[发明专利]III族氮化物基板的处理方法及外延基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种III族氮化物结晶的处理方法，尤其涉及一种，在使III族氮化物结晶生长在III族氮化物基板上之前对III族氮化物基板进行的前处理方法。

背景技术

以GaN(氮化镓)为代表的III族氮化物结晶(单晶)作为：HEMT(高电子迁移率晶体管)等的电子设备、或LED(发光二极管)为首的发光元件或受光元件等光设备的基底基板；或这些设备中显示所希望的设备特性的功能层，而被广泛应用。

由III族氮化物结晶构成的基板(III族氮化物基板)是，通过使III族氮化物结晶生长在由相同或不同组成的III族氮化物结晶构成的基底基板或蓝宝石或硅等异种材料的基底基板上而得到的。此外，在该情况下使用的基底基板可以称为晶种。另外，有时也存在在使III族氮化物结晶生长后，去除基底基板的情况。

已知，在蓝宝石基板上形成GaN层而成的GaN外延基板上，用气相法形成GaN层，之后通过剥离蓝宝石基板而得到作为III族氮化物基板的GaN自立基板的技术(例如，参照专利文献1)。另外，还已知，在晶种基板上，通过作为液相法的一种的助熔剂(flux)法形成III族氮化物结晶的技术(例如，参照专利文献2)。

另外，为了在用MOCVD(有机金属化学气相沉积)法使III族氮化物结晶生长在GaN基板上之前，降低存在于GaN基板表面的研磨痕迹对结晶生长产生的影响，在MOCVD的装置内，在含有氨和氢的工艺气体(process gas)的气氛下，用1100℃以上的温度对GaN基板进行10分钟以上的热处理的技术也是公知的(例如，参照专利文献3)。

进一步地，当在GaN自立基板上使GaN外延膜生长时，在界面部分形成包含Si(硅)的n⁺GaN层状区域的技术也是公知的(例如，参照专利文献4)。

在GaN基板上通过MOCVD法等堆积几μm至几十μm厚的氮化物层而层叠HEMT结构或LED结构的情况下，为了提高这些的设备特性，需要得到结晶质量良好并陡峭的层叠界面，因此需要使GaN基板表面是平坦的。作为进行层叠之前的GaN基板表面的处理方法，一般使用CMP(化学机械研磨)。

然而，在现有技术中存在如下问题：在CMP处理后的GaN基板上通过MOCVD法层叠GaN层而成的电子设备中，产生无法从其设计值得到所期望的特性的问题。特别是，存在难以控制n型载流子的问题。

为了明确该原因，本发明的发明人通过SIMS(二次离子质谱测定法)分析后，确认到在GaN层和GaN基板的界面存在高浓度的Si杂质层。

作为该Si杂质层所形成的原因可以想到：磨粒(胶体二氧化硅)，其在形成GaN层前对GaN基板表面进行CMP处理时附着，之后经过洗涤处理也无法完全将其去除，在形成于GaN基板表面的加工变质层以颗粒形式残留；或保管GaN基板时从壳体等挥发而附着在GaN基板表面的附着物，在形成GaN层的过程中，在升温、加热时扩散等。

加工变质层从GaN基板表面以几nm至几十nm的厚度存在，可以认为其促进Si的扩散，因此，例如，可以想到进行专利文献3所公开的热处理，并在去除加工变质层时去除高浓度Si杂质层这一对应方法，但在该情况下，由CMP处理得到的平坦性恶化，其结果，使LED等的设备特性变差，因此不是优选的。

现有技术文献：

专利文献

专利文献1：专利第3631724号公报

专利文献2：国际公开第2010/84675号

专利文献3：专利第3894191号公报

专利文献4：专利第4984557号公报

发明内容

本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够得到III族氮化物基板的III族氮化物基板的处理方法，该III族氮化物基板能够在层叠III族氮化物层的情况下可形成具有优异特性的电子设备。

为了解决上述课题，在本发明的第一方案中，III族氮化物基板的处理方法包括：CMP工艺，对III族氮化物基板的表面进行化学机械研磨处理；升温工艺，将经过所述CMP工艺的所述III族氮化物基板在氮气气氛下升温至950℃以上且1150℃以下的退火温度；及退火工艺，将通过所述升温工艺升温至所述退火温度的所述III族氮化物基板，在氢气和氮气的第一混合气氛或氢气和氨气的第二混合气氛中保持4分钟以上且8分钟以下。

本发明的第二方案中，在第一方案的III族氮化物基板的处理方法的基础上，将所述第一及第二混合气氛中的氢气的混合比设为1/10-8/10。