JP6906205B2 - 半導体積層物の製造方法および窒化物結晶基板の製造方法 - Google Patents
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Description
少なくとも表層がIII族窒化物半導体からなり、該表層が洞を含む種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記エッチングする工程では、
前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の前記洞内に残留した残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
半導体積層物の製造方法、およびそれに関連する技術が提供される。
まず、発明者等の得た知見について説明する。
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1〜図8を用い、本実施形態に係る半導体積層物の製造方法または窒化物結晶基板の製造方法について説明する。図1は、本実施形態に係る半導体積層物の製造方法または窒化物結晶基板の製造方法を示すフローチャートである。なお、ステップをSと略している。図2は、本実施形態に係る製造方法に用いられる液相成長装置の概略構成図である。図3(a)〜(e)は、基板用意工程を示す概略断面図である。図4(a)は、スライス工程後の種結晶基板を示す概略断面図であり、(b)は、研磨工程での種結晶基板を示す概略断面図であり、(c)は、洗浄工程後の種結晶基板を示す概略断面図である。図5は、本実施形態に係る製造方法に用いられる気相成長装置の概略構成図である。図6は、本実施形態のエッチング工程から気相成長工程までの種結晶基板の温度変化を示す図である。図7(a)は、種結晶基板の洞内から残留不純物を気化させる様子を示す概略断面図であり、(b)は、種結晶基板の表面に析出した残留不純物をGaNとともに除去する様子を示す概略断面図であり、(c)は、エッチング工程後の種結晶基板を示す概略断面図である。図8(a)は、気相成長工程での半導体積層物を示す概略断面図であり、(b)は、スライス工程で作製される窒化物結晶基板を示す概略断面図である。
まず、少なくとも表層がIII族窒化物半導体からなり、該表層が洞20aを含む種結晶基板20(以下、「基板20」と略す)を用意する基板用意工程S110を行う。本実施形態では、一例として、少なくとも表層が液相成長法により形成されたIII族窒化物半導体からなる基板20を用意する。
まず、図3(a)に示すように、例えば、マルチポイントシード基板10(MPS基板10)を用意する。MPS基板10は、支持基板11と、ポイントシード部12(PS部12)と、を有している。支持基板11は、例えば、サファイアからなっている。PS部12は、支持基板11上に所定の間隔で配置されている。PS部12は、例えば、気相成長法により形成されている。また、PS部12の上面は、例えば、(0001)面(+c面)、或いは、(0001)面に対して所定のオフ角を有する面である。なお、オフ角の大きさ(オフ量)は、例えば、2°以内である。また、PS部12の上面における転位密度(平均転位密度)は、例えば、1×107個/cm2以上1×109個/cm2以下である。
成膜温度(原料溶液の温度):600〜1200℃、好ましくは、800〜900℃
成膜圧力(加圧室内の圧力):0.1〜10MPa、好ましくは、1〜6MPa
原料溶液中のGa濃度〔Ga/(Na+Ga)〕:5〜70%、好ましくは、10〜50%
次に、図3(e)に示すように、インゴット16をワックスで固定した状態で切削液を用いてスライスし(切り出し)、GaN自立基板としての基板20を複数枚作製する。
スライス工程S114後の基板20の上面および下面は荒れているため、所定の研磨装置を用い、基板20の少なくとも上面を研磨する。
次に、研磨工程S116後の基板20を洗浄する。具体的には、所定の有機溶媒からなる洗浄液を用い基板20を洗浄することで、研磨工程S116で用いたワックス30を除去する。また、所定の酸溶媒またはアルカリ溶媒からなる洗浄液を用い基板20を洗浄することで、基板20の上面に露出したり、基板20の洞20a内に残留したりしたフラックス原料の残留物を除去する。
本実施形態では、例えば、図5に示す気相成長装置400を用い、基板20のうちの露出部を気相中でエッチングするエッチング工程S130を行う。
2GaN+2HCl→2GaCl+H2+N2 ・・・(1)
このとき、反応式(1)以外の反応による副生成物として、Gaドロップレットが生じることがある。ここでは、上述のようにマイルドなエッチング条件を適用することから、上記のGaドロップレットが生じ易い。そこで、HClガスに加えH2ガスを含む雰囲気下でエッチングを行うことで、副生成物としてのGaドロップレットを、Gaの水素化物であるガラン(GaH3)として気化させて除去することができる。
エッチング温度Te:500〜900℃、好ましくは600〜800℃
処理室401内の圧力:90〜105kPa、好ましくは、90〜95kPa
HClガス分圧/N2ガス分圧:1〜10%、好ましくは1〜5%
H2ガス分圧/N2ガス分圧:1〜10%、好ましくは3〜7%
ガスの流速:5〜15cm/s
(なお、ガスの流速は、加熱による体積膨張を考慮せず、ガスの供給量から算出した値である。)
エッチング時間:1〜10h、好ましくは2〜5h
エッチングレート:0.1〜10μm/h、好ましくは0.5〜3μm/h
次に、基板20の上面上に、III族窒化物半導体からなる半導体層(気相成長層)40を気相成長法によりエピタキシャル成長させる気相成長工程S140を行う。例えば、上述の気相成長装置400を用い、HVPE法により半導体層40をエピタキシャル成長させる。
成長温度Tg:980〜1100℃、好ましくは1050〜1100℃
処理室401内の圧力:90〜105kPa、好ましくは90〜95kPa
GaClガスの分圧:1.5〜15kPa
NH3ガスの分圧/GaClガスの分圧:2〜6
N2ガスの流量/H2ガスの流量:1〜20
ガスの流速:5〜15cm/s
(なお、ガスの流速は、加熱による体積膨張を考慮せず、ガスの供給量から算出した値である。)
本実施形態では、気相成長工程S140で基板20の上面上に流れるガスの流速を、例えば、エッチング工程S130で基板20の上面上に流れるガスの流速と等しくする。
次に、図8(b)に示すように、半導体積層物1の半導体層40をスライスし、GaN自立基板としての窒化物結晶基板2を複数枚作製する。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
上述の実施形態のエッチング工程S130は、必要に応じて、以下に示す変形例のように変更することができる。なお、本変形例は、エッチング工程S130が後述する気化工程S120を兼ねる場合に相当する。以下、上述の実施形態と異なる要素についてのみ説明し、上述の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
図9は、本実施形態の変形例1のエッチング工程から気相成長工程までの種結晶基板の上面上に流れるガスの流速変化を示す図である。
図9に示す変形例1のように、エッチング工程S130で基板20の上面上に流れるガスの流速Veを、例えば、気相成長工程S140で基板20の上面上に流れるガスの流速Vgよりも高くしてもよい。これにより、ベンチュリ効果により、基板20の洞20a内の残留不純物31を洞20aの外へ吸い出すことができる。
図9(b)は、本実施形態の変形例2のエッチング工程および気相成長工程での処理室内の圧力変化を示す図である。
図9(b)に示す変形例2のように、エッチング工程S130での処理室401内の圧力を上下に変動させてもよい。つまり、エッチング工程S130での処理室401内の圧力を低下させることと、該圧力を上昇させることとを含むサイクルを繰り返し行ってもよい。これにより、基板20の洞20a内の雰囲気の入れ替えを行うことができる。
上述の実施形態では、基板用意工程S110の後すぐにエッチング工程S130を行う場合について説明したが、以下の第2実施形態のように、これらの工程の間に、残留不純物31を気化(蒸発)させる気化工程S120を行ってもよい。本実施形態においても、上述の実施形態と異なる要素についてのみ説明する。
図10および図11を用い、本実施形態に係る半導体積層物の製造方法または窒化物結晶基板の製造方法について説明する。図10は、本実施形態に係る半導体積層物の製造方法または窒化物結晶基板の製造方法を示すフローチャートである。図11(a)は、本実施形態の気化工程から気相成長工程までの種結晶基板の温度変化を示す図であり、(b)は、本実施形態の気化工程から気相成長工程までの種結晶基板の上面上に流れるガスの流速変化を示す図である。
本実施形態では、基板用意工程S110の後でエッチング工程S130の前に、基板20を所定の温度以上に加熱し、基板20の洞20a内における残留不純物31の少なくとも一部を気化させる気化工程S120を行う。なお、ここでいう「残留不純物31の少なくとも一部を気化させる」処理とは、残留不純物31の少なくとも一部を基板20の洞20a内から湧き出させる処理であると考えてもよい。
次に、エッチング工程S130および気相成長工程S140を行う。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
上述の実施形態の気化工程S120は、必要に応じて、以下に示す変形例のように変更することができる。以下の変形例においても、上述の実施形態と異なる要素についてのみ説明する。
図12は、本実施形態の変形例1の気化工程から気相成長工程までの種結晶基板の温度変化を示す図である。
図12に示す変形例1のように、気化工程S120での基板20の温度Tdを、例えば、エッチング工程S130での基板20の温度Teよりも高くしてもよい。なお、本変形例では、例えば、気化工程S120での基板20の温度Tdを一定に維持する。このように気化工程S120での基板20の温度Tdを高くすることで、エッチング工程S130前に、基板20の洞20a内における残留不純物31を気化させ易くすることができる。
図13(a)は、本実施形態の変形例2の気化工程から気相成長工程までの処理室内の圧力変化を示す図である。
図13(a)に示す変形例2のように、気化工程S120での処理室401内の圧力Pdを、例えば、エッチング工程S130での処理室401内の圧力Peよりも低くしてもよい。なお、本変形例では、例えば、気化工程S120での処理室401内の圧力Pdを一定に維持する。このように気化工程S120での処理室401内の圧力Pdを低くすることで、エッチング工程S130前に、基板20の洞20a内における残留不純物31の少なくとも一部の気化を促すことができる。
図13(b)は、本実施形態の変形例3の気化工程から気相成長工程までの処理室内の圧力変化を示す図である。
図13(b)に示す変形例3のように、気化工程S120での処理室401内の圧力を上下に変動させてもよい。つまり、気化工程S120での処理室401内の圧力を低下させることと、該圧力を上昇させることとを含むサイクルを繰り返し行ってもよい。これにより、第1実施形態の変形例2のエッチング工程S130と同様に、基板20の洞20a内の雰囲気の入れ替えを行うことができる。
上述の実施形態では、気相成長工程S140において所定の成長温度Tgで半導体層40を成長させる場合について説明したが、以下の第3実施形態のように気相成長工程S140での成長温度を変化させてもよい。本実施形態においても、上述の実施形態と異なる要素についてのみ説明する。
上述の実施形態のようにエッチング工程S130を行うことにより、基板用意工程S110で基板20の洞20a内に残留したインクルージョン、ワックス、切削液、研磨液、研磨材および洗浄液のうち少なくともいずれかを含む残留不純物31を、基板20のマトリクスを構成するGaNとともに除去することができる。しかしながら、基板20中のインクルージョンの状態によっては、以下のような課題が生じる可能性がある。
図14および図15を用い、本実施形態に係る半導体積層物の製造方法または窒化物結晶基板の製造方法について説明する。図14は、本実施形態に係る半導体積層物の製造方法または窒化物結晶基板の製造方法を示すフローチャートである。図15は、本実施形態のエッチング工程から気相成長工程までの種結晶基板の温度変化を示す図である。
まず、基板20を用意する。基板20は、例えば、インクルージョンを含んでいる。また、基板20の表面には、研磨加工が施されている。このため、基板20中のインクルージョンの位置や深さが、無作為に決まっている。例えば、上述のように、基板20の上面に洞20aの開口が形成されている場合だけでなく、基板20の上面に洞20aの開口が形成されていない場合、基板20における洞20aの開口が小さい場合、基板20中に洞20aが形成されずにインクルージョンが形成されている場合などがある。つまり、基板20中のインクルージョンの上部が塞がっている場合がある。
次に、気相成長装置400を用い、基板20のうちの露出部を気相中でエッチングするエッチング工程S130を行う。これにより、基板20の洞20a内に残留したインクルージョンを含む残留不純物31の少なくとも一部を気化させ、気化した残留不純物31の少なくとも一部を基板20の上面に析出させる。そして、基板20の上面に析出した残留不純物31の少なくとも一部を、基板20のマトリクスを構成するGaNとともに除去することができる。
次に、基板20の上面上に半導体層40を気相成長法によりエピタキシャル成長させる気相成長工程S140を行う。本実施形態では、気相成長工程S140は、例えば、2段階成長工程により構成され、第1層成長工程(爆発抑制層成長工程)S142と、第2層成長工程(本格成長工程)S144と、を有している。
エッチング工程S130の終了後、基板20の温度をエッチング工程S130での基板20の温度Teよりも上昇させる。基板20の温度が所定の成長温度Tg1に到達したら、基板20の上面上に、III族窒化物半導体として、例えばGaNからなる第1層(爆発抑制層)を成長させる。
第1層成長工程S142の終了後、基板20の温度を第1層成長工程S142での基板20の温度Tg1よりも上昇させる。基板20の温度が所定の成長温度Tg2に到達したら、第1層の上面上に、III族窒化物半導体として、例えばGaNからなる第2層(本格成長層)を成長させる。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<1−1>種結晶基板について
液相成長法としてフラックス法を用い、GaN自立基板からなる種結晶基板を作製した。作製した種結晶基板を劈開し、その断面を微分干渉顕微鏡、蛍光顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、またはカードルミネッセンス(CL)法により観察した。
種結晶基板(以下、基板と略すことがある)を加熱したときの残留不純物の影響を確認するため、以下のような実験を行った。
種結晶基板:<1−1>と同じ
気化工程:
ガス:NH3ガス、温度:600℃
エッチング工程1:
溶媒:アセトン、方法:超音波洗浄、時間:5分
エッチング工程2:
溶媒:硝酸、温度:85℃、時間:30分
種結晶基板:比較例1と同じ
気化工程:
ガス:NH3ガス、温度:600℃
エッチング工程:
装置:HVPE装置
エッチング温度:650℃
処理室内圧力:一定(95kPa)
ガス:N2ガス、HClガス、H2ガス
HClガス分圧/N2ガス分圧:3%
H2ガス分圧/N2ガス分圧:5%
エッチング時間:3h
(1)半導体積層物の製造
以下の条件下で、比較例2の半導体積層物と実施例2の半導体積層物とを製造した。
種結晶基板:<1−1>および<1−2>と同じ
エッチング工程:不実施
気相成長工程:
方法:HVPE法
半導体層の材質:GaN
成長温度:1050℃
処理室内圧力:一定(95kPa)
NH3ガスの分圧/GaClガスの分圧:3
N2ガスの流量/H2ガスの流量:5
半導体層の厚さ:200μm
種結晶基板:比較例2と同じ
エッチング工程:実施(<1−2>の実施例1と同じ)
装置:気相成長工程と同じHVPE装置
エッチング温度:650℃
処理室内圧力:一定(95kPa)
ガス:N2ガス、HClガス、H2ガス
HClガス分圧/N2ガス分圧:3%
H2ガス分圧/N2ガス分圧:5%
エッチング時間:3h
気相成長工程:
比較例2と同じ
比較例2および実施例2の半導体積層物について、カソードルミネッセンス法により半導体層の上面における転位密度を測定した。なお、これと同様の方法により種結晶基板の上面における転位密度も測定した。
図22を用い、結果について説明する。図22(a)は、実施例2の半導体積層物の外観を示す写真であり、(b)は、実施例2の半導体積層物のカソードルミネッセンス像であり、(c)は、比較例2の半導体積層物の外観を示す写真であり、(d)は、比較例2の半導体積層物のカソードルミネッセンス像である。なお、CL像での黒い点は転位を示している。
(1)半導体積層物の製造
以下の条件下で、比較例3〜4の半導体積層物と実施例3〜4の半導体積層物とを製造した。
種結晶基板:<1−1>の種結晶インゴットからスライスした基板
エッチング工程:不実施
気相成長工程:
方法:HVPE法
2段階成長:不実施
半導体層の材質:GaN
処理室内圧力:一定(95kPa)
成長温度:1050〜1100℃の範囲内の所定の温度
半導体層の厚さ:600μm
種結晶基板:比較例3と同じ
エッチング工程:不実施
気相成長工程:
方法:HVPE法
2段階成長:不実施
半導体層の材質:GaN
処理室内圧力:一定(95kPa)
成長温度:比較例3よりも低く、940〜1050℃の範囲内の所定の温度
半導体層の厚さ:600μm
種結晶基板:比較例3と同じ
エッチング工程:実施(<1−2>の実施例1と同じ)
気相成長工程:
方法:HVPE法
2段階成長:不実施
半導体層の材質:GaN
処理室内圧力:一定(95kPa)
成長温度:940〜1050℃の範囲内の所定の温度
半導体層の厚さ:600μm
種結晶基板:比較例3と同じ
エッチング工程:実施(<1−2>の実施例1と同じ)
気相成長工程:
方法:HVPE法
2段階成長:実施
第1層の材質:GaN
第1処理室内圧力:一定(95kPa)
第1成長温度:第2層成長温度よりも低く、940〜1050℃の範囲内の所定の温度
第1層の厚さ:200μm
第2層の材質:GaN
第2処理室内圧力:一定(95kPa)
第2成長温度:第1層成長温度よりも高く、1050〜1100℃の範囲内の所定の温度
第2層の厚さ:600μm
比較例3〜4および実施例3〜4の半導体積層物について、カソードルミネッセンス法により半導体層の上面における転位密度を測定した。なお、これと同様の方法により種結晶基板の上面における転位密度も測定した。
図23および図24を用い、結果について説明する。図23(a)は、実施例3の半導体積層物の外観を示す写真であり、(b)は、実施例3の半導体積層物のカソードルミネッセンス像であり、(c)は、実施例4の半導体積層物の外観を示す写真であり、(d)は、実施例4の半導体積層物のカソードルミネッセンス像である。図24(a)は、比較例3の半導体積層物の外観を示す写真であり、(b)は、比較例3の半導体積層物のカソードルミネッセンス像であり、(c)は、比較例4の半導体積層物の外観を示す写真であり、(d)は、比較例4の半導体積層物のカソードルミネッセンス像である。
以上のように、実施例3および4では、結晶品質が良好な半導体積層物を製造することができることを確認した。そのなかでも、2段階成長を行った実施例4では、実施例3よりもさらに結晶品質が良好な半導体積層物を得ることができることを確認した。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
少なくとも表層がIII族窒化物半導体からなり、該表層が洞を含む種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記エッチングする工程では、
前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の前記洞内に残留した残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
半導体積層物の製造方法。
前記種結晶基板を用意する工程は、
所定のインゴットをスライスし、前記種結晶基板を作製する工程と、
前記種結晶基板を研磨する工程と、
前記種結晶基板を洗浄する工程と、
のうち少なくともいずれかの結晶の加工工程を含み、
前記エッチングする工程では、
前記加工工程で使用するワックス、切削液、研磨液、研磨材および洗浄液のうち少なくともいずれかに由来する前記残留不純物を除去する
付記1に記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程では、
前記表層の上面のうち結晶欠陥部を除く領域が平滑となる条件下で、前記表層の前記露出部をエッチングする
付記1又は2に記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程では、
塩化水素ガスおよび水素ガスを含む雰囲気下で前記エッチングを行う
付記1〜3のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程では、
前記塩化水素ガス、前記水素ガスおよび不活性ガスを含む雰囲気下で前記エッチングを行い、
前記不活性ガスの分圧を前記塩化水素ガスおよび前記水素ガスのそれぞれの分圧よりも高くする
付記4に記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程では、
前記不活性ガスの分圧に対する前記塩化水素ガスおよび前記水素ガスのそれぞれの分圧の比率を、1%以上10%以下とする
付記5に記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程では、
アンモニアガスを非含有とした雰囲気下で前記エッチングを行う
付記1〜6のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程での前記基板の温度を、前記半導体層をエピタキシャル成長させる工程での前記基板の温度よりも低くする
付記1〜7のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程では、
前記種結晶基板の前記洞内から前記残留不純物の少なくとも一部を気化させ、気化した前記残留不純物の少なくとも一部を前記表層の上面に析出させ、
該表層の上面に析出した前記残留不純物の少なくとも一部を前記III族窒化物半導体とともに除去する
付記1〜8のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記種結晶基板を用意する工程の後で前記エッチングする工程の前に、前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板の前記洞内から前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程を有する
付記1〜8のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
気化した前記残留不純物の少なくとも一部を前記表層の上面に析出させ、
前記エッチングする工程では、
前記表層の上面に析出した前記残留不純物の少なくとも一部を前記III族窒化物半導体とともに除去する
付記10に記載の半導体積層物の製造方法。
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱した後、前記種結晶基板の温度を一定時間保持する
付記10又は11に記載の半導体積層物の製造方法。
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板に対して所定のガスを供給し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程で前記種結晶基板の上面上に流れる前記所定のガスの流速を、前記エッチングする工程で前記種結晶基板の上面上に流れるガスの流速よりも高くする
付記10〜12のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程での前記種結晶基板の最高温度を前記エッチングする工程での前記種結晶基板の温度よりも高くする
付記10〜13のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板を収容する処理室内の圧力を上下に変動させる
付記10〜14のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程での前記種結晶基板を収容する処理室内の最低圧力を前記エッチングする工程での前記処理室内の圧力よりも低くする
付記10〜15のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程で前記種結晶基板の上面上に流れるガスの流速を、前記半導体層をエピタキシャル成長させる工程で前記種結晶基板の上面上に流れるガスの流速よりも高くする
付記1〜16のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程では、
前記種結晶基板を収容する処理室内の圧力を上下に変動させる
付記1〜17のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記半導体層をエピタキシャル成長させる工程は、
前記種結晶基板上にIII族窒化物半導体からなる第1層を成長させる工程と、
前記第1層上にIII族窒化物半導体からなる第2層を成長させる工程と、
を有し、
前記第1層を成長させる工程での成長温度を、前記第2層を成長させる工程での成長温度よりも低くする
付記1〜18のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記種結晶基板を用意する工程では、
前記種結晶基板として、前記表層がインクルージョンを含む基板を用意し、
前記第1層を成長させる工程では、
前記第1層によって、前記インクルージョンの爆発を抑制するように前記種結晶基板中の前記インクルージョンの上部を塞ぐ
付記19に記載の半導体積層物の製造方法。
前記種結晶基板を用意する工程では、
前記種結晶基板として、前記表層がインクルージョンを含む基板を用意し、
前記第1層を成長させる工程では、
成長温度を前記インクルージョンの爆発が抑制される臨界温度以下とする
付記19又は20に記載の半導体積層物の製造方法。
前記種結晶基板を用意する工程では、
前記種結晶基板として、前記表層がインクルージョンを含む基板を用意し、
前記第1層を成長させる工程では、
前記第1層の厚さを、前記種結晶基板の温度が前記第2層を成長させる工程での成長温度に加熱されたときに前記インクルージョンの爆発が抑制される臨界厚さ以上とする
付記19〜21のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記エッチングする工程と前記半導体層をエピタキシャル成長させる工程とを、同一の処理室内で連続的に行う
付記1〜22のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記種結晶基板を用意する工程では、
前記種結晶基板として、少なくとも前記表層が液相成長法により形成された基板を用意する
付記1〜23のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
少なくとも結晶内部にインクルージョンを含む結晶の表層に研磨加工を施したIII族窒化物半導体からなる種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記エッチングする工程では、
前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の少なくとも前記表層に残留した前記インクルージョンを含む残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
半導体積層物の製造方法。
少なくとも表層がIII族窒化物半導体からなり、該表層が洞を含む種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体層をスライスし、窒化物結晶基板を作製する工程と、
を有し、
前記エッチングする工程では、
前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の前記洞内に残留した残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
窒化物結晶基板の製造方法。
少なくとも結晶内部にインクルージョンを含む結晶の表層に研磨加工を施したIII族窒化物半導体からなる種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体層をスライスし、窒化物結晶基板を作製する工程と、
を有し、
前記エッチングする工程では、
前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の少なくとも前記表層に残留した前記インクルージョンを含む残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
窒化物結晶基板の製造方法。
2 窒化物結晶基板
20 種結晶基板(基板)
31 残留不純物
40 半導体層
Claims (19)
- 少なくとも表層がIII族窒化物半導体からなり、該表層が洞を含む種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の前記洞内に残留した残留不純物の少なくとも一部を、該洞内から気化させる工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板に対して所定のガスを供給し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程で前記種結晶基板の上面上に流れる前記所定のガスの流速を、前記エッチングする工程で前記種結晶基板の上面上に流れるガスの流速よりも高くし、
前記エッチングする工程では、
前記残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
半導体積層物の製造方法。 - 少なくとも表層がIII族窒化物半導体からなり、該表層が洞を含む種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の前記洞内に残留した残留不純物の少なくとも一部を、該洞内から気化させる工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程での前記種結晶基板を収容する処理室内の最低圧力を前記エッチングする工程での前記処理室内の圧力よりも低くし、
前記エッチングする工程では、
前記残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
半導体積層物の製造方法。 - 前記種結晶基板を用意する工程は、
所定のインゴットをスライスし、前記種結晶基板を作製する工程と、
前記種結晶基板を研磨する工程と、
前記種結晶基板を洗浄する工程と、
のうち少なくともいずれかの結晶の加工工程を含み、
前記エッチングする工程では、
前記加工工程で使用するワックス、切削液、研磨液、研磨材および洗浄液のうち少なくともいずれかに由来する前記残留不純物を除去する
請求項1又は2に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記エッチングする工程では、
前記表層の上面のうち結晶欠陥部を除く領域が平滑となる条件下で、前記表層の前記露出部をエッチングする
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
気化した前記残留不純物の少なくとも一部を前記表層の上面に析出させ、
前記エッチングする工程では、
前記表層の上面に析出した前記残留不純物の少なくとも一部を前記III族窒化物半導体とともに除去する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱した後、前記種結晶基板の温度を一定時間保持する
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程での前記種結晶基板の最高温度を前記エッチングする工程での前記種結晶基板の温度よりも高くする
請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板を収容する処理室内の圧力を上下に変動させる
請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記半導体層をエピタキシャル成長させる工程は、
前記種結晶基板上にIII族窒化物半導体からなる第1層を成長させる工程と、
前記第1層上にIII族窒化物半導体からなる第2層を成長させる工程と、
を有し、
前記第1層を成長させる工程での成長温度を、前記第2層を成長させる工程での成長温度よりも低くする
請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記種結晶基板を用意する工程では、
前記種結晶基板として、前記表層がインクルージョンを含む基板を用意し、
前記第1層を成長させる工程では、
成長温度を前記インクルージョンの爆発が抑制される臨界温度以下とする
請求項9に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記種結晶基板を用意する工程では、
前記種結晶基板として、前記表層がインクルージョンを含む基板を用意し、
前記第1層を成長させる工程では、
前記第1層の厚さを、前記種結晶基板の温度が前記第2層を成長させる工程での成長温度に加熱されたときに前記インクルージョンの爆発が抑制される臨界厚さ以上とする
請求項9又は10に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記エッチングする工程と前記半導体層をエピタキシャル成長させる工程とを、同一の処理室内で連続的に行う
請求項1〜11のいずれか1項に記載の半導体積層物の製造方法。 - 前記種結晶基板を用意する工程では、
前記種結晶基板として、少なくとも前記表層が液相成長法により形成された基板を用意する
請求項1〜12のいずれか1項に記載の半導体積層物の製造方法。 - 少なくとも結晶内部にインクルージョンを含む結晶の表層に研磨加工を施したIII族窒化物半導体からなる種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の少なくとも前記表層に残留した前記インクルージョンを含む残留不純物の少なくとも一部を、該表層から気化させる工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板に対して所定のガスを供給し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程で前記種結晶基板の上面上に流れる前記所定のガスの流速を、前記エッチングする工程で前記種結晶基板の上面上に流れるガスの流速よりも高くし、
前記エッチングする工程では、
前記残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
半導体積層物の製造方法。 - 少なくとも結晶内部にインクルージョンを含む結晶の表層に研磨加工を施したIII族窒化物半導体からなる種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の少なくとも前記表層に残留した前記インクルージョンを含む残留不純物の少なくとも一部を、該表層から気化させる工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程での前記種結晶基板を収容する処理室内の最低圧力を前記エッチングする工程での前記処理室内の圧力よりも低くし、
前記エッチングする工程では、
前記残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
半導体積層物の製造方法。 - 少なくとも表層がIII族窒化物半導体からなり、該表層が洞を含む種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の前記洞内に残留した残留不純物の少なくとも一部を、該洞内から気化させる工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体層をスライスし、窒化物結晶基板を作製する工程と、
を有し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板に対して所定のガスを供給し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程で前記種結晶基板の上面上に流れる前記所定のガスの流速を、前記エッチングする工程で前記種結晶基板の上面上に流れるガスの流速よりも高くし、
前記エッチングする工程では、
前記残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
窒化物結晶基板の製造方法。 - 少なくとも表層がIII族窒化物半導体からなり、該表層が洞を含む種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の前記洞内に残留した残留不純物の少なくとも一部を、該洞内から気化させる工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体層をスライスし、窒化物結晶基板を作製する工程と、
を有し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程での前記種結晶基板を収容する処理室内の最低圧力を前記エッチングする工程での前記処理室内の圧力よりも低くし、
前記エッチングする工程では、
前記残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
窒化物結晶基板の製造方法。 - 少なくとも結晶内部にインクルージョンを含む結晶の表層に研磨加工を施したIII族窒化物半導体からなる種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の少なくとも前記表層に残留した前記インクルージョンを含む残留不純物の少なくとも一部を、該表層から気化させる工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体層をスライスし、窒化物結晶基板を作製する工程と、
を有し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程では、
前記種結晶基板に対して所定のガスを供給し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程で前記種結晶基板の上面上に流れる前記所定のガスの流速を、前記エッチングする工程で前記種結晶基板の上面上に流れるガスの流速よりも高くし、
前記エッチングする工程では、
前記残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
窒化物結晶基板の製造方法。 - 少なくとも結晶内部にインクルージョンを含む結晶の表層に研磨加工を施したIII族窒化物半導体からなる種結晶基板を用意する工程と、
前記種結晶基板を所定の温度以上に加熱し、前記種結晶基板を用意する工程で前記種結晶基板の少なくとも前記表層に残留した前記インクルージョンを含む残留不純物の少なくとも一部を、該表層から気化させる工程と、
前記種結晶基板の少なくとも前記表層のうちの露出部を気相中でエッチングする工程と、
前記種結晶基板上に、III族窒化物半導体からなる半導体層を気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、
前記半導体層をスライスし、窒化物結晶基板を作製する工程と、
を有し、
前記残留不純物の少なくとも一部を気化させる工程での前記種結晶基板を収容する処理室内の最低圧力を前記エッチングする工程での前記処理室内の圧力よりも低くし、
前記エッチングする工程では、
前記残留不純物を、前記種結晶基板の少なくとも前記表層を構成する前記III族窒化物半導体とともに除去する
窒化物結晶基板の製造方法。
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