[发明专利]13族元素氮化物膜的剥离方法

说明书

技术领域

本发明涉及将13族元素氮化物膜从晶种基板剥离的方法。13族元素氮化物膜及其层积体可用于高演色性的白色LED和高速高密度光存储用蓝紫激光光盘、混合动力汽车用的变频器用的动力装置等。

背景技术

近年来，广泛研究了使用氮化镓等的13族元素氮化物制作蓝色LED和白色LED、蓝紫色半导体激光等的半导体设备，将该半导体设备应用于各种电子机器。以往的氮化镓系半导体设备主要通过气相法制作。具体的，通过在蓝宝石基板和碳化硅基板上通过有机金属气相生长法（MOVPE）等令氮化镓的薄膜异质外延生长而制作。此时，由于基板和氮化镓薄膜的热膨胀系数和晶格常数有很大差异，因此氮化镓会产生高密度的位错（晶体中的一种晶格缺陷）。因此，气相法难以得到位错密度低的高品质氮化镓。

因此，日本专利特开2002-217116中，在晶种基板上通过气相法形成GaN单晶等构成的下层，然后在下层上再通过气相法形成GaN等构成的上层。尝试了然后在下层与上层的交界，设置空隙或铟析出部位，抑制从下层至上层的贯通转移。

另一方面，除气相法外，也开发了液相法。助熔剂法是液相法之一，氮化镓的情况下，通过将金属钠用作助熔剂，可以使氮化镓晶体生长所必须的温度缓和为800℃左右，压力缓和至数MPa。具体的，在金属钠和金属镓的混合熔液中溶解氮气，氮化镓变为过饱和状态而生长为晶体。此种液相法中，较之于气相法，难以发生位错，因此可以得到位错密度低的高品质氮化镓。

关于此种助熔剂法的研究开发也盛行。例如，日本专利特开2005-263622公开了，克服了以往的助熔剂法中的氮化镓的厚度方向（C轴方向）的晶体生长速度为10μm/h左右的低速、气液界面产生不均匀的核生成的课题的氮化镓的制作方法。

本申请人在日本专利特开2010-168236中申请了搅拌强度与夹杂物发生的关系。该专利中，为了生长无夹杂物晶体，使生长速度在适宜范围内，调整坩埚的旋转速度和转向旋转条件。

另外，日本专利特开2006-332714中，记载了蓝宝石等的单晶基板表面上成膜有与基板材质不同的至少2层的半导体层和发光区域的层积结构的半导体发光元件，将发光区域发生的光从上侧半导体层或下侧的单晶基板取出。此种发光元件中，要求令单晶基板的转移降低的同时，通过降低缺陷密度，改善内量子效率。

另外，日本专利特开2002-293699、日本专利特开2007-149988中，已知的是通过从该蓝宝石基板的背面照射激光，将形成于蓝宝石基板上的GaN系化合物晶体层剥离的激光剥离技术。

发明内容

本发明者如日本专利特开2010-168236所记载，持续研究了对于晶种上通过助熔剂法所形成的氮化物单晶，通过消除夹杂物，进一步提升氮化物单晶的品质。在氮化物单晶的品质方面，进一步降低缺陷密度对提升发光效率等是极其重要的。但是，此方面技术有限，需要有突破。

此外，日本专利特开2002-293699中，以氮化镓（GaCl）和V族源之氨（NH₃）为原料，通过氢化物气相生长（HVPE）法，在基板上形成氮化镓单晶膜，照射激光，令氮化镓单晶膜从基板剥离。此外，日本专利特开2007-149988中也是形成氮化镓膜，但成膜方法是与日本专利特开2002-293699同样的气相生长法，具体是有机金属化合物气相生长法（MOCVD（MOVPE）法）和分子束外延法（MBE法）、氢化物气相生长法（HVPE法）。因此，并不是令通过助熔剂法在基板上培养的氮化镓单晶膜通过激光剥离法而无缝剥离的技术。

本发明的课题是，对于在晶种基板上通过助熔剂法形成的13族元素氮化物膜，在进一步降低氮化物膜的表面缺陷密度的同时，通过激光剥离法而无缝地从基板剥离。

本发明是一种13族元素氮化物膜的剥离方法，其特征在于，对于在晶种基板上设有13族元素氮化物膜的层积体，从晶种基板的背面一侧照射激光，通过激光剥离法，将13族元素氮化物膜从所述晶种基板剥离，13族元素氮化物膜是在晶种基板上，通过助熔剂法，从含有助熔剂以及13族元素的熔液，在含氮气氛下培养而成；其特征在于，

13族元素氮化物膜含有：设置在13族元素氮化物膜的自晶种基板一侧的界面起50μm以下的区域、分布有来自所述熔液成分的夹杂物的夹杂物分布层，以及设置在该夹杂物分布层上、夹杂物很少的夹杂物缺乏层。