[發明專利]外延生長用取向氧化鋁基板

有效

• 申請號: 201680050576.6
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN108137411B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 渡邊守道;佐藤圭;松島潔;七瀧努
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: C04B35/111
• 分類號: C04B35/111
• 代理公司: 北京旭知行專利代理事務所(普通合伙) 11432
• 代理人: 王軼;陳東升

作為本發明的一種實施方式的外延生長用取向氧化鋁基板，其構成表面的晶體粒子的傾斜角為0.1°以上且小于1.0°，平均燒結粒徑為10μm以上。這里，傾斜角是指X射線擺動曲線半高寬(XRC·FWHM)。平均燒結粒徑是指：在對取向氧化鋁基板的板面進行熱蝕刻之后，利用由掃描電子顯微鏡拍攝到的圖像進行測定所得的值。與以往相比，利用該外延生長用取向氧化鋁基板制作的半導體器件的特性有所提高。

技術領域

本發明涉及一種外延生長用取向氧化鋁基板。

背景技術

作為發光二極管(LED)等發光元件或半導體器件用的外延生長用基板，使用藍寶石(α-氧化鋁單晶)基板，或者使用使GaN等的半導體層在藍寶石基板上結晶生長而成的復合基板。具有在這樣的外延生長用基板上按順序依次層疊n型GaN層、多重量子阱層(MQW)以及p型GaN層而形成的結構的發光元件用基板實現了批量生產，其中，所述多重量子阱層是包括InGaN層的量子阱層與包括GaN層的勢壘層交替層疊而成的。

然而，一般情況下，藍寶石基板的面積小且價格昂貴。因此，本發明的發明人提出了使用取向氧化鋁基板來代替藍寶石基板的方案(參照專利文獻1、2)。專利文獻1中，利用MOCVD法在取向氧化鋁基板上形成GaN晶種層，通過助熔劑法在該晶種層上形成GaN緩沖層，并在其上方形成發光功能層(按照n型GaN層、多重量子阱層以及p型GaN層的順序依次層疊而成的層)而制作發光元件用基板。在本說明書中，將這樣在構成要素中包含取向氧化鋁基板的類型的發光元件用基板稱為元件用基板S1。另外，專利文獻2中，利用MOCVD法在取向氧化鋁基板上形成GaN晶種層，通過助熔劑法在該晶種層上形成Ge摻雜GaN層，然后通過基于砂輪的磨削加工而將取向氧化鋁基板部除去，由此得到Ge摻雜GaN自立基板。然后，通過在該自立基板上形成發光功能層而制作發光元件用基板。在本說明書中，將這樣包含半導體自立基板來代替取向氧化鋁基板的類型的發光元件用基板稱為元件用基板S2。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2015/093335號小冊子

專利文獻2：日本專利第5770905號公報

發明內容

雖然使用這些元件用基板S1、S2制作的發光元件等半導體器件具有良好的特性，但期待進一步提高半導體器件的特性。

本發明是為了解決這樣的課題而完成的，其主要目的在于使半導體器件的特性與以往相比進一步提高。

為了提高發光元件等半導體器件的特性，本發明的發明人進行了深入研究，結果發現：對于在制造半導體器件時所利用的外延生長用基板的構成表面的晶體粒子，通過將傾斜角設為0.1°以上且小于1.0°、并將平均燒結粒徑設為10μm以上，使得半導體器件的特性顯著提高，從而完成了本發明。

本發明的外延生長用取向氧化鋁基板的構成表面的晶體粒子的傾斜角為0.1°以上且小于1.0°，平均燒結粒徑為10μm以上。這里，傾斜角是指X射線擺動曲線半高寬(XRC·FWHM)。圖1中示出了氧化鋁晶體的傾斜角的示意性的說明圖。平均燒結粒徑是指：在對取向氧化鋁基板的板面進行熱蝕刻之后，利用由掃描電子顯微鏡拍攝到的圖像進行測定所得的值。

如果利用本發明的外延生長用取向氧化鋁基板制作上述的元件用基板S1、S2，并進一步利用這些元件用基板S1、S2制作半導體器件，則能得到與以往相比而特性有所提高的半導體器件。其理由尚不確定，但能推測出這是因為：構成發光功能層的半導體粒子略微傾斜而使得光提取效率等提高。此外，作為半導體器件，除了發光元件以外，可舉出太陽能電池、功率器件等。在元件用基板S1、S2中，緩沖層或半導體層的形成方法并未特別限定，優選舉例示出的MBE(分子束外延法)、HVPE(鹵化物氣相生長法)、濺射等氣相法、Na助熔劑法、氨熱法、水熱法、溶膠-凝膠法等液相法、利用粉末的固相生長的粉末法、以及上述方法的組合。