[發(fā)明專利]13族元素氮化物膜的剝離方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280038697.0
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN103732809A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 巖井真;平尾崇行;吉野隆史
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B19/02;C30B33/08;H01L21/02;H01L33/00
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 李曉

技術領域

本發(fā)明涉及將13族元素氮化物膜從晶種基板剝離的方法。13族元素氮化物膜及其層積體可用于高演色性的白色LED和高速高密度光存儲用藍紫激光光盤、混合動力汽車用的變頻器用的動力裝置等。

背景技術

近年來，廣泛研究了使用氮化鎵等的13族元素氮化物制作藍色LED和白色LED、藍紫色半導體激光等的半導體設備，將該半導體設備應用于各種電子機器。以往的氮化鎵系半導體設備主要通過氣相法制作。具體的，通過在藍寶石基板和碳化硅基板上通過有機金屬氣相生長法（MOVPE）等令氮化鎵的薄膜異質外延生長而制作。此時，由于基板和氮化鎵薄膜的熱膨脹系數(shù)和晶格常數(shù)有很大差異，因此氮化鎵會產生高密度的位錯（晶體中的一種晶格缺陷）。因此，氣相法難以得到位錯密度低的高品質氮化鎵。

因此，日本專利特開2002-217116中，在晶種基板上通過氣相法形成GaN單晶等構成的下層，然后在下層上再通過氣相法形成GaN等構成的上層。嘗試了然后在下層與上層的交界，設置空隙或銦析出部位，抑制從下層至上層的貫通轉移。

另一方面，除氣相法外，也開發(fā)了液相法。助熔劑法是液相法之一，氮化鎵的情況下，通過將金屬鈉用作助熔劑，可以使氮化鎵晶體生長所必須的溫度緩和為800℃左右，壓力緩和至數(shù)MPa。具體的，在金屬鈉和金屬鎵的混合熔液中溶解氮氣，氮化鎵變?yōu)檫^飽和狀態(tài)而生長為晶體。此種液相法中，較之于氣相法，難以發(fā)生位錯，因此可以得到位錯密度低的高品質氮化鎵。

關于此種助熔劑法的研究開發(fā)也盛行。例如，日本專利特開2005-263622公開了，克服了以往的助熔劑法中的氮化鎵的厚度方向（C軸方向）的晶體生長速度為10μm/h左右的低速、氣液界面產生不均勻的核生成的課題的氮化鎵的制作方法。

本申請人在日本專利特開2010-168236中申請了攪拌強度與夾雜物發(fā)生的關系。該專利中，為了生長無夾雜物晶體，使生長速度在適宜范圍內，調整坩堝的旋轉速度和轉向旋轉條件。

另外，日本專利特開2006-332714中，記載了藍寶石等的單晶基板表面上成膜有與基板材質不同的至少2層的半導體層和發(fā)光區(qū)域的層積結構的半導體發(fā)光元件，將發(fā)光區(qū)域發(fā)生的光從上側半導體層或下側的單晶基板取出。此種發(fā)光元件中，要求令單晶基板的轉移降低的同時，通過降低缺陷密度，改善內量子效率。

另外，日本專利特開2002-293699、日本專利特開2007-149988中，已知的是通過從該藍寶石基板的背面照射激光，將形成于藍寶石基板上的GaN系化合物晶體層剝離的激光剝離技術。

發(fā)明內容

本發(fā)明者如日本專利特開2010-168236所記載，持續(xù)研究了對于晶種上通過助熔劑法所形成的氮化物單晶，通過消除夾雜物，進一步提升氮化物單晶的品質。在氮化物單晶的品質方面，進一步降低缺陷密度對提升發(fā)光效率等是極其重要的。但是，此方面技術有限，需要有突破。

此外，日本專利特開2002-293699中，以氮化鎵（GaCl）和V族源之氨（NH₃）為原料，通過氫化物氣相生長（HVPE）法，在基板上形成氮化鎵單晶膜，照射激光，令氮化鎵單晶膜從基板剝離。此外，日本專利特開2007-149988中也是形成氮化鎵膜，但成膜方法是與日本專利特開2002-293699同樣的氣相生長法，具體是有機金屬化合物氣相生長法（MOCVD（MOVPE）法）和分子束外延法（MBE法）、氫化物氣相生長法（HVPE法）。因此，并不是令通過助熔劑法在基板上培養(yǎng)的氮化鎵單晶膜通過激光剝離法而無縫剝離的技術。

本發(fā)明的課題是，對于在晶種基板上通過助熔劑法形成的13族元素氮化物膜，在進一步降低氮化物膜的表面缺陷密度的同時，通過激光剝離法而無縫地從基板剝離。

本發(fā)明是一種13族元素氮化物膜的剝離方法，其特征在于，對于在晶種基板上設有13族元素氮化物膜的層積體，從晶種基板的背面一側照射激光，通過激光剝離法，將13族元素氮化物膜從所述晶種基板剝離，13族元素氮化物膜是在晶種基板上，通過助熔劑法，從含有助熔劑以及13族元素的熔液，在含氮氣氛下培養(yǎng)而成；其特征在于，

13族元素氮化物膜含有：設置在13族元素氮化物膜的自晶種基板一側的界面起50μm以下的區(qū)域、分布有來自所述熔液成分的夾雜物的夾雜物分布層，以及設置在該夾雜物分布層上、夾雜物很少的夾雜物缺乏層。