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公開番号2025103921
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221653
出願日2023-12-27
発明の名称III族窒化物積層体およびIII族窒化物積層体の製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20250702BHJP(結晶成長)
要約【課題】III族窒化物積層体において結晶品質を向上させる。
【解決手段】SiC基板と、基板上に設けられ、III族窒化物結晶をエピタキシャル成長させて形成される積層構造物と、を備え、積層構造物は、積層構造物の表面中心における、フォトルミネッセンスのバンド端発光強度に対する黄色発光強度の比である相対黄色強度が1.30以下であり、積層構造物の表面の外縁から5mmの幅を除いた内部領域において、中心線に沿って任意に選択され、中心と中心から離間する2以上の箇所を含む3箇所以上での相対黄色強度について、最大値をX_max、最小値をX_min、その平均をX_avgとしたとき、相対黄色強度の変動率(X_max-X_min)/X_avgが20%以下である、III族窒化物積層体である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＳｉＣ基板と、
基板上に設けられ、ＩＩＩ族窒化物結晶をエピタキシャル成長させて形成される積層構造物と、
を備え、
前記積層構造物は、
前記積層構造物の表面中心における、フォトルミネッセンスのバンド端発光強度に対する黄色発光強度の比である相対黄色強度が１．３０以下であり、前記積層構造物の表面の外縁から５ｍｍの幅を除いた内部領域において、中心線に沿って任意に選択され、中心と前記中心から離間する２以上の箇所を含む３箇所以上での前記相対黄色強度について、最大値をＸ
ｍａｘ
、最小値をＸ
ｍｉｎ
、その平均をＸ
ａｖｇ
としたとき、相対黄色強度の変動率（Ｘ
ｍａｘ
－Ｘ
ｍｉｎ
）／Ｘ
ａｖｇ
が２０％以下である、
ＩＩＩ族窒化物積層体。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記表面中心における前記相対黄色強度が１．２５以下であり、
前記相対黄色強度の変動率が１５％以下である、
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項３】
前記表面中心における前記相対黄色強度が１．２０以下であり、
前記相対黄色強度の変動率が１０％以下である、
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項４】
前記積層構造物は、
前記ＳｉＣ基板上に設けられる核生成層と、
前記核生成層上に設けられ、Ｉｎ
ｘ
Ａｌ
ｙ
ＧａＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）の組成式で表されるチャネル層と、を備え、
前記積層構造物の表面が前記チャネル層である、
請求項１又は請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項５】
前記積層構造物は、
前記ＳｉＣ基板上に設けられる核生成層と、
前記核生成層上に設けられ、Ｉｎ
ｘ
Ａｌ
ｙ
ＧａＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）の組成式で表されるチャネル層と、
前記チャネル層上に設けられ、窒化ガリウムよりも広いバンドギャップを有するＩＩＩ族窒化物を含む機能層と、を備え、
前記積層構造物の表面が前記機能層である、
請求項１又は請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項６】
直径が４インチ以上である、
請求項１又は請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項７】
（ａ）ＳｉＣ基板を用意する工程と、
（ｂ）前記ＳｉＣ基板に対してハロゲン含有ガスを供給し、前記ＳｉＣ基板の主面からＳｉを脱離させ、前記主面の表層にＳｉ欠損領域を形成する工程と、
（ｃ）前記Ｓｉ欠損領域が形成されたＳｉＣ基板に水素含有ガスを供給して前記Ｓｉ欠損領域を除去し、前記主面の表面処理を行う工程と、
（ｄ）処理後の前記主面上にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程と、
を有するＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法。
【請求項８】
前記（ｃ）を、前記ＳｉＣ基板の主面の全域から前記Ｓｉ欠損領域を除去するような条件で行う、
請求項７に記載のＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法。
【請求項９】
前記（ｂ）を、前記ＳｉＣ基板の主面の全域にわたって前記Ｓｉ欠損領域を形成するような条件で行う、
請求項８に記載のＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物積層体およびＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物系の高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：ＨｉｇｈＥｌｅｃｔｒｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、携帯電話の基地局用のパワーアンプとして広く用いられている（例えば特許文献１）。ＩＩＩ族窒化物系のＨＥＭＴでは、従来用いられてきたＳｉ系デバイスと比較して、１素子あたりに投入できる電力を大幅に増加させることができる。これにより、基地局を小型化することができ、設置コストを大幅に低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－２８６７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＨＥＭＴ等の半導体素子はＩＩＩ族窒化物積層体から作製される。半導体素子のデバイス特性を向上させる観点から、ＩＩＩ族窒化物結晶の品質を高めることが求められている。
【０００５】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物積層体において結晶品質を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
ＳｉＣ基板と、
基板上に設けられ、ＩＩＩ族窒化物結晶をエピタキシャル成長させて形成される積層構造物と、
を備え、
前記積層構造物は、
前記積層構造物の表面中心における、フォトルミネッセンスのバンド端発光強度に対する黄色発光強度の比である相対黄色強度が１．３０以下であり、前記積層構造物の表面の外縁から５ｍｍの幅を除いた内部領域において、中心線に沿って任意に選択され、中心と前記中心から離間する２以上の箇所を含む３箇所以上での前記相対黄色強度について、最大値をＸ
ｍａｘ
、最小値をＸ
ｍｉｎ
、その平均をＸ
ａｖｇ
としたとき、相対黄色強度の変動率（Ｘ
ｍａｘ
－Ｘ
ｍｉｎ
）／Ｘ
ａｖｇ
が２０％以下である、
ＩＩＩ族窒化物積層体が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
（ａ）ＳｉＣ基板を用意する工程と、
（ｂ）前記ＳｉＣ基板に対してハロゲン含有ガスを供給し、前記ＳｉＣ基板の主面からＳｉを脱離させ、前記主面の表層にＳｉ欠損領域を形成する工程と、
（ｃ）前記Ｓｉ欠損領域が形成されたＳｉＣ基板に水素含有ガスを供給して前記Ｓｉ欠損領域を除去し、前記主面の表面処理を行う工程と、
（ｄ）処理後の前記主面上にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程と、
を有するＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＩＩＩ族窒化物積層体において結晶品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明の第１実施形態に係るＩＩＩ族窒化物積層体を示す概略断面図である。
図２は、本発明の第１実施形態に係るＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法および半導体素子の製造方法を示すフローチャートである。
図３Ａは、ＳｉＣ基板の主面の一部に変質層を形成した場合を示す概略図である。
図３Ｂは、図３Ａにおいて変質層を除去した場合を示す概略図である。
図４Ａは、ＳｉＣ基板の主面の全域にわたって変質層を形成した場合を示す概略図である。
図４Ｂは、図４Ａにおいて変質層を除去した場合を示す概略図である。
図５は、ＩＩＩ族窒化物結晶で取得されるフォトルミネッセンス発光スペクトルの概略図である。
図６は、相対黄色強度の変動率を算出する場合を説明するための概略図である。
図７は、サンプル１の積層構造物のフォトルミネッセンス発光スペクトルである。
図８は、サンプル４の積層構造物のフォトルミネッセンス発光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜一実施形態＞
次に、本発明の一実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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でのすべての変更が含まれることが意図される。
（【００１１】以降は省略されています）

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