氮化镓基板以及功能元件制造技术

技术编号:13396656 阅读:15 留言:0更新日期:2016-07-23 16:35
在氮化镓基板的表面3a对与氮化镓基板的带隙相对应的波长的阴极发光峰强度进行测定时,0.1mm×0.1mm的测定视野中的阴极发光峰强度的最大值为阴极发光峰强度的平均值的140%以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化镓基板以及功能元件
本专利技术涉及一种氮化镓基板以及功能元件。
技术介绍
近年来,使用氮化镓等13族元素氮化物,制作蓝色LED、白色LED、蓝紫色半导体激光器等半导体器件,并积极研究将该半导体器件应用于各种电子设备。助熔剂法是液相法中的一种,在氮化镓的情况下,通过使用金属钠作为助熔剂,能够将氮化镓的结晶生长所需的温度缓和到800℃左右,将压力缓和到几MPa。具体而言,氮气溶解到金属钠和金属镓的混合熔液中,氮化镓达到过饱和状态而作为结晶进行生长。这样的液相法因为与气相法相比不容易发生位错,所以能够获得位错密度低的高品质氮化镓。作为利用了Na助熔剂法的GaN模板的制法,本申请人提交了专利文献1。另外,在专利文献2中,提出了如下方案:对在氮化镓基板表面的光致发光峰强度的差异进行测定,通过使用差异小的氮化镓基板,能够抑制氮化镓基板表面的加工损伤所导致的外延膜的异常生长。现有技术文献专利文献专利文献1:WO2013/022122专利文献2:日本特开2013-010681
技术实现思路
本专利技术人以专利文献2的记载为参考,研究尽可能抑制在氮化镓基板表面的光致发光峰强度的差异。但是,试制这样的氮化镓基板,在其上尝试形成发光元件结构时,实际上得到的发光强度是有限度的。对发光强度降低的发光元件进行确认时,观测到漏电流。即,明确了即使抑制在氮化镓基板表面的光致发光峰强度的差异,也并不一定就会提高发光元件等功能元件的功能,而是存在极限的。本专利技术的课题在于抑制在氮化镓基板表面的性状分布、并且抑制局部的缺陷集中、改善设置在氮化镓基板上的功能元件结构的功能。本专利技术所涉及的氮化镓基板,特征在于,在氮化镓基板的表面对与氮化镓的带隙相对应的波长的阴极发光峰强度进行测定时,0.1mm×0.1mm的测定视野中的阴极发光峰强度的最大值为阴极发光峰强度的平均值的140%以上。另外,本专利技术涉及一种功能元件,其特征在于,包括:上述氮化镓基板以及形成在氮化镓基板的表面上的包含13族元素氮化物的功能层。本专利技术人通过抑制在氮化镓基板表面的光致发光峰强度的差异,得到均匀的氮化镓基板,在其上形成发光元件结构时,对发光强度下降的情况进行研究。即,通过阴极发光对这样的氮化镓基板的表面的微结构进行观测时,发现阴极发光峰强度的差异小,微结构方面均匀性也高。本专利技术人为了抑制这样的氮化镓基板中的局部的缺陷集中而进一步研究,结果发现:使氮化镓基板表面的阴极发光峰强度具有差异反而是有效的。即,本专利技术人发现在抑制光致发光峰强度的差异的前提下,例如图9的照片所示那样阴极发光的峰强度的差异小的情况下,反而容易发生局部的缺陷集中所导致的功能降低。与此相对,例如图5的照片所示那样使阴极发光的峰强度具有差异时,不会出现局部的缺陷集中所导致的功能降低,功能提高,完成了本专利技术。应予说明,本专利技术的构思与专利文献2所述使氮化镓基板表面的性状均匀化的构思背道而驰。即,在氮化镓基板的表面的测定范围内,按照每个1mm×1mm的测定区域对与上述氮化镓基板的带隙相对应的波长的光致发光峰强度进行测定,结果发现:全部测定区域中的光致发光峰强度的最小值为平均值的60%以下,另外最大值为平均值的120%以上。即,例如实施例所示,阴极发光(以0.1mm见方进行测定)时的最大值为平均值的190%、160%、140%,而光致发光(以1mm见方进行测定)时最大值低,为平均值的140%、140%、120%,光致发光峰强度分布也比CL像的强度分布更均匀。附图说明图1中,(a)是示出形成在晶种1上的氮化镓层2的示意图,(b)是示出氮化镓基板4的示意图,(c)是示出在氮化镓基板4上形成功能元件结构5而得到的功能元件15的示意图。图2中,(a)是示出在晶种1上产生的核6的示意图,(b)是表示自核6开始的生长方向的示意图。图3中,(a)示意地示出研磨前的阴极发光峰强度的分布,(b)示意地示出研磨后的阴极发光峰强度的分布。另外,(c)示意地示出研磨后的大致平行四边形形状的岛状区域。图4是示出实施例1中的研磨后的氮化镓基板表面的阴极发光像的照片。图5是示出实施例2中的研磨前的氮化镓基板表面的荧光显微镜像的照片。图6是示出实施例2中的研磨后的氮化镓基板表面的阴极发光像的照片。图7是示出实施例3中的研磨后的氮化镓基板表面的阴极发光像的照片。图8是示出比较例中的氮化镓基板表面的荧光显微镜像的照片。图9是示出比较例中的氮化镓基板表面的阴极发光像的照片。具体实施方式(用途)本专利技术能够用在要求高品质的
、例如被称为后荧光灯的高彩色再现性的蓝色LED、高速高密度光存储器用蓝紫色激光器、混合动力车用的逆变器中使用的大功率器件等之中。(阴极发光峰强度)阴极发光用于对氮化镓基板表面的微观差异进行评价。本专利技术中,在氮化镓基板的表面对与氮化镓的带隙相对应的波长的阴极发光峰强度进行测定。具体而言,首先,如下所述地获得荧光显微镜像。装置:奥林巴斯制BX61等测定条件:激发过滤器BP340-390nm吸收过滤器BA420IF分色镜DM410观察视野:物镜5倍以及20倍软件:市售的图像提取软件(AdobePhotoshop、ImageJ等)通过图像解析,由该荧光显微镜像获得峰强度分布。即,首先以无压缩形式(TIFF形式)将荧光显微镜像提取到电脑中。另外,以1M像素以上的高像素数提取图像。为了去除测定噪声,使用平滑功能,进行1次平滑处理。平滑处理是指将各像素(pixel)用其周围的3列×3行的像素的平均值进行置换的处理。接下来,将该图像变成8bit灰度色阶。即,图像的各像素被分类为0~255个色阶。利用美国MediaCybernetics公司的Imageproplus软件的强度分布功能(选择“显示范围”),读取峰强度的色阶。然后,求出平均色阶(Xave)和峰色阶(Xpeak)之比。平均色阶(Xave)是阴极发光峰强度的平均值,峰色阶(Xpeak)是阴极发光峰强度的最大值。测定阴极发光峰强度的最大值和平均值时的测定视野为纵0.1mm×横0.1mm的正方形。本专利技术中,通过缺陷降低机制有效呈现而增大的阴极发光峰强度的最大值(0.1mm×0.1mm的测定视野中)必须为阴极发光峰强度的平均值(上述测定视野中)的140%以上,优选为150%以上,更优选为170%以上,进一步优选为190%以上。另外,从抑制宏观缺陷的发生的观点考虑,优选使阴极发光峰强度的最大值为阴极发光峰强度的平均值的350%以下,更优选为300%以下。在优选的实施方式中,阴极发光峰强度的最大值为阴极发光峰强度的平均值的140%以上的区域是分布在氮化镓基板的表面的岛状区域。这样的岛状区域优选分别被峰强度更低的连续相(基质)包围,并分散在连续相中。这样的岛状区域的形态优选为例如六边形、四边形等多边形,特别优选为大致六边形、大致平行四边形。另外,优选在岛状区域的外侧轮廓内包含阴极发光峰强度的最大值低于阴极发光峰强度的平均值的140%的区域。认为这样的相对暗的区域反映出了在其下方形成的核。该区域的阴极发光峰强度的最大值更优选为平均值的100%以下。在优选的实施方式中,在氮化镓基板的表面的测定范围内,按照每个1mm×1mm的正方形测定区域,对与氮化镓基板的带隙相对应的波长的光致发光峰强度进行测定时,测定区域本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种氮化镓基板,其特征在于,在氮化镓基板的表面对与氮化镓的带隙相对应的波长的阴极发光峰强度进行测定时,0.1mm×0.1mm的测定视野中的所述阴极发光峰强度的最大值为所述阴极发光峰强度的平均值的140%以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.05 JP 2013-2517961.一种氮化镓基板,是微研磨后的氮化镓基板,其特征在于,在氮化镓基板的微研磨面对与氮化镓的带隙相对应的波长的阴极发光峰强度进行测定时,0.1mm×0.1mm的测定视野中的所述阴极发光峰强度的最大值为所述阴极发光峰强度的平均值的140%以上、350%以下。2.根据权利要求1所述的氮化镓基板,其特征在于,所述阴极发光峰强度的最大值为所述阴极发光峰强度的平均值的140%以上、350%以下的区域是在所述氮化镓基板的所述微研磨面分布的岛状区域。3.根据权利要求2所述的氮化镓基板,其特征在于,所述岛状区域的外侧轮廓为大致六边形或大致平行四边形。4.根据权利要求2所述的氮化镓基板,其特征在于,在所述岛状区域的外侧轮廓内包含所述阴极发光峰强度的最大值低于所述阴极发光峰强度的平均值的140%的区域。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:岩井真坂井正宏今井克宏仓冈义孝
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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