氮化物半导体基板、氮化物半导体基板的制造方法和层叠结构体技术

一种氮化物半导体基板，其具有2英寸以上的直径，且具有最近的低指数晶面为(0001)面的主面，隔着Ge(220)面的双晶单色器和狭缝对主面照射Cu的Kα1的X射线，进行(0002)面衍射的X射线摇摆曲线测定时，将狭缝的ω方向的宽度设为0.1mm时的(0002)面衍射的半值宽度FWHMb为32arcsec以下，从将狭缝的ω方向的宽度设为1mm时的(0002)面衍射的半值宽度FWHMa减去FWHMb而得到的差值FWHMa‑FWHMb为FWHMa的30％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化物半导体基板、氮化物半导体基板的制造方法和层叠结构体
本专利技术涉及氮化物半导体基板、氮化物半导体基板的制造方法和层叠结构体。
技术介绍
已知有将由III族氮化物半导体的单晶形成的基板用作基底基板(种基板)，使由III族氮化物半导体的单晶形成的晶体层在该基底基板之中的最近的低指数晶面为(0001)面的主面上进一步生长的方法。根据该方法，通过将以规定的厚度生长的晶体层进行切片，能够得到至少1个氮化物半导体基板(例如专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-60349号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，提高氮化物半导体基板的晶体品质。用于解决问题的方案根据本专利技术的一个方式，提供一种氮化物半导体基板，其具有2英寸以上的直径，且具有最近的低指数晶面为(0001)面的主面，隔着Ge(220)面的双晶单色器和狭缝对前述主面照射Cu的Kα1的X射线，进行(0002)面衍射的X射线摇摆曲线测定时，将前述狭缝的ω方向的宽度设为0.1mm时的前述(0002)面衍射的半值宽度FWHMb为32arcsec以下，从将前述狭缝的ω方向的宽度设为1mm时的前述(0002)面衍射的半值宽度FWHMa减去FWHMb而得的差值FWHMa-FWHMb为FWHMa的30％以下。根据本专利技术的其它方式，提供一种氮化物半导体基板，其具有2英寸以上的直径，且具有最近的低指数晶面为(0001)面的主面，利用多光子激发显微镜以250μm见方的视野观察前述氮化物半导体基板的主面，由暗点密度求出位错密度时，遍及前述主面的95％以上，前述位错密度小于1×106cm-2，前述主面以100个/cm2以上的密度具有不重叠的50μm见方的无位错区域。根据本专利技术的其它方式，提供一种氮化物半导体基板的制造方法，其为使用了气相外延法的氮化物半导体基板的制造方法，具有如下工序：准备基底基板的工序，所述基底基板由III族氮化物半导体的单晶形成，具有经镜面化的主面，相对于前述主面最近的低指数晶面为(0001)面；初始工序，以前述(0001)面作为生长面使III族氮化物半导体的单晶直接在前述基底基板的前述主面上外延生长，从而使初始层生长；第一工序，使具有露出前述(0001)面的顶面的III族氮化物半导体的单晶在前述初始层上外延生长，使前述顶面产生由除了前述(0001)面之外的倾斜界面构成的多个凹部，使该倾斜界面随着向前述初始层的更上方去而缓缓扩大，使前述(0001)面从前述顶面消失，使表面仅由前述倾斜界面构成的第一层生长；以及第二工序，使III族氮化物半导体的单晶在前述第一层上外延生长，使前述倾斜界面消失，使具有经镜面化的表面的第二层生长，使前述初始工序中的前述初始层的生长速率低于前述第一工序中的前述第一层的生长速率，在前述第一工序中，通过使前述单晶的前述顶面产生前述多个凹部，并使前述(0001)面消失，从而在前述第一层的表面形成多个谷部和多个顶部，使观察与前述主面垂直的任意截面时夹着前述多个谷部之中的1个谷部的前述多个顶部之中最接近的一对顶部彼此在沿着前述主面的方向上间隔的平均距离超过100μm。根据本专利技术的其它方式，提供一种层叠结构体，其具备：基底基板，其由III族氮化物半导体的单晶形成，具有经镜面化的主面，相对于前述主面最近的低指数晶面为(0001)面；初始层，其直接设置在前述基底基板的前述主面上，且由III族氮化物半导体的单晶形成；第一低氧浓度区域，其设置在前述初始层上，且由III族氮化物半导体的单晶形成；高氧浓度区域，其设置在前述第一低氧浓度区域上，且由III族氮化物半导体的单晶形成；以及第二低氧浓度区域，其设置在前述高氧浓度区域上，且由III族氮化物半导体的单晶形成，前述高氧浓度区域的氧浓度高于前述初始层、前述第一低氧浓度区域和前述第二低氧浓度区域各自的氧浓度，观察与前述主面垂直的任意截面时，前述第一低氧浓度区域的上表面具有多个谷部和多个山部，夹着前述多个谷部之中的1个谷部的前述多个山部之中最接近的一对山部彼此在沿着前述主面的方向上间隔的平均距离超过100μm。专利技术的效果根据本专利技术，能够提高氮化物半导体基板的晶体品质。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的制造方法的流程图。图2的(a)～(g)是表示本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的制造方法的一部分的概略截面图。图3的(a)～(d)是表示本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的制造方法的一部分的概略截面图。图4是表示本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的制造方法的一部分的概略立体图。图5的(a)～(b)是表示本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的制造方法的一部分的概略截面图。图6的(a)～(b)是表示本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的制造方法的一部分的概略截面图。图7的(a)是表示在倾斜界面和c面各自既不扩大也不缩小的基准生长条件下的生长过程的概略截面图，图7的(b)是表示在倾斜界面扩大且c面缩小的第一生长条件下的生长过程的概略截面图。图8是表示在倾斜界面缩小且c面扩大的第二生长条件下的生长过程的概略截面图。图9的(a)是表示本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的概略上表面图，图9的(b)是本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的沿着m轴的概略截面图，图9的(c)是本专利技术的一个实施方式所述的氮化物半导体基板的沿着a轴的概略截面图。图10的(a)是表示针对弯曲的c面的X射线衍射的概略截面图，图10的(b)和(c)是表示相对于c面的曲率半径的、(0002)面的衍射角度的波动的图。图11是表示利用荧光显微镜观察样品1的层叠结构体的截面而得的观察图像的图。图12是表示利用荧光显微镜观察样品2的层叠结构体的截面而得的观察图像的图。图13的(a)是表示针对样品1的氮化物半导体基板，使狭缝变更并进行X射线摇摆曲线测定时的标准化的X射线衍射图案的图，图13的(b)是表示针对基底基板，进行与样品1相同的测定时的标准化的X射线衍射图案的图。图14的(a)是表示利用光学显微镜观察实验2的层叠结构体的表面而得的观察图像的图，图14的(b)是表示利用扫描型电子显微镜观察实验2的层叠结构体的表面而得的观察图像的图。图15的(a)是表示利用光学显微镜观察实验2的层叠结构体的M截面而得的观察图像的图，图15的(b)是表示利用扫描型电子显微镜观察实验2的层叠结构体的M截面而得的观察图像的图。图16的(a)是表示利用光学显微镜观察实验2的层叠结构体的a截面而得的观察图像的图，图16的(b)是表示利用扫描型电子显微镜观察实验2的层叠结构体的a截面而得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化物半导体基板，其具有2英寸以上的直径，且具有最近的低指数晶面为(0001)面的主面，/n隔着Ge(220)面的双晶单色器和狭缝对所述主面照射Cu的Kα1的X射线，进行(0002)面衍射的X射线摇摆曲线测定时，/n将所述狭缝的ω方向的宽度设为0.1mm时的所述(0002)面衍射的半值宽度FWHMb为32arcsec以下，/n从将所述狭缝的ω方向的宽度设为1mm时的所述(0002)面衍射的半值宽度FWHMa减去FWHMb而得的差值FWHMa-FWHMb为FWHMa的30％以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180829 JP 2018-1599891.一种氮化物半导体基板，其具有2英寸以上的直径，且具有最近的低指数晶面为(0001)面的主面，
隔着Ge(220)面的双晶单色器和狭缝对所述主面照射Cu的Kα1的X射线，进行(0002)面衍射的X射线摇摆曲线测定时，
将所述狭缝的ω方向的宽度设为0.1mm时的所述(0002)面衍射的半值宽度FWHMb为32arcsec以下，
从将所述狭缝的ω方向的宽度设为1mm时的所述(0002)面衍射的半值宽度FWHMa减去FWHMb而得的差值FWHMa-FWHMb为FWHMa的30％以下。


2.根据权利要求1所述的氮化物半导体基板，其中，在所述主面内之中的<1-100>轴方向和<11-20>轴方向的分别以规定间隔设定的多个测定点处，FWHMa-FWHMb为FWHMa的30％以下。


3.根据权利要求1或2所述的氮化物半导体基板，其中，将所述狭缝的ω方向的宽度设为0.1mm时的所述(0002)面衍射的半值宽度FWHMb从所述主面的中心起至直径29.6mm内为32arcsec以下。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的氮化物半导体基板，其中，利用多光子激发显微镜以250μm见方的视野观察所述主面，由暗点密度求出位错密度时，遍及所述主面的95％以上，所述位错密度小于1×106cm-2。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的氮化物半导体基板，其中，所述主面以100个/cm2以上的密度具有不重叠的50μm见方的无位错区域。


6.一种氮化物半导体基板，其具有2英寸以上的直径，且具有最近的低指数晶面为(0001)面的主面，
利用多光子激发显微镜以250μm见方的视野观察所述氮化物半导体基板的主面，由暗点密度求出位错密度时，遍及所述主面的95％以上，所述位错密度小于1×106cm-2，
所述主面以100个/cm2以上的密度具有不重叠的50μm见方的无位错区域。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的氮化物半导体基板，其氧浓度为5×1016cm-3以下。


8.根据权利要求1～7中任一项所述的氮化物半导体基板，其中，所述主面具有位错密度为1.6×105cm-2以上且7.2×105cm-2以下的范围内的低位错密度区域。


9.一种氮化物半导体基板的制造方法，其为使用了气相生长法的氮化物半导体基板的制造方法，具有如下工序：
准备基底基板的工序，所述基底基板由III族氮化物半导体的单晶形成，具有经镜面化的主面，相对于所述主面最近的低指数晶面为(0001)面；
初始工序，以所述(0001)面作为生长面，使III族氮化物半导体的单晶直接在所述基底基板的所述主面上外延生长，从而使初始层生长；
第一工序，使具有露出所述(0001)面的顶面的III族氮化物半导体的单晶在所述初始层上外延生长，使所述顶面产生由除了所述(0001)面之外的倾斜界面构成的多个凹部，使该倾斜界面随着向所述初始层的更上方去而缓缓扩大，使所述(0001)面从所述顶面消失，从而使表面仅由所述倾斜界面构成的第一层生长；以及
第二工序，使III族氮化物半导体的单晶在所述第一层上外延生长，使所述倾斜界面消失，使具有经镜面化的表面的第二层生长，
使所述初始工序中的所述初始层的生长速率低于所述第一工序中的所述第一层的生长速率，
在所述第一工序中，
通过使所述单晶的所述顶面产生所述多个凹部，并使所述(0001)面消失，从而在所述第一层的表面形成多个谷部和多个顶部，
观察与所述主面垂直的任意截面时，夹着所述多个谷部之中的1个谷部的所述多个顶部之中最接近的一对顶部彼此在沿着所述主面的方向上间隔的平均距离设为超过100μm。


10.根据权利要求9所述的氮化物半导体基板的制造方法，其中，所述第一工序中，
使最接近的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田丈洋，
申请(专利权)人：赛奥科思有限公司，住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP