基底基板、基底基板的制造方法和第13族氮化物结晶的制造方法技术

作为本发明专利技术的一个实施方式的基底基板(14)在蓝宝石基板(15)上具备第13族氮化物的晶种层(16)。在晶种层(16)的主面以条纹状重复出现凸部(16a)和凹部(16b)，凸部(16a)的阶差(ha)为0.3～40μm，凸部(16a)的宽度(wa)为5～100μm，凹部(16b)的厚度(tb)为2μm以上，凹部(16b)的宽度(wb)为50～500μm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基底基板、基底基板的制造方法和第13族氮化物结晶的制造方法
本专利技术涉及基底基板、基底基板的制造方法和第13族氮化物结晶的制造方法。
技术介绍
作为在利用助熔剂法制作以氮化镓结晶为代表的第13族氮化物结晶时使用的基底基板，已知有在该基底基板的晶种层的主面以阶梯状设有微米级台阶的基底基板(参照专利文献1)。利用该基底基板使GaN结晶生长的步骤如下。即，将包括GaN晶种层的基底基板浸渍于含有金属镓和金属钠的混合熔液中，一边向该混合熔液中导入氮气一边使GaN结晶在基底基板的主面上生长。在主面上生长GaN结晶时，以台阶的阶差附近为起点向斜上方产生晶界。另一方面，晶种层中含有的位错向与晶界前进方向交叉的方向传递，在晶界与位错交叉的地点位错的传递被晶界终止。因此，使用该基底基板利用助熔剂法而制作的GaN结晶中的上层部分几乎不存在因位错所致的缺陷。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2011/046203号小册子
技术实现思路
然而，在上述的基底基板中，因为以阶梯状设有微米级台阶，因此存在需要具有某种程度的厚度的晶种层的问题。本专利技术是为了解决这样的课题而进行的，主要目的在于提供一种即使晶种层的厚度薄、也能够利用助熔剂法制作因位错所致的缺陷少的第13族氮化物结晶的基底基板。本专利技术为了实现上述主要目的而采用以下方法。本专利技术的基底基板是包括第13族氮化物的晶种层的基底基板，在上述晶种层的主面以条纹状重复出现凸部和凹部，上述凸部的阶差为0.3～40μm，上述凸部的宽度为5～100μm，上述凹部的厚度为2μm以上，上述凹部的宽度为50～500μm。该基底基板例如如下所述地用于助熔剂法。即，将基底基板和第13族金属、助熔剂一起放入到容器中，一边向该容器导入氮气一边加热，由此使第13族氮化物结晶在基底基板的晶种层的主面上生长。此处，在晶种层上，二个凹部之间存在一个凸部。第13族氮化物结晶在晶种层上生长时，以该凸部的一方边缘附近为起点，晶界向斜上方延伸以覆盖二个凹部中的一方。另外，以同一凸部的另一方边缘附近为起点，晶界向斜上方延伸以覆盖二个凹部中的另一方。在各凸部发生这样的晶界延伸。从彼此相邻的凸部开始产生的晶界在中途发生冲突。从凸部产生的晶界一边卷入夹杂物(inclusion)一边生长，但在晶界彼此冲突的位置形成空洞(void，内包有夹杂物)而拘束夹杂物。因此，在相比晶界彼此冲突的位置靠上侧的上层部生长出没有(或几乎没有)夹杂物的第13族氮化物结晶。另外，在晶界彼此冲突的位置形成的许多空洞发挥缓和由基底基板中的晶种层与除晶种层以外的层的热膨胀差所产生的热应力的作用，因此抑制在所生长的第13族氮化物中产生裂纹。另一方面，晶种层中含有的位错在与晶界前进的方向交叉的方向传递，在晶界与位错交叉的地点位错的传递被晶界终止，位错不会超越晶界而向上方传递。因此，得到的第13族氮化物结晶中相比空洞靠上侧的上层部成为夹杂物、裂纹、位错减少了的高品质的结晶。因此，通过研磨等将得到的第13族氮化物结晶中相比空洞靠下侧的下层部(包含晶种层)除去，由此能够得到高品质的第13族氮化物结晶。由此，根据本专利技术的基底基板，并非像以往那样阶梯状的台阶，而是以条纹状重复设有凸部和凹部的结构，因此即使晶种层的厚度薄，也能够利用助熔剂法制作高品质的第13族氮化物结晶。凸部的阶差优选为0.3～40μm，凸部的宽度优选为5～100μm。如果凸部的阶差小于0.3μm，则在利用助熔剂法得到的第13族氮化物结晶中没有产生晶界，因此没有全面低位错化，另外也不产生空洞，因此无法获得应力缓和效果而使结晶开裂。如果凸部的阶差超过40μm，则在由助熔剂法得到的第13族氮化物结晶的上层部残留空洞，有时会以该空洞为起点而使结晶开裂。如果凸部的宽度小于5μm，则凸部会在助熔剂法的中途因回熔而消失，不产生晶界，从而没有全面低位错化，另外也不产生空洞，因此有时得不到应力缓和效果而使结晶开裂。如果凸部的宽度超过100μm，则由助熔剂法得到的第13族氮化物结晶中的凸部的上方区域没有低位错化，空洞的分布密度也低，因此有时应力缓和效果不充分而使结晶开裂。凹部的厚度优选为2μm以上，凹部的宽度优选为50～500μm。如果凹部的厚度小于2μm，则晶种层会在中途因回熔而消失，因此第13族氮化物结晶不生长。凹部的厚度的上限没有特别限定，确认了至少在40μm以下都能够得到本专利技术的效果。如果凹部的宽度小于50μm，则并未理想地生成空洞，或者即使生成了空洞，尺寸也较大，因此结晶开裂，或者在上层部残留许多夹杂物。如果凹部的宽度超过500μm，则空洞的分布密度小且空洞的尺寸大，因此结晶开裂，或者在上层部残留许多夹杂物。此处，作为第13族氮化物，可举出氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)、氮化铊(TlN)等，其中优选GaN。作为基底基板，例如，既可以使用在蓝宝石基板、碳化硅基板、硅基板等的表面形成与第13族氮化物相同种类的薄膜作为晶种层而得到的基板，也可以使用与第13族氮化物相同种类的基板，优选蓝宝石基板。应予说明，作为助熔剂，可以根据第13族金属的种类从各种金属中适当地选择，例如第13族金属为镓时优选碱金属，更优选金属钠、金属钾，进一步优选金属钠。夹杂物主要是指引入到第13族氮化物的结晶中的混合熔液(第13族金属和助熔剂的熔液)固化而成的物质。在本专利技术的基底基板中，上述凸部的阶差优选为0.5～10μm，上述凸部的宽度优选为10～50μm，上述凹部的宽度优选为100～250μm。如此，使用该基底基板由助熔剂法得到的第13族氮化物结晶的上层部(相比空洞靠上侧)成为更高品质的结晶。在本专利技术的基底基板中，上述凸部的边缘优选与上述第13族氮化物结晶的a晶面平行。凸部的边缘与第13族氮化物结晶的a晶面平行时，与平行于m晶面时相比，晶界与c晶面所成的角度变小，因此晶界冲突而形成的空洞的位置变低。结果，生长的第13族氮化物结晶中废弃的厚度变少，成品率变好。应予说明，“与a晶面平行”除了完全与a晶面平行的情况以外，还包括实质上与a晶面平行的情况(例如与a晶面所成角度小于5°的方向)。在本专利技术的基底基板中，上述晶种层的偏角在上述第13族氮化物结晶的a轴方向优选为0.24°～2.4°。如果偏角为该范围，则有时在利用助熔剂法得到的第13族氮化物结晶的上层部内部分地存在裂纹，但只要除去存在该裂纹的位置，就能够得到足够高品质的第13族氮化物结晶。该偏角在上述第13族氮化物结晶的a轴方向更优选为0.36°～1.2°。如果偏角为该范围，则得到没有(或几乎没有)裂纹的第13族氮化物结晶。本专利技术的基底基板的制造方法，是制作上述的任一种基底基板的方法，利用气相法使成为上述晶种层的第13族氮化物在蓝宝石基板上外延生长而成膜，在上述晶种层的主面按照以条纹状重复出现上述凸部和上述凹部的方式形成图案，从而得到基底基板。根据该制造方法，能够比较容易地制作上述的基底基板。此处，作为形成图案的方法，没有特别限定，例如可举出干式蚀刻、湿式蚀刻、激光加工、喷砂加工、EB蒸镀、切割等。其中，优选干式蚀刻。本专利技术的第13族氮化物结晶的制造方法通过将上述的任一种基底基板和第13族金属、金属钠一起放入容器中，一边向上述容器中导入氮气一边加热到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基底基板，其包括第13族氮化物的晶种层，在所述晶种层的主面以条纹状重复出现凸部和凹部，所述凸部的阶差为0.3～40μm，所述凸部的宽度为5～100μm，所述凹部的厚度为2μm以上，所述凹部的宽度为50～500μm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.20 JP 2015-2060781.一种基底基板，其包括第13族氮化物的晶种层，在所述晶种层的主面以条纹状重复出现凸部和凹部，所述凸部的阶差为0.3～40μm，所述凸部的宽度为5～100μm，所述凹部的厚度为2μm以上，所述凹部的宽度为50～500μm。2.根据权利要求1所述的基底基板，其中，所述凸部的阶差为0.5～10μm，所述凸部的宽度为10～50μm，所述凹部的宽度为100～250μm。3.根据权利要求1或2所述的基底基板，其中，所述凸部的边缘与所述第13族氮化物结晶的a晶面平行。4.根据权利要求1～3中任一项所述的基底基板，其中，所述晶种层的偏角在a轴方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：平尾崇行，岩井真，今井克宏，吉野隆史，
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