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公開番号2024163495
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2023079178
出願日2023-05-12
発明の名称窒化ガリウム単結晶基板
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20241115BHJP(結晶成長)
要約【課題】窒化ガリウム単結晶基板上に作製したデバイス特性を向上させる。
【解決手段】50mm以上の直径を有し、主面に最も近い低指数の結晶面が(0001)面である窒化ガリウム単結晶基板であって、主面に対して、アルカリ系エッチング液によるエッチングを施した際に形成されるエッチピットの密度が1×10⁶cm^-2未満であり、エッチピットの径のヒストグラムに現れるピークのうち、最も径が小さい側に現れる第1ピークの径をaとしたとき、径が4aを超えるエッチピットの総数が、第1ピークを構成するエッチピットの数の1/1000以下である、窒化ガリウム単結晶基板。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
５０ｍｍ以上の直径を有し、主面に最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である窒化ガリウム単結晶基板であって、
前記主面に対して、アルカリ系エッチング液によるエッチングを施した際に形成されるエッチピットの密度が１×１０
６
ｃｍ
－２
未満であり、
前記エッチピットの径のヒストグラムに現れるピークのうち、最も径が小さい側に現れる第１ピークの径をａとしたとき、径が４ａを超えるエッチピットの総数が、前記第１ピークを構成するエッチピットの数の１／１０００以下である、窒化ガリウム単結晶基板。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
径が２ａ以上のエッチピットの総数が、前記第１ピークを構成するエッチピットの数の１／１０以下である、請求項１に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項３】
前記第１ピークを構成するエッチピットの数が、全体の５０％以上である、請求項１に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項４】
前記第１ピークの度数をＡとしたとき、前記ヒストグラムに現れる、度数がＡ／１０以上のピークは、前記第１ピークを含めて２つである、請求項１に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項５】
径がａ超２ａ未満の範囲に第２ピークを有し、前記第２ピークを構成するエッチピットの数は、前記第１ピークを構成するエッチピットの数より少ない、請求項１に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項６】
前記エッチピットの密度およびヒストグラムは、面積が１ｍｍ
２
以上の領域から計測したものである、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の窒化ガリウム単結晶基板。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム単結晶基板に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板を準備する工程と、（０００１）面が露出した頂面を有するＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を下地基板の主面上に直接的にエピタキシャル成長させ、（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を頂面に生じさせ、下地基板の主面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、（０００１）面を頂面から消失させ、表面が傾斜界面のみで構成される第１層を成長させる第１工程と、第１層上にＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第２層を成長させる第２工程と、を有し、第１工程では、単結晶の頂面に複数の凹部を生じさせ、（０００１）面を消失させることで、第１層の表面に、複数の谷部および複数の頂部を形成する窒化ガリウム単結晶基板の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－３３２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、窒化ガリウム単結晶基板上に作製したデバイスの特性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
５０ｍｍ以上の直径を有し、主面に最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である窒化ガリウム単結晶基板であって、
前記主面に対して、アルカリ系エッチング液によるエッチングを施した際に形成されるエッチピットの密度が１×１０
６
ｃｍ
－２
未満であり、
前記エッチピットの径のヒストグラムに現れるピークのうち、最も径が小さい側に現れる第１ピークの径をａとしたとき、径が４ａを超えるエッチピットの総数が、前記第１ピークを構成するエッチピットの数の１／１０００以下である、窒化ガリウム単結晶基板が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、窒化ガリウム単結晶基板上に作製したデバイスの特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本発明の一実施形態に係る窒化ガリウム単結晶基板の製造方法を示すフローチャートである。
図２（ａ）～（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る窒化ガリウム単結晶基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る窒化ガリウム単結晶基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る窒化ガリウム単結晶基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
図５は、本発明の一実施形態に係る窒化ガリウム単結晶基板の主面に形成されるエッチピットの一例を示すＳＥＭ像である。
図６（ａ）は、実施例１に係るエッチピットの径のヒストグラムであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）を縦軸方向に拡大したものである。
図７（ａ）は、実施例２に係るエッチピットの径のヒストグラムであり、図７（ｂ）は、図７（ａ）を縦軸方向に拡大したものである。
図８（ａ）は、比較例に係るエッチピットの径のヒストグラムであり、図８（ｂ）は、図８（ａ）を縦軸方向に拡大したものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜発明者の得た知見＞
まず、発明者らの得た知見について説明する。
【０００９】
窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶基板のｃ面に対して、例えば、アルカリ系エッチング液によるエッチングを施した場合、転位に対応するエッチピットが形成されることが知られている。そして、エッチピットのサイズ（径）によって、転位の種類（刃状、混合、螺旋）を特定する方法も当業者に知られているが、この方法は必ずしも汎用的に適用できるとは限らない。アルカリ系のエッチングで形成されるエッチピットのサイズは、転位芯の周りの結晶格子の歪みの大きさに対応する。したがって、エッチピットのサイズは、転位の種類以外に、その転位にトラップされている不純物や転位上の析出物、近接する他の転位との距離等によっても左右されるからである。
【００１０】
上述の理由から、エッチピットのサイズにより、転位の種類（刃状、混合、螺旋）を特定することは困難であるが、サイズの大きなエッチピットを形成する転位は、転位芯の周りの歪場も大きいということは言える。大きな歪場を有する転位は、大きなバーガースベクトルを有している可能性が高く、そのような転位は、転位芯が中空状（ホローコア）のマイクロパイプ欠陥のようになって、不純物の異常拡散経路になりやすい。発明者らは、この大きな歪場を有する転位が、窒化ガリウム単結晶基板上に作製したデバイスの特性に悪影響を及ぼすことを見出した。
（【００１１】以降は省略されています）

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