III族氮化物单晶基板制造技术

一种III族氮化物单晶基板，其为具有主面的III族氮化物单晶基板，主面具有：外侧区域，其距中心的距离相对于从中心至外缘部的距离大于30％；和内侧区域，其距中心的距离相对于从中心至外缘部的距离为30％以下，对于外侧区域中的微拉曼光谱的峰波数的平均值ν

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】III族氮化物单晶基板
本专利技术涉及中心部附近的晶体缺陷的产生得到抑制的高品质的III族氮化物单晶及其制造方法。
技术介绍
氮化铝、氮化镓、氮化铟这样的III族氮化物半导体可以制作任意组成的混晶半导体，根据其混晶组成，可以改变带隙的值。因此，通过使用III族氮化物半导体晶体，理论上可以制作从红外光到紫外光的宽范围的发光元件。尤其是，近年来，正积极地进行使用铝系III族氮化物半导体(主要是氮化铝镓混晶)的发光元件的开发。目前，在III族氮化物半导体发光元件的制造中，从作为基板的晶体品质、紫外光透射性、量产性、成本的观点出发，通常采用蓝宝石基板。但是，在蓝宝石基板上使III族氮化物生长的情况下，由于蓝宝石基板与形成半导体层叠膜的III族氮化物(例如氮化铝镓等)之间的晶格常数、热膨胀系数等的差异，导致产生晶体缺陷(失配位错)、裂纹等，成为使元件的发光性能下降的原因。从提高元件性能的观点出发，期望采用晶格常数接近半导体层叠膜的晶格常数且热膨胀系数接近半导体层叠膜的热膨胀系数的基板。因此，作为用于制造上述铝系III族氮化物半导体发光元件的基板，优选使用氮化铝、氮化铝镓等III族氮化物单晶基板。作为上述III族氮化物单晶基板的制造方法，已知升华(PVT：PhysicalVaporTransport)法、有机金属气相生长(MOCVD：MetalorganicChimicalVaporDeposition)、氢化物气相外延(HVPE：HydrideVaporPhaseEpitaxy)等气相生长法。PVT法是通过在高温下使固体的III族氮化物升华并在低温的基底基板上析出而使单晶生长的方法。PVT法具有能够以高的生长速度生长厚膜的优点。另一方面，MOCVD法、HVPE法是通过在基底基板上使III族源气体与氮源气体(例如氨气)反应来制造单晶的方法。杂质元素、异物对III族氮化物单晶基板中或该基板表面的混入或附着的问题是气相生长法中的课题。杂质元素、异物的上述混入被认为是由于反应装置被III族原料气体等气氛气体侵入而释放到气氛中的来自反应装置的杂质或异物、反应过程中副产的III族氮化物颗粒等附着于基底基板而引起的。关于氮化铝单晶中的杂质，专利文献1中记载了一种氮化铝单晶的制造方法，其特征在于，其是通过利用氢化物气相外延法在单晶基板上生长氮化铝单晶而制造碳浓度为1×1014atoms/cm3以上且小于3×1017atoms/cm3、氯浓度为1×1014～1×1017atoms/cm3、波长265nm下的吸收系数为40cm-1以下的氮化铝单晶的方法，其中，在1200℃以上且1700℃以下的温度下在所述基板上生长氮化铝单晶，并且使用仅以包含如下材料的构件来构成氢化物气相外延装置内的在晶体生长时达到1200℃以上的区域的露出表面的装置，所述材料是在1200℃以上且1700℃以下的温度下不发生还原分解或热分解的材料、或即使还原分解或热分解也不产生包含碳原子的气体的材料。关于由一卤化铝气体与HVPE反应装置的石英(SiO2)制壁材料的反应而导致的晶体的硅污染和氧污染，专利文献3中记载了一种使用氢化物气相外延生长法(HVPE)来生长含铝的III族氮化物薄膜的方法，其特征在于，其具备：使用工序，其特征是在HVPE反应装置中使用一种以上的耐腐蚀性材料，包含所述耐腐蚀性材料的所述HVPE反应装置的区域为与卤化铝接触的区域；将包含含铝的原料的所述HVPE反应装置的原料区域加热至规定的温度以上的工序；以及在包含所述耐腐蚀性材料的所述HVPE反应体系中使所述含铝的III族氮化物薄膜生长的工序。另外，近年来，期望更高品质的单晶。例如，关于卤化铝原料气体中的一卤化铝气体的影响，专利文献4中记载了一种铝系III族氮化物单晶的制造方法，该方法包括通过将卤化铝气体和氮源气体供给到基底基板上，使所述卤化铝气体和氮源气体在该基底基板上反应的工序，其特征在于，所述卤化铝气体和氮源气体的反应以满足特定式的方式在卤素系气体共存的条件下进行，所述铝系III族氮化物晶体的生长速度为10μm/h以上。专利文献5中记载了一种高透明性AlN单晶层的制造方法，该方法从供给喷嘴向具有壁面的反应器供给氯化铝气体，从供给喷嘴供给氮源气体，通过使氯化铝气体和氮源气体在配置于反应器内的基板上进行反应，从而在该基板上制造高透明性AlN单晶层，其中，在定义为从氯化铝气体供给喷嘴的前端向气流的上游侧200mm和向下游侧200mm的范围的反应器内的壁的流道壁面中，相对于供给到反应器中的铝的总量将反应工序中在流道壁面生成的堆积物中的铝的量维持在30％以下，并且将流道壁温维持在1200℃以下，以使AlN单晶层生长。关于利用反射X射线形貌观察为亮点的晶体缺陷，专利文献6中记载了一种III族氮化物单晶的制造方法，其特征在于，其为在具备基底基板的反应器中，通过在该基底基板上供给III族原料气体和氮源气体并使其反应，从而在该基底基板上制造III族氮化物单晶的方法，其中，在供给该III族原料气体之前，在该基底基板上供给选自卤化氢气体和卤素气体中的至少一种卤素系气体。另外，关于利用反射X射线形貌观察为亮点的晶体缺陷，专利文献7中记载了一种III族氮化物单晶的制造装置，其特征在于，具有：反应器，具有通过使III族原料气体和氮源气体进行反应而在基板上使III族氮化物晶体生长的反应域；配设于所述反应域并支撑基板的支撑基座；将III族原料气体供给至所述反应域的III族原料气体供给喷嘴；以及将氮源气体供给至所述反应域的氮源气体供给喷嘴，所述氮源气体供给喷嘴具有将氮源气体、以及选自卤化氢气体和卤素气体中的至少一种卤素系气体供给至所述反应域的结构，并且还记载了一种III族氮化物单晶的制造方法，其特征在于，具有工序(a)，通过向该III族氮化物单晶制造装置的所述反应域供给III族原料气体和氮源气体，从而使所述III族原料气体和所述氮源气体进行反应，在所述工序(a)中，从所述氮源气体供给喷嘴将所述氮源气体、以及选自卤化氢气体和卤素气体中的至少一种卤素系气体供给至所述反应域。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开2013/094058号小册子专利文献2:日本专利6070297号专利文献3:日本特表2009-536605号公报专利文献4:日本特开2015-017030号公报专利文献5:国际公开2014/031119号小册子专利文献6:日本特开2016-216342号公报专利文献7:国际公开2016/076270号小册子
技术实现思路
专利技术要解决的问题通过上述对策，在一定程度上实现了抑制气相生长法中杂质元素和异物的混入以及抑制副反应，能够制造的III族氮化物单晶的品质提高。然而，本专利技术人等的研究发现，即使采取上述对策，也不能完全抑制在III族氮化物单晶基板上产生被认为是晶体缺陷的部位。上述晶体缺陷具体而言是在Nomarski微分干涉显微镜观察中被观察到的较大的凸部(以下有时称为“隆起”)，并且在反射X射线形貌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种III族氮化物单晶基板，其特征在于，其为具有主面的III族氮化物单晶基板，/n所述主面具有：外侧区域，其距中心的距离相对于从中心至外缘部的距离大于30％；和内侧区域，其距中心的距离相对于从中心至外缘部的距离为30％以下，/n所述内侧区域中的微拉曼光谱的峰波数的最低值ν

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170922 JP 2017-1829671.一种III族氮化物单晶基板，其特征在于，其为具有主面的III族氮化物单晶基板，
所述主面具有：外侧区域，其距中心的距离相对于从中心至外缘部的距离大于30％；和内侧区域，其距中心的距离相对于从中心至外缘部的距离为30％以下，
所述内侧区域中的微拉曼光谱的峰波数的最低值νA与所述外侧区域中的微拉曼光谱的峰波数的平均值νB之差νA-νB相对于所述平均值νB的比率(νA-νB)/νB为±0.1％以内。


2.根据权利要求1所述的III族氮化物单晶基板，其特征在于，所述比率(νA-νB)/νB为±0.05％以内。


3.根据权利要求1或2所述的III族氮化物单晶基板，其中，所述III族氮化物单晶基板为氮化铝单晶基板。

【专利技术属性】
技术研发人员：福田真行，永岛徹，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：日本;JP