(57)【要約】      （修正有）【課題】オリエンテーションフラット面及びインデックスフラット面からのチッピング、クラックが発生しにくいIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板を提供する。【解決手段】オリエンテーションフラット２の面が、劈開面に対して角度θが５°以上〜５５°以下の範囲で傾いているものである。また、インデックスフラット３の面は、オリエンテーションフラット２の面に対して垂直である。なお、主面はＣ面（０００１）であり、その面を成長面とする。【選択図】図１
2010083736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オリエンテーションフラットの面が、劈開面に対して５°以上〜５５°以下の範囲で傾いていることを特徴とするIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板。
【請求項２】
インデックスフラットの面が、前記オリエンテーションフラットの面に対して垂直である請求項１に記載のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板。
【請求項３】
主面がＣ面（０００１）であり、その面を成長面とする請求項１又は２に記載のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板。
【請求項４】
前記オリエンテーションフラットの面方位が、Ａ軸方向に対して１０°以上〜５０°以下の範囲で傾いている請求項１に記載のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III−Ｖ族窒化物半導体自立基板に係り、特に、チッピング、クラックが発生しにくいIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）の基板については、一般的に図７、８のような形状のＧａＮ基板７１が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
円形のＧａＮ基板７１では、その外周に、デバイスプロセスの基準面の判断に欠かせない結晶方位面をあらわすオリエンテーションフラット（ＯＦ）７２と、ＧａＮ結晶成長面である主面、つまり表面、裏面を判断するためのインデックスフラット（ＩＦ）８１が形成される。主面をIII族極性面（＋Ｇａ面）とする場合は、表面が（０００１）面、つまり「Ｃ面」となる。図１０に、（０００１）面を主面とするIII族窒化物結晶の方位を示す。
【０００４】
ＯＦは一般的には、劈開方向、ＩＦはＯＦに対して垂直に形成され、表裏面を判断できるように形成される。
【０００５】
加工した基板は、様々な加工形状により、チッピング、クラックを防止している。例えば、円状に加工したＧａＮ基板の外周部を面取りし、チッピングを防ぐ方法などがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２２２７４６号公報
【特許文献２】特開２００６−２９０６９７号公報
【特許文献３】特開２００５−２５１９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、様々な対策でチッピング、クラックの対策を行っているが、特に、ＯＦ面（（１−１００）面）又はＩＦ面（（−１−１２０）面）と基板外周面とが交差する部分は、デバイス作製時に、どうしても、取り扱いでのハンドリングミス、エピタキシャル成長、フォトリソグラフィのプロセスで治具などへの接触の他、様々な要因により、チッピング、クラックが入り易いという問題がある。
【０００８】
ＯＦ面と基板外周面との交差点は、ＯＦ７２が一般的に劈開方向に形成されるため、ＯＦ面と基板外周面との交差点Ａ，Ｂを起点にＯＦ面に対して６０°ずれた方向にクラックが入り易い。これは、図９に示すように、ＯＦ７２が劈開方向（＜１１−２０＞方向）に形成された場合、劈開面９１がＯＦ７２に対して６０°ずれた位置にあるためである。
【０００９】
また、ＩＦ８１はＯＦ面に対して９０°ずれた位置に形成されることが多く、この場合、ＩＦ８１に対して劈開面９１は、３０°ずれた位置になる。そのため、ＩＦ面と基板外周面との交差点Ｃ，Ｄを起点にＩＦ面に対して３０°ずれた方向にクラックが入り易い問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ＯＦ面及びＩＦ面からのチッピング、クラックが発生しにくいIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、オリエンテーションフラットの面が、劈開面に対して５°以上〜５５°以下の範囲で傾いているIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板である。
【００１２】
請求項２の発明は、インデックスフラットの面が、前記オリエンテーションフラットの面に対して垂直である請求項１に記載のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板である。
【００１３】
請求項３の発明は、主面がＣ面（０００１）であり、その面を成長面とする請求項１又は２に記載のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板である。
【００１４】
請求項４の発明は、前記オリエンテーションフラットの面方位が、Ａ軸方向に対して１０°以上〜５０°以下の範囲で傾いている請求項１に記載のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、III−Ｖ族窒化物半導体自立基板において、ＯＦ面及びＩＦ面からのチッピング、クラックを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１７】
本実施の形態では、（０００１）面（Ｃ面）を主面とするIII族窒化物結晶について説明するが、その方位は図１０に示した通りである。
【００１８】
図１は、本発明のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板のＯＦとＩＦの関係を示す図であり、図２は、図１のＯ部拡大図であり、図３は、図１のＩ部拡大図である。比較のために、従来のＧａＮ基板７１を図中破線で示す。
【００１９】
図１〜３に示すように、III−Ｖ族窒化物半導体自立基板１（図中実線）は、ＯＦ基準面（（１−１００）面）Ｘ、つまりＡ軸方向及びＩＦ基準面（（−１−１２０）面）Ｙと角度θをなす位置にＯＦ２及びＩＦ３が形成されたものである。
【００２０】
これにより、ＯＦ２及びＩＦ３と基板外周面との交差点において、負荷が加わった場合に、劈開面２１方向の負荷を分散することができる。
【００２１】
角度θの範囲としては、５°以上〜５５°以下、より好ましくは１０°以上〜５０°以下の範囲であるとよい。これは、図６に示すように、角度θが５°以上〜５５°以下の範囲を超えると劈開面２１方向の負荷を分散することができなくなるため、チッピング、クラックが発生しやすくなるためである。
【００２２】
また、ＯＦ２とＩＦ３は、III−Ｖ族窒化物半導体自立基板１の表裏面が判別できるように、それぞれの面が垂直に位置するように形成するとよい。
【００２３】
ここで、III−Ｖ族窒化物半導体自立基板１の製造方法を説明する。
【００２４】
III−Ｖ族窒化物半導体自立基板１は、サファイア基板上にハイドライド気相成長法によりボイドを有するＧａＮ層を形成し、そのＧａＮ層上にＧａＮ厚膜を形成し、ボイドを有するＧａＮ層を境にＧａＮ厚膜をサファイア基板から剥離し、これを研磨して両面を平坦化し、さらに円形に加工して上述した位置にＯＦ２及びＩＦ３を形成すると得られる。
【００２５】
以上要するに、III−Ｖ族窒化物半導体自立基板１によれば、ＯＦ２をＯＦ基準面Ｘに対して５°以上〜５５°以下、好ましくは１０°以上〜５０°以下の範囲で傾けて形成することで、ＯＦ２と基板外周面との交差点において、負荷が加わった場合に、劈開面２１方向の負荷を分散することができる。そのため、ＯＦ面からのチッピング、クラックを防止することができる。
【００２６】
さらに、ＯＦ面と垂直にＩＦ３を形成することにより、ＩＦ３も劈開面２１から角度θだけ傾くことになるため、ＩＦ面からのチッピング、クラックも防止することができる。
【００２７】
ＯＦは通常、劈開面に対して平行に形成されるが、これは、デバイスプロセスにおいて劈開面を知ることを容易にするためである。
【００２８】
しかし、本発明では、劈開方向から角度θだけＯＦ２をずらしているので、実際のデバイスプロセスから扱いにくさがあるが、所定の面方位に精度よくずれていれば、その分フォトリソプロセスでも精度よくずらせば、問題なくデバイスを作製でき、劈開できるので問題はなく、クラックの低減効果を得ることができる。
【００２９】
上述の実施の形態においては、ＯＦ２とＩＦ３が垂直な位置に形成された例を示したが、図４に示すように、ＩＦ３の面がＯＦ２の面と等価な面（等価面）４１に形成されるようにしてもよい。ここで、等価面とは、結晶学的に等価な面をいう。本実施の形態では、ＯＦ基準面Ｘから６０°ずつずれた劈開面がＯＦ基準面Ｘと等価な面ということになる。よって、ＯＦ基準面ＸとＯＦ２の面がなす角度θと、ＯＦ基準面と等価な面のいずれかとＩＦ３の面がなす角度θが等しくなるようにＩＦ３が形成されている。
【００３０】
ＯＦ２とＩＦ３が垂直な位置に形成されている場合、ＩＦ３と劈開面とがなす角と、ＯＦ２と劈開面とがなす角とが３０°ずれるため等価ではなく、場合によってはクラック劈開面との角度がずれてくる。そこで、ＯＦ２、ＩＦ３を等価な面に形成することで、常に劈開面に対して一定の角度をＯＦ２、ＩＦ３とも取ることが可能である。
【００３１】
ただし、等価な面にＯＦ２とＩＦ３を形成した場合、表裏が分からなくなる可能性がある。そこで、ＯＦ２、ＩＦ３どちらか一方の長さを変更することで、表裏の判別が可能となる。
【実施例】
【００３２】
ここでは、ボイド形成剥離法（Ｖｏｉｄ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ：ＶＡＳ法）により作製したＧａＮ基板を用いた。ＶＡＳ法については、例えば、Ｙ．Ｏｓｈｉｍａ  ｅｔ  ａｌ．  「Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ  ＧａＮ  Ｗａｆｅｒｓ  ｂｙ  Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ  ｗｉｔｈ  Ｖｏｉｄ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ．」  Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．４２（２００３）ｐｐ．Ｌ１−Ｌ３、特開２００３−１７８９８４などを参照されたい。
【００３３】
ＶＡＳ法は、サファイア基板とＧａＮ基板の間にボイドを有するＧａＮ層を形成し、その成長終了後にボイド層を境にＧａＮ層を剥離させるものであり、容易にＧａＮ厚膜を作製できる。
【００３４】
ＶＡＳ法で報告されているボイド形成基板上にハイドライド気相成長法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ法）でＧａＮ層を成長温度１０５０℃、供給ＧａＣｌ＝１００ｃｃ、ＮＨ3＝１０００ｃｃで８００μｍの厚さに成長した。
【００３５】
作製したＧａＮ厚膜を剥離し、両面を研磨することで平坦化し、さらに円形に加工し、ＯＦを（１−１００）面に、（−１−１２０）面にＩＦを作製し、φ２”の厚さ４００μｍのＧａＮ基板を得た（基板形状は図８参照）。
【００３６】
図５に示すように、作製したＧａＮ基板５１をチッピング、クラック検査装置５０の基板ホルダ５２に入れ、３０ｒｐｍで回転させた。ＧａＮ基板５１は地面と垂直になった状態で基板ホルダ５２に保持され回転される。ＧａＮ基板５１を基板ホルダ５２に入れた場合の両側の隙間は０．５ｍｍである。回転機構５３に設置した場合は、片側１ｍｍとなる。
【００３７】
上記検討では、回転時に自重で基板ホルダ５２内部の下側にＧａＮ基板５１の外周が接触する。その接触部において、ＧａＮ基板５１に負荷がかかり、特にＯＦ部、ＩＦ部の端部（図８の交差点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に負荷がかかるようになっている。
【００３８】
このような検討の結果、ＯＦ端部、すなわち図８の交差点Ａの部分よりクラックが発生した。同様の検討をＯＦ、ＩＦを傾けて２０回行い、クラック発生率を調べた。詳細を以下に記載する。
【００３９】
ＧａＮ基板５１のＯＦの位置を（１−１００）面より角度θ傾けて作製した（基板形状は図１参照）。傾けた角度はθ1＝３°、θ2＝５°、θ3＝１０°、θ4＝１５°、θ5＝２０°、θ6＝２５°、θ7＝３０°、θ8＝３５°、θ9＝４０°、θ10＝４５°、θ11＝５０°、θ12＝５５°、θ13＝６０°である。これに対応してＩＦも同様方向にＯＦと垂直になるように傾けて加工した。
【００４０】
ＯＦを（１−１００）面に対して傾けた角度θと交差点ＡもしくはＢからのチッピング、あるいはクラックの発生率を図６に示す。
【００４１】
図６に示すように、５°、５５°の角度θにおいてチッピング、クラックの発生率は５％となり、（１−１００）面に対して傾けない場合より、チッピング、クラックの発生率は３５％以上も大幅に減少した。さらには、角度θが１０°以上〜５０°以下の範囲ではチッピング、クラックは発生しなかった。
【００４２】
以上の結果より、ＯＦは（１−１００）面（Ａ軸方向）に対して５°以上〜５５°以下、より好ましくは１０°以上〜５０°以下の範囲で傾けるとよいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板の形状とＯＦ及びＩＦの形成位置を示す図である。
【図２】図１のＯ部拡大図である。
【図３】図１のＩ部拡大図である。
【図４】本発明の変形例を示す図である。
【図５】実施例で用いたチッピング、クラック検査装置の概略図である。
【図６】（１−１００）面に対して傾けたＯＦの角度θと交差点ＡもしくはＢに発生したチッピング、クラックの発生率を示す図である。
【図７】従来のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板の形状とＯＦの形成位置を示す図である。
【図８】従来のIII−Ｖ族窒化物半導体自立基板の形状とＯＦ及びＩＦの形成位置を示す図である。
【図９】III−Ｖ族窒化物半導体自立基板の方位と劈開面の関係を説明する図である。
【図１０】（０００１）面を主面とするIII族窒化物結晶の方位を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  III−Ｖ族窒化物半導体自立基板
２  ＯＦ
３  ＩＦ
θ  ＯＦ及びＩＦの傾き角度
【図１】
2010083736.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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