JP7164946B2 - Gallium nitride crystal substrate and method for evaluating crystal quality thereof - Google Patents
Gallium nitride crystal substrate and method for evaluating crystal quality thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP7164946B2 JP7164946B2 JP2017226351A JP2017226351A JP7164946B2 JP 7164946 B2 JP7164946 B2 JP 7164946B2 JP 2017226351 A JP2017226351 A JP 2017226351A JP 2017226351 A JP2017226351 A JP 2017226351A JP 7164946 B2 JP7164946 B2 JP 7164946B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- ray
- peak
- crystal substrate
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
本発明は、窒化ガリウム結晶基板およびその結晶品質の評価方法に関する。 The present invention relates to a gallium nitride crystal substrate and a method for evaluating the crystal quality thereof.
特開2013-203653号公報(特許文献1)は、反りが小さくクラックが抑えられている高品質なIII族窒化物結晶の製造方法として、III族窒化物結晶からなる単結晶に1000℃以上で熱処理を行なうことによりIII族窒化物種基板を得る工程と、III族窒化物種基板上にIII族窒化物結晶膜を形成してIII族窒化物結晶を得る工程とを含むIII族窒化物結晶の製造方法を開示する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-203653 (Patent Document 1) describes a method for producing a high-quality Group III nitride crystal having a small warpage and suppressed cracking, in which a single crystal made of a Group III nitride crystal is heated at 1000° C. or higher. Manufacture of Group III nitride crystals comprising the steps of obtaining a Group III nitride seed substrate by performing a heat treatment, and forming a Group III nitride crystal film on the Group III nitride seed substrate to obtain Group III nitride crystals. Disclose how.
また、特開2006-071354号公報(特許文献2)は、III族窒化物結晶の表面層における結晶品質の評価方法として、X線回折法を用いて、結晶の表面から深さ方向への結晶性の変化を評価することにより、結晶表面層の結晶性を評価する方法であって、上記結晶の一つの結晶格子面に対する回折条件(ブラッグ反射による回折条件)を満たすように、連続的にX線侵入深さを変えて上記結晶にX線を照射して、結晶格子面についての回折プロファイルにおける面間隔および回折ピークの半価幅ならびにロッキングカーブにおける半価幅のうち少なくともいずれかの変化量を評価する結晶表面層の結晶性評価方法を開示する。 In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-071354 (Patent Document 2) describes a method for evaluating the crystal quality in the surface layer of a group III nitride crystal, using an X-ray diffraction method, from the surface of the crystal to the depth direction. A method for evaluating the crystallinity of a crystal surface layer by evaluating a change in the crystallinity, wherein X By irradiating the crystal with X-rays while changing the line penetration depth, the amount of change in at least one of the interplanar spacing in the diffraction profile of the crystal lattice plane, the half-value width of the diffraction peak, and the half-value width in the rocking curve is measured. Disclosed is a crystallinity evaluation method for a crystal surface layer to be evaluated.
また、稲葉克彦、「高分解能X線回折法によるGaN材料の評価」、リガクジャーナル、44(2),2013年、7-15頁(非特許文献1)は、サファイア基板上に成長させたGaN薄膜についての高分解能X線回折のω-2θスキャンにおいて、表面に平行でない格子面の多重反射に由来すると思われる禁制反射が観測されることを開示する。さらに、J. Blasing and A. Krost, “X-ray multiple diffraction (Umweganregung) in wurtzite-type GaN and ZnO epitaxial layers”, phys. stat. sol., (a)201, No.4, 2004, pp.R17-R20は、シリコン基板上に成長させたGaN薄膜についてのX線回折の禁制(0001)反射のω-2θにおけるφスキャンにおいて、回折ピークが観測されることを開示する。 In addition, Katsuhiko Inaba, "Evaluation of GaN materials by high-resolution X-ray diffraction method", Rigaku Journal, 44 (2), 2013, pp. 7-15 (Non-Patent Document 1) describes GaN grown on a sapphire substrate. We disclose that forbidden reflections are observed in high-resolution X-ray diffraction ω-2θ scans of thin films, which are believed to originate from multiple reflections of lattice planes that are not parallel to the surface. Further, J. Blasing and A. Krost, “X-ray multiple diffraction (Umweganregung) in wurtzite-type GaN and ZnO epitaxial layers”, phys. stat. sol., (a)201, No.4, 2004, pp. R17-R20 disclose that diffraction peaks are observed in φ scans at ω-2θ of forbidden (0001) reflections of X-ray diffraction for GaN thin films grown on silicon substrates.
特開2013-203653号公報(特許文献1)に開示されたIII族窒化物結晶の製造方法により得られた窒化ガリウム結晶であっても、窒化ガリウム結晶基板に加工する際に、結晶品質を低下させる問題がある。また、業界では、さらに高特性の半導体デバイスを製造するために、さらに結晶品質の高い窒化ガリウム結晶基板の開発が求められている。 Even with gallium nitride crystals obtained by the method for producing group III nitride crystals disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-203653 (Patent Document 1), the crystal quality is reduced when processed into gallium nitride crystal substrates. I have a problem getting it to work. In addition, the industry is demanding the development of gallium nitride crystal substrates with higher crystal quality in order to manufacture semiconductor devices with higher characteristics.
また、特開2006-071354号公報(特許文献2)に開示された結晶表面層の結晶性評価方法は、窒化ガリウム結晶の表面層における均一歪み、不均一歪み、および面方位ずれなどの結晶品質を評価する指標として有用なものである。しかしながら、業界では、結晶品質の高い窒化ガリウム結晶基板の結晶品質をさらに詳細に評価するための評価方法の開発が望まれている。 Further, the method for evaluating the crystallinity of a crystal surface layer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-071354 (Patent Document 2) is a method for evaluating crystal quality such as uniform strain, non-uniform strain, and misalignment of plane orientation in the surface layer of a gallium nitride crystal. is useful as an index for evaluating However, in the industry, development of an evaluation method for more detailed evaluation of the crystal quality of gallium nitride crystal substrates with high crystal quality is desired.
また、稲葉克彦、「高分解能X線回折法によるGaN材料の評価」、リガクジャーナル、44(2),2013年、7-15頁(非特許文献1)およびJ. Blasing and A. Krost, “X-ray multiple diffraction (Umweganregung) in wurtzite-type GaN and ZnO epitaxial layers”, phys. stat. sol., (a)201, No.4, 2004, pp.R17-R20(非特許文献2)に開示されたX線回折におけるω―2θスキャンおよびφスキャンに現われる回折ピークは、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の詳細な評価に結び付けられていない。 Also, Katsuhiko Inaba, "Evaluation of GaN materials by high-resolution X-ray diffraction method", Rigaku Journal, 44 (2), 2013, pp. 7-15 (Non-Patent Document 1) and J. Blasing and A. Krost, " X-ray multiple diffraction (Umweganregung) in wurtzite-type GaN and ZnO epitaxial layers”, phys. stat. Diffraction peaks appearing in the ω-2θ scan and φ scan in the X-ray diffraction obtained have not been linked to the detailed evaluation of the crystal quality of gallium nitride crystal substrates.
そこで、上記の状況を鑑みて、結晶品質の高い窒化ガリウム結晶基板およびその結晶品質を詳細に評価することができる窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above situation, it is an object of the present invention to provide a gallium nitride crystal substrate having high crystal quality and a method for evaluating the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate capable of evaluating the crystal quality in detail.
本発明の一態様にかかる窒化ガリウム結晶基板は、主面が{0001}面であり、小発散角入射X線平行ビームを用いたX線回折測定により、0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θにおける[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定において、[1-100]方向をφ=0°とするとき、φが-180°から180°までの測定において、結晶内におけるX線の多重回折により現われるX線多重回折パターンは、φが-180°から-60°まで、-60°から60°まで、および60°から180°までの120°毎に繰り返す3回回転対称性を有する3つの120°回転対称ピーク領域を備える。各120°回転対称ピーク領域は、その領域のφの範囲の中央のφの角度を示す線および[0001]軸を含む面を鏡映面として互いに鏡映対称性を有する-領域と+領域とを備える。各-領域は、その領域のφの範囲の中央のφの角度を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有する-L領域と-R領域とを備える。各+領域は、その領域のφの範囲の中央のφの角度を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有する+L領域と+R領域とを備える。各-L領域、各-R領域、各+L領域、および各+R領域の少なくとも1領域におけるX線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られる最大ピーク強度比が500以上である。 A gallium nitride crystal substrate according to an aspect of the present invention has a {0001} plane as a principal surface, and X-ray diffraction measurement using a small divergence angle incident X-ray parallel beam shows that the incidence angles ω and ω of 0001 symmetric forbidden Bragg reflections In the φ scan pattern measurement with the [0001] axis at the diffraction angle 2θ as the rotation axis, when the [1-100] direction is φ = 0 °, φ is from -180 ° to 180 ° In the measurement, The X-ray multiple diffraction pattern that appears by X-ray multiple diffraction has a three-fold rotational symmetry that repeats every 120° from -180° to -60°, from -60° to 60°, and from 60° to 180°. It has three 120° rotationally symmetrical peak regions with polarities. Each 120° rotationally symmetric peak region has mirror symmetry with respect to the plane containing the line indicating the angle of φ at the center of the range of φ of the region and the [0001] axis as the mirror plane. Prepare. Each −region comprises a −L region and a −R region having rotational symmetry with respect to each other about the intersection of the [0001] axis and the line indicating the φ angle in the middle of the φ range of that region. Each + region comprises a +L region and a +R region that are rotationally symmetrical to each other about the intersection of the [0001] axis and the line indicating the φ angle in the middle of the φ range of that region. The maximum peak intensity ratio obtained by dividing the maximum peak intensity of X-ray multiple diffraction peaks in at least one of the -L region, each -R region, each +L region, and each +R region by the background intensity is 500 or more. be.
本発明の一態様にかかる窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法は、主面が{0001}面である窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を、小発散角入射X線平行ビームを用いたX線回折測定により評価する方法であって、窒化ガリウム結晶基板を、その[1-100]方向がφ=0°の方向と一致するように、試料台に配置する工程と、0002対称ブラッグ反射の回折角2θにおけるωスキャンおよびzスキャン、ならびにχ軸の軸立てにより、窒化ガリウム結晶基板の位置を校正する工程と、0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θにおいて、[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定を行なう工程と、を含む。φスキャンパターン測定から得られるX線多重回折ピークの対称性の高さおよびX線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られる最大ピーク強度比の大きさから、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を評価する。 A method for evaluating the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate according to one aspect of the present invention is to evaluate the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate whose main surface is the {0001} plane by X-rays using a small divergence angle incident X-ray parallel beam. A method of evaluating by diffraction measurement, comprising a step of placing a gallium nitride crystal substrate on a sample stage so that its [1-100] direction coincides with the direction of φ = 0 °; Calibrating the position of the gallium nitride crystal substrate by ω-scan and z-scan at the folded angle 2θ, and aligning the χ-axis, and rotating the [0001] axis at the incident angle ω and the diffraction angle 2θ of the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection. and C. performing an axial φ scan pattern measurement. From the high symmetry of the X-ray multiple diffraction peak obtained from the φ scan pattern measurement and the maximum peak intensity ratio obtained by dividing the maximum peak intensity of the X-ray multiple diffraction peak by the background intensity, gallium nitride crystal Evaluate the crystalline quality of the substrate.
上記によれば、結晶品質の高い窒化ガリウム結晶基板およびその結晶品質を詳細に評価することができる窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法を提供することができる。 According to the above, it is possible to provide a gallium nitride crystal substrate having a high crystal quality and a method for evaluating the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate capable of evaluating the crystal quality in detail.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
[Description of an embodiment of the present invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
[1]本発明のある実施形態にかかる窒化ガリウム結晶基板は、主面が{0001}面であり、入射側にX線レンズを使用して0.3mm×0.3mmのクロススリットによりポイントフォーカスした小発散角入射X線平行ビームを用い、受光側に反射率測定用の0.27°スリットを付けた0.27°のコリメータおよびCuKα1単色X線選択用のグラファイト平板モノクロメータを用いたX線回折測定により、測定φ角度ステップ0.02°、測定φの角度範囲に応じて、各ステップでの計測時間が1秒から50秒の範囲の測定条件で行なう0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θ(すなわち入射角ω:8.5428°および回折角2θ:17.0856°)における[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定において、[1-100]方向をφ=0°とするとき、φが-180°から180°までの測定において、結晶内におけるX線の多重回折により現われるX線多重回折パターンは、φが-180°から-60°まで、-60°から60°まで、および60°から180°までの120°毎に繰り返す3回回転対称性を有する3つの120°回転対称ピーク領域を備える。各120°回転対称ピーク領域は、その領域のφの範囲の中央のφの角度を示す線および[0001]軸を含む面を鏡映面として互いに鏡映対称性を有する-領域と+領域とを備える。各-領域は、その領域のφの範囲の中央のφの角度を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有する-L領域と-R領域とを備える。各+領域は、その領域のφの範囲の中央のφの角度を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有する+L領域と+R領域とを備える。各-L領域、各-R領域、各+L領域、および各+R領域の少なくとも1領域におけるX線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られる最大ピーク強度比が500以上である。本実施形態の窒化ガリウム結晶基板は、従来の窒化ガリウム結晶基板に比べて、高い対称性と大きな最大ピーク強度比とを有しているため、結晶品質が高い。 [1] A gallium nitride crystal substrate according to an embodiment of the present invention has a {0001} plane as the main surface, and uses an X-ray lens on the incident side to point focus with a cross slit of 0.3 mm × 0.3 mm. A 0.27° collimator with a 0.27° slit for reflectance measurement on the receiving side and a graphite plate monochromator for selection of CuKα1 monochromatic X - rays were used. Incidence of 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection performed by X-ray diffraction measurement under the measurement conditions of 0.02° in the measurement φ angle step and measurement time at each step ranging from 1 second to 50 seconds according to the measurement φ angle range. In the φ scan pattern measurement with the [0001] axis as the rotation axis at the angle ω and the diffraction angle 2θ (that is, the incident angle ω: 8.5428 ° and the diffraction angle 2θ: 17.0856 °), the [1-100] direction is φ = 0°, in the measurement from -180° to 180°, the X-ray multiple diffraction pattern that appears due to the multiple diffraction of X-rays in the crystal is -60° from -180° to -60°. It comprises three 120° rotationally symmetrical peak regions with 3-fold rotational symmetry repeating every 120° from ° to 60° and from 60° to 180°. Each 120° rotationally symmetric peak region has mirror symmetry with respect to the plane containing the line indicating the angle of φ at the center of the range of φ of the region and the [0001] axis as the mirror plane. Prepare. Each −region comprises a −L region and a −R region having rotational symmetry with respect to each other about the intersection of the [0001] axis and the line indicating the φ angle in the middle of the φ range of that region. Each + region comprises a +L region and a +R region that are rotationally symmetrical to each other about the intersection of the [0001] axis and the line indicating the φ angle in the middle of the φ range of that region. The maximum peak intensity ratio obtained by dividing the maximum peak intensity of X-ray multiple diffraction peaks in at least one of the -L region, each -R region, each +L region, and each +R region by the background intensity is 500 or more. be. The gallium nitride crystal substrate of the present embodiment has high symmetry and a large maximum peak intensity ratio compared to conventional gallium nitride crystal substrates, and thus has high crystal quality.
[2]上記窒化ガリウム結晶基板において、各-L領域、各-R領域、各+L領域、および各+R領域において最大ピーク強度比を示すX線多重回折ピークの少なくとも1つのピークは、少なくとも(1-100)および(-1101)に由来するX線多重回折ピークとすることができる。かかる窒化ガリウム結晶基板は、より高い対称性を有しているため、結晶品質がより高い。 [2] In the gallium nitride crystal substrate, at least one of the X-ray multiple diffraction peaks exhibiting the maximum peak intensity ratio in each −L region, each −R region, each +L region, and each +R region is at least (1 −100) and (−1101). Such a gallium nitride crystal substrate has higher symmetry and thus higher crystal quality.
[3]上記窒化ガリウム結晶基板は、自立基板とすることができる。かかる窒化ガリウム結晶基板は、結晶品質の高い自立基板であるため、半導体デバイスの製造に好適に用いられる。 [3] The gallium nitride crystal substrate may be a self-supporting substrate. Such gallium nitride crystal substrates are self-supporting substrates with high crystal quality, so they are suitably used for manufacturing semiconductor devices.
[4]上記窒化ガリウム結晶基板は、その厚さを250μm以上とすることができる。かかる窒化ガリウム結晶基板は、結晶品質が高い厚さが250μm以上の基板であるため、半導体デバイスの製造に好適に用いられる。 [4] The gallium nitride crystal substrate may have a thickness of 250 μm or more. Such a gallium nitride crystal substrate has a high crystal quality and a thickness of 250 μm or more, and is therefore suitably used for manufacturing semiconductor devices.
[5]本発明の別の実施形態にかかる窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法は、主面が{0001}面である窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を、入射側にX線レンズを使用して0.3mm×0.3mmのクロススリットによりポイントフォーカスしたCuKα1単色X線の小発散角入射X線平行ビームを用い、受光側に反射率測定用の0.27°スリットを付けた0.27°のコリメータおよびグラファイト平板モノクロメータを用いたX線回折測定により評価する方法である。窒化ガリウム結晶基板を、その[1-100]方向がφ=0°の方向と一致するように、試料台に配置する工程と、0002対称ブラッグ反射の回折角2θにおけるωスキャンおよびzスキャン、ならびにχ軸の軸立てにより、窒化ガリウム結晶基板の位置を校正する工程と、測定φ角度ステップ0.02°、測定φの角度範囲に応じて、各ステップでの計測時間が1秒から50秒の範囲の測定条件で、0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θ(すなわち入射角ω:8.5428°および回折角2θ:17.0856°)において、[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定を行なう工程と、を含む。φスキャンパターン測定から得られるX線多重回折ピークの対称性の高さおよびX線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られる最大ピーク強度比の高さから、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を評価する。本実施形態の窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法は、小発散角入射X線平行ビームを用いたX線回折測定において、上記φスキャンパターン測定から得られるX線多重回折ピークの対称性が高いほど、またX線多重回折ピークの最大ピーク強度比が大きいほど、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質が高く、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を詳細に評価することができる。 [5] A method for evaluating the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate according to another embodiment of the present invention uses an X-ray lens on the incident side to evaluate the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate whose main surface is the {0001} plane. A 0.3 mm × 0.3 mm cross slit point-focused CuKα 1 monochromatic X-ray incident X-ray parallel beam with a small divergence angle was used. This is a method of evaluation by X-ray diffraction measurement using a .27° collimator and a graphite plate monochromator. placing the gallium nitride crystal substrate on the sample stage so that its [1-100] direction coincides with the direction of φ=0°; A step of calibrating the position of the gallium nitride crystal substrate by aligning the χ-axis, a measurement φ angle step of 0.02°, and a measurement time of 1 second to 50 seconds at each step depending on the measurement φ angle range. In a range of measurement conditions, the [0001] axis was the rotation axis at the incident angle ω and the diffraction angle 2θ of the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection (i.e., the incident angle ω: 8.5428° and the diffraction angle 2θ: 17.0856°). and C. performing a φ scan pattern measurement. From the high symmetry of the X-ray multiple diffraction peak obtained from the φ scan pattern measurement and the maximum peak intensity ratio obtained by dividing the maximum peak intensity of the X-ray multiple diffraction peak by the background intensity, gallium nitride crystal Evaluate the crystalline quality of the substrate. In the method for evaluating the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate of the present embodiment, in X-ray diffraction measurement using a small divergence angle incident X-ray parallel beam, the symmetry of the X-ray multiple diffraction peaks obtained from the above φ scan pattern measurement is The higher the peak intensity ratio of the X-ray multiple diffraction peaks, the higher the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate, and the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate can be evaluated in detail.
[6]上記窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法におけるφスキャンパターン測定において、φが-180°から180°までの測定するとき、φが-180°から-150°まで、-150°から-120°まで、-120°から-90°まで、-90°から-60°まで、-60°から-30°まで、-30°から0°まで、0°から30°まで、30°から60°まで、60°から90°まで、90°から120°まで、120°から150°まで、および150°から180°までの30°毎の12の区分領域に分けるとき、各区分領域の少なくとも2つの領域のX線多重回折ピークにおいて、任意に特定される所定の複数の結晶面に由来する基準ピークのピーク強度をバックグランド強度で除して得られる基準ピーク強度比に対する基準ピーク以外に任意に特定される別の所定の複数の結晶面に由来する対比ピークのピーク強度をバックグランド強度で除して得られる対比ピーク強度比の相対比である対比ピーク相対強度比のばらつきの小ささから、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を評価することができる。かかる窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法は、対比ピーク相対強度比のばらつきが小さいほど、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質がより高く、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質をより詳細に評価することができる。 [6] In the φ scan pattern measurement in the method for evaluating the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate, when φ is measured from −180° to 180°, φ is from −180° to −150° and from −150°. -120° to -120° to -90°, -90° to -60°, -60° to -30°, -30° to 0°, 0° to 30°, 30° to 60°, 60° to 90°, 90° to 120°, 120° to 150°, and 150° to 180°. In the X-ray multiple diffraction peaks of the two regions, the reference peak intensity ratio obtained by dividing the peak intensity of the reference peak derived from a plurality of arbitrarily specified predetermined crystal planes by the background intensity From the small variation of the contrast peak relative intensity ratio, which is the relative ratio of the contrast peak intensity ratio obtained by dividing the peak intensity of the contrast peak derived from another predetermined multiple crystal planes specified by the background intensity , the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate can be evaluated. In this gallium nitride crystal substrate crystal quality evaluation method, the smaller the variation in the relative peak relative intensity ratio, the higher the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate, and the more detailed the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate can be evaluated. can.
[7]上記窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法におけるφスキャンパターン測定において、φが-180°から180°までの測定するとき、φが-180°から-150°まで、-150°から-120°まで、-120°から-90°まで、-90°から-60°まで、-60°から-30°まで、-30°から0°まで、0°から30°まで、30°から60°まで、60°から90°まで、90°から120°まで、120°から150°まで、および150°から180°までの30°毎の12の区分領域に分けて、各区分領域毎に各区分領域に対応するφ軸を軸立てして測定を行い、各区分に対応するφ軸の軸立てをする角度をその区分領域のφの範囲の中央のφの角度とすることができる。かかる窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法は、さらに精密なX線多重回折ピークが得られるため、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質をさらに詳細に評価することができる。 [7] In the φ scan pattern measurement in the method for evaluating the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate, when φ is measured from −180° to 180°, φ is from −180° to −150° and from −150°. -120° to -120° to -90°, -90° to -60°, -60° to -30°, -30° to 0°, 0° to 30°, 30° to 60°, 60° to 90°, 90° to 120°, 120° to 150°, and 150° to 180°. The φ-axis corresponding to each segmented region can be aligned for measurement, and the angle at which the φ-axis corresponding to each segmented segmented region can be set to the center φ angle of the φ range of the segmented region. This method for evaluating the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate can obtain more precise X-ray multiple diffraction peaks, so that the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate can be evaluated in more detail.
[本発明の実施形態の詳細]
図面に基づいて、以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、GaN(窒化ガリウム)結晶基板の結晶品質の評価方法について説明し、次いで、かかる評価方法により評価される結晶品質の高いGaN結晶基板について説明する。本願の明細書、特許請求の範囲および図面において、六方晶系結晶であるGaN結晶について、ある特定の結晶面を(hkil)で表し、結晶の対称性から等価な結晶面の組を{hkil}で表す。また、ある特定の方向を[hkil]で表し、結晶の対称性から等価な方向の組を<hkil>で表す。ここで、h、k、i、およびlは、ミラー指数である。ここで、i=-(h+k)の関係が有る。通常、ミラー指数は、0、自然数、および自然数の上にバーを付した数で示すが、本明細書および図面においては、バーを付した自然数は、その自然数の前にマイナス符号をつけて表す。たとえば、(11-20)の表記は、「イチ・イチ・ニ/バー・ゼロ」の結晶面と読み、[1-100]の表記は、「イチ・イチ/バー・ゼロ・ゼロ」の方向と読む。
[Details of the embodiment of the present invention]
Embodiments of the invention are explained in detail below on the basis of the drawings. First, a method for evaluating the crystal quality of a GaN (gallium nitride) crystal substrate will be described, and then a GaN crystal substrate with high crystal quality evaluated by this evaluation method will be described. In the specification, claims and drawings of the present application, a specific crystal plane of a hexagonal GaN crystal is represented by (hkil), and a set of equivalent crystal planes is represented by {hkil} from crystal symmetry. Represented by Also, a specific direction is represented by [hkil], and a set of equivalent directions based on crystal symmetry is represented by <hkil>. where h, k, i, and l are the Miller indices. Here, there is a relationship i=-(h+k). Miller indices are usually represented by 0, natural numbers, and numbers with a bar above them, but in the specification and drawings, natural numbers with a bar are represented with a minus sign in front of the natural number. . For example, the notation of (11-20) is read as the crystal plane of "ichi-ichi-ni/bar-zero", and the notation of [1-100] is the direction of "ichi-ichi/bar-zero-zero". and read.
<GaN結晶基板の結晶品質の評価方法>
本実施形態のGaN(窒化ガリウム)結晶基板の結晶品質の評価方法は、主面が{0001}面であるGaN結晶基板の結晶品質を、入射側にX線レンズを使用して0.3mm×0.3mmのクロススリットによりポイントフォーカスしたCuKα1単色X線の小発散角入射X線平行ビームを用い、受光側に反射率測定用の0.27°スリットを付けた0.27°のコリメータおよびグラファイト平板モノクロメータを用いたX線回折測定により評価する方法である。GaN結晶基板を、その[1-100]方向がφ=0°の方向と一致するように、試料台に配置する工程と、0002対称ブラッグ反射の回折角2θ(すなわち回折角2θ:34.5666°)におけるωスキャンおよびzスキャン、ならびにχ軸の軸立てにより、GaN結晶基板の位置を校正する工程と、測定φ角度ステップ0.02°、測定φの角度範囲に応じて、各ステップでの計測時間が1秒から50秒の範囲の測定条件で、0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θ(すなわち入射角ω:8.5428°および回折角2θ:17.0856°)において、[0001]軸を回転軸としたφスキャン(Reinninger Scanともいう。以下同じ。)パターン測定を行なう工程と、を含む。φスキャンパターン測定から得られるX線多重回折ピークの対称性の高さおよびX線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られる最大ピーク強度比の高さから、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を評価する。本実施形態の窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法は、小発散角入射X線平行ビームを用いたX線回折測定において、上記φスキャンパターン測定から得られるX線多重回折ピークの対称性が高いほど、またX線多重回折ピークの最大ピーク強度比が大きさほど、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質が高く、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を詳細に評価することができる。
<Evaluation Method for Crystal Quality of GaN Crystal Substrate>
The method for evaluating the crystal quality of a GaN (gallium nitride) crystal substrate according to the present embodiment is to measure the crystal quality of a GaN crystal substrate whose main surface is the {0001} plane by using an X-ray lens on the incident side and measuring the crystal quality by 0.3 mm × 0.3 mm. A 0.27° collimator and a 0.27° collimator with a 0.27° slit for reflectance measurement on the receiving side were used with a small divergence angle incident X-ray beam of CuKα 1 monochromatic X-rays point-focused by a 0.3 mm cross-slit. This is a method of evaluation by X-ray diffraction measurement using a graphite plate monochromator. A step of placing a GaN crystal substrate on a sample stage so that its [1-100] direction coincides with the direction of φ=0°; °) and z-scan and χ-axis alignment, a step of calibrating the position of the GaN crystal substrate, a measurement φ angle step of 0.02°, and depending on the measurement φ angle range, Under the measurement conditions where the measurement time is in the range of 1 second to 50 seconds, at the incident angle ω and the diffraction angle 2θ of the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection (that is, the incident angle ω: 8.5428° and the diffraction angle 2θ: 17.0856°), and a step of performing φ scan (also referred to as Reinninger scan, hereinafter the same) pattern measurement with the [0001] axis as the rotation axis. From the high symmetry of the X-ray multiple diffraction peak obtained from the φ scan pattern measurement and the maximum peak intensity ratio obtained by dividing the maximum peak intensity of the X-ray multiple diffraction peak by the background intensity, gallium nitride crystal Evaluate the crystalline quality of the substrate. In the method for evaluating the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate of the present embodiment, in X-ray diffraction measurement using a small divergence angle incident X-ray parallel beam, the symmetry of the X-ray multiple diffraction peaks obtained from the above φ scan pattern measurement is The higher the peak intensity ratio of the X-ray multiple diffraction peaks, the higher the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate, and the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate can be evaluated in detail.
本実施形態のGaN結晶基板の結晶品質の評価方法は、単結晶の特定結晶面として{0001}面を有するGaN結晶基板のX線回折測定において、0002対称ブラッグ反射による大きな回折ピーク以外に、消滅則から示される構造因子から定められる0001対称禁制ブラッグ反射の位置に観測される回折ピークを利用するものである。かかる回折は、結晶表面に平行でない結晶内部2つ以上の回折強度の強い結晶面における多重回折であり、Umweganregung(遠回り)回折とも呼ばれる。かかる多重回折は、特に、単結晶が完全結晶に近づくほど、よく観察される。また、単結晶材料の結晶構造の原子が理論計算における剛体球モデルでなく、原子結合の方向に延びる形状の原子雲を有していることから、構造因子がゼロではないことが、バックグランドが観測される原因と考えられる。かかるバックグランドの領域は、上記のX線の多重回折が生じていない領域である。本発明者らは、小発散角入射X線平行ビームを用いた0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θにおける[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定において、結晶表面近傍内部の結晶の表面に平行でない結晶面におけるX線の多重回折により観察されるX線多重回折ピークを利用して、GaN結晶基板の表面近傍内部の結晶品質を非破壊的に評価する本実施形態のGaN結晶基板の結晶品質の評価方法を完成させた。本実施形態のGaN結晶基板の結晶品質の評価方法は、[0001]軸を回転軸としたφスキャンの回転角φに依存して結晶表面近傍の内部の結晶面でのX線の多重回折が生じるため、結晶基板表面近傍における結晶面内の均一性の評価に適している。 In the method for evaluating the crystal quality of a GaN crystal substrate according to the present embodiment, in X-ray diffraction measurement of a GaN crystal substrate having {0001} plane as a specific crystal plane of a single crystal, in addition to a large diffraction peak due to 0002 symmetrical Bragg reflection, annihilation The diffraction peak observed at the position of the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection determined from the structure factor indicated by the law is utilized. Such diffraction is multiple diffraction at two or more crystal planes with high diffraction intensity inside the crystal that are not parallel to the crystal surface, and is also called Umweganregung (long-distance) diffraction. Such multiple diffraction is often observed as the single crystal approaches a perfect crystal. In addition, since the atoms of the crystal structure of the single crystal material are not the rigid sphere model in the theoretical calculation, but have an atomic cloud with a shape extending in the direction of the atomic bond, the fact that the structure factor is not zero is the background. This is considered to be the cause of the observation. Such a background region is a region where the multiple diffraction of X-rays does not occur. The inventors of the present invention have conducted φ scan pattern measurement with the [0001] axis as the rotation axis at the incident angle ω and the diffraction angle 2θ of the 0001 symmetric forbidden Bragg reflection using a small divergence incident X-ray parallel beam. Non-destructively evaluating the crystal quality inside the vicinity of the surface of the GaN crystal substrate by utilizing X-ray multiple diffraction peaks observed by X-ray multiple diffraction on crystal planes not parallel to the crystal surface of the present embodiment. A method for evaluating the crystal quality of GaN crystal substrates has been completed. In the method for evaluating the crystal quality of the GaN crystal substrate of the present embodiment, multiple diffraction of X-rays on the inner crystal plane near the crystal surface occurs depending on the rotation angle φ of the φ scan with the [0001] axis as the rotation axis. Therefore, it is suitable for evaluation of the uniformity within the crystal plane near the surface of the crystal substrate.
従来のGaN結晶基板の結晶品質の評価方法である、ω-2θ測定におけるωロッキングカーブの0002対称ブラッグ反射による回折ピークの半値幅を利用した評価方法においては、結晶表面からの深さ方向の結晶構造に注目した場合、0002対称ブラッグ反射の入射角ωが17.2833°である。これに対し、本実施形態のGaN結晶基板の結晶品質の評価方法においては、0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωは8.5428°であり、0002対称ブラッグ反射の入射角の略半分以下の入射角であることから、結晶表面でのX線の試料透過厚さは略半分となり、結晶表面に近い結晶品質の評価が可能となり、電子・光デバイスのエピタキシャル結晶基板の評価として、より好ましいと考えられる。さらに、入射X線がポイントフォーカスの平行ビームで0.3mm×0.3mmの点状であるため、測定場所を面内で動かすことにより、結晶表面近傍面内の結晶構造の面内の均一性などを非破壊で評価可能である。 In the evaluation method using the half width of the diffraction peak due to 0002 symmetrical Bragg reflection of the ω rocking curve in the ω-2θ measurement, which is a conventional evaluation method of the crystal quality of a GaN crystal substrate, the crystal in the depth direction from the crystal surface Focusing on the structure, the incident angle ω of the 0002 symmetric Bragg reflection is 17.2833°. On the other hand, in the method for evaluating the crystal quality of the GaN crystal substrate of the present embodiment, the incident angle ω of the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection is 8.5428°, which is approximately half or less of the incident angle of the 0002 symmetrical Bragg reflection. Since the crystal surface is a square, the X-ray transmission thickness of the sample on the crystal surface is approximately half, and it is possible to evaluate the crystal quality close to the crystal surface. be done. Furthermore, since the incident X-ray is a point-focused parallel beam and has a dot shape of 0.3 mm × 0.3 mm, the in-plane uniformity of the crystal structure in the plane near the crystal surface can be obtained by moving the measurement location within the plane. etc. can be evaluated non-destructively.
(X線回折装置の入射X線側設定)
X線回折装置は、モノクロメータにより単色X線を検出することができ、発散角の小さい平行ビームを利用すること以外は特に制限はないが、操作性および作業性が高い観点から、4軸のゴニオメータ方式の採用が好ましい。X線の光軸は固定で、入射角ω、回折角(反射角)2θ、GaN結晶基板位置の座標x、y、z、GaN結晶基板の回転角φ、GaN結晶基板の煽り角χなどが設定される。
(Setting of incident X-ray side of X-ray diffractometer)
The X-ray diffractometer can detect monochromatic X-rays with a monochromator, and there are no particular restrictions other than using a parallel beam with a small divergence angle. Adoption of the goniometer method is preferable. The optical axis of the X-ray is fixed, and the incident angle ω, the diffraction angle (reflection angle) 2θ, the coordinates x, y, z of the GaN crystal substrate position, the rotation angle φ of the GaN crystal substrate, the tilt angle χ of the GaN crystal substrate, etc. set.
(小発散角入射X線平行ビームの使用)
本実施形態のGaN結晶基板の結晶品質の評価方法においては、0001対称禁制ブラッグ反射の[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定のために、X線回折装置の入射X線の発散角を小さくする必要があることから、図1に示すような平行ビーム法を用いる。平行ビーム法において、平行ビームを得るために、X線レンズおよびモノキャピラリーの少なくともいずれかを用いる。X線レンズを用いた平行ビーム法では角0.3mm×0.3mmのビーム径が得られ、モノキャピラリーを用いた平行ビーム法では直径0.1mmのビーム径が得られる。X線レンズを用いてもモノキャピラリーを用いてもX線の発散角は同じであり、モノキャピラリーを用いるとX線の強度が低下するため、X線レンズを用いた平行ビーム法が好ましい。本実施形態においては、X線レンズを使用して0.3mm×0.3mmのクロススリットによりポイントフォーカスした小発散角入射X線平行ビームを用いて、受光側にグラファイト平板モノクロメータ(CuKα1単色X線選択用の分光器)を配置してCuKα1単色X線としているが、入射側にCuKα1単色X線選択用の分光器を配置することも可能である。
(Use of small divergence angle incident X-ray parallel beam)
In the method for evaluating the crystal quality of a GaN crystal substrate according to the present embodiment, the incident X-ray divergence angle of the X-ray diffractometer is is required to be small, a parallel beam method as shown in FIG. 1 is used. In the parallel beam method, an X-ray lens and/or a monocapillary is used to obtain a parallel beam. A beam diameter of 0.3 mm×0.3 mm is obtained by the parallel beam method using an X-ray lens, and a beam diameter of 0.1 mm is obtained by the parallel beam method using a monocapillary. The X-ray divergence angle is the same whether the X-ray lens is used or the monocapillary is used, and the intensity of X-rays decreases when the monocapillary is used. Therefore, the parallel beam method using the X-ray lens is preferable. In this embodiment, an X-ray lens is used to point-focus a 0.3 mm × 0.3 mm cross-slit X-ray parallel beam with a small divergence angle. A spectroscope for selecting X-rays is arranged to generate CuKα1 monochromatic X-rays, but it is also possible to arrange a spectroscope for selecting CuKα1 monochromatic X - rays on the incident side.
(X線回折装置の試料台設定)
0002対称ブラッグ反射を測定するω-2θ測定と異なり、φスキャンの場合は、図2に示す試料台の回転軸φと、結晶基板の主面(試料面)の法線方向が一致しておらず、φスキャンによりブラッグ反射強度の観察値が変動し、さらに試料であるGaN結晶基板のオフ角が存在するため、GaN結晶基板の[0001]方向と試料台の回転軸φとが一致しない。その補正のために、2軸傾斜試料台が用意されているが、本φスキャン測定の場合は、測定範囲が狭い(たとえば30°の)ことから、φスキャンによる強度が最大近くのところに結晶軸と回転軸を一致させて測定されるため、測定範囲内でGaN結晶基板の[0001]方向と試料台の回転軸φとが一致することになり、2軸傾斜試料台は利用しなくてもよい。また、本φスキャン測定において、後述のように、30°毎の12の区分領域に分けて測定する場合は、その区分領域に対応するφ軸を軸立てして測定することにより、φスキャンによる強度がより最大近くのところで測定できるため、利用しなくてもよい。
(Setting the sample stage of the X-ray diffractometer)
0002 Unlike the ω-2θ measurement that measures symmetrical Bragg reflection, in the case of φ scanning, the rotation axis φ of the sample table shown in FIG. First, the observed value of the Bragg reflection intensity fluctuates due to the φ scan, and the GaN crystal substrate, which is the sample, has an off angle. A two-axis tilted sample table is prepared for this correction, but in the case of this φ scan measurement, the measurement range is narrow (for example, 30°). Since the measurement is performed with the axis and the rotation axis aligned, the [0001] direction of the GaN crystal substrate and the rotation axis φ of the sample stage will coincide within the measurement range, and a biaxially inclined sample stage must not be used. good too. In addition, in this φ scan measurement, as described later, when measuring by dividing into 12 segmented regions of 30° each, the φ axis corresponding to the segmented region is set up and measured, so that the φ scan May not be used as the intensity can be measured closer to the maximum.
(X線回折装置の受光部側設定)
入射X線の発散角の小さい回折X線を検出するため、受光側においても0.27°コリメータと反射率測定用の0.27°スリットを利用する。また、CuKα1単色X線を選択する必要があることから、CuKα1単色X線選択用の平行板グラファイトモノクロメータを使用する。なお、入射側にCuKα1単色X線選択用の分光器を配置する場合は、CuKα1単色X線選択用の平行板グラファイトモノクロメータを省略できる場合がある。
(Setting on the light receiving part side of the X-ray diffraction device)
In order to detect diffracted X-rays with a small divergence angle of incident X-rays, a 0.27° collimator and a 0.27° slit for reflectance measurement are also used on the light receiving side. Also, since it is necessary to select CuKα 1 monochromatic X-rays, a parallel plate graphite monochromator for CuKα 1 monochromatic X-ray selection is used. When a spectroscope for selecting CuKα1 monochromatic X - rays is arranged on the incident side, the parallel plate graphite monochromator for selecting CuKα1 monochromatic X-rays may be omitted in some cases.
(GaN結晶基板を試料台に配置する工程)
GaN結晶基板を試料台に配置する工程において、X線回折装置の試料台に、窒化ガリウム結晶基板を、その[1-100]方向がφ=0°の方向と一致するように配置する。具体的には、[1-100]方向とφ角度とが同じ面の法線を持つ{01-11}面による01-11対称ブラッグ反射のφスキャンを行い、そのピークの位置をφ=0°とする。この際のχの値は61.96°である。
(Step of placing GaN crystal substrate on sample table)
In the step of placing the GaN crystal substrate on the sample table, the gallium nitride crystal substrate is placed on the sample table of the X-ray diffractometer so that its [1-100] direction coincides with the direction of φ=0°. Specifically, a φ scan of the 01-11 symmetrical Bragg reflection by the {01-11} plane having the same normal to the [1-100] direction and the φ angle is performed, and the position of the peak is set to φ=0 °. The value of χ at this time is 61.96°.
(GaN結晶基板の位置を校正する工程)
図2を参照して、GaN結晶基板の位置を校正する工程において、{0002}対称反射の2θが34.5667°のときの入射角ωが17.2889°およびその近傍でωスキャンすることにより、ωロッキングカーブを測定し、回折ピークが発現するωの値を17.2889°としてωのオフセット校正を行う。次に、上記で校正されたωを用いたω-2θ測定において、zスキャンを行い、ピークが現れるzの値を決定することにより、zの校正を行う。上記で校正され決定されたω-2θおよびzにおいて、χの角度の調整によるχ軸の軸立てをすることにより、χ=0°となりφ軸と{0001}軸とを一致させる(すなわち、結晶の回転軸と結晶軸とを一致させる)。ここで、χの角度の調整によるχ軸の軸立てとは、χの角度をステップ0.3°で2°ないし3°の範囲で変化させ0002対称ブラッグ反射の位置でωスキャンをくり返し行い、各スキャンでのピークの値の最大となるχの値を求める最適化プログラムを実行して、χの値のオフセット値を設定してχ=0°とすることをいう。
(Step of Calibrating Position of GaN Crystal Substrate)
Referring to FIG. 2, in the step of calibrating the position of the GaN crystal substrate, ω scanning is performed at and near the incident angle ω of 17.2889° when 2θ of {0002} symmetrical reflection is 34.5667°. , the ω rocking curve is measured, and the offset calibration of ω is performed by setting the value of ω at which the diffraction peak appears to be 17.2889°. Next, in the ω-2θ measurement using ω calibrated above, z is calibrated by performing a z scan and determining the value of z at which the peak appears. At ω-2θ and z calibrated and determined above, by setting the χ-axis by adjusting the angle of χ, χ=0° and the φ-axis and the {0001}-axis are aligned (that is, the crystal coincide with the axis of rotation of the crystal). Here, the setting of the χ axis by adjusting the angle of χ means that the angle of χ is changed in the range of 2° to 3° in steps of 0.3°, and ω scanning is repeatedly performed at the position of the 0002 symmetrical Bragg reflection, This means executing an optimization program that finds the value of χ that maximizes the peak value in each scan, and setting the offset value of the value of χ so that χ=0°.
(禁制ブラッグ反射の測定)
図3を参照して、0001対称禁制ブラッグ反射の[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定を行なう工程において、GaN結晶基板の回転角φを-180°から180°までスキャンさせると、対称性の高い回折パターンが現れる(図12~図13を参照)。図2および図3を対比すると、0002対称ブラッグ反射測定における入射角ωが17.2833°であるのに対して、0001対称禁制ブラッグ反射測定における入射角ωは8.5428°と略半分となっているため、結晶表面近傍の結晶品質を詳細に知ることができる。
(Measurement of forbidden Bragg reflection)
Referring to FIG. 3, in the step of measuring the φ scan pattern with the [0001] axis of 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection as the axis of rotation, when the rotation angle φ of the GaN crystal substrate is scanned from −180° to 180°, A highly symmetrical diffraction pattern appears (see FIGS. 12-13). 2 and 3, the incident angle ω in the 0002 symmetrical Bragg reflection measurement is 17.2833°, whereas the incident angle ω in the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection measurement is 8.5428°, which is approximately half. Therefore, the crystal quality in the vicinity of the crystal surface can be known in detail.
(結晶品質の評価)
結晶表面近傍の結晶品質は、φスキャンパターン測定から得られるX線多重回折ピークの対称性およびX線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られる最大ピーク強度比から評価する。ここで、結晶品質の高いGaN結晶基板ほど、X線多重回折ピークの対称性が高くかつ最大ピーク強度比が高くなることから、X線多重回折ピークの対称性が高くかつ最大ピーク強度比が高いほどGaN結晶基板の結晶品質が高いと評価する。
(Evaluation of crystal quality)
The crystal quality near the crystal surface is evaluated from the symmetry of the X-ray multiple diffraction peaks obtained from the φ scan pattern measurement and the maximum peak intensity ratio obtained by dividing the maximum peak intensity of the X-ray multiple diffraction peaks by the background intensity. . Here, the higher the crystal quality of the GaN crystal substrate, the higher the symmetry of the X-ray multiple diffraction peaks and the higher the maximum peak intensity ratio. It is evaluated that the crystal quality of the GaN crystal substrate is higher as the value increases.
(禁制ブラッグ反射の測定とGaN結晶基板の結晶構造との関係)
0001対称禁制ブラッグ反射の[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定とGaN結晶基板の結晶構造との関係について、以下に説明する。
(Relationship Between Measurement of Forbidden Bragg Reflection and Crystal Structure of GaN Crystal Substrate)
The relationship between the φ scan pattern measurement with the [0001] axis of 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection as the axis of rotation and the crystal structure of the GaN crystal substrate will be described below.
(1)GaN結晶基板の結晶構造
GaN結晶基板を形成するGaN結晶は、六方晶系のウルツ鉱型の結晶構造を有する。格子定数は、a(a1=a2=a3)が0.31891nm、cが0.51855nmである。結晶面として、図4に示す{0001}面であるc面、図5に示す{0002}面である(1/2)c面、図6に示す{10-10}面であるm面、図7に示す{11-20}面であるa面などがある。図8は、結晶格子におけるGa原子およびN原子の配置を示す。
(1) Crystal Structure of GaN Crystal Substrate The GaN crystal forming the GaN crystal substrate has a hexagonal wurtzite crystal structure. The lattice constants are a (a 1 =a 2 =a 3 ) of 0.31891 nm and c of 0.51855 nm. As crystal planes, the c plane which is the {0001} plane shown in FIG. 4, the (1/2) c plane which is the {0002} plane shown in FIG. 5, the m plane which is the {10-10} plane shown in FIG. There is the a-plane which is the {11-20} plane shown in FIG. FIG. 8 shows the arrangement of Ga and N atoms in the crystal lattice.
(2)GaN結晶基板におけるX線の入射方位と結晶方位との関係
GaN結晶基板を形成するGaN結晶は、六方晶系のウルツ鉱型の結晶構造を有し、空間群No.186のP63mcの6回回反対称性を有するが、c軸に垂直な平面においては3回回転対称性を有する。そこで、GaN結晶基板は、その[1-100]方向をφ=0°の方向と一致させるとき、図9に示す結晶方位を有し、c軸に垂直な結晶面を、3回回転対称であるA領域(φが-60°から60°までの領域)、B領域(φが60°から180°までの領域)およびC領域(φが-180°から-60°までの領域)の3領域に分ける。
(2) Relationship between X-ray Incidence Direction and Crystal Orientation in GaN Crystal Substrate The GaN crystal forming the GaN crystal substrate has a hexagonal wurtzite crystal structure, and space group No. It has a 6-fold symmetry of 186 P6 3 mc, but a 3-fold rotational symmetry in the plane perpendicular to the c-axis. Therefore, the GaN crystal substrate has the crystal orientation shown in FIG. There are three regions: A region (φ from −60° to 60°), B region (φ from 60° to 180°) and C region (φ from −180° to −60°). Divide into areas.
A領域は、φ=0°を示す線および[0001]軸を含む面を鏡映面として互いに鏡映対称性を有するA-領域(φが-60°から0°までの領域)とA+領域(φが0°から60°までの領域)に分ける。B領域は、φ=120°を示す線および[0001]軸を含む面を鏡映面として互いに鏡映対称性を有するB-領域(φが60°から120°までの領域)とB+領域(φが120°から180°までの領域)に分ける。C領域は、φ=-120°を示す線および[0001]軸を含む面を鏡映面として互いに鏡映対称性を有するC-領域(φが-180°から-120°までの領域)とC+領域(φが-120°から-60°までの領域)に分ける。 The A region has a mirror symmetry with respect to the plane containing the line indicating φ=0° and the [0001] axis, and the A − region (the region where φ is from −60° to 0°) and A + It is divided into regions (regions where φ is from 0° to 60°). The B region includes the B − region (the region where φ is from 60° to 120°) and the B + region, which have mirror symmetry with respect to the plane containing the line indicating φ=120° and the [0001] axis. (the area where φ is from 120° to 180°). Region C has mirror symmetry with respect to the plane containing the line indicating φ=−120° and the [0001] axis, and the region C − (region where φ is from −180° to −120°) and has mirror symmetry with each other. It is divided into C + regions (regions where φ is from −120° to −60°).
A-領域は、さらに、φ=-30°を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有するA-L領域(φが-60°から-30°までの領域)とA-R領域(φが-30°から0°まで)とに分ける。A+領域は、φ=30°を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有するA+L領域(φが0°から30°までの領域)とA+R領域(φが30°から60°まで)とに分ける。B-領域は、さらに、φ=90°を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有するB-L領域(φが60°から90°までの領域)とB-R領域(φが90°から120°まで)とに分ける。B+領域は、さらに、φ=150°を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有するB+L領域(φが120°から150°までの領域)とB+R領域(φが150°から180°まで)とに分ける。C-領域は、さらに、φ=-150°を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有するC-L領域(φが-180°から-150°までの領域)とC-R領域(φが-150°から-120°まで)とに分ける。C+領域は、さらに、φ=-90°を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有するC+L領域(φが-120°から-90°までの領域)とC+R領域(φが-90°から-30°まで)とに分ける。このようにして、c軸に垂直な結晶面は、φが-180°から180°まで、C-L領域、C-R領域、C+L領域、C+R領域、A-L領域、A-R領域、A+L領域、A+R領域、B-L領域、B-R領域、B+L領域、およびB+L領域の12の区分領域に分ける。 The A − region further has rotational symmetry with respect to the intersection of the line indicating φ=−30° and the [0001] axis. and A- R region (φ from -30° to 0°). The A + region consists of the A + L region (the region where φ is 0° to 30°) and the A + R region, which have rotational symmetry with respect to the intersection of the line indicating φ=30° and the [0001] axis. (φ is from 30° to 60°). The B - region is further divided into the B- L region (the region where φ is from 60° to 90°) and the B- It is divided into R region (φ is from 90° to 120°). The B + region further includes the B + L region (the region where φ is from 120° to 150°) and the B + R region (φ is from 150° to 180°). The C - region further has rotational symmetry around the intersection of the line indicating φ=−150° and the [0001] axis, and the C- L region (the region where φ is from −180° to −150°). and a C- R region (φ from -150° to -120°). The C + region further has rotational symmetry with respect to the intersection of the line indicating φ = -90° and the [0001] axis, and the C + L region (the region where φ is from -120° to -90°). and the C +R region (φ from -90° to -30°). In this way, the crystal planes perpendicular to the c-axis are φ from −180° to 180°, C −L region, C −R region, C +L region, C +R region, A −L region, A −L region, A It is divided into 12 segmented areas: -R area, A +L area, A +R area, B- L area, B- R area, B +L area and B +L area.
φスキャンパターン測定において、φが-180°から-150°までのC-L領域、-150°から-120°までのC-R領域、-120°から-90°までのC+L領域、-90°から-60°までのC+R領域、-60°から-30°までのA-L領域、-30°から0°までのA-R領域、0°から30°までのA+L領域、30°から60°までのA+R領域、60°から90°までのB-L領域、90°から120°までのB-R領域、120°から150°までのB+L領域、および150°から180°までのB+L領域の30°毎の12の区分領域に分けるとき、各区分領域の少なくとも2つの領域のX線多重回折ピークにおいて、任意に特定される所定の複数の結晶面に由来する基準ピークのピーク強度をバックグランド強度で除して得られる基準ピーク強度比に対する基準ピーク以外に任意に特定される別の所定の複数の結晶面に由来する対比ピークのピーク強度をバックグランド強度で除して得られる対比ピーク強度比の相対比である対比ピーク相対強度比のばらつきの小ささから、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を評価することが好ましい。ここで、対比ピーク相対強度比のばらつきとは、各区分領域の少なくとも2つの領域において対応する対比ピーク相対強度比の分散、標準偏差、および範囲(最大値と最小値との差)のいずれかの統計値とすることができる。かかる窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法は、対比ピーク相対強度比のばらつきが小さいほど、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質がより高く、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質をより詳細に評価することができる。 In the φ scan pattern measurement, the C -L region from -180° to -150°, the C -R region from -150° to -120°, the C +L region from -120° to -90°, C +R area from -90° to -60°, A- L area from -60° to -30°, A- R area from -30° to 0°, A + from 0° to 30° L region, A +R region from 30° to 60°, B- L region from 60° to 90°, B- R region from 90° to 120°, B +L region from 120° to 150° , and 150 ° to 180 ° B + L region divided into 12 segmented regions every 30 °, in the X-ray multiple diffraction peaks of at least two regions of each segmented region, an arbitrarily specified predetermined plurality The contrast peak derived from another predetermined crystal plane arbitrarily specified other than the reference peak to the reference peak intensity ratio obtained by dividing the peak intensity of the reference peak derived from the crystal plane by the background intensity. It is preferable to evaluate the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate from the small variation of the relative peak intensity ratio obtained by dividing the intensity by the background intensity. Here, the variation of the contrasting peak relative intensity ratio is any of the variance, standard deviation, and range (difference between the maximum value and the minimum value) of the corresponding contrasting peak relative intensity ratio in at least two regions of each segmented region. can be a statistic of In this gallium nitride crystal substrate crystal quality evaluation method, the smaller the variation in the relative peak relative intensity ratio, the higher the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate, and the more detailed the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate can be evaluated. can.
φスキャンパターン測定において、φが-180°から-150°までのC-L領域、-150°から-120°までのC-R領域、-120°から-90°までのC+L領域、-90°から-60°までのC+R領域、-60°から-30°までのA-L領域、-30°から0°までのA-R領域、0°から30°までのA+L領域、30°から60°までのA+R領域、60°から90°までのB-L領域、90°から120°までのB-R領域、120°から150°までのB+L領域、および150°から180°までのB+L領域の30°毎の12の区分領域に分けて、各区分領域毎に各区分領域に対応するφ軸を軸立てして測定を行い、各区分に対応するφ軸の軸立てをする角度をその区分領域のφの範囲の中央のφの角度とすることが好ましい。すなわち、表1に示すように、各区分領域におけるφ軸の軸立てをする角度は、C-L領域が-165°、C-R領域が-135°、C+L領域が-105°、C+R領域が-75°、A-L領域が-45°、A-R領域が-15°、A+L領域が15°、A+R領域が45°、B-L領域が75°、B-R領域が105°、B+L領域が135°、およびB+L領域が165°とすることが好ましい。かかる窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法は、さらに精密なX線多重回折ピークが得られるため、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質をさらに詳細に評価することができる。
In the φ scan pattern measurement, the C -L region from -180° to -150°, the C -R region from -150° to -120°, the C +L region from -120° to -90°, C +R area from -90° to -60°, A- L area from -60° to -30°, A- R area from -30° to 0°, A + from 0° to 30° L region, A +R region from 30° to 60°, B- L region from 60° to 90°, B- R region from 90° to 120°, B +L region from 120° to 150° , and from 150 ° to 180 °, the B + L region is divided into 12 segmented regions every 30 °, and each segmented region is measured by setting the φ axis corresponding to each segmented region, and each segment It is preferable that the angle at which the φ axis corresponding to is set is the central φ angle of the φ range of the segmented region. That is, as shown in Table 1, the angles at which the φ axis is set in each segmented region are −165° for the C −L region, −135° for the C −R region, −105° for the C +L region, and −105° for the C +L region. C +R area -75°, A -L area -45°, A -R area -15°, A +L
図12~図15を参照して、GaN結晶基板についてX線入射方向のφが-180°から180°までの測定において現われる具体的なX線多重回折パターンは、φが-180°から-60°まで、-60°から60°まで、および60°から180°までの120°毎に繰り返す3回回転対称性を有する3つの120°回転対称ピーク領域(A領域、B領域、およびC領域)を備える。各120°回転対称ピーク領域(A領域、B領域、またはC領域)は、その領域のφの範囲の中央のφの角度(φ=0°、φ=120°、またはφ=-120°)を示す線および[0001]軸を含む面を鏡映面として互いに鏡映対称性を有する-領域(A-領域、B-領域、またはC-領域)と+領域(A+領域、B+領域、またはC+領域)とを備える。各-領域(A-領域、B-領域、またはC-領域)は、その領域のφの範囲の中央のφの角度(φ=-30°、φ=90°、またはφ=-150°)を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有する-L領域(A-L領域、B-L領域、またはC-L領域)と-R領域(A-R領域、B-R領域、またはC-R領域)とを備える。各+領域(A+領域、B+領域、またはC+領域)は、その領域のφの範囲の中央のφの角度(φ=30°、φ=150°、またはφ=-90°)を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有する+L領域(A+L領域、B+L領域、またはC+L領域)と+R領域(A+R領域、B+R領域、またはC+R領域)とを備える。ここで、X線多重回折パターンの対称性および鏡映対称関係における「対称」とは、バックグランド領域(X線の多重回折が生じない領域)およびX線多重回折ピーク領域の位置が対称の位置にあることを意味するものであり、X線多重回折ピーク領域における各X線多重回折ピークの本数および強度が対称であることを意味するものではない。 12 to 15, the specific X-ray multiple diffraction patterns appearing in the measurement of the GaN crystal substrate when φ in the X-ray incident direction ranges from −180° to 180° are: Three 120° rotationally symmetrical peak regions (A region, B region, and C region) with 3-fold rotational symmetry repeating every 120° from -60° to 60°, and from 60° to 180° Prepare. Each 120° rotationally symmetric peak region (A region, B region, or C region) has a φ angle (φ = 0°, φ = 120°, or φ = -120°) at the center of the φ range for that region. and the plane containing the [0001] axis as the reflection plane, the − area (A − area, B − area, or C − area) and the + area (A + area, B + area , or C + region). Each − region (A − region, B − region, or C − region) has a φ angle (φ=−30°, φ=90°, or φ=−150°) at the center of the φ range of that region. -L region (A -L region, B -L region, or C -L region) and -R region (A -R region, B- R region or C- R region). Each + region (A + region, B + region, or C + region) has a φ angle (φ = 30°, φ = 150°, or φ = -90°) at the center of the φ range for that region. +L region (A +L region, B +L region, or C +L region) and +R region (A +R region, B +R region, or C +R region). Here, the symmetry of the X-ray multiple diffraction pattern and the “symmetry” in the mirror symmetry relationship means that the positions of the background region (the region where X-ray multiple diffraction does not occur) and the X-ray multiple diffraction peak region are symmetrical. and does not mean that the number and intensity of each X-ray multiple diffraction peak in the X-ray multiple diffraction peak region are symmetrical.
図14に示すように、A+R領域を基本区分領域とすると、A+L領域はA+R領域と回反対称の関係にある回反基本区分領域であり、A-R領域はA+L領域と鏡映対称の関係にある回反鏡映基本区分領域であり、A-L領域はA+R領域と鏡映対称の関係にある鏡映基本区分領域である。このような対称性を考慮して、A+R領域に存在する2つのX線多重回折ピーク群をmp1およびmp2と表すと、A+L領域に存在する2つのX線多重回折ピーク群は、mp1およびmp2に回反対称を示す「'」記号を付して、mp1'およびmp2'と表すことができる。A-R領域に存在する2つの多重ピーク群は、mp1'およびmp2'に鏡映対称を示す「()m」記号を付して、(mp1')mおよび(mp2')mと表すことができる。A-L領域に存在する2つのX線多重回折ピーク群は、mp1およびmp2に鏡映対称を示す「()m」記号を付して、(mp1)mおよび(mp2)mと表すことができる。 As shown in FIG. 14, if the A + R region is the basic segmental region, the A + L region is the rotational basic segmental region that has a rotationally symmetrical relationship with the A + R region, and the A −R region is the A + It is a reflection basic segmented area having a relationship of reflection symmetry with the L area, and the A- L area is a reflection basic segmented area having a relationship of reflection symmetry with the A +R area. Considering such symmetry, when the two X-ray multiplex diffraction peak groups present in the A + R region are denoted by mp1 and mp2, the two X-ray multiplex diffraction peak groups present in the A + L region are mp1 and mp2 can be denoted as mp1′ and mp2′ by adding a “′” symbol to indicate rotational symmetry. The two multiple peak groups present in the A- R region are denoted as (mp1′) m and (mp2′) m by adding the “() m ” symbol indicating reflection symmetry to mp1′ and mp2′. can be done. The two X-ray multiple diffraction peak groups present in the A- L region can be expressed as (mp1) m and (mp2) m by attaching the "() m " symbol indicating reflection symmetry to mp1 and mp2. can.
<GaN結晶基板>
図12~図15を参照して、本実施形態のGaN(窒化ガリウム)結晶基板は、主面が{0001}面であり、入射側にX線レンズを使用して0.3mm×0.3mmのクロススリットによりポイントフォーカスした小発散角入射X線平行ビームを用い、受光側に反射率測定用の0.27°スリットを付けた0.27°のコリメータおよびCuKα1単色X線選択用のグラファイト平板モノクロメータを用いたX線回折測定により、測定φ角度ステップ0.02°、測定φの角度範囲に応じて、各ステップでの計測時間が1秒から50秒の範囲の測定条件で行なう0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θ(すなわち入射角ω:8.5428°および回折角2θ:17.0856°)における[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定において、[1-100]方向をφ=0°とするとき、φが-180°から180°までの測定において、結晶内におけるX線の多重回折により現われるX線多重回折パターンは、φが-180°から-60°まで、-60°から60°まで、および60°から180°までの120°毎に繰り返す3回回転対称性を有する3つの120°回転対称ピーク領域(A領域、B領域、およびC領域)を備える。各120°回転対称ピーク領域(A領域、B領域、またはC領域)は、その領域のφの範囲の中央のφの角度(φ=0°、φ=120°、またはφ=-120°)を示す線および[0001]軸を含む面を鏡映面として互いに鏡映対称性を有する-領域(A-領域、B-領域、またはC-領域)と+領域(A+領域、B+領域、またはC+領域)とを備える。各-領域(A-領域、B-領域、またはC-領域)は、その領域のφの範囲の中央のφの角度(φ=-30°、φ=90°、またはφ=-150°)を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有する-L領域(A-L領域、B-L領域、またはC-L領域)と-R領域(A-R領域、B-R領域、またはC-R領域)とを備える。各+領域(A+領域、B+領域、またはC+領域)は、その領域のφの範囲の中央のφの角度(φ=30°、φ=150°、またはφ=-90°)を示す線および[0001]軸の交点を中心として互いに回反対称性を有する+L領域(A+L領域、B+L領域、またはC+L領域)と+R領域(A+R領域、B+R領域、またはC+R領域)とを備える。各-L領域(A-L領域、B-L領域、およびC-L領域の各区分領域)、各-R領域(A-R領域、B-R領域、およびC-R領域の各区分領域)、各+L領域(A+L領域、B+L領域、およびC+L領域の各区分領域)、および各+R領域(A+R領域、B+R領域、およびC+R領域の各区分領域)の少なくとも1領域におけるX線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られる最大ピーク強度比が500以上である。本実施形態の窒化ガリウム結晶基板は、従来の窒化ガリウム結晶基板に比べて、高い対称性と大きな最大ピーク強度比とを有しているため、結晶品質が高い。結晶品質が高い観点から、上記の最大ピーク強度比は、1000以上が好ましく、2000以上がさらに好ましい。
<GaN crystal substrate>
12 to 15, the GaN (gallium nitride) crystal substrate of this embodiment has a {0001} plane as the main surface, and a 0.3 mm×0.3 mm crystal substrate on the incident side using an X-ray lens. A 0.27° collimator with a 0.27° slit for reflectance measurement on the receiving side and graphite for CuKα1 monochromatic X - ray selection using a small divergence incident X-ray parallel beam point-focused by a cross-slit of X-ray diffraction measurement using a flat plate monochromator is performed under the measurement conditions where the measurement φ angle step is 0.02° and the measurement time at each step is in the range of 1 to 50 seconds depending on the measurement φ angle range. In the φ scan pattern measurement with the [0001] axis as the rotation axis at the incident angle ω and the diffraction angle 2θ (that is, the incident angle ω: 8.5428 ° and the diffraction angle 2θ: 17.0856 °) of the symmetrical forbidden Bragg reflection, [1 -100] direction is φ = 0°, the X-ray multiple diffraction pattern that appears due to the multiple diffraction of X-rays in the crystal in the measurement from -180° to 180° when φ is from -180° to - Three 120° rotationally symmetrical peak regions (A region, B region and C ). Each 120° rotationally symmetric peak region (A region, B region, or C region) has a φ angle (φ = 0°, φ = 120°, or φ = -120°) at the center of the φ range for that region. and the plane containing the [0001] axis as the reflection plane, the − area (A − area, B − area, or C − area) and the + area (A + area, B + area , or C + region). Each − region (A − region, B − region, or C − region) has a φ angle (φ=−30°, φ=90°, or φ=−150°) at the center of the φ range of that region. -L region (A -L region, B -L region, or C -L region) and -R region (A -R region, B- R region or C- R region). Each + region (A + region, B + region, or C + region) has a φ angle (φ = 30°, φ = 150°, or φ = -90°) at the center of the φ range for that region. +L region (A +L region, B +L region, or C +L region) and +R region (A +R region, B +R region, or C +R region). Each -L area (A- L area, B- L area, and C- L area), each -R area (A- R area, B- R area, and C-R area) ), each +L region (A +L region, B +L region, and C +L region segmented regions), and each +R region (A +R region, B +R region, and C +R region segmented regions). The maximum peak intensity ratio obtained by dividing the maximum peak intensity of X-ray multiple diffraction peaks in at least one of the regions) by the background intensity is 500 or more. The gallium nitride crystal substrate of the present embodiment has high symmetry and a large maximum peak intensity ratio compared to conventional gallium nitride crystal substrates, and thus has high crystal quality. From the viewpoint of high crystal quality, the maximum peak intensity ratio is preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more.
ここで、X線多重回折パターンの回転対称性および鏡映対称性における「対称」とは、多重ピーク領域の位置が対称の位置にあることを意味するものであり、多重ピーク領域における各X線多重回折ピークの位置および強度が対称であることを意味するものではない。 Here, "symmetry" in the rotational symmetry and reflection symmetry of the X-ray multiple diffraction pattern means that the positions of the multiple peak regions are symmetrical, and each X-ray in the multiple peak region It does not imply that the positions and intensities of the multiple diffraction peaks are symmetrical.
本実施形態のGaN結晶基板は、主面が{0001}面であり、入射側にX線レンズを使用して0.3mm×0.3mmのクロススリットによりポイントフォーカスしたCuKα1単色X線の小発散角入射X線平行ビームを用い、受光側に反射率測定用の0.27°スリットを付けた0.27°のコリメータおよびグラファイト平板モノクロメータを用いたX線回折測定において、0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θ(すなわち入射角ω:8.5428°および回折角2θ:17.0856°)における[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定は、詳細で正確なX線多重回折パターンを得る観点から、測定φ角度ステップ0.02°、測定φの角度範囲に応じて、各ステップでの計測時間が1秒から50秒の範囲の測定条件で行なう。 The GaN crystal substrate of the present embodiment has a {0001} plane as a principal surface, and a single -color CuKα1 X-ray beam point-focused by a 0.3 mm × 0.3 mm cross slit using an X-ray lens on the incident side. 0001 symmetrical forbidden Bragg in X-ray diffraction measurements using a 0.27° collimator with a 0.27° slit on the receiving side for reflectance measurements and a graphite plate monochromator using a divergent incident X-ray parallel beam. φ scan pattern measurements around the [0001] axis at the incident angle ω and diffraction angle 2θ of reflection (i.e., incident angle ω: 8.5428° and diffraction angle 2θ: 17.0856°) provide detailed and accurate X From the viewpoint of obtaining a line multiplex diffraction pattern, the measurement conditions are such that the measurement φ angle step is 0.02° and the measurement time at each step ranges from 1 second to 50 seconds depending on the measurement φ angle range.
本実施形態のGaN結晶基板についての0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θ(すなわち入射角ω:8.5428°および回折角2θ:17.0856°)における[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定における典型的な例を図12~図21に示す。図12および図13はいずれもφが-180°から180°までの領域におけるX線多重回折パターンの一例を示すものであり、図12においては縦軸が平方根目盛であり、図13においては縦軸が対数目盛である。図12からは、X線多重回折ピークの位置および強度の値が容易に読み取れるが、バックグランドの強度が読み取りにくいため、図13において対数目盛表示で示し、バックグラウンドの小さな値を読み取る。ここで、単位が1秒当たりのカウント数(cps)であるX線多重回折ピークの強度は、φが0.02°のステップ毎の計測時間が1秒から50秒の範囲ではほとんど変わらないため、多重回折ピーク測定はピーク時間は時間を短縮する目的でたとえば3秒で計測する。バックグラウンド強度計測に関しては、図13からは、バックグランド強度のおおよその値が読み取れるがばらつきが大きい。そのため、バックグランド強度の測定においては、ステップ毎の計測時間が10秒以上(好ましくは15秒から50秒までの範囲)として計測数を増し、単位が1秒当たりのカウント数(cps)で2ケタ以上の精度を得るようにする。バックグランドに関わる測定を計測数を増してφの狭い範囲で行うことにより、ばらつきが小さくなり、有効数字が2ケタの精度でその値を読み取ることができるとともに、測定時間を短縮することができる。 The rotation axis is the [0001] axis at the incident angle ω and the diffraction angle 2θ of the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection of the GaN crystal substrate of the present embodiment (that is, the incident angle ω: 8.5428° and the diffraction angle 2θ: 17.0856°). 12 to 21 show typical examples of φ scan pattern measurement. 12 and 13 both show examples of X-ray multiplex diffraction patterns in the region where φ is from −180° to 180°. Axes are logarithmic. From FIG. 12, the positions and intensity values of the X-ray multiple diffraction peaks can be easily read, but the background intensity is difficult to read. Here, the intensity of the X-ray multiple diffraction peak whose unit is the number of counts per second (cps) is almost unchanged in the range of 1 to 50 seconds for each step with φ of 0.02°. , the multiple diffraction peak measurement is measured at, for example, 3 seconds for the purpose of shortening the peak time. As for the background intensity measurement, the approximate value of the background intensity can be read from FIG. 13, but the variation is large. Therefore, in the measurement of the background intensity, the measurement time for each step is increased to 10 seconds or longer (preferably in the range of 15 to 50 seconds), and the unit is the number of counts per second (cps). Try to get more than one digit of precision. By increasing the number of measurements and performing measurements related to the background within a narrow range of φ, the variation can be reduced, the value can be read with an accuracy of two significant figures, and the measurement time can be shortened. .
X線多重回折ピークの最大ピーク強度比とは、X線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られるものである。ここで、最大ピーク強度は、当該ピークの頂点の強度値を読み取る。バックグランド強度は、当該ピークの低φ側のバックグランドの平坦な部分の2ケタ以上の精度のある強度の値と高φ側のバックグランドの平坦な部分の2ケタ以上の精度のある強度の値を読み取り、それらの平均値とする。 The maximum peak intensity ratio of the X-ray multiple diffraction peaks is obtained by dividing the maximum peak intensity of the X-ray multiple diffraction peaks by the background intensity. Here, the maximum peak intensity reads the intensity value of the apex of the peak. The background intensity is the value of the intensity of the flat portion of the background on the low φ side of the peak with accuracy of 2 digits or more and the intensity of the flat portion of the background on the high φ side of the peak with accuracy of 2 digits or more. Read the values and take their average.
図12などから、X線多重回折ピークの最大ピーク強度は約6900cpsであり、バックグランド強度は約3cpsであることから、最大ピーク強度比は約2300であり、500以上となる。 From FIG. 12 and the like, the maximum peak intensity of the X-ray multiple diffraction peak is about 6900 cps and the background intensity is about 3 cps, so the maximum peak intensity ratio is about 2300, which is 500 or more.
図14に、基本パターンであるGaN結晶基板のφスキャンのφが-60°から60°までの120°回転対称ピーク領域であるA領域のX線多重回折パターンを示す。このφが-60°から60°までのA領域には、A-L領域およびA-R領域からなるA-領域と、A+L領域およびA+R領域からなるA+領域がこの順に存在する。ここで、A-領域とA+領域とは互いに鏡映対称性を有し、A-L領域とA-R領域とは互いに回反対称性を有し、A+L領域とA+R領域とは互いに回反対称性を有する。すなわち、A+R領域を基本区分領域とすると、A+L領域はA+R領域と回反対称の関係にある回反基本区分領域であり、A-L領域はA+R領域と鏡映対称の関係にある鏡映基本区分領域であり、A-R領域はA+L領域と鏡映対称の関係にある回反鏡映基本区分領域である。このような対称性を考慮して、上述のように、A+R領域に存在する2つの多重ピーク群をmp1およびmp2と表すと、A+L領域に存在する2つの多重ピーク群は、回反対称を示す「'」記号を用いて、mp1'およびmp2'と表すことができる。A-L領域に存在する2つの多重ピーク群は、鏡映対称を示す「()m」記号を用いて、(mp1)mおよび(mp2)mと表すことができる。A-R領域に存在する2つの多重ピーク群は、回反対称を示す「'」記号および鏡映対称を示す「()m」記号を用いて、(mp1')mおよび(mp2')mと表すことができる。 FIG. 14 shows an X-ray multiplex diffraction pattern of region A, which is a 120° rotationally symmetrical peak region from −60° to 60° in φ scanning of a GaN crystal substrate, which is a basic pattern. In the A region where φ is from −60° to 60°, there are the A − region consisting of the A −L region and the A −R region and the A + region consisting of the A +L region and the A + R region in this order. do. Here, the A − region and the A + region have mirror symmetry, the A −L region and the A −R region have rotational symmetry, and the A +L region and the A +R region and have rotational symmetry with each other. That is, if the A + R region is the basic segmental region, the A + L region is the rotational basic segmental region that has a rotationally symmetrical relationship with the A + R region, and the A − L region is a mirror image of the A + R region. It is a reflection basic segmented area having a symmetrical relationship, and the A- R area is a rotational reflection basic segmental area having a relationship of reflection symmetry with the A +L area. Considering such symmetry, as described above, if the two multiple peak groups present in the A + R region are denoted by mp1 and mp2, the two multiple peak groups present in the A + L region are It can be represented as mp1′ and mp2′ using the “′” symbol to indicate antisymmetry. The two multiple peak groups present in the A- L region can be represented as (mp1) m and (mp2) m using the "() m " symbol indicating reflection symmetry. The two multiple peak groups present in the A- R region are labeled (mp1′) m and (mp2′) m using the “′” symbol for rotational symmetry and the “() m ” symbol for mirror symmetry. It can be expressed as.
図14に示される基本パターンのA+領域(φが0°から60°の領域)のパターンとA-領域(φが-60°から0°の領域)をφ=0°を軸にして反転したパターンとの対比を図16に示す。図16に示すように、A-領域のX線多重回折ピーク群である(mp2')m、(mp1')m、(mp1)m、および(mp2)mと、A+領域のX線多重回折ピーク群であるmp2'、mp1'、mp1、およびmp2とで、それぞれのX線多重回折ピークの位置がよく一致していることから、A-領域の(mp2')m、(mp1')m、(mp1)m、および(mp2)mと、A+領域のmp2'、mp1'、mp1、およびmp2とは、それぞれφ=0°の軸に対して互いに鏡映対称性を有することが確認できる。 The pattern of the A + region (the region where φ is from 0° to 60°) and the A − region (the region where φ is from −60° to 0°) of the basic pattern shown in FIG. FIG. 16 shows a comparison with the pattern obtained. As shown in FIG. 16, (mp2′) m , (mp1′) m , (mp1) m , and (mp2) m , which are X-ray multiplex diffraction peaks in the A − region, and X-ray multiple diffraction peaks in the A + region. Since the positions of the X-ray multiple diffraction peaks of the diffraction peak groups mp2′, mp1′, mp1, and mp2 are well matched, (mp2′) m and (mp1′) in the A − region m , (mp1) m , and (mp2) m , and mp2′, mp1′, mp1, and mp2 of the A + region may each have mirror symmetry about the φ=0° axis. I can confirm.
図14に示される基本パターンのA+領域(φが-60°から0°の領域)のパターンとA+領域をφ=30°を軸にして反転させたパターンとの対比を図17に示す。図17に示すように、A+L領域のX線多重回折ピーク群であるmp1'およびmp2'と、A+R領域のX線多重回折ピーク群であるmp1およびmp2とで、それぞれのX線多重回折ピークの位置がよく一致していることから、A+L領域のmp1'およびmp2'と、A+R領域のmp1およびmp2とは、それぞれφ=30°の軸に対して互いに回反対称性を有することが確認できる。 FIG. 17 shows a comparison between the pattern of the A + region (the region where φ is −60° to 0°) of the basic pattern shown in FIG. 14 and the pattern in which the A + region is inverted around φ=30°. . As shown in FIG. 17, mp1′ and mp2′, which are X-ray multiple diffraction peak groups in the A + L region, and mp1 and mp2, which are X-ray multiple diffraction peak groups in the A + R region, each X-ray The positions of multiple diffraction peaks are in good agreement, indicating that mp1′ and mp2′ in the A +L region and mp1 and mp2 in the A +R region are rotationally opposite to each other about the φ=30° axis. It can be confirmed that it has symmetry.
上記において、それぞれのX線多重回折ピーク群の位置がよく一致するとは、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの本数の差異が2本以下であること、および、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの位置の差異が2°を超えるものが2本以下であることをいう。ここで、それぞれのX線多重回折ピーク群の位置がよく一致することは、GaN結晶基板の対称性が高いことを意味する。 In the above, the position of each X-ray multiple diffraction peak group is well matched means that the difference in the number of peaks of each X-ray multiple diffraction peak group having a symmetrical relationship is 2 or less, and that the symmetrical relationship It means that there are two or less X-ray multiple diffraction peak groups whose peak positions differ by more than 2°. Here, the fact that the positions of the respective X-ray multiple diffraction peak groups match well means that the GaN crystal substrate has high symmetry.
上記のように、本実施形態のGaN結晶基板は、高い対称性と高い最大ピーク強度比とを有しているため、結晶品質が高い。 As described above, the GaN crystal substrate of this embodiment has high symmetry and a high maximum peak intensity ratio, and thus has high crystal quality.
図18にA+R領域のX線多重回折ピーク群であるmp1およびmp2を示し、図19にA+L領域のX線多重回折ピーク群であるmp1'およびmp2'を示し、図20にA-R領域のX線多重回折ピーク群である(mp1')mおよび(mp2')mを示し、図21にA-L領域のX線多重回折ピーク群である(mp1)mおよび(mp2)mを示し、各ピークにピーク番号1~14を付した。ここで、A+R領域は上記の基本区分領域であり、A+L領域はA+R領域と回反対称の関係にある回反基本区分領域であり、A-R領域はA+R領域と回反対称の関係にある回反基本区分領域であるA+L領域と鏡映対称の関係にある回反鏡映基本区分領域であり、A-L領域はA+R領域と鏡映対称の関係にある鏡映基本区分領域である。図18~図21において、破線の楕円を付した部分は、mp1ならびにこれと対称関係にあるmp1'、(mp1')m、および(mp1)mの間で出願するピークの本数および/または形状が変化する部分を示し、実線の楕円を付した部分は、mp2ならびにこれと対称関係にあるmp2'、(mp2')m、および(mp2)mの間で出願するピークの本数および/または形状が変化する部分を示す。 FIG. 18 shows mp1 and mp2, which are X-ray multiple diffraction peak groups in the A +R region, FIG. 19 shows mp1′ and mp2′, which are X-ray multiple diffraction peak groups in the A +L region, and FIG. (mp1') m and (mp2') m , which are X-ray multiple diffraction peaks in the -R region, and (mp1) m and (mp2), which are X-ray multiple diffraction peaks in the A- L region m is indicated and peak numbers 1-14 are assigned to each peak. Here, the A + R region is the basic segmental region described above, the A + L region is the rotational basic segmental region that has a rotationally symmetrical relationship with the A + R region, and the A + R region is the A + R region. is a rotationally symmetrical basic segmental area that has a relationship of reflection symmetry with the A +L area , which is a rotationally symmetrical basic segmental area with a rotationally symmetrical relationship with It is a reflection basic segmented area having the relationship of In FIGS. 18 to 21, the dashed ellipse indicates the number and/or shape of peaks applied between mp1 and mp1′, (mp1′) m and (mp1) m in a symmetrical relationship therewith. shows the part where the changes, and the part attached with the solid ellipse is the number and / or shape of the peaks applied between mp2 and mp2', (mp2') m and (mp2) m in a symmetrical relationship with this indicates the part where changes.
図18を参照して、基本区分領域であるA+R領域において、mp1には6本のX線多重回折ピークが見られ、mp2には8本のX線多重回折ピークがみられる。図18においては、ピーク番号2とピーク番号3の2つのピークが重なっている。図19を参照して、回反基本区分領域であるA+L領域において、mp1'には6本のX線多重回折ピークが見られ、mp2'には7本のX線多重回折ピークが見られる。図19においては、mp1'のピーク番号2とピーク番号3の2つのピークが重なって1つのピークのように見えるが、ピーク解析から2つのピークであることを確認している。mp2'ではピーク番号11のピークが出現していないことが分かる。図20を参照して、回反鏡映基本区分領域であるA-R領域において、(mp1')mには6本のX線多重回折ピークが見られ、(mp2')mには7本のX線多重回折ピークが見られる。図20においては、(mp2')mにはピーク番号11のピークが出現していないことが分かる。また、図21を参照して、鏡映基本区分領域であるA-L領域において、(mp1)mには6本のX線多重回折ピークが見られ、(mp2)mには8本のX線多重回折ピークが見られる。
Referring to FIG. 18, in the A +R region, which is the basic segmented region, mp1 has six X-ray multiple diffraction peaks, and mp2 has eight X-ray multiple diffraction peaks. In FIG. 18, two peaks of
ピーク番号が1~14のピークの強度を最大強度を有するピーク番号8のピークの強度で除することにより規格化した値および各ピークの形状は、GaN結晶基板の各区分領域におけるGaN結晶の構造に依存する。ピーク番号10~12ピークのピーク数の差とピークの形状が回反関係のために生じると考えられる。ここで、現実の結晶のX線多重回折測定においては、X線多重回折ピークの重なり、欠落などによる本数の減少が考えられる。このため、完全結晶(結晶構造により理論的に導かれる欠陥のない結晶)においては、mp1およびこれと対称の関係にあるmp1'、(mp1)mおよび(mp1')mには6本のX線多重回折ピークが存在し、mp2およびこれと対称関係にあるmp2'、(mp2)mおよび(mp2')mには8本のX線多重回折ピークが存在するものと考えられる。
The values normalized by dividing the intensity of the peaks numbered 1 to 14 by the intensity of the peak numbered 8, which has the maximum intensity, and the shape of each peak are the structures of the GaN crystal in each sectioned region of the GaN crystal substrate. depends on It is believed that the difference in the number of peaks and the shape of the peaks between
A+R領域におけるmp1およびmp2のX線多重回折ピークの位置、相対強度、指数付けおよび多重回折タイプ(多重回折に関与する少なくとも2つの回折面)を表2に示す。なお、X線多重回折ピークの指数付けおよび多重回折タイプの特定には、J. Blasing and A. Krost, “X-ray multiple diffraction (Umweganregung) in wurtzite-type GaN and ZnO epitaxial layers”, phys. stat. sol., (a)201, No.4, 2004, pp.R17-R20(非特許文献2)を参照した。表2における指数付けピーク欄のP1~P3およびP5~P10は、上記文献に示された指数付けピークを示す。なお、上記文献においては、本実施形態のGaN結晶基板において、360°スキャンの範囲において多くの場合に最大ピーク強度となる(1-100)および(-1101)に由来するピーク番号8のX線多重回折ピークはP6と指数付けされている。また、本実施形態のGaN結晶基板においては現在のところ見い出せていない指数付けピークP4も記載されている。かかる指数付けピークP4は、φが指数付けP5とほぼ同じであり(P5に比べてφが0.002°小さく)、多重回折タイプは(02-22)/(0-22-1)とされている。ここで、φが30°の範囲において、上記文献においては10本のX線多重回折ピークが得られているに過ぎないが、本実施形態においては14本のX線多重回折ピークを見い出している。上記文献においては、多重反射が生じるのを2つの結晶面からのブラッグ反射により計算されたが、実際の多重反射は2つ以上の結晶面により生じる場合が有り、新しいピークは2つ以上の結晶面により生じる場合と考えられる。
The positions, relative intensities, indexing and multiple diffraction types (at least two diffraction planes involved in multiple diffraction) of the mp1 and mp2 X-ray multiple diffraction peaks in the A +R region are shown in Table 2. For the indexing of X-ray multiple diffraction peaks and identification of multiple diffraction types, refer to J. Blasing and A. Krost, “X-ray multiple diffraction (Umweganregung) in wurtzite-type GaN and ZnO epitaxial layers”, phys. sol., (a) 201, No. 4, 2004, pp. R17-R20 (Non-Patent Document 2). P1-P3 and P5-P10 in the indexed peak column in Table 2 indicate the indexed peaks shown in the above literature. In the above document, in the GaN crystal substrate of the present embodiment, the X-ray of
図18~図21および表2を参照して、本実施形態のGaN結晶基板においてA+R領域、A+L領域、A-R領域、およびA-L領域の一例は、当該区分領域における最大ピーク強度比を示すピーク番号8のX線多重回折ピークは、指数付ピークP6であり、少なくとも(1-100)および(-1101)に由来するX線多重回折ピークである。(1-100)および(-1101)は、回折強度の高い結晶面であるため、結晶が完全結晶に近いほど、かかるX線多重回折ピークの強度は高くなるものと考えられる。したがって、各-L領域(A-L領域、B-L領域、およびC-L領域の各区分領域)、各-R領域(A-R領域、B-R領域、およびC-R領域の各区分領域)、各+L領域(A+L領域、B+L領域、およびC+L領域の各区分領域)、および各+R領域(A+R領域、B+R領域、およびC+R領域の各区分領域)において、GaN結晶基板の結晶構造およびその結晶品質の高さに依存してピークの比は変化するが、最大ピーク強度比を示すX線多重回折ピークの少なくとも1つのピークは、ピーク番号8(指数付けピークP6)の少なくとも(1-100)および(-1101)に由来するX線多重回折ピークであることが好ましい。さらに、各-L領域(A-L領域、B-L領域、およびC-L領域の各区分領域)、各-R領域(A-R領域、B-R領域、およびC-R領域の各区分領域)、各+L領域(A+L領域、B+L領域、およびC+L領域の各区分領域)、および各+R領域(A+R領域、B+R領域、およびC+R領域の各区分領域)において最大ピーク強度比を示すX線多重回折ピークはいずれも、ピーク番号8(指数付けピークP6)の少なくとも(1-100)および(-1101)に由来するX線多重回折ピークであることがより好ましい。
18 to 21 and Table 2, one example of the A +R region, A +L region, A -R region, and A -L region in the GaN crystal substrate of the present embodiment is the maximum The X-ray multiple diffraction peak of
また、表2に示すように、指数付ピークには、それぞれ多重回折に関与する少なくとも2つの回折面を示す多重回折タイプが帰属される。結晶が完全結晶に近いほど、多重回折タイプの帰属が明らかな指数付ピークのうち、任意に特定される所定の複数の結晶面に由来する基準ピークのピーク強度をバックグランド強度で除して得られる基準ピーク強度比に対する基準ピーク以外に任意に特定される別の所定の複数の結晶面に由来する対比ピークのピーク強度をバックグランド強度で除して得られる対比ピーク強度比の相対比である対比ピーク相対強度比のばらつきが小さくなると考えられる。したがって、基準ピーク強度比に対する対比ピーク相対強度比のばらつきの小ささから、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を評価することができる。 Also, as shown in Table 2, the indexed peaks are assigned multiple diffraction types, each indicating at least two diffraction planes involved in multiple diffractions. The closer the crystal is to a perfect crystal, the peak intensity of the reference peak derived from a plurality of arbitrarily specified crystal planes among the indexed peaks clearly attributed to multiple diffraction type divided by the background intensity. It is the relative ratio of the contrast peak intensity ratio obtained by dividing the peak intensity of the contrast peak derived from another predetermined crystal plane arbitrarily specified other than the reference peak to the reference peak intensity ratio obtained by dividing the background intensity by the background intensity. It is considered that the variation in the contrast peak relative intensity ratio is reduced. Therefore, the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate can be evaluated from the small variation of the contrast peak relative intensity ratio with respect to the reference peak intensity ratio.
本実施形態の窒化ガリウム結晶基板は、自立基板であることが好ましい。かかる窒化ガリウム結晶基板は、結晶品質の高い自立基板であるため、半導体デバイスの製造に好適に用いられる。ここで、窒化ガリウム結晶基板は、自立基板となるためには、その厚さが250μm以上であることが好ましい。 The gallium nitride crystal substrate of this embodiment is preferably a self-supporting substrate. Such gallium nitride crystal substrates are self-supporting substrates with high crystal quality, so they are suitably used for manufacturing semiconductor devices. Here, the gallium nitride crystal substrate preferably has a thickness of 250 μm or more in order to be a self-supporting substrate.
本実施形態の窒化ガリウム結晶基板は、その厚さが250μm以上が好ましく、300μm以上がより好ましく、400μm以上がさらに好ましいる。かかる窒化ガリウム結晶基板は、結晶品質が高い厚さが250μm以上の基板であるため、半導体デバイスの製造に好適に用いられる。また、本実施形態の窒化ガリウム結晶基板は、その直径が50mm以上が好ましく、75mm以上がより好ましく、100mm以上がさらに好ましい。かかる窒化ガリウム結晶基板は、結晶品質が高い直径が50mm以上の基板であるため、半導体デバイスの製造に好適に用いられる。 The thickness of the gallium nitride crystal substrate of the present embodiment is preferably 250 μm or more, more preferably 300 μm or more, and even more preferably 400 μm or more. Such a gallium nitride crystal substrate has a high crystal quality and a thickness of 250 μm or more, and is therefore suitably used for manufacturing semiconductor devices. The diameter of the gallium nitride crystal substrate of the present embodiment is preferably 50 mm or more, more preferably 75 mm or more, and even more preferably 100 mm or more. Such a gallium nitride crystal substrate has a high crystal quality and a diameter of 50 mm or more, and is therefore suitably used for manufacturing semiconductor devices.
<GaN結晶基板の製造方法>
本実施形態のGaN結晶基板の製造方法は、下地基板上にGaN結晶を成長させる工程と、成長させたGaN結晶を窒素ガス雰囲気中900℃以上かつ1800気圧以上の高温高圧条件下で熱処理する工程と、熱処理したGaN結晶をGaN結晶基板に加工する工程と、を備える。本実施形態のGaN結晶基板の製造方法は、900℃以上かつ1800気圧以上の高温高圧条件下で熱処理されたGaN結晶を加工することにより結晶品質の高いGaN結晶基板が得られる。
<Manufacturing Method of GaN Crystal Substrate>
The method for manufacturing a GaN crystal substrate according to the present embodiment includes the steps of growing a GaN crystal on a base substrate, and heat-treating the grown GaN crystal under high temperature and high pressure conditions of 900° C. or higher and 1800 atm or higher in a nitrogen gas atmosphere. and processing the heat-treated GaN crystal into a GaN crystal substrate. In the method of manufacturing a GaN crystal substrate according to the present embodiment, a GaN crystal substrate with high crystal quality is obtained by processing a GaN crystal that has been heat-treated under high-temperature and high-pressure conditions of 900° C. or higher and 1800 atm or higher.
成長させたGaN結晶の熱処理は、熱処理後のGaN結晶を加工して得られるGaN結晶基板の結晶品質を高める観点から、処理雰囲気が窒素雰囲気で、処理温度が900℃以上であり、好ましくは1000℃以上であり、処理圧力が1800気圧以上であり、好ましくは2000気圧以上である。また、製造装置の仕様から、処理温度は1200℃以下が好ましく、処理圧力は2000気圧以下が好ましい。 The heat treatment of the grown GaN crystal is performed in a nitrogen atmosphere at a treatment temperature of 900° C. or higher, preferably 1000° C., from the viewpoint of improving the crystal quality of the GaN crystal substrate obtained by processing the GaN crystal after the heat treatment. ° C. or higher, and the treatment pressure is 1800 atm or higher, preferably 2000 atm or higher. Further, from the specifications of the manufacturing apparatus, the treatment temperature is preferably 1200° C. or less, and the treatment pressure is preferably 2000 atmospheres or less.
(実施例1)
1.GaN結晶基板の作製
直径76mmのサファイア基板上にMOCVD(有機金属化学気相堆積)法によりGaNを成長したC面を主面とするテンプレート基板を準備し、これを下地基板として、直径85mmで厚さ20mmのSiCコーティングしたカーボン製の基板ホルダー上に置いてHVPE(ハイドライド気相成長)装置のリアクター内に配置した。リアクター内を1020℃まで加熱後、HClガスをGaと反応して発生したGaClガスと、NH3ガスと、をリアクター内へ供給した。このような下地基板の上でのGaN層成長工程において、リアクター温度1020℃を29時間保持し、また、成長圧力を1.01×105Paとし、GaClガスの分圧を6.52×102Paとし、NH3ガスの分圧を7.54×103Paとし、HClガスの分圧を3.55×101Paとした。GaN層成長工程終了後、リアクター内を室温まで降温し、GaN結晶を得た。得られたGaN結晶は、C面を成長面として結晶成長しており、成長面の表面状態は鏡面であり、触針式の膜厚計で測定した厚さは3.5mmであった。
(Example 1)
1. Preparation of GaN Crystal Substrate A template substrate having a C-plane as a main surface was prepared by growing GaN on a sapphire substrate with a diameter of 76 mm by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). It was placed on a 20 mm thick SiC-coated carbon substrate holder and placed in the reactor of a HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) apparatus. After heating the inside of the reactor to 1020° C., GaCl gas generated by reacting HCl gas with Ga and NH 3 gas were supplied into the reactor. In the step of growing the GaN layer on such a base substrate, the reactor temperature was maintained at 1020° C. for 29 hours, the growth pressure was 1.01×10 5 Pa, and the partial pressure of GaCl gas was 6.52×10. 2 Pa, the partial pressure of NH 3 gas was 7.54×10 3 Pa, and the partial pressure of HCl gas was 3.55×10 1 Pa. After completion of the GaN layer growth step, the temperature inside the reactor was lowered to room temperature to obtain a GaN crystal. The obtained GaN crystal was crystal-grown with the C-plane as the growth plane, the surface state of the growth plane was a mirror surface, and the thickness measured with a stylus-type film thickness meter was 3.5 mm.
得られたGaN結晶の外周ならびに表面と裏面を加工したGaN結晶を熱処理した。熱処理には神戸製鋼製の熱間静水圧プレス(HIP)装置を用いた。熱処理条件は、2000気圧の窒素雰囲気中1200℃で20時間とした。熱処理後に、HIP装置よりGaN結晶を回収し、直径2インチ(50.8mm)で厚さ400μmのGaN結晶基板に加工した。 The GaN crystal obtained by processing the outer circumference and the front and back surfaces of the GaN crystal was heat-treated. A hot isostatic press (HIP) apparatus manufactured by Kobe Steel was used for the heat treatment. The heat treatment conditions were 1200° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere of 2000 atmospheres. After the heat treatment, the GaN crystal was recovered from the HIP device and processed into a GaN crystal substrate having a diameter of 2 inches (50.8 mm) and a thickness of 400 μm.
2.GaN結晶基板のX線回折
上記GaN結晶基板をその<1-100>方向がφ=0°の方向と一致するようにX線回折装置(スペクトリス株式会社製PANalytical X’Pert MRD)の試料台にセットし、小発散角入射X線平行ビーム(X線レンズ平行ビーム、ビーム径:0.3mm×0.3mm、コリメータ(0.27°スリット使用)付平板モノクロメータ使用)を用いて、まず、0002対称ブラッグ反射の位置(入射角ω:17.2833°、回折角2θ:34.5666°)におけるωスキャン(図10を参照)およびzスキャン(図11を参照)によりωのオフセット校正およびzの校正を行った。校正され決定されたω-2θおよびzにおいて、χの角度の調整によりχ軸の軸立てをしたことにより、χ=0°となりφ軸と[0001]軸とを一致させた(すなわち、結晶の回転軸と結晶軸とを一致させた)。ここで、χの角度の調整によるχ軸の軸立てとは、χの角度をステップ0.3°で2°ないし3°の範囲で変化させ0002対称ブラッグ反射の位置でωスキャンをくり返し行い、各スキャンでのピークの値の最大となるχの値を求める最適化プログラムを実行して、χの値のオフセット値を設定してχ=0°とすることをいう。次に、測定φ角度ステップ0.02°、測定φの角度範囲に応じて、各ステップでの計測時間が1秒から50秒の範囲の測定条件で、0001対称禁制ブラッグ反射の位置(入射角ω:8.5428°、回折角2θ:17.0856°)にてφスキャンを測定した。その結果を表2および表3にまとめた。
2. X-Ray Diffraction of GaN Crystal Substrate The GaN crystal substrate was placed on a sample stage of an X-ray diffraction apparatus (PANalytical X'Pert MRD manufactured by Spectris Co., Ltd.) so that the <1-100> direction of the GaN crystal substrate coincided with the direction of φ=0°. Using a small divergence angle incident X-ray parallel beam (X-ray lens parallel beam, beam diameter: 0.3 mm × 0.3 mm, using a flat plate monochromator with a collimator (using a 0.27 ° slit)), 0002 Offset calibration of ω and z was calibrated. At the calibrated and determined ω-2θ and z, the χ axis was aligned by adjusting the χ angle so that χ = 0° and the φ axis and the [0001] axis were aligned (that is, the crystal The axis of rotation and the crystallographic axis were aligned). Here, the setting of the χ axis by adjusting the angle of χ means that the angle of χ is changed in the range of 2° to 3° in steps of 0.3°, and ω scanning is repeatedly performed at the position of the 0002 symmetrical Bragg reflection, This means executing an optimization program that finds the value of χ that maximizes the peak value in each scan, and setting the offset value of the value of χ so that χ=0°. Next, the position of the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection (incidence angle φ scan was measured at ω: 8.5428°, diffraction angle 2θ: 17.0856°. The results are summarized in Tables 2 and 3.
なお、φが30°毎の12の区分領域において、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの本数の差異が2本以下であり、かつ、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの位置の差異が2°を超えるものが2本以下であったため、それぞれのX線多重回折ピーク群の位置がよく一致しており、GaN結晶基板の対称性が高かった。また、φが30°毎の12の区分領域のすべての区分領域において、最大ピーク強度比を示すX線多重回折ピークは、ピーク番号8(指数付けピークP6)に対応する(1-100)および(-1101)に由来するX線多重回折ピークであった。 In the 12 segmented regions where φ is every 30°, the difference in the number of peaks in each X-ray multiplex diffraction peak group having a symmetrical relationship is 2 or less, and each X-ray multiplexed diffraction peak having a symmetrical relationship Since there were no more than two diffraction peak groups with a peak position difference of more than 2°, the positions of the respective X-ray multiple diffraction peak groups were well matched, and the GaN crystal substrate had high symmetry. In addition, in all of the 12 segmented regions with φ every 30 °, the X-ray multiplex diffraction peak showing the maximum peak intensity ratio corresponds to peak number 8 (indexed peak P6) (1-100) and It was an X-ray multiple diffraction peak derived from (-1101).
3.GaN結晶基板上のエピタキシャル層の形成とフォトルミネッセンス測定
上記GaN結晶基板上に、MOCVD法により、エピタキシャル層として、厚さ3μmのGaN層を成長させた。成長させたエピタキシャル層のフォトルミネッセンスの発光強度を測定し、その結果を表4にまとめた。
3. Formation of Epitaxial Layer on GaN Crystal Substrate and
(実施例2)
GaN結晶基板の厚さを250μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、GaN結晶基板を作製し、X線回折装置にて0001対称禁制ブラッグ反射の位置(入射角ω:8.5428°、回折角2θ:17.0856°)にてφスキャンを測定し、その結果を表2および表3にまとめた。なお、φが30°毎の12の区分領域において、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの本数の差異が2本以下であり、かつ、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの位置の差異が2°を超えるものが2本以下であったため、それぞれのX線多重回折ピーク群の位置がよく一致しており、GaN結晶基板の対称性が高かった。また、φが30°毎の12の区分領域のすべての区分領域において、最大ピーク強度比を示すX線多重回折ピークは、ピーク番号8(指数付けピークP6)に対応する(1-100)および(-1101)に由来するX線多重回折ピークであった。また、実施例1と同様にして、GaN結晶基板上にエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャル層のフォトルミネッセンスの発光強度を測定し、その結果を表4にまとめた。
(Example 2)
A GaN crystal substrate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the GaN crystal substrate was 250 μm. °, diffraction angle 2θ: 17.0856°), and the results are summarized in Tables 2 and 3. In the 12 segmented regions where φ is every 30°, the difference in the number of peaks in each X-ray multiplex diffraction peak group having a symmetrical relationship is 2 or less, and each X-ray multiplexed diffraction peak having a symmetrical relationship Since there were no more than two diffraction peak groups with a peak position difference of more than 2°, the positions of the respective X-ray multiple diffraction peak groups were well matched, and the GaN crystal substrate had high symmetry. In addition, in all of the 12 segmented regions with φ every 30 °, the X-ray multiplex diffraction peak showing the maximum peak intensity ratio corresponds to peak number 8 (indexed peak P6) (1-100) and It was an X-ray multiple diffraction peak derived from (-1101). Also, in the same manner as in Example 1, an epitaxial layer was grown on a GaN crystal substrate, and the photoluminescence emission intensity of the epitaxial layer was measured.
(実施例3)
熱処理を2000気圧の窒素雰囲気中1000℃で20時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、GaN結晶基板を作製し、X線回折装置にて0001対称禁制ブラッグ反射の位置(入射角ω:8.5428°、回折角2θ:17.0856°)にてφスキャンを測定し、その結果を表2および表3にまとめた。なお、φが30°毎の12の区分領域において、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの本数の差異が2本以下であり、かつ、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの位置の差異が2°を超えるものが2本以下であったため、それぞれのX線多重回折ピーク群の位置がよく一致しており、GaN結晶基板の対称性が高かった。また、φが30°毎の12の区分領域のすべての区分領域において、最大ピーク強度比を示すX線多重回折ピークは、ピーク番号8(指数付けピークP6)に対応する(1-100)および(-1101)に由来するX線多重回折ピークであった。また、実施例1と同様にして、GaN結晶基板上にエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャル層のフォトルミネッセンスの発光強度を測定し、その結果を表4にまとめた。
(Example 3)
A GaN crystal substrate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 1000° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere of 2000 atm. φ scan was measured at ω: 8.5428°, diffraction angle 2θ: 17.0856°), and the results are summarized in Tables 2 and 3. In the 12 segmented regions where φ is every 30°, the difference in the number of peaks in each X-ray multiplex diffraction peak group having a symmetrical relationship is 2 or less, and each X-ray multiplexed diffraction peak having a symmetrical relationship Since there were no more than two diffraction peak groups with a peak position difference of more than 2°, the positions of the respective X-ray multiple diffraction peak groups were well matched, and the GaN crystal substrate had high symmetry. In addition, in all of the 12 segmented regions with φ every 30 °, the X-ray multiplex diffraction peak showing the maximum peak intensity ratio corresponds to peak number 8 (indexed peak P6) (1-100) and It was an X-ray multiple diffraction peak derived from (-1101). Also, in the same manner as in Example 1, an epitaxial layer was grown on a GaN crystal substrate, and the photoluminescence emission intensity of the epitaxial layer was measured.
(実施例4)
熱処理を2000気圧の窒素雰囲気中900℃で20時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、GaN結晶基板を作製し、X線回折装置にて0001対称禁制ブラッグ反射の位置(入射角ω:8.5428°、回折角2θ:17.0856°)にてφスキャンを測定し、その結果を表2および表3に示した。なお、φが30°毎の12の区分領域において、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの本数の差異が2本以下であり、かつ、対称関係にあるそれぞれのX線多重回折ピーク群のピークの位置の差異が2°を超えるものが2本以下であったため、それぞれのX線多重回折ピーク群の位置がよく一致しており、GaN結晶基板の対称性が高かった。また、φが30°毎の12の区分領域のすべての区分領域において、最大ピーク強度比を示すX線多重回折ピークは、ピーク番号8(指数付けピークP6)に対応する(1-100)および(-1101)に由来するX線多重回折ピークであった。また、実施例1と同様にして、GaN結晶基板上にエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャル層のフォトルミネッセンスの発光強度を測定し、その結果を表4にまとめた。
(Example 4)
A GaN crystal substrate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 900° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere of 2000 atm. φ scan was measured at ω: 8.5428°, diffraction angle 2θ: 17.0856°), and the results are shown in Tables 2 and 3. In the 12 segmented regions where φ is every 30°, the difference in the number of peaks in each X-ray multiplex diffraction peak group having a symmetrical relationship is 2 or less, and each X-ray multiplexed diffraction peak having a symmetrical relationship Since there were no more than two diffraction peak groups with a peak position difference of more than 2°, the positions of the respective X-ray multiple diffraction peak groups were well matched, and the GaN crystal substrate had high symmetry. In addition, in all of the 12 segmented regions with φ every 30 °, the X-ray multiplex diffraction peak showing the maximum peak intensity ratio corresponds to peak number 8 (indexed peak P6) (1-100) and It was an X-ray multiple diffraction peak derived from (-1101). Also, in the same manner as in Example 1, an epitaxial layer was grown on a GaN crystal substrate, and the photoluminescence emission intensity of the epitaxial layer was measured.
(参考例1)
熱処理を1気圧の窒素雰囲気中1200℃で20時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、GaN結晶基板を作製し、X線回折装置にて0001対称禁制ブラッグ反射の位置(入射角ω:8.5428°、回折角2θ:17.0856°)にてφスキャンを測定し、その結果を表3に示した。また、実施例1と同様にして、GaN結晶基板上にエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャル層のフォトルミネッセンスの発光強度を測定し、その結果を表4にまとめた。
(Reference example 1)
A GaN crystal substrate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 1200° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere of 1 atm. φ scan was measured at ω: 8.5428°, diffraction angle 2θ: 17.0856°), and the results are shown in Table 3. Also, in the same manner as in Example 1, an epitaxial layer was grown on a GaN crystal substrate, and the photoluminescence emission intensity of the epitaxial layer was measured.
(参考例2)
熱処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして、GaN結晶基板を作製し、X線回折装置にて0001対称禁制ブラッグ反射の位置(入射角ω:8.5428°、回折角2θ:17.0856°)にてφスキャンを測定し、その結果を表3に示した。また、実施例1と同様にして、GaN結晶基板上にエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャル層のフォトルミネッセンスの発光強度を測定し、その結果を表4にまとめた。
(Reference example 2)
A GaN crystal substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that no heat treatment was performed. : 17.0856°), and the results are shown in Table 3. Also, in the same manner as in Example 1, an epitaxial layer was grown on a GaN crystal substrate, and the photoluminescence emission intensity of the epitaxial layer was measured.
上述のように、実施例1~4で得られたGaN結晶基板のウエハは、高い対称性と高い最大ピーク強度比とを有していた。また、表4を参照して、実施例1~4で得られたGaN結晶基板のウエハ上に成長させたエピタキシャル層のフォトルミネッセンスの発光強度が高く、結晶品質の高いエピタキシャル層であることが分かった。 As described above, the GaN crystal substrate wafers obtained in Examples 1 to 4 had high symmetry and high maximum peak intensity ratio. Further, with reference to Table 4, it was found that the epitaxial layers grown on the GaN crystal substrate wafers obtained in Examples 1 to 4 had high photoluminescence emission intensity and high crystal quality. rice field.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく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が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed this time are illustrative in all respects and should not be considered restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above-described embodiments and examples, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.
Claims (3)
前記窒化ガリウム結晶基板を、その[1-100]方向がφ=0°の方向と一致するように、試料台に配置する工程と、
0002対称ブラッグ反射の回折角2θにおけるωスキャンおよびzスキャン、ならびにχ軸の軸立てにより、前記窒化ガリウム結晶基板の位置を校正する工程と、
0001対称禁制ブラッグ反射の入射角ωおよび回折角2θにおいて、[0001]軸を回転軸としたφスキャンパターン測定を行なう工程と、を含み、
前記φスキャンパターン測定から得られるX線多重回折ピークの対称性の高さおよび前記X線多重回折ピークの最大ピーク強度をバックグランド強度で除して得られる最大ピーク強度比の大きさから、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を評価する、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法。 A method for evaluating the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate having a {0001} principal plane by X-ray diffraction measurement using a small divergence angle incident X-ray parallel beam, comprising:
a step of placing the gallium nitride crystal substrate on a sample stage such that its [1-100] direction coincides with the direction of φ=0°;
0002 calibrating the position of the gallium nitride crystal substrate by ω-scan and z-scan at the diffraction angle 2θ of the symmetrical Bragg reflection and by aligning the χ-axis;
performing a φ scan pattern measurement with the [0001] axis as the rotation axis at the incident angle ω and the diffraction angle 2θ of the 0001 symmetrical forbidden Bragg reflection;
From the high symmetry of the X-ray multiple diffraction peaks obtained from the φ scan pattern measurement and the maximum peak intensity ratio obtained by dividing the maximum peak intensity of the X-ray multiple diffraction peaks by the background intensity, nitriding A method for evaluating the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate, which evaluates the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate.
各前記区分領域の少なくとも2つの領域の前記X線多重回折ピークにおいて、任意に特定される所定の複数の結晶面に由来する基準ピークのピーク強度をバックグランド強度で除して得られる基準ピーク強度比に対する前記基準ピーク以外に任意に特定される別の所定の複数の結晶面に由来する対比ピークのピーク強度をバックグランド強度で除して得られる対比ピーク強度比の相対比である対比ピーク相対強度比のばらつきの小ささから、窒化ガリウム結晶基板の結晶品質を評価する、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶基板の結晶品質の評価方法。 In the φ scan pattern measurement, when φ is measured from -180° to 180°, φ is from -180° to -150°, from -150° to -120°, from -120° to -90° , -90° to -60°, -60° to -30°, -30° to 0°, 0° to 30°, 30° to 60°, 60° to 90°, 90° to 120°, 120° to 150°, and 150° to 180° every 30° into 12 subregions,
A reference peak intensity obtained by dividing the peak intensity of a reference peak derived from a plurality of arbitrarily specified predetermined crystal planes by the background intensity in the X-ray multiple diffraction peaks of at least two regions of each of the segmented regions. Contrasting peak relative, which is the relative ratio of the contrasting peak intensity ratio obtained by dividing the peak intensity of the contrasting peak derived from a plurality of other predetermined crystal planes arbitrarily specified other than the reference peak with respect to the ratio, by the background intensity 2. The method for evaluating the crystal quality of a gallium nitride crystal substrate according to claim 1 , wherein the crystal quality of the gallium nitride crystal substrate is evaluated from the smallness of variation in intensity ratio.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017226351A JP7164946B2 (en) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Gallium nitride crystal substrate and method for evaluating crystal quality thereof |
JP2022126402A JP2022161941A (en) | 2017-11-24 | 2022-08-08 | gallium nitride crystal substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017226351A JP7164946B2 (en) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Gallium nitride crystal substrate and method for evaluating crystal quality thereof |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022126402A Division JP2022161941A (en) | 2017-11-24 | 2022-08-08 | gallium nitride crystal substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019095357A JP2019095357A (en) | 2019-06-20 |
JP7164946B2 true JP7164946B2 (en) | 2022-11-02 |
Family
ID=66971371
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017226351A Active JP7164946B2 (en) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Gallium nitride crystal substrate and method for evaluating crystal quality thereof |
JP2022126402A Pending JP2022161941A (en) | 2017-11-24 | 2022-08-08 | gallium nitride crystal substrate |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022126402A Pending JP2022161941A (en) | 2017-11-24 | 2022-08-08 | gallium nitride crystal substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP7164946B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001013093A (en) | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Daido Steel Co Ltd | Method and apparatus for analyzing surface state of single crystal |
JP2006071354A (en) | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Crystallinity evaluation method of crystal surface layer |
JP2010171273A (en) | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | GROWTH METHOD OF GaN CRYSTAL |
JP2013203653A (en) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing group iii nitride crystal, group iii nitride crystal, and group iii nitride crystal substrate |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6218280B1 (en) * | 1998-06-18 | 2001-04-17 | University Of Florida | Method and apparatus for producing group-III nitrides |
-
2017
- 2017-11-24 JP JP2017226351A patent/JP7164946B2/en active Active
-
2022
- 2022-08-08 JP JP2022126402A patent/JP2022161941A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001013093A (en) | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Daido Steel Co Ltd | Method and apparatus for analyzing surface state of single crystal |
JP2006071354A (en) | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Crystallinity evaluation method of crystal surface layer |
JP2010171273A (en) | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | GROWTH METHOD OF GaN CRYSTAL |
JP2013203653A (en) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing group iii nitride crystal, group iii nitride crystal, and group iii nitride crystal substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019095357A (en) | 2019-06-20 |
JP2022161941A (en) | 2022-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vickers et al. | In-plane imperfections in GaN studied by x-ray diffraction | |
CN110468447B (en) | Chamfered silicon carbide substrate and chamfering method | |
JP6251804B2 (en) | Evaluation method of bulk silicon carbide single crystal | |
CN109196146B (en) | Method for evaluating quality of SiC single crystal and method for producing silicon carbide single crystal ingot using same | |
US20220341055A1 (en) | Silicon carbide ingot, method of preparing the same, and method for preparing silicon carbide wafer | |
JP2022088407A (en) | Nitride semiconductor substrate and semiconductor laminate | |
JP7164946B2 (en) | Gallium nitride crystal substrate and method for evaluating crystal quality thereof | |
JP7079683B2 (en) | Gallium nitride crystal substrate and its crystal evaluation method | |
JP7031709B2 (en) | Method for manufacturing hexagonal compound semiconductor | |
CN111745305B (en) | Method for realizing surface orientation of diamond single crystal substrate | |
JP4935533B2 (en) | Crystal dislocation evaluation method, crystal growth method evaluation method and crystal growth method | |
WO2020036166A1 (en) | METHOD FOR EVALUATING SiC SINGLE CRYSTAL AND METHOD FOR PRODUCING SiC WAFER | |
JP7134427B2 (en) | Crystal lattice plane distribution measurement method | |
JP7409556B1 (en) | Gallium nitride single crystal substrate and its manufacturing method | |
TW201016905A (en) | Method for manufacturing nitride substrate, and nitride substrate | |
JP6863003B2 (en) | Method for manufacturing hexagonal compound semiconductor | |
WO2024161621A1 (en) | Gallium nitride single crystal substrate and method for producing same | |
CN114423891B (en) | Nitride semiconductor substrate, laminated structure, and method for manufacturing nitride semiconductor substrate | |
WO2023210696A1 (en) | N-type gan substrate and n-type gan crystal | |
WO2024095449A1 (en) | Gallium nitride single crystal substrate and method for producing same | |
JP7170460B2 (en) | SiC single crystal evaluation method and quality inspection method | |
Bobea | High resolution X-ray Diffraction Characterization of III-Nitride Semiconductors: Bulk Crystals and Thin Films. | |
CN118980700A (en) | Method for representing crystallization quality of 3C-SiC epitaxial layer and method for representing crystallization quality of 3C-SiC substrate | |
JP2023041434A (en) | Method and device for evaluating shape of crystal plane of semiconductor substrate, and computer program for evaluating shape of crystal plane of semiconductor substrate | |
Zielinski et al. | Evaluation of the Crystalline Quality of Strongly Curved 3C‐SiC/Si Epiwafers Through X‐Ray Diffraction Analyses |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180105 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180105 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200729 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210527 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210608 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210803 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220104 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220222 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220614 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220808 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20220808 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20220824 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20220830 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221011 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221021 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7164946 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |