[发明专利]多晶氮化镓自立基板和使用该多晶氮化镓自立基板的发光元件

说明书

本发明提供一种由在大致法线方向上沿特定结晶方位取向的多个氮化镓系单晶粒子构成的多晶氮化镓自立基板。该自立基板的基板表面的利用电子背散射衍射法(EBSD)的反极图成像测定的各氮化镓系单晶粒子的结晶方位按照相对于特定结晶方位以各种角度倾斜的方式分布，其平均倾斜角为1～10°。此外，本发明的发光元件包括所述自立基板和形成于基板上的发光功能层，该发光功能层具有一层以上的在大致法线方向具有单晶结构的由多个半导体单晶粒子构成的层。根据本发明，可以提供能够降低基板表面的缺陷密度的多晶氮化镓自立基板。此外，使用本发明的多晶氮化镓自立基板也可以提供能够获得高发光效率的发光元件。

技术领域

本发明涉及多晶氮化镓自立基板和使用该多晶氮化镓自立基板的发光元件。

背景技术

作为使用单晶基板的发光二极管(LED)等发光元件，已知在蓝宝石(α-氧化铝单晶)上形成了各种氮化镓(GaN)层的发光元件。例如，已经开始批量生产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，所述多量子阱层(MQW)是包含InGaN层的量子阱层和包含GaN层的势垒层交替层叠而成的。另外，还提出了适合这样的用途的层叠基板。例如，专利文献1(日本特开2012-184144号公报)中，提出了一种氮化镓结晶层叠基板，该氮化镓结晶层叠基板包含蓝宝石基底基板和在该基板上进行结晶生长而形成的氮化镓结晶层。

但是，在蓝宝石基板上形成GaN层的情况下，因为GaN层与作为异种基板的蓝宝石之间晶格常数和热膨胀率不一致，所以容易发生位错。另外，因为蓝宝石是绝缘性材料，所以无法在其表面形成电极，从而无法构成在元件的正反面都包括电极的纵型结构的发光元件。于是，人们关注在氮化镓(GaN)单晶上形成了各种GaN层的LED。如果是GaN单晶基板，则因为材质与GaN层相同，所以容易匹配晶格常数和热膨胀率，与使用蓝宝石基板的情况相比能够期待性能的提高。例如，在专利文献2(日本特开2010－132556号公报)中，公开了厚度为200μm以上的自立n型氮化镓单晶基板。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-184144号公报

专利文献2：日本特开2010-132556号公报

发明内容

但是，单晶基板一般面积比较小且价格高。特别是，人们日益要求降低使用大面积基板的LED的制造成本，但是，量产大面积单晶基板不容易，其制造成本更高。因此，希望找到能够成为氮化镓等单晶基板的替代材料的廉价材料。本发明人率先在满足这样的要求的多晶氮化镓自立基板的制作方面取得了成功(这并非是公知的，不构成现有技术)，但希望进一步改善多晶氮化镓自立基板的结晶性。

本发明人此番发现：通过使多晶氮化镓自立基板的构成粒子在大致法线方向上沿特定结晶方位取向，而且，使这些构成粒子的取向方位以规定范围内的平均倾斜角来倾斜，能够降低基板表面的缺陷密度。另外，还发现：通过使用这样的多晶氮化镓自立基板来构成发光元件，能够获得比使用构成粒子的取向方位不倾斜的多晶氮化镓自立基板的发光元件高的发光效率。

因此，本发明的目的在于提供能够降低基板表面的缺陷密度的多晶氮化镓自立基板。此外，本发明的另一目的在于提供使用多晶氮化镓自立基板能够获得高发光效率的发光元件。

根据本发明的一个方案提供一种多晶氮化镓自立基板，该多晶氮化镓自立基板由在大致法线方向上沿特定结晶方位取向的多个氮化镓系单晶粒子构成，其中，基板表面的利用电子背散射衍射法(EBSD)的反极图成像测定的各氮化镓系单晶粒子的结晶方位按照相对于特定结晶方位以各种角度倾斜的方式分布，其平均倾斜角为1～10°。

根据本发明的另一方案提供一种发光元件，该发光元件包括：本发明的上述方案的多晶氮化镓自立基板和发光功能层，该发光功能层形成于该基板上，具有一层以上的在大致法线方向上具有单晶结构的由多个半导体单晶粒子构成的层。