复合基板及功能元件制造技术

技术编号:10817162 阅读:70 留言:0更新日期:2014-12-24 20:51
在由氮化镓单晶构成的晶种(1)的培养面(1a)上规则地排列有锥状或截顶锥状的突起(2)。在晶种的培养面(1a)上通过助熔剂法直接形成有厚度为100μm以下的氮化镓晶体层(4)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】在由氮化镓单晶构成的晶种(1)的培养面(1a)上规则地排列有锥状或截顶锥状的突起(2)。在晶种的培养面(1a)上通过助熔剂法直接形成有厚度为100μm以下的氮化镓晶体层(4)。【专利说明】复合基板及功能元件
本专利技术涉及一种具有氮化镓晶体层的复合基板,以及利用该复合基板的功能元件。
技术介绍
氮化镓晶体层,作为优秀的蓝光发光元件受到关注,在发光二极管中被实用化,作为光拾取用的蓝紫色半导体激光元件也很受期待。 以往的气相法中,由于随着晶体生长的位错的弯曲较难,因此,向晶种表面若不实施如采用ELO、PSS蓝宝石的生长那样的强制性低位错化的话,则低位错化较难。然而,Na助熔剂法中,继续进行种基板的位错,而随着晶体生长,刃状位错发生弯曲,位错集中而降低缺陷密度,因此能够不引起强制性低位错化也能通过种基板提高晶体品质。 通过Na助熔剂法在氮化镓晶种上培养氮化镓晶体层的方法与气相法不同,其作为具有高生产性的突破性的技术,最近受到关注。 专利文献I (日本特开2003-124128)中,蚀刻GaN晶种膜的表面而设置凹坑,通过气相法使氮化镓晶体再生长以填埋凹坑。 专利文献2 (日本特开2005-281067)中,通过机械加工(刮除)、干法蚀刻、湿法蚀刻对GaN晶种膜的表面整个面地进行加工,将表面做成随机的凹凸,通过助熔剂法在其上培养氮化镓晶体层。 专利文献3 (日本特开2010-163288)中,在蓝宝石基板的表面形成条纹状的凹部,在凹部之间留有突起。而且,在突起的上表面形成GaN晶种膜,使凹部壁面生成多晶膜。在其上通过Na助熔剂法培养膜厚较厚的氮化镓晶体层,使所得到的的氮化镓晶体层从蓝宝石基板剥离。 专利文献4(日本特开2011-105586)中,在晶种膜上设置微台阶,利用微台阶的阶梯差来实现降低用助熔剂法养成的氮化镓晶体层的缺陷。 专利文献5(W02011_004904A1)中,蓝宝石基板上排列有多个由GaN构成的条纹状的晶种膜,在相邻的晶种膜之间使蓝宝石基板的表面露出。此外,使通过助熔剂法培养的氮化镓晶体层从蓝宝石基板自然剥离,并抑制裂纹。
技术实现思路
现在,改善半导体发光元件的能效的要求强烈。在将氮化镓晶体用于例如发光元件的情况下,降低其转移密度并抑制转移密度的面内分布在改善发光时的能效上是决定性的重要。 本专利技术专利技术人研究了在氮化镓晶种上通过助熔剂法使氮化镓晶体层外延生长的技术。特别是研究了氮化镓晶体层与支撑基板的复合基板的制造。 但是,在平坦的氮化镓晶种上通过助熔剂法培养氮化镓晶体时,由于形核的随机性,因此,位错密度的面内分布容易发生偏差,难以制作整面均为高品质的基板。 因此,本专利技术的专利技术人虽对以往技术进行了各种研究,但降低通过助熔剂法培养的氮化镓晶体层的转移密度并抑制其面内分布仍然较为困难,需要进一步改善。此外,在利用将所得到的氮化镓晶体层从蓝宝石基板剥离的技术时,因为需要确保足够的生长厚度使其可以没有支撑基板也能够自立,因此在生产率上存在课题。 本专利技术的课题在于,在氮化镓晶种上通过助熔剂法形成有氮化镓晶体层的复合基板中,降低氮化镓晶体层的转移密度,抑制转移密度的面内分布。 本专利技术涉及一种复合基板,其包括由氮化镓单晶构成的晶种以及氮化镓晶体层,该复合基板的特征在于,在该晶种的培养面上规则地排列有锥状或截顶锥状突起;氮化镓晶体层为,通过助熔剂法直接形成在晶种的培养面上的厚度为ΙΟΟμπι以下的晶体层。 本专利技术专利技术人想到,通过将在晶种上通过助熔剂法形成的氮化镓晶体层的厚度薄膜化成100 μ m,从而抑制氮化镓晶体层从支撑基板剥离。通过薄膜化氮化镓晶体层、降低转移,从而使其不会从支撑基板剥离,得到与支撑基板一体化的薄膜以及低转移的氮化镓晶体层。此外,通过用助熔剂法形成的氮化镓晶体层的薄膜化,能显著缩短晶体培养时间,显著提高生产率。但是,这种薄膜中,穿透转移的面内分布容易变大。 因此,本专利技术专利技术人想到,使锥状或截顶锥状的突起规则地排列在氮化镓晶种表面,通过助熔剂法使氮化镓晶体层直接外延生长于其上。由此,因为能决定晶体的生长部起点,所以能够有效地促进缺陷的集中、消减。因此,减低了生长于其上的助熔剂法氮化镓晶体层(厚度ΙΟΟμπι以下的薄膜)的缺陷密度,进而成功得到其面内分布受到抑制的复合基板,实现本专利技术。 在本专利技术中,从生长起点起的生长小面比底部快,因此,一边进行从底部起的位错与集中、消减一边继续生长,能高效地增大低缺陷的颗粒。 【专利附图】【附图说明】 图1(a)是表不晶种基板I的不意图,图1(b)是表不在晶种基板I上设有氣化嫁晶体层2的复合基板20Α的示意图,图1 (c)是表示在复合基板20Α上设有功能层5的状态的示意图。 图2(a)表不晶种上的突起2的图形例,图2(b)表不突起的形态。 图3 (a)是表不支撑基板10及晶种I旲11的不意图,图3 (b)是表不在晶种I旲11上设有氮化镓晶体层4的复合基板21A的示意图,图3 (c)是表示在复合基板21A上设有功能层5的状态的示意图。 图4(a)是表不晶种基板IA的不意图,图4(b)是表不在晶种基板IA上设有氣化镓晶体层4的复合基板20B的示意图,图4(c)是表示在复合基板20B上设有功能层5的状态的示意图。 图5(a)表不晶种上的突起2A的图形例,图5(b)表不突起的形态。 图6 (a)是表示在复合基板20A上设有半导体发光结构24的发光元件22A的示意图,图6(b)是表示在复合基板21A上设有半导体发光结构24的发光元件23A的示意图。 图7 (a)是表示在复合基板20B上设有半导体发光结构24的发光元件22B的示意图,图7(b)是表示在复合基板21B上设有半导体发光结构24的发光元件23B的示意图。 【具体实施方式】 以下,参照适当附图详细说明本专利技术。 如图1 (a)所示,在由晶种构成的支撑基板I的表面Ia上形成规定图形的突起2。突起之间呈平坦面3。 接着,如图1(b)所示,在晶种基板I的培养面Ia上,通过助熔剂法使氮化镓晶体层4外延生长。这时,在氮化镓晶体层4与晶种I之间没有夹设其他的缓冲层、中间层等。此外,氮化镓晶体层4不会从晶种基板I自然剥离。由此,能够抑制位错、得到结晶性良好的复合基板20A。 所得到的复合基板20A的氮化镓晶体层的转移较少,面内分布被抑制,因此,能够作为通过气相法在其上形成功能层5用的模板使用(参照图1 (c))。 (晶种) 在本专利技术中,晶种由氮化镓单晶构成。晶种可以形成自立基板(支撑基板),或者还可以是形成于其他支撑基板上的晶种膜。该晶种膜可以是一层,或者还可以在支撑基板侧具有缓冲层。 晶种膜的形成方法优选为气相生长法,可以例示有机金属化学气相生长(M0CVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n)法、氢化物气相生长(HVPE)法、脉冲励磁堆积生长(PXD)法、MBE法、升华法。有机金属化学气相生长法尤为优选。此外,生长温度优选为 950 ?1200 0C ο 对于本申请中所说的单晶的定义进行说明。包含教科书上所谓的晶体整体上原子呈规则排列的单晶,但是不意味着仅限于此,其本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种复合基板,其包括由氮化镓单晶构成的晶种以及氮化镓晶体层,其特征在于,在该晶种的培养面上规则地排列有锥状或截顶锥状的突起,所述氮化镓晶体层为,通过助熔剂法直接形成在所述晶种的所述培养面上的厚度为100μm以下的晶体层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:东原周平岩井真
申请(专利权)人:日本碍子株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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