[發明專利]氮化鎵模板基板的制造方法和氮化鎵模板基板

有效

• 申請號: 201310054997.4
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103305917A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 松田三智子;藤倉序章;今野泰一郎
• 申請（專利權）人: 日立電線株式會社
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B25/18;H01L33/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶;於毓楨

技術領域

本發明涉及氮化鎵模板基板的制造方法和氮化鎵模板基板。

背景技術

如圖1（a）~（d）所示，在白色發光二極管等中使用的氮化鎵模板基板10通過在襯底基板11上依次層疊包含氮化鋁（AlN）的成核層12、包含氮化鎵（GaN）的緩沖層13、包含GaN的活性層14等各外延層而制造，但要求更廉價且高效率地制造。

作為生長這些外延層的模板生長技術，最普及的方法是使用有機金屬氣相生長法（MOVPE法），但該方法由于除了原料成本高以外，生長速度為每小時數μm，因此存在在想要生長10μm左右的緩沖層13時，需要長時間這樣的問題。

因此，可考慮如下方法：通過與有機金屬氣相生長法相比原料成本廉價且生長速度為每小時10μm~100μm以上的高速的氫化物氣相生長法（HVPE法），來生長襯底基板11上的成核層12和其上的緩沖層13。

根據該方法，與通過有機金屬氣相生長法生長全部的外延層的情況相比，能飛躍地縮短生長時間，在批量生產氮化鎵模板基板10時能飛躍地提高生產效率。

另外，通過使用較廉價且容易獲得的藍寶石基板作為襯底基板11，可進一步降低成本。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-012292號公報

發明內容

然而，使用氫化物氣相生長法的藍寶石基板上的模板生長技術，與使用有機金屬氣相生長法的情況相比，生長的控制性差，從而不能穩定地提供優質的氮化鎵模板基板，期待早期的技術確立。

因此，本發明的目的在于，提供一種能廉價且高效率地制造與使用有機金屬氣相生長法的情況同等以上的高品質的氮化鎵模板基板的氮化鎵模板基板的制造方法和氮化鎵模板基板。

解決課題的方法

為了實現該目的而完成的本發明，是一種氮化鎵模板基板的制造方法，其是在藍寶石基板上，通過氫化物氣相生長法至少依次生長包含氮化鋁的成核層和包含氮化鎵的緩沖層的氮化鎵模板基板的制造方法，且在生長上述成核層時使V族原料與III族原料的摩爾比（V/III比）為0.5以上3以下。

優選在生長上述成核層時添加氯化氫氣體。

優選在生長上述成核層時，流入氨氣作為上述V族原料的同時流入氯化氫氣體，且使其流量比上述氨氣多。

優選使生長壓力為90kPa以上106kPa以下。

優選在生長上述成核層時使用三氯化鋁作為上述III族原料。

另外，本發明是一種氮化鎵模板基板，其是通過上述方法制造的氮化鎵模板基板，上述緩沖層的膜厚為5μm以下，且其（0002）面或（0004）面的X射線搖擺曲線的半高寬為250秒以下。

發明效果

根據本發明，可提供一種能廉價且高效率地制造與使用有機金屬氣相生長法的情況同等以上的高品質的氮化鎵模板基板的氮化鎵模板基板的制造方法和氮化鎵模板基板。

附圖說明

圖1是說明氮化鎵模板基板的制造方法的圖。

圖2是表示氫化物氣相生長法裝置的概略圖。

圖3是表示當改變氯化氫氣體與氨氣的流量比時，V族原料與III族原料的摩爾比和（0004）面的X射線搖擺曲線的半高寬的關系的圖。

符號說明

10：氮化鎵模板基板；11：襯底基板（藍寶石基板）；12：成核層（氮化鋁）；13：緩沖層（氮化鎵）；14：活性層（氮化鎵）。

具體實施方式

以下基于附圖說明本發明優選的實施方式。

如圖1（a）~（d）所示，本實施方式的氮化鎵模板基板10的制造方法的特征在于，在作為襯底基板11的藍寶石基板上，通過氫化物氣相生長法至少依次生長包含氮化鋁的成核層12和包含氮化鎵的緩沖層13，且生長成核層12時使V族原料與III族原料的摩爾比（V/III比）為0.5以上3以下。另外，圖1表示在緩沖層13上進一步生長了層積GaN系材料而成的活性層14的例子。活性層14也可以為發光元件或電子器件結構。

對用于實現該制造方法的氫化物氣相生長裝置進行說明。

如圖2所示，氮化鎵模板基板10的氫化物氣相生長裝置20分成了上游側的原料部21和下游側的生長部22，各利用分開的原料部加熱器23、生長部加熱器24分別被加熱到600~850℃左右、900~1200℃左右。