[发明专利]氮化铝单晶基板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的氮化铝(以下有时也称作AlN)单晶及其制造方法。更具体来说，涉及AlN单晶中所含的碳原子的浓度低、紫外光透过性良好的新型AlN单晶及其制造方法。

背景技术

为了形成紫外发光元件等半导体元件，需要在与n电极电连接的n型半导体层和与p电极电连接的p型半导体层之间形成包含包覆层、活性层等的层叠结构，从发光效率的方面考虑重要的是，在任意一层中都是高结晶性，即，晶体的位错或点缺陷少。基于此种理由，一般来说上述层叠结构形成于具有足以独立地存在的机械强度的单晶基板(以下有时称作“自立基板”)上。

作为上述层叠结构形成用的自立基板，要求与形成层叠结构的氮化铝镓铟(AlGaInN)等Al系III族氮化物单晶的晶格常数差或热膨胀系数差小，进而，从防止元件的恶化的观点考虑，还要求热导率高。由此，为了制作含有AlN的半导体元件，有利的做法是，以Al系III族氮化物单晶基板作为自立基板，形成上述层结构。

在制成上述层结构的情况下，为了从活性层中取出光，重要的是，作为自立基板的Al系III族氮化物单晶基板使光透过。如果无法使光透过，则即使半导体元件结构的发光效率高，光也会于Al系III族氮化物单晶基板吸收，其结果是，成为发光效率低的紫外发光元件。

Al系III族氮化物单晶当中，由于特别是氮化铝单晶具有约6eV的带隙能量，可以发出紫外线区域的短波长的光，因此有望作为紫外光源或白色光源用的LED的基底基板来使用。从作为LED的效率的观点考虑，重要的是，AlN单晶使紫外线区域的短波长的光透过，透过率越高，作为所述光源用的LED来说越有用。

所以，对制作紫外线区域的短波长的光的透过率高的AlN单晶的方法进行了积极的研究，例如已知有如专利文献1中所示的使用了氢化物气相外延法(HVPE法)的AlN单晶的方法。

另外，专利文献2中，作为降低氮化物半导体单晶基板的吸收系数，也就是提高氮化物半导体单晶基板的透过率的方法，记载有如下的内容，即，作为AlN的杂质，如果是1×10¹⁷cm^－3以下的总杂质密度，则会具有350～780nm的全波长范围中的50cm^－1以下的吸收系数。而且，专利文献2中，由于将单晶生长时的基板温度设定为比较低的900～1100℃，因此杂质整体的浓度得到抑制，然而另一方面，却有可能降低结晶性。

另一方面，作为紫外光的具有265nm的波长的光容易被细菌的DNA吸收，从所谓破坏DNA的观点考虑，对于杀菌来说是有用的，有望加以实用化。但是，即使具有上述的350～780nm的全波长范围中的50cm^－1以下的吸收系数，作为白色光源用的LED的基底基板所必需的300nm以下、特别是265nm下的透过率也不充分，因而希望改善265nm附近的透过率。

对于利用氢化物气相外延法(HVPE法)制造的AlN单晶，还已知有对于265nm的光透过率较高的材料，而其光透过率约为40％左右(265nm下的吸收系数为120cm^－1左右)，不能说是充分的(参照非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－089971

专利文献2：日本特开2009－078971

非专利文献1：Journal of Crystal Growth312，2530－2536，(2010)

发明内容

发明所要解决的问题

所以，本发明提供一种AlN单晶，其对作为紫外线区域的265nm的短波长的光透过性良好，换言之265nm下的吸收系数低。进而，还提供所述的紫外光透过性良好的AlN单晶的制造方法。