Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6978241B2 - GaN substrate - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6978241B2 - GaN substrate - Google Patents

GaN substrate Download PDF

Info

Publication number
JP6978241B2
JP6978241B2 JP2017141566A JP2017141566A JP6978241B2 JP 6978241 B2 JP6978241 B2 JP 6978241B2 JP 2017141566 A JP2017141566 A JP 2017141566A JP 2017141566 A JP2017141566 A JP 2017141566A JP 6978241 B2 JP6978241 B2 JP 6978241B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
gan
crystal
side substrate
front surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017141566A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019019041A (en
Inventor
丈洋 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Sciocs Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Sciocs Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd, Sciocs Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2017141566A priority Critical patent/JP6978241B2/en
Publication of JP2019019041A publication Critical patent/JP2019019041A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6978241B2 publication Critical patent/JP6978241B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

本発明は、GaN基板に関する。 The present invention relates to a GaN substrate.

窒化物半導体自立基板を作製する際や、発光素子や高速トランジスタ等の半導体デバイスを作製する際、例えば、窒化ガリウム(GaN)の結晶からなる基板(GaN基板)を用意し、この基板の表面上に、結晶をエピタキシャル成長させる処理が行われる場合がある(例えば特許文献1参照)。 When manufacturing a nitride semiconductor self-supporting substrate or when manufacturing a semiconductor device such as a light emitting device or a high-speed transistor, for example, a substrate (GaN substrate) made of gallium nitride (GaN) crystals is prepared and placed on the surface of this substrate. In some cases, a process of epitaxially growing a crystal may be performed (see, for example, Patent Document 1).

特開2011−016680号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-016680

上述の結晶成長処理を例えば1200℃以上の温度条件下で行うと、GaN基板がサーマルエッチングにより消失することがある。 When the above-mentioned crystal growth treatment is performed under temperature conditions of, for example, 1200 ° C. or higher, the GaN substrate may disappear due to thermal etching.

本発明の目的は、例えば1200℃以上の温度条件下で行う結晶成長処理に用いられた場合であっても、サーマルエッチングされにくいGaN基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a GaN substrate that is not easily subjected to thermal etching even when it is used for a crystal growth treatment performed under a temperature condition of 1200 ° C. or higher, for example.

本発明の一態様によれば、
少なくとも表面および裏面のそれぞれがGaN単結晶で構成されており、1〜105kPaの圧力の不活性ガス雰囲気下で1200〜1400℃の温度に加熱した際の、前記表面および前記裏面のそれぞれのエッチングレートが20μm/hr未満であるGaN基板が提供される。
According to one aspect of the invention
At least each of the front surface and the back surface is composed of a GaN single crystal, and the etching rates of the front surface and the back surface are respectively when heated to a temperature of 1200 to 1400 ° C. under an inert gas atmosphere at a pressure of 1 to 105 kPa. A GaN substrate is provided in which is less than 20 μm / hr.

本発明によれば、例えば1200℃以上の温度条件下で行う結晶成長処理に用いられた場合であっても、サーマルエッチングされにくいGaN基板を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a GaN substrate that is difficult to be thermally etched even when it is used for a crystal growth treatment performed under a temperature condition of 1200 ° C. or higher, for example.

本発明の第1実施形態にかかるGaN基板の断面構成図である。It is sectional drawing of the GaN substrate which concerns on 1st Embodiment of this invention. 結晶を成長させる際に用いられる気相成長装置の概略図である。It is a schematic diagram of the vapor phase growth apparatus used when growing a crystal. 本発明の第2実施形態にかかるGaN基板の断面構成図であり、(a)は表面側基板にボウル状の反りが生じた様子を示す図であり、(b)は表面側基板にドーム状の反りが生じた様子を示す図である。It is sectional drawing of the GaN substrate which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (a) is the figure which shows the appearance that the bowl-like warp occurred in the surface-side substrate, (b) is the figure which shows the appearance that the surface-side substrate was dome-shaped. It is a figure which shows the state which the warp occurred. 本発明の第2実施形態の変形例にかかるGaN基板の断面構成図であり、(a)は表面側基板にボウル状の反りが生じた様子を示す図であり、(b)は表面側基板にドーム状の反りが生じた様子を示す図である。It is sectional drawing of the GaN substrate which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention, (a) is the figure which shows the appearance that the bowl-like warp occurred in the surface side substrate, (b) is the figure which shows the state that the surface side substrate warped. It is a figure which shows the appearance that the dome-shaped warp occurred in. 本発明の第2実施形態の他の変形例にかかるGaN基板の断面構成図であり、表面側基板にドーム状の反りが生じた様子を示す図である。It is sectional drawing of the GaN substrate which concerns on other modification of 2nd Embodiment of this invention, and is the figure which shows the appearance which the dome-shaped warp occurred on the surface side substrate. (a)(b)は、それぞれ、本発明の第3実施形態にかかるGaN基板の模式図である。(A) and (b) are schematic views of the GaN substrate according to the third embodiment of the present invention, respectively.

<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態にかかるGaN基板10の構成および製造方法について、図1を参照しながら説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the configuration and manufacturing method of the GaN substrate 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

(1)GaN基板の構成
図1に示すように、GaN基板10は、GaN単結晶で構成された表面側基板11(以下、基板11と略す)と、GaN単結晶で構成された裏面側基板12(以下、基板12と略す)と、を有する。
(1) Configuration of GaN substrate As shown in FIG. 1, the GaN substrate 10 is a front surface side substrate 11 (hereinafter, abbreviated as substrate 11) made of a GaN single crystal and a back surface side substrate made of a GaN single crystal. 12 (hereinafter, abbreviated as substrate 12).

基板11,12は、例えば、サファイア基板等の下地基板上にGaN結晶をエピタキシャル成長させ、成長させた結晶を下地基板から切り出してその表面を研磨することにより作製することができる。結晶成長の手法としては、気相成長法や液相成長法を問わず、あらゆる公知の手法を用いることが可能である。基板11,12は、例えば、直径2〜6インチの円板形状とすることができる。基板11,12の厚さは、GaN基板10の製造コスト低減のためには極力薄くするのが好ましいが、後述する基板11と基板12との接合を歩留まりよく実施するには、それぞれが自立可能な厚さを有することが好ましい。これらのことから、基板11,12の厚さは、それぞれ、例えば、0.4〜1.0mmの厚さとするのが好ましい。 The substrates 11 and 12 can be manufactured, for example, by epitaxially growing GaN crystals on a base substrate such as a sapphire substrate, cutting out the grown crystals from the base substrate, and polishing the surface thereof. As the crystal growth method, any known method can be used regardless of the vapor phase growth method or the liquid phase growth method. The substrates 11 and 12 can be, for example, in the shape of a disk having a diameter of 2 to 6 inches. The thickness of the substrates 11 and 12 is preferably made as thin as possible in order to reduce the manufacturing cost of the GaN substrate 10, but each of them can stand on its own in order to carry out the bonding between the substrate 11 and the substrate 12 described later with a high yield. It is preferable to have a thick thickness. From these facts, it is preferable that the thicknesses of the substrates 11 and 12 are, for example, 0.4 to 1.0 mm, respectively.

基板11,12の両主面(表裏面)は、それぞれ、GaN結晶が有するウルツ鉱構造(六方晶)の極性面、すなわち、N極性面(−c面、(000−1)面)、および、Ga極性面(+c面、(0001)面)により構成されている。これら2つの極性面のうち、N極性面は、Ga極性面に比べて熱分解耐性が高く、サーマルエッチングされにくいという特性がある。 Both main surfaces (front and back surfaces) of the substrates 11 and 12 are the polar planes of the wurtzite structure (hexagonal crystal) of the GaN crystal, that is, the N polar planes (-c plane, (000-1) plane) and the (000-1) plane, respectively. , Ga polar plane (+ c plane, (0001) plane). Of these two polar surfaces, the N-polar surface has the characteristics of having higher thermal decomposition resistance and less thermal etching than the Ga polar surface.

GaN結晶のGa極性面のサーマルエッチングレート(以下、単にエッチングレートとも称する)は、例えば、1〜105kPaの圧力の窒素(N)ガス雰囲気、1200〜1400℃の温度の条件下では、20μm/hr以上、条件によっては1000μm/hr以上、場合によっては2000μm/hr程度の大きさに達する場合がある。雰囲気を構成する不活性ガスが、アルゴン(Ar)等の希ガスからなる場合や、Nガスと希ガスとの混合ガスからなる場合にも、Ga極性面のサーマルエッチングレートは、Nガスを雰囲気ガスとする場合におけるそれと同様となる。また、GaN結晶の雰囲気が、後述する結晶成長雰囲気、すなわち、三塩化ガリウム(GaCl)等のハロゲン化物や、アンモニア(NH)等の窒化水素や、水素(H)等を含む場合、Ga極性面のサーマルエッチングレートは、上述のエッチングレートよりもさらに大きくなる場合がある。 The thermal etching rate of the Ga polar surface of the GaN crystal (hereinafter, also simply referred to as the etching rate) is, for example , 20 μm / under the conditions of a nitrogen (N 2 ) gas atmosphere with a pressure of 1 to 105 kPa and a temperature of 1200 to 1400 ° C. It may reach a size of hr or more, 1000 μm / hr or more depending on the conditions, and 2000 μm / hr in some cases. Even when the inert gas constituting the atmosphere is composed of a rare gas such as argon (Ar) or a mixed gas of N 2 gas and rare gas, the thermal etching rate of the Ga polar surface is N 2 gas. Is the same as that when the atmosphere gas is used. Further, when the atmosphere of the GaN crystal contains a crystal growth atmosphere described later, that is, a halide such as gallium trichloride (GaCl 3 ), hydrogen nitride such as ammonia (NH 3 ), hydrogen (H 2 ) and the like. The thermal etching rate of the Ga polar surface may be even higher than the above-mentioned etching rate.

これに対し、GaN結晶のN極性面のエッチングレートは、Ga極性面のそれよりも小さく、例えば、1〜105kPaの圧力のNガス雰囲気、1200〜1400℃の温度の条件下では、20μm/hr未満、好ましくは10μm/hr未満の大きさとなる。1〜105kPaの圧力のNガス雰囲気下において、GaN結晶のN極性面のエッチングレートは、1200℃以上1300℃未満の温度下では0.5μm/hr未満、1300℃以上1350℃以下の温度下では4μm/hr未満、1350℃超1400℃以下の温度下では10μm/hr未満の大きさとなることを確認済である。雰囲気を構成する不活性ガスが、Ar等の希ガスからなる場合や、Nガスと希ガスとの混合ガスからなる場合にも、N極性面のサーマルエッチングレートは、Nガスを雰囲気ガスとする場合におけるそれと同様となる。また、GaN結晶の雰囲気が、後述する結晶成長雰囲気(ハロゲン化物、窒化水素、H等を含む雰囲気)である場合であっても、N極性面のサーマルエッチングレートは、例えば40μm/hr未満、好ましくは20μm/hr未満の大きさとなる等、Ga極性面のサーマルエッチングレートよりも遥かに小さくなることを確認済である。 On the other hand, the etching rate of the N-polar surface of the GaN crystal is smaller than that of the Ga polar surface, for example, under the conditions of N 2 gas atmosphere with a pressure of 1 to 105 kPa and a temperature of 1200 to 1400 ° C., 20 μm /. The size is less than hr, preferably less than 10 μm / hr. Under an N 2 gas atmosphere with a pressure of 1 to 105 kPa, the etching rate of the N polar surface of the GaN crystal is less than 0.5 μm / hr at a temperature of 1200 ° C or higher and lower than 1300 ° C, and at a temperature of 1300 ° C or higher and 1350 ° C or lower. It has been confirmed that the size is less than 4 μm / hr and less than 10 μm / hr at a temperature of more than 1350 ° C and 1400 ° C or less. Even when the inert gas constituting the atmosphere is composed of a rare gas such as Ar or a mixed gas of N 2 gas and rare gas, the thermal etching rate of the N polar surface uses N 2 gas as the atmospheric gas. It is the same as that in the case of. The atmosphere of the GaN crystal, crystal growth atmosphere to be described later even if a (halide, hydrogen nitriding atmosphere containing H 2, etc.), thermal etching rate of the N-polar surface, for example less than 40 [mu] m / hr, It has been confirmed that the size is much smaller than the thermal etching rate of the Ga polar surface, such as preferably having a size of less than 20 μm / hr.

基板11,12は、互いのGa極性面を接合面とし、これらの面が当接(密着)するように接合されている。このように、基板11,12が互いのGa極性面を介して接合されることにより、GaN基板10の表面10a(基板11の非接合面)および裏面10b(基板12の非接合面)は、それぞれ、エッチングレートの比較的小さなN極性面により構成されることとなる。また、エッチングレートの比較的大きなGa極性面は、GaN基板10の表裏面全体にわたって露出しない状態となる。なお、後述する結晶成長処理において、GaN基板10の表面10aは結晶成長面として用いられ、裏面10bは加熱されたサセプタ208に当接する被支持面(非結晶成長面)として用いられる。 The substrates 11 and 12 have Ga polar surfaces as joint surfaces, and these surfaces are joined so as to be in contact with each other. By joining the substrates 11 and 12 via the Ga polar surfaces of each other in this way, the front surface 10a (non-bonded surface of the substrate 11) and the back surface 10b (non-bonded surface of the substrate 12) of the GaN substrate 10 are formed. Each is composed of an N-polar surface having a relatively small etching rate. Further, the Ga polar surface having a relatively large etching rate is not exposed over the entire front and back surfaces of the GaN substrate 10. In the crystal growth treatment described later, the front surface 10a of the GaN substrate 10 is used as a crystal growth surface, and the back surface 10b is used as a supported surface (amorphous growth surface) that abuts on the heated susceptor 208.

GaN基板10を上述の構成とすることで、後述する結晶成長処理において、GaN基板10を1〜105kPaの圧力の不活性ガス雰囲気下で1200〜1400℃の温度に加熱した際の、表面10aおよび裏面10bのそれぞれのエッチングレートを、例えば20μm/hr未満、好ましくは10μm/hr未満の大きさとすることができる。また、GaN基板10を、後述する結晶成長雰囲気(ハロゲン化物、窒化水素、H等を含む雰囲気)下で上述の温度条件に加熱した際の、表面10aおよび裏面10bのそれぞれのエッチングレートを、例えば40μm/hr未満、好ましくは20μm/hr未満の大きさとすることができる。 By making the GaN substrate 10 have the above-mentioned configuration, in the crystal growth treatment described later, the surface 10a and the surface 10a when the GaN substrate 10 is heated to a temperature of 1200 to 1400 ° C. under an inert gas atmosphere at a pressure of 1 to 105 kPa. The respective etching rates of the back surface 10b can be, for example, less than 20 μm / hr, preferably less than 10 μm / hr. Furthermore, the GaN substrate 10, described later crystal growth atmosphere when heated to the temperature conditions mentioned above under (a halide, hydrogen nitride, an atmosphere containing H 2, etc.), each of the etching rate of the surface 10a and the back surface 10b, For example, the size can be less than 40 μm / hr, preferably less than 20 μm / hr.

なお、GaN基板10の表面10aおよび裏面10bを構成する結晶のオフ角は、それぞれ、任意の向き、任意の大きさに設定することができる。ここで「オフ角」とは、GaN基板10の主面(表面10a或いは裏面10b)に直交する軸と、この主面を構成するGaN結晶のc軸と、のなす角のことをいう。表面10aにおけるオフ角θを0.5〜5°の範囲内の角度とすることで、結晶成長面である表面10aにおいて、結晶成長のきっかけとなる結晶のステップを適正に確保することができ、GaN結晶の成長レートを実用的な大きさとすることが容易となる。一方、裏面10bのオフ角θを、表面10aのオフ角θよりも小さな角度、例えば、±0.1°以内の角度とすることで、非結晶成長面である裏面10bにおいて、サーマルエッチングのきっかけとなる結晶のステップを減らすことができ、元来良好な裏面10bのサーマルエッチング耐性を、いっそう優れたものとすることが可能となる。 The off-angles of the crystals constituting the front surface 10a and the back surface 10b of the GaN substrate 10 can be set to any orientation and any size, respectively. Here, the "off angle" means an angle formed by an axis orthogonal to the main surface (front surface 10a or back surface 10b) of the GaN substrate 10 and the c-axis of the GaN crystal constituting the main surface. By setting the off angle θ 1 on the surface 10a to an angle within the range of 0.5 to 5 °, it is possible to properly secure the crystal step that triggers the crystal growth on the surface 10a, which is the crystal growth surface. , It becomes easy to set the growth rate of the GaN crystal to a practical size. On the other hand, by setting the off angle θ 2 of the back surface 10b to an angle smaller than the off angle θ 1 of the front surface 10a, for example, an angle within ± 0.1 °, thermal etching is performed on the back surface 10b which is an amorphous growth surface. It is possible to reduce the number of crystal steps that trigger the process, and to further improve the thermal etching resistance of the back surface 10b, which is originally good.

(2)GaN基板の製造方法
続いて、以下に示す手順により、基板11,12を接合してGaN基板10を製造する場合について説明する。
(2) Method for Manufacturing a GaN Substrate Next, a case where the substrates 11 and 12 are joined to manufacture the GaN substrate 10 will be described by the procedure shown below.

まず、上述のように構成された基板11,12をそれぞれ用意する。後述する接合手法を用いる場合、基板11,12の接合強度を高める観点から、接合面となる基板11,12のGa極性面を、それぞれ研磨等して鏡面化しておくことが好ましい。 First, the substrates 11 and 12 configured as described above are prepared, respectively. When the joining method described later is used, it is preferable that the Ga polar surfaces of the substrates 11 and 12 to be the joining surfaces are mirrored by polishing or the like, respectively, from the viewpoint of increasing the joining strength of the substrates 11 and 12.

続いて、基板11,12のGa極性面(接合面)のそれぞれに対し、真空(減圧)雰囲気中でArガス等の希ガスのプラズマを照射(プラズマ処理)する。これにより、基板11,12のGa極性面上に形成されていた自然酸化膜や、これらのGa極性面上に付着していた不純物等を除去しつつ、基板11,12のGa極性面の全面を活性化させることが可能となる。具体的には、基板11,12のGa極性面に、ガリウム(Ga)原子のダングリングボンド(未結合手)を生じさせることが可能となる。なお、基板11,12のGa極性面の活性化は、上述のプラズマ処理の他、イオン処理、薬液による化学処理、洗浄処理、CMP処理等により行ってもよい。その後、基板11,12を大気中に曝露する。これにより、基板11,12のGa極性面に存在するGa原子の未結合手のうち少なくとも一部が、大気中に含まれる水分等と反応し、ヒドロキシ基(−OH基)によって終端される。そして、例えば、室温(20〜30℃の範囲内の所定の温度、例えば300K(ケルビン)、約27℃)〜400℃の温度下で、基板11および基板12のGa極性面同士を互いに当接(圧接)させる。続いて、基板11と基板12との積層体の温度を例えば400〜1000℃までさらに上昇させ、アニール処理(熱処理)を行い、基板11と基板12との接合面で脱水反応を生じさせる。これらの工程を経ることにより、基板11,12が、Ga極性面を介して直接的に、すなわち、原子レベルで強固に接合し、上述のGaN基板10が得られる。 Subsequently, plasma of a rare gas such as Ar gas is irradiated (plasma treatment) to each of the Ga polar surfaces (joint surfaces) of the substrates 11 and 12 in a vacuum (decompression) atmosphere. As a result, the entire surface of the Ga polar surface of the substrates 11 and 12 is removed while removing the natural oxide film formed on the Ga polar surface of the substrates 11 and 12 and impurities adhering to these Ga polar surfaces. Can be activated. Specifically, it is possible to generate dangling bonds (unbonded hands) of gallium (Ga) atoms on the Ga polar planes of the substrates 11 and 12. The activation of the Ga polar planes of the substrates 11 and 12 may be performed by ion treatment, chemical treatment with a chemical solution, cleaning treatment, CMP treatment, or the like, in addition to the plasma treatment described above. Then, the substrates 11 and 12 are exposed to the atmosphere. As a result, at least a part of the unbonded hands of Ga atoms existing on the Ga polar planes of the substrates 11 and 12 reacts with moisture and the like contained in the atmosphere and is terminated by a hydroxy group (−OH group). Then, for example, at a predetermined temperature within the range of 20 to 30 ° C., for example, 300 K (Kelvin), about 27 ° C.) to 400 ° C., the Ga polar surfaces of the substrate 11 and the substrate 12 abut against each other. (Pressure welding). Subsequently, the temperature of the laminate of the substrate 11 and the substrate 12 is further raised to, for example, 400 to 1000 ° C., an annealing treatment (heat treatment) is performed, and a dehydration reaction is caused at the joint surface between the substrate 11 and the substrate 12. By going through these steps, the substrates 11 and 12 are firmly bonded directly via the Ga polar plane, that is, at the atomic level, and the above-mentioned GaN substrate 10 is obtained.

なお、基板11と基板12とを接合する方法は、上述した手法に限定されない。例えば、基板11,12のGa極性面(接合面)を薬液と純水とで洗浄処理した後、0.1〜10MPa程度の高圧力をかけて基板11,12を接合する高圧接合法や、基板11,12のGa極性面(接合面)を薬液と純水とで洗浄処理した後、10−6〜10−3Pa程度の高真空雰囲気下で基板11,12を接合する高真空接合法は、上述した手法と同様に接着剤を用いる必要がないことから、好適に用いることができる。 The method of joining the substrate 11 and the substrate 12 is not limited to the above-mentioned method. For example, a high-pressure joining method in which the Ga polar surfaces (joining surfaces) of the substrates 11 and 12 are cleaned with a chemical solution and pure water and then the substrates 11 and 12 are joined by applying a high pressure of about 0.1 to 10 MPa. A high-vacuum joining method in which the Ga polar surfaces (joining surfaces) of the substrates 11 and 12 are cleaned with a chemical solution and pure water, and then the substrates 11 and 12 are joined in a high vacuum atmosphere of about 10-6 to 10-3 Pa. Can be preferably used because it is not necessary to use an adhesive as in the above-mentioned method.

(3)結晶成長処理
続いて、上述のGaN基板10を用い、その表面10a上に、GaN結晶をN極性面方向(−c軸方向)にエピタキシャル成長させる処理の一例について説明する。この処理は、例えば、図2に示す気相成長装置200を用いて行うことができる。
(3) Crystal Growth Process Next, an example of a process of epitaxially growing a GaN crystal on the surface 10a of the above-mentioned GaN substrate 10 in the N-polar plane direction (−c axis direction) will be described. This process can be performed, for example, by using the vapor phase growth apparatus 200 shown in FIG. 2.

気相成長装置200は、石英等の耐熱性材料により構成され、成長室201が内部に構成された気密容器203を備えている。成長室201内には、GaN基板10を保持する支持部材としてのサセプタ208が設けられている。サセプタ208は、回転機構216が有する回転軸215に接続されており、回転自在に構成されている。 The vapor phase growth apparatus 200 includes an airtight container 203 made of a heat-resistant material such as quartz and having a growth chamber 201 inside. In the growth chamber 201, a susceptor 208 as a support member for holding the GaN substrate 10 is provided. The susceptor 208 is connected to the rotation shaft 215 of the rotation mechanism 216 and is rotatably configured.

気密容器203の一端には、GaClガスを供給するガス供給管232a、NHガスを供給するガス供給管232b、窒素(N)ガスを供給するガス供給管232cがそれぞれ接続されている。ガス供給管232cには、水素(H)ガスを供給するガス供給管232dが接続されている。ガス供給管232a〜232cの下流側には、これらのガス供給管から供給された各種ガスをサセプタ208上に保持されたGaN基板10に向けて供給するノズル249a〜249cが、それぞれ接続されている。 A gas supply pipe 232a for supplying GaCl 3 gas, a gas supply pipe 232b for supplying NH 3 gas, and a gas supply pipe 232c for supplying nitrogen (N 2 ) gas are connected to one end of the airtight container 203, respectively. A gas supply pipe 232d for supplying hydrogen (H 2 ) gas is connected to the gas supply pipe 232c. On the downstream side of the gas supply pipes 232a to 232c, nozzles 249a to 249c that supply various gases supplied from these gas supply pipes toward the GaN substrate 10 held on the susceptor 208 are connected, respectively. ..

ガス供給管232aには、ガス流の上流側から順に、ガス生成器233a、バルブ243aが設けられている。ガス生成器233aの内部には、常温で固体である固体原料(固体のGaCl)が収容される。ガス生成器233aの外部には、固体原料を加熱して気化ガス(GaClガス)を得るためのヒータ207aが設けられている。ガス生成器233aには、キャリアガスとしてのNガスを供給するガス供給管232eが接続されている。ガス生成器233a内で発生させたGaClガスは、ガス供給管232eから供給されたキャリアガスによって成長室201内へ運ばれる。ガス供給管232a,232eには、GaClガスの液化や固化を防ぐための配管ヒータ(不図示)が設けられている。 The gas supply pipe 232a is provided with a gas generator 233a and a valve 243a in this order from the upstream side of the gas flow. Inside the gas generator 233a, a solid raw material (solid GaCl 3 ) that is solid at room temperature is housed. A heater 207a for heating a solid raw material to obtain a vaporized gas (GaCl 3 gas) is provided outside the gas generator 233a. The gas generator 233a, a gas supply pipe 232e is connected for supplying the N 2 gas as a carrier gas. The GaCl 3 gas generated in the gas generator 233a is carried into the growth chamber 201 by the carrier gas supplied from the gas supply pipe 232e. The gas supply pipes 232a and 232e are provided with pipe heaters (not shown) for preventing liquefaction and solidification of GaCl 3 gas.

ガス供給管232b〜232eには、ガス流の上流側から順に、流量制御器241b〜241e、バルブ243b〜243eがそれぞれ設けられている。ガス供給管232eのバルブ243eよりも上流側と、ガス供給管243aのバルブ243aよりも下流側との間には、バイパス管232fが接続されている。バイパス管232fにはバルブ243fが設けられている。バルブ243e,243aを閉じた状態で、バルブ243fを開くことで、ガス生成器233aをバイパスして成長室201内へNガスを供給することが可能となっている。 The gas supply pipes 232b to 232e are provided with flow rate controllers 241b to 241e and valves 243b to 243e in this order from the upstream side of the gas flow. A bypass pipe 232f is connected between the upstream side of the gas supply pipe 232e from the valve 243e and the downstream side of the gas supply pipe 243a from the valve 243a. The bypass pipe 232f is provided with a valve 243f. Valve 243 e, with closed 243a, and opening the valve 243 f, it is possible to supply N 2 gas to bypass the gas generator 233a growth chamber 201.

気密容器203の他端には、成長室201内を排気する排気管230が設けられている。排気管230にはポンプ231が設けられている。気密容器203の外周には、サセプタ208上に保持されたGaN基板10を所望の温度に加熱するゾーンヒータ207が設けられている。気密容器203内には、成長室201内の温度を測定する温度センサ209が設けられている。気相成長装置200が備える各部材は、コンピュータとして構成されたコントローラ280に接続されており、コントローラ280上で実行されるプログラムによって、後述する処理手順や処理条件が制御されるように構成されている。 At the other end of the airtight container 203, an exhaust pipe 230 for exhausting the inside of the growth chamber 201 is provided. The exhaust pipe 230 is provided with a pump 231. A zone heater 207 for heating the GaN substrate 10 held on the susceptor 208 to a desired temperature is provided on the outer periphery of the airtight container 203. In the airtight container 203, a temperature sensor 209 for measuring the temperature in the growth chamber 201 is provided. Each member included in the vapor phase growth apparatus 200 is connected to a controller 280 configured as a computer, and is configured so that a processing procedure and processing conditions described later are controlled by a program executed on the controller 280. There is.

結晶成長処理は、上述の気相成長装置200により、例えば以下の処理手順が実施される。まず、GaN基板10を気密容器203内へ投入(搬入)し、サセプタ208上に保持する。また、固体原料をガス生成器233a内に収容し、ヒータ207aにより加熱して気化させ、GaClガスを発生させる。また、ガス供給管232a,232eを所望の温度となるように加熱する。そして、成長室201内の加熱および排気を実施しながら、バルブ243a,243e,243bを閉じた状態で、バルブ243c,243d,243fを適宜開き、成長室201内へHガス、或いは、HガスとNガスとの混合ガスを供給する。そして、成長室201内が所望の処理温度、処理圧力に到達し、また、成長室201内の雰囲気が所望の雰囲気となった状態で、バルブ243fを閉じ、バルブ243a,243e,243bを開いて、GaN基板10の表面10aに対しGaClガスとNHガスとを供給する。これにより、GaN基板10の表面10a上に、GaN結晶が、−c軸方向に向けてエピタキシャル成長する。NHガスの供給は、GaClガスの供給よりも先に開始してもよい。なお、表面10a上に成長させるGaN結晶の面内均一性を高めるため、結晶成長処理は、サセプタ208を回転させた状態で実施するのが好ましい。結晶成長が完了したら、バルブ243e,243a,243bを閉じ、バルブ243fを開いて、成長室201内へのGaClガス、NHガスの供給を停止する。その後、成長室201内へのNガスの供給を継続しながら成長室201内を降温させ、処理後のGaN基板10を気密容器203内から搬出し、本実施形態の結晶成長処理を終了する。 For the crystal growth treatment, for example, the following treatment procedure is carried out by the above-mentioned vapor phase growth apparatus 200. First, the GaN substrate 10 is charged (carried in) into the airtight container 203 and held on the susceptor 208. Further, the solid raw material is housed in the gas generator 233a and heated by the heater 207a to be vaporized to generate GaCl 3 gas. Further, the gas supply pipes 232a and 232e are heated to a desired temperature. Then, while heating and exhausting the inside of the growth chamber 201, the valves 243c, 243d, 243f are appropriately opened with the valves 243a, 243e, 243b closed, and H 2 gas or H 2 is introduced into the growth chamber 201. supplying a mixed gas of gas and N 2 gas. Then, with the inside of the growth chamber 201 reaching the desired treatment temperature and treatment pressure and the atmosphere inside the growth chamber 201 being the desired atmosphere, the valve 243f is closed and the valves 243a, 243e, 243b are opened. , GaCl 3 gas and NH 3 gas are supplied to the surface 10a of the GaN substrate 10. As a result, the GaN crystal grows epitaxially on the surface 10a of the GaN substrate 10 in the −c axis direction. The supply of NH 3 gas may be started before the supply of GaCl 3 gas. In order to improve the in-plane uniformity of the GaN crystal grown on the surface 10a, it is preferable to carry out the crystal growth treatment in a state where the susceptor 208 is rotated. When the crystal growth is completed, the valves 243e, 243a, and 243b are closed, the valves 243f are opened, and the supply of GaCl 3 gas and NH 3 gas into the growth chamber 201 is stopped. Thereafter, the temperature is lowered the growth chamber deposition chamber 201 while continuing supply of N 2 gas into the 201, the GaN substrate 10 after the processing is unloaded from the airtight vessel 203, and ends the crystal growth process of this embodiment ..

処理条件としては、以下が例示される。
ガス生成器233aの温度:90〜110℃
ガス供給管232a,232eの温度:200〜210℃
キャリアガスの流量:80〜120sccm
成長室201内におけるNHガスの分圧/GaClガスの分圧:18〜22
処理温度(GaN基板10の温度):1200〜1400℃、好ましくは、1250〜1300℃
処理圧力(成長室201内の圧力):90〜105kPa、好ましくは、90〜95kPa
The following are examples as processing conditions.
Temperature of gas generator 233a: 90-110 ° C
Temperature of gas supply pipes 232a and 232e: 200 to 210 ° C.
Carrier gas flow rate: 80-120 sccm
Partial pressure of NH 3 gas / partial pressure of GaCl 3 gas in the growth chamber 201: 18-22
Processing temperature (temperature of GaN substrate 10): 1200 to 1400 ° C, preferably 1250 to 1300 ° C.
Processing pressure (pressure in growth chamber 201): 90 to 105 kPa, preferably 90 to 95 kPa.

ここで行う結晶成長は、上述したように、GaN結晶の−c軸方向に向けた成長である。この方向への成長は、Ga極性面方向(+c軸方向)に向けた成長で採用される温度条件、すなわち、900〜1100℃の温度条件下では、進行させることが困難である。そこで、本実施形態では、温度条件を上述のように高く設定することにより、−c軸方向に向けた結晶成長を、実用的なレートで、例えば、80〜90μm/hrのレートで進行させるようにしている。 As described above, the crystal growth performed here is the growth of the GaN crystal in the −c axis direction. Growth in this direction is difficult to proceed under the temperature conditions adopted for growth toward the Ga polar plane direction (+ c-axis direction), that is, temperature conditions of 900 to 1100 ° C. Therefore, in the present embodiment, by setting the temperature condition high as described above, the crystal growth in the −c axis direction is allowed to proceed at a practical rate, for example, at a rate of 80 to 90 μm / hr. I have to.

但し、上述の温度条件下では、表面がN極性面、裏面がGa極性面により構成されたGaN基板を種結晶基板として用いると、裏面のサーマルエッチングが過剰に進行し、種結晶基板の消失を招くことになる。本実施形態のGaN基板10は、表面10aおよび裏面10bのそれぞれが優れたサーマルエッチング耐性を有することから、温度条件を上述のように高く設定したとしても、その消失を回避することが可能となる。N極性面により構成された表面10aおよび裏面10bのエッチングレートは、上述したように、1〜105kPaの圧力の不活性ガス雰囲気、1200〜1400℃の温度条件では、20μm/hr未満、好ましくは10μm/hr未満である。また、N極性面により構成された表面10aおよび裏面10bのエッチングレートは、上述したように、結晶成長雰囲気(ハロゲン化物、窒化水素、H等を含む雰囲気)、1200〜1400℃の温度条件では、40μm/hr未満、好ましくは20μm/hr未満である。GaN基板10の裏面10bを構成する基板12は、例えば0.4〜1.0mmの厚さを有することから、上述の温度条件下では、少なくとも10時間、場合によっては20時間は消失しないことになる。基板12が消失しない限り、基板11の接合面、すなわち、サーマルエッチングされやすいGa極性面は露出しないことから、本実施形態におけるGaN基板10は、上述の温度条件下において、種結晶基板として好適に用い続けることが可能である。 However, under the above-mentioned temperature conditions, if a GaN substrate having an N-polar surface on the front surface and a Ga polar surface on the back surface is used as the seed crystal substrate, the thermal etching on the back surface proceeds excessively and the seed crystal substrate disappears. I will invite you. Since each of the front surface 10a and the back surface 10b of the GaN substrate 10 of the present embodiment has excellent thermal etching resistance, it is possible to avoid disappearance even if the temperature conditions are set high as described above. .. As described above, the etching rates of the front surface 10a and the back surface 10b composed of the N-polar surfaces are less than 20 μm / hr, preferably 10 μm under the inert gas atmosphere of 1 to 105 kPa and the temperature condition of 1200 to 1400 ° C. It is less than / hr. The etching rate of the surface 10a and rear surface 10b which is constituted by N-polar surface, as described above, crystal growth atmosphere (halides, hydrogen nitriding atmosphere containing H 2, etc.), the temperature condition of 1200 to 1400 ° C. , 40 μm / hr, preferably less than 20 μm / hr. Since the substrate 12 constituting the back surface 10b of the GaN substrate 10 has a thickness of, for example, 0.4 to 1.0 mm, it will not disappear for at least 10 hours, and in some cases 20 hours, under the above-mentioned temperature conditions. Become. Unless the substrate 12 disappears, the junction surface of the substrate 11, that is, the Ga polar surface that is easily subjected to thermal etching is not exposed. Therefore, the GaN substrate 10 in the present embodiment is suitable as a seed crystal substrate under the above-mentioned temperature conditions. It is possible to continue using it.

なお、表面10a上にGaN結晶を成長させると、基板11に反りが生じる場合がある。というのも、基板11のオフ角には、所定の面内分布(例えば直径が2インチ程度の基板であれば、その主面内に±0.3°程度のオフ角の面内分布)が存在するため、上述の結晶成長処理において表面10a(基板11のN極性面)上に成長させる結晶の成長面(N極性面)には、その面内方向に、圧縮応力あるいは引張応力が加わることになる。これらの応力は、結晶成長の進行に伴って徐々に大きくなるが、このことにより、基板11にボウル状(凹状)あるいはドーム状(凸状)の反りが生じる場合がある。例えば、基板11をVAS(Void−Assisted Separation)法により作製した場合、上述の結晶成長処理において表面10a上に結晶が成長することで、基板11にボウル状の反りが生じやすくなる。本実施形態では、基板11,12を非常に高い接合強度で直接接合していることから、基板11に反りが生じた場合であっても、基板11,12の接合面、すなわちGa極性面は露出しない。そのため、サーマルエッチングによるGaN基板10の消失を、より確実に回避することが可能となる。 When a GaN crystal is grown on the surface 10a, the substrate 11 may be warped. This is because the off-angle of the substrate 11 has a predetermined in-plane distribution (for example, in the case of a substrate having a diameter of about 2 inches, the in-plane distribution of the off-angle of about ± 0.3 ° in the main surface thereof). Since it exists, compressive stress or tensile stress is applied to the growth surface (N-polar plane) of the crystal grown on the surface 10a (N-polar plane of the substrate 11) in the above-mentioned crystal growth treatment in the in-plane direction. become. These stresses gradually increase as the crystal growth progresses, which may cause bowl-shaped (concave) or dome-shaped (convex) warpage of the substrate 11. For example, when the substrate 11 is manufactured by the VAS (Void-Assisted Separation) method, the crystals grow on the surface 10a in the above-mentioned crystal growth treatment, so that the substrate 11 is likely to be warped in a bowl shape. In the present embodiment, since the substrates 11 and 12 are directly bonded with a very high bonding strength, even if the substrate 11 is warped, the bonding surface of the substrates 11 and 12, that is, the Ga polar surface is formed. Not exposed. Therefore, it is possible to more reliably avoid the disappearance of the GaN substrate 10 due to thermal etching.

以上、1200℃以上の温度条件下で行うGaN結晶の成長手法の一例について説明したが、本実施形態で利用可能な成長手法は、上述の手法に限定されない。例えば、結晶成長が行われる成長室の内部でGa原料とClガス等を反応させてGaClガスを発生させるTri−HVPE法によってGaN結晶を成長させる場合であっても、本実施形態のGaN基板10を種結晶基板として好適に用いることができる。また例えば、成長室内が1〜100kPa、1100〜1400℃の処理条件に到達し、成長室内の雰囲気が所望の雰囲気となった状態で、種結晶基板に対し、原料ガスとしてハロゲン元素非含有のGa蒸気とNHガスとを供給するノンハロゲンVPE法によりGaN結晶を成長させる場合であっても、本実施形態のGaN基板10を種結晶基板として好適に用いることができる。また例えば、成長室内が1〜105kPa、1200〜1400℃の処理条件に到達し、成長室内の雰囲気が所望の雰囲気となった状態で、種結晶基板に対し、原料ガスとしてトリメチルガリウム(TMG)ガスとNHガスとを供給する高温MOCVD法によりGaN結晶を成長させる場合であっても、本実施形態のGaN基板10を種結晶基板として好適に用いることができる。N極性面により構成された表面10aおよび裏面10bのエッチングレートは、これらの手法における結晶成長雰囲気、温度条件において、40μm/hr未満、好ましくは20μm/hr未満となる。 Although an example of a GaN crystal growth method performed under a temperature condition of 1200 ° C. or higher has been described above, the growth method that can be used in the present embodiment is not limited to the above-mentioned method. For example, even when a GaN crystal is grown by the Tri-HVPE method in which a Ga raw material and a Cl 2 gas or the like are reacted inside a growth chamber where crystal growth is performed to generate a GaCl 3 gas, the GaN of the present embodiment is used. The substrate 10 can be suitably used as a seed crystal substrate. Further, for example, Ga containing no halogen element as a raw material gas for the seed crystal substrate in a state where the growth chamber reaches the treatment conditions of 1 to 100 kPa and 1100 to 1400 ° C. and the atmosphere in the growth chamber becomes a desired atmosphere. Even when a GaN crystal is grown by a non-halogen VPE method that supplies steam and NH 3 gas, the GaN substrate 10 of this embodiment can be suitably used as a seed crystal substrate. Further, for example, in a state where the treatment conditions of 1 to 105 kPa and 1200 to 1400 ° C. are reached in the growth chamber and the atmosphere in the growth chamber becomes a desired atmosphere, trimethylgallium (TMG) gas is used as a raw material gas for the seed crystal substrate. Even when a GaN crystal is grown by a high-temperature MOCVD method in which and NH 3 gas are supplied, the GaN substrate 10 of this embodiment can be suitably used as a seed crystal substrate. The etching rates of the front surface 10a and the back surface 10b composed of the N-polar planes are less than 40 μm / hr, preferably less than 20 μm / hr under the crystal growth atmosphere and temperature conditions in these methods.

(4)本実施形態により得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
(4) Effects obtained by the present embodiment According to the present embodiment, one or more of the following effects can be obtained.

(a)GaN基板10の表面10aおよび裏面10bのそれぞれを、サーマルエッチングされにくいN極性面により構成することで、GaN基板10を1〜105kPaの圧力の不活性ガス雰囲気下で1200〜1400℃の温度に加熱した際の、表面10aおよび裏面10bのそれぞれのエッチングレートを、例えば20μm/hr未満、好ましくは10μm/hr未満の大きさとすることが可能となる。また、GaN基板10を、上述の結晶成長雰囲気(ハロゲン化物、窒化水素、H等を含む雰囲気)下で上述の温度条件に加熱した際の、表面10aおよび裏面10bのそれぞれのエッチングレートを、例えば40μm/hr未満、好ましくは20μm/hr未満の大きさとすることが可能となる。これらにより、本実施形態のGaN基板10は、温度条件を上述のように高く設定する必要がある結晶成長処理、例えば−c軸方向に向けたGaN結晶の成長処理において、種結晶基板として好適に用いることが可能となる。 (A) By forming each of the front surface 10a and the back surface 10b of the GaN substrate 10 with an N-polar surface that is difficult to be thermally etched, the GaN substrate 10 is heated at 1200 to 1400 ° C. under an inert gas atmosphere at a pressure of 1 to 105 kPa. The etching rates of the front surface 10a and the back surface 10b when heated to a temperature can be set to, for example, less than 20 μm / hr, preferably less than 10 μm / hr. Furthermore, the GaN substrate 10, the crystal growth atmosphere above when heated to a temperature condition above under (halides, hydrogen nitride, an atmosphere containing H 2, etc.), each of the etching rate of the surface 10a and the back surface 10b, For example, the size can be less than 40 μm / hr, preferably less than 20 μm / hr. As a result, the GaN substrate 10 of the present embodiment is suitable as a seed crystal substrate in a crystal growth process in which the temperature condition needs to be set high as described above, for example, in a GaN crystal growth process directed in the −c axis direction. It can be used.

(b)基板11,12を上述の手法により原子レベルで直接接合させることから、これらの接合強度を非常に高いものとすることが可能となる。そのため、上述の結晶成長処理において基板11に反りが生じた場合であっても、Ga極性面の露出を防止することができ、GaN基板10の消失を確実に回避することが可能となる。 (B) Since the substrates 11 and 12 are directly bonded at the atomic level by the above-mentioned method, it is possible to make these bonding strengths extremely high. Therefore, even when the substrate 11 is warped in the above-mentioned crystal growth treatment, the exposure of the Ga polar surface can be prevented, and the disappearance of the GaN substrate 10 can be reliably avoided.

(c)基板11,12を、接着剤を用いることなく直接接合することにより、GaN基板10をGaN単結晶のみで構成することが可能となる。そのため、上述の結晶成長処理において、表面10a上に成長させる結晶中に接着剤の成分が混入することを回避することができ、この結晶の品質を向上させることが可能となる。 (C) By directly joining the substrates 11 and 12 without using an adhesive, the GaN substrate 10 can be composed of only a GaN single crystal. Therefore, in the above-mentioned crystal growth treatment, it is possible to prevent the component of the adhesive from being mixed in the crystal grown on the surface 10a, and it is possible to improve the quality of this crystal.

(d)裏面10bのオフ角θを表面10aのオフ角θよりも小さな角度とすることにより、裏面10bのサーマルエッチング耐性を高めつつ、上述の結晶成長処理において表面10a上に成長するGaN結晶の成長レートを高めることが可能となる。特に、裏面10bのオフ角θを、例えば±0.1°以内の角度とすることにより、裏面10bのサーマルエッチング耐性を、いっそう優れたものとすることが可能となる。 (D) GaN that grows on the front surface 10a in the above-mentioned crystal growth treatment while increasing the thermal etching resistance of the back surface 10b by setting the off angle θ 2 of the back surface 10b to be smaller than the off angle θ 1 of the front surface 10a. It is possible to increase the growth rate of crystals. In particular, by setting the off angle θ 2 of the back surface 10b to, for example, within ± 0.1 °, it is possible to further improve the thermal etching resistance of the back surface 10b.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態にかかるGaN基板10Aの構成について、図3(a)、図3(b)を参照しながら、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Second Embodiment>
Next, the configuration of the GaN substrate 10A according to the second embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the first embodiment with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b).

図3(a)、図3(b)に示すように、基板12の厚さを、基板11の厚さよりも薄くしてもよい。例えば、基板11の厚さを0.6〜1.0mmの厚さとし、基板12の厚さを0.4〜0.5mmの厚さとすることができる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the thickness of the substrate 12 may be thinner than the thickness of the substrate 11. For example, the thickness of the substrate 11 can be 0.6 to 1.0 mm, and the thickness of the substrate 12 can be 0.4 to 0.5 mm.

基板12の厚さをこのように設定することで、基板12の剛性を適正に低下させることができる。そのため、上述の結晶成長処理において表面10a上に結晶20が成長することで、基板11に図3(a)に例示するようなボウル状、あるいは、図3(b)に例示するようなドーム状の反りが生じた場合に、基板11の反りに基板12を追従させることが容易となる。その結果、上述の結晶成長処理において基板11に反りが生じた場合であっても、基板11,12の接合面のうち少なくとも外周部の接合状態がより確実に維持され、サーマルエッチングされやすいGa極性面がより一層露出しにくくなる。そのため、温度条件を高く設定する必要がある結晶成長処理における種結晶基板としてGaN基板10Aを用いた場合であっても、その消失を確実に回避することが可能となる。 By setting the thickness of the substrate 12 in this way, the rigidity of the substrate 12 can be appropriately reduced. Therefore, when the crystal 20 grows on the surface 10a in the above-mentioned crystal growth treatment, the substrate 11 has a bowl shape as exemplified in FIG. 3 (a) or a dome shape as exemplified in FIG. 3 (b). When the warp of the substrate 11 occurs, it becomes easy to make the substrate 12 follow the warp of the substrate 11. As a result, even when the substrate 11 is warped in the above-mentioned crystal growth treatment, the bonded state of at least the outer peripheral portion of the bonded surfaces of the substrates 11 and 12 is more reliably maintained, and the Ga polarity is easily subjected to thermal etching. The surface is even less exposed. Therefore, even when the GaN substrate 10A is used as the seed crystal substrate in the crystal growth process in which it is necessary to set a high temperature condition, it is possible to reliably avoid its disappearance.

また、基板12の剛性を低く設定することで、基板11の反りが基板12によって強く阻害されなくなる。すなわち、上述の結晶成長処理において表面10a上に成長する結晶20に加わる圧縮応力あるいは引張応力を、適正に緩和(解放)させることが可能となる。結果として、表面10a上に成長させる結晶20の品質を向上させることが可能となる。 Further, by setting the rigidity of the substrate 12 to be low, the warp of the substrate 11 is not strongly hindered by the substrate 12. That is, it is possible to appropriately relax (release) the compressive stress or the tensile stress applied to the crystal 20 growing on the surface 10a in the above-mentioned crystal growth treatment. As a result, it becomes possible to improve the quality of the crystal 20 grown on the surface 10a.

(変形例)
本実施形態は、以下に示す変形例のように変更することが可能である。
(Modification example)
This embodiment can be modified as shown in the following modifications.

[変形例1]
図4(a)、図4(b)にGaN基板10Bの断面構成図を示すように、基板11と基板12との間に閉空間として構成された空隙13を設けてもよい。そして、基板11,12を、互いのGa極性面を接合面とし、これらの面の外周部のみを当接させるように接合してもよい。空隙13は、例えば、基板11または基板12のうち少なくともいずれかのGa極性面(接合面)の内周部に、凹部(掘り込み部)を設けることで形成することができる。図4(a)、図4(b)は、基板12の内周部に凹部を設けた場合を例示している。基板11,12の接合部の幅(接合幅)は、上述の結晶成長処理において基板11に反りが生じたとしても、連続した接合状態を維持できる幅であって、かつ、基板11の反りを極力阻害しない幅とする。
[Modification 1]
As shown in FIGS. 4A and 4B, a gap 13 configured as a closed space may be provided between the substrate 11 and the substrate 12 as shown in the cross-sectional configuration diagram of the GaN substrate 10B. Then, the substrates 11 and 12 may be joined so that the Ga polar surfaces of each other are used as joint surfaces and only the outer peripheral portions of these surfaces are brought into contact with each other. The void 13 can be formed, for example, by providing a recess (drilled portion) in the inner peripheral portion of at least one of the Ga polar surfaces (joining surfaces) of the substrate 11 or the substrate 12. 4 (a) and 4 (b) exemplify a case where a recess is provided in the inner peripheral portion of the substrate 12. The width (bonding width) of the bonded portion of the substrates 11 and 12 is a width that can maintain a continuous bonded state even if the substrate 11 is warped in the above-mentioned crystal growth treatment, and the warp of the substrate 11 is maintained. The width should be as small as possible.

本変形例においても、上述の第2実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、上述の結晶成長処理において基板11に反りが生じた場合であっても、基板11,12の接合面の外周部の接合状態が維持され、Ga極性面が露出しないことから、種結晶基板としてGaN基板10Bを用いた場合であっても、その消失を回避することが可能となる。 Also in this modification, the same effect as that of the above-mentioned second embodiment can be obtained. That is, even if the substrate 11 is warped in the above-mentioned crystal growth treatment, the bonded state of the outer peripheral portion of the bonded surface of the substrates 11 and 12 is maintained and the Ga polar surface is not exposed. Therefore, the seed crystal substrate is not exposed. Even when the GaN substrate 10B is used, it is possible to avoid its disappearance.

また、上述の結晶成長処理においてGaN基板10Bを加熱した際、基板11,12のGa極性面がサーマルエッチングされ、Ga極性面からGaが蒸発したとしても、空隙13を閉空間として構成することにより、発生したGa蒸気を空隙13内に封じ込めることが可能となる。そのため、GaN基板10Bの加熱をそのまま継続しても、空隙13内のGaの分圧がその飽和蒸気圧に達することで、それ以上のGaの蒸発は進行しなくなる。このことから、サーマルエッチングによるGaN基板10Bの消失を、より確実に回避することが可能となる。 Further, even if the Ga polar planes of the substrates 11 and 12 are thermally etched and Ga evaporates from the Ga polar planes when the GaN substrate 10B is heated in the above-mentioned crystal growth treatment, the void 13 is configured as a closed space. , The generated Ga vapor can be contained in the void 13. Therefore, even if the heating of the GaN substrate 10B is continued as it is, the partial pressure of Ga in the void 13 reaches the saturated vapor pressure, so that further evaporation of Ga does not proceed. This makes it possible to more reliably avoid the disappearance of the GaN substrate 10B due to thermal etching.

また、空隙13を設けることにより、上述の結晶成長処理において基板11に生じたボウル状あるいはドーム状の反りが殆ど阻害されなくなる。結果として、表面10a上に成長する結晶20に加わる圧縮応力あるいは引張応力を大幅に緩和させることができ、結晶20の品質を大幅に向上させることが可能となる。 Further, by providing the void 13, the bowl-shaped or dome-shaped warp generated in the substrate 11 in the above-mentioned crystal growth treatment is hardly hindered. As a result, the compressive stress or tensile stress applied to the crystal 20 growing on the surface 10a can be significantly relaxed, and the quality of the crystal 20 can be significantly improved.

[変形例2]
基板11,12の接合は、接合面のうち内周側の接合強度を外周側の接合強度よりも低くするように実施してもよい。接合面内における接合強度分布(面内強度分布)をこのように設定することにより、図5にGaN基板10Cの断面構成図を示すように、上述の結晶成長処理において基板11がドーム状に反ろうとする際、基板11および基板12のうちいずれか一方の基板の内周部が、一方の基板とは異なる他方の基板の内周部から剥離し、基板11の内周部が基板12から解放されることとなる。
[Modification 2]
The substrates 11 and 12 may be joined so that the joining strength on the inner peripheral side of the joining surface is lower than the joining strength on the outer peripheral side. By setting the joint strength distribution (in-plane strength distribution) in the joint plane in this way, the substrate 11 is dome-shaped in the above-mentioned crystal growth treatment, as shown in FIG. 5 as a cross-sectional configuration diagram of the GaN substrate 10C. When attempting to do so, the inner peripheral portion of one of the substrate 11 and the substrate 12 is peeled off from the inner peripheral portion of the other substrate different from the one substrate, and the inner peripheral portion of the substrate 11 is released from the substrate 12. Will be done.

上述の面内強度分布は、例えば、基板11,12の接合時にプラズマ処理を実施する際、基板11,12のGa極性面の内周にマスク等を施してプラズマを照射させないようにし、基板11,12のGa極性面の内周側にOH基終端等を作らせないようにすることにより、実現することができる。 Regarding the above-mentioned in-plane intensity distribution, for example, when plasma treatment is performed at the time of joining the substrates 11 and 12, a mask or the like is applied to the inner circumference of the Ga polar surface of the substrates 11 and 12 to prevent plasma irradiation. , 12 can be realized by preventing the formation of OH group terminations and the like on the inner peripheral side of the Ga polar surface.

また例えば、上述の面内強度分布は、基板11または基板12のうち少なくともいずれかのGa極性面の内周側にスマートカット(登録商標)等の水素脆化加工を施すことにより実現することもできる。基板11,12のいずれかに対してこのような加工を施すことにより、基板11がドーム状に反ろうとする際、基板11,12のうち少なくともいずれかのGa極性面の内周側、すなわち、上述の水素脆化加工を施した部分を意図的に破断(接合面の表面のうち内周側を剥離)させ、基板11の内周部を基板12から解放させることが可能となる。なお、この加工を施す際、対象となる基板には、Ga極性面側から水素イオン等を打ち込むことが好ましい。 Further, for example, the above-mentioned in-plane strength distribution can be realized by performing hydrogen embrittlement processing such as smart cut (registered trademark) on the inner peripheral side of at least one of the Ga polar surfaces of the substrate 11 or the substrate 12. can. By performing such processing on any of the substrates 11 and 12, when the substrate 11 tries to warp in a dome shape, at least one of the substrates 11 and 12 is on the inner peripheral side of the Ga polar surface, that is, The above-mentioned hydrogen embrittled portion can be intentionally broken (the inner peripheral side of the surface of the joint surface is peeled off), and the inner peripheral portion of the substrate 11 can be released from the substrate 12. When performing this processing, it is preferable to drive hydrogen ions or the like into the target substrate from the Ga polar surface side.

本変形例においても、上述の第2実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、上述の結晶成長処理において基板11に反りが生じた場合であっても、基板11,12の接合面の外周部の接合状態が維持され、Ga極性面が露出しないことから、種結晶基板としてGaN基板10Cを用いた場合であっても、その消失を回避することが可能となる。 Also in this modification, the same effect as that of the above-mentioned second embodiment can be obtained. That is, even if the substrate 11 is warped in the above-mentioned crystal growth treatment, the bonded state of the outer peripheral portion of the bonded surface of the substrates 11 and 12 is maintained and the Ga polar surface is not exposed. Therefore, the seed crystal substrate is not exposed. Even when the GaN substrate 10C is used, it is possible to avoid its disappearance.

また、基板11がドーム状に反ろうとする際、基板11あるいは基板12の内周部が剥離することにより、上述の結晶成長処理において表面10a上に成長する結晶20に加わる圧縮応力あるいは引張応力を緩和させることができ、この結晶20の品質を向上させることが可能となる。 Further, when the substrate 11 tries to warp in a dome shape, the inner peripheral portion of the substrate 11 or the substrate 12 is peeled off, so that the compressive stress or the tensile stress applied to the crystal 20 growing on the surface 10a in the above-mentioned crystal growth treatment is applied. It can be relaxed and the quality of the crystal 20 can be improved.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態にかかるGaN基板の構成について、図6(a)、図6(b)を参照しながら、第1,第2実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Third Embodiment>
Next, the configuration of the GaN substrate according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b), focusing on the differences from the first and second embodiments.

基板11,12を接合する際、図6(a)、図6(b)に示すように、基板11の主面内の結晶方位(例えばM軸やa軸の方向)と、基板12の主面内の結晶方位(例えばM軸やa軸の方向)と、の−c軸を回転軸として見たときのずれ量(回転角)を調整することにより、所望の特性(劈開特性や剥離強度等)を得るようにしてもよい。 When joining the substrates 11 and 12, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the crystal orientation in the main plane of the substrate 11 (for example, the direction of the M axis or the a axis) and the main of the substrate 12. By adjusting the in-plane crystal orientation (for example, the direction of the M axis or a axis) and the amount of deviation (rotation angle) when the -c axis is viewed as the rotation axis, the desired characteristics (opening characteristics and peeling strength) are adjusted. Etc.) may be obtained.

例えば、図6(a)にGaN基板10Dの模式図で示すように、基板11の主面内の結晶方位と、基板12の主面内の結晶方位とを、一致させてもよい。なお、ここでいう「一致」とは、上述のずれ量(回転角)が、0°以上5°未満、好ましくは0°以上3°以内であることをいう。また、「ずれ量が0°である」とは、基板11の主面内の結晶方位と、基板12の主面内の結晶方位と、が完全に一致していることをいう。 For example, as shown in the schematic diagram of the GaN substrate 10D in FIG. 6A, the crystal orientation in the main surface of the substrate 11 and the crystal orientation in the main surface of the substrate 12 may be matched. The term "match" as used herein means that the above-mentioned deviation amount (rotation angle) is 0 ° or more and less than 5 °, preferably 0 ° or more and 3 ° or less. Further, "the amount of deviation is 0 °" means that the crystal orientation in the main surface of the substrate 11 and the crystal orientation in the main surface of the substrate 12 are completely the same.

このような構成とすることで、GaN基板10Dを劈開性に優れた基板(M面やa面に沿って劈開させやすい基板)とすることが可能となる。また、このような構成とした場合、基板11と基板12とを直接接合させる際に、それらの接合強度を高めることが可能となる。 With such a configuration, the GaN substrate 10D can be made into a substrate having excellent cleavage (a substrate that can be easily cleavage along the M plane or the a plane). Further, with such a configuration, when the substrate 11 and the substrate 12 are directly bonded, it is possible to increase their bonding strength.

また例えば、図6(b)にGaN基板10Eの模式図を示すように、基板11,12を接合する際、基板11または基板12のうち少なくともいずれかを、−c軸を回転軸として所定角度回転させて、基板11の主面内の結晶方位と、基板12の主面内の結晶方位とを、不一致としてもよい。図6(b)は、基板12を回転させる場合を例示している。なお、ここでいう「不一致」とは、上述のずれ量(回転角)が、5°以上30°以内、好ましくは25°以上30°以内であることをいう。 Further, for example, as shown in FIG. 6B as a schematic diagram of the GaN substrate 10E, when joining the substrates 11 and 12, at least one of the substrate 11 or the substrate 12 has a predetermined angle with the −c axis as the rotation axis. It may be rotated so that the crystal orientation in the main surface of the substrate 11 and the crystal orientation in the main surface of the substrate 12 do not match. FIG. 6B illustrates a case where the substrate 12 is rotated. The term "mismatch" as used herein means that the above-mentioned deviation amount (rotation angle) is 5 ° or more and 30 ° or less, preferably 25 ° or more and 30 ° or less.

このような構成とすることで、GaN基板10Eを劈開耐性に優れた基板(M面やa面に沿って劈開させにくい基板)とすることが可能となる。また、このような構成とした場合、基板11と基板12とを直接接合させる際、それらの接合強度を適正に抑えることが可能となる。 With such a configuration, the GaN substrate 10E can be made into a substrate having excellent cleavage resistance (a substrate that is difficult to cleavage along the M plane or the a plane). Further, with such a configuration, when the substrate 11 and the substrate 12 are directly bonded, the bonding strength thereof can be appropriately suppressed.

<他の実施形態>
以上、本発明の第1〜第3実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other embodiments>
The first to third embodiments of the present invention have been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.

上述の実施形態では、表面側基板と裏面側基板とが直接接合される場合について説明したが、これに限定されない。例えば、表面側基板と裏面側基板との間に多結晶GaN等を介在させてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the front surface side substrate and the back surface side substrate are directly bonded has been described, but the present invention is not limited to this. For example, polycrystalline GaN or the like may be interposed between the front surface side substrate and the back surface side substrate.

上述の実施形態では、GaN基板の表面および裏面を、それぞれ、N極性面で構成する場合について説明したが、これに限定されない。例えば上述の第2,第3実施形態では、GaN基板の表面または裏面のうちの少なくともいずれかをGa極性面で構成してもよい。 In the above-described embodiment, the case where the front surface and the back surface of the GaN substrate are each composed of N-polar planes has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, in the second and third embodiments described above, at least one of the front surface and the back surface of the GaN substrate may be configured with a Ga polar surface.

本発明は、GaNに限らず、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)、窒化インジウム(InN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)等の窒化物結晶、すなわち、AlInGa1−x−yN(0≦x+y≦1)の組成式で表されるIII族窒化物結晶を表面上に成長させる際にも、好適に適用可能である。 The present invention is not limited to GaN, and for example, nitride crystals such as aluminum nitride (AlN), aluminum gallium nitride (AlGaN), indium gallium nitride (InN), indium gallium nitride (InGaN), and aluminum indium gallium nitride (AlInGaN). That is, it is also suitably applicable when growing a Group III nitride crystal represented by the composition formula of Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x + y ≦ 1) on the surface.

また、上述の実施形態や変形例は、適宜組み合わせることができる。 In addition, the above-described embodiments and modifications can be combined as appropriate.

<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferable Aspect of the Present Invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

(付記1)
本発明の一態様によれば、
少なくとも表面および裏面のそれぞれがGaN単結晶で構成されており、1〜105kPaの圧力の不活性ガス雰囲気下で1200〜1400℃の温度に加熱した際の、前記表面および前記裏面のそれぞれのエッチングレートが20μm/hr未満であるGaN基板が提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention
At least each of the front surface and the back surface is composed of a GaN single crystal, and the etching rates of the front surface and the back surface are respectively when heated to a temperature of 1200 to 1400 ° C. under an inert gas atmosphere at a pressure of 1 to 105 kPa. A GaN substrate is provided in which is less than 20 μm / hr.

(付記2)
付記1の基板であって、好ましくは、
前記不活性ガスは、Nガス、或いは、希ガスのうち少なくともいずれかを含む。
(Appendix 2)
The substrate of Appendix 1, preferably
The inert gas includes N 2 gas, or at least one of noble gases.

(付記3)
付記1または2の基板であって、好ましくは、
ハロゲン化物、窒化水素、水素のうち少なくともいずれかを含む1〜105kPaの圧力の結晶成長雰囲気下で1200〜1400℃の温度に加熱した際の、前記表面および前記裏面のそれぞれのエッチングレートが40μm/hr未満である。
(Appendix 3)
The substrate of Appendix 1 or 2, preferably
When heated to a temperature of 1200 to 1400 ° C. under a crystal growth atmosphere at a pressure of 1 to 105 kPa containing at least one of a halide, hydrogen nitride, and hydrogen, the etching rates of the front surface and the back surface are 40 μm / m. It is less than hr.

(付記4)
付記1〜3のいずれかの基板であって、好ましくは、
GaN単結晶で構成された表面側基板と、GaN単結晶で構成された裏面側基板と、が互いの主面(Ga極性面)を接合面として接合されてなり、
前記表面が前記表面側基板のN極性面で構成されており、前記裏面が前記裏面側基板のN極性面で構成されている。
(Appendix 4)
The substrate is any of the above-mentioned appendices 1 to 3, preferably one of the above-mentioned substrates.
The front side substrate made of a GaN single crystal and the back side substrate made of a GaN single crystal are joined with each other's main surface (Ga polar surface) as a bonding surface.
The front surface is composed of the N-polar surface of the front surface side substrate, and the back surface is composed of the N polar surface of the back surface side substrate.

(付記5)
付記4の基板であって、好ましくは、
前記裏面に直交する軸と前記裏面を構成する結晶のc軸とのなす角(裏面のオフ角)が、前記表面に直交する軸と前記表面を構成する結晶のc軸とのなす角(表面のオフ角)よりも小さい。
(Appendix 5)
The substrate of Appendix 4, preferably
The angle formed by the axis orthogonal to the back surface and the c-axis of the crystal constituting the back surface (off angle of the back surface) is the angle formed by the axis orthogonal to the front surface and the c-axis of the crystal constituting the front surface (front surface). Is smaller than the off angle).

(付記6)
付記4または5の基板であって、好ましくは、
前記表面上に結晶が成長することで前記表面側基板に反りが生じた場合であっても、前記接合面のうち少なくとも外周部の接合状態が維持される。
(Appendix 6)
The substrate of Appendix 4 or 5, preferably
Even when the surface-side substrate is warped due to the growth of crystals on the surface, the bonded state of at least the outer peripheral portion of the bonded surface is maintained.

(付記7)
付記6の基板であって、好ましくは、
前記裏面側基板の厚さが、前記表面側基板の厚さよりも薄い。
(Appendix 7)
The substrate of Appendix 6, preferably
The thickness of the back surface side substrate is thinner than the thickness of the front surface side substrate.

(付記8)
付記6または7の基板であって、好ましくは、
前記表面側基板と前記裏面側基板とが、これらの外周部で互いに接合されてなり、
前記表面側基板と前記裏面側基板との間には、閉空間として構成された空隙が設けられている。
(Appendix 8)
The substrate of Appendix 6 or 7, preferably
The front surface side substrate and the back surface side substrate are joined to each other at their outer peripheral portions.
A gap configured as a closed space is provided between the front surface side substrate and the back surface side substrate.

(付記9)
付記6または7の基板であって、好ましくは、
前記表面側基板と前記裏面側基板との接合面のうち、内周側の接合強度が外周側の接合強度よりも低く、
前記表面上に結晶が成長することで前記表面側基板がドーム状に反ろうとする際、前記表面側基板および前記裏面側基板のうちいずれか一方の基板の内周部が、前記一方の基板とは異なる他方の基板の内周部から剥離するよう構成されている。
(Appendix 9)
The substrate of Appendix 6 or 7, preferably
Of the joint surfaces between the front surface side substrate and the back surface side substrate, the joint strength on the inner peripheral side is lower than the joint strength on the outer peripheral side.
When the front surface side substrate tends to warp in a dome shape due to the growth of crystals on the surface, the inner peripheral portion of either the front surface side substrate or the back surface side substrate becomes the one substrate. Is configured to peel off from the inner circumference of the other different substrate.

(付記10)
付記4の基板であって、好ましくは、
前記表面側基板の主面内の結晶方位(M軸やa軸の方向)と、前記裏面側基板の主面内の結晶方位(M軸やa軸の方向)とが、一致している。
(Appendix 10)
The substrate of Appendix 4, preferably
The crystal orientation in the main surface of the front surface side substrate (direction of M axis or a axis) and the crystal orientation in the main surface of the back surface side substrate (direction of M axis or a axis) are the same.

(付記11)
付記4の基板であって、好ましくは、
前記表面側基板の主面内の結晶方位(M軸やa軸の方向)と、前記裏面側基板の主面内の結晶方位(M軸やa軸の方向)とが、不一致である。
(Appendix 11)
The substrate of Appendix 4, preferably
The crystal orientation in the main surface of the front surface side substrate (direction of M axis or a axis) and the crystal orientation in the main surface of the back surface side substrate (direction of M axis or a axis) do not match.

(付記12)
本発明の他の態様によれば、
GaN単結晶で構成された表面側基板と、GaN単結晶で構成された裏面側基板と、が互いの主面を接合面として接合されてなり、
表面が前記表面側基板の前記接合面とは異なる主面で構成されており、裏面が前記裏面側基板の前記接合面とは異なる主面で構成されており、
前記表面上に結晶が成長することで前記表面側基板に反りが生じた場合であっても、前記接合面のうち少なくとも外周部の接合状態が維持されるGaN基板が提供される。
(Appendix 12)
According to another aspect of the invention.
A front-side substrate made of a GaN single crystal and a back-side substrate made of a GaN single crystal are joined with each other's main surface as a joining surface.
The front surface is composed of a main surface different from the joint surface of the front surface side substrate, and the back surface is composed of a main surface different from the joint surface of the back surface side substrate.
Provided is a GaN substrate in which at least the outer peripheral portion of the bonded surface is maintained in a bonded state even when the surface-side substrate is warped due to the growth of crystals on the surface.

(付記13)
付記12の基板であって、好ましくは、
前記裏面側基板の厚さが、前記表面側基板の厚さよりも薄い。
(Appendix 13)
The substrate of Appendix 12, preferably
The thickness of the back surface side substrate is thinner than the thickness of the front surface side substrate.

(付記14)
付記12または13の基板であって、好ましくは、
前記表面側基板と前記裏面側基板とが、これらの外周部で互いに接合されてなり、
前記表面側基板と前記裏面側基板との間には、閉空間として構成された空隙が設けられている。
(Appendix 14)
The substrate of Appendix 12 or 13, preferably
The front surface side substrate and the back surface side substrate are joined to each other at their outer peripheral portions.
A gap configured as a closed space is provided between the front surface side substrate and the back surface side substrate.

(付記15)
付記12または13の基板であって、好ましくは、
前記表面側基板と前記裏面側基板との接合面のうち、内周側の接合強度が外周側の接合強度よりも低く、
前記表面上に結晶が成長することで前記表面側基板がドーム状に反ろうとする際、前記表面側基板および前記裏面側基板のうちいずれか一方の基板の内周部が、前記一方の基板とは異なる他方の基板の内周部から剥離するよう構成されている。
(Appendix 15)
The substrate of Appendix 12 or 13, preferably
Of the joint surfaces between the front surface side substrate and the back surface side substrate, the joint strength on the inner peripheral side is lower than the joint strength on the outer peripheral side.
When the front surface side substrate tends to warp in a dome shape due to the growth of crystals on the surface, the inner peripheral portion of either the front surface side substrate or the back surface side substrate becomes the one substrate. Is configured to peel off from the inner circumference of the other different substrate.

(付記16)
本発明のさらに他の態様によれば、
GaN単結晶で構成された表面側基板と、GaN単結晶で構成された裏面側基板と、が互いの主面を接合面として接合されてなり、
前記表面側基板の主面内の結晶方位(M軸やa軸の方向)と、前記裏面側基板の主面内の結晶方位(M軸やa軸の方向)とが、一致しているGaN基板が提供される。
(Appendix 16)
According to still another aspect of the invention.
A front-side substrate made of a GaN single crystal and a back-side substrate made of a GaN single crystal are joined with each other's main surface as a joining surface.
GaN in which the crystal orientation in the main surface of the front surface side substrate (direction of M axis or a axis) and the crystal orientation in the main surface of the back surface side substrate (direction of M axis or a axis) match. A substrate is provided.

(付記17)
本発明のさらに他の態様によれば、
GaN単結晶で構成された表面側基板と、GaN単結晶で構成された裏面側基板と、が互いの主面を接合面として接合されてなり、
前記表面側基板の主面内の結晶方位(M軸やa軸の方向)と、前記裏面側基板の主面内の結晶方位(M軸やa軸の方向)とが、不一致であるGaN基板が提供される。
(Appendix 17)
According to still another aspect of the invention.
A front-side substrate made of a GaN single crystal and a back-side substrate made of a GaN single crystal are joined with each other's main surface as a joining surface.
The crystal orientation in the main surface of the front surface side substrate (direction of M axis or a axis) and the crystal orientation in the main surface of the back surface side substrate (direction of M axis or a axis) do not match. Is provided.

10,10A〜10E GaN基板
11 表面側基板
12 裏面側基板
10,10A-10E GaN substrate 11 Front side substrate 12 Back side substrate

Claims (4)

GaN単結晶で構成された表面側基板と、GaN単結晶で構成された裏面側基板と、が互いの主面を接合面として接合されてなり、
表面が前記表面側基板の前記接合面とは異なる主面で構成されるとともにN極性面で構成されており、裏面が前記裏面側基板の前記接合面とは異なる主面で構成されるとともにN極性面で構成されており、
前記裏面に直交する軸と前記裏面を構成する結晶のc軸とのなす角が、前記表面に直交する軸と前記表面を構成する結晶のc軸とのなす角よりも小さい、GaN基板。
A front-side substrate made of a GaN single crystal and a back-side substrate made of a GaN single crystal are joined with each other's main surface as a joining surface.
The front surface is composed of a main surface different from the joint surface of the front surface side substrate and is composed of N polar surfaces, and the back surface is composed of a main surface different from the joint surface of the back surface side substrate and N. It is composed of polar surfaces and
A GaN substrate in which the angle formed by the axis orthogonal to the back surface and the c-axis of the crystal constituting the back surface is smaller than the angle formed by the axis orthogonal to the front surface and the c-axis of the crystal constituting the front surface.
前記裏面側基板の厚さが、前記表面側基板の厚さよりも薄い請求項1に記載のGaN基板。 The GaN substrate according to claim 1 , wherein the thickness of the back surface side substrate is thinner than the thickness of the front surface side substrate. 前記表面側基板と前記裏面側基板とが、これらの外周部で互いに接合されてなり、
前記表面側基板と前記裏面側基板との間には、閉空間として構成された空隙が設けられている請求項1または2に記載のGaN基板。
The front surface side substrate and the back surface side substrate are joined to each other at their outer peripheral portions.
The GaN substrate according to claim 1 or 2 , wherein a gap configured as a closed space is provided between the front surface side substrate and the back surface side substrate.
前記表面側基板と前記裏面側基板との接合面のうち、内周側の接合強度が外周側の接合強度よりも低く、
前記表面側基板上に結晶が成長することで前記表面側基板がドーム状に反ろうとする際、前記表面側基板および前記裏面側基板のうちいずれか一方の基板の内周部が、前記一方の基板とは異なる他方の基板の内周部から剥離するよう構成されている請求項1または2に記載のGaN基板。
Of the joint surfaces between the front surface side substrate and the back surface side substrate, the joint strength on the inner peripheral side is lower than the joint strength on the outer peripheral side.
When the front surface side substrate tries to warp in a dome shape due to the growth of crystals on the front surface side substrate, the inner peripheral portion of one of the front surface side substrate and the back surface side substrate is the one. The GaN substrate according to claim 1 or 2 , which is configured to be peeled off from the inner peripheral portion of the other substrate different from the substrate.
JP2017141566A 2017-07-21 2017-07-21 GaN substrate Active JP6978241B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017141566A JP6978241B2 (en) 2017-07-21 2017-07-21 GaN substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017141566A JP6978241B2 (en) 2017-07-21 2017-07-21 GaN substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019019041A JP2019019041A (en) 2019-02-07
JP6978241B2 true JP6978241B2 (en) 2021-12-08

Family

ID=65355231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017141566A Active JP6978241B2 (en) 2017-07-21 2017-07-21 GaN substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6978241B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025196961A1 (en) * 2024-03-19 2025-09-25 日本碍子株式会社 Bonded substrate, semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device
WO2025196960A1 (en) * 2024-03-19 2025-09-25 日本碍子株式会社 Laminated substrate, semiconductor element, and method for manufacturing semiconductor element

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3016637B2 (en) * 1991-08-21 2000-03-06 並木精密宝石株式会社 Direct joining method of sapphire
JP3169177B2 (en) * 1997-11-07 2001-05-21 日本電気株式会社 Substrate for epitaxial growth and semiconductor light emitting device
JP3589200B2 (en) * 2000-06-19 2004-11-17 日亜化学工業株式会社 Nitride semiconductor substrate, method of manufacturing the same, and nitride semiconductor device using the nitride semiconductor substrate
JP3546023B2 (en) * 2001-03-23 2004-07-21 三菱電線工業株式会社 Method for manufacturing substrate for crystal growth and method for manufacturing GaN-based crystal
JP4633962B2 (en) * 2001-05-18 2011-02-16 日亜化学工業株式会社 Manufacturing method of nitride semiconductor substrate
JP2011077325A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Method of manufacturing group iii nitride semiconductor substrate
JP2011105574A (en) * 2009-11-20 2011-06-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for producing compound crystal
JP5587848B2 (en) * 2011-10-11 2014-09-10 日本電信電話株式会社 Manufacturing method of semiconductor laminated structure
JP2017024927A (en) * 2015-07-17 2017-02-02 古河機械金属株式会社 Method of manufacturing group III nitride semiconductor substrate
JP2017114694A (en) * 2015-12-21 2017-06-29 信越化学工業株式会社 Compound semiconductor laminate substrate and method manufacturing the same, and semiconductor element

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019019041A (en) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112262456B (en) Method for manufacturing GaN multilayer substrate
KR101797428B1 (en) Single-crystal diamond growth base material and method for manufacturing single-crystal diamond substrate
JP6810406B2 (en) Nitride semiconductor template manufacturing method
TWI834703B (en) Manufacturing method of GaN laminated substrate
CN105190842B (en) Film-forming method, method for manufacturing semiconductor light-emitting element, semiconductor light-emitting element, and lighting device
JP2018127367A (en) Diamond film formation base substrate and method for manufacturing diamond substrate using the same
CN1327483C (en) Crystal manufacturing method
JP7398966B2 (en) Group III nitride substrate manufacturing method and Group III nitride substrate
JP6978241B2 (en) GaN substrate
CN117940621A (en) Method for manufacturing heteroepitaxial wafer
US10260165B2 (en) Method for manufacturing nitride crystal substrate and substrate for crystal growth
CN104328390B (en) A kind of preparation method of GaN/ diamond film composite sheet
JP6951190B2 (en) GaN substrate
JP7044309B2 (en) Nitride semiconductor templates and nitride semiconductor devices
JPH10163528A (en) Device with III-V nitride crystal film and method of manufacturing the same
CN112259446A (en) Method for efficiently preparing gallium nitride substrate
JP6951236B2 (en) GaN substrate and its manufacturing method
CN106711020B (en) Nitridation method of substrate and preparation method of gallium nitride buffer layer
CN114775050A (en) Coating for improving aluminum environment of cavity and deposition method thereof
US10910474B2 (en) Group III nitride semiconductor substrate and method for manufacturing group III nitride semiconductor substrate
JP7619349B2 (en) Single crystal silicon substrate with nitride semiconductor layer and method for manufacturing single crystal silicon substrate with nitride semiconductor layer
JP2001253794A (en) Manufacturing method of semiconductor bulk single crystal
US20240417883A1 (en) Underlying substrate, single crystal diamond laminate substrate, and manufacturing method thereof
US20250163609A1 (en) Method for producing heteroepitaxial film
KR101123352B1 (en) A method of growing non-polar nitrides thin films on off-angle Si substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200520

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210917

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6978241

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250