(57)【要約】【課題】不純物の添加による高抵抗化を実現しつつクラックが発生し難い窒化物半導体自立基板及びその製造方法並びに半導体デバイスを提供する。【解決手段】異種基板１０１から近い窒化物半導体層１０２の下層に形成される第１の領域１０４と、異種基板１０１から遠い窒化物半導体層１０２の上層に形成される第２の領域１０５と、を備え、直径が４０ｍｍ以上、第１の領域１０４と第２の領域１０５の合計厚さが２００μｍ以上、第２の領域１０５の表面の面内の平均転位密度が１×１０3ｃｍ-2以上１×１０8ｃｍ-2以下、第２の領域１０５の電気抵抗率が０．０２Ωｃｍ以上であり、且つ第１の領域１０４の電気抵抗率が第２の領域１０５の電気抵抗率よりも低いものである。【選択図】図１
2015151291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種基板の表面に窒化物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させてなるエピタキシャルウェハから前記異種基板を除去して製造される窒化物半導体自立基板において、
前記異種基板から近い前記窒化物半導体層の下層に形成される第１の領域と、
前記異種基板から遠い前記窒化物半導体層の上層に形成される第２の領域と、
を備え、
直径が４０ｍｍ以上、前記第１の領域と前記第２の領域の合計厚さが２００μｍ以上、前記第２の領域の表面の面内の平均転位密度が１×１０3ｃｍ-2以上１×１０8ｃｍ-2以下、前記第２の領域の電気抵抗率が０．０２Ωｃｍ以上であり、且つ前記第１の領域の電気抵抗率が前記第２の領域の電気抵抗率よりも低いことを特徴とする窒化物半導体自立基板。
【請求項２】
前記第２の領域は、濃度が１×１０15ｃｍ-3以上１×１０20ｃｍ-3以下の１種以上の遷移金属原子を含む不純物が添加された窒化物半導体層からなる請求項１に記載の窒化物半導体自立基板。
【請求項３】
前記第１の領域は、濃度が１×１０15ｃｍ-3未満の１種以上の前記遷移金属原子を含む前記不純物が添加された窒化物半導体層からなる請求項２に記載の窒化物半導体自立基板。
【請求項４】
前記第２の領域は、厚さが５０μｍ以上である請求項１から３の何れか一項に記載の窒化物半導体自立基板。
【請求項５】
異種基板の表面に窒化物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させてなるエピタキシャルウェハから前記異種基板を除去して窒化物半導体自立基板を製造する窒化物半導体自立基板の製造方法において、
前記異種基板から近い前記窒化物半導体層の下層を第１の領域とし、前記異種基板から遠い前記窒化物半導体層の上層を第２の領域としたとき、直径が４０ｍｍ以上、前記第１の領域と前記第２の領域の合計厚さが２００μｍ以上、前記第２の領域の表面の面内の平均転位密度が１×１０3ｃｍ-2以上１×１０8ｃｍ-2以下、前記第２の領域の電気抵抗率が０．０２Ωｃｍ以上となり、且つ前記第１の領域の電気抵抗率が前記第２の領域の電気抵抗率よりも低くなるように、成長速度を２００μｍ／ｈ以上、成長温度を９００℃以上１１００℃以下、ＩＩＩ族原料に対するＶ族原料のモル比を６以下として前記第２の領域を成長させることを特徴とする窒化物半導体自立基板の製造方法。
【請求項６】
前記窒化物半導体層をハイドライド気相成長法を使用してヘテロエピタキシャル成長させる請求項５に記載の窒化物半導体自立基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１から４の何れか一項に記載の窒化物半導体自立基板を使用して製造されることを特徴とする半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体自立基板及びその製造方法並びに半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム［ＧａＮ］、窒化インジウムガリウム［ＩｎＧａＮ］、及び窒化ガリウムアルミニウム［ＧａＡｌＮ］に代表される窒化物半導体は、バンドギャップが大きく、バンド間遷移が直接遷移型の半導体であるため、光デバイスへの応用に適しており、窒化物半導体を使用した発光素子の短波長化の研究が進められている。
【０００３】
更に、窒化物半導体は、電子の飽和ドリフト速度が高く、またヘテロ接合による高移動度の二次元電子ガスを利用することができるため、電子デバイスへの応用も期待されている。
【０００４】
ところが、窒化物半導体は、窒素［Ｎ2］の蒸気圧が非常に高圧であることに起因して、成長炉の炉内圧力を高圧に維持することにより、Ｖ族元素の乖離を抑制する原理を利用したボート法や引上法を使用して、原料融液からバルク結晶状に大きく成長させることが極めて困難である。
【０００５】
そのため、窒化物半導体を製造する際には、主に気相成長法を使用して、サファイア基板、珪素［Ｓｉ］基板、又は砒化ガリウム［ＧａＡｓ］基板等の窒化物半導体とは異なる材料からなる異種基板の表面に窒化物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させてエピタキシャルウェハを製造した後、エピタキシャルウェハに対して、研磨処理、エッチング処理、又は剥離処理等を施すことにより異種基板を除去し、窒化物半導体層のみを残存させることで、窒化物半導体の所謂「自立基板」（以下、窒化物半導体自立基板という）を取得している（例えば、特許文献１から４参照）。
【０００６】
また、エピタキシャルウェハから異種基板を除去した後、残存した窒化物半導体層から１枚の窒化物半導体自立基板のみを取得する場合や、窒化物半導体層を厚くヘテロエピタキシャル成長させておき、後に窒化物半導体層をスライスすることにより複数枚の窒化物半導体自立基板を取得する場合がある（例えば、特許文献５参照）。
【０００７】
その他にも、取得した窒化物半導体自立基板を種結晶として、その表面に窒化物半導体層を厚くホモエピタキシャル成長させておき、後に窒化物半導体層をスライスすることにより複数枚の窒化物半導体自立基板を取得する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−０５７１１９号公報
【特許文献２】特許第３６３１７２４号公報
【特許文献３】特許第３７４４１５５号公報
【特許文献４】特許第３７８８０４１号公報
【特許文献５】特開２００２−０２９８９７号公報
【特許文献６】特開２０１１−１６２４０７号公報
【特許文献７】特開２００９−１４９４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
窒化物半導体自立基板は、珪素自立基板や砒化ガリウム自立基板とは異なり、エピタキシャル成長させる層とは格子定数が異なる異種基板を使用して製造されることが一般的であり、ヘテロエピタキシャル成長の過程で窒化物半導体層が反る等の応力が働いて、その結晶中に残留応力が発生することから、非常に脆弱であるという課題を抱えている。
【００１０】
更に、窒化物半導体層に高抵抗化のための不純物が添加される場合には、窒化物半導体層を構成する原子とは異なる種類の原子が添加されることになるため、格子定数が不一致となり、不純物の周囲に歪み場が発生して結晶が硬化し、窒化物半導体自立基板にクラックが発生し易くなる。特に、窒化物半導体層に添加される不純物の濃度が高いほど、また不純物の濃度が高い部分が厚いほど、クラックが発生する可能性が上昇してしまう。
【００１１】
これらの特性は、異種基板の表面に窒化物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させることにより、結晶中に大きい残留応力が発生する窒化物半導体自立基板に特有のものである。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、不純物の添加による高抵抗化を実現しつつクラックが発生し難い窒化物半導体自立基板及びその製造方法並びに半導体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するために創案された本発明は、異種基板の表面に窒化物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させてなるエピタキシャルウェハから前記異種基板を除去して製造される窒化物半導体自立基板において、前記異種基板から近い前記窒化物半導体層の下層に形成される第１の領域と、前記異種基板から遠い前記窒化物半導体層の上層に形成される第２の領域と、を備え、直径が４０ｍｍ以上、前記第１の領域と前記第２の領域の合計厚さが２００μｍ以上、前記第２の領域の表面の面内の平均転位密度が１×１０3ｃｍ-2以上１×１０8ｃｍ-2以下、前記第２の領域の電気抵抗率が０．０２Ωｃｍ以上であり、且つ前記第１の領域の電気抵抗率が前記第２の領域の電気抵抗率よりも低い窒化物半導体自立基板である。
【００１４】
前記第２の領域は、濃度が１×１０15ｃｍ-3以上１×１０20ｃｍ-3以下の１種以上の遷移金属原子を含む不純物が添加された窒化物半導体層からなると良い。
【００１５】
前記第１の領域は、濃度が１×１０15ｃｍ-3未満の１種以上の前記遷移金属原子を含む前記不純物が添加された窒化物半導体層からなると良い。
【００１６】
前記第２の領域は、厚さが５０μｍ以上であると良い。
【００１７】
また、本発明は、異種基板の表面に窒化物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させてなるエピタキシャルウェハから前記異種基板を除去して窒化物半導体自立基板を製造する窒化物半導体自立基板の製造方法において、前記異種基板から近い前記窒化物半導体層の下層を第１の領域とし、前記異種基板から遠い前記窒化物半導体層の上層を第２の領域としたとき、直径が４０ｍｍ以上、前記第１の領域と前記第２の領域の合計厚さが２００μｍ以上、前記第２の領域の表面の面内の平均転位密度が１×１０3ｃｍ-2以上１×１０8ｃｍ-2以下、前記第２の領域の電気抵抗率が０．０２Ωｃｍ以上となり、且つ前記第１の領域の電気抵抗率が前記第２の領域の電気抵抗率よりも低くなるように、成長速度を２００μｍ／ｈ以上、成長温度を９００℃以上１１００℃以下、ＩＩＩ族原料に対するＶ族原料のモル比を６以下として前記第２の領域をエピタキシャル成長させる窒化物半導体自立基板の製造方法である。
【００１８】
前記窒化物半導体層をハイドライド気相成長法を使用してヘテロエピタキシャル成長させると良い。
【００１９】
また、本発明は、前記窒化物半導体自立基板を使用して製造される半導体デバイスである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、不純物の添加による高抵抗化を実現しつつクラックが発生し難い窒化物半導体自立基板及びその製造方法並びに半導体デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る窒化物半導体自立基板の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態に係る窒化物半導体自立基板１００は、異種基板１０１の表面に窒化物半導体層１０２をヘテロエピタキシャル成長させてなるエピタキシャルウェハ１０３から異種基板１０１を除去して製造されるものであり、異種基板１０１から近い窒化物半導体層１０２の下層に形成される第１の領域１０４と、異種基板１０１から遠い窒化物半導体層１０２の上層に形成される第２の領域１０５と、を備えている。
【００２４】
ここでは、ボート法や引上法と比較して窒化物半導体を大きく成長させることを目的としているため、窒化物半導体自立基板１００の直径が４０ｍｍ以上、第１の領域１０４と第２の領域１０５の合計厚さが２００μｍ以上であることを前提とし、窒化物半導体が窒化ガリウムである場合について説明するが、窒化物半導体の種類については特に限定されるものではない。
【００２５】
この窒化物半導体自立基板１００を取得する方法として、最も代表的なボイド形成剥離法による窒化物半導体自立基板の製造方法を説明する。ボイド形成剥離法とは、異種基板１０１の表面に窒化物半導体層１０２をヘテロエピタキシャル成長させてなるエピタキシャルウェハ１０３から異種基板１０１を除去して窒化物半導体自立基板１００を取得する方法である。
【００２６】
具体的には、先ず、サファイア基板からなる異種基板１０１を使用し、サファイア基板のＣ面を異種基板１０１の表面として、有機金属気相成長（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy；ＭＯＶＰＥ）炉の内部に配置し、有機金属気相成長法により、トリメチルガリウム［（ＣＨ3）3Ｇａ］とアンモニア［ＮＨ3］とを原料として不純物が添加されていない、所謂「アンドープ」の窒化ガリウム層１０６をエピタキシャル成長させる（図１（ａ）参照）。
【００２７】
そして、窒化ガリウム層１０６の表面にチタン［Ｔｉ］薄膜１０７を蒸着させた後、電気炉によりアンモニアガスと水素［Ｈ2］ガスとの混合ガス雰囲気中で熱処理を施す（図１（ｂ）参照）。
【００２８】
その結果、窒化ガリウム層１０６の一部がエッチングされてボイド１０８が高密度に形成されることにより、窒化ガリウム層１０６がボイド形成窒化ガリウム層１０９に変化すると共に、チタン薄膜１０７が窒化されてサブミクロンの微細な穴１１０が高密度に形成されることにより、チタン薄膜１０７が穴形成窒化チタン［ＴｉＮ］層１１１に変化する（図１（ｃ）参照）。
【００２９】
これを下地基板１１２として、ハイドライド気相成長（Hydride Vapor Phase Epitaxy；ＨＶＰＥ）炉の内部に配置し、ハイドライド気相成長法により、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスをキャリアガスとして、加熱したガリウム［Ｇａ］メタルボートに塩化水素［ＨＣｌ］ガスを供給し、これらを反応させて原料ガスとしての塩化ガリウム［ＧａＣｌ］ガスを生成し、同時にアンモニアガスを供給し、ＩＩＩ族原料に対するＶ族原料のモル比（Ｖ／ＩＩＩ比）を調整しつつ、窒化ガリウムからなる窒化物半導体層１０２を堆積させる。
【００３０】
この過程において、窒化ガリウムの結晶核が穴形成窒化チタン層１１１の表面で三次元の島状に成長し、次いで、その島状の結晶同士が横方向に成長して互いに結合し、表面の平坦化が進行していき、異種基板１０１から近い窒化物半導体層１０２の下層に第１の領域１０４が形成されると共に、異種基板１０１から遠い窒化物半導体層１０２の上層に第２の領域１０５が形成されてエピタキシャルウェハ１０３となる（図１（ｄ）参照）。
【００３１】
ここでは、成長速度を２００μｍ／ｈ以上、成長温度を９００℃以上１１００℃以下、ＩＩＩ族原料に対するＶ族原料のモル比を６以下として第２の領域１０５をエピタキシャル成長させる。この理由については後述する。
【００３２】
窒化物半導体層１０２は、ハイドライド気相成長炉を冷却する過程で、ボイド形成窒化ガリウム層１０９を境に異種基板１０１から自然に剥離し、窒化ガリウム自立基板１１３となる（図１（ｅ）参照）。
【００３３】
その後、窒化ガリウム自立基板１１３をハイドライド気相成長炉から取り出すと共に研磨装置に移送し、ダイヤモンド研磨剤を使用して窒化ガリウム自立基板１１３の表裏面を研磨する（図１（ｆ）参照）。
【００３４】
このようにして取得された窒化物半導体自立基板１００では、第２の領域１０５の表面の面内の平均転位密度が１×１０3ｃｍ-2以上１×１０8ｃｍ-2以下となっている。
【００３５】
第２の領域１０５の表面の面内の平均転位密度を１×１０3ｃｍ-2以上１×１０8ｃｍ-2以下とする理由は、第２の領域１０５の表面の面内の平均転位密度が１×１０3ｃｍ-2未満である場合には、第２の領域１０５の表面における転位の量が少なく、結晶中に発生した残留応力を転位の交差滑り等により十分に緩和することができず、脆性破壊が急激に進展してクラックが発生し易くなるからである。
【００３６】
また、第２の領域１０５の表面の面内の平均転位密度が１×１０8ｃｍ-2を超える場合には、第２の領域１０５の表面における転位の量が多く、窒化物半導体自立基板１００の表面に他の半導体層を形成して半導体デバイスを製造する際の格子不整合が大きくなり、窒化物半導体自立基板１００を使用して製造される半導体デバイスの特性が劣化するからである。
【００３７】
更に、窒化物半導体自立基板１００では、第２の領域１０５の電気抵抗率が０．０２Ωｃｍ以上となっている。第２の領域１０５の電気抵抗率を０．０２Ωｃｍ以上とする理由は、第２の領域１０５の電気抵抗率が０．０２Ωｃｍ未満である場合には、高抵抗基板として要求される電気抵抗率を満足することができないからである。
【００３８】
この第２の領域１０５の電気抵抗率は、第２の領域１０５に添加される不純物の濃度、具体的には、不純物に含まれる遷移金属原子の濃度を調整することにより制御することができる。
【００３９】
そのため、窒化物半導体自立基板１００では、第２の領域１０５は、濃度が１×１０15ｃｍ-3以上１×１０20ｃｍ-3以下の１種以上の遷移金属原子を含む不純物が添加された窒化物半導体層からなっている。
【００４０】
窒化物半導体の製造装置としては、前述の通り、ハイドライド気相成長炉が知られているが、このハイドライド気相成長炉を構成する材料として石英等が使用されているため、エピタキシャル成長中に珪素［Ｓｉ］や酸素［Ｏ2］等の不純物が混入して窒化物半導体がｎ型になり易い。
【００４１】
不純物の濃度のみを低減して高抵抗基板が取得できるのであれば良いが、未だ実現できていない。故に、本実施の形態に係る窒化物半導体自立基板の製造方法では、第２の領域１０５への珪素や酸素等の不純物の混入を抑制することができる成長条件にて窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることを最大の特徴としている。
【００４２】
本発明者による鋭意検討の結果、単に不純物を添加しないというだけでは不十分であり、成長速度を速くし、成長温度を下げ、ＩＩＩ族原料に対するＶ族原料のモル比を下げることにより、第２の領域１０５に混入する不純物を少なくすることができることを見出した。
【００４３】
そのため、本実施の形態に係る窒化物半導体自立基板の製造方法では、成長速度を２００μｍ／ｈ以上、成長温度を９００℃以上１１００℃以下、ＩＩＩ族原料に対するＶ族原料のモル比を６以下として第２の領域１０５をエピタキシャル成長させると共に、最低限の濃度の遷移金属原子を含む不純物を第２の領域１０５に添加することにより、高抵抗基板の取得を実現している。
【００４４】
このとき、第２の領域１０５は、その表面に形成される他の半導体層に悪影響を与えない範囲で、即ち半導体デバイスの特性に悪影響を与えない範囲で薄くすることにより、クラックが発生することを抑制することができる。
【００４５】
また、窒化物半導体自立基板１００では、第１の領域１０４の電気抵抗率が第２の領域１０５の電気抵抗率よりも低くなっている。高抵抗基板を使用して製造される電子デバイスは、表面側に位置する第２の領域１０５の電気抵抗率が高ければ良く、裏面側に位置する第１の領域１０４は最終的にバックラップ（除去）されることから、第１の領域１０４には高抵抗化のための不純物が余計に添加されていない方が望ましいからである。
【００４６】
そのため、第１の領域１０４は、濃度が１×１０15ｃｍ-3未満の１種以上の遷移金属原子を含む不純物が添加された窒化物半導体層からなることが好ましい。
【００４７】
また、電子デバイスの特性を考慮すると、電気抵抗率が高い第２の領域１０５は、厚さが５０μｍ以上であることが好ましい。
【００４８】
また、裏面側に位置する第１の領域１０４は、クラックが発生することを抑制するために意図的な不純物の導入を避けることが望ましいが、特に第１の領域１０４を高抵抗化する必要は無いため、結晶の成長方向に対して傾斜するファセット面を面出ししながらエピタキシャル成長させても構わない。
【００４９】
その結果、クラックの発生頻度を飛躍的に低減させた窒化物半導体自立基板１００を取得することができるため、その製造歩留を向上させて結果的に安価な窒化物半導体自立基板１００を提供することが可能となる。
【００５０】
これらの理由により、窒化物半導体自立基板１００を使用して製造される半導体デバイスは、非常に特性の優れたものとなる。
【００５１】
以上の通り、本発明によれば、不純物の添加による高抵抗化を実現しつつクラックが発生し難い窒化物半導体自立基板及びその製造方法並びに半導体デバイスを提供することができる。
【実施例】
【００５２】
次に、本発明の数値限定の根拠について説明する。
【００５３】
（実験１）
ボイド形成剥離法によりサファイア基板の表面に窒化ガリウム層をエピタキシャル成長させた後、サファイア基板を除去することにより、窒化ガリウム自立基板を製造した。
【００５４】
具体的には、先ず、直径が５０．８ｍｍの２インチのサファイア基板のＣ面に、有機金属気相成長法により、トリメチルガリウムとアンモニアとを原料として不純物が添加されていないアンドープの窒化ガリウム層をエピタキシャル成長させた。
【００５５】
そして、窒化ガリウム層の表面に厚さが２０ｎｍのチタン薄膜を蒸着させた後、電気炉により２０％のアンモニアガスと８０％の水素ガスとの混合ガス雰囲気中で、温度を１０５０℃として２０分間の熱処理を施した。
【００５６】
その結果、窒化ガリウム層の一部がエッチングされてボイドが高密度に形成されることにより、窒化ガリウム層がボイド形成窒化ガリウム層に変化すると共に、チタン薄膜が窒化されてサブミクロンの微細な穴が高密度に形成されることにより、チタン薄膜が穴形成窒化チタン層に変化した。
【００５７】
これを下地基板として、１０００℃に加熱すると共に、ハイドライド気相成長法により、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスをキャリアガスとして、９００℃に加熱したガリウムメタルボートに塩化水素ガスを供給し、これらを反応させて原料ガスとしての塩化ガリウムガスを生成し、同時にアンモニアガスを供給し、ＩＩＩ族原料に対するＶ族原料のモル比を調整しつつ、第１の領域となる窒化ガリウム層と第２の領域となる窒化ガリウム層を連続してエピタキシャル成長させた。
【００５８】
このとき、表１に示すように、第２の領域となる窒化ガリウム層の成長条件を変化させて、電気抵抗率を制御するための不純物を添加しながらエピタキシャル成長させた。
【００５９】
【表１】
2015151291.tif 000003
【００６０】
また、第２の領域への不純物の添加は、鉄［Ｆｅ］については有機金属であるビスシクロペンタジエニル鉄［Ｃｐ2Ｆｅ］を使用して添加し、その他の遷移金属原子についてはガリウムメタルボートに遷移金属を浮かべると共に塩化水素ガスを流してガリウムと同時に供給して添加した。
【００６１】
窒化ガリウム層は、冷却過程でボイド形成窒化ガリウム層を境にサファイア基板から自然に剥離し、窒化ガリウム自立基板を取得することができた。
【００６２】
その後、同様に製造された１９枚の窒化ガリウム自立基板について、厚さが４５０μｍとなるまで表裏面を研磨して平坦にし、更にポリッシュにて鏡面化することにより、最終的に厚さが４００μｍである平坦な窒化ガリウム自立基板を取得した。
【００６３】
これらの１９枚の窒化ガリウム自立基板について、二次イオン質量（Secondary Ion Mass Spectrometry；ＳＩＭＳ）分析を実施し、表面側に位置する第２の領域における不純物の濃度を測定し、更に外観を観察し、第２の領域の電気抵抗率を測定した。
【００６４】
（実験２）
下地基板の製造までは実験１と同様に実施し、表２に示すように、第１の領域を変化させると共に、第２の領域を表１における１０番目の成長条件にてエピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長後の研磨処理についても実験１と同様に実施した。
【００６５】
【表２】
2015151291.tif 000004
【００６６】
これらの窒化ガリウム自立基板について、外観を観察し、第２の領域の電気抵抗率と第２の領域の表面の面内の平均転位密度とを測定した。ここでは、カソードルミネッセンス測定により、ダークスポットの数を計数し、測定領域の面積で除して平均転位密度を求めた。
【００６７】
表２を参照すると、第２の領域の表面の面内の平均転位密度が１×１０3ｃｍ-2以上である窒化ガリウム自立基板では、クラックが発生しておらず、十分な高抵抗化が実現できていることが分かる。
【００６８】
（結果）
実験１と実験２より、不純物が添加された第２の領域が厚くなるほど、また不純物の濃度が高くなるほど、クラックが発生し易いことが分かった。ただし、アンドープの第１の領域が厚くなる分には、クラックは発生せず、厚くエピタキシャル成長させた分だけ、第２の領域の表面の面内の平均転位密度を低減させることができた。
【００６９】
また、第２の領域の不純物の濃度が低くなるほど、クラックが発生し難くなるが、半導体デバイスとして必要な電気特性を得るために、最低限の不純物を半導体デバイスに応じた厚さ分だけ添加することが望ましいことが分かった。
【００７０】
以上の通り、本発明の数値限定の根拠が導かれた。
【００７１】
なお、本実施例では、ボイド形成剥離法によりサファイア基板を使用したが、窒化物半導体層の全体に不純物が添加されているよりも、少しでも不純物の濃度が低い方がクラックの発生を抑制することができるため、珪素基板、砒化ガリウム基板、炭化珪素基板、窒化ガリウム基板等を使用しても構わず、成長法もハイドライド気相成長法に限定されない。
【００７２】
また、半導体デバイスにしたときに、表面側から一定以上の厚さの高抵抗層が形成されていれば十分であるが、実施例では、ハンドリングのし易さのため必要以上に厚くしている。つまり、裏面側の電気特性は考慮する必要が無く、エピタキシャル成長時に割れにくいように不純物の濃度を調整すれば良い。
【符号の説明】
【００７３】
１００  窒化物半導体自立基板
１０１  異種基板
１０２  窒化物半導体層
１０３  エピタキシャルウェハ
１０４  第１の領域
１０５  第２の領域
１０６  窒化ガリウム層
１０７  チタン薄膜
１０８  ボイド
１０９  ボイド形成窒化ガリウム層
１１０  穴
１１１  穴形成窒化チタン層
１１２  下地基板
１１３  窒化ガリウム自立基板
【図１】
2015151291.tif 000005