JP4331906B2 - Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、III族窒化物膜の製造方法及びエピタキシャル基板の製造方法に関し、詳しくは半導体発光素子、半導体受光素子、及び電子デバイスなどの半導体素子を構成するIII族窒化物膜を作製する際に好適に用いることのできる、III族窒化物膜の製造方法及びエピタキシャル基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
III族窒化物膜は、発光ダイオードの半導体発光素子及び半導体受光素子などを構成する半導体膜として用いられており、近年においては、高周波特性に優れ、低消費電力型で高出力の電子デバイスなどを構成する半導体膜としても注目を浴びている。
【０００３】
このようなIII族窒化物膜を形成する基板として、所定の基材上にエピタキシャル成長により形成した下地膜を具える、いわゆるエピタキシャル成長基板がある。そして、上記エピタキシャル成長基板を反応管内に設けられたサセプタ上に設置した後、前記サセプタ内外の加熱機構によって所定の温度に加熱する。次いで、III族金属供給原料及び窒素供給原料、並びに必要に応じて他の元素の供給原料をキャリアガスとともに前記反応管内に導入するとともに、前記エピタキシャル成長基板上に供給し、ＭＯＣＶＤ法などにしたがってIII族窒化物膜を形成する。
【０００４】
【発明解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようにしてIII族窒化物膜を形成し、目的とする半導体素子を作製した場合には、各III族窒化物膜中に比較的多量の欠陥が発生する割合が増大する。この結果、半導体素子を多量に生産する場合において、十分な歩留まりを得ることができず、半導体素子の生産コストを増大させてしまう原因となっていた。
【０００５】
本発明は、III族窒化物膜中における欠陥の発生割合を減少させることが可能な、新規なIII族窒化物膜の製造方法、及びこれに用いることのできるエピタキシャル基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、
所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
前記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、III族窒化物膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、III族窒化物膜の製造方法（第１のIII族窒化物膜の製造方法）に関する。
【０００７】
また、本発明は、
所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル成長基板の製造方法（第１のエピタキシャル成長基板の製造方法）に関する。
【０００８】
本発明者らは、前述したようなIII族窒化物膜中における欠陥の発生原因について鋭意検討を行なった。そして、前記III族窒化物膜の成膜条件や成膜環境についても種々検討した。その結果、前記III族窒化物膜の欠陥の発生有無には、使用するエピタキシャル成長基板の状態、特にその表面状態が強く影響していることが判明した。
【０００９】
すなわち、エピタキシャル成長基板の表面は、それが置かれる環境雰囲気に影響を受け、種々のパーティクルが付着したり、傷やピットなどが発生したりする。さらには、前記環境雰囲気中における種々の反応性ガスの影響を受けて、表面変質層が形成されたりする。したがって、このような状態のエピタキシャル成長基板上にIII族窒化物膜を形成すると、前述したパーティクル及びピットなどの表面欠陥が前記III族窒化物膜のエピタキシャル成長に影響し、前記III族窒化物膜中には、前記表面欠陥に起因した多量の欠陥及び転位が形成されるようになることを見出した。
【００１０】
そこで、本発明者らは、前述したようなエピタキシャル成長基板の表面欠陥を取り除くべく、目的とするIII族窒化物膜を形成する以前に、前記エピタキシャル成長基板の、前記III族窒化物膜が形成されるべき下地膜主面に対して前処理を行ない、前述したような表面欠陥を取り除くことを想到した。
【００１１】
一方、本発明者らは、エピタキシャル成長基板を構成する下地膜を、Ａｌ含有するととともに、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下の窒化物から構成し、このようなエピタキシャル成長基板上に種々の窒化物膜を形成して所定の半導体素子を作製した場合、その特性、例えば発光効率が向上することを見出した。したがって、このようなＡｌ含有窒化物からなる下地膜に対して適切な前処理方法を見出すべくさらなる検討を実施し、本発明をするに至ったものである。なお、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅は、Ａｌ含有窒化物膜の（０００２）面における値である。
【００１２】
このように、本発明の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法によれば、エピタキシャル成長基板の下地膜主面は、前述したパーティクルなどの表面欠陥が取り除かれて清浄されているので、目的とするIII族窒化物膜を前記エピタキシャル成長基板上に成長させた場合において、前記III族窒化物膜中の、前記表面欠陥に起因した欠陥の発生は著しく低減される。また、還元性の窒素を含む雰囲気中で熱処理を行なうため、この熱処理中においてピットなどの表面欠陥が発生することがない。さらには、前記下地膜主面に形成された表面酸化膜を除去することもできる。
【００１３】
したがって、前記エピタキシャル成長基板上に、１以上のIII族窒化物膜を形成して所定の半導体素子を作製した場合において、その製造歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
【００１４】
また、本発明は、
所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
上記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、前記下地層より格子定数の大きいIII族窒化物からなる島状結晶部を形成する工程と、
前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、所定のIII族窒化物膜を、前記島状結晶部を核としてエピタキシャル成長させて形成する工程と、
を含むことを特徴とする、III族窒化物膜の製造方法（第２のIII族窒化物膜の製造方法）に関する。
【００１５】
さらに、本発明は、
所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
上記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、前記下地層より格子定数の大きいIII族窒化物からなる島状結晶部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル成長基板の製造方法（第２のエピタキシャル成長基板の製造方法）に関する。
【００１６】
本発明者らは、さらなる研究の過程において、目的とするIII族窒化物膜を作製するに際し、エピタキシャル成長基板の下地膜上に直接的にIII族窒化物を形成する場合と比較して、前記下地膜上に所定の窒化物からなる島状結晶部を形成し、この島状結晶部を核として前記III族窒化物膜をエピタキシャル成長させることにより、前記III族窒化物膜の転位密度などの結晶品質が向上することを見出した。
【００１７】
この場合においても、エピタキシャル成長基板の下地膜主面上に表面欠陥などが存在すると、前記下地膜主面上に島状結晶部を形成した場合、その内部に比較的多量の欠陥が生じてしまう場合があった。さらには、前記島状結晶部自体を形成することが困難になる場合があった。
【００１８】
そこで、上述した本発明の第２のIII族窒化物膜の製造方法及び第２のエピタキシャル成長基板の製造方法に従って、エピタキシャル成長基板を構成する下地膜主面に対して前述したような熱処理を施すことにより、上述した島状結晶部作製時の問題点を除去することができ、欠陥のない結晶品質に優れたIII族窒化物膜を得ることができることを見出したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に即して詳細に説明する。最初に、本発明の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法について説明する。
【００２０】
図１及び図２は、本発明の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法を説明するための図である。
【００２１】
最初に、図１に示すように、所定の単結晶材料からなる基材１を準備し、この基材１上において、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜２を形成する。下地膜２は、ＭＯＣＶＤ法及びＨＶＰＥ法などを用いて形成することができる。ＭＯＣＶＤ法による場合、下地膜２の形成温度は１１００℃以上、さらには１１５０℃以上であることが好ましい。これによって、下地膜２自体の結晶性を高めることができ、後に形成すべきIII族窒化物膜の結晶性をも向上させることができる。
【００２２】
また、下地膜２の形成温度の上限は１２５０℃であることが好ましい。これによって、下地膜２の構成成分の熱拡散などを抑制して、下地膜２の主面の荒れなどを効果的に抑制することができる。その結果、後に形成すべきIII族窒化物膜中の、前記主面の荒れに起因した欠陥などの発生を効果的に抑制することができる。なお、上記「形成温度」は、下地膜２を形成する際の、基材１の設定温度である。
【００２３】
下地膜２をＭＯＣＶＤ法により上記温度範囲内で形成する場合、その厚さは０．５μｍ以上であることが好ましく、さらには１μｍ〜３μｍであることが好ましい。これによってクラックの発生や剥離を抑制した状態において、下地膜２の結晶性をより効果的に高めることができる。
【００２４】
次いで、下地膜２を含む基材１を所定の容器内に入れ、この容器内に設けられたサセプタ上に設置した後、所定温度にまで加熱する。その後、前記容器内にアンモニア（ＮＨ３）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、及びメチルヒドラジン（Ｎ２Ｈ３ＣＨ３）ガスなどの熱処理ガスを導入する。これらのガスは、加熱された下地膜２の主面２Ａに接触すると、熱分解して還元性の窒素ガスを生成する。この還元性の窒素ガスは極めて反応性に富むため、加熱された下地膜２の主面２Ａと還元反応を生ぜしめて、主面２Ａ上に存在する表面欠陥を除去する。この結果、目的とするエピタキシャル成長基板５を得る。
【００２５】
なお、前記加熱温度は５００〜１２００℃とし、さらには９００〜１２００℃であることが好ましい。これによって、上述したような熱処理をより効果的に実施することができ、下地膜２の主面２Ａにおける表面欠陥を効率よく除去することができる。上記加熱温度は下地膜２を含む基材１に対する設定温度である。
【００２６】
また、上述したＮＨ３ガスなどの熱処理ガスを前記容器内に導入した後に、前記容器の壁面と前記サセプタとの間に所定の電圧を印加する、又はＥＣＲプラズマなどを導入することによって、前記熱処理ガスをプラズマ化することもできる。
【００２７】
次いで、図２に示すように、エピタキシャル成長基板５の、表面欠陥の除去された下地膜２の主面２Ａ上において目的とするIII族窒化物膜３を形成する。下地膜２の主面２Ａ上における表面欠陥は上述した熱処理によって大部分が除去されているため、III族窒化物膜３中にはほとんど欠陥が発生せず、その製造歩留まりを大きく向上させることができる。なお、III族窒化物膜３は、上述したようなＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法又はＭＢＥ法などによって作製することができる。
【００２８】
また、上述した熱処理とIII族窒化物膜３の作製とは、例えば、III族窒化物膜３を作製する際に用いるＭＯＣＶＤ装置を用いて連続的に行なうこともできるし、別個の装置を用いて行なうこともできる。
【００２９】
なお、基材１を構成する単結晶材料としては、サファイア単結晶、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＡｌ２Ｏ４単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶などのIV族あるいはIV−IV族単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶、及びＡｌＧａＮ単結晶などのIII−Ｖ族単結晶、ＺｒＢ２などのホウ化物単結晶などを例示することができる。
【００３０】
また、III族窒化物下地層２は、Ａｌの他に、Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つを含むことができる。さらに、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐ、及びＢなどの添加元素を含有することもできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件などに依存して必然的に取り込まれる微量元素、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含むこともできる。
【００３１】
さらに、III族窒化物膜３は、目的に応じて任意の組成に設定する。
【００３２】
次に、本発明の第２のIII族窒化物膜の製造方法及び第２のエピタキシャル成長基板の製造方法について説明する。図３〜図６は、本発明の第２のIII族窒化物膜の製造方法及び第２のエピタキシャル成長基板の製造方法を説明するための図である。
【００３３】
最初に、図３に示すように、所定の単結晶材料からなる基材１１を準備し、この基材１１上において、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜１２を形成する。下地膜１２はＭＯＣＶＤ法又はＨＶＰＥ法などによって作製することができる。なお、ＭＯＣＶＤ法を用いる場合の好ましい作製条件、及びそのときの好ましい厚さについては、前述した第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法と同様である。
【００３４】
次いで、下地膜１２を含む基材１１を所定の容器内に入れ、この容器内に設けられたサセプタ上に設置した後、所定温度にまで加熱する。次いで、ＮＨ３ガスなどの熱処理ガスを前記容器内へ導入して、前述した第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法と同様にして、下地膜１２の主面１２に対して熱処理を行ない、表面欠陥を除去する。なお、この熱処理における加熱温度は、前述したように５００〜１２００℃とし、さらには９００〜１２００℃であることが好ましい。
【００３５】
また、このような熱処理に加えて、前述の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法で述べたようなプラズマ処理を施すこともできる。
【００３６】
次いで、図４に示すように、下地膜１２の主面１２Ａ上において、所定のIII族窒化物からなる島状結晶部１４を形成する。下地膜１２はＡｌを必須成分として含有するので、その格子定数はＡｌを必須成分として含まない島状結晶部１４よりも小さくなっている。この結果、島状結晶部を構成する前記III族窒化物を下地膜１２上に堆積させて所定の膜を形成しようとすると、この膜には下地膜１２より圧縮応力が加わり、ＳＫモードに従って成長するようになる。結果として、一様な膜が形成されずに、互いに分離独立して存在する島状結晶部１４が形成される。
【００３７】
なお、基材１１、表面欠陥が除去された主面１２Ａを有する下地膜１２、及び島状結晶部１４はエピタキシャル成長基板１５を構成する。
【００３８】
次いで、図５に示すように、エピタキシャル成長基板１５の、表面欠陥の除去された下地膜１２の主面１２Ａ上において、III族窒化物１３Ａを島状結晶部１４を核としてエピタキシャル成長させ、図６に示すように、目的とするIII族窒化物膜１３を得る。
【００３９】
下地膜１２の主面１２Ａ上における表面欠陥は上述した熱処理、さらにはプラズマ処理によって大部分が除去されているため、島状結晶部１４中にはほとんど欠陥が発生しなくなる。その結果、島状結晶部１４を核として成長させたIII族窒化物膜１３中にもほとんど欠陥が存在しなくなり、その製造歩留まりを大きく向上させることができる。また、III族窒化物膜１３は、島状結晶部１４を核としてエピタキシャル成長させたことに起因して転位密度が低減され、結晶品質が向上する。
【００４０】
III族窒化物膜１３は、前述したようにＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法又はＭＢＥ法などによって作製することができる。
【００４１】
また、上述した熱処理と島状結晶部１４の作製、さらにIII族窒化物膜１３の作製とは、例えば、島状結晶部１４及びIII族窒化物膜１３を作製する際に用いるＭＯＣＶＤ装置を用いて連続的に行なうこともできるし、別個の装置を用いて行なうこともできる。
【００４２】
なお、基材１１を構成する単結晶材料は、上述した基材１を構成する単結晶材料と同じものを用いることができる。また、下地膜１２は、上述した下地膜２と同様のＡｌ含有かつＸ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物から構成することができる。さらに、島状結晶部１４及びIII族窒化物膜１３は、目的に応じて任意の組成のIII族窒化物から構成することができる。
【００４３】
【実施例】
（実施例１）
Ｃ面サファイア単結晶からなる基材を反応管内に設置されたサセプタ上に載置し、固定した。次いで、基材を１２００℃に加熱し、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを水素キャリアガスとともに圧力が２０Ｔｏｒｒとなるようにして設定前記反応管内に導入するとともに、前記基材上に供給して、下地膜としてのＡｌＮ膜を厚さ１．０μｍに形成した。その後、前記ＡｌＮ膜を含む前記基材を前記反応管より取り出した。前記ＡｌＮ膜のＸ線ロッキングカーブにおける半値幅は６０秒であって極めて結晶性に優れることが判明した。また、前記ＡｌＮ膜の表面粗さＲａは２Åであって極めて表面平坦性に優れることが判明した。
【００４４】
次いで、再度ＡｌＮ下地膜を含む前記基材を前記反応管内に設置し、ＮＨ３ガス、水素キャリアガス、及び窒素キャリアガスを導入するとともに、前記基材を１０５０℃に設定し、圧力を大気圧とした後５分間保持して、前記ＡｌＮ下地膜主面の表面欠陥を除去し、エピタキシャル成長基板を得た。
【００４５】
次いで、ＴＭＡガス、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス、及びＮＨ３ガスを、ＴＭＡ、ＴＭＧ、及びＮＨ３のモル比が１：９：１５０００となるように前記エピタキシャル成長基板の、前記ＡｌＮ下地膜の主面上に供給し、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ膜を厚さ３μｍに形成した。
【００４６】
同様の工程を１０回行ない、各工程毎に得られたＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ膜の１μｍ以上のピットの密度からその欠陥性を評価した。その結果、１μｍ以上のピット密度は、全サンプル平均１個／ｍｍ２であった。なお、合格規準にあるＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ膜における転位密度は約１×１０８／ｃｍ２であった。
【００４７】
（実施例２）
Ｃ面サファイア単結晶からなる基材を用い、実施例１同様にしてＡｌＮ下地膜を厚さ１μｍに形成するとともに、このＡｌＮ下地膜に対して熱処理を行ない、前記ＡｌＮ下地膜の主面の表面欠陥を除去した。
【００４８】
次いで、ＡｌＮ下地膜を含む前記基材を１０５０℃に設定し、ＴＭＧガス及びＮＨ３ガスを、ＴＭＧ及びＮＨ３ガスのモル比が１：１５００となるよように前記ＡｌＮ下地膜の前記主面上に供給して、ＧａＮなる組成の島状結晶部を形成し、エピタキシャル成長基板を得た。なお、島状結晶部の上面の面積は５μｍ２であった。
【００４９】
次いで、エピタキシャル成長基板を１０５０℃に設定し、ＴＭＧガス及びＮＨ３ガスを、ＴＭＧ及びＮＨ３ガスのモル比が１：１５００となるよように、前記エピタキシャル成長基板の、前記ＡｌＮ下地膜の前記主面上に供給して、ＧａＮ膜を厚さ３μｍに形成した。
【００５０】
同様の工程を１０回行ない、各工程毎に得られたＧａＮ膜の１μｍ以上のピットの密度を評価した。その結果、１μｍ以上のピット密度は、全サンプル中１個／ｍｍ２であった。なお、合格規準にあるＧａＮ膜における転位密度は約５×１０７／ｃｍ２であった。
【００５１】
（比較例１）
ＮＨ３ガスを用いた熱処理によってＡｌＮ下地膜主面の表面欠陥の除去を行なわなかった以外は、実施例１と同様にしてＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ膜を作製した。実施例１と同様の条件でピット密度を評価したところ、１００個／ｍｍ２であり、転位密度が１×１０９／ｃｍ２であることが判明した。
【００５２】
（比較例２）
ＮＨ３ガスを用いた熱処理によってＡｌＮ下地膜主面の表面欠陥の除去を行なわなかった以外は、実施例２と同様にしてＧａＮ膜を作製した。実施例２と同様の条件で歩留まりを評価したところ、ピット密度は１００個／ｍｍ２であり、転位密度が５×１０８／ｃｍ２であることが判明した。
【００５３】
以上、実施例及び比較例から明らかなように、本発明に従ってＡｌＮ下地膜の主面に対して熱処理を行ない、その表面欠陥を除去した場合においては、目的とするIII族窒化物膜を得る際の製造歩留まりが向上していることが分かる。また、実施例１及び実施例２から、島状結晶部を核としてエピタキシャル成長させたＧａＮ膜の転位密度は低減され、結晶品質が向上していることが分かる。
【００５４】
以上、具体例を挙げながら、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００５５】
例えば、上述においては、Ａｌ含有III族窒化物下地膜上に所定のIII族窒化物からなる島状結晶部を形成する場合について述べているが、本発明の方法は前述のような島状結晶部を形成する場合に限られず、前記下地膜上に他の形態のIII族窒化物、例えば、一様なIII族窒化物膜を形成する場合にも好適に用いることができる。
【００５６】
また、エピタキシャル成長基板を構成する基材と下地膜との間、及び／又は下地膜上において、バッファ層やひずみ超格子などの多層膜構造を形成し、目的とするIII族窒化物膜の結晶性を向上させることもできる。さらに、また、上記実施例においては、島状結晶以降の成長を大気圧下で行ない、横方向成長速度が大きくなるようにして実施したが、減圧下で行なうこともできる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、本発明は、III族窒化物膜中における欠陥の発生割合を減少させることが可能な、新規なIII族窒化物膜の製造方法、及びこれに用いることのできるエピタキシャル基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法を説明するための一工程図である。
【図２】図１に示す工程の次の工程を示す図である。
【図３】本発明の第２のIII族窒化物膜の製造方法及び第２のエピタキシャル成長基板の製造方法を説明するための一工程図である。
【図４】図３に示す工程の次の工程を示す図である。
【図５】図４に示す工程の次の工程を示す図である。
【図６】図５に示す工程の次の工程を示す図である。
【符号の説明】
１１ 基材、２，１２ III族窒化物下地膜、３，１３ III族窒化物膜、５，１５ エピタキシャル成長基板、１４ 島状結晶部
【発明の属する技術分野】
本発明は、III族窒化物膜の製造方法及びエピタキシャル基板の製造方法に関し、詳しくは半導体発光素子、半導体受光素子、及び電子デバイスなどの半導体素子を構成するIII族窒化物膜を作製する際に好適に用いることのできる、III族窒化物膜の製造方法及びエピタキシャル基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
III族窒化物膜は、発光ダイオードの半導体発光素子及び半導体受光素子などを構成する半導体膜として用いられており、近年においては、高周波特性に優れ、低消費電力型で高出力の電子デバイスなどを構成する半導体膜としても注目を浴びている。
【０００３】
このようなIII族窒化物膜を形成する基板として、所定の基材上にエピタキシャル成長により形成した下地膜を具える、いわゆるエピタキシャル成長基板がある。そして、上記エピタキシャル成長基板を反応管内に設けられたサセプタ上に設置した後、前記サセプタ内外の加熱機構によって所定の温度に加熱する。次いで、III族金属供給原料及び窒素供給原料、並びに必要に応じて他の元素の供給原料をキャリアガスとともに前記反応管内に導入するとともに、前記エピタキシャル成長基板上に供給し、ＭＯＣＶＤ法などにしたがってIII族窒化物膜を形成する。
【０００４】
【発明解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようにしてIII族窒化物膜を形成し、目的とする半導体素子を作製した場合には、各III族窒化物膜中に比較的多量の欠陥が発生する割合が増大する。この結果、半導体素子を多量に生産する場合において、十分な歩留まりを得ることができず、半導体素子の生産コストを増大させてしまう原因となっていた。
【０００５】
本発明は、III族窒化物膜中における欠陥の発生割合を減少させることが可能な、新規なIII族窒化物膜の製造方法、及びこれに用いることのできるエピタキシャル基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、
所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
前記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、III族窒化物膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、III族窒化物膜の製造方法（第１のIII族窒化物膜の製造方法）に関する。
【０００７】
また、本発明は、
所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル成長基板の製造方法（第１のエピタキシャル成長基板の製造方法）に関する。
【０００８】
本発明者らは、前述したようなIII族窒化物膜中における欠陥の発生原因について鋭意検討を行なった。そして、前記III族窒化物膜の成膜条件や成膜環境についても種々検討した。その結果、前記III族窒化物膜の欠陥の発生有無には、使用するエピタキシャル成長基板の状態、特にその表面状態が強く影響していることが判明した。
【０００９】
すなわち、エピタキシャル成長基板の表面は、それが置かれる環境雰囲気に影響を受け、種々のパーティクルが付着したり、傷やピットなどが発生したりする。さらには、前記環境雰囲気中における種々の反応性ガスの影響を受けて、表面変質層が形成されたりする。したがって、このような状態のエピタキシャル成長基板上にIII族窒化物膜を形成すると、前述したパーティクル及びピットなどの表面欠陥が前記III族窒化物膜のエピタキシャル成長に影響し、前記III族窒化物膜中には、前記表面欠陥に起因した多量の欠陥及び転位が形成されるようになることを見出した。
【００１０】
そこで、本発明者らは、前述したようなエピタキシャル成長基板の表面欠陥を取り除くべく、目的とするIII族窒化物膜を形成する以前に、前記エピタキシャル成長基板の、前記III族窒化物膜が形成されるべき下地膜主面に対して前処理を行ない、前述したような表面欠陥を取り除くことを想到した。
【００１１】
一方、本発明者らは、エピタキシャル成長基板を構成する下地膜を、Ａｌ含有するととともに、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下の窒化物から構成し、このようなエピタキシャル成長基板上に種々の窒化物膜を形成して所定の半導体素子を作製した場合、その特性、例えば発光効率が向上することを見出した。したがって、このようなＡｌ含有窒化物からなる下地膜に対して適切な前処理方法を見出すべくさらなる検討を実施し、本発明をするに至ったものである。なお、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅は、Ａｌ含有窒化物膜の（０００２）面における値である。
【００１２】
このように、本発明の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法によれば、エピタキシャル成長基板の下地膜主面は、前述したパーティクルなどの表面欠陥が取り除かれて清浄されているので、目的とするIII族窒化物膜を前記エピタキシャル成長基板上に成長させた場合において、前記III族窒化物膜中の、前記表面欠陥に起因した欠陥の発生は著しく低減される。また、還元性の窒素を含む雰囲気中で熱処理を行なうため、この熱処理中においてピットなどの表面欠陥が発生することがない。さらには、前記下地膜主面に形成された表面酸化膜を除去することもできる。
【００１３】
したがって、前記エピタキシャル成長基板上に、１以上のIII族窒化物膜を形成して所定の半導体素子を作製した場合において、その製造歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
【００１４】
また、本発明は、
所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
上記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、前記下地層より格子定数の大きいIII族窒化物からなる島状結晶部を形成する工程と、
前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、所定のIII族窒化物膜を、前記島状結晶部を核としてエピタキシャル成長させて形成する工程と、
を含むことを特徴とする、III族窒化物膜の製造方法（第２のIII族窒化物膜の製造方法）に関する。
【００１５】
さらに、本発明は、
所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
上記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、前記下地層より格子定数の大きいIII族窒化物からなる島状結晶部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル成長基板の製造方法（第２のエピタキシャル成長基板の製造方法）に関する。
【００１６】
本発明者らは、さらなる研究の過程において、目的とするIII族窒化物膜を作製するに際し、エピタキシャル成長基板の下地膜上に直接的にIII族窒化物を形成する場合と比較して、前記下地膜上に所定の窒化物からなる島状結晶部を形成し、この島状結晶部を核として前記III族窒化物膜をエピタキシャル成長させることにより、前記III族窒化物膜の転位密度などの結晶品質が向上することを見出した。
【００１７】
この場合においても、エピタキシャル成長基板の下地膜主面上に表面欠陥などが存在すると、前記下地膜主面上に島状結晶部を形成した場合、その内部に比較的多量の欠陥が生じてしまう場合があった。さらには、前記島状結晶部自体を形成することが困難になる場合があった。
【００１８】
そこで、上述した本発明の第２のIII族窒化物膜の製造方法及び第２のエピタキシャル成長基板の製造方法に従って、エピタキシャル成長基板を構成する下地膜主面に対して前述したような熱処理を施すことにより、上述した島状結晶部作製時の問題点を除去することができ、欠陥のない結晶品質に優れたIII族窒化物膜を得ることができることを見出したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に即して詳細に説明する。最初に、本発明の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法について説明する。
【００２０】
図１及び図２は、本発明の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法を説明するための図である。
【００２１】
最初に、図１に示すように、所定の単結晶材料からなる基材１を準備し、この基材１上において、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜２を形成する。下地膜２は、ＭＯＣＶＤ法及びＨＶＰＥ法などを用いて形成することができる。ＭＯＣＶＤ法による場合、下地膜２の形成温度は１１００℃以上、さらには１１５０℃以上であることが好ましい。これによって、下地膜２自体の結晶性を高めることができ、後に形成すべきIII族窒化物膜の結晶性をも向上させることができる。
【００２２】
また、下地膜２の形成温度の上限は１２５０℃であることが好ましい。これによって、下地膜２の構成成分の熱拡散などを抑制して、下地膜２の主面の荒れなどを効果的に抑制することができる。その結果、後に形成すべきIII族窒化物膜中の、前記主面の荒れに起因した欠陥などの発生を効果的に抑制することができる。なお、上記「形成温度」は、下地膜２を形成する際の、基材１の設定温度である。
【００２３】
下地膜２をＭＯＣＶＤ法により上記温度範囲内で形成する場合、その厚さは０．５μｍ以上であることが好ましく、さらには１μｍ〜３μｍであることが好ましい。これによってクラックの発生や剥離を抑制した状態において、下地膜２の結晶性をより効果的に高めることができる。
【００２４】
次いで、下地膜２を含む基材１を所定の容器内に入れ、この容器内に設けられたサセプタ上に設置した後、所定温度にまで加熱する。その後、前記容器内にアンモニア（ＮＨ３）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、及びメチルヒドラジン（Ｎ２Ｈ３ＣＨ３）ガスなどの熱処理ガスを導入する。これらのガスは、加熱された下地膜２の主面２Ａに接触すると、熱分解して還元性の窒素ガスを生成する。この還元性の窒素ガスは極めて反応性に富むため、加熱された下地膜２の主面２Ａと還元反応を生ぜしめて、主面２Ａ上に存在する表面欠陥を除去する。この結果、目的とするエピタキシャル成長基板５を得る。
【００２５】
なお、前記加熱温度は５００〜１２００℃とし、さらには９００〜１２００℃であることが好ましい。これによって、上述したような熱処理をより効果的に実施することができ、下地膜２の主面２Ａにおける表面欠陥を効率よく除去することができる。上記加熱温度は下地膜２を含む基材１に対する設定温度である。
【００２６】
また、上述したＮＨ３ガスなどの熱処理ガスを前記容器内に導入した後に、前記容器の壁面と前記サセプタとの間に所定の電圧を印加する、又はＥＣＲプラズマなどを導入することによって、前記熱処理ガスをプラズマ化することもできる。
【００２７】
次いで、図２に示すように、エピタキシャル成長基板５の、表面欠陥の除去された下地膜２の主面２Ａ上において目的とするIII族窒化物膜３を形成する。下地膜２の主面２Ａ上における表面欠陥は上述した熱処理によって大部分が除去されているため、III族窒化物膜３中にはほとんど欠陥が発生せず、その製造歩留まりを大きく向上させることができる。なお、III族窒化物膜３は、上述したようなＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法又はＭＢＥ法などによって作製することができる。
【００２８】
また、上述した熱処理とIII族窒化物膜３の作製とは、例えば、III族窒化物膜３を作製する際に用いるＭＯＣＶＤ装置を用いて連続的に行なうこともできるし、別個の装置を用いて行なうこともできる。
【００２９】
なお、基材１を構成する単結晶材料としては、サファイア単結晶、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＡｌ２Ｏ４単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶などのIV族あるいはIV−IV族単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶、及びＡｌＧａＮ単結晶などのIII−Ｖ族単結晶、ＺｒＢ２などのホウ化物単結晶などを例示することができる。
【００３０】
また、III族窒化物下地層２は、Ａｌの他に、Ｇａ及びＩｎの少なくとも一つを含むことができる。さらに、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐ、及びＢなどの添加元素を含有することもできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件などに依存して必然的に取り込まれる微量元素、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含むこともできる。
【００３１】
さらに、III族窒化物膜３は、目的に応じて任意の組成に設定する。
【００３２】
次に、本発明の第２のIII族窒化物膜の製造方法及び第２のエピタキシャル成長基板の製造方法について説明する。図３〜図６は、本発明の第２のIII族窒化物膜の製造方法及び第２のエピタキシャル成長基板の製造方法を説明するための図である。
【００３３】
最初に、図３に示すように、所定の単結晶材料からなる基材１１を準備し、この基材１１上において、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜１２を形成する。下地膜１２はＭＯＣＶＤ法又はＨＶＰＥ法などによって作製することができる。なお、ＭＯＣＶＤ法を用いる場合の好ましい作製条件、及びそのときの好ましい厚さについては、前述した第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法と同様である。
【００３４】
次いで、下地膜１２を含む基材１１を所定の容器内に入れ、この容器内に設けられたサセプタ上に設置した後、所定温度にまで加熱する。次いで、ＮＨ３ガスなどの熱処理ガスを前記容器内へ導入して、前述した第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法と同様にして、下地膜１２の主面１２に対して熱処理を行ない、表面欠陥を除去する。なお、この熱処理における加熱温度は、前述したように５００〜１２００℃とし、さらには９００〜１２００℃であることが好ましい。
【００３５】
また、このような熱処理に加えて、前述の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法で述べたようなプラズマ処理を施すこともできる。
【００３６】
次いで、図４に示すように、下地膜１２の主面１２Ａ上において、所定のIII族窒化物からなる島状結晶部１４を形成する。下地膜１２はＡｌを必須成分として含有するので、その格子定数はＡｌを必須成分として含まない島状結晶部１４よりも小さくなっている。この結果、島状結晶部を構成する前記III族窒化物を下地膜１２上に堆積させて所定の膜を形成しようとすると、この膜には下地膜１２より圧縮応力が加わり、ＳＫモードに従って成長するようになる。結果として、一様な膜が形成されずに、互いに分離独立して存在する島状結晶部１４が形成される。
【００３７】
なお、基材１１、表面欠陥が除去された主面１２Ａを有する下地膜１２、及び島状結晶部１４はエピタキシャル成長基板１５を構成する。
【００３８】
次いで、図５に示すように、エピタキシャル成長基板１５の、表面欠陥の除去された下地膜１２の主面１２Ａ上において、III族窒化物１３Ａを島状結晶部１４を核としてエピタキシャル成長させ、図６に示すように、目的とするIII族窒化物膜１３を得る。
【００３９】
下地膜１２の主面１２Ａ上における表面欠陥は上述した熱処理、さらにはプラズマ処理によって大部分が除去されているため、島状結晶部１４中にはほとんど欠陥が発生しなくなる。その結果、島状結晶部１４を核として成長させたIII族窒化物膜１３中にもほとんど欠陥が存在しなくなり、その製造歩留まりを大きく向上させることができる。また、III族窒化物膜１３は、島状結晶部１４を核としてエピタキシャル成長させたことに起因して転位密度が低減され、結晶品質が向上する。
【００４０】
III族窒化物膜１３は、前述したようにＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法又はＭＢＥ法などによって作製することができる。
【００４１】
また、上述した熱処理と島状結晶部１４の作製、さらにIII族窒化物膜１３の作製とは、例えば、島状結晶部１４及びIII族窒化物膜１３を作製する際に用いるＭＯＣＶＤ装置を用いて連続的に行なうこともできるし、別個の装置を用いて行なうこともできる。
【００４２】
なお、基材１１を構成する単結晶材料は、上述した基材１を構成する単結晶材料と同じものを用いることができる。また、下地膜１２は、上述した下地膜２と同様のＡｌ含有かつＸ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物から構成することができる。さらに、島状結晶部１４及びIII族窒化物膜１３は、目的に応じて任意の組成のIII族窒化物から構成することができる。
【００４３】
【実施例】
（実施例１）
Ｃ面サファイア単結晶からなる基材を反応管内に設置されたサセプタ上に載置し、固定した。次いで、基材を１２００℃に加熱し、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを水素キャリアガスとともに圧力が２０Ｔｏｒｒとなるようにして設定前記反応管内に導入するとともに、前記基材上に供給して、下地膜としてのＡｌＮ膜を厚さ１．０μｍに形成した。その後、前記ＡｌＮ膜を含む前記基材を前記反応管より取り出した。前記ＡｌＮ膜のＸ線ロッキングカーブにおける半値幅は６０秒であって極めて結晶性に優れることが判明した。また、前記ＡｌＮ膜の表面粗さＲａは２Åであって極めて表面平坦性に優れることが判明した。
【００４４】
次いで、再度ＡｌＮ下地膜を含む前記基材を前記反応管内に設置し、ＮＨ３ガス、水素キャリアガス、及び窒素キャリアガスを導入するとともに、前記基材を１０５０℃に設定し、圧力を大気圧とした後５分間保持して、前記ＡｌＮ下地膜主面の表面欠陥を除去し、エピタキシャル成長基板を得た。
【００４５】
次いで、ＴＭＡガス、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス、及びＮＨ３ガスを、ＴＭＡ、ＴＭＧ、及びＮＨ３のモル比が１：９：１５０００となるように前記エピタキシャル成長基板の、前記ＡｌＮ下地膜の主面上に供給し、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ膜を厚さ３μｍに形成した。
【００４６】
同様の工程を１０回行ない、各工程毎に得られたＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ膜の１μｍ以上のピットの密度からその欠陥性を評価した。その結果、１μｍ以上のピット密度は、全サンプル平均１個／ｍｍ２であった。なお、合格規準にあるＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ膜における転位密度は約１×１０８／ｃｍ２であった。
【００４７】
（実施例２）
Ｃ面サファイア単結晶からなる基材を用い、実施例１同様にしてＡｌＮ下地膜を厚さ１μｍに形成するとともに、このＡｌＮ下地膜に対して熱処理を行ない、前記ＡｌＮ下地膜の主面の表面欠陥を除去した。
【００４８】
次いで、ＡｌＮ下地膜を含む前記基材を１０５０℃に設定し、ＴＭＧガス及びＮＨ３ガスを、ＴＭＧ及びＮＨ３ガスのモル比が１：１５００となるよように前記ＡｌＮ下地膜の前記主面上に供給して、ＧａＮなる組成の島状結晶部を形成し、エピタキシャル成長基板を得た。なお、島状結晶部の上面の面積は５μｍ２であった。
【００４９】
次いで、エピタキシャル成長基板を１０５０℃に設定し、ＴＭＧガス及びＮＨ３ガスを、ＴＭＧ及びＮＨ３ガスのモル比が１：１５００となるよように、前記エピタキシャル成長基板の、前記ＡｌＮ下地膜の前記主面上に供給して、ＧａＮ膜を厚さ３μｍに形成した。
【００５０】
同様の工程を１０回行ない、各工程毎に得られたＧａＮ膜の１μｍ以上のピットの密度を評価した。その結果、１μｍ以上のピット密度は、全サンプル中１個／ｍｍ２であった。なお、合格規準にあるＧａＮ膜における転位密度は約５×１０７／ｃｍ２であった。
【００５１】
（比較例１）
ＮＨ３ガスを用いた熱処理によってＡｌＮ下地膜主面の表面欠陥の除去を行なわなかった以外は、実施例１と同様にしてＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ膜を作製した。実施例１と同様の条件でピット密度を評価したところ、１００個／ｍｍ２であり、転位密度が１×１０９／ｃｍ２であることが判明した。
【００５２】
（比較例２）
ＮＨ３ガスを用いた熱処理によってＡｌＮ下地膜主面の表面欠陥の除去を行なわなかった以外は、実施例２と同様にしてＧａＮ膜を作製した。実施例２と同様の条件で歩留まりを評価したところ、ピット密度は１００個／ｍｍ２であり、転位密度が５×１０８／ｃｍ２であることが判明した。
【００５３】
以上、実施例及び比較例から明らかなように、本発明に従ってＡｌＮ下地膜の主面に対して熱処理を行ない、その表面欠陥を除去した場合においては、目的とするIII族窒化物膜を得る際の製造歩留まりが向上していることが分かる。また、実施例１及び実施例２から、島状結晶部を核としてエピタキシャル成長させたＧａＮ膜の転位密度は低減され、結晶品質が向上していることが分かる。
【００５４】
以上、具体例を挙げながら、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００５５】
例えば、上述においては、Ａｌ含有III族窒化物下地膜上に所定のIII族窒化物からなる島状結晶部を形成する場合について述べているが、本発明の方法は前述のような島状結晶部を形成する場合に限られず、前記下地膜上に他の形態のIII族窒化物、例えば、一様なIII族窒化物膜を形成する場合にも好適に用いることができる。
【００５６】
また、エピタキシャル成長基板を構成する基材と下地膜との間、及び／又は下地膜上において、バッファ層やひずみ超格子などの多層膜構造を形成し、目的とするIII族窒化物膜の結晶性を向上させることもできる。さらに、また、上記実施例においては、島状結晶以降の成長を大気圧下で行ない、横方向成長速度が大きくなるようにして実施したが、減圧下で行なうこともできる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、本発明は、III族窒化物膜中における欠陥の発生割合を減少させることが可能な、新規なIII族窒化物膜の製造方法、及びこれに用いることのできるエピタキシャル基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のIII族窒化物膜の製造方法及び第１のエピタキシャル成長基板の製造方法を説明するための一工程図である。
【図２】図１に示す工程の次の工程を示す図である。
【図３】本発明の第２のIII族窒化物膜の製造方法及び第２のエピタキシャル成長基板の製造方法を説明するための一工程図である。
【図４】図３に示す工程の次の工程を示す図である。
【図５】図４に示す工程の次の工程を示す図である。
【図６】図５に示す工程の次の工程を示す図である。
【符号の説明】
１１ 基材、２，１２ III族窒化物下地膜、３，１３ III族窒化物膜、５，１５ エピタキシャル成長基板、１４ 島状結晶部
Claims (12)
- 所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
前記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、III族窒化物膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、III族窒化物膜の製造方法。 - 前記下地膜がＡｌＮからなることを特徴とする、請求項１に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
- 前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、前記熱処理の工程との間に、結晶品質を評価する工程を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
- 所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
上記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、前記下地層より格子定数の大きいIII族窒化物からなる島状結晶部を形成する工程と、
前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、所定のIII族窒化物膜を、前記島状結晶部を核としてエピタキシャル成長させて形成する工程と、
を含むことを特徴とする、III族窒化物膜の製造方法。 - 前記下地膜がＡｌＮからなることを特徴とする、請求項４に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
- 前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、前記熱処理の工程との間に、結晶品質を評価する工程を含むことを特徴とする、請求項４又は５に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
- 所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル成長基板の製造方法。 - 前記下地膜がＡｌＮからなることを特徴とする、請求項７に記載のエピタキシャル成長基板の製造方法。
- 前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、前記熱処理の工程との間に、結晶品質を評価する工程を含むことを特徴とする、請求項７又は８に記載のエピタキシャル成長基板の製造方法。
- 所定の単結晶材料からなる基材上に、少なくともＡｌを含有し、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下のIII族窒化物下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、
前記III族窒化物下地膜の主面を還元性の窒素を含む雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度範囲で熱処理し、前記III族窒化物下地膜の表面欠陥を除去する工程と、
上記熱処理と連続して、前記III族窒化物下地膜の前記主面上において、前記下地層より格子定数の大きいIII族窒化物からなる島状結晶部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル成長基板の製造方法。 - 前記下地膜がＡｌＮからなることを特徴とする、請求項１０に記載のエピタキシャル成長基板の製造方法。
- 前記下地膜を含む前記基材を大気中に取り出す工程と、前記熱処理の工程との間に、結晶品質を評価する工程を含むことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のエピタキシャル成長基板の製造方法。
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