[发明专利]外延生长用取向氧化铝基板

说明书

作为本发明的一种实施方式的外延生长用取向氧化铝基板，其构成表面的晶体粒子的倾斜角为0.1°以上且小于1.0°，平均烧结粒径为10μm以上。这里，倾斜角是指X射线摆动曲线半高宽(XRC·FWHM)。平均烧结粒径是指：在对取向氧化铝基板的板面进行热蚀刻之后，利用由扫描电子显微镜拍摄到的图像进行测定所得的值。与以往相比，利用该外延生长用取向氧化铝基板制作的半导体器件的特性有所提高。

技术领域

本发明涉及一种外延生长用取向氧化铝基板。

背景技术

作为发光二极管(LED)等发光元件或半导体器件用的外延生长用基板，使用蓝宝石(α-氧化铝单晶)基板，或者使用使GaN等的半导体层在蓝宝石基板上结晶生长而成的复合基板。具有在这样的外延生长用基板上按顺序依次层叠n型GaN层、多重量子阱层(MQW)以及p型GaN层而形成的结构的发光元件用基板实现了批量生产，其中，所述多重量子阱层是包括InGaN层的量子阱层与包括GaN层的势垒层交替层叠而成的。

然而，一般情况下，蓝宝石基板的面积小且价格昂贵。因此，本发明的发明人提出了使用取向氧化铝基板来代替蓝宝石基板的方案(参照专利文献1、2)。专利文献1中，利用MOCVD法在取向氧化铝基板上形成GaN晶种层，通过助熔剂法在该晶种层上形成GaN缓冲层，并在其上方形成发光功能层(按照n型GaN层、多重量子阱层以及p型GaN层的顺序依次层叠而成的层)而制作发光元件用基板。在本说明书中，将这样在构成要素中包含取向氧化铝基板的类型的发光元件用基板称为元件用基板S1。另外，专利文献2中，利用MOCVD法在取向氧化铝基板上形成GaN晶种层，通过助熔剂法在该晶种层上形成Ge掺杂GaN层，然后通过基于砂轮的磨削加工而将取向氧化铝基板部除去，由此得到Ge掺杂GaN自立基板。然后，通过在该自立基板上形成发光功能层而制作发光元件用基板。在本说明书中，将这样包含半导体自立基板来代替取向氧化铝基板的类型的发光元件用基板称为元件用基板S2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2015/093335号小册子

专利文献2：日本专利第5770905号公报

发明内容

虽然使用这些元件用基板S1、S2制作的发光元件等半导体器件具有良好的特性，但期待进一步提高半导体器件的特性。

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其主要目的在于使半导体器件的特性与以往相比进一步提高。

为了提高发光元件等半导体器件的特性，本发明的发明人进行了深入研究，结果发现：对于在制造半导体器件时所利用的外延生长用基板的构成表面的晶体粒子，通过将倾斜角设为0.1°以上且小于1.0°、并将平均烧结粒径设为10μm以上，使得半导体器件的特性显著提高，从而完成了本发明。

本发明的外延生长用取向氧化铝基板的构成表面的晶体粒子的倾斜角为0.1°以上且小于1.0°，平均烧结粒径为10μm以上。这里，倾斜角是指X射线摆动曲线半高宽(XRC·FWHM)。图1中示出了氧化铝晶体的倾斜角的示意性的说明图。平均烧结粒径是指：在对取向氧化铝基板的板面进行热蚀刻之后，利用由扫描电子显微镜拍摄到的图像进行测定所得的值。

如果利用本发明的外延生长用取向氧化铝基板制作上述的元件用基板S1、S2，并进一步利用这些元件用基板S1、S2制作半导体器件，则能得到与以往相比而特性有所提高的半导体器件。其理由尚不确定，但能推测出这是因为：构成发光功能层的半导体粒子略微倾斜而使得光提取效率等提高。此外，作为半导体器件，除了发光元件以外，可举出太阳能电池、功率器件等。在元件用基板S1、S2中，缓冲层或半导体层的形成方法并未特别限定，优选举例示出的MBE(分子束外延法)、HVPE(卤化物气相生长法)、溅射等气相法、Na助熔剂法、氨热法、水热法、溶胶-凝胶法等液相法、利用粉末的固相生长的粉末法、以及上述方法的组合。