JP2018165225A - 窒化ガリウム結晶からなる自立基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
サファイア基板上に厚さ400〜1400μmの窒化ガリウム結晶層をフラックス法で設ける工程、および
400〜1100℃の温度でサファイア基板のレーザ照射面側からレーザ光を照射することによって、サファイア基板から前記窒化ガリウム結晶層を剥離させて自立基板を得、前記レーザ照射面の算術平均表面粗さRaが3μm以下であることを特徴とする。
(サファイア基板)
サファイア基板の厚さは、レーザリフトオフ法による剥離を促進し、クラックを抑制するという観点からは、350〜2000μmが好ましく、600〜1500μmが更に好ましい。
また、前記サファイア基板のレーザ照射面の算術平均表面粗さRaは基板の面内で均一なほうが好ましい。
また、フラックス法後にサファイア基板のレーザ照射面のRaが3μmを超えた場合には、研削やポリッシュ研磨や化学機械的研磨などの加工を行うことによって、Raが3μm以下となるように調節する。
好適な実施形態においては、サファイア基板の成膜面に種結晶膜を形成する。種結晶膜の材質は、窒化ガリウム結晶であることが好ましい。また、種結晶膜は、一層であってよく、あるいは支持基板側にバッファ層を含んでいて良い。
Organic Chemical Vapor Deposition)法、ハイドライド気相成長(HVPE)法、パルス励起堆積(PXD)法、MBE法、昇華法を例示できる。有機金属化学気相成長法が特に好ましい。また、成長温度は、950〜1200℃が好ましい。
窒化ガリウム結晶層の育成方向は、ウルツ鉱構造のc面の法線方向であってよく、またa 面、m面それぞれの法線方向であってもよい。
前述のように複合基板に対してレーザ光をサファイア基板側から照射して窒化ガリウム結晶層とサファイア基板との界面の結晶格子結合を分解する。
0.7x+20 ≦ T ≦0.4x+590 ・・・ (1)
(式(1)において、
xは前記窒化ガリウム結晶層の厚さ(μm)を示し、
Tは前記温度(℃)を示す。)
前述した方法でサファイア基板上に窒化ガリウム結晶層を成膜した。
具体的には、直径55mmのサファイア基板上に、MOCVD法で厚さ3μmの窒化ガリウムからなる種結晶膜を1200℃で成膜し、ついで、Naフラックス法で窒化ガリウム結晶層を育成した。ただし、融液中のNa:Gaの質量比率は5:1(mol%)とし、成膜時の温度は850℃とした。成膜時間を変更することによって、窒化ガリウム結晶層の厚さを後述のように種々変更した。
その後、分離した窒化ガリウム層の外周部をベベリング加工し、両面を研磨加工して、直径2インチ(50.8mm)、厚さ380μmの自立基板を得た。
なお、フラックス法で育成した窒化ガリウム結晶層を複合基板からレーザリフトオフした場合に発生する凸状の表面異状の光学顕微鏡像を図3に示し、凹状の表面異状の光学顕微鏡像を図4に示す。
Claims (2)
- サファイア基板上に厚さ400〜1400μmの窒化ガリウム結晶層をフラックス法で設ける工程、および
400〜1100℃の温度で前記サファイア基板のレーザ照射面側からレーザ光を照射することによって、前記サファイア基板から前記窒化ガリウム結晶層を剥離させて自立基板を得、前記レーザ照射面の算術平均表面粗さRaが3μm以下であることを特徴とする、窒化ガリウム結晶からなる自立基板の製造方法。
- 前記窒化ガリウム結晶層の厚さと前記温度とが以下の式(1)を満足することを特徴とする、請求項1記載の方法。
0.7x+20 ≦ T ≦0.4x+590
(式(1)において、
xは前記窒化ガリウム結晶層の厚さ(μm)を示し、
Tは前記温度(℃)を示す。)
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