[发明专利]复合基板、发光元件以及复合基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在蓝宝石基板上生长了氮化镓晶体的复合基板、发光元件以及复合基板的制造方法。

背景技术

蓝宝石基板上生长氮化镓晶体的方法，例如在日本专利特开2000-21772、日本专利特开2001-168028有记载。

发明内容

使用在表面平坦的c面蓝宝石基板上通过MOCVD法等成膜GaN层而制作的晶种基板，在它上面再通过助熔剂法以生长温度800℃～900℃生长10～100μm厚的GaN层，这样可以制作最表面具有低位错密度的GaN层的GaN模板。

本发明者尝试了使用该GaN模板，再次通过MOCVD法制作LED构造。但是，此时，存在高温下（>1000℃）GaN模板的GaN层开裂、产生裂纹的问题。

其原因可认为是，助熔剂法下是在生长温度800℃～900℃下生长厚膜，但使用MOCVD法时温度上升至1000℃以上，因此厚膜的GaN层无法承受应力。

本发明的课题是提供，在蓝宝石基板的c面上生长氮化镓晶体而得到复合基板时，缓和氮化镓晶体与蓝宝石之间的热应力的构造。

本发明涉及一种复合基板，其特征在于，具备有c面上设置了多个凸部的蓝宝石基板以及在所述c面上结晶生长的氮化镓晶体，凸部为六角柱形状或六角锥形状。

此外，本发明涉及一种发光元件，其特征在于，具有所述复合基板以及设置在所述氮化镓晶体上的发光元件构造。

此外，本发明涉及一种复合基板的制造方法，其特征在于，具有以下工序：

在蓝宝石基板的c面上设置多个凸部，此时所述凸部为六角柱形状或六角锥形状的凸部形成工序；

在所述c面上通过气相法生长氮化镓晶体构成的衬底层的衬底层形成工序；以及

在所述衬底层上通过助熔剂法设置氮化镓晶体层的生长工序。

根据本发明，因氮化镓层与蓝宝石基板的热膨胀系数的不同而造成的应力得以抑制，能够得到具有低弯曲量的GaN复合基板。

该GaN复合基板使用气相法、特别是有机金属气相生长（MOCVD）法时发现，即使在高温下（例如超过1000℃的温度），氮化镓层也不会发生裂纹或开裂。

附图说明

图1显示的是在蓝宝石基板1上通过气相法形成有氮化镓构成的衬底层5的状态。

图2是图1的部分放大图。

图3是图1的部分放大图。

图4显示的是本发明的实施方式涉及的复合基板10。

图5显示的是本发明的实施方式涉及的发光元件20。

图6显示的是平面观察到的六角形凸部3A形成于蓝宝石基板2A的c面2a上的例子。

图7显示的是平面观察到的六角形凸部3B形成于蓝宝石基板2B的c面2a上的例子。

图8显示的是平面观察到的圆形凸部3C形成于蓝宝石基板2C的c面2a上的例子。

图9显示的是图2的微构造中，凸部的周期D以及凸部的对角线宽度E的示意图。

符号说明

1   晶种基板

2，2A，2B，2C  蓝宝石基板

2a  蓝宝石基板的c面

3，3A，3B，3C  凸部

4   凸部间的缝隙

4a  位错集中层

5   氮化镓晶体构成的衬底层

6   助熔剂法制作的氮化镓晶体层

7   发光元件构造

8   n型接触层

9   n型包覆层

10  活性层

11  p型包覆层

12  p型接触层

13  位错

14  空隙

具体实施方式

如图1所示，在蓝宝石基板2的c面2a上，有多个凸部3突出。凸部3优选为平面观察下为规则排列。其可以是平面观察下向着至少1个方向规则排列，也可以是平面观察下向着2个方向以上规则排列。优选凸部在平面观察下，于c面内呈6次旋转对称排列。

凸部的间隔可以是一定间隔。

凸部具有六角锥、六角柱的形态。

邻接的凸部3的缝隙4可以是平坦面，也可以是倾斜面。

在该c面2a上，优选通过气相法形成氮化镓晶体构成的衬底层5。