本發(fā)明涉及氮化鎵基板以及使用了該氮化鎵基板的光設(shè)備。

背景技術(shù)：
作為發(fā)出高亮度的藍色的發(fā)光二極管(LightEmittingDiode：LED)、發(fā)出高壽命的藍色激光的激光二極管(LaserDiode：LD)等的光元件材料，氮化鎵(GaN)等GaN系半導(dǎo)體結(jié)晶受到了關(guān)注。上述GaN系半導(dǎo)體結(jié)晶不易進行大塊晶體生長，因此一直以來難以以優(yōu)良質(zhì)量制造大型的單晶GaN。然而近年提出了，利用DEEP法(通過外延生長和倒金字塔形凹坑消除位錯的方法，DislocationEliminationbytheEpi-growthwithInverted-PyramidalPits)、VAS法(孔隙輔助分離方法，Void-AssistedSeparationMethod)等，使用通過HVPE(HydrideVaporPhaseEpitaxy)法使GaN單晶在不同種基板上進行結(jié)晶生長而得到的GaN自支撐基板，從而制造GaN系半導(dǎo)體結(jié)晶的方法。在DEEP法中，在可由蝕刻等去除的GaAs基板上，形成圖案化了的SiN等掩模，在其上使GaN層生長，在結(jié)晶表面故意地形成多個由小面(フアセツト面)包圍了的凹坑(pit)，使位錯聚集在凹坑的底部，從而使得其它的區(qū)域進行低位錯化。然后，去除GaAs基板，從而獲得低位錯化的GaN自支撐基板(例如參照專利文獻1)。在VAS法中，在藍寶石等基板上，介由形成有孔隙的GaN基板和網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的TiN薄膜而使GaN層生長，從而可同時實現(xiàn)GaN基板的剝離和低位錯化(例如參照專利文獻2)。對于通過上述方法獲得的GaN自支撐基板，將通過HVPE法進行外延生長而得到的基板的表面和里面進行磨削(grinding)、研磨，從而加工為平整。其后，為了制成指定的直徑的圓形而實施基板的外周加工。然后，在去除濕法蝕刻等的加工應(yīng)變后，實施洗滌，從而制成GaN鏡面晶圓。作為GaN基板的研磨方法，例如已知有專利文獻3中記載的方法。在專利文獻3中，使用蠟將GaN基板固定于基板貼附盤后，通過供給于平臺上的游離磨料將GaN基板的表里兩面研磨?？紤]GaN基板的硬度，游離磨料可使用金剛石?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2003-165799號公報專利文獻2：日本特開2004-269313號公報專利文獻3：日本特開2001-322899號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的課題但是，使用通過專利文獻3的方法研磨而得到的GaN基板進行外延生長時，則外延生長層的結(jié)晶性差，使用了其的光設(shè)備存在有發(fā)光強度降低而產(chǎn)生不良、成品率降低這樣的問題。對此問題進行了深入研究，結(jié)果知曉，在GaN基板的研磨時，用作游離磨料的金剛石埋入于GaN基板表面而殘存，因金剛石的碳成分而導(dǎo)致外延生長層的結(jié)晶性惡化。另外可知，研磨時使用的蠟殘存下來，因蠟的碳成分而導(dǎo)致結(jié)晶性惡化。本發(fā)明鑒于這樣的問題而完成，其目的在于提供一種基板表面的碳的殘存少的氮化鎵基板。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種光設(shè)備，其通過使用氮化鎵基板而形成，具有優(yōu)異的發(fā)光強度。用于解決問題的方法本發(fā)明的第1實施方式是一種氮化鎵基板，在針對于氮化鎵基板的表面的、掃描型電子顯微鏡(SEM：ScanningElectronMicroscope)的加速電壓設(shè)為3kV時的能量色散型X射線分析(EDX：EnergyDispersiveX-raymicroanalysis)中，通過前述EDX而獲得的EDX譜圖的GaLα/CKα的峰強度比為2以上。本發(fā)明的第2實施方式是第1實施方式的氮化鎵基板，其是前述EDX譜圖的前述GaLα/CKα的峰強度比為3以上的氮化鎵基板。本發(fā)明的第3實施方式是一種光設(shè)備，其在第1實施方式或者第2實施方式的氮化鎵基板上形成有設(shè)備結(jié)構(gòu)。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可獲得基板表面的碳的殘存少的氮化鎵基板以及具有優(yōu)異的發(fā)光強度的光設(shè)備。附圖說明圖1所示為GaN基板中的加速電壓3kV的EDX譜圖。圖2所示為加速電壓(Eb)與電子的進入深度(Re)的相關(guān)關(guān)系的圖。圖3所示為制造本發(fā)明的一個實施方式的氮化鎵基板的HVPE制造裝置的概略剖視圖。圖4為本發(fā)明的一個實施方式的光設(shè)備的概略剖視圖。附圖標記說明1GaN基板2GaN緩沖層3多重量子阱層4GaN帽層10光設(shè)備具體實施方式如上述那樣，將GaN基板進行研磨的情況下，在該基板表面上殘存有源自金剛石、蠟的碳。因該殘存下的碳而導(dǎo)致外延生長的外延生長層的結(jié)晶性惡化。因此，本發(fā)明人測定基板表面殘存的碳量，對碳量與形成的光設(shè)備的發(fā)光強度的降低的關(guān)系進行了深入研究。具體而言，通過能量色散型X射線分析(EDX：EnergyDispersiveX-raymicroanalysis)對GaN基板的表面進行測定，根據(jù)獲得的EDX譜圖的GaLα/CKα的峰強度比而測定了碳量。然后，評價了碳量對發(fā)光強度的增減所造成的影響。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)如下事實，以至于創(chuàng)作出本發(fā)明：GaLα/CKα的峰強度比大于規(guī)定數(shù)值，在GaN基板的表面附近殘存的碳量減少時，則外延生長層的結(jié)晶性變良好，光設(shè)備中的發(fā)光強度也可提高。(GaN基板)關(guān)于本實施方式的氮化鎵基板(GaN基板)，在針對于其表面的、掃描型電子顯微鏡(SEM：ScanningElectronMicroscope)的加速電壓設(shè)為3kV時的能量色散型X射線分析(EDX：EnergyDispersiveX-raymicroanalysis)中，通過EDX而獲得的EDX譜圖的GaLα/CKα的峰強度比為2以上。SEM是一種裝置，其將通過使從電子源(電子槍)射出的電子射線(電子)匯聚而成的電子束照射于試樣表面進行掃描，從而檢出從試樣表面釋放出的二次電子，觀察試樣表面的形狀。在EDX中，測定在SEM處的電子束掃描時從試樣表面產(chǎn)生的特性X射線，從而鑒定試樣表面中所含的元素。另外，測定具有規(guī)定的能量的特性X射線的計數(shù)值/秒(峰強度)，從而對特定的元素的含量進行評價。通過EDX而獲得的EDX譜圖例如如圖1(后述的實施例的GaN基板中的加速電壓3kV的EDX譜圖)那樣所示。在圖1中，橫軸表示特性X射線的能量，縱軸表示該能量的特性X射線的計數(shù)值/秒[cps(countpersecond)]。根據(jù)圖1，可從峰的高度(峰強度)掌握構(gòu)成GaN基板的元素的大概的含量。在本實施方式中，為了評價GaN基板表面殘存的碳量，作為相對于Ga的C(碳)量，算出GaLα/CKα的峰強度比，判斷了殘存的碳量的增減。結(jié)果，本實施方式的GaN基板的GaLα/CKα的峰強度比為2以上，C相對于Ga為規(guī)定的比率以下。另外，在SEM中，電子射線(電子)通過規(guī)定的加速電壓而匯聚從而成為電子束，加速電壓越高則電子越從試樣表面深深地進入，可獲得距離試樣表面更深的區(qū)域的信息。即，在SEM中，調(diào)整加速電壓而調(diào)整電子的進入深度，從而可獲得距離試樣表面規(guī)定的深度的區(qū)域的信息。此處，對SEM的加速電壓與測定的試樣(GaN基板)的深度的關(guān)系進行說明。電子的進入深度由照射的電子的加速電壓、測定試樣的原子量、原子序數(shù)、以及密度確定，由下述式(1)算出的(例如參照JPn.J.ApPl.Phys.Vol.40(2001)PP.476-479)?！緮?shù)學(xué)式1】在上述式(1)中，將測定GaN基板的情況下的加速電壓(Eb)與電子的進入深度(Re)的相關(guān)關(guān)系示于圖2。圖2表明了，對應(yīng)于加速電壓的增加，電子的進入深度增加。即，加速電壓越低則電子的進入深度越小(淺)，可通過試樣的表面而獲得近的區(qū)域的信息。例如，Eb為3kV的情況下，Re為0.09μm，Eb為5kV的情況下，Re為0.20μm。在本實施方式中，為了評價GaN基板的表面的碳量，優(yōu)選降低加速電壓而掃描。但是，降低加速電壓時，那么可檢出的元素的特性X射線的種類減少，另外檢出的特性X射線的強度降低，測定時間變得非常長。因此，在本實施方式中，將SEM的加速電壓設(shè)為3kV，通過EDX而評價了GaN基板表面的碳量。根據(jù)本實施方式的氮化鎵基板，在SEM的加速電壓設(shè)為3kV時的能量色散型X射線分析(EDX)中，EDX譜圖的GaLα/CKα的峰強度比為2以上。根據(jù)此構(gòu)成，可制成表面的碳的殘存量少的氮化鎵基板。由此，將該氮化鎵基板用作基底基板進行結(jié)晶生長而得到的情況下，可提高所獲得的外延生長層的結(jié)晶性。在上述氮化鎵基板中，EDX譜圖的GaLα/CKα的峰強度比優(yōu)選為3以上。根據(jù)此構(gòu)成，可進一步減低氮化鎵基板的表面的碳的殘存量，可進一步提高外延生長層的結(jié)晶性。在由本實施方式的氮化鎵基板形成的光設(shè)備中，由于結(jié)晶生長的外延生長層的結(jié)晶性良好，因此發(fā)光強度高。(氮化鎵基板的制造方法)上述的氮化鎵基板的制造方法具有如下工序：形成氮化鎵基板(GaN基板)的工序、將氮化鎵基板磨削、研磨的工序、在規(guī)定的溫度將氮化鎵基板煮沸洗滌的工序、在規(guī)定的溫度將氮化鎵基板濕法蝕刻的工序。在本實施方式中，通過VAS法而形成GaN基板。首先，通過MOVPE法在藍寶石基板上使GaN基底層生長。在該GaN基底層上蒸鍍金屬Ti薄膜。其后，在氨與氫氣的混合氣體流中進行熱處理而將金屬Ti薄膜進行氮化從而制成網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的TiN薄膜，并且將GaN基底層蝕刻而形成空隙，形成孔隙形成基板。接著，在孔隙形成基板上，通過將GaCl以及NH3用作原料的氫化物氣相生長法(HVPE法)而使GaN結(jié)晶生長。HVPE法的結(jié)晶生長速度大，可使厚的GaN結(jié)晶膜容易生長。通過HVPE法進行結(jié)晶生長的情況下，可使用圖3所示那樣的HVPE制造裝置。HVPE制造裝置具有反應(yīng)管12和設(shè)置于其周圍的加熱器11，反應(yīng)管12具有：設(shè)置孔隙形成基板18的基板支架17、在孔隙形成基板18附近開口的反應(yīng)氣體導(dǎo)入管13、15、在孔隙形成基板18附近開口的蝕刻氣體導(dǎo)入管14、排氣口21。反應(yīng)氣體導(dǎo)入管15中設(shè)置有具有Ga金屬16的原料載置室20。向反應(yīng)氣體導(dǎo)入管13供給NH3，向反應(yīng)氣體導(dǎo)入管15供給HCl氣體。這些反應(yīng)氣體與H2、N2等載氣一起供給。在反應(yīng)氣體導(dǎo)入管15中，容納于原料載置室20內(nèi)的Ga金屬16與HCl反應(yīng)，生成GaCl。即，GaCl以及NH3從反應(yīng)氣體導(dǎo)入管13、15供給于孔隙形成基板18。GaCl與NH3反應(yīng)，從而在孔隙形成基板18上使GaN結(jié)晶進行氣相生長。蝕刻用的HCl氣體從蝕刻氣體導(dǎo)入管14供給于孔隙形成基板18。關(guān)于HCl蝕刻氣體的供給，為了使各個的初始核變大，在結(jié)晶生長工序中連續(xù)地進行，或在結(jié)晶生長工序間進行。在結(jié)晶生長結(jié)束后的降溫過程中，以孔隙為邊界，使GaN厚膜與藍寶石基板自然地剝離從而可獲得GaN基板(GaN自支撐基板)。接著，通過蠟將GaN基板貼附而固定于陶瓷板，將GaN基板的里面進行磨削、研磨，從而提高GaN基板的平整性。同樣地操作，將GaN基板的表面(生長面)磨削、研磨。在該工序中，作為磨料的金剛石漿料埋入于GaN基板表面。另外，蠟通過加熱而去除，但是在基板的表面略微地殘存。即，在磨削、研磨工序中，碳成分附著并殘存在GaN基板表面上。接著，在規(guī)定的溫度將研磨后的GaN基板煮沸洗滌。通過該洗滌工序，去除GaN基板的表面殘存的蠟，從而減少基板表面的碳成分。作為煮沸洗滌的實施溫度，優(yōu)選為40℃以上。使實施溫度為40℃以上，從而提高使用的洗滌劑的反應(yīng)性，并且溶化含有碳成分的蠟，從而可促進其去除。即，適宜去除碳成分，可增加EDX譜圖的GaLα/CKα的峰強度比。所使用的洗滌劑沒有特別限定，但優(yōu)選可適宜去除源自蠟的碳成分的異丙醇(IPA)。進一步，在規(guī)定的溫度將研磨后的GaN基板進行濕法蝕刻。通過該濕法蝕刻工序，從而去除GaN基板的加工應(yīng)變。另外，通過濕法蝕刻工序，從而與埋入于GaN基板的表面的金剛石漿料一起，去除無法由上述洗滌工序去除而殘存的蠟，從而減少基板表面殘存的碳量。在濕法蝕刻工序中，優(yōu)選加熱蝕刻液而在77℃以上實施蝕刻。在比較高的溫度進行蝕刻而提高蝕刻的反應(yīng)性，從而可縮短蝕刻處理時間。另外，將蠟溶化，從而可適宜地去除碳成分。(光設(shè)備的制造方法)接著，對使用由上述獲得的GaN基板而制造光設(shè)備的光設(shè)備的制造方法進行說明。對于由上述獲得的GaN基板的表面，通過MOVPE法使InGaN等氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶進行外延生長。在本實施方式中，GaN基板的表面殘存的碳成分少因此生長的氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶的結(jié)晶性變良好。另外，結(jié)晶性良好，因此可使發(fā)光強度高，可減少由發(fā)光強度降低導(dǎo)致的不良，可提高成品率。予以說明，在上述實施方式中通過使用通過VAS法形成的氮化鎵基板而說明，但本發(fā)明不限定于此，由DEEP法等形成的氮化鎵基板也可同樣地適用。實施例在以下的方法和條件下，制造了本發(fā)明的實施例的氮化鎵基板以及光設(shè)備。這些實施例是本發(fā)明的氮化鎵基板以及光設(shè)備的一個例子，本發(fā)明不受這些實施例的限定。(實施例1)在本實施例中，通過VAS法使GaN單晶生長從而制造了GaN基板。首先，準備了孔隙形成基板。孔隙形成基板通過MOVPE法等在藍寶石基板(直徑3.5英寸)上形成厚度500nm的GaN基底層，在該表面蒸鍍厚度30nm的Ti層，其后，在H2以及NH3的混合氣體中進行30分鐘熱處理(溫度1000℃)，從而一邊將Ti層轉(zhuǎn)換為網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的TiN，一邊將GaN層進行孔隙化從而制作出。將孔隙形成基板設(shè)置于圖3所示的HVPE制造裝置內(nèi)的基板支架17，將反應(yīng)管12內(nèi)設(shè)為常壓，使基板溫度加熱至1050℃。作為初始核的形成條件，通過反應(yīng)氣體導(dǎo)入管13將5×10-2atm的NH3氣體與作為載氣的6×10-1atm的N2氣體一起導(dǎo)入，通過反應(yīng)氣體導(dǎo)入管15將5×10-3atm的GaCl氣體與作為載氣的2.0×10-1atmN2氣體和1.0×10-1atmH2氣體一起導(dǎo)入，從而進行了20分鐘結(jié)晶生長。在形成初始核后，將GaCl氣體分壓設(shè)為1.5×10-2atm，將作為NH3氣體的載氣的N2氣體分壓設(shè)為5.85×10-1atm，除此以外，在形成了初始核的條件下進行了結(jié)晶生長。然后，使GaN結(jié)晶進行結(jié)晶生長直至整體成為900μm而制作出GaN結(jié)晶。GaN結(jié)晶在生長結(jié)束后的降溫過程中，以孔隙為邊界使GaN厚膜與藍寶石基板自然地剝離，從而獲得了自支撐型的GaN基板。接著，使用蠟，將GaN基板的表面貼附并且固定于陶瓷板。其后，通過臥式平面磨削機將GaN基板的里面進行了磨削。里面的磨削的實施條件為：使用磨石：MetalBond＃800、磨石直徑：150mm、磨石轉(zhuǎn)速：2000rpm、磨石移行速度：0.1μm/秒、磨削實施時間：30分鐘。進一步，通過單面高速精密精研機對GaN基板的里面進行了研磨。N極性面的機械研磨的實施條件是：平臺轉(zhuǎn)速：200rpm、壓力：0.25MPa、研磨液：游離磨料直徑3μm的金剛石漿料、研磨液供給量：0.3L/min，以實施時間為20分鐘而實施了研磨。而且，用熱板將貼附有GaN基板的陶瓷板加熱，從而將蠟溶化并且剝離了GaN基板。另外，將GaN基板的作為另一個面的表面，與里面同樣地進行了磨削、研磨。磨削條件是：使用磨石：MetalBond＃800、磨石直徑：200mm、磨石轉(zhuǎn)速：2500rpm、磨石移行速度：0.1μm/秒、磨削實施時間：30分鐘。研磨條件是：平臺轉(zhuǎn)速：200rpm、壓力：0.30MPa、研磨液：游離磨料直徑1μm的金剛石漿料、研磨液供給量：0.30L/min，使研磨實施時間成為20分鐘。而且，磨削、研磨后的GaN基板的厚度為400μm。接著，通過外徑加工裝置，按照直徑成為76.2mm(3英寸)的方式實施了GaN基板的外徑加工。接著，以去除附著于GaN基板的表面的蠟為目的，使用IPA(異丙醇)進行煮沸洗滌30分鐘。在該洗滌時，將洗滌實施溫度設(shè)定為41℃。另外，以GaN基板的加工應(yīng)變的去除、以及源自埋入于基板表面的金剛石漿料的碳成分的去除為目的，將GaN基板浸沒于25%NH4OH溶液而進行了濕法蝕刻。在濕法蝕刻中，將蝕刻實施溫度設(shè)為77℃，實施了90分鐘。將GaN基板的洗滌條件以及濕法蝕刻條件示于表1。表1最后，利用純水將GaN基板進行洗滌，用氮氣槍干燥，從而獲得了實施例1的GaN基板。(實施例2~14、比較例1~7)在實施例2~14、比較例1~7中，將實施例1中的洗滌條件(洗滌實施溫度)以及濕法蝕刻條件(蝕刻實施溫度)按照表1所示變更，除此以外，在與實施例1同樣的條件下制造了GaN基板。對于由上述實施例1~14和比較例1~7獲得的GaN基板，進行表面的EDX測定，對GaN基板的表面殘存的碳量進行了評價。具體而言，使用作為掃描型電子顯微鏡(SEM)的VE-9800S(KEYENCE制)和作為EDX譜圖檢出器的GENESIS2000(EDAX公司制)，將特性X射線的取出角度設(shè)為16.28°，測定了GaN基板的中心位置的EDX譜圖。使SEM的加速電壓變化為3kV、5kV、8kV而測定。各個加速電壓時的電子的進入深度根據(jù)式(1)分別算出為0.09μm、0.20μm、0.45μm。而且，為了測定相對于GaN基板的基板表面附近的碳的量，調(diào)查了EDX譜圖的GaLα(約1.100keV)的峰強度/CKα(約0.266keV)的峰強度之比。將其結(jié)果示于表2。表2根據(jù)表2確認了，在SEM的加速電壓為3kV時，IPA的煮沸洗滌溫度、NH4OH的濕法蝕刻溫度越高，則GaLα/CKα的峰強度比越高，去除基板表面附近的碳。另一方面，在SEM的加速電壓為5kV和8kV時，EDX譜圖的GaLα/CKα的峰強度比基本上沒有變化。這是由于，電子射線進入GaN基板表面的進入深度大，沒有顯現(xiàn)基板表面附近的碳的變化。鑒于該結(jié)果，為了調(diào)查表面附近的碳的變化，可認為將加速電壓設(shè)為3kV是適當?shù)?。接著，使用由實施例和比較例獲得的GaN基板而制造光設(shè)備，測定其發(fā)光強度，從而對其結(jié)晶性進行了評價。通過MOVPE法，在GaN基板的Ga極性面(表面)上，在基板溫度1020℃，在H2載氣中供給氨以及三甲基鎵和三甲基銦，生長出圖4所示的外延膜的結(jié)構(gòu)。具體而言，在實施例1的GaN基板1(厚度400μm)上，層疊GaN緩沖層2(厚度2500nm)，通過使InGaN阻隔層(厚度約8nm)和InGaN阱層(厚度約5nm)交替地層疊6周期并且進一步使InGaN阻隔層(厚度約8nm)生長而得到的多重量子阱層3，GaN帽層4(厚度約30nm)層疊，從而制造了光設(shè)備10。關(guān)于所制造的光設(shè)備，通過光致發(fā)光測定裝置RPM2000(ACCENT公司制)，實施了對應(yīng)于GaN基板中心位置的InGaN量子阱層的帶隙(bandgap)的波長的光致發(fā)光峰強度的測定。光致發(fā)光測定的條件是：激光源：波長325nmHe-Cd激光器、受光狹縫寬度：0.1mm、測定波長范圍：367.9nm~432.4nm。調(diào)查了GaN基板的發(fā)光強度。將調(diào)查得到的結(jié)果示于表3。表3根據(jù)表3，關(guān)于峰強度比為2.0以上且低于3.0的實施例1~5的光設(shè)備，光致發(fā)光的發(fā)光強度為1.493~1.563Volt/mW。另外，關(guān)于峰強度比為3.0以上的實施例6~14的光設(shè)備，其發(fā)光強度為2.965~3.152Volt/mW。另一方面，峰強度比小于2.0的比較例1~7的光設(shè)備為0.478~0.589Volt/mW。即，在比較例1~7中，與實施例1~14相比較而言發(fā)光強度降低?？烧J為在比較例1~7中，加速電壓3kV的GaLα/CKα的峰強度比小于2.0，使用有表面殘存的碳量比較多的GaN基板，因此在使氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶進行生長時結(jié)晶性惡化，從而降低了發(fā)光強度。與此相對，可認為在實施例1~14中，使用有峰強度比為2.0以上的GaN基板，因此表面殘存的碳成分少，所生長的氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶的結(jié)晶性良好?？烧J為特別是在峰強度比為3.0以上的實施例6~14中，殘存的碳量更少，外延生長層的結(jié)晶性進一步變良好。而且，結(jié)晶性良好，結(jié)果在實施例1~14的光設(shè)備中，發(fā)光強度的降低受抑制，獲得了大的發(fā)光強度。