特許ウォッチ

公開番号2025094679
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2023210383
出願日2023-12-13
発明の名称窒化物結晶基板、および窒化物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 20060101AFI20250618BHJP(結晶成長)
要約【課題】AlGaNを含む窒化物結晶基板を安定的に得る。
【解決手段】窒化物結晶基板は、AlxGa1-xNの組成式で表される結晶からなり、組成式中のAl組成比xは、0超1以下であり、Al組成比xは、窒化物結晶基板の厚さ方向に周期的に変化している。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
窒化物結晶基板であって、
Ａｌ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
Ｎの組成式で表される結晶からなり、
前記組成式中のＡｌ組成比ｘは、０超１以下であり、
前記Ａｌ組成比ｘは、前記窒化物結晶基板の厚さ方向に周期的に変化している
窒化物結晶基板。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前前記Ａｌ組成比ｘの平均値は、０．０５以上０．８以下である
請求項１に記載の窒化物結晶基板。
【請求項３】
前記窒化物結晶基板の厚さ方向における前記Ａｌ組成比ｘの周期は、５ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である
請求項１または請求項２に記載の窒化物結晶基板。
【請求項４】
前記Ａｌ組成比ｘの最大値および最小値の差は、前記Ａｌ組成比ｘの平均値をｘａｖｇとしたときに、０．２ｘａｖｇ以上ｘａｖｇ以下である
請求項１または請求項２に記載の窒化物結晶基板。
【請求項５】
ＣｕのＫα１線を用い、ＡｌＧａＮの（０００２）面回折が測定される条件下で、前記窒化物結晶基板のＸ線回折の２θ－ωスキャン測定を行ったときに、
前記窒化物結晶基板の前記２θ－ωスキャン測定により得られる回折パターンは、
回折角度２θが３４．６２°以上３５．７３°以下の範囲内に生じる０次ピークと、
回折角度２θが前記０次ピークから０．００５°以上１．８５°以下離れた位置に生じるサテライトピークと、
を有する
請求項１または請求項２に記載の窒化物結晶基板。
【請求項６】
前記窒化物結晶基板は、以下の式（１）を満たす、
０．５８≦ａ／ｃ≦０．６６・・・（１）
ここで、
ｃは、Ｘ線回折測定によりＡｌＧａＮの（０００２）面回折の強度が最も高い０次ピークの回折角度に基づいて求められた前記窒化物結晶基板の＜０００１＞軸方向の格子定数の平均値であり、
ａは、前記ｃと、Ｘ線回折測定によりＡｌＧａＮの（１０－１２）面回折の強度が最も高い０次ピークの回折角度に基づいて求められた前記窒化物結晶基板の＜１１－２０＞軸方向の格子定数の平均値である
請求項１または請求項２に記載の窒化物結晶基板。
【請求項７】
（ａ）下地基板を準備する工程と、
（ｂ）前記下地基板の上方に、ｎ型のＩＩＩ族窒化物結晶を含む中間層を形成する工程と、
（ｃ）前記中間層上に、前記中間層のキャリア濃度よりも低いキャリア濃度を有するＩＩＩ族窒化物結晶を含むカバー層を形成する工程と、
（ｄ）電気化学処理により、前記カバー層の表面状態を維持しつつ、前記カバー層における転位を通して前記中間層をポーラス状にする工程と、
（ｅ）前記カバー層上に、ＩＩＩ族窒化物結晶からなる再成長層をエピタキシャル成長させる工程と、
（ｆ）ポーラス状にした前記中間層の少なくとも一部を境として、前記再成長層を前記下地基板から剥離させる工程と、
を備え、
（ｅ）では、
前記再成長層として、Ａｌ組成比ｘが０超１以下であるＡｌ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
Ｎの組成式で表される結晶を成長させ、
前記再成長層の厚さ方向に周期的に前記Ａｌ組成比ｘを変化させる
窒化物結晶基板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化物結晶基板、および窒化物結晶基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物結晶からなる窒化物結晶基板を得る製造方法として、様々な方法が開示されている（例えば、特許文献１および非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００３－１７８９８４号公報
【非特許文献】
【０００４】
ＥＣＳＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１０（３），０３５００１，２０２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の目的は、ＡｌＧａＮを含む窒化物結晶基板を安定的に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の態様によれば、
窒化物結晶基板であって、
Ａｌ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
Ｎの組成式で表される結晶からなり、
前記組成式中のＡｌ組成比ｘは、０超１以下であり、
前記Ａｌ組成比ｘは、前記窒化物結晶基板の厚さ方向に周期的に変化している
窒化物結晶基板が提供される。
【０００７】
本開示の他の態様によれば、
（ａ）下地基板を準備する工程と、
（ｂ）前記下地基板の上方に、ｎ型のＩＩＩ族窒化物結晶を含む中間層を形成する工程と、
（ｃ）前記中間層上に、前記中間層のキャリア濃度よりも低いキャリア濃度を有するＩＩＩ族窒化物結晶を含むカバー層を形成する工程と、
（ｄ）電気化学処理により、前記カバー層の表面状態を維持しつつ、前記カバー層における転位を通して前記中間層をポーラス状にする工程と、
（ｅ）前記カバー層上に、ＩＩＩ族窒化物結晶からなる再成長層をエピタキシャル成長させる工程と、
（ｆ）ポーラス状にした前記中間層の少なくとも一部を境として、前記再成長層を前記基板から剥離させる工程と、
を備え、
（ｅ）では、
前記再成長層として、Ａｌ組成比ｘが０超１以下であるＡｌ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
Ｎの組成式で表される結晶を成長させ、
前記再成長層の厚さ方向に周期的に前記Ａｌ組成比ｘを変化させる
窒化物結晶基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、ＡｌＧａＮを含む窒化物結晶基板を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示すフローチャートである。
図２Ａは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図２Ｂは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図３Ａは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図３Ｂは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図４は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図５は、本開示の一実施形態に係る再成長工程の温度変化を示す図である。
図６は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図７は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図８は、本開示の一実施形態に係る再成長工程におけるＡｌ流量比を示す図である。
図９は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図１０は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図１１Ａは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板を示す平面図である。
図１１Ｂは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板を示す断面図である。
図１２は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の厚さ方向におけるＡｌ組成比ｘの分布を示す平面図である。
図１３は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板のＸ線回折の２θ－ωスキャン測定により得られる回折パターンを示す図である。
図１４Ａは、変形例５に係る再成長工程におけるＡｌ流量比を示す図である。
図１４Ｂは、変形例５に係る窒化物結晶基板の厚さ方向におけるＡｌ組成比ｘの分布を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜発明者等が得た知見＞
波長３６５ｎｍから５３０ｎｍ程度（緑色）までの発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザダイオード（ＬＤ）は、窒化ガリウム（ＧａＮ）結晶からなる基板（以下、ＧａＮ結晶基板ともいう）を用いることにより実現されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許