[發明專利]III族氮化物結晶的制造方法和III族氮化物結晶

無效

• 申請號: 201280018140.0
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN103502514A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 松本創;洲崎訓任;藤戶健史;長尾哲
• 申請（專利權）人: 三菱化學株式會社
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B33/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;張志楠

【技術領域】

本發明涉及加工性與結晶品質優異的III族氮化物結晶以及具備這樣的特性的III族氮化物結晶的制造方法。

【背景技術】

III族氮化物結晶作為發光二極管(LED)或半導體激光器(LD)之類的發光元件的基板等進行了各種利用。其中，GaN結晶作為藍色發光二極管或藍色半導體激光器等藍色發光元件的基板是有用的，對其進行了活躍的研究。

將III族氮化物結晶作為基板使用時，需要將結晶生長后的III族氮化物結晶加工成基板的形狀。例如，在制作圓盤狀的基板時，需要利用結晶用磨石等對生長后的III族氮化物結晶的外周進行研磨，將截面制成圓形。此外，為了制成所期望的尺寸，還要頻繁地進行切片加工。

另外已知，一直以來，在III族氮化物結晶中，隨著結晶生長，在結晶內部產生殘余應力，其結果引起結晶的翹曲(そり)。特別是將在異種基板上生長的III族氮化物結晶從異種基板分離時，顯著發現翹曲。于是，為了降低這樣的翹曲，有人提出了進行熱處理(參見專利文獻1)。其中記載了通過進行熱處理來減小III族氮化物結晶的基板側面與其相反面之間的位錯密度之差，由此來降低翹曲。具體地說，其中記載了將GaN層在1200℃下熱處理24小時、在1400℃下熱處理10分鐘、或在1600℃熱處理2小時。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本特開2003-277195號公報

【發明內容】

【發明所要解決的課題】

例如對在c軸向生長的GaN結晶等進行外周加工或切片加工時，由于結晶的外緣或側壁脆，因而具有外周部有缺口或產生小裂紋的問題。此外以這樣的外周部損傷為起點，顯然具有容易從外周部向內側出現較大裂紋的問題。因此，為了應對這樣的問題，例如進行了在結晶上涂蠟、調整磨石的粒徑、或者調整加工速度等努力。但是，均未能充分解決在外周加工或切片加工時發生損傷或裂紋的問題。

進一步地，本發明人在研究中發現，結晶整體存在殘余應力也是在加工時從外周部向內側出現裂紋的一個原因。盡管在專利文獻1中記載了用于降低翹曲的手段，但其對于本發明所著眼的基底面位錯并無任何記載，本發明人對專利文獻1所記載的手段進行研究，結果可知并未充分解決在外周加工或切片加工時產生損傷或裂紋的問題。

此外明確了，即使是在結晶品質這一點上，也有必要進行改良。鑒于這樣的現有技術中的問題，本發明人為了提供加工性優異且品質高的III族氮化物結晶及其制造方法反復進行了深入研究。

【解決課題的手段】

結果本發明人發現，將結晶的基底面位錯控制在優選狀態這一點對于課題的解決是極為重要的。于是進一步進行了研究，結果在與以往不同的條件下對III族氮化物結晶進行熱處理時，能夠將III族氮化物結晶的位錯控制在優選狀態，從而能夠一舉解決結晶外周部的脆弱性與分布在結晶基板整體的殘余應力所致的問題，達到了這樣的劃時代的成果。此外還發現，由此使位錯的分布狀態不同于以往，能夠提供結晶品質極為優異的III族氮化物結晶。本發明是基于這些技術思想實現的，其內容如下所示。

[1]一種III族氮化物結晶的制造方法，其特征在于，該制造方法包含下述工序(1)和(2)。

(1)覆膜形成工序，在該工序中，通過將III族氮化物單晶在1000℃以上進行熱處理而形成含有含III族元素的氧化物、氫氧化物和/或羥基氧化物的覆膜。

(2)覆膜除去工序，在該工序中，將該覆膜除去。

[2]如[1]中所述的III族氮化物結晶的制造方法，其特征在于，上述覆膜在上述單晶上被直接形成。

[3]如[1]或[2]中所述的III族氮化物結晶的制造方法，其特征在于，在氧源的存在下進行熱處理。

[4]如[1]～[3]的任一項所述的III族氮化物結晶的制造方法，其特征在于，在氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、或含有它們中的至少一種的燒結體的存在下進行熱處理。

[5]如[1]～[4]的任一項所述的III族氮化物結晶的制造方法，其特征在于，在氧化鋁或含有氧化鋁的燒結體的存在下進行熱處理。

[6]如[1]～[5]的任一項所述的III族氮化物結晶的制造方法，其特征在于，該制造方法進一步具有加壓工序。

[7]一種III族氮化物結晶，其特征在于，該結晶在M面含有基底面位錯(基底面転位)以50nm～500nm的間隔排列的位錯聚集體(転位集合體)，該位錯聚集體的最大長度為5μm以上。