本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體模板(nitridesemiconductortemplate)及其制造方法、以及外延片(epitaxialwafer)。

背景技術(shù)：

氮化鎵(gan)、氮化鎵鋁(algan)、氮化銦鎵(ingan)等氮化物半導(dǎo)體作為能夠發(fā)出從紅色至紫外的光的發(fā)光元件材料而受到關(guān)注。

作為氮化物半導(dǎo)體晶體的生長方法之一，有以金屬氯化物氣體和氨氣為原料的氫化物氣相外延(hvpe：hydridevaporphaseepitaxy)法。利用hvpe法時的晶體生長速度為10μm/hr以上至100μm/hr以上，較之金屬有機(jī)化合物氣相外延(movpe：metal-organicvaporphaseepitaxy)法、分子束外延(mbe：molecularbeamepitaxy)法的典型的晶體生長速度數(shù)μm/hr而言顯著增大。

因此，hvpe法常用于制造例如gan自支撐襯底(例如，參見專利文獻(xiàn)1)、aln自支撐襯底。此處所謂自支撐襯底，是指能夠保持自身的形狀、且具有不會在操作上產(chǎn)生不良情況的程度的強(qiáng)度的襯底。

另外，由氮化物半導(dǎo)體形成的發(fā)光二極管(led)通常形成于藍(lán)寶石襯底上，在其進(jìn)行晶體生長時，在襯底的表面形成緩沖層后，在其上方依次形成厚度為10～15μm左右的包含n型包覆層(cladlayer)的gan層、ingan/gan多量子阱的發(fā)光層(合計為數(shù)百nm厚)、p型包覆層(200～500nm厚)。發(fā)光層下側(cè)的gan層之所以較厚，是為了對藍(lán)寶石襯底上的gan的結(jié)晶性加以改善等。

在利用movpe法進(jìn)行晶體生長的情況下，為了形成上述led的結(jié)構(gòu)，典型地需要6小時左右的時間，其中的一半左右是生長出被稱為模板的位于發(fā)光層下側(cè)的gan層所需要的時間。由此可知，如果可以將生長速度特別快的hvpe法應(yīng)用于模板部分的生長，則能夠大幅縮短生長時間，從而能夠極大地降低led晶片的制造成本。

另一方面，制造氮化物半導(dǎo)體模板時，無論使用何種晶體生長方法，均存在產(chǎn)生翹曲的問題，所述翹曲是由于藍(lán)寶石與氮化物半導(dǎo)體層的熱膨脹系數(shù)存在較大差異而產(chǎn)生的。例如，使厚度為10～15μm左右的gan層在直徑為50.8mm、厚度為430μm±15μm的常規(guī)尺寸的藍(lán)寶石襯底上進(jìn)行生長時，產(chǎn)生約120～180μm的翹曲；在直徑為100mm、厚度為650μm±20μm的藍(lán)寶石襯底上進(jìn)行生長時，產(chǎn)生約260～400μm的翹曲；在直徑為150mm、厚度為1300μm±25μm的藍(lán)寶石襯底上進(jìn)行生長時，產(chǎn)生約160～240μm的翹曲。

為了減小該翹曲量，可考慮增厚藍(lán)寶石襯底、或減薄氮化物半導(dǎo)體層這樣的應(yīng)對處理方法，但若增厚藍(lán)寶石襯底，則成本增加，若減薄氮化物半導(dǎo)體層，則產(chǎn)生晶體品質(zhì)降低這樣的問題。

另外，作為用于減小氮化物半導(dǎo)體模板的翹曲的其他方法，已知有在襯底的背面形成應(yīng)力抵消層的方法(例如，參見專利文獻(xiàn)2)、在襯底的背面和側(cè)面形成應(yīng)力緩和層的方法(例如，參見專利文獻(xiàn)3)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第3886341號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2003-113000號公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開2006-278999號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

專利文獻(xiàn)2所公開的方法中，在使氮化物半導(dǎo)體層生長于襯底的表面上之前，需要在襯底的背面形成應(yīng)力抵消層。專利文獻(xiàn)3所公開的方法中，在使氮化物半導(dǎo)體層生長于襯底的表面上之后，需要在襯底的背面和側(cè)面形成應(yīng)力緩和層。由于應(yīng)力抵消層及應(yīng)力緩和層與氮化物半導(dǎo)體層分別利用不同的工序而形成，因此，氮化物半導(dǎo)體模板制造工序整體的生產(chǎn)能力(throughput)大幅度降低。

本發(fā)明的目的之一在于提供可降低翹曲且良好地保持氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶性、并且能夠在不會大幅降低生產(chǎn)能力的情況下進(jìn)行制造的氮化物半導(dǎo)體模板及其制造方法；以及包含該氮化物半導(dǎo)體模板的外延片。

用于解決課題的手段

按照本發(fā)明的一實施方式，可提供[1]～[6]所述的氮化物半導(dǎo)體模板。另外，按照本發(fā)明的其他實施方式，可提供[7]所述的外延片、[8]～[11]所述的氮化物半導(dǎo)體模板的制造方法。

[1]氮化物半導(dǎo)體模板，其具有：

異質(zhì)襯底(heterogeneoussubstrate)；

由氮化物半導(dǎo)體形成的第一氮化物半導(dǎo)體層，所述第一氮化物半導(dǎo)體層形成于所述異質(zhì)襯底的一個面上，且面內(nèi)厚度偏差為4.0％以下；和

由所述氮化物半導(dǎo)體形成的第二氮化物半導(dǎo)體層，所述第二氮化物半導(dǎo)體層形成于所述異質(zhì)襯底的另一個面的包括外周在內(nèi)的環(huán)狀區(qū)域上，且厚度為1μm以上。

[2]如[1]所述的氮化物半導(dǎo)體模板，其中，所述異質(zhì)襯底包括圓形襯底，所述環(huán)狀區(qū)域包括所述另一個面中的下述圓的外側(cè)區(qū)域，所述圓以所述異質(zhì)襯底的中心為中心、以從所述異質(zhì)襯底的半徑減去2mm而得到的長度為半徑。

[3]如[1]或[2]所述的氮化物半導(dǎo)體模板，其中，所述另一個面的被所述環(huán)狀區(qū)域包圍的區(qū)域的形狀是以所述異質(zhì)襯底的中心為中心的圓。

[4]如[1]～[3]中任一項所述的氮化物半導(dǎo)體模板，所述氮化物半導(dǎo)體模板的翹曲量(warp)為100μm以下。

[5]如[4]所述的氮化物半導(dǎo)體模板，其中，所述第一氮化物半導(dǎo)體層與所述第二氮化物半導(dǎo)體層的厚度之差為5μm以下。

[6]如[1]～[5]中任一項所述的氮化物半導(dǎo)體模板，其中，所述氮化物半導(dǎo)體含有g(shù)an。

[7]外延片，其具有[1]～[6]中任一項所述的氮化物半導(dǎo)體模板、和形成于所述半導(dǎo)體模板上的發(fā)光層。

[8]氮化物半導(dǎo)體模板的制造方法，所述制造方法包括下述工序：

使第一氮化物半導(dǎo)體層生長于異質(zhì)襯底的一個面上的工序，所述第一氮化物半導(dǎo)體層由氮化物半導(dǎo)體形成，且面內(nèi)厚度偏差為4.0％以下；和

使第二氮化物半導(dǎo)體層生長于所述異質(zhì)襯底的另一個面的包括外周在內(nèi)的環(huán)狀區(qū)域上的工序，所述第二氮化物半導(dǎo)體層由所述氮化物半導(dǎo)體形成，且厚度為1μm以上。

[9]如[8]所述的氮化物半導(dǎo)體模板的制造方法，其中，在所述異質(zhì)襯底相對于襯底托架(holder)的基體的上表面而言以0.5°以上且30°以下的角度傾斜的狀態(tài)下，將所述異質(zhì)襯底保持于所述襯底托架上，在使所述襯底托架進(jìn)行面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的同時，從與所述襯底托架的基體的上表面平行的方向、垂直的方向、或這兩個方向流入原料氣體，從而使所述第一氮化物半導(dǎo)體層及第二氮化物半導(dǎo)體層生長。

[10]如[8]或[9]所述的半導(dǎo)體模板的制造方法，其中，所述異質(zhì)襯底包括圓形襯底、或具有定位平邊(orientalflat)和指示平邊(indexflat)中的至少任一者的圓形襯底，所述環(huán)狀區(qū)域包括所述另一個面中的下述圓的外側(cè)區(qū)域，所述圓以所述異質(zhì)襯底的中心為中心、以從所述異質(zhì)襯底的半徑減去2mm而得到的長度為半徑。

[11]如[8]～[10]中任一項所述的氮化物半導(dǎo)體模板的制造方法，其中，所述另一個面的被所述環(huán)狀區(qū)域包圍的區(qū)域的形狀是以所述異質(zhì)襯底的中心為中心的圓。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，可以提供可降低翹曲且良好地保持氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶性、并且能夠在不會大幅降低生產(chǎn)能力的情況下進(jìn)行制造的氮化物半導(dǎo)體模板及其制造方法；以及包含該氮化物半導(dǎo)體模板的外延片。

附圖說明

[圖1]圖1是表示現(xiàn)有例涉及的氮化物半導(dǎo)體模板的垂直剖視圖。

[圖2]圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式涉及的氮化物半導(dǎo)體模板的垂直剖視圖。

[圖3a]圖3a是表示從背面?zhèn)扔^察到的氮化物半導(dǎo)體模板的平面圖。

[圖3b]圖3b是表示背面處的以異質(zhì)襯底的中心為中心、以從異質(zhì)襯底的半徑減去2mm而得到的長度為半徑的圓的說明圖。

[圖4]圖4是表示用于制造本發(fā)明的第一實施方式涉及的半導(dǎo)體模板的hvpe裝置的垂直剖視圖。

[圖5]圖5是表示本發(fā)明的第二實施方式涉及的用于發(fā)光元件的外延片的垂直剖視圖。

[圖6]圖6是表示本發(fā)明的第二實施方式涉及的發(fā)光元件的垂直剖視圖。

[圖7a]圖7a是表示實施例1涉及的被保持于襯底托架上的異質(zhì)襯底的俯視圖。

[圖7b]圖7b是表示實施例1涉及的被保持于襯底托架上的異質(zhì)襯底表示側(cè)視圖。

[圖8a]圖8a是表示實施例2涉及的被保持于襯底托架上的異質(zhì)襯底的俯視圖。

[圖8b]圖8b是表示實施例2涉及的被保持于襯底托架上的異質(zhì)襯底的側(cè)視圖。

[圖9a]圖9a是表示實施例3涉及的被保持于襯底托架上的異質(zhì)襯底的俯視圖。

[圖9b]圖9b是表示實施例3涉及的被保持于襯底托架上的異質(zhì)襯底的側(cè)視圖。

[圖10a]圖10a是表示比較例1涉及的被保持于襯底托架上的異質(zhì)襯底的俯視圖。

[圖10b]圖10b是表示比較例1涉及的被保持于襯底托架上的異質(zhì)襯底的垂直剖視圖。

具體實施方式

圖1是表示現(xiàn)有例涉及的氮化物半導(dǎo)體模板50的垂直剖視圖。

氮化物半導(dǎo)體模板50具有：藍(lán)寶石襯底、si襯底、sic襯底等異質(zhì)襯底51；和氮化物半導(dǎo)體層53，所述氮化物半導(dǎo)體層53是在異質(zhì)襯底51的一個面51a上隔著緩沖層52通過外延生長而形成的。

由于異質(zhì)襯底51和氮化物半導(dǎo)體層53的熱膨脹系數(shù)不同，因而在氮化物半導(dǎo)體層53的生長后，使溫度從高溫狀態(tài)下降至室溫時，氮化物半導(dǎo)體模板50發(fā)生翹曲。

例如，藍(lán)寶石的熱膨脹系數(shù)在a軸方向為7.5×10^-6/k、在c軸方向為8.5×10^-6/k，而gan的熱膨脹系數(shù)在a軸方向為5.59×10^-6/k、在c軸方向為3.17×10^-6/k，小于藍(lán)寶石晶體的熱膨脹系數(shù)。

因此，在異質(zhì)襯底51為c面藍(lán)寶石襯底、氮化物半導(dǎo)體層53為c面gan襯底的情況下，如圖1所示的那樣，氮化物半導(dǎo)體模板50發(fā)生了翹曲，即，氮化物半導(dǎo)體層53的生長面即面51a側(cè)凸起。

該氮化物半導(dǎo)體模板50的翹曲隨著氮化物半導(dǎo)體層53的厚度增加而變大。另一方面，為了提高氮化物半導(dǎo)體層53的結(jié)晶性，要求較厚地形成氮化物半導(dǎo)體層53。因此，氮化物半導(dǎo)體層53的結(jié)晶性的提高與氮化物半導(dǎo)體模板50的翹曲的降低之間存在此消彼長(trade-off)的關(guān)系。

例如，在將氮化物半導(dǎo)體層53為gan層的氮化物半導(dǎo)體模板50用于制造led(發(fā)光二極管，lightemittingdiode)的情況下，通常，認(rèn)為氮化物半導(dǎo)體層53的(0004)面的x射線搖擺曲線的半峰寬為300arcsec以下、且(10-12)面的x射線搖擺曲線的半峰寬為400arcsec以下是優(yōu)選的。并且，為了使氮化物半導(dǎo)體層53具有該水平的結(jié)晶性，需要使厚度為5μm以上、優(yōu)選10μm以上，因此，氮化物半導(dǎo)體模板50的翹曲必然變大。

以下，對本發(fā)明的實施方式涉及的氮化物半導(dǎo)體模板進(jìn)行說明，所述氮化物半導(dǎo)體模板能夠在降低翹曲、且良好地保持氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶性的同時進(jìn)行制造。

〔第一實施方式〕

(氮化物半導(dǎo)體模板的結(jié)構(gòu))

圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式涉及的氮化物半導(dǎo)體模板10的垂直剖視圖。

如圖2所示的那樣，氮化物半導(dǎo)體模板10具有：異質(zhì)襯底11；第一氮化物半導(dǎo)體層13，所述第一氮化物半導(dǎo)體層13是在異質(zhì)襯底11的一個面11a上隔著緩沖層12而形成的，且面內(nèi)厚度偏差為4.0％以下；和第二氮化物半導(dǎo)體層15，所述第二氮化物半導(dǎo)體層15是在異質(zhì)襯底11的另一個面11b上隔著緩沖層14而形成的，且厚度為1μm以上。

第一氮化物半導(dǎo)體層13的面內(nèi)厚度偏差的計算方法如下所述。首先，在以第一氮化物半導(dǎo)體層13的表面的中心為中心、以從第一氮化物半導(dǎo)體層13的半徑減去3mm而得到的長度為半徑的圓的內(nèi)側(cè)的區(qū)域內(nèi)，沿相互垂直的x軸方向及y軸方向畫出線段，對將上述線段分別5等分的合計9處測定點的膜厚進(jìn)行測定。然后，將求得的9個點的膜厚的標(biāo)準(zhǔn)偏差的值除以9個點的膜厚的平均值，將得到的值作為第一氮化物半導(dǎo)體層13的面內(nèi)厚度偏差。

異質(zhì)襯底11是藍(lán)寶石襯底、sic襯底等由氮化物半導(dǎo)體以外的材料形成的襯底。異質(zhì)襯底11可以是常見的平坦襯底fss(平坦藍(lán)寶石襯底，flatsapphiresubstrate)，也可以是在表面形成有多個凸部的pss(圖案化藍(lán)寶石襯底，patternedsapphiresubstrate)。

另外，異質(zhì)襯底11可以是面11a和面11b均為鏡面的雙鏡面襯底，也可以是面11a為鏡面、且面11b為研磨蝕刻面的單鏡面襯底。但是，在單鏡面襯底的情況下，根據(jù)面11b的面狀態(tài)不同，存在第一氮化物半導(dǎo)體層13與第二氮化物半導(dǎo)體層15的生長速度之差變得過大的情況，該情況下，需要對生長速度進(jìn)行確認(rèn)，然后調(diào)節(jié)生長條件，以使得第一氮化物半導(dǎo)體層13與第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度之差不會變得過大。

另外，異質(zhì)襯底11典型地為圓形襯底，但也可以是具有其他形狀的襯底。此處，圓形襯底也包括形成有定位平邊和指示平邊中的至少任一者的襯底。

第一氮化物半導(dǎo)體層13和第二氮化物半導(dǎo)體層15由相同的氮化物半導(dǎo)體形成，并在相同的工序中同時形成。此處，構(gòu)成第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15的氮化物半導(dǎo)體是具有由alxinygazn(0≤x≤1、0≤y<1、0≤z≤1、x+y+z≤1)表示的組成的物質(zhì)，可含有摻雜劑。典型地，第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15由不含摻雜劑的gan形成。

緩沖層12和緩沖層14由下述材料形成，所述材料作為構(gòu)成異質(zhì)襯底11的藍(lán)寶石等的晶體、與構(gòu)成第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15的氮化物半導(dǎo)體的晶體之間的緩沖體而發(fā)揮作用。

緩沖層12和緩沖層14由相同的材料形成，并在相同的工序中同時形成。典型地，緩沖層12及緩沖層14由氮化物半導(dǎo)體形成，例如，在異質(zhì)襯底11由藍(lán)寶石形成、第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15由gan形成的情況下，緩沖層12及緩沖層14由aln形成。

圖3a是表示從面11b側(cè)觀察到的氮化物半導(dǎo)體模板10的平面圖。圖3a是異質(zhì)襯底11為具有定位平邊的圓形襯底時的例子。

如圖3a所示的那樣，第二氮化物半導(dǎo)體層15形成于面11b的包括外周在內(nèi)的環(huán)狀區(qū)域上。即，第二氮化物半導(dǎo)體層15的形狀為環(huán)狀。

通過使第二氮化物半導(dǎo)體層15與第一氮化物半導(dǎo)體層13同時進(jìn)行生長，能夠減小氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲。其原因在于，由于第二氮化物半導(dǎo)體層15與異質(zhì)襯底11的熱膨脹系數(shù)的差異而在氮化物半導(dǎo)體模板10內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力在抵消由于第一氮化物半導(dǎo)體層13與異質(zhì)襯底11的熱膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生的應(yīng)力的方向上發(fā)揮作用。

通過將第二氮化物半導(dǎo)體層15形成環(huán)狀，能夠降低由于第二氮化物半導(dǎo)體層15與異質(zhì)襯底11的熱膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生的應(yīng)力的各向異性，從而能夠有效地降低氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲。

根據(jù)第二氮化物半導(dǎo)體層15的大小等不同，降低氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲的效果有可能產(chǎn)生差異，本申請的發(fā)明人已確認(rèn)，在異質(zhì)襯底11為圓形襯底、或如圖3a所示的那樣的具有定位平邊11c的圓形襯底的情況下，當(dāng)上述環(huán)狀區(qū)域包括面11b中的下述圓的外側(cè)區(qū)域時，可得到更優(yōu)異的效果，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑減去2mm而得到的長度為半徑。

圖3b是表示面11b中的、以異質(zhì)襯底11的中心o為中心、以從異質(zhì)襯底的11半徑減去2mm而得到的長度為半徑的圓11d的說明圖。

如圖3b所示的那樣，異質(zhì)襯底11具有定位平邊11c，但其中心o與形成定位平邊11c之前的狀態(tài)時的中心相同。另外，圖中的r表示異質(zhì)襯底11的半徑、即中心o與外周的圓弧部分之間的距離。

如上述那樣，若形成有第二氮化物半導(dǎo)體層15的環(huán)狀區(qū)域為包括面11b中的圓11d的外側(cè)區(qū)域的區(qū)域，則無論其形狀、大小如何，均能得到優(yōu)異的降低氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲的效果，更優(yōu)選的是，如圖3a所示的那樣，面11b的被環(huán)狀區(qū)域包圍的區(qū)域的形狀為以中心o為中心的圓。該情況下，第二氮化物半導(dǎo)體層15的形狀為大致同心圓(在沒有定位平邊11c的情況下為同心圓)。

氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲的位移分布(displacementdistribution)為同心圓狀時，翹曲對于晶體品質(zhì)等的影響被抑制為最低。通過使第二氮化物半導(dǎo)體層15的形狀為大致同心圓，能夠使殘留于氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲的位移分布為同心圓狀。

需要說明的是，本申請的發(fā)明人已確認(rèn)，在上述環(huán)狀區(qū)域包括面11b中的下述圓的外側(cè)區(qū)域、且面11b的被環(huán)狀區(qū)域包圍的區(qū)域的形狀為以中心o為中心的圓的情況下，能夠以與在面11b的整個面上形成第二氮化物半導(dǎo)體層15的情況大致相同的程度降低氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑減去2mm而得到的長度為半徑。

此外，本申請的發(fā)明人還確認(rèn)了，在異質(zhì)襯底11為具有通常的標(biāo)準(zhǔn)厚度(例如，直徑為50.8mm時厚度為430μm±15μm、直徑為100mm時厚度為650μm±20μm、直徑為150mm時厚度為1300μm±25μm)的藍(lán)寶石襯底的情況下，除了上述條件以外，通過使第一氮化物半導(dǎo)體層13與第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度之差為5μm以下，從而氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲量(warp)被抑制為約100μm以下，通過使第一氮化物半導(dǎo)體層13與第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度之差為1μm以下，從而氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲量(warp)被抑制為約30μm以下。此處，表示翹曲量的warp為從氮化物半導(dǎo)體模板10的表面的3點基準(zhǔn)平面到最高點的距離、與從氮化物半導(dǎo)體模板10的表面的3點基準(zhǔn)平面到最低點的距離的絕對值的總和。3點基準(zhǔn)平面的3點是設(shè)定于氮化物半導(dǎo)體模板10的表面上的3個點，所述點在以氮化物半導(dǎo)體模板10的表面的中心為中心、以氮化物半導(dǎo)體模板10的半徑的97％的長度為半徑的圓上以120°間隔進(jìn)行設(shè)定。

在實施使發(fā)光層生長于氮化物半導(dǎo)體模板10上的led制作工藝的情況下，若氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲量(warp)大于100μm，則會產(chǎn)生下述問題：發(fā)光層生長的面內(nèi)均勻性降低；在工藝中異質(zhì)襯底11的背面吸附變得困難；等等。因此，氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲量(warp)優(yōu)選為100μm以下。

需要說明的是，在異質(zhì)襯底11的厚度比通常的標(biāo)準(zhǔn)厚度薄的情況下，即使第一氮化物半導(dǎo)體層13與第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度之差為5μm以下，也存在氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲量(warp)大于100μm的情況，這樣的情況下，通過進(jìn)一步減小第一氮化物半導(dǎo)體層13與第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度之差，能夠?qū)⒌锇雽?dǎo)體模板10的翹曲量(warp)抑制為100μm以下。通過使用薄的異質(zhì)襯底11，能夠降低異質(zhì)襯底11的價格。

另外，如上所述，第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度為1μm以上。其原因在于，若第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度小于1μm，則即使減小第一氮化物半導(dǎo)體層13與第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度之差，降低氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲量的效果仍然會變小。

如以往的氮化物半導(dǎo)體模板的制造工藝那樣，當(dāng)使氮化物半導(dǎo)體層僅生長于襯底的表面上時，也仍然存在微量的原料氣體環(huán)流至襯底的背面?zhèn)取亩箶?shù)nm～數(shù)十nm的厚度的層生長的情況，即使第一氮化物半導(dǎo)體層13與第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度之差小，降低氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲量的效果仍然小。

(氮化物半導(dǎo)體模板的制造方法)

本實施方式涉及的氮化物半導(dǎo)體模板10的制造中，使氮化物半導(dǎo)體層生長于襯底的兩個面上，因此，較之使氮化物半導(dǎo)體層僅生長于襯底的一個面上的情況而言，晶體生長速度更慢。因此，氮化物半導(dǎo)體模板10的制造中優(yōu)選使用晶體生長速度比movpe法、mbe法顯著更快的hvpe法。以下，對使用hvpe法時的氮化物半導(dǎo)體模板10的制造方法的例子進(jìn)行說明。

[hvpe裝置的構(gòu)成]

圖4是表示用于制造本發(fā)明的第一實施方式涉及的半導(dǎo)體模板10的hvpe裝置的垂直剖視圖。

hvpe裝置1在反應(yīng)爐2內(nèi)具有：原料區(qū)域3a，所述原料區(qū)域3a用于產(chǎn)生緩沖層12、第一氮化物半導(dǎo)體層13、緩沖層14、及第二氮化物半導(dǎo)體層15的原料氣體；生長區(qū)域3b，所述生長區(qū)域3b中設(shè)置有異質(zhì)襯底11，并實施緩沖層12、第一氮化物半導(dǎo)體層13、緩沖層14、及第二氮化物半導(dǎo)體層15的晶體生長。

分別利用加熱器4a和加熱器4b，將原料區(qū)域3a和生長區(qū)域3b分別加熱至例如約850℃和1120℃。原料區(qū)域3a位于原料氣體等的氣流的上游，生長區(qū)域3b位于下游。

另外，hvpe裝置1中，從原料區(qū)域3a朝向生長區(qū)域3b設(shè)置有摻雜管線6a、v族管線6b、iii族(ga)管線6c、iii族(al)管線6d這4個系統(tǒng)的氣體供給管線6。

從v族管線6b與作為氮源的nh3氣體一同供給作為載氣的氫氣、氮氣或它們的混合氣體。

從iii族管線6c與hcl氣體一同供給作為載氣的氫氣、氮氣或它們的混合氣體。在iii族管線6c的中途具有裝入有金屬鎵(ga)的罐體(tank)7，在該罐體7中裝有g(shù)a熔融液7a。通過在iii族管線6c中流入hcl氣體，從而與金屬ga進(jìn)行反應(yīng)而生成gacl氣體，所述gacl氣體被送至生長區(qū)域3b。

從iii族管線6d與hcl氣體一同供給作為載氣的氫氣、氮氣或它們的混合氣體。在iii族管線6d的中途具有裝入有金屬鋁(al)的罐體8，在該罐體8中裝有固態(tài)的al顆粒8a。通過在iii族管線6d中流入hcl氣體，從而與金屬al進(jìn)行反應(yīng)而生成alcl3氣體，所述alcl3氣體被送至生長區(qū)域3b。

在使無摻雜gan層(un-gan層)等不含摻雜劑的晶體層生長的情況下，例如從摻雜管線6a導(dǎo)入氫/氮的混合氣體，在使n型gan層等含有摻雜劑的晶體層生長的情況下，例如從摻雜管線6a導(dǎo)入作為si源的二氯硅烷氣體(用氫氣稀釋，100ppm)、和hcl氣體、氫氣及氮氣。另外，在晶體生長后為了除去附著于hvpe裝置1內(nèi)的gan系附著物而進(jìn)行烘烤時，從摻雜管線6a導(dǎo)入hcl氣體、氫氣、及氮氣。

在生長區(qū)域3b中設(shè)置有以3～100r/min左右的轉(zhuǎn)速進(jìn)行面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的載盤(tray)5，在與氣體供給管線6的出口部分平行的載盤5的面5a上設(shè)置有用于保持襯底的襯底托架40，異質(zhì)襯底11被襯底托架40保持。在載盤5的面5a上設(shè)置有用于放置襯底托架40的嵌合部。

通過使從氣體供給管線6的出口導(dǎo)入的各種原料氣體在異質(zhì)襯底11的表面上進(jìn)行反應(yīng)，從而可使得緩沖層12、第一氮化物半導(dǎo)體層13、緩沖層14、及第二氮化物半導(dǎo)體層15生長。流至異質(zhì)襯底11的后方的原料氣體等從反應(yīng)爐2的最下游部通過管線9排出。

氣體供給管線6的各配管、罐體7、8、載盤5的旋轉(zhuǎn)軸5b是由高純度石英制造的，載盤5是由涂布有sic的碳制造的。

[將異質(zhì)襯底設(shè)置于hvpe裝置中的方法]

以下，針對后述的實施例1涉及的襯底托架41，舉出襯底托架40的一例進(jìn)行說明。

圖7a及7b分別為表示被保持于襯底托架40的一例即襯底托架41上的異質(zhì)襯底11的俯視圖和側(cè)視圖。

襯底托架41具有：板狀的基體41c；突起部41a，其支承異質(zhì)襯底11的面11b的中心附近；和多個突起部41b，其支承異質(zhì)襯底11的側(cè)面。突起部41a的上表面相對于基體41c的上表面具有規(guī)定的傾斜度，異質(zhì)襯底11以具有該規(guī)定的傾斜度的狀態(tài)而被保持于襯底托架41上。

在異質(zhì)襯底11相對于基體41c的上表面具有規(guī)定的傾斜度的狀態(tài)下，使設(shè)置有襯底托架41的載盤5旋轉(zhuǎn)，同時進(jìn)行晶體生長，由此，能夠同時使異質(zhì)襯底11的面11a上的第一氮化物半導(dǎo)體層13和面11b上的第二氮化物半導(dǎo)體層15生長。

異質(zhì)襯底11相對于基體41c的上表面而言的規(guī)定的傾斜度優(yōu)選為0.5°以上且30°以下。小于0.5°時，原料氣體幾乎不會環(huán)流至面11b側(cè)，第二氮化物半導(dǎo)體層15有可能無法充分進(jìn)行生長。另一方面，大于30°時，存在生長于面11a上的第一氮化物半導(dǎo)體層13的膜厚分布的均勻性及結(jié)晶性降低的趨勢。

需要說明的是，在hvpe裝置1內(nèi)的原料氣體的流入方向與基體41c的上表面平行、垂直、或所述兩者的各情況下，異質(zhì)襯底11的優(yōu)選傾斜角度有所變化，但只要相對于基體41c的上表面而言為0.5°以上且30°以下即可，在任意情況下均能夠使第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15順利地生長。

需要說明的是，異質(zhì)襯底11的傾斜角度的物理極限值根據(jù)hvpe裝置1的結(jié)構(gòu)的不同而不同，因此，在大幅度傾斜時需要特別注意。

另外，在襯底托架41具有以略微離開基體41c的方式保持異質(zhì)襯底11的結(jié)構(gòu)的情況下，面11b上的第二氮化物半導(dǎo)體層15的生長效率更加優(yōu)異。

根據(jù)本實施方式，使異質(zhì)襯底11的面11a上的第一氮化物半導(dǎo)體層13、和面11b上的第二氮化物半導(dǎo)體層15同時生長，因此，僅可獲得使氮化物半導(dǎo)體層僅生長于襯底表面上時的1/2～3/4左右的晶體生長速度。但是，與使氮化物半導(dǎo)體分別地生長于襯底的表面和背面上的情況相比，能夠?qū)⒎胖煤腿〕鲆r底的工夫減半，而且原料效率也更好，因此，可以說是比較高效的生長方法。

需要說明的是，由于襯底托架41的突起部41a與異質(zhì)襯底11的面11b相接觸，因而第二氮化物半導(dǎo)體層15不會在面11b的整個面上生長。例如，為了使面11b的環(huán)狀區(qū)域(其上生長有第二氮化物半導(dǎo)體層15)包括面11b中的下述圓的外側(cè)區(qū)域，需要使突起部41a的上表面小于所述圓，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心o為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑減去2mm而得到的長度為半徑。另外，在突起部41a的上表面為圓形的情況下，被面11b的環(huán)狀區(qū)域(其上生長有第二氮化物半導(dǎo)體層15)包圍的區(qū)域的形狀為以中心o為中心的圓。

如上所述，襯底托架41為襯底托架40的一個例子，襯底托架40的結(jié)構(gòu)只要是能夠以規(guī)定的角度固定異質(zhì)襯底11而使其不發(fā)生移動、并且能夠使第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15同時生長的結(jié)構(gòu)即可，沒有特別限定，例如，突起部的形狀、數(shù)量、配置等沒有限定。但是，優(yōu)選具有對異質(zhì)襯底11的定位平邊11c進(jìn)行支承的突起部，以使得異質(zhì)襯底11在旋轉(zhuǎn)時不發(fā)生移動。

襯底托架40的材質(zhì)優(yōu)選為碳、sic、或石英。另外，優(yōu)選對支承異質(zhì)襯底11的面11b的突起部的上表面的邊緣實施錐形加工、r倒角加工。該情況下，原料氣體沿著錐形面、r面流動并使晶體生長，因此，能夠減緩第二氮化物半導(dǎo)體層15的內(nèi)側(cè)邊緣處的膜厚的變化，例如，能夠使得led制作工藝中的真空吸附時的不良情況不易發(fā)生。

在使第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15生長時，載盤5及被載盤5保持的襯底托架40進(jìn)行面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

需要說明的是，在氮化物半導(dǎo)體模板10的制造中使用過一次后的襯底托架40上會附著有g(shù)an系的附著物，因此，需要定期通過在hcl氣體等氣氛中的烘烤而將其除去。

(第一實施方式的效果)

根據(jù)第一實施方式，能夠有效地降低氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲。另外，由于能夠有效地降低氮化物半導(dǎo)體模板10的翹曲，因此，能夠使第一氮化物半導(dǎo)體層13較厚地生長，從而提高其結(jié)晶性。

另外，由于使異質(zhì)襯底11的面11a上的第一氮化物半導(dǎo)體層13、和面11b上的第二氮化物半導(dǎo)體層15同時生長，因此，與利用各自不同的工序使氮化物半導(dǎo)體層生長于襯底的表面和背面上的情況相比，能夠提高生產(chǎn)能力及原料效率。

〔第二實施方式〕

第二實施方式是關(guān)于作為使用第一實施方式涉及的氮化物半導(dǎo)體模板而形成的元件的一例的、外延片的方式。需要說明的是，關(guān)于氮化物半導(dǎo)體模板的構(gòu)成等與第一實施方式相同的特征，省略或簡化了說明。

圖5是表示本發(fā)明的第二實施方式涉及的用于發(fā)光元件的外延片20的垂直剖視圖。外延片20a為使用第一實施方式涉及的氮化物半導(dǎo)體模板10而形成的晶片。

外延片20具有氮化物半導(dǎo)體模板10、形成于氮化物半導(dǎo)體模板10上的n型層21、形成于n型層21上的發(fā)光層22、形成于發(fā)光層22上的p型層23、和形成于p型層23上的接觸層24。

外延片20的異質(zhì)襯底11例如為藍(lán)寶石襯底。另外，氮化物半導(dǎo)體層13例如為厚度為10～15μm左右的無摻雜的gan層。出于改善晶體品質(zhì)等的目的，較厚地形成了氮化物半導(dǎo)體層13。

n型層21例如為n型的gan層。另外，發(fā)光層22例如為由6對ingan/gan構(gòu)成的多量子阱層。另外，p型層23例如為p型的algan層。另外，接觸層24例如為p型的gan層。

可使用例如movpe，采用movpe法在氮化物半導(dǎo)體模板10上形成n型層21、發(fā)光層22、p型層23、及接觸層24。

(第二實施方式的效果)

對于第二實施方式涉及的外延片20的各層而言，翹曲小，并且形成于具有結(jié)晶性優(yōu)異的第一氮化物半導(dǎo)體層13的氮化物半導(dǎo)體模板10上，因此，具有高結(jié)晶性。

〔第三實施方式〕

第三實施方式是關(guān)于作為使用第二實施方式涉及的外延片20而形成的元件的一例的、發(fā)光元件的方式。需要說明的是，關(guān)于外延片20的構(gòu)成等與第二實施方式相同的特征，省略或簡化了說明。

(發(fā)光元件的構(gòu)成)

圖6是表示本發(fā)明的第三實施方式涉及的發(fā)光元件30的垂直剖視圖。發(fā)光元件30為使用外延片20而形成的led元件。

發(fā)光元件30具有：外延片20，其被分割成芯片尺寸；n側(cè)電極墊33，其形成于外延片20的露出了一部分n型層21的區(qū)域上；透明電極31，其形成于接觸層24上；和p側(cè)電極墊32，其形成于透明電極31上。

透明電極31例如為ni/au半透明電極。另外，p側(cè)電極墊32及n側(cè)電極墊33例如為ti/al電極。

(第三實施方式的效果)

本實施方式涉及的發(fā)光元件30是使用具有高結(jié)晶性的外延片20而制造的，因此，具有高亮度和高可靠性。需要說明的是，也可使用氮化物半導(dǎo)體模板10制造晶體管等發(fā)光元件以外的元件。

實施例

以下，對基于上述第一實施方式制造氮化物半導(dǎo)體模板并進(jìn)行評價的結(jié)果進(jìn)行說明。

以下的實施例及比較例中，氮化物半導(dǎo)體模板是使用第一實施方式涉及的hvpe裝置1而形成的。該hvpe裝置1中，使原料氣體沿與載盤5的面5a平行的方向流動。另外，以下的實施例中，于常壓(1個大氣壓)下進(jìn)行晶體生長。

另外，以下的實施例及比較例中，使aln緩沖層生長而作為緩沖層12、14，使無摻雜gan層生長而作為第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15。

〔實施例1〕

(氮化物半導(dǎo)體模板的制造)

實施例1中，作為異質(zhì)襯底11，使用了直徑為100mm、厚度為650μm的單鏡面fss。另外，作為襯底托架40，使用了圖7a、7b所示的碳制襯底托架41。

對異質(zhì)襯底11的面11b的中心附近進(jìn)行支承的突起部41a與面11b中的下述圓接觸，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑(50mm)減去46mm而得到的長度為半徑。

異質(zhì)襯底11以相對于基體41c的上表面而言傾斜0.5°的狀態(tài)被保持于襯底托架41上。

首先，將保持有異質(zhì)襯底11的襯底托架41放置于hvpe裝置1的載盤5上，然后流入純氮氣而排出爐內(nèi)的空氣。接著，在3slm氫氣和7slm氮氣的混合氣體中，使襯底溫度為1100℃，保持10分鐘。

接著，從iii族(al)管線6d導(dǎo)入50sccm的hcl氣體、2slm氫氣、1slm氮氣，從v族管線6b導(dǎo)入50sccm的nh3氣體和1slm氫氣，進(jìn)而從摻雜管線6a導(dǎo)入400sccm的hcl氣體、2.6slm氮氣，使aln晶體膜在異質(zhì)襯底11上生長30秒，形成緩沖層12、14。

接著，從iii族(ga)管線6c導(dǎo)入100sccm的hcl氣體、2slm氫氣、1slm氮氣，從v族管線6b導(dǎo)入2slm的nh3氣體和1slm氫氣，使無摻雜的gan晶體膜以60μm/h(1μm/min)的生長速度在緩沖層12、14上生長15分鐘，形成第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15。經(jīng)過上述工序，得到氮化物半導(dǎo)體模板10。

接著，在流入2slm的nh3氣體和8slm氮氣的同時，對氮化物半導(dǎo)體模板10進(jìn)行冷卻，直到襯底溫度成為室溫左右為止。之后，實施數(shù)十分鐘氮氣吹掃，使hvpe裝置1的反應(yīng)爐2內(nèi)成為氮氣氣氛，然后從hvpe裝置1中取出氮化物半導(dǎo)體模板10。

(氮化物半導(dǎo)體模板的評價)

針對利用上述工序得到的10片氮化物半導(dǎo)體模板10，實施使用了膜厚測定裝置的膜厚測定、翹曲量的測定、使用了x射線衍射裝置的x射線搖擺曲線測定、及使用了光學(xué)顯微鏡的表面觀察。將它們的結(jié)果示于以下表1。

[表1]

表1中的“表面膜厚”表示第一氮化物半導(dǎo)體層13的厚度在面內(nèi)的平均值，“表面膜厚面內(nèi)偏差”表示第一氮化物半導(dǎo)體層13的面內(nèi)厚度偏差，“背面膜厚”表示第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度在面內(nèi)的平均值，“表面與背面的膜厚差”表示第一氮化物半導(dǎo)體層13的厚度的平均值與第二氮化物半導(dǎo)體層15的厚度的平均值之差，“gan(0004)面fwhm”表示第一氮化物半導(dǎo)體層13的中心處的(0004)面的x射線搖擺曲線的半峰寬，“gan(10-12)面fwhm”表示第一氮化物半導(dǎo)體層13的中心處的(10-12)面的x射線搖擺曲線的半峰寬，“凹坑數(shù)”表示第一氮化物半導(dǎo)體層13的表面的直徑為10μm以上的凹坑的數(shù)量。

需要說明的是，在任意氮化物半導(dǎo)體模板10中，第二氮化物半導(dǎo)體層15均形成于異質(zhì)襯底11的面11b中的、除了包括中心在內(nèi)的半徑為2.5mm的區(qū)域以外的區(qū)域上。

如表1所示的那樣，實施例1中，得到了第一氮化物半導(dǎo)體層13的結(jié)晶性良好、且翹曲小的氮化物半導(dǎo)體模板10。

〔實施例2〕

(氮化物半導(dǎo)體模板的制造)

實施例2中，作為異質(zhì)襯底11，使用了直徑為150mm、厚度為1300μm的雙鏡面fss。另外，作為襯底托架40，使用了圖8a、8b所示的碳制襯底托架42。圖8a、8b分別為表示實施例2涉及的被保持于襯底托架42上的異質(zhì)襯底11的俯視圖和側(cè)視圖。

襯底托架42具有板狀的基體42c、對異質(zhì)襯底11的面11b進(jìn)行支承的突起部42a、和多個對異質(zhì)襯底11的側(cè)面進(jìn)行支承的突起部42b。突起部42a的上表面相對于基體42c的上表面而言傾斜30°，異質(zhì)襯底11以相對于基體42c的上表面而言傾斜30°的狀態(tài)被保持于襯底托架42上。

對異質(zhì)襯底11的面11b進(jìn)行支承的突起部42a與面11b中的下述圓相接觸，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑(75mm)減去2mm而得到的長度為半徑。

實施例2中，將構(gòu)成第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15的無摻雜的gan晶體膜的生長時間設(shè)為17分鐘，其他的工序及其條件與上述實施例1相同。

(氮化物半導(dǎo)體模板的評價)

針對利用上述工序得到的10片氮化物半導(dǎo)體模板10，實施使用了膜厚測定裝置的膜厚測定、翹曲量的測定、使用了x射線衍射裝置的x射線搖擺曲線測定、及使用了光學(xué)顯微鏡的表面觀察。將它們的結(jié)果示于以下表2。

[表2]

需要說明的是，在任意氮化物半導(dǎo)體模板10中，第二氮化物半導(dǎo)體層15均形成于異質(zhì)襯底11的面11b中的下述圓的外側(cè)區(qū)域上，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑(75mm)減去2mm而得到的長度為半徑。

如表2所示的那樣，實施例2中，得到了第一氮化物半導(dǎo)體層13的結(jié)晶性良好、且翹曲小的氮化物半導(dǎo)體模板10。

〔實施例3〕

(氮化物半導(dǎo)體模板的制造)

實施例3中，作為異質(zhì)襯底11，使用了直徑為50.8mm、厚度為430μm的單鏡面pss。pss的圖案由多個直徑為2.6μm、高度為1.6μm的三角錐那樣的圓錐形凸部構(gòu)成，凸部之間的間隔為0.4μm。另外，作為襯底托架40，使用了圖9a、9b所示的碳制襯底托架43。圖9a、9b分別為表示實施例3涉及的被保持于襯底托架43上的異質(zhì)襯底11的俯視圖和側(cè)視圖。

襯底托架43具有板狀的基體43c、對異質(zhì)襯底11的面11b進(jìn)行支承的突起部43a、和多個對異質(zhì)襯底11的側(cè)面進(jìn)行支承的突起部43b。突起部43a的上表面相對于基體43c的上表面而言傾斜15°，異質(zhì)襯底11以相對于基體43c的上表面而言傾斜15°的狀態(tài)被保持于襯底托架43上。

對異質(zhì)襯底11的面11b進(jìn)行支承的突起部43a與面11b中的下述圓接觸，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑(25.4mm)減去12.7mm而得到的長度為半徑。

實施例3中，將構(gòu)成第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15的無摻雜的gan晶體膜的生長時間設(shè)為13分鐘，其他的工序及其條件與上述實施例1相同。

(氮化物半導(dǎo)體模板的評價)

針對利用上述工序得到的10片氮化物半導(dǎo)體模板10，實施使用了膜厚測定裝置的膜厚測定、翹曲量的測定、使用了x射線衍射裝置的x射線搖擺曲線測定、及使用了光學(xué)顯微鏡的表面觀察。將它們的結(jié)果示于以下表3。

[表3]

需要說明的是，在任意氮化物半導(dǎo)體模板10中，第二氮化物半導(dǎo)體層15均形成于異質(zhì)襯底11的面11b中的下述圓的外側(cè)區(qū)域上，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑(25.4mm)減去12.7mm而得到的長度為半徑。

如表3所示的那樣，實施例3中，得到了第一氮化物半導(dǎo)體層13的結(jié)晶性良好、且翹曲小的氮化物半導(dǎo)體模板10。

〔比較例1〕

(氮化物半導(dǎo)體模板的制造)

比較例1中，作為異質(zhì)襯底11，使用了直徑為100mm、厚度為650μm的單鏡面fss。另外，作為襯底托架40，使用了圖10a、10b所示的襯底托架60。圖10a、10b分別為表示比較例1涉及的被保持于襯底托架60上的異質(zhì)襯底11的俯視圖和垂直剖視圖。

襯底托架60由具有用于放置異質(zhì)襯底11的锪孔(spotface)60a的板狀基體60b形成。異質(zhì)襯底11的面11b的整個區(qū)域與锪孔60a的底面接觸。比較例1中，锪孔60a的深度為0.5mm。

比較例1中，將構(gòu)成第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15的無摻雜的gan晶體膜的生長時間設(shè)為10分鐘，其他的工序及其條件與上述實施例1相同。

(氮化物半導(dǎo)體模板的評價)

針對利用上述工序得到的10片氮化物半導(dǎo)體模板10，實施使用了膜厚測定裝置的膜厚測定、翹曲量的測定、使用了x射線衍射裝置的x射線搖擺曲線測定、及使用了光學(xué)顯微鏡的表面觀察。將它們的結(jié)果示于以下表4。

[表4]

如表4所示的那樣，對于比較例1涉及的氮化物半導(dǎo)體模板10而言，雖然第一氮化物半導(dǎo)體層13的結(jié)晶性良好，但翹曲量(warp)大，平均值大于100μm。認(rèn)為其原因在于沒有形成第二氮化物半導(dǎo)體層15，從而無法降低翹曲。

〔比較例2〕

(氮化物半導(dǎo)體模板的制造)

比較例2中，作為異質(zhì)襯底11，使用了直徑為150mm、厚度為1300μm的雙鏡面fss。另外，作為襯底托架40，使用了圖10a、10b所示的襯底托架60。比較例2中的襯底托架60的锪孔60a的深度為1.0mm。

比較例2中，將構(gòu)成第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15的無摻雜的gan晶體膜的生長時間設(shè)為12分鐘，其他的工序及其條件與上述比較例1相同。

(氮化物半導(dǎo)體模板的評價)

針對利用上述工序得到的10片氮化物半導(dǎo)體模板10，實施使用了膜厚測定裝置的膜厚測定、翹曲量的測定、使用了x射線衍射裝置的x射線搖擺曲線測定、及使用了光學(xué)顯微鏡的表面觀察。將它們的結(jié)果示于以下表5。

[表5]

如表5所示的那樣，對于比較例2涉及的氮化物半導(dǎo)體模板10而言，雖然第一氮化物半導(dǎo)體層13的結(jié)晶性良好，但翹曲量(warp)大，平均值大于100μm。認(rèn)為其原因在于沒有形成第二氮化物半導(dǎo)體層15，從而無法降低翹曲。

〔比較例3〕

(氮化物半導(dǎo)體模板的制造)

比較例3中，作為異質(zhì)襯底11，使用了直徑為50.8mm、厚度為430μm的單鏡面pss。pss的圖案由多個直徑為2.6μm、高度為1.6μm的三角錐那樣的圓錐形凸部構(gòu)成，凸部之間的間隔為0.4μm。另外，作為襯底托架40，使用了圖10a、10b所示的襯底托架60。比較例3中的襯底托架60的锪孔60a的深度為0.4mm。

比較例3中，將構(gòu)成第一氮化物半導(dǎo)體層13及第二氮化物半導(dǎo)體層15的無摻雜的gan晶體膜的生長時間設(shè)為8分鐘，其他的工序及其條件與上述比較例1相同。

(氮化物半導(dǎo)體模板的評價)

針對利用上述工序得到的10片氮化物半導(dǎo)體模板10，實施使用了膜厚測定裝置的膜厚測定、翹曲量的測定、使用了x射線衍射裝置的x射線搖擺曲線測定、及使用了光學(xué)顯微鏡的表面觀察。將它們的結(jié)果示于以下表6。

[表6]

如表6所示的那樣，對于比較例3涉及的氮化物半導(dǎo)體模板10而言，雖然第一氮化物半導(dǎo)體層13的結(jié)晶性良好，但翹曲量(warp)大，平均值大于100μm。認(rèn)為其原因在于沒有形成第二氮化物半導(dǎo)體層15，從而無法降低翹曲。

〔比較例4〕

(氮化物半導(dǎo)體模板的制造)

比較例4中，作為異質(zhì)襯底11，使用了直徑為150mm、厚度為1300μm的單鏡面fss。另外，與實施例2同樣地，作為襯底托架40，使用了圖8a、8b所示的襯底托架42。

比較例4中，突起部42a的上表面相對于基體42c的上表面而言傾斜32°，異質(zhì)襯底11以相對于基體42c的上表面而言傾斜32°的狀態(tài)被保持于襯底托架42上。

對異質(zhì)襯底11的面11b進(jìn)行支承的突起部42a與面11b中的下述圓接觸，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑(75mm)減去2mm而得到的長度為半徑。

比較例4中，在與上述實施例2相同的條件下進(jìn)行晶體生長。

(氮化物半導(dǎo)體模板的評價)

針對利用上述工序得到的10片氮化物半導(dǎo)體模板10，實施使用了膜厚測定裝置的膜厚測定、翹曲量的測定、使用了x射線衍射裝置的x射線搖擺曲線測定、及使用了光學(xué)顯微鏡的表面觀察。將它們的結(jié)果示于以下表7。

[表7]

需要說明的是，在任意氮化物半導(dǎo)體模板10中，第二氮化物半導(dǎo)體層15均形成于異質(zhì)襯底11的面11b中的下述圓的外側(cè)區(qū)域上，所述圓以異質(zhì)襯底11的中心為中心、以從異質(zhì)襯底11的半徑(75mm)減去2mm而得到的長度為半徑。

如表7所示的那樣，對于比較例4涉及的氮化物半導(dǎo)體模板10而言，雖然第一氮化物半導(dǎo)體層13的結(jié)晶性良好，但第一氮化物半導(dǎo)體層13的面內(nèi)厚度偏差大，平均值大于4.0％。用于制造led元件等半導(dǎo)體發(fā)光元件的氮化物半導(dǎo)體層的厚度在面內(nèi)的偏差通常被規(guī)定為4.0％以下，因此，比較例4涉及的氮化物半導(dǎo)體模板10不適合于制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的用途。認(rèn)為第一氮化物半導(dǎo)體層13的面內(nèi)厚度偏差變大的原因在于異質(zhì)襯底11相對于基體42c的上表面而言的傾斜度大于30°。

以上，對本發(fā)明的實施方式及實施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施方式及實施例，可在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)實施各種變更。例如，氮化物半導(dǎo)體模板10及外延片20也可利用movpe法、mbe法等hvpe法以外的晶體生長方法進(jìn)行制造。另外，氮化物半導(dǎo)體模板10的制造方法可應(yīng)用于所有薄膜在熱膨脹系數(shù)不同的異質(zhì)襯底上的生長，并能夠得到與氮化物半導(dǎo)體模板10同樣的翹曲降低效果。

另外，上述記載的實施方式及實施例并不限定權(quán)利要求書涉及的發(fā)明。此外，需要注意的是，對于用于解決發(fā)明課題的手段而言，實施方式及實施例中說明的特征的組合并非全部為必需。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明可適用于為制造發(fā)光元件等氮化物半導(dǎo)體元件而使用的氮化物半導(dǎo)體模板。

附圖標(biāo)記說明

10氮化物半導(dǎo)體模板

11異質(zhì)襯底

12、14緩沖層

13第一氮化物半導(dǎo)體層

15第二氮化物半導(dǎo)體層

20外延片

30發(fā)光元件