[发明专利]III族氮化物单晶的制造方法

说明书

本申请是基于以下中国专利申请的分案申请：

原案申请日：2008年07月11日

原案申请号：200880024501.6（PCT/JP2008/062967）

原案申请名称：III族氮化物单晶的制造方法

技术领域

本发明涉及III族氮化物单晶的培养方法。

背景技术

氮化镓（GaN）薄膜结晶作为优异的蓝色发光元件受到注目，在发光二极管中得到实用化，也被期待作为光拾波器用的蓝紫色半导体激光元件。近年来，也被作为构成移动电话等中使用的高速IC片等电子设备的半导体膜受到注目。

有报告一种方法，使GaN或AIN的籽晶膜堆积在蓝宝石等的单晶基板上来得到模板基板，在模板基板上培养GaN单晶（日本专利特开2000-327495号公报）。

“AppliedPhysicsletters”Volume84,Number20,第4041～4043页“Formation chemistryofhigh-densitynanocratersonthesurfaceofsapphiresubstrateswithaninsitu etchingandgrowthmechanismofdevice-qualityGaNfilmsontheetchedsubstrates”的方法中，在蓝宝石基板上生长GaN薄膜之后，通过H₂退火将GaN薄膜以及蓝宝石基板表面进行现场蚀刻。由此，GaN薄膜不仅几乎消失，而且在蓝宝石基板的表面产生许多细微的微火口，形成粗面化。通过在其上使GaN单晶膜再生长，形成空隙。报告称，由此GaN单晶膜的结晶性显著改善。

日本专利特开2004-247711号公报中，通过ELO法在籽晶基板内形成空隙，在其上用以Na助熔剂为代表的含有碱金属的熔融液进行c面GaN生长，以空隙部为界线使c面和蓝宝石基板剥离，得到GaN单晶的自立基板。

发明内容

用日本专利特开2000-327495号公报难以从基底的模板基板剥离如GaN单晶膜，制作GaN单晶的自立基板是困难的。

记载于“AppliedPhysicsLetters”Volume84,Number20,第4041～4043页的方法中，公开了得到结晶性良好的GaN的薄膜的情况。

本发明的课题在于提供一种高生产率地得到由品质良好的III族氮化物的单晶构成的自立基板的方法。

涉及本发明的方法，特征在于，具有：

基底膜形成工序，通过气相生长法在基板上形成由III族氮化物构成的基底膜；

蚀刻工序，通过在氢存在下加热处理基板以及基底膜，除去基底膜使基板的表面粗面化；

籽晶膜形成工序，通过气相生长法在基板表面形成由III族氮化物单晶构成的籽晶膜；以及

结晶培养工序，在籽晶膜上通过助熔剂法培养III族氮化物单晶。

本发明人在基板上通过气相生长法形成由III族氮化物构成的基底膜，氢存在下加热处理基板以及基底膜，由此除去基底膜使基板的表面粗面化（现场蚀刻）。然后，通过气相生长法在基板的表面形成由III族氮化物单晶构成的籽晶膜。发现，之后在籽晶膜上通过助熔剂法培养III族氮化物单晶，生产率良好地得到结晶性良好、位错密度低的单晶。

而且，发现：用助熔剂法形成III族氮化物单晶时，III族氮化物容易或自然地从基板表面剥离，得到III族氮化物单晶的自立基板。由于该剥离，弯曲引起的应力消失，因此降温时可以抑制裂纹的发生和破损。由于III族氮化物自然地从基板表面剥离，因此不需要脉冲激光或抛光蓝宝石基板的剥离工序等，没有对单晶自立基板的热·机械性损害。

还有，在“AppliedPhysicsLetters”Volume84,Number20,第4041～4043页的方法中，在H₂退火的蓝宝石基板表面通过MOCVD法形成c面GaN单晶膜，评价该单晶膜的结晶性。但没有报道该单晶膜和从基板表面的剥离的情况。所以，通过助熔剂法在其上形成III族氮化物单晶时，不能从“AppliedPhysicsLetters”Volume84,Number20,第4041～4043页预测III族氮化物膜从基板上自然剥离。

附图说明

图1（a）是示意性显示在基板1上形成基底膜2的状态的截面图，图1（b）是示意性显示基板1的现场蚀刻后的基板1A的截面图，（c）是显示在基板1A的粗化面3上形成籽晶膜4的状态的截面图。