III族氮化物半导体基板的制造方法、III族氮化物半导体基板及块状晶体技术

本发明专利技术提供一种III族氮化物半导体基板的制造方法，其中，其具有：固定工序(S10)，该工序使包含以半极性面为主表面的III族氮化物半导体层的基底基板固定于基座；第一生长工序(S11)，该工序在使基底基板已固定于基座的状态下，以HVPE法使III族氮化物半导体在III族氮化物半导体层的主表面上生长，形成第一生长层；冷却工序(S12)，该工序对包含基座、基底基板和第一生长层的层叠体进行冷却；和第二生长工序(S13)，该工序在使基底基板已固定于基座的状态下，以HVPE法使III族氮化物半导体在第一生长层上生长，形成第二生长层。

Manufacturing method of group III nitride semiconductor substrate, group III nitride semiconductor substrate and bulk crystal

The invention provides a manufacturing method of group III nitride semiconductor substrate, which has the following steps: fixing process (S10), in which the base plate including group III nitride semiconductor layer with the main surface of the semi polar surface is fixed on the base; the first growth process (S11), in which the group III nitride semiconductor is fixed on the base by HVPE method under the condition that the base plate has been fixed on the base The first growth layer is formed by growing on the main surface of the nitride semiconductor layer; the cooling process (S12) cools the laminated body including the base, the base plate and the first growth layer; and the second growth process (S13), in which the base plate is fixed on the base, the third nitride semiconductor is grown on the first growth layer by HVPE method to form the second growth layer Long story.

【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的制造方法、III族氮化物半导体基板及块状晶体
本专利技术涉及III族氮化物半导体基板的制造方法、III族氮化物半导体基板及块状晶体。
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(metalorganicchemicalvapordeposition，金属有机化学气相沉积)法、分子束外延法、HVPE(HydrideVaporPhaseEpitaxy，氢化物气相外延)法等使III族氮化物半导体外延生长，从而形成上述那样的层的方法。并且，公开了如果使用HVPE法，则能够进行厚膜生长，因此优选HVPE法。但是，在专利文献1中仅公开了使用MOCVD法使III族氮化物半导体生长的实施例，没有公开使用HVPE法使III族氮化物半导体厚膜生长的实施例。现有技术文件专利文献专利文献1：日本特开2016-12717号。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题为了提高制造效率等，期望使以半极性面为主表面的III族氮化物半导体厚膜生长。在生长速度不充分的MOCVD法的情况下，难以将其实现。进而，本专利技术人等对使用HVPE法的方法进行了研究，结果新发现了如下课题。在以HVPE法使以半极性面为主表面的III族氮化物半导体连续地生长而厚膜化的情况下，所生长的III族氮化物半导体的层容易破裂。在这种情况下，会产生不能确保足够大的口径等问题。本专利技术的课题在于提供一种用于使以半极性面为主表面的III族氮化物半导体生长的新技术。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的制造方法，其中，其具有以下工序：固定工序，该工序使包含以半极性面为主表面的III族氮化物半导体层的基底基板固定于基座；第一生长工序，该工序在使所述基底基板已固定于所述基座的状态下，以HVPE(HydrideVaporPhaseEpitaxy，氢化物气相外延)法使III族氮化物半导体在所述III族氮化物半导体层的所述主表面上生长，形成第一生长层；冷却工序，该工序在所述第一生长工序之后，对包含所述基座、所述基底基板和所述第一生长层的层叠体进行冷却；和第二生长工序，该工序在所述冷却工序之后，在使所述基底基板已固定于所述基座的状态下，以HVPE法使III族氮化物半导体在所述第一生长层上生长，形成第二生长层。另外，根据本专利技术提供一种III族氮化物半导体基板，其中，其包含以半极性面为主表面的III族氮化物半导体层，所述III族氮化物半导体层的最大直径为Φ50mm以上，所述III族氮化物半导体层的厚度为100μm以上。另外，根据本专利技术提供一种块状晶体，其中，其包含由III族氮化物半导体的单晶构成且以半极性面为主表面的最大直径为Φ50mm以上、厚度为600μm以上的层。本专利技术的效果根据本专利技术，可实现用于使以半极性面为主表面的III族氮化物半导体生长的新技术。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另一个实例的流程图。图3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工序图。图4是用于说明本实施方式的III族氮化物半导体基板的特征的示意图。图5是用于说明本实施方式的III族氮化物半导体基板的特征的示意图。图6是用于说明本实施方式的III族氮化物半导体基板的特征的示意图。图7是通过本实施方式的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图像。图8是通过本实施方式的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图像。图9是通过本实施方式的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图像。图10是通过本实施方式的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图像。图11是利用实体显微镜观察到的第一生长层的表面的图像。图12是通过本实施方式的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图像。具体实施方式以下，使用附图对本专利技术的III族氮化物半导体基板、及III族氮化物半导体基板的制造方法的实施方式进行说明。另外，图只不过是用于说明专利技术的构成的概略图，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。图1的流程图示出本实施方式的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，本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法依次进行固定工序S10、第一生长工序S11、冷却工序S12、第二生长工序S13。图2的流程图表示本实施方式的III族氮化物半导体基板的制造方法的处理流程的另一个实例。该例与图1的例子的不同点在于，在第二生长工序S13之后进行分离工序S14。以下，使用图1及图2的流程图和图3的工序图，说明各工序。在图1及图2所示的固定工序S10中，使基底基板固定于基座。例如，如图3(2)所示，将图3(1)所示的基底基板10固定于基座20。首先，对基底基板10进行说明。基底基板10包含以半极性面为主表面的III族氮化物半导体层12。III族氮化物半导体层12例如为GaN层。基底基板10可以是包含III族氮化物半导体层12以外的层的层叠体，也可以是仅III族氮化物半导体层12的单层。作为层叠体的例子，例如，如图3(1)所示，例示出将蓝宝石基板11、缓冲层(图中省略)、III族氮化物半导体层12依次层叠而成的层叠体，但不限定于此。例如，蓝宝石基板11可以用其它不同类型的基板代替。另外，也可以不包含缓冲层。另外，也可以包含其它层。半极性面是极性面及无极性面以外的面。III族氮化物半导体层12的主表面(图中露出的面)可以是+c侧的半极性面(Ga极性侧的半极性面：用密勒指数(hkml)表示，l大于0的半极性面)，也可以是-c侧的半极性面(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)。基底基板10的制造方法没有特别限制，可以采用所有技术。例如，也可以在成为规定的面方位的蓝宝石基板11上，经由缓冲层，以MOCVD法使III族氮化物半导体外延生长，由此形成III族氮化物半导体层12。在这种情况下，通过调整蓝宝石基板11的主表面的面方位、对形成缓冲层前的蓝宝石基板11进行的热处理时的氮化处理的有无、形成缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种III族氮化物半导体基板的制造方法，其中，/n其具有：/n固定工序，该工序使包含以半极性面为主表面的III族氮化物半导体层的基底基板固定于基座；/n第一生长工序，该工序在使所述基底基板已固定于所述基座的状态下，以氢化物气相外延法使III族氮化物半导体在所述III族氮化物半导体层的所述主表面上生长，形成第一生长层；/n冷却工序，该工序在所述第一生长工序之后，对包含所述基座、所述基底基板和所述第一生长层的层叠体进行冷却；和/n第二生长工序，该工序在所述冷却工序之后，在使所述基底基板已固定于所述基座的状态下，以氢化物气相外延法使III族氮化物半导体在所述第一生长层之上生长，形成第二生长层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170328 JP 2017-0623611.一种III族氮化物半导体基板的制造方法，其中，
其具有：
固定工序，该工序使包含以半极性面为主表面的III族氮化物半导体层的基底基板固定于基座；
第一生长工序，该工序在使所述基底基板已固定于所述基座的状态下，以氢化物气相外延法使III族氮化物半导体在所述III族氮化物半导体层的所述主表面上生长，形成第一生长层；
冷却工序，该工序在所述第一生长工序之后，对包含所述基座、所述基底基板和所述第一生长层的层叠体进行冷却；和
第二生长工序，该工序在所述冷却工序之后，在使所述基底基板已固定于所述基座的状态下，以氢化物气相外延法使III族氮化物半导体在所述第一生长层之上生长，形成第二生长层。


2.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体基板层的制造方法，其中，
其还具有分离工序，该工序在所述第二生长工序之后，将具有所述第一生长层和所述第二生长层的至少一者的III族氮化物半导体基板从所述基座分离。


3.根据权利要求1或2所述的III族氮化物半导体基板层的制造方法，其中，
在所述冷却工序之后的所述第一生长层中存在裂纹，
在所述第二生长工序中，以氢化物气相外延法使III族氮化物半导体在存在裂纹的所述第一生长层的表面上生长，形成所述第二生长层。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的III族氮化物半导体基板的制造方法，其中，
在所述固定工序中，使用粘接剂使所述基底基板固定于所述基座。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的III族氮化物半导体基板的制造方法，其中，
在所述第一生长工序中，沿着包含所述基座、所述基底基板和所述第一生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原裕次郎，后藤裕辉，布田将一，小林智浩，佐佐木斉，
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