本發(fā)明涉及氮化鎵(GaN)襯底。

背景技術(shù)：

在氮化物半導體襯底之中，GaN襯底作為用于制造諸如發(fā)光器件和電子器件的半導體器件的襯底而備受關(guān)注。然而，目前，為了制造GaN襯底，必須對異質(zhì)襯底執(zhí)行生長。由于異質(zhì)襯底和GaN晶體之間存在晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)差異，因此在GaN襯底中產(chǎn)生多個晶體缺陷，這是不利的。

為了應對這個，例如，非專利文獻1公開了一種GaN襯底，其中，生長在其表面中設(shè)置有多個點形凹陷的GaN晶體，使得晶體缺陷密集地位于GaN晶體中的凹陷中心并且凹陷周圍的晶體缺陷減少。

引用列表

非專利文獻

NPD 1：Kensaku Motoki的，“Development of GaN Substrate”，SEI technical review，Vol.175，July，2009，pp.10-18(“GaN襯底的開發(fā)”SEI技術(shù)評審，第175卷，2009年7月，第10-18頁)

NPD 2：Hiroshi Harima的，“Characterization of GaN and Related Nitrides by Raman Scattering”，Journal of the Society of Material Science，Japan，Vol.51，No.9，September，2002，pp.983-988(“通過拉曼散射得到的GaN和相關(guān)氮化物的特性”，日本材料科學協(xié)會，第51卷，第9期，2002年9月，第983-988頁)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

然而，需要進行改進，因為當通過在GaN襯底上外延生長另一個半導體層來制造半導體器件時，GaN襯底會破裂或斷開。

問題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種GaN襯底是具有直徑不小于100mm的表面的GaN襯底，在邊均具有2mm長度的各正方形區(qū)域處的微拉曼散射映射測量中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異不小于0.1cm^-1且不大于2cm^-1，正方形區(qū)域位于GaN襯底的表面上的包括中心位置和四個周邊邊緣位置的總共五個位置處，在這五個位置中的所有測量點處的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異不大于2cm^-1。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的結(jié)合襯底是其中GaN襯底結(jié)合到支承襯底的結(jié)合襯底。

本發(fā)明的有利效果

根據(jù)以上描述，可抑制當外延生長另一個半導體層時出現(xiàn)破裂和斷開。

附圖說明

圖1是第一實施例的GaN襯底的示意性透視圖。

圖2(a)至圖2(d)中的每個是示出用于制造第一實施例的GaN襯底的示例性方法的示意性剖視圖，圖2(e)是第一實施例的示例性結(jié)合襯底的示意性剖視圖。

圖3是第一實施例的GaN襯底的示例性整個表面的示意性平面圖。

圖4示出纖鋅礦型GaN晶體的晶體結(jié)構(gòu)。

圖5示出E₂^H光子模式。

圖6是穿過第一實施例的GaN襯底的點B、A和D的直線上的應變和位置之間的關(guān)系的概念視圖。

圖7是穿過傳統(tǒng)GaN襯底的點B、A和D的直線上的應變和位置之間的關(guān)系的概念視圖。

圖8示出實驗例6的GaN襯底的微拉曼散射測量的結(jié)果。

具體實施方式

[對本發(fā)明的實施例的描述]

首先，列出并且描述本發(fā)明的實施例。

(1)根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的GaN襯底是一種GaN襯底，所述GaN襯底具有直徑不小于100mm的表面，在邊均具有2mm長度的各正方形區(qū)域處在微拉曼散射映射測量中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異不小于0.1cm^-1且不大于2cm^-1，正方形區(qū)域位于GaN襯底的表面上的包括中心位置和四個周邊邊緣位置的總共五個位置處，在這五個位置中的所有測量點處的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異不大于2cm^-1。用這種配置，可抑制當在具有直徑不小于100mm的表面的GaN襯底上外延生長另一個半導體層時出現(xiàn)破裂和斷開。

(2)優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的GaN襯底中，直徑不小于150mm，在邊均具有2mm長度的各正方形區(qū)域處在微拉曼散射映射測量中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異不小于0.1cm^-1且不大于1cm^-1，正方形區(qū)域位于GaN襯底的表面上的包括中心位置和四個周邊邊緣位置的總共五個位置處，在這五個位置中的所有測量點處的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異不大于1cm^-1。用這種配置，可抑制當在具有直徑不小于150mm的表面的GaN襯底上外延生長另一個半導體層時出現(xiàn)破裂和斷開。

(3)優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的GaN襯底中，GaN襯底的表面上的邊均具有2mm長度的正方形區(qū)域中的每個包括：具有不小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域和具有小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域。在這種情況下，位錯聚集在具有不小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域中，從而提高具有小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域中的結(jié)晶度。

(4)優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的GaN襯底中，氮化鎵襯底的表面上的邊均具有2mm長度的正方形區(qū)域中的每個包括：具有不小于5×10¹⁷cm^-2的氧濃度的區(qū)域和具有小于5×10¹⁷cm^-2的氧濃度的區(qū)域。

(5)根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的GaN襯底是其中上述GaN襯底結(jié)合到支承襯底的結(jié)合襯底。用這種配置，可抑制當外延生長另一個半導體層時出現(xiàn)破裂和斷開。

[本發(fā)明的實施例的細節(jié)]

下文中，將描述實施例。應該注意，相同的參考符號指示用于描述實施例的附圖中的相同或等同部分。

[第一實施例]

<GaN襯底>

圖1示出第一實施例的GaN襯底的表面的一部分的示意性透視圖。第一實施例的GaN襯底10由GaN晶體11構(gòu)成。穿透位錯23密集位于其中的區(qū)域被形成為從GaN晶體11的表面向著GaN晶體11的內(nèi)部延伸。

<用于制造GaN襯底的方法>

參照圖2(a)至圖2(d)的示意性剖視圖，以下描述用于制造第一實施例的GaN襯底的示例性方法。首先，如圖2(a)中所示，制備具有將用作生長表面的表面21a的生長襯底21。生長襯底21不受特別限制，只要GaN晶體11可在表面21a上生長。生長襯底21的示例可包括：諸如砷化鎵(GaAs)的異質(zhì)襯底；和由GaN構(gòu)成的同質(zhì)襯底。

接下來，如圖2(b)中所示，在生長襯底21的表面21a上形成圖案化層22。圖案化層22可通過以下步驟形成：在生長襯底21的整個表面21a上通過等離子體CVD(化學氣相沉積)形成氧化硅(SiO₂)膜；在SiO₂膜上形成通過光刻圖案化的抗蝕劑；以及例如使用抗蝕劑作為蝕刻掩模來執(zhí)行蝕刻。

接下來，如圖2(c)中所示，在上面形成有圖案化層22的生長襯底21的表面21a上，生長GaN晶體11?？赏ㄟ^HVPE(氫化物氣相外延)生長GaN晶體11，在HVPE中，例如，使用金屬Ga作為鎵(Ga)源材料并且使用氨(NH₃)氣作為氮(N)源材料。

接下來，如圖2(d)中所示，例如，通過研磨等，去除GaN晶體11的背面上的生長襯底21。然后，例如，通過研磨等，將GaN晶體11的表面平面化，然后進行拋光，從而得到第一實施例的GaN襯底10。

此外，例如，如圖2(e)的示意性剖視圖中所示，可將異質(zhì)襯底24結(jié)合到已經(jīng)被去除生長襯底21的所得到的第一實施例的GaN襯底10的表面上，從而產(chǎn)生結(jié)合襯底25。異質(zhì)襯底24的示例可包括藍寶石襯底、AlN襯底、SiC襯底、GaAs襯底、ZrB₂襯底、SiO₂/Al₂O₃燒結(jié)致密襯底、Mo襯底等。

此外，用于將第一實施例的GaN襯底10結(jié)合到異質(zhì)襯底24的方法不受特別限制；然而，為了例如在低溫下將它們均勻地結(jié)合在一起，優(yōu)選地使用表面活化方法或熔融結(jié)合方法。這里，表面活化方法是指在將GaN襯底10的結(jié)合表面暴露于等離子體以使結(jié)合表面活化之后將它們結(jié)合在一起的方法，而熔融結(jié)合方法是指通過在壓力下加熱相應的經(jīng)沖洗的表面(結(jié)合表面)將它們結(jié)合在一起的方法。此外，可將第一實施例的GaN襯底10結(jié)合到異質(zhì)襯底24，使接合膜插入其間。

<Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)>

圖3示出第一實施例的GaN襯底10的示例性整個表面的示意性平面圖。第一實施例的GaN襯底10的表面具有不小于100mm的直徑R。GaN襯底10的表面的直徑R是指在假設(shè)即使在GaN襯底10中形成定向平面30在GaN襯底10中也沒有形成定向平面30的情況下虛圓的直徑。

此外，通過在2mm□平面中(即，在具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域(區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e)中)進行微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))不小于0.1cm^-1且不大于2cm^-1，正方形區(qū)域各自的中心位于包括GaN襯底10中的中心點A和周邊邊緣點B、C、D和E的總共五個位置處。

另外，在區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點處的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))不大于2cm^-1。

<用于確定Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)的方法>

以下描述了用于確定Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)的方法。

<<指定測量區(qū)域>>

首先，如下指定上述的區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e。將GaN襯底10的表面上的中心點A指定為GaN襯底10的表面的圓形中心點(假設(shè)當在GaN襯底10中形成定向平面30時沒有形成定向平面30的虛圓的中心)。然后，假設(shè)由此指定的點A是對角線的交點，區(qū)域31a被定義為具有以下邊的正方形區(qū)域：由具有2mm長度并且平行于圖3中示出的定向平面30的兩個線段構(gòu)成的兩個邊；以及由具有2mm長度并且垂直于定向平面30的兩個線段構(gòu)成的兩個邊。

另一方面，將GaN襯底10的表面上的周邊邊緣點B、C、D和E指定為從構(gòu)成GaN襯底10的表面外周的圓形外周向內(nèi)5mm的虛圓32(假設(shè)當在GaN襯底10中形成定向平面30時沒有形成定向平面30的虛圓)的周邊上的點。周邊邊緣點B、C、D和E成使得點B、A和D在一條直線上，點C、A和E在一條直線上并且將點B、A、D相互連接的直線與將連接點C、A、E相互連接的直線正交這樣的關(guān)系。然后，假設(shè)點B、C、D和E中的每個是對角線的交點，區(qū)域31b、31c、31d、31e的每一個被定義為具有以下邊的正方形區(qū)域：由具有2mm長度并、平行于定向平面30并且彼此平行的兩個線段構(gòu)成的兩個邊；以及由具有2mm長度、垂直于定向平面30并且彼此平行的兩個線段構(gòu)成的兩個邊。

<<確定Δkp(2mm□)>>

接下來，在如上指定的區(qū)域31a中的多個位置執(zhí)行微拉曼散射映射測量，以測量區(qū)域31a的2mm□平面內(nèi)的相應位置處的拉曼光譜，從而指定區(qū)域31a的2mm□平面內(nèi)的位置處的對應于E₂^H光子模式的峰值。因此，在這些位置指定峰值的最大峰值處的波數(shù)的值(對應于拉曼移位量，單位：cm^-1)。然后，指定2mm□平面內(nèi)的位置處指定的波數(shù)的最大值(a1)和最小值(a2)。然后，確定如上所述指定的波數(shù)的最大值(a1)和最小值(a2)之間的差異(a1-a2)，從而確定區(qū)域31a的2mm□平面內(nèi)的Δkp(2mm□)。

還可按與確定區(qū)域31a的Δkp(2mm□)類似的方式，即，可通過以下步驟，確定區(qū)域31b的Δkp(2mm□)：執(zhí)行微拉曼散射映射測量，以測量區(qū)域31b中的多個位置處的拉曼光譜；指定對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的值；以及確定從波數(shù)的值指定的波數(shù)的最大值(b1)和最小值(b2)之間的差異(b1-b2)。

還可按與確定區(qū)域31a的Δkp(2mm□)類似的方式，即，可通過以下步驟，確定區(qū)域31c的Δkp(2mm□)：執(zhí)行微拉曼散射映射測量，以測量區(qū)域31c中的多個位置處的拉曼光譜；指定對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的值；以及確定從波數(shù)的值指定的波數(shù)的最大值(c1)和最小值(c2)之間的差異(c1-c2)。

還可按與確定區(qū)域31a的Δkp(2mm□)類似的方式，即，可通過以下步驟，確定區(qū)域31d的Δkp(2mm□)：執(zhí)行微拉曼散射映射測量，以測量區(qū)域31d中的多個位置處的拉曼光譜；指定對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的值；以及確定從波數(shù)的值指定的波數(shù)的最大值(d1)和最小值(d2)之間的差異(d1-d2)。

還可按與確定區(qū)域31a的Δkp(2mm□)類似的方式，即，可通過以下步驟，確定區(qū)域31e的Δkp(2mm□)：執(zhí)行微拉曼散射映射測量，以測量區(qū)域31e中的多個位置處的拉曼光譜；指定對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的值；以及確定從波數(shù)的值指定的波數(shù)的最大值(e1)和最小值(e2)之間的差異(e1-e2)。

<<確定Δkp(整個表面)>>

接下來，從區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的波數(shù)的最大值a1、b1、c1、d1、e1指定波數(shù)的最大值(X1)。同樣地，從區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的波數(shù)的最小值a2、b2、c2、d2、e2指定波數(shù)的最小值(X2)。然后，確定波數(shù)的最大值(X1)和波數(shù)的最小值(X2)之間的差異(X1-X2)，從而確定Δkp(整個表面)。

<E₂^H光子模式>

關(guān)于E₂^H光子模式，以下描述纖鋅礦型GaN晶體作為示例。E₂^H光子模式是N原子在具有圖4中示出的包括Ga原子(白點)和N原子(黑點)的晶體結(jié)構(gòu)的GaN晶體中的如圖5中所示的C平面中移位的模式。

此外，如上所述，按照通過微拉曼散射映射測量得到的拉曼移位光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)，指定對應于E₂^H光子模式的拉曼移位量。應該注意，非專利文獻2的頁985上的表II示出567.6cm^-1作為300K溫度下的纖鋅礦型GaN晶體中的E₂^H光子模式的波數(shù)。非專利文獻2的圖3的拉曼光譜圖示出對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)是大約567.6cm^-1。

<功能和效果>

如上所述，E₂^H光子模式是與GaN晶體中的相鄰N原子在C平面內(nèi)的面內(nèi)方向上振蕩這樣的模式相關(guān)的散射光(參見非專利文獻2)。當在C平面中產(chǎn)生壓縮應變時，振蕩的光子頻率變高，從而導致對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)高。另一方面，當在C平面中產(chǎn)生拉伸應變時，振蕩的光子頻率變低，從而導致對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)低。當在GaN襯底中局部(微觀地)或整體(宏觀地)壓縮應變或拉伸應變變得過大時，在GaN襯底上外延生長另一個半導體層時，GaN襯底有可能破裂或斷開。因此，更優(yōu)選地，GaN襯底中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)(對應于拉曼移位量(應變幅度))微觀地且宏觀地都較小。

在第一實施例的GaN襯底10中，通過在具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的拉曼移位量的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))不小于0.1cm^-1且不大于2cm^-1，正方形區(qū)域各自的中心位于包括GaN襯底10的表面上的中心點A和周邊邊緣點B、C、D和E的總共五個位置處。因此，第一實施例的GaN襯底10中的微觀應變可減小，從而實現(xiàn)更均勻的微觀應變分布。應該注意，更優(yōu)選地，區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的每個中的Δkp(2mm□)的值較小。例如，在以下提到的不同于小平面生長的無核生長的情況下，微觀應變分布變小，但宏觀應變分布變大，帶來的結(jié)果是，在GaN襯底10上外延生長半導體層期間，GaN襯底10有可能破裂或斷開。為了應對這個，在第一實施例的GaN襯底10中，有意生成如小平面生長中的微觀應變分布，以抑制宏觀應變分布增大，由此抑制在GaN襯底10上外延生長半導體層期間在GaN襯底10中產(chǎn)生斷裂或破裂。為了產(chǎn)生微觀應變分布，Δkp(2mm□)優(yōu)選地具有不小于特定值的值，并且優(yōu)選地被設(shè)置成不小于0.1cm^-1。

此外，在第一實施例的GaN襯底10中，在區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的拉曼移位量的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))不大于2cm^-1。以這種方式，第一實施例的GaN襯底10中的宏觀應變可減小，由此實現(xiàn)更均勻的宏觀應變分布。

實現(xiàn)這個是因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于本發(fā)明發(fā)明人的勤奮研究，即使當在具有具有不小于100mm的直徑R的大直徑表面的GaN襯底上外延生長另一個半導體層時，如果如上所述設(shè)置Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)則也可抑制GaN襯底破裂或斷開。

圖6示出穿過第一實施例的GaN襯底10的點B、A和D的直線上的應變和位置之間的關(guān)系的概念視圖。為了進行比較，圖7示出穿過傳統(tǒng)GaN襯底的點B、A和D的直線上的應變和位置之間的關(guān)系的概念視圖。

根據(jù)圖6和圖7之間的比較，顯而易見，要理解在第一實施例的GaN襯底10中，相比于傳統(tǒng)GaN襯底，整個GaN襯底中的應變減小至點B、A和D中的任一個處并且最大應變的幅度和最小應變的幅度之間的差異減小成小。

雖然可抑制采用非專利文獻1中描述的GaN晶體的GaN襯底破裂和斷開，但因為如上所述地設(shè)置Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)，所以第一實施例的GaN襯底10提供了抑制出現(xiàn)破裂和斷開的改進的效果。

應該注意，術(shù)語“破裂”是指GaN襯底10中形成裂開達到使GaN襯底10沒有被劃分成多塊的程度。另一方面，術(shù)語“斷開”是指GaN襯底10裂開并且劃分成多塊的這種狀態(tài)。

[第二實施例]

第二實施例的GaN襯底10的特征在于，它與第一實施例的不同在于以下點(i)至(iii)。

(i)GaN襯底10具有具有不小于150mm的直徑R的表面。

(ii)通過在具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的拉曼移位量的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))不小于0.1cm^-1且不大于1cm^-1，正方形區(qū)域各自的中心位于包括GaN襯底10的表面上的中心點A和周邊邊緣點B、C、D和E的總共五個點處。

(iii)在區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的拉曼移位量的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))不大于1cm^-1。

在第二實施例中，由于相比于第一實施例，GaN襯底10的表面的直徑R的下限較大，即，GaN襯底10的表面具有較大直徑，因此更有可能出現(xiàn)破裂和斷開。然而，另外在這種情況下，可通過將Δkp(2mm□)設(shè)置成不小于0.1cm^-1且不大于1cm^-1并且將Δkp(整個表面)設(shè)置成不大于1cm^-1，抑制破裂和斷開的出現(xiàn)。

除了以上描述之外，第二實施例與第一實施例相同，因此將不提供對其的重復描述。

[第三實施例]

第三實施例的GaN襯底10的特征在于，GaN襯底10的表面上的邊均具有2mm長度的正方形區(qū)域包括：具有不小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域和具有小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域。在第三實施例的GaN襯底10中，位錯密集位于具有不小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域(核心部分12)中，從而提高具有小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域(小平面13)的結(jié)晶度。

如第三實施例中推測的，GaN襯底10的表面上的邊均具有2mm長度的每一個正方形區(qū)域包括具有不小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域和具有小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域，因為在從圖2(b)至圖2(c)中的GaN晶體11的晶體生長過程中依次出現(xiàn)以下現(xiàn)象(I)至(V)。

(I)GaN晶體11的表面中的各凹陷14的小平面13中的穿透位錯減小，因為位錯移動到相鄰小平面13之間的邊界。

(II)形成缺陷表面(表面缺陷部分)，因為位錯聚集在GaN晶體11的表面中的凹陷14的相鄰小平面13之間的邊界下方。

(III)通過將位錯合并并且約束到GaN晶體11的表面中的凹陷14的多個小平面13相互交叉的多個點，防止位錯擴張。

(IV)由于位錯聚集在多個點下方，導致形成線缺陷點和線缺陷點上方的核心部分12。

(V)由于小平面13的生長，導致小平面13中的底缺陷部分增加。

除了以上描述之外，第三實施例與第一實施例和第二實施例相同，因此將不提供對其的重復描述。換句話講，第三實施例的GaN襯底10不僅包括具有不小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域和具有小于1×10⁶cm^-2的穿透位錯密度的區(qū)域，而且包括第一實施例或第二實施例的GaN襯底10的特征。

應該注意，穿透位錯是在C軸生長方向上穿透的位錯，并且可通過對通過選擇性蝕刻得到的各蝕坑的密度進行計數(shù)來評估穿透位錯密度。選擇性蝕刻方法的示例包括：將GaN襯底浸沒在加熱的酸性或堿性水溶液中；將GaN襯底浸沒在氫氧化鉀的熔融鹽(熔融KOH)中；等等。此外，還可使用陰極發(fā)光(CL)來測量穿透位錯密度。在CL中，帶有穿透位錯的部分被示出為暗點。因此，對暗點的數(shù)量進行計數(shù)，以確定每單位面積的密度(1cm²)，由此測量穿透位錯密度。

[示例]

<實驗例1>

首先，如圖2(a)中所示，制備具有直徑是110mm的表面(C平面)21a的藍寶石襯底作為生長襯底21。接下來，如圖2(b)中所示，通過等離子體CVD在藍寶石襯底的C平面上形成厚度是0.1μm的SiO₂膜，然后執(zhí)行光刻和采用BHF(緩沖氫氟酸)的蝕刻，以形成由SiO₂膜構(gòu)成的圖案化層22。圖案化層22具有使得直徑均是50μm的圓形以800μm節(jié)距的晶格形式布置的形狀，并且將晶格方向與m軸方向和a軸方向匹配。

接下來，如圖2(c)中所示，在上面形成有圖案化層22并且用作生長襯底21的藍寶石襯底的C平面上，生長GaN晶體11達10小時，使其具有大約1200μm的厚度。通過采用金屬Ga作為Ga源材料并且采用NH₃氣作為N源材料的HVPE，生長GaN晶體11。

如下通過HVPE生長GaN晶體11。首先，將用作生長襯底21的藍寶石襯底放置在熱壁型反應器中的由石英制成的樣本支架上。在使用氫(H₂)氣作為載氣的同時，向放置在上游側(cè)船中的金屬Ga(被在800℃下加熱)噴射氯化氫(HCl)氣體。在500℃下加熱的藍寶石襯底上，供應所得的氯化鎵(GaCl)氣和NH₃氣達30分鐘，由此形成厚度是大約50nm的低溫GaN緩沖層。然后，加熱藍寶石襯底，以在藍寶石襯底中心達到1000℃的溫度，并且將GaCl氣(3.06kPa)和NH₃氣(6.12kPa)與用作載氣的H₂氣一起供應到藍寶石襯底達10小時。以這種方式，生長厚度是大約1200μm的GaN晶體11。這里，藍寶石襯底的徑向方向上的溫度差ΔT(中心的溫度和周邊邊緣(遠離中心達55mm半徑的位置)的溫度之間的溫度差)是2℃。

然后，通過研磨已經(jīng)如上所述生長的GaN晶體11的背面表面，去除藍寶石襯底。接下來，通過研磨將GaN晶體11的表面平面化，然后進行拋光，由此制作實驗例1的GaN襯底(具有500μm的完成厚度)，該GaN襯底是具有直徑是100mm的圓形形狀，以C平面作為表面并且具有小平面結(jié)構(gòu)的獨立式GaN襯底。

接下來，如下地執(zhí)行微拉曼映射測量。使用具有YAG(釔鋁石榴石)的第二諧波激光器件作為光源。從激光器件發(fā)射的波長是532nm的激光穿過寬度是100μm的隙縫，并且被透鏡收集，由此光從實驗例1的GaN襯底的前表面?zhèn)?已經(jīng)被去除藍寶石襯底的那側(cè)的相反側(cè))垂直入射。

這里，激光被設(shè)置成在GaN襯底的表面上具有大約10μm的斑點直徑。此外，激光被設(shè)置成在GaN襯底的表面上具有10mW的強度。然后，執(zhí)行用于檢測C軸方向上的背散射光的微拉曼散射映射測量，以測量拉曼光譜。測量具有均具有2mm長度的邊的正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的每個中的以50μm節(jié)距設(shè)置的點(各區(qū)域中的1681個點)的拉曼光譜，正方形區(qū)域各自的中心位于圖3中示出的GaN襯底中的中心點A和周邊點B、C、D和E。

然后，確定通過具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))，正方形區(qū)域各自的中心位于包括實驗例1的GaN襯底10中的中心點A和外周邊緣點B、C、D和E的總共五個點處。另外，確定區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))。在表1中示出其結(jié)果。應該注意，當測量拉曼光譜時，溫度是20℃。為了進行波數(shù)校準，使用Ne燈的亮線光譜作為參考線。對于每次測量，測量Ne亮線以便校正。然后，在如上所述得到的拉曼光譜中，指定對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)。此外，在表1中，“kp最大值”代表對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值，“kp最小值”代表對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最小值。

<實驗例2>

使用C平面GaN模板襯底作為生長襯底21，該GaN模板襯底具有直徑是110mm的表面并且具有厚度是2μm并且通過MOCVD在藍寶石襯底上形成的GaN膜。以與實驗例1相同的方式，形成由SiO₂膜構(gòu)成的圖案化層22。通過在不形成低溫GaN緩沖層的情況下用與實驗例1中的方法和條件相同的方法和條件，在圖案化層22上生長GaN晶體。以這種方式，制作實驗例2的GaN襯底(具有500μm的完成厚度)，GaN襯底是獨立式GaN襯底，具有直徑是100mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。

然后，以與實驗例1相同的方式，確定通過具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))，正方形區(qū)域各自的中心位于包括實驗例2的GaN襯底中的中心點A和外周邊緣點B、C、D和E的總共五個點處。另外，確定區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))。在表1中示出其結(jié)果。

<實施例3>

用與實驗例1中相同的方法和相同的條件，形成低溫GaN緩沖層并且在用作生長襯底21并且具有直徑是110mm的表面((111)A平面)的GaAs襯底上生長GaN晶體。以這種方式，制作實驗例3的GaN襯底(具有500μm的完成厚度)，GaN襯底是獨立式GaN襯底，具有直徑是100mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。

然后，以與實驗例1相同的方式，確定通過具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))，正方形區(qū)域各自的中心位于包括實驗例3的GaN襯底中的中心點A和外周邊緣點B、C、D和E的總共五個點處。另外，確定區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))。在表1中示出其結(jié)果。

<實驗例4>

如實驗例1中使用直徑是110mm的藍寶石襯底作為襯底。用與實驗例1中相同的方法和相同的條件下，生長GaN晶體。以這種方式，制作獨立式GaN襯底(具有500μm的完成厚度)，GaN襯底具有直徑是100mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。然后，以與實驗例1中相同的方式，確定Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)。在表1中示出其結(jié)果。

應該注意，在GaN晶體的生長的早期階段(在開始晶體生長之后的10分鐘)，晶體生長爐中的氣氛中的含氧量被設(shè)置成不大于100ppm。具體地，在GaN晶體開始生長之前，在室溫下供應諸如N₂、H₂和Ar的氣體不少于10分鐘，以取代晶體生長爐中的氣氛，并且使用氧濃度檢測器監(jiān)視晶體生長爐中的氧濃度，以將氧濃度設(shè)置成不大于100ppm。另外，在GaN晶體開始生長之后，執(zhí)行測量和控制，以將晶體生長爐中的氧濃度設(shè)置成不大于100ppm。

<實驗例5>

如在實驗例2中一樣，使用直徑是110mm的C平面GaN模板襯底作為襯底。通過在不形成低溫緩沖層的情況下用與實驗例4中的方法和條件相同的方法和條件，生長GaN晶體。以這種方式，制作獨立式GaN襯底(具有500μm的完成厚度)，GaN襯底具有直徑是100mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。然后，以與實驗例1相同的方式，確定Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)。在表1中示出其結(jié)果。

<實驗例6>

用與實驗例1中的方法和條件相同的方法和條件，生長GaN晶體，不同的是，使用如實驗例3中一樣的具有直徑是100mm的表面((111)A平面)的GaAs襯底作為襯底并且在生長的早期階段執(zhí)行氧濃度控制。以這種方式，制作獨立式GaN襯底(具有500μm的完成厚度)，GaN襯底具有直徑是100mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。然后，以與實驗例1中相同的方式，確定Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)。在表1中示出其結(jié)果。

<實驗例7>

通過在不形成低溫GaN緩沖層的情況下用與實驗例5中的方法和條件相同的方法和條件，在用作生長襯底21的GaN襯底上生長GaN晶體。用于實驗例5中的方法和條件相同的方法和條件制作GaN襯底，并且GaN襯底具有直徑是110mm的表面(C平面)。以這種方式，制作實驗例7的GaN襯底(具有500μm的完成厚度)，GaN襯底是獨立式GaN襯底，具有直徑是100mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。然后，以與實驗例1相同的方式，確定Δkp(2mm□)和Δkp(整個表面)。在表1中示出其結(jié)果。

<評估關(guān)于外延生長的評估>

采用MOVPE，通過在如上所述制作的實驗例1至7的GaN襯底中的每個上進行外延生長，形成肖特基勢壘二極管(SBD)結(jié)構(gòu)。對于SBD結(jié)構(gòu)，依次外延生長n⁺GaN層和n^-GaN層。n⁺GaN層用作載流子停止層，具有2×10¹⁸cm^-3的載流子濃度，并且具有1μm的厚度。n^-GaN層用作載流子漂移層，具有1×10¹⁶cm^-3的載流子濃度，并且具有5μm的厚度。這些層的外延生長條件如下：生長溫度是1050℃；使用TMG(三甲基鎵)和NH3氣作為GaN的源材料；以及使用硅烷(SiH4)氣作為硅(Si)摻雜物的源材料。然后，觀察外延生長之后的實驗例1至7的GaN襯底中的每個的表面的外觀。在表1中示出其結(jié)果。

如表1中所示，在外延生長之后，實驗例1至4的GaN襯底的表面中存在破裂。然而，實驗例5至7的GaN襯底沒有破裂和斷開并且具有優(yōu)異的外觀。應該注意，本文中的破裂被定義為可通過Nomarski顯微鏡(放大倍數(shù)×50)識別的長度不小于0.1mm的破裂。

<實驗例8>

使用以與實驗例1相同的方式形成的GaN模板襯底作為生長襯底。在不形成由SiO₂膜和低溫緩沖層構(gòu)成的圖案化層22的情況下，執(zhí)行加熱，使得GaN模板襯底的中心的溫度變成1100℃，以生長具有鏡像表面的GaN晶體11，并且GaN模板襯底被供應有GaCl氣(2.40kPa)和NH₃氣(2.40kPa)以及用作載體的N₂氣。因此，生長厚度是大約1mm的GaN晶體11。然后，執(zhí)行與實驗例1中的處理類似的處理，以制作實驗例8的GaN襯底(具有500μm的完成厚度)，GaN襯底是獨立式GaN襯底，具有直徑是100mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有無核結(jié)構(gòu)(不具有由核部分和小平面構(gòu)成的凹陷的結(jié)構(gòu))。

然后，以與實驗例1相同的方式，確定通過具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))，正方形區(qū)域各自的中心位于包括實驗例8的GaN襯底中的中心點A和外周邊緣點B、C、D和E的總共五個點處。另外，確定區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))。在表1中示出其結(jié)果。

以與實驗例1相同的方式，通過外延生長在實驗例8的GaN襯底上形成SBD結(jié)構(gòu)。然而，當在外延生長之后取出實驗例8的GaN襯底時，將實驗例8的GaN襯底破裂成多塊?？杉俣ǎ捎谠谕庋由LSBD結(jié)構(gòu)期間或外延生長SBD結(jié)構(gòu)之后進行冷卻期間產(chǎn)生的應力，導致實驗例8的GaN襯底破裂。應該注意，實驗例5至7是本發(fā)明的示例，而實驗例1至4和8是比較例。此外，表2示出用于制造實驗例1至8的GaN襯底的方法中的制造條件。

<關(guān)于實驗例1至8的GaN襯底的評估>

圖8示出實驗例6的GaN襯底的微拉曼光譜測定的結(jié)果。圖8中示出的微拉曼光譜測定的結(jié)果指示包括核部分的直線和不包括核部分的直線上的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的各個分布，核部分中的每個在邊均具有2mm長度并且具有交叉是實驗6的GaN襯底表面的中心點A的對角線的正方形區(qū)域中的位錯密集位于其中的區(qū)域。如圖8中所示，實驗例6的GaN襯底中的分布使得核附近的應變大大地改變并且在遠離核的區(qū)域中的應變沒有大大地改變。

如圖8中所示，波數(shù)變成在核部分中小。這意味著產(chǎn)生拉伸應變。雖然不清楚是什么造成核部分中的拉伸應變，但可假定，由于密集位于核部分中的位錯導致的應變或者由于小平面-表面生長區(qū)域和C平面生長區(qū)域之間的所包括雜質(zhì)的類型和量的差異導致的應變，導致產(chǎn)生拉伸應變。

此外，還針對實驗6的GaN襯底的表面上的周邊邊緣點B、C、D和E中的每個執(zhí)行微拉曼散射映射測量。結(jié)果，經(jīng)確認，表現(xiàn)出與中心點A的趨勢近似的趨勢。

根據(jù)以上結(jié)果，在由具有小平面結(jié)構(gòu)的GaN晶體制作的GaN襯底中，微觀應變分布被視為比宏觀應變分布更占主導地位，該小平面結(jié)構(gòu)包括(i)用作位錯密集位于其中的區(qū)域的核部分和(ii)包圍核部分設(shè)置的并且沒有用作位錯密集位于其中的區(qū)域的小平面。

應該注意，可假定由于小平面結(jié)構(gòu)所導致的剩余應變和外延生長步驟所導致的熱應變在外延生長之后在實驗例1至4的GaN襯底的表面中產(chǎn)生多個破裂，因為在實驗例1至4的GaN襯底中，區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e的Δkp(2mm□)中的全部或部分大于2cm^-1。在實驗例5至7的GaN襯底中的每個中，可假定，因為Δkp(2mm□)相對小，所以沒有觀察到出現(xiàn)破裂。

相比于采用類似襯底的實驗例1至3的GaN襯底中的每個的Δkp(2mm□)，實驗例4至6的GaN襯底中的每個的Δkp(2mm□)相對較小，可假定是因為晶體生長早期階段中的晶體生長爐中的氧濃度被控制得低，即，不大于100ppm。在氧濃度低時，認為可提高晶體生長的早期階段中的GaN晶體的結(jié)晶度，以實現(xiàn)具有小微觀應變分布的小平面結(jié)構(gòu)。

此外，實驗例7的GaN襯底的Δkp(2mm□)更加小，可假定是由于早期階段中的氧濃度以及采用GaN襯底作為生長襯底(即，同質(zhì)外延生長)導致的進一步減少的缺陷的控制。

此外，可假定，因為微觀應變小(Δkp(2mm□)＝0.07-0.18cm^-1)，所以具有無核結(jié)構(gòu)的實驗例8的GaN襯底斷開，但GaN襯底中的宏觀應變大(Δkp(整個表面)＝3.73cm^-1)?？杉俣?，因為由于宏觀地產(chǎn)生的大壓縮應變，導致升溫、外延生長和降溫的一系列外延生長步驟中的任一個中的包括剩余應變和熱應變的總應變超過實驗例8的GaN襯底的屈服應變，所以實驗例8的GaN襯底斷開。

可假定，因為由于沒有位錯密集位于其中的區(qū)域，導致具有位錯的區(qū)域更均勻地分布，所以實驗例8的GaN襯底的宏觀應變分布相對均勻(Δkp(2mm□)≤0.2cm^-1)。此外，可假定，由于熱膨脹系數(shù)的不匹配和異質(zhì)外延生長的晶格常數(shù)不匹配造成的應力所導致的宏觀應變，導致實驗例5的GaN襯底的宏觀應變大。

如上所述，通過考慮微觀應變和宏觀應變二者，在外延生長期間提供缺陷的指標。定量地，考慮當區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的每個的Δkp(2mm□)不小于0.1cm^-1且不大于2cm^-1并且Δkp(整個表面)不大于2cm^-1時的外延生長期間，可抑制破裂和斷開的出現(xiàn)。

<實驗例9>

使用具有直徑是160mm的表面((111)A平面)的GaAs襯底作為生長襯底21。用與實驗例6中的方法和條件相同的方法和條件，制作實驗例9的GaN襯底(具有600μm的完成厚度)，GaN襯底是獨立式GaN襯底，具有直徑是150mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。這里，徑向方向上的溫度差ΔT(中心的溫度和周邊邊緣(遠離中心達75mm半徑的位置)的溫度之間的溫度差)是6℃。

然后，以與實驗例1相同的方式，確定通過具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))，正方形區(qū)域各自的中心位于包括實驗例9的GaN襯底中的中心點A和外周邊緣點B、C、D和E的總共五個點處。另外，確定區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))。在表3中示出其結(jié)果。應該注意，實驗例9的GaN襯底的周邊點B、C、D和E的位置與構(gòu)成實驗例9的GaN襯底表面的外周的圓形的外周相距5mm。

實驗例9的GaN襯底的區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有Δkp(2mm□)不大于2cm^-1；然而，Δkp(整個表面)是2.89cm^-1，大于2cm^-1，從而導致宏觀應變大。因此，經(jīng)確認，當依據(jù)與實驗例1至8相同的方式的外延生長來評估實驗例9的GaN襯底時，實驗例9的GaN襯底斷開。可假定，這是因為GaN襯底的大直徑造成GaN襯底中產(chǎn)生的應變的最大值增大。

<實驗例10>

考慮由于GaN晶體生長期間生長襯底的徑向方向上的溫度分布的差異大，導致實驗例9的GaN襯底中的宏觀應變增大。為了應對這個，從石英至具有高熱導率的涂覆碳化硅(SiC)的石墨，樣本支架的材料改變，并且溫度差ΔT被設(shè)置成3℃。除這些之外，用于實驗例9的方法和條件相同的方法和條件，制作實驗例10的GaN襯底(具有600μm的完成厚度)，GaN襯底是獨立式GaN襯底，具有直徑是150mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。

然后，以與實驗例9相同的方式，確定通過具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))，正方形區(qū)域各自的中心位于包括實驗例10的GaN襯底中的中心點A和外周邊緣點B、C、D和E的總共五個點處。另外，確定區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))。在表3中示出其結(jié)果。

在實驗例10的GaN襯底中，相比于實驗例9的GaN襯底，微觀應變和宏觀應變都小。實驗例10的GaN襯底的Δkp(整個表面)是1.5cm^-1。應該注意，可假定因為由于徑向方向上的降溫分布，導致影響GaN晶體的熱應變減小，所以減小微觀應變。

當依據(jù)與實驗例1至8相同的方式的外延生長來評估實驗例10的GaN襯底時，實驗例10的GaN襯底沒有斷開，但特別地在其周邊邊緣部分處破裂。

<實驗例11>

作為生長襯底21，使用用與實驗例10的方法和條件相同的方法和條件制作的實驗例10的GaN襯底。用除了沒有形成低溫緩沖層之外與實驗例10中的方法和條件相同的方法和條件，制作實驗例11的GaN襯底(具有600μm的完成厚度)，GaN襯底是獨立式GaN襯底，具有直徑是150mm的圓形形狀，以C平面作為表面，并且具有小平面結(jié)構(gòu)。

然后，以與實驗例10相同的方式，確定通過具有均具有2mm長度的邊的各正方形區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的微拉曼散射映射測量得到的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(2mm□))，正方形區(qū)域各自的中心位于包括實驗例11的GaN襯底中的中心點A和外周邊緣點B、C、D和E的總共五個點處。另外，確定區(qū)域31a、31b、31c、31d、31e中的所有測量點的拉曼光譜中的對應于E₂^H光子模式的峰值的最大峰值處的波數(shù)的最大值和最小值之間的差異(Δkp(整個表面))。在表3中示出其結(jié)果。

在實驗例11的GaN襯底中，相比于實驗例10的GaN襯底，實現(xiàn)了關(guān)于微觀應變的改進。實驗例11的GaN襯底的Δkp(整個表面)是0.93cm^-1。應該注意，可假定，因為相對于實驗例11的GaN襯底的熱膨脹系數(shù)與生長襯底的熱膨脹系數(shù)的不匹配，實驗例11的GaN襯底中的機械應變可減小，所以實現(xiàn)了關(guān)于宏觀應變的改進。

當也以相同方式依據(jù)外延生長評估實驗例11的GaN襯底時，實驗例11的GaN襯底沒有破裂或斷開，從而得到優(yōu)異的結(jié)果。

應該注意，實驗例11是本發(fā)明的示例，而實驗例9和10是比較例。此外，表4示出用于制造實驗例9至11的GaN襯底的方法中的制造條件。

[表3]

[表4]

<關(guān)于實驗例9至11的GaN襯底的評估>

在具有直徑是100mm的表面的GaN襯底中，當Δkp(整個表面)不大于2cm^-1時，得到優(yōu)異結(jié)果(實驗例5至7)；然而，即使當Δkp(整個表面)是1.5cm^-1時，具有直徑是150mm的表面的GaN襯底破裂(實驗例10)。當Δkp(整個表面)是0.93cm^-1時，得到優(yōu)異結(jié)果，即，GaN襯底沒有破裂或斷開(實驗例11)。因此，可假定，因為在GaN襯底上外延生長另一個半導體層期間的熱應力是源自GaN襯底中的溫度分布(溫度差)，所以在直徑是100mm的情況和直徑是150mm的情況之間，用作不存在破裂和斷開的指標的Δkp(整個表面)的值有所不同。隨著GaN襯底表面的直徑變大，變得更難以減小GaN襯底表面中的溫度差以便減小GaN襯底中產(chǎn)生的熱應力(大體上，GaN襯底中產(chǎn)生的熱應力大約與GaN襯底表面的直徑的平方成正比。直徑是150mm的GaN襯底具有是直徑是100mm的GaN襯底的熱應力的兩倍或超過兩倍的熱應力)。

因此，通過隨GaN襯底表面的直徑變大使GaN襯底的剩余應變減小，在GaN襯底上外延生長另一個半導體層期間，GaN襯底不太有可能破裂。為了減少外延生長期間的破裂和斷開的發(fā)生，優(yōu)選地認為在具有直徑是150mm的GaN襯底中，Δkp(整個表面)不大于1cm^-1。

<實驗例12>

通過蝕坑，評估以與實驗例5相同的方式制作的GaN襯底的穿透位錯密度。在250℃下加熱H₂SO₄:H₃PO₃＝1:1的溶液，將GaN襯底浸沒在該溶液中大約30分鐘，并且使用光學顯微鏡測量蝕坑密度。GaN襯底的中心部分中的蝕坑在核的附近具有高密度，而在遠離核的區(qū)域中具有低密度。在以與作為其中心的核相距50μm半徑的區(qū)域中，蝕坑密度不小于1×10⁷cm^-2(坑是連續(xù)的，沒有中斷)。在具有與其相距400μm的半徑的區(qū)域(不包括與作為其中心的核相距50μm半徑的區(qū)域)中，蝕坑密度是3×10⁵cm^-2。在以與實驗例6、7和11相同的方式制作的GaN襯底中，也得到蝕坑密度的近似分布，即，在與作為其中心的核相距50μm半徑的區(qū)域中，蝕坑密度不小于1×10⁶cm^-2，而在具有與其相距400μm的半徑的區(qū)域(不包括與作為其中心的核相距50μm半徑的區(qū)域)中，蝕坑密度小于1×10⁶cm^-2。

<實驗例13>

使用二次離子質(zhì)譜法(SIMS)，評估在與實驗例5中的條件相同的條件下制作的GaN襯底中的氧濃度分布。核附近的小平面生長區(qū)域中的氧濃度是2×10¹⁸cm^-3，并且遠離核的C平面生長區(qū)域(通過四個拐角處的核的800μm□的對角線的交叉)中的氧濃度是3×10¹⁶cm^-3。另外，在以與實驗例6、7和11相同的方式中制作的GaN襯底中，小平面生長區(qū)域中的氧濃度不小于5×10¹⁷cm^-3并且C平面生長區(qū)域中的氧濃度小于5×10¹⁷cm^-3。

截止現(xiàn)在，已經(jīng)例證了本發(fā)明的實施例和實驗例，但最初期望適宜地組合實施例和實驗例的配置。

本文中公開的實施例和實驗例在任何方面都是例證性而非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的項限定，而非由上述實施例和實驗例限定，并且旨在包括等同于權(quán)利要求書的項的范圍和含義內(nèi)的任何修改形式。

工業(yè)適用性

實施例和實驗例的GaN襯底可用于諸如BSD的半導體器件。

參考符號列表

10：GaN襯底；11：GaN晶體；21：生長襯底；21a：表面；22：圖案化層；23：穿透位錯；24：支承襯底；25：結(jié)合襯底；30：定向平面；31a、31b、31c、31d、31e：區(qū)域；32：虛圓。