[实用新型]复合基板以及功能元件

说明书

技术领域

本发明涉及由氮化镓膜形成的复合基板及其使用该复合基板的功能元件。这样的复合基板，可用于复合基板用于高现色性的白色LED和汽车的前灯用LED光源、纯绿色等的显示器用超高亮度LED·激光二极管、混合动力汽车用的变换器用的功力部件等。

背景技术

近年来，人们在积极研究使用氮化镓等的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，并将其半导体设备应用于各种电子仪器。以往的氮化镓系半导体设备主要通过气相法制作。具体地讲，在蓝宝石基板和碳化硅基板上通过有机金属气相沉积法（MOVPE）等使氮化镓的薄膜异质外延生长而制作。此时，由于基板与氮化镓薄膜之间的热膨胀系数和晶格常数差异较大，因此在氮化镓会产生高密度的位错（结晶中晶格缺陷的一种）。因此，以气相法难以得到位错密度低的高品质氮化镓。

助熔剂法是液相法的一种，氮化镓的情况下，通过将金属钠用作助熔剂，可将氮化镓的结晶生长所必需的温度缓和为800℃左右，压力缓和为数MPa。具体地，在金属钠与金属镓的混合熔液中溶解氮气，使氮化镓变为过饱和状态而生长为结晶。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很盛行。例如，日本专利特开2005-263622中，由于以往的助熔剂法中氮化镓的厚度方向（C轴方向）的结晶生长速度为10μm/h左右的低速、在气液界面容易发生不均均的晶核生成，因而提出了克服这些课题的氮化镓的制作方法。

本申请人于日本专利特开2010-168236中就搅拌强度与夹杂物产生的相关而提出申请。该专利中公开了，为了令无夹杂物的结晶生长，令生长速度在适合范围，调整坩埚的旋转速度和反转条件。

此外，在日本专利特表2005-506271中公开了在晶种上形成发黄色光的特定的氮化镓结晶的情况。

发明内容

本发明人为了如日本专利特开2010-168236所记载的一样以助熔剂法形成于晶种上的氮化物单晶中，通过消除夹杂物进一步提升氮化物单晶的品质而继续研究。基于氮化物单晶的品质角度，进一步降低缺陷密度从提升发光效率等方面来看是极其重要的。

尤其，在发黄色光的氮化镓晶种上育成不发黄色光的氮化镓结晶的复合基板，容易分出两者的区别，在功能元件的制造上是理想的基板。在这样的复合基板方面，强烈期望通过进一步降低缺陷密度从而提供高品质的功能元件。

本发明的课题是提供一种复合基板，该复合基板是在发黄色光的氮化镓晶种基板上育成不发黄色光的氮化镓膜的复合基板，其表面缺陷密度被进一步降低。

本发明的复合基板，其特征在于，是一种具有晶种基板以及氮化镓膜的复合基板，所述晶种基板由通过荧光显微镜观察看到黄色发光效果的氮化镓构成，所述氮化镓膜在所述晶种基板上通过助熔剂法在含氮气氛下由熔液育成，没有看到所述黄色发光效果，所述复合基板包括被设置于自所述氮化镓膜的所述晶种基板侧的界面起50μm以下的区域的分布有源自所述熔液的成分的夹杂物的夹杂物分布层和被设置于该夹杂物分布层上的缺乏所述夹杂物的夹杂物缺乏层。

此外，本发明涉及一种功能元件，其特征在于，该功能元件具备所述复合基板以及在所述氮化镓膜上通过气相法形成的由13族元素氮化物膜构成的功能层。

本发明人在研究在发黄色光的晶种基板上将氮化镓结晶成膜的过程中发现，不是仅减少夹杂物，而是通过使之适度地残留于氮化镓结晶的晶种侧的界面附近，即使与几乎没有夹杂物的氮化镓结晶相比较，也可以进一步降低结晶的缺陷密度，从而完成了本发明。

即，通过令存在有数微米大小的夹杂物的结晶仅在利用助熔剂法的氮化镓单晶的生长初期的50微米的区域中生长，结晶的位错显著下降，带来作为各种设备的良好特性。此项发现与从事于利用助熔剂法进行氮化镓结晶的育成的本领域技术人员的常识相反。

附图说明

图1（a）为发黄色光的氮化镓晶种基板1的模式显示截面图，（b）为晶种基板1上通过助熔剂法形成了氮化镓结晶3的状态的模式显示截面图。

图2（a）、图2（b）分别为氮化镓膜3的晶种基板1的附近区域的模式显示图。

图3（a）为将复合基板7研磨而得到的研磨完复合基板7A的模式显示图，图3（b）为在复合基板7A上形成功能层8而得到的功能元件9的模式显示图，图3（c）为在复合基板7A上形成功能层8A而得到的功能元件9A的模式显示图。

图4为显示可利用于本发明的氮化物单晶的制造的装置的模式图。

图5为显示可利用于本发明的氮化物单晶的制造的容器的图。

具体实施方式

（用途）