ＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板
【課題】表面のオフ角を制御したＡｌＮ基板を歩留まりを向上して製造するＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板を提供する。
【解決手段】ＡｌＮ基板１０の製造方法は、以下の工程を備えている。まず、ＡｌＮ結晶を成長させる。そして、ＡｌＮ結晶から、第１の領域１２と、第１の領域１２を取り囲む第２の領域１３とを有する表面１１を含むＡｌＮ基板１０を切り出す。この切り出す工程では、表面１１に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとるようにＡｌＮ基板１０を切り出す。
【解決手段】ＡｌＮ基板１０の製造方法は、以下の工程を備えている。まず、ＡｌＮ結晶を成長させる。そして、ＡｌＮ結晶から、第１の領域１２と、第１の領域１２を取り囲む第２の領域１３とを有する表面１１を含むＡｌＮ基板１０を切り出す。この切り出す工程では、表面１１に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとるようにＡｌＮ基板１０を切り出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＮ（窒化アルミニウム）結晶は、６．２ｅＶの広いエネルギバンドギャップ、約３．３ＷＫ-1ｃｍ-1の高い熱伝導率および高い電気抵抗を有しているため、光デバイスや電子デバイスなどの半導体デバイス用の基板材料として注目されている。
【０００３】
このようなＡｌＮ結晶の製造方法が、たとえば特開２００７−１９７２７６号公報（特許文献１）に開示されている。この特許文献１には、以下の工程によりＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体基板を製造している。具体的には、ｃ面またはオフ角を有する異種基板上にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体膜を成長させる。その後、異種基板上に金属膜を堆積し、熱処理してＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体膜に空隙を形成する。次に、金属膜上にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶を堆積させる。次に、異種基板を剥離して、ｃ軸が表面に対して略垂直、またはｃ軸が表面に対して所定の角度だけ傾斜しているＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を得る。次に、このＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶の裏面を研磨して平坦面としている。このＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶から異種基板、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体膜および金属膜を除去することにより、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体基板を製造している。このように製造されるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶からなる半導体基板の表面は、アズグロウンである。
【特許文献１】特開２００７−１９７２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１では、アズグロウンでＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶を成長させている。つまり、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体基板の表面のオフ角は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶の成長条件のみで制御している。このため、高い歩留まりで、オフ角を制御したＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体基板を製造することは困難であるという問題があった。
【０００５】
したがって、本発明は、表面のオフ角を制御したＡｌＮ基板を歩留まりを向上して製造するＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＡｌＮ基板の製造方法は、以下の工程を備えている。まず、ＡｌＮ結晶を成長させる。そして、ＡｌＮ結晶から、第１の領域と、第１の領域を取り囲む第２の領域とを有する表面を含むＡｌＮ基板を切り出す。この切り出す工程では、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域の第１の点で最小値をとるようにＡｌＮ基板を切り出す。
【０００７】
本発明のＡｌＮ基板は、第１の領域と、この第１の領域を取り囲む第２の領域とを有する表面を含むＡｌＮ基板において、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角は、第２の領域の第１の点で最小値をとることを特徴としている。
【０００８】
本発明のＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板によれば、ＡｌＮ基板の表面上にエピタキシャル層を形成させる際に、エピタキシャル層の成長に好ましくないオフ角が最小となる点がＡｌＮ基板の外周側の第２の領域に位置している。このため、内周側に位置する第１の領域上には特性の高いエピタキシャル層を形成することができる。このように、第１の領域上に特性の高いエピタキシャル層を形成するようにオフ角が制御された表面を有するＡｌＮ基板を、ＡｌＮ結晶から切り出している。このため、ＡｌＮ結晶の状態によらず（つまりＡｌＮ結晶の成長条件等に依存せず）、安定してオフ角を制御したＡｌＮ基板を製造することができる。したがって、特性の高いエピタキシャル層を形成するためにオフ角が制御されたＡｌＮ基板を、歩留まりを向上して製造することができる。
【０００９】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、第２の領域がＡｌＮ基板のエッジから２ｍｍ以内になるようにＡｌＮ基板を切り出す。
【００１０】
また上記ＡｌＮ基板において好ましくは、第２の領域は、エッジから２ｍｍ以内である。
【００１１】
これにより、ＡｌＮ基板のエッジから２ｍｍ以内の第２の領域を除いた広い領域を第１の領域とすることができる。このため、この広い第１の領域を、特性の高いエピタキシャル層等に使用することができる。
【００１２】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、表面のオフ角が０よりも大きくなるようにＡｌＮ基板を切り出す。また上記ＡｌＮ基板において好ましくは、表面のオフ角は、０よりも大きい。
【００１３】
ＡｌＮ基板上にエピタキシャル層等を形成する場合、ＡｌＮ基板の表面の全面においてオフ角が０よりも大きいと、オフ角が０の領域を含まないＡｌＮ基板を製造することができる。このため、第１の領域上に形成したエピタキシャル層等の特性をより向上することができる。
【００１４】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜した平面と平行な平面に沿って、ＡｌＮ結晶からＡｌＮ基板を切り出す。
【００１５】
上記ＡｌＮ基板において好ましくは、表面は、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜している。
【００１６】
これにより、このＡｌＮ基板を用いて作製したエピタキシャル層等の特性をより向上することができる。
【００１７】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程後に、ＡｌＮ基板の表面の研磨および研削の少なくとも一方を行なう工程をさらに備えている。
【００１８】
これにより、ＡｌＮ基板の表面を平坦に加工することができる。このため、このＡｌＮ基板を用いてエピタキシャル層等を容易に作製することができる。
【００１９】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、オフ角が第２の領域の第２の点で最大値をとり、かつ第２の点から第１の点にかけてオフ角が単調減少するようにＡｌＮ基板を切り出す。
【００２０】
上記ＡｌＮ基板において好ましくは、オフ角は第２の領域の第２の点で最大値をとり、第２の点から第１の点にかけてオフ角が単調減少する。
【００２１】
これにより、内周側に位置する第１の領域ではオフ角の最小値および最大値を含まないので、オフ角のばらつきを抑制することができる。また、内周側に位置する第１の領域のオフ角が０よりも大きくなる。このため、内周側に位置する第１の領域上に、より特性の高いエピタキシャル層等を形成することができる。
【００２２】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、複数枚のＡｌＮ基板を切り出す。これにより、ＡｌＮ基板の１枚当たりの製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板によれば、ＡｌＮ結晶からオフ角を制御してＡｌＮ基板を切り出すことによって、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、外周側で最小値をとるように、ＡｌＮ基板を歩留まりを向上して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
【００２５】
図１は、本実施の形態におけるＡｌＮ基板を概略的に示す断面図である。まず、図１を参照して、本実施の形態におけるＡｌＮ基板について説明する。
【００２６】
図１に示すように、ＡｌＮ基板１０は、表面１１を含んでいる。表面１１は、第１の領域１２と、第１の領域１２を取り囲む第２の領域１３とを有している。つまり、第１の領域１２はＡｌＮ基板１０の表面１１において内周側に位置し、第２の領域１３はＡｌＮ基板１０の表面１１において外周側に位置している。第１の領域１２は、ＡｌＮ基板１０の表面１１において、表面１１上に形成するエピタキシャル層のうち、基板またはデバイスに用いられるエピタキシャル層を形成する領域である。表面１１上に形成するエピタキシャル層のうち、基板またはデバイスに用いられない第２の領域１３は、たとえばエッジからの距離ｔが２ｍｍ以内である。
【００２７】
図２および図３は、本実施の形態におけるＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。図２および図３において、矢印はオフ角の大きさと方向とを示すベクトルである。図２および図３において、ａとはａ軸方向、ｍとはｍ軸方向、ｃとはｃ軸方向を指し、ＡｌＮ基板１０の表面１１の中央での方向を示す。図２および図３に示すように、表面１１は、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜している。
【００２８】
なお、ｃ面とは、｛０００１｝面を意味し、（０００１）面、（０００−１）面、およびそれらと平行な面を含んでいる。ｍ軸方向とは、＜１−１００＞方向を意味し、［１−１００］方向、［１０−１０］方向、［−１１００］方向、［−１０１０］方向、［０１−１０］方向および［０−１１０］方向を含んでいる。またａ軸方向とは、＜１１−２０＞方向を意味し、［１１−２０］方向、［１−２１０］方向、［−２１１０］方向、［−１−１２０］方向、［−１２−１０］方向および［２−１−１０］方向を含んでいる。
【００２９】
表面１１に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角は、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとっている。このオフ角は、第２の領域１３の第２の点１３ｂで最大値をとっている。第２の点１３ｂから第１の点１３ａにかけてオフ角は単調減少している。なお、単調減少とは、第２の点１３ｂから第１の点１３ａに向けて、オフ角の大きさが常に同じまたは減少しており、かつ第２の点１３ｂのオフ角よりも第１の点１３ａのオフ角が小さいことを意味する。つまり、単調減少とは、第２の点１３ｂから第１の点１３ａに向けてオフ角が増加している部分が含まれていない。
【００３０】
表面１１のオフ角は、表面１１の全面に渡って０よりも大きいことが好ましい。つまり、第１の点１３ａのオフ角が０よりも大きいことが好ましい。この場合、表面１１のオフ角が０の領域をＡｌＮ基板１０は含まない。
【００３１】
特に、表面１１の第１の領域１２におけるオフ角は、０．１５°以上２°未満が好ましく、０．３°以上０．７°未満がより好ましい。この範囲の場合、第１の領域１２上に、特性の高いエピタキシャル層を形成することができる。
【００３２】
表面１１が矩形の場合、表面１１のエッジ上の一点と、他の点との距離の最大値が５ｍｍ以上であることが好ましい。また、表面１１が円形または楕円形の場合、最も長い直径が１０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３３】
続いて、本実施の形態におけるＡｌＮ基板の製造方法について説明する。
図４は、本実施の形態におけるＡｌＮ結晶を概略的に示す断面図である。図５は、本実施の形態におけるＡｌＮ結晶の製造に使用可能な成長装置である。図４および図５に示すように、まず、ＡｌＮ結晶２２を成長させる。このＡｌＮ結晶２２は、ＡｌＮ基板１０を製造するためのインゴットである。本実施の形態では、たとえば昇華法によりＡｌＮ結晶２２を成長させる。
【００３４】
ここで、図４を参照して、本実施の形態における成長装置１００の主要な構成について説明する。この成長装置１００は、昇華法により結晶成長する装置である。
【００３５】
図４に示すように、成長装置１００は、坩堝１０１と、加熱体１２１と、反応容器１２３と、加熱部１２５とを主に備えている。
【００３６】
坩堝１０１は、たとえばグラファイト製である。この坩堝１０１は、排気口１０１ａを有している。この坩堝１０１の周りには、坩堝１０１の内部と外部との通気を確保するように加熱体１２１が設けられている。この加熱体１２１の周りには、反応容器１２３が設けられている。この反応容器１２３の外側中央部には、加熱体１２１を加熱するための高周波加熱コイルなどの加熱部１２５が設けられている。
【００３７】
加熱体１２１および反応容器１２３の一方端部には、反応容器１２３内に配置された坩堝１０１へたとえば窒素ガスなどのキャリアガスを流すための導入口１２１ａ、１２３ａと、反応容器１２３の外部へキャリアガスを排出するための排出口１２１ｂ、１２３ｂとを有している。また、反応容器１２３の上部および下部には、坩堝１０１の上方および下方の温度を測定するための放射温度計１２７ａ、１２７ｂが設けられている。
【００３８】
なお、上記成長装置１００は、上記以外の様々な要素を含んでいてもよいが、説明の便宜上、これらの要素の図示および説明は省略する。
【００３９】
まず、下地基板２１を準備する。下地基板は特に限定されず、ＳｉＣ（炭化珪素）基板などの異種基板であってもよく、ＡｌＮ基板であってもよい。本実施の形態では、下地基板２１として、たとえば１インチの直径を有し、２５０μｍの厚さを有するＳｉＣ基板を準備する。この下地基板２１を坩堝１０１の上部に設置する。このとき、下地基板２１の表面は平坦化されており、下地基板２１の昇華を抑制するために、裏面側にはたとえばグラファイト製の下地基板保護材が密着するように設置する。
【００４０】
その後、高純度の原料１７を準備する。原料１７は、たとえばＡｌＮ粉末等を用いることができる。この原料１７を、下地基板２１と互いに向かい合うように、坩堝１０１の下部に設置する。
【００４１】
その後、反応容器１２３内に窒素ガスを流しながら、加熱部１２５を用いて加熱体１２１を加熱することにより、坩堝１０１内の温度を上昇させる。そして、原料１７が昇華する温度まで原料１７を加熱する。この加熱により、原料１７が昇華して昇華ガスを生成する。この昇華ガスを、原料１７よりも低温に設置されている下地基板２１の表面に再度固化させる。本実施の形態では、たとえば下地基板２１の温度を２０００℃に、原料１７の温度を２２００℃になるように加熱して、３０μｍの厚みを有するＡｌＮ結晶を成長させ、さらに１００時間ＡｌＮ結晶を成長させる。これにより、たとえば１０ｍｍの厚みを有するＡｌＮ結晶２２を成長させることができる。その後、室温（たとえば２５℃）まで冷却して、成長装置１００から取り出す。これにより、図４に示すように、下地基板２１上にＡｌＮ結晶２２を成長させることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ＡｌＮ結晶２２の成長方法として昇華法を採用したが、特に昇華法に限定されず、たとえばＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積）法などの気相成長法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などを採用することができる。
【００４３】
図６および図７は、本実施の形態のＡｌＮ結晶の結晶方位を概略的に示す模式図である。図６および図７において、一点鎖線はｃ軸方向を示す。このように成長させたＡｌＮ結晶２２の表面２２ａは、図４、図６および図７に示すように、凹に反っている。また図６および図７に示すように、ＡｌＮ結晶２２のｃ面も反っている。つまり、ＡｌＮ結晶２２の表面２２ａの位置によってｃ軸の向きは異なっている。
【００４４】
なお、本実施の形態では、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板を切り出すため、インゴットとして厚みの大きなＡｌＮ結晶２２を成長させている。厚みの大きなＡｌＮ結晶２２を成長させると、ＡｌＮ結晶２２の表面２２ａには反りが生じる。特にＡｌＮ結晶２２は、一方向に歪む性質を有している。このため、ＡｌＮ結晶２２の表面２２ａとｃ軸とのなす角は、表面２２ａの位置によってばらついている。
【００４５】
次に、ＡｌＮ結晶２２から、第１の領域１２と、第１の領域１２を取り囲む第２の領域１３とを有する表面１１を含むＡｌＮ基板１０を切り出す。この切り出す工程では、表面１１に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとるようにＡｌＮ基板１０を切り出す。また第２の領域１３がＡｌＮ基板１０のエッジから２ｍｍ以内になるようにＡｌＮ基板１０を切り出すことが好ましい。
【００４６】
この切り出す工程では、表面１１のオフ角が０よりも大きくなるようにＡｌＮ基板１０を切り出すことが好ましい。また切り出す工程では、オフ角が第２の領域１３の第２の点で最大値をとり、かつ第２の点１３ｂから第１の点１３ａにかけてオフ角が単調減少するようにＡｌＮ基板１０を切り出すことが好ましい。
【００４７】
具体的には、切り出す工程では、図６に示すように、ｃ面からｍ軸方向に傾斜した平面Ｓ１と平行な平面に沿って、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出す。この平面Ｓ１の法線ベクトルｎ１は、ｃ軸成分およびｍ軸成分に分解でき、ａ軸方向に成分を有していない。これにより、図２に示すＡｌＮ基板１０を製造することができる。本実施の形態では、たとえば４００μｍの厚みを有するＡｌＮ基板１０を製造することができる。
【００４８】
また、切り出す工程では、図７に示すように、ｃ面からａ軸方向に傾斜した平面Ｓ２と平行な平面に沿って、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出してもよい。この平面Ｓ２の法線ベクトルｎ２は、ｃ軸成分およびａ軸成分に分解でき、ｍ軸方向に成分を有していない。これにより、図３に示すＡｌＮ基板１０を製造することができる。
【００４９】
ここで、上記平面Ｓ１、Ｓ２は、ＡｌＮ結晶２２の中央に位置するｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜していることが好ましい。なお、ＡｌＮ結晶２２の中央とは、ＡｌＮ結晶２２の表面２２ａが多角形状のとき、その表面２２ａにおいて中央部を挟んで対向する任意に特定される２辺に内接する円の直径のうち最大の長さの中心を意味する。またＡｌＮ結晶２２の表面２２ａが円状または楕円状のとき、その表面２２ａにおいて任意に特定される直径のうち最大の長さの中心を意味する。
【００５０】
上記平面Ｓ１、Ｓ２は、ＡｌＮ結晶２２の外周側でｃ軸と直交していてもよい。この場合、ｃ軸と直交した部分でオフ角が０となり、この部分でオフ角が最小値をとる。この知見を利用して、オフ角を制御して、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出すことができる。
【００５１】
特に、上記平面Ｓ１、Ｓ２は、ＡｌＮ結晶２２のいずれのｃ軸とも直交しないことが好ましい。この場合、表面１１においてオフ角が０の領域を含まないＡｌＮ基板１０を製造することができる。
【００５２】
この切り出す工程では、平面Ｓ１、Ｓ２と並行な平面に沿って、複数枚のＡｌＮ基板１０を切り出すことが好ましい。ＡｌＮ結晶２２の厚みがたとえば１０ｍｍ以上の場合、容易に複数枚のＡｌＮ基板１０を切り出すことができる。
【００５３】
ＡｌＮ基板１０を切り出す方法は特に限定されず、たとえば切断など機械的な除去方法を用いることができる。切断とは、外周刃を持つスライサー、内周刃を持つスライサー、ワイヤーソーなどで機械的にＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出すことをいう。
【００５４】
このように製造されたＡｌＮ基板１０は、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとる。
【００５５】
次に、必要に応じて、ＡｌＮ基板１０の表面の研磨および研削の少なくとも一方を行なう。なお、研削とは、砥石を回転させながら表面に接触させて、厚さ方向に削り取ることをいう。ＡｌＮ基板１０は、研磨および研削の際に脱粒を抑制できるので、表面１１を容易に平坦にすることができる。なお、ＡｌＮ基板１０の裏面の研磨および研削の少なくとも一方をさらに行なってもよい。
【００５６】
本実施の形態では、ダイヤモンド砥粒を固定した砥石を用いてＡｌＮ基板１０の整形加工をし、その後ダイヤモンド砥粒を用いてＡｌＮ基板１０の表面１１の研削または研磨をする。
【００５７】
次に、本実施の形態におけるＡｌＮ基板１０の製造方法により製造されるＡｌＮ基板１０の効果について説明する。
【００５８】
本実施の形態におけるＡｌＮ基板１０の製造方法では、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとるようにＡｌＮ基板１０を切り出している。このようなＡｌＮ基板１０を切り出す工程では、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜した平面Ｓ１、Ｓ２と平行な平面に沿って、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出している。この場合、図２または図３に示すように、表面１１に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角は、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとる。
【００５９】
図８は、比較例のＡｌＮ基板を切り出す状態を概略的に示す模式図である。図８に示すように、比較例におけるＡｌＮ基板３０の製造方法では、ＡｌＮ結晶２２の中央付近でｃ軸と直交するような平面Ｔと平行な面でＡｌＮ基板３０を切り出すと、ＡｌＮ基板３０の表面３１のオフ角の分布は図９に示すようになる。つまり、ＡｌＮ基板３０の表面３１において内周側の第１の領域３２で最小値をとり、外周側の第２の領域３３に向けてオフ角が大きくなっている。なお、図９は、比較例のＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。図９において、矢印はオフ角の大きさと方向とを示すベクトルである。
【００６０】
製造したＡｌＮ基板１０、３０の表面上にエピタキシャル層を形成させると、オフ角の大きい領域上に形成したエピタキシャル層は横方向に結晶成長するため、良好な表面モフォロジーを有する。つまり、本実施の形態のように内周側に位置する第１の領域１２上に、特性の高いエピタキシャル層を形成することができる。一方、比較例では、外周側に位置する第２の領域３３上に、特性の高いエピタキシャル層を形成することができる。
【００６１】
ＡｌＮ基板１０、３０の表面１１、３１上に形成したエピタキシャル層を用いて作製される基板、デバイス等において、外周側に位置する第２の領域１３、３３上に形成されたエピタキシャル層は、基板、デバイス等において実質的に利用しない。このため、本実施の形態では、基板、デバイス等に利用しない領域としてＡｌＮ基板１０の第２の領域１３がオフ角の最小値となるように、ＡｌＮ基板１０はオフ角を制御している。したがって、ＡｌＮ基板１０を用いてエピタキシャル層を形成することにより基板、デバイス等に用いる場合に、特性を向上できるようにオフ角を制御することができる。一方、比較例のＡｌＮ基板３０では、基板、デバイス等に利用する第１の領域３２でオフ角が最小となっている。このため、比較例のＡｌＮ基板３０を用いてエピタキシャル層を形成すると、特性を向上できるようにオフ角を制御することができない。
【００６２】
また、本実施の形態では、オフ角が制御された表面１１を有するようにＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出している。このため、ＡｌＮ結晶２２の状態によらず（つまりＡｌＮ結晶２２の成長条件等に依存せず）、安定してオフ角を制御したＡｌＮ基板１０を製造することができる。したがって、特性の高いエピタキシャル層を形成するためにオフ角が制御されたＡｌＮ基板１０を、歩留まりを向上して製造することができる。
【００６３】
今回開示された実施の形態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実施の形態では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でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ基板を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ結晶を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ結晶の製造に使用可能な成長装置である。
【図６】本発明の実施の形態のＡｌＮ結晶の結晶方位を概略的に示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態のＡｌＮ結晶の結晶方位を概略的に示す模式図である。
【図８】比較例のＡｌＮ基板を切り出す状態を概略的に示す模式図である。
【図９】比較例のＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ ＡｌＮ基板、１１，２２ａ 表面、１２ 第１の領域、１３ 第２の領域、１３ａ 第１の点、１３ｂ 第２の点、１７ 原料、２１ 下地基板、２２ ＡｌＮ結晶、１００ 成長装置、１０１ 坩堝、１０１ａ 排気口、１２１ 加熱体、１２１ａ，１２３ａ 導入口、１２１ｂ，１２３ｂ 排出口、１２３ 反応容器、１２５ 加熱部、１２７ａ，１２７ｂ 放射温度計、ｎ１，ｎ２ 法線ベクトル、Ｓ１，Ｓ２ 平面。
【技術分野】
【０００１】
本発明はＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＮ（窒化アルミニウム）結晶は、６．２ｅＶの広いエネルギバンドギャップ、約３．３ＷＫ-1ｃｍ-1の高い熱伝導率および高い電気抵抗を有しているため、光デバイスや電子デバイスなどの半導体デバイス用の基板材料として注目されている。
【０００３】
このようなＡｌＮ結晶の製造方法が、たとえば特開２００７−１９７２７６号公報（特許文献１）に開示されている。この特許文献１には、以下の工程によりＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体基板を製造している。具体的には、ｃ面またはオフ角を有する異種基板上にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体膜を成長させる。その後、異種基板上に金属膜を堆積し、熱処理してＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体膜に空隙を形成する。次に、金属膜上にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶を堆積させる。次に、異種基板を剥離して、ｃ軸が表面に対して略垂直、またはｃ軸が表面に対して所定の角度だけ傾斜しているＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を得る。次に、このＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶の裏面を研磨して平坦面としている。このＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶から異種基板、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体膜および金属膜を除去することにより、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体基板を製造している。このように製造されるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶からなる半導体基板の表面は、アズグロウンである。
【特許文献１】特開２００７−１９７２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１では、アズグロウンでＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶を成長させている。つまり、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体基板の表面のオフ角は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体結晶の成長条件のみで制御している。このため、高い歩留まりで、オフ角を制御したＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体基板を製造することは困難であるという問題があった。
【０００５】
したがって、本発明は、表面のオフ角を制御したＡｌＮ基板を歩留まりを向上して製造するＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＡｌＮ基板の製造方法は、以下の工程を備えている。まず、ＡｌＮ結晶を成長させる。そして、ＡｌＮ結晶から、第１の領域と、第１の領域を取り囲む第２の領域とを有する表面を含むＡｌＮ基板を切り出す。この切り出す工程では、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域の第１の点で最小値をとるようにＡｌＮ基板を切り出す。
【０００７】
本発明のＡｌＮ基板は、第１の領域と、この第１の領域を取り囲む第２の領域とを有する表面を含むＡｌＮ基板において、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角は、第２の領域の第１の点で最小値をとることを特徴としている。
【０００８】
本発明のＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板によれば、ＡｌＮ基板の表面上にエピタキシャル層を形成させる際に、エピタキシャル層の成長に好ましくないオフ角が最小となる点がＡｌＮ基板の外周側の第２の領域に位置している。このため、内周側に位置する第１の領域上には特性の高いエピタキシャル層を形成することができる。このように、第１の領域上に特性の高いエピタキシャル層を形成するようにオフ角が制御された表面を有するＡｌＮ基板を、ＡｌＮ結晶から切り出している。このため、ＡｌＮ結晶の状態によらず（つまりＡｌＮ結晶の成長条件等に依存せず）、安定してオフ角を制御したＡｌＮ基板を製造することができる。したがって、特性の高いエピタキシャル層を形成するためにオフ角が制御されたＡｌＮ基板を、歩留まりを向上して製造することができる。
【０００９】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、第２の領域がＡｌＮ基板のエッジから２ｍｍ以内になるようにＡｌＮ基板を切り出す。
【００１０】
また上記ＡｌＮ基板において好ましくは、第２の領域は、エッジから２ｍｍ以内である。
【００１１】
これにより、ＡｌＮ基板のエッジから２ｍｍ以内の第２の領域を除いた広い領域を第１の領域とすることができる。このため、この広い第１の領域を、特性の高いエピタキシャル層等に使用することができる。
【００１２】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、表面のオフ角が０よりも大きくなるようにＡｌＮ基板を切り出す。また上記ＡｌＮ基板において好ましくは、表面のオフ角は、０よりも大きい。
【００１３】
ＡｌＮ基板上にエピタキシャル層等を形成する場合、ＡｌＮ基板の表面の全面においてオフ角が０よりも大きいと、オフ角が０の領域を含まないＡｌＮ基板を製造することができる。このため、第１の領域上に形成したエピタキシャル層等の特性をより向上することができる。
【００１４】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜した平面と平行な平面に沿って、ＡｌＮ結晶からＡｌＮ基板を切り出す。
【００１５】
上記ＡｌＮ基板において好ましくは、表面は、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜している。
【００１６】
これにより、このＡｌＮ基板を用いて作製したエピタキシャル層等の特性をより向上することができる。
【００１７】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程後に、ＡｌＮ基板の表面の研磨および研削の少なくとも一方を行なう工程をさらに備えている。
【００１８】
これにより、ＡｌＮ基板の表面を平坦に加工することができる。このため、このＡｌＮ基板を用いてエピタキシャル層等を容易に作製することができる。
【００１９】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、オフ角が第２の領域の第２の点で最大値をとり、かつ第２の点から第１の点にかけてオフ角が単調減少するようにＡｌＮ基板を切り出す。
【００２０】
上記ＡｌＮ基板において好ましくは、オフ角は第２の領域の第２の点で最大値をとり、第２の点から第１の点にかけてオフ角が単調減少する。
【００２１】
これにより、内周側に位置する第１の領域ではオフ角の最小値および最大値を含まないので、オフ角のばらつきを抑制することができる。また、内周側に位置する第１の領域のオフ角が０よりも大きくなる。このため、内周側に位置する第１の領域上に、より特性の高いエピタキシャル層等を形成することができる。
【００２２】
上記ＡｌＮ基板の製造方法において好ましくは、上記切り出す工程では、複数枚のＡｌＮ基板を切り出す。これにより、ＡｌＮ基板の１枚当たりの製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板によれば、ＡｌＮ結晶からオフ角を制御してＡｌＮ基板を切り出すことによって、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、外周側で最小値をとるように、ＡｌＮ基板を歩留まりを向上して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
【００２５】
図１は、本実施の形態におけるＡｌＮ基板を概略的に示す断面図である。まず、図１を参照して、本実施の形態におけるＡｌＮ基板について説明する。
【００２６】
図１に示すように、ＡｌＮ基板１０は、表面１１を含んでいる。表面１１は、第１の領域１２と、第１の領域１２を取り囲む第２の領域１３とを有している。つまり、第１の領域１２はＡｌＮ基板１０の表面１１において内周側に位置し、第２の領域１３はＡｌＮ基板１０の表面１１において外周側に位置している。第１の領域１２は、ＡｌＮ基板１０の表面１１において、表面１１上に形成するエピタキシャル層のうち、基板またはデバイスに用いられるエピタキシャル層を形成する領域である。表面１１上に形成するエピタキシャル層のうち、基板またはデバイスに用いられない第２の領域１３は、たとえばエッジからの距離ｔが２ｍｍ以内である。
【００２７】
図２および図３は、本実施の形態におけるＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。図２および図３において、矢印はオフ角の大きさと方向とを示すベクトルである。図２および図３において、ａとはａ軸方向、ｍとはｍ軸方向、ｃとはｃ軸方向を指し、ＡｌＮ基板１０の表面１１の中央での方向を示す。図２および図３に示すように、表面１１は、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜している。
【００２８】
なお、ｃ面とは、｛０００１｝面を意味し、（０００１）面、（０００−１）面、およびそれらと平行な面を含んでいる。ｍ軸方向とは、＜１−１００＞方向を意味し、［１−１００］方向、［１０−１０］方向、［−１１００］方向、［−１０１０］方向、［０１−１０］方向および［０−１１０］方向を含んでいる。またａ軸方向とは、＜１１−２０＞方向を意味し、［１１−２０］方向、［１−２１０］方向、［−２１１０］方向、［−１−１２０］方向、［−１２−１０］方向および［２−１−１０］方向を含んでいる。
【００２９】
表面１１に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角は、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとっている。このオフ角は、第２の領域１３の第２の点１３ｂで最大値をとっている。第２の点１３ｂから第１の点１３ａにかけてオフ角は単調減少している。なお、単調減少とは、第２の点１３ｂから第１の点１３ａに向けて、オフ角の大きさが常に同じまたは減少しており、かつ第２の点１３ｂのオフ角よりも第１の点１３ａのオフ角が小さいことを意味する。つまり、単調減少とは、第２の点１３ｂから第１の点１３ａに向けてオフ角が増加している部分が含まれていない。
【００３０】
表面１１のオフ角は、表面１１の全面に渡って０よりも大きいことが好ましい。つまり、第１の点１３ａのオフ角が０よりも大きいことが好ましい。この場合、表面１１のオフ角が０の領域をＡｌＮ基板１０は含まない。
【００３１】
特に、表面１１の第１の領域１２におけるオフ角は、０．１５°以上２°未満が好ましく、０．３°以上０．７°未満がより好ましい。この範囲の場合、第１の領域１２上に、特性の高いエピタキシャル層を形成することができる。
【００３２】
表面１１が矩形の場合、表面１１のエッジ上の一点と、他の点との距離の最大値が５ｍｍ以上であることが好ましい。また、表面１１が円形または楕円形の場合、最も長い直径が１０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３３】
続いて、本実施の形態におけるＡｌＮ基板の製造方法について説明する。
図４は、本実施の形態におけるＡｌＮ結晶を概略的に示す断面図である。図５は、本実施の形態におけるＡｌＮ結晶の製造に使用可能な成長装置である。図４および図５に示すように、まず、ＡｌＮ結晶２２を成長させる。このＡｌＮ結晶２２は、ＡｌＮ基板１０を製造するためのインゴットである。本実施の形態では、たとえば昇華法によりＡｌＮ結晶２２を成長させる。
【００３４】
ここで、図４を参照して、本実施の形態における成長装置１００の主要な構成について説明する。この成長装置１００は、昇華法により結晶成長する装置である。
【００３５】
図４に示すように、成長装置１００は、坩堝１０１と、加熱体１２１と、反応容器１２３と、加熱部１２５とを主に備えている。
【００３６】
坩堝１０１は、たとえばグラファイト製である。この坩堝１０１は、排気口１０１ａを有している。この坩堝１０１の周りには、坩堝１０１の内部と外部との通気を確保するように加熱体１２１が設けられている。この加熱体１２１の周りには、反応容器１２３が設けられている。この反応容器１２３の外側中央部には、加熱体１２１を加熱するための高周波加熱コイルなどの加熱部１２５が設けられている。
【００３７】
加熱体１２１および反応容器１２３の一方端部には、反応容器１２３内に配置された坩堝１０１へたとえば窒素ガスなどのキャリアガスを流すための導入口１２１ａ、１２３ａと、反応容器１２３の外部へキャリアガスを排出するための排出口１２１ｂ、１２３ｂとを有している。また、反応容器１２３の上部および下部には、坩堝１０１の上方および下方の温度を測定するための放射温度計１２７ａ、１２７ｂが設けられている。
【００３８】
なお、上記成長装置１００は、上記以外の様々な要素を含んでいてもよいが、説明の便宜上、これらの要素の図示および説明は省略する。
【００３９】
まず、下地基板２１を準備する。下地基板は特に限定されず、ＳｉＣ（炭化珪素）基板などの異種基板であってもよく、ＡｌＮ基板であってもよい。本実施の形態では、下地基板２１として、たとえば１インチの直径を有し、２５０μｍの厚さを有するＳｉＣ基板を準備する。この下地基板２１を坩堝１０１の上部に設置する。このとき、下地基板２１の表面は平坦化されており、下地基板２１の昇華を抑制するために、裏面側にはたとえばグラファイト製の下地基板保護材が密着するように設置する。
【００４０】
その後、高純度の原料１７を準備する。原料１７は、たとえばＡｌＮ粉末等を用いることができる。この原料１７を、下地基板２１と互いに向かい合うように、坩堝１０１の下部に設置する。
【００４１】
その後、反応容器１２３内に窒素ガスを流しながら、加熱部１２５を用いて加熱体１２１を加熱することにより、坩堝１０１内の温度を上昇させる。そして、原料１７が昇華する温度まで原料１７を加熱する。この加熱により、原料１７が昇華して昇華ガスを生成する。この昇華ガスを、原料１７よりも低温に設置されている下地基板２１の表面に再度固化させる。本実施の形態では、たとえば下地基板２１の温度を２０００℃に、原料１７の温度を２２００℃になるように加熱して、３０μｍの厚みを有するＡｌＮ結晶を成長させ、さらに１００時間ＡｌＮ結晶を成長させる。これにより、たとえば１０ｍｍの厚みを有するＡｌＮ結晶２２を成長させることができる。その後、室温（たとえば２５℃）まで冷却して、成長装置１００から取り出す。これにより、図４に示すように、下地基板２１上にＡｌＮ結晶２２を成長させることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ＡｌＮ結晶２２の成長方法として昇華法を採用したが、特に昇華法に限定されず、たとえばＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積）法などの気相成長法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などを採用することができる。
【００４３】
図６および図７は、本実施の形態のＡｌＮ結晶の結晶方位を概略的に示す模式図である。図６および図７において、一点鎖線はｃ軸方向を示す。このように成長させたＡｌＮ結晶２２の表面２２ａは、図４、図６および図７に示すように、凹に反っている。また図６および図７に示すように、ＡｌＮ結晶２２のｃ面も反っている。つまり、ＡｌＮ結晶２２の表面２２ａの位置によってｃ軸の向きは異なっている。
【００４４】
なお、本実施の形態では、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板を切り出すため、インゴットとして厚みの大きなＡｌＮ結晶２２を成長させている。厚みの大きなＡｌＮ結晶２２を成長させると、ＡｌＮ結晶２２の表面２２ａには反りが生じる。特にＡｌＮ結晶２２は、一方向に歪む性質を有している。このため、ＡｌＮ結晶２２の表面２２ａとｃ軸とのなす角は、表面２２ａの位置によってばらついている。
【００４５】
次に、ＡｌＮ結晶２２から、第１の領域１２と、第１の領域１２を取り囲む第２の領域１３とを有する表面１１を含むＡｌＮ基板１０を切り出す。この切り出す工程では、表面１１に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとるようにＡｌＮ基板１０を切り出す。また第２の領域１３がＡｌＮ基板１０のエッジから２ｍｍ以内になるようにＡｌＮ基板１０を切り出すことが好ましい。
【００４６】
この切り出す工程では、表面１１のオフ角が０よりも大きくなるようにＡｌＮ基板１０を切り出すことが好ましい。また切り出す工程では、オフ角が第２の領域１３の第２の点で最大値をとり、かつ第２の点１３ｂから第１の点１３ａにかけてオフ角が単調減少するようにＡｌＮ基板１０を切り出すことが好ましい。
【００４７】
具体的には、切り出す工程では、図６に示すように、ｃ面からｍ軸方向に傾斜した平面Ｓ１と平行な平面に沿って、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出す。この平面Ｓ１の法線ベクトルｎ１は、ｃ軸成分およびｍ軸成分に分解でき、ａ軸方向に成分を有していない。これにより、図２に示すＡｌＮ基板１０を製造することができる。本実施の形態では、たとえば４００μｍの厚みを有するＡｌＮ基板１０を製造することができる。
【００４８】
また、切り出す工程では、図７に示すように、ｃ面からａ軸方向に傾斜した平面Ｓ２と平行な平面に沿って、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出してもよい。この平面Ｓ２の法線ベクトルｎ２は、ｃ軸成分およびａ軸成分に分解でき、ｍ軸方向に成分を有していない。これにより、図３に示すＡｌＮ基板１０を製造することができる。
【００４９】
ここで、上記平面Ｓ１、Ｓ２は、ＡｌＮ結晶２２の中央に位置するｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜していることが好ましい。なお、ＡｌＮ結晶２２の中央とは、ＡｌＮ結晶２２の表面２２ａが多角形状のとき、その表面２２ａにおいて中央部を挟んで対向する任意に特定される２辺に内接する円の直径のうち最大の長さの中心を意味する。またＡｌＮ結晶２２の表面２２ａが円状または楕円状のとき、その表面２２ａにおいて任意に特定される直径のうち最大の長さの中心を意味する。
【００５０】
上記平面Ｓ１、Ｓ２は、ＡｌＮ結晶２２の外周側でｃ軸と直交していてもよい。この場合、ｃ軸と直交した部分でオフ角が０となり、この部分でオフ角が最小値をとる。この知見を利用して、オフ角を制御して、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出すことができる。
【００５１】
特に、上記平面Ｓ１、Ｓ２は、ＡｌＮ結晶２２のいずれのｃ軸とも直交しないことが好ましい。この場合、表面１１においてオフ角が０の領域を含まないＡｌＮ基板１０を製造することができる。
【００５２】
この切り出す工程では、平面Ｓ１、Ｓ２と並行な平面に沿って、複数枚のＡｌＮ基板１０を切り出すことが好ましい。ＡｌＮ結晶２２の厚みがたとえば１０ｍｍ以上の場合、容易に複数枚のＡｌＮ基板１０を切り出すことができる。
【００５３】
ＡｌＮ基板１０を切り出す方法は特に限定されず、たとえば切断など機械的な除去方法を用いることができる。切断とは、外周刃を持つスライサー、内周刃を持つスライサー、ワイヤーソーなどで機械的にＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出すことをいう。
【００５４】
このように製造されたＡｌＮ基板１０は、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとる。
【００５５】
次に、必要に応じて、ＡｌＮ基板１０の表面の研磨および研削の少なくとも一方を行なう。なお、研削とは、砥石を回転させながら表面に接触させて、厚さ方向に削り取ることをいう。ＡｌＮ基板１０は、研磨および研削の際に脱粒を抑制できるので、表面１１を容易に平坦にすることができる。なお、ＡｌＮ基板１０の裏面の研磨および研削の少なくとも一方をさらに行なってもよい。
【００５６】
本実施の形態では、ダイヤモンド砥粒を固定した砥石を用いてＡｌＮ基板１０の整形加工をし、その後ダイヤモンド砥粒を用いてＡｌＮ基板１０の表面１１の研削または研磨をする。
【００５７】
次に、本実施の形態におけるＡｌＮ基板１０の製造方法により製造されるＡｌＮ基板１０の効果について説明する。
【００５８】
本実施の形態におけるＡｌＮ基板１０の製造方法では、表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとるようにＡｌＮ基板１０を切り出している。このようなＡｌＮ基板１０を切り出す工程では、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜した平面Ｓ１、Ｓ２と平行な平面に沿って、ＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出している。この場合、図２または図３に示すように、表面１１に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角は、第２の領域１３の第１の点１３ａで最小値をとる。
【００５９】
図８は、比較例のＡｌＮ基板を切り出す状態を概略的に示す模式図である。図８に示すように、比較例におけるＡｌＮ基板３０の製造方法では、ＡｌＮ結晶２２の中央付近でｃ軸と直交するような平面Ｔと平行な面でＡｌＮ基板３０を切り出すと、ＡｌＮ基板３０の表面３１のオフ角の分布は図９に示すようになる。つまり、ＡｌＮ基板３０の表面３１において内周側の第１の領域３２で最小値をとり、外周側の第２の領域３３に向けてオフ角が大きくなっている。なお、図９は、比較例のＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。図９において、矢印はオフ角の大きさと方向とを示すベクトルである。
【００６０】
製造したＡｌＮ基板１０、３０の表面上にエピタキシャル層を形成させると、オフ角の大きい領域上に形成したエピタキシャル層は横方向に結晶成長するため、良好な表面モフォロジーを有する。つまり、本実施の形態のように内周側に位置する第１の領域１２上に、特性の高いエピタキシャル層を形成することができる。一方、比較例では、外周側に位置する第２の領域３３上に、特性の高いエピタキシャル層を形成することができる。
【００６１】
ＡｌＮ基板１０、３０の表面１１、３１上に形成したエピタキシャル層を用いて作製される基板、デバイス等において、外周側に位置する第２の領域１３、３３上に形成されたエピタキシャル層は、基板、デバイス等において実質的に利用しない。このため、本実施の形態では、基板、デバイス等に利用しない領域としてＡｌＮ基板１０の第２の領域１３がオフ角の最小値となるように、ＡｌＮ基板１０はオフ角を制御している。したがって、ＡｌＮ基板１０を用いてエピタキシャル層を形成することにより基板、デバイス等に用いる場合に、特性を向上できるようにオフ角を制御することができる。一方、比較例のＡｌＮ基板３０では、基板、デバイス等に利用する第１の領域３２でオフ角が最小となっている。このため、比較例のＡｌＮ基板３０を用いてエピタキシャル層を形成すると、特性を向上できるようにオフ角を制御することができない。
【００６２】
また、本実施の形態では、オフ角が制御された表面１１を有するようにＡｌＮ結晶２２からＡｌＮ基板１０を切り出している。このため、ＡｌＮ結晶２２の状態によらず（つまりＡｌＮ結晶２２の成長条件等に依存せず）、安定してオフ角を制御したＡｌＮ基板１０を製造することができる。したがって、特性の高いエピタキシャル層を形成するためにオフ角が制御されたＡｌＮ基板１０を、歩留まりを向上して製造することができる。
【００６３】
今回開示された実施の形態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実施の形態では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でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ基板を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ結晶を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるＡｌＮ結晶の製造に使用可能な成長装置である。
【図６】本発明の実施の形態のＡｌＮ結晶の結晶方位を概略的に示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態のＡｌＮ結晶の結晶方位を概略的に示す模式図である。
【図８】比較例のＡｌＮ基板を切り出す状態を概略的に示す模式図である。
【図９】比較例のＡｌＮ基板を上方（表面側）から見たときのオフ角を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ ＡｌＮ基板、１１，２２ａ 表面、１２ 第１の領域、１３ 第２の領域、１３ａ 第１の点、１３ｂ 第２の点、１７ 原料、２１ 下地基板、２２ ＡｌＮ結晶、１００ 成長装置、１０１ 坩堝、１０１ａ 排気口、１２１ 加熱体、１２１ａ，１２３ａ 導入口、１２１ｂ，１２３ｂ 排出口、１２３ 反応容器、１２５ 加熱部、１２７ａ，１２７ｂ 放射温度計、ｎ１，ｎ２ 法線ベクトル、Ｓ１，Ｓ２ 平面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌＮ結晶を成長させる工程と、
前記ＡｌＮ結晶から、第１の領域と、前記第１の領域を取り囲む第２の領域とを有する表面を含むＡｌＮ基板を切り出す工程とを備え、
前記切り出す工程では、前記表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、前記第２の領域の第１の点で最小値をとるように前記ＡｌＮ基板を切り出す、ＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項２】
前記切り出す工程では、前記第２の領域が前記ＡｌＮ基板のエッジから２ｍｍ以内になるように前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１に記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項３】
前記切り出す工程では、前記表面の前記オフ角が０よりも大きくなるように前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１または２に記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項４】
前記切り出す工程では、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜した平面と平行な平面に沿って、前記ＡｌＮ結晶から前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１〜３のいずれかに記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項５】
前記切り出す工程後に、前記ＡｌＮ基板の前記表面の研磨および研削の少なくとも一方を行なう工程をさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項６】
前記切り出す工程では、前記オフ角が前記第２の領域の第２の点で最大値をとり、かつ前記第２の点から前記第１の点にかけて前記オフ角が単調減少するように前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１〜５のいずれかに記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項７】
前記切り出す工程では、複数枚の前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１〜６のいずれかに記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項８】
第１の領域と、前記第１の領域を取り囲む第２の領域とを有する表面を含むＡｌＮ基板において、
前記表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角は、前記第２の領域の第１の点で最小値をとることを特徴とする、ＡｌＮ基板。
【請求項９】
前記第２の領域は、エッジから２ｍｍ以内である、請求項８に記載のＡｌＮ基板。
【請求項１０】
前記表面の前記オフ角は、０よりも大きい、請求項８または９に記載のＡｌＮ基板。
【請求項１１】
前記表面は、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜している、請求項８〜１０のいずれかに記載のＡｌＮ基板。
【請求項１２】
前記オフ角は前記第２の領域の第２の点で最大値をとり、前記第２の点から前記第１の点にかけて前記オフ角が単調減少する、請求項８〜１１のいずれかに記載のＡｌＮ基板。
【請求項１】
ＡｌＮ結晶を成長させる工程と、
前記ＡｌＮ結晶から、第１の領域と、前記第１の領域を取り囲む第２の領域とを有する表面を含むＡｌＮ基板を切り出す工程とを備え、
前記切り出す工程では、前記表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角が、前記第２の領域の第１の点で最小値をとるように前記ＡｌＮ基板を切り出す、ＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項２】
前記切り出す工程では、前記第２の領域が前記ＡｌＮ基板のエッジから２ｍｍ以内になるように前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１に記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項３】
前記切り出す工程では、前記表面の前記オフ角が０よりも大きくなるように前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１または２に記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項４】
前記切り出す工程では、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜した平面と平行な平面に沿って、前記ＡｌＮ結晶から前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１〜３のいずれかに記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項５】
前記切り出す工程後に、前記ＡｌＮ基板の前記表面の研磨および研削の少なくとも一方を行なう工程をさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項６】
前記切り出す工程では、前記オフ角が前記第２の領域の第２の点で最大値をとり、かつ前記第２の点から前記第１の点にかけて前記オフ角が単調減少するように前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１〜５のいずれかに記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項７】
前記切り出す工程では、複数枚の前記ＡｌＮ基板を切り出す、請求項１〜６のいずれかに記載のＡｌＮ基板の製造方法。
【請求項８】
第１の領域と、前記第１の領域を取り囲む第２の領域とを有する表面を含むＡｌＮ基板において、
前記表面に直交する軸と、ｃ軸とのなすオフ角は、前記第２の領域の第１の点で最小値をとることを特徴とする、ＡｌＮ基板。
【請求項９】
前記第２の領域は、エッジから２ｍｍ以内である、請求項８に記載のＡｌＮ基板。
【請求項１０】
前記表面の前記オフ角は、０よりも大きい、請求項８または９に記載のＡｌＮ基板。
【請求項１１】
前記表面は、ｃ面からａ軸方向またはｍ軸方向に傾斜している、請求項８〜１０のいずれかに記載のＡｌＮ基板。
【請求項１２】
前記オフ角は前記第２の領域の第２の点で最大値をとり、前記第２の点から前記第１の点にかけて前記オフ角が単調減少する、請求項８〜１１のいずれかに記載のＡｌＮ基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−３０７９９（Ｐ２０１０−３０７９９Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９２１８９（Ｐ２００８−１９２１８９）
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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