[發明專利]復合基板及功能元件

有效

• 申請號: 201380020111.2
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN104246027A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 東原周平;巖井真
• 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;C30B19/12
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 李曉

技術領域

本發明涉及一種具有氮化鎵晶體層的復合基板，以及利用該復合基板的功能元件。

背景技術

氮化鎵晶體層，作為優秀的藍光發光元件受到關注，在發光二極管中被實用化，作為光拾取用的藍紫色半導體激光元件也很受期待。

以往的氣相法中，由于隨著晶體生長的位錯的彎曲較難，因此，向晶種表面若不實施如采用ELO、PSS藍寶石的生長那樣的強制性低位錯化的話，則低位錯化較難。然而，Na助熔劑法中，繼續進行種基板的位錯，而隨著晶體生長，刃狀位錯發生彎曲，位錯集中而降低缺陷密度，因此能夠不引起強制性低位錯化也能通過種基板提高晶體品質。

通過Na助熔劑法在氮化鎵晶種上培養氮化鎵晶體層的方法與氣相法不同，其作為具有高生產性的突破性的技術，最近受到關注。

專利文獻1(日本特開2003-124128)中，蝕刻GaN晶種膜的表面而設置凹坑，通過氣相法使氮化鎵晶體再生長以填埋凹坑。

專利文獻2(日本特開2005-281067)中，通過機械加工(刮除)、干法蝕刻、濕法蝕刻對GaN晶種膜的表面整個面地進行加工，將表面做成隨機的凹凸，通過助熔劑法在其上培養氮化鎵晶體層。

專利文獻3(日本特開2010-163288)中，在藍寶石基板的表面形成條紋狀的凹部，在凹部之間留有突起。而且，在突起的上表面形成GaN晶種膜，使凹部壁面生成多晶膜。在其上通過Na助熔劑法培養膜厚較厚的氮化鎵晶體層，使所得到的的氮化鎵晶體層從藍寶石基板剝離。

專利文獻4(日本特開2011-105586)中，在晶種膜上設置微臺階，利用微臺階的階梯差來實現降低用助熔劑法養成的氮化鎵晶體層的缺陷。

專利文獻5(WO2011-004904A1)中，藍寶石基板上排列有多個由GaN構成的條紋狀的晶種膜，在相鄰的晶種膜之間使藍寶石基板的表面露出。此外，使通過助熔劑法培養的氮化鎵晶體層從藍寶石基板自然剝離，并抑制裂紋。

發明內容

現在，改善半導體發光元件的能效的要求強烈。在將氮化鎵晶體用于例如發光元件的情況下，降低其轉移密度并抑制轉移密度的面內分布在改善發光時的能效上是決定性的重要。

本發明發明人研究了在氮化鎵晶種上通過助熔劑法使氮化鎵晶體層外延生長的技術。特別是研究了氮化鎵晶體層與支撐基板的復合基板的制造。

但是，在平坦的氮化鎵晶種上通過助熔劑法培養氮化鎵晶體時，由于形核的隨機性，因此，位錯密度的面內分布容易發生偏差，難以制作整面均為高品質的基板。

因此，本發明的發明人雖對以往技術進行了各種研究，但降低通過助熔劑法培養的氮化鎵晶體層的轉移密度并抑制其面內分布仍然較為困難，需要進一步改善。此外，在利用將所得到的氮化鎵晶體層從藍寶石基板剝離的技術時，因為需要確保足夠的生長厚度使其可以沒有支撐基板也能夠自立，因此在生產率上存在課題。

本發明的課題在于，在氮化鎵晶種上通過助熔劑法形成有氮化鎵晶體層的復合基板中，降低氮化鎵晶體層的轉移密度，抑制轉移密度的面內分布。

本發明涉及一種復合基板，其包括由氮化鎵單晶構成的晶種以及氮化鎵晶體層，該復合基板的特征在于，在該晶種的培養面上規則地排列有錐狀或截頂錐狀突起；氮化鎵晶體層為，通過助熔劑法直接形成在晶種的培養面上的厚度為100μm以下的晶體層。

本發明發明人想到，通過將在晶種上通過助熔劑法形成的氮化鎵晶體層的厚度薄膜化成100μm，從而抑制氮化鎵晶體層從支撐基板剝離。通過薄膜化氮化鎵晶體層、降低轉移，從而使其不會從支撐基板剝離，得到與支撐基板一體化的薄膜以及低轉移的氮化鎵晶體層。此外，通過用助熔劑法形成的氮化鎵晶體層的薄膜化，能顯著縮短晶體培養時間，顯著提高生產率。但是，這種薄膜中，穿透轉移的面內分布容易變大。

因此，本發明發明人想到，使錐狀或截頂錐狀的突起規則地排列在氮化鎵晶種表面，通過助熔劑法使氮化鎵晶體層直接外延生長于其上。由此，因為能決定晶體的生長部起點，所以能夠有效地促進缺陷的集中、消減。因此，減低了生長于其上的助熔劑法氮化鎵晶體層(厚度100μm以下的薄膜)的缺陷密度，進而成功得到其面內分布受到抑制的復合基板，實現本發明。

在本發明中，從生長起點起的生長小面比底部快，因此，一邊進行從底部起的位錯與集中、消減一邊繼續生長，能高效地增大低缺陷的顆粒。

附圖說明

圖1(a)是表示晶種基板1的示意圖，圖1(b)是表示在晶種基板1上設有氮化鎵晶體層2的復合基板20A的示意圖，圖1(c)是表示在復合基板20A上設有功能層5的狀態的示意圖。