[发明专利]氮化镓(GaN)自立基板的制造方法和制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及氮化镓(GaN)自立基板的制造方法以及制造装置，尤其是涉及能够抑制在基板形成周边部的GaN晶体的异常生长的制造方法以及制造装置。

背景技术

GaN系化合物半导体在发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等的发光元件用的材料等、电子器件用元件等中也被使用。

尤其是在近年来，面向组合了氮化镓系发光二极管(LED)芯片和荧光体的白色LED的照明的应用快速进行。白色LED与白炽灯相比，消耗电力少、寿命长，因此作为白炽灯的代替照明受到关注。因此，需要廉价地大量生产GaN系化合物半导体。

作为GaN自立基板的制造方法，曾使用了各种各样的方法(超高温高压法、助熔剂法、气相生长法等)，特别是氢化物气相生长法(Hydride VaporPhase Epitaxy：HVPE)在技术上确立，被实际用于多数芯片的生产。

用图1说明HVPE法的概要。HVPE法是供给作为气体的氯化镓气体和氨气来作为氮化镓的原料，在基板上析出氮化镓的方法。作为载气，氢在反应炉整体中流动。氯化镓通过向熔融了的金属镓中喷吹氯化氢气体而产生。此时，在反应炉中产生下述化学反应，从而合成氯化镓(GaCl)气体。

2Ga+2HCl→2GaCl+H₂

在被保持于衬托器的种基板上，上述合成GaCl气体和被吹入的氨(NH₃)进行下述化学反应，合成氮化镓(GaN)，在种基板上发生氮化镓的结晶生长。

GaCl+NH₃→GaN+HCl+H₂

作为副反应，发生下述化学反应，也生成氯化铵。

HCl+NH₃→NH₄Cl

图1的HVPE装置中所用的衬托器，一般为图2(以往)所示的衬托器。图2所示的衬托器41，具有用于保持种基板的凹槽(凹口；pocket)部42。原料气体到达配置于凹槽部42的种基板的上部，在种基板的表面上通过化学反应而析出氮化镓，从而氮化镓生长。

用图3(以往)对基于HVPE法的氮化镓自立生长进行说明。如图3(a)所示，使用蓝宝石种基板21，在该种基板上生长厚的氮化镓层22之后，从氮化镓层剥离蓝宝石种基板，由此可分离上述层22来作为氮化镓自立基板。在该剥离中一般使用被称为激光剥离法的方法。该方法，是如图3(a)所示那样，从蓝宝石种基板侧照射不被蓝宝石种基板吸收而被氮化镓层吸收变成热量的波长的激光23，使与蓝宝石种基板接触的氮化镓的薄的层熔化，由此如图3(b)所示那样将氮化镓分离的方法。

另一方面曾被指出，在基于HVPE法的氮化镓自立生长中，如图3(a)所示，在种基板的周边部氮化镓层的厚度变厚，发生在种基板的侧面以及背面氮化镓也结晶生长这一异常生长的现象(Crowning：隆起现象，或Poor Morphology：贫弱形状形成现象)。其结果，由于在异常生长部分中的应力，如图3(b)所示发生裂纹24，其成为导火索，已自立基板化的氮化镓层较多地发生裂纹。该现象在基于HVPE法的生长中作为一般的现象为人所知。

对此，专利文献1(日本国特开2009-91163)提出了一种GaN单晶的制造方法，该方法具有：在基板上形成种晶层的种晶层形成工序；在上述种晶层上形成掩模的掩模形成工序；以及，在形成有上述掩模が的上述种晶层上生长GaN单晶的生长工序。另外，专利文献2(日本国特开2007-5658)曾提出了下述方法：通过湿式磨边来除去表面隆起和背面隆起。另外，虽然也曾提出了在基板上形成中间层和/或缓冲层的方法，但是并没有有效抑制隆起现象。

因此，现在要求开发一种抑制在种基板的侧面以及背面氮化镓也结晶生长的异常生长，其结果有效防止氮化镓自立基板的破损、裂纹等，从而廉价地大量生产氮化镓自立基板的方法以及装置。

专利文献1：特开2009-91163

专利文献2：特开2007-5658

发明内容

本发明者等在完成本发明过程中得到下述见解：在气相生长法中，通过采用在衬托器与种基板之间具有不与种基板反应的辅助衬托器，并且，在该种基板与该辅助衬托器之间具有间隙而构成的衬托器，能够有效抑制在种基板的两末端周边部位的氮化镓晶体异常生长。本发明是基于该见解而完成的。

因此，本发明的第1方式可提供一种基于气相生长法的氮化镓自立基板的制造方法，该制造方法包括：

向配置有与上述氮化镓不同的种基板的衬托器供给形成氮化镓晶体的原料气体，