III族氮化物层叠基板和半导体元件制造技术

本发明专利技术涉及III族氮化物层叠基板和半导体元件。提供能够提高形成在基底基板上的GaN层的品质的技术。一种III族氮化物层叠基板，其具有：基底基板；第一层，其形成在基底基板上且由氮化铝构成；以及第二层，其形成在第一层上且由氮化镓构成，第二层的厚度为10μm以下，基于X射线摇摆曲线测定的(0002)衍射的半值宽度为100秒以下，基于X射线摇摆曲线测定的(10‑12)衍射的半值宽度为200秒以下。

【技术实现步骤摘要】
III族氮化物层叠基板和半导体元件
本专利技术涉及III族氮化物层叠基板和半导体元件。
技术介绍
在蓝宝石基板等属于异种基板的基底基板上形成有GaN层的III族氮化物层叠基板(以下也称为晶圆)作为用于制造发光二极管(LED)等半导体元件的材料来使用(例如参照专利文献1)。随着晶圆的大直径化和半导体元件的微细化的发展，例如由晶圆的翘曲引起的光刻精度降低的影响正在变大。例如，为了降低晶圆的翘曲，可以考虑将形成在基底基板上的GaN层减薄。但是，担心因减薄GaN层而导致结晶性等GaN层的品质降低。期望即使减薄也能够形成高品质GaN层的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-225648号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的一个目的是提供能够提高在基底基板上形成的GaN层的品质的技术。用于解决问题的方案根据本专利技术的一个方式，提供一种III族氮化物层叠基板，其具有：基底基板；第一层，其形成在前述基底基板上且由氮化铝构成；以及第二层，其形成在前述第一层上且由氮化镓构成，前述第二层的厚度为10μm以下，基于X射线摇摆曲线测定的(0002)衍射的半值宽度为100秒以下，基于X射线摇摆曲线测定的(10-12)衍射的半值宽度为200秒以下。根据本专利技术的其它方式，提供一种半导体元件，其具备上述一个方式的III族氮化物层叠基板所具有的前述第二层来作为动作层的至少一部分。根据本专利技术的其它方式，提供一种III族氮化物层叠基板，其具有：基底基板；以及第一层，其形成在前述基底基板上且由氮化铝构成，前述第一层具有作为使第二层生长的基底而使用的表面，所述第二层由氮化镓构成，厚度为10μm以下，基于X射线摇摆曲线测定的(0002)衍射的半值宽度为100秒以下，基于X射线摇摆曲线测定的(10-12)衍射的半值宽度为200秒以下。专利技术的效果提供能够提高在基底基板上形成的GaN层的品质的技术。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的晶圆的例示性示意截面图。图2是表示第一实施方式的晶圆的制造方法的一例的流程图。图3是第二实施方式的晶圆的例示性示意截面图。图4是表示第二实施方式的半导体元件的第一例的示意截面图。图5是表示第二实施方式的半导体元件的第二例的示意截面图。图6是表示第二实施方式的半导体元件的制造方法的一例的流程图。图7是表示实施例的GaN层的结晶性的图。图8是表示实施例的GaN层的表面平坦性的图。图9是表示实施例的GaN层的厚度的面内偏差的图。图10是表示实施例的GaN层中的杂质浓度的(载流子浓度的)面内偏差的图。图11是表示具有实施例的GaN层的晶圆的翘曲的图。图12是表示比较例的GaN层的结晶性的图。图13是表示比较例的GaN层的表面平坦性的图。附图标记说明10…基底基板、11…(基底基板的)主面、20…AlN层、21…(AlN层的)表面、30…GaN层、31…(GaN层的)表面、40…III族氮化物层、41…发光层、42…p型层、50…电极、90…III族氮化物层叠基板、100…III族氮化物层叠基板、150…III族氮化物层叠基板、200…半导体元件具体实施方式<第一实施方式>针对本专利技术的第一实施方式的III族氮化物层叠基板100(以下也称为晶圆100)进行说明。图1是晶圆100的例示性示意截面图。晶圆100具有基底基板10、由氮化铝(AlN)构成的AlN层20和由氮化镓(GaN)构成的GaN层30。本实施方式的晶圆100如以下详述那样，其特征之一在于，在AlN层20的上方且紧挨着生长的GaN层30即使薄也具有高品质。本实施方式中，作为基底基板10，可优选例示出蓝宝石基板。作为蓝宝石基板，优选使用具有从C面以0.1°以上且0.6°以下的范围沿a轴或m轴方向倾斜的表面、即主面11的蓝宝石基板。需要说明的是，蓝宝石基板可以是不属于图案化蓝宝石基板(PSS)的、主面11平坦的平坦基板。为了提高使用晶圆100制造半导体元件时的生产率，作为基底基板10，优选使用能够在面内形成多个半导体元件的大面积的基底基板。作为基底基板10而使用的蓝宝石基板的直径优选为2英寸(50.8mm)以上、更优选为4英寸(100mm)以上、进一步优选为6英寸(150mm)以上。直径2英寸的蓝宝石基板的厚度例如为300μm以上且500μm以下(典型而言为430μm)，直径4英寸的蓝宝石基板的厚度例如为600μm以上且1000μm以下(典型而言为900μm)，直径6英寸的蓝宝石基板的厚度例如为1000μm以上且1500μm以下(典型而言为1300μm)。AlN层20形成在基底基板10上，更具体而言，通过在基底基板10的主面11上(与主面11接触且在主面11的正上方)进行异质外延生长而形成。AlN层20作为用于使GaN层30生长的核生成层而发挥功能。为了提高AlN层20的结晶性，AlN层20的厚度优选为0.1μm以上。此外，为了抑制AlN层20中生成的裂纹，AlN层20的厚度优选为10μm以下，进而，为了降低晶圆100的翘曲，更优选为1μm以下。具体而言，AlN层20优选具有以下那样的高结晶性。AlN层20的(0002)面的X射线摇摆曲线的半值宽度优选为100秒以下，AlN层20的(10-12)面的X射线摇摆曲线的半值宽度优选为300秒以下。AlN层20的表面21优选为Al极性。需要说明的是，本说明书中，“半值宽度”是指半值全宽(FWHM)。GaN层30形成在AlN层20上，更具体而言，通过在AlN层20的表面21上(与表面21接触且在表面21的正上方)进行异质外延生长而形成。换言之，GaN层30隔着AlN层20而形成在基底基板10上。本实施方式的GaN层30具有以下说明那样的高品质。(GaN层的结晶性)GaN层30具有高结晶性。具体而言，GaN层30的厚度为10μm以下，基于X射线摇摆曲线测定的(0002)面的半值宽度为100秒以下，基于X射线摇摆曲线测定的(10-12)面的半值宽度为200秒以下。以往，在蓝宝石基板上隔着AlN层而形成提高了结晶性的GaN层时，例如进行使10μm左右以上的厚GaN层生长的操作。这是因为：GaN层生长得越厚，则越能够提高该GaN层的结晶性。但是，通过一般的方法来形成GaN层时，即使形成厚度10μm的厚GaN层，该GaN层的(0002)面的X射线摇摆曲线的半值宽度也仅降低至200秒左右，此外，该GaN层的(10-12)面的X射线摇摆曲线的半值宽度也仅降低至300秒左右(参照图12)。与此相对，本实施方式的GaN层30即使厚度为10μm以下，也具有(0002)面的X射线摇摆曲线的半值宽度为100秒以下且(10-12)面的X射线摇摆曲线的半值宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种III族氮化物层叠基板，其具有：/n基底基板；/n第一层，其形成在所述基底基板上且由氮化铝构成；以及/n第二层，其形成在所述第一层上且由氮化镓构成，/n所述第二层的厚度为10μm以下，基于X射线摇摆曲线测定的(0002)衍射的半值宽度为100秒以下，基于X射线摇摆曲线测定的(10-12)衍射的半值宽度为200秒以下。/n

【技术特征摘要】
20191122 JP 2019-2113701.一种III族氮化物层叠基板，其具有：
基底基板；
第一层，其形成在所述基底基板上且由氮化铝构成；以及
第二层，其形成在所述第一层上且由氮化镓构成，
所述第二层的厚度为10μm以下，基于X射线摇摆曲线测定的(0002)衍射的半值宽度为100秒以下，基于X射线摇摆曲线测定的(10-12)衍射的半值宽度为200秒以下。


2.根据权利要求1所述的III族氮化物层叠基板，其中，所述第二层的表面具有以5μm见方区域的通过原子力显微镜测定而求出的均方根值计为0.5nm以下的表面粗糙度。


3.根据权利要求1或2所述的III族氮化物层叠基板，其中，所述第二层的厚度的面内偏差为4％以下。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的III族氮化物层叠基板，其中，在所述第二层中添加有杂质，所述第二层中的杂质浓度的面内偏差为4％以下。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的III族氮化物层叠基板，其中，在所述第二层中添加有用于控制载流子浓度的杂质，所述第二层中的载流子浓度的面内偏差为4％以下。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的III族氮化物层叠基板，其中，所述III族氮化物层叠基板的翘曲为140μm以下。
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤仓序章，今野泰一郎，木村健司，
申请(专利权)人：赛奥科思有限公司，住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP