[发明专利]结晶性膜、器件、以及结晶性膜或器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是使用外延生长用衬底制造的结晶性膜、器件、以及结晶性膜或器件的制造方法。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的氮化物半导体，由于带隙宽且能够发出蓝色系的光，因此被广泛使用于发光二极管(LED)或半导体激光器(LD)等中。例如，将含有GaN的蓝色系LED和黄色发光体组合后的白色LED，作为便携式电话等的液晶显示器(LCD)的背光灯得到普及。另外，上述白色LED由于具有低功耗和长寿命等优点，因此，作为替代荧光灯或白炽灯的环境性出色的光源而备受期待，正在积极地进行研究和开发。

上述氮化物半导体的结晶性膜，是在以蓝宝石单晶衬底为代表的外延生长用衬底(以下，称为“生长用衬底”)的面上通过外延生长而成膜形成。但是，由于上述生长用衬底和上述结晶性膜的晶格常数或热膨胀系数不同，因此，使上述结晶性膜生长至能够自支撑的厚度(例如300μm以上)是非常困难的。

因此，设计出了在生长用衬底面上通过氢化物气相外延法(HVPE法)气相生长上述结晶性膜的方法。与其他的作为晶体生长法的金属有机物气相外延法(MOVPE法)或分子束外延法(MBE法)相比，HVPE法的生长速度快，因此能够形成厚的结晶性膜。

但是，存在如下那样的课题，即，即使能够使上述结晶性膜生长至能够自支撑的厚度，但在将生长用衬底从结晶性膜上分离的过程中，由生长用衬底与氮化物半导体的结晶性膜的热膨胀系数差和晶格常数差而引起的内部变形被释放，从而如图5所示那样在结晶性膜100中也产生翘曲。如图6所示，即使将翘曲状态的结晶性膜100通过压力接合(press bonding)贴到磨床101上进行研磨，若翘曲量过大则也必须增大压力接合时的按压力F，其结果是，存在利用大的按压力F进行按压而导致结晶性膜损坏的危险。

因此，如图7(a)所示，在翘曲状态下直接将结晶性膜100贴到磨床101上并以该状态对结晶性膜100的表面进行研磨，进而如图7(b)所示那样对作为结晶性膜100的另一面的凹面也进行研磨。对两面实施了研磨加工的结晶性膜100表示于图7(c)中。

图7(c)所示的结晶性膜100在外观上成形为两面被研磨加工成平行的平行平板型，但是，该研磨加工是对本来呈翘曲状态的结晶性膜100进行研磨。如图5所示，翘曲状态的结晶性膜100内部的晶轴102，随着从结晶性膜100的中心部朝向端部而晶轴102的角度偏差逐渐变大。因此，由于是在保持该晶轴102的角度偏差的状态下将结晶性膜100进行双面研磨，因此，如图8所示，研磨后的结晶性膜100的晶轴102各自的角度也变得不均匀。

在结晶性膜100为氮化物半导体的情况下，当存在晶轴102角度的偏差时，在该氮化物半导体面上外延生长出的生长层的组成产生偏差。具体而言，在使用这样的结晶性膜100来制造例如发光器件时，由于外延层的组成的偏差而导致在结晶性膜100面内发光波长产生偏差。因此，存在所制造的发光器件的发光波长不同而具有偏差这样的危险。

因此，在专利文献1中公开了如下那样的方法，即，在呈凹状地产生翘曲的结晶性膜中，通过对翘曲成凹状侧的表面进行磨削而形成加工变质层，从而减少结晶性膜的翘曲。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-136167号公报

发明内容

但是，在专利文献1所记载的结晶性膜的制造方法中存在如下那样的课题，即，虽然在形成有加工变质层的状态下结晶性膜的翘曲被减少，但是，当在制造器件时从结晶性膜除去加工变质层时，结晶性膜会再次翘曲，从而在晶轴角度中产生偏差。

另外，即使欲在结晶性膜形成后进行光刻或芯片分割等这样的后工序，由于结晶性膜的偏差也使得该后工序的执行变得困难。

进而，还存在如下那样的课题，即，从器件制造的经济性观点来看，优选2英寸(直径50mm)以上这样的大型氮化物单晶衬底，但是，在使衬底大型化时，由于翘曲而导致衬底特性的面内不均匀变得显著，从而大面积化变得毫无意义。进而，由于晶轴角度的偏差使发光器件的活性层的InGaN组成变得不均匀，因此，在形成发光器件时会导致发光波长产生偏差。

另外，在专利文献1所记载的结晶性膜的制造方法中，由于是通过机械磨削进行加工变质层的形成，因此，为了消除结晶性膜的翘曲，每次机械磨削都必须确认翘曲量的减少程度，而在每次确认时都必须停止磨削工序，因而耗费工夫。