(57)【要約】【課題】製造コストが低く、かつ、主面全体に窒化物半導体を均一にエピタキシャル成長させることができる窒化物半導体成長用基板を提供する。【解決手段】  下地基板１と、下地基板１上に形成されている窒化物半導体層２とを備え、窒化物半導体層２は、下地基板１上に形成された窒化珪素膜に対して元素をイオンとして照射することにより形成されており、窒化物半導体層２において、厚み方向における上記元素の濃度の最大値と最小値との差を上記最大値で割った値が４０％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板と、
前記下地基板上に形成されている窒化物半導体層とを備え、
前記窒化物半導体層は、前記下地基板上に形成された窒化珪素膜に対して元素をイオンとして照射することにより形成されており、
前記窒化物半導体層において、厚み方向における前記元素の濃度の最大値と最小値との差を前記最大値で割った値が４０％以下である、窒化物半導体成長用基板。
【請求項２】
前記元素は、ガリウム，インジウム，アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載の窒化物半導体成長用基板。
【請求項３】
前記窒化物半導体層の組成は、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＮ（ｘ≧０，ｙ≧０，０≦ｘ＋ｙ≦１）で表わされる、請求項２に記載の窒化物半導体成長用基板。
【請求項４】
前記窒化物半導体層の膜厚は、１０ｎｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体成長用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体をエピタキシャル成長するための窒化物半導体成長用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
３．４ｅＶのエネルギーバンドギャップおよび高い熱伝導率を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）基板などの窒化物基板は、短波長の光デバイスやパワー電子デバイスなどの半導体デバイス用の材料として注目されている。しかしながら、このような窒化物基板は高価である。
【０００３】
国際公開２００６／１０４０６４号（特許文献１）には、窒化ガリウム（ＧａＮ）膜をシリコン（Ｓｉ）基板、ガラス基板、またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板上に形成するための窒化ガリウム成長用基板およびその製造方法が開示されている。具体的には、基板上に形成された窒化珪素（ＳｉＮ）膜の表面に、４ｋｅＶのエネルギーでＧａイオンを照射することにより、ＳｉＮ膜の表層部にＧａＮ膜を形成することができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００６／１０４０６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本願発明者らは、特許文献１に記載の方法で作製された窒化ガリウム成長用基板を用いてエピタキシャル成長を行った場合に、窒化ガリウム成長用基板の主面全体に窒化ガリウムを均一に成長させることが困難であるという問題があることを見出した。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、製造コストが低く、かつ、主面全体に窒化物半導体を均一にエピタキシャル成長させることができる窒化物半導体成長用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の窒化物半導体成長用基板は、下地基板と、下地基板上に形成されている窒化物半導体層とを備え、窒化物半導体層は、下地基板上に形成された窒化珪素膜に対して元素をイオンとして照射することにより形成されており、窒化物半導体層において、厚み方向におけるイオンの濃度の最大値と最小値との差を最大値で割った値が４０％以下である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製造コストが低く、かつ、主面全体に窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる窒化物半導体成長用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板を説明するための図である。
【図２】本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板の製造方法を説明するための図である。
【図３】本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板の製造方法を説明するための図である。
【図４】本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板の製造方法を説明するための図である。
【図５】本実施の形態に係る窒化物半導体エピタキシャル基板を説明するための図である。
【図６】実施例１において、窒化物半導体層としてのＧａＮ層におけるＧａの濃度プロファイルの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１１】
[本願発明の実施形態の説明]
はじめに、本発明の実施の形態の概要を列挙する。
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、窒化物半導体成長用基板において、窒化物半導体層にて窒素と化合する原子の濃度の該窒化物半導体層の厚み方向におけるばらつきを小さくすることにより、窒化物半導体層上に窒化物半導体エピタキシャル層を均一にエピタキシャル成長することができることを見出した。
【００１３】
（１）  図１および図２を参照して、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０は、下地基板１と、下地基板１上に形成されている窒化物半導体層２とを備え、窒化物半導体層２は、下地基板１上に形成された窒化珪素膜３に対して元素をイオンとして照射することにより形成されており、窒化物半導体層２において、厚み方向における上記元素の濃度の最大値と最小値との差を上記最大値で割った値が４０％以下である。
【００１４】
つまり、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０における窒化物半導体層２は、窒化物半導体層において窒素と化合する元素が膜厚方向（深さ方向）において偏在せずに分散している。窒化物半導体層２は、窒化珪素膜３に元素がイオン照射されることにより形成されるが、窒化珪素膜３の膜厚方向において当該元素が導入される位置は、イオンの照射エネルギーに応じて決まる。本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０は、窒化珪素膜３に対して複数の照射エネルギー条件で元素をイオン照射することにより、１つの照射エネルギー条件で照射される場合と比べて窒化物半導体層２（あるいは窒化珪素膜３）の膜厚方向において元素を均一性よく分布させることができる。
【００１５】
このようにして得られる本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０は、たとえば窒化珪素膜３の表層部のみに窒化物半導体層を形成した従来の窒化物半導体成長用基板と比べて、第２の主面２Ａ上に窒化物半導体をより密にエピタキシャル成長させることができる。
【００１６】
（２）  本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板において、上記元素は、ガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ），アルミニウム（Ａｌ）からなる群から選択される少なくとも１つであってもよい。このようにしても、上記元素を窒化珪素膜３にイオン照射することにより、該元素が均一性よく分布した窒化物半導体層２を形成することができる。
【００１７】
（３）  本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０において、上記窒化物半導体層２の組成は、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＮで表わされてもよい。上述のように、元素としてＧａ，Ｉｎ，Ａｌからなる群から選択される少なくとも１つ以上をイオン照射することにより、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＮ（ｘ≧０，ｙ≧０，０≦ｘ＋ｙ≦１）で表わされる窒化物半導体層２を備える窒化物半導体成長用基板１０を得ることができる。
【００１８】
（４）  本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０において、上記窒化物半導体層２の膜厚は、１０ｎｍ以下であってもよい。
【００１９】
つまり、元素がイオン照射される窒化珪素膜３の膜厚が１０ｎｍ以下であってもよい。このようにすれば、所定の照射条件でイオン照射された元素は窒化珪素膜３において下地基板１の第１の主面１Ａと隣接する領域にまで容易に到達することができる。その結果、窒化珪素膜３の膜厚方向（深さ方向）において広く上記元素のイオンを導入することができ、膜厚方向において元素の均一性がより高い窒化物半導体層２を得ることができる。つまり、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０において、窒化物半導体層２の膜厚が１０ｎｍ以下であるときには、該窒化物半導体層２における元素は膜厚方向においてより均一性よく分布していることになる。
【００２０】
[本願発明の実施形態の詳細]
次に、本発明の実施の形態の詳細について説明する。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０について説明する。本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０は、下地基板１と、下地基板１の第１の主面１Ａ上に形成された窒化物半導体層２とを備える。
【００２２】
下地基板１は、たとえば珪素（Ｓｉ）からなり、外径が１００ｍｍである第１の主面１Ａを有している。第１の主面１Ａは、たとえば（１００）面である。
【００２３】
窒化物半導体層２は、下地基板１の第１の主面１Ａ上に形成されている。窒化物半導体層２は、窒素（Ｎ）とガリウム（Ｇａ）を主に含む。窒化物半導体層２は、第２の主面２Ａを有している。窒化物半導体層２において、Ｇａの濃度は、第２の主面２Ａと平行な方向および垂直な方向（厚み方向）において、いずれもほぼ均一である。窒化物半導体層２の厚み方向においては、窒化物半導体層２中の窒素と化合する元素であるＧａの濃度の最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの差を最大値Ｄｍａｘで割った値（（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘ）は４０％以下である。
【００２４】
次に、図１〜図４を参照して、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０の製造方法について説明する。本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０の製造方法は、下地基板１と下地基板１上に形成された窒化珪素膜３とを含む材料基板２０を準備する工程（Ｓ１１）と、窒化珪素膜３に対してイオンを照射する工程（Ｓ１２）とを備える。
【００２５】
まず、材料基板２０を準備する（工程（Ｓ１１））。具体的には、はじめに、外径が１００ｍｍであり、Ｓｉからなる下地基板１を準備する。下地基板１は、第１の主面１Ａを有し、その面方位は（１００）面である。下地基板１は、任意の方法により準備すればよい。なお、下地基板１の外径は１００ｍｍに限られず、たとえば６インチなどであってもよい。次に、下地基板１の第１の主面１Ａ上に窒化珪素（ＳｉＮ）からなる窒化珪素膜３を形成する。窒化珪素膜３は、任意の方法で成膜すればよいが、たとえば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて、第１の主面１Ａ（Ｓｉ（１００）面）上にＳｉＮからなる窒化珪素膜３を形成すればよい。または、第１の主面１Ａ（Ｓｉ（１００）面）をアンモニア（ＮＨ３）雰囲気中、１２００℃で窒化することにより、ＳｉＮからなる窒化珪素膜３を形成してもよい。窒化珪素膜３の膜厚は、１０ｎｍ以下であることが好ましく、たとえば５ｎｍである。窒化珪素膜３は、第３の第３の主面３Ａを有している。
【００２６】
次に、窒化珪素膜３にＧａイオンを照射する（工程（Ｓ１２））。具体的には、イオン注入装置を用いて、Ｇａイオンを窒化珪素膜３に対して第３の主面３Ａ側から照射する。このとき、Ｇａイオンは、たとえば照射エネルギーが０．１ｋｅＶ以上１００ｋｅＶ以下の範囲において、複数のエネルギー条件で照射される。本実施の形態においては、窒化珪素膜３に対し、たとえば０．５ｋｅＶ、２ｋｅＶ、５ｋｅＶの３条件でＧａイオンを照射する。各照射条件において、イオンのドーズ量は適宜選択され得るが、いずれも１．０×１０１６ｃｍ−２以上が好ましく、より好ましくは３．０×１０１６ｃｍ−２以上である。各照射条件におけるイオンのドーズ量は等しく設定されていてもよいし、それぞれ異なる値に設定されていてもよい。
【００２７】
窒化珪素膜３にＧａイオンが照射されることにより、窒化珪素膜３を構成するＳｉが照射されたＧａに置き換わり、図４に示すようにＧａＮからなる窒化物半導体層２が形成される。このとき、Ｎとの結合が解かれたＳｉは、窒化物半導体層２内に含まれている。このようにして、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０を製造することができる。なお、イオンを照射する際の温度条件は、たとえば室温であればよく、圧力条件は、たとえば１×１０−６Ｐａ程度であればよい。
【００２８】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０を用いて、窒化物半導体エピタキシャル基板３０を製造する方法について説明する。本実施の形態に係る窒化物半導体エピタキシャル基板の製造方法は、窒化物半導体成長用基板１０を準備する工程（Ｓ１０）と、窒化物半導体成長用基板１０の第２の主面２Ａ上に窒化物半導体をエピタキシャル成長する工程（Ｓ２０）とを備える。
【００２９】
まず、窒化物半導体成長用基板１０を準備する（工程（Ｓ１０））。具体的には、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板を製造する方法により、窒化物半導体成長用基板１０を製造する。
【００３０】
次に、窒化物半導体成長用基板１０の第２の主面２Ａ上に窒化物半導体エピタキシャル層４をエピタキシャル成長する（工程（Ｓ２０））。窒化物半導体エピタキシャル層４を成長させる方法は、特に制限はないが、結晶性のよい窒化物半導体エピタキシャル基板３０を得る観点から、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などが好適である。
【００３１】
なお、窒化物半導体層２上に窒化物半導体エピタキシャル層４を成長させた後、下地基板１の一部をエッチングや化学機械研磨（ＣＭＰ）等により除去して窒化物半導体エピタキシャル基板３０から下地基板１を除去してもよい。このようにすれば、窒化物半導体エピタキシャル基板３０として窒化物半導体層２および窒化物半導体エピタキシャル層４が積層されたウエハを得ることができる。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０およびその製造方法の作用効果について説明する。
【００３３】
本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０における窒化物半導体層２は、下地基板１上に形成された窒化珪素膜３に対して複数の照射エネルギー条件で元素をイオンとして照射することにより形成されている。そのため、１つの照射エネルギー条件で照射されて形成される窒化物半導体層と比べて窒化物半導体層２の膜厚方向（深さ方向）において元素を均一性よく分布させることができる。
【００３４】
このようにして得られる本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０は、たとえば窒化珪素膜３の表層部のみに窒化物半導体層を形成した従来の窒化物半導体成長用基板と比べて、第２の主面２Ａ上に窒化物半導体をより密にエピタキシャル成長させることができる。
【００３５】
本実施の形態において、窒化珪素膜３に照射される元素はＧａのみであったが、これに限られるものではない。たとえば、上記元素はＩＩＩ族元素から選択されることができ、Ｉｎ，Ａｌであってもよい。また、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌの群から選択される少なくとも１つであってもよく、たとえば、ＡｌとＧａとを組み合わせて照射してもよく、ＩｎとＧａとを組み合わせて照射してもよい。なお、２種以上のイオンを組み合わせて照射する場合には、たとえば各イオンを連続して照射すればよい。つまり、１つのイオンを複数条件で照射した後、他のイオンを複数条件で照射すればよい。このようにすれば、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＮ（ｘ≧０，ｙ≧０，０≦ｘ＋ｙ≦１）で表わされる組成を有する窒化物半導体層２を得ることができる。
【００３６】
また、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０において、下地基板１はＳｉ基板であり、第１の主面１Ａが（１００）面であったがこれに限られるものではない。たとえば、下地基板はＳｉ基板であって、第１の主面１Ａが（１１１）面であってもよい。また、たとえば、下地基板１は合成石英や、結晶多形が４Ｈ−ＳｉＣであるＳｉＣ基板であってもよい。このようにしても、本実施の形態に係る窒化物半導体成長用基板１０と同様の効果を奏することができる。
【実施例１】
【００３７】
次に、本実施の形態の実施例１について説明する。
実施例１では、窒化珪素膜に対する元素のイオン照射条件が、照射により形成される窒化物半導体層における元素の濃度分布に与える影響を評価した。
【００３８】
（試料）
下地基板として、（１１１）面を第１の主面とするＳｉ基板、合成石英ガラス基板、（０００１）面を第１の主面とする結晶多形が４Ｈ−ＳｉＣであるＳｉＣ基板を準備した。これらの第１の主面上にＭＯＣＶＤ法によりＳｉＮｘ膜を成膜した。または、第１の主面上を、アンモニア（ＮＨ３）雰囲気中、１２００℃で窒化することにより、ＳｉＮｘ膜を形成した。ＳｉＮｘ膜の膜厚は、５ｎｍ、１０ｎｍ、１００ｎｍの三通りとした。
【００３９】
次に、各下地基板上に形成したＳｉＮｘ膜（第２の主面）に対し、Ｇａイオンを照射した。照射条件は、実施例（試料ＩＤ１〜５）として照射エネルギーが０．５ｋｅＶ、２．０ｋｅＶ、５．０ｋｅＶの３条件を組み合わせて行った。一方、比較例（試料ＩＤ６〜１２）としては、照射エネルギーが０．５ｋｅＶの条件として行った。なお、各試料についてのイオン照射時のドーズ量は以下の表１に示す通りとした。このようにして、下記表１に示す実施例としての試料ＩＤ１〜５、比較例としての試料ＩＤ６〜１２の評価試料を作製した。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
（評価方法）
評価試料に対して、第２の主面から垂直な方向（深さ方向）に２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いてＧａの濃度プロファイルを評価した。具体的には、窒化物半導体層表面（第２の主面）から窒化物半導体層と下地基板との界面（第１の主面）まで、深さ方向にＳＩＭＳ測定を行った。さらに、得られた濃度プロファイルから、窒化物半導体層におけるＧａの濃度の最大値と最小値を求め、最大値と最小値の差を最大値で割った値（濃度ばらつき（％））を算出した。
【００４２】
（結果）
表１に試料ＩＤ１〜１２の評価結果を示す。また、図６に、濃度プロファイルの評価結果の一部（試料ＩＤ１および試料ＩＤ６の評価結果）を示す。図６の縦軸はＧａの濃度（単位：ａｔｏｍｓ／ｃｃ）であり、横軸は窒化物半導体層表面（第２の主面）からの深さ（単位：ｎｍ）である。
【００４３】
まず、ＳｉＮｘ膜に対しＧａイオンを照射することにより、ＧａＮ層が形成されていることが確認できた。さらに、Ｇａの照射条件が、ＧａＮ層におけるＧａイオンの濃度分布に大きく影響することが確認された。
【００４４】
具体的には、Ｇａイオンの照射エネルギーが０．５ｋｅＶである比較例としての試料ＩＤ６〜１２は、いずれも濃度プロファイルから算出したＧａイオンの最大値と最小値を求め、最大値と最小値の差を最大値で割った値である濃度ばらつきが９７％以上と高かった。つまり、比較例の試料のＧａＮ層において、Ｇａの濃度は深さ方向においてばらつきが大きいことが確認された。この傾向は、ＳｉＮｘ膜の膜厚や、下地基板の種類に依らずに確認された。さらに、同傾向は、Ｇａイオンのドーズ量を変えた場合にも確認された。具体的には、たとえばドーズ量が３．０×１０１６ｃｍ−２の試料ＩＤ６と、１．２×１０１７ｃｍ−２の試料ＩＤ８とで、上記値に有意な差は確認されなかった。つまり、比較例としての試料に対するＧａイオンの照射は、照射エネルギーが０．５ｋｅＶの１条件で実施されているため、数ｎｍ以上の膜厚を有するＳｉＮｘ膜に対しては、Ｇａを深さ方向に均一に導入することができていないことが分かった。すなわち、図６のグラフから、膜厚が１０ｎｍのＳｉＮｘ膜に対してＧａイオンを０．５ｋｅＶエネルギーで照射したときには、窒化ガリウム成長用基板の第２の主面の表層部（１ｎｍ程度）にはＧａＮ層が形成されていると考えられるが、下地基板側（５ｎｍ以上１０ｎｍ以下）にはＧａイオンは十分に供給されていないことが分かった。
【００４５】
一方、照射エネルギーについて、０．５ｋｅＶ、２．０ｋｅＶ、５．０ｋｅＶの３条件を組み合わせてＧａイオンが照射された実施例の試料ＩＤ１〜５については、いずれも濃度プロファイルから算出したＧａの濃度の最大値と最小値を求め、最大値と最小値の差を最大値で割った値である濃度ばらつきが３５％以下であり、比較例の試料と比べて当該濃度ばらつきの値が格段に低かった。この傾向は、ＳｉＮｘ膜の膜厚や、下地基板の種類に依らずに確認された。つまり、実施例の試料に対するＧａイオンの照射は、照射エネルギーが０．５ｋｅＶ、２．０ｋｅＶ、５．０ｋｅＶの３条件を組み合わせて実施されているため、１０ｎｍ以下程度の膜厚を有するＳｉＮｘ膜に対しては、Ｇａを深さ方向に均一に導入することができることが確認された。
【実施例２】
【００４６】
次に、本実施の形態の実施例２について説明する。
実施例２では、窒化珪素膜に対するイオンの照射条件が、照射により形成される窒化物半導体層上にエピタキシャル成長された窒化物半導体エピタキシャル層の表面被覆率に与える影響を評価した。
【００４７】
（試料）
まず、窒化物半導体成長用基板を、実施例１と基本的に同様の方法で準備した。ここで、ＳｉＮｘ膜に照射したイオンは、Ｇａの他に、Ｉｎ、Ａｌの単一イオン、またはＧａとＡｌ、もしくはＧａとＩｎの組み合わせとした。これにより、ＧａＮ層を備えるＧａＮ成長用基板（試料ＩＤ１〜１３）、ＡｌＮ層を備えるＡｌＮ成長用基板（試料ＩＤ１４〜２４）、ＩｎＮ層を備えるＩｎＮ成長用基板（試料ＩＤ２５〜３５）、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層を備えるＡｌＧａＮ成長用基板（試料ＩＤ３６〜４６）、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎ層を備えるＩｎＧａＮ成長用基板（試料ＩＤ４７〜５７）を準備した。なお、各試料の下地基板や窒化膜、窒化物膜などの条件は、上記表１および後述する表２〜表５に示している。
【００４８】
次に、準備した各窒化物半導体成長用基板の第２の主面上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、窒化物半導体をエピタキシャル成長させて、窒化物半導体エピタキシャル基板を得た。
【００４９】
（評価方法）
窒化物半導体エピタキシャル基板の表面（第３の主面）に対する光学顕微鏡像を取得し、該光学顕微鏡像に対して白黒の二値化処理を行うことにより、窒化物膜（窒化物半導体エピタキシャル層）が成長している面積を計測した。そして、第３の主面全体に対して窒化物膜が成長している面積の割合である、窒化物半導体エピタキシャル層の表面被覆率を求めた。
【００５０】
（結果）
１．ＧａＮエピタキシャル基板（試料ＩＤ１〜１３）
表面被覆率の結果を表１に示す。各比較例の試料（試料ＩＤ６〜１３）の表面被覆率が１６％以下であるのに対し、各実施例の試料（試料ＩＤ１〜５）の表面被覆率は８９％以上と格段に高いことが確認された。つまり、ＧａＮエピタキシャル層の表面被覆率は、ＳｉＮｘ膜の膜厚や、下地基板の種類、Ｇａイオンのドーズ量に依らず、ＧａＮ層の深さ方向におけるＧａ濃度の均一性の影響を強く受けることが確認された。実施例の試料は、深さ方向においてＧａの濃度の均一性に優れたＧａＮ層を有するため、ＧａＮエピタキシャル層の表面被覆率を向上することができたと考えられる。また、下地基板がＳｉ（１１１）である窒化物半導体成長用基板（試料ＩＤ６）と、下地基板がＳｉ（１００）である窒化物半導体成長用基板（試料ＩＤ７）とでは、表面被覆率に差異は見られなかった。しかし、窒化物半導体エピタキシャル層の表面被覆率は、下地基板の第１の主面の面方位、および該下地基板上に形成される窒化物膜（本実施例におけるＧａＮ膜）の成膜条件にも依存する可能性がある。
【００５１】
２．ＡｌＮエピタキシャル基板（試料ＩＤ１４〜２４）
表面被覆率の結果を表２に示す。各比較例の試料（試料ＩＤ１９〜２４）の表面被覆率が１５％以下であるのに対し、各実施例の試料（試料ＩＤ１４〜１８）の表面被覆率は８３％以上と格段に高いことが確認された。つまり、上述したＧａＮエピタキシャル基板と同様に、ＡｌＮエピタキシャル層の表面被覆率は、ＳｉＮｘ膜の膜厚や、下地基板の種類に依らず、ＡｌＮ層の深さ方向におけるＡｌ濃度の均一性の影響を強く受けることが確認された。また、ＡｌＮエピタキシャル層の表面被覆率は、上述したＧａＮエピタキシャル基板と同様に、Ａｌイオンのドーズ量にも依らなかった。実施例の試料（試料ＩＤ１４〜１８）は、複数の照射エネルギー条件を用いることで、深さ方向においてＡｌの濃度の均一性に優れるＡｌＮ層を有するため、ＡｌＮエピタキシャル層の表面被覆率を向上することができたと考えられる。
【００５２】
【表２】
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【００５３】
３．ＩｎＮエピタキシャル基板（試料ＩＤ２５〜３５）
表面被覆率の結果を表３に示す。各比較例の試料（試料ＩＤ３０〜３５）の表面被覆率が１４％以下であるのに対し、各実施例の試料（試料ＩＤ２５〜２９）の表面被覆率は７７％以上と格段に高いことが確認された。つまり、上述したＧａＮエピタキシャル基板と同様に、ＩｎＮエピタキシャル層の表面被覆率は、ＳｉＮｘ膜の膜厚や、下地基板の種類に依らず、ＩｎＮ層の深さ方向におけるＩｎ濃度の均一性の影響を強く受けることが確認された。また、ＩｎＮエピタキシャル層の表面被覆率は、上述したＧａＮエピタキシャル基板と同様に、Ｉｎイオンのドーズ量にも依らなかった。実施例の試料（試料ＩＤ２５〜２９）は、複数の照射エネルギー条件を用いることで、深さ方向においてＩｎの濃度の均一性に優れるＩｎＮ層を有するため、ＩｎＮエピタキシャル層の表面被覆率を向上することができたと考えられる。
【００５４】
【表３】
2015044706.tif 000005
【００５５】
４．Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎエピタキシャル基板（試料ＩＤ３６〜４６）
表面被覆率の結果を表４に示す。各比較例の試料（試料ＩＤ４１〜４６）の表面被覆率が１５％以下であるのに対し、各実施例の試料（試料ＩＤ３６〜４０）の表面被覆率は８５％以上と格段に高いことが確認された。つまり、上述したＧａＮエピタキシャル基板と同様に、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎエピタキシャル層の表面被覆率は、ＳｉＮｘ膜の膜厚や、下地基板の種類に依らず、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層の深さ方向におけるＡｌおよびＧａ濃度の均一性の影響を強く受けることが確認された。また、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎエピタキシャル層の表面被覆率は、上述したＧａＮエピタキシャル基板と同様に、ＡｌイオンおよびＧａイオンの合計ドーズ量にも依らなかった。実施例の試料（試料ＩＤ３６〜４０）は、複数の照射エネルギー条件を用いることで、深さ方向においてＡｌおよびＧａの濃度の均一性に優れるＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層を有するため、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎエピタキシャル層の表面被覆率を向上することができたと考えられる。
【００５６】
【表４】
2015044706.tif 000006
【００５７】
５．ＩｎＧａＮエピタキシャル基板（試料ＩＤ４７〜５７）
表面被覆率の結果を表５に示す。各比較例の試料（試料ＩＤ５２〜５７）の表面被覆率が１５％以下であるのに対し、各実施例の試料（試料ＩＤ４７〜５１）の表面被覆率は８５％以上と格段に高いことが確認された。つまり、上述したＧａＮエピタキシャル基板と同様に、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎエピタキシャル層の表面被覆率は、ＳｉＮｘ膜の膜厚や、下地基板の種類に依らず、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎ層の深さ方向におけるＩｎおよびＧａ濃度の均一性の影響を強く受けることが確認された。また、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎエピタキシャル層の表面被覆率は、上述したＧａＮエピタキシャル基板と同様に、ＩｎイオンおよびＧａイオンの合計ドーズ量にも依らなかった。実施例の試料（試料ＩＤ４７〜５１）は、複数の照射エネルギー条件を用いることで、深さ方向においてＩｎおよびＧａの濃度の均一性に優れるＩｎ０．５Ｇａ０．５Ｎ層を有するため、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎエピタキシャル層の表面被覆率を向上することができたと考えられる。
【００５８】
【表５】
2015044706.tif 000007
【００５９】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の実施の形態および実施例を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
この発明は、窒化物半導体をエピタキシャル成長するために用いる基板に有利に適用される。
【符号の説明】
【００６１】
１  下地基板
１Ａ  第１の主面
２  窒化物半導体層
２Ａ  第２の主面
３  窒化珪素膜
３Ａ  第３の主面
４  窒化物半導体エピタキシャル層
１０  窒化物半導体成長用基板
２０  材料基板
３０  窒化物半導体エピタキシャル基板。
【図１】
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【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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