JP5542036B2 - Iii族窒化物単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
やAlN の種結晶膜をサファイアなどの単結晶基板上に堆積させてテンプレート基板を得、テンプレート基板上にGaN 単結晶を育成する方法が報告されている。
育成用部材をウエットエッチングに供することによってバッファ層を育成部の端面からエッチングするエッチング工程、および
III族窒化物単結晶を種結晶膜上にフラックス法によって育成する単結晶育成工程を備えていることを特徴とする。
図1(a)に示すように、基板1の表面に、III族窒化物からなるバッファ層2を形成する。次いで、このバッファ層2上に、III族窒化物単結晶からなる種結晶膜3を形成する。ここで、バッファ層2と種結晶膜3とはパターニングされており、育成部9を形成している。隣接する育成部9の間には隙間10が形成されている。
ただし、このウエットエンチングのエッチレートは、以下のようにして算出しておく。すなわち、上記のウエットエッチングと同一のエッチャントを用い、同一条件下で、上記と同じ基板およびその上の育成部に対してウエットエッチングを行う。バッファ層が除去されて種結晶膜が基板から自然剥離するまでの時間tを測定する。バッファ層の初期の最小幅をAとしたとき、エッチレートは、A/(2・t)によって与えられる。
(種結晶基板8の作製)
直径2インチ、厚さ1mmのc面サファイア基板1の表面に、SiO2にてパターンマスクを形成した後、GaN低温バッファ層2を500℃で50nmの厚さに成膜し、更にGaN薄膜3をMOCVD法により1100℃で3ミクロンの厚さに成膜した。成膜後、リフトオフ法により、マスク上のGaN膜を取り除き、基板上に多数の育成部9を形成した。各育成部9は正六角形とし、その最小幅Aは150ミクロンとし、隣り合う育成部9の間隔Bを1.5mmとした。また、エッチレートを算出するための剥離状態を確認しやすくするため、各育成部9の形状を直線状にしただけの試験用基板7を形成した。試験用基板7の条件は、形状以外は育成用基板7と同様である(直線状の育成部の幅は150ミクロンである)。
次いで、フラックス法によって、種結晶基板8上に窒化ガリウム単結晶6を育成した。具体的には、まず、アルゴン雰囲気のグローブボックス内で、内径φ70mmのアルミナ坩堝の底面中央に種結晶基板8を配置した。さらに金属ナトリウム、金属ガリウム、炭素を原料としてGa/Na比27mol%となる比率で育成容器内に充填した。この坩堝にアルミナ製のふたをのせ、ステンレス製の2重容器に入れて密閉した後、攪拌が可能な結晶育成炉内の試料台上に設置した。
実施例1と同様にして種結晶基板を作製した。ただし、バッファ層および種結晶膜を成膜する前にSiO2パターンマスクを形成しなかった。また、実施例1と同様にしてウエットエッチングを行った。したがって、種結晶膜はパターン化されずに基板1の表面1bの全面を被覆している。また、種結晶膜のエッチング前後の直径はいずれも50mmであった。バッファ層のエッチング前の直径は50mmであり、エッチング後の直径は49.9mmであった。
実施例1と同様にして、図1(a)に示すような、多数の育成部9がパターニングされた育成用基板7を作製した。次いで、実施例1と同様にして単結晶6を育成したが、ただし、実施例1とは異なり、ウエットエッチングを行わなかった。育成用基板7の断面観察を行ったところ、種結晶膜の最小幅は150ミクロンであり、バッファ層の最小幅は150ミクロンであった。
通常のGaNテンプレートを用いて育成を行った以外は、実施例1と同様に結晶育成を行った。基板の断面観察を行ったところ、種結晶膜の最小幅は50mmであり、バッファ層の最小幅は50mmであった。むろんウエットエッチングも行われていない。
Claims (6)
- 基板と、この基板上に形成されたIII族窒化物からなるバッファ層およびこのバッファ層上に形成されたIII族窒化物単結晶からなる種結晶膜を備える複数の育成部とを備えており、隣り合う複数の前記育成部の間に前記基板の表面が露出している育成用部材を使用し、III族窒化物単結晶をフラックス法によって育成する方法であって、
前記育成用部材をウエットエッチングに供することによって前記バッファ層を前記育成部の端面からエッチングするエッチング工程、および
III族窒化物単結晶を前記種結晶膜上にフラックス法によって育成する単結晶育成工程を備えていることを特徴とする、III族窒化物単結晶の製造方法。 - フラックス法によって育成される前記III族窒化物単結晶が、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムからなる群より選ばれた一種以上の金属の窒化物からなることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記バッファ層および前記種結晶膜がそれぞれ気相成長法によって形成されていることを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- 前記バッファ層の育成温度が前記種結晶膜の育成温度よりも低いことを特徴とする、請求項3記載の方法。
- 前記基板の表面にマスクを形成し、次いで前記基板の表面および前記マスク上に前記バッファ層および前記種結晶膜を順次形成し、次いで前記マスク上の前記バッファ層および前記種結晶膜をリフトオフすることによって前記育成部を成形することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載の方法。
- 前記基板上に前記バッファ層および前記種結晶膜を形成し、次いで加工によって前記育成部を成形すると共に前記育成部の間から前記基板の表面を露出させることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載の方法。
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