本发明专利技术提供一种闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底，其中，闪锌矿型结构的氮化物半导体相对于纤维锌矿结构的氮化物半导体的比例高到能够形成实用的发光装置的比例，同时，还提供该闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的制造方法和使用该闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的发光装置。本发明专利技术所涉及的闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底具有表面及表面的相对侧的背面，表面和背面之间的距离为２００μｍ以上，在表面上，闪锌矿结构的氮化物半导体所占的面积的比率为９５％以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底、闪锌矿型氮化物半导体自 支撑衬底的制造方法以及使用闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的发光装置
技术介绍
以往，作为蓝色、绿色、紫外发光装置材料或者高输出用途的电子装置材 料而被应用的氮化物半导体，具有属于六方晶系的纤维锌矿结构。具有纤维锌矿结构的氮化物半导体例如是在蓝宝石、4H-SiC等六方晶系的衬底上隔着低 温GaN緩冲层、A1N緩冲层或高温A1N緩冲层生长氮化物半导体而形成的。 釆用这样的纤维锌矿结构的氮化物半导体，使蓝紫激光二极管(LD)、蓝色发 光二极管(LED)、绿色LED以及高电子迁移率晶体管(HEMT)等被实用化。 这里，由具有纤维锌矿结构的氮化物半导体形成的绿色LED的发光输出 是具有相同结构的蓝色LED的一半左右。这是因为，由具有纤维锌矿结构的 氮化物半导体形成的绿色LED的活性层的晶体品质，比蓝色LED(发光波长 大约460nm)的活性层的晶体品质差。由具有纤维锌矿结构的氮化物半导体形 成的绿色LED (发光波长大约525nm)的活性层的晶体品质差是由于以下 的理由。即，由具有纤维锌矿结构的氮化物半导体形成的绿色LED的活性层， 需要由比蓝色LED (典型的，In组成=0.15 )含In多的InGaN层(典型的，In 组成=0.25)来形成，因此，由具有纤维锌矿结构的氮化物半导体形成的绿色 LED的活性层的生长温度就必须比蓝色LED的情形低，另外，还因为用作基 底层的GaN层和活性层的晶格不匹配大。同样，实用的氮化物半导体的绿色 LD的制作也困难。作为有望解决这些问题点的方法之一，考虑使用闪锌矿结构的氮化物半导 体。闪锌矿结构的GaN晶体的带隙能量是3.22eV，比纤维锌矿结构的GaN晶 体的带隙能量(3.42eV)低0.2eV。因而，通过采用闪锌矿结构的氮化物半导体，能够期待发光装置的发光效率的提高。这是因为，由于两者的带隙能量差， 使得在使用纤维锌矿结构和闪锌矿结构的氮化物半导体，制作具有含有相同In组成的InGaN活性层的LED或LD时，闪锌矿结构与纤维锌矿结构相比，能 够以更长的波长发光。例如，为了得到绿色LED典型的发光波长即525nm，在纤维锌矿结构的 InGaN的情形中，需要使In组成为0.25左右，但是，在采用闪锌矿结构的InGaN 的情形中，In组成可在0.2以下。因此，在采用闪锌矿结构的情形中，比起纤 维锌矿结构的情形，能够将高温生长且晶格不匹配少的高品质的InGaN层作 为活性层来形成，因而可以期待提高绿色LED的发光效率。此外，还提高了 以纤维锌矿结构难以实现的绿色LD的可能性。构的多个氮化物半导体层的结构(例如，参照专利文献1)。该半导体发光元 件具备n型GaAs衬底、在n型GaAs衬底形成的表面氮化层、在表面氮化 层上形成的n型AlGaN层、在n型AlGaN层上形成的GaN/AlGaN多重量子 阱层、在GaN/AlGaN多重量子阱层上形成的p型AlGaN包覆层、在p型AlGaN 包覆层上形成的p型GaN接触层。该半导体发光元件的从GaAs村底到p型 GaN接触层的所有层都是由闪锌矿型晶体来构成的。专利文献l:日本特开平8-181386号公报
技术实现思路
但是，专利技术人得到的发现，到此之前的闪锌矿结构的氮化物半导体层中， 包括形成专利文献1中记载的半导体发光元件的氮化物半导体，经常以百分之 几十以上的比例含有纤维锌矿结构的GaN层。当在闪锌矿结构和纤维锌矿结 构混合的GaN层上生长发光元件结构时，在闪锌矿结构的部分和纤维锌矿结 构的部分上生长的氮化物半导体的活性层分別以不同的波长发光。因此，例如 即使在制作绿色LED的情形中，也不能得到绿色单色的发光，会成为蓝绿色 的发光。另外，即使在尝试制作绿色LD的时候，也由于发光的单色性差而得 不到高增益，因此，阈值电流提高会导致在室温下无激光振动的问题。所以，本专利技术的目的是提供一种闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底，其中，闪锌矿结构的氮化物半导体相对于纤维锌矿结构的半导体的比例高到能够形 成实用的发光装置的比例，同时，提供该闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的 制造方法和使用该闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的发光装置。为了实现上述目的，本专利技术提供一种闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底，其中，其具有表面和表面相对侧的背面，表面和背面之间的距离为200fim以 上，闪锌矿结构的氮化物半导体在表面所占的面积比率为95%以上。另外，上述闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的表面附近的As浓度可以 为lxlO,cn^以下。另外，表面的位错密度可以为7xl0"cn^以下。另外，为了实现上述目的，本专利技术提供一种闪锌矿型氮化物半导体自支撑 衬底的制造方法，其具备在闪锌矿型的GaAs衬底的表面上形成具有闪锌矿 型的氮化物半导体的低温缓冲层的低温緩冲层形成工序；在低温緩冲层上形成 闪锌矿型的氮化物半导体层的氮化物半导体层形成工序；形成氮化物半导体层除去工序。另夕卜，上述闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的制造方法可进一步具备的 工序为，在低温緩冲层形成工序之前，在GaAs衬底的低温緩冲层所形成的面 的相对侧上形成保护层的保护层形成工序。另外，GaAs衬底的表面可以具有 (001 )面、(111 ) A面或(111 ) B面中的任一种面。另外，为了实现上述目的，本专利技术4是供一种使用闪锌矿型氮化物半导体自 支撑衬底的发光装置，其具备闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底和在闪锌矿型 氮化物半导体自支撑衬底上形成的发光层，该闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬 底具有表面和表面相对侧的背面，表面和背面之间的距离为200(im以上，闪 锌矿结构的氮化物半导体在表面所占的面积比率为95%以上。另外，上述发光装置的闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的表面附近的 As浓度可以是lxlO,cii^以下。另外，闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的 表面的位错密度可以是7xl(^/cm2以下。并且，发光层可以发出绿色区域的光。样的闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底，其中，'闪锌矿结构的氮化物半导体相 对于纤维锌矿结构的氮化物半导体的比例高到能够形成实用的发光装置的程度，同时，能够提供利用闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的制造方法制造的 闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底，和采用该闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬 底的发光装置。 附图说明图1是表示实施方式所涉及的闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的制造 流程的图。图2是表示氮化物半导体自支撑衬底的由HVPE法产生的生长膜厚和氮底的制造方法以及比较例所涉及的氮化物半导体自支撑衬底的制造方法来制 造的。图3是表示氮化物半导体自支撑衬底的由HVPE法产生的生长膜厚和氮 化物半导体自支撑衬底的表面的位错密度的关系的图，所述氮化物半导体自支 撑衬底是由实施方式所涉及的氮化物半导体自支撑衬底的制造方法所制造的。图4是表示氮化物半导体自支撑村底的由HVPE法产生的生长膜厚和各 自的表面附近的As浓度的关系的图，所述氮化物半导体自支撑衬底是由实施 方式所涉及的闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底的制造方法以及比较例所涉 及的氮化物半导体自支撑衬底的制造方法来制造的。图5A是表示在实施方式中形成的闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底上形 成绿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种闪锌矿型氮化物半导体自支撑衬底，其具有表面及所述表面的相对侧的背面，所述表面和所述背面之间的距离为２００μｍ以上，在所述表面上，闪锌矿结构的氮化物半导体所占的面积的比率为９５％以上。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤仓序章，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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