氮化镓基板及外延晶片制造技术

本发明专利技术提供一种氮化镓基板、以及使用该氮化镓基板而制造的表面的平整性好的外延晶片，所述氮化镓基板即使在表面具有物理性的高低差，也可使具有良好品质的结晶性的外延生长层生长。作为解决本发明专利技术课题的方法涉及本发明专利技术的一个实施方式，其提供一种氮化镓基板(1)，其为在表面具有多个物理性的高低差(3)的氮化镓基板(1)，表面中存在的全部的物理性的高低差(3)的尺寸为4μm以下，在物理性的高低差的上部(3b)和下部(3a)测定的氮化镓基板(1)的带隙所对应的波长下的阴极发光发光强度之中，将高的一方的数值和低的一方的数值分别设为H、L时，则在全部的物理性的高低差(3)中满足(H-L)/H×100≤80的关系。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓基板及外延晶片
本专利技术涉及氮化镓基板以及外延晶片。
技术介绍
作为良好品质且大型的氮化镓基板的制造方法，已知有如下方法：通过DEEP(通过外延生长和倒锥形凹坑消除位错的方法、DislocationEliminationbytheEpi-growthwithInverted-PyramidalPits：例如参照专利文献1)法、VAS法(孔隙辅助分离方法、Void-AssistedSeparationMethod：例如参照专利文献2)而获得氮化镓基板的方法，通过HVPE(氢化物气相外延，HydrideVaporPhaseEpitaxy)法在不同种基板上使氮化镓单晶厚厚地生长，从不同种基板剥离从而获得氮化镓的自支撑基板的方法。在通过这些方法制造的氮化镓基板中，从背面朝向表面在厚度方向位错密度发生变化，晶格常数在厚度方向发生变化，因而自支撑基板具有翘曲。进一步，在氮化镓基板上使氮化镓单晶厚厚地生长，从而存在几十μm以上的膜厚差。因此，需要进行用于使氮化镓基板的表面侧和背面侧为平整的研磨处理。在研磨处理后，实施用于制成所希望的直径的圆形的自支撑基板的外周加工。其后，实施洗涤，可获得镜面。作为氮化镓基板的研磨方法，已知有通过供给于平台上的游离磨料而研磨基板的方法(例如参照专利文献3)。在该方法中，游离磨料的粒径缓慢变小，一边延缓研磨速度一边将基板研磨。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许3864870号公报专利文献2：日本特开2004-269313号公报专利文献3：日本特开2001-322899号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，即使通过使用专利文献3中记载的方法，减小游离磨料的粒径，延缓研磨速度，进一步实施长时间研磨，但是在氮化镓基板的整面消除由划痕等导致的物理性的高低差仍然是非常困难的。在具有由划痕等导致的物理性的高低差的表面上使外延生长层生长了的情况下，纵使物理性的高低差的尺寸是几nm，也存在有外延生长层异常生长、表面没有成为平整的可能。使用这样的外延晶片制造光设备的情况下，产生如下这样的问题：发生由发光强度降低导致的不良，成品率降低。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种氮化镓基板，即使在表面具有物理性的高低差，也可使具有良好品质的结晶性的外延生长层生长。另外，本专利技术的一个目的在于提供一种外延晶片，其通过在这样的氮化镓基板上使外延生长层生长，使表面的平整性好。用于解决问题的方法(1)根据本专利技术的一个实施方式，为了实现上述目的提供一种氮化镓基板，其为在表面具有多个物理性的高低差的氮化镓基板，前述表面中存在的全部的物理性的高低差的尺寸为4μm以下，在前述物理性的高低差的上部和下部测定的前述氮化镓基板的带隙所对应的波长下的阴极发光发光强度之中，将高的一方的数值和低的一方的数值分别设为H、L时，则在前述全部的物理性的高低差中，满足(H-L)/H×100≤80的关系。(2)上述氮化镓基板中，前述全部的物理性的高低差的尺寸优选为3μm以下。(3)上述氮化镓基板中，前述全部的物理性的高低差的尺寸更优选为2μm以下。(4)另外，根据本专利技术的其它的实施方式提供一种外延晶片，其具有上述的氮化镓基板、前述氮化镓基板上的缓冲层、前述缓冲层上的包含InGaN量子阱层的量子阱结构。专利技术的效果根据本专利技术的一个实施方式可提供一种氮化镓基板，其即使在表面具有物理性的高低差，也可使具有良好品质的结晶性的外延生长层生长。另外，通过在这样的氮化镓基板上使外延生长层生长，从而可提供表面的平整性好的外延晶片。附图说明图1：图1(a)是表示实施方式的氮化镓基板的表面的划痕的三维光学轮廓仪图像图。图1(b)是图1(a)的线段A-A中的氮化镓基板的剖面的图像图。图2是实施例1的HVPE生长装置的剖视图。图3是实施例1的外延晶片的剖视图。附图标记说明1、31氮化镓基板2划痕3物理性的高低差3a下部3b上部10HVPE生长装置30外延晶片32GaN缓冲层33量子阱结构34GaN帽层35外延生长层。具体实施方式[实施方式]本专利技术人等进行了深入调查，结果发现了：即使在氮化镓基板的表面存在由划痕等导致的物理性的高低差的情况下，也未必无法实现良好的外延结晶生长，在使物理性的高低差的尺寸比较小，且在物理性的高低差的上部和下部处氮化镓基板的带隙所对应的波长下的阴极发光发光强度的差小时，可抑制基板上的结晶的异常生长，可生长表面平整的结晶。阴极发光发光强度根据测定部位的结晶的状态而变化，物理性的高低差的上部和下部的阴极发光发光强度的差大的情况下，表示因加工应变等而使上部和下部的结晶的状态大大地不同。可认为，上部和下部的结晶的状态大大地不同的情况下，在物理性的高低差上结晶异常生长，在上部和下部的结晶的状态接近的情况下，即使是在物理性的高低差上也可抑制结晶的异常生长。此处，物理性的高低差是指，在对基板表面进行了研磨处理或蚀刻处理时，由氮化镓基板的表面所产生的划痕等导致的高低差。例如，基于凹部的高低差的情况下，将凹部的底设为下部，将基板表面设为上部，基于凸部的高低差的情况下，将基板表面设为下部，将凸部的顶点设为上部。图1(a)是表示氮化镓基板的表面的划痕的三维光学轮廓仪图像图。图1(b)是图1(a)的线段A-A中的氮化镓基板的剖面的图像图。图1(b)表示氮化镓基板1的表面的由划痕2导致的物理性的高低差3。在该例子中，划痕2的底部与物理性的高低差3的下部3a相当，氮化镓基板1的表面与物理性的高低差3的上部3b相当。从下部3a到上部3b为止的高度是物理性的高低差3的尺寸。(氮化镓基板的制造)以下，表示基于VAS法的氮化镓基板的制造工序的一个例子。予以说明，也可通过DEEP法而制造氮化镓基板。首先，在作为基底基板的蓝宝石基板上，通过MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition)使GaN结晶生长，形成GaN基底层。接着，在GaN基底层上蒸镀金属Ti薄膜。接着，在氨和氢气的混合气流中实施热处理，从而将金属Ti薄膜进行氮化而形成网眼结构的TiN薄膜。另外，在热处理的同时，蚀刻GaN基底层而形成空隙。此处，将包含含空隙的GaN基底层和其上的金属Ti薄膜的、通过以上的工序而获得的基板称为孔隙形成基板。接着，通过将GaCl以及NH3用作原料的HVPE法，从而在孔隙形成基板上形成GaN结晶的初始核，然后使GaN结晶膜生长为任意的厚度。接着，将生长了的GaN结晶膜从孔隙形成基板剥离，然后实施后述那样的研磨等，获得氮化镓的自支撑基板。此处，自支撑基板是指，不仅可保持自身的形状，并且具有在操作中不发生不良情况的程度的强度的基板。为了具有这样的强度，因而优选使使用时的自支撑基板的厚度(即，剥离后，实施了研磨、蚀刻等后的自支撑基板的厚度)为200μm以上。另外，考虑形成元件后的劈开的容易性等，从而优选使自支撑基板的厚度为1mm以下。自支撑基板过厚时则难以劈开，在劈开面产生凹凸。其结果，在例如应用于半导体激光器等的情况下，由反射的损失导致的设备特性的劣化成为问题。在作为不同种基板的基底基板上厚厚地外延生长而得到的氮化镓单晶中，从背面朝向表面在厚度方向位错密度发生变化。由此，晶格常数在厚度方向变化，所获得的氮化镓基板具有翘曲。进一步，通过使氮化镓单晶厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基板，其为在表面具有多个物理性的高低差的氮化镓基板，所述表面中存在的全部的物理性的高低差的尺寸为4μm以下，在所述物理性的高低差的上部和下部测定的所述氮化镓基板的带隙所对应的波长下的阴极发光发光强度之中，将高的一方的数值和低的一方的数值分别设为H、L时，则在所述全部的物理性的高低差中满足(H?L)/H×100≤80的关系。

【技术特征摘要】
2012.03.26 JP 2012-0693531.一种氮化镓基板，其为在表面具有多个物理性的高低差的氮化镓基板，所述表面中存在的全部的物理性的高低差的尺寸为4μm以下，在所述物理性的高低差的上部和下部测定的所述氮化镓基板的带隙所对应的波长下的阴极发光发光强度之中，将高的一方的数值和低的一方的数值分别设为H、L时，则在所述全...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本俊辅，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：