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公開番号2025120484
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2025101426,2024043497
出願日2025-06-17,2019-09-24
発明の名称III族窒化物基板
出願人パナソニックホールディングス株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20250807BHJP(結晶成長)
要約【課題】高いキャリア濃度を達成しながら、低転位及び低抵抗のIII族窒化物基板を提供する。
【解決手段】III族窒化物基板は、GaN層を備えたIII族窒化物基板であって、GaN層は、第1不純物濃度の酸素を含む複数の第1領域と、第1不純物濃度よりも低い第3不純物濃度の酸素を含む複数の第3領域と、第3不純物濃度よりも高い第2不純物濃度の酸素を含む第2領域と、を有し、複数の第1領域及び複数の第3領域は、第2領域の周囲を周方向に交互に配置されており、GaN層の主面がc面であり、GaN層は、エピタキシャル層である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ＧａＮ層を備えたＩＩＩ族窒化物基板であって
前記ＧａＮ層は、
第１不純物濃度の酸素を含む複数の第１領域と、
前記第１不純物濃度よりも低い第３不純物濃度の酸素を含む複数の第３領域と、
前記第３不純物濃度よりも高い第２不純物濃度の酸素を含む第２領域と、
を有し、
前記複数の第１領域及び前記複数の第３領域は、前記第２領域の周囲を周方向に交互に配置されており、
前記ＧａＮ層の主面がｃ面であり、
前記ＧａＮ層は、エピタキシャル層である、ＩＩＩ族窒化物基板。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第２領域の数密度は、３×１０
6
／ｃｍ
２
以下である、請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物基板。
【請求項３】
前記第２領域の数密度は、１．５×１０
５
／ｃｍ
２
以下である、請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物基板。
【請求項４】
前記第１領域は、前記第２領域に向かって縮径する形状である、請求項１から３に記載のＩＩＩ族窒化物基板。
【請求項５】
前記第３領域は、前記第２領域に向かって縮径する形状である、請求項１から４のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物基板。
【請求項６】
前記第１領域に含まれる不純物元素として、さらにシリコンを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物基板。
【請求項７】
前記第１不純物濃度は、酸素濃度が１×１０
20
／ｃｍ
3
以上である、請求項１から６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物基板。
【請求項８】
前記ＧａＮ層がエピタキシャル成長しているＧａＮ基板を更に備え、
前記ＧａＮ層の転位密度は、前記ＧａＮ基板の転位密度よりも低い、請求項１から７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物基板。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物基板と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板に形成されたデバイス構造と、
を備える、デバイス。
【請求項１０】
ＧａＮ層を備えたＩＩＩ族窒化物基板であって
前記ＧａＮ層は、
第１不純物濃度の酸素を含む複数の第１領域と、
前記第１不純物濃度よりも低い第３不純物濃度の酸素を含む複数の第３領域と、
前記第３不純物濃度よりも高い第２不純物濃度の酸素を含む第２領域と、
を有し、
前記第１領域および前記第３領域は、前記第２領域に向かって縮径する形状であり、
前記ＧａＮ層の主面がｃ面であり、
前記ＧａＮ層は、エピタキシャル層である、ＩＩＩ族窒化物基板。
（【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、ＩＩＩ族窒化物基板に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、縦型ＧａＮパワーデバイスには、低抵抗、低転位のＧａＮ基板が必要とされている。例えばｎ型の低抵抗のＧａＮ基板を作成する場合、Ｓｉ原子やＯ原子の混入量を増加させてキャリア濃度を向上させることが行われてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－１３２５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、キャリア濃度が１×１０
２０
／ｃｍ
３
以上の高濃度となる場合には、結晶性の悪化や転位欠陥の増加といった問題が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、高いキャリア濃度を達成しながら、低転位及び低抵抗のＩＩＩ族窒化物基板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】
本発明に係るＩＩＩ族窒化物基板は、研磨された面内において、第１不純物濃度を示す第１領域と、
前記第１不純物濃度よりも低い第２不純物濃度を示す第２領域と、
を有し、
前記第１領域の第１転位密度は、前記第２領域の第２転位密度よりも低い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るＩＩＩ族窒化物基板によれば、低転位であって低抵抗であり、デバイス形成時に、転位密度の高い第２領域でリークが生じるのを抑制でき、絶縁耐圧の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物基板のｍ面から見た断面図である。
実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物基板のａ面から見た断面図である。
実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物基板の表面を表面研磨及びエッチング後のエッチピットの分布を示す走査型電子顕微鏡写真である。
図３のＩＩＩ族窒化物基板のｃ軸から見た表面転位を示すカソードルミネッセンス（ＣＬ）像である。
二次イオン質量分析法による解析範囲を示す、ＩＩＩ族窒化物基板のｃ軸から見た表面転位を示すカソードルミネッセンス（ＣＬ）像である。
図５の解析範囲の顕微鏡像である。
図５の解析範囲について、二次イオン質量分析法によって得られる酸素濃度を濃淡として示す図である。
図５の解析範囲について、二次イオン質量分析法によって得られるＳｉ濃度を濃淡として示す図である。
ＯＶＰＥ－ＧａＮ層の厚さが５０μｍである場合のＩＩＩ族窒化物基板のｃ軸から見た表面転位を示すカソードルミネッセンス（ＣＬ）像である。
ＯＶＰＥ－ＧａＮ層の厚さが２００μｍである場合のＩＩＩ族窒化物基板のｃ軸から見た表面転位を示すカソードルミネッセンス（ＣＬ）像である。
ＯＶＰＥ－ＧａＮ層の厚さが３００μｍである場合のＩＩＩ族窒化物基板のｃ軸から見た表面転位を示すカソードルミネッセンス（ＣＬ）像である。
ＯＶＰＥ－ＧａＮ層の厚さと転位密度との関係を示す図である。
転位密度６．２×１０
４
／ｃｍ
２
のＯＶＰＥ－ＧａＮ層の表面を表面研磨及びエッチング後のエッチピットの分布を示す走査型電子顕微鏡写真である。
転位密度６．４×１０
４
／ｃｍ
２
のＯＶＰＥ－ＧａＮ層の表面を表面研磨及びエッチング後のエッチピットの分布を示す走査型電子顕微鏡写真である。
転位密度５．７×１０
４
／ｃｍ
２
のＯＶＰＥ－ＧａＮ層の表面を表面研磨及びエッチング後のエッチピットの分布を示す走査型電子顕微鏡写真である。
転位密度４．３×１０
６
／ｃｍ
２
のＨＶＰＥ－ＧａＮ層の表面を表面研磨及びエッチング後のエッチピットの分布を示す走査型電子顕微鏡写真である。
実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物基板の製造方法のフローチャートである。
実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物基板の製造装置の構成を示す概略図である。
図１８のＩＩＩ族窒化物基板の製造装置の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の態様に係るＩＩＩ族窒化物基板は、研磨された面内において、第１不純物濃度を示す第１領域と、
前記第１不純物濃度よりも低い第２不純物濃度を示す第２領域と、
を有し、
前記第１領域の第１転位密度は、前記第２領域の第２転位密度よりも低い。
【００１０】
第２の態様に係るＩＩＩ族窒化物基板は、上記第１の態様において、前記第１領域は、前記第２領域を中心として前記第２領域の周囲を囲うように配置されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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