[发明专利]Ⅲ族金属氮化物单晶的制造方法

说明书

技术领域

本发明关于III族金属氮化物单晶的制造方法。

背景技术

氮化镓薄膜结晶作为优异的蓝色发光元件备受瞩目，被实际运用于发光二极管中，也被期待用作光学拾波器的蓝紫色半导体激光元件。

日本专利特开2004-182551、特开2005-12171中，提出了以助熔剂法在基板上形成单晶基膜时，将基膜分割为岛状，在岛状的基膜上培养氮化镓单晶膜。

发明内容

但是，以Na助熔剂法培养的GaN单晶中，基板的边缘部分上，GaN成长至蓝宝石基板的背面，可发现蓝宝石基板的边缘部分被GaN单晶牢牢捕捉(参照图12、图13)。其结果是，成长的GaN单晶与蓝宝石基板界面以外，也由于热膨胀系数差产生应力，将妨碍自然剥离，有时还会产生裂纹。

如日本专利特开2005-12171记载般，在基板上设置多个岛状的基膜，在岛状基膜上培养氮化物单晶而得到大面积的氮化物单晶膜的话，难以令单晶膜从基板自然剥离。此外，有时单晶膜内有应力残留，最终产生裂纹。

又，本申请人在提交本申请时尚未公开的专利申请2007-78893(日本专利特开2008-239365)中提出，以助熔剂法在基板上形成单晶基膜时，将基膜分割为岛状的同时，在岛状的基膜上设置细长的腕部。

但是此时，自腕部前端成长处，出现转移集中的合流点的成长开始时间晚于其他点的趋势。其结果是，成长的氮化镓单晶易产生厚度不均。

本发明的课题是，使用模板基板以液相法培养III族金属氮化物单晶时，抑制单晶膜厚度不均、防止源于基板主体与氮化物单晶膜的热膨胀差的单晶膜开裂、并且达成自然剥离。

本发明是使用模板基板，其具有：具备侧面以及一对主面的基板主体、形成在基板主体的至少一个主面上的III族金属氮化物单晶的基膜，通过液相法，在基膜上培养III族金属氮化物单晶的方法，

其特征是，从平面观测，基膜呈凸图形，未形成有基膜的未成面包围在基膜的整个周围，且基膜成长的III族金属氮化物单晶不与成长在其他基膜的III族金属氮化物单晶接触。

通过本发明，由于基膜从平面观测呈凸图形，因此可以抑制结晶转移集中的合流点的成长开始时间与基膜成长开始时间的差异引起的氮化物单晶的厚度不均。

此外，由于未成面包围在基膜的整个周围，因此在基膜成长的单晶难以到达基板主体的外围边缘部分，可以防止侧面和背面被包覆。这样可以防止基板主体的侧面或背面被氮化物单晶包覆引起的裂纹。

在此基础上，在基膜成长的III族金属氮化物单晶不与成长在其他基膜的III族金属氮化物单晶接触。即，在该基膜成长的III族金属氮化物单晶与成长在其他基膜的III族金属氮化物单晶是独立成长的。因此，发现当单晶从基板主体剥离时，可以降低单晶内产生的应力，防止由此产生的裂纹，从而完成了本发明。

附图说明

图1(a)是显示本发明一个实施方式相关的模板基板10A的平面图，图1(b)是显示模板基板10A上形成了氮化物单晶3的状态的平面图。

图2(a)是从一个主面1a一侧观测到的模板基板10B的平面图，图2(b)是从另一个主面1c一侧观测到的模板基板10B的平面图。

图3(a)是本发明的模板基板10A的截面图，图3(b)是本发明的模板基板10B的截面图。

图4(a)是比较例的模板基板以及单晶13的截面图，图4(b)是比较例的模板基板以及单晶23的截面图。

图5(a)、(b)、(c)、(d)、(e)以及(f)各自是显示本发明可使用的各基膜以及各单晶的平面图。

图6是显示本发明的一个实施方式涉及的模板基板10J及其上的单晶的平面图。

图7显示的是实施例1中培养结束后的GaN单晶的外观照片。

图8显示的是令图7的GaN单晶从基板主体剥离后的外观照片。

图9显示的是实施例2中培养结束后的GaN单晶的外观照片。

图10显示的是令图9的GaN单晶从基板主面剥离后的外观照片。

图11显示的是比较例1中培养结束后的GaN单晶表面的外观照片。

图12显示的是图11的GaN单晶形成后的模板基板背面的外观照片。

图13显示的是从侧面观测到的图11的GaN单晶以及模板基板的外观照片。

具体实施方式

以下适当参照附图对本发明进行更详细的说明。

图1(a)是显示本发明一个实施方式相关的模板基板10A的平面图，图1(b)是显示模板基板10A上形成了氮化物单晶3的状态的平面图。