[发明专利]13族元素氮化物结晶基板及功能元件

说明书

结晶基板1包括：由13族元素氮化物结晶形成、具有第一主面2a和第二主面2b的基底层2、以及、设置在基底层的第一主面上的由13族元素氮化物形成的厚膜3。基底层2包含：在第一主面2a与第二主面2b之间贯穿的低载流子浓度区域5和高载流子浓度区域4，低载流子浓度区域5的载流子浓度为10¹⁷/cm³以下，低载流子浓度区域5的缺陷密度为10⁷/cm²以下，高载流子浓度区域4的载流子浓度为10¹⁹/cm³以上，高载流子浓度区域4的缺陷密度为10⁸/cm²以上。厚膜3的载流子浓度为10¹⁸/cm³～10¹⁹/cm³，厚膜3的缺陷密度为10⁷/cm²以下。

技术领域

本发明涉及13族元素氮化物结晶基板及使用了该13族元素氮化物结晶基板的功能元件。本发明能够用在例如要求高品质的技术领域、例如代替荧光灯的被称之为新一代光源的高彩色再现性的蓝色LED、高速高密度光存储器用蓝紫色激光器、混合动力汽车用逆变器中使用的大功率器件等之中。

背景技术

随着白色LED的用途扩大，要求LED芯片进一步高性能化。所谓高性能化，是指高效率化、高亮度化。作为氮化镓自立基板的制法，熟知HVPE法。其中，作为得到高品质结晶的方法，公开了DEEP法(专利文献1、非专利文献1)、VAS法(专利文献2、3)。

助熔剂法是液相法中的一种，在氮化镓的情况下，通过使用金属钠作为助熔剂，能够将氮化镓的结晶生长所需的温度缓和到800℃左右，将压力缓和到几MPa。具体而言，在金属钠与金属镓的混合熔液中溶解氮气，氮化镓达到过饱和状态而以结晶的形式生长。这样的液相法因为与气相法相比不容易发生位错，所以能够获得位错密度低的高品质氮化镓(专利文献4)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：SEI Technical Review 2009年7月第175期、P.10～18“窒化ガリウム基板の開発(氮化镓基板的开发)”

专利文献

专利文献1：日本特许-3801125

专利文献2：日本特许-3631724

专利文献3：日本特许-4396816

专利文献4：日本特开2009-012986

发明内容

为了制作LED、激光二极管，13族元素氮化物结晶层必须具有高导电性。因此，本发明的发明人尝试在该结晶层中掺杂(dope)Si、氧等掺杂物(dopant)，由此，使结晶层的导电性得到提高，使得输出增大。

但是，实际上即使是改善了所述结晶层的导电性的情况下，也观察到如下现象：例如在纵型结构的LED中即便使电流增加，光输出也没有增加。

本发明的课题是：在13族元素氮化物结晶基板中获得所希望的导电性，并且，有效利用13族元素氮化物结晶的导电性而使功能得到提高。

本发明所涉及的结晶基板的特征在于，包括：

基底层，由13族元素氮化物结晶形成，具有第一主面和第二主面，以及，

厚膜，由13族元素氮化物形成，设置在基底层的所述第一主面上，