基底基板、功能元件及基底基板的制造方法技术

提供一种基底基板(6)，其具备支撑基板(1)、和设置在支撑基板(1)的主面(1a)上的基底结晶层(3)，其中该基底结晶层(3)由13族元素氮化物结晶构成、且具有结晶培养面(3a)。基底结晶层(3)具备隆起部(5)。在隆起部(5)与支撑基板(1)之间存在有支撑基板(1)的材质与13族元素氮化物结晶的反应物、13族金属和/或空隙。

Manufacturing method of base plate, functional element and base plate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基底基板、功能元件及基底基板的制造方法
技术介绍
作为发光二极管(LED)等发光元件，已知有：在蓝宝石(α-氧化铝单晶)上形成有各种氮化镓(GaN)层的发光元件。例如，已经开始批量生产了：具有在蓝宝石基板上依次层叠n型GaN层、多量子阱层(MQW)、以及p型GaN层而形成的结构的产品，其中所述多量子阱层(MQW)是：包含InGaN层的量子阱层、和包含GaN层的势垒层进行交替层叠而成的。作为用于培养氮化镓等13族元素氮化物结晶层的基底基板(模板基板)，提出了：在基底基板的基底结晶层的结晶培养面设置凹凸这样的方案。即，在专利文献中公开了：通过在基底基板的结晶培养面形成出凹凸来降低位错、降低结晶中的应力的方法。在专利文献2中，使基底结晶层的培养面为平坦的c面，并且不具有与c面平行的面，又使相对于c面而倾斜的倾斜面呈连续的，从而形成出凹凸。在专利文献3中，在基底基板的结晶培养面上形成出：+c面的平坦部、以及非+c面呈露出的平坦的倾斜面。在专利文献3中，在基底基板的结晶培养面形成出有矩形的凹凸。此外，在专利文献4中提出了下述方案：在蓝宝石基板上形成晶种膜时，沿着蓝宝石基板与晶种膜之间的界面，利用加热、或激光来形成出空隙，并且使空隙率为12.5％以下的方案。由此，抑制了氮化镓结晶层的裂纹和开裂。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5359740专利文献2：日本特开2017-36174专利文献3：日本特开2005-281067专利文献4：日本专利6144630
技术实现思路
13族元素氮化物结晶虽然容易在a轴方向上发生结晶缔合，但难以在m轴方向发生缔合。因此，对于专利文献的基底基板而言，在使13族元素氮化物结晶生长为厚膜时，在向c轴、a轴以外的轴向生长的区域中，会发生结晶的不缔合，这就难以充分减少凹坑，从而位错密度的降低是有限的。由此判明：若在该基板的不缔合、凹坑的情况下制作LED，就会产生泄漏，从而降低制造成品率。本专利技术的课题在于提供一种下述这样结构的基底基板，即：所述基底基板用于在基底结晶层的结晶培养面上培养13族元素氮化物结晶层，在该基底基板中，能够进一步降低13族元素氮化物结晶层中的位错密度。本专利技术的基底基板具备：支撑基板、以及设置在所述支撑基板的主面上的基底结晶层，该基底结晶层由13族元素氮化物结晶构成、且具有结晶培养面，其特征在于，所述基底结晶层具备隆起部，在所述隆起部与所述支撑基板之间存在有：所述支撑基板的材质与所述13族元素氮化物结晶的反应物、13族金属和/或空隙。另外，本专利技术涉及的基底基板具备：支撑基板、以及设置在所述支撑基板的主面上的基底结晶层，该基底结晶层由13族元素氮化物结晶构成、且具有结晶培养面，其特征在于，所述基底结晶层具备隆起部，在与所述支撑基板的所述主面垂直的截面上对所述隆起部进行观察时，所述结晶培养面形成为弯曲线，在该弯曲线中，所述结晶培养面的自所述主面起算的高度呈平滑地变化。另外，本专利技术涉及一种功能元件，其特征在于，所述功能元件具备：所述基底基板、以及设置在所述基底结晶层上的功能层。专利技术效果根据本专利技术，提供一种下述这样结构的基底基板，即：基底结晶层具备隆起部，在基底结晶层与支撑基板之间存在有支撑基板的材质与所述13族元素氮化物结晶的反应物、13族金属和/或空隙。当是这样的结构时，在结晶培养面上13族元素氮化物结晶层就容易缔合，伴随缔合不良的凹坑也就减少，从而13族元素氮化物结晶层的位错密度得以降低。并且，还提供一种下述这样结构的基底基板，即：在基底结晶层上设置隆起部，并且，在与支撑基板的主面垂直的截面上对隆起部进行观察时，结晶培养面形成弯曲线，在该弯曲线中，结晶培养面的自主面起算的高度呈平滑地变化。当是这样的结构时，在结晶培养面上13族元素氮化物结晶层就容易缔合，伴随缔合不良的凹坑也就减少，从而13族元素氮化物结晶层的位错密度得以降低。附图说明图1的(a)表示在支撑基板1上设置了基底结晶层2的状态；图1的(b)表示在基底结晶层3设置了隆起部5的状态。图2的(a)表示在基底结晶层3上设置了较薄的13族元素氮化物结晶层7的状态；图2的(b)表示在基底结晶层3上设置了13族元素氮化物结晶层8的厚膜的状态。图3的(a)、(b)以及(c)分别表示在基底结晶层3上设置了隆起部5、5A、5B的状态。图4的(a)、(b)以及(c)表示在基底结晶层3设置了隆起部5C、5D、5E的状态。图5的(a)表示在基底结晶层3上设置了隆起部5C的状态；图5的(b)表示在基底结晶层3上设置了隆起部5和平坦部3d的状态；图5的(c)表示在基底结晶层3上设置了多个连续的隆起部5的状态。图6的(a)、(b)分别表示基底结晶层3的隆起部的平面图案。图7的(a)、(b)分别表示基底结晶层3的隆起部的平面图案。图8的(a)、(b)分别表示基底结晶层3的隆起部的平面图案。图9的(a)、(b)分别表示基底结晶层3的隆起部的平面图案。具体实施方式以下，一边适当参照附图，一边对本专利技术进行详细说明。首先，如图1的(a)所示，在支撑基板1的主面1a上形成出基底结晶层2的膜。1b为支撑基板1的底面。接着，从支撑基板1的底面1b侧，如箭头A那样照射激光。该激光透过支撑基板1，到达基底结晶层2与支撑基板1之间的界面。此处，通过调节激光的能量，如图1的(b)所示那样，在支撑基板和基底结晶层之间生成：支撑基板的材质和基底结晶层的反应物4。在本例中，反应物4与支撑基板1的主面1a和基底结晶层3的界面3b相接。其结果是，在隆起部4的上侧，基底结晶层3的弯曲部3c呈弯曲并隆起。另一方面，在未生成反应物4的部位，成为基底结晶层3与支撑基板的主面1a相接的状态。3a是结晶培养面，6是基底基板。另外，可以代替反应物而生成13族金属，或者也可以生成反应物和13族金属两者。接着，如图2的(a)所示，能够在基底结晶层3的培养面3a上，来培养13族元素氮化物结晶7(薄膜)。20是功能元件的培养面。或者，如图2的(b)所示，能够在基底结晶层3的培养面3a上，来培养13族元素氮化物结晶8(厚膜)。20是功能元件的培养面。在该时间点，也可以不将13族元素氮化物结晶8从支撑基板1剥离下来而是作为模板(template)基板来使用。但是，可以将13族元素氮化物结晶8从支撑基板分离开而作为自立基板，将该自立基板作为模板基板使用。接着，在13族元素氮化物结晶7、8上形成功能元件结构。这样的功能元件结构的种类并没有特别限定，能够例示出发光元件。另外，能够在晶体上形成多层功能层。优选的是，如图1的(b)所示，在与支撑基板1的主面1a垂直的截面(图1的(b)的截面)上对隆起部5进行观察时，结晶培养面3的弯曲部3c形成为弯曲线，在弯曲线中结晶培养面3c的自主面1a起算的高度h呈平滑地变化。高度h是：法线P方向上的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基底基板，其具备支撑基板、以及设置在所述支撑基板的主面上的基底结晶层，其中该基底结晶层由13族元素氮化物结晶构成、且具有结晶培养面，其特征在于，/n所述基底结晶层具备隆起部，在所述隆起部与所述支撑基板之间存在有：所述支撑基板的材质与所述13族元素氮化物结晶的反应物、13族金属和/或空隙。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170927 JP 2017-1863401.一种基底基板，其具备支撑基板、以及设置在所述支撑基板的主面上的基底结晶层，其中该基底结晶层由13族元素氮化物结晶构成、且具有结晶培养面，其特征在于，
所述基底结晶层具备隆起部，在所述隆起部与所述支撑基板之间存在有：所述支撑基板的材质与所述13族元素氮化物结晶的反应物、13族金属和/或空隙。


2.根据权利要求1所述的基底基板，其特征在于，在与所述支撑基板的所述主面垂直的截面上对所述隆起部进行观察时，所述结晶培养面形成为弯曲线，在该弯曲线中，所述结晶培养面的自所述主面起算的高度呈平滑地变化。


3.根据权利要求2所述的基底基板，其特征在于，在与所述支撑基板的所述主面垂直的截面上对所述隆起部进行观察时，所述所述13族元素氮化物结晶的特定结晶轴相对于所述主面的法线而成的角度呈平滑地变化。


4.根据权利要求3所述的基底基板，其特征在于，所述特定结晶轴为c轴。


5.根据权利要求中的任一项所述的基底基板，其特征在于，所述支撑基板由氧化铝构成，所述反应物包含铝、13族元素以及氧。


6.根据权利要求中的任一项所述的基底基板，其特征在于，在所述隆起部形成有龟裂或凹部。


7.根据权利要求中的任一项所述的基底基板，其特征在于，在所述隆起部与所述支撑基板之间存在有所述反应物。


8.根据权利要求中的任一项所述的基底基板，其特征在于，在所述隆起部与所述支撑基板之间存在有所述13族金属。


9.根据权利要求中的任一项所述的基底基板，其特征在于，在所述隆起部与所述支撑基板之间存在有所述空隙。


10.一种功能元件，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂井正宏，大上翔平，后藤万佐司，吉野隆史，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP