GaN基板及其制造方法技术

本发明专利技术提供减小偏角分布和基板表面的高低差的GaN基板。GaN基板在表面具有Ga面和N面且由GaN单晶构成，其中，Ga面具有平面部和包围平面部的周围的曲面部，N面的偏角分布比Ga面的偏角分布大。

GaN Substrate and Its Manufacturing Method

The invention provides a GaN substrate which reduces the deflection angle distribution and the height difference of the substrate surface. GaN substrates are composed of Ga and N surfaces on the surface and GaN single crystals. Among them, the Ga surface has a plane part and a surface surrounding the plane part. The angular distribution of N surface is larger than that of Ga surface.

【技术实现步骤摘要】
GaN基板及其制造方法
本公开涉及GaN基板及其制造方法。
技术介绍
与以Si为代表的现有的半导体材料相比，GaN是具有构成原子间的键长较小、带隙较大这样的特征的半导体。作为在GaN基板上形成光器件、功率器件构造的工艺，首先，在GaN自立基板中进行外延生长。在外延生长面由单一的(0001)面构成的情况下，有时在外延生长面上存在缺陷或异物等作为偶发晶体生长的晶种的部分。这种情况下，例如在利用MOCVD法在外延生长面上进行GaN的气相生长时，Ga原子集中于偶发晶体生长的晶种，有时产生局部的不均匀生长。为了防止该情况，存在如下方法：在外延生长面上设置相对于晶向倾斜某个角度的偏角(offangle)，人工制作原子台阶。由此，在利用MOCVD法在GaN基板上进行GaN的气相生长时，Ga原料在一部分与甲基结合的状态下在外延生长面即(0001)面上移动(迁移)。然后，如果存在稳定位置，则停留在该位置，切断与甲基的结合，与N结合而进行外延生长。因此，在外延生长面上设置偏角，将相互相邻的台阶活用作上述稳定位置，由此，能够实现外延生长的稳定。进而，具有在进行外延生长时能够进行一样漂亮的生长这样的优点。作为这种带偏角的GaN基板，存在专利文献1所示的基板。在专利文献1中，包含从[0001]方向以0.2～10度的角度裁切出的GaN(0001)表面和从[000-1]方向以0.2～10度的角度裁切出的GaN(000-1)表面。裁切出的GaN(0001)表面与裁切出的GaN(000-1)表面平行，形成整体具有晶格弯曲的GaN基板。例如能够通过氢化物气相生长法(HVPE法)、有机金属化学气相生长法(MOCVD法)等气相生长法在以蓝宝石为代表的底层基板上形成GaN晶体。但是，生长在异质基板上的GaN晶体产生由于与作为底层基板的异质基板之间的晶格常数差和热膨胀差而引起的翘曲，由此产生晶体的翘曲。因此，在将切离了底层基板的GaN自立基板加工成平行平面的情况下，物理上基板表面的形状为平面，但是，由于晶体产生翘曲，因此，产生偏角的偏差即偏角分布。当产生偏角的偏差时，在上述外延生长中局部产生不均匀的生长，无法得到稳定的生长。例如，如果是光器件的情况，则最终在器件构造的特性中产生偏差，表现为发光波长的偏差。在专利文献2中提出了减少偏角偏差的方法。如图20所示，设GaN基板101的中心为P0、从GaN基板101的端面起靠内侧5mm以上的地点为P1。在中心P0，设基板表面的法线为n0，设晶轴x0的方向为a0。而且，设中心P0处的基板表面的法线n0与晶轴a0所成的角为角α0。同样，在P1，也设基板表面的法线为n1，设晶轴x1的方向为a1，设法线n1与晶轴的方向a1所成的角为角α1。作为GaN基板101的制造方法，包括根据基板101表面中的晶轴x0、x1的方向a0、a1的偏差将由GaN单晶构成的基板101的表面加工成凹型的球面状的工序。通过将GaN基板101的表面加工成凹型的球面状，在加工后的GaN基板101表面上，晶轴x0、x1的方向a0、a1相对于法线n0、n1的偏差减少。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5496007号公报专利文献2：日本特开2009-126727号公报专利技术要解决的课题图1、图2是通过BRUKER公司制X射线衍射装置D8DISCOVER测定利用HVPE法制作的2英寸GaN基板的偏角分布的结果。横轴表示设基板中心为0mm时的基板上的位置(mm)，纵轴表示与所形成的偏角之间相差的角度(deg)、即偏角分布。如图3所示，在设X轴方向为[1-100]方向、Y轴方向为[11-20]方向的情况下，X轴线上(线1)的偏角分布的测定结果为图1，Y轴线上(线2)的偏角分布的测定结果为图2。该GaN基板是在[1-100]方向上形成有0.4deg的偏角的基板，在[11-20]方向上偏角为0deg。相对于在X轴方向上形成的偏角0.4deg的偏角分布如图1所示，在X轴方向上具有分布。相对于在Y轴方向上形成的偏角0deg的偏角分布如图2所示，在Y轴方向上具有分布。另外，如图1、图2所示，越靠外周，偏角分布越大。在图1、图2中利用角度示出偏角分布，但是，当针对图4所示的4个方向而将偏角分布作为表示晶体的翘曲的距离来示出时，如图5那样成为凹形状，在2英寸宽度(50mm)中，高低差为0.1mm以上。为了使偏角分布为0deg，需要与图5所示的晶体的翘曲相同地形成表面的形状。但是，具有0.1mm以上的基板表面的高低差意味着具有0.1mm以上的厚度偏差TTV(TotalThicknessVariation)。在使用这种基板的情况下，在制造器件的工序中，在用于在外延生长面侧形成器件构造或布线构造的图案的曝光处理时，可能产生无法对焦这样的不良情况。另外，在减薄GaN基板的厚度的背面研磨中，也将背面加工成平面状，因此，由于该厚度偏差而制作厚度不同的器件，有时会因场所(厚度)的不同而产生器件特性的偏差。为了减小偏角分布，在应用了将表面加工成球面状的专利文献2的方法的情况下，如图5所示，在半径20mm的位置，存在晶体的翘曲为60μm左右的高低差。在此时的偏角分布为0.5deg左右的情况下，如图6所示使偏角分布为1/2即0.25deg时的基板表面如图7所示成为30μm左右的高低差。因此，在进一步减小偏角分布的情况下，基板表面的高低差进一步增大，因此，很难进一步减小偏角分布和基板表面的高低差。
技术实现思路
因此，本公开的目的在于，提供减小偏角分布和基板表面的高低差的GaN基板。用于解决课题的方案为了实现上述目的，本公开的GaN基板在表面具有Ga面和N面且由GaN单晶构成，其中，所述Ga面具有平面部和包围所述平面部的周围的曲面部，所述N面的偏角分布比所述Ga面的偏角分布大。本公开的GaN基板的制造方法包括：准备GaN基板的步骤，该GaN基板在对置的主面具有相互平行的Ga面和N面且由GaN单晶构成；使所述N面与夹具的表面对置来粘贴所述GaN基板的步骤，该夹具具有中心的平面部和包围所述平面部的周围的曲面部；将所述GaN基板的Ga面研磨成平面状的步骤；以及从所述GaN基板取下所述夹具的步骤。专利技术效果根据本专利技术，能够提供偏角分布和厚度偏差小的GaN基板。附图说明图1是示出GaN基板的偏角分布的图。图2是示出GaN基板的偏角分布的图。图3是示出GaN基板的X射线衍射测定的方向的说明图。图4是示出GaN基板的X射线衍射测定的方向的说明图。图5是示出GaN基板的晶体的翘曲的图。图6是示出GaN基板的偏角分布的图。图7是示出GaN基板的晶体的翘曲和表面形状的图。图8A是示出GaN基板的制作的一个工序的说明图。图8B是示出GaN基板的制作的一个工序的说明图。图8C是示出GaN基板的制作的一个工序的说明图。图8D是示出GaN基板的制作的一个工序的说明图。图9是夹具的三维图。图10是示出GaN基板的表面形状的测定结果的图。图11是示出GaN基板的偏角分布的图。图12是示出GaN基板的偏角分布的图。图13是示出GaN基板的形状的三维图。图14是示出实施方式1的GaN基板的表面形状的图。图15A是示出实施方式1的GaN基板的制作的一个工序的说明图。图15B是示出实施方式1的GaN基板的制作的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN基板，其在表面具有Ga面和N面且由GaN单晶构成，其中，所述Ga面具有平面部和包围所述平面部的周围的曲面部，所述N面的偏角分布比所述Ga面的偏角分布大。

【技术特征摘要】
2017.11.22 JP 2017-2251191.一种GaN基板，其在表面具有Ga面和N面且由GaN单晶构成，其中，所述Ga面具有平面部和包围所述平面部的周围的曲面部，所述N面的偏角分布比所述Ga面的偏角分布大。2.根据权利要求1所述的GaN基板，其中，所述Ga面的偏角分布θ1为0.25deg以下，所述GaN基板的厚度偏差t1为20μm以下。3.一种GaN基板的制造方法，其包括：准备GaN基板的步骤，该GaN基板在对置的主面具有相互平行的Ga面和N面且由GaN单晶构成；使所述N面与夹具的表面对置来粘贴所述GaN基板的步骤，该夹具具有中心的平面部和包围所述平面部的周围的曲面部；将所述GaN基板的Ga面研磨成平面状的步骤；以及从所述GaN基板取下所述夹具的步骤。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：田代功，片冈秀直，横山信之，大森健志，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP