METHOD FOR GROWING GaN CRYSTAL AND C-PLANE GaN SUBSTRATE

• Main Authors: MIKAWA, Yutaka, KAWABATA, Shinichiro, NAMITA, Hideo, MOCHIZUKI, Tae, FUJISAWA, Hideo
• Format: Patent
• Language: English; French; Japanese
• Published: 15.02.2018
• Subjects: AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR; BASIC ELECTRIC ELEMENTS; CHEMISTRY; CRYSTAL GROWTH; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; METALLURGY; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; SEMICONDUCTOR DEVICES; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; SINGLE-CRYSTAL-GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL

The main object of the present invention is to provide a novel method for growing a GaN crystal suitable as a material for a GaN substrate including a C-plane GaN substrate. Another object of the present invention is to provide a novel C-plane GaN substrate which can be suitably used for manufacturing a nitride semiconductor device, etc. Provided is a method for growing a GaN crystal, the method comprising: a first step for preparing a GaN seed having a nitrogen polar surface; a second step for disposing a pattern mask on the nitrogen polar surface of the GaN seed, wherein the pattern mask is provided with a periodic opening pattern which is composed of linear openings and includes intersections, and the pattern mask is disposed such that the angle between the longitudinal direction of at least a portion of the linear openings and the direction of the line of intersection between the nitrogen polar surface and the M surface is within ±3°; and a third step for ammonothermally growing the GaN crystal on the nitrogen polar surface of the GaN seed through the pattern mask, wherein a gap is formed between the GaN crystal and the pattern mask. A novel C-plane GaN substrate which can be suitably used for manufacturing a nitride semiconductor device, etc is also provided. La présente invention consiste principalement à fournir un nouveau procédé de croissance d'un cristal (GaN) convenant comme matériau pour un substrat (GaN) comportant un substrat (GaN) en plan (C). Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un nouveau substrat (GaN) en plan (C) qui peut être convenablement utilisé pour fabriquer un dispositif semi-conducteur nitrure, etc. L'invention concerne également un procédé de croissance d'un cristal (GaN), le procédé comprenant : une première étape de préparation d'une semence (GaN) possédant une surface polaire azotée; une seconde étape de mise en place d'un masque de motif sur la surface polaire azotée de la semence (GaN), où le masque de motif est fourni avec un profil d'ouverture périodique qui est composé d'ouvertures linéaires et qui comporte des intersections, et le masque de motif est disposé de sorte que l'angle entre le sens longitudinal d'au moins une portion des ouvertures linéaires et la direction de la ligne d'intersection entre la surface polaire azotée et la surface (M) se situe à l'intérieur de ±3 °; et une troisième étape de croissance de manière ammonothermique du cristal (GaN) sur la surface polaire azotée de la semence (GaN) à travers le masque de motif, un espace étant formé entre le cristal (GaN) et le masque de motif. Un nouveau substrat (GaN) en plan (C) qui peut être convenablement utilisé pour la fabrication d'un dispositif semi-conducteur nitrure, etc. est également fourni. 本発明の主たる目的は、Ｃ面ＧａＮ基板を含むＧａＮ基板の材料として好適なＧａＮ結晶を成長させるための、新規な方法を提供することにある。本発明の他の目的は、窒化物半導体デバイスの製造等に好適に使用し得る、新規なＣ面ＧａＮ基板を提供することにある。窒素極性表面を有するＧａＮシードを準備する第一ステップと；該ＧａＮシードの該窒素極性表面上にパターンマスクを配置するステップであって、該パターンマスクには、線状開口から構成され、交差部を含む周期的開口パターンが設けられ、かつ、該線状開口の少なくとも一部における長手方向が該窒素極性表面とＭ面との交線の方向から±３°以内となるように該パターンマスクを配置する、第二ステップと；該ＧａＮシードの該窒素極性表面上に該パターンマスクを通してＧａＮ結晶をアモノサーマル的に成長させるステップであって、該ＧａＮ結晶と該パターンマスクとの間にはギャップが形成される第三ステップと；を含むＧａＮ結晶成長方法によって、窒化物半導体デバイスの製造等に好適に使用し得る、新規なＣ面ＧａＮ基板が提供される。