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公開番号2025071301
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2025028055,2020026735
出願日2025-02-25,2020-02-20
発明の名称結晶基板および結晶基板の製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20250424BHJP(結晶成長)
要約【課題】III族窒化物で構成された結晶基板における転位密度を、より低減させるための技術を提供する。
【解決手段】結晶基板は、III族窒化物の単結晶からなる基板であって、基板の主面に対して最も近い低指数の結晶面がc面であり、単結晶が含むc面を貫通する貫通転位は、基板の厚さ方向と直交する方向に折れ曲がらずに厚さ方向に延在し、貫通転位における刃状転位の比率が60%未満である。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物の単結晶からなる基板であって、前記基板の主面に対して最も近い低指数の結晶面がｃ面であり、
前記単結晶が含む前記ｃ面を貫通する貫通転位は、前記基板の厚さ方向と直交する方向に折れ曲がらずに前記厚さ方向に延在し、前記貫通転位における刃状転位の比率が６０％未満である、結晶基板。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記単結晶における酸素濃度は、１×１０
１７
／ｃｍ
３
未満である、請求項１に記載の結晶基板。
【請求項３】
前記単結晶が含む貫通転位は、らせん転位を有しない、請求項１または２に記載の結晶基板。
【請求項４】
前記単結晶のｃ面のａ軸方向の曲率半径、および、前記単結晶のｃ面のｍ軸方向の曲率半径のいずれもが２０ｍ以上である請求項１～３のいずれか１項に記載の結晶基板。
【請求項５】
前記単結晶の前記主面における最大の貫通転位密度が５×１０
５
／ｃｍ
２
以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の結晶基板。
【請求項６】
前記単結晶の前記主面における平均の貫通転位密度が３×１０
５
／ｃｍ
２
以下である請求項１～５のいずれか１項に記載の結晶基板。
【請求項７】
前記単結晶の前記主面における最小の貫通転位密度に対する最大の転位密度の比が１００倍以下である請求項１～６のいずれか１項に記載の結晶基板。
【請求項８】
前記単結晶における水素濃度は、１×１０
１７
／ｃｍ
３
未満である、請求項１～７のいずれか１項に記載の結晶基板。
【請求項９】
ＩＩＩ族窒化物の単結晶で構成された第１結晶体と、
前記第１結晶体上に成長し、ＩＩＩ族窒化物の単結晶で構成された第２結晶体と、
を有し、
前記第２結晶体は、アルカリ金属を内包する閉空間を複数含む中間層を有し、
前記中間層は、前記第２結晶体が含む複数の線状の結晶欠陥のそれぞれの上に複数の前記閉空間が配置されることで形成された、複数の閉空間列を有し、
前記複数の閉空間列のうちのある閉空間列を選び、当該閉空間列に含まれる第１の閉空間および第２の閉空間を選び、第１の閉空間および第２の閉空間から前記第１結晶体までの高さをそれぞれｈ１およびｈ２としたとき、ｈ１およびｈ２と同じ高さに閉空間を有する他の閉空間列が、複数存在する、結晶基板。
【請求項１０】
前記第２結晶体は、前記中間層よりも上側に配置され前記閉空間を含まない上側層を有し、
前記第１結晶体の、前記第２結晶体の成長の下地となる主面における貫通転位密度に対し、前記上側層の前記第２結晶体の主面における貫通転位密度が低い、請求項９に記載の結晶基板。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶基板および結晶基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物で構成された結晶基板は、発光素子やトランジスタ等の半導体デバイスを作製するための基板として用いられている。当該結晶基板における転位密度を低減させるための様々な技術が提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
大島祐一、外５名、「ボイド形成剥離法によるＧａＮ基板」、日立電線、Ｎｏ.２６（２００７－１）、ｐ. ３１－３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一目的は、ＩＩＩ族窒化物で構成された結晶基板における転位密度を、より低減させるための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば
ＩＩＩ族窒化物の単結晶で構成された第１結晶体と、
前記第１結晶体上に成長し、ＩＩＩ族窒化物の単結晶で構成された第２結晶体と、
を有し、
前記第２結晶体は、アルカリ金属を内包する閉空間を複数含む中間層を有し、
前記中間層は、前記第２結晶体が含む複数の線状の結晶欠陥のそれぞれの上に複数の前記閉空間が配置されることで形成された、複数の閉空間列を有し、
前記複数の閉空間列のうちのある閉空間列を選び、当該閉空間列に含まれる第１の閉空間および第２の閉空間を選び、第１の閉空間および第２の閉空間から前記第１結晶体までの高さをそれぞれｈ１およびｈ２としたとき、ｈ１およびｈ２と同じ高さに閉空間を有する他の閉空間列が、複数存在する、結晶基板
が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物の単結晶からなる基板であって、
前記単結晶が含む貫通転位において、刃状転位の比率が６０％未満である、結晶基板
が提供される。
【０００７】
本発明のさらに他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物の単結晶で構成された第１結晶体を用意する工程と、
前記第１結晶体上に、ＩＩＩ族窒化物の単結晶で構成された第２結晶体を、アルカリ金属とＩＩＩ族元素とを含む混合融液中で成長させる工程と、
を有し、
前記第２結晶体を成長させる工程では、
前記第２結晶体が、前記アルカリ金属を内包する閉空間を複数含む中間層を有し、
前記中間層において、前記第２結晶体が含む複数の線状の結晶欠陥のそれぞれの上に複数の前記閉空間が配置されることで、複数の閉空間列が形成され、
前記複数の閉空間列のうちのある閉空間列を選び、当該閉空間列に含まれる第１の閉空間および第２の閉空間を選び、第１の閉空間および第２の閉空間から前記第１結晶体までの高さをそれぞれｈ１およびｈ２としたとき、ｈ１およびｈ２と同じ高さに閉空間を有する他の閉空間列が、複数存在するように、前記第２結晶体を成長させる、結晶基板の製造方法
が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
ＩＩＩ族窒化物で構成された結晶基板における転位密度を、より低減させるための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態による結晶基板の製造方法の全体を示すフローチャートである。
図２は、一実施形態による結晶基板の製造方法におけるステップＳ１００の詳細を示すフローチャートである。
図３（ａ）～３（ｇ）は、一実施形態のステップＳ１００における種基板２１の作製工程を示す概略断面図である。
図４（ａ）～４（ｃ）は、一実施形態のステップＳ２００における基板３１の作製工程を示す概略断面図である。
図５（ａ）および５（ｂ）は、一実施形態の実験例として作製した結晶体３０の蛍光顕微鏡像である。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、一実施形態の実験例として作製した結晶体３０のＭＰＰＬ像である。
図７は、一実施形態の実験例として作製した結晶体３０のＭＰＰＬ像である。
図８は、一実施形態の変形例による結晶基板の製造方法の全体を示すフローチャートである。
図９（ａ）～９（ｃ）は、一実施形態の変形例のステップＳ３００における基板４１の作製工程を示す概略断面図である。
図１０は、ＨＶＰＥ装置を例示する概略構成図である。
図１１は、フラックス液相成長装置を例示する概略構成図である。
図１２は、一実施形態による結晶体３０の模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜本発明の一実施形態＞
（【００１１】以降は省略されています）

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