ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体基板及びその製造方法
【課題】エピタキシャル成長層との格子定数がマッチでき、歪みや欠陥の少ないIII-Ｖ族窒化物系デバイスを製造できるIII-Ｖ族窒化物系半導体基板、及びこの基板を安価に再現性良く製造できる製造方法を提供する。
【解決手段】ＳｉドープＧａＮ層１１上にＳｉドープＡｌＧａＮ層１２を形成し、ＡｌＧａＮ層１２の表面及びＧａＮ層１１の裏面を平坦に研磨して複合自立基板１０とする。
【解決手段】ＳｉドープＧａＮ層１１上にＳｉドープＡｌＧａＮ層１２を形成し、ＡｌＧａＮ層１２の表面及びＧａＮ層１１の裏面を平坦に研磨して複合自立基板１０とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III-Ｖ族窒化物系半導体基板及びその製造方法に関し、特に、エピタキシャル成長層との格子定数がマッチでき、歪みや欠陥の少ないIII-Ｖ族窒化物系デバイスを製造できるIII-Ｖ族窒化物系半導体基板、及びこの基板を容易に再現性良く製造できる製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）等のIII-Ｖ族窒化物系化合物半導体は、禁制帯幅が充分大きく、バンド間遷移も直接遷移型であるため、短波長発光素子、特に青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造に用いられている。また、最近では、更に短波長の紫外ＬＥＤや、これらＬＥＤと蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤが実用化され始めている。さらに、III-Ｖ族窒化物系化合物半導体は耐熱性や耐環境性が良いという特徴を有するため、電子デバイスやパワーデバイスへの応用開発も始まっている。
【０００３】
半導体のデバイスを作製する場合、その下地基板にはエピタキシャル成長する結晶と格子定数や線膨張係数の同じ基板を使用する、いわゆるホモエピタキシャル成長を行うのが一般的である。例えば、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓのエピタキシャル成長を行うための基板には、ＧａＡｓ単結晶基板が用いられている。
【０００４】
しかし、III-Ｖ族窒化物系半導体結晶に限っては、これまでに実用に足るサイズ、特性のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板を製造することができなかった。このため、これまでに実用化されている窒化物系発光ダイオードは、そのほとんどが格子定数の近いサファイア基板上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてIII-Ｖ族窒化物系半導体結晶をヘテロエピタキシャル成長させることにより製造されている。従って、ヘテロ成長であることに起因した様々な問題が発生していた。
【０００５】
例えば、サファイア基板とＧａＮの線膨張係数の違いに起因して、エピタキシャル成長後の基板が大きく反ってしまうという問題が生じていた。これは、エピタキシャル成長後のフォトリソグラフィ工程やチップ加工工程において、基板の割れを生じさせるなど、歩留り低下の原因となる。
【０００６】
また、サファイア基板とＧａＮでは、格子定数が異なるため、窒化物結晶を単結晶成長させるために、一旦本来の結晶成長温度よりも低い温度でバッファ層を堆積させる必要があり、これが結晶成長の工程時間を延ばす要因になっている。更に、サファイア基板上の成長では、サファイアとＧａＮの格子定数差に起因して、ＧａＮエピ層中に１０８から１０９個／ｃｍ−２もの多量の転位が発生してしまう。この転位は、発光素子の出力や信頼性を阻害する要因となる。従来の青色系のＬＥＤでは、これまで転位が問題とされることは少なかったが、今後、より高出力化が求められるようになり、また、紫外ＬＥＤの実現に向けて短波長化が促進されると、デバイス特性に及ぼす転位の影響が大きくなってくることが予想されており、何らかの対策が必要となっている。
【０００７】
これらの問題を解決するため、近年、ＧａＮ単結晶の自立基板が開発されてきた。ＧａＮ自立基板の製造方法としては、例えば、下地基板に開口部を有するマスクを形成し、開口部からラテラル成長させることにより転位の少ないＧａＮ層を得る技術、いわゆるＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）技術を用いてサファイア基板上にＧａＮ層を形成した後、サファイア基板をエッチング等により除去し、ＧａＮ自立基板を得ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＥＬＯ法をさらに発展させた方法として、ＦＩＥＬＯ（Facet-Initiated Epitaxial Lateral Overgrowth）法が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。ＦＩＥＬＯ法は、酸化シリコンマスクを用いて選択成長を行う点でＥＬＯ法と共通するが、選択成長の際にマスク開口部にファセットを形成する点で相違している。ファセットを形成することにより、転位の伝搬方向を変え、エピタキシャル成長層の上面に至る貫通転位を低減する。ＦＩＥＬＯ法を用いて、例えばサファイア等の下地基板上に厚膜のＧａＮ層を成長させ、その後下地基板を除去すれば、結晶欠陥の比較的少ない良質のＧａＮ自立基板を得ることができる。
【０００９】
上記以外にも、低転位のＧａＮ自立基板を得る方法として、ＤＥＥＰ（Dislocation Elimination by the Epi-growth with Inverted-Pyramidal Pits）法が開発されている（例えば、非特許文献２、特許文献２参照）。ＤＥＥＰ法は、ＧａＡｓ基板上にパターニングした窒化珪素等のマスクを用いてＧａＮを成長させることにより、結晶表面に意図的にファセット面で囲まれたピットを複数形成し、前記ピットの底部に転位を集積させることにより、その他の領域を低転位化するものである。
【００１０】
また、転位密度の低いＧａＮ基板の製造方法として、サファイアＣ面（（０００１）面）基板上にＧａＮ層を形成し、その上にチタン膜を形成後、水素ガスまたは水素含有化合物ガスを含む雰囲気中で基板を熱処理してＧａＮ層中に空隙を形成し、更に、ＧａＮ層上にＧａＮ半導体層を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
これらＥＬＯ法やＤＥＥＰ法等の方法を用いて異種基板上にＨＶＰＥ法でＧａＮ膜を成長し、その後、下地基板からＧａＮ層を剥離して得られたＧａＮ自立基板は、特に低転位結晶の必要なレーザーダイオード（ＬＤ）の開発に主に用いられているが、最近では、ＬＥＤ用の基板としても使われるようになってきている。
【００１２】
このようなＧａＮ自立基板を用いてIII-Ｖ族窒化物系発光素子を作製する際には、通常、ＧａＮ自立基板上に、クラッド層としてＡｌＧａＮ層を成長させる。従って、もともと下地基板がＡｌＧａＮであれば、より格子不整合の少ない、即ち、歪みの少ないエピタキシャル成長が可能になる。
【００１３】
このため、ＧａＮ基板を成長させるのに用いられているＨＶＰＥ法を用いて、Ａｌを含むIII-Ｖ族窒化物系半導体結晶を成長させる研究開発が行われている（例えば、非特許文献３、４参照）。
【００１４】
また、ＧａＮ基板上に、ＡｌＧａＮ層として、Ｓｉ−Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層を１０μｍ程度成長させたＧａＮ積層基板（特許文献４参照）、及びＧａＮ下部基板上に厚さ３００μｍ以上４００μｍ以下のＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ上部基板を形成したＡｌＧａＮ系複合基板（特許文献５参照）も開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２５１２５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６５７９９号公報
【特許文献３】特開２００３−１７８９８４号公報
【特許文献４】特開２００５−１９１３０６号公報
【特許文献５】特開２００５−２７７０１５号公報
【非特許文献１】Akira Usui et. al.,「Thick GaN Epitaxial Growth with Low Dislocation Density by Hydride Vapor Phase Epitaxy」, Jpn. J. Appl. Phys. vol. 36(1997) pp. L899-L902
【非特許文献２】Kensaku Motoki et. al.,「Preparation of Large Freestanding GaN Substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy Using GaAs as a Starting Substrate」, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40(2001)pp. L140-L143
【非特許文献３】Andrey Nikolaev et. al.,「AlN Wafers Fabricated by Hydride Vapor Phase Epitaxy」, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. Volume 5S1 Published 2000, W6.5.
【非特許文献４】Y. Kumagai et. al.,「Hydride vapor phase epitaxy of AlN: thermodynamic analysis of aluminum source and its application to growth」, Phys. Stat. Sol. (c), Vol. 0, No. 7, 2003, pp. 2498-2501.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、非特許文献３、４のようにＨＶＰＥ法でＡｌを含むIII-Ｖ族窒化物系半導体結晶を成長させると、原料として用いる塩化アルミニウムが成長条件によっては炉を構成する石英部材と反応して、これを侵食してしまうという問題があった。このため、Ａｌを含むIII-Ｖ族窒化物系半導体の厚膜成長を必要とする場合は、それだけ石英部材の損耗が激しくなり、部品交換の手間やコストがかかるだけでなく、石英部材が結晶成長中に割れるといった危険も伴うことになる。
【００１６】
また、ＡｌＧａＮでは３元混晶となるため組成の制御が難しく、かつ単結晶成長そのものも２元系化合物と比較して格段に難しくなるため、ＡｌＧａＮの自立単結晶基板を再現良く生産する技術は、未だ実現できていないのが現状である。
【００１７】
更に、特許文献４、５のように、予め製造されたＧａＮ基板上にＡｌＧａＮを別工程で付ける場合では、一旦ＧａＮ基板を大気中に取り出しているので、ＧａＮ表面に自然酸化膜が発生したり、ハンドリング時の汚染などによって成長界面が清浄でなくなったりする。また、ＧａＮ表面に昇降温サイクルが加わることで、ＧａＮ表面の熱変性といった問題も生じる。その結果、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ界面に欠陥を多く含む層が生じたり、場合によってはＡｌＧａＮ結晶層にクラックが多数生じたりするおそれがあった。
【００１８】
従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、エピタキシャル成長層との格子定数がマッチでき、歪みや欠陥の少ないIII-Ｖ族窒化物系デバイスを製造できるIII-Ｖ族窒化物系半導体基板、及びこの基板を安価に再現性良く製造できる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板は、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第１の層上に、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第２の層を形成したIII-Ｖ族窒化物系半導体基板であって、前記基板の表面及び裏面が平坦に研磨されていることを特徴とする。
【００２０】
前記第１の層をＧａＮ層とし、前記第２の層のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層の組成は、前記第１の層の界面から連続的にＡｌ比率を増加させることができる。
【００２１】
前記基板は、直径が５０ｍｍ以上の円形であり、厚さが２００μｍ以上であることが好ましく、前記基板表面における転位密度は１×１０８ｃｍ−２以下とすることが望ましい。また、前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層は、厚さが１００ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法は、異種基板上にIII-Ｖ族窒化物系半導体膜を成長させた後、金属膜を堆積する工程と、該金属膜を堆積した基板を水素ガス又は水素化物ガスを含む雰囲気中で熱処理し、前記III-Ｖ族窒化物系半導体膜中に空隙を形成する工程と、その上にＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第１の層を堆積する工程と、更にその上にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第２の層を堆積する工程と、前記第１の層及び前記第２の層を残して前記異種基板を除去し、III-Ｖ族窒化物系半導体基板を得る工程と、前記基板の表面及び裏面を研磨して平担面とする工程と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
前記第１の層と前記第２の層は、同一炉内で連続的に成長させることが好ましい。また、前記第１の層及び前記第２の層を堆積する工程は、ＨＶＰＥ法により行うことが望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板によれば、基板とその上に成長するエピタキシャル層の格子定数がマッチするため、格子不整合が小さく、歪みの少ないIII-Ｖ族窒化物系デバイスを製造できる。
【００２５】
また、本発明のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法によれば、エピタキシャル成長層と格子定数がマッチするIII-Ｖ族窒化物系半導体基板を容易に再現性良く製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に、本発明の一実施形態に係る複合自立基板を示す。
この複合自立基板１０は、ＳｉドープＧａＮ層１１上に、ＳｉドープＡｌＧａＮ層１２を形成したものであり、ＳｉドープＡｌＧａＮ層１２の表面及びＳｉドープＧａＮ層１１の裏面は平坦に研磨されている。以下、更に詳しく説明する。なお、以下の記述はＳｉドープの一実施態様だけに係るものではなく、本発明全般においても適用できるものである。
【００２７】
（自立基板）
まず、自立基板（自立した基板）とは、自らの形状を保持できるだけでなく、ハンドリングに不都合が生じない程度の強度を有する基板をいう。このような強度を有するためには、自立基板の厚さを２００μｍ以上とするのが好ましい。
【００２８】
（基板寸法）
基板寸法としては、直径が５０ｍｍ以上の円形であり、基板の厚さは、２００μｍ以上であることが望ましい。発光素子、特にＬＥＤは、民生品に多用される汎用素子であり、量産できることが実用化、普及に不可欠な案件である。基板の直径を５０ｍｍ以上とすれば、先行するＧａＡｓ基板などで既に量産用のプロセス装置が開発されており、量産ラインへの適用が容易になる。また、基板の厚さを２００μｍ以上とするのは、２００μｍよりも薄いと、ピンセット等のハンドリング時に基板が割れる危険が急激に高まるためである。
【００２９】
（基板の転位密度）
基板の表面における転位密度は、１×１０８ｃｍ−２以下であることが望ましい。基板上に成長されるエピタキシャル成長層中には、下地基板からの転位が引き継がれることが判明しており、エピタキシャル層中の転位は、デバイスの特性を阻害し、信頼性を低下させる要因となる。短波長、高出力のＬＥＤやＬＤ用途に使用される基板においては、これらのデバイスの特性を劣化させず、また信頼性を保つために、エピタキシャル層中の転位密度、即ち基板表面の転位密度を１×１０８ｃｍ−２以下にすることが望ましい。
【００３０】
（基板の導電型、キャリア濃度）
基板の導電型は、目的とするデバイスに合わせて適宜制御すべきであり、一律に決めることはできない。基板の導電型としては、例えば、Ｓｉ、Ｓ、Ｏ等をドープしたｎ型や、ＭｇやＺｎ等をドープしたｐ型が考えられる。また、基板のキャリア濃度の絶対値も、目的とするデバイスに合わせて適宜制御すべきであるから、一律に決めることはできない。
【００３１】
（基板の第１の層）
基板の第１の層（図１のＳｉドープＧａＮ層１１）は、ＧａＮ層とする。ＧａＮはエピタキシャル成長が容易であり、ある程度の大口径でかつ厚みの厚い結晶を容易に得ることができるからである。基板の第１の層の表面の結晶方位は（０００１）のＧａ面であることが望ましい。ＧａＮ結晶は極性が強く、Ｇａ面の方がＮ面より化学的及び熱的に安定だからである。
【００３２】
（基板の第１の層のキャリア濃度）
裏面に電極を取る構造のデバイスを作製する場合にあっては、裏面電極のコンタクトが容易に取れる程度の導電性基板であることが望ましく、そのためには、基板の第１の層のキャリア濃度は５×１０１７ｃｍ−３以上であることが望ましい。
【００３３】
（基板の第２の層の形成）
基板の第２の層（図１のＳｉドープＡｌＧａＮ層１２）は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表される任意の組成で形成する。また、基板の第２の層は、下地の基板の第１の層と同一炉内で連続的に成長された層であることが望ましい。これは、成長にかかる時間を短縮できるという工程上のメリットだけでなく、基板の第１の層と基板の第２の層との間に、酸化膜などが介在することを抑制し、基板の第２の層の結晶中に欠陥が発生するのを防ぐと同時に、層間に電気的な障壁となる層が発生することも防止するためである。また、基板の第２の層の形成は、基板の第１の層との界面からＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）組成のＡｌ比率を徐々に増やし、組成を連続的に変化させながら行っても良い。
【００３４】
（基板の第２の層のキャリア濃度）
基板の第２の層（図１のＳｉドープＡｌＧａＮ層１２）のキャリア濃度は、動作電流の増加に結びつかない程度に高いことが望ましく、第２の層の膜厚にも依るが、できれば１×１０１７ｃｍ−３以上あることが望ましい。
【００３５】
（基板の第２の層の厚さ）
基板表面の全面で均一にＡｌｘＧａ１−ｘＮの格子定数を有する層が形成されているためには、基板の第２の層が連続膜となっており、かつ、下地となっている第１の層の格子定数の影響を受けて第２の層の格子が歪んでいないことが必要である。そのためには、第２の層の厚さは１００ｎｍ以上とすることが好ましい。１００ｎｍよりも薄いと、基板表面はたとえＡｌｘＧａ１−ｘＮになっていても、ところどころ格子定数の歪んだ領域ができてしまい、その上にＡｌｘＧａ１−ｘＮをエピタキシャル成長させた時に、格子不整合に起因する新たな欠陥がエピタキシャル層中に発生する原因となる。他方、基板の第２の層の厚さは１００μｍ以下とすることが好ましい。第２の層の厚さが１００μｍよりも大きいと、第２の層中で組成の乱れが生じてウェハ間での基板特性の再現性が悪くなると共に、基板の厚さ方向の熱抵抗が大きくなってデバイスを作製した時の放熱特性が悪くなってしまう問題が生じる。
【００３６】
（基板の第２の層の表面）
一般に、アズグロウンの基板の第２の層（図１のＳｉドープＡｌＧａＮ層１２）表面には、ヒロック等の大きな凹凸や、ステップバンチングによって現れると思われる微少な凹凸が多数存在している。これを平坦に研磨加工するのは、その上にエピを成長させたときのモフォロジや、膜厚、組成等を不均一にする要因を排除し、更には、デバイス作製プロセスにおいても、フォトリソグラフィ工程の加工精度を落とすことなく、デバイスの作製歩留りを向上させるためである。
【００３７】
（基板の第１の層の裏面）
基板の第１の層（図１のＳｉドープＧａＮ層１１）の裏面も平坦に研磨加工される。裏面を平坦に研磨加工するのは、基板にエピ成長を行う際に、基板とサセプタとの密着性を良くするためである。基板の裏面全面が、サセプタと均等に接触していないと、サセプタからの熱伝導が不均一になって、エピ成長中の基板温度が面内で不均一になってしまう。基板温度の面内ばらつきは、結晶成長速度や組成、不純物濃度のばらつきとなって現れるため、特性の面内均一性の高いエピを成長することができなくなってしまう。エピの成長装置には、基板の裏面をサセプタと密着させない、フェイスダウン方式も存在するが、この場合も、基板の裏面に均熱板と呼ぶ平板を置くことが一般的であり、基板の裏面と均熱板との距離にばらつきがあれば、前述の温度ばらつきが生じ、特性の均一性に支障を来たす結果になる。裏面は、エピ成長時のサセプタとの密着性が問題なく得られる程度に平坦であれば良く、必ずしも鏡面になっている必要はない。即ち、ラップ面や研削面、あるいはこれに歪除去のための処理（エッチング等）を施した面であっても構わない。
【００３８】
（複合自立基板の製造方法）
本実施形態の複合自立基板は、異種基板上にＧａＮ層及びＡｌｘＧａ１−ｘＮ層の単結晶を成長した後、異種基板を剥離除去することにより得られる。ＧａＮ層及びＡｌｘＧａ１−ｘＮ層単結晶は、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長）により成長することが望ましい。これは、ＨＶＰＥ法は結晶成長速度が速く、厚膜成長を必要とする基板の作製に適するからである。
【００３９】
（ＨＶＰＥ炉の構造）
図２に、本実施例で使用するＨＶＰＥ反応炉の例を示す。
このＨＶＰＥ反応炉３０は、横長の石英反応管３１の外側にヒータ３２を設けて加熱するホットウォール式であり、石英反応管３１の図面左側（上流側）には、Ｖ族原料のＮＨ３ガスを導入するＮＨ３導入管３３、III族原料のＡｌＣｌ３を形成するためのＨＣｌガスを導入するＨＣｌガス導入管３４、III族原料のＧａＣｌを形成するためのＨＣｌガスを導入するＨＣｌガス導入管３５、及び導電性制御のためのドーパントガスを導入するドーピングガス導入管３６を備えている。また、ＨＣｌガス導入管３４はアルミナ製であり、その途中にパイロリティックグラファイト（ＰＧ）製のボート３４ａが設けられて金属アルミニウム３４ｂが収容される。ＨＣｌガス導入管３５は石英製であり、その途中に石英製のボート３５ａが設けられて金属ガリウム３５ｂが収容される。一方、石英反応管３１内の図面右側（下流側）には、下地基板３８が配置される基板ホルダ３７が回転軸３７ａによって支持され、この回転軸３７ａを中心として回転自在に設けられている。また、ヒータ３２は、金属アルミニウム３４ｂが収容されるボート３４ａ部分を加熱するＡｌ原料加熱部３２ａ、金属ガリウム３５ｂが収容されるボート３５ａ部分を加熱するＧａ原料加熱部３２ｂ、下地基板３８部分を加熱する結晶成長領域加熱部３２ｃの３つのゾーンを備えている。なお、石英反応管３１の内壁には、結晶成長中にアルミニウム原料と反応して石英が侵食されるのを防止するため、また、成長中の堆積物と石英との熱膨張率の違いにより炉体冷却時に反応管が割れるのを防止するために、パイロリティック窒化ホウ素（ＰＢＮ）製のライナ３９が挿入されている。なお、石英反応管３１の下流側端部には、排気管３１ａが設けられている。
【００４０】
（成長方法）
このＨＶＰＥ反応炉３０を用いて下地基板３８上にＧａＮ層及びＡｌＧａＮ層を順に成長させる方法について説明する。
まず、基板ホルダ３７上にサファイア等の下地基板３８を配置し、ボート３４ａに金属アルミニウム３４ｂを、ボート３５ａに金属ガリウム３５ｂを収容する。次に、Ａｌ原料加熱部３２ａ、Ｇａ原料加熱部３２ｂをそれぞれ、５００℃、８００℃に加熱し、金属アルミニウム３４ｂ及び金属ガリウム３５ｂを溶解させて融液とする。また、結晶成長領域加熱部３２ｃを１０００℃に加熱しておく。その後、ＮＨ３ガス導入管３３からＶ族原料となるＮＨ３ガスを、ＨＣｌガス導入管３５からIII族原料となるＨＣｌガスを導入する。なお、反応性の制御の点から、原料ガスであるＨＣｌガス及びＮＨ３ガスは、Ｈ２ガスなどのキャリアガスと混合して用いられる。
【００４１】
ＨＣｌガス導入管３５では、途中で、ＨＣｌガスが、融液状態となった金属ガリウム３５ｂと接触して、Ｇａ＋ＨＣｌ→ＧａＣｌ＋（１／２）Ｈ２という反応が起こり塩化ガリウムＧａＣｌを生成する。
【００４２】
このＧａＣｌガスとＨ２キャリアガスの混合ガス、及びＮＨ３とＨ２キャリアガスの混合ガスが石英反応管３１内の空間内を矢印方向に運ばれ、基板ホルダ３７に設けられた下地基板３８上で、ＧａＣｌ＋ＮＨ３→ＧａＮ＋ＨＣｌ＋Ｈ２の反応が起こり、下地基板３８上にＧａＮが堆積される。なお、石英反応管３１内に導入されたガスは、下流の排気管３１ａによって除害設備に導かれ、無害化処理を施された後、大気に排出される。
【００４３】
なお、ＧａＮ層形成時にドーピングガス導入管３６からドーパント成分を含むガスを流すことにより、ＧａＮ層にドーパントをドープすることもできる。
【００４４】
その後、ＮＨ３ガス導入管３３からＶ族原料となるＮＨ３ガスを、ＨＣｌガス導入管３４及びＨＣｌガス導入管３５からIII族原料となるＨＣｌガスを導入する。なお、反応性の制御の点から、原料ガスであるＨＣｌガス及びＮＨ３ガスは、Ｈ２ガスなどのキャリアガスと混合して用いられる。
【００４５】
ＨＣｌガス導入管３４では、途中で、ＨＣｌガスが、融液状態となった金属アルミニウム３４ｂと接触して、Ａｌ＋３ＨＣｌ→ＡｌＣｌ３＋（３／２）Ｈ２という反応が起こり三塩化アルミニウムＡｌＣｌ３を生成する。
【００４６】
ＨＣｌガス導入管３５では、途中で、ＨＣｌガスが、融液状態となった金属ガリウム３５ｂと接触して、Ｇａ＋ＨＣｌ→ＧａＣｌ＋（１／２）Ｈ２という反応が起こり塩化ガリウムＧａＣｌを生成する。
【００４７】
このＡｌＣｌ３ガスとＨ２キャリアガスの混合ガス、ＧａＣｌガスとＨ２キャリアガスの混合ガス、及びＮＨ３とＨ２キャリアガスの混合ガスが石英反応管３１内の空間内を矢印方向に運ばれ、基板ホルダ３７に設けられた基板３８上で、ＡｌＣｌ３＋ＧａＣｌ＋（１／２Ｈ２）＋ＮＨ３→ＡｌＧａＮ＋４ＨＣｌの反応が起こり、ＡｌＧａＮ層が堆積される。なお、石英反応管３１内に導入されたガスは、下流の排気管３１ａによって除害設備に導かれ、無害化処理を施された後、大気に排出される。
【００４８】
（剥離方法）
このようにして下地基板３８上にＧａＮ層及びＡｌＧａＮ層を成長させた後、下地基板３８を剥離することにより、図１に示すようなＧａＮ層１１及びＡｌＧａＮ層１２からなる複合自立基板１０とする。剥離する方法としては、ボイド形成剥離法（ＶＡＳ法）を用いることができる。ＶＡＳ法は、大口径の基板を再現良く剥離することが可能で、かつ、低転位で特性の均一なＧａＮ系自立基板を得ることができるという点で優れている。
【００４９】
（本実施形態の効果）
（１）ＡｌＧａＮは、ＧａＮに較べて成長が難しく、従って結晶欠陥が多く結晶性が悪いという問題があるが、本実施形態によれば、欠陥密度の少ない高品質なＧａＮ結晶上にＡｌＧａＮをエピタキシャル成長させれば良くなるため、下地の結晶性を引き継いで、ＡｌＧａＮ層の結晶性も向上させることができる。
（２）ＡｌＧａＮのような３元系混晶結晶は、ＧａＮのような２元系化合物に較べて組成の制御が難しく、従って均一な組成の層を連続的に厚く成長させることが難しいという問題があるが、本実施形態によれば、均質なＧａＮ層の上に薄いＡｌＧａＮ層を成長させれば良くなるため、ＡｌＧａＮの組成ばらつきを低減することができ、その結果、ウェハ間の特性ばらつきを抑えて、再現性の良いデバイスの生産を可能にすることができる。
（３）ＡｌＧａＮは、ＧａＮに較べて成長が難しく、従って成長速度を上げること難しいという問題があるが、本実施形態によれば、高速で成長したＧａＮの表面だけにＡｌＧａＮを成長させれば良くなり、トータルで必要な成長時間が短くて済み、生産性が飛躍的に向上する。
（４）ＡｌＧａＮのような３元混晶結晶はＧａＮにＡｌが数％入っただけで熱伝導率が１／１０程度まで低下してしまい、高出力な発光デバイスやパワーデバイスといった発熱の大きいデバイスでは基板を介しての放熱特性が悪くなるため、一般には格子整合といったメリットがあってもＡｌＧａＮ混晶基板の採用は難しい。これに対して、本実施形態によれば、熱伝導率の悪いＡｌＧａＮ層は基板表面のごく薄い部分だけとなり、基板表面でＡｌＧａＮの格子定数を有していながら、ほとんどＧａＮ基板と同じ熱伝導率を有する基板とすることができる。
（５）ＨＶＰＥ法でＡｌＧａＮを成長する際に、原料として用いる塩化アルミニウムは、成長条件によっては炉を構成する石英部材と反応して、これを侵食してしまうという問題があるが、本実施形態によれば、ＡｌＧａＮの成長が必要最小限に抑えられるため、このような問題も大幅に軽減することが可能となる。
（６）ＧａＮ上にＡｌＧａＮを別工程で付ける場合、一旦大気中に取り出すと、ＧａＮ表面に自然酸化膜が発生したり、ハンドリング時の汚染などによって成長界面が清浄でなくなったりする。また、ＧａＮ表面に昇降温サイクルが加わることで、ＧａＮ表面の熱変性といった問題も生じることになり、場合によってはＡｌＧａＮの結晶層にクラックが多数生じたりする結果になる。これに対して、本実施形態では、ＧａＮ層とＡｌＧａＮ層を、同一炉内で、成長温度を大きく変えずに連続で成長させることができるため、クラックが無く、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ界面の清浄な複合自立基板とすることができる。
（７）本実施形態では、予め基台として膜厚の大きなＧａＮ層を形成しているため、デバイス構造のエピタキシャル成長においても、既に実用化が始まっているＧａＮの基板上に結晶成長を行うのと同様の方法で、エピタキシャル成長が可能である。また、半導体プロセスにおいても、従来技術をそのまま使うことができ、基板の割れや欠けといった問題も起こりにくい。このため、ＡｌＧａＮ基板上にデバイス構造を、容易に、再現性良く製造することが可能になる。
【００５０】
以下、本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００５１】
（図１に示す複合自立基板の製造）
図３に示す製造工程により、図１に示す複合自立基板を製造した。
まず、直径２インチ径のＣ面ジャストサファイア基板４１上に、ＭＯＶＰＥ法で、２０ｎｍの低温成長ＧａＮバッファ層（図示せず）を介してＳｉドープＧａＮ層４３を０．５μｍ成長させた（ａ）。成長条件は、圧力を常圧とし、バッファ層成長時の基板温度を６００℃、エピ層成長時の基板温度を１１００℃とした。原料は、III族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ３）を、ドーパントとしてモノシランを用いた。キャリアガスは、水素と窒素の混合ガスである。結晶の成長速度は４μｍ／ｈとした。エピ層のキャリア濃度は、２×１０１８ｃｍ−３とした。
【００５２】
次に、このＳｉドープＧａＮ層４３上に、金属Ｔｉ薄膜４５を２０ｎｍの厚さに蒸着した（ｂ）。こうして得られた基板を電気炉に入れ、２０％のＮＨ３を含有するＨ２気流中において１０５０℃で２０分間熱処理した。その結果、ＧａＮ層４３の一部がエッチングされて高密度の空隙層（ボイド層）４６が発生し、またＴｉ薄膜４５は窒化されて表面にサブミクロンの微細な穴が高密度に形成されたＴｉＮ層４７に変化した（ｃ）。
【００５３】
この基板を図２に示したＨＶＰＥ炉に入れ、キャリアガス中に８×１０−３ａｔｍのＧａＣｌ及び４.８×１０−２ａｔｍのＮＨ３からなる原料ガスを含有する供給ガスを用いて、ＧａＮ層４８を４５０μｍの厚さに成長させた（ｄ）。ここで、キャリアガスは、Ｈ２を５％含有するＮ２ガスを用いた。ＧａＮ層４８の成長条件は常圧及び１０００℃の基板温度とした。また、ＧａＮ結晶の成長工程において、ドーピング原料ガスとしてジクロルシランを供給することによりシリコンをドープした。
ＧａＮの成長が終了した後、続けてキャリアガス中に８.０×１０−３ａｔｍの塩化ガリウム（ＧａＣｌ）、２.２×１０−３ａｔｍの三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）及び４.８×１０−２ａｔｍのアンモニアからなる原料ガスを含有する供給ガス用いて、ＡｌＧａＮ層４９を１５０μｍの厚さに成長させた（ｄ）。ＡｌＧａＮ層４９成長時のキャリアガスは、窒素ガスを用い、ドーピング原料ガスとしてジクロルシランを供給することによりシリコンをドープした。
【００５４】
成長が終了した後、ＨＶＰＥ装置を冷却する過程で、ＧａＮ層４８及びＡｌＧａＮ層４９はボイド層４６を境にサファイア基板４１から自然に剥離し、複合自立基板が得られた。
【００５５】
得られた複合自立基板は、裏面側にやや凸向きに反りを生じており、表面は、裏面の反りの形状を反映したわずかな凹面形状になっていたが（ｅ）、クラックなどの目立った欠陥は観察されなかった。
【００５６】
次に、得られた複合自立基板の表裏面を、ダイヤモンドスラリーにて金属定盤上でラップ研磨して平坦化し、複合自立基板１０とした。ここで、表面は、更に細かい砥粒のダイヤモンドスラリーにて鏡面にポリッシングした。研磨による表面、裏面の除去量は、それぞれ約７０μｍ、約１２５μｍとした（ｆ）。
【００５７】
基板の厚さをダイヤルゲージで測定したところ、基板のどの位置においても４０５±２μｍであった。従って、得られた基板のＧａＮ層１１は３２５μｍ、表面のＡｌＧａＮ層１２は８０μｍの厚さとなった。
【００５８】
この基板の表面のＡｌＧａＮ層１２の組成をＸ線回折測定により求めたところ、アルミ組成は０.２と求まった。ＡｌＧａＮ層の（０００１）回折によるＸ線ロッキングカーブの半値幅は、１６５ｓｅｃであった。また、この基板の転位密度を評価するために、ＡｌＧａＮ層１２上にＭＯＶＰＥ法でＳｉドープＧａＮ層を１μｍエピタキシャル成長し、カソードルミネッセンスを用いてその表面におけるダークスポットの密度を評価した。その結果、複合自立基板１０の中央部で４.５×１０６ｃｍ−２、面内９点の平均で５.２×１０６ｃｍ−２という値が得られた。また、この基板のＡｌＧａＮ層１２とＧａＮ層１１中のシリコン濃度をＳＩＭＳ測定したところ、それぞれ７×１０１７ｃｍ−３、２×１０１８ｃｍ−３という値が得られた。
【実施例２】
【００５９】
実施例１で得られた基板表面に、加工歪層を除去する目的で、ドライエッチングを施し、表面を約１μｍ除去した。この基板上に、減圧ＭＯＶＰＥ法を用いて青色ＬＥＤ用エピタキシャル層を成長させた。
図４に、この青色ＬＥＤ用エピタキシャル構造を示す。
この青色ＬＥＤ用エピタキシャル構造は、複合自立基板１０側から順に、Ｓｉドープｎ型Ａｌ０．２０ＧａＮクラッド層５１、３周期のＩｎＧａＮ−ＭＱＷ層５２、Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１５ＧａＮクラッド層５３、Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１０ＧａＮクラッド層５４、及びＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層５５を形成したものである。
【００６０】
次に、このＬＥＤエピタキシャル層のＰＬ（フォトルミネッセンス）測定を行った。ＰＬの発光強度は、面内で１２％のばらつきを有していたが、ばらつきの程度としては次に述べる比較例と比較しても、十分に小さいものであった。
［比較例］
【００６１】
図５に示すように、ＧａＮ層だけを成長して得られたＧａＮ自立基板６１の表面に、実施例２と同様の方法でＳｉドープＧａＮバッファ層６２を成長させ、更に実施例２と同様の構造のＬＥＤ構造をエピタキシャル層を成長させた。ＰＬ発光強度を測定したところ、面内で２５％のばらつきを有していた。また、発光強度の平均値も、実施例２と比較して、約１５％低下していた。
【実施例３】
【００６２】
（複合自立基板の製造）
図６に示す製造工程により、他の実施形態に係る複合自立基板を製造した。
まず、ｍ軸方向に０.２５°のオフを有する市販の直径２.５インチ径の単結晶Ｃ面サファイア基板７１上に、ＭＯＶＰＥ法で、アンドープＧａＮ層７３を３００ｎｍ成長させた（ａ）。成長条件は、圧力を常圧とし、エピ層成長時の基板温度を１１００℃とした。原料は、III族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ３）を用いた。キャリアガスは、水素と窒素の混合ガスである。結晶の成長速度は４μｍ／ｈとした。
【００６３】
次に、このアンドープＧａＮ層７３上に、金属Ｔｉ薄膜７５を２５ｎｍの厚さに蒸着した（ｂ）。こうして得られた基板を電気炉に入れ、２０％のＮＨ３を含有するＨ２気流中において１０００℃で２５分間熱処理した。その結果、ＧａＮ層７３の一部がエッチングされて高密度の空隙層（ボイド層）７６が発生し、またＴｉ薄膜７５は窒化されて表面にサブミクロンの微細な穴が高密度に形成されたＴｉＮ層７７に変化した（ｃ）。
【００６４】
この基板を図２に示したＨＶＰＥ炉に入れ、その上にＧａＮ層７８を４００μｍ堆積した（ｄ）。成長条件は、常圧、基板温度１０４０℃である。成長に用いた原料はアンモニアと塩化ガリウムで、キャリアガスは、成長の初期は水素を５％混ぜた窒素ガスを用い、ＧａＮが約１２０μｍ成長した辺りから水素ガスの混合を減らして、窒素ガスだけに切り替えた。ＨＶＰＥの結晶成長速度は、約１２０μｍ／ｈであった。ＧａＮが４００μｍ成長したところで、炉内に導入する塩化ガリウムの量を徐々に減らし、逆に三塩化アルミニウムを徐々に導入して、最終的に気相比で三塩化アルミニウムが塩化ガリウムの１５％になるように調整した。この間、アンモニアの流量は変化させず、Ｖ／III比は、常に１２となるように保持した。こうして、ＡｌＧａＮが約２０μｍ成長する間にその組成をＧａＮからＡｌＧａＮへと連続的に変化させ、その後一定組成のＡｌＧａＮを更に９０μｍ成長させ、合計厚さ約１１０μｍのＡｌＧａＮ層７９を形成した（ｄ）。
【００６５】
成長が終了した後、ＨＶＰＥ装置を冷却する過程で、ＧａＮ層７８及びＡｌＧａＮ層７９はボイド層７６を境にサファイア基板７１から自然に剥離した（ｅ）。成長終了後のＡｌＧａＮ層７９表面は、クラック等の目立った欠陥も無く、目視で鏡面に見える程度にきれいなモフォロジを有していた。
【００６６】
得られた基板の裏面を、ダイヤモンド砥石の研削機を用いて平坦化し、加工歪を除去するために、加熱した水酸化カリウム溶液中に浸して裏面をわずかにエッチングした。また、面取り機を使って、基板の外径をφ５０.８ｍｍに整形した。また、その表面は、ダイヤモンドスラリーにて金属定盤上でラップ研磨し、更に細かい砥粒のダイヤモンドスラリーにて鏡面にポリッシングした。研磨による表面、裏面の除去量は、それぞれ８０μｍ、１００μｍとして、複合自立基板２０を得た（ｆ）。
【００６７】
基板の厚さをダイヤルゲージで測定したところ、基板のどの位置においても３３０±２μｍであった。従って、得られた基板のＧａＮ層２１は３００μｍ、表面のＡｌＧａＮ層２２は３０μｍの厚さとなった。
【００６８】
この基板の表面のＡｌＧａＮ層２２の組成をＸ線回折測定により求めたところ、アルミ組成は０.１５と求まった。ＡｌＧａＮ層の（０００１）回折によるＸ線ロッキングカーブの半値幅は、１２５ｓｅｃであった。また、この基板の転位密度を評価するために、基板上にＭＯＶＰＥ法でＳｉドープＧａＮ層を１μｍエピタキシャル成長し、カソードルミネッセンスを用いてその表面におけるダークスポットの密度を評価した。その結果、基板の中央部で４.２×１０６ｃｍ−２、面内９点の平均で４.９×１０６ｃｍ−２という値が得られた。
【００６９】
この基板のＡｌＧａＮ層２２とＧａＮ層２１中のシリコン濃度をＳＩＭＳ測定したところ、それぞれ５×１０１７ｃｍ−３、９×１０１７ｃｍ−３という値が得られた。この結晶は、ＨＶＰＥ法で成長する際に、特にドーピングガスを流すことはしなかったが、炉の構成部材である石英からＳｉがオートドープされるため、このような高いシリコン濃度を示したと考えられる。
［他の実施形態］
【００７０】
以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、それらの各プロセスの組合せ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。たとえば、実施例においてはＨＶＰＥ法でＡｌＧａＮを結晶成長したが、別工程のＭＯＶＰＥ法によって成長しても良い。
【００７１】
また、結晶成長の初期又は途中の段階で、結晶成長界面に複数の凹凸を出しながら成長を行わせるために、ＳｉＯ２等のマスクを用いる周知のＥＬＯ技術を組合せて用いても良い。
【００７２】
また、実施例では下地基板にサファイア基板を用いたが、ＧａＡｓやＳｉ、ＺｒＢ２、ＺｎＯ等のように、従来ＧａＮ系エピタキシャル層用基板として報告例のある基板は、すべて適用が可能である。
【００７３】
更に、実施例ではＳｉドープの基板の製造方法を例示したが、アンドープや他のドーパント、例えばＭｇやＦｅ、Ｓ、Ｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｅ等をドープした複合自立基板に適用することもできる。
【００７４】
また、実施例ではＧａＮ層上にＡｌＧａＮ層を積層した構造を採っているが、ＧａＮ層に代えてＡｌＮ層上にＡｌＧａＮ層を積層した構造も考えられる。この場合、熱伝導率に関しては、ＧａＮ層を採用した場合よりも、さらに向上することが期待できるが製造するのが難しい。
【００７５】
更に、また、ＩｎＧａＮを有する自立基板や、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等の多層構造を有する自立基板の製造も考えられる。
【００７６】
また、本発明は、III-Ｖ族窒化物系半導体の自立基板に適用されるが、本発明の技術的思想はサファイアなどの異種の下地基板をつけたままのIII-Ｖ族窒化物系エピタキシャル基板（テンプレート）にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態に係る複合自立基板を示す断面図である。
【図２】実施例で用いるＨＶＰＥ反応炉の構造を示す模式図である。
【図３】実施例１に係る複合自立基板の製造方法を示す模式図である。
【図４】実施例２に係るＬＥＤ用エピタキシャル層の構成を示す断面図である。
【図５】比較例に係るＬＥＤ用エピタキシャル層の構成を示す断面図である。
【図６】実施例３に係る複合自立基板の製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０，２０ 複合自立基板
１１ ＳｉドープＧａＮ層
１２ ＳｉドープＡｌＧａＮ層
２１ ＳｉオートドープＧａＮ層
２２ ＳｉオートドープＡｌＧａＮ層
３０ ＨＶＰＥ炉
３１ 石英反応管
３１ａ 排気管
３２ ヒータ
３２ａ Ａｌ原料加熱部
３２ｂ Ｇａ原料加熱部
３２ｃ 結晶成長領域加熱部
３３ ＮＨ３ガス導入管
３４ ＨＣｌガス導入管
３４ａ 金属アルミニウム
３５ ＨＣｌガス導入管
３５ｂ 金属ガリウム
３６ ドーピングガス導入管
３７ 基板ホルダ
３７ａ 回転軸
３８ 下地基板
３９ ライナ
４１，５１ サファイア基板
４３ ＳｉドープＧａＮ層
４５，７５ Ｔｉ薄膜
４６，７６ ボイド層
４７，７７ ＴｉＮ層
４８ ＳｉドープＧａＮ層
４９ ＳｉドープＡｌＧａＮ層
５１ Ｓｉドープｎ型Ａｌ０．２０ＧａＮクラッド層
５２ ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ層
５３ Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１５ＧａＮクラッド層
５４ Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１０ＧａＮクラッド層
５５ Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層
６１ ＧａＮ自立基板
６２ ＳｉドープＧａＮバッファ層
６３ ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ層
６４ Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１５ＧａＮ層
６５ Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１０ＧａＮ層
６６ Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層
６７ ｎ型電極
６８ ｐ型電極
７１ ＧａＮ層
７３ アンドープＧａＮ層
７８ ＧａＮ層
７９ ＡｌＧａＮ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III-Ｖ族窒化物系半導体基板及びその製造方法に関し、特に、エピタキシャル成長層との格子定数がマッチでき、歪みや欠陥の少ないIII-Ｖ族窒化物系デバイスを製造できるIII-Ｖ族窒化物系半導体基板、及びこの基板を容易に再現性良く製造できる製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）等のIII-Ｖ族窒化物系化合物半導体は、禁制帯幅が充分大きく、バンド間遷移も直接遷移型であるため、短波長発光素子、特に青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造に用いられている。また、最近では、更に短波長の紫外ＬＥＤや、これらＬＥＤと蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤが実用化され始めている。さらに、III-Ｖ族窒化物系化合物半導体は耐熱性や耐環境性が良いという特徴を有するため、電子デバイスやパワーデバイスへの応用開発も始まっている。
【０００３】
半導体のデバイスを作製する場合、その下地基板にはエピタキシャル成長する結晶と格子定数や線膨張係数の同じ基板を使用する、いわゆるホモエピタキシャル成長を行うのが一般的である。例えば、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓのエピタキシャル成長を行うための基板には、ＧａＡｓ単結晶基板が用いられている。
【０００４】
しかし、III-Ｖ族窒化物系半導体結晶に限っては、これまでに実用に足るサイズ、特性のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板を製造することができなかった。このため、これまでに実用化されている窒化物系発光ダイオードは、そのほとんどが格子定数の近いサファイア基板上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてIII-Ｖ族窒化物系半導体結晶をヘテロエピタキシャル成長させることにより製造されている。従って、ヘテロ成長であることに起因した様々な問題が発生していた。
【０００５】
例えば、サファイア基板とＧａＮの線膨張係数の違いに起因して、エピタキシャル成長後の基板が大きく反ってしまうという問題が生じていた。これは、エピタキシャル成長後のフォトリソグラフィ工程やチップ加工工程において、基板の割れを生じさせるなど、歩留り低下の原因となる。
【０００６】
また、サファイア基板とＧａＮでは、格子定数が異なるため、窒化物結晶を単結晶成長させるために、一旦本来の結晶成長温度よりも低い温度でバッファ層を堆積させる必要があり、これが結晶成長の工程時間を延ばす要因になっている。更に、サファイア基板上の成長では、サファイアとＧａＮの格子定数差に起因して、ＧａＮエピ層中に１０８から１０９個／ｃｍ−２もの多量の転位が発生してしまう。この転位は、発光素子の出力や信頼性を阻害する要因となる。従来の青色系のＬＥＤでは、これまで転位が問題とされることは少なかったが、今後、より高出力化が求められるようになり、また、紫外ＬＥＤの実現に向けて短波長化が促進されると、デバイス特性に及ぼす転位の影響が大きくなってくることが予想されており、何らかの対策が必要となっている。
【０００７】
これらの問題を解決するため、近年、ＧａＮ単結晶の自立基板が開発されてきた。ＧａＮ自立基板の製造方法としては、例えば、下地基板に開口部を有するマスクを形成し、開口部からラテラル成長させることにより転位の少ないＧａＮ層を得る技術、いわゆるＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）技術を用いてサファイア基板上にＧａＮ層を形成した後、サファイア基板をエッチング等により除去し、ＧａＮ自立基板を得ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＥＬＯ法をさらに発展させた方法として、ＦＩＥＬＯ（Facet-Initiated Epitaxial Lateral Overgrowth）法が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。ＦＩＥＬＯ法は、酸化シリコンマスクを用いて選択成長を行う点でＥＬＯ法と共通するが、選択成長の際にマスク開口部にファセットを形成する点で相違している。ファセットを形成することにより、転位の伝搬方向を変え、エピタキシャル成長層の上面に至る貫通転位を低減する。ＦＩＥＬＯ法を用いて、例えばサファイア等の下地基板上に厚膜のＧａＮ層を成長させ、その後下地基板を除去すれば、結晶欠陥の比較的少ない良質のＧａＮ自立基板を得ることができる。
【０００９】
上記以外にも、低転位のＧａＮ自立基板を得る方法として、ＤＥＥＰ（Dislocation Elimination by the Epi-growth with Inverted-Pyramidal Pits）法が開発されている（例えば、非特許文献２、特許文献２参照）。ＤＥＥＰ法は、ＧａＡｓ基板上にパターニングした窒化珪素等のマスクを用いてＧａＮを成長させることにより、結晶表面に意図的にファセット面で囲まれたピットを複数形成し、前記ピットの底部に転位を集積させることにより、その他の領域を低転位化するものである。
【００１０】
また、転位密度の低いＧａＮ基板の製造方法として、サファイアＣ面（（０００１）面）基板上にＧａＮ層を形成し、その上にチタン膜を形成後、水素ガスまたは水素含有化合物ガスを含む雰囲気中で基板を熱処理してＧａＮ層中に空隙を形成し、更に、ＧａＮ層上にＧａＮ半導体層を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
これらＥＬＯ法やＤＥＥＰ法等の方法を用いて異種基板上にＨＶＰＥ法でＧａＮ膜を成長し、その後、下地基板からＧａＮ層を剥離して得られたＧａＮ自立基板は、特に低転位結晶の必要なレーザーダイオード（ＬＤ）の開発に主に用いられているが、最近では、ＬＥＤ用の基板としても使われるようになってきている。
【００１２】
このようなＧａＮ自立基板を用いてIII-Ｖ族窒化物系発光素子を作製する際には、通常、ＧａＮ自立基板上に、クラッド層としてＡｌＧａＮ層を成長させる。従って、もともと下地基板がＡｌＧａＮであれば、より格子不整合の少ない、即ち、歪みの少ないエピタキシャル成長が可能になる。
【００１３】
このため、ＧａＮ基板を成長させるのに用いられているＨＶＰＥ法を用いて、Ａｌを含むIII-Ｖ族窒化物系半導体結晶を成長させる研究開発が行われている（例えば、非特許文献３、４参照）。
【００１４】
また、ＧａＮ基板上に、ＡｌＧａＮ層として、Ｓｉ−Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層を１０μｍ程度成長させたＧａＮ積層基板（特許文献４参照）、及びＧａＮ下部基板上に厚さ３００μｍ以上４００μｍ以下のＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ上部基板を形成したＡｌＧａＮ系複合基板（特許文献５参照）も開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２５１２５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６５７９９号公報
【特許文献３】特開２００３−１７８９８４号公報
【特許文献４】特開２００５−１９１３０６号公報
【特許文献５】特開２００５−２７７０１５号公報
【非特許文献１】Akira Usui et. al.,「Thick GaN Epitaxial Growth with Low Dislocation Density by Hydride Vapor Phase Epitaxy」, Jpn. J. Appl. Phys. vol. 36(1997) pp. L899-L902
【非特許文献２】Kensaku Motoki et. al.,「Preparation of Large Freestanding GaN Substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy Using GaAs as a Starting Substrate」, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40(2001)pp. L140-L143
【非特許文献３】Andrey Nikolaev et. al.,「AlN Wafers Fabricated by Hydride Vapor Phase Epitaxy」, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. Volume 5S1 Published 2000, W6.5.
【非特許文献４】Y. Kumagai et. al.,「Hydride vapor phase epitaxy of AlN: thermodynamic analysis of aluminum source and its application to growth」, Phys. Stat. Sol. (c), Vol. 0, No. 7, 2003, pp. 2498-2501.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、非特許文献３、４のようにＨＶＰＥ法でＡｌを含むIII-Ｖ族窒化物系半導体結晶を成長させると、原料として用いる塩化アルミニウムが成長条件によっては炉を構成する石英部材と反応して、これを侵食してしまうという問題があった。このため、Ａｌを含むIII-Ｖ族窒化物系半導体の厚膜成長を必要とする場合は、それだけ石英部材の損耗が激しくなり、部品交換の手間やコストがかかるだけでなく、石英部材が結晶成長中に割れるといった危険も伴うことになる。
【００１６】
また、ＡｌＧａＮでは３元混晶となるため組成の制御が難しく、かつ単結晶成長そのものも２元系化合物と比較して格段に難しくなるため、ＡｌＧａＮの自立単結晶基板を再現良く生産する技術は、未だ実現できていないのが現状である。
【００１７】
更に、特許文献４、５のように、予め製造されたＧａＮ基板上にＡｌＧａＮを別工程で付ける場合では、一旦ＧａＮ基板を大気中に取り出しているので、ＧａＮ表面に自然酸化膜が発生したり、ハンドリング時の汚染などによって成長界面が清浄でなくなったりする。また、ＧａＮ表面に昇降温サイクルが加わることで、ＧａＮ表面の熱変性といった問題も生じる。その結果、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ界面に欠陥を多く含む層が生じたり、場合によってはＡｌＧａＮ結晶層にクラックが多数生じたりするおそれがあった。
【００１８】
従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、エピタキシャル成長層との格子定数がマッチでき、歪みや欠陥の少ないIII-Ｖ族窒化物系デバイスを製造できるIII-Ｖ族窒化物系半導体基板、及びこの基板を安価に再現性良く製造できる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板は、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第１の層上に、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第２の層を形成したIII-Ｖ族窒化物系半導体基板であって、前記基板の表面及び裏面が平坦に研磨されていることを特徴とする。
【００２０】
前記第１の層をＧａＮ層とし、前記第２の層のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層の組成は、前記第１の層の界面から連続的にＡｌ比率を増加させることができる。
【００２１】
前記基板は、直径が５０ｍｍ以上の円形であり、厚さが２００μｍ以上であることが好ましく、前記基板表面における転位密度は１×１０８ｃｍ−２以下とすることが望ましい。また、前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層は、厚さが１００ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法は、異種基板上にIII-Ｖ族窒化物系半導体膜を成長させた後、金属膜を堆積する工程と、該金属膜を堆積した基板を水素ガス又は水素化物ガスを含む雰囲気中で熱処理し、前記III-Ｖ族窒化物系半導体膜中に空隙を形成する工程と、その上にＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第１の層を堆積する工程と、更にその上にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第２の層を堆積する工程と、前記第１の層及び前記第２の層を残して前記異種基板を除去し、III-Ｖ族窒化物系半導体基板を得る工程と、前記基板の表面及び裏面を研磨して平担面とする工程と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
前記第１の層と前記第２の層は、同一炉内で連続的に成長させることが好ましい。また、前記第１の層及び前記第２の層を堆積する工程は、ＨＶＰＥ法により行うことが望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板によれば、基板とその上に成長するエピタキシャル層の格子定数がマッチするため、格子不整合が小さく、歪みの少ないIII-Ｖ族窒化物系デバイスを製造できる。
【００２５】
また、本発明のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法によれば、エピタキシャル成長層と格子定数がマッチするIII-Ｖ族窒化物系半導体基板を容易に再現性良く製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に、本発明の一実施形態に係る複合自立基板を示す。
この複合自立基板１０は、ＳｉドープＧａＮ層１１上に、ＳｉドープＡｌＧａＮ層１２を形成したものであり、ＳｉドープＡｌＧａＮ層１２の表面及びＳｉドープＧａＮ層１１の裏面は平坦に研磨されている。以下、更に詳しく説明する。なお、以下の記述はＳｉドープの一実施態様だけに係るものではなく、本発明全般においても適用できるものである。
【００２７】
（自立基板）
まず、自立基板（自立した基板）とは、自らの形状を保持できるだけでなく、ハンドリングに不都合が生じない程度の強度を有する基板をいう。このような強度を有するためには、自立基板の厚さを２００μｍ以上とするのが好ましい。
【００２８】
（基板寸法）
基板寸法としては、直径が５０ｍｍ以上の円形であり、基板の厚さは、２００μｍ以上であることが望ましい。発光素子、特にＬＥＤは、民生品に多用される汎用素子であり、量産できることが実用化、普及に不可欠な案件である。基板の直径を５０ｍｍ以上とすれば、先行するＧａＡｓ基板などで既に量産用のプロセス装置が開発されており、量産ラインへの適用が容易になる。また、基板の厚さを２００μｍ以上とするのは、２００μｍよりも薄いと、ピンセット等のハンドリング時に基板が割れる危険が急激に高まるためである。
【００２９】
（基板の転位密度）
基板の表面における転位密度は、１×１０８ｃｍ−２以下であることが望ましい。基板上に成長されるエピタキシャル成長層中には、下地基板からの転位が引き継がれることが判明しており、エピタキシャル層中の転位は、デバイスの特性を阻害し、信頼性を低下させる要因となる。短波長、高出力のＬＥＤやＬＤ用途に使用される基板においては、これらのデバイスの特性を劣化させず、また信頼性を保つために、エピタキシャル層中の転位密度、即ち基板表面の転位密度を１×１０８ｃｍ−２以下にすることが望ましい。
【００３０】
（基板の導電型、キャリア濃度）
基板の導電型は、目的とするデバイスに合わせて適宜制御すべきであり、一律に決めることはできない。基板の導電型としては、例えば、Ｓｉ、Ｓ、Ｏ等をドープしたｎ型や、ＭｇやＺｎ等をドープしたｐ型が考えられる。また、基板のキャリア濃度の絶対値も、目的とするデバイスに合わせて適宜制御すべきであるから、一律に決めることはできない。
【００３１】
（基板の第１の層）
基板の第１の層（図１のＳｉドープＧａＮ層１１）は、ＧａＮ層とする。ＧａＮはエピタキシャル成長が容易であり、ある程度の大口径でかつ厚みの厚い結晶を容易に得ることができるからである。基板の第１の層の表面の結晶方位は（０００１）のＧａ面であることが望ましい。ＧａＮ結晶は極性が強く、Ｇａ面の方がＮ面より化学的及び熱的に安定だからである。
【００３２】
（基板の第１の層のキャリア濃度）
裏面に電極を取る構造のデバイスを作製する場合にあっては、裏面電極のコンタクトが容易に取れる程度の導電性基板であることが望ましく、そのためには、基板の第１の層のキャリア濃度は５×１０１７ｃｍ−３以上であることが望ましい。
【００３３】
（基板の第２の層の形成）
基板の第２の層（図１のＳｉドープＡｌＧａＮ層１２）は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表される任意の組成で形成する。また、基板の第２の層は、下地の基板の第１の層と同一炉内で連続的に成長された層であることが望ましい。これは、成長にかかる時間を短縮できるという工程上のメリットだけでなく、基板の第１の層と基板の第２の層との間に、酸化膜などが介在することを抑制し、基板の第２の層の結晶中に欠陥が発生するのを防ぐと同時に、層間に電気的な障壁となる層が発生することも防止するためである。また、基板の第２の層の形成は、基板の第１の層との界面からＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）組成のＡｌ比率を徐々に増やし、組成を連続的に変化させながら行っても良い。
【００３４】
（基板の第２の層のキャリア濃度）
基板の第２の層（図１のＳｉドープＡｌＧａＮ層１２）のキャリア濃度は、動作電流の増加に結びつかない程度に高いことが望ましく、第２の層の膜厚にも依るが、できれば１×１０１７ｃｍ−３以上あることが望ましい。
【００３５】
（基板の第２の層の厚さ）
基板表面の全面で均一にＡｌｘＧａ１−ｘＮの格子定数を有する層が形成されているためには、基板の第２の層が連続膜となっており、かつ、下地となっている第１の層の格子定数の影響を受けて第２の層の格子が歪んでいないことが必要である。そのためには、第２の層の厚さは１００ｎｍ以上とすることが好ましい。１００ｎｍよりも薄いと、基板表面はたとえＡｌｘＧａ１−ｘＮになっていても、ところどころ格子定数の歪んだ領域ができてしまい、その上にＡｌｘＧａ１−ｘＮをエピタキシャル成長させた時に、格子不整合に起因する新たな欠陥がエピタキシャル層中に発生する原因となる。他方、基板の第２の層の厚さは１００μｍ以下とすることが好ましい。第２の層の厚さが１００μｍよりも大きいと、第２の層中で組成の乱れが生じてウェハ間での基板特性の再現性が悪くなると共に、基板の厚さ方向の熱抵抗が大きくなってデバイスを作製した時の放熱特性が悪くなってしまう問題が生じる。
【００３６】
（基板の第２の層の表面）
一般に、アズグロウンの基板の第２の層（図１のＳｉドープＡｌＧａＮ層１２）表面には、ヒロック等の大きな凹凸や、ステップバンチングによって現れると思われる微少な凹凸が多数存在している。これを平坦に研磨加工するのは、その上にエピを成長させたときのモフォロジや、膜厚、組成等を不均一にする要因を排除し、更には、デバイス作製プロセスにおいても、フォトリソグラフィ工程の加工精度を落とすことなく、デバイスの作製歩留りを向上させるためである。
【００３７】
（基板の第１の層の裏面）
基板の第１の層（図１のＳｉドープＧａＮ層１１）の裏面も平坦に研磨加工される。裏面を平坦に研磨加工するのは、基板にエピ成長を行う際に、基板とサセプタとの密着性を良くするためである。基板の裏面全面が、サセプタと均等に接触していないと、サセプタからの熱伝導が不均一になって、エピ成長中の基板温度が面内で不均一になってしまう。基板温度の面内ばらつきは、結晶成長速度や組成、不純物濃度のばらつきとなって現れるため、特性の面内均一性の高いエピを成長することができなくなってしまう。エピの成長装置には、基板の裏面をサセプタと密着させない、フェイスダウン方式も存在するが、この場合も、基板の裏面に均熱板と呼ぶ平板を置くことが一般的であり、基板の裏面と均熱板との距離にばらつきがあれば、前述の温度ばらつきが生じ、特性の均一性に支障を来たす結果になる。裏面は、エピ成長時のサセプタとの密着性が問題なく得られる程度に平坦であれば良く、必ずしも鏡面になっている必要はない。即ち、ラップ面や研削面、あるいはこれに歪除去のための処理（エッチング等）を施した面であっても構わない。
【００３８】
（複合自立基板の製造方法）
本実施形態の複合自立基板は、異種基板上にＧａＮ層及びＡｌｘＧａ１−ｘＮ層の単結晶を成長した後、異種基板を剥離除去することにより得られる。ＧａＮ層及びＡｌｘＧａ１−ｘＮ層単結晶は、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長）により成長することが望ましい。これは、ＨＶＰＥ法は結晶成長速度が速く、厚膜成長を必要とする基板の作製に適するからである。
【００３９】
（ＨＶＰＥ炉の構造）
図２に、本実施例で使用するＨＶＰＥ反応炉の例を示す。
このＨＶＰＥ反応炉３０は、横長の石英反応管３１の外側にヒータ３２を設けて加熱するホットウォール式であり、石英反応管３１の図面左側（上流側）には、Ｖ族原料のＮＨ３ガスを導入するＮＨ３導入管３３、III族原料のＡｌＣｌ３を形成するためのＨＣｌガスを導入するＨＣｌガス導入管３４、III族原料のＧａＣｌを形成するためのＨＣｌガスを導入するＨＣｌガス導入管３５、及び導電性制御のためのドーパントガスを導入するドーピングガス導入管３６を備えている。また、ＨＣｌガス導入管３４はアルミナ製であり、その途中にパイロリティックグラファイト（ＰＧ）製のボート３４ａが設けられて金属アルミニウム３４ｂが収容される。ＨＣｌガス導入管３５は石英製であり、その途中に石英製のボート３５ａが設けられて金属ガリウム３５ｂが収容される。一方、石英反応管３１内の図面右側（下流側）には、下地基板３８が配置される基板ホルダ３７が回転軸３７ａによって支持され、この回転軸３７ａを中心として回転自在に設けられている。また、ヒータ３２は、金属アルミニウム３４ｂが収容されるボート３４ａ部分を加熱するＡｌ原料加熱部３２ａ、金属ガリウム３５ｂが収容されるボート３５ａ部分を加熱するＧａ原料加熱部３２ｂ、下地基板３８部分を加熱する結晶成長領域加熱部３２ｃの３つのゾーンを備えている。なお、石英反応管３１の内壁には、結晶成長中にアルミニウム原料と反応して石英が侵食されるのを防止するため、また、成長中の堆積物と石英との熱膨張率の違いにより炉体冷却時に反応管が割れるのを防止するために、パイロリティック窒化ホウ素（ＰＢＮ）製のライナ３９が挿入されている。なお、石英反応管３１の下流側端部には、排気管３１ａが設けられている。
【００４０】
（成長方法）
このＨＶＰＥ反応炉３０を用いて下地基板３８上にＧａＮ層及びＡｌＧａＮ層を順に成長させる方法について説明する。
まず、基板ホルダ３７上にサファイア等の下地基板３８を配置し、ボート３４ａに金属アルミニウム３４ｂを、ボート３５ａに金属ガリウム３５ｂを収容する。次に、Ａｌ原料加熱部３２ａ、Ｇａ原料加熱部３２ｂをそれぞれ、５００℃、８００℃に加熱し、金属アルミニウム３４ｂ及び金属ガリウム３５ｂを溶解させて融液とする。また、結晶成長領域加熱部３２ｃを１０００℃に加熱しておく。その後、ＮＨ３ガス導入管３３からＶ族原料となるＮＨ３ガスを、ＨＣｌガス導入管３５からIII族原料となるＨＣｌガスを導入する。なお、反応性の制御の点から、原料ガスであるＨＣｌガス及びＮＨ３ガスは、Ｈ２ガスなどのキャリアガスと混合して用いられる。
【００４１】
ＨＣｌガス導入管３５では、途中で、ＨＣｌガスが、融液状態となった金属ガリウム３５ｂと接触して、Ｇａ＋ＨＣｌ→ＧａＣｌ＋（１／２）Ｈ２という反応が起こり塩化ガリウムＧａＣｌを生成する。
【００４２】
このＧａＣｌガスとＨ２キャリアガスの混合ガス、及びＮＨ３とＨ２キャリアガスの混合ガスが石英反応管３１内の空間内を矢印方向に運ばれ、基板ホルダ３７に設けられた下地基板３８上で、ＧａＣｌ＋ＮＨ３→ＧａＮ＋ＨＣｌ＋Ｈ２の反応が起こり、下地基板３８上にＧａＮが堆積される。なお、石英反応管３１内に導入されたガスは、下流の排気管３１ａによって除害設備に導かれ、無害化処理を施された後、大気に排出される。
【００４３】
なお、ＧａＮ層形成時にドーピングガス導入管３６からドーパント成分を含むガスを流すことにより、ＧａＮ層にドーパントをドープすることもできる。
【００４４】
その後、ＮＨ３ガス導入管３３からＶ族原料となるＮＨ３ガスを、ＨＣｌガス導入管３４及びＨＣｌガス導入管３５からIII族原料となるＨＣｌガスを導入する。なお、反応性の制御の点から、原料ガスであるＨＣｌガス及びＮＨ３ガスは、Ｈ２ガスなどのキャリアガスと混合して用いられる。
【００４５】
ＨＣｌガス導入管３４では、途中で、ＨＣｌガスが、融液状態となった金属アルミニウム３４ｂと接触して、Ａｌ＋３ＨＣｌ→ＡｌＣｌ３＋（３／２）Ｈ２という反応が起こり三塩化アルミニウムＡｌＣｌ３を生成する。
【００４６】
ＨＣｌガス導入管３５では、途中で、ＨＣｌガスが、融液状態となった金属ガリウム３５ｂと接触して、Ｇａ＋ＨＣｌ→ＧａＣｌ＋（１／２）Ｈ２という反応が起こり塩化ガリウムＧａＣｌを生成する。
【００４７】
このＡｌＣｌ３ガスとＨ２キャリアガスの混合ガス、ＧａＣｌガスとＨ２キャリアガスの混合ガス、及びＮＨ３とＨ２キャリアガスの混合ガスが石英反応管３１内の空間内を矢印方向に運ばれ、基板ホルダ３７に設けられた基板３８上で、ＡｌＣｌ３＋ＧａＣｌ＋（１／２Ｈ２）＋ＮＨ３→ＡｌＧａＮ＋４ＨＣｌの反応が起こり、ＡｌＧａＮ層が堆積される。なお、石英反応管３１内に導入されたガスは、下流の排気管３１ａによって除害設備に導かれ、無害化処理を施された後、大気に排出される。
【００４８】
（剥離方法）
このようにして下地基板３８上にＧａＮ層及びＡｌＧａＮ層を成長させた後、下地基板３８を剥離することにより、図１に示すようなＧａＮ層１１及びＡｌＧａＮ層１２からなる複合自立基板１０とする。剥離する方法としては、ボイド形成剥離法（ＶＡＳ法）を用いることができる。ＶＡＳ法は、大口径の基板を再現良く剥離することが可能で、かつ、低転位で特性の均一なＧａＮ系自立基板を得ることができるという点で優れている。
【００４９】
（本実施形態の効果）
（１）ＡｌＧａＮは、ＧａＮに較べて成長が難しく、従って結晶欠陥が多く結晶性が悪いという問題があるが、本実施形態によれば、欠陥密度の少ない高品質なＧａＮ結晶上にＡｌＧａＮをエピタキシャル成長させれば良くなるため、下地の結晶性を引き継いで、ＡｌＧａＮ層の結晶性も向上させることができる。
（２）ＡｌＧａＮのような３元系混晶結晶は、ＧａＮのような２元系化合物に較べて組成の制御が難しく、従って均一な組成の層を連続的に厚く成長させることが難しいという問題があるが、本実施形態によれば、均質なＧａＮ層の上に薄いＡｌＧａＮ層を成長させれば良くなるため、ＡｌＧａＮの組成ばらつきを低減することができ、その結果、ウェハ間の特性ばらつきを抑えて、再現性の良いデバイスの生産を可能にすることができる。
（３）ＡｌＧａＮは、ＧａＮに較べて成長が難しく、従って成長速度を上げること難しいという問題があるが、本実施形態によれば、高速で成長したＧａＮの表面だけにＡｌＧａＮを成長させれば良くなり、トータルで必要な成長時間が短くて済み、生産性が飛躍的に向上する。
（４）ＡｌＧａＮのような３元混晶結晶はＧａＮにＡｌが数％入っただけで熱伝導率が１／１０程度まで低下してしまい、高出力な発光デバイスやパワーデバイスといった発熱の大きいデバイスでは基板を介しての放熱特性が悪くなるため、一般には格子整合といったメリットがあってもＡｌＧａＮ混晶基板の採用は難しい。これに対して、本実施形態によれば、熱伝導率の悪いＡｌＧａＮ層は基板表面のごく薄い部分だけとなり、基板表面でＡｌＧａＮの格子定数を有していながら、ほとんどＧａＮ基板と同じ熱伝導率を有する基板とすることができる。
（５）ＨＶＰＥ法でＡｌＧａＮを成長する際に、原料として用いる塩化アルミニウムは、成長条件によっては炉を構成する石英部材と反応して、これを侵食してしまうという問題があるが、本実施形態によれば、ＡｌＧａＮの成長が必要最小限に抑えられるため、このような問題も大幅に軽減することが可能となる。
（６）ＧａＮ上にＡｌＧａＮを別工程で付ける場合、一旦大気中に取り出すと、ＧａＮ表面に自然酸化膜が発生したり、ハンドリング時の汚染などによって成長界面が清浄でなくなったりする。また、ＧａＮ表面に昇降温サイクルが加わることで、ＧａＮ表面の熱変性といった問題も生じることになり、場合によってはＡｌＧａＮの結晶層にクラックが多数生じたりする結果になる。これに対して、本実施形態では、ＧａＮ層とＡｌＧａＮ層を、同一炉内で、成長温度を大きく変えずに連続で成長させることができるため、クラックが無く、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ界面の清浄な複合自立基板とすることができる。
（７）本実施形態では、予め基台として膜厚の大きなＧａＮ層を形成しているため、デバイス構造のエピタキシャル成長においても、既に実用化が始まっているＧａＮの基板上に結晶成長を行うのと同様の方法で、エピタキシャル成長が可能である。また、半導体プロセスにおいても、従来技術をそのまま使うことができ、基板の割れや欠けといった問題も起こりにくい。このため、ＡｌＧａＮ基板上にデバイス構造を、容易に、再現性良く製造することが可能になる。
【００５０】
以下、本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００５１】
（図１に示す複合自立基板の製造）
図３に示す製造工程により、図１に示す複合自立基板を製造した。
まず、直径２インチ径のＣ面ジャストサファイア基板４１上に、ＭＯＶＰＥ法で、２０ｎｍの低温成長ＧａＮバッファ層（図示せず）を介してＳｉドープＧａＮ層４３を０．５μｍ成長させた（ａ）。成長条件は、圧力を常圧とし、バッファ層成長時の基板温度を６００℃、エピ層成長時の基板温度を１１００℃とした。原料は、III族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ３）を、ドーパントとしてモノシランを用いた。キャリアガスは、水素と窒素の混合ガスである。結晶の成長速度は４μｍ／ｈとした。エピ層のキャリア濃度は、２×１０１８ｃｍ−３とした。
【００５２】
次に、このＳｉドープＧａＮ層４３上に、金属Ｔｉ薄膜４５を２０ｎｍの厚さに蒸着した（ｂ）。こうして得られた基板を電気炉に入れ、２０％のＮＨ３を含有するＨ２気流中において１０５０℃で２０分間熱処理した。その結果、ＧａＮ層４３の一部がエッチングされて高密度の空隙層（ボイド層）４６が発生し、またＴｉ薄膜４５は窒化されて表面にサブミクロンの微細な穴が高密度に形成されたＴｉＮ層４７に変化した（ｃ）。
【００５３】
この基板を図２に示したＨＶＰＥ炉に入れ、キャリアガス中に８×１０−３ａｔｍのＧａＣｌ及び４.８×１０−２ａｔｍのＮＨ３からなる原料ガスを含有する供給ガスを用いて、ＧａＮ層４８を４５０μｍの厚さに成長させた（ｄ）。ここで、キャリアガスは、Ｈ２を５％含有するＮ２ガスを用いた。ＧａＮ層４８の成長条件は常圧及び１０００℃の基板温度とした。また、ＧａＮ結晶の成長工程において、ドーピング原料ガスとしてジクロルシランを供給することによりシリコンをドープした。
ＧａＮの成長が終了した後、続けてキャリアガス中に８.０×１０−３ａｔｍの塩化ガリウム（ＧａＣｌ）、２.２×１０−３ａｔｍの三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）及び４.８×１０−２ａｔｍのアンモニアからなる原料ガスを含有する供給ガス用いて、ＡｌＧａＮ層４９を１５０μｍの厚さに成長させた（ｄ）。ＡｌＧａＮ層４９成長時のキャリアガスは、窒素ガスを用い、ドーピング原料ガスとしてジクロルシランを供給することによりシリコンをドープした。
【００５４】
成長が終了した後、ＨＶＰＥ装置を冷却する過程で、ＧａＮ層４８及びＡｌＧａＮ層４９はボイド層４６を境にサファイア基板４１から自然に剥離し、複合自立基板が得られた。
【００５５】
得られた複合自立基板は、裏面側にやや凸向きに反りを生じており、表面は、裏面の反りの形状を反映したわずかな凹面形状になっていたが（ｅ）、クラックなどの目立った欠陥は観察されなかった。
【００５６】
次に、得られた複合自立基板の表裏面を、ダイヤモンドスラリーにて金属定盤上でラップ研磨して平坦化し、複合自立基板１０とした。ここで、表面は、更に細かい砥粒のダイヤモンドスラリーにて鏡面にポリッシングした。研磨による表面、裏面の除去量は、それぞれ約７０μｍ、約１２５μｍとした（ｆ）。
【００５７】
基板の厚さをダイヤルゲージで測定したところ、基板のどの位置においても４０５±２μｍであった。従って、得られた基板のＧａＮ層１１は３２５μｍ、表面のＡｌＧａＮ層１２は８０μｍの厚さとなった。
【００５８】
この基板の表面のＡｌＧａＮ層１２の組成をＸ線回折測定により求めたところ、アルミ組成は０.２と求まった。ＡｌＧａＮ層の（０００１）回折によるＸ線ロッキングカーブの半値幅は、１６５ｓｅｃであった。また、この基板の転位密度を評価するために、ＡｌＧａＮ層１２上にＭＯＶＰＥ法でＳｉドープＧａＮ層を１μｍエピタキシャル成長し、カソードルミネッセンスを用いてその表面におけるダークスポットの密度を評価した。その結果、複合自立基板１０の中央部で４.５×１０６ｃｍ−２、面内９点の平均で５.２×１０６ｃｍ−２という値が得られた。また、この基板のＡｌＧａＮ層１２とＧａＮ層１１中のシリコン濃度をＳＩＭＳ測定したところ、それぞれ７×１０１７ｃｍ−３、２×１０１８ｃｍ−３という値が得られた。
【実施例２】
【００５９】
実施例１で得られた基板表面に、加工歪層を除去する目的で、ドライエッチングを施し、表面を約１μｍ除去した。この基板上に、減圧ＭＯＶＰＥ法を用いて青色ＬＥＤ用エピタキシャル層を成長させた。
図４に、この青色ＬＥＤ用エピタキシャル構造を示す。
この青色ＬＥＤ用エピタキシャル構造は、複合自立基板１０側から順に、Ｓｉドープｎ型Ａｌ０．２０ＧａＮクラッド層５１、３周期のＩｎＧａＮ−ＭＱＷ層５２、Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１５ＧａＮクラッド層５３、Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１０ＧａＮクラッド層５４、及びＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層５５を形成したものである。
【００６０】
次に、このＬＥＤエピタキシャル層のＰＬ（フォトルミネッセンス）測定を行った。ＰＬの発光強度は、面内で１２％のばらつきを有していたが、ばらつきの程度としては次に述べる比較例と比較しても、十分に小さいものであった。
［比較例］
【００６１】
図５に示すように、ＧａＮ層だけを成長して得られたＧａＮ自立基板６１の表面に、実施例２と同様の方法でＳｉドープＧａＮバッファ層６２を成長させ、更に実施例２と同様の構造のＬＥＤ構造をエピタキシャル層を成長させた。ＰＬ発光強度を測定したところ、面内で２５％のばらつきを有していた。また、発光強度の平均値も、実施例２と比較して、約１５％低下していた。
【実施例３】
【００６２】
（複合自立基板の製造）
図６に示す製造工程により、他の実施形態に係る複合自立基板を製造した。
まず、ｍ軸方向に０.２５°のオフを有する市販の直径２.５インチ径の単結晶Ｃ面サファイア基板７１上に、ＭＯＶＰＥ法で、アンドープＧａＮ層７３を３００ｎｍ成長させた（ａ）。成長条件は、圧力を常圧とし、エピ層成長時の基板温度を１１００℃とした。原料は、III族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ３）を用いた。キャリアガスは、水素と窒素の混合ガスである。結晶の成長速度は４μｍ／ｈとした。
【００６３】
次に、このアンドープＧａＮ層７３上に、金属Ｔｉ薄膜７５を２５ｎｍの厚さに蒸着した（ｂ）。こうして得られた基板を電気炉に入れ、２０％のＮＨ３を含有するＨ２気流中において１０００℃で２５分間熱処理した。その結果、ＧａＮ層７３の一部がエッチングされて高密度の空隙層（ボイド層）７６が発生し、またＴｉ薄膜７５は窒化されて表面にサブミクロンの微細な穴が高密度に形成されたＴｉＮ層７７に変化した（ｃ）。
【００６４】
この基板を図２に示したＨＶＰＥ炉に入れ、その上にＧａＮ層７８を４００μｍ堆積した（ｄ）。成長条件は、常圧、基板温度１０４０℃である。成長に用いた原料はアンモニアと塩化ガリウムで、キャリアガスは、成長の初期は水素を５％混ぜた窒素ガスを用い、ＧａＮが約１２０μｍ成長した辺りから水素ガスの混合を減らして、窒素ガスだけに切り替えた。ＨＶＰＥの結晶成長速度は、約１２０μｍ／ｈであった。ＧａＮが４００μｍ成長したところで、炉内に導入する塩化ガリウムの量を徐々に減らし、逆に三塩化アルミニウムを徐々に導入して、最終的に気相比で三塩化アルミニウムが塩化ガリウムの１５％になるように調整した。この間、アンモニアの流量は変化させず、Ｖ／III比は、常に１２となるように保持した。こうして、ＡｌＧａＮが約２０μｍ成長する間にその組成をＧａＮからＡｌＧａＮへと連続的に変化させ、その後一定組成のＡｌＧａＮを更に９０μｍ成長させ、合計厚さ約１１０μｍのＡｌＧａＮ層７９を形成した（ｄ）。
【００６５】
成長が終了した後、ＨＶＰＥ装置を冷却する過程で、ＧａＮ層７８及びＡｌＧａＮ層７９はボイド層７６を境にサファイア基板７１から自然に剥離した（ｅ）。成長終了後のＡｌＧａＮ層７９表面は、クラック等の目立った欠陥も無く、目視で鏡面に見える程度にきれいなモフォロジを有していた。
【００６６】
得られた基板の裏面を、ダイヤモンド砥石の研削機を用いて平坦化し、加工歪を除去するために、加熱した水酸化カリウム溶液中に浸して裏面をわずかにエッチングした。また、面取り機を使って、基板の外径をφ５０.８ｍｍに整形した。また、その表面は、ダイヤモンドスラリーにて金属定盤上でラップ研磨し、更に細かい砥粒のダイヤモンドスラリーにて鏡面にポリッシングした。研磨による表面、裏面の除去量は、それぞれ８０μｍ、１００μｍとして、複合自立基板２０を得た（ｆ）。
【００６７】
基板の厚さをダイヤルゲージで測定したところ、基板のどの位置においても３３０±２μｍであった。従って、得られた基板のＧａＮ層２１は３００μｍ、表面のＡｌＧａＮ層２２は３０μｍの厚さとなった。
【００６８】
この基板の表面のＡｌＧａＮ層２２の組成をＸ線回折測定により求めたところ、アルミ組成は０.１５と求まった。ＡｌＧａＮ層の（０００１）回折によるＸ線ロッキングカーブの半値幅は、１２５ｓｅｃであった。また、この基板の転位密度を評価するために、基板上にＭＯＶＰＥ法でＳｉドープＧａＮ層を１μｍエピタキシャル成長し、カソードルミネッセンスを用いてその表面におけるダークスポットの密度を評価した。その結果、基板の中央部で４.２×１０６ｃｍ−２、面内９点の平均で４.９×１０６ｃｍ−２という値が得られた。
【００６９】
この基板のＡｌＧａＮ層２２とＧａＮ層２１中のシリコン濃度をＳＩＭＳ測定したところ、それぞれ５×１０１７ｃｍ−３、９×１０１７ｃｍ−３という値が得られた。この結晶は、ＨＶＰＥ法で成長する際に、特にドーピングガスを流すことはしなかったが、炉の構成部材である石英からＳｉがオートドープされるため、このような高いシリコン濃度を示したと考えられる。
［他の実施形態］
【００７０】
以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、それらの各プロセスの組合せ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。たとえば、実施例においてはＨＶＰＥ法でＡｌＧａＮを結晶成長したが、別工程のＭＯＶＰＥ法によって成長しても良い。
【００７１】
また、結晶成長の初期又は途中の段階で、結晶成長界面に複数の凹凸を出しながら成長を行わせるために、ＳｉＯ２等のマスクを用いる周知のＥＬＯ技術を組合せて用いても良い。
【００７２】
また、実施例では下地基板にサファイア基板を用いたが、ＧａＡｓやＳｉ、ＺｒＢ２、ＺｎＯ等のように、従来ＧａＮ系エピタキシャル層用基板として報告例のある基板は、すべて適用が可能である。
【００７３】
更に、実施例ではＳｉドープの基板の製造方法を例示したが、アンドープや他のドーパント、例えばＭｇやＦｅ、Ｓ、Ｏ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｅ等をドープした複合自立基板に適用することもできる。
【００７４】
また、実施例ではＧａＮ層上にＡｌＧａＮ層を積層した構造を採っているが、ＧａＮ層に代えてＡｌＮ層上にＡｌＧａＮ層を積層した構造も考えられる。この場合、熱伝導率に関しては、ＧａＮ層を採用した場合よりも、さらに向上することが期待できるが製造するのが難しい。
【００７５】
更に、また、ＩｎＧａＮを有する自立基板や、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等の多層構造を有する自立基板の製造も考えられる。
【００７６】
また、本発明は、III-Ｖ族窒化物系半導体の自立基板に適用されるが、本発明の技術的思想はサファイアなどの異種の下地基板をつけたままのIII-Ｖ族窒化物系エピタキシャル基板（テンプレート）にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態に係る複合自立基板を示す断面図である。
【図２】実施例で用いるＨＶＰＥ反応炉の構造を示す模式図である。
【図３】実施例１に係る複合自立基板の製造方法を示す模式図である。
【図４】実施例２に係るＬＥＤ用エピタキシャル層の構成を示す断面図である。
【図５】比較例に係るＬＥＤ用エピタキシャル層の構成を示す断面図である。
【図６】実施例３に係る複合自立基板の製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０，２０ 複合自立基板
１１ ＳｉドープＧａＮ層
１２ ＳｉドープＡｌＧａＮ層
２１ ＳｉオートドープＧａＮ層
２２ ＳｉオートドープＡｌＧａＮ層
３０ ＨＶＰＥ炉
３１ 石英反応管
３１ａ 排気管
３２ ヒータ
３２ａ Ａｌ原料加熱部
３２ｂ Ｇａ原料加熱部
３２ｃ 結晶成長領域加熱部
３３ ＮＨ３ガス導入管
３４ ＨＣｌガス導入管
３４ａ 金属アルミニウム
３５ ＨＣｌガス導入管
３５ｂ 金属ガリウム
３６ ドーピングガス導入管
３７ 基板ホルダ
３７ａ 回転軸
３８ 下地基板
３９ ライナ
４１，５１ サファイア基板
４３ ＳｉドープＧａＮ層
４５，７５ Ｔｉ薄膜
４６，７６ ボイド層
４７，７７ ＴｉＮ層
４８ ＳｉドープＧａＮ層
４９ ＳｉドープＡｌＧａＮ層
５１ Ｓｉドープｎ型Ａｌ０．２０ＧａＮクラッド層
５２ ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ層
５３ Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１５ＧａＮクラッド層
５４ Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１０ＧａＮクラッド層
５５ Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層
６１ ＧａＮ自立基板
６２ ＳｉドープＧａＮバッファ層
６３ ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ層
６４ Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１５ＧａＮ層
６５ Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１０ＧａＮ層
６６ Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層
６７ ｎ型電極
６８ ｐ型電極
７１ ＧａＮ層
７３ アンドープＧａＮ層
７８ ＧａＮ層
７９ ＡｌＧａＮ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮ単結晶からなる第１の層上に、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第２の層を形成したIII-Ｖ族窒化物系半導体基板であって、前記基板の表面及び裏面が平坦に研磨されていることを特徴とするIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項２】
前記第２の層のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層の組成は、前記第１の層の界面から連続的にＡｌ比率が増加していることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項３】
前記基板は、直径が５０ｍｍ以上の円形であり、厚さが２００μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項４】
前記基板表面における転位密度が１×１０８ｃｍ−２以下であることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項５】
前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層は、厚さが１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項６】
前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層は、厚さが１００ｎｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項７】
異種基板上にIII-Ｖ族窒化物系半導体膜を成長させた後、金属膜を堆積する工程と、
該金属膜を堆積した基板を水素ガス又は水素化物ガスを含む雰囲気中で熱処理し、前記III-Ｖ族窒化物系半導体膜中に空隙を形成する工程と、
その上にＧａＮ単結晶からなる第１の層を堆積する工程と、
更にその上にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第２の層を堆積する工程と、
前記第１の層及び前記第２の層を残して前記異種基板を除去し、III-Ｖ族窒化物系半導体基板を得る工程と、
前記基板の表面及び裏面を研磨して平担面とする工程と、
を備えることを特徴とするIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記第１の層と前記第２の層とを同一炉内で連続的に成長させることを特徴とする請求項７記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１の層及び前記第２の層を堆積する工程は、ＨＶＰＥ法により行われることを特徴とする請求項７記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法。
【請求項１】
ＧａＮ単結晶からなる第１の層上に、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第２の層を形成したIII-Ｖ族窒化物系半導体基板であって、前記基板の表面及び裏面が平坦に研磨されていることを特徴とするIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項２】
前記第２の層のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層の組成は、前記第１の層の界面から連続的にＡｌ比率が増加していることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項３】
前記基板は、直径が５０ｍｍ以上の円形であり、厚さが２００μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項４】
前記基板表面における転位密度が１×１０８ｃｍ−２以下であることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項５】
前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層は、厚さが１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項６】
前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）層は、厚さが１００ｎｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板。
【請求項７】
異種基板上にIII-Ｖ族窒化物系半導体膜を成長させた後、金属膜を堆積する工程と、
該金属膜を堆積した基板を水素ガス又は水素化物ガスを含む雰囲気中で熱処理し、前記III-Ｖ族窒化物系半導体膜中に空隙を形成する工程と、
その上にＧａＮ単結晶からなる第１の層を堆積する工程と、
更にその上にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）で表されるIII-Ｖ族窒化物系半導体単結晶からなる第２の層を堆積する工程と、
前記第１の層及び前記第２の層を残して前記異種基板を除去し、III-Ｖ族窒化物系半導体基板を得る工程と、
前記基板の表面及び裏面を研磨して平担面とする工程と、
を備えることを特徴とするIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記第１の層と前記第２の層とを同一炉内で連続的に成長させることを特徴とする請求項７記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１の層及び前記第２の層を堆積する工程は、ＨＶＰＥ法により行われることを特徴とする請求項７記載のIII-Ｖ族窒化物系半導体基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２４６３３１（Ｐ２００７−２４６３３１Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７１７２４（Ｐ２００６−７１７２４）
【出願日】平成１８年３月１５日（２００６．３．１５）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１５日（２００６．３．１５）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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