(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム単結晶のファセット面成長により形成され、周囲の極性に対して反転した極性を有する複数の欠陥部と、
Ｃ面成長により形成されるＣ面成長部と、
複数の前記欠陥部の各々の成長面側の端部において外部に露出する欠陥上端と、
前記欠陥上端から前記Ｃ面成長部に向かって形成される垂直面と、
前記垂直面と前記Ｃ面成長部との間に形成される曲面部と
を備え、
前記Ｃ面成長部の表面から複数の前記欠陥上端までの深さの平均値が６５ｎｍから１７５ｎｍの範囲内であり、
前記Ｃ面成長部の表面から複数の前記欠陥部の前記垂直面と前記曲面部との境界までの深さの平均値が４０ｎｍ以上である窒化ガリウム基板。
【請求項２】
窒化ガリウム単結晶のファセット面成長により形成され、周囲の極性に対して反転した極性を有する複数の欠陥部と、Ｃ面成長により形成されるＣ面成長部とを有する窒化ガリウム基板を支持媒体に固定する基板固定工程と、
弾性を有する定盤を用いて、前記支持媒体に固定された前記窒化ガリウム基板を研摩する研磨工程と
を備える窒化ガリウム基板の製造方法。
【請求項３】
前記研磨工程が、前記複数の欠陥部それぞれの上端である欠陥上端のそれぞれと前記Ｃ面成長部との間に、曲面と前記欠陥上端から前記Ｃ面成長部の表面方向に沿う垂直面とをそれぞれ形成し、前記複数の欠陥部のそれぞれにおいて、前記Ｃ面成長部の表面から前記曲面と前記垂直面との境界を所定の深度の位置へ変位させ、前記深度の平均値が４０ｎｍ以上となるように形成した請求項２に記載の窒化ガリウム基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム基板及び窒化ガリウム基板の製造方法に関する。特に、本発明は、表面を加工した窒化ガリウム基板及び窒化ガリウム基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度の青色を発する発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）、高寿命の青色レーザを発するレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）、又は高特性電子デバイスに用いられる窒化ガリウム単結晶基板として、ハライド気相エピタキシー（Ｈａｌｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）法等により形成された自立型窒化ガリウム単結晶基板が知られている。このような自立型窒化ガリウム単結晶基板は、ファセット面成長した多角形状の不純物濃度が高い複数のピット領域を基板の面内にランダムに有する。そして、複数のピット領域の中央付近は、極性が反転した欠陥部をその内部に含む。
【０００３】
ファセット面成長したピット領域とＣ面成長した領域とでは、化学的・物理的性質が互いに異なるので、ファセット面成長したピット領域を有する窒化ガリウム基板の面を研摩すると、ファセット面成長した領域とＣ面成長した領域との間に段差が生じる場合がある。このような段差を有する窒化ガリウム基板上に化合物半導体層をエピタキシャル成長させると、形成されたエピタキシャル層に段差が生じる。
【０００４】
そこで、突き出し量を一定にした固定砥粒を用いて窒化ガリウム基板の表面を研摩することにより、ファセット面成長したピット領域を有する部分と、Ｃ面成長した部分との間の段差を低減させた窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３３５６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のＧａＮ基板の製造方法では、ファセット面成長部とＣ面成長部との間の境界部がシャープな段差形状をしているため、ＧａＮ基板上に結晶をエピタキシャル成長させたとき、境界部上に原料ガス流のよどみが生じた。この原料ガス流のよどみは、境界部でのエピタキシャル異常成長を促進して、異常成長の盛り上がりが顕著になることがあった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、ファセット面成長により形成された欠陥部の上方における化合物半導体の異常成長を低減できる窒化ガリウム基板及び窒化ガリウム基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、窒化ガリウム単結晶のファセット面成長により形成され、周囲の極性に対して反転した極性を有する複数の欠陥部と、Ｃ面成長により形成されるＣ面成長部と、複数の欠陥部の各々の成長面側の端部において外部に露出する欠陥上端と、欠陥上端からＣ面成長部に向かって形成される垂直面と、垂直面とＣ面成長部との間に形成される曲面部とを備え、Ｃ面成長部の表面から複数の欠陥上端までの深さの平均値が６５ｎｍから１７５ｎｍの範囲内であり、Ｃ面成長部の表面から複数の欠陥部の垂直面と曲面部との境界までの深さの平均値が４０ｎｍ以上である窒化ガリウム基板が提供される。
【００１０】
また、本発明は、上記目的を達成するため、窒化ガリウム単結晶のファセット面成長により形成され、周囲の極性に対して反転した極性を有する複数の欠陥部と、Ｃ面成長により形成されるＣ面成長部とを有する窒化ガリウム基板を支持媒体に固定する基板固定工程と、弾性を有する定盤を用いて、支持媒体に固定された窒化ガリウム基板を研摩する研磨工程とを備える窒化ガリウム基板の製造方法が提供される。
【００１１】
また、上記窒化ガリウム基板の製造方法は、研磨工程が、複数の欠陥部それぞれの上端である欠陥上端のそれぞれとＣ面成長部との間に、曲面と欠陥上端からＣ面成長部の表面方向に沿う垂直面とをそれぞれ形成し、複数の欠陥部のそれぞれにおいて、Ｃ面成長部の表面から曲面と垂直面との境界を所定の深度の位置へ変位させ、深度の平均値が４０ｎｍ以上となるように形成してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る窒化ガリウム基板の製造方法によれば、ファセット面成長により形成された欠陥部の上方における化合物半導体の異常成長を低減した窒化ガリウム基板、及び当該窒化ガリウム基板を製造する窒化ガリウム基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態］
（ＧａＮ基板１０の構造）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る窒化ガリウム（ＧａＮ）基板の部分断面図を示しており、図１（ｂ）は、ＧａＮ基板表面の一部の領域を拡大した部分断面図を示す。
【００１４】
本発明の実施の形態に係るＧａＮ基板１０は、ＨＶＰＥ法等を用いて形成されたＧａＮ単結晶基板である。ＧａＮ基板１０は、一例として、（０００１）面、すなわちＣ面成長により形成される。そして、ＧａＮ基板１０は、図１（ａ）に示すように、Ｃ面成長により形成されるＣ面成長部１１０と、ファセット面成長した領域としての複数のファセット面成長部１２０がランダムに残存するＧａ極性面１００とを有する。本実施の形態に係るＧａＮ基板１０においては、Ｃ面成長部１１０は、ＧａＮ基板１０の表面の主要部分を形成する。すなわち、Ｃ面成長部１１０は、ＧａＮ基板１０のいわゆる主面を形成する。
【００１５】
そして、ファセット面成長部１２０の領域を拡大して示す図１（ｂ）のように、ファセット面成長部１２０は、ＧａＮ単結晶のファセット面成長により形成され、周囲の極性に対して反転した極性を有する領域である欠陥部１２１と、欠陥部１２１の成長面側としての端部が外部に露出した部分である欠陥上端１２４と、欠陥上端１２４からＣ面成長部１１０の表面に向かって欠陥部１２１の一部が除去されることにより露出するファセット面成長部１２０の側面としての垂直面１２６と、垂直面１２６の端部からＣ面成長部１１０の表面の端部まで連続して形成されるなだらかな領域であり、曲面形状を有する曲面としての曲面部１２２とを含む。
【００１６】
ここで、Ｃ面成長部１１０の表面からファセット面成長部１２０の側面の端部との変曲部としての境界、すなわち垂直面１２６と曲面部１２２との境界を境界部１３０とすると、境界部１３０は、欠陥上端１２４とＣ面成長部１１０との間に形成される。そして、境界部１３０は、Ｃ面成長部１１０の表面の法線方向に略平行となる方向に沿って、欠陥部１２１から離れた所定の位置に形成される。すなわち、境界部１３０は、欠陥上端１２４とＣ面成長部１１０との間に形成される曲面部１２２を介して、Ｃ面成長部１１０の表面から所定の深度αの位置に形成される。本実施の形態に係るＧａＮ基板１０においては、複数のファセット面成長部１２０それぞれにおける深度αに基づいて算出した深度αの平均値としての平均の深度が４０ｎｍ以上となるように曲面部１２２は形成される。
【００１７】
なお、曲面部１２２の表面は、鏡面のような完全になだらかな形状でなくてもよく、表面ラフネスが所定範囲内の多少の凹凸を有して形成することもできる。また、欠陥部１２１はＣ面成長により形成された部分よりも強度が弱く、研削されやすい性質を有する。
【００１８】
（研摩装置２０の構造）
図２は、本発明の実施の形態に係るＧａＮ基板の製造に用いる研摩装置の概要を示す。
【００１９】
研摩装置２０は、弾性を有する所定のプラスチック等の樹脂から形成された定盤２００と、定盤２００の底部に設けられ、定盤２００を所定の方向に所定の回転速度で回転させる定盤回転軸２０２と、研摩すべきＧａＮ基板を保持する支持媒体としての貼付プレート２１０と、貼付プレート２１０を定盤２００に所定の押し圧で押し付けると共に、貼付プレート２１０を所定の方向に回転させる貼付プレート回転軸２１２と、定盤２００の表面にダイヤモンドスラリー２３０等の研磨剤を所定の周期で噴射するノズル２２０とを備える。
【００２０】
（ＧａＮ基板１０の製造方法）
図３は、本発明の実施の形態に係るＧａＮ基板の製造の流れの一例を示す。
【００２１】
まず、ＨＶＰＥ法等により形成したＧａＮ基板を、Ｇａ極性面１００が加工面となるように貼付プレート２１０に貼り付ける（Ｓ１００）。ＧａＮ基板は、エレクトロンワックス等のワックスを用いて貼付プレート２１０に貼り付ける。なお、研摩前のＧａＮ基板のＧａ極性面１００に残存するファセット面成長部１２０には、曲面部１２２はいまだ形成されていない。
【００２２】
次に、所定の粒度を有するダイヤモンド砥石を用いてＧａＮ基板のＧａ極性面１００を研削する（Ｓ１１０）。続いて、ＧａＮ基板が貼り付けられている貼付プレート２１０を研摩装置２０に設置する（Ｓ１２０）。そして、貼付プレート２１０に所定の圧力を加えた状態で、所定の粒径のダイヤ砥粒を含むダイヤモンドスラリー２３０が表面上に供給された樹脂から形成される定盤２００及び貼付プレート２１０を所定時間、回転させることにより、Ｇａ極性面１００を研摩する（Ｓ１３０）。この研摩により、Ｇａ極性面１００、すなわち、Ｃ面成長部１１０の表面から所定の深度の位置へ、境界部１３０を変位させる。
【００２３】
本実施形態に係るＧａＮ基板１０の製造方法に用いる研摩装置２０の定盤２００は樹脂から形成されるので、ＧａＮ基板を研摩する際、定盤２００の表面は弾性変形する。これにより、ファセット面成長部１２０の欠陥部１２１とＣ面成長部１１０との境目を含む所定の領域が、段差の少ないなだらかな形状（曲面形状）に研摩される。これにより、曲面部１２２と欠陥部１２１の端部の欠陥上端１２４とが形成される。また、欠陥上端１２４に到達したダイヤモンドスラリー２３０は欠陥部１２１の端部を削り取り、欠陥上端１２４をＣ面成長部１１０から更に離れた位置に形成する。これにより、垂直面１２６が形成される。
【００２４】
研摩終了後、貼付プレート２１０からＧａＮ基板１０を取り外す（Ｓ１４０）。そして、取り外したＧａＮ基板１０に対して歪取り処理（Ｓ１５０）及び洗浄（Ｓ１６０）を実施する。これにより、本発明の実施の形態に係るＧａＮ基板１０が形成される。
【００２５】
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係るＧａＮ基板１０の製造方法によれば、ＧａＮ基板１０が有する欠陥上端１２４とＣ面成長部１１０との境界を含む所定の領域を、なだらかな形状とすることができる。これにより、形成されたＧａＮ基板１０の上にＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体等の化合物半導体層をエピタキシャル成長させる場合、化合物半導体の材料ガスのガス流のよどみが低減されるので、ファセット面成長部１２０の欠陥部１２１上における化合物半導体の異常成長を抑制することができる。
【００２６】
また、本発明の実施の形態に係るＧａＮ基板１０の製造方法によれば、欠陥上端１２４と曲面部１２２との間に垂直面１２６を形成して欠陥上端１２６をＣ面成長部１１０から更に離れた位置に形成することができる。そのため、曲面部１２２が存在しない場合に比べてダイヤモンドスラリー等の研磨剤が欠陥上端１２４に到達しやすくなり、欠陥部１２１が削り取られやすくなる。これにより、欠陥上端１２４がＣ面成長部１１０の表面から遠ざかりやすくなる。したがって、欠陥部１２１上における化合物半導体の異常成長を更に低減することができる。
【実施例１】
【００２７】
図４は、本発明の実施例１に係るＧａＮ基板の製造の流れを示す。また、図５（ａ）は、比較例に係るＧａＮ基板の部分断面図を示しており、図５（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の実施例１に係るＧａＮ基板の部分断面図をそれぞれ示す。
【００２８】
まず、貼付プレート２１０としての平坦な表面を有するセラミックプレートに、ＨＶＰＥ法を用いてＣ面成長により形成したＧａＮ基板を、Ｇａ極性面１００が加工面となるように貼り付けた（Ｓ２００）。セラミックプレートには、５枚のＧａＮ基板を貼り付けた。なお、ＧａＮ基板は、ファセット面成長部１２０としての複数のファセット面がランダムに残存したＧａ極性面１００を有していた。
【００２９】
次に、ダイヤモンド砥粒砥石＃３２５を用いてＧａ極性面１００を研削した（Ｓ２１０）。続いて、ＧａＮ基板を貼り付けた貼付プレート２１０を研摩装置２０に設置した（Ｓ２２０）。この場合に、研摩装置２０の定盤２００として、溝加工を施した錫定盤を用いた。そして、錫定盤上に所定粒径のダイヤモンド砥粒を含むダイヤモンドスラリー２３０を供給しながら、貼付プレート２１０に所定の圧力を加え、所定時間、Ｇａ極性面１００を研磨した（Ｓ２３０）。
【００３０】
Ｇａ極性面１００の研摩は、ダイヤモンド砥粒の径を徐々に微細な径に変更して実施した。具体的には、最終的なダイヤモンド砥粒の径が１／１０μｍとなるように、ダイヤモンド砥粒の径を徐々に減少させて研摩を実施した。これにより、Ｇａ極性面１００は、平坦な鏡面に加工された。
【００３１】
ここで、貼付プレート２１０に貼り付けた５枚のＧａＮ基板のうち、２枚のＧａＮ基板を比較例用ＧａＮ基板１０ａとして取り外した（Ｓ２４０）。比較例用ＧａＮ基板１０ａのファセット面成長部１２０の欠陥部１２１及び欠陥上端１２４とＣ面成長部１１０との境界領域を含む断面を観察した。その結果、図５（ａ）に示すように、比較例用ＧａＮ基板１０ａでは、欠陥上端１２４からＣ面成長部１１０の方向に形成される垂直面１２６とＣ面成長部１１０との境界（境界部１３０ａ）は、略９０度のシャープな形に形成されていた。
【００３２】
続いて、研摩装置２０の定盤を、樹脂から形成された定盤２００に交換した。樹脂から形成された定盤２００は、ノリタケカンパニーリミテド製のＭＦ／Ｐプレートを用いた。この樹脂製の定盤２００の上に、３枚のＧａＮ基板が貼り付けられている貼付プレート２１０を設置した。そして、樹脂製の定盤２００の上に、１／１０μｍのダイヤモンド砥粒スラリーを供給すると共に、貼付プレート２１０に所定の圧力を加えて３枚のＧａＮ基板の研摩を実施した（Ｓ２５０）。
【００３３】
その後、貼付プレート２１０からＧａＮ基板を取り外して（Ｓ２６０）、取り外したＧａＮ基板に対して歪取り処理（Ｓ２７０）及び洗浄（Ｓ２８０）を実施した。これにより、本発明の実施例１に係るＧａＮ基板１０が得られた。
【００３４】
樹脂製の定盤２００は弾性変形するので、ＧａＮ基板のファセット面成長部１２０の欠陥部１２１とＣ面成長部１１０との境界部１３０ａ付近に定盤２００が密着する。この状態でＧａＮ基板を研摩すると、シャープな境界部１３０ａに大きな負荷をダイヤモンド砥粒が加える。これにより、境界部１３０ａを含む領域は、Ｃ面成長部１１０よりも多く研摩されていく。具体的には、図５（ｂ）に示す実施例に係るＧａＮ基板１０ｂのように、欠陥上端１２４ａとＣ面成長部１１０との間に、なだらかな形状を有する曲面部１２２ａと、欠陥部１２１の成長方向に沿ってＣ面成長部１１０の方向に延びる垂直面１２６ａとが形成される。すなわち、欠陥部１２１が削り取られることによって垂直面１２６ａが露出する。
【００３５】
ここで、研摩時間の増加、又は貼付プレート２１０に加える圧力の増加に応じて、Ｃ面成長部１１０表面から、垂直面１２６ａとＣ面成長部１１０との境界である境界部１３０までの深度αは増加する傾向があった。例えば、図５（ｂ）に示すように、実施例に係るＧａＮ基板１０ｂのＣ面成長部１１０表面から境界部１３０ｂまでの深度が深度α１であったところ、研摩時間を増加させると、図５（ｃ）に示すように、実施例に係るＧａＮ基板１０ｃのＣ面成長部１１０表面から境界部１３０ｃまでの深度が深度α２まで増加した。
【００３６】
なお、深度αが増加することは、垂直面１２６とＣ面成長部１１０の表面との間に形成される曲面部１２２の領域が増加することに対応する。すなわち、図５（ｂ）及び図５（ｃ）を参照すると分かるように、深度α１が深度α２に増加することは、曲面部１２２ａよりもなだらかな領域が更に広がった曲面部１２２ｂが形成されることに対応する。
【００３７】
また、研摩時間の増加、又は貼付プレート２１０に加える圧力の増加に応じて、Ｃ面成長部１１０表面から、欠陥上端１２４までの深さβについても増加することが分かった。例えば、図５（ｂ）に示すように、実施例に係るＧａＮ基板１０ｂのＣ面成長部１１０表面から欠陥上端１２４aまでの深度が深度β１であったところ、研摩時間を増加させると、図５（ｃ）に示すように、実施例に係るＧａＮ基板１０ｃのＣ面成長部１１０表面から欠陥上端１２４ｂまでの深度が深度β２まで増加した。
【００３８】
図６（ａ）は、比較例に係るＧａＮ基板の研摩時の模式的な拡大断面図を示しており、図６（ｂ）は、本発明の実施例に係るＧａＮ基板の研摩時の模式的な拡大断面図を示す。
【００３９】
図６（ａ）を参照すると、比較例に係るＧａＮ基板の研摩時には、定盤２００として錫定盤２００ａを用いた。錫定盤２００ａはほとんど弾性変形しないので、貼付プレート２１０に貼り付けられたＧａＮ基板を研摩すると、Ｃ面成長部１１０と垂直面１２６との境界である境界部１３０ａには大きな負荷は加わらない。したがって、砥粒２３５は主としてＣ面成長部１１０の表面を削り取るので、境界部１３０ａを含む領域はシャープな形状に形成される。
【００４０】
一方、図６（ｂ）を参照すると、定盤２００としての樹脂定盤２００ｂは弾性変形する。すなわち、樹脂定盤２００ｂは、表面の一部に含まれる所定の領域が弾性変形することにより変形領域３００を形成して、変形領域３００の表面である変形領域表面３００ａが、ＧａＮ基板１０の表面に密着する。そして、貼付プレート２１０に貼り付けられたＧａＮ基板を研摩すると、Ｃ面成長部１１０と垂直面１２６との境界である境界部１３０ａには大きな負荷が加わる。したがって、砥粒２３５は境界部１３０ａを含む所定の領域をＣ面成長部１１０の表面よりも多く削り取るので、境界部１３０ａを含む領域は徐々になだらかな形状に変化する。
【００４１】
また、樹脂定盤２００ｂの変形領域３００は、境界部１３０ａを含む所定の領域が砥粒２３５によって削り取られると、削り取られた後の形状に密着するように再び弾性変形する。したがって、研摩を実施する時間の増加に応じて、ファセット成長部１２０の垂直面１２６とＣ面成長部１１０との間には、なだらかな形状の領域が増加する。すなわち、研磨を実施する時間の増加に応じて、曲面部１２２の領域が増加する。
【００４２】
図７（ａ）は、比較例に係るＧａＮ基板に複数存在する欠陥部の１つとＣ面成長部とを含む領域の断面形状を示し、図７（ｂ）は、実施例に係るＧａＮ基板に複数存在する欠陥部の１つとＣ面成長部とを含む領域の断面形状を示す。
【００４３】
なお、以下の説明において深度α及び深さβの平均値は、ＧａＮ基板の表面上に１００μｍ角の領域を規定し、この領域内に存在する複数のファセット面成長部１２０の全てについて深度α及び深さβを測定して算出した。
【００４４】
図７（ａ）を参照すると、比較例に係るＧａＮ基板においては、欠陥部１２１の領域は約４０μｍ幅であった。そして、Ｃ面成長部１１０の表面の法線方向に沿った方向に延びる垂直面１２６とＣ面成長部１１０の表面とは略９０度で交わっていた。図７（ａ）においては、Ｃ面成長部１１０の表面から欠陥上端１２４までの深さβは約７ｎｍであった。なお、比較例に係るＧａＮ基板においては、Ｃ面成長部１１０の表面から複数の欠陥部１２１それぞれの欠陥上端１２４までの深さβは、４ｎｍから１０ｎｍの範囲に分布しており、深さβの平均値は７ｎｍであった。
【００４５】
一方、図７（ｂ）を参照すると、実施例に係るＧａＮ基板１０においては、欠陥部１２１の領域は比較例と同様に約４０μｍ幅であった。しかし、欠陥上端１２４とＣ面成長部１１０の表面との間にはなだらかな曲面部１２２が形成されていた。図７（ｂ）において、Ｃ面成長部１１０の表面から境界部１３０までの深度αは約１２０ｎｍであった。また、深さβは約１４５ｎｍであった。なお、実施例に係るＧａＮ基板１０においては、Ｃ面成長部１１０の表面から複数の欠陥部１２１それぞれの境界部１３０までの深度αは２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲に分布しており、深度αの平均値は１２０ｎｍであった。更に、実施例に係るＧａＮ基板１０においては、複数の欠陥部１２１それぞれの境界部１３０から欠陥上端１２４までの距離は、５ｎｍから３０ｎｍの範囲に分布しており、当該距離の平均値は２５ｎｍであった。
【実施例２】
【００４６】
図８は、本発明の実施例に係るエピタキシャル層を有するＧａＮ基板の製造の流れを示す。
【００４７】
まず、実施例１の上記説明において得られた研摩後の比較例用ＧａＮ基板１０ａと実施例１の実施例に係るＧａＮ基板１０ｃとをそれぞれ、有機金属化学気相成長（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）装置に導入した（Ｓ３００）。そして、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、比較例用ＧａＮ基板１０ａと実施例に係るＧａＮ基板１０ｃとの上にそれぞれ、レーザ構造のエピタキシャル層を合計３μｍ形成した（Ｓ３１０）。
【００４８】
なお、レーザ構造は、複数の化合物半導体層から形成される。複数の化合物半導体層は、一例として、ｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層の上に形成されるｎ型ガイド層と、ｎ型ガイド層の上に形成される活性層と、活性層の上に形成される不純物がドーピングされていないアンドープ（ｕｎ）−キャップ層と、ｕｎ−キャップ層の上に形成されるｐ型ガイド層と、ｐ型ガイド層の上に形成されるｐ型クラッド層と、ｐ型クラッド層の上の所定の領域にリッジ状に形成されるｐ型コンタクト層とを有する。
【００４９】
続いて、エピタキシャル層を形成した後の比較例用ＧａＮ基板１０ａと実施例１の実施例に係るＧａＮ基板１０ｃの表面の形状観察を実施した（Ｓ３２０）。
【００５０】
図９は、本発明の実施例２に係るＧａＮ基板上の異常成長領域の断面を示し、図１０は、比較例用ＧａＮ基板上の異常成長領域の断面を示す。
【００５１】
まず、図１０を参照すると分かるように、レーザ構造のエピタキシャル層が形成された比較例用ＧａＮ基板１０ａにおいては、欠陥部１２１の上に異常成長した領域の高さｈ２は約１２０ｎｍであり、図示しない領域においては約３００ｎｍの高さを有する異常成長領域も観察された。比較例用ＧａＮ基板１０ａの欠陥部１２１の幅は約４０μｍであった。なお、異常成長領域の頂上からＣ面成長部１１０の表面までを測定することにより、異常成長した領域の高さｈ２を測定できる。
【００５２】
一方、図９を参照すると分かるように、エピタキシャル層が形成された実施例に係るＧａＮ基板１０ｃの欠陥部１２１の上に異常成長した領域の高さは約１８ｎｍであった。また、実施例に係るＧａＮ基板１０ｃの欠陥部１２１の幅は約４０μｍであった。なお、異常成長領域の頂上からＣ面成長部１１０の表面までを測定することにより、異常成長した領域の高さｈ１を測定できる。これにより、ファセット面成長部１２０の欠陥部１２１の端部である欠陥上端１２４とＣ面成長部１１０との間になだらかな形状を有する領域、すなわち曲面部１２２を形成することにより、異常成長する領域の高さを大幅に低減できることが示された。
【００５３】
図１１は、実施例及び比較例に係る深度αの平均値と異常成長した領域の高さの平均値との関係を示す。
【００５４】
実施例１と同様にして、それぞれ異なる深度を有する実施例に係るＧａＮ基板１０を形成した。そして、複数のＧａＮ基板１０の上に実施例２と同様にして、レーザ構造のエピタキシャル層を形成して、エピタキシャル成長後の複数のＧａＮ基板１０の表面形状を観察した。なお、複数の比較例に係るＧａＮ基板１０ａについても、そのそれぞれの上にレーザ構造のエピタキシャル層を形成して、表面形状を観察した。
【００５５】
その結果、図１１に示すように、比較例に係るＧａＮ基板においては、欠陥部１２１の上の異常成長した領域の平均高さは約１５０ｎｍであった。具体的には、異常成長した領域の高さは１２０ｎｍから２００ｎｍの範囲に分布していた。一方、実施例に係るＧａＮ基板においては、深度αの平均値が４０ｎｍ程度で、異常成長した領域の平均の高さは６０ｎｍ程度であったが、深度αの平均値が７０ｎｍ以上では、異常成長した領域の平均の高さは２５ｎｍ以下であった。図１１の結果から、異常成長する領域の高さを低減する観点からは、深度αの平均値は４０ｎｍ以上が好ましく、更に、深度αの平均値が７０ｎｍ以上であることがより好ましいことが示された。
【００５６】
なお、図１１に示す各点の値は以下のとおりである。すなわち、比較例に係るＧａＮ基板においては、深度αが０ｎｍの場合、異常成長した領域の平均高さは１５０ｎｍであった。一方、実施の形態に係るＧａＮ基板においては、深度αの平均値が４０ｎｍの場合、異常成長高さの平均は６０ｎｍであり、深度αの平均値が５０ｎｍの場合、異常成長高さの平均は４０ｎｍであり、深度αの平均値が７０ｎｍの場合、異常成長高さの平均は２５ｎｍであり、深度αの平均値が１００ｎｍの場合、異常成長高さの平均は２２ｎｍであり、深度αの平均値が１５０ｎｍの場合、異常成長高さの平均は１６ｎｍであった。
【００５７】
図１２は、実施例及び比較例に係る深さβの平均値と異常成長した領域の高さの平均値との関係を示す。
【００５８】
具体的に、図１２は、図１１において観察した各ＧａＮ基板について、Ｃ面成長部１１０の表面から欠陥上端１２４までの距離である深さβと異常成長した領域の高さとの相関図である。実施例に係るＧａＮ基板においては、深さβの平均値が深くなるほど異常成長した領域の平均高さも低減した。これは、欠陥部１２１の端部である欠陥上端１２４がＣ面成長部１１０の表面から離れ、Ｃ面成長部１１０の表面に対して欠陥上端１２４が低下する分、欠陥部上端１２４の上の異常成長高さが低下するためと考えられる。
【００５９】
なお、図１２に示す各点の値は以下のとおりである。すなわち、比較例に係るＧａＮ基板においては、深さβの平均深さは７ｎｍであり、異常成長した領域の平均高さは１５０ｎｍであった。一方、実施の形態に係るＧａＮ基板においては、深度αの平均値が６５ｎｍの場合、異常成長高さの平均は６０ｎｍであり、深度αの平均値が７５ｎｍの場合、異常成長高さの平均は４０ｎｍであり、深度αの平均値が９５ｎｍの場合、異常成長高さの平均は２５ｎｍであり、深度αの平均値が１２５ｎｍの場合、異常成長高さの平均は２２ｎｍであり、深度αの平均値が１７５ｎｍの場合、異常成長高さの平均は１６ｎｍであった。
【００６０】
（実施例の効果）
本発明の実施例によれば、ＧａＮ基板のＣ面成長部の表面からファセット面成長部の欠陥部の上端である欠陥上端から延びる垂直面とＣ面成長部との境界までの間になだらかな形状が含まれるように加工すると共に、Ｃ面成長部の表面から境界までの深度を４０ｎｍ以上とすることができる。これにより、実施例に係るＧａＮ基板上に化合物半導体層をエピタキシャル成長した際に、欠陥部上において異常成長する領域の高さを低減することができる。したがって、本発明の実施例に係るＧａＮ基板を用いれば、発光ダイオード、半導体レーザ等の発光装置の形成の際の歩留りを向上させることができると共に、発光特性等の性能を改善することができる。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）は、実施の形態に係る窒化ガリウム（ＧａＮ）基板の部分断面図であり、（ｂ）は、ＧａＮ基板表面の一部の領域を拡大した部分断面図である。
【図２】実施の形態に係るＧａＮ基板の製造に用いる研摩装置の概要図である。
【図３】実施の形態に係るＧａＮ基板の製造の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】実施例に係るＧａＮ基板の製造の流れを示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、比較例に係るＧａＮ基板の部分断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、実施例に係るＧａＮ基板の部分断面図である。
【図６】（ａ）は、比較例に係るＧａＮ基板の研摩時の模式的な拡大断面図であり、（ｂ）は、実施例に係るＧａＮ基板の研摩時の模式的な拡大断面図である。
【図７】（ａ）は、比較例に係るＧａＮ基板に複数存在する欠陥部の１つとＣ面成長部とを含む領域の断面形状を示す図であり、（ｂ）は、実施例に係るＧａＮ基板に複数存在する欠陥部の１つとＣ面成長部とを含む領域の断面形状を示す図である。
【図８】実施例に係るエピタキシャル層を有するＧａＮ基板の製造の流れを示すフローチャートである。
【図９】実施例に係るＧａＮ基板上の異常成長領域の断面を示す図である。
【図１０】比較例用ＧａＮ基板上の異常成長領域の断面を示す図である。
【図１１】実施例及び比較例に係る深度αの平均値と異常成長した領域の高さの平均値との関係を示す図である。
【図１２】実施例及び比較例に係る深さβの平均値と異常成長した領域の高さの平均値との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ＧａＮ基板
１０ａ  比較例用ＧａＮ基板
１０ｂ、１０ｃ  実施例に係るＧａＮ基板
２０  研摩装置
１００  Ｇａ極性面
１１０  Ｃ面成長部
１２０  ファセット面成長部
１２１  欠陥部
１２２、１２２ａ、１２２ｂ  曲面部
１２４、１２４ａ、１２４ｂ  欠陥上端
１２６、１２６ａ、１２６ｂ  垂直面
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ  境界部
２００  定盤
２００ａ  錫定盤
２００ｂ  樹脂定盤
２０２  定盤回転軸
２１０  貼付プレート
２１２  貼付プレート回転軸
２２０  ノズル
２３０  ダイヤモンドスラリー
２３５  砥粒
３００  変形領域
３００ａ  変形領域表面
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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