Ⅲ族金属氮化物单晶的制造方法技术

一种ＩＩＩ族金属氮化物单晶的制造方法，使用模板基板（１０Ａ），其具有：具备侧面（１ｂ）以及一对主面（１ａ）的基板主体（１）、形成在主面（１ａ）上的ＩＩＩ族金属氮化物单晶的基膜（２）。通过液相法，在基板主体１的至少一个主面（１ａ）上培养ＩＩＩ族金属氮化物单晶（３）。从平面观测，基膜（２）呈凸图形。未设置基膜的未成面（４）包围在基膜（２）的整个周围。在基膜（２）成长的ＩＩＩ族金属氮化物单晶（３）不与成长在其他基膜的ＩＩＩ族金属氮化物单晶接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于III族金属氮化物单晶的制造方法。
技术介绍
氮化镓薄膜结晶作为优异的蓝色发光元件备受瞩目，被实际运用于发光二极管 中，也被期待用作光学拾波器的蓝紫色半导体激光元件。日本专利特开2004-182551、特开2005-12171中，提出了以助熔剂法在基板上形成单晶基膜时，将基膜分割为岛状，在岛状的基膜上培养氮化镓单晶膜。
技术实现思路
但是，以Na助熔剂法培养的GaN单晶中，基板的边缘部分上，GaN成长至蓝宝石基 板的背面，可发现蓝宝石基板的边缘部分被GaN单晶牢牢捕捉(参照图12、图13)。其结果 是，成长的GaN单晶与蓝宝石基板界面以外，也由于热膨胀系数差产生应力，将妨碍自然剥 离，有时还会产生裂纹。如日本专利特开2005-12171记载般，在基板上设置多个岛状的基膜，在岛状基膜 上培养氮化物单晶而得到大面积的氮化物单晶膜的话，难以令单晶膜从基板自然剥离。此 外，有时单晶膜内有应力残留，最终产生裂纹。又，本申请人在提交本申请时尚未公开的专利申请2007-78893 (日本专利特开 2008-239365)中提出，以助熔剂法在基板上形成单晶基膜时，将基膜分割为岛状的同时，在 岛状的基膜上设置细长的腕部。但是此时，自腕部前端成长处，出现转移集中的合流点的成长开始时间晚于其他 点的趋势。其结果是，成长的氮化镓单晶易产生厚度不均。本专利技术的课题是，使用模板基板以液相法培养III族金属氮化物单晶时，抑制单 晶膜厚度不均、防止源于基板主体与氮化物单晶膜的热膨胀差的单晶膜开裂、并且达成自 然剥离。本专利技术是使用模板基板，其具有具备侧面以及一对主面的基板主体、形成在基板 主体的至少一个主面上的III族金属氮化物单晶的基膜，通过液相法，在基膜上培养III族 金属氮化物单晶的方法，其特征是，从平面观测，基膜呈凸图形，未形成有基膜的未成面包围在基膜的整个 周围，且基膜成长的III族金属氮化物单晶不与成长在其他基膜的III族金属氮化物单晶 接触。通过本专利技术，由于基膜从平面观测呈凸图形，因此可以抑制结晶转移集中的合流 点的成长开始时间与基膜成长开始时间的差异引起的氮化物单晶的厚度不均。此外，由于未成面包围在基膜的整个周围，因此在基膜成长的单晶难以到达基板 主体的外围边缘部分，可以防止侧面和背面被包覆。这样可以防止基板主体的侧面或背面 被氮化物单晶包覆引起的裂纹。在此基础上，在基膜成长的III族金属氮化物单晶不与成长在其他基膜的III族 金属氮化物单晶接触。即，在该基膜成长的III族金属氮化物单晶与成长在其他基膜的III 族金属氮化物单晶是独立成长的。因此，发现当单晶从基板主体剥离时，可以降低单晶内产 生的应力，防止由此产生的裂纹，从而完成了本专利技术。附图说明图1 (a)是显示本专利技术一个实施方式相关的模板基板IOA的平面图，图1 (b)是显 示模板基板IOA上形成了氮化物单晶3的状态的平面图。图2(a)是从一个主面Ia —侧观测到的模板基板IOB的平面图，图2 (b)是从另一 个主面Ic 一侧观测到的模板基板IOB的平面图。图3(a)是本专利技术的模板基板IOA的截面图，图3 (b)是本专利技术的模板基板IOB的 截面图。图4(a)是比较例的模板基板以及单晶13的截面图，图4(b)是比较例的模板基板 以及单晶23的截面图。图5仏)、03)、(()、((1)、&)以及(f)各自是显示本专利技术可使用的各基膜以及各单 晶的平面图。图6是显示本专利技术的一个实施方式涉及的模板基板IOJ及其上的单晶的平面图。图7显示的是实施例1中培养结束后的GaN单晶的外观照片。图8显示的是令图7的GaN单晶从基板主体剥离后的外观照片。图9显示的是实施例2中培养结束后的GaN单晶的外观照片。图10显示的是令图9的GaN单晶从基板主面剥离后的外观照片。图11显示的是比较例1中培养结束后的GaN单晶表面的外观照片。图12显示的是图11的GaN单晶形成后的模板基板背面的外观照片。图13显示的是从侧面观测到的图11的GaN单晶以及模板基板的外观照片。具体实施例方式以下适当参照附图对本专利技术进行更详细的说明。图1 (a)是显示本专利技术一个实施方式相关的模板基板IOA的平面图，图1 (b)是显 示模板基板IOA上形成了氮化物单晶3的状态的平面图。基板主体1具有一对主面和侧面lb。本例中基板主体1为四边形。在基板主体1 的一个主面Ia上形成有由III族金属氮化物单晶构成的基膜2。基板主体1的另一个主面 上没有形成基膜。基膜2与基板主体的主面Ia的外围边缘部分之间形成为没有形成基膜 的未成面4。即，基膜2的4边与基板主体的外围边缘部分之间各自形成有未成面4a、4b、 4c、4d。如图1(b)以及图3(a)所示，基膜2上形成有液相法生成的单晶3。此时，单晶3 具有从基膜2的边缘向外侧扩展的倾向。但是，本例中，基膜2的边缘与主面Ia的外围边缘 部分之间为未成面4。因此，单晶3在未成面4上横向延伸，从而可以防止单晶向侧面lb、 甚至向背面侧的主面Ic延伸。图2(a)是从一个主面Ia —侧观测到的模板基板IOB的平面图，图2 (b)是从另一4个主面Ic 一侧观测到的模板基板IOB的平面图。本例中基板主体1为四边形。在基板主体1的一个主面Ia上形成有由III族金 属氮化物单晶构成的基膜2A。基板主体1的另一个主面Ic上形成有由III族金属氮化物 单晶构成的基膜2B。各基膜2A、2B与基板主体的主面la、Ic的外围边缘部分之间形成为没 有形成基膜的基板主体的未成面4。即，基膜2A、2B的4边与基板主体的外围边缘部分之间 各自形成有未成面4。如图2(a)、图2(b)以及图3(b)所示，基膜2A、2B上形成有液相法生成的单晶3A、 3B。由于单晶3A、3B在未成面4上横向延伸，因此可以防止单晶向侧面lb、甚至向背面侧的 主面延伸。此处，如图4(a)所示可知，如果形成基膜12覆盖了基板主体1的整个主面la，那 么单晶13向基板主体的侧面lb、甚至背面侧的主面Ic的边缘、如13a、13b般延伸。因此， 单晶13被基板主体的侧面Ib以及主面Ic牢固地捕捉。在此状态下基板主体与单晶间施 加了热膨胀系数差引起的应力的话，单晶13上容易产生裂纹。与此相对，本专利技术中，基板主体1的外围边缘部分与基膜之间形成有未形成基膜 的未成面4包围在基膜的整个周围。其结果是，可以防止单晶3、3A、3B向基板主体的侧面 lb、背面侧的主面Ic延伸包覆。另外，本专利技术中，基膜2、2A、2B从平面观测呈凸图形。这表示基膜外侧轮廓线的任 意两点的连接线位于基膜外侧轮廓线的内侧。作为此种图形，可例举出有图5所示的圆形、 椭圆形、跑道形状、三角形、正方形、长方形、六边形、八边形等的多边形。基膜上存在平面观测呈腕部、凹部的话，其周边容易出现单晶厚度不均。但是，本 专利技术中，由于形成的是上述没有腕部或凹部的凸图形基膜，因此可以防止单晶厚度不均。并且，根据本专利技术，在基膜生长的III族金属氮化物单晶不与在其他晶种成长的 III族金属氮化物单晶接触，独立成长。例如，日本专利特开2005-12171记载的方法中，在基本主体上设置多个圆形基 膜，令单晶自各基膜成长，形成大块的单晶膜。g卩，如图4(b)模式所示，基板主体1的主面 Ia上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ⅲ族金属氮化物单晶的制造方法，该方法使用模板基板，其具有：具备侧面以及一对主面的基板主体、形成在基板主体的至少一个所述主面上的Ⅲ族金属氮化物单晶的基膜，通过液相法，在所述基膜上培养Ⅲ族金属氮化物单晶，其特征是，从平面观测，所述基膜呈凸图形，未形成有所述基膜的未成面包围在基膜的整个周围，且在所述基膜成长的所述Ⅲ族金属氮化物单晶不与成长在其他基膜的Ⅲ族金属氮化物单晶接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-1-24 2008-013689一种III族金属氮化物单晶的制造方法，该方法使用模板基板，其具有具备侧面以及一对主面的基板主体、形成在基板主体的至少一个所述主面上的III族金属氮化物单晶的基膜，通过液相法，在所述基膜上培养III族金属氮化物单晶，...

【专利技术属性】
技术研发人员：平尾崇行，今井克宏，市村干也，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]