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JP2008044842A - Group iii-v nitride-based semiconductor substrate - Google Patents

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JP2008044842A JP2007234058A JP2007234058A JP2008044842A JP 2008044842 A JP2008044842 A JP 2008044842A JP 2007234058 A JP2007234058 A JP 2007234058A JP 2007234058 A JP2007234058 A JP 2007234058A JP 2008044842 A JP2008044842 A JP 2008044842A
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Masatomo Shibata
真佐知 柴田
Yuichi Oshima
祐一 大島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a self-standing group III-V nitride-based semiconductor substrate almost free from warp. <P>SOLUTION: A GaN layer 33 is epitaxially grown on a sapphire substrate 31 through a GaN low-temperature buffer layer 32. Then the substrate is taken out of a reaction tube, and a self-standing GaN substrate 35 is obtained by removing the sapphire substrate 31, the GaN low-temperature buffer layer 32 and a portion of the GaN layer 33. Thereafter, the self-standing GaN substrate 35 is put in an electric furnace and heat-treated at 1,200°C for 24 h in an NH<SB>3</SB>atmosphere. Thereby, a self-standing GaN substrate having surface dislocation density of 4×10<SP>7</SP>cm<SP>-2</SP>, rear surface dislocation density of 8×10<SP>5</SP>cm<SP>-2</SP>, and a dislocation density ratio of 50 can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、III−V族窒化物系半導体基板に関するものである。   The present invention relates to a group III-V nitride semiconductor substrate.

窒化物半導体材料は、禁制帯幅が充分大きく、バンド間遷移も直接遷移型であるため、短波長発光素子への適用が盛んに検討されている。また、電子の飽和ドリフト速度が大きいこと、ヘテロ接合による2次元キャリアガスの利用が可能なこと等から、電子素子への応用も期待されている。   Nitride semiconductor materials have a sufficiently large forbidden band width and a direct transition type between band transitions. Therefore, application to a short wavelength light emitting element has been actively studied. In addition, application to electronic devices is also expected due to the high saturation drift velocity of electrons and the use of two-dimensional carrier gas by heterojunction.

これらの素子を構成する窒化物半導体層は、有機金属気相成長法(MOVPE)、分子線気相成長法(MBE)、ハイドライド気相成長法(HVPE)等の気相成長法を用いて下地基板上にエピタキシャル成長を行うことにより得られる。ところが、この窒化物半導体層と格子定数の整合する下地基板が存在しないため、良質の成長層を得ることが困難であり、得られる窒化物半導体層中には多くの結晶欠陥が含まれていた。この結晶欠陥は、素子特性の向上を阻害する要因となることから、これまで、窒化物半導体層中の結晶欠陥を低減する検討が盛んに行われてきた。   The nitride semiconductor layers constituting these elements are formed using a vapor phase growth method such as metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE), molecular beam vapor phase epitaxy (MBE), or hydride vapor phase epitaxy (HVPE). It is obtained by performing epitaxial growth on the substrate. However, since there is no underlying substrate having a lattice constant matching with this nitride semiconductor layer, it is difficult to obtain a high-quality growth layer, and the obtained nitride semiconductor layer contains many crystal defects. . Since this crystal defect becomes a factor that hinders improvement in device characteristics, so far, studies have been actively conducted to reduce the crystal defect in the nitride semiconductor layer.

結晶欠陥の比較的少ないIII族元素窒化物系結晶を得るための方法として、サファイア等の異種基板上に低温堆積緩衝層(バッファ層)を形成し、その上にエピタキシャル成長層を形成する方法が知られている。低温堆積緩衝層を用いた結晶成長法では、まず、サファイア等基板上にAlNまたはGaNを500℃付近で堆積し、アモルファス状の膜ないし一部多結晶を含む連続膜を形成する。これを1000℃付近に昇温することで一部を蒸発させ、また結晶化することで、密度の高い結晶核を形成する。これを成長の核として比較的結晶性のよいGaN膜が得られる。しかしながら、低温堆積緩衝層を形成する方法を用いても、貫通転位や空孔パイプなどの結晶欠陥が相当程度存在し、現在望まれているような高性能の素子を得るには不充分であった。   As a method for obtaining Group III element nitride-based crystals with relatively few crystal defects, a method is known in which a low temperature deposition buffer layer (buffer layer) is formed on a dissimilar substrate such as sapphire and an epitaxial growth layer is formed thereon. It has been. In the crystal growth method using the low temperature deposition buffer layer, first, AlN or GaN is deposited on a substrate such as sapphire at around 500 ° C. to form an amorphous film or a continuous film partially including polycrystal. This is heated to around 1000 ° C. to partially evaporate and crystallize to form high-density crystal nuclei. Using this as a growth nucleus, a GaN film with relatively good crystallinity can be obtained. However, even if a method for forming a low temperature deposition buffer layer is used, there are considerable crystal defects such as threading dislocations and hole pipes, and it is not sufficient to obtain a high-performance device that is currently desired. It was.

そこで、結晶成長用の基板としてGaN基板を用い、この上に素子部を構成する半導体多層膜を形成する手法が盛んに検討されている。以下、こうした結晶成長用のGaN基板を、自立GaN基板と称する。自立GaN基板を得るための手法として、ELO(Epitaxial Lateral Overgrowth)技術が知られている。ELOとは、下地基板にストライプ状開口部を有するマスクを形成し、開口部からラテラル成長させることにより転位の少ないGaN層を得る技術である。特開平11−251253号公報では、このELO技術を用いてサファイア基板上にGaN層を形成した後、サファイア基板をエッチング等により除去し、自立GaN基板を得ることが提案されている。   Therefore, a method of using a GaN substrate as a substrate for crystal growth and forming a semiconductor multilayer film constituting an element portion thereon has been actively studied. Hereinafter, such a GaN substrate for crystal growth is referred to as a free-standing GaN substrate. An ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) technique is known as a technique for obtaining a self-standing GaN substrate. ELO is a technique for obtaining a GaN layer with few dislocations by forming a mask having a stripe-shaped opening on a base substrate and laterally growing from the opening. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-251253 proposes that a GaN layer is formed on a sapphire substrate using this ELO technique, and then the sapphire substrate is removed by etching or the like to obtain a self-standing GaN substrate.

一方、ELOの手法をさらに発展させた手法としてFIELO(Facet-Initiated Epitaxial Lateral Overgrowth)技術(A. Usui et al., Jpn.J. Appl.Phys. Vol.36(1997) pp.L.899-L.902))が開発されている。この技術は、酸化シリコンマスクを用いて選択成長を行う点でELOと共通するが、その際、マスク開口部にファセットを形成する点で相違している。ファセットを形成することにより、転位の伝搬方向を変え、エピタキシャル成長層の上部に至る貫通転位を低減するものである。この方法を用いることにより、たとえばサファイア等の下地基板上に厚膜のGaN層を成長させ、その後下地基板を除去することにより、結晶欠陥の比較的少ない良質の自立GaN基板を得ることができる。   On the other hand, the FELLO (Facet-Initiated Epitaxial Lateral Overgrowth) technology (A. Usui et al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 36 (1997) pp. L. 899-) L.902)) has been developed. This technique is common to ELO in that selective growth is performed using a silicon oxide mask, but differs in that facets are formed in the mask opening. By forming facets, the propagation direction of dislocations is changed, and threading dislocations reaching the upper part of the epitaxial growth layer are reduced. By using this method, a high-quality free-standing GaN substrate with relatively few crystal defects can be obtained by growing a thick GaN layer on a base substrate such as sapphire and then removing the base substrate.

しかしながら、このような方法で作製した自立GaN基板には解決すべき課題も残されていた。その最も大きな課題は反りの発生である。例えばサファイア基板を除去した自立GaN基板では、成長面を上にして、凹面状に反っていることが知られている。この反りの曲率半径は数十cm程度にも達する。この反りが大きいと、これを基板としてデバイス用の層構造をMOVPE装置などで成長する場合に、基板ホルダーに基板が密着できないため温度分布が生じて均一な組成、不純物分布などが得られない。また、均一なリソグラフィが困難となるため、デバイスの歩留まりが大きく損なわれる。この反りの大きさはもちろん小さいほどよいが、曲率半径として1m以上とすることが望まれる。   However, problems to be solved still remain in the self-standing GaN substrate manufactured by such a method. The biggest problem is the generation of warpage. For example, it is known that a self-standing GaN substrate from which a sapphire substrate is removed is warped concavely with the growth surface facing upward. The curvature radius of this warp reaches about several tens of centimeters. If this warpage is large, when a layer structure for a device is grown with a MOVPE apparatus or the like using this as a substrate, the substrate cannot be brought into close contact with the substrate holder, resulting in a temperature distribution and a uniform composition and impurity distribution cannot be obtained. In addition, since uniform lithography becomes difficult, the device yield is greatly impaired. Of course, the smaller the warp, the better, but it is desirable that the radius of curvature be 1 m or more.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、反りの小さいIII−V族窒化物系半導体自立基板を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a group III-V nitride semiconductor free-standing substrate having a small warpage.

本発明者らの検討によれば、自立基板の反りは、基板表面と裏面とのそれぞれの面で平均した転位(特に刃状転位)密度が異なり、基板中で分布を持つためであることが原因していることが判明した。すなわち、基板の一方の面と他方の面との転位密度の差が大きいほど、その反りは大きくなるのである。従って、反りを低減するためには、この転位密度の分布を制御することが極めて重要となる。   According to the study by the present inventors, the warpage of the free-standing substrate is due to the fact that the average dislocation density (particularly the edge dislocation) differs between the front surface and the back surface of the substrate and has a distribution in the substrate. It turned out to be the cause. That is, the greater the difference in dislocation density between one surface and the other surface of the substrate, the greater the warpage. Therefore, it is extremely important to control the dislocation density distribution in order to reduce warpage.

一方の面と他方の面との刃状転位密度の差が転位の勾配が基板の反りをもたらすことについては、次のように考えることができる。六方晶GaNにおいては、結晶粒が高密度で存在しており、異種基板との格子不整合によって、結晶粒同士にわずかな回転のずれが存在するために、その境界には刃状転位が多数存在することになる。刃状転位密度と結晶粒サイズの間にはほぼ線形な関係が認められ、この結晶粒の大きさdと基板内部に蓄積される歪の大きさ(ε)には、
ε=Δ/d (1)
という関係式が成り立つ。ここで、Δは、ほぼ、刃状転位のバーガースベクトルに等しい。従って、一方の面と他方の面で転位密度が異なる基板が存在すると、この歪の大きさが基板内部で異なり,それが原因で反りが発生する。
The difference in the edge dislocation density between one surface and the other surface can be considered as follows that the dislocation gradient causes the substrate to warp. In hexagonal GaN, crystal grains exist at a high density, and there is a slight rotational shift between the crystal grains due to lattice mismatch with different substrates, so that there are many edge dislocations at the boundaries. Will exist. A substantially linear relationship is recognized between the edge dislocation density and the crystal grain size. The crystal grain size d 0 and the strain accumulated in the substrate (ε) are:
ε = Δ / d 0 (1)
The following relational expression holds. Here, Δ is approximately equal to the Burgers vector of edge dislocations. Therefore, when a substrate having different dislocation densities exists on one surface and the other surface, the magnitude of this strain differs inside the substrate, which causes warpage.

実際に、異種基板上にGaN層をエピタキシャル成長させた後、異種基板を除去することにより自立GaN基板を作製した場合、基板とGaN層との界面において、格子不整合に由来して10〜1011cm−2の高い刃状転位密度となる。このような結晶でも、ラテラル成長をはじめとする種々の低転位化技術や、厚膜成長によって、GaN層表面では10〜10cm−2程度の転位密度まで下がる。このような基板の反りは、通常、一方の面の刃状転位密度が10cm−2程度で、他方の面の刃状転位密度が10cm−2程度となる。厚さが200μmの自立GaN基板の場合には、反りの曲率半径はおよそ20cmと非常に大きくなり、このままではデバイス応用に供することは困難である。一方、刃状転位密度が高い側の面でその値が10cm−2程度と小さくなれば、反りの曲率半径は10m程度と反りが大きく改善され、デバイス応用に適した基板を得ることができる。 Actually, when a self-standing GaN substrate is produced by epitaxially growing a GaN layer on a heterogeneous substrate and then removing the heterogeneous substrate, 10 9 to 10 due to lattice mismatch at the interface between the substrate and the GaN layer. A high edge dislocation density of 11 cm −2 is obtained. Even in such a crystal, the dislocation density is reduced to about 10 5 to 10 7 cm −2 on the surface of the GaN layer by various low-dislocation technologies including lateral growth and thick film growth. Such warpage of the substrate usually has an edge dislocation density on one side of about 10 9 cm −2 and an edge dislocation density on the other side of about 10 6 cm −2 . In the case of a self-supporting GaN substrate having a thickness of 200 μm, the curvature radius of warpage is as large as about 20 cm, and it is difficult to use it for device application as it is. On the other hand, if the value is reduced to about 10 7 cm −2 on the surface having the higher edge dislocation density, the curvature radius of warpage is about 10 m, and the warpage is greatly improved, and a substrate suitable for device application can be obtained. it can.

以上、特に刃状転位密度の制御によって基板の反りを抑制できる理由について述べたが、同様に、刃状転位密度を含む全転位密度を制御することによっても基板の反りを有効に抑制できる。   The reason why the warpage of the substrate can be suppressed by controlling the edge dislocation density has been described above. Similarly, the warpage of the substrate can be effectively suppressed by controlling the total dislocation density including the edge dislocation density.

本発明は、上記観点に基づいてなされたものであり、全転位密度、特に刃状転位密度の制御によって基板の反りを抑制するものである。   The present invention has been made based on the above viewpoint, and suppresses the warpage of the substrate by controlling the total dislocation density, particularly the edge dislocation density.

本発明によれば、自立したIII−V族窒化物系半導体基板において、刃状転位密度の低い側の面の転位密度をm、刃状転位密度の高い側の面の転位密度をmとしたとき、m/mの値が1000未満であることを特徴とするIII−V族窒化物系半導体基板が提供される。 According to the present invention, in a self-supporting group III-V nitride semiconductor substrate, the dislocation density on the lower edge dislocation density side is m 1 , and the dislocation density on the higher edge dislocation density side is m 2. In this case, a group III-V nitride-based semiconductor substrate having a m 2 / m 1 value of less than 1000 is provided.

本発明によれば、基板の反りが顕著に改善される。反りの低減効果が安定的に得られることから、製造安定性の点でも優れる。   According to the present invention, the warpage of the substrate is remarkably improved. Since the effect of reducing warpage can be stably obtained, the manufacturing stability is also excellent.

このIII−V族窒化物系半導体基板において、mは、好ましくは5×10cm-2以下、より好ましくは5×10cm-2以下とすることができる。こうすることで、良好な結晶品質を実現しつつ反りを効果的に抑制することができる。 In this group III-V nitride semiconductor substrate, m 1 can be preferably 5 × 10 7 cm −2 or less, more preferably 5 × 10 6 cm −2 or less. By doing so, it is possible to effectively suppress warping while realizing good crystal quality.

なお、本発明における転位密度および刃状転位密度は、面内の平均密度をいう。たとえばマスク成長によって作製したIII−V族窒化物系半導体基板の場合、製造方法によっては基板面内で転位密度が異なる場合がある。このような面内転位密度分布が存在する場合、平均転位密度や平均刃状転位密度を上記範囲内の値となるように構成することで、基板の反りを効果的に低減することができる。   In the present invention, the dislocation density and the edge dislocation density refer to an in-plane average density. For example, in the case of a group III-V nitride semiconductor substrate manufactured by mask growth, the dislocation density may be different in the substrate plane depending on the manufacturing method. When such an in-plane dislocation density distribution exists, the warpage of the substrate can be effectively reduced by configuring the average dislocation density and the average edge dislocation density to be values within the above range.

以上説明したように本発明によれば、基板内の転位密度、特に刃状転位密度を制御しているため、反りの小さい自立したIII−V族窒化物系半導体基板が安定的に得られる。   As described above, according to the present invention, since the dislocation density in the substrate, particularly the edge dislocation density, is controlled, an independent III-V group nitride semiconductor substrate with small warpage can be stably obtained.

本発明における「自立した」基板とは、自らの形状を保持でき、ハンドリングに不都合が生じない程度の強度を有する基板をいう。このような強度を具備するようにするため、自立基板の厚みは、好ましくは30μm以上、より好ましくは50μm以上とする。また、素子形成後の劈開の容易性等を考慮し、自立基板の厚みは、好ましくは1mm以下、より好ましくは300μm以下とする。あまり厚さが厚いと劈開が困難となり、劈開面に凹凸が生じる。この結果、たとえば半導体レーザ等に適用した場合、反射のロスによるデバイス特性の劣化が問題となる。   The “self-supporting” substrate in the present invention refers to a substrate having a strength that can retain its shape and does not cause inconvenience in handling. In order to have such strength, the thickness of the self-supporting substrate is preferably 30 μm or more, more preferably 50 μm or more. In consideration of easiness of cleavage after element formation, the thickness of the self-supporting substrate is preferably 1 mm or less, more preferably 300 μm or less. If the thickness is too thick, it will be difficult to cleave, and the cleaved surface will be uneven. As a result, when applied to, for example, a semiconductor laser, deterioration of device characteristics due to loss of reflection becomes a problem.

本発明におけるIII−V族窒化物系半導体とは、InGaAl1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される半導体が挙げられる。このうち、GaN、AlGaN等の半導体が好ましく用いられる。強度、製造安定性等、基板材料に求められる特性を満足するからである。 The III-V nitride semiconductor in the present invention, a semiconductor is represented by In x Ga y Al 1-x -y N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ x + y ≦ 1) Can be mentioned. Of these, semiconductors such as GaN and AlGaN are preferably used. This is because the properties required for the substrate material such as strength and manufacturing stability are satisfied.

本発明は、自立基板の転位密度、特に刃状転位密度の低減によって基板の反りを抑制するものである。一般に転位のキャラクタとして、「刃状(edge)」、「螺旋(screw)」といった名称が用いられる。この刃状転位および螺旋転位は、転位線の走る方向に対してバーガースベクトルbがそれぞれ、垂直、平行な場合を示している。刃状と螺旋のキャラクタが混ざった場合、すなわち転位線に対してバーガースベクトルbが斜めのときは「混合(mixed)」転位と呼ぶ。ここで、一本の転位内で、バーガースベクトルbの方向に対して転位線方向が変化する場合がある。転位は必ずしも真っ直ぐに走っているとは限らず、むしろ曲がっている場合が多い。極端な例として転位線が輪状に形成されている場合を考えると、バーガースベクトルbと平行に走る部分は螺旋転位となり、バーガースベクトルbと垂直に走る部分は刃状転位となる。本発明における「刃状転位」とは、このように転位の一部が刃状転位となっている場合も含む。   The present invention suppresses the warpage of the substrate by reducing the dislocation density of the self-standing substrate, particularly the edge dislocation density. In general, names such as “edge” and “screw” are used as dislocation characters. The edge dislocations and the screw dislocations indicate cases where the Burgers vector b is perpendicular and parallel to the direction in which the dislocation line runs. When the blade-shaped and spiral characters are mixed, that is, when the Burgers vector b is oblique with respect to the dislocation line, this is called “mixed” dislocation. Here, the dislocation line direction may change with respect to the direction of the Burgers vector b within one dislocation. Dislocations do not always run straight, but are often bent. Considering the case where dislocation lines are formed in a ring shape as an extreme example, a portion that runs parallel to Burgers vector b is a spiral dislocation, and a portion that runs perpendicular to Burgers vector b is an edge dislocation. The “edge dislocation” in the present invention includes such a case where a part of the dislocation is an edge dislocation.

転位キャラクタの判別は、たとえば透過電子顕微鏡(TEM)により行うことができる。TEM観察の際に選択された回折格子面の法線ベクトル(「回折ベクトル」と呼ぶ。)gと転位線のバーガースベクトルbが垂直である場合、すなわち、それぞれのベクトルの内積がゼロ(回折ベクトルg・バーガースベクトルb=0)の場合に転位のコントラストが消滅することになる。このことを利用することにより、未知の転位キャラクタ(刃状、螺旋、混合)を決定することができる。   The dislocation character can be identified by, for example, a transmission electron microscope (TEM). When the normal vector (referred to as “diffraction vector”) g of the diffraction grating surface selected during TEM observation and the Burgers vector b of the dislocation line are perpendicular, that is, the inner product of each vector is zero (diffraction vector) In the case of g · Burgers vector b = 0), the dislocation contrast disappears. By utilizing this, an unknown dislocation character (blade, spiral, mixed) can be determined.

また、転位キャラクタは、化学溶液によって選択的にエッチングし、その結果形成された窪み(エッチピット)の形状および深さの観察結果から判別することもできる。   The dislocation character can also be discriminated from the observation result of the shape and depth of the depression (etch pit) formed as a result of selective etching with a chemical solution.

本発明における自立したIII−V族窒化物系半導体基板は、異種基板上にFIELOあるいはペンディオエピタキシにより形成した後、かかる異種基板を除去することにより形成することができる。このような方法で作製した場合、表面転位密度の少ない基板を安定的に製造することができる。FIELOは、複数の開口部を有するマスクを形成し、開口部を成長領域としてファセット構造を形成しながらGaN層を気相成長させる方法である。隣接する開口部から成長したGaN結晶が合体して、転移の伝搬方向が基板と平行な方向に変化し、表面転移密度の低いGaN層が得られる。このGaN層と異種基板を分離することにより、高品質の自立GaN基板を得ることができる。一方、ペンディオエピタキシは、まず、異種基板上にAlxGa1-xN(0≦x≦1)からなる低温バッファー層を形成し、次いでこの上にAlyGa1-yN(0≦y≦1)からなる第一の結晶層を形成する。この結晶層の上に複数のストライプ状開口部を有するマスクを形成した後、エッチングを行い、ストライプ状の第一のAlyGa1-yN層を形成する。そして、これを起点としてAlGa1-zN(0≦z≦1)結晶を気相成長させ、厚膜のAlGa1-zNからなる第二の単結晶層を形成する。その後、第二の単結晶層と異種基板を分離することにより、高品質の自立基板を得ることができる。 The self-supporting group III-V nitride semiconductor substrate according to the present invention can be formed by forming a heterogeneous substrate by FIELO or pendio epitaxy and then removing the heterogeneous substrate. When produced by such a method, a substrate having a low surface dislocation density can be stably produced. FIELO is a method in which a GaN layer is vapor-phase grown while forming a mask having a plurality of openings and forming a facet structure with the openings as growth regions. GaN crystals grown from adjacent openings merge to change the propagation direction of the transition in a direction parallel to the substrate, thereby obtaining a GaN layer having a low surface transition density. By separating the GaN layer and the heterogeneous substrate, a high-quality free-standing GaN substrate can be obtained. On the other hand, in pendioepitaxy, first, a low-temperature buffer layer made of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) is formed on a heterogeneous substrate, and then Al y Ga 1-y N (0 ≦ x) is formed thereon. A first crystal layer composed of y ≦ 1) is formed. A mask having a plurality of stripe openings is formed on the crystal layer, and then etching is performed to form a stripe-shaped first Al y Ga 1-y N layer. Then, starting from this, an Al z Ga 1-z N (0 ≦ z ≦ 1) crystal is vapor-phase grown to form a second single crystal layer made of thick Al z Ga 1-z N. Then, a high-quality free-standing substrate can be obtained by separating the second single crystal layer and the dissimilar substrate.

ところが、こうした方法により基板を作製した場合、転位が低減され、良好な結晶品質が得られるが、反りについてはより促進される方向となる。素子形成面については転位が効果的に低減される一方、素子形成面と反対側の面については転位が多量に残存した状態となるため、低転位化を図ることにより、かえって基板表面と裏面における転位密度の比が通常よりも増大するからである。本発明はこうした低転位基板に適用した場合、顕著な効果を発揮し、良好な結晶品質を実現しつつ反りを効果的に抑制することができる。   However, when a substrate is produced by such a method, dislocation is reduced and good crystal quality can be obtained, but warping tends to be further promoted. While dislocations are effectively reduced on the element formation surface, a large amount of dislocations remain on the surface opposite to the element formation surface. This is because the ratio of dislocation density increases more than usual. When the present invention is applied to such a low dislocation substrate, the present invention exhibits a remarkable effect and can effectively suppress warpage while realizing good crystal quality.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中、「全転位密度」および「刃状転位密度」は、基板表面や基板裏面の平均密度を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the examples, “total dislocation density” and “edge dislocation density” mean the average densities of the substrate surface and the back surface of the substrate.

実施例1
本実施例では、前述のFIELOを用いてサファイア基板上にGaNエピタキシャル層を成長させ、その後、サファイア基板を除去することにより自立GaN基板を作製し、評価した。以下、本実施例に係る自立GaN基板の作製方法について図1を参照して説明する。
Example 1
In this example, a GaN epitaxial layer was grown on the sapphire substrate using the above-described FIELO, and then the sapphire substrate was removed to produce and evaluate a self-standing GaN substrate. Hereinafter, a method of manufacturing a self-standing GaN substrate according to this example will be described with reference to FIG.

まず図1(a)のようにサファイア基板11を用いて、GaNエピタキシャル層12を成長させ、その上に、ストライプ状の開口部を有する酸化シリコンマスク13を形成し、図2に示したHVPE成長装置にセットする。この装置では、III族元素のハロゲン化物であるGaClを基板に輸送できる装置であり、GaClは、導入管22からHもしくはNといったキャリアガスとともに供給されるHClとGa金属21との反応で生成される。基板領域で、GaClと導入管23から供給されるNHとが混合され、これらが反応しながら基板24上でGaNが気相成長する。基板領域の温度は電気炉25で1000℃に設定した。また、原料となるGaCl分圧、NH分圧を基板領域でそれぞれ、5×10−3atm、0.3atmとした。この条件で成長速度は約50μm/hである。ドーピング原料ガスであるSiHClは、導入管26から基板領域に供給することでドーピングを行い、図1(b)のような約350μm厚のSiをドープしたGaN層14を成長させた。 First, a GaN epitaxial layer 12 is grown using a sapphire substrate 11 as shown in FIG. 1A, and a silicon oxide mask 13 having a stripe-shaped opening is formed thereon, and the HVPE growth shown in FIG. Set in the device. In this apparatus, GaCl, which is a halide of a group III element, can be transported to the substrate. GaCl is a reaction of HCl and Ga metal 21 supplied together with a carrier gas such as H 2 or N 2 from the introduction tube 22. Generated. In the substrate region, GaCl and NH 3 supplied from the introduction tube 23 are mixed, and GaN is vapor-grown on the substrate 24 while these are reacted. The temperature of the substrate region was set to 1000 ° C. in the electric furnace 25. The raw material GaCl partial pressure and NH 3 partial pressure were set to 5 × 10 −3 atm and 0.3 atm in the substrate region, respectively. Under this condition, the growth rate is about 50 μm / h. Doping was performed by supplying SiH 2 Cl 2 as a doping source gas to the substrate region from the introduction tube 26, and a GaN layer 14 doped with about 350 μm thick Si as shown in FIG. 1B was grown.

この基板を反応管から取り出し、図1(c)のようにサファイア基板と当該基板から数μm程度のGaN層を取り除き、自立GaN基板15を得た。サファイア基板を除去する方法としては、例えば、機械的研磨または、強アルカリ性、あるいは強酸性薬品によりエッチングすることが可能である。また、荷電ビームあるいは中性ビームによって物理的エッチングを行っても良い。さらに、サファイア基板は透過するが、GaNでは吸収される紫外線レーザ光を照射して、界面付近を融解して除去することもできる。   The substrate was taken out from the reaction tube, and a sapphire substrate and a GaN layer of about several μm were removed from the substrate as shown in FIG. As a method for removing the sapphire substrate, for example, it is possible to perform etching by mechanical polishing or strong alkali or strong acid chemicals. Further, physical etching may be performed by a charged beam or a neutral beam. Furthermore, although the sapphire substrate transmits, GaN can be irradiated with an ultraviolet laser beam that is absorbed to melt and remove the vicinity of the interface.

この自立GaN基板15の転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では、5×10cm−2であり、一方成長面では、1×10cm−2という値が得られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、4.5×10cm−2、3.5×10cm−2という値が得られた。ここで転位密度の測定には、特に基板の裏面のように転位密度が10cm−2を超える場合には、平面および断面の透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行い、それ以下の転位密度の場合には、化学溶液によって選択的にエッチングし、その結果形成された窪み(エッチピット)の数を光学顕微鏡もしくは走査電子顕微鏡を用いて計数した。エッチピットの形状には大きく二種があり、比較的底の浅いピットが刃状転位と対応している。この検証は、エッチピットの出た試料の断面透過型電子顕微鏡を用いて、暗視野像をとり、電子線のgベクトルと転位線の方向との関係から転位のバーガースベクトルを決定できるので、これから転位の種類が判定できる。 As a result of investigating the dislocation density of the self-standing GaN substrate 15, the surface on which the sapphire substrate is removed is 5 × 10 9 cm −2 , while the growth surface has a value of 1 × 10 6 cm −2. It was. Of these, values of 4.5 × 10 9 cm −2 and 3.5 × 10 5 cm −2 were obtained for the edge dislocations, respectively. Here, when measuring the dislocation density, particularly when the dislocation density exceeds 10 8 cm −2 as in the back surface of the substrate, the transmission electron microscope (TEM) observation of the plane and the cross section is performed, and the dislocation density lower than that is observed. In this case, the etching was selectively performed with a chemical solution, and the number of depressions (etch pits) formed as a result was counted using an optical microscope or a scanning electron microscope. There are two main types of etch pits, with relatively shallow pits corresponding to edge dislocations. In this verification, a dark field image is taken using a cross-sectional transmission electron microscope of a sample having an etch pit, and the Burgers vector of dislocation can be determined from the relationship between the g vector of the electron beam and the direction of the dislocation line. The type of dislocation can be determined.

得られた自立GaN基板15の反りを測定したところ、その曲率半径として、30cmという値が得られた。この反りの測定手法として、例えばX線ロッキングカーブ測定から簡便で精度が良い結果を得ることができる。すなわち、反っている試料を横方向にXだけ移動させたときのブラッグ角の変化θを調べることで、曲率半径ρは、
(1/ρ)= dθ/dx
なる関係式で得ることができる。
When the warpage of the obtained freestanding GaN substrate 15 was measured, a value of 30 cm was obtained as the radius of curvature. As a method for measuring this warp, for example, a simple and accurate result can be obtained from X-ray rocking curve measurement. That is, by examining the Bragg angle change θ B when the warped sample is moved by X in the lateral direction, the radius of curvature ρ is
(1 / ρ) = dθ B / dx
The following relational expression can be obtained.

次に、図1(d)のように、サファイア基板を除去した側の面について約150μmにわたる領域16を除去し、自立GaN基板17を得た。この除去には溶融KOHを用いた。このエッチング液では、N面のみを選択的にエッチングできるために、特にGaN層の裏面(成長面とは反対側)をエッチングするために便利である。この他にも、エッチングの選択性がなくとも、GaN表面にSiOなどの保護膜を形成することで裏面の化学的エッチングが可能であり、また、機械的研磨によっても除去することができる。 Next, as shown in FIG. 1 (d), the region 16 over about 150 μm was removed from the surface on which the sapphire substrate was removed to obtain a self-standing GaN substrate 17. For this removal, molten KOH was used. Since this etching solution can selectively etch only the N surface, it is particularly convenient for etching the back surface of the GaN layer (the side opposite to the growth surface). In addition, even if there is no etching selectivity, it is possible to perform chemical etching of the back surface by forming a protective film such as SiO 2 on the GaN surface, and it can also be removed by mechanical polishing.

この結果、自立GaN基板17のサファイア基板を除去した側の面の全転位密度は5×10cm−2、刃状転位密度は、3×10cm−2と低くなった。この基板の反りを測定したところ、曲率半径は5mと反りが大幅に改善された。この上にInGaN系レーザ構造を成長して、レーザの試作を行ったが、リソグラフィ時に反りの影響で、露光に不均一が出ることはなく、歩留まりが大きく向上した。 As a result, the total dislocation density on the surface of the free-standing GaN substrate 17 from which the sapphire substrate was removed was as low as 5 × 10 7 cm −2 and the edge dislocation density was as low as 3 × 10 7 cm −2 . When the warpage of this substrate was measured, the curvature radius was 5 m, and the warpage was greatly improved. An InGaN-based laser structure was grown on this and a laser was prototyped. However, due to the influence of warping during lithography, non-uniform exposure did not occur and the yield was greatly improved.

実施例2
本実施例では、前述のELO技術(S. Nakamura, et al., Jpn.J.Appl.Phys., vol 36 (1997) p.L1130)を用いてサファイア基板上にGaNエピタキシャル層を成長させ、その後、サファイア基板を除去することにより自立GaN基板を作製し、評価した。以下、本実施例に係る自立GaN基板の作製方法について図4を参照して説明する。
Example 2
In this example, a GaN epitaxial layer was grown on a sapphire substrate using the above-mentioned ELO technique (S. Nakamura, et al., Jpn. J. Appl. Phys., Vol 36 (1997) p. L1130). Then, the self-standing GaN substrate was produced by removing the sapphire substrate and evaluated. Hereinafter, a method for manufacturing a self-standing GaN substrate according to this example will be described with reference to FIG.

まずサファイア基板41を用いて、薄いGaN層42をエピタキシャル成長させ、その上に、GaNの[1−100]方向にストライプ状開口部を有する酸化シリコンマスク43を形成し、トリメチルガリウム(TMGa)およびNHを主原料とするMOVPE法により、図4(b)のように10μmの厚さに平坦なGaN層44を成長した。 First, a thin GaN layer 42 is epitaxially grown using a sapphire substrate 41, and a silicon oxide mask 43 having a stripe-shaped opening in the [1-100] direction of GaN is formed thereon, and trimethylgallium (TMGa) and NH A flat GaN layer 44 was grown to a thickness of 10 μm by MOVPE using 3 as the main raw material as shown in FIG.

次にこの基板を前述の図2に示したHVPE成長装置にセットした。基板領域の温度は電気炉25で1000℃に設定した。また、原料となるGaCl分圧、NH分圧を基板領域でそれぞれ、5×10−3atm、0.3atmとした。この条件で成長速度は約50μm/hである。また、ドーピング原料ガスであるSiHClは、導入管26から基板領域に供給することでドーピングを行った。これにより図4(c)のように約350μm厚のSiをドープしたGaN層45を基板上に成長させた。その後、基板を反応管から取り出し、図1(c)で示したのと同様にしてサファイア基板と当該基板から数μm程度のGaN層を取り除き、自立基板の形態を有するGaN層45を得た。サファイア基板を除去する方法としては、例えば、機械的研磨または、強アルカリ性、あるいは強酸性薬品によりエッチングすることが可能である。また、荷電ビームあるいは中性ビームによって物理的エッチングを行っても良い。さらに、サファイア基板は透過するが、GaNでは吸収される紫外線レーザ光を照射して、界面付近を融解して除去することもできる。この自立GaN層45の転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では、1.5×10cm−2であり、一方成長面では、2×10cm−2という値が得られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、1×10cm−2、1×10cm−2という値が得られた。 Next, this substrate was set in the HVPE growth apparatus shown in FIG. The temperature of the substrate region was set to 1000 ° C. in the electric furnace 25. The raw material GaCl partial pressure and NH 3 partial pressure were set to 5 × 10 −3 atm and 0.3 atm in the substrate region, respectively. Under this condition, the growth rate is about 50 μm / h. Further, doping was performed by supplying SiH 2 Cl 2 as a doping source gas from the introduction tube 26 to the substrate region. As a result, a GaN layer 45 doped with Si having a thickness of about 350 μm was grown on the substrate as shown in FIG. Thereafter, the substrate was taken out from the reaction tube, and the sapphire substrate and a GaN layer of about several μm were removed from the substrate in the same manner as shown in FIG. 1C to obtain a GaN layer 45 having a self-standing substrate form. As a method for removing the sapphire substrate, for example, it is possible to perform etching by mechanical polishing or strong alkali or strong acid chemicals. Further, physical etching may be performed by a charged beam or a neutral beam. Furthermore, although the sapphire substrate transmits, GaN can be irradiated with an ultraviolet laser beam that is absorbed to melt and remove the vicinity of the interface. As a result of examining the dislocation density of the free-standing GaN layer 45, the surface on which the sapphire substrate is removed is 1.5 × 10 9 cm −2 , while the growth surface has a value of 2 × 10 6 cm −2. Obtained. Among these, values of 1 × 10 9 cm −2 and 1 × 10 6 cm −2 were obtained for edge dislocations, respectively.

得られた自立GaN層45(自立GaN基板)の反りを測定したところ、その曲率半径として、1mという値が得られた。   When the warpage of the obtained free-standing GaN layer 45 (free-standing GaN substrate) was measured, a value of 1 m was obtained as the radius of curvature.

次に、図1(d)のように、サファイア基板を除去した側の面について約150μmにわたる領域を除去した。この除去には溶融KOHを用いた。このエッチング液では、N面のみを選択的にエッチングできるために、特にGaN基板の裏面(成長面とは反対側)をエッチングするために便利である。この他にも、エッチングの選択性がなくとも、GaN表面にSiOなどの保護膜を形成することで裏面の化学的エッチングが可能であり、また、機械的研磨によっても除去することができる。 Next, as shown in FIG. 1D, a region extending about 150 μm was removed from the surface on which the sapphire substrate was removed. For this removal, molten KOH was used. Since this etching solution can selectively etch only the N surface, it is particularly convenient for etching the back surface of the GaN substrate (the side opposite to the growth surface). In addition, even if there is no etching selectivity, it is possible to perform chemical etching of the back surface by forming a protective film such as SiO 2 on the GaN surface, and it can also be removed by mechanical polishing.

この結果、自立GaN層45のサファイア基板を除去した側の面の全転位密度は5×10cm−2、刃状転位密度は、2.5×10cm−2と低くなった。この基板の反りを測定したところ、曲率半径は3mと反りが大幅に改善された。この上にInGaN系レーザ構造を成長して、レーザの試作を行ったが、リソグラフィ時に反りの影響で、露光に不均一が出ることはなく、歩留まりが大きく向上した。 As a result, the total dislocation density on the surface of the free-standing GaN layer 45 from which the sapphire substrate was removed was as low as 5 × 10 8 cm −2 and the edge dislocation density was as low as 2.5 × 10 8 cm −2 . When the warpage of this substrate was measured, the curvature radius was 3 m, and the warpage was greatly improved. An InGaN-based laser structure was grown on this and a laser was prototyped. However, due to the influence of warping during lithography, non-uniform exposure did not occur and the yield was greatly improved.

実施例3
本実施例では、PENDEOとよばれる技術(T.S.Zheleva, MRS Internet J.Nitride Semicond.Res., 4S11,G3.38(1999))を用いてサファイア基板上にGaNエピタキシャル層を成長させ、その後、サファイア基板を除去することにより自立GaN基板を作製し、評価した。以下、本実施例に係る自立GaN基板の作製方法について図5を参照して説明する。
Example 3
In this embodiment, a GaN epitaxial layer is grown on a sapphire substrate using a technique called PENDEO (TSZheleva, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res., 4S11, G3.38 (1999)), and then a sapphire substrate. A self-standing GaN substrate was fabricated and evaluated by removing. Hereinafter, a method for manufacturing a self-standing GaN substrate according to this example will be described with reference to FIG.

まずサファイア基板51を用いて、薄いGaNエピタキシャル層52の上に、GaNの[1−100]方向にストライプ状開口部を有する酸化シリコンマスク53を形成した後、ドライエッチング法などにより、図5(b)のようにGaNエピタキシャル層52の一部、および、サファイア基板の一部54のエッチングを行う。次いでトリメチルガリウム(TMGa)およびNHを主原料とするMOVPE法により、図5(c)のように10μmの厚さに平坦なGaN層55を成長する。ドライエッチング部分の一部は空隙となって残存する。 First, a silicon oxide mask 53 having a stripe-shaped opening in the [1-100] direction of GaN is formed on a thin GaN epitaxial layer 52 using a sapphire substrate 51, and then a dry etching method or the like is used to form FIG. As in b), a part of the GaN epitaxial layer 52 and a part 54 of the sapphire substrate are etched. Next, a flat GaN layer 55 is grown to a thickness of 10 μm by MOVPE using trimethylgallium (TMGa) and NH 3 as main raw materials as shown in FIG. A part of the dry etching portion remains as a void.

この基板を、前述の図2に示したHVPE成長装置にセットした。装置内の基板領域の温度は電気炉25で1000℃に設定した。また、原料となるGaCl分圧、NH分圧を基板領域でそれぞれ、5×10−3atm、0.3atmとした。この条件で成長速度は約50μm/hである。また、ドーピング原料ガスであるSiHClは、導入管26から基板領域に供給することでドーピングを行った。このようにして図5(c)のように約350μm厚のSiをドープしたGaN層56を成長させた。 This substrate was set in the HVPE growth apparatus shown in FIG. The temperature of the substrate region in the apparatus was set to 1000 ° C. in the electric furnace 25. The raw material GaCl partial pressure and NH 3 partial pressure were set to 5 × 10 −3 atm and 0.3 atm in the substrate region, respectively. Under this condition, the growth rate is about 50 μm / h. Further, doping was performed by supplying SiH 2 Cl 2 as a doping source gas from the introduction tube 26 to the substrate region. Thus, a Si-doped GaN layer 56 having a thickness of about 350 μm was grown as shown in FIG.

この基板を反応管から取り出し、図1(c)と同様にしてサファイア基板と当該基板から数μm程度のGaN層を取り除き、自立基板としての形態を有するGaN層56を得た。サファイア基板を除去する方法としては、例えば、機械的研磨または、強アルカリ性、あるいは強酸性薬品によりエッチングすることが可能である。また、荷電ビームあるいは中性ビームによって物理的エッチングを行っても良い。さらに、サファイア基板は透過するが、GaNでは吸収される紫外線レーザ光を照射して、界面付近を融解して除去することもできる。この自立GaN層56の転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では平均して、3×10cm−2であり、一方成長面では、3×10cm−2という値が得られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、2.4×10cm−2、1.2×10cm−2という値が得られた。 This substrate was taken out from the reaction tube, and the sapphire substrate and a GaN layer of about several μm were removed from the substrate in the same manner as in FIG. 1C to obtain a GaN layer 56 having a form as a free-standing substrate. As a method for removing the sapphire substrate, for example, it is possible to perform etching by mechanical polishing or strong alkali or strong acid chemicals. Further, physical etching may be performed by a charged beam or a neutral beam. Furthermore, although the sapphire substrate transmits, GaN can be irradiated with an ultraviolet laser beam that is absorbed to melt and remove the vicinity of the interface. As a result of investigating the dislocation density of the free-standing GaN layer 56, the average value is 3 × 10 9 cm −2 on the surface from which the sapphire substrate is removed, and 3 × 10 6 cm −2 on the growth surface. was gotten. Among these, regarding edge dislocations, values of 2.4 × 10 9 cm −2 and 1.2 × 10 6 cm −2 were obtained, respectively.

得られた自立基板としての形態を有するGaN層56の反りを測定したところ、その曲率半径として、80cmという値が得られた。   When the warpage of the obtained GaN layer 56 having a form as a free-standing substrate was measured, a value of 80 cm was obtained as the radius of curvature.

次に、図1(d)と同様にして、サファイア基板を除去した側の面について約150μmにわたる領域を除去した。この除去には溶融KOHを用いた。このエッチング液では、N面のみを選択的にエッチングできるために、特にGaN基板の裏面(成長面とは反対側)をエッチングするために便利である。この他にも、エッチングの選択性がなくとも、GaN表面にSiOなどの保護膜を形成することで裏面の化学的エッチングが可能であり、また、機械的研磨によっても除去することができる。 Next, in the same manner as in FIG. 1D, a region extending about 150 μm was removed from the surface on which the sapphire substrate was removed. For this removal, molten KOH was used. Since this etching solution can selectively etch only the N surface, it is particularly convenient for etching the back surface of the GaN substrate (the side opposite to the growth surface). In addition, even if there is no etching selectivity, it is possible to perform chemical etching of the back surface by forming a protective film such as SiO 2 on the GaN surface, and it can also be removed by mechanical polishing.

この結果、自立GaN層56の、基板除去した側の面の全転位密度は、3.5×10cm−2、刃状転位密度は、1×10cm−2と低くなった。この基板の反りを測定したところ、曲率半径は4mと反りが大幅に改善された。 As a result, the total dislocation density on the surface of the free-standing GaN layer 56 on the side where the substrate was removed was as low as 3.5 × 10 8 cm −2 and the edge dislocation density was as low as 1 × 10 8 cm −2 . When the warpage of this substrate was measured, the curvature radius was 4 m, and the warpage was greatly improved.

この上にInGaN系レーザ構造を成長して、レーザの試作を行ったが、リソグラフィ時に反りの影響で、露光に不均一が出ることはなく、歩留まりが大きく向上した。   An InGaN-based laser structure was grown on this and a laser was prototyped. However, due to the influence of warping during lithography, non-uniform exposure did not occur and the yield was greatly improved.

実施例4
本実施例では、熱処理によって自立GaN基板表面の転位密度を制御する。以下、本実施例に係る自立GaN基板の作製方法について図3を参照して説明する。
Example 4
In this example, the dislocation density on the surface of the free-standing GaN substrate is controlled by heat treatment. Hereinafter, a method for manufacturing a self-standing GaN substrate according to this example will be described with reference to FIG.

まずサファイア基板31を用いて、GaN低温バッファ層32上に、前述の図2のHVPE成長装置を用いてGaN層33を成長した(図3(a))。装置内の基板領域で、GaClと導入管23から供給されるNHとが混合し、反応しながら基板24上にGaNが気相成長する。基板領域の温度は電気炉25で1000℃に設定した。また、原料となるGaCl分圧、NH分圧を基板領域でそれぞれ、5×10−3atm、0.3atmとした。この条件で成長速度は約50μm/hである。また、ドーピング原料ガスであるSiHClは、導入管26から基板領域に供給することでドーピングを行った。これにより、約200μm厚のSiをドープしたGaN層33をエピタキシャル成長させた。 First, using the sapphire substrate 31, a GaN layer 33 was grown on the GaN low-temperature buffer layer 32 using the HVPE growth apparatus shown in FIG. 2 (FIG. 3A). In the substrate region in the apparatus, GaCl and NH 3 supplied from the introduction tube 23 are mixed, and GaN vapor-phase grows on the substrate 24 while reacting. The temperature of the substrate region was set to 1000 ° C. in the electric furnace 25. The raw material GaCl partial pressure and NH 3 partial pressure were set to 5 × 10 −3 atm and 0.3 atm in the substrate region, respectively. Under this condition, the growth rate is about 50 μm / h. Further, doping was performed by supplying SiH 2 Cl 2 as a doping source gas from the introduction tube 26 to the substrate region. As a result, a GaN layer 33 doped with Si having a thickness of about 200 μm was epitaxially grown.

この後、基板を反応管から取り出し、サファイア基板31、GaN低温バッファ層32およびGaN層33の一部を除去した(図3(b))。なお、図3(a)に示すGaN層33は、図3(b)において、自立GaN基板35、および自立GaN基板から除去されたGaN層34に分割されている。GaN層34は数十μm程度とした。   Thereafter, the substrate was taken out of the reaction tube, and a part of the sapphire substrate 31, the GaN low-temperature buffer layer 32, and the GaN layer 33 was removed (FIG. 3B). 3A is divided into a self-standing GaN substrate 35 and a GaN layer 34 removed from the self-standing GaN substrate in FIG. 3B. The GaN layer 34 is about several tens of μm.

サファイア基板31の除去方法としては、例えば、機械的研磨または、強アルカリ性、あるいは強酸性薬品によりエッチングすることが可能である。また、荷電ビームあるいは中性ビームによって物理的エッチングを行っても良い。さらに、サファイア基板は透過するが、GaNでは吸収される紫外線レーザ光を照射して、界面付近を融解して除去することもできる。   As a method for removing the sapphire substrate 31, for example, mechanical polishing or etching with strong alkali or strong acid chemicals can be performed. Further, physical etching may be performed by a charged beam or a neutral beam. Furthermore, although the sapphire substrate transmits, GaN can be irradiated with an ultraviolet laser beam that is absorbed to melt and remove the vicinity of the interface.

以上のようにして得られた自立GaN基板35の転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では、9×10cm−2であり、一方成長面では、1×10cm−2という値が得られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、7×10cm−2、5×10cm−2という値が得られた。この自立GaN基板35の反りを測定したところ、その曲率半径は90cmと大きな値が得られた。 As a result of examining the dislocation density of the free-standing GaN substrate 35 obtained as described above, the surface on the side from which the sapphire substrate was removed was 9 × 10 9 cm −2 , while the growth surface was 1 × 10 7 cm. A value of -2 was obtained. Among these, values of 7 × 10 9 cm −2 and 5 × 10 6 cm −2 were obtained for the edge dislocations, respectively. When the warpage of the self-standing GaN substrate 35 was measured, the curvature radius was as large as 90 cm.

この自立GaN基板35を電気炉に入れ、NH雰囲気で1200℃で24時間熱処理を行った。NH雰囲気としたのは、熱処理の間に分解を防ぐためであるが、試料を密封できれば特にNHを供給しなくとも良い。熱処理の後、転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では、4×10cm−2であり、一方成長面では、8×10cm−2と転位密度の大幅な改善が見られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、1×10cm−2、3×10cm−2という値が得られた。熱処理後の自立GaN基板35の反りを測定したところ、その曲率半径として6mとなり、反りも大幅に改善された。 This self-standing GaN substrate 35 was placed in an electric furnace and heat-treated at 1200 ° C. for 24 hours in an NH 3 atmosphere. The NH 3 atmosphere is used to prevent decomposition during the heat treatment, but it is not necessary to supply NH 3 in particular if the sample can be sealed. As a result of examining the dislocation density after the heat treatment, the surface on which the sapphire substrate was removed was 4 × 10 7 cm −2 , while the growth surface was 8 × 10 5 cm −2 and the dislocation density was greatly improved. It was observed. Of these, values of 1 × 10 7 cm −2 and 3 × 10 5 cm −2 were obtained for edge dislocations, respectively. When the warpage of the free-standing GaN substrate 35 after the heat treatment was measured, the curvature radius was 6 m, and the warpage was greatly improved.

この上にInGaN系レーザ構造を成長して、レーザの試作を行ったが、リソグラフィ時に反りの影響で、露光に不均一が出ることはなく、歩留まりが大きく向上した。   An InGaN-based laser structure was grown on this and a laser was prototyped. However, due to the influence of warping during lithography, non-uniform exposure did not occur and the yield was greatly improved.

実施例5
本実施例では、エピタキシャル成長中に熱処理過程を挿入することによって自立GaN基板表面の転位密度を制御する。以下、本実施例に係る自立GaN基板の作製方法について説明する。
Example 5
In this embodiment, the dislocation density on the surface of the free-standing GaN substrate is controlled by inserting a heat treatment process during epitaxial growth. Hereinafter, a method for manufacturing a self-standing GaN substrate according to this example will be described.

本実施例では、サファイアC面基板を用い、前述の図2のHVPE装置を用い、図3に示した工程によりGaN層の成長を行った。このとき、図6に示すような温度シーケンスに従ってGaN層33の成長および熱処理を行った。成長中のGaCl分圧は5×10−3atm、NH分圧は0.3atmとした。 In this example, a sapphire C-plane substrate was used, and the HVPE apparatus shown in FIG. 2 was used to grow a GaN layer by the process shown in FIG. At this time, the GaN layer 33 was grown and heat-treated according to a temperature sequence as shown in FIG. During the growth, the GaCl partial pressure was 5 × 10 −3 atm, and the NH 3 partial pressure was 0.3 atm.

はじめに炉内温度を1200℃に設定し、H気流中でサファイア基板のサーマルクリーニングを行った。次に、炉内温度を500℃に下げ、GaN低温バッファ層32を堆積した。その後炉内温度を1000℃に上げ、GaN層を50μm成長した。ここで一旦原料供給を停止し、熱処理を行った。すなわち、NH雰囲気中で炉内温度を1400℃まで上昇させ、そのまま10分間保持した。さらに炉内温度を500℃まで下げ、そのまま5分間保持した。この一連の熱処理終了後、再び炉内温度を1000℃まで上昇させた。引き続いてGaN層をさらに150μm成長させ、合計膜厚200μmのGaN層33を得た。 First, the furnace temperature was set to 1200 ° C., and the sapphire substrate was thermally cleaned in an H 2 gas stream. Next, the furnace temperature was lowered to 500 ° C., and a GaN low-temperature buffer layer 32 was deposited. Thereafter, the furnace temperature was raised to 1000 ° C., and a GaN layer was grown by 50 μm. Here, the raw material supply was temporarily stopped and heat treatment was performed. That is, the furnace temperature was raised to 1400 ° C. in an NH 3 atmosphere and held there for 10 minutes. Furthermore, the furnace temperature was lowered to 500 ° C. and held there for 5 minutes. After this series of heat treatments, the furnace temperature was raised again to 1000 ° C. Subsequently, a GaN layer was further grown by 150 μm, and a GaN layer 33 having a total film thickness of 200 μm was obtained.

この後、基板を反応管から取り出し、サファイア基板31、GaN低温バッファ32およびGaN層33の一部を除去した(図3(b))。なお、図3(a)に示すGaN層33は、図3(b)において、自立GaN基板35、および自立GaN基板から除去されたGaN層34に分割されている。GaN層34は数十μm程度とした。サファイア基板31の除去方法としては、前述した方法を採用することができる。   Thereafter, the substrate was taken out from the reaction tube, and a part of the sapphire substrate 31, the GaN low-temperature buffer 32, and the GaN layer 33 was removed (FIG. 3B). 3A is divided into a self-standing GaN substrate 35 and a GaN layer 34 removed from the self-standing GaN substrate in FIG. 3B. The GaN layer 34 is about several tens of μm. As a method for removing the sapphire substrate 31, the method described above can be employed.

以上のようにして得られた自立GaN基板35の転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では、4×10cm−2であり、成長面では、5×10cm−2という値が得られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、1.5×10cm−2、2×10cm−2という値が得られた。このGaN層の反りを測定したところ、その曲率半径は7mであった。熱処理過程を行わずに成長した場合にはサファイア基板を除去した側の面では、9×10cm−2であり、一方成長面では、1×10cm−2であった。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、7×10cm−2、5×10cm−2という値となった。このGaN層の反りを測定したところ、その曲率半径は90cmと反りが大きい基板であったことから、成長中に熱処理過程を挿入することによって、反りを大幅に改善できた。 As a result of examining the dislocation density of the free-standing GaN substrate 35 obtained as described above, the surface on the side from which the sapphire substrate was removed was 4 × 10 7 cm −2 and the growth surface was 5 × 10 6 cm −. A value of 2 was obtained. Among these, values of 1.5 × 10 7 cm −2 and 2 × 10 6 cm −2 were obtained for the edge dislocations, respectively. When the warpage of the GaN layer was measured, the radius of curvature was 7 m. When grown without performing the heat treatment process, the surface on the side from which the sapphire substrate was removed was 9 × 10 9 cm −2 , while the growth surface was 1 × 10 7 cm −2 . Of these, the edge dislocations were 7 × 10 9 cm −2 and 5 × 10 6 cm −2 , respectively. When the warpage of this GaN layer was measured, the curvature radius was 90 cm and the substrate was a large warp. Therefore, the warpage could be greatly improved by inserting a heat treatment process during growth.

実施例6
本実施例では、エピタキシャル成長中に複数回の熱処理過程を挿入することによって、自立GaN基板表面の転位密度をさらに高精度に制御する。以下、本実施例に係る自立GaN基板の作製方法について説明する。
Example 6
In this embodiment, the dislocation density on the surface of the free-standing GaN substrate is controlled with higher accuracy by inserting a plurality of heat treatment processes during the epitaxial growth. Hereinafter, a method for manufacturing a self-standing GaN substrate according to this example will be described.

本実施例では、サファイアC面基板を用い、前述の図2のHVPE装置を用い、図3に示した工程によりGaN層の成長を行った。このとき、図7に示すような温度シーケンスに従ってGaN層33の成長および熱処理を行った。成長中のGaCl分圧は5×10−3atm、NH分圧は0.3atmとした。 In this example, a sapphire C-plane substrate was used, and the HVPE apparatus shown in FIG. 2 was used to grow a GaN layer by the process shown in FIG. At this time, the GaN layer 33 was grown and heat-treated according to a temperature sequence as shown in FIG. During the growth, the GaCl partial pressure was 5 × 10 −3 atm, and the NH 3 partial pressure was 0.3 atm.

はじめに炉内温度を1200℃に設定し、H雰囲気中でサファイア基板のサーマルクリーニングを行った。次に、炉内温度を500℃に下げ、低温バッファ層33を堆積した。その後炉内温度を1000℃に上げ、GaN層を25μm成長した。ここで一旦原料供給を停止し、熱処理を行った。すなわち、NH雰囲気中で炉内温度を1400℃まで上昇させ、そのまま10分間保持した。さらに炉内温度を500℃まで下げ、そのまま5分間保持した。この一連の熱処理終了後、再び炉内温度を1000℃まで上昇させた。以降、GaN層を25μm成長するごとに同様の成長中断と熱処理を行い、合計膜厚200μmのGaN層33を得た。 First, the furnace temperature was set to 1200 ° C., and the sapphire substrate was thermally cleaned in an H 2 atmosphere. Next, the furnace temperature was lowered to 500 ° C., and a low temperature buffer layer 33 was deposited. Thereafter, the furnace temperature was raised to 1000 ° C., and a GaN layer was grown to 25 μm. Here, the raw material supply was temporarily stopped and heat treatment was performed. That is, the furnace temperature was raised to 1400 ° C. in an NH 3 atmosphere and held there for 10 minutes. Furthermore, the furnace temperature was lowered to 500 ° C. and held there for 5 minutes. After this series of heat treatments, the furnace temperature was raised again to 1000 ° C. Thereafter, the same growth interruption and heat treatment were performed every time the GaN layer was grown to 25 μm, and the GaN layer 33 having a total film thickness of 200 μm was obtained.

この後、基板を反応管から取り出し、サファイア基板31、GaN低温バッファ層32およびGaN層33の一部を除去した(図3(b))。なお、図3(a)に示すGaN層33は、図3(b)において、自立GaN基板35、および自立GaN基板から除去されたGaN層34に分割されている。GaN層34は数十μm程度とした。なお、サファイア基板31の除去方法としては、前述した方法を採用することができる。   Thereafter, the substrate was taken out of the reaction tube, and a part of the sapphire substrate 31, the GaN low-temperature buffer layer 32, and the GaN layer 33 was removed (FIG. 3B). 3A is divided into a self-standing GaN substrate 35 and a GaN layer 34 removed from the self-standing GaN substrate in FIG. 3B. The GaN layer 34 is about several tens of μm. In addition, as a removal method of the sapphire substrate 31, the method mentioned above is employable.

以上のようにして得られた自立GaN基板35の転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では、2×10cm−2であり、一方成長面では、4×10cm−2という値が得られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、9×10cm−2、1.5×10cm−2という値が得られた。このGaN基板の反りを測定したところ、その曲率半径は10mであった。熱処理過程を行わずに成長した場合にはサファイア基板を除去した側の面では、9×10cm−2であり、一方成長面では、1×10cm−2であった。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、7×10cm−2、5×10cm−2という値となった。このGaN基板の反りを測定したところ、その曲率半径は90cmと反りが大きい基板であったことから、成長中に熱処理過程を挿入することによって、反りを大幅に改善できた。 As a result of examining the dislocation density of the free-standing GaN substrate 35 obtained as described above, the surface on the side from which the sapphire substrate was removed was 2 × 10 7 cm −2 , while the growth surface was 4 × 10 6 cm. A value of -2 was obtained. Of these, values of 9 × 10 6 cm −2 and 1.5 × 10 6 cm −2 were obtained for the edge dislocations, respectively. When the warpage of the GaN substrate was measured, the radius of curvature was 10 m. When grown without performing the heat treatment process, the surface on the side from which the sapphire substrate was removed was 9 × 10 9 cm −2 , while the growth surface was 1 × 10 7 cm −2 . Of these, the edge dislocations were 7 × 10 9 cm −2 and 5 × 10 6 cm −2 , respectively. When the warpage of the GaN substrate was measured, the curvature radius was 90 cm and the substrate was a large warp. Therefore, the warpage could be greatly improved by inserting a heat treatment process during the growth.

実施例7
本実施例では、熱処理を行うことによって自立GaN基板表面の転位密度を制御するものであり、自立基板を熱処理する際、素子形成面をマスクで覆う方法を採用している。以下、本実施例に係る自立GaN基板の作製方法について説明する。
Example 7
In this embodiment, the dislocation density on the surface of the free-standing GaN substrate is controlled by performing heat treatment, and a method of covering the element formation surface with a mask when heat-treating the free-standing substrate is employed. Hereinafter, a method for manufacturing a self-standing GaN substrate according to this example will be described.

本実施例では、サファイアC面基板を用い、前述の図2のHVPE装置を用い、図3に示した工程によりGaN層の成長を行った。まずサファイア基板31上にGaN低温バッファ層32を形成した。つづいてGaN層33を以下のようにして成長させた。まず図2の装置内の基板領域の温度は電気炉25で1000℃に設定し、原料となるGaCl分圧、NH分圧を基板領域でそれぞれ、5×10−3atm、0.3atmとした。この条件で成長速度は約50μm/hである。また、ドーピング原料ガスであるSiHClは、導入管26から基板領域に供給することでドーピングを行った。以上のようにして、約200μm厚のSiをドープしたGaN層33を成長させた。 In this example, a sapphire C-plane substrate was used, and the HVPE apparatus shown in FIG. 2 was used to grow a GaN layer by the process shown in FIG. First, a GaN low-temperature buffer layer 32 was formed on the sapphire substrate 31. Subsequently, the GaN layer 33 was grown as follows. First, the temperature of the substrate region in the apparatus of FIG. 2 is set to 1000 ° C. in the electric furnace 25, and the GaCl partial pressure and NH 3 partial pressure as raw materials are 5 × 10 −3 atm and 0.3 atm, respectively, in the substrate region. did. Under this condition, the growth rate is about 50 μm / h. Further, doping was performed by supplying SiH 2 Cl 2 as a doping source gas from the introduction tube 26 to the substrate region. As described above, the Si-doped GaN layer 33 having a thickness of about 200 μm was grown.

この後、基板を反応管から取り出し、サファイア基板31、GaN低温バッファ層32およびGaN層33の一部を除去した(図3(b))。なお、図3(a)に示すGaN層33は、図3(b)において、自立GaN基板35、および自立GaN基板から除去されたGaN層34に分割されている。GaN層34は数十μm程度とした。なお、サファイア基板31の除去方法としては、前述した方法を採用することができる。   Thereafter, the substrate was taken out of the reaction tube, and a part of the sapphire substrate 31, the GaN low-temperature buffer layer 32, and the GaN layer 33 was removed (FIG. 3B). 3A is divided into a self-standing GaN substrate 35 and a GaN layer 34 removed from the self-standing GaN substrate in FIG. 3B. The GaN layer 34 is about several tens of μm. In addition, as a removal method of the sapphire substrate 31, the method mentioned above is employable.

以上のようにして得られた自立GaN基板35の転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では、9×10cm−2であり、成長面では、1×10cm−2という値が得られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、7×10cm−2、5×10cm−2という値が得られた。このGaN層の反りを測定したところ、その曲率半径は90cmと反りが大きい基板となった。 As a result of examining the dislocation density of the free-standing GaN substrate 35 obtained as described above, the surface on the side from which the sapphire substrate was removed was 9 × 10 9 cm −2 , and the growth surface was 1 × 10 7 cm −. A value of 2 was obtained. Among these, values of 7 × 10 9 cm −2 and 5 × 10 6 cm −2 were obtained for the edge dislocations, respectively. When the warpage of the GaN layer was measured, the curvature radius was 90 cm, and the substrate was a large warp.

次に、この自立GaN基板35の全面をSiO膜で覆った。成膜はCVDによって行った。これによって、高温で熱処理を行ってもGaN基板の分解を防ぐことができる。続いてこの自立GaN基板35を電気炉に入れ、大気中、1600℃で2時間の熱処理を行った。熱処理の後、転位密度を調べた結果、サファイア基板を除去した側の面では、6×10cm−2であり、一方成長面では、9×10cm−2と転位密度の大幅な改善が見られた。このうち刃状転位に関しては、それぞれ、4×10cm−2、3.5×105cm−2という値が得られた。このGaN基板の反りを測定したところ、その曲率半径として3.5mとなり、反りも大幅に改善され、InGaN系レーザ構造を成長して、レーザの試作を行ったが、リソグラフィ時に反りの影響で、露光に不均一が出ることはなく、歩留まりが大きく向上した。 Next, the entire surface of the self-standing GaN substrate 35 was covered with a SiO 2 film. Film formation was performed by CVD. As a result, the GaN substrate can be prevented from being decomposed even when heat treatment is performed at a high temperature. Subsequently, the self-standing GaN substrate 35 was placed in an electric furnace and heat-treated at 1600 ° C. for 2 hours in the atmosphere. As a result of examining the dislocation density after the heat treatment, the surface on which the sapphire substrate is removed is 6 × 10 7 cm −2 , while the growth surface is 9 × 10 5 cm −2 , which is a significant improvement in the dislocation density. It was observed. Among these, regarding edge dislocations, values of 4 × 10 7 cm −2 and 3.5 × 10 5 cm −2 were obtained, respectively. When the warpage of this GaN substrate was measured, the curvature radius was 3.5 m, the warpage was greatly improved, an InGaN-based laser structure was grown, and a laser was prototyped. Due to the warpage during lithography, There was no unevenness in exposure, and the yield was greatly improved.

上記実施例の結果を表1、表2にまとめた。また、得られた自立GaN基板の表面および裏面の転位密度比と基板曲率半径との関係を図8および図9に示した。図8および図9の結果からわかるように、全転位密度比が750未満の場合(図8に全転位密度比750のラインを示した。)、および、刃状転位密度比が1000未満の場合(図9に刃状転位密度比1000のラインを示した。)に、顕著に曲率半径が増加し、反りが低減されることがわかる。   The results of the above examples are summarized in Tables 1 and 2. 8 and 9 show the relationship between the dislocation density ratio between the front and back surfaces of the obtained free-standing GaN substrate and the radius of curvature of the substrate. As can be seen from the results of FIGS. 8 and 9, when the total dislocation density ratio is less than 750 (the line of the total dislocation density ratio 750 is shown in FIG. 8), and when the edge dislocation density ratio is less than 1000. (A line having an edge dislocation density ratio of 1000 is shown in FIG. 9). It can be seen that the radius of curvature is remarkably increased and the warpage is reduced.

Figure 2008044842
Figure 2008044842

Figure 2008044842
Figure 2008044842

以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、これらは例示であり、それらの各プロセスの組合せ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。たとえば、実施例5、実施例6において、サファイア基板除去後、さらに転位低減のための処理を行ってもよい。たとえば、異種基板を分離した側から100μm以上にわたる領域を除去する工程を実施してもよい。また、自立GaN基板を1150℃以上の温度で熱処理する工程を実施してもよい。
また、実施例では自立GaN基板の製造方法を例に挙げたが、自立AlGaN基板に適用することもできる。
The present invention has been described above based on the embodiments. However, these are exemplifications, and various modifications can be made to combinations of the respective processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. It will be understood by those skilled in the art. For example, in Example 5 and Example 6, after removing the sapphire substrate, a process for reducing dislocation may be performed. For example, you may implement the process of removing the area | region over 100 micrometers from the side which isolate | separated the dissimilar board | substrate. Moreover, you may implement the process which heat-processes a self-supporting GaN board | substrate at the temperature of 1150 degreeC or more.
Moreover, although the manufacturing method of the self-supporting GaN substrate has been described as an example in the embodiment, it can be applied to a self-supporting AlGaN substrate.

本発明の基板を用いることにより、設計通りの発光素子や電子素子を歩留まり良く製造することが可能となる。   By using the substrate of the present invention, it is possible to manufacture light-emitting elements and electronic elements as designed with high yield.

本発明に係る自立GaN基板の製造工程の一例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the self-supporting GaN substrate which concerns on this invention. 実施例に示すGaN成長に用いたハイドライド気相成長装置の模式図である。It is a schematic diagram of the hydride vapor phase growth apparatus used for GaN growth shown in an Example. 本発明に係る自立GaN基板の製造工程の一例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the self-supporting GaN substrate which concerns on this invention. 本発明に係る自立GaN基板の製造工程の一例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the self-supporting GaN substrate which concerns on this invention. 本発明に係る自立GaN基板の製造工程の一例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing process of the self-supporting GaN substrate which concerns on this invention. 本発明に係る自立GaN基板の製造工程における温度プロファイルの例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the example of the temperature profile in the manufacturing process of the self-supporting GaN substrate which concerns on this invention. 本発明に係る自立GaN基板の製造工程における温度プロファイルの例を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the example of the temperature profile in the manufacturing process of the self-supporting GaN substrate which concerns on this invention. 自立GaN基板の表面および裏面の全転位密度比と基板曲率半径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the total dislocation density ratio of the surface of a self-supporting GaN substrate, and a back surface, and a substrate curvature radius. 自立GaN基板の表面および裏面の刃状転位密度比と基板曲率半径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the edge dislocation density ratio of the surface of a self-standing GaN substrate, and a back surface, and a substrate curvature radius.

符号の説明Explanation of symbols

11 サファイア基板
12 GaNエピタキシャル層
13 酸化シリコンマスク
14 GaN層
15 自立GaN基板
16 領域
17 自立GaN基板
21 Ga金属
22 導入管
23 導入管
24 基板
25 電気炉
26 ドーピングガス導入管
31 サファイア基板
32 GaN低温バッファ層
33 GaN層
34 GaN層
35 自立GaN基板
41 サファイア基板
42 GaN層
43 酸化シリコンマスク
44 GaN層
45 GaN層
51 サファイア基板
52 GaNエピタキシャル層
53 酸化シリコンマスク
54 サファイア基板の一部
55 GaN層
56 GaN層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Sapphire substrate 12 GaN epitaxial layer 13 Silicon oxide mask 14 GaN layer 15 Free standing GaN substrate 16 Area | region 17 Free standing GaN substrate 21 Ga metal 22 Introducing tube 23 Introducing tube 24 Substrate 25 Electric furnace 26 Doping gas introducing tube 31 Sapphire substrate 32 GaN low temperature buffer Layer 33 GaN layer 34 GaN layer 35 freestanding GaN substrate 41 sapphire substrate 42 GaN layer 43 silicon oxide mask 44 GaN layer 45 GaN layer 51 sapphire substrate 52 GaN epitaxial layer 53 silicon oxide mask 54 part of sapphire substrate 55 GaN layer 56 GaN layer

Claims (4)

自立したIII−V族窒化物系半導体基板において、刃状転位密度の低い側の面の転位密度をm、刃状転位密度の高い側の面の転位密度をmとしたとき、m/mの値が1000未満であることを特徴とするIII−V族窒化物系半導体基板。 In a self-supporting group III-V nitride semiconductor substrate, when the dislocation density on the surface with the lower edge dislocation density is m 1 and the dislocation density on the surface with the higher edge dislocation density is m 2 , m 2 III-V nitride semiconductor substrate, wherein the value of / m 1 is less than 1000. 請求項1に記載のIII−V族窒化物系半導体基板において、mが5×10cm-2以下であることを特徴とするIII−V族窒化物系半導体基板。 2. The group III-V nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein m 1 is 5 × 10 7 cm −2 or less. 3. 請求項1または2に記載のIII−V族窒化物系半導体基板において、厚みが30μm以上1mm以下であることを特徴とするIII−V族窒化物系半導体基板。   3. The group III-V nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein the group has a thickness of 30 μm or more and 1 mm or less. 4. 請求項1乃至3いずれかに記載のIII−V族窒化物系半導体基板において、GaNまたはAlGaNからなる層を含むことを特徴とするIII−V族窒化物系半導体基板。   The group III-V nitride semiconductor substrate according to any one of claims 1 to 3, further comprising a layer made of GaN or AlGaN.
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