III族氮化物半导体基板制造技术

根据本发明专利技术，提供一种III族氮化物半导体基板(自支撑基板(30))，其由III族氮化物半导体晶体构成，处于正背关系的露出的第一主表面和第二主表面均为半极性面，在室温条件下，照射波长为325nm、输出为10mW以上且40mW以下的氦‑镉(He‑Cd)激光，以面积1mm

Group III nitride semiconductor substrate

According to the invention, a group III nitride semiconductor substrate (self-supporting substrate (30)) is provided, which is composed of group III nitride semiconductor crystals. The exposed first main surface and the second main surface in the front back relationship are both semi polar surfaces. At room temperature, a he \u2011 CD laser with a wavelength of 325nm, an output of more than 10MW and less than 40mW is irradiated with an area of 1mm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】III族氮化物半导体基板
本专利技术涉及一种III族氮化物半导体基板。
技术介绍
包含以半极性面为主表面的III族氮化物半导体层的基板，正在开发途中。在专利文献1中，公开了相关的技术。在专利文献1中公开了一种基板，其具有由III族氮化物半导体构成的层，该层的主表面的法线从[11-22]轴向+c轴方向以5度以上且17度以下的范围倾斜。作为其制造方法，公开了如下方法：在主表面为规定的面方位的基底基板(蓝宝石基板、III族氮化物半导体基板等)上，通过MOCVD(金属有机化学气相沉积，metalorganicchemicalvapordeposition)法、分子束外延法、HVPE(氢化物气相外延，HydrideVaporPhaseEpitaxy)法等，以具有Ga极性成分的半极性面作为生长面，使III族氮化物半导体外延生长，由此，形成如上所述的层。在专利文献2中公开了，将从以半极性面为主表面的复数个小片分别生长的结晶接合，制造包含以半极性面为主表面的III族氮化物半导体层的基板。现有技术文件专利文献专利文献1：日本特开2016-12717号。专利文献2：日本特许第5332168号。
技术实现思路
专利技术要解决的课题如专利文献1所公开的技术那样，在将具有Ga极性成分的半极性面作为生长面的生长中，意外的氧原子的引入量变大。因此，生长得越厚结晶性越紊乱。另外，在专利文献2所公开的技术的情况下，在复数个小片的边界上的接合部产生凹陷、缺陷等。其结果，晶体的光学特性紊乱(基板面内的光学特性变得不均匀)。当在这样的基板上制作复数个器件(光学器件等)时，在复数个器件之间品质可能会产生偏差。本专利技术的课题在于解决该问题。解决课题的手段根据本专利技术提供一种III族氮化物半导体基板，其中，其由III族氮化物半导体晶体构成，处于正背关系的露出的第一主表面和第二主表面均为半极性面，在室温条件下，照射波长为325nm、输出为10mW以上且40mW以下的氦-镉(He-Cd)激光，以面积1mm2为单位进行成像(mapping)的光致发光(PL，photoluminescence)测定中的所述第一主表面和第二主表面各自的发光波长的变动系数均为0.05％以下。专利技术的效果根据本专利技术，能够抑制在III族氮化物半导体基板上制作的复数个器件间的品质的偏差。附图说明通过以下所述的优选实施方式及其附带的以下附图进一步阐明上述目的及其他目的、特征及优点。图1是表示本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法的处理流程的一个实例的流程图。图2是示意性地表示本实施方式的模板基板20的一个实例的侧视图。图3是示意性地表示本实施方式的自支撑基板10的一个实例的侧视图。图4是示意性地表示通过本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法得到的结构体的一个实例的侧视图。图5是示意性地表示通过本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法得到的结构体的一个实例的侧视图。图6是示意性地表示本实施方式的自支撑基板30的一个实例的侧视图。图7是表示本实施方式的自支撑基板10及模板基板20的特性的图。图8是表示本实施方式的自支撑基板30的特性的图。图9是表示本实施方式的自支撑基板30的特性的图。图10是表示本实施方式的自支撑基板30的特性的图。图11是表示本实施方式的自支撑基板30的特性的图。图12是表示本实施方式的自支撑基板30的特性的图。图13是表示本实施方式的自支撑基板30的特性的图。图14是示出比较例的基板的特性的图。图15是示出比较例的基板的特性的图。图16是示出比较例的基板的特性的图。图17是示出比较例的基板的特性的图。图18是示出比较例的基板的特性的图。图19是示出比较例的基板的特性的图。具体实施方式以下，使用附图对本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法进行说明。另外，图终归只是用于说明专利技术的结构的概略图，各部件的大小、形状、数量、不同部件的大小的比率等不限于图示的内容。首先，对III族氮化物半导体基板的制造方法的概要进行说明。根据包含特征性的复数个工序的本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法，能够采用MOCVD法，在蓝宝石基板上，将N极性侧的半极性面(用密勒指数(hkml)表示，l小于0的半极性面)作为生长面使III族氮化物半导体进行生长。结果，可获得露出面为N极性侧的半极性面的III族氮化物半导体层位于蓝宝石基板上的模板基板、或从该模板基板除去蓝宝石基板而得的III族氮化物半导体的自支撑基板。并且，根据本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法，可在上述模板基板或自支撑基板上，通过HVPE法，以N极性侧的半极性面作为生长面，使III族氮化物半导体进行厚膜生长。结果，得到露出面为N极性侧的半极性面的III族氮化物半导体的块状晶体。然后，通过对块状晶体进行切片等，得到多个III族氮化物半导体的自支撑基板。接着，详细说明III族氮化物半导体基板的制造方法。图1表示本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法的处理流程的一个实例。如图所示，具有基板准备工序S10、热处理工序S20、预流工序S30、缓冲层形成工序S40、第一生长工序S50和第二生长工序S60。虽然未图示，但在第二生长工序S60之后，也可以具有切出工序。在基板准备工序S10中，准备蓝宝石基板。蓝宝石基板10的直径例如为1英寸以上。另外，蓝宝石基板10的厚度例如为250μm以上。蓝宝石基板的主表面的面方位是控制在其上外延生长的III族氮化物半导体层的生长面的面方位的复数个要素中的1个。该要素与III族氮化物半导体层的生长面的面方位的关系在以下的实施例中示出。在基板准备工序S10中，准备主表面为所希望的面方位的蓝宝石基板。蓝宝石基板的主表面例如是{10-10}面、或使{10-10}面向规定方向倾斜规定角度的面。使{10-10}面向规定方向倾斜规定角度的面，例如可以是使{10-10}面向任意方向以大于0°且0.5°以下范围内的任意角度倾斜的面。另外，使{10-10}面向规定的方向倾斜规定角度的面，也可以是使{10-10}面向与a面平行的方向以大于0°且小于10.5°范围内的任意角度倾斜的面。或者，使{10-10}面向规定的方向倾斜规定角度的面，也可以是使{10-10}面向与a面平行的方向以大于0°且10.5°以下范围内的任意角度倾斜的面。例如，使{10-10}面向规定的方向倾斜规定角度的面，也可以是使{10-10}面向与a面平行的方向以0.5°以上且1.5°以下、1.5°以上且2.5°以下、4.5°以上且5.5°以下、6.5°以上且7.5°以下、9.5°以上且10.5°以下范围内的任意角度倾斜的面。热处理工序S20在基板准备工序S10之后进行。在热处理工序S10中，在以下的条件下对蓝宝石基板进行热处理。温度：800℃以上且1200℃以下。压力：30torr以上且760torr以下。热处理时间：5分钟以上且20分钟以下。载气：H2、或H2和N2(H2比率0～100％)。载气供给量：3slm以上且50slm以下(其中，由于供给量根据生长装置的尺寸而变动，因此不限于此)。另外，对蓝宝石基板的热处理有一边进行氮化处理一边进行的情况和不进行氮化处理而进行的情况。在进行氮化处理的同时进行热处理的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种III族氮化物半导体基板，其中，其由III族氮化物半导体晶体构成，处于正背关系的露出的第一主表面和第二主表面均为半极性面，在室温条件下，照射波长为325nm、输出为10mW以上且40mW以下的氦‑镉激光，以面积1mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.17 JP 2017-0523841.一种III族氮化物半导体基板，其中，其由III族氮化物半导体晶体构成，处于正背关系的露出的第一主表面和第二主表面均为半极性面，在室温条件下，照射波长为325nm、输出为10mW以上且40mW以下的氦-镉激光，以面积1mm2单位进行成像的光致发光测定中的所述第一主表面和第二主表面各自的发光波长的变动系数均为0.05％以下。2.如权利要求1所述的III族氮化物半导体基板，其中，在所述条件下进行的光致发光测定中的所述第二主表面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤裕辉，石原裕次郎，
申请(专利权)人：古河机械金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP