Ｎａフラックス法を用いた低反り・低欠陥窒化ガリウムウエハ作製技術の研究開発

Na助熔剂法低翘曲、低缺陷氮化镓晶圆制造技术的研究与开发

基本信息

批准号：
14J00276
负责人：
今西正幸
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、GaN結晶の低欠陥化・低反り化がより一層重要視されている。本研究では、複数の微小種結晶(ポイントシード)を用意し、Naフラックス法で成長する過程で合体させることで大口径かつ反りの小さいGaN基板作製を目指している。平成26年度における本取り組みでは、結晶をa軸方向に結合させることで結合界面における欠陥が抑制できることを明らかにしたのに加え、ポイントシードパターン及び結晶膜厚の検討を行うことで曲率半径100m以上の2インチGaNウエハの作製に成功した。平成27年度では、1.a軸方向の結合で結合界面における欠陥が抑制されるメカニズムを解明及び2.GaN結晶バルク化にむけた格子定数の均一化に取り組んだ。1. 初年度において明らかにされなかった結晶結合界面における転位抑制メカニズムの解明に取り組んだ。アルカリ融液エッチングにより転位上に形成されるエッチピット形状の評価に加え、TEM観察により転位の伝播方向を調査した。その結果、結晶をa軸方向に結合させた際に、転位はc軸方向に伝播せず、横方向に伝播することが明らかになった。SEMにより結晶結合界面付近を詳細に観察した結果、結合界面において新たに{10-11}面が形成されていることが分かり、転位はその上を伝播していることが明らかになった。2. ポイントシード上結晶は{10-11}面及びc面で構成されるが、制動放射X線回折測定により各セクターの格子定数を調査した結果、{10-11}セクターにおける格子定数がc面に比較し、格子定数が拡張していることが分かった。セクターによって格子定数が異なる要因を分析した結果、{10-11}セクターにおける酸素濃度がc面セクターに比較し大きくなっており、酸素不純物の取り込みが格子定数を悪化させていることを明らかにした。そこで、ポイントシード径及びピッチ両方を縮小する試みを行った結果、低反りかつ大部分(90%以上)がc面セクターで構成された結晶の作製に成功した。

近年来，减少GaN晶体的缺陷和翘曲变得更加重要。在这项研究中，我们的目标是通过使用Na助熔剂方法制备多个微晶种（点晶种）并在生长过程中将它们合并来制造大直径和低翘曲的GaN衬底。在2014年的这个项目中，我们发现通过在a轴方向接合晶体可以抑制接合界面的缺陷，并且我们还研究了点种子图案和晶体膜厚度以实现曲率半径100 m以上我们成功制作了2英寸GaN晶圆。 2015年度，我们致力于1.阐明通过a轴方向的键合来抑制键合界面缺陷的机制，以及2.使块状GaN晶体的晶格常数均匀化。 1. 我们致力于阐明第一年尚未阐明的晶体键界面位错抑制机制。除了评估通过碱性熔融蚀刻在位错上形成的蚀刻坑的形状之外，我们还通过TEM观察研究了位错的传播方向。结果表明，当晶体沿a轴方向结合时，位错不会沿c轴方向传播，而是沿横向传播。使用SEM对晶体键合界面附近进行详细观察，结果发现在键合界面处形成了新的{10-11}面，并且可知位错在其上传播。 2. 点晶种由{10-11}面和c面构成，通过轫致辐射X射线衍射测定调查各扇区的晶格常数，结果，{10-11}扇区的晶格常数c 可知，与表面相比，晶格常数扩大。对导致晶格常数因扇区而不同的因素进行分析的结果表明，{10-11}扇区中的氧浓度高于c面扇区中的氧浓度，并且掺入氧杂质使晶格常数恶化。因此，我们尝试减小点晶种直径和间距，结果成功地生产出了低翘曲且大部分（90%或更多）由c面扇区组成的晶体。