JP2012006794A - GROWTH METHOD OF GaN CRYSTAL - Google Patents
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Abstract
【課題】主面の面積が大きな大口径のGaN結晶基板を効率よく生産するためのGaN結晶の成長方法を提供する。
【解決手段】GaN種結晶基板101の主面101s上に第1の気相法により第1のGaN結晶110を成長させ、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の少なくともいずれかを加工することによりGaN種結晶基板101の主面101sに比べて面積が小さな主面111sを有する少なくとも1つの第1のGaN結晶基板111を得て、この第1のGaN結晶基板111bを液相法により成長させることにより第1のGaN結晶基板111bの主面111bsに比べて面積が大きな主面112sを有する第2のGaN結晶基板112を得て、この第2のGaN結晶基板112の主面112s上に第2の気相法により第2のGaN結晶120の成長させる。
【選択図】図1A GaN crystal growth method for efficiently producing a large-diameter GaN crystal substrate having a large main surface area.
A first GaN crystal 110 is grown on a main surface 101s of a GaN seed crystal substrate 101 by a first vapor phase method, and at least one of the GaN seed crystal substrate 101 and the first GaN crystal 110 is processed. As a result, at least one first GaN crystal substrate 111 having a main surface 111s having a smaller area than the main surface 101s of the GaN seed crystal substrate 101 is obtained, and the first GaN crystal substrate 111b is obtained by a liquid phase method. By growing, a second GaN crystal substrate 112 having a main surface 112s having a larger area than the main surface 111bs of the first GaN crystal substrate 111b is obtained, and on the main surface 112s of the second GaN crystal substrate 112 Then, the second GaN crystal 120 is grown by the second vapor phase method.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、主面の面積が大きな大口径のGaN結晶基板を効率よく生産するためのGaN結晶の成長方法に関する。 The present invention relates to a GaN crystal growth method for efficiently producing a large-diameter GaN crystal substrate having a large principal surface area.
近年、LED(発光ダイオード)、LD(レーザダイオード)などの光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイス用の基板として、主面の面積が大きな大口径のGaN結晶基板が求められている。 In recent years, a large-diameter GaN crystal substrate having a large main surface area is required as a substrate for semiconductor devices such as optical devices such as LEDs (light emitting diodes) and LD (laser diodes) and electronic devices.
このような大口径のGaN結晶基板を製造するために、特開2005−236261号公報(以下、特許文献1という。)は、下地基板上にフラックス法などの液相法により第1のIII族窒化物結晶として第1のGaN(窒化ガリウム)結晶を成長させる工程と、この第1のGaN結晶上にHVPE(ハイドライド気相成長)法などの気相法により第2のIII族窒化物結晶として第2のGaN結晶を成長させる方法を提案する。 In order to manufacture such a large-diameter GaN crystal substrate, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-236261 (hereinafter referred to as Patent Document 1) discloses a first group III on a base substrate by a liquid phase method such as a flux method. A step of growing a first GaN (gallium nitride) crystal as a nitride crystal and a second group III nitride crystal by a vapor phase method such as HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method on the first GaN crystal A method for growing a second GaN crystal is proposed.
しかしながら、HVPE法などの気相法により成長させた第2のGaN結晶は、結晶成長とともに第2のGaN結晶の外周部に結晶成長主面以外のファセットが形成される。このため、第2のGaN結晶を加工して得られるGaN結晶基板は、下地基板とされた第1のGaN結晶に比べて、主面の面積が小さくすなわち口径が小さくなる。 However, in the second GaN crystal grown by the vapor phase method such as the HVPE method, facets other than the crystal growth main surface are formed in the outer peripheral portion of the second GaN crystal as the crystal grows. For this reason, the GaN crystal substrate obtained by processing the second GaN crystal has a smaller main surface area, that is, a smaller aperture than the first GaN crystal used as the base substrate.
すなわち、HVPE法などの気相法では、下地基板として用いたGaN結晶基板の主面の面積以上の主面を有するGaN結晶基板を再生産することが難しい。このため、主面の面積が大きな大口径のGaN結晶基板を得るために、下地基板として主面の面積が大きな大口径のサファイア基板、GaAs基板などのGaNと化学式が異なる基板上にGaN結晶をヘテロエピタキシャル成長させる必要があり、結晶性を高めることが困難であり、生産コストも高くなっていた。 That is, in a vapor phase method such as the HVPE method, it is difficult to reproduce a GaN crystal substrate having a main surface larger than the area of the main surface of the GaN crystal substrate used as the base substrate. Therefore, in order to obtain a large-diameter GaN crystal substrate having a large main surface area, a GaN crystal is formed on a substrate having a chemical formula different from that of GaN, such as a large-diameter sapphire substrate or a GaAs substrate having a large main surface area as a base substrate. It is necessary to perform heteroepitaxial growth, it is difficult to increase crystallinity, and the production cost is high.
本発明は、上記問題点を解決して、主面の面積が大きな大口径のGaN結晶基板を効率よく生産するためのGaN結晶の成長方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a GaN crystal growth method for efficiently producing a large-diameter GaN crystal substrate having a large main surface area.
本発明は、GaN種結晶基板を準備する工程と、GaN種結晶基板の主面上に第1の気相法により第1のGaN結晶を成長させる工程と、GaN種結晶基板および第1のGaN結晶の少なくともいずれかを加工することによりGaN種結晶基板の主面に比べて面積が小さな主面を有する少なくとも1つの第1のGaN結晶基板を得る工程と、第1のGaN結晶基板を液相法により成長させることにより第1のGaN結晶基板の主面に比べて面積が大きな主面を有する第2のGaN結晶基板を得る工程と、第2のGaN結晶基板の主面上に第2の気相法により第2のGaN結晶を成長させる工程と、を備えるGaN結晶の成長方法である。 The present invention includes a step of preparing a GaN seed crystal substrate, a step of growing a first GaN crystal on a main surface of the GaN seed crystal substrate by a first vapor phase method, a GaN seed crystal substrate and a first GaN Processing at least one of the crystals to obtain at least one first GaN crystal substrate having a main surface with a smaller area than the main surface of the GaN seed crystal substrate; and A second GaN crystal substrate having a main surface with a larger area than the main surface of the first GaN crystal substrate by growing by the method, and a second GaN crystal substrate on the main surface of the second GaN crystal substrate. And a step of growing a second GaN crystal by a vapor phase method.
本発明にかかるGaN結晶の成長方法において、第2のGaN結晶基板の主面の面積を、GaN種結晶基板の主面の面積以上とすることができる。さらに、第1のGaN結晶基板は、第1のGaN結晶の中央よりも結晶成長主面側の結晶成長後半領域から加工して得ることができる。また、第1のGaN結晶基板は、GaN種結晶基板および第1のGaN結晶の中央よりもGaN種結晶基板側の結晶成長前半領域の少なくともいずれかから加工して得ることができる。 In the GaN crystal growth method according to the present invention, the area of the main surface of the second GaN crystal substrate can be made equal to or larger than the area of the main surface of the GaN seed crystal substrate. Furthermore, the first GaN crystal substrate can be obtained by processing from the crystal growth latter half region closer to the crystal growth main surface than the center of the first GaN crystal. In addition, the first GaN crystal substrate can be obtained by processing from at least one of the GaN seed crystal substrate and the first half region of crystal growth closer to the GaN seed crystal substrate than the center of the first GaN crystal.
本発明によれば、主面の面積が大きな大口径のGaN結晶基板を効率よく生産するためのGaN結晶の成長方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a GaN crystal growth method for efficiently producing a large-diameter GaN crystal substrate having a large main surface area.
図1〜図3を参照して、本発明のある実施形態であるGaN結晶の成長方法は、GaN種結晶基板101を準備する工程(図1(A)、図2(A)および図3(A))と、GaN種結晶基板101の主面101s上に第1の気相法により第1のGaN結晶110を成長させる工程(図1(B)、図2(B)および図3(B))と、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の少なくともいずれかを加工することにより、GaN種結晶基板101の主面101sに比べて面積が小さな主面111sを有する少なくとも1つの第1のGaN結晶基板111を得る工程(図1(C)および(D)、図2(C)および(D)、ならびに図3(C)および(D))と、第1のGaN結晶基板111を液相法により成長させることにより、第1のGaN結晶基板111の主面111sに比べて面積が大きな主面112sを有する第2のGaN結晶基板112を得る工程(図1(E)、図2(E)および図3(E))と、第2のGaN結晶基板112の主面112s上に第2の気相法により第2のGaN結晶120を成長させる工程(図1(F)、図2(F)および図3(F))と、を備える。かかるGaN結晶の成長方法により、主面の面積が大きな大口径のGaN結晶基板を効率よく生産することができる。
1 to 3, a method for growing a GaN crystal according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing a GaN seed crystal substrate 101 (FIGS. 1A, 2A, and 3). A)) and a step of growing the first GaN
[GaN種結晶基板の準備工程]
図1(A)、図2(A)および図3(A)を参照して、本実施形態のGaN結晶の製造方法は、GaN種結晶基板101を準備する工程を備える。GaN種結晶基板101を準備する工程は、特に制限はなく、主面の面積が大きい大口径の下地基板上に気相法または液相法によりGaN種結晶を成長させ、得られたGaN種結晶の外周部を除去し、下地基板の主面に平行な面でスライスし、スライス面を研磨するなどの加工をすることによりGaN種結晶基板101が得られる。
[Preparation process of GaN seed crystal substrate]
With reference to FIG. 1A, FIG. 2A, and FIG. 3A, the GaN crystal manufacturing method of this embodiment includes a step of preparing a GaN
GaN種結晶の成長に用いられる下地基板は、特に制限はないが、転位密度が低く結晶性の高いGaN種結晶を成長させる観点から、GaN種結晶の格子定数との整合性が高い基板が好ましい。たとえば、サファイア基板、SiC(炭化珪素)基板、GaAs(砒化ガリウム)基板などが好ましく、III族窒化物基板がより好ましく、GaN基板がさらに好ましい。また、GaN種結晶を成長させる方法は、特に制限はないが、転位密度(主面および/または主面に平行な面における平均の転位密度をいう。以下同じ。)が低く結晶性の高いGaN種結晶を成長させる観点から、HVPE(ハイドライド気相エピタキシ)法、MOCVD(有機金属化学気相堆積)法、MBE(分子線エピタキシ)法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法、液相法に類似した方法であるアモノサーマル法などが好適に用いられる。 The base substrate used for the growth of the GaN seed crystal is not particularly limited, but a substrate having high consistency with the lattice constant of the GaN seed crystal is preferable from the viewpoint of growing a GaN seed crystal having a low dislocation density and high crystallinity. . For example, a sapphire substrate, a SiC (silicon carbide) substrate, a GaAs (gallium arsenide) substrate, and the like are preferable, a group III nitride substrate is more preferable, and a GaN substrate is further preferable. The method for growing the GaN seed crystal is not particularly limited, but GaN having a low dislocation density (referred to as an average dislocation density in the main surface and / or a plane parallel to the main surface; hereinafter the same) and high crystallinity. From the viewpoint of growing seed crystals, gas phase methods such as HVPE (hydride vapor phase epitaxy), MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy), flux method, high nitrogen pressure solution method, etc. The liquid phase method and the ammonothermal method which is a method similar to the liquid phase method are preferably used.
[第1のGaN結晶を得る工程]
図1(B)、図2(B)および図3(B)を参照して、本実施形態のGaN結晶の製造方法は、GaN種結晶基板101の主面101s上に第1の気相法により第1のGaN結晶110を成長させる工程を備える。かかる第1のGaN結晶110を成長させる工程により、転位密度の低い第1のGaN結晶110が得られる。
[Step of obtaining first GaN crystal]
With reference to FIG. 1B, FIG. 2B, and FIG. 3B, the GaN crystal manufacturing method of the present embodiment uses the first vapor phase method on the
第1の気相法は、転位密度が低く結晶性の高い第1のGaN結晶110を成長させる方法であれば特に制限はなく、HVPE法、MOCVD法、MBE法、昇華法などが用いられるが、結晶成長速度が高い観点からHVPE法が好適に用いられる。HVPE法などの気相法で成長させた第1のGaN結晶110は、GaN種結晶基板101の主面101sから遠い位置になるほど、転位密度が低くなるとともに、外周部に(10−11)面および(11−22)面の少なくともいずれかのファセット110fが形成され、外周径が小さくなる。また、第1のGaN結晶110の外周部には(10−10)面のファセット110eも形成されるが、かかる(10−10)面にはGaN多結晶が成長しやすい。
The first vapor phase method is not particularly limited as long as the first GaN
[第1のGaN結晶基板を得る工程]
図1(C)、図2(C)および図3(C)を参照して、本実施形態のGaN結晶の製造方法は、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の少なくともいずれかを加工することにより、GaN種結晶基板101の主面101sに比べて面積が小さな主面111sを有する少なくとも1つの第1のGaN結晶基板111を得る工程を備える。
[Step of obtaining first GaN crystal substrate]
With reference to FIG. 1C, FIG. 2C, and FIG. 3C, the method of manufacturing a GaN crystal according to the present embodiment uses at least one of the GaN
上記のように、第1のGaN結晶110は、外周部に(10−11)面および(11−22)面の少なくともいずれかのファセット110fが形成され、外周径が小さくなる。また、外周部に(10−10)面のファセット110eが形成されて、(10−10)面にGaN多結晶が成長する。このため、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の少なくともいずれかから、その外周部を除去する加工をして得られる第1のGaN結晶基板111の主面111sの面積は、GaN種結晶基板101の主面101sの面積より小さくなる。
As described above, in the
GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の少なくともいずれかを少なくとも1つの第1のGaN結晶基板111に加工する工程には、特に制限はなく、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の外周部を除去するサブ工程、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110をGaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で分離するサブ工程、かかる分離により得られた第1のGaN結晶基板111の分離された面を研磨するサブ工程などが含まれる。これらの外周部除去サブ工程、分離サブ工程の順序には特に制限はなく、たとえば以下の方法がある。
There is no particular limitation on the process of processing at least one of the GaN
(第1のGaN結晶基板への加工工程の形態1)
図1(C)を参照して、第1のGaN結晶基板への加工工程のある形態は、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の外周部を除去するサブ工程と、外周部が除去されたGaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110をGaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で分離するサブ工程と、かかる分離により得られた第1のGaN結晶基板111の分離された面を研磨するサブ工程と、を含む。本形態の加工工程により、GaN種結晶基板101の主面101sの面積より小さな主面111sを有する第1のGaN結晶基板111を少なくとも1つ得ることができる。
(Form 1 of processing step to first GaN crystal substrate)
Referring to FIG. 1C, a form of the processing step to the first GaN crystal substrate includes a sub-process for removing the outer peripheral portions of the GaN
本形態の加工工程において、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の外周部を除去する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高い観点から、外周研削、レーザー加工、コアドリル加工、放電加工などの方法が好ましい。
In the processing step of this embodiment, the method for removing the outer peripheral portions of the GaN
また、外周部が除去されたGaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110をGaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で分離する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高い観点から、スライス、レーザー加工、放電加工などの方法が好ましい。
Further, there is no particular limitation on the method for separating the GaN
また、分離により得られた第1のGaN結晶基板111の分離された面を研磨する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高く大口径化への対応が容易な観点から、CMP(化学機械的研磨)、機械研磨、光照射援用化学研磨法などの方法が好ましい。
The method for polishing the separated surface of the first
ここで、HVPE法などの気相法により成長させた第1のGaN結晶110は、GaN種結晶基板101の主面101sから遠い位置になるほど、転位密度が低くなるとともに、外周部に(10−11)面および(11−22)面の少なくともいずれかのファセット110fが形成され、外周径が小さくなる。また、外周部に(10−10)面のファセット110eが形成されて、(10−10)面にGaN多結晶が成長する。
Here, the dislocation density of the
このため、本形態の加工工程においては、同じ外周径で同じ面積の主面111sを有する第1のGaN結晶基板111を複数枚同時に作製することができるが、それらの第1のGaN結晶基板111の主面111sの面積は、GaN種結晶基板101の主面101sの面積に比べて、小さくなる。また、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の中央よりもGaN種結晶基板101側の結晶成長前半領域110aの少なくともいずれかから加工して得られる第1のGaN結晶基板111aの転位密度に比べて、第1のGaN結晶110の中央よりも結晶成長主面110g側の結晶成長後半領域110bから加工して得られる第1のGaN結晶基板111bの転位密度は低くなる。
For this reason, in the processing step of the present embodiment, a plurality of first
(第1のGaN結晶基板への加工工程の形態2)
図2(C)を参照して、第1のGaN結晶基板への加工工程の別の形態は、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110を、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の中央よりもGaN種結晶基板101側の結晶成長前半領域110aと、第1のGaN結晶110の中央よりも結晶成長主面110g側の結晶成長後半領域110bと、に分離するサブ工程と、GaN種結晶基板101および結晶成長前半領域110aの外周部ならびに結晶成長後半領域110bの外周部を除去するサブ工程と、外周部が除去されたGaN種結晶基板101および結晶成長前半領域110aならびに外周部が除去された結晶成長後半領域110bをそれぞれGaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で分離するサブ工程と、かかる分離により得られた第1のGaN結晶基板111の分離された面を研磨するサブ工程と、を含む。本形態の加工工程により、GaN種結晶基板101の主面101sの面積より小さな主面111sを有する第1のGaN結晶基板111を少なくとも1つ得ることができる。
(Form 2 of processing step to first GaN crystal substrate)
Referring to FIG. 2C, another form of the processing step to the first GaN crystal substrate is that the GaN
本形態の加工工程において、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110を、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の結晶成長前半領域110aと第1のGaN結晶110の結晶成長後半領域110bとに分離する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高い観点から、スライス、レーザー加工、放電加工などの方法が好ましい。
In the processing step of the present embodiment, the GaN
また、GaN種結晶基板101および結晶成長前半領域110aの外周部ならび結晶成長後半領域110bの外周部を除去する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高い観点から、外周研削、レーザー加工、コアドリル加工、放電加工などの方法が好ましい。
The method for removing the outer peripheral portion of the GaN
また、外周部が除去されたGaN種結晶基板101および結晶成長前半領域110aならびに外周部が除去された結晶成長後半領域110bを、それぞれGaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で分離する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高い観点から、スライス、レーザー加工、放電加工などの方法が好ましい。
Further, the GaN
また、分離により得られた第1のGaN結晶基板111の分離された面を研磨する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高く大口径化への対応が容易な観点から、CMP(化学機械的研磨)、機械研磨、光照射援用化学研磨法などの方法が好ましい。
The method for polishing the separated surface of the first
ここで、HVPE法などの気相法により成長させた第1のGaN結晶110は、GaN種結晶基板101の主面101sから遠い位置になるほど、転位密度が低くなるとともに、外周部に(10−11)面および(11−22)面の少なくともいずれかのファセット110fが形成され、外周径が小さくなる。また、外周部に(10−10)面のファセット110eが形成されて、(10−10)面にGaN多結晶が成長する。
Here, the dislocation density of the
このため、本形態の加工工程においては、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の中央よりもGaN種結晶基板101側の結晶成長前半領域110aの少なくともいずれかから加工して得られる第1のGaN結晶基板111aの転位密度に比べて、第1のGaN結晶110の中央よりも結晶成長主面110g側の結晶成長後半領域110bから加工して得られる第1のGaN結晶基板111bの転位密度は低くなる。また、第1のGaN結晶基板111aの主面111asおよび第1のGaN結晶基板111bの主面111bsの面積はいずれもGaN種結晶基板101の主面101sの面積に比べて小さくなる。また、第1のGaN結晶基板111aの主面111asの面積は、第1のGaN結晶基板111bの主面111bsの面積に比べて、大きくなる。
For this reason, in the processing step of this embodiment, the first obtained by processing from at least one of the
(第1のGaN結晶基板への加工工程の形態3)
図3(C)を参照して、第1のGaN結晶基板への加工工程のさらに別の形態は、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110を、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で、GaN種結晶基板101およびその近傍のGaN種結晶基板近傍領域110cと、第1のGaN結晶110からGaN種結晶基板近傍領域110cを除いた第1のGaN結晶の結晶成長領域110dと、に分離するサブ工程と、GaN種結晶基板101およびGaN種結晶基板近傍領域110cの外周部ならびに結晶成長領域110dの外周部を除去するサブ工程と、外周部が除去されたGaN種結晶基板101およびGaN種結晶基板近傍領域110cをGaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で分離するサブ工程と、上記少なくともいずれかの分離により得られた第1のGaN結晶基板111の分離された面を研磨するサブ工程と、を含む。本形態の加工工程により、GaN種結晶基板101の主面101sの面積より小さな主面111sを有する第1のGaN結晶基板111を少なくとも1つ得ることができる。
(Form 3 of processing step to first GaN crystal substrate)
Referring to FIG. 3C, still another form of the processing step to the first GaN crystal substrate is that the GaN
なお、本形態の加工工程におけるGaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110のGaN種結晶基板近傍領域110cは、形態2の加工工程におけるGaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の結晶成長前半領域110aに含まれる領域である。
Note that the GaN seed crystal substrate vicinity region 110c of the GaN
本形態の加工工程において、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110を、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110のGaN種結晶基板近傍領域110cと第1のGaN結晶110の結晶成長領域110dとに分離する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高い観点から、スライス、レーザー加工、放電加工などの方法が好ましい。
In the processing step of this embodiment, the GaN
また、GaN種結晶基板101およびGaN種結晶基板近傍領域110cの外周部ならび結晶成長領域110dの外周部を除去する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高い観点から、外周研削、レーザー加工、コアドリル加工、放電加工などの方法が好ましい。
Further, the method for removing the outer peripheral portion of the GaN
また、外周部が除去された結晶成長領域110dを、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な面で分離する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高い観点から、スライス、レーザー加工、放電加工などの方法が好ましい。
Further, there is no particular limitation on the method for separating the
また、上記の少なくともいずれかの分離により得られた第1のGaN結晶基板111の分離された面を研磨する方法には、特に制限はないが、加工が容易で加工精度が高く大口径化への対応が容易な観点から、CMP(化学機械的研磨)、機械研磨、光照射援用化学研磨法などの方法が好ましい。
There is no particular limitation on the method for polishing the separated surface of the first
ここで、HVPE法などの気相法により成長させた第1のGaN結晶110は、GaN種結晶基板101の主面101sから遠い位置になるほど、転位密度が低くなるとともに、外周部に(10−11)面および(11−22)面の少なくともいずれかのファセット110fが形成され、外周径が小さくなる。また、外周部に(10−10)面のファセット110eが形成されて、(10−10)面にGaN多結晶が成長する。
Here, the dislocation density of the
このため、本形態の加工工程においては、GaN種結晶基板101およびGaN種結晶基板近傍領域110cから加工により得られる第1のGaN結晶基板111cの転位密度に比べて、第1のGaN結晶110の結晶成長領域110dから加工して得られる第1のGaN結晶基板111dの転位密度は低くなる。また、第1のGaN結晶基板111cの主面111csおよび第1のGaN結晶基板111dの主面111dsの面積はいずれもGaN種結晶基板101の主面101sの面積に比べて小さくなる。また、第1のGaN結晶基板111cの主面111csの面積は、第1のGaN結晶基板111dの主面111dsの面積に比べて、大きくなる。
For this reason, in the processing step of this embodiment, the dislocation density of the
このようにして、少なくとも1つの第1のGaN結晶基板111が得られる。こうして得られる第1のGaN結晶基板111の主面111sの面積は、上記の加工工程の形態1〜形態3のいずれの場合においても、GaN種結晶基板101の主面101sの面積に比べて小さくなる。このため、第1のGaN結晶基板上に気相法によりさらに成長させた次のGaN結晶から加工により得られる次のGaN結晶基板は、その主面の面積が第1のGaN結晶基板の主面の面積よりさらに小さくなる。すなわち、得られたGaN結晶基板をそのまま用いてその主面上に気相法により次のGaN結晶を成長させ、GaN結晶基板およびその主面上に成長させた次のGaN結晶を加工して次のGaN結晶基板を生産するGaN結晶基板の再生産を繰り返すと、得られるGaN結晶基板はその主面の面積が低減する。
In this way, at least one first
上記のようなGaN結晶基板の再生産において、得られるGaN結晶基板の主面の面積が低減するのを防止するためには、上記の第1のGaN結晶基板の主面の面積を増大させて、主面の面積を増大させたGaN結晶基板の主面上に次のGaN結晶を成長させる必要がある。 In the reproduction of the GaN crystal substrate as described above, in order to prevent the area of the main surface of the obtained GaN crystal substrate from being reduced, the area of the main surface of the first GaN crystal substrate is increased. Then, it is necessary to grow the next GaN crystal on the main surface of the GaN crystal substrate with the area of the main surface increased.
[第2のGaN結晶基板を得る工程]
図1(C)〜(E)、図2(C)〜(E)、および図3(C)〜(E)を参照して、本実施形態のGaN結晶の製造方法は、第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cを液相法により成長させることにより、第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cの主面111s,111as,111bs,111csに比べて面積が大きな主面112sを有する第2のGaN結晶基板112を得る工程を備える。
[Step of obtaining second GaN crystal substrate]
Referring to FIGS. 1 (C) to (E), FIGS. 2 (C) to (E), and FIGS. 3 (C) to (E), the method for producing a GaN crystal of this embodiment includes the first GaN. By growing the
第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cを液相法により成長させることにより、第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cの主面111s,111as,111bs,111csに垂直な方向の結晶成長速度に比べて、第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cの主面111s,111as,111bs,111csに平行な方向の結晶成長速度を高くすることができる。このため、第1のGaN結晶基板の主面の面積を増大させて、第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cの主面111s,111as,111bs,111csに比べて面積が大きな主面112sを有する第2のGaN結晶基板112が得られる。
By growing the first
第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cを成長させる液相法は、第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cの主面111s,111as,111bs,111csに垂直な方向の結晶成長速度に比べて、第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cの主面111s,111as,111bs,111csに平行な方向の結晶成長速度が高いものであれば特に制限はないが、転位密度が低く結晶性の高いGaN結晶を成長させる観点から、フラックス法、高窒素圧溶液法などが好ましい。また、同様の観点から、液相法に類似した方法であるアモノサーマル法なども好適である。
The liquid phase method for growing the first
ここで、第1のGaN結晶基板111の主面111sに平行な方向の結晶成長速度を高める観点から、上記のフラックス法において、フラックスは、Na、Li、またはNaおよびLiの混合フラックスなどが好ましく、結晶成長温度は800℃以上900℃以下が好ましく、窒素原料ガス圧力は1MPa以上10MPa以下が好ましい。また、同様の観点から、上記の高窒素圧溶液法において、結晶成長温度は1000℃以上1200℃以下が好ましく、窒素原料ガス圧力は50MPa以上200MPa以下が好ましい。
Here, from the viewpoint of increasing the crystal growth rate in the direction parallel to the
さらに、上記第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cの主面111s,111as,111bs,111csの面積以上の主面112sを有する第2のGaN結晶基板112を再生産させることができる観点から、第1のGaN結晶基板111,111a,111b,111cを成長させた第2のGaN結晶基板112の主面112sの面積は、GaN種結晶基板101の主面101sの面積以上であることが好ましい。
Further, the second
ここで、図1(C)および(D)を参照して、第1のGaN結晶基板111が、上記加工工程の形態1〜形態3において、それぞれ第1のGaN結晶110の中央よりも結晶成長主面側の結晶成長後半領域110bから加工して得られる場合は、そのGaN結晶基板111bの主面111bsの面積は、GaN種結晶基板101の主面101sの面積に比べて、相当に小さくなっている。したがって、このような第1のGaN結晶基板111bは、GaN種結晶基板101に比べて転位密度が低いが、GaN種結晶基板の主面の面積以上の主面を有する第2のGaN結晶基板を得るためには第1のGaN結晶基板を液相法により相当成長させる必要がある。
Here, referring to FIGS. 1C and 1D, the first
また、図2(C)および(D)を参照して、第1のGaN結晶基板111が、上記加工工程の形態2において、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の中央よりもGaN種結晶基板側の結晶成長前半領域110aの少なくともいずれかから加工して得られる場合は、GaN種結晶基板101の主面101sの面積に比べて、少し小さくなっている。したがって、このような第1のGaN結晶基板111aは、GaN種結晶基板101に比べて転位密度は同じまたは僅かに低い程度であるが、GaN種結晶基板の主面の面積以上の主面を有する第2のGaN結晶基板を得るためには第1のGaN結晶基板を液相法により少し成長させれば足りる。
2 (C) and 2 (D), the first
また、図3(C)および(D)を参照して、第1のGaN結晶基板111が、上記加工工程の形態3において、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110のGaN種結晶基板近傍領域110cから加工して得られる場合は、GaN種結晶基板101の主面101sの面積に比べて、少し小さくなっている。したがって、このような第1のGaN結晶基板111cは、GaN種結晶基板101に比べて転位密度は同程度であるが、GaN種結晶基板の主面の面積以上の主面を有する第2のGaN結晶基板を得るためには第1のGaN結晶基板を液相法により少し成長させれば足りる。
3C and 3D, the first
[第2のGaN結晶を成長させる工程]
図1(F)、図2(F)および図3(F)を参照して、本実施形態のGaN結晶の製造方法は、第2のGaN結晶基板112の主面112s上に第2の気相法により第2のGaN結晶120を成長させる工程を備える。第2のGaN結晶基板112は、その主面112sの面積が、第1のGaN結晶基板111の主面111sの面積より大きく、好ましくはGaN種結晶基板101の主面101sの面積以上である。このため、第2のGaN結晶基板112の主面112s上に第2の気相法により成長させた第2のGaN結晶120から加工された次のGaN結晶基板(第3のGaN結晶基板という。以下同じ。)を、その主面の面積の低減を抑制して、生産することができる。このようにして、GaN結晶基板を、その主面の面積の低減を抑制して、再生産することができる。
[Step of growing second GaN crystal]
With reference to FIGS. 1F, 2F, and 3F, the GaN crystal manufacturing method according to the present embodiment has a second gas on the
第2の気相法は、転位密度が低く結晶性の高い第2のGaN結晶120を成長させる方法であれば特に制限はなく、HVPE法、MOCVD法、MBE法、昇華法などが用いられるが、結晶成長速度が高い観点からHVPE法が好適に用いられる。なお、HVPE法などの気相法で成長させた第2のGaN結晶120は、GaN種結晶基板101の主面101sから遠い位置になるほど、転位密度が低くなるとともに、外周部に(10−11)面および(11−22)面の少なくともいずれかのファセット110fが形成され、外周径が小さくなる。また、第1のGaN結晶110の外周部には(10−10)面のファセット110eも形成されるが、かかる(10−10)面にはGaN多結晶が成長しやすい。すなわち、第2の気相法も、上記の点については、第1の気相法と同様である。
The second vapor phase method is not particularly limited as long as the
ここで、図1(D)〜(F)を参照して、上記加工工程の形態1〜形態3において、それぞれ第1のGaN結晶110の中央よりも結晶成長主面側の結晶成長後半領域110bから加工して得られた第1のGaN結晶基板111bを液相法により成長させた第2のGaN結晶基板112は、GaN種結晶基板101に比べて転位密度が低くなる。このため、かかる第2のGaN結晶基板112を用いて、第2のGaN結晶120を成長させることにより、転位密度の低いGaN結晶基板を再生産することができる。
Here, with reference to FIGS. 1D to 1F, in the first to third processing steps, the crystal growth latter
また、図2(D)〜(F)を参照して、上記加工工程の形態2において、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の中央よりもGaN種結晶基板側の結晶成長前半領域110aから加工して得られた第1のGaN結晶基板111aを液相法により成長させた第2のGaN結晶基板112は、GaN種結晶基板101の密度と同じまたは僅かに低い転位密度である。このため、かかる第2のGaN結晶基板112を用いて、第2のGaN結晶120を成長させることにより、転位密度が同じまたは僅かに低いGaN結晶基板を再生産することができる。
2D to 2F, in the second embodiment of the processing step, the first half region of the crystal growth on the GaN seed crystal substrate side from the center of the GaN
また、図3(D)〜(F)を参照して、上記加工工程の形態3において、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110のGaN種結晶基板近傍領域110cから加工して得られた第1のGaN結晶基板111aを液相法により成長させた第2のGaN結晶基板112は、GaN種結晶基板101の密度と同等の転位密度である。このため、かかる第2のGaN結晶基板112を用いて、第2のGaN結晶120を成長させることにより、転位密度が同等のGaN結晶基板を再生産することができる。
3D to 3F, in the third embodiment of the processing step, the GaN
(実施例1)
1.GaN種結晶基板の準備
図1(A)を参照して、直径が55mmで(0001)面の主面101sを有し、転位密度(主面における平均の転位密度をいう。以下同じ。)が5×105cm-2で厚さが400μmのGaN種結晶基板101を準備した。ここで、結晶基板の主面の面方位はX線回折により同定し、転位密度はCL(カソードルミネッセンス)により測定した。かかるGaN種結晶基板101は、下地基板であるGaAs基板の(111)主面上に、HVPE法により成長させたGaN種結晶を、下地基板の主面に平行な面でスライスして、スライス面を鏡面研磨して得られた。
Example 1
1. Preparation of GaN Seed Crystal Substrate Referring to FIG. 1A, the
2.第1のGaN結晶の成長
図1(B)を参照して、GaN種結晶基板101の主面101s上に、HVPE法により、結晶成長温度1100℃、結晶成長速度300μm/hrで、厚さ5mmの第1のGaN結晶110を成長させた。得られた第1のGaN結晶110は、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な(0001)面の結晶成長主面110gと、結晶成長主面110gの外周に繋がる(10−11)面および(11−22)面のファセット110fと、ファセット110fの外周に繋がる(10−10)面のファセット110eを有していた。また、ファセット110eには、GaN多結晶が成長していた。
2. Growth of First GaN Crystal Referring to FIG. 1B, on the
3.第1のGaN結晶基板の作製
図1(C)を参照して、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110を、それらの外周部を研削により除去して、直径50mmの円筒形状に加工した後、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な面でスライスして、厚さが500μmの第1のGaN結晶基板111を6枚得た。これらの第1のGaN結晶基板111のスライス面を鏡面研磨して、直径が50mmで厚さが400μmの第1のGaN結晶基板111を6枚得た。こうして得られた第1のGaN結晶基板111は、以下のGaN結晶基板の再生産用のGaN結晶基板を除き、製品として供される。
3. Production of First GaN Crystal Substrate Referring to FIG. 1 (C), GaN
4.第2のGaN結晶基板の作製
図1(C)〜(E)を参照して、上記6枚の第1のGaN結晶基板111の内、GaN種結晶基板101側から6枚目の第1のGaN結晶基板111b(かかる第1のGaN結晶基板111bは、第1のGaN結晶110の中央よりも結晶成長主面110g側の結晶成長後半領域110bから上記3.のように作製されたもの)を、Naフラックス法により、Ga:Naのモル比が1:3.7のGa−Na融液を用いて、窒素ガス圧力3.039MPa(30気圧)、結晶成長温度850℃で、第1のGaN結晶基板111bの主面111sに方向な方向の結晶成長速度が40μm/hr、垂直な方向の結晶成長速度が8μm/hrで、200時間成長させることにより、主面の直径を58mmに増大させた。
4). Fabrication of Second GaN Crystal Substrate Referring to FIGS. 1C to 1E, among the six first
次いで、その外周部および主面を研削して、主面上のフラックス成長領域を全て除去した。フラックス法で高速成長させると、C面上に成長したフラックス成長領域は結晶性が悪化しやすいので、これを除去することが好ましい。 Subsequently, the outer peripheral part and the main surface were ground, and all the flux growth regions on the main surface were removed. When high-speed growth is performed by the flux method, the crystal growth of the flux growth region grown on the C-plane is likely to deteriorate, so it is preferable to remove this.
さらに、主面を鏡面研磨して、主面112sの直径が55mmで厚さが350μmの第2のGaN結晶基板112を得た。この第2のGaN結晶基板112は、CL(カソードルミネッセンス)法により測定したところ、転位密度が2×105cm-2であり、GaN種結晶基板の転位密度(5×105cm-2)に比べて、低くなった。フラックス法による横方向成長領域(主面に平行な方向に成長した結晶の領域をいう、以下同じ。)の転位密度は1×105cm-2〜2×105cm-2と種結晶基板の転位密度より若干低くなった。
Further, the main surface was mirror-polished to obtain a second
5.第2のGaN結晶の成長
図1(F)を参照して、第2のGaN結晶基板112の主面112s上にHVPE法により、結晶成長温度1100℃、結晶成長速度300μm/hrで、厚さ5mmの第2のGaN結晶120を成長させた。かかる第2のGaN結晶120は、上記の第1のGaN結晶110と同様の形状および大きさを有していた。ここで、第2のGaN結晶120は第2のGaN結晶基板112上にHVPE法により成長されたものであり、第1のGaN結晶110はGaN種結晶基板101上にHVPE法に成長されたものであり、第2のGaN結晶基板112の転位密度(2×105cm-2)はGaN種結晶基板101の転位密度(5×105cm-2)に比べて低いことから、第2のGaN結晶の転位密度は第1のGaN結晶の転位密度に比べて低くなる。したがって、第2のGaN結晶を基板に加工することにより、転位密度の低いGaN結晶基板を再生産することができる。
5. Growth of Second GaN Crystal Referring to FIG. 1 (F), the thickness of the
(実施例2)
1.GaN種結晶基板の準備
図2(A)を参照して、実施例1と同様にして、直径が55mmで(0001)面の主面101sを有し、転位密度が5×105cm-2で厚さが400μmのGaN種結晶基板101を準備した。
(Example 2)
1. Preparation of GaN Seed Crystal Substrate Referring to FIG. 2A, in the same manner as in Example 1, the
2.第1のGaN結晶の成長
図2(B)を参照して、実施例1と同様にして、厚さ5mmの第1のGaN結晶110を成長させた。得られた第1のGaN結晶110は、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な(0001)面の結晶成長主面110gと、結晶成長主面110gの外周に繋がる(10−11)面および(11−22)面のファセット110fと、ファセット110fの外周に繋がる(10−10)面のファセット110eを有していた。また、ファセット110eには、GaN多結晶が成長していた。
2. Growth of First GaN Crystal With reference to FIG. 2B, a
3.第1のGaN結晶基板の作製
図2(C)を参照して、第1のGaN結晶110をその中央を含むGaN種結晶基板101の主面101sに平行な面でスライスして、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の結晶成長前半領域110aと、第1のGaN結晶110の結晶成長後半領域110bとに分離した。
3. Fabrication of First GaN Crystal Substrate With reference to FIG. 2C, the
次いで、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の結晶成長前半領域110aを、それらの外周部を研削により除去して、直径54mmの円筒形状に加工した後、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な面でスライスして、厚さが500μmの第1のGaN結晶基板111aを複数枚得た。これらの第1のGaN結晶基板111aのスライス面を鏡面研磨した。こうして、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の結晶成長前半領域110aから直径が54mmで厚さが400μmの第1のGaN結晶基板111aを複数枚得た。
Next, after the crystal growth
また、第1のGaN結晶110の結晶成長後半領域110bを、その外周部を研削により除去して、直径50mmの円筒形状に加工した後、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な面でスライスして、厚さが500μmの第1のGaN結晶基板111bを複数枚得た。これらの第1のGaN結晶基板111bのスライス面を鏡面研磨した。こうして、第1のGaN結晶110の結晶成長後半領域110bから直径50mmで厚さが400μmの第1のGaN結晶基板111bを、それぞれ複数枚得た。こうして得られた第1のGaN結晶基板111は、以下のGaN結晶基板の再生産用のGaN結晶基板を除き、製品として供される。
Further, after the outer peripheral portion of the
4.第2のGaN結晶基板の作製
図2(C)〜(E)を参照して、上記複数の第1のGaN結晶基板111の内、GaN種結晶基板101を含む第1のGaN結晶基板111a(かかる第1のGaN結晶基板111aは、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の中央よりもGaN種結晶基板101側の結晶成長前半領域110aから上記3.のように作製されたもの)を、Naフラックス法により、Ga:Naのモル比が1:3.7のGa−Na融液を用いて、窒素ガス圧力3.039MPa(30気圧)、結晶成長温度850℃で、第1のGaN結晶基板111aの主面111asに方向な方向の結晶成長速度が40μm/hr、垂直な方向の結晶成長速度が8μm/hrで、100時間成長させることにより、主面の直径を58mmに増大させた。
4). Production of Second GaN Crystal Substrate Referring to FIGS. 2C to 2E, a first
次いで、外周部および主面を研削して、主面上のフラックス成長領域を全て除去した。フラックス法で高速成長させると、C面上に成長したフラックス成長領域は結晶性が悪化しやすいので、これを除去することが好ましい。 Next, the outer peripheral portion and the main surface were ground to remove all the flux growth regions on the main surface. When high-speed growth is performed by the flux method, the crystal growth of the flux growth region grown on the C-plane is likely to deteriorate, so it is preferable to remove this.
さらに主面を鏡面研磨して、主面112sの直径が55mmで厚さが350μmの第2のGaN結晶基板112を得た。この第2のGaN結晶基板112は、CL(カソードルミネッセンス)法により測定したところ、転位密度が5×105cm-2であり、GaN種結晶基板の転位密度(5×105cm-2)と同様であった。フラックス法による横方向成長領域の転位密度は3×105cm-2〜5×105cm-2と種結晶基板の転位密度より若干低くなった。
Further, the main surface was mirror-polished to obtain a second
5.第2のGaN結晶の成長
図2(F)を参照して、第2のGaN結晶基板112の主面112s上にHVPE法により、実施例1と同様にして、厚さ5mmの第2のGaN結晶120を成長させた。かかる第2のGaN結晶120は、上記の第1のGaN結晶110と同様の形状および大きさを有していた。ここで、第2のGaN結晶120は第2のGaN結晶基板112上にHVPE法により成長されたものであり、第1のGaN結晶110はGaN種結晶基板101上にHVPE法に成長されたものであり、第2のGaN結晶基板112の転位密度(5×105cm-2)はGaN種結晶基板101の転位密度(5×105cm-2)と同様であるから、第2のGaN結晶の転位密度は第1のGaN結晶の転位密度と同じ程度となる。したがって、第2のGaN結晶を基板に加工することにより、同程度の転位密度を有するGaN結晶基板を再生産することができる。
5. Growth of Second GaN Crystal Referring to FIG. 2F, the second GaN having a thickness of 5 mm is formed on the
(実施例3)
1.GaN種結晶基板の準備
図3(A)を参照して、実施例1と同様にして、直径が55mmで(0001)面の主面101sを有し、CL(カソードルミネッセンス)法により測定した転位密度が5×105cm-2で厚さが400μmのGaN種結晶基板101を準備した。
(Example 3)
1. Preparation of GaN Seed Crystal Substrate Referring to FIG. 3A, dislocations having a diameter of 55 mm and having a (0001)
2.第1のGaN結晶の成長
図3(B)を参照して、実施例1と同様にして、厚さ5mmの第1のGaN結晶110を成長させた。得られた第1のGaN結晶110は、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な(0001)面の結晶成長主面110gと、結晶成長主面110gの外周に繋がる(10−11)面および(11−22)面のファセット110fと、ファセット110fの外周に繋がる(10−10)面のファセット110eを有していた。また、ファセット110eには、GaN多結晶が成長していた。
2. Growth of First GaN Crystal With reference to FIG. 3B, a
3.第1のGaN結晶基板の作製
図3(C)を参照して、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110を、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な面でスライスして、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110のGaN種結晶基板近傍領域110cを含む厚さ500μmの領域と、第1のGaN結晶110からGaN種結晶基板近傍領域110cを除いた第1のGaN結晶の結晶成長領域110dと、に分離した。
3. Production of First GaN Crystal Substrate Referring to FIG. 3C, GaN
次いで、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110のGaN種結晶基板近傍領域110cを含む厚さ500μmの領域を、その外周部を研削により除去した後、スライス面を研磨して、主面111csの直径が54mmで厚さが400μmの第1のGaN結晶基板111cを得た。
Next, after removing the outer peripheral portion of the GaN
また、第1のGaN結晶110の結晶成長領域110dを、その外周部を研削により除去して直径50mmの円筒形状に加工した後、GaN種結晶基板101の主面101sに平行な面でスライスして、厚さが500μmの第1のGaN結晶基板111dを複数枚得た。それらの第1のGaN結晶基板111dのスライス面を鏡面研磨して、主面111dsの直径が50mmで厚さが400μmの第1のGaN結晶基板111dを複数枚得た。こうして得られた第1のGaN結晶基板111は、以下のGaN結晶基板の再生産用のGaN結晶基板を除き、製品として供される。
The
4.第2のGaN結晶基板の作製
図3(C)〜(E)を参照して、上記複数の第1のGaN結晶基板111の内、GaN種結晶基板101を含む第1のGaN結晶基板111c(かかる第1のGaN結晶基板111cは、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110のGaN種結晶基板近傍領域110cを含む厚さ500μmの領域から上記3.のように作製されたものである。ここで、GaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110のGaN種結晶基板近傍領域110cを含む厚さ500μmの領域は、図2(C)のGaN種結晶基板101および第1のGaN結晶110の中央よりもGaN種結晶基板101側の結晶成長前半領域110a内に含まれる。)を、Naフラックス法により、Ga:Naのモル比が1:3.7のGa−Na融液を用いて、窒素ガス圧力3.039MPa(30気圧)、結晶成長温度850℃で、第1のGaN結晶基板111aの主面111asに方向な方向の結晶成長速度が40μm/hr、垂直な方向の結晶成長速度が8μm/hrで、100時間成長させることにより、主面の直径を58mmに増大させた。次いで、外周部および主面を研削して、主面上のフラックス成長領域を全て除去した。フラックス法で高速成長させると、C面上に成長したフラックス成長領域は結晶性が悪化しやすいので、これを除去することが好ましい。
4). Fabrication of Second GaN Crystal Substrate With reference to FIGS. 3C to 3E, a first
さらに、主面を鏡面研磨して、主面112sの直径が55mmで厚さが350μmの第2のGaN結晶基板112を得た。この第2のGaN結晶基板112は、CL(カソードルミネッセンス)法により測定したところ、転位密度が5×105cm-2であり、GaN種結晶基板の転位密度(5×105cm-2)と同様であった。フラックス法による横方向成長領域の転位密度は3×105cm-2〜5×105cm-2と種結晶基板の転位密度より若干低くなった。
Further, the main surface was mirror-polished to obtain a second
5.第2のGaN結晶の成長
図3(F)を参照して、第2のGaN結晶基板112の主面112s上にHVPE法により、実施例1と同様にして、厚さ5mmの第2のGaN結晶120を成長させた。かかる第2のGaN結晶120は、上記の第1のGaN結晶と同様の形状および大きさを有していた。ここで、第2のGaN結晶120は第2のGaN結晶基板112上にHVPE法により成長されたものであり、第1のGaN結晶110はGaN種結晶基板101上にHVPE法に成長されたものであり、第2のGaN結晶基板112の転位密度(5×105cm-2)はGaN種結晶基板101の転位密度(5×105cm-2)と同様であるから、第2のGaN結晶の転位密度は第1のGaN結晶の転位密度と同じ程度となる。したがって、第2のGaN結晶を基板に加工することにより、同程度の転位密度を有するGaN結晶基板を再生産することができる。
5. Growth of Second GaN Crystal Referring to FIG. 3F, the second GaN having a thickness of 5 mm is formed on the
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
101 GaN種結晶基板、101s,111as,111bs,111cs,111ds,111s,112s 主面、110 第1のGaN結晶、110a 結晶成長前半領域、110b 結晶成長後半領域、110c GaN種結晶基板近傍領域、110d 結晶成長領域、110e,110f ファセット、110g 結晶成長主面、111,111a,111b,111c,111d 第1のGaN結晶基板、112 第2のGaN結晶基板、120 第2のGaN結晶。 101 GaN seed crystal substrate, 101s, 111as, 111bs, 111cs, 111ds, 111s, 112s main surface, 110 first GaN crystal, 110a crystal growth first half region, 110b crystal growth latter half region, 110c GaN seed crystal substrate vicinity region, 110d Crystal growth region, 110e, 110f facet, 110g Crystal growth main surface, 111, 111a, 111b, 111c, 111d First GaN crystal substrate, 112 Second GaN crystal substrate, 120 Second GaN crystal.
Claims (4)
前記GaN種結晶基板の主面上に第1の気相法により第1のGaN結晶を成長させる工程と、
前記GaN種結晶基板および前記第1のGaN結晶の少なくともいずれかを加工することにより、前記GaN種結晶基板の主面に比べて面積が小さな主面を有する少なくとも1つの第1のGaN結晶基板を得る工程と、
前記第1のGaN結晶基板を液相法により成長させることにより、前記第1のGaN結晶基板の主面に比べて面積が大きな主面を有する第2のGaN結晶基板を得る工程と、
前記第2のGaN結晶基板の主面上に第2の気相法により第2のGaN結晶を成長させる工程と、を備えるGaN結晶の成長方法。 Preparing a GaN seed crystal substrate;
Growing a first GaN crystal on the main surface of the GaN seed crystal substrate by a first vapor phase method;
By processing at least one of the GaN seed crystal substrate and the first GaN crystal, at least one first GaN crystal substrate having a principal surface having a smaller area than the principal surface of the GaN seed crystal substrate is obtained. Obtaining a step;
Obtaining a second GaN crystal substrate having a main surface having a larger area than the main surface of the first GaN crystal substrate by growing the first GaN crystal substrate by a liquid phase method;
And a step of growing a second GaN crystal on the main surface of the second GaN crystal substrate by a second vapor phase method.
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