III族氮化物结晶的制造方法及III族氮化物结晶技术

本发明专利技术提供能够降低制造III族氮化物基板时的材料损耗、并且制造高品质的III族氮化物结晶的III族氮化物结晶的制造方法。III族氮化物结晶的制造方法包括：准备种基板的工序；形成种基板的表面粗糙的工序；和供给III族元素氧化物气体和含氮元素气体，使III族氮化物结晶在种基板之上生长的工序。晶在种基板之上生长的工序。晶在种基板之上生长的工序。

【技术实现步骤摘要】
III族氮化物结晶的制造方法及III族氮化物结晶


[0001]本专利技术涉及III族氮化物结晶的制造方法及通过该制造方法制造的III族氮化物结晶。

技术介绍

[0002]GaN等III族氮化物结晶被期待用于高输出LED(发光二极管)及LD(激光二极管)等新一代光学器件、EV(电动汽车)及PHV(插电式混合动力汽车)等中搭载的高输出功率晶体管等新一代电子器件中。作为III族氮化物结晶的制造方法，采用以III族氧化物为原料的氧化物气相外延(Oxide Vapor Phase Epitaxy，OVPE)法(例如参照专利文献1。)。OVPE法中的反应体系的例子如下所示。将Ga加热，并在该状态下导入H2O气体。所导入的H2O气体与Ga发生反应而生成Ga2O气体(参照下述式(I)。)。并且，导入NH3气体，使其与所生成的Ga2O气体反应，从而在种基板上生成GaN结晶(参照下述式(II)。)。
[0003]2Ga(l)+H2O(g)
→
Ga2O(g)+H2(g)
…
(I)
[0004]Ga2O(g)+2NH3(g)
→
2GaN(s)+H2O(g)+2H2(g)
…
(II)
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：WO2015/053341A1

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]然而，在专利文献1中记载的制造方法中，从以位错缺陷为起点的区域产生以{10
‑
1n}、{11
‑
2m}为主面的六边或十二边的倒锥金字塔状的凹坑，但是不产生来自除此以外的区域的凹坑。因此，在使用位错密度低且高品质的种基板的情况下，位错缺陷少，因此，在以位错缺陷为起点的区域产生的凹坑的数量变少，在III族氮化物结晶的生长层产生的凹坑的密度变小。
[0010]在凹坑密度小的情况下，所生长的III族氮化物结晶的表面的凹凸容易变大。即，一个一个的凹坑尺寸容易变大。因此，在使III族氮化物结晶在以晶面(0001)为主面的种基板之上生长的情况下，存在其tilt(倾斜)成分的取向性降低的担忧。tilt成分的取向性是指，例如在以晶面(0001)为主面的结晶的情况下，(0001)面的畸变。将由位错缺陷引起的凹坑密度小的情况和大的情况的tilt成分的取向性的概念图示于图1。图1(a)是表示低位错密度基板上的生长结晶的位错缺陷与晶面的畸变的关系的截面概念图。图1(b)是表示高位错密度基板上的生长结晶的位错缺陷与晶面的畸变的关系的截面概念图。如图1(a)及(b)所示，对于低位错密度基板上的生长结晶而言，晶面的畸变容易变大，tilt成分的取向性变低。
[0011]另外，在由所生长的III族氮化物结晶制作III族氮化物基板、并在III族氮化物基板上进行器件制作的情况下，在III族氮化物基板上形成III族氮化物结晶的器件层。该III
族氮化物结晶的器件层受到III族氮化物基板的取向性的影响。因此，在III族氮化物基板的tilt成分的取向性低的情况下，III族氮化物结晶的器件层的取向性也变低。在器件层的tilt成分的取向性低的情况下，使器件驱动时，有时无法充分地发挥器件的性能。即，为了得到高品质的III族氮化物结晶，需要提高tilt成分的取向性。
[0012]另外，如果凹坑的密度小，则如上述的图1(a)所示，所生长的III族氮化物结晶的表面的凹凸容易变大。在从所生长的III族氮化物结晶切出晶片的情况下，一般需要将该表面凹凸去除，因此，如果表面凹凸大，则存在所生长的III族氮化物结晶中应当去除的部分变多的担忧。即，存在种基板的位错密度越低，由III族氮化物结晶制作III族氮化物基板时的材料损耗越大的问题。另一方面，如图1(b)所示，如果使用高位错密度的种基板，则表面的凹凸变小，应当去除的部分变少，但是在该情况下，由于具有高位错密度，因此变成低品质。这样一来，降低制造III族氮化物基板时的材料损耗，并且制造高品质的III族氮化物结晶并不容易。
[0013]鉴于上述问题，本申请的目的在于，提供用于能够降低制造III族氮化物基板时的材料损耗，并且得到高品质的III族氮化物结晶的制造方法及III族氮化物基板。
[0014]用于解决问题的手段
[0015]本申请的III族氮化物结晶的制造方法包括：准备种基板的工序；形成上述种基板的表面粗糙的工序；以及供给III族元素氧化物气体和含氮元素气体，使III族氮化物结晶在上述种基板之上生长的工序。
[0016]本申请的III族氮化物结晶在表面研磨后的平滑的表面具有多个花瓣状发光区域和多个位错缺陷。该花瓣状发光区域的数量比位错缺陷的数量多。
[0017]专利技术效果
[0018]根据本申请的III族氮化物结晶的制造方法，能够降低制造III族氮化物基板时的材料损耗，并且能够制造高品质的III族氮化物结晶。
附图说明
[0019]图1(a)是表示低位错密度基板上的生长结晶的位错缺陷与晶面的畸变的关系的截面概念图，(b)是示出高位错密度基板上的生长结晶的位错缺陷与晶面的畸变的关系的截面概念图。
[0020]图2(a)是示出本申请的实施方式1的III族氮化物结晶的时间序列的制造方法的流程图，(b)是将本制造方法中使用的制造装置内的从上游向下游的各功能单元以工序的形式示出时的流程图。
[0021]图3是示出在本申请的实施方式1的III族氮化物结晶的制造方法中使用的III族氮化物结晶的制造装置的截面构成的截面示意图。
[0022]图4(a)是示出在III族氮化物结晶的制造方法中无表面粗糙形成工序的情况下的与表面凹凸的关系的截面概念图，(b)是示出在III族氮化物结晶的制造方法中有表面粗糙形成工序的情况下的与表面凹凸的关系的截面概念图。
[0023]图5是示出实施例和比较例的(a)凹坑密度、(b)凹坑深度、(c)(0002)面的X射线摇摆曲线半峰宽的图表。
[0024]图6是经过表面粗糙形成工序制造的GaN结晶的表面平滑后的(a)表面光学显微镜
图像和(b)光致发光图像。
[0025]附图标记说明
[0026]1ꢀꢀꢀꢀ
晶面
[0027]2ꢀꢀꢀꢀ
凹坑
[0028]4ꢀꢀꢀꢀ
位错缺陷
[0029]6ꢀꢀꢀꢀ
表面粗糙
[0030]8ꢀꢀꢀꢀ
切出晶片
[0031]10
ꢀꢀꢀ
III族氮化物结晶的制造装置
[0032]100
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原料腔室
[0033]101
ꢀꢀꢀꢀꢀ
原料反应室
[0034]102
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一输送气体供给口
[0035]103
ꢀꢀꢀꢀꢀ
反应性气体供给管
[0036]104
ꢀꢀꢀꢀꢀ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种III族氮化物结晶的制造方法，包括：准备种基板的工序；形成所述种基板的表面粗糙的工序；以及供给III族元素氧化物气体和含氮元素气体，使III族氮化物结晶在所述种基板之上生长的工序。2.根据权利要求1所述的III族氮化物结晶的制造方法，其中，形成所述种基板的表面粗糙的工序，在使所述III族氮化物结晶生长之前的900℃以上且小于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：森勇介，吉村政志，今西正幸，宇佐美茂佳，北本启，泷野淳一，
申请(专利权)人：松下控股株式会社，
类型：发明
国别省市：