[發(fā)明專利]多晶氮化鎵自立基板和使用該多晶氮化鎵自立基板的發(fā)光元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810324504.7
• 申請(qǐng)日: 2015-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN108305923B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 渡邊守道;吉川潤(rùn);倉岡義孝;七瀧努
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本礙子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L33/16
• 分類號(hào): H01L33/16;H01L33/32;C30B29/40
• 代理公司: 北京旭知行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11432
• 代理人: 王軼;鄭雪娜

本發(fā)明提供一種多晶氮化鎵自立基板和使用該多晶氮化鎵自立基板的發(fā)光元件，由在大致法線方向上沿特定結(jié)晶方位取向的多個(gè)氮化鎵系單晶粒子構(gòu)成。該自立基板的基板表面的利用電子背散射衍射法(EBSD)的反極圖成像測(cè)定的各氮化鎵系單晶粒子的結(jié)晶方位按照相對(duì)于特定結(jié)晶方位以各種角度傾斜的方式分布，其平均傾斜角為1～10°。此外，本發(fā)明的發(fā)光元件包括所述自立基板和形成于基板上的發(fā)光功能層，該發(fā)光功能層具有一層以上的在大致法線方向具有單晶結(jié)構(gòu)的由多個(gè)半導(dǎo)體單晶粒子構(gòu)成的層。根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠降低基板表面的缺陷密度的多晶氮化鎵自立基板。此外，使用本發(fā)明的多晶氮化鎵自立基板也可以提供能夠獲得高發(fā)光效率的發(fā)光元件。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01580001916.1(國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/JP2015/058752)、申請(qǐng)日為2015年3月23日、發(fā)明名稱為“多晶氮化鎵自立基板和使用該多晶氮化鎵自立基板的發(fā)光元件”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多晶氮化鎵自立基板和使用該多晶氮化鎵自立基板的發(fā)光元件。

背景技術(shù)

作為使用單晶基板的發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光元件，已知在藍(lán)寶石(α-氧化鋁單晶)上形成了各種氮化鎵(GaN)層的發(fā)光元件。例如，已經(jīng)開始批量生產(chǎn)具有在藍(lán)寶石基板上依次層疊n型GaN層、多量子阱層(MQW)、以及p型GaN層而形成的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，所述多量子阱層(MQW)是包含InGaN層的量子阱層和包含GaN層的勢(shì)壘層交替層疊而成的。另外，還提出了適合這樣的用途的層疊基板。例如，專利文獻(xiàn)1(日本特開2012-184144號(hào)公報(bào))中，提出了一種氮化鎵結(jié)晶層疊基板，該氮化鎵結(jié)晶層疊基板包含藍(lán)寶石基底基板和在該基板上進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)而形成的氮化鎵結(jié)晶層。

但是，在藍(lán)寶石基板上形成GaN層的情況下，因?yàn)镚aN層與作為異種基板的藍(lán)寶石之間晶格常數(shù)和熱膨脹率不一致，所以容易發(fā)生位錯(cuò)。另外，因?yàn)樗{(lán)寶石是絕緣性材料，所以無法在其表面形成電極，從而無法構(gòu)成在元件的正反面都包括電極的縱型結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。于是，人們關(guān)注在氮化鎵(GaN)單晶上形成了各種GaN層的LED。如果是GaN單晶基板，則因?yàn)椴馁|(zhì)與GaN層相同，所以容易匹配晶格常數(shù)和熱膨脹率，與使用藍(lán)寶石基板的情況相比能夠期待性能的提高。例如，在專利文獻(xiàn)2(日本特開2010－132556號(hào)公報(bào))中，公開了厚度為200μm以上的自立n型氮化鎵單晶基板。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-184144號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2010-132556號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

但是，單晶基板一般面積比較小且價(jià)格高。特別是，人們?nèi)找嬉蠼档褪褂么竺娣e基板的LED的制造成本，但是，量產(chǎn)大面積單晶基板不容易，其制造成本更高。因此，希望找到能夠成為氮化鎵等單晶基板的替代材料的廉價(jià)材料。本發(fā)明人率先在滿足這樣的要求的多晶氮化鎵自立基板的制作方面取得了成功(這并非是公知的，不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù))，但希望進(jìn)一步改善多晶氮化鎵自立基板的結(jié)晶性。

本發(fā)明人此番發(fā)現(xiàn)：通過使多晶氮化鎵自立基板的構(gòu)成粒子在大致法線方向上沿特定結(jié)晶方位取向，而且，使這些構(gòu)成粒子的取向方位以規(guī)定范圍內(nèi)的平均傾斜角來傾斜，能夠降低基板表面的缺陷密度。另外，還發(fā)現(xiàn)：通過使用這樣的多晶氮化鎵自立基板來構(gòu)成發(fā)光元件，能夠獲得比使用構(gòu)成粒子的取向方位不傾斜的多晶氮化鎵自立基板的發(fā)光元件高的發(fā)光效率。

因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠降低基板表面的缺陷密度的多晶氮化鎵自立基板。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供使用多晶氮化鎵自立基板能夠獲得高發(fā)光效率的發(fā)光元件。