GaN模板基板和器件基板制造技术

技术编号:13283711 阅读:121 留言:0更新日期:2016-07-09 00:51
本发明专利技术实现不产生筋状的形貌异常的器件基板。GaN模板基板包括基底基板和在基底基板上外延生长而形成的第1GaN层,第1GaN层在面内方向上固有的压缩应力在260MPa以上,或者拉曼光谱中波数568nm‑1附近的GaN的E2声子的峰值半高宽在1.8cm‑1以下,这二者同时满足,器件基板包括在第1GaN层上外延生长而形成的第2GaN层、以及在第2GaN层上外延生长而形成的包括13族氮化物的器件层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】GaN模板基板和器件基板
本专利技术涉及在基底基板上形成GaN层而得到的GaN模板基板。
技术介绍
以往,通过在Flux-GaN模板上层叠13族氮化物制器件构造来制作器件基板时,有在基板表面产生筋状的形貌异常这样的问题。图3是产生了这样的形貌异常的器件基板表面的Normarski型微分干涉显微镜像。图3中,在箭头所示的部位,经确认,有筋状的形貌异常(linecrack)。通过将该器件基板单片化而得到的器件芯片(LED芯片、HEMT芯片等)中形成于形貌异常产生部的器件芯片成为无法发挥所要求的特性的特性不良品,因此,形貌异常的产生是器件芯片的生产率降低的主要原因。但是,产生这样的筋状的形貌异常的主要原因目前并未明确。另一方面,众所周知,在例如蓝宝石基板上层叠较厚的GaN膜时会产生裂纹,为了抑制该裂纹的产生,在层叠构造内导入低温中间层是有效的,这已经被人们发现了(例如,参见非专利文献1)。但是,这样的方法中使用低品质的中间层,因此,所得到的层叠构造内存在结晶缺陷,结果导致以下问题:该结晶缺陷妨碍制作高品质的器件(LED、HEMT)。在先技术文献非专利文献非专利文献1:"シリーズ結晶成長のダイナミクス4巻エピタキシャル成長のフロンティア",中嶋一雄責任編集,共立出版株式会社発行,P.14~P.19。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现不会产生筋状的形貌异常的器件基板。本专利技术的专利技术人反复进行各种研究,结果发现:在MOCVD-GaN模板(种基板)中,在GaN膜具有较高的固有压缩应力时,或者GaN膜具有较高的结晶性时,能够抑制上述筋状的形貌异常。在此,压缩应力和结晶性都是利用拉曼分光法能够定量化的值。为了解决上述问题,在本专利技术的第1方案中,GaN模板基板包括:由蓝宝石形成的基底基板和在所述基底基板上形成的包括GaN的缓冲层,以及在所述缓冲层上外延生长而形成的第1GaN层,所述第1GaN层在面内方向上固有的压缩应力在260MPa以上。在本专利技术的第2方案中,GaN模板基板包括:由蓝宝石形成的基底基板和在所述基底基板上外延生长而形成的第1GaN层,在对所述第1GaN层进行拉曼分光测定而得到的拉曼光谱中,波数568cm-1附近的GaN的E2声子的峰值半高宽在1.8cm-1以下。在本专利技术的第3方案中,在第2方案涉及的GaN模板基板中,包括:在所述基底基板上外延生长而形成的包括GaN的缓冲层,所述第1GaN层是在所述缓冲层上外延生长而形成的,所述第1GaN层在面内方向上固有的压缩应力在260MPa以上。在本专利技术的第4方案中,在第1或第3方案涉及的GaN模板基板中,所述压缩应力的值根据对所述第1GaN层进行拉曼分光测定而得到的拉曼光谱来求出。在本专利技术的第5方案中,第1~第4方案中的任一方案涉及的GaN模板基板还包括在所述第1GaN层上外延生长而形成的第2GaN层。在本专利技术的第6方案中,在第1~第5方案中的任一方案涉及的GaN模板基板中,所述第1GaN层被形成为厚度1μm~5μm。在本专利技术的第7方案中,器件基板包括:第1~第4方案中任一方案的GaN模板基板、在所述第1GaN层上外延生长而形成的第2GaN层、以及在所述第2GaN层上外延生长而形成的包括13族氮化物的器件层。根据本专利技术的第1~第7方案,能够抑制在使用本专利技术涉及的GaN模板基板而制作的器件基板的表面产生筋状的形貌异常,因此,制造器件芯片(LED芯片、HEMT芯片)的成品率得以提高。另外,根据本专利技术的第7方案,能够抑制在器件基板的表面产生筋状的形貌异常,因此,制造器件芯片(LED芯片、HEMT芯片)的成品率得以提高。附图说明图1是示意表示器件基板10的截面构造的图。图2是表示使器件层5形成为具有LED构造的层的情况下器件层5的构成的图。图3是产生了形貌异常的器件基板表面的Normarski型微分干涉显微镜像。具体实施方式本说明书中所示的周期表的族号依据1989年国际纯粹与应用化学联合会(InternationalUnionofPureAppliedChemistry:IUPAC)制定的无机化学命名法修订版中的1~18族号的表示,13族是指铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)等,15族是指氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等。图1是示意表示本专利技术实施方式涉及的器件基板10的截面构造的图。器件基板10包括:基底基板1、缓冲层2、第1GaN层3、第2GaN层4、器件层5。在此,基底基板1、缓冲层2和第1GaN层3的层叠构造体相当于MOCVD-GaN模板6,MOCVD-GaN模板6和第2GaN层4的层叠体相当于Flux-GaN模板7。作为基底基板1,优选使用单晶c面蓝宝石基板。其尺寸没有特别限制,但是,从容易处理的角度出发,优选直径为几英寸左右、厚度为几百μm~几mm左右。缓冲层2是为了在其上能够形成结晶品质优良的13族氮化物结晶层而在比这些13族氮化物结晶层的形成温度低的形成温度下形成的层。缓冲层2例如能够由GaN来形成。缓冲层2优选利用MOCVD法在基底基板1上形成为20nm~100nm的厚度。第1GaN层3是利用MOCVD法在缓冲层2上外延生长而形成的GaN单晶薄膜。第1GaN层3优选形成为1μm~5μm的厚度。其中,第1GaN层3被形成为在其面内方向上固有的压缩应力在260MPa以上。或者,被形成为在通过拉曼分光测定而得到的拉曼光谱中波数568cm-1附近的GaN的E2声子的峰值(拉曼线)半高宽在1.8cm-1以下。在此,该峰值半高宽是作为表示第1GaN层3的结晶性优劣的指标的值,可以说该值越小,第1GaN层3的结晶性越好。而且,第1GaN层3在面内方向上固有的压缩应力也能够基于上述拉曼光谱来算出。具体而言,可以根据表示上述峰值的位移量Δν(cm-1)和固有应力σ(MPa)的关系的下式来算出:σ=130×Δν…(式1)。应予说明,拉曼光谱的峰值在测定对象固有压缩应力的情况下,向高波数侧(正侧)位移,在固有拉伸应力的情况下,向低波数侧(负侧)位移。在此,表示应力为0的状态的基准波数值(该状态下的GaN的E2声子的峰值位置)通过将无应变的GaN单晶(利用助熔剂法制作的以自发形核为生长起点的GaN单晶)作为对象,利用与上述相同的条件进行拉曼分光测定来求出。在本实施方式涉及的器件基板10中,通过满足上述与固有应力和半高宽相关的必要条件中的至少一方,能够很好地抑制在其表面产生筋状的形貌异常。另外,这些必要条件可以通过适当调整第1GaN层3的形成条件,更具体来讲,通过适当调整成膜温度(基板温度)、氢气分压与NH3气体分压之比来实现。第2GaN层4是利用助熔剂(Flux)法在第1GaN层3上外延生长而形成的GaN单晶薄膜。第2GaN层4优选形成为5μm~500μm的厚度。更详细而言,对通过使用例如碱金属Na的熔液的Na助熔剂(Na-Flux)法进行生长而得到的GaN层从其表面侧进行研磨,由此使其表面平坦化,并且对厚度进行适当调整,从而形成第2GaN层4。作为研磨处理,例如可以列举出利用金刚石磨粒的研磨等。此外,在作为第2GaN层4的GaN单晶层的形成中采用的结晶生长方法也可以不必是助熔剂法。例如,也可以是HVPE法,还可以是MOCVD法。器件层5是在第2GaN层4上外延生长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN模板基板,其特征在于,包括:基底基板和在所述基底基板上外延生长而形成的第1GaN层,所述第1GaN层在面内方向上固有的压缩应力在260MPa以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.07 US 61/9012061.一种GaN模板基板,其特征在于,包括:由蓝宝石形成的基底基板,在所述基底基板上形成的包括GaN的缓冲层,以及在所述缓冲层上外延生长而形成的第1GaN层,在对所述第1GaN层进行拉曼分光测定而得到的拉曼光谱中,波数568cm-1附近的GaN的E2声子的峰值半高宽在1.8cm-1以下,所述第1GaN层被形成为厚度1μm~5μm。2.根据权利要求1所述的GaN模板基板,其特征在于,包括:所述第1GaN层...

【专利技术属性】
技术研发人员:市村干也仓冈义孝滑川政彦
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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