III族氮化物层叠体的制造方法、检查方法、以及III族氮化物层叠体技术

III族氮化物层叠体的制造方法具有如下工序：准备III族氮化物层叠体的工序，所述III族氮化物层叠体具有III族氮化物基板和在III族氮化物基板的主面的上方形成的III族氮化物外延层；以及，针对III族氮化物外延层的、III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小不同的多个测定位置进行光致发光图谱测定，获取黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度，并获取偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系的工序。

Manufacture method, inspection method and III nitride stack

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】III族氮化物层叠体的制造方法、检查方法、以及III族氮化物层叠体
本专利技术涉及III族氮化物层叠体的制造方法、检查方法、以及III族氮化物层叠体。
技术介绍
氮化镓(GaN)等III族氮化物半导体作为光器件、电子器件等半导体装置的材料是有用的。在III族氮化物基板的上方形成有III族氮化物外延生长层(以下简称为外延层)的III族氮化物层叠体与在蓝宝石等异种基板的上方形成有外延层的层叠体相比，具有晶体品质良好的外延层(关于在III族氮化物基板上生长外延层而构成半导体装置，例如参见专利文献1、2)。在使用了III族氮化物层叠体的半导体装置中，外延层的晶体品质对操作性能影响较大。因此，检查外延层的晶体品质的技术是重要的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-254970号公报专利文献2：日本特许第5544723号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的一个目的在于，提供能够用于检查III族氮化物层叠体中的外延层的晶体品质的技术。用于解决问题的方案根据本专利技术的一个方式，提供一种III族氮化物层叠体的制造方法，其具有如下工序：准备第一III族氮化物层叠体的工序，所述第一III族氮化物层叠体具有第一III族氮化物基板和在前述第一III族氮化物基板的主面的上方形成的第一III族氮化物外延层；以及针对前述第一III族氮化物外延层的、前述第一III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小不同的多个测定位置进行光致发光图谱(PhotoluminescenceMapping)测定，获取黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度，获取偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系的工序。根据本专利技术的另一方式，提供一种III族氮化物层叠体，其具有III族氮化物基板和在前述III族氮化物基板的主面的上方形成的III族氮化物外延层，关于前述III族氮化物外延层中的、光致发光的黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度，前述III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系具有如下的倾向：随着偏离角的大小增加，相对黄色强度减少，并且相对黄色强度减少的程度变小。专利技术的效果偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系可以用于检查III族氮化物层叠体中的外延层的晶体品质。附图说明图1为示出基于本专利技术的一个实施方式的检查方法的示意性流程的流程图。图2的(a)为III族氮化物层叠体的截面示意图，图2的(b)为示出针对III族氮化物层叠体的PL图谱测定的状况的截面示意图。图3的(a)为示意性示出的PL发光光谱，图3的(b)为示意性示出偏离量与相对黄色强度的对应关系的图表。图4为示出基于实施方式的第1变形例的检查方法的示意性流程的流程图。图5为示出基于实施方式的第2变形例的检查方法的示意性流程的流程图。图6为示出基于应用例的物理量的推测方法的示意性流程的流程图。图7的(a)为例示出六方晶的III族氮化物晶体的方位的俯视示意图，图7的(b)为例示出实验例中的基板的偏离角分布的截面示意图，图7的(c)为示出实验例中的a-off基板、m-off基板、m-off改良基板各自的偏离角分布的示意图。图8为相对于基板上的位置示出实验例中的各基板的中心线段上的偏离量的图表。图9的(a)为示出实验例中的外延层的生长工序的俯视示意图，图9的(b)为示出实验例中的III族氮化物层叠体的截面示意图。图10的(a)和图10的(b)分别为相对于基板上的位置示出实验例中的III族氮化物层叠体的相对黄色强度的图表、以及相对于偏离量示出实验例中的III族氮化物层叠体的相对黄色强度的图表。图11的(a)为相对于偏离量示出实验例中的III族氮化物层叠体的载流子浓度(施主浓度净值)和受主浓度的图表，图11的(b)为相对于相对黄色强度示出受主浓度的图表。图12为示出带物理量图谱的III族氮化物层叠体的示意图。具体实施方式<实施方式>对基于本专利技术的一个实施方式的III族氮化物层叠体的检查方法进行说明。图1为示出基于实施方式的检查方法的示意性流程的流程图。首先，在步骤S1中，准备作为基准的III族氮化物层叠体100(以下称为层叠体100或基准层叠体100)。图2的(a)为层叠体100的截面示意图。层叠体100由III族氮化物半导体构成。作为III族氮化物半导体，使用氮化镓(GaN)系半导体、即含有镓(Ga)和氮(N)的半导体。作为GaN系半导体而例示出GaN，但作为GaN系半导体，并不限定于GaN，可以在Ga和N的基础上根据需要使用包含Ga以外的III族元素的半导体。作为Ga以外的III族元素，例如可列举出铝(Al)、铟(In)。其中，从减少晶格应变的观点出发，优选以GaN系半导体相对于GaN的晶格失配为1％以下的方式含有Ga以外的III族元素。关于在GaN系半导体中允许的含量，例如AlGaN中的Al为III族元素之内40原子％以下，另外例如InGaN中的In为III族元素之内10原子％以下。需要说明的是，InAlGaN可以是以任意的组成将InAlN中的In为III族元素之内10原子％以上且30原子％以下的InAlN、以及GaN组合而成的InAlGaN。Al组成和In组成处于上述范围内时，与GaN的晶格应变不易增大，因此不易产生裂纹。层叠体100具有III族氮化物基板110(以下称为基板110)、以及在基板110的上方形成的III族氮化物外延层120(以下称为外延层120)。需要说明的是，在基板110与外延层120之间可以夹有其他的III族氮化物外延层。作为用于层叠体100的基板110而优选的特性的详细情况会在后面进行说明。基板110具有主面111。主面111的法线方向与构成基板110的III族氮化物晶体的c轴方向所成的角为偏离角。偏离角用方位和大小来规定。将偏离角的方位称为“偏离方向”，将偏离角的大小称为“偏离量”。基板110为c面基板。基板110为c面基板是指，在主面111的整个区域中，偏离量为例如0°以上且1.2°以下。关于基板110，可获取主面111内的偏离角分布。即，主面111内的偏离方向和偏离量的至少任一者是已知的，尤其偏离量是已知的。此处，测定主面111内的偏离角分布的工序可以包含在步骤S1中。偏离角分布的测定可以使用X射线衍射。使用偏离角分布已知的基板110时，偏离角分布的测定工序也可以不包含在步骤S1中。外延层120通过有机金属气相外延(MOVPE或MOCVD、以下称为MOVPE)形成于基板110的主面111的上方。因此，外延层120中，即使并非有意，源自III族有机原料气体的碳也会作为杂质而混入。此处，外延层120的生长工序可以包含在步骤S1中。在通过获取已经形成有外延层120的层叠体100而准备层叠体100时，外延层120的生长工序也可以不包含在步骤S1中。基板110和外延层120具有n型的导电类型。作为n型杂质，例如可使用硅(Si)、锗(Ge)等。基板110中，n型杂质以例如1×1018cm-3以上且1×1019cm-3以下的浓度添加。外延层120中，n型杂质以例如3×1015cm-3以上且5×1016cm-3以下的浓度添加。外延层120的n型杂质浓度低于基板110的n型杂质浓度。基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种III族氮化物层叠体的制造方法，其具有如下工序：准备第一III族氮化物层叠体的工序，所述第一III族氮化物层叠体具有第一III族氮化物基板和在所述第一III族氮化物基板的主面的上方形成的第一III族氮化物外延层；以及针对所述第一III族氮化物外延层的、所述第一III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小不同的多个测定位置进行光致发光图谱测定，获取黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度，获取偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.27 JP 2016-2531491.一种III族氮化物层叠体的制造方法，其具有如下工序：准备第一III族氮化物层叠体的工序，所述第一III族氮化物层叠体具有第一III族氮化物基板和在所述第一III族氮化物基板的主面的上方形成的第一III族氮化物外延层；以及针对所述第一III族氮化物外延层的、所述第一III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小不同的多个测定位置进行光致发光图谱测定，获取黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度，获取偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系的工序。2.根据权利要求1所述的III族氮化物层叠体的制造方法，其还具有如下工序：准备第二III族氮化物层叠体的工序，所述第二III族氮化物层叠体具有第二III族氮化物基板和在所述第二III族氮化物基板的主面的上方形成的第二III族氮化物外延层；针对所述第二III族氮化物层叠体的、所述第二III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小为第一偏离角的大小的检查位置进行光致发光图谱测定，获取黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度的工序；以及将由针对所述检查位置的光致发光图谱测定而获取的相对黄色强度与针对所述第一偏离角的大小由所述对应关系而获取的相对黄色强度进行比较的工序。3.一种III族氮化物层叠体的检查方法，其具有如下工序：准备III族氮化物层叠体的工序，所述III族氮化物层叠体具有III族氮化物基板和在所述III族氮化物基板的主面的上方形成的III族氮化物外延层；以及针对所述III族氮化物外延层的、所述III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小不同的多个测定位置进行光致发光图谱测定，获取黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度，获取偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系的工序。4.一种III族氮化物层叠体的制造方法，其具有如下工序：准备偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系的工序；准备III族氮化物层叠体的工序，所述III族氮化物层叠体具有III族氮化物基板和在所述III族氮化物基板的主面的上方形成的III族氮化物外延层；针对所述III族氮化物外延层的、所述III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小为第一偏离角的大小的检查位置进行光致发光图谱测定，获取黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度的工序；以及将由针对所述检查位置的光致发光图谱测定而获取的相对黄色强度与针对所述第一偏离角的大小由所述对应关系而获取的相对黄色强度进行比较的工序。5.一种III族氮化物层叠体的制造方法，其具有如下工序：准备第一对应关系的工序，所述第一对应关系为偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系；准备第二对应关系的工序，所述第二对应关系为偏离角的大小与能够通过电容-电压测定、二次离子质谱测定、以及深能级瞬态谱测定中的至少1种测定而得到的物理量的对应关系；通过偏离角的大小而使所述第一对应关系与所述第二对应关系对应，从而获取相对黄色强度与所述物理量的对应关系即第三对应关系的工序；准备III族氮化物层叠体的工序，所述III族氮化物层叠体具有III族氮化物基板和在所述III族氮化物基板的主面的上方形成的III族氮化物外延层；针对在所述III族氮化物外延层中划定的检查位置进行光致发光图谱测定，获取黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度的工序；基于由针对所述检查位置的光致发光图谱测定而获取的相对黄色强度与所述第三对应关系来推测所述检查位置处的所述物理量的工序。6.一种III族氮化物层叠体，其具有III族氮化物基板和在所述III族氮化物基板的主面的上方形成的III族氮化物外延层，关于所述III族氮化物外延层中的、光致发光的黄色发光强度相对于带边发光强度之比即相对黄色强度，所述III族氮化物基板的主面的法线方向与c轴方向所成的偏离角的大小与相对黄色强度的对应关系具有如下的倾向：随着偏离角的大小增加，相对黄色强度减少，并且相对黄色强度减少的程度变小。7.根据权利要求6所述的III...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀切文正，三岛友义，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，赛奥科思有限公司，学校法人法政大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP