WO2008059875A1 - Procédé de fabrication d'un cristal de nitrure d'élément du groupe iii - Google Patents

Procédé de fabrication d'un cristal de nitrure d'élément du groupe iii Download PDF

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WO2008059875A1
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nitride crystal
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Naho Mizuhara
Koji Uematsu
Michimasa Miyanaga
Keisuke Tanizaki
Hideaki Nakahata
Seiji Nakahata
Takuji Okahisa
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a group III nitride crystal, and relates to a method for producing a group III nitride crystal having a principal surface with an arbitrarily specified plane orientation other than ⁇ 0001 ⁇ .
  • Group III nitride crystals that are suitably used for light-emitting devices, electronic devices, semiconductor sensors, etc. are usually gas phase such as HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method and MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method. It is manufactured by crystal growth on a main surface such as a sapphire substrate having a (0001) main surface or a (111) A main surface using a liquid phase method such as a flux method. . For this reason, the usually obtained group III nitride crystal has a main surface with a plane orientation of ⁇ 0001 ⁇ .
  • HVPE hydrogen vapor phase epitaxy
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • a light-emitting device in which a group III nitride crystal having a main surface of ⁇ 0001 ⁇ plane is used as a substrate and an MQ W (multiple quantum well) structure light emitting layer is formed on the main surface is a group III nitride. Due to the polarity of the crystal in the ⁇ 0001> direction, spontaneous polarization occurs in the light emitting layer, resulting in a decrease in light emission efficiency. Therefore, there is a demand for the production of a group III nitride crystal having a main surface with a plane orientation other than ⁇ 0001 ⁇ .
  • Patent Document 1 The following method has been proposed as a method for producing a gallium nitride crystal having a surface with an arbitrary plane orientation regardless of the plane orientation of the main surface of the substrate (for example, JP-A-2005-162526).
  • Patent Document 1 a plurality of rectangular parallelepiped crystal masses are cut out from a GaN crystal grown by a vapor phase method.
  • the surface of a separately prepared sapphire substrate is covered with a silicon oxide film, and then a plurality of recesses reaching the substrate are formed.
  • the plurality of crystal lumps are embedded in the recess so that the upper surface thereof has the same plane orientation.
  • a gallium nitride crystal having a surface with an arbitrary plane orientation is grown by a vapor phase method using the crystal mass as a seed.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-162526
  • Patent Document 1 grows a GaN crystal using a crystal mass of a GaN crystal embedded in a sapphire substrate as a seed, the difference in thermal expansion coefficient between sapphire and GaN During cooling after crystal growth, cracks and distortion occurred in the GaN crystal, and a highly crystalline GaN crystal could not be obtained.
  • a high crystallinity, A1 Ga In N crystal was not obtained.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for producing a highly crystalline group III nitride crystal having a principal surface with an arbitrarily specified plane orientation other than ⁇ 0001 ⁇ . To do. Means for solving the problem
  • the present invention is a method for producing a group III nitride crystal having a principal surface of an arbitrarily specified plane orientation other than ⁇ 0001 ⁇ , the plane orientation specified from a group III nitride Balta crystal Cutting a plurality of group III nitride crystal substrates having a main surface of the substrate, and laterally so that the main surfaces of the substrates are parallel to each other and the [0001] direction of the substrates is the same.
  • a method for producing a group III nitride crystal comprising a step of arranging the substrates adjacent to each other and a step of growing a group III nitride crystal on a main surface of the substrates.
  • a plane orientation arbitrarily specified other than ⁇ 0001 ⁇ is ⁇ 1-10X ⁇ (where X is an integer greater than or equal to 0, The same), ⁇ 11— 2Y ⁇ (where Y is an integer greater than or equal to 0, and so on) and ⁇ HK— (H + K) 0 ⁇ (where H and K are non-zero integers, and so on)
  • the force S can be set to an off angle of 5 ° or less with respect to any crystal geometrically equivalent plane orientation selected from the group consisting of
  • the specified plane orientation is set to any crystal geometrically equivalent plane orientation selected from the group consisting of ⁇ 1 100 ⁇ , ⁇ 11 20 ⁇ , ⁇ 1 102 ⁇ and ⁇ 11 22 ⁇ .
  • the off-angle should be 5 ° or less.
  • the force S can be set to 5 ° or less with respect to the specified plane orientation.
  • the average roughness Ra of the surfaces of the substrates adjacent to each other can be set to 50 nm or less.
  • the temperature at which the group III nitride crystal is grown can be 2000 ° C or higher.
  • a method for growing a group III nitride crystal can be a sublimation method.
  • FIG. 1A is a schematic view showing an embodiment of a method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic perspective view showing a substrate cutting step.
  • FIG. 1B is a schematic view showing one embodiment of a method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic perspective view showing a substrate arranging step.
  • FIG. 1C is a schematic view showing one embodiment of a method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a crystal growth step.
  • FIG. 2 (b) A schematic diagram showing a base substrate for growing a group III nitride Balta crystal, and a schematic plan view.
  • FIG. 2 (b) A schematic diagram showing a base substrate for growing a group VIII nitride butter crystal, and a schematic cross-sectional view taken along line ⁇ in FIG.
  • FIG. 3B is a schematic view showing an example of a method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic perspective view showing a substrate cutting step.
  • FIG. 3 (b) is a schematic view showing an example of a method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic perspective view showing a substrate arranging step.
  • FIG. 3C is a schematic view showing an example of a method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a crystal growth step.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a crystal growth step in another example of the method for producing a group III nitride crystal according to the present invention.
  • FIG. 5 (b) is a schematic view showing still another example of a method for producing a group III nitride crystal, which is effective in the present invention, and is a schematic perspective view showing a substrate cutting step.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing still another example of a method for producing a group III nitride crystal, which is effective in the present invention. It is a schematic perspective view which shows a board
  • FIG. 5C is a schematic view showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a crystal growth step.
  • FIG. 6A A schematic diagram showing still another example of a method for producing a group III nitride crystal, which is effective in the present invention, and a schematic perspective view showing a substrate cutting step.
  • FIG. 6B A schematic view showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal, which is effective in the present invention, and a schematic perspective view showing a substrate arranging step.
  • FIG. 6C is a schematic view showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a crystal growth step.
  • FIG. 7A A schematic diagram showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal, which is effective in the present invention, and a schematic perspective view showing a substrate cutting step.
  • FIG. 7B A schematic view showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal, which is effective in the present invention, and a schematic perspective view showing a substrate arranging step.
  • FIG. 7C is a schematic view showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a crystal growth step.
  • FIG. 8A A schematic view showing still another example of a method for producing a group III nitride crystal, which is effective in the present invention, and a schematic perspective view showing a substrate cutting step.
  • FIG. 8B A schematic view showing still another example of a method for producing a group III nitride crystal, which is a power of the present invention, and a schematic perspective view showing a substrate arranging step.
  • FIG. 8C is a schematic view showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a crystal growth step.
  • FIG. 9A A schematic view showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal, which is effective in the present invention, and a schematic perspective view showing a substrate cutting step.
  • FIG. 9B A schematic view showing still another example of a method for producing a group III nitride crystal, which is a power of the present invention, and a schematic perspective view showing a substrate arranging step.
  • FIG. 9C is a schematic view showing still another example of the method for producing a group III nitride crystal according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a crystal growth step.
  • FIG.10 ⁇ 1—10X ⁇ in the unit cell of hexagonal group III nitride crystal (X is 0 or more) It is a schematic perspective view which shows the specific example of a (integer) surface.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing a specific example of a ⁇ 11-2Y ⁇ (Y is an integer of 0 or more) plane in a unit cell of a group III nitride crystal that is a hexagonal crystal.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing a specific example of a ⁇ HK— (H + K) 0 ⁇ (H and K are integers other than 0) plane in a unit cell of a group III nitride crystal that is a hexagonal crystal.
  • display such as (hkl) or (hkil) is used to indicate the plane orientation of the crystal plane.
  • the plane orientation of the crystal plane in a hexagonal crystal such as a group III nitride crystal is represented by (hkil).
  • This plane (hkil) plane is called the (hkil) plane.
  • the direction perpendicular to the (hkil) plane (the normal direction of the (hkil) plane) is called the [hkil] direction.
  • ⁇ hkil ⁇ means a generic plane orientation that includes (hkil) and individual crystal orientations equivalent to crystal geometry
  • ⁇ hkil> is equivalent to [hkik] and crystal geometry It means a generic direction including various individual directions.
  • One embodiment of a method for producing a group III nitride crystal according to the present invention refers to FIG. 1 and includes a main surface 20m having an arbitrarily specified plane orientation ⁇ hki 1 ⁇ other than ⁇ 0 001 ⁇ .
  • a method for producing crystal 20, which includes the following steps. As shown in FIG. 1A, the first step consists of a group III nitride Balta crystal 1 and a plurality of group III nitrides having ⁇ h k i l ⁇ major faces 10pm, 10qm.
  • substrate cutting step As shown in FIG. 1B, main surfaces 1 Opm, 10qm of a plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q are parallel to each other, and the [0001] direction of these substrates lOp, 10q is
  • the third step is a step of growing a group III nitride crystal 20 on the main surfaces 10pm, 10qm of a plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q (hereinafter referred to as crystal Also called growth process).
  • the Group III nitride Balta crystal 1 used in the first step is not particularly limited, that is, by a usual method, that is, a gas phase method such as HVPE method or MOCVD method, or a liquid phase method such as flux method. It is sufficient to be produced by crystal growth on a main surface such as a sapphire substrate having a (0001) main surface or a GaAs substrate having a (111) A main surface. Accordingly, the Group III nitride Balta crystal is not particularly limited, but usually has a ⁇ 0001 ⁇ main surface.
  • this Group III nitride Balta crystal 1 has a crystal growth surface (crystal growth surface) as disclosed in JP-A-2001-102307. It is preferable to grow by a facet growth method characterized by forming a facet and performing crystal growth without embedding the facet.
  • the group III nitride Balta crystal 1 has a predetermined interval perpendicular to the ⁇ hkil> direction. Cutting with multiple planes (the plane orientation of these planes is ⁇ hkil ⁇ , also called ⁇ hkil ⁇ plane; the same shall apply hereinafter).
  • the plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q cut out are the main surfaces of the substrates lOp, 10q.
  • 10p m and lOqm are arranged adjacent to each other in the lateral direction so that the [0001] directions of the substrates lOp and 10q are the same.
  • FIG. 1B two adjacent III-nitride crystal substrates of two adjacent III-nitride crystal substrates lOp, 10q are given force with reference signs, and other adjacent III-nitride crystal substrates The same applies to.
  • a plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q are formed on the main surfaces of the substrates unless the angle formed between the main surfaces of the substrates and the crystal axes is uniform within the main surfaces of the substrates.
  • the chemical composition of the group III nitride crystals to be grown becomes non-uniform in the plane parallel to the main surface of the substrates, so that the main surfaces of those substrates lOp, 10q are 10pm, lOqm forces are flat.
  • the main surfaces 10pm and 10qm of these substrates lOp and 10q are parallel to each other, and they do not necessarily have to be on the same plane.
  • the height difference ⁇ between the main surfaces 10pm and 10qm of two adjacent group III nitride crystal substrates lOp and 10q is preferably 0.1 mm or less, and more preferably 0.01 mm or less.
  • a plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q are formed on the same substrate lOp, 10q from the viewpoint of achieving uniform crystal growth by making the crystal directions of the substrates lOp, 10q the same. 00 01] are arranged in the horizontal direction so that the directions are the same.
  • the plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q are arranged adjacent to each other because if there is a gap between the substrates, the crystallinity of crystals growing on the gap will be reduced.
  • a plurality of group III nitrides are formed from group III nitride Balta crystal 1 by the first step (substrate cutting step) and the second step (substrate placement step).
  • Crystal substrates 1 0p, 10q main surface 10pm, 10qm force mutual, flat fi, and [0 001] direction of these substrates 10p, 10q are arranged in the horizontal direction (hkil ⁇ Main surface 10pm, lOqm
  • a plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q having the following structure are obtained.
  • the group III nitride crystal 20 is grown on the main surfaces 10pm and lOqm of the plurality of group III nitride crystal substrates lOp and 10q.
  • the growth of the group III nitride crystal 20 is epitaxial growth.
  • Multiple Group III Nitride Crystal Substrate lOp, 10q main surface 10pm, lOqm has ⁇ hkil ⁇ plane orientation
  • the main surface 20m of the group III nitride crystal 20 grown epitaxially on the main surface 10pm, lOqm has the same plane orientation ⁇ hkil ⁇ as the main surface 10pm, lOqm of the plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q. Have.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the substrate lOp, 10q and the group III nitride crystal 20 to be grown is small to grow the group III nitride crystal 20 on top, it grows during cooling after crystal growth It is possible to obtain Group III nitride crystals with high crystallinity, in which cracks and strains are less likely to occur.
  • the plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q and the group III nitride crystal 20 to be grown preferably have the same chemical composition. In this way, the main surface of ⁇ h k i l ⁇
  • High crystallinity Group III nitride crystal 20 having 20 m can be produced.
  • the crystal orientation is equivalent to any one selected from the group consisting of:
  • the surface of any one of ⁇ 1 10X ⁇ , ⁇ 11 ⁇ 2Y ⁇ and ⁇ HK— (H + K) 0 ⁇ is a stable surface, so this is required.
  • the force S is used to stably grow group III nitride crystals with high crystallinity on the main surface in the plane orientation.
  • ⁇ h k i l ⁇ is a group consisting of ⁇ 1— 10X ⁇ , ⁇ 11— 2Y ⁇ and ⁇ HK— (H + K) 0 ⁇
  • the off angle with respect to any one of these plane orientations is 5 ° or less.
  • the off angle with respect to any crystal geometrically equivalent plane orientation selected from the group consisting of ⁇ 1— 10X ⁇ , ⁇ 11— 2Y ⁇ and ⁇ HK— (H + K) 0 ⁇ is 5 ° or less
  • crystal growth can be performed in the same manner as in ⁇ 1— 10X ⁇ , ⁇ 11— 2Y ⁇ , and ⁇ HK- (H + K) 0 ⁇ .
  • Highly stable group III nitride crystals can be grown stably.
  • the off-angle refers to the angle between one plane orientation and the other plane orientation, and is the force S measured by the X-ray diffraction method.
  • FIGS. For reference, in a unit cell of a hexagonal group III nitride crystal, ⁇ 1 1 0X ⁇ plane (X is an integer of 0 or more), ⁇ 11 2Y ⁇ plane (Y is an integer of 0 or more) ) And ⁇ HK— (H + K) 0 ⁇ (H and K are integers other than 0) planes are shown in FIGS. Where Figure 10 ⁇ In FIG. 12, arrows a, a, a, and c indicate hexagonal group III nitride crystal celuni.
  • the crystal axis of the mesh is shown.
  • a plane having a crystal geometrically equivalent plane orientation selected from the group consisting of U—10X ⁇ , ⁇ 11—2Y ⁇ and ⁇ HK— (H + K) 0 ⁇ is a group III nitride It is a stable surface in physical crystals.
  • group III nitride crystals there is a feature that the crystal growth in the c-axis direction (ie, [0001] direction) increases at a high crystal growth rate by the vapor phase method, particularly the HVPE method.
  • the (1-101) plane, (1-102) plane, (11-21) plane, (11-22) plane, etc. Becomes more stable.
  • the group III nitride crystal grown by the liquid phase method has (1 103) plane, (11 23) The surface becomes more stable.
  • ⁇ , ⁇ 11 20 ⁇ , ⁇ 1—102 ⁇ , and ⁇ 11—22 ⁇ are also preferably selected from any of the crystallographically equivalent plane orientations.
  • the surface of any one of ⁇ 1 100 ⁇ , ⁇ 11 20 ⁇ , ⁇ 1 102 ⁇ and ⁇ 11 22 ⁇ is a stable surface, so that It is possible to grow a highly crystallized group III nitride crystal on the main surface of the substrate with a force S.
  • ⁇ hkil ⁇ is composed of ⁇ 1—100 ⁇ , ⁇ 11—20 ⁇ , ⁇ 1—102 ⁇ , and ⁇ 11—22 ⁇
  • the off-angle with respect to any one of these plane orientations may be 5 ° or less.
  • a plane orientation with an off angle of 5 ° or less with respect to any crystal geometrically equivalent plane orientation selected from the group consisting of ⁇ 1 100 ⁇ , ⁇ 11 20 ⁇ , ⁇ 1- 102 ⁇ and ⁇ 11 22 ⁇ For example, since the same crystal growth as in ⁇ 1 100 ⁇ , ⁇ 11 20 ⁇ , ⁇ 1 — 102 ⁇ and ⁇ 11— 22 ⁇ is possible, the crystalline High group III nitride crystals can be stably grown.
  • ⁇ hkil ⁇ is ⁇ 1 100 ⁇
  • the ⁇ 1-100 ⁇ plane is a stable and cleaved surface in a group III nitride crystal, a group III nitride crystal with high crystallinity can be grown stably.
  • cleaving the group III nitride crystal at the ⁇ 1-100 ⁇ plane it is easy to form a group III nitride crystal substrate having a high crystallinity and having a principal plane of ⁇ 1 100 ⁇ That's the power S.
  • ⁇ h k i l ⁇ is not ⁇ 1— 100 ⁇ , but the off angle with respect to this plane orientation is 5 ° or less.
  • a plurality of Group III nitride crystal substrates lOp and 10q are adjacent to each other surface lOpt, lOqt (referred to as adjacent surfaces lOpt and lOqt, hereinafter the same).
  • the average roughness Ra is preferably 50 nm or less, more preferably 5 nm or less.
  • the average roughness Ra of the surface means the arithmetic average roughness Ra specified in JIS B 0601. Specifically, a reference length is extracted from the roughness curve in the direction of the average line. The distance from the average line to the roughness curve (absolute value of deviation) is summed and averaged over the reference length.
  • the average surface roughness Ra can be measured using an AFM (Intermolecular Force Microscope) or the like.
  • the method for producing a group III nitride crystal of the present embodiment in order to set the average roughness Ra of adjacent surfaces lOpt, lOqt of a plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q to 50 nm or less, After the first step (substrate cutting step) and before the second step (substrate placement step), the side surfaces of the plurality of group III nitride crystal substrates lOp, 10q that become the adjacent surfaces 10pt, lOqt are ground and / or Or, it is preferable to include a polishing process (hereinafter also referred to as grinding / polishing process)!
  • a polishing process hereinafter also referred to as grinding / polishing process
  • the second step is performed after the first step (substrate cutting step). Before the step (substrate placement step), grinding and grinding of the main surface 10pm, lOqm of the group III nitride crystal substrate lOp, 10q, which is the surface on which the group III nitride crystal is grown, lOp, 10q
  • the surface roughness of the principal surface of ⁇ h k i l ⁇ is 10pm and lOqm is preferably 50 nm or less.
  • the force S it is more preferable than the force S to be 5 nm or less.
  • the group III nitride crystal 20 is The growth temperature is preferably 2000 ° C or higher. This is because a group III nitride crystal grown at a high temperature of 2000 ° C. or higher has uniform crystallinity over the entire surface on which the crystal grows.
  • uniform crystallinity means X-ray rocking curve measurement for the (hki 1) plane.
  • the method for growing the group III nitride crystal 20 is preferably a sublimation method.
  • a group III nitride crystal is grown at a high temperature of 2000 ° C. or higher. Therefore, the crystallinity of the group III nitride crystal to be grown becomes uniform over the entire surface on which the crystal grows. is there.
  • the following method was used to produce a GaN Barta crystal, which is a Group III nitride Balta crystal used in the Group III nitride crystal manufacturing method according to the present invention.
  • an SiO layer having a thickness of lOOnm is formed as a mask layer 91 by sputtering on a GaAs substrate having a diameter of 50 mm and a thickness of 0.8 mm as the base substrate 90 and having a (111) A-plane main surface. It was.
  • a pattern in which windows 91 having a diameter D of 2 m were arranged in a hexagonal close-packed manner at a pitch P of 4 m was formed by photolithography and etching.
  • the GaAs substrate 90 is exposed in each window 91w.
  • a GaN butter crystal which is a group III nitride butter crystal, was grown on the GaAs substrate 90 on which the mask layer 91 having a plurality of windows 91w was formed by the HVPE method.
  • an HVPE method was used to grow a low-temperature GaN layer with a thickness of 80 nm on the GaAs substrate at 500 ° C. and then a GaN intermediate layer with a thickness of 60 m at 950 ° C.
  • a GaN barta crystal with a thickness of 5 mm was grown at 1050 ° C.
  • the GaAs substrate was removed from the GaN bulk crystal by etching using aqua regia to obtain a Group III nitride bulk crystal having a diameter of 50 mm and a thickness of 3 mm.
  • both the (0001) plane and the (000-1) plane which are both main faces of the GaN butter crystal (group III nitride butter crystal 1), are ground and polished to obtain both main faces.
  • the average surface roughness Ra was 5 nm.
  • the average roughness Ra of the surface was measured by AFM.
  • a GaN Balta crystal (Group III nitride Balta crystal 1) with an average roughness Ra of both main surfaces of 5 nm is formed on a plurality of surfaces perpendicular to the 1100> direction.
  • a plurality of GaN crystal substrates (group III nitride crystal substrates lOp, 10q) having a ⁇ 1-100 ⁇ main surface with a width S of 3 mm, a length L of 20 to 50 mm, and a thickness T of lmm. ).
  • each cut GaN crystal substrate was ground and polished! /, NA!
  • GaN crystal substrates having an average roughness Ra of ⁇ 1 100 ⁇ main surface of 5 nm was obtained.
  • GaN crystal substrates there were some GaN crystal substrates whose plane orientation did not completely match ⁇ 1 100 ⁇ .
  • the plane orientation was less than 5 ° off angle with respect to ⁇ 1 100 ⁇ .
  • the off-angle was measured by an X-ray diffraction method.
  • the (1-100) main surface 10pm, 10qm force S of the plurality of GaN crystal substrates (Group III nitride crystal substrate lOp, 10q)
  • the GaN crystal substrates (Group III nitride crystal substrate lOp, 10q) were arranged adjacent to each other in the lateral direction so that their [0001] directions were the same.
  • the average roughness Ra of the adjacent faces 10pt, 10qt of the plurality of GaN crystal substrates (group III nitride crystal substrate lOp, 10q) is 5 nm.
  • a plurality of GaN crystal substrates (III-nitride crystal substrate 10 p, 10q) arranged major surfaces 10pm, 10Qm a 10 vol 0/0 (1 100) Shioi ⁇ containing gas and a mixed gas atmosphere of 90 volume 0/0 of the nitrogen gas, after 2 hours at 800 ° C, their main surfaces 10pm, on 10Qm, by HVPE, the crystal growth temperature 1050 ° C
  • a GaN crystal group III nitride crystal 20
  • a growth rate of 20 am / hr for 50 hours.
  • the obtained GaN crystal (Group III nitride crystal 20) had a main surface of 20m (1-100) that was abnormally grown even in the upper region 20t adjacent to the substrate!
  • the crystallinity of this GaN crystal was evaluated by measuring X-ray rocking curves on the (1-100) plane.
  • the region immediately above the substrate 20s a plurality of group III nitride crystal substrates lOp, In the region 20s immediately above lOq (hereinafter the same), a diffraction peak with no split at the tip was obtained, and its half-value width was lOOarcsec.
  • a diffraction peak with a split at the tip was obtained, and its half-value width was 300 ar CS ec.
  • the threading dislocation density of the (1 100) main surface 20m of this GaN crystal was measured by force sword luminescence (hereinafter referred to as CL), and was found to be 1 X 10 7 cm- 2 in the region 20s immediately above the substrate. In the upper region 20t adjacent to the substrate, it was 3 ⁇ 10 7 cm- 2 .
  • the carrier concentration of this GaN crystal was 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 as calculated from the hole measurement.
  • the main impurity atoms of this GaN crystal were oxygen (O) atoms and silicon (Si) atoms according to SIMS (secondary ion mass spectrometry, the same applies hereinafter). The results are summarized in Table 1.
  • Example 1 the force S in which the plane orientations of the principal surfaces of the plurality of GaN crystal substrates, which are the surfaces on which the GaN crystal is grown, was all (1 100), at least partly ( One 110
  • both main surfaces of a GaN Balta crystal (Group III nitride Balta crystal 1) (00
  • the GaN crystal substrates (01) and (000-1) were ground and polished in the same manner as in Example 1 except that the average roughness Ra of both main surfaces was 50 nm.
  • a group III nitride crystal substrate lOp, 10q) was cut out, and four unpolished and polished surfaces of each GaN crystal substrate were ground and polished to an average roughness Ra of these four surfaces of 5 nm.
  • there were some GaN crystal substrates whose plane orientation of the main surface perfectly coincided with ⁇ 1 100 ⁇ ! /, N! /, But the strength of the GaN crystal substrate In all cases, the plane orientation of the principal surface was less than 5 ° with respect to ⁇ 1 100 ⁇ .
  • Example 2 a plurality of GaN crystal substrates (Group III nitride crystal substrates lOp, 10q) were arranged. At this time, referring also to FIG. 4, the average roughness Ra of the adjacent surfaces 1 Opt, 1 Oqt of the plurality of GaN crystal substrates is 50 nm.
  • the main surfaces 10pm, 10qm of (1-100) of the plurality of arranged GaN crystal substrates (Group III nitride crystal substrate lOp, 10q) are made the same as in Example 1.
  • GaN crystal Group III nitride crystal 2 under the same conditions as in Example 1 on their main faces 10pm and 10qm. Grown 0).
  • the obtained GaN crystal (Group III nitride crystal 20) has a main surface 20m of (1-100) in which a recess 20v composed of a plurality of facets 20f is formed in an upper region 20t adjacent to the substrate. Then! /
  • a diffraction peak with no splitting at the tip was obtained in the region 20s immediately above the substrate.
  • the full width at half maximum was lOOarcsec.
  • a diffraction peak with a split at the tip was obtained, and its half-value width was 800ar CSec .
  • the threading dislocation density of 20 m of the (0001) principal surface of this GaN crystal was 1 X 10 7 cm- 2 in the region 20s immediately above the substrate, and 8 X 10 7 cm- 2 in the region 20t immediately above the substrate. It was.
  • the carrier concentration of this GaN crystal was 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and the main impurity atoms were oxygen atoms and silicon atoms. The results are summarized in Table 1.
  • Example 2 the force S in which the plane orientations of the main surfaces of the plurality of GaN crystal substrates, which are the surfaces on which the GaN crystal is grown, was all (1 100), at least partly ( 1 110 0) (This is equivalent to (1-100) in terms of crystal geometry). Similar results were obtained.
  • the (0001) plane and the (000-1) plane which are both main surfaces of the GaN butter crystal (Group III nitride butter crystal 1), are ground and polished to obtain both main surfaces.
  • the average surface roughness Ra was 5 nm.
  • a GaN Balta crystal (Group III nitride Balta crystal 1) having an average roughness Ra of 5 nm on both main surfaces is formed on a plurality of surfaces perpendicular to the 11 20> direction.
  • a plurality of GaN crystal substrates (group III nitride crystal substrates lOp, 10q) having a ⁇ 11-20 ⁇ main surface with a width S of 3 mm, a length L of 20-50 mm and a thickness T of lmm ).
  • each cut GaN crystal substrate was ground and polished! /, NA! /, 4 surfaces were ground and polished, and the average roughness Ra of these 4 surfaces was 5 nm.
  • GaN crystal substrates with an average roughness Ra of the ⁇ 11-20 ⁇ main surface of 5 nm were obtained.
  • the plane orientation of the main surface perfectly coincided with ⁇ 11 20 ⁇ ! /, N! /, There was also a GaN crystal substrate.
  • the orientation of the principal plane is ⁇ 11 20 ⁇
  • the off angle was 5 ° or less.
  • the principal surfaces 10pm, 10qm of (11 20) of the plurality of GaN crystal substrates are flat fi and The GaN crystal substrates were arranged adjacent to each other in the lateral direction so that the [0001] directions of the GaN crystal substrates were the same.
  • the average roughness Ra of the adjacent faces 10pt, 10qt of the plurality of GaN crystal substrates is 5 nm.
  • the main surfaces 10pm, 10qm of (11-20) of the plurality of arranged GaN crystal substrates are the same as in Example 1.
  • a GaN crystal Group III nitride crystal 20 was grown on the main surfaces of 10 pm and 10 qm under the same conditions as in Example 1.
  • the obtained GaN crystal (Group III nitride crystal 20) had a main surface 20m of (11 20) in which concave portions 20v by a plurality of facets 20f were formed in the upper region 20t adjacent to the substrate.
  • a diffraction peak with no split at the tip was obtained in the region 20s directly above the substrate, and its half-width was 250ar CSeC .
  • a diffraction peak with a split at the tip was obtained, and its half-value width was 620 arcsec.
  • the threading dislocation density on the main surface 20m of (11 20) of this GaN crystal is 1 ⁇ 10 7 cm— 2 in the region 20s immediately above the substrate and 8 ⁇ 10 7 cm— 2 in the region 20t immediately above the substrate.
  • the carrier concentration of this GaN crystal was 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
  • the main impurity atoms were oxygen atoms and silicon atoms. The results are summarized in Table 1.
  • Example 3 the plane orientations of the principal surfaces of the plurality of GaN crystal substrates on which the GaN crystal is grown are all (1120), but at least a part (one) 1 120) (This is crystallographically equivalent to (11-20)). Similar results were obtained.
  • the (0001) plane and the (000-1) plane, which are both main faces of a GaN butter crystal (Group III nitride Balta crystal 1), are ground and processed.
  • the average roughness Ra was 50 nm.
  • a GaN Barta crystal (Group III nitride Barta crystal 1) having an average roughness Ra of both main surfaces of 50 nm is formed on a plurality of planes perpendicular to the ⁇ 1102> direction.
  • a plurality of GaN crystal substrates having a ⁇ 1102 ⁇ principal surface with a width S of 5 mm, a length L of 20 to 50 mm, and a thickness T of lmm (Group III nitride crystal substrates lOp, 10q) was cut out.
  • 6 surfaces of each cut GaN crystal substrate were ground and polished, and the average roughness Ra thereof was set to 5 nm.
  • a plurality of GaN crystal substrates having an average roughness Ra of the main surface of ⁇ 1-102 ⁇ of 5 nm were obtained.
  • the plane orientation of the main surface is completely coincident with ⁇ 1-10 2 ⁇ ! /, NA! / In both cases, the plane orientation of the principal surface was less than 5 ° with respect to ⁇ 1-102 ⁇ .
  • the principal surfaces 10pm, 10qm of (1 102) of the plurality of GaN crystal substrates are flat fi and The GaN crystal substrates were arranged adjacent to each other in the lateral direction so that the [0001] directions of the GaN crystal substrates were the same.
  • the average roughness Ra of the adjacent faces 10pt, 10qt of the plurality of GaN crystal substrates is 5 nm.
  • the main faces 10pm, 10qm of (1-102) of the plurality of arranged GaN crystal substrates are the same as in Example 1.
  • a GaN crystal (Group III nitride crystal 20) was grown on the main surfaces of 10 pm and 10 qm under the same conditions as in Example 1.
  • the obtained GaN crystal had a (1-10 2) principal surface 20m that did not grow abnormally even in the upper region 20t adjacent to the substrate.
  • a diffraction peak without splitting at the tip was obtained in the region 20s directly above the substrate, and its half-value width was 120ar CSeC Met.
  • a diffraction peak with a split at the tip was obtained, and its half-value width was 480 arcsec.
  • the threading dislocation density on the (1102) main surface 20m of this GaN crystal is 1 ⁇ 10 7 cm— 2 in the region 20s immediately above the substrate, and 6 ⁇ 10 7 cm— 2 in the region 20t immediately above the substrate.
  • the carrier concentration of this GaN crystal was 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
  • the main impurity atoms were oxygen atoms and silicon atoms.
  • Table 1 the force S in which the plane orientations of the main surfaces of the plurality of GaN crystal substrates, which are the surfaces on which the GaN crystal is grown, was all (1102), at least partly ( 110 2) (This is equivalent to (1-102) in crystal geometry). Similar results were obtained.
  • the (0001) plane and the (000-1) plane which are both main faces of a GaN butter crystal (Group III nitride butter crystal 1), are ground and processed.
  • the average roughness Ra was 50 nm.
  • a GaN Balta crystal (Group III nitride Balta crystal 1) having an average roughness Ra of 50 nm on both principal surfaces is formed on a plurality of surfaces perpendicular to the 11 22> direction.
  • a plurality of GaN crystal substrates (group III nitride crystal substrates lOp, lOp, with a major surface of ⁇ 11 22 ⁇ having a width S of 5 mm, a length L of 20 to 50 mm, and a thickness T of lmm 10q) was cut out.
  • six surfaces of each cut GaN crystal substrate were ground and polished, and the average roughness Ra of these six surfaces was set to 5 nm.
  • GaN crystal substrates having an average roughness Ra of the major surface of ⁇ 11-22 ⁇ of 5 nm were obtained.
  • the plane orientation of the main surface is exactly the same as ⁇ 11-22 ⁇ ! /, N! /,
  • the surface orientation of the principal surface of the / misalignment was also less than 5 ° off angle with respect to ⁇ 11 22 ⁇ .
  • the principal surfaces 10pm, 10qm of (112) of the plurality of GaN crystal substrates are flat fi and The GaN crystal substrates were arranged adjacent to each other in the lateral direction so that the [0001] directions of the GaN crystal substrates were the same.
  • the average roughness Ra of the adjacent faces 10pt, 10qt of the plurality of GaN crystal substrates is 5 nm.
  • the main surfaces 10pm, 10qm of (11-22) of the plurality of arranged GaN crystal substrates are the same as in Example 1.
  • a GaN crystal (Group III nitride crystal 20) was grown on the main surfaces of 10 pm and 10 qm under the same conditions as in Example 1.
  • the obtained GaN crystal does not grow abnormally even in the upper region 20 adjacent to the substrate (11 2 2) Main surface 20m.
  • a diffraction peak with no split at the tip was obtained in the region 20s immediately above the substrate, and its half-value width was 90ar CSec. Met.
  • a diffraction peak with a split at the tip was obtained, and its half-value width was 380ar CSec .
  • the threading dislocation density on the (11 22) main surface 20m of this GaN crystal is 1 X 10 7 cm- 2 in the region 20s immediately above the substrate, and 4 X 10 7 cm- 2 in the region 20t immediately above the substrate. Met.
  • the carrier concentration of this GaN crystal was 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3
  • the main impurity atoms were oxygen atoms and silicon atoms. The results are summarized in Table 1.
  • Example 5 the force S in which the plane orientations of the principal surfaces of the plurality of GaN crystal substrates, which are the surfaces on which the GaN crystal is grown, was all (112) was at least partially ( 110 2) (This is equivalent to (11 22) in terms of crystal geometry). Similar results were obtained.
  • the (0001) plane and the (000-1) plane which are both main surfaces of the GaN butter crystal (Group III nitride butter crystal 1), are ground and polished to obtain both main surfaces.
  • the average surface roughness Ra was 5 nm.
  • a plurality of surfaces perpendicular to the 12-30> direction of a GaN Balta crystal (Group III nitride Balta crystal 1) having an average roughness Ra of 5 nm on both principal surfaces Slicing at a plurality of GaN crystal substrates (group III nitride crystal substrates lOp, III) having a ⁇ 12-30 ⁇ major surface with a width S of 3 mm, a length L of 20-50 mm, and a thickness T of lmm. 10q) was cut out.
  • each cut GaN crystal substrate was ground and polished! /, NA! /, 4 surfaces were ground and polished, and the average roughness Ra of these 4 surfaces was 5 nm.
  • GaN crystal substrates with an average roughness Ra of ⁇ 12-30 ⁇ main surface of 5 nm were obtained.
  • these GaN crystal substrates there were some GaN crystal substrates whose plane orientations did not completely match ⁇ 12-30 ⁇ . The orientation of the plane was less than 5 ° off angle with respect to ⁇ 12-30 ⁇ .
  • a plurality of GaN crystal substrates (group III nitride crystal substrates lOp, 10q)
  • the GaN crystal substrates are aligned in the lateral direction so that the main surfaces (10pm, 10qm) of (12-30) are flat fi and the [0001] direction of the GaN crystal substrates is the same.
  • the average roughness Ra of the adjacent faces 10pt, 10qt of the plurality of GaN crystal substrates is 5 nm.
  • the main surfaces 10pm, 10qm of (12-30) of the plurality of arranged GaN crystal substrates are the same as in Example 1.
  • a GaN crystal Group III nitride crystal 20 was grown on the main surfaces of 10 pm and 10 qm under the same conditions as in Example 1.
  • the obtained GaN crystal (group III nitride crystal 20) has a main surface 20m of (12-30) in which a recess 20v composed of a plurality of facets 20f is formed in an upper region 20t adjacent to the substrate.
  • a recess 20v composed of a plurality of facets 20f is formed in an upper region 20t adjacent to the substrate.
  • a diffraction peak with no split at the tip was obtained in the region 20s directly above the substrate, and its half-width was 280ar CSeC .
  • a diffraction peak with a split at the tip was obtained, and its half-value width was 660ar CS ec.
  • the threading dislocation density on the (12-30) major surface 20m of this GaN crystal is 1 X 10 7 cm- 2 in the region 2 Os directly above the substrate, and 7 X 10 7 cm in the region 20t adjacent to the substrate. 2 .
  • the carrier concentration of this GaN crystal was 4 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and the main impurity atoms were oxygen atoms and silicon atoms. The results are summarized in Table 1.
  • Example 6 the force S, in which the plane orientations of the principal surfaces of the plurality of GaN crystal substrates, which are the surfaces on which the GaN crystal is grown, was all (12-30), at least partly Similar results were obtained even when (1 321 0) (which is crystallographically equivalent to (12-30)).
  • the (0001) plane and the (000-1) plane which are both main faces of the GaN butter crystal (group III nitride butter crystal 1), are ground and polished to obtain both main faces.
  • the average surface roughness Ra was 5 nm.
  • a plurality of surfaces perpendicular to the 23-50> direction of a GaN Balta crystal (Group III nitride Balta crystal 1) having an average roughness Ra of 5 nm on both principal surfaces
  • group III nitride crystal substrate lOp, 10q GaN crystal substrates
  • ⁇ 23-50 ⁇ main surfaces with width S of 3mm length L of 20-50mm and thickness T of lmm were cut out .
  • each cut GaN crystal substrate was ground and polished! /, NA! /, 4 surfaces were ground and polished, and the average roughness Ra of these 4 surfaces was 5 nm.
  • GaN crystal substrates having an average roughness Ra of the main surface of ⁇ 23-50 ⁇ of 5 nm was obtained.
  • the plane orientation of the main surface was exactly the same as ⁇ 23-50 ⁇ ! /, N! /, And there were also GaN crystal substrates.
  • the off-angle with respect to ⁇ 23-50 ⁇ was less than 5 °.
  • the main faces 10pm, 10qm of (23-50) of the plurality of GaN crystal substrates are flat fi
  • the GaN crystal substrates were arranged adjacent to each other in the lateral direction so that the [0001] directions of the GaN crystal substrates were the same.
  • the average roughness Ra of the adjacent faces 10pt, 10qt of the plurality of GaN crystal substrates is 5 nm.
  • a Ga-Na melt (mixed solution of Ga and Na) is brought into contact with the main faces (10pm, 10qm) of (23-50) of a plurality of GaN crystal substrates to obtain a crystal growth temperature of 870 ° C and Crystal growth pressure (nitrogen gas pressure) Growth rate of GaN crystal (group III nitride crystal 20) on 10pm, 10qm of (23-50) main surface of GaN crystal substrate under the condition of 4MPa (40atm) Grow for 100 hours at 5 am / hr.
  • the obtained GaN crystal had a main surface 20m of (23-50) with no abnormal growth even in the upper region 20t adjacent to the substrate.
  • a diffraction peak with no split at the tip was obtained in the region 20s immediately above the substrate, and its half-value width was 230 ar. It was CSeC .
  • a diffraction peak with a split at the tip was obtained, and its half-value width was 490 arcsec.
  • the threading dislocation density of the (23-50) main surface 20m of this GaN crystal is 1 X 10 7 cm- 2 in the region 20s immediately above the substrate, and 4 X 10 7 cm in the region 20t adjacent to the substrate. 2 .
  • This G The carrier concentration of the aN crystal was 3 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and the main impurity atoms were oxygen atoms and silicon atoms. The results are summarized in Table 1.
  • Example 7 At least a part of the surface orientations of the principal surfaces 10pm, 10qm of the plurality of GaN crystal substrates on which GaN crystals are grown was all (23-50). Similar results were obtained even though ( ⁇ 5230) (which is crystallographically equivalent to (23 ⁇ 50)).
  • the plurality of group III nitride crystal substrates are adjacent to each other in the lateral direction so that the principal surfaces of the plurality of group III nitride crystal substrates are parallel to each other and the [000 1] direction of the substrates is the same. And the step of growing a group III nitride crystal on the main surface of a plurality of group III nitride crystal substrates.
  • the average roughness Ra of the surfaces adjacent to a plurality of group III nitride substrates is preferably 50 nm or less from the viewpoint of stably growing group III nitride crystals. It is more preferable to be 5nm or less.
  • An A1N Balta crystal which is a Group III nitride Balta crystal used in the method for producing a Group III nitride crystal according to the present invention, was produced by the following method.
  • an A1N Balta crystal was grown by sublimation on the main surface of the (0001) plane of a SiC substrate having a diameter of 51 mm and a thickness of 0.5 mm as a base substrate.
  • the growth temperature is set to 1700 ° C, and 0.1% by mass of CO 2 gas (Group IV element-containing gas) is supplied.
  • CO 2 gas Group IV element-containing gas
  • the supply of the group IV element-containing gas was stopped, and the A1N Balta with a thickness of 5.5 mm (including the 0.5 mm thick portion doped with the carbon atoms) was included. Crystals were grown. A plurality of hexagonal pyramid-shaped recesses were formed on the (0001) plane of the grown A1N Balta crystal by a plurality of facets. [0095] Next, the SiC substrate was removed from the A1N Balta crystal using mechanical polishing to obtain a Group III nitride Balta crystal having a diameter of 50 mm and a thickness of 3 mm. At this time, the above-mentioned group IV element-containing gas was supplied, and a portion having a thickness of 0.5 mm, which was grown by doping group IV element atoms (carbon atoms), was removed.
  • both main surfaces (0001) and (000-1) of A1N Balta crystal (Group III nitride Balta crystal 1) are ground and polished to obtain both main surfaces.
  • the average surface roughness Ra was 5 nm.
  • A1N Balta crystal with an average roughness Ra of both main surfaces of 5 nm into a plurality of planes perpendicular to the ⁇ 1-100> direction by slicing an A1N Balta crystal with an average roughness Ra of both main surfaces of 5 nm into a plurality of planes perpendicular to the ⁇ 1-100> direction, the width S is reduced.
  • a plurality of A1N crystal substrates (group III nitride crystal substrate lOp, 10q) having a main surface of ⁇ 1 100 ⁇ having a length of 3 mm, a length L of 20 to 50 mm, and a thickness T of lmm were cut out.
  • each cut A1N crystal substrate was polished and polished! /, Nana! /, 4 surfaces were ground and polished, and the average roughness Ra of these 4 surfaces was 5 nm.
  • A1 N crystal substrates having an average roughness Ra of 5 nm of ⁇ 1-100 ⁇ main surfaces was obtained.
  • the plane orientation of the main surface is exactly the same as ⁇ 1 — 100 ⁇ ! /, N! /
  • the plane orientation of the main surface was less than 5 ° off angle with respect to ⁇ 1-100 ⁇ .
  • the principal faces 10pm, 10qm of (1 100) of a plurality of A1N crystal substrates are flat fi, and The A1N crystal substrates were arranged adjacent to each other in the lateral direction so that the [0001] directions of the A1N crystal substrates were the same.
  • the average roughness Ra of the adjacent faces 10pt, 10qt of the plurality of A1N crystal substrates is 5 nm.
  • nitrogen gas is deposited on the (1 100) principal surfaces 10pm, 10qm of a plurality of arranged A1N crystal substrates (group III nitride crystal substrates 10p, 10q) by a sublimation method.
  • A1N crystal (group III nitride crystal 20) was grown at a growth rate of 100 ⁇ m / hr for 50 hours at 220 ° C. in an atmosphere.
  • the obtained A1N crystal (Group III nitride crystal 20) is abnormal even in the upper region 20t adjacent to the substrate! The growth had a main surface of 20m (1-100).
  • This A1N crystal (Group III nitride crystal 2
  • the crystallinity of (0) was evaluated by measuring X-ray rocking curves on the (1-100) plane!
  • a diffraction peak with no split at the tip was obtained in the region 20s immediately above the substrate, and its half-width was 30ar CSec .
  • a diffraction peak with no split at the tip was obtained, and its half-value width was 50ar CSec .
  • the (1 100) main surface of the etched A1N wafer (Group III nitride wafer 21) is observed with an optical microscope, and the number of etch pits in a square surface of 100 m x 100 m is counted. EPD) was calculated as the threading dislocation density on the main surface.
  • the threading dislocation density of the (1 100) principal surface 20m of the A1N crystal above is 20s above the substrate.
  • Example 8 At least part of the force in which the plane orientations of the main surfaces of the plurality of A1N crystal substrates, which are the surfaces on which the A1N crystal is grown, was (1-100) was ( 1100) (This is crystallographically equivalent to (1-100)), but the same result was obtained.
  • the width S is reduced by slicing an A1N Balta crystal with an average roughness Ra of 50 nm on both principal planes in multiple planes perpendicular to the 1-100> direction.
  • a plurality of A1N crystal substrates (group III nitride crystal substrate lOp, 10q) having a main surface of ⁇ 1 100 ⁇ having a length of 3 mm, a length L of 20 to 50 mm, and a thickness T of lmm were cut out.
  • each cut A1N crystal substrate was polished. The 4 surfaces were ground and polished by grinding and polishing, and the average roughness Ra of these 4 surfaces was 5 nm.
  • A1 N crystal substrates having an average roughness Ra of 5 nm of ⁇ 1-100 ⁇ main surfaces was obtained.
  • the plane orientation of the main surface is exactly the same as ⁇ 1 — 100 ⁇ ! /, N! /
  • the plane orientation of the main surface was less than 5 ° off angle with respect to ⁇ 1-100 ⁇ .
  • the principal faces 10pm, 10qm of (1 100) of a plurality of A1N crystal substrates are flat fi and The A1N crystal substrates were arranged adjacent to each other in the lateral direction so that the [0001] directions of the A1N crystal substrates were the same.
  • the average roughness Ra of the adjacent faces 10pt, 10qt of the plurality of A1N crystal substrates is 50 nm.
  • A1N crystal substrates 10p, 10q nitrogen gas is deposited on the (1 100) principal surfaces 10pm, 10qm of a plurality of arranged A1N crystal substrates (group III nitride crystal substrates 10p, 10q) by a sublimation method.
  • A1N crystal (group III nitride crystal 20) was grown at a growth rate of 100 ⁇ m / hr for 50 hours at 220 ° C. in an atmosphere.
  • the obtained A1N crystal (group III nitride crystal 20) had a main surface of 20m that had no abnormal growth (1-100) in the upper region 20t adjacent to the substrate!
  • a diffraction peak without fragmentation at the tip was obtained in the region 20s immediately above the substrate, and its half-value width was lOOarcsec.
  • a diffraction peak having no split at the tip was obtained, and its half-value width was 150 arc sec.
  • the threading dislocation density on the (1-100) main surface 20m of this A1N crystal was 3 ⁇ 10 5 cm ⁇ 2 in the region 20s immediately above the substrate and 4 ⁇ 10 5 cm ⁇ 2 in the region 20t adjacent to the substrate.
  • the main impurity atoms of this A1N crystal were oxygen atoms and carbon atoms. The results are summarized in Table 2.
  • Example 9 the force in which the plane orientations of the main surfaces of the plurality of A1N crystal substrates, which are the surfaces on which the A1N crystal is grown, was all (1-100) was at least partially (one 1100) (which is crystallographically equivalent to (1-100)), but the same result was obtained. [0110] [Table 2]
  • Group III nitride crystals manufactured by the manufacturing method according to the present invention include light-emitting elements (light-emitting diodes, laser diodes, etc.), electronic devices (rectifiers, neuropolar transistors, field-effect transistors or HEMTs (High Electron Mobility Transistors); High electron mobility transistors), semiconductor sensors (such as temperature sensors, pressure sensors, radiation sensors or visible ultraviolet detectors), SAW devices (Surface Acoustic Wave Devices), acceleration sensors, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) Used for parts, piezoelectric resonators, resonators or piezoelectric actuators.
  • light-emitting elements light-emitting diodes, laser diodes, etc.
  • electronic devices rectifiers, neuropolar transistors, field-effect transistors or HEMTs (High Electron Mobility Transistors); High electron mobility transistors
  • semiconductor sensors such as temperature sensors, pressure sensors, radiation sensors or visible ultraviolet detectors
  • SAW devices Surface Acoustic Wave Devices
  • acceleration sensors MEMS (Micro Electro Mechanical Systems

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Description

明 細 書
III族窒化物結晶の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、 III族窒化物結晶の製造方法に関し、 {0001 }以外の任意に特定される 面方位の主面を有する III族窒化物結晶の製造方法に関する。
背景技術
[0002] 発光デバイス、電子デバイス、半導体センサなどに好適に用いられる III族窒化物 結晶は、通常、 HVPE (ハイドライド気相成長）法、 MOCVD (有機金属化学気相堆 積）法などの気相法、フラックス法などの液相法により、（0001)面の主面を有するサ ファイア基板または（111) A面の主面を有する GaAs基板などの主面上に結晶成長 させることにより製造される。このため、通常得られる III族窒化物結晶は、面方位が { 0001 }の主面を有する。
[0003] 面方位が {0001 }の主面を有する III族窒化物結晶を基板としてその主面上に MQ W (多重量子井戸)構造の発光層を形成させた発光デバイスは、 III族窒化物結晶が 有するく 0001〉方向の極性により、発光層内にお!/、て自発分極が生じるため、発 光効率が低下する。このため、 {0001 }以外の面方位の主面を有する III族窒化物結 晶の製造が求められている。
[0004] 基板の主面の面方位に左右されずに、任意の面方位の表面を有する窒化ガリウム 結晶の作成方法として以下の方法が提案されている（たとえば、特開 2005— 16252 6号公報 (特許文献 1)を参照）。すなわち、特許文献 1に開示される方法によれば、 気相法により成長させた GaN結晶から、複数個の直方体の結晶塊を切り出す。一方 、別途準備したサファイア基板の表面にシリコン酸化膜を被覆し、次いで基板に達す る複数個の凹部を形成する。次に、上記複数個の結晶塊を、その上部表面が同一面 方位となるようにして上記凹部に埋め込む。次に、上記結晶塊を種として気相法によ り、任意の面方位の表面を有する窒化ガリウム結晶を成長させる。
特許文献 1 :特開 2005— 162526号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0005] しかし、上記の特許文献 1の方法は、サファイア基板中に埋め込まれた GaNの結晶 の結晶塊を種として GaN結晶の成長を行なうため、サファイアと GaNとの熱膨張係数 の相違により、結晶成長後の冷却の際に GaN結晶に亀裂や歪みが生じ、結晶性の 高い GaN結晶が得られなかった。
[0006] また、上記の特許文献 1の方法により A1を含む III族窒化物結晶、たとえば、 Al Ga
In N結晶（x〉0、 y≥0, x + y≤ 1)を成長させると、 Al原料はシリコン酸化膜に対
Ι
して選択性がないため、シリコン酸化膜上にも Al Ga In N結晶が成長するため、 l
結晶性の高レ、A1 Ga In N結晶が得られな力 た。
l
[0007] 本発明は、上記問題点を解決し、 {0001 }以外の任意に特定される面方位の主面 を有する結晶性の高い III族窒化物結晶の製造方法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
[0008] 本発明は、 {0001 }以外の任意に特定される面方位の主面を有する III族窒化物結 晶の製造方法であって、 III族窒化物バルタ結晶からその特定される面方位の主面を 有する複数の III族窒化物結晶基板を切り出す工程と、それらの基板の主面が互い に平行で、かつ、それらの基板の [0001]方向が同一になるように、横方向にそれら の基板を互いに隣接させて配置する工程と、それらの基板の主面上に III族窒化物 結晶を成長させる工程とを含む III族窒化物結晶の製造方法である。
[0009] 本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法において、 {0001 }以外の任意に特 定される面方位を { 1 - 10X} (ここで、 Xは 0以上の整数、以下同じ）、 { 11— 2Y} (こ こで、 Yは 0以上の整数、以下同じ）および {HK— (H + K) 0} (ここで、 Hおよび Kは 0以外の整数、以下同じ)からなる群から選ばれる何れかの結晶幾何学的に等価な 面方位に対するオフ角を 5° 以下とすること力 Sできる。また、その特定される面方位を 、 { 1 100}、 { 11 20}、 { 1 102}および { 11 22}からなる群から選ばれるいず れかの結晶幾何学的に等価な面方位に対するオフ角を 5° 以下とすること力 Sできる。 また、その特定される面方位に対するオフ角を 5° 以下とすること力 Sできる。さらに、 本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法において、上記基板が互いに隣接する 面の平均粗さ Raを 50nm以下とすることができる。 [0010] また、本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法において、 III族窒化物結晶を 成長させる温度を 2000°C以上とすることができる。また、 III族窒化物結晶を成長さ せる方法を昇華法とすることができる。
発明の効果
[0011] 本発明によれば、 {0001 }以外の任意に特定される面方位の主面を有する結晶性 の高い III族窒化物結晶の製造方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1A]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法の一実施形態を示す概略図で、 基板切り出し工程を示す概略斜視図である。
[図 1B]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法の一実施形態を示す概略図で、 基板配列工程を示す概略斜視図である。
[図 1C]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法の一実施形態を示す概略図で、 結晶成長工程を示す概略断面図である。
[図 2Α]ΠΙ族窒化物バルタ結晶を成長させるための下地基板を示す概略図で、概略 平面図を示す。
[図 2Β]ΠΙ族窒化物バルタ結晶を成長させるための下地基板を示す概略図で、図 2Α の ΠΒ— ΠΒにおける概略断面図を示す。
[図 3Α]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法の一例を示す概略図で、基板切 り出し工程を示す概略斜視図である。
[図 3Β]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法の一例を示す概略図で、基板配 列工程を示す概略斜視図である。
[図 3C]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法の一例を示す概略図で、結晶成 長工程を示す概略断面図である。
[図 4]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法の他の例において、結晶成長ェ 程を示す概略断面図である。
[図 5Α]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板切り出し工程を示す概略斜視図である。
[図 5Β]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板配列工程を示す概略斜視図である。
[図 5C]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、結晶成長工程を示す概略断面図である。
園 6A]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板切り出し工程を示す概略斜視図である。
園 6B]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板配列工程を示す概略斜視図である。
[図 6C]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、結晶成長工程を示す概略断面図である。
園 7A]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板切り出し工程を示す概略斜視図である。
園 7B]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板配列工程を示す概略斜視図である。
[図 7C]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、結晶成長工程を示す概略断面図である。
園 8A]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板切り出し工程を示す概略斜視図である。
園 8B]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板配列工程を示す概略斜視図である。
[図 8C]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、結晶成長工程を示す概略断面図である。
園 9A]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板切り出し工程を示す概略斜視図である。
園 9B]本発明に力、かる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、基板配列工程を示す概略斜視図である。
[図 9C]本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法のさらに他の例を示す概略図で 、結晶成長工程を示す概略断面図である。
[図 10]六方晶である III族窒化物結晶のユニットセルにおける { 1— 10X} (Xは 0以上 の整数)面の具体例を示す概略斜視図である。
[図 11]六方晶である III族窒化物結晶のユニットセルにおける { 11— 2Y} (Yは 0以上 の整数)面の具体例を示す概略斜視図である。
[図 12]六方晶である III族窒化物結晶のユニットセルにおける {HK— (H + K) 0} (H および Kは 0以外の整数）面の具体例を示す概略斜視図である。
符号の説明
[0013] 1 III族窒化物バルタ結晶
lOp, 10q III族窒化物結晶基板
10pm, lOqm, 20m 王面
10pt, 10qt 隣接面
20 III族窒化物結晶
20f ファセット
20s 基板直上領域
20t 基板隣接上方領域
20v 凹部
21 III族窒化物ウェハ
90 下地基板
91 マスク
91w 窓。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 結晶幾何学におレ、ては、結晶面の面方位を表わすために（hkl)または（hkil)など の表示（ミラー表示）が用いられる。 III族窒化物結晶などの六方晶系の結晶における 結晶面の面方位は、（hkil)で表わされる。ここで、 h、 k、 iおよび 1はミラー指数と呼ば れる整数であり、 i=一（h + k)の関係を有する。この面方位（hkil)の面を（hkil)面と いう。また、 (hkil)面に垂直な方向（（hkil)面の法線方向）は、 [hkil]方向という。ま た、 {hkil}は (hkil)およびそれに結晶幾何学的に等価な個々の面方位を含む総称 的な面方位を意味し、 <hkil〉は、 [hkik]およびそれに結晶幾何学的に等価な個 々の方向を含む総称的な方向を意味する。 [0015] 本発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法の一実施形態は、図 1を参照して、 {0 001 }以外の任意に特定される面方位 {h k i 1 }の主面 20mを有する III族窒化物結
0 0 0 0
晶 20の製造方法であり、以下の工程を含む。第 1の工程は、図 1Aに示すように、 III 族窒化物バルタ結晶 1から、 {h k i l }の主面 10pm, 10qmを有する複数の III族窒
0 0 0 0
化物結晶基板 lOp, 10qを切り出す工程である（以下、基板切り出し工程ともいう）。 第 2の工程は、図 1Bに示すように、複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qの主面 1 Opm, 10qmが互いに平行で、かつ、それらの基板 lOp, 10qの [0001]方向が同一 になるように、横方向にそれらの基板 lOp, 10qを互いに隣接させて配置する工程で ある（以下、基板配置工程ともいう）。第 3の工程は、図 1Cに示すように、複数の III族 窒化物結晶基板 lOp, 10qの主面 10pm, 10qm上に、 III族窒化物結晶 20を成長さ せる工程である（以下、結晶成長工程ともいう）。
[0016] 本実施形態の第 1の工程 (基板切り出し工程）において、 III族窒化物バルタ結晶 1 力、ら {h k i l }の主面 10pm, 10qmを有する複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10q
0 0 0 0
が切り出される。
[0017] この第 1の工程において用いられる III族窒化物バルタ結晶 1は、特に制限はなぐ 通常の方法、すなわち、 HVPE法、 MOCVD法などの気相法、フラックス法などの液 相法により、（0001)の主面を有するサファイア基板または（111) A面の主面を有す る GaAs基板などの主面上に結晶成長させることにより製造されるもので足りる。した がって、この III族窒化物バルタ結晶は、特に制限はないが、通常、 {0001 }の主面を 有する。なお、この III族窒化物バルタ結晶 1は、転位密度を低減し結晶性を高める 観点から、特開 2001— 102307号公報に開示されるように、結晶が成長する面（結 晶成長面）にファセットを形成し、ファセットを埋め込むことなく結晶成長を行なうことを 特徴とするファセット成長法により成長させることが好ましい。
[0018] また、 III族窒化物バルタ結晶 1から、 {h k i l }の主面 10pm, 10qmを有する複数
0 0 0 0
の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qを切り出す方法には、特に制限はなぐたとえば、 図 1Aに示すように、 III族窒化物バルタ結晶 1を、 <hkil〉方向に垂直な所定の間隔 を有する複数の面（これらの面の面方位は {hkil}であり、 {hkil}面ともいう。以下同じ 。）で切ること力 Sでさる。 [0019] 本実施形態の第 2の工程 (基板配置工程）において、図 1Bに示すように、切り出さ れた複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qは、それらの基板 lOp, 10qの主面 10p m, lOqmが互いに平行で、かつ、それらの基板 lOp, 10qの [0001]方向が同一に なるように、横方向に互いに隣接させて配置される。ここで、図 1Bには、複数の III族 窒化物結晶基板のうち 2つの隣接する III族窒化物結晶基板 lOp, 10qについて引 用符号を付した力、他の隣接する III族窒化物結晶基板についても同様である。
[0020] 複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qは、それらの基板の主面と結晶軸とのなす 角度がそれらの基板の主面内で均一でないと、それらの基板の主面上に成長させる III族窒化物結晶の化学組成がそれらの基板の主面に平行な面内で不均一となるた め、それらの基板 lOp, 10qの主面 10pm, lOqm力互レヽに平 fiになるように、横方 向に配置される。これらの基板 lOp, 10qの主面 10pm, 10qmが互いに平行であれ ば足り、必ずしも同一平面上になくてもよい。しかし、隣接する 2つの III族窒化物結 晶基板 lOp, 10qの主面 10pm, 10qm間の高低差 ΔΤは、 0. 1mm以下が好ましく 、 0. 01mm以下がより好ましい。
[0021] また、複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qは、それらの基板 lOp, 10qの結晶方 位を同一にしてより均一な結晶成長を図る観点から、それらの基板 lOp, 10qの [00 01]方向が同一になるように、横方向に配置される。また、複数の III族窒化物結晶基 板 lOp, 10qは、基板間に隙間があるとその隙間上に成長する結晶の結晶性が低下 するため、互いに隣接させて配置される。
[0022] 図 1 Aおよび図 1Bを参照して、第 1の工程（基板切り出し工程）および第 2の工程（ 基板配置工程）により、 III族窒化物バルタ結晶 1から、複数の III族窒化物結晶基板 1 0p、 10qの主面 10pm, 10qm力互!、に平 fiで、 つ、それらの基板 10p、 10qの [0 001]方向が同一であるように、横方向に配置された {h k i l }の主面 10pm, lOqm
0 0 0 0
を有する複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qが得られる。
[0023] 本実施形態の第 3の工程 (結晶成長工程）において、複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qの主面 10pm、 lOqm上に、 III族窒化物結晶 20が成長させられる。ここで 、 III族窒化物結晶 20の成長はェピタキシャル成長となる。複数の III族窒化物結晶 基板 lOp, 10qの主面 10pm, lOqmは、 {h k i l }の面方位を有するため、それらの 主面 10pm, lOqm上にェピタキシャル成長される III族窒化物結晶 20の主面 20m は、複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qの主面 10pm, lOqmと同一の面方位 {h k i l }を有する。また、複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qの主面 10pm, lOqm
0 0 0 0
上に III族窒化物結晶 20を成長させるため、それらの基板 lOp, 10qと成長させる III 族窒化物結晶 20との間の熱膨張係数の差は小さいため、結晶成長後の冷却の際に 成長させた結晶に亀裂や歪みが生じにくぐ結晶性の高い III族窒化物結晶が得られ る。力、かる観点から、複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qと成長させる III族窒化 物結晶 20とは、同じ化学組成であることが好ましい。このようにして、 {h k i l }の主面
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20mを有する結晶性の高い III族窒化物結晶 20を製造することができる。
[0024] 本実施形態の III族窒化物結晶の製造方法において、上記 {h k i 1 }は、 { 1 10X
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} (ここで、 Xは 0以上の整数）、 { 11 - 2Y} (ここで、 Yは 0以上の整数）および {HK— (H + K) 0} (ここで、 Hおよび Kは 0以外の整数）からなる群から選ばれるいずれかの 結晶幾何学的に等価な面方位であることが好ましい。ここで、 III族窒化物結晶にお いて、 { 1 10X}、 { 11— 2Y}および {HK—(H + K) 0}のいずれかの面方位の面は 安定な面であるため、かかる面方位の主面上に結晶性の高い III族窒化物結晶を安 定して成長させること力 Sでさる。
[0025] また、 {h k i l }は、 { 1— 10X}、 { 11— 2Y}および {HK—(H + K) 0}からなる群か
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ら選ばれるいずれかの結晶幾何学的に等価な面方位でなくても、これらのいずれか の面方位に対するオフ角が 5° 以下であればよい。 { 1— 10X}、 { 11— 2Y}および { HK— (H + K) 0}からなる群から選ばれるいずれかの結晶幾何学的に等価な面方 位に対するオフ角が 5° 以下である面方位であれば、 { 1— 10X}、 { 11— 2Y}および {HK- (H + K) 0}の場合と同様の結晶成長が可能であるため、かかる面方位の主 面上に結晶性の高い III族窒化物結晶を安定して成長させることができる。ここで、ォ フ角とは、一つの面方位と他の面方位とのなす角度をいい、 X線回折法により測定す ること力 Sでさる。
[0026] ここで、参考のため、六方晶である III族窒化物結晶のユニットセルにおける { 1 1 0X}面（Xは 0以上の整数）、 { 11 2Y}面（Yは 0以上の整数）および {HK— (H + K ) 0} (Hおよび Kは 0以外の整数）面の具体例を図 10〜図 12に示す。ここで、図 10〜 図 12において、矢印 a、 a、 aおよび cは、六方晶である III族窒化物結晶のセルュニ
1 2 3
ットの結晶軸を示す。
[0027] U— 10X}、 {11— 2Y}および {HK—(H + K)0}からなる群から選ばれるいずれ かの結晶幾何学的に等価な面方位を有する面は、 III族窒化物結晶において安定な 面である。 III族窒化物結晶の成長においては、気相法、特に HVPE法などにより高 い結晶成長速度では、 c軸方向（すなわち、 [0001]方向）の結晶成長が高くなる特 徴がある。このため、 HVPE法などの気相法で成長させた III族窒化物結晶において は、（1— 101)面、（1— 102)面、（11— 21)面、（11— 22)面などがより安定となる。 これに対して、液相法にお!/、ては結晶成長速度が低!/、ため、液相法で成長させた III 族窒化物結晶においては、（1 103)面、（11 23)面などがより安定となる。
[0028] 本実施形態の III族窒化物結晶の製造方法において、上記 {h k i 1 }は、 {1 100
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}、 {11 20}、 {1— 102}および {11— 22}からなる群力も選ばれるいずれか結晶幾 何学的に等価な面方位であることが好ましい。ここで、 III族窒化物結晶において、 {1 100}、 {11 20}、 {1 102}および {11 22}のいずれかの面方位の面は安定 な面であるため、力、かる面方位の主面上に結晶性の高い III族窒化物結晶を安定し て成長させること力 Sでさる。
[0029] また、 {hkil }は、 {1— 100}、 {11— 20}、 {1— 102}および {11— 22}からなる
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群から選ばれるいずれか結晶幾何学的に等価な面方位でなくても、これらのいずれ かの面方位に対するオフ角が 5° 以下であればよい。 {1 100}、 {11 20}、 {1- 102}および {11 22}からなる群から選ばれるいずれか結晶幾何学的に等価な面 方位に対するオフ角が 5° 以下である面方位であれば、 {1 100}、 {11 20}、 {1 — 102}および {11— 22}の場合と同様の結晶成長が可能であるため、力、かる面方 位の主面上に結晶性の高い III族窒化物結晶を安定して成長させることができる。
[0030] また、本実施形態の III族窒化物結晶の製造方法において、 {hkil }は {1 100}
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であることが好ましい。 {1— 100}面は、 III族窒化物結晶において、安定な面である とともにへき開面であるため、結晶性の高い III族窒化物結晶を安定して成長させるこ とができ、成長させた III族窒化物結晶を {1— 100}面でへき開することにより、面方 位 { 1 100}の主面を有する結晶性の高い III族窒化物結晶基板を容易に形成する こと力 Sでさる。
[0031] また、 {h k i l }は、 { 1— 100}でなくても、この面方位に対するオフ角が 5° 以下で
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あればよい。 { 1— 100}に対するオフ角が 5° 以下であれば、 { 1— 100}の場合と同 様の結晶成長が可能であるため、かかる面方位の主面上に結晶性の高い III族窒化 物結晶を安定して成長させることができる。
[0032] また、本実施形態の III族窒化物結晶の製造方法において、複数の III族窒化物結 晶基板 lOp, 10qが互いに隣接する面 lOpt, lOqt (隣接面 lOpt, lOqtという、以下 同じ）の平均粗さ Raは、 50nm以下であることが好ましぐ 5nm以下であることがより 好ましい。隣接面 lOpt, lOqtの平均粗さ Raが 50nmを超えると、 III族窒化物結晶 2 0における隣接面 lOpt, lOqt近傍の上方の領域 20t (以下、基板隣接上方領域 20t という）の結晶性が低下する。ここで、表面の平均粗さ Raとは、 JIS B 0601に規定 する算術平均粗さ Raをいい、具体的には、粗さ曲線からその平均線の方向に基準 長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から粗さ曲線までの距離 (偏差の絶対 値)を合計し基準長さで平均した値をいう。また、面の平均粗さ Raは、 AFM (分子間 力顕微鏡）などを用いて測定することができる。
[0033] また、本実施形態の III族窒化物結晶の製造方法において、複数の III族窒化物結 晶基板 lOp, 10qの隣接面 lOpt, lOqtの平均粗さ Raを 50nm以下とするために、第 1の工程 (基板切り出し工程）の後、第 2の工程 (基板配置工程）の前に、隣接面 10p t, lOqtとなる複数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qの側面を研削および/または 研磨する工程 (以下、研削/研磨工程ともレ、う）を含むことが好まし!/、。
[0034] また、本実施形態の III族窒化物結晶の製造方法において、成長させる III族窒化 物結晶の結晶性をさらに高める観点から、第 1の工程 (基板切り出し工程）の後、第 2 の工程 (基板配置工程）の前に、 III族窒化物結晶をその上に成長させる面である複 数の III族窒化物結晶基板 lOp, 10qの {h k i l }の主面 10pm, lOqmを研削および
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/または研磨する工程 (研削/研磨工程)を含むことが好ましい。かかる研削/研磨 工程により、 {h k i l }の主面 10pm, lOqmの面粗さは、 50nm以下であることが好ま
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しく、 5nm以下であること力 Sより好ましい。
[0035] また、本実施形態の III族窒化物結晶の製造方法において、 III族窒化物結晶 20を 成長させる温度が、 2000°C以上であることが好ましい。 2000°C以上の高温で成長 させる III族窒化物結晶は、結晶が成長する面の全面でその結晶性が均一になるか らである。ここで、結晶性が均一とは、 (h k i 1 )面についての X線ロッキングカーブ測
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定による回折ピークの半値幅の面内分布が小さぐ力ソードルミネッセンス（CU測定 またはエッチピット密度（EPD)測定による転位密度の面内分布が小さいことを意味 する。
[0036] また、本実施形態の III族窒化物結晶の製造方法において、 III族窒化物結晶 20を 成長させる方法が、昇華法であることが好ましい。昇華法によれば 2000°C以上の高 温で III族窒化物結晶を成長させるため、成長させる III族窒化物結晶は、結晶が成 長する面の全面でその結晶性が均一になるからである。
実施例
[0037] [III族窒化物バルタ結晶の準備 1 ]
本願発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法に用いられる III族窒化物バルタ結 晶である GaNバルタ結晶を、図 2を参照して、以下の方法で作製した。
[0038] まず、下地基板 90としての（111) A面の主面を有する直径 50mmで厚さ 0. 8mm の GaAs基板上に、スパッタ法によりマスク層 91として厚さ lOOnmの SiO層を形成し た。次いで、フォトリソグラフィ法およびエッチングにより、図 2Aおよび図 2Bに示すよ うに直径 Dが 2 mの窓 91が 4 mのピッチ Pで六方稠密に配置されたパターンを形 成した。ここで、各窓 91wは、 GaAs基板 90が露出している。
[0039] 次に、複数の窓 91wを有するマスク層 91が形成された GaAs基板 90上に、 HVPE 法により、 III族窒化物バルタ結晶である GaNバルタ結晶を成長させた。具体的には 、 HVPE法により、上記 GaAs基板上に、 500°Cで厚さ 80nmの GaN低温層を成長さ せ、次いで、 950°Cで厚さ 60 mの GaN中間層を成長させた後、 1050°Cで厚さ 5m mの GaNバルタ結晶を成長させた。
[0040] 次に、王水を用いたエッチングにより、上記 GaNバルタ結晶から GaAs基板を除去 して、 III族窒化物バルタ結晶である直径 50mmで厚さ 3mmの GaNバルタ結晶を得 た。
[0041] (実施例 1) まず、図 3Aを参照して、 GaNバルタ結晶（III族窒化物バルタ結晶 1)の両主面であ る（0001)面および（000— 1)面を、研削および研磨加工して、両主面の平均粗さ R aを 5nmとした。ここで、表面の平均粗さ Raの測定は、 AFMにより行なった。
[0042] 次に、図 3Aを参照して、両主面の平均粗さ Raを 5nmとした GaNバルタ結晶（III族 窒化物バルタ結晶 1)をく 1 100〉方向に垂直な複数の面でスライスすることにより 、幅 Sが 3mm、長さ Lが 20〜50mmで厚さ Tが lmmの { 1— 100}の主面を有する複 数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)を切り出した。次いで、切り出 した各 GaN結晶基板の研削および研磨加工されて!/、な!/、4面を研削および研磨加 ェして、これら 4面の平均粗さ Raを 5nmとした。こうして、 { 1 100}の主面の平均粗 さ Raが 5nmである複数の GaN結晶基板が得られた。それらの GaN結晶基板の中に は、その主面の面方位が { 1 100}と完全に一致していない GaN結晶基板もあった 、力、かる GaN結晶基板のいずれについても、その主面の面方位は { 1 100 }に対 するオフ角が 5° 以下であった。ここで、オフ角は、 X線回折法により測定した。
[0043] 次に、図 3Bを参照して、複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q) の（1— 100)の主面 10pm, 10qm力 S互いに平ネ亍になるように、かつ、それらの GaN 結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)の [0001]方向が同一になるように、横 方向にそれらの GaN結晶基板を互いに隣接させて配置した。このとき、図 3Cも参照 して、複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)の隣接面 10pt, 10qt の平均粗さ Raは 5nmである。
[0044] 次に、図 3Cを参照して、配置した複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 10 p, 10q)の（1 100)の主面 10pm, 10qmを 10体積0 /0の塩ィ匕水素ガスと 90体積0 /0 の窒素ガスの混合ガス雰囲気下、 800°Cで 2時間処理した後、それらの主面 10pm, 10qm上に、 HVPE法により、結晶成長温度 1050°Cで、 GaN結晶（III族窒化物結 晶 20)を、成長速度 20 a m/hrで 50時間成長させた。
[0045] 得られた GaN結晶（III族窒化物結晶 20)は、基板隣接上方領域 20tにお!/、ても異 常成長はなぐ（1— 100)の主面 20mを有していた。この GaN結晶（III族窒化物結 晶 20)の結晶性を、（1— 100)面につ!/、ての X線ロッキングカーブ測定により評価し た。この GaN結晶において、基板直上領域 20s (複数の III族窒化物結晶基板 lOp, lOqの直上の領域 20sをいう、以下同じ）では、先端に分裂がない回折ピークが得ら れ、その半値幅は lOOarcsecであった。また、基板隣接上方領域 20tでは、先端に 分裂がある回折ピークが得られ、その半値幅は 300arCSecであった。
[0046] また、この GaN結晶の（1 100)の主面 20mの貫通転位密度は、力ソードルミネッ センス（以下、 CLという）により測定したところ、基板直上領域 20sでは 1 X 107cm— 2、 基板隣接上方領域 20tでは 3 X 107cm— 2であった。また、この GaN結晶のキャリア濃 度は、ホール測定から算出したところ、 5 X 1018cm— 3であった。また、この GaN結晶の 主な不純物原子は、 SIMS (2次イオン質量分析法、以下同じ）によれば、酸素（O) 原子および珪素（Si)原子であった。結果を表 1にまとめた。
[0047] なお、実施例 1においては、 GaN結晶をその上に成長させる面である複数の GaN 結晶基板の主面の面方位がすべて（1 100)であった力 S、少なくとも一部が（一 110
0) (これは、（1— 100)と結晶幾何学的に等価である）となっていても同様の結果が 得られた。
[0048] (実施例 2)
図 3Aを参照して、 GaNバルタ結晶（III族窒化物バルタ結晶 1)の両主面である（00
01)面および（000— 1)面を、研削および研磨加工して、両主面の平均粗さ Raを 50 nmとしたこと以外は、実施例 1と同様にして、複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結 晶基板 lOp, 10q)を切り出し、各 GaN結晶基板の研削および研磨加工されていな い 4面を研削および研磨加工して、これら 4面の平均粗さ Raを 5nmとした。複数の Ga N結晶基板の中には、その主面の面方位が { 1 100 }と完全に一致して!/、な!/、GaN 結晶基板もあったが、力、かる GaN結晶基板のいずれについても、その主面の面方位 は { 1 100}に対するオフ角が 5° 以下であった。
[0049] 次に、図 3Bを参照して、実施例 1と同様にして、複数の GaN結晶基板 (III族窒化 物結晶基板 lOp, 10q)を配置した。このとき、図 4も参照して、複数の GaN結晶基板 の隣接面 1 Opt, 1 Oqtの平均粗さ Raは 50nmである。
[0050] 次に、図 4を参照して、配置した複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)の（1— 100)の主面 10pm, 10qmを実施例 1と同様にして処理した後、それら の主面 10pm, 10qm上に、実施例 1と同様の条件で、 GaN結晶（III族窒化物結晶 2 0)を成長させた。
[0051] 得られた GaN結晶（III族窒化物結晶 20)は、基板隣接上方領域 20tに複数のファ セット 20fで構成される凹部 20vが形成された（1— 100)の主面 20mを有して!/、た。 また、この GaN結晶（III族窒化物結晶 20)の（1 100)面につ!/、ての X泉ロッキング カーブ測定において、基板直上領域 20sでは、先端に分裂がない回折ピークが得ら れ、その半値幅は lOOarcsecであった。また、基板隣接上方領域 20tでは、先端に 分裂がある回折ピークが得られ、その半値幅は 800arCSecであった。
[0052] また、この GaN結晶の（0001)の主面 20mの貫通転位密度は、基板直上領域 20s では 1 X 107cm— 2、基板隣接上方領域 20tでは 8 X 107cm— 2であった。また、この GaN 結晶のキャリア濃度は 5 X 1018cm— 3であり、主な不純物原子は酸素原子および珪素 原子であった。結果を表 1にまとめた。
[0053] なお、実施例 2においては、 GaN結晶をその上に成長させる面である複数の GaN 結晶基板の主面の面方位がすべて（1 100)であった力 S、少なくとも一部が（一 110 0) (これは、（1— 100)と結晶幾何学的に等価である）となっていても同様の結果が 得られた。
[0054] (実施例 3)
まず、図 5Aを参照して、 GaNバルタ結晶（III族窒化物バルタ結晶 1)の両主面であ る（0001)面および（000— 1)面を、研削および研磨加工して、両主面の平均粗さ R aを 5nmとした。
[0055] 次に、図 5Aを参照して、両主面の平均粗さ Raを 5nmとした GaNバルタ結晶（III族 窒化物バルタ結晶 1)をく 11 20〉方向に垂直な複数の面でスライスすることにより 、幅 Sが 3mm、長さ Lが 20〜50mmで厚さ Tが lmmの { 11— 20}の主面を有する複 数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)を切り出した。次いで、切り出 した各 GaN結晶基板の研削および研磨加工されて!/、な!/、4面を研削および研磨加 ェして、これら 4面の平均粗さ Raを 5nmとした。こうして、 { 11— 20}の主面の平均粗 さ Raが 5nmである複数の GaN結晶基板が得られた。それらの GaN結晶基板の中に は、その主面の面方位が { 11 20}と完全に一致して!/、な!/、GaN結晶基板もあった 、力、かる GaN結晶基板のいずれについても、その主面の面方位は { 11 20 }に対 するオフ角が 5° 以下であった。
[0056] 次に、図 5Bを参照して、複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q) の（11 20)の主面 10pm, 10qmが互いに平 fiになるように、かつ、それらの GaN 結晶基板の [0001]方向が同一になるように、横方向にそれらの GaN結晶基板を互 いに隣接させて配置した。このとき、図 5Cも参照して、複数の GaN結晶基板の隣接 面 10pt, 10qtの平均粗さ Raは 5nmである。
[0057] 次に、図 5Cを参照して、配置した複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 10 p, 10q)の（11— 20)の主面 10pm, 10qmを実施例 1と同様にして処理した後、そ れらの主面 10pm, 10qm上に、実施例 1と同様の条件で、 GaN結晶（III族窒化物 結晶 20)を成長させた。
[0058] 得られた GaN結晶（III族窒化物結晶 20)は、基板隣接上方領域 20tに複数のファ セット 20fによる凹部 20vが形成された（11 20)の主面 20mを有していた。また、こ の GaN結晶（III族窒化物結晶 20)の（11 20)面についての X泉ロッキングカーブ 測定において、基板直上領域 20sでは、先端に分裂がない回折ピークが得られ、そ の半値幅は 250arCSeCであった。また、基板隣接上方領域 20tでは、先端に分裂が ある回折ピークが得られ、その半値幅は 620arcsecであった。
[0059] また、この GaN結晶の（11 20)の主面 20mの貫通転位密度は、基板直上領域 2 0sでは 1 X 107cm— 2、基板隣接上方領域 20tでは 8 X 107cm— 2であった。また、この G aN結晶のキャリア濃度は 5 X 1018cm— 3であり、主な不純物原子は酸素原子および珪 素原子であった。結果を表 1にまとめた。
[0060] なお、実施例 3においては、 GaN結晶をその上に成長させる面である複数の GaN 結晶基板の主面の面方位がすべて（11 20)であったが、少なくとも一部が（一 1 120) (これは、（11— 20)と結晶幾何学的に等価である）となっていても同様の結果 が得られた。
[0061] (実施例 4)
まず、図 6Aを参照して、 GaNバルタ結晶（III族窒化物バルタ結晶 1)の両主面であ る（0001)面および（000— 1)面を、研削加工して、両主面の平均粗さ Raを 50nmと した。 [0062] 次に、図 6Aを参照して、両主面の平均粗さ Raを 50nmとした GaNバルタ結晶（III 族窒化物バルタ結晶 1)を < 1 102〉方向に垂直な複数の面でスライスすることに より、幅 Sが 5mm、長さ Lが 20〜50mmで厚さ Tが lmmの { 1 102}の主面を有す る複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)を切り出した。次いで、切 り出した各 GaN結晶基板の 6面を研削および研磨加工して、それらの平均粗さ Raを 5nmとした。こうして、 { 1— 102}の主面の平均粗さ Raが 5nmである複数の GaN結 晶基板が得られた。それらの GaN結晶基板の中には、その主面の面方位が { 1— 10 2}と完全に一致して!/、な!/、GaN結晶基板もあった力 力、かる GaN結晶基板の!/、ず れについても、その主面の面方位は { 1— 102}に対するオフ角が 5° 以下であった。
[0063] 次に、図 6Bを参照して、複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q) の（1 102)の主面 10pm, 10qmが互いに平 fiになるように、かつ、それらの GaN 結晶基板の [0001]方向が同一になるように、横方向にそれらの GaN結晶基板を互 いに隣接させて配置した。このとき、図 6Cも参照して、複数の GaN結晶基板の隣接 面 10pt, 10qtの平均粗さ Raは 5nmである。
[0064] 次に、図 6Cを参照して、配置した複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 10 p, 10q)の（1— 102)の主面 10pm, 10qmを実施例 1と同様にして処理した後、そ れらの主面 10pm, 10qm上に、実施例 1と同様の条件で、 GaN結晶（III族窒化物 結晶 20)を成長させた。
[0065] 得られた GaN結晶は、基板隣接上方領域 20tにおいても異常成長はなぐ (1 - 10 2)の主面 20mを有して!/、た。この GaN結晶（III族窒化物結晶 20)の（1 102)面に ついての X線ロッキングカーブ測定において、基板直上領域 20sでは、先端に分裂 がない回折ピークが得られ、その半値幅は 120arCSeCであった。また、基板隣接上 方領域 20tでは、先端に分裂がある回折ピークが得られ、その半値幅は 480arcsec であった。
[0066] また、この GaN結晶の（1 102)の主面 20mの貫通転位密度は、基板直上領域 2 0sでは 1 X 107cm— 2、基板隣接上方領域 20tでは 6 X 107cm— 2であった。また、この G aN結晶のキャリア濃度は 5 X 1018cm— 3であり、主な不純物原子は酸素原子および珪 素原子であった。結果を表 1にまとめた。 [0067] なお、実施例 4においては、 GaN結晶をその上に成長させる面である複数の GaN 結晶基板の主面の面方位がすべて（1 102)であった力 S、少なくとも一部が（一 110 2) (これは、（1— 102)と結晶幾何学的に等価である）となっていても同様の結果が 得られた。
[0068] (実施例 5)
まず、図 7Aを参照して、 GaNバルタ結晶（III族窒化物バルタ結晶 1)の両主面であ る（0001)面および（000— 1)面を、研削加工して、両主面の平均粗さ Raを 50nmと した。
[0069] 次に、図 7Aを参照して、両主面の平均粗さ Raを 50nmとした GaNバルタ結晶（III 族窒化物バルタ結晶 1)をく 11 22〉方向に垂直な複数の面でスライスすることに より、幅 Sが 5mm、長さ Lが 20〜50mmで厚さ Tが lmmの { 11 22}の主面を有す る複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)を切り出した。次いで、切 り出した各 GaN結晶基板の 6面を研削および研磨加工して、これら 6面の平均粗さ R aを 5nmとした。こうして、 { 11— 22 }の主面の平均粗さ Raが 5nmである複数の GaN 結晶基板が得られた。それらの GaN結晶基板の中には、その主面の面方位が { 11 - 22 }と完全に一致して!/、な!/、GaN結晶基板もあった力 力、かる GaN結晶基板の!/ヽ ずれについても、その主面の面方位は { 11 22}に対するオフ角が 5° 以下であつ た。
[0070] 次に、図 7Bを参照して、複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q) の（11 22)の主面 10pm, 10qmが互いに平 fiになるように、かつ、それらの GaN 結晶基板の [0001]方向が同一になるように、横方向にそれらの GaN結晶基板を互 いに隣接させて配置した。このとき、複数の GaN結晶基板の隣接面 10pt, 10qtの平 均粗さ Raは 5nmである。
[0071] 次に、図 7Cを参照して、配置した複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 10 p, 10q)の（11— 22)の主面 10pm, 10qmを実施例 1と同様にして処理した後、そ れらの主面 10pm, 10qm上に、実施例 1と同様の条件で、 GaN結晶（III族窒化物 結晶 20)を成長させた。
[0072] 得られた GaN結晶は、基板隣接上方領域 20においても異常成長はなぐ（11 2 2)の主面 20mを有していた。この GaN結晶（III族窒化物結晶 20)の（11 22)面に ついての X線ロッキングカーブ測定において、基板直上領域 20sでは、先端に分裂 がない回折ピークが得られ、その半値幅は 90arCSecであった。また、基板隣接上方 領域 20tでは、先端に分裂がある回折ピークが得られ、その半値幅は 380arCSecで あった。
[0073] また、この GaN結晶の（11 22)の主面 20mの貫通転位密度は、基板直上領域 2 0sでは 1 X 107cm— 2、基板隣接上方領域 20tでは 4 X 107cm— 2であった。また、この G aN結晶のキャリア濃度は 5 X 1018cm— 3であり、主な不純物原子は酸素原子および珪 素原子であった。結果を表 1にまとめた。
[0074] なお、実施例 5においては、 GaN結晶をその上に成長させる面である複数の GaN 結晶基板の主面の面方位がすべて（11 22)であった力 S、少なくとも一部が（一 110 2) (これは、（11 22)と結晶幾何学的に等価である）となっていても同様の結果が 得られた。
[0075] (実施例 6)
まず、図 8Aを参照して、 GaNバルタ結晶（III族窒化物バルタ結晶 1)の両主面であ る（0001)面および（000— 1)面を、研削および研磨加工して、両主面の平均粗さ R aを 5nmとした。
[0076] 次に、図 8Aを参照して、両主面の平均粗さ Raを 5nmとした GaNバルタ結晶（III族 窒化物バルタ結晶 1)をく 12— 30〉方向に垂直な複数の面でスライスすることにより 、幅 Sが 3mm、長さ Lが 20〜50mmで厚さ Tが lmmの { 12— 30}の主面を有する複 数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)を切り出した。次いで、切り出 した各 GaN結晶基板の研削および研磨加工されて!/、な!/、4面を研削および研磨加 ェして、これら 4面の平均粗さ Raを 5nmとした。こうして、 { 12— 30}の主面の平均粗 さ Raが 5nmである複数の GaN結晶基板が得られた。それらの GaN結晶基板の中に は、その主面の面方位が { 12— 30}と完全に一致していない GaN結晶基板もあった 、力、かる GaN結晶基板のいずれについても、その主面の面方位は { 12— 30 }に対 するオフ角が 5° 以下であった。
[0077] 次に、図 8Bを参照して、複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q) の（12— 30)の主面 10pm, 10qmが互いに平 fiになるように、かつ、それらの GaN 結晶基板の [0001]方向が同一になるように、横方向にそれらの GaN結晶基板を互 いに隣接させて配置した。このとき、図 8Cも参照して、複数の GaN結晶基板の隣接 面 10pt, 10qtの平均粗さ Raは 5nmである。
[0078] 次に、図 8Cを参照して、配置した複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 10 p, 10q)の（12— 30)の主面 10pm, 10qmを実施例 1と同様にして処理した後、そ れらの主面 10pm, 10qm上に、実施例 1と同様の条件で、 GaN結晶（III族窒化物 結晶 20)を成長させた。
[0079] 得られた GaN結晶（III族窒化物結晶 20)は、基板隣接上方領域 20tに複数のファ セット 20fで構成される凹部 20vが形成された（12— 30)の主面 20mを有していた。 また、この GaN結晶（III族窒化物結晶 20)の（12— 30)面についての X泉ロッキング カーブ測定において、基板直上領域 20sでは、先端に分裂がない回折ピークが得ら れ、その半値幅は 280arCSeCであった。また、基板隣接上方領域 20tでは、先端に 分裂がある回折ピークが得られ、その半値幅は 660arCSecであった。
[0080] また、この GaN結晶の（12— 30)の主面 20mの貫通転位密度は、基板直上領域 2 Osでは 1 X 107cm— 2、基板隣接上方領域 20tでは 7 X 107cm— 2であった。また、この G aN結晶のキャリア濃度は 4 X 1018cm— 3であり、主な不純物原子は酸素原子および珪 素原子であった。結果を表 1にまとめた。
[0081] なお、実施例 6においては、 GaN結晶をその上に成長させる面である複数の GaN 結晶基板の主面の面方位がすべて（12— 30)であった力 S、少なくとも一部が（一 321 0) (これは、（12— 30)と結晶幾何学的に等価である）となっていても同様の結果が 得られた。
[0082] (実施例 7)
まず、図 9Aを参照して、 GaNバルタ結晶（III族窒化物バルタ結晶 1)の両主面であ る（0001)面および（000— 1)面を、研削および研磨加工して、両主面の平均粗さ R aを 5nmとした。
[0083] 次に、図 9Aを参照して、両主面の平均粗さ Raを 5nmとした GaNバルタ結晶（III族 窒化物バルタ結晶 1)をく 23— 50〉方向に垂直な複数の面でスライスすることにより 、幅 Sが 3mm、長さ Lが 20〜50mmで厚さ Tが lmmの { 23— 50}の主面を有する複 数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q)を切り出した。次いで、切り出 した各 GaN結晶基板の研削および研磨加工されて!/、な!/、4面を研削および研磨加 ェして、これら 4面の平均粗さ Raを 5nmとした。こうして、 { 23— 50}の主面の平均粗 さ Raが 5nmである複数の GaN結晶基板が得られた。複数の GaN結晶基板の中に は、その主面の面方位が { 23— 50}と完全に一致して!/、な!/、GaN結晶基板もあった 、力、かる GaN結晶基板のいずれについても、その主面の面方位は { 23— 50 }に対 するオフ角が 5° 以下であった。
[0084] 次に、図 9Bを参照して、複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q) の（23— 50)の主面 10pm, 10qmが互いに平 fiになるように、かつ、それらの GaN 結晶基板の [0001]方向が同一になるように、横方向にそれらの GaN結晶基板を互 いに隣接させて配置した。このとき、複数の GaN結晶基板の隣接面 10pt, 10qtの平 均粗さ Raは 5nmである。
[0085] 次に、図 9Cを参照して、配置した複数の GaN結晶基板 (III族窒化物結晶基板 10 p, 10q)の（23— 50)の主面 10pm, 10qm上 ίこ、フラックス法 ίこより GaN結曰曰曰（III族 窒化物結晶 20)を成長させた。具体的には、複数の GaN結晶基板の（23— 50)の 主面 10pm, 10qmに Ga— Na融液（Gaと Naとの混合融液）を接触させて、結晶成長 温度 870°Cおよび結晶成長圧力（窒素ガス圧力） 4MPa (40気圧）の条件で、それら の GaN結晶基板の（23— 50)の主面 10pm、 10qm上に GaN結晶（III族窒化物結 晶 20)を成長速度 5 a m/hrで 100時間成長させた。
[0086] 得られた GaN結晶は、基板隣接上方領域 20tにおいても異常成長はなぐ（23— 5 0)の主面 20mを有していた。この GaN結晶（III族窒化物結晶 20)の（23— 50)面に ついての X線ロッキングカーブ測定において、基板直上領域 20sでは、先端に分裂 がない回折ピークが得られ、その半値幅は 230arCSeCであった。また、基板隣接上 方領域 20tでは、先端に分裂がある回折ピークが得られ、その半値幅は 490arcsec であった。
[0087] また、この GaN結晶の（23— 50)の主面 20mの貫通転位密度は、基板直上領域 2 0sでは 1 X 107cm— 2、基板隣接上方領域 20tでは 4 X 107cm— 2であった。また、この G aN結晶のキャリア濃度は 3 X 1018cm— 3であり、主な不純物原子は酸素原子および珪 素原子であった。結果を表 1にまとめた。
[0088] なお、実施例 7においては、 GaN結晶をその上に成長させる面である複数の GaN 結晶基板の主面 10pm, 10qmの面方位がすべて（23— 50)であった力 少なくとも 一部が（— 5230) (これは、（23— 50)と結晶幾何学的に等価である）となっていても 同様の結果が得られた。
[0089] [表 1]
Figure imgf000024_0001
[0090] 表 1から明らかなように、 III族窒化物バルタ結晶から、 {0001 }以外の任意に特定さ れる面方位 {h k i 1 }の主面を有する複数の III族窒化物結晶基板を切り出す工程と
0 0 0 0
、複数の III族窒化物結晶基板の主面が互いに平行で、かつ、それらの基板の [000 1]方向が同一になるように、横方向に複数の III族窒化物結晶基板を互いに隣接さ せて配置する工程と、複数の III族窒化物結晶基板の主面上に、 III族窒化物結晶を 成長させる工程とを含む III族窒化物結晶の製造方法により、 {h k i l }の主面を有す
0 0 0 0
る III族窒化物結晶が得られた。
[0091] ここで、実施例;!〜 7に示すように、 {h k i l }が、 { 1— 10X} (ここで、 Xは 0以上の
0 0 0 0
整数）、 { 11 - 2Y} (ここで、 Yは 0以上の整数）および {HK— (H + K) 0 } (ここで、 H および Kは 0以外の整数)からなる群から選ばれるいずれかの結晶幾何学的に等価 な面方位に対するオフ角が 5° 以下であることにより、 {h k i l }の主面を有する結晶
0 0 0 0
性の高い III族窒化物結晶が得られた。特に、実施例 1に示すように、 {h k i 1 }が { 1
0 0 0 0
100}であることにより、 { 1 100}の主面を有する結晶性の非常に高!/、111族窒化 物結晶が得られた。
[0092] また、実施例 1 , 2に示すように、複数の III族窒化物基板が隣接する面の平均粗さ Raは、 III族窒化物結晶を安定に成長させる観点から、 50nm以下が好ましぐ 5nm 以下であることがより好ましレ、。
[0093] [III族窒化物バルタ結晶の準備 2]
本願発明にかかる III族窒化物結晶の製造方法に用いられる III族窒化物バルタ結 晶である A1Nバルタ結晶を以下の方法で作製した。
[0094] まず、下地基板としての直径 51mmで厚さ 0. 5mmの SiC基板の（0001)面の主面 上に、昇華法により、 A1Nバルタ結晶を成長させた。 A1Nバルタ結晶の成長の際、結 晶が厚さ 0. 5mmに成長するまでは、成長温度を 1700°Cとして、 0. 1質量％の CO ガス（IV族元素含有ガス）を供給して、 IV族元素原子である炭素原子をドーピングし た。その後、成長温度を 1800°Cに維持しつつ、 IV族元素含有ガスの供給を止めて 、厚さ 5. 5mm (上記炭素原子をドーピングした 0. 5mmの厚さの部分を含む）の A1N バルタ結晶を成長させた。成長させた A1Nバルタ結晶の（0001)面には複数のファ セットにより複数の六角錐状の凹部が形成されていた。 [0095] 次に、機械的研磨を用いて、上記 A1Nバルタ結晶から SiC基板を除去して III族窒 化物バルタ結晶である直径 50mmで厚さ 3mmの A1Nバルタ結晶を得た。このとき、 上記 IV族元素含有ガスを供給して IV族元素原子 (炭素原子）をドーピングして成長 させた厚さ 0. 5mmの部分を除去した。
[0096] (実施例 8)
まず、図 3Aを参照して、 A1Nバルタ結晶（III族窒化物バルタ結晶 1)の両主面であ る（0001)面および（000— 1)面を、研削および研磨加工して、両主面の平均粗さ R aを 5nmとした。
[0097] 次に、図 3Aを参照して、両主面の平均粗さ Raを 5nmとした A1Nバルタ結晶を < 1 — 100〉方向に垂直な複数の面でスライスすることにより、幅 Sが 3mm、長さ Lが 20 〜 50mmで厚さ Tが lmmの { 1 100}の主面を有する複数の A1N結晶基板（III族 窒化物結晶基板 lOp, 10q)を切り出した。次いで、切り出した各 A1N結晶基板の研 削および研磨加工されて!/、な!/、4面を研削および研磨加工して、これら 4面の平均粗 さ Raを 5nmとした。こうして、 { 1— 100}の主面の平均粗さ Raが 5nmである複数の A1 N結晶基板が得られた。それらの A1N結晶基板の中には、その主面の面方位が { 1 — 100}と完全に一致して!/、な!/、A1N結晶基板もあった力 かかる A1N結晶基板の いずれについても、その主面の面方位は { 1— 100}に対するオフ角が 5° 以下であ つた。
[0098] 次に、図 3Bを参照して、複数の A1N結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q) の（1 100)の主面 10pm, 10qmが互いに平 fiになるように、かつ、それらの A1N 結晶基板の [0001]方向が同一になるように、横方向にそれらの A1N結晶基板を互 いに隣接させて配置した。このとき、図 3Cも参照して、複数の A1N結晶基板の隣接 面 10pt, 10qtの平均粗さ Raは 5nmである。
[0099] 次に、図 3Cを参照して、配置した複数の A1N結晶基板 (III族窒化物結晶基板 10p 、 10q)の（1 100)主面 10pm, 10qm上に、昇華法により、窒素ガス雰囲気下 220 0°Cで A1N結晶（III族窒化物結晶 20)を成長速度 100 μ m/hrで 50時間成長させ た。
[0100] 得られた A1N結晶（III族窒化物結晶 20)は基板隣接上方領域 20tにお!/、ても異常 成長はなぐ（1— 100)の主面 20mを有していた。この A1N結晶（III族窒化物結晶 2
0)の結晶性を、（1— 100)面につ!/、ての X線ロッキングカーブ測定により評価した。 この A1N結晶において、基板直上領域 20sでは、先端に分裂がない回折ピークが得 られ、その半値幅は 30arCSecであった。また、基板隣接上方領域 20tにおいても、 先端に分裂がない回折ピークが得られ、その半値幅は 50arCSecであった。
[0101] また、この A1N結晶の（1— 100)の主面 20mの貫通転位密度は以下のようにして 測定した。すなわち、図 3Cのように、（1— 100)面が最も広い領域を持つ A1Nウェハ (III族窒化物ウェハ 21)を切り出した。その A1Nウェハ（III族窒化物ウェハ 21)を 25 0°Cに加熱し融解した KOH— NaOH混合融液（質量比で、 KOH： NaOH = 50： 50 )に 1時間浸して、（1 100)主面をエッチングした。エッチングされた A1Nウェハ（III 族窒化物ウェハ 21)の（1 100)主面を光学顕微鏡で観察して、 100 m X 100 mの正方形面内のエッチピット数をカウントして、エッチピット密度（EPD)を主面の貫 通転位密度として算出した。
[0102] 上記 A1N結晶の（1 100)の主面 20mの貫通転位密度は基板直上領域 20sでは
1 X 105cm— 2、基板隣接上方領域 20tでは 2 X 105cm— 2であった。また、この A1N結晶 の主な不純物原子は、 SIMS (2次イオン質量分析法）によれば、酸素原子および炭 素原子であった。結果を表 2にまとめた。
[0103] なお、実施例 8においては、 A1N結晶をその上に成長させる面である複数の A1N結 晶基板の主面の面方位が全て（1— 100)であった力 少なくとも一部が（一 1100) ( これは（1— 100)と結晶幾何学的に等価である）となってレ、ても同様の結果が得られ た。
[0104] (実施例 9)
まず、図 3Aを参照して、 A1Nバルタ結晶の両主面である（0001)面および（000—
1)面を、研削および研磨加工して、両主面の平均粗さ Raを 50nmとした。
[0105] 次に、図 3Aを参照して、両主面の平均粗さ Raを 50nmとした A1Nバルタ結晶をく 1 — 100〉方向に垂直な複数の面でスライスすることにより、幅 Sが 3mm、長さ Lが 20 〜 50mmで厚さ Tが lmmの { 1 100}の主面を有する複数の A1N結晶基板（III族 窒化物結晶基板 lOp, 10q)を切り出した。次いで、切り出した各 A1N結晶基板の研 削および研磨加工されて!/、な!/、4面を研削および研磨加工して、これら 4面の平均粗 さ Raを 5nmとした。こうして、 { 1— 100}の主面の平均粗さ Raが 5nmである複数の A1 N結晶基板が得られた。それらの A1N結晶基板の中には、その主面の面方位が { 1 — 100}と完全に一致して!/、な!/、A1N結晶基板もあった力 かかる A1N結晶基板の いずれについても、その主面の面方位は { 1— 100}に対するオフ角が 5° 以下であ つた。
[0106] 次に、図 3Bを参照して、複数の A1N結晶基板 (III族窒化物結晶基板 lOp, 10q) の（1 100)の主面 10pm, 10qmが互いに平 fiになるように、かつ、それらの A1N 結晶基板の [0001]方向が同一になるように、横方向にそれらの A1N結晶基板を互 いに隣接させて配置した。このとき、図 3Cも参照して、複数の A1N結晶基板の隣接 面 10pt, 10qtの平均粗さ Raは 50nmである。
[0107] 次に、図 3Cを参照して、配置した複数の A1N結晶基板 (III族窒化物結晶基板 10p , 10q)の（1 100)主面 10pm, 10qm上に、昇華法により、窒素ガス雰囲気下 220 0°Cで A1N結晶（III族窒化物結晶 20)を成長速度 100 μ m/hrで 50時間成長させ た。
[0108] 得られた A1N結晶（III族窒化物結晶 20)は基板隣接上方領域 20tにお!/、ても異常 成長はなぐ（1— 100)の主面 20mを有していた。この A1N結晶の（1— 100)面につ いての X線ロッキングカーブ測定において、基板直上領域 20sでは、先端に分裂が ない回折ピークが得られ、その半値幅は lOOarcsecであった。また、基板隣接上方 領域 20tにおいても、先端に分裂がない回折ピークが得られ、その半値幅は 150arc secであった。また、この A1N結晶の（1— 100)の主面 20mの貫通転位密度は基板 直上領域 20sでは 3 X 105cm— 2、基板隣接上方領域 20tでは 4 X 105cm— 2であった。 また、この A1N結晶の主な不純物原子は酸素原子および炭素原子であった。結果を 表 2にまとめた。
[0109] なお、実施例 9において、 A1N結晶をその上に成長させる面である複数の A1N結 晶基板の主面の面方位が全て（1— 100)であった力 少なくとも一部が（一 1100) ( これは（1— 100)と結晶幾何学的に等価である）となってレ、ても同様の結果が得られ た。 [0110] [表 2]
Figure imgf000029_0001
[0111] 表 2から明らかなように、 III族窒化物バルタ結晶から、 {0001 }以外の任意に特定さ れる面方位 {h k i 1 }の主面を有する複数の III族窒化物結晶基板を切り出す工程と
0 0 0 0
、複数の III族窒化物結晶基板の主面が互いに平行で、かつ、それらの基板の [000 1]方向が同一になるように、横方向にそれらの基板を互いに隣接させて配置するェ 程と、複数の III族窒化物結晶基板の主面上に III族窒化物結晶を成長させる工程と を含む III族窒化物結晶の製造方法により、 {h k i l }の主面を有する III族窒化物結
0 0 0 0
晶が得られた。
[0112] ここで、表 1の実施例 1〜7と表 2の実施例 8および 9とを対比すると明らかなように、 I II族窒化物結晶の製造方法にぉレ、て、 III族窒化物結晶を成長させる温度を 2000°C 以上とすることにより、 III族窒化物結晶の主面の貫通密度が著しく低減することがわ かった。
[0113] 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的な ものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許 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のすべて の変更が含まれることが意図される。
産業上の利用可能性
本発明にかかる製造方法により製造される III族窒化物結晶は、発光素子 (発光ダ ィオード、レーザダイオードなど）、電子デバイス (整流器、ノイポーラトランジスタ、電 界効果トランジスタまたは HEMT (High Electron Mobility Transistor ;高電子移動度 トランジスタ）など）、半導体センサ（温度センサ、圧力センサ、放射センサまたは可視 紫外光検出器など）、 SAWデバイス（Surface Acoustic Wave Device ;表面弾性波 素子）、加速度センサ、 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)部品、圧電振動 子、共振器または圧電ァクチユエータなどに利用される。

Claims

請求の範囲
[1] {0001 }以外の任意に特定される面方位の主面を有する III族窒化物結晶の製造 方法であって、
III族窒化物バルタ結晶から、前記特定される面方位の主面を有する複数の III族 窒化物結晶基板を切り出す工程と、
前記基板の前記主面が互いに平行で、かつ、前記基板の [0001]方向が同一にな るように、横方向に前記基板を互いに隣接させて配置する工程と、
前記基板の前記主面上に、前記 III族窒化物結晶を成長させる工程と、を含む III 族窒化物結晶の製造方法。
[2] 前記特定される面方位は、 { 1— 10X} (ここで、 Xは 0以上の整数）、 { 11— 2Y} (こ こで、 Yは 0以上の整数）および {HK— (H + K) 0} (ここで、 Hおよび Kは 0以外の整 数)からなる群から選ばれるいずれかの結晶幾何学的に等価な面方位に対するオフ 角が 5° 以下である請求項 1に記載の III族窒化物結晶の製造方法。
[3] 前記特定される面方位は、 U— 100}、 { 11 20}、 { 1 102}および { 11 22}か らなる群から選ばれるいずれかの結晶幾何学的に等価な面方位に対するオフ角が 5 ° 以下である請求項 1に記載の III族窒化物結晶の製造方法。
[4] 前記特定される面方位は、 { 1 100}に対するオフ角が 5° 以下である請求項 1に 記載の III族窒化物結晶の製造方法。
[5] 前記基板が互いに隣接する面の平均粗さ Raが、 50nm以下である請求項 1から請 求項 4までのいずれかに記載の III族窒化物結晶の製造方法。
[6] 前記 III族窒化物結晶を成長させる温度が、 2000°C以上である請求項 1から請求 項 5までのいずれかに記載の III族窒化物結晶の製造方法。
[7] 前記 III族窒化物結晶を成長させる方法が、昇華法である請求項 1から請求項 6ま でのいずれかに記載の III族窒化物結晶の製造方法。
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KR1020097008369A KR101410534B1 (ko) 2006-11-17 2007-11-14 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법
US12/467,297 US8258051B2 (en) 2006-11-17 2009-05-17 Method of manufacturing III-nitride crystal, and semiconductor device utilizing the crystal
US13/564,731 US8404042B2 (en) 2006-11-17 2012-08-02 Group-III nitride crystal composite
US13/762,401 US8709923B2 (en) 2006-11-17 2013-02-08 Method of manufacturing III-nitride crystal
US14/194,830 US8872309B2 (en) 2006-11-17 2014-03-03 Composite of III-nitride crystal on laterally stacked substrates
US14/491,962 US9064706B2 (en) 2006-11-17 2014-09-19 Composite of III-nitride crystal on laterally stacked substrates

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Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/467,297 Continuation-In-Part US8258051B2 (en) 2006-11-17 2009-05-17 Method of manufacturing III-nitride crystal, and semiconductor device utilizing the crystal

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US (4) US8258051B2 (ja)
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KR (1) KR101410534B1 (ja)
WO (1) WO2008059875A1 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101591810A (zh) * 2008-05-28 2009-12-02 住友电气工业株式会社 制造ⅲ族氮化物结晶、ⅲ族氮化物结晶衬底以及半导体器件的方法
JP2010013298A (ja) * 2008-07-01 2010-01-21 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶接合基板およびその製造方法ならびにｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法
WO2010009325A2 (en) 2008-07-16 2010-01-21 Ostendo Technologies, Inc. Growth of planar non-polar {1-1 0 0} m-plane and semi-polar {1 1-2 2} gallium nitride with hydride vapor phase epitaxy (hvpe)
JP2010037155A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体結晶の製造方法
WO2010047331A1 (ja) * 2008-10-24 2010-04-29 住友電気工業株式会社 Iii族窒化物半導体電子デバイス、iii族窒化物半導体電子デバイスを作製する方法、及びiii族窒化物半導体エピタキシャルウエハ
US20110104438A1 (en) * 2008-07-01 2011-05-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. AlxGa(1-x)N SINGLE CRYSTAL, METHOD OF PRODUCING AlxGa(1-x)N SINGLE CRYSTAL, AND OPTICAL COMPONENT
CN102137961A (zh) * 2009-06-29 2011-07-27 住友电气工业株式会社 Iii族氮化物晶体及其制造方法
JP2013082628A (ja) * 2013-02-12 2013-05-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶、ｉｉｉ族窒化物結晶基板および半導体デバイスの製造方法
JP2013216528A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Furukawa Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体基板およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
US8629065B2 (en) 2009-11-06 2014-01-14 Ostendo Technologies, Inc. Growth of planar non-polar {10-10} M-plane gallium nitride with hydride vapor phase epitaxy (HVPE)
EP2083099B1 (en) * 2006-11-17 2019-09-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing iii-nitride crystal

Families Citing this family (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9518340B2 (en) 2006-04-07 2016-12-13 Sixpoint Materials, Inc. Method of growing group III nitride crystals
US9064706B2 (en) 2006-11-17 2015-06-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Composite of III-nitride crystal on laterally stacked substrates
EP2111634A4 (en) * 2007-02-12 2014-01-08 Univ California AL (X) GA (1-X) N-FAIR-FREE NONPOLAR III-NITRIDE BASED LASER DIODES AND LED DIODES
JP2010006685A (ja) * 2008-05-28 2010-01-14 Sumitomo Electric Ind Ltd ＡｌｘＧａ１−ｘＮ単結晶および電磁波透過体
JP2010042980A (ja) * 2008-07-17 2010-02-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法およびｉｉｉ族窒化物結晶
EP2320465A4 (en) * 2008-08-05 2014-01-22 Sumitomo Electric Industries SCHOTTKY DIODE AND MANUFACTURING PROCESS FOR A SCHOTTKY DIODE
JP5112983B2 (ja) * 2008-08-06 2013-01-09 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体製造方法およびｉｉｉ族窒化物半導体育成用の種結晶
WO2010024285A1 (ja) 2008-09-01 2010-03-04 住友電気工業株式会社 窒化物基板の製造方法および窒化物基板
JP2010068109A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 弾性表面波素子
JP2010068097A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 弾性表面波素子
JP5515341B2 (ja) * 2009-03-16 2014-06-11 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長方法
US8742459B2 (en) 2009-05-14 2014-06-03 Transphorm Inc. High voltage III-nitride semiconductor devices
WO2010140564A1 (ja) * 2009-06-01 2010-12-09 三菱化学株式会社 窒化物半導体結晶およびその製造方法
JP5509680B2 (ja) * 2009-06-01 2014-06-04 三菱化学株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶及びその製造方法
JP5888317B2 (ja) * 2009-06-29 2016-03-22 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶
JP2011016676A (ja) 2009-07-07 2011-01-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物半導体基板の製造方法
JP5447289B2 (ja) * 2009-08-19 2014-03-19 三菱化学株式会社 窒化物半導体結晶およびその製造方法
US8598685B2 (en) 2009-09-04 2013-12-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. GaN single crystal substrate and method of manufacturing thereof and GaN-based semiconductor device and method of manufacturing thereof
JP5549157B2 (ja) * 2009-09-04 2014-07-16 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板およびその製造方法、ならびにＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
JP5549158B2 (ja) * 2009-09-04 2014-07-16 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板およびその製造方法、ならびにＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
JP5471251B2 (ja) * 2009-09-30 2014-04-16 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板およびＧａＮ系半導体デバイス
JP5381581B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-08 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム基板
JP5365454B2 (ja) * 2009-09-30 2013-12-11 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板、エピタキシャル基板及び半導体デバイス
JP5423294B2 (ja) * 2009-09-30 2014-02-19 住友電気工業株式会社 窒化物半導体発光素子
JP5445105B2 (ja) * 2009-12-18 2014-03-19 三菱化学株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法及びｉｉｉ族窒化物結晶
JP5573225B2 (ja) * 2010-02-26 2014-08-20 三菱化学株式会社 第１３族金属窒化物結晶の製造方法、該製造方法により得られる第１３族金属窒化物結晶および半導体デバイスの製造方法
WO2011109754A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 The Regents Of The University Of California Semi-polar iii-nitride optoelectronic devices on m-plane substrates with miscuts less than +/-15 degrees in the c-direction
WO2011127050A1 (en) * 2010-04-05 2011-10-13 The Regents Of The University Of California Aluminum gallium nitride barriers and separate confinement heterostructure (sch) layers for semipolar plane iii-nitride semiconductor-based light emitting diodes and laser diodes
US9564320B2 (en) 2010-06-18 2017-02-07 Soraa, Inc. Large area nitride crystal and method for making it
JP2012006772A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長方法およびｉｉｉ族窒化物結晶基板
JP2012019069A (ja) * 2010-07-08 2012-01-26 Toshiba Corp 電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタの製造方法
JP5757068B2 (ja) * 2010-08-02 2015-07-29 住友電気工業株式会社 ＧａＮ結晶の成長方法
JP5789929B2 (ja) * 2010-08-03 2015-10-07 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長方法
JP5620762B2 (ja) * 2010-09-09 2014-11-05 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
JP6031733B2 (ja) 2010-09-27 2016-11-24 住友電気工業株式会社 ＧａＮ結晶の製造方法
JP5830973B2 (ja) * 2010-12-01 2015-12-09 三菱化学株式会社 ＧａＮ自立基板および半導体発光デバイスの製造方法
JP2012136418A (ja) * 2010-12-01 2012-07-19 Mitsubishi Chemicals Corp Ｉｉｉ族窒化物半導体基板とその製造方法
US8742460B2 (en) * 2010-12-15 2014-06-03 Transphorm Inc. Transistors with isolation regions
JP5678653B2 (ja) * 2010-12-28 2015-03-04 三菱化学株式会社 六方晶系半導体板状結晶の製造方法
US8643062B2 (en) 2011-02-02 2014-02-04 Transphorm Inc. III-N device structures and methods
US8772842B2 (en) 2011-03-04 2014-07-08 Transphorm, Inc. Semiconductor diodes with low reverse bias currents
US8901604B2 (en) 2011-09-06 2014-12-02 Transphorm Inc. Semiconductor devices with guard rings
US9257547B2 (en) 2011-09-13 2016-02-09 Transphorm Inc. III-N device structures having a non-insulating substrate
US8598937B2 (en) 2011-10-07 2013-12-03 Transphorm Inc. High power semiconductor electronic components with increased reliability
JP2013087029A (ja) * 2011-10-20 2013-05-13 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長方法
WO2013058350A1 (ja) * 2011-10-21 2013-04-25 三菱化学株式会社 周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法、及び該製造方法により製造される周期表第１３族金属窒化物半導体結晶
EP2796594A4 (en) 2012-01-11 2015-09-02 Univ Osaka PROCESS FOR PREPARING GROUP III NITRIDE CRYSTALS, GROUP III NITRIDE CRYSTALS AND SEMICONDUCTOR DEVICE
US9165766B2 (en) 2012-02-03 2015-10-20 Transphorm Inc. Buffer layer structures suited for III-nitride devices with foreign substrates
WO2013155108A1 (en) 2012-04-09 2013-10-17 Transphorm Inc. N-polar iii-nitride transistors
US9184275B2 (en) 2012-06-27 2015-11-10 Transphorm Inc. Semiconductor devices with integrated hole collectors
EP2890537A1 (en) 2012-08-28 2015-07-08 Sixpoint Materials Inc. Group iii nitride wafer and its production method
KR102096421B1 (ko) 2012-09-25 2020-04-02 식스포인트 머터리얼즈 인코퍼레이티드 Iii 족 질화물 결정의 성장 방법
CN104781454A (zh) 2012-09-26 2015-07-15 希波特公司 第iii族氮化物晶片和制造方法与测试方法
JP6522521B2 (ja) 2013-02-15 2019-05-29 トランスフォーム インコーポレーテッド 半導体デバイスの電極及びその製造方法
US9087718B2 (en) 2013-03-13 2015-07-21 Transphorm Inc. Enhancement-mode III-nitride devices
US9245992B2 (en) 2013-03-15 2016-01-26 Transphorm Inc. Carbon doping semiconductor devices
US9443938B2 (en) 2013-07-19 2016-09-13 Transphorm Inc. III-nitride transistor including a p-type depleting layer
WO2015020161A1 (ja) 2013-08-08 2015-02-12 三菱化学株式会社 自立ＧａＮ基板、ＧａＮ結晶、ＧａＮ単結晶の製造方法および半導体デバイスの製造方法
JP2014001138A (ja) * 2013-09-25 2014-01-09 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ単結晶基板およびその製造方法、ならびにＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
JP2014001137A (ja) * 2013-09-25 2014-01-09 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ単結晶基板およびその製造方法、ならびにＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
CN105917035B (zh) 2014-01-17 2019-06-18 三菱化学株式会社 GaN基板、GaN基板的制造方法、GaN结晶的制造方法和半导体器件的制造方法
JP6129784B2 (ja) 2014-05-26 2017-05-17 住友化学株式会社 Ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法
JP6573154B2 (ja) * 2014-06-05 2019-09-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 窒化物半導体構造、窒化物半導体構造を備えた電子デバイス、窒化物半導体構造を備えた発光デバイス、および窒化物半導体構造を製造する方法
US9318593B2 (en) 2014-07-21 2016-04-19 Transphorm Inc. Forming enhancement mode III-nitride devices
EP3183225A1 (en) * 2014-08-22 2017-06-28 Patrick E. Hopkins Method of forming a thermal barrier coating
JP5950070B1 (ja) 2014-12-16 2016-07-13 三菱化学株式会社 ＧａＮ基板
US9536967B2 (en) 2014-12-16 2017-01-03 Transphorm Inc. Recessed ohmic contacts in a III-N device
US9536966B2 (en) 2014-12-16 2017-01-03 Transphorm Inc. Gate structures for III-N devices
WO2017010166A1 (ja) * 2015-07-14 2017-01-19 三菱化学株式会社 非極性または半極性ＧａＮウエハ
JP6547506B2 (ja) * 2015-08-05 2019-07-24 三菱ケミカル株式会社 窒化物半導体結晶の製造方法
US10364510B2 (en) 2015-11-25 2019-07-30 Sciocs Company Limited Substrate for crystal growth having a plurality of group III nitride seed crystals arranged in a disc shape
JP6604205B2 (ja) * 2016-01-05 2019-11-13 国立大学法人大阪大学 窒化物結晶基板の製造方法および結晶成長用基板
US11322599B2 (en) 2016-01-15 2022-05-03 Transphorm Technology, Inc. Enhancement mode III-nitride devices having an Al1-xSixO gate insulator
US10953575B2 (en) 2016-02-12 2021-03-23 The Boeing Company Enhanced systems that facilitate vacuum bag curing of composite parts
US10584031B2 (en) 2016-03-08 2020-03-10 Sciocs Company Limited Nitride crystal substrate
US10224401B2 (en) 2016-05-31 2019-03-05 Transphorm Inc. III-nitride devices including a graded depleting layer
JP6861490B2 (ja) * 2016-09-07 2021-04-21 株式会社サイオクス 窒化物結晶基板の製造方法および結晶成長用基板
JP6735647B2 (ja) 2016-09-29 2020-08-05 株式会社サイオクス 窒化物結晶基板の製造方法
JP6778577B2 (ja) * 2016-10-07 2020-11-04 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板、及び、ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
JP6831276B2 (ja) 2017-03-17 2021-02-17 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板
US11466384B2 (en) 2019-01-08 2022-10-11 Slt Technologies, Inc. Method of forming a high quality group-III metal nitride boule or wafer using a patterned substrate
TWI698546B (zh) * 2019-06-20 2020-07-11 環球晶圓股份有限公司 具有氮化鋁成核層的基板及其製造方法
JP6701418B1 (ja) * 2019-07-26 2020-05-27 Ｊｘ金属株式会社 リン化インジウム基板、及びリン化インジウム基板の製造方法
US11721549B2 (en) 2020-02-11 2023-08-08 Slt Technologies, Inc. Large area group III nitride crystals and substrates, methods of making, and methods of use
US12091771B2 (en) 2020-02-11 2024-09-17 Slt Technologies, Inc. Large area group III nitride crystals and substrates, methods of making, and methods of use
WO2021162727A1 (en) 2020-02-11 2021-08-19 SLT Technologies, Inc Improved group iii nitride substrate, method of making, and method of use
KR102916033B1 (ko) * 2021-04-06 2026-01-20 삼성전자주식회사 파워 소자 및 그 제조방법
US12224344B2 (en) * 2021-04-08 2025-02-11 Semiconductor Components Industries, Llc Method and system for control of sidewall orientation in vertical gallium nitride field effect transistors
WO2023190969A1 (ja) 2022-03-31 2023-10-05 三菱ケミカル株式会社 ＧａＮ結晶及びＧａＮウエハ

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0375298A (ja) * 1989-05-22 1991-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 高圧相物質単結晶の製造方法
JP2001102307A (ja) 1999-09-28 2001-04-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶ＧａＮの結晶成長方法及び単結晶ＧａＮ基板の製造方法と単結晶ＧａＮ基板
JP2002029897A (ja) * 2000-07-10 2002-01-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶ＧａＮ基板の製造方法と単結晶ＧａＮ基板
JP2005162526A (ja) 2003-12-02 2005-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化ガリウム結晶作成方法
JP2005343713A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Hitachi Cable Ltd Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体自立基板及びその製造方法並びにｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体
JP2006027976A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Univ Waseda 窒化物単結晶の製造方法及びその製造装置
JP2006315947A (ja) * 2005-04-11 2006-11-24 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体ウエハ及びその製造方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5443032A (en) * 1992-06-08 1995-08-22 Air Products And Chemicals, Inc. Method for the manufacture of large single crystals
JP3350992B2 (ja) * 1993-02-05 2002-11-25 住友電気工業株式会社 ダイヤモンドの合成方法
US5474021A (en) * 1992-09-24 1995-12-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Epitaxial growth of diamond from vapor phase
SE9502288D0 (sv) * 1995-06-26 1995-06-26 Abb Research Ltd A device and a method for epitaxially growing objects by CVD
US6348096B1 (en) * 1997-03-13 2002-02-19 Nec Corporation Method for manufacturing group III-V compound semiconductors
JPH1143398A (ja) * 1997-07-22 1999-02-16 Mitsubishi Cable Ind Ltd ＧａＮ系結晶成長用基板およびその用途
US6306211B1 (en) * 1999-03-23 2001-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for growing semiconductor film and method for fabricating semiconductor device
JP3702700B2 (ja) * 1999-03-31 2005-10-05 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子及びその製造方法
JP2001122693A (ja) * 1999-10-22 2001-05-08 Nec Corp 結晶成長用下地基板およびこれを用いた基板の製造方法
WO2001068957A1 (en) * 2000-03-13 2001-09-20 Ii-Vi Incorporated Large size single crystal seed crystal fabrication by intergrowth of tiled seed crystals
JP3988018B2 (ja) * 2001-01-18 2007-10-10 ソニー株式会社 結晶膜、結晶基板および半導体装置
US6939730B2 (en) * 2001-04-24 2005-09-06 Sony Corporation Nitride semiconductor, semiconductor device, and method of manufacturing the same
AUPS112202A0 (en) * 2002-03-14 2002-04-18 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Semiconductor manufacture
JP4622447B2 (ja) * 2004-01-23 2011-02-02 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶基板の製造方法
US7192482B2 (en) * 2004-08-10 2007-03-20 Cree, Inc. Seed and seedholder combinations for high quality growth of large silicon carbide single crystals
JP2006137661A (ja) * 2004-10-12 2006-06-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化ガリウムウエハ
US7462505B2 (en) * 2005-02-23 2008-12-09 Tekcore Co., Ltd. Growth process of a crystalline gallium nitride based compound and semiconductor device including gallium nitride based compound
JP5332168B2 (ja) * 2006-11-17 2013-11-06 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法
JP4259591B2 (ja) * 2007-01-16 2009-04-30 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法、ｉｉｉ族窒化物結晶基板およびｉｉｉ族窒化物半導体デバイス
US8269251B2 (en) * 2007-05-17 2012-09-18 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing group III nitride semiconductor crystal, group III nitride semiconductor substrate, and semiconductor light-emitting device
JP4714192B2 (ja) * 2007-07-27 2011-06-29 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム結晶の成長方法、窒化ガリウム結晶基板、エピウエハの製造方法およびエピウエハ
US7727874B2 (en) * 2007-09-14 2010-06-01 Kyma Technologies, Inc. Non-polar and semi-polar GaN substrates, devices, and methods for making them
JP5493861B2 (ja) * 2007-10-09 2014-05-14 株式会社リコー Ｉｉｉ族窒化物結晶基板の製造方法
US20090278125A1 (en) * 2008-04-17 2009-11-12 Xiangfeng Duan Crystalline semiconductor films, growth of such films and devices including such films
JP2009286652A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶、ｉｉｉ族窒化物結晶基板および半導体デバイスの製造方法
JP2010042980A (ja) * 2008-07-17 2010-02-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法およびｉｉｉ族窒化物結晶
US8048225B2 (en) * 2009-01-29 2011-11-01 Soraa, Inc. Large-area bulk gallium nitride wafer and method of manufacture
JP5446622B2 (ja) * 2009-06-29 2014-03-19 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶およびその製造方法
US8598685B2 (en) * 2009-09-04 2013-12-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. GaN single crystal substrate and method of manufacturing thereof and GaN-based semiconductor device and method of manufacturing thereof
JP5397136B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-22 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0375298A (ja) * 1989-05-22 1991-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 高圧相物質単結晶の製造方法
JP2001102307A (ja) 1999-09-28 2001-04-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶ＧａＮの結晶成長方法及び単結晶ＧａＮ基板の製造方法と単結晶ＧａＮ基板
JP2002029897A (ja) * 2000-07-10 2002-01-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶ＧａＮ基板の製造方法と単結晶ＧａＮ基板
JP2005162526A (ja) 2003-12-02 2005-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化ガリウム結晶作成方法
JP2005343713A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Hitachi Cable Ltd Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体自立基板及びその製造方法並びにｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体
JP2006027976A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Univ Waseda 窒化物単結晶の製造方法及びその製造装置
JP2006315947A (ja) * 2005-04-11 2006-11-24 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体ウエハ及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2083099A4

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2083099B1 (en) * 2006-11-17 2019-09-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing iii-nitride crystal
CN101591810A (zh) * 2008-05-28 2009-12-02 住友电气工业株式会社 制造ⅲ族氮化物结晶、ⅲ族氮化物结晶衬底以及半导体器件的方法
EP2128309A1 (en) * 2008-05-28 2009-12-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing III nitride crystal, III nitride crystal substrate, and semiconductor device
JP2009286652A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶、ｉｉｉ族窒化物結晶基板および半導体デバイスの製造方法
US7964477B2 (en) 2008-05-28 2011-06-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing III nitride crystal, III nitride crystal substrate, and semiconductor device
JP2010013298A (ja) * 2008-07-01 2010-01-21 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶接合基板およびその製造方法ならびにｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法
US20110104438A1 (en) * 2008-07-01 2011-05-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. AlxGa(1-x)N SINGLE CRYSTAL, METHOD OF PRODUCING AlxGa(1-x)N SINGLE CRYSTAL, AND OPTICAL COMPONENT
WO2010009325A2 (en) 2008-07-16 2010-01-21 Ostendo Technologies, Inc. Growth of planar non-polar {1-1 0 0} m-plane and semi-polar {1 1-2 2} gallium nitride with hydride vapor phase epitaxy (hvpe)
WO2010009325A3 (en) * 2008-07-16 2010-03-11 Ostendo Technologies, Inc. Growth of semi-polar (11-22) or (10-13) gallium nitride with hydride vapor phase epitaxy
US8673074B2 (en) 2008-07-16 2014-03-18 Ostendo Technologies, Inc. Growth of planar non-polar {1 -1 0 0} M-plane and semi-polar {1 1 -2 2} gallium nitride with hydride vapor phase epitaxy (HVPE)
JP2010037155A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体結晶の製造方法
CN102187433A (zh) * 2008-10-24 2011-09-14 住友电气工业株式会社 Ⅲ族氮化物半导体电子器件、制作ⅲ族氮化物半导体电子器件的方法以及ⅲ族氮化物半导体外延片
US8502310B2 (en) 2008-10-24 2013-08-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. III nitride semiconductor electronic device, method for manufacturing III nitride semiconductor electronic device, and III nitride semiconductor epitaxial wafer
JP2010103353A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体電子デバイス、ｉｉｉ族窒化物半導体電子デバイスを作製する方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体エピタキシャルウエハ
WO2010047331A1 (ja) * 2008-10-24 2010-04-29 住友電気工業株式会社 Iii族窒化物半導体電子デバイス、iii族窒化物半導体電子デバイスを作製する方法、及びiii族窒化物半導体エピタキシャルウエハ
CN102137961A (zh) * 2009-06-29 2011-07-27 住友电气工业株式会社 Iii族氮化物晶体及其制造方法
CN102137961B (zh) * 2009-06-29 2014-09-03 住友电气工业株式会社 Iii族氮化物晶体及其制造方法
US8847363B2 (en) 2009-06-29 2014-09-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for producing group III nitride crystal
CN104250853A (zh) * 2009-06-29 2014-12-31 住友电气工业株式会社 Iii族氮化物晶体
US9368568B2 (en) 2009-06-29 2016-06-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group III nitride crystal substrates and group III nitride crystal
CN104250853B (zh) * 2009-06-29 2020-05-12 住友电气工业株式会社 Iii族氮化物晶体
US8629065B2 (en) 2009-11-06 2014-01-14 Ostendo Technologies, Inc. Growth of planar non-polar {10-10} M-plane gallium nitride with hydride vapor phase epitaxy (HVPE)
JP2013216528A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Furukawa Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体基板およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
JP2013082628A (ja) * 2013-02-12 2013-05-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶、ｉｉｉ族窒化物結晶基板および半導体デバイスの製造方法

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