本发明专利技术提供一种用于在圆盘形GaN基板中将构成该基板的结晶区域的个数削减为4个以下的技术，该圆盘形GaN基板是利用覆瓦法制造的，主表面的法线与m轴之间的角度为0°以上20°以下，直径为45mm～55mm。根据优选实施方式，提供一种GaN基板，该GaN基板具有第1主表面和其相反侧的第2主表面，上述第1主表面的法线与m轴之间的角度为0°以上20°以下，该GaN基板是直径为45mm以上的圆盘形GaN基板，该GaN基板由各自在上述第1主表面和第2主表面两者露出的4个以下的结晶区域构成，该4个以下的结晶区域沿着上述第1主表面上的c轴的正投影的方向排成一列。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及GaN(氮化镓)基板、GaN基板的制造方法、GaN结晶的制造方法和半导体器件的制造方法。
技术介绍
GaN是III-V族化合物半导体的一种，具备属于六方晶系的纤锌矿型的晶体结构。通过用杂质进行掺杂，GaN可以为导电性。作为n型杂质，已知O(氧)、Si(硅)、Ge(锗)等。作为p型杂质，已知Mg(镁)、Zn(锌)等。期待通过使用非极性或半极性GaN基板来改善氮化物半导体器件(非专利文献1)。氮化物半导体也被称为氮化物系III-V族化合物半导体、III族氮化物系化合物半导体、GaN系半导体等，除了包括GaN(氮化镓)以外，还包括GaN的一部分或全部的Ga被其他的元素周期表13族元素(B、Al、In)所取代的化合物。例如为AlN、InN、AlGaN、AlInN、GaInN、AlGaInN等。在非极性GaN基板中，特别受到关注的是(10-10)基板、即M面基板。在半极性GaN基板中，特别受到关注的是(20-21)基板、(20-2-1)基板、(30-31)基板和(30-3-1)基板。非极性或半极性GaN基板可以由块状GaN结晶来制造，该块状GaN结晶是利用HVPE法在C面GaN模板上在c轴方向生长而得到的。将该块状GaN结晶按照与所期望的非极性或半极性面平行的方式进行切片。但是，在C面GaN模板上可利用HVPE法生长的块状GaN结晶的厚度通常为几mm以下，因而，利用该方法可制作的非极性或半极性GaN基板在主表面的c轴方向的尺寸为几mm以下。利用该方法，几乎不可能得到2英寸基板(直径为2英寸的圆盘形基板)这样的大面积基板。为了解决该问题，想到了覆瓦法。覆瓦法中使用集合晶种。集合晶种是指，使两个以上晶种基板按照晶体取向统一的方式在横向密集排列而成的物质。在由两个以上
晶种基板形成的集合晶种上，利用气相法外延生长有形成一个连续层的块状GaN结晶(专利文献1～4)。通过使用将主表面的c轴方向的尺寸不足几mm的M面GaN基板集中多片而构成的集合晶种，能够实现2英寸M面GaN基板(直径为2英寸的圆盘形M面GaN基板)。但是，对由在C面GaN模板上利用HVPE法生长的块状GaN结晶切割出的M面晶种基板来说，主表面的位错密度比较高，为106cm-2左右至107cm-2左右。位错密度为1×106cm-2时，若利用SEM-CL(扫描型电子显微镜-阴极发光)进行调查，在100μm×100μm的视野中平均观察到100个显示出位错存在的暗点。作为可生长位错等缺陷少的高品质GaN结晶的方法之一，已知氨热法(专利文献5和6)。在氨热法中，将超临界或亚临界状态的氨用于溶剂，使GaN结晶在晶种上析出。但是，迄今为止并不知道利用氨热法高效地制造主表面的c轴方向的尺寸超过1cm的非极性或半极性GaN基板的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-315947号公报专利文献2：日本特开2008-143772号公报专利文献3：日本特开2010-275171号公报专利文献4：日本特开2011-026181号公报专利文献5：国际公开WO2002/101125号公报专利文献6：国际公开WO2011/065436号公报非专利文献非专利文献1：Po Shan Hsu,Matthew T.Hardy,Erin C.Young,Alexey E.Romanov,Steven P.DenBaars,Shuji Nakamura,and James S.Speck,Applied Physics Letters 100,171917(2012)
技术实现思路
专利技术要解决的课题对利用覆瓦法制造的GaN结晶进行加工而得到的非极性或半极性基板通常由两
个以上的结晶区域构成。在该基板中，具有缺陷密度在不同的结晶区域间的边界升高的倾向(专利文献2～4)。因此，需要削减构成基板的结晶区域的数量。本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其主要目的在于提供可实现包含比以往削减的数量的结晶区域的、直径为2英寸以上的非极性或半极性GaN基板(例如，由4个以下的结晶区域构成的、直径为2英寸的非极性或半极性GaN基板)的技术。本专利技术的进一步的目的在于提供由单一的结晶区域构成的、直径为2英寸的非极性或半极性GaN基板。用于解决课题的方案本专利技术的实施方式包括以下所记载的GaN基板、GaN结晶的制造方法和半导体器件的制造方法。(1)一种GaN基板，该GaN基板具有第1主表面和其相反侧的第2主表面，上述第1主表面的法线与m轴之间的角度为0°以上20°以下，该GaN基板是直径为45mm以上的圆盘形GaN基板，该GaN基板的特征在于，其由各自在上述第1主表面和第2主表面这两者表面露出的n个(其中，n为2、3或4)结晶区域构成，上述n个结晶区域沿着上述第1主表面上的c轴的正投影的方向排成一列。(2)如(1)所述的GaN基板，其直径为55mm以下。(3)如(1)或(2)所述的GaN基板，其特征在于，在从上述n个结晶区域中任意地选出相邻的2个结晶区域时，该2个结晶区域间的边界与上述第1主表面上的c轴的正投影在上述第1主表面内形成90°±10°的范围内的角度。(4)如(1)～(3)中任一项所述的GaN基板，其特征在于，不存在在厚度方向贯通该基板的下述(A)的贯通裂纹，或者即便存在在厚度方向贯通该基板的下述(A)的贯通裂纹，其数量在上述第1主表面上每20cm2也为10以下，并且不存在下述(A)的贯通裂纹以外的类型的裂纹：(A)与上述第1主表面上的c轴的正投影之间所成的角度在上述第1主表面内为90°±10°的范围内的贯通裂纹。(5)如(1)～(4)中任一项所述的GaN基板，其特征在于，将上述第1主表面分成从边缘起3mm以下的外周部分和被该外周部分包围的中央部分，按照一个区划是一边为5mm的正方形的方式将该中央部分区分成两个以上的区划时，各区划内观察到至少一个在CL测定中未检测出暗点的一边为100μm的正方形区域。(6)如(5)所述的GaN基板，其特征在于，将相互相邻的上述结晶区域间的边界除外来进行平均而得到的上述中央部分的平均位错密度小于105cm-2。(7)如(1)～(6)中任一项所述的GaN基板，其特征在于，在室温下上述第1主表面不是凹面。(8)如(7)所述的GaN基板，其特征在于，在室温下上述第1主表面为凸面。(9)如(7)或(8)所述的GaN基板，其特征在于，在室温下表面的SORI值小于20μm。(10)如(1)～(9)中任一项所述的GaN基板，其特征在于，在将上述第1主表面分成从边缘起3mm以下的外周部分和被该外周部分包围的中央部分时，关于该中央部分的偏离角的变动幅度，上述第1主表面上的c轴的正投影的方向的分量和与该方向正交的方向的分量分别小于0.5°。(11)如(1)～(10)中任一项所述的GaN基板，其特征在于，其具有堆垛层错。(12)如(1)～(11)中任一项所述的GaN基板，其特征在于，其由碱金属浓度小于1×1015cm-3且在450nm的吸收系数为2cm-1以下的GaN结晶构成。(13)一种GaN基板，该GaN基板具有第1主表面和其相反侧的第2主表面，上述第1主表面的法线与m轴之间的角度为0°以上20°以下，该GaN基板是直径为45mm以上的圆盘形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种GaN基板，该GaN基板具有第1主表面和其相反侧的第2主表面，所述第1主表面的法线与m轴之间的角度为0°以上20°以下，该GaN基板是直径为45mm以上的圆盘形GaN基板，其特征在于，该GaN基板由各自在所述第1主表面和第2主表面这两者表面露出的n个结晶区域构成，其中，n为2、3或4，所述n个结晶区域沿着所述第1主表面上的c轴的正投影的方向排成一列。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 JP 2014-006907;2014.04.24 JP 2014-090531.一种GaN基板，该GaN基板具有第1主表面和其相反侧的第2主表面，所述第1主表面的法线与m轴之间的角度为0°以上20°以下，该GaN基板是直径为45mm以上的圆盘形GaN基板，其特征在于，该GaN基板由各自在所述第1主表面和第2主表面这两者表面露出的n个结晶区域构成，其中，n为2、3或4，所述n个结晶区域沿着所述第1主表面上的c轴的正投影的方向排成一列。2.如权利要求1所述的GaN基板，其中，该GaN基板的直径为55mm以下。3.如权利要求1或2所述的GaN基板，其特征在于，在从所述n个结晶区域中任意地选出相邻的2个结晶区域时，该2个结晶区域间的边界与所述第1主表面上的c轴的正投影在所述第1主表面内形成90°±10°的范围内的角度。4.如权利要求1～3中任一项所述的GaN基板，其特征在于，不存在在厚度方向贯通该基板的下述(A)的贯通裂纹，或者即便存在在厚度方向贯通该基板的下述(A)的贯通裂纹，其数量在所述第1主表面上每20cm2也为10以下，并且不存在下述(A)的贯通裂纹以外的类型的裂纹，(A)与所述第1主表面上的c轴的正投影之间所成的角度在所述第1主表面内为90°±10°的范围内的贯通裂纹。5.如权利要求1～4中任一项所述的GaN基板，其特征在于，将所述第1主表面分成从边缘起3mm以下的外周部分和被该外周部分包围的中央部分，按照一个区划是一边为5mm的正方形的方式将该中央部分区分成两个以上的区划时，各区划内观察到至少一个在CL测定中未检测出暗点的一边为100μm的正方形区域。6.如权利要求5所述的GaN基板，其特征在于，将相互相邻的所述结晶区域间的边界除外来进行平均而得到的所述中央部分的平均位错密度小于105cm-2。7.如权利要求1～6中任一项所述的GaN基板，其特征在于，在室温下所述第1主表面不是凹面。8.如权利要求7所述的GaN基板，其特征在于，在室温下所述第1主表面为凸面。9.如权利要求7或8所述的GaN基板，其特征在于，在室温下所述第1主表面
\t的SORI值小于20μm。10.如权利要求1～9中任一项所述的GaN基板，其特征在于，在将所述第1主表面分成从边缘起3mm以下的外周部分和被该外周部分包围的...
【专利技术属性】
技术研发人员：塚田悠介，长尾哲，镰田和典，田代雅之，藤户健史，藤泽英夫，三川丰，梶本哲治，深田崇，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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