专利名称：制作氮化镓结晶的方法及氮化镓晶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制作氮化镓结晶的方法及氮化镓晶片。
背景技术：
于专利文献l中揭示有一种制造低位错的单晶氮化镓结晶的方法， 该单晶氮化镓结晶的外延生长速度均匀且具有良好的解理性。于该方
法中，于不同种类的晶种基板上形成多个孤立的遮蔽部，使氮化镓气 相生长，而制造具有与遮蔽部相接的闭锁缺陷集合区域H的充分厚的氮 化镓结晶。此后，对背面基板进行清除研磨，或者与面平行地切下氮
化镓结晶，获得厚度100~500 Mm的独立氮化镓骨架基板。进行利用氯 化氢气体的干式蚀刻，而自该氮化镓骨架基板去除闭锁缺陷集合区域， 获得仅包含单晶低位错伴随区域与单晶低位错剩余区域的氮化镓骨架 基板。使氮化镓于该氮化镓骨架基板上气相生长，而制造不包含闭锁 缺陷集合区域的氮化镓去缺陷集合结晶。
于专利文献2中揭示有一种制造单晶基板的方法。于该方法中，于 混有具有极性A、 B的部分的结晶中，对极性B的部分进行蚀刻而去除 全部或一部分后，于其上再次生长结晶而由极性A的结晶覆盖表面或使 整体为极性A的单晶。或者去除或不去除极性B的一部分，以不同种类 的物质被覆于极性B上后，再进行相同结晶的生长，而由极性A的结晶 覆盖表面。利用该方法形成的单晶基板于其表面上为极性A的单晶，其 上适合制造电子器件。
于专利文献3中揭示有一种单晶氮化镓的结晶生长方法及单晶氮 化镓基板的制造方法。于该方法中，于底层基板上规则准确地设置有 条状屏蔽图案。于其上形成包含小面的直线状V槽(谷)。 一边维持V槽一边使氮化镓进行小面生长而于包含小面的V槽(谷)底部形成缺陷集合 区域H。由此，位错会聚集于缺陷集合区域H，结果，其周围的低缺陷
单晶区域Z与C面生长区域Y的位错变低。由于缺陷集合区域H是封闭
的，故而不会封入并再次放出位错。于一边形成并维持小面一边使氮 化镓生长的小面生长法中，存在位错自包含小面的凹坑中央部开始扩 展，呈放射状生成面状缺陷的缺点。还有，无法控制将于何处形成凹
坑，故而无法于其上设置器件。它们由专利文献3中所揭示的方法改善。
于专利文献4中揭示有一种单晶氮化镓的生长方法及单晶氮化镓 的制造方法。于该方法中，于底层基板上规则准确地设置有种图案。 于其上一边形成并维持包含小面的凹坑一边使氮化镓进行小面生长， 于包含小面的凹坑底部形成闭锁缺陷集合区域H。结果，位错向闭锁缺 陷集合区域H聚集。另一方面，其周围的单晶低位错伴随区域Z与单晶 低位错剩余区域Y的位错密度变低。由于闭锁缺陷集合区域H关闭，故 而不会关闭并再次放出位错。专利文献l:特开2004-59363号公报 专利文献2:特开2004-221480号公报 专利文献3:特开2003-183100号公报 专利文献4:特开2003-165799号公报
发明内容
发明所欲解决的问题
氮化镓结晶不仅具有3.4电子伏特(5.4xl0—^J)的带隙能量，也表现
较高的热导率，故而作为用以制造所谓短波长半导体光器件、功率电
子器件的半导体器件的材料而引人注目。作为用以制造半导体器件的
材料的一种重要品质为结晶位错较少。因此，进行有低位错密度的氮 化镓结晶、其基板等的开发。
例如于专利文献3及4中，以使位错聚集于结晶的一部分上的方式使氮化镓结晶生长，由此制作部分为低位错的氮化镓结晶。利用专利 文献3及4中所揭示的方法而制作的基板包含位错集中区域、反转区域。
另一方面，于专利文献1及2中，以专利文献3及4中所揭示的氮化镓结
晶的晶片作为晶种基板，掩埋位错集合区域、反转区域而使氮化镓结 晶生长，使得这些区域的影响不会传递至所生长的氮化镓结晶。利用
该方法制作的氮化镓结晶具有lx106 cn^程度的位错密度。
然而，若于专利文献1及2中所揭示的由包含位错集合区域、反转 区域的结晶构成的晶种基板上生长氮化镓结晶，则有时会由于掩埋位 错集合区域、反转区域，而以掩埋部位为起点，重新产生位错。还有， 因晶种基板的非位错集合区域、非反转区域的结晶性偏差，而导致所 生长的氮化镓结晶的结晶性也产生偏差，有时也无法忽视该偏差。再 有，对所生长的氮化镓结晶进行切片、研磨而制作氮化镓基板时，有 时会于研磨时产生氮化镓结晶的开裂，而不易制作稳定的氮化镓基板。
本发明是鉴于上述情况开发的，其目的在于提供一种制作氮化镓 结晶的方法，该氮化镓结晶在使用包含位错集合区域、反转区域的晶 种基板使氮化镓结晶生长时，位错密度低并且具有良好的结晶性，此 外不易因切片后的研磨而产生开裂，还有，本发明的目的在于提供一 种氮化镓晶片。
解决问题的技术方案
本发明的一个方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备 (a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2 区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区 的主面；(b)于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的工序；(c)以形 成对应于上述凹部的空隙的方式，利用气相生长法使氮化镓结晶于上 述晶种基板上生长。根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长， 形成对应于凹部的空隙，并且使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一 体，故而氮化镓结晶并不于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此， 不会形成承接来自第l区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶 的位错密度。
本发明的一个方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备 (a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2
区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区
的主面；(b)于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的工序；(C)以形 成对应于上述凹部的空隙的方式，利用液相生长法使氮化镓结晶于上 述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，利用液相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长， 形成对应于凹部的空隙，并且使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一
体，故而氮化镓结晶并不于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此， 不会形成承接来自第l区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶 的位错密度。
本发明的一个方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备 (a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2 区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区 的主面；(b)于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的工序；(C)于高 于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮
化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长，
形成对应于凹部的空隙，并且使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并不于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此， 不会形成承接来自第l区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶 的位错密度。还有，于高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶于 晶种基板上生长，由此，可减少生长于第2区上的氮化镓结晶于凹部上
成为一体时新产生的位错，可縮小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外 对已生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、 提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时产生开裂的理由虽未明确， 但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长，可减少氮化镓结晶 内的应力集中部位。还有，若达到高于摄氏1300度的生长温度，则晶 种基板的分解明显，会导致晶种基板受到损伤，此外呈现出生长的氮 化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温度 而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高生 长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的 生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的差 而表现的生长速度会下降。因此，过度提高生长温度也并非较好，较 好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
—于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度。还 有，上述生长温度较好的是摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高 于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一 步縮小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行 切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的 合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250 度的生长温度，则晶种基板的分解并不明显但以某种程度进行，故而 无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大 于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏 1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算 术平均粗糙度Ra计较好的是10/mi以下。根据该发明，可抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶稳定生长。理由虽未明确，但推测 可防止因晶种基板的表面凸凹而产生局部应力。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算
术平均粗糙度Ra计更好的是l /mi以下。根据该发明，可进一步抑制生
长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，上述第l区域包含氮化镓单晶，上述第2区域 包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的 氮化镓单晶的晶轴方向相反。
根据该方法，于晶种基板上生长与第2区域的氮化镓单晶的晶轴对 应的氮化镓结晶。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上 述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮 化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻可使用HC1、 Cl2、 BC13、
CCl4中的至少任意一种来进行。
根据该方法，第1区域的氮化镓单晶的晶轴与第2区域的氮化镓单 晶的晶轴方向相反，故而可选择性地干式蚀刻第l区的氮化镓单晶而制 作晶种基板。由此，利用干式蚀刻而于氮化镓基板的主面上形成凹部。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上 述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮 化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻可使用包含磷酸、硝 酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。
根据该方法，第1区域的氮化镓单晶的晶轴与第2区域的氮化镓单 晶的晶轴方向相反，故而可使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液，选择性地湿式蚀刻第l区的氮化镓单晶，制作晶种基板。 由此，利用湿式蚀刻于氮化镓基板的主面上形成凹部。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上 述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮 化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾 的溶液来进行。 —
根据该方法，第1区域的氮化镓单晶的晶轴与第2区域的氮化镓单 晶的晶轴方向相反，故而可使用包含氢氧化钾的溶液选择性地湿式蚀 刻第l区的氮化镓单晶，而制作晶种基板。由此，利用湿式蚀刻于氮化 镓基板的主面上形成凹部。
还有，于本发明的方法中，可使用包含氢氧化钠的溶液进行上述 蚀刻。或者，可使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少任意一种的溶 液进行上述蚀刻。根据这些蚀刻剂，可选择性地湿式蚀刻第l区的氮化 镓单晶，而制作晶种基板。
再有，于本发明的方法中，可使用包含氢氧化钾的熔融液进行上 述蚀刻。或者，可使用包含氢氧化钠的熔融液进行上述蚀刻。或者， 可使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少任意一种的熔融液进行上述 蚀刻。通过使用这些熔融液，能够以短于其溶液的时间进行预期蚀刻。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备 (a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2
区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区 的主面；(b)以覆盖上述各第l区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工 序；(c)以掩埋上述屏蔽的方式，利用气相生长法使氮化镓于上述晶种 基板的氮化镓上生长的工序。根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板的第2区上 选择性地生长，由此掩埋屏蔽，故而于第2区域上生长的氮化镓结晶成 为一体。因此，不会形成承接来自第l区域的位错的氮化镓结晶，故而 降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备 (a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2
区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区 的主面；(b)以覆盖上述各第l区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工 序；(C)以掩埋上述屏蔽的方式，利用液相生长法使氮化镓于上述晶种 基板的氮化镓上生长的工序。
根据该方法，利用液相生长法使氮化镓结晶于晶种基板的第2区上 选择性地生长，由此掩埋屏蔽，故而使于第2区域上生长的氮化镓结晶 成为一体。因此，不会形成承接来自第l区域的位错的氮化镓结晶，故 而降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备 (a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2 区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区 的主面；(b)以覆盖上述各第l区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工 序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相 生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长，制作厚度厚于上述屏蔽 的氮化镓结晶的工序。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板的第2区上 选择性地生长，由此掩埋屏蔽，故而使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第l区域的位错的氮化镓结晶，故 而降低氮化镓结晶的位错密度。还有，于高于摄氏1100度的生长温度 下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，由此，可减少生长于第2区上的氮
化镓结晶于屏蔽上成为一体时新产生的位错，可縮小XRD(004)摇摆曲 线的半高宽，此外对已生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制 研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时产生开裂 的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长可 减少氮化镓结晶内的应力集中部位。还有，若达到高于摄氏1300度的 生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到损伤，此外表 现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过 提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但 若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到 氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与 分解速度的差而表现的生长速度下降。因此，若过度提高生长温度也 并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度且为 摄氏1250度以下。'
根据该发明，于高于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶 种基板上生长，由此可縮小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生 长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、 进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄氏1300度以下， 但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解并不明显但 以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮化镓结 晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此， 更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算 术平均粗糙度Ra计较好的是10Mm以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板的表 面凸凹而产生局部应力。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算
术平均粗糙度Ra计更好的是l pm以下。根据该发明，可进一步抑制生 长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，上述屏蔽的材料较好的是包含氧化硅及氮化 硅中的至少任意一种。并不于包含这些材料的屏蔽上使氮化镓生长， 于第2区域上生长的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。
并不于包含这些材料的屏蔽上使氮化镓生长，于第2区域上生长的 优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。
于本发明的方法中，上述各第l区域形成条状，上述第2区域由上 述第l区域分离。或者，于本发明的方法中，上述第l区域呈阵列状排 列，上述各第1区域由上述第2区域自其它第1区域分离。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备-(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2 区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区 的主面；(b)于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹 部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)以形成对应于上述凹部 的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶 种基板上生长的工序。
根据该方法，于晶种基板的第l区处，于凹部形成屏蔽，以形成空 隙的方式使氮化镓结晶于晶种基板上生长，故而生长于第2区域上的氮 化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第l区域的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。
本发明的再一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备 (a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2 区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区 的主面；(b)于上述各第l区中形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹 部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为 摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶 种基板上生长的工序。
根据该方法，于晶种基板的第l区处，于凹部形成屏蔽，以形成空 隙的方式使氮化镓结晶于晶种基板上生长，故而生长于第2区域上的氮 化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第l区域的位错的氮化镓 结晶，故而降低氮化镓结晶的位错密度。还有，于高于摄氏1100度的 生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，由此，可减少生长于第2 区上的氮化镓结晶于屏蔽上成为一体时新产生的位错，可縮小 XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后， 也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研 磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所 进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。还有，若达到高于 摄氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到 损伤，此外也呈现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。 通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升 生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分 解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作 为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度会下降。因此，过度提 高生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度 下生长。于第l区处形成凹部及屏蔽两者而制作的晶种基板中，即使于200 /xm/h以上的生长速度的生长条件下也不会生长承接第l区的氮化镓结
晶。另一方面，于第l区处形成凹部而制作的晶种基板、于第l区处形 成屏蔽而制作的晶种基板、以及于第l区处未形成凹部及屏蔽中的任意
一种而制作的晶种基板上，于200 Mm/h以上的生长速度的生长条件下使 氮化镓结晶生长时，结晶生长时会产生来自第l区的影响。因此，与这 些晶种基板上的氮化镓结晶生长相比，使用具有凹部及屏蔽两者的晶 种基板的生长对成本有利。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度且为 摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高于摄氏1150度的生长温度下 使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步縮小XRD(004)摇摆曲线的 半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑 制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使 为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基 板的分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此 外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成 本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算 术平均粗糙度Ra计较好的是10/nn以下。根据该发明，不会产生生长中 的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板的表 面凸凹而产生局部应力。
还有，于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙 度以算术平均粗糙度Ra计较好的是l /mi以下。根据该发明，可进一步 抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，上述第l区域包含氮化镓单晶，上述第2区域 包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴可与上述第2区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上 述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方式形成屏 蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而
形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用HC1、 Cl2、 BC13、 CCU中的至少
任意一种来进行。还有，于本发明的方法中，于上述第l区处呈现氮化
镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各
凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓 基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含磷酸、 硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。再有，于本发明的方法
中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第1区处形成凹部，
进而以覆盖上述第l区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工 序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀 刻较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进
行。此外，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面， 于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方式形 成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主 面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至 少一种的熔融液来进行。采用这些溶液及熔融液，可选择性地蚀刻N面。
于本发明的方法中，上述屏蔽的材料较好的是包含氧化硅及氮化 硅中的至少任意一种。并不于包含这些材料的屏蔽上生长氮化镓，生 长于第2区域上的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。
本发明的又一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备
(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度 的位错密度的多个第l区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2 区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区 的主面；(b)以上述氮化镓基板作为晶种基板，并不于上述第l区中形成凹部或屏蔽，而于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下 利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，通过于高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶
于晶种基板上生长，而促进横向的生长，可縮小自第l区域承接位错的 比例，使经横向生长的氮化镓结晶成为一体时，也可抑制新位错的产 生。还有，由于无需于晶种基板上实施凹部或屏蔽的形成，故而可节 省它们的表面加工工序，此外可防止因这些晶种基板的表面凸凹而产 生新位错。因此，可进一步降低生长的氮化镓结晶的位错密度。再有，
可縮小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行 切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。 抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温 度所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。若达到高于摄 氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到损 伤，此外呈现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显下降的现象。通 常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生 长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解 速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为 生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。因此，若过度提高 生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下 生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度。还 有，上述生长温度较好的是摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高 于摄氏1150度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可缩小 XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后， 也表现出进一步抑制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的 效果。还有，即使为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生 长温度，则晶种基板的分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时 间长状地生长，此外生长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以 下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的表面粗糙度以算术平均粗糙
度Ra计较好的是10/mi以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结 晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板表面的凸凹而产 生局部应力。 .
于本发明的方法中，上述晶种基板的表面粗糙度以算术平均粗糙 度Ra计更好的是l Mm以下。根据该方法，可进一步抑制生长中的氮化 镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，上述第l区域包含氮化镓单晶，上述第2区域 包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的 氮化镓单晶的晶轴方向相同。
根据该方法，于晶种基板上使与第1区域及第2区域的氮化镓单晶 的晶轴对应的氮化镓结晶生长。 '
于本发明的方法中，于结晶生长时，生长表面并非平面状态，而 使之具有包含三维小面的生长凹坑及其复合体，并不掩埋生长凹坑及 其复合体地进行小面生长，由此使位错集中于生长凹坑及其复合体， 形成了上述第l区域的氮化镓基板为上述晶种基板。
于本发明的方法中，于结晶生长时，于设置有规则准确的条状屏 蔽图案的底层基板上， 一边形成并维持包含小面的直线状V槽一边进行 小面生长，由此使位错集合于包含小面的V槽的底部，形成了上述第l 区域的氮化镓基板为上述结晶基板。
于本发明的方法中，于结晶生长时，于设置有规则准确的种图案的底层基板上， 一边形成并维持包含小面的凹坑一边进行小面生长， 由此使位错集合于包含小面的凹坑底部，形成了上述第l区域的氮化镓 基板为上述结晶基板。
于本发明的方法中，上述晶种基板的厚度为100 um以上的独立 氮化镓基板。
于本发明的方法中，是上述晶种基板的表面为(0001)面的氮化镓基板。
于本发明的方法中，生长于上述晶种基板上的上述氮化镓结晶的 厚度为200 /rni以上。根据该方法，生长于晶种基板上的氮化镓结晶可 用于制作可独立的氮化镓基板。
本发明的方法还可具备(d)由上述氮化镓结晶及上述晶种基板的 一体物形成分离后的氮化镓结晶的工序；(e)由上述分离后的氮化镓结 晶制作氮化镓晶片的工序。
根据该方法，可由分离后的氮化镓结晶获得可独立的氮化镓基板。
于本发明的方法中，较好的是，上述第I区域在IO /mi见方的区中 位错个数为1000个以上。还有，于本发明的方法中，上述第l位错密度 为lxl08 cm—2以上。
本发明的再一方面是一种由上述方法制作的单晶氮化镓晶片，在 上述氮化镓晶片的主面上位错密度的值为lxl(^cn^以下。还有，于由 上述方法制作的单晶氮化镓晶片中，于上述氮化镓晶片的主面的任一 区域中，10 pm见方的区中的位错个数小于上述第l区域。再有，该氮 化镓晶片的尺寸为l ci^以上。再有，由上述方法制作的单晶氮化镓晶 片并且是上述氮化镓晶片的主面上的位错密度的最大值小于上述第l位错密度。
本发明并不限定于上述方面，而具有如下各方面。根据上述记述 可理解这些方面的技术性贡献。本发明的再一方面是一种制作氮化镓 结晶的方法。该方法具备(a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板 包含包含氮化镓单晶的第l区域、包含具有与上述第l区域的氮化镓 单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上 述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第l
区处形成凹部而制作晶种基板的工序；(c)以形成对应于上述凹部的空
隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基 板上生长的工序。
根据该方法，于晶种基板的第l区处形成凹部，以形成空隙的方式
使氮化镓结晶于晶种基板上生长，故而生长于第2区域上的氮化镓结晶
成为一体。因此，不会形成不承接具有方向相反的晶轴的第l区域的氮 化镓结晶。
本发明的再一方面是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备 (a)准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第l
区域、包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的
氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第l区域的第l区及呈现上述
第2区域的第2区的主面；(b)于上述各第l区域中形成凹部而制作晶种基
板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利
用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。 根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长，
形成对应于凹部的空隙，并且生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一 体，故而氮化镓结晶并非于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，
不会形成承接来自第l区域的方向相反的晶轴的氮化镓结晶。还有，于
高于摄氏1100度的生长温度下使氮化镓结晶于晶种基板上生长，由此，可减少生长于第2区上的氮化镓结晶于凹部上成为一体时新产生的位 错，可縮小XRD(004)摇摆曲线的半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶
进行切片后，也表现出抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的
效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100
度的温度所进行的生长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。还有，
若达到高于摄氏1300度的生长温度，则晶种基板的分解明显，导致晶 种基板受到损伤，此外也呈现出生长的氮化镓结晶的生长速度也明显 下降的现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速 度，从而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮 化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上， 结果可推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。因 此，若过度提高生长温度也并非较好，较好的是使之于摄氏1300度以 下的生长温度下生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度且为 摄氏1250度以下。根据该方法，通过于高于摄氏1150度的生长温度下 使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步縮小XRD(004)摇摆曲线的 半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑 制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使 为摄氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基 板的分解不明显但以某种程度进行，无法长时间长状地生长，此外也 无法使生长的氮化镓结晶的生长速度大于某固定速度，故而导致成本 方面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算 术平均粗糙度Ra计较好的是10/mi以下。根据该发明，不会产生生长中 的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板表面 的凸凹而产生局部应力。还有，于本发明的方法中，上述晶种基板的 上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是l /xm以下。根 据该发明，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上 述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮 化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用HCl、Cl2、
BC13、 CCU中的至少任意一种来进行。还有，于本发明的方法中，于上 述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶 种基板的上述工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上 述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意 一种的溶液来进行。再有，于本发明的方法中，于上述第l区处呈现氮 化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工 序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀 刻较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进 行。再有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面， 于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀刻上 述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包 含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液来进行。采用这些溶液 及熔融液，可选择性地蚀刻N面。 —
本发明的方法是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备(a)准 备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第l区域、
包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化
镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2
区域的第2区的主面；(b)以覆盖上述各第l区的方式形成屏蔽而制作晶 种基板的工序；(c)以掩埋上述屏蔽的方式利用液相生长法或气相生长 法使氮化镓于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，以掩埋屏蔽的方式使氮化镓结晶于晶种基板上生长。 使生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结晶并非于晶 种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来自第l区域的方向相反的晶轴的氮化镓结晶。
本发明的方法是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备(a)准 备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第l区域、 包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化
镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2 区域的第2区的主面；(b)以覆盖上述各第l区域的方式形成屏蔽而制作 晶种基板的工序；(c)于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温 度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长而制作厚 度厚于上述屏蔽的氮化镓结晶的工序。
本发明的方法较好的是，上述生长温度高于摄氏1150度且为摄氏 1250度以下。根据该发明，通过于高于摄氏1150度的生长温度下使氮 化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步縮小XRD(004)摇摆曲线的半高 宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑制研 磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使为摄 氏1300度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的 分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生 长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方 面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算 术平均粗糙度Ra计较好的是10Atm以下。根据该发明，不会产生生长中 的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板表面 的凸凹而产生局部应力。还有，于本发明的方法中，上述晶种基板的 上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是l pm以下。根 据该发明，可进一步抑制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶 更加稳定地生长。再有，于本发明的方法中，上述屏蔽的材料较好的 是包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。并不于包含这些材料的屏 蔽上生长氮化镓，生长于第2区域上的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。再有，于本发明的方法中，上述各第l区域形成条状，上 述第2区域较好的是由上述第1区域分离。此外，于本发明的方法中， 上述第l区域呈阵列状排列，上述各第1区域较好的是由上述第2区域自 其它第l区域分离。
本发明的方法是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备(a)准
备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第l区域、 包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化
镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2
区域的第2区的主面；于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l
区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(b)以形成对应于
上述凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶 于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，使氮化镓结晶于晶种基板上生长，形成对应于凹部
的空隙，并且生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一体，故而氮化镓结 晶并非于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此，不会形成承接来
自第l区域的方向相反的晶轴的氮化镓结晶，故降低氮化镓结晶的位错 密度。
本发明的方法是一种制作氮化镓结晶的方法。该方法具备(a)准 备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第l区域、 包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化
镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2
区域的第2区的主面；(b)于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述 第l区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；(c)于高于摄氏 1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下利用气相生长法使氮化镓结 晶于上述晶种基板上生长的工序。
根据该方法，利用气相生长法使氮化镓结晶于晶种基板上生长，形成对应于凹部的空隙，并且生长于第2区域上的氮化镓结晶成为一 体，故而氮化镓结晶并不于晶种基板的第1区而于第2区上生长。因此， 不会形成承接来自第l区域的方向相反的晶轴的氮化镓结晶，故而降低
氮化镓结晶的位错密度。还有，通过于高于摄氏iioo度的生长温度下
使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可减少生长于第2区上的氮化镓结晶
于凹部上成为一体时新产生的位错，可縮小XRD(004)摇摆曲线的半高 宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出抑制研磨时产 生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的理由虽 未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度所进行的生长可减少氮化镓 结晶内的应力集中部位。还有，若达到高于摄氏1300度的生长温度， 则晶种基板的分解明显，导致晶种基板受到损伤，此外也呈现出生长 的氮化镓结晶的生长速度也明显降低的现象。通常认为通过提高生长 温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提 高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结 晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度 的差而表现的生长速度下降。因此，过度提高生长温度也并非较好， 较好的是使之于摄氏1300度以下的生长温度下生长。
于本发明的方法中，上述生长温度较好的是高于摄氏1150度且为 摄氏1250度以下。根据该发明，通过于高于摄氏1150度的生长温度下 使氮化镓结晶于晶种基板上生长，可进一步縮小XRD(004)摇摆曲线的 半高宽，此外对所生长的氮化镓结晶进行切片后，也表现出进一步抑 制研磨时产生开裂、进一步提升研磨时的合格率的效果。还有，即使 为摄氏1300度以下，但若达到高于1250度的生长温度，则晶种基板的 分解不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生 长的氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方 面不利。因此，更好的是使之于摄氏1250度以下生长。
于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算 术平均粗糙度Ra计较好的是10jum以下。根据该发明，不会产生生长中的氮化镓结晶的开裂。理由虽未明确，但推测可防止因晶种基板表面 的凹凸而产生局部应力。
还有，于本发明的方法中，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙
度以算术平均粗糙度Ra计较好的是l^m以下。根据该发明，可进一步抑
制生长中的氮化镓结晶的开裂，使氮化镓结晶更加稳定地生长。
于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上
述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方式形成屏 蔽而制作晶种基板工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形
成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用HC1、 Cl2、 BC13、 CCU中的至少任 意一种来进行。还有，于本发明的方法中，于上述第l区处呈现氮化镓 单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹 部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基 板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含磷酸、硝 酸及硫酸中的至少任意一种的溶液来进行。还有，于本发明的方法中， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进 而以覆盖上述第l区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序 中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻 较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来进行。 再有，于本发明的方法中，于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于 上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方式形成 屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上述主面 而形成上述凹部，上述蚀刻较好的是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中 的至少一种的熔融液来进行。采用这些溶液及熔融液，可选择性地蚀 刻N面。
于本发明的方法中，上述屏蔽的材料较好的是包含氧化硅及氮化 硅中的至少任意一种。并不于包含这些材料的屏蔽上生长氮化镓，生 长于第2区域上的优质氮化镓横向延伸，最终成为一体氮化镓。于本发明的方法中，较好的是上述晶种基板的厚度为100 um以 上的独立氮化镓基板。还有，于本发明的方法中，较好的是上述晶种
基板的表面为(0001)面。再有，于本发明的方法中，较好的是生长于上 述晶种基板上的上述氮化镓结晶的厚度为200 /mi以上。还有，本发明
的方法还可具备自上述氮化镓结晶及上述晶种基板的一体物上分离 上述氮化镓结晶的工序；以及由上述分离后的氮化镓结晶形成氮化镓 单晶晶片的工序。
本发明的氮化镓晶片，在由上述方法制作的单晶氮化镓晶片并且 是上述氮化镓晶片的任一区域中，氮化镓单晶的晶轴方向相同。还有， 于本发明的氮化镓晶片中，上述氮化镓晶片的尺寸为l cn^以上。
根据参照附图所进行的本发明的较佳实施方式的以下详细记述， 可更易于明确本发明的上述目的及其它目的、特征以及优点。
发明的效果
如上说明，根据本发明可提供一种制作氮化镓结晶的方法，并且 提供一种氮化镓晶片，上述氮化镓结晶于使用包含位错集合区域、反 转区域的晶种基板使氮化镓结晶生长时，位错密度低并且具有良好的 结晶性，此外不易因切片后的研磨而产生开裂。
图l是表示第l实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序流程以及 表示氮化镓晶片的图。
图2是表示氮化镓基板以及由方框指定的氮化镓基板的构造的一 例及其它例的图。
图3是表示沿图2所示的I-I线取得的剖面以及第1实施方式的制作 氮化镓结晶的方法的工序的图。
图4是表示第1实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序的图。图5是表示实施例中所使用的生长炉的结构的图。 图6是表示第1实施方式的制作氮化镓结晶的方法的流程图。
图7是表示沿图2所示的I-I线取得的剖面以及第2实施方式的制作
氮化镓结晶的方法的工序的图。
图8是表示第2实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序的图。 图9是表示第3实施方式的制作氮化镓结晶的方法的流程图。 图10是表示第3实施方式的制作氮化镓结晶的方法中所使用的氮 化镓晶种基板的图。
图11是表示第3实施方式的制作氮化镓结晶的方法的工序的图。 图12是表示追加的实施方式的制作晶种基板的主要工序的图。
符号说明
賜a、 100b、 100c…工序流程，11…氮化镓基板，13…氮化镓基 板主面，15…氮化镓基板背面，11a…氮化镓基板，17a…第l区域，19a… 第2区域，15a…氮化镓基板背面，13a…氮化镓基板主面，21a…第l区， 23a…第2区，11b…氮化镓基板，13b…氮化镓基板主面，15b…氮化镓 基板背面，17b…第l区域，19b…第2区域，21b…第l区，23b…第2区， 25…凹部，27…晶种基板，25a…凹部底面，25b、 25c…凹部侧面，Wl… 凹部开口宽度，Dl…凹部深度，D1/W1…凹部纵横比，29…氮化镓结 晶，31…空隙，Hl…氮化镓结晶厚度，Tc…生长温度，S101 S108…工 序，Wafer…氮化镓晶片，41…生长炉，43…生长室，45…反应管，47… 支持台，49a…第l管线，49b…第2管线，53…气体单元，51…舟皿，55… 加热装置，57…晶种基板，58…屏蔽，W2…第l区宽度，W3…屏蔽宽 度，D2…屏蔽厚度，H2…氮化镓结晶厚度，59…氮化镓结晶，63…分 离后的氮化镓结晶，77…晶种基板，79…氮化镓结晶，83…分离后的 氮化镓结晶
具体实施例方式
参照作为例示而表示的附图并考虑以下的详细记述，可易于理解 本发明的见解。继而， 一边参照附图一边说明本发明的制作氮化镓结晶的方法及氮化镓晶片的实施方式。于可能的情形下，对相同部分附 加相同符号。
(第l实施方式)
一边参照图l一边说明本实施方式的制作氮化镓结晶的方法。图l
表示工序流程100a。图2的(A)部是表示氮化镓基板的图。于工序S101 中准备氮化镓基板ll。如图2的(A)部所示，氮化镓基板11具有主面13 及背面15。图2的(B)部是表示由图2的(A)部所示的方框指定的氮化镓基 板构造的一例的剖面图。图2的(C)部是表示由图2的(A)部所示的方框指 定的氮化镓基板构造的其它例的剖面图。图2的(B)部及图2的(C)部中表 示正交坐标系S。
参照图2的(B)部，表示氮化镓基板lla。氮化镓基板lla包含具有大 于给定位错密度的位错密度的多个第l区域17a、以及具有小于该给定位 错密度的位错密度的第2区域19a。该给定位错密度例如为8xl07 cm—2。 第l区域17a也称为位错集中区域。各第l区域17a自氮化镓基板lla的背 面15a开始，向主面13a的从一方往另一方的方向上延伸，例如沿XY面 延伸。各第l区域17a于Y方向上呈条状延伸。各第2区域19a由第l区域 17a隔开。第l区域17a及第2区域19a于Z轴方向上交替排列。还有，氮化 镓基板lla的主面13a具有呈现第l区域17a的第l区21a及呈现第2区域 19a的第2区23a。第l区21a及第2区23a于Z轴方向上交替排列。较好的是， 第l区21a及第2区23a周期性配置。
参照图2的(C)部，表示氮化镓基板llb。氮化镓基板llb包含具 有大于给定位错密度的位错密度的多个第l区域17b、以及具有小于该 给定位错密度的位错密度的第2区域19b。该给定位错密度例如为8xl07 cm—2。各第l区域17b自氮化镓基板llb的背面15b开始，向主面13b的从 一方往另一方的方向上延伸，例如于X轴方向上延伸。第l区域17b于Y 轴方向上例如呈周期性排列。还有，第l区域17b于Z轴方向上例如呈周 期性排列。第l区域17b由单一的第2区域19b包围。还有，氮化镓基板11b的主面13b具有呈现第l区域17b的第l区21b及呈现第2区域19b的第 2区23b。第l区21b于Z轴方向上交替排列。
图2的(B)部及(C)部例示性表示氮化镓基板的构造，应用于本实施 方式中的氮化镓基板的构造并不限定于这些图所示的特定结构。
还有，于一例氮化镓基板中，第l区域17a(17b)可包含氮化镓单晶， 第2区域19a(19b)可包含氮化镓单晶。第l区域17a(17b)的氮化镓单晶的 晶轴与第2区域19a(19b)的氮化镓单晶的晶轴方向相反。
图3的(A)部是表示沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面的图。沿 图2的(C)部所示的II-II线取得的剖面与沿图2的(B)部所示的I-I线所得的 剖面对应。在后续说明中，使用图2的(B)部所示的氮化镓基板进行。于 图1所示的工序S102中，如图3的(B)部所示，于各第l区21a中形成凹部 25而制作晶种基板27。于图3的(B)部中，凹部25于Y轴方向上延伸，还 有，具有底面25a及侧面25b、 25c。底面25a露出第l区域17a。侧面25b、 25c露出第2区域19a。再者，使用图2的(C)部所示的氮化镓基板llb的情 形时，凹部25是呈阵列状排列于氮化镓基板llb的主面13b上的凹陷。 这些凹陷具有露出第l区域17b的底面、与露出第2区域19a的侧面。
继而，说明用以形成凹部25的例子。于较佳例中，于氮化镓基板 11a的第l区21a处呈现氮化镓单晶的氮面(N面)，还有，于第2区23a处呈 现氮化镓单晶的镓面(Ga面)。第l区域也称为反转区域。
于第l形成方法中，通过对氮化镓基板lla的主面13a进行干式蚀刻 而形成凹部25。蚀刻是使用HC1、 Cl2、 BC13、 CCU中的至少任意一种气 体来进行。若使氮化镓基板lla的主面13a暴露于蚀刻气体中，则蚀刻气 体所对应的蚀刻速度在第l区21a与第2区23a之间不同，结果形成凹部。 根据该方法，第l区域17a的氮化镓单晶的晶轴与第2区域19a的氮化镓单 晶的晶轴方向相反，故而可选择性地干式蚀刻第l区21a中的氮化镓单晶。通过该干式蚀刻而于氮化镓基板lla的主面13a上形成凹部25，提供 晶种基板27。还有，干式蚀刻中的基板温度较好的是摄氏20度以上， 其原因在于可确保用以形成凹部所需的第l区21a的蚀刻速度。还有，该 基板温度较好的是摄氏900度以下，其原因在于，若超过摄氏900度则 蚀刻对表面的损伤明显，会对生长的结晶品质造成不良影响。
于第2形成方法中，通过使用酸对氮化镓基板lla的主面13a进行湿 式蚀刻而形成凹部25。蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任 意一种的溶液进行。根据该方法，第l区域17a的氮化镓单晶的晶轴与第 2区域19a的氮化镓单晶的晶轴方向相反，故而可使用包含磷酸、硝酸及 硫酸中的至少任意一种的溶液选择性地湿式蚀刻第l区21a中的氮化镓 单晶，制作晶种基板27。通过该湿式蚀刻而于氮化镓基板lla的主面13a 上形成凹部25。
于第3形成方法中，通过使用碱对氮化镓基板lla的主面13a进行湿 式蚀刻而形成凹部25。蚀刻是使用包含氢氧化钾的溶液进行。根据该 方法，第l区域17a的氮化镓单晶的晶轴与第2区域19a的氮化镓单晶的晶 轴方向相反，故而可使用包含氢氧化钾的溶液选择性湿式蚀刻第l区21a 中的氮化镓单晶，制作晶种基板27。通过该湿式蚀刻于氮化镓基板lla 的主面13a上形成凹部25。
还有，可使用包含氢氧化钠的溶液进行蚀刻。或者，可使用包含 氢氧化钾及氢氧化钠中的至少任意一种的溶液进行蚀刻。根据这些蚀 刻剂，可选择性地湿式蚀刻第l区21a中的氮化镓单晶，制作晶种基板27。
通过使用这些蚀刻剂的湿式蚀刻，也可于氮化镓基板lla的主面 13a上形成凹部25。
再有，可使用包含氢氧化钾的熔融液进行蚀刻。或者可使用包含 氢氧化钠的熔融液进行蚀刻。或者可使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少任意一种的熔融液进行蚀刻。通过使用这些熔融液，能够以短 于其溶液的时间进行预期蚀刻。
于较佳实施例中，凹部25的开口宽度Wl例如为5pm以上200 Mm以 下。还有，凹部25的深度Dl例如为10/mi以上。再有，凹部25的纵横比 (D1/W1)为2以上。
于图1所示的工序S103中，于氮化镓基板lla上形成凹部25后，如 图4的(A)部所示，使用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶29于晶种 基板27上生长。该生长是以形成对应于凹部25的空隙31的方式使氮化 镓结晶29于晶种基板27上生长。氮化镓结晶29是厚膜，氮化镓结晶29 的厚度H1例如为200 /rni以上。根据该方法，生长于晶种基板27上的氮 化镓结晶29可用以制作可独立的氮化镓基板。
根据该方法，若利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶29于 晶种基板27上生长，则形成对应于凹部25的空隙31，并且生长于第2区 域19a上的氮化镓结晶成为一体，形成氮化镓结晶29。氮化镓结晶29并 不于晶种基板27的第l区21a而于第2区23a上生长。因此，氮化镓结晶29 不承接来自第l区域17a的位错，故而降低氮化镓结晶29的位错密度。
还有，利用气相生长法使氮化镓结晶29于图3的(B)部的形成有凹 部25的晶种基板27上生长的情形时，较好的是生长温度Tc高于摄氏 1100度。可减少生长于第2区域17a上的氮化镓结晶于凹部25上成为一体 时新产生的位错，此外第2区域17a的结晶品质偏差的影响也变小，于摄 氏1100度以下，最大100秒程度的X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽不 足100秒。再有，对所生长的氮化镓结晶29进行切片后，也表现出抑制 研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生 的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长， 可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。在摄氏1100度以下，80%程度的 研磨时的合格率达到90%以上。还有，利用气相生长法使氮化镓结晶29于图3的(B)部的形成有凹
部25的晶种基板27上生长的情形时，较好的是生长温度Te为摄氏1300 度以下。若提高基板温度Tc，则晶种基板27的分解明显，晶种基板27 受到损伤，此外呈现出生长的氮化镓结晶29的生长速度也明显下降的 现象。通常认为通过提高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从 而提升生长速度，但若过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结 晶的分解速度提升到氮化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可 推测作为生成速度与分解速度的差而表现的生长速度下降。于高于摄 氏1300度的情形时，生长速度达到10/mi/h以下。因此，若生长温度T(j 为摄氏1300度以下则抑制晶种基板27的损伤，并能够以实用时间获得 厚膜的氮化镓结晶29。
还有，于其它例中，生长温度Tc较好的是高于摄氏1150度。可使 X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽縮小至50秒程度，此外研磨时的合 格率提升至95%以上。生长温度Tc3较好的是摄氏1250度以下。即使为摄 氏1300度以下，但若达到高于1250度的生长温度，则晶种基板的分解 不明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的 氮化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不 利。因此，较好的是使之于摄氏1250度以下生长。若为摄氏1250度以 下则可长时间生长，可使生长速度达到30/mi/h以上，故而能够以更实 用的时间获得膜更厚的氮化镓结晶29。
于本实施方式中，通过高温生长而抑制新产生位错，结晶性也良 好，故而可提升所获得的氮化镓结晶的结晶品质。还有，同时可获得 不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
还有，第2区23a(23b)的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的 是10/m!以下。由此，抑制推测晶种基板27的表面粗糙度为原因的氮化 镓结晶29的开裂，可使氮化镓结晶29稳定生长。还有，第2区23a(23b)的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的 是l /mi以下。由此，进一步抑制推测晶种基板27的表面粗糙度为原因 的氮化镓结晶29的开裂，可使氮化镓结晶29更加稳定地生长。
为进行结晶生长，例如使用可应用氢化物气相外延生长法的生长 炉。图5是表示以下说明的实施例中所使用的生长炉的图。生长炉41包 含将气体提供至生长室43的反应管45。反应管45内设置有载置晶种基 板的支持台47。支持台47上设置有用以加热基板的加热器。作为基板 的加热方法，除了将加热器设置于该支持台47上的方法以外，还有将 高频线圈设置于反应管45的外部，通过该高频线圈以高频感应加热而 使支持台47的温度上升从而加热基板的方法，哪一种都可以。于反应 管45内，自气体单元53引入第l管线49a及第2管线49b。第l管线49a与氯 化氢源及氢气源连接。第l管线49a与用以载置镓原料的舟皿51连接。舟 皿51中载置有金属镓。第2管线49b与氯化氢源、氨源及氢气源连接。 于反应管45的周围设置有加热装置55。
生长氮化镓结晶时，自第1管线49a供给氯化氢及氢气的混合气体。 氯化氢与镓反应而生成氯化镓。反应管45中供给氯化镓及氢的混合气 体G1。自第2管线49b供给氨及氢气的混合气体G2。于反应管45内，由 这些混合气体使氮化镓结晶于基板上生长。
于较佳例中，可使用该炉进行用以形成凹部的蚀刻。此时，自第l 管线49a供给氢气。自第2管线49b供给氯化氢及氢气的混合气体。于反 应管45内，由这些混合气体选择性地蚀刻氮化镓基板的第l区域。继该 蚀刻后使氮化镓结晶生长。
继而，于图1所示的工序S104中，由氮化镓结晶29及晶种基板27 的一体物形成分离后的氮化镓结晶33。为进行分离，可使用切片(切断) 或研削。此后，于图1所示的工序S105中，由分离后的氮化镓结晶33制作氮化镓晶片。将分离后的氮化镓结晶33切片为给定厚度后，对其表 面进行镜面研磨。并且，进行利用研磨去除损坏层的处理，完成氮化 镓晶片。根据该方法，由分离后的氮化镓结晶获得可独立的氮化镓晶 片。图1的(B)部是表示所完成的氮化镓晶片的图。氮化镓晶片Wafer是 单晶氮化镓晶片，不包含位错集中区域、反转区域。氮化镓晶片Wafer 的主面上的位错密度的最大值小于第l位错密度。还有，在氮化镓晶片 Wafer的主面上位错密度为lxlO、m—2以下。再有，该氮化镓晶片的面积 为lcn^以上。X射线摇摆曲线(XRD)的半高宽不足100秒。
再者，在第l区域17a的位错密度与第2区域19a的位错密度没有差 或差较小的氮化镓基板，例如具有并不位错集中但反转的区域的氮化 镓基板中，也可使用与上述实施方式的说明中的氮化镓基板lla同样的 方法。由此，可制作不承接反转区域、抑制反转区域上的位错产生、 低位错密度的氮化镓结晶及氮化镓基板，此外可制作切片合格率也良 好的结晶。
使用如此的氮化镓晶片制作外延基板。外延基板包含设置于氮化 镓晶片上的一个或多个氮化镓系半导体膜。还有，此种氮化镓晶片可 用作光器件(发光二极管、激光二极管等)、电子器件(整流器、双极晶 体管、场效应晶体管、HEMT等)、半导体传感器(温度传感器、压力传 感器、放射线传感器、可见-紫外光检测器等)一类的半导体器件、SAW 器件、振动子、共振器、发振器、MEMS部件、压电致动器等的基板。
(实施例l)
使用图5所示的可对氮化镓基板进行局部加热的生长炉，利用 HVPE法使氮化镓结晶生长。氮化镓基板包含呈周期性排列的条状位错 集中区域以及由位错集中划分的非位错集中区域，上述位错集中区域 于结晶生长时一边形成并维持包含小面的直线状V槽一边使结晶小面 生长，由此使位错集合于包含小面的V槽底部而形成，上述氮化镓基板 具有图2的(B)部所示的构造。位错集中区域为反转区域，非位错集中区域为非反转区域。氮化镓基板的尺寸为2英吋，厚度为400/mi，主面为 (OOOl)面。于反应管内的支持台上载置氮化镓基板。将基板温度设为摄 氏800度后，若导入HC1气体，则选择性地蚀刻氮化镓基板的反转区域。 该蚀刻的结果，可制作晶种基板。晶种基板具有对应于反转区域的配 置的槽。其后，将基板温度设定为摄氏1200度。基板温度的设定是将 表面贴附有热电偶的厚度l mm、尺寸2英吋的氧化铝基板设置于支持台 上，事先进行温度测定，以其结果为基础而决定，故而调整为氧化铝 基板的热电偶指示值达到摄氏1200度时的基板加热器的温度条件，由 此将基板温度设定为摄氏1200度。将填充有镓的Ga舟皿加热至摄氏800 度，并且供给HC1气体及H2气体而生成氯化镓。供给氯化镓气体及氨气， 于晶种基板上生长400 /mi厚度的氮化镓结晶。以不产生多晶且生长速 度达到每小时50 /mi以上的方式，调整HC1的分压及NH3的分压。利用 如此制作的氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则 (004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。还有，以 摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液蚀刻所制作的氮化镓结晶的表面。 于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行 计数，评估位错密度。位错密度的值为5xl()Scm-2，生长了低位错密度 的氮化镓结晶。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中， 也不会形成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(实施例2)
除了将生长厚度设为10mm以外，以与实施例l同样的条件生长氮 化镓结晶。对所获得的氮化镓结晶于与晶种基板的表面平行的方向上 进行切片，并进行镜面研磨，由此制作400 pm厚度的10块氮化镓结晶 基板，进行该研磨时10块均未产生开裂，研磨合格率为100%。取出其 中1块，以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液进行蚀刻。于经蚀刻的 表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估 位错密度。位错密度的值为5xl0^m—2，生长了低位错密度的氮化镓结 晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD (X射线衍射法)进行结晶品质分析， 则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区 域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(实施例3)
准备与实施例l同种的氮化镓基板。若将BCl3气体供给至反应性离
子蚀刻(RIE)装置，则会由等离子体选择性地蚀刻氮化镓基板的反转区
域。该蚀刻的结果，可制作晶种基板。晶种基板具有对应反转区域的
配置的槽。其后，以与实施例l同样的条件生长氮化镓结晶。以摄氏350 度的KOH-NaOH混合熔融液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。 于经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀刻。对该蚀坑的数进行 计数，评估位错密度。位错密度的值为5xl()Scnr2，生长了低位错密度 的氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)分析结 晶品质，贝IJ(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。 即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应 反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(实施例4)
'准备与实施例l同种的氮化镓基板。若利用磷酸及硫酸的混合酸 (磷酸盐酸=1:1)进行蚀刻，则会选择性地蚀刻氮化镓基板的反转区域。 该蚀刻的结果，可制作晶种基板。晶种基板具有对应反转区域的配置 的槽。其后，以与实施例l同样的条件生长氮化镓结晶。以摄氏350度 的KOH-NaOH混合熔融液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于 经蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计 数，评估位错密度。位错密度的值为5xl050！11—2，生长了低位错密度的 氮化镓结晶。还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶 品质分析，贝U(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的 值。即使将氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成 对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
(比较例)准备与实施例l同种的氮化镓基板，并且制作晶种基板。此后，于 摄氏1000度的基板温度(温度以外的生长条件为与实施例1相同的条件)
使氮化镓结晶于晶种基板上生长。以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融 液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对 应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位 错密度的值为lxl(^cm—2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若 利用氮化镓结晶的XRD (X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的 摇摆曲线的半高宽为120秒。
因此，于本实施方式中，生长氮化镓结晶的温度较高，故而获得 位错密度较低、结晶性良好、此外不易因切片后的研磨而产生开裂的 氮化镓结晶。
(第2实施方式)
一边参照图6—边说明本实施方式的制作氮化镓结晶的方法。图6 表示工序流程100b。图2的(A)部是表示氮化镓基板的图。于工序S101 中，准备氮化镓基板ll。可与第1实施方式同样使用图2的(B)部及(C) 部所示的方式作为氮化镓基板ll。于本实施方式中，图2的(B)部及(C) 部例示性地表示氮化镓基板的构造，应用于本实施方式中的氮化镓基 板的构造并不限定于这些图所示的特定结构。
图7的(A)部是表示沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面的图。沿 图2的(C)部所示的n-II线取得的剖面与沿图2的(B)部所示的I-I线取得的 剖面对应。在后续说明中，使用图2的(B)部所示的氮化镓基板进行。于 图6所示的工序S106中，如图7的(B)部所示，为制作晶种基板57，而以 覆盖各第l区21a的方式形成屏蔽58。屏蔽58的具体形状依据第1区的形 状而决定。于图7的(B)部中，屏蔽58于Y轴方向上延伸，并且覆盖第l 区21a与沿该第l区21a延伸的第2区23a的部分。利用该屏蔽58就不会露 出第l区域17a。晶种基板57的主面交替呈现包含氮化镓的第2区23a及包 含与氮化镓不同的材料的屏蔽58。屏蔽58的材料较好的是包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。于包含这些材料的屏蔽58上并不生长氮
化镓结晶，生长于第2区域19a上的优质氮化镓结晶横向生长而最终成为
一体的氮化镓结晶。
于较佳实施例中，第l区21a的宽度W2例如为5 /mi以上200 pm以 下。还有，屏蔽58的宽度W3例如为10 /mi以上250 /mi以下。再有，屏 蔽58的厚度D2例如为5 Atm以上20 /mi以下。
于图6所示的工序S107中，如图8的(A)部所示，于氮化镓基板lla 上形成屏蔽58后，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶59于晶 种基板57上生长。该生长是以覆盖屏蔽58的方式使氮化镓结晶59于晶 种基板57上生长。氮化镓结晶59为厚膜，氮化镓结晶59的厚度H2例如 是与氮化镓结晶29的厚度H1相同程度。根据该方法，生长于晶种基板 57上的氮化镓结晶59可用以制作可独立的氮化镓基板。
根据该方法，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶59于晶 种基板57的第2区23a上选择性地生长，由此掩埋屏蔽58，故而生长于第 2区域19a上的氮化镓结晶成为一体。因此，不会形成承接来自第l区域 17a的位错的氮化镓结晶，故而降低氮化镓结晶59的位错密度。
还有，利用气相生长法使氮化镓结晶59于图7的(B)部的形成有屏 蔽的晶种基板57上生长的情形时，较好的是生长温度T(3高于摄氏1100 度。可减少生长于第2区域19a上的氮化镓结晶于屏蔽58上成为一体时新 产生的位错，此外第2区域19a的结晶品质偏差的影响也较小，于摄氏 1100度以下最大100秒程度的X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽不足 IOO秒。再有，对所生长的氮化镓结晶59进行切片后，也表现出抑制研 磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂产生的 理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度的温度下所进行的生长可减 少氮化镓结晶内的应力集中部位。于摄氏1100度以下，80%程度的研磨 时的合格率达到90%以上。还有，利用气相生长法使氮化镓结晶59于图7的(B)部的形成有屏
蔽的晶种基板57上生长的情形时，若提高基板温度，则晶种基板57的 氮化镓结晶的分解明显，晶种基板57受到损伤，此外呈现出生长的氮 化镓结晶59的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提高生长温 度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若过度提高 生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮化镓结晶 的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分解速度的 差而表现的生长速度下降。于高于摄氏1300度的情形时，生长速度达 到10Mm/h以下。因此，生长温度T(3若为摄氏1300度以下，则可抑制晶 种基板57的损伤且能够以实用时间获得厚膜的氮化镓结晶59。
还有，于其它例中，生长温度Tc较好的是高于摄氏1150度。可使 X射线摇摆曲线XRD(004)的半高宽縮小至50秒程度，此外研磨时的合 格率提升至95%以上。生长温度Te较好的是摄氏1250度以下。即使为摄 氏1300度以下，但若达到高于1250度的生长温度，则晶种基板的分解 不明显但以某种程度进行，无法长时间长状地生长，此外生长的氮化 镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。 因此，较好的是使之于摄氏1250度以下生长。若为摄氏1250度以下则 可长时间生长，可使生长速度为30 Min/h以上，故而能够以更实用的时 间获得膜更厚的氮化镓结晶59。另一方面，若于低于本申请的生长温 度的温度下使氮化镓结晶59生长，则屏蔽对结晶生长的影响较大，因 屏蔽包含不同种类的材料，故而于其上生长的氮化镓结晶的结晶性劣 化。
于本实施方式中，通过高温生长抑制产生新位错，结晶性也良好， 故而可提升所获得的氮化镓结晶的结晶品质。还有，同时获得不易因 切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
还有，第2区23a的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是10/xm以下。由此抑制推测晶种基板57的表面粗糙度为原因的氮化镓结晶 59的开裂，可使氮化镓结晶59稳定生长。
还有，第2区23a的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的是l pm以下。由此，进一步抑制推测晶种基板57的表面粗糙度为原因的氮 化镓结晶59的开裂，可使氮化镓结晶59更加稳定地生长。
为进行结晶生长，而与第1实施方式同样使用例如图5所示的可应 用氢化物气相外延生长法的生长炉。
继而，于图6所示的工序S104中，如图8的(B)部所示，由氮化镓结 晶59及晶种基板57的一体物形成分离后的氮化镓结晶63。为进行分离 可使用与第l实施方式相同方法。此后，于图6所示的工序S105中，由 分离后的氮化镓结晶63制作氮化镓晶片。将分离后的氮化镓结晶63切 片为给定厚度后，对其表面进行镜面研磨。并且，进行利用研磨去除 损坏层的处理，完成氮化镓晶片。
根据该方法，由分离后的氮化镓结晶获得可独立的氮化镓晶片。 以如此的方式完成图1的(B)部所示的氮化镓晶片。本实施方式的氮化镓 晶片Wafer是单晶氮化镓晶片，不包含位错集中区域、反转区域。氮化 镓晶片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第l位错密度。氮化镓 晶片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第l位错密度。还有，在 氮化镓晶片Wafer的主面上位错密度为lxlO、m—2以下。再有，该氮化镓 晶片的面积为l cn^以上。X射线摇摆曲线(XRD)的半高宽不足100秒。
再者，在第l区域17a的位错密度与第2区域19a的位错密度没有差 或差较小的氮化镓基板，例如具有并不位错集中但反转的区域的氮化 镓基板中，也可使用与上述实施方式的说明中的氮化镓基板lla同样的 方法。由此，可制作不承接反转区域、抑制反转区域上的位错产生、 位错密度低的氮化镓结晶及氮化镓基板，此外可制作切片合格率也良好的结晶。
使用此种氮化镓晶片制作外延基板。外延基板包含设置于氮化镓 晶片上的一个或多个氮化镓系半导体膜。还有，此种氮化镓晶片可用 作光器件(发光二极管、激光二极管等)、电子器件(整流器、双极晶体 管、场效应晶体管、HEMT等)、半导体传感器(温度传感器、压力传感
器、放射线传感器、可见-紫外光检测器等)一类的半导体器件、SAW器 件、振动子、共振器、发振器、MEMS部件、压电致动器等的基板。
(实施例5)
准备与实施例l同样的氮化镓基板。使用光刻及蚀刻形成包含氮化 硅的屏蔽。该屏蔽覆盖氮化镓基板的位错集中区域。此后，以与实施 例l同样的条件生长氮化镓结晶。以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融 液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于对 应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。位 错密度的值为5xl(^cm—2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。还有，若 利用氮化镓结晶的XRD (X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的 摇摆曲线的半高宽为50申少，该半高宽为良好的值。即使将氮化镓结晶 浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域的凹部， 而生长了无反转相的结晶。
(实施例6)
除了将生长厚度设为10mm以外，以与实施例5同样的条件生长氮 化镓结晶。对所获得的氮化镓结晶于与晶种基板的表面平行的方向上 进行切片，进行镜面研磨，由此制作400 Mm厚度的10块氮化镓结晶基 板，进行该研磨时10块均不产生开裂，研磨合格率为100%。取出其中l 块，以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液进行蚀刻。于经蚀刻的表面 上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错 密度。位错密度的值为5xl()Scnr2，生长了低位错密度的氮化镓结晶。 还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则(004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。即使将氮 化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形成对应反转区域 的凹部，而生长了无反转相的结晶。
因此，于本实施方式中，由于生长氮化镓结晶的温度较高，故而 获得位错密度较低、结晶性良好、此外不易因切片后的研磨而产生开 裂的氮化镓结晶。
(第3实施方式)
一边参照图9一边说明本实施方式的制作氮化镓结晶的方法。图9 表示工序流程100b。图2的(A)部是表示氮化镓基板的图。于工序SIOI 中，准备氮化镓基板ll。与第l实施方式同样，可使用图2的(B)部及(C) 部所示的方式作为氮化镓基板ll。于本实施方式中，图2的(B)部及(C) 部例示性地表示氮化镓基板的构造，应用于本实施方式中的氮化镓基 板的构造并不限定于这些图表示的特定结构。
图10是表示沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面的图。沿图2的(C) 部所示的II-II线取得的剖面与沿图2的(B)部所示的I-I线取得的剖面对 应。在后续说明中，使用图2的(B)部所示的氮化镓基板进行。
于图9所示的工序S108中，如图11的(A)部所示，于氮化镓基板lla 上并不形成凹部、屏蔽，而于晶种基板77上利用气相生长法生长氮化 镓结晶79。氮化镓结晶79为厚膜，氮化镓结晶79的厚度H3例如与氮化 镓结晶29的厚度H1为相同程度。根据该方法，生长于晶种基板77上的 氮化镓结晶79可用以制作可独立的氮化镓基板。
于图10的并未形成凹部、屏蔽的晶种基板77上利用气相生长法生 长氮化镓结晶79的情形时，使生长温度Tc高于摄氏1100度。若为高于 摄氏1100度的温度，则可促进氮化镓结晶于晶种基板77的第2区域上的 横向生长，故而晶种基板77的第1区域的影响变小，承接第l区域的位错的比例下降，而降低位错密度。还有，可减少横向生长的氮化镓结 晶成为一体时新产生的位错，此外第2区域结晶品质偏差的影响也变
小，摄氏1100度以下最大100秒程度的X射线摇摆曲线XRD(004)的半高 宽不足100秒。再有，对所生长的氮化镓结晶79进行切片后，也表现出 抑制研磨时产生开裂、提升研磨时的合格率的效果。抑制研磨时开裂 产生的理由虽未明确，但推测于高于摄氏1100度下的温度所进行的生 长可减少氮化镓结晶内的应力集中部位。于摄氏1100度以下，80%程度 的研磨时的合格率达到90%以上。
于图10的并未形成凹部、屏蔽的晶种基板77上利用气相生长法生 长氮化镓结晶79的情形时，较好的是生长温度Tc为摄氏1300度以下。 若提高基板温度，则晶种基板77的分解明显且受到损伤，此外呈现出 生长的氮化镓结晶79的生长速度也明显下降的现象。通常认为通过提 高生长温度而提升氮化镓结晶的生成速度，从而提升生长速度，但若 过度提高生长温度，则会使所生成的氮化镓结晶的分解速度提升到氮 化镓结晶的生成速度的提升程度以上，结果可推测作为生成速度与分 解速度的差而表现的生长速度下降。高于1300度的情形时，生长速度 达到10/mi/h以下。因此，若生长温度T(3为摄氏1300度以下，则可抑制 晶种基板77的损伤且能够以实用时间获得厚膜的氮化镓结晶79。
于一例中，生长温度Tc较好的是高于摄氏1150度。可使X射线摇 摆曲线XRD(004)的半高宽縮小至5O秒程度，此外研磨时的合格率提升 至95%以上。生长温度Tc3较好的是摄氏1250度以下。即使为摄氏1300 度以下，但若达到高于摄氏1250度的生长温度，则晶种基板的分解不 明显但以某种程度进行，故而无法长时间长状地生长，此外生长的氮 化镓结晶的生长速度也无法大于某固定速度，故而导致成本方面不利。 因此，较好的是使之于摄氏1250度以下生长。若为摄氏1250度以下则 可长时间生长，可使生长速度为30 pm/h以上，故而能够以更实用的时 间获得膜更厚的氮化镓结晶79。根据该方法，无须对晶种基板实施凹部形成或屏蔽形成，故而可 省略这些表面加工工序，此外可防止这些晶种基板因表面凸凹而产生 新位错，与第1实施方式及第2实施方式的方法相比更好。还有，同时 可获得不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
还有，晶种基板77的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计较好的是 10 Mm/h以下。由此抑制推测晶种基板77的表面粗糙度为原因的氮化镓 结晶的开裂，可使氮化镓结晶79稳定生长。
还有，晶种基板77的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计更好的是l Mm以下。由此进一步抑制推测晶种基板77的表面粗糙度为原因的氮化 镓结晶79的开裂，可使氮化镓结晶79更加稳定地生长。
为进行结晶生长，与第1实施方式同样使用例如图5所示的可应用 氢化物气相外延生长法的生长炉。
继而，于图9所示的工序S104中，如图11(B)所示，由氮化镓结晶 79及晶种基板77的一体物形成分离后的氮化镓结晶83。为进行分离， 可使用与第l实施方式相同的方法。此后，于图9所示的工序S105中， 由分离后的氮化镓结晶83制作氮化镓晶片。将分离后的氮化镓结晶83 切片为给定厚度后，对其表面进行镜面研磨。并且，进行利用研磨去 除损坏层的处理，完成氮化镓晶片。
根据该方法，由分离后的氮化镓结晶获得可独立的氮化镓晶片。 以此种方式完成图1的(B)部所示的氮化镓晶片。本实施方式的氮化镓晶 片Wafer是单晶氮化镓晶片，不包含位错集中区域、反转区域。氮化镓 晶片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第l位错密度。氮化镓晶 片Wafer的主面上的位错密度的最大值小于第l位错密度。还有，在氮 化镓晶片Wafer的主面上位错密度为lxl()ecm—2以下。再有，该氮化镓晶 片的面积为l cii^以上。X射线摇摆曲线(XRD)的半高宽不足100秒。使用此种氮化镓晶片制作外延基板。外延基板包含设置于氮化镓 晶片上的一个或多个氮化镓系半导体膜。还有，此种氮化镓晶片可用 作光器件(发光二极管、激光二极管等)、电子器件(整流器、双极晶体 管、场效应晶体管、HEMT等)、半导体传感器(温度传感器、压力传感
器、放射线传感器、可见-紫外光检测器等)这样的半导体装置、SAW装 置、振动子、共振器、发振器、MEMS部件、压电致动器等的基板。
(实施例7)
使用如图5所示的可对氮化镓基板进行局部加热的生长炉，利用 HVPE法生长氮化镓。氮化镓基板是如下氮化镓基板于结晶生长时， 生长表面并非平面状态，而使之具有包含三维小面的生长凹坑及其复 合体，不掩埋生长凹坑及其复合体而使氮化镓结晶小面生长，由此使 位错集中于生长凹坑及其复合体，形成位错集中区域。氮化镓基板的 尺寸为2英吋，厚度为400 /mi，主面为(0001)面。将氮化镓基板载置于 反应管内的支持台的平台上，将其作为晶种基板。将基板温度设定为 摄氏1200度。将填充有镓的Ga舟皿加热至摄氏800度，并且供给HC1气 体及H2气体而生成氯化镓。供给氯化镓气体及氨气，于晶种基板上生 长400 /mi厚度的氮化镓结晶。以不产生多晶且使生长速度达到每小时 50 /mi以上的方式调整HCl的分压及NH3的分压。若利用如此制作的氮 化镓结晶的XRD (X射线衍射法)进行结晶品质分析，贝1J(004)面的摇摆曲 线的半高宽为30秒，该半高宽为良好的值。还有，以摄氏350度的 KOH-NaOH混合熔融液对所制作的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经 蚀刻的表面上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数， 评估位错密度。位错密度的值为lxl0Scm—2，生长了低位错密度的氮化 镓结晶。 (实施例8)
除了将生长厚度设为10mm以外，以与实施例7同样的条件生长氮 化镓结晶。对所获得的氮化镓结晶于与晶种基板表面平行的方向上进行切片，进行镜面研磨，由此制作400/rni厚度的10块氮化镓结晶基板， 于进行该研磨时10块均不产生开裂，研磨合格率为100%。取出其中l 块，以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔融液进行蚀刻。于经蚀刻的表面 上，于对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错 密度。位错密度的值为lxl()Scm气生长了低位错密度的氮化镓结晶。 还有，若利用氮化镓结晶的XRD(X射线衍射法)进行结晶品质分析，则 (004)面的摇摆曲线的半高宽为30秒，该半高宽为更良好的值。—
因此，于本实施方式中，于晶种基板上并不形成凹部及屏蔽，于 较高温度下生长氮化镓结晶，故而获得位错密度更低、结晶性良好、 此外不易因切片后的研磨而产生开裂的氮化镓结晶。
本发明的实施方式并不限定于已说明的具体例。除了己说明的实 施方式，也继续说明本发明的追加实施方式。追加的实施方式也同样 使用包含第1及第2区域的氮化镓基板，还有，该氮化镓基板的主面具 有第1及第2区。于氮化镓基板的第l区形成凹部并且于该凹部形成屏蔽 而准备晶种基板。也可于该晶种基板上生长氮化镓。根据该方法，能 够于不承接第l区的生长条件(原料气体)的条件下进行结晶生长。例如， 于生长速度达到200 Mm/h以上的原料气体条件下进行结晶生长时，可不 承接第l区而进行结晶生长。因此，该方法与使用凹部及屏蔽中的任意 一种的方法、或不形成凹部及屏蔽中的任意一种的方法比较，可提升 产量而具有成本优势。
还有，于已说明的实施方式中，于高于摄氏1250度且为摄氏1300 度以下的基板温度下于晶种基板上进行结晶生长时，有时也因晶种基 板的损伤而不容易长时间进行结晶生长，还有，有时也因分解速度增 大而使生长速度下降。另一方面，根据本追加的实施方式的方法，以 相对于分解速度增大，生成速度也提高的方式，即使原料气体的分压 增加，也可进行不承接第l区的生长，故而于上述温度区域中也不会产 生生长速度下降。(实施例9)
图12是表示追加的实施方式的制作晶种基板的主要工序的图。如
图12的(A)部所示，准备与实施例1同种的氮化镓基板85。氮化镓基板85 包含交替配置的第l区域85a及第2区域85b。若利用包含氢氧化钾的熔融 液进行蚀刻，则如图12的(B)部所示，会选择性地蚀刻氮化镓基板85的 反转区域85a(反转区域85a的表面对应第l区)，形成对应于反转相区域 85a的凹部(例如，槽)87。其次，如图12的(C)部所示，于氮化镓基板85 的主面整个面上成膜屏蔽膜89。作为屏蔽膜89，可使用Si02膜这样的绝 缘膜。屏蔽膜89包含形成于与非反转区域85b的表面对应的第2区上的 第l部分89a、形成于凹部87的侧面87a上的第2部分89b、以及形成于凹 部87的底面87b上的第3部分89c。生长屏蔽膜89后，如图12的(D)部所示， 研磨氮化镓基板85及屏蔽膜89，去除凹部以外的屏蔽膜89a，则屏蔽膜 89的第l部分89a消失，并且残留分别形成于凹部87的侧面87a及底面87b 上的第2及第3部分89b、 89c。进行研磨后，去除氮化镓基板表面的损坏 层，制作晶种基板91。如图12的(E)部所示，晶种基板91包含对应于反 转相区域并由屏蔽膜87覆盖的凹部93、以及经研磨的第2区91a。
还有，反转区域85a可于主面提供N面，非反转区域85b可于主面提 供Ga面。或者，反转区域85a的位错密度可大于非反转区域85b的位错密度。
其后，生长氮化镓结晶。作为该生长条件，除了以不产生多晶且 生长速度达到每小时200 Mm以上的方式，调整HC1的分压及NH3的分压 以外，使用与实施例l同样的条件。以摄氏350度的KOH-NaOH混合熔 融液对所获得的氮化镓结晶的表面进行蚀刻。于经蚀刻的表面上，于 对应位错的位置呈现蚀坑。对该蚀坑的数进行计数，评估位错密度。 位错密度的值为5xl()Scnr2，表示生长了低位错密度的氮化镓结晶。还 有，若利用氮化镓结晶的XRD (X射线衍射法)进行结晶品质分析，则 (004)面的摇摆曲线的半高宽为50秒，该半高宽为良好的值。再有，即使将所生长的氮化镓结晶浸渍于包含氢氧化钾的熔融液中，也不会形 成对应反转区域的凹部，而生长了无反转相的结晶。
于较佳实施方式中，图示、说明了本发明的原理，不过，本领域 技术人员可以认识到，于不脱离此种原理的情况下，本发明可于配置 及详细情况方面进行改变。本发明并不限定于本实施方式所揭示的特 定构成。因此，对于来自权利要求及其精神范围的所有修正及变更电 请权利。
工业实用性
本发明提供一种制作氮化镓结晶的方法，该氮化镓结晶使用包含 位错集合区域、反转区域的氮化镓基板作为晶种基板而使氮化镓结晶 生长时，位错密度低并且具有良好的结晶性，此外不易因切片后的研 磨而产生开裂。
权利要求
1. 一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第1位错密度的位错密度的多个第1区域、具有小于该第1位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；于上述各第1区处形成凹部而制作晶种基板的工序；以及以形成对应于凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
2. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度的位错密度的多个第l区域、具有小于该第l位错密度的位错密度的 第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2 区的主面；于上述各第l区处形成凹部而制作晶种棊板的工序；以及 于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相 生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于摄 氏1150度且为摄氏1250度以下。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶 种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10 jxm以 下。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶 种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为lpm以下。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于， 上述第l区域包含氮化镓单晶，上述第2区域包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的氮化镓单晶的 晶轴方向相反。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于， _ 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀 刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用HC1、 Cl2、 BC13、 CCU中的至少任意一种来进行。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀 刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液 来进行。
9. 如权利要求6所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀 刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来 进行。
10. 如权利要求6所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀 刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液 来进行。
11. 一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度的位错密度的多个第l区域、具有小于该第l位错密度的位错密度的 第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2 区的主面；以覆盖上述各第l区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及 以掩埋上述屏蔽的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓 于上述晶种基板上生长的工序。
12. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度的位错密度的多个第l区域、具有小于该第l位错密度的位错密度的 第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2 区的主面；以覆盖上述各第l区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序； 于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长，而制作厚度厚于上述屏 蔽的氮化镓结晶的工序。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于 摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
14. 如权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10 /xm以 下。
15. 如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为l /mi以下。
16. 如权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，上述 屏蔽的材料包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。
17. 如权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于， 上述各第l区域形成条状， 上述第2区域由上述第1区域分离。
18. 如权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于， 上述第l区域呈阵列状排列，上述各第1区域由上述第2区域自其它第1区域分离。
19. 一种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度的位错密度的多个第l区域、具有小于该第l位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述'第2区域的第2 区的主面；于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及以形成对应于凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法 使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
20. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密度的位错密度的多个第l区域、具有小于该第l位错密度的位错密度的 第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2区的主面；于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相 生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
21. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于 摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
22. 如权利要求19至21中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10 /mi以 下。
23. 如权利要求19至22中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为l /rni以 下。
24. 如权利要求19至23中任一项所述的方法，其特征在于， 上述第l区域包含氮化镓单晶， 上述第2区域包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的氮化镓单晶的 晶轴方向相反。
25. 如权利要求24所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上 述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用HC1、 Cl2、 BC13、 CCU中的至少任意一种来进行。
26. 如权利要求24所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上 述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的 至少任意一种的溶液来进行。
27. 如权利要求24所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上 述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来 进行。
28. 如权利要求24所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上 述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液 来进行。
29. 如权利要求19至28中任一项所述的方法，其特征在于，上述 屏蔽的材料包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。
30. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含具有大于第l位错密 度的位错密度的多个第l区域、具有小于该第l位错密度的位错密度的第2区域、以及具有呈现上述第1区域的第1区及呈现上述第2区域的第2 区的主面；以及并不于上述各第l区处形成凹部或屏蔽，而以上述氮化镓基板作为晶种基板，于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利 用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
31. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于 摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
32. 如权利要求30或31所述的方法，其特征在于，上述晶种基板 的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10/mi以下。
33. 如权利要求30至32中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为l ^rni以下。
34. 如权利要求30至33中任一项所述的方法，其特征在于， 上述第1区域包含氮化镓单晶， 上述第2区域包含氮化镓单晶，上述第1区域的氮化镓单晶的晶轴与上述第2区域的氮化镓单晶的 晶轴方向相同。
35. 如权利要求1至34中任一项所述的方法，其特征在于，于结晶 生长时，生长表面并非平面状态，而使之具有包含三维小面的生长凹 坑及其复合体，不掩埋生长凹坑及其复合体地进行小面生长，由此使 位错集中于生长凹坑及其复合体，形成了上述第l区域的氮化镓基板为 上述晶种基板。
36. 如权利要求1至17及权利要求19至34中任一项所述的方法，其 特征在于，于结晶生长时，于设置有规则准确的条状屏蔽图案的底层 基板上， 一边形成并维持包含小面的直线状V槽， 一边进行小面生长， 由此使位错集合于包含小面的V槽的底部，形成了上述第l区域的氮化 镓基板为上述晶种基板。
37. 如权利要求1至16及权利要求18至34中任一项所述的方法，其 特征在于，于结晶生长时，于设置有规则准确的种图案的底层基板上， 一边形成并维持包含小面的凹坑一边进行小面生长，由此使位错集合 于包含小面的凹坑的底部，形成了上述第l区域的氮化镓基板为上述结 晶基板。
38. 如权利要求1至37中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶 种基板的厚度为100 ;mi以上的独立氮化镓基板。
39. 如权利要求1至38中任一项所述的方法，其特征在于，上述晶 种基板的表面为(0001)面。
40. 如权利要求1至39中任一项所述的方法，其特征在于，生长于 上述晶种基板上的上述氮化镓结晶的厚度为200 /mi以上。
41. 如权利要求1至40中任一项所述的方法，其特征在于，还包括 自上述氮化镓结晶及上述晶种基板的一体物上分离上述氮化镓结晶的工序；以及由上述分离后的氮化镓结晶形成氮化镓单晶晶片的工序。
42. 如权利要求1至41中任一项所述的方法，其特征在于，上述第 l区域在10/im见方的区域中位错个数为1000个以上。
43. —种以权利要求41的方法制作的单晶氮化镓晶片，其特征在于，在上述氮化镓晶片的主面上，位错密度为lxl(^cn^以下。
44. 一种以权利要求41的方法制作的单晶氮化镓晶片，其特征在于，在上述氮化镓晶片的主面上的任一区域中，10pm见方的区域中的位错个数比上述第l区域少。
45. 如权利要求43或44所述的氮化镓晶片，其特征在于，上述氮 化镓晶片的尺寸为l cn^以上。
46. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第l区域的第l区及呈现上述第2区域的第2区的主面；于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的工序；以及 以形成对应于凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
47. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第l区域的氮化镓结晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第l区域的第l区及呈现上述第2区域的第2区的主面；于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的工序；以及 于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
48. 如权利要求47所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于 摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
49. 如权利要求46至48中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10 /rni以下。
50. 如权利要求46至49中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为l /mi以 下。
51. 如权利要求46至50中任一项所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀 刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用HC1、 Cl2、 BC13、 CCU中的至少任意一种来进行。
52. 如权利要求46至50中任一项所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀 刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液 来进行。
53. 如权利要求46至50中任一项所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀 刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来 进行。
54. 如权利要求46至50中任一项所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部而制作晶种基板的上述工序中，通过蚀 刻上述氮化镓基板的上述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液 来进行。
55. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第l区域的第l区及呈现上述第2区域的第2区的主面；以覆盖上述各第l区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及 以掩埋上述屏蔽的方式，利用液相生长法或气相生长法使氮化镓于上述晶种基板上生长的工序。
56. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶 轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第l区域的第l区及呈现 上述第2区域的第2区的主面；以覆盖上述各第l区的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长而制作厚度厚于上述屏蔽 的氮化镓结晶的工序。
57. 如权利要求56所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于 摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
58. 如权利要求55至57中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10 /mi以 下。
59. 如权利要求55至58中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为l ptm以 下。
60. 如权利要求55至59中任一项所述的方法，其特征在于，上述 屏蔽的材料包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。
61. 如权利要求55至60中任一项所述的方法，其特征在于， 上述各第l区域形成条状， 上述第2区域由上述第1区域分离。
62. 如权利要求55至60中任一项所述的方法，其特征在于， 上述第l区域呈阵列状排列，上述各第1区域由上述第2区域自其它第1区域分离。
63. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第l区域的氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶 轴的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第l区域的第l区及呈现 上述第2区域的第2区的主面；于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及以形成对应于上述凹部的空隙的方式，利用液相生长法或气相生 长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
64. —种制作氮化镓结晶的方法，其特征在于包括 准备氮化镓基板的工序，该氮化镓基板包含包含氮化镓单晶的第1区域、包含具有与上述第l区域氮化镓单晶的晶轴方向相反的晶轴 的氮化镓单晶的第2区域、以及具有呈现上述第l区域的第l区及呈现上 述第2区域的第2区的主面；于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方式形成屏蔽而制作晶种基板的工序；以及于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的生长温度下，利用气相生长法使氮化镓结晶于上述晶种基板上生长的工序。
65. 如权利要求64所述的方法，其特征在于，上述生长温度高于 摄氏1150度且为摄氏1250度以下。
66. 如权利要求63至65中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为10 pm以 下。
67. 如权利要求63至66中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的上述第2区的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为l /mi以 下。
68. 如权利要求63至67中任一项所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上 述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用HC1、 Cl2、 BC13、 CCU中的至少任意一种来进行。
69. 如权利要求63至67中任一项所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上 述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含磷酸、硝酸及硫酸中的至少任意一种的溶液 来进行。
70. 如权利要求63至67中任一项所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上 述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的溶液来 进行。
71. 如权利要求63至67中任一项所述的方法，其特征在于， 于上述第1区处呈现氮化镓单晶的N面，于上述各第l区处形成凹部，进而以覆盖上述第l区的各凹部的方 式形成屏蔽而制作晶种基板的工序中，通过蚀刻上述氮化镓基板的上 述主面而形成上述凹部，上述蚀刻是使用包含氢氧化钾及氢氧化钠中的至少一种的熔融液 来进行。
72. 如权利要求63至71中任一项所述的方法，其特征在于，上述 屏蔽的材料包含氧化硅及氮化硅中的至少任意一种。
73. 如权利要求46至72中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的厚度为100 um以上的独立氮化镓基板。
74. 如权利要求46至73中任一项所述的方法，其特征在于，上述 晶种基板的表面为(0001)面。
75. 如权利要求46至74中任一项所述的方法，其特征在于，生长 于上述晶种基板上的上述氮化镓结晶的厚度为200 Mm以上。
76. 如权利要求46至75中任一项所述的方法，其特征在于，还包括自上述氮化镓结晶及上述晶种基板的一体物上分离上述氮化镓结晶的工序；由上述分离后的氮化镓结晶形成氮化镓单晶晶片的工序。
77. —种以权利要求76的方法制作的单晶氮化镓晶片，其特征在于，于上述氮化镓晶片的任一区域中，氮化镓单晶的晶轴方向相同。
78. 如权利要求77所述的氮化镓晶片，其特征在于，上述氮化镓 晶片的尺寸为1 cn^以上。
全文摘要
本发明提供一种制作氮化镓结晶的方法，该氮化镓结晶于使用包含位错集合区域、反转区域的氮化镓基板作为晶种基板而使氮化镓结晶生长时，位错密度低并且具有良好的结晶性，此外不易因切片后的研磨而产生开裂。在掩埋位错集合区域、反转区域(17a)而使氮化镓结晶(79)生长时，于高于摄氏1100度且为摄氏1300度以下的范围的生长温度下使氮化镓结晶(79)生长，由此可降低自位错集合区域、反转区域(17a)承接的位错，从而抑制位错集合区域、反转区域(17a)上产生新位错。还有，氮化镓结晶(79)的结晶性变得良好，此外对氮化镓结晶(79)进行切片后的研磨时，也不易产生开裂。
文档编号H01L21/208GK101432471SQ200780015378
公开日2009年5月13日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年4月28日
发明者上村智喜, 上松康二, 中幡英章, 樱田隆, 罔久拓司, 藤原伸介 申请人:住友电气工业株式会社