[发明专利]氧化铝基板

说明书

本发明涉及氧化铝基板。本发明的目的在于提供一种在将AlN结晶等制作于氧化钠基板上时能够制作出更高质量的结晶那样AlN层的翘曲被减小的氧化铝基板。通过在氧化铝基板表面形成包含碳含有相的AlN层从而缓和对AlN层的应力，能够减小翘曲。

技术领域

本发明涉及将氮化铝层设置于主面的氧化铝基板。

背景技术

在本发明中，将由α-氧化铝(Al₂O₃)单晶(以下称之为蓝宝石)制作而成的基板称作为蓝宝石基板，将由多晶的氧化铝(Al₂O₃)制作而成的基板称作为多晶氧化铝基板。将蓝宝石基板以及多晶氧化铝基板一并称为氧化铝基板。

由氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)等Ⅲ族氮化物半导体构成的结晶层作为构成发出蓝色区～紫外区的短波长光的发光二极管和激光二极管等发光装置以及功率晶体管的功能层而备受瞩目。另外，AlN也是一种作为有效利用高导热性的放热材料被期待的材料。

关于这些结晶层，有方案提出使用分子束外延法或者有机金属化学气相沉积法(MOCVD)等气相沉积手段来使多层半导体薄膜层生长沉积于蓝宝石和SiC单晶等的基板上。然而，由于基板材料和这些半导体结晶的晶格常数以及热膨胀系数的不匹配而在成膜过程中导致高密度的缺陷或失真变形，并且带来由半导体元件的能量效率的降低·元件寿命的缩短、特性不良、破碎引起的合格率降低。

作为解决上述技术问题的手段，大量研究了针对在晶格匹配性方面表现优异的同种材料基板，例如大量含有Al的AlGaN结晶层，使用升华法、氢化物气相外延(HVPE：hydridevapor phase epitaxy)法等气相沉积法或者助熔剂法(flux method)在蓝宝石和SiC单晶等的基板上获得AlN结晶的方法。另外，所获得的AlN结晶最好通过研磨等除去蓝宝石和SiC单晶等基板，制成独立基板之后，层叠AlGaN结晶层。为此，AlN结晶必须生长沉积至最理想为100μm以上的厚度，然而因为是在不同种类基板上的生长沉积，内部变形失真被累积，导致出现欠缺、破碎或翘曲，所以研究探讨了各种各样的对策。

作为对策之一，提出了再度使AlN单晶生长沉积于上述独立基板上的方案。通过该方法虽然能够期待质量提高，但是存在工序变得复杂、成本上升、产业上的利用价值降低的缺点。

另外，作为其他手段，专利文献1中公开了通过对蓝宝石基板表面实施氮化处理从而在蓝宝石基板表面制作AlN层的方法。该方法中，通过一边调整N₂-CO混合气体的组成，一边将其导入到配置有蓝宝石基板和石墨的热处理部，并以1675℃进行热处理，从而获得厚度为5～20nm的AlN层，蓝宝石基板与AlN单晶膜之间的结晶晶格的不匹配被转移层缓和，使得现有的AlN单晶膜上不可避免的贯通转移的发生被抑制。

现有专利文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2006-213586号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述蓝宝石基板表面的氮化处理中，通过转移层来缓和晶格不匹配，但是转移层的控制困难。另外，因为AlN的层厚为5～20nm较薄，所以在作为模板基板在其上面采用升华法、HVPE法或者助熔剂法来培养AlN结晶的情况下，在其培养过程中容易受到成为基础的蓝宝石基板的晶格不匹配以及热膨胀系数差异的影响，即使通过转移层，晶格不匹配、热膨胀系数差异等导致的缺陷以及失真变形等被缓和，也无法充分减小翘曲。

本发明的目的在于提供一种形成有减少了翘曲的AlN层的氧化铝基板。

解决技术问题的手段