导电性C面GaN基板制造技术

导电性C面GaN基板可优选用于氮化物半导体器件的制造等。在室温下导电性C面GaN基板的电阻率为2×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电性C面GaN基板
本专利技术主要涉及导电性C面GaN基板。
技术介绍
GaN(氮化镓)是III-V族化合物半导体中的一种，其具备属于六方晶系的纤锌矿型的晶体结构。近年来，作为氮化物半导体器件用的半导体基板，GaN单晶基板引起了人们的注意。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，除了包含GaN以外，还包含GaN的镓的一部分或全部被其他周期表第13族元素(B、AL、In等)置换而成的化合物。有用性高的GaN单晶基板中的一种为C面GaN基板。C面GaN基板是指具有与C面平行或稍倾斜于C面的主表面的GaN单晶基板。C面GaN基板具有作为[0001]侧的主表面的镓极性表面、以及作为[000-1]侧的主表面的氮极性表面。目前在氮化物半导体器件的形成中使用的主要是镓极性表面。已经报道了由通过氨热法生长的GaN单晶制作C面GaN基板的情况(非专利文献1、非专利文献2)。在专利文献1中，在设有条纹型的图案掩模的C面GaN基板上通过氨热法使GaN结晶生长。其中，作为矿化剂单独使用NH4F(氟化铵)，通过图案掩模，具有平坦的上表面的厚度为160～580μm的GaN结晶膜进行了生长。其中并未明确在镓极性表面和氮极性表面中的哪一者形成了图案掩模。在专利文献2中，在将条纹型的图案掩模设于氮极性表面上的C面GaN基板上通过氨热法使GaN单晶生长。其中，作为矿化剂合用NH4F和NH4I(碘化铵)，GaN结晶在通过了图案掩模后也不合并(聚结)，沿[000-1]方向进行生长直至c轴方向的尺寸为毫米数量级为止。在非专利文献3中报道了在氨热法中使用各种卤化铵矿化剂时的GaN结晶的生长速率。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-111527号公报专利文献2：日本特开2014-208571号公报非专利文献非专利文献1：R.Dwilinski,R.Doradzinski,J.Garczynski,L.P.Sierzputowski,A.Puchalski,Y.Kanbara,K.Yagi,H.MiNakuchi,H.Hayashi,“ExcellentcrystallinityoftrulybulkammonothermalGaN(真正的块状氨热GaN的优异结晶性)”,JournalofCrystalGrowth310(2008)3911-3916非专利文献2：R.Dwilinski,R.Doradzinski,J.Garczynski,L.Sierzputowski,R.Kucharski,M.Zajac,M.Rudzinski,R.Kudrawiec,J.serafnczuk,W.Strupinski,“RecentachievementsinAMMONO-bulkmethod(含氨块状法的近期进展)”,JournalofCrystalGrowth312(2010)2499-2502非专利文献3：QuanxiBao,MakotoSaito,KoujiHazu,KentaroFurusawa,YujiKagamitani,RinzoKayano,DaisukeTomida,KunQiao,TohruIshiguro,ChiakiYokoyama,ShigefusaF.Chichibu,“AmmonothermalCrystalGrowthofGaNUsinganNH4FMineralizer(使用NH4F矿化剂进行的GaN氨热结晶生长)”,CrystalGrowth&Design4158-4161(2013)13
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的主要目的在于提供一种可优选用于氮化物半导体器件的制造等的新型导电性C面GaN基板。用于解决课题的手段本专利技术的实施方式包括以下方面。[1]一种导电性C面GaN基板，在室温下其电阻率为2×10-2Ωcm以下或n型载流子浓度为1×1018cm-3以上，进而在其至少一个主表面上能够绘制至少一条满足下述条件(A1)和(B1)中的至少一者的长度40mm的作为假想线段的第一线段，(A1)在该第一线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第一线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的FWHM的最大值小于30arcsec；(B1)在该第一线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第一线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的峰角度的最大值与最小值之差小于0.2°。[2]如上述[1]中所述的导电性C面GaN基板，其中，上述第一线段满足上述条件(A1)。[3]如上述[2]中所述的导电性C面GaN基板，其中，上述第一线段除了满足上述条件(A1)以外还满足下述条件(A2)，(A2)由上述条件(A1)中所说的XRC测定所得到的在第一线段上的全部测定点间的XRC的FWHM的平均值小于20arcsec。[4]如上述[2]中所述的导电性C面GaN基板，其中，上述第一线段除了满足上述条件(A1)以外还满足下述条件(A3)，(A3)由上述条件(A1)中所说的XRC测定得到的在第一线段上的全部测定点间的XRC的FWHM的平均值和标准偏差分别为小于12arcsec和小于5arcsec。[5]如上述[1]～[4]中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，在其能够绘制上述第一线段的主表面上能够绘制至少一条满足下述条件(C1)和(D1)中的至少一者的长度40mm的作为假想线段的第二线段，(C1)第二线段与上述第一线段中的至少一条正交，并且在该第二线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第二线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的FWHM的最大值小于30arcsec；(D1)第二线段与上述第一线段中的至少一条正交，并且在该第二线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第二线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的峰角度的最大值与最小值之差小于0.2°。[6]如上述[5]中所述的导电性C面GaN基板，其中，上述第二线段满足上述条件(C1)。[7]如上述[6]中所述的导电性C面GaN基板，其中，上述第二线段除了满足上述条件(C1)以外还满足下述条件(C2)，(C2)由上述条件(C1)中所说的XRC测定所得到的在第二线段上的全部测定点间的XRC的FWHM的平均值小于20arcsec。[8]如上述[6]中所述的导电性C面GaN基板，其中，上述第二线段除了满足上述条件(C1)以外还满足下述条件(C3)，(C3)由上述条件(C1)中所说的XRC测定所得到的在第二线段上的全部测定点间的XRC的FWHM的平均值和标准偏差分别为小于12arcsec和小于5arcsec。[9]如上述[1]～[8]中任一项所述的导电性C面GaN基板，在其能够绘制上述第一线段的主表面上具有周期性地配置的2个以上的位错阵列。[10]如上述[9]中所述的导电性C面GaN基板，其中，上述主表面上的上述2个以上的位错阵列的配置为二维的。[11]如上述[10]中所述的导电性C面GaN基板，其中，上述主表面上的上述2个以上的位错阵列的配置在2个以上的方向具有周期性。[12]如上述[1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电性C面GaN基板，在室温下其电阻率为2×10‑2Ωcm以下或n型载流子浓度为1×1018cm‑3以上，进而在其至少一个主表面上能够绘制至少一条满足下述条件(A1)和(B1)中的至少一者的长度40mm的作为假想线段的第一线段，(A1)在该第一线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第一线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的FWHM的最大值小于30arcsec；(B1)在该第一线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第一线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的峰角度的最大值与最小值之差小于0.2°。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.08 JP 2016-1559581.一种导电性C面GaN基板，在室温下其电阻率为2×10-2Ωcm以下或n型载流子浓度为1×1018cm-3以上，进而在其至少一个主表面上能够绘制至少一条满足下述条件(A1)和(B1)中的至少一者的长度40mm的作为假想线段的第一线段，(A1)在该第一线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第一线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的FWHM的最大值小于30arcsec；(B1)在该第一线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第一线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的峰角度的最大值与最小值之差小于0.2°。2.如权利要求1所述的导电性C面GaN基板，其中，所述第一线段满足所述条件(A1)。3.如权利要求2所述的导电性C面GaN基板，其中，所述第一线段除了满足所述条件(A1)以外还满足下述条件(A2)，(A2)由所述条件(A1)中所说的XRC测定所得到的在第一线段上的全部测定点间的XRC的FWHM的平均值小于20arcsec。4.如权利要求2所述的导电性C面GaN基板，其中，所述第一线段除了满足所述条件(A1)以外还满足下述条件(A3)，(A3)由所述条件(A1)中所说的XRC测定所得到的在第一线段上的全部测定点间的XRC的FWHM的平均值和标准偏差分别为小于12arcsec和小于5arcsec。5.如权利要求1～4中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，在能够绘制所述第一线段的主表面上能够绘制至少一条满足下述条件(C1)和(D1)中的至少一者的长度40mm的作为假想线段的第二线段，(C1)第二线段与所述第一线段中的至少一条正交，并且，在该第二线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第二线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的FWHM的最大值小于30arcsec；(D1)第二线段与所述第一线段中的至少一条正交，并且，在该第二线段上，使各ω扫描时的X射线入射面平行于该第二线段并以1mm间隔测定(004)反射的XRC时，在全部测定点间的XRC的峰角度的最大值与最小值之差小于0.2°。6.如权利要求5所述的导电性C面GaN基板，其中，所述第二线段满足所述条件(C1)。7.如权利要求6所述的导电性C面GaN基板，其中，所述第二线段除了满足所述条件(C1)以外还满足下述条件(C2)，(C2)由所述条件(C1)中所说的XRC测定所得到的在第二线段上的全部测定点间的XRC的FWHM的平均值小于20arcsec。8.如权利要求6所述的导电性C面GaN基板，其中，所述第二线段除了满足所述条件(C1)以外还满足下述条件(C3)，(C3)由所述条件(C1)中所说的XRC测定所得到的在第二线段上的全部测定点间的XRC的FWHM的平均值和标准偏差分别为小于12arcsec和小于5arcsec。9.如权利要求1～8中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，在能够绘制所述第一线段的主表面上具有周期性地配置的2个以上的位错阵列。10.如权利要求9所述的导电性C面GaN基板，其中，所述主表面上的所述2个以上的位错阵列的配置为二维的。11.如权利要求10所述的导电性C面GaN基板，其中，所述主表面上的所述2个以上的位错阵列的配置在2个以上的方向具有周期性。12.如权利要求1～11中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，在室温下该基板的电阻率为2×10-2Ωcm以下。13.如权利要求1～12中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，在室温下该基板的n型载流子浓度为1×1018cm-3以上。14.如权利要求1～13中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，该基板具有比室温下的n型载流子浓度高的O浓度。15.如权利要求14所述的导电性C面GaN基板，其中，室温下的n型载流子浓度为O浓度的20％～70％。16.如权利要求1～15中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，Li、Na、K、Mg和Ca的浓度均小于1×1016atoms/cm3。17.如权利要求16所述的导电性C面GaN基板，其中，该基板含有F。18.如权利要求17所述的导电性C面GaN基板，其中，除了F以外，该基板还含有选自Cl、Br和I中的一种以上的卤素。19.如权利要求18所述的导电性C面GaN基板，其中，该基板含有F和I。20.如权利要求1～19中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，H浓度为5×1017atoms/cm3以上1×1020atoms/cm3以下。21.如权利要求1～20中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，该基板由在3140cm-1～3200cm-1具有归属于镓空位-氢复合体的红外吸收峰的GaN结晶形成。22.如权利要求1～21中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，[1-100]方向、[10-10]方向和[01-10]方向的尺寸均为45mm以上。23.如权利要求1～22中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，该基板为圆盘形、直径为45mm以上。24.如权利要求1～23中任一项所述的导电性C面GaN基板，其中，镓极性表面的取向相对于[0001]为5°以内。25.一种氮化物半导体器件的制造方法，其包括下述步骤：准备权利要求1～24中任一项所述的导电性C面GaN基板的步骤；以及，使一种以上的氮化物半导体在该准备出的导电性C面GaN基板上进行外延生长的步骤。26.一种外延基板的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：三川丰，藤泽英夫，望月多惠，浪田秀郎，川端绅一郎，
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