CN114651092A - 13族元素氮化物结晶层、自立基板及功能元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够减少13族元素氮化物结晶层的翘曲这样的厚度方向上的微结构。13族元素氮化物结晶层13包含从氮化镓、氮化铝、氮化铟或它们的混晶中选择的13族元素氮化物结晶，且具有上表面以及底面。在将13族元素氮化物结晶层13沿着与上表面垂直的方向T切割得到的截面中利用阴极发光进行观测时，高亮度层5和低亮度层6交替存在，将高亮度层5的厚度tb设为1时，低亮度层6的厚度td为3以上10以下。

Description

13族元素氮化物结晶层、自立基板及功能元件
技术领域
本发明涉及13族元素氮化物结晶层、自立基板及功能元件。
背景技术
最近，利用助熔剂法来培养高品质且大口径的氮化镓结晶的研究受到关注。该氮化镓结晶除了作为发光元件备受期待以外，作为汽车零部件或半导体元器件用的功率器件也备受期待。
最近，对该氮化镓结晶的微细结构进行控制的技术研究也有所进展。例如，非专利文献1的图5、非专利文献2的图7(a)中，利用阴极发光法，对与GaN(0001)晶面垂直的截面(GaN层的厚度方向上的截面)进行观察。
另外，非专利文献3中，也利用阴极发光法，对与GaN(0001)晶面垂直的截面(GaN层的厚度方向上的截面)进行了观察，在一部分区域能够观察到低亮度层和高亮度层。
此外，对于专利文献1中记载的氮化镓结晶，也利用阴极发光法，对与GaN(0001)晶面垂直的截面(GaN层的厚度方向上的截面)进行了观察，朝向厚度方向，亮度大致均匀。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：http://bunseki.kyushu-u.ac.jp/bunseki/media/108.pdf
非专利文献2：Japanese Journal of Applied Physics 54,105501(2015)
非专利文献3：国立大学法人大阪大学的博士论文《Na助熔剂法中的高速生长用的核生成控制》村上航介著(2017年1月)
专利文献
专利文献1：WO 2019-038933A1
发明内容
但是，现有技术中制作的氮化镓自立基板的翘曲在φ50mm时典型的为100～200μm。期望该翘曲尽可能地减少，例如优选在φ50mm时为30μm以下。
本发明的课题在于，提供能够减少13族元素氮化物结晶层的翘曲这样的厚度方向上的微结构。
本发明是一种13族元素氮化物结晶层，其中，
包含从氮化镓、氮化铝、氮化铟或它们的混晶中选择的13族元素氮化物结晶，且具有上表面以及底面，
所述13族元素氮化物结晶层的特征在于，
在将所述13族元素氮化物结晶层沿着与所述上表面垂直的方向切割得到的截面中利用阴极发光进行观测时，高亮度层和低亮度层交替存在，将所述高亮度层的厚度设为1时，所述低亮度层的厚度为3以上10以下。
另外，本发明涉及一种自立基板，其特征在于，包括所述13族元素氮化物结晶层。
另外，本发明涉及一种功能元件，其特征在于，
具有：所述自立基板、以及在所述13族元素氮化物结晶层上所设置的功能层。
另外，本发明涉及一种复合基板，其特征在于，
具备：支撑基板、以及在所述支撑基板上所设置的所述13族元素氮化物结晶层。
发明效果
根据本发明，在将13族元素氮化物结晶层沿着与上表面垂直的方向切割得到的截面中利用阴极发光进行观测时，带状的高亮度层和带状的低亮度层交替存在，将所述高亮度层的厚度设为1时，低亮度层的厚度为3以上10以下。像这样的能够以阴极发光进行观测的微结构是指：掺杂剂及杂质金属丰富的较薄高亮度层和掺杂剂及杂质金属较少的较厚低亮度层交替层叠的微结构。发现：该微结构作为一种超晶格结构发挥作用，减少13族元素氮化物结晶层的物理翘曲，实现本发明。
附图说明
图1中，(a)是表示在支撑基板1上设置有氧化铝层2、晶种层3及13族元素氮化物结晶层13的状态，(b)表示自支撑基板分离下来的13族元素氮化物结晶层13。
图2是表示本发明所涉及的功能元件21的示意图。
图3是表示本发明的13族元素氮化物结晶层的截面的利用阴极发光得到的测定结果的照片。
图4是图3的照片的局部放大图。
图5是说明图4的13族元素氮化物结晶的概念图。
图6是表示由CL图像生成的灰度直方图。
具体实施方式
(13族元素氮化物结晶层)
本发明的13族元素氮化物结晶层包含从氮化镓、氮化铝、氮化铟或它们的混晶中选择的13族元素氮化物结晶，且具有上表面以及底面。例如，如图1(b)所示，13族元素氮化物结晶层13中，上表面13a和底面13b对置。应予说明，将13族元素氮化物结晶层的比其他面大的二个主面定义为上表面及底面。
构成13族元素氮化物结晶层的氮化物为氮化镓、氮化铝、氮化铟或它们的混晶。具体的为：GaN、AlN、InN、GaxAl1－xN(1＞x＞0)、GaxIn1－xN(1＞x＞0)、GaxAlyInzN(1＞x＞0、1＞y＞0、x+y+z＝1)。
特别优选为，构成13族元素氮化物结晶层的氮化物为氮化镓系氮化物。具体的为：GaN、GaxAl1－xN(1＞x＞0.5)、GaxIn1－xN(1＞x＞0.4)、GaxAlyInzN(1＞x＞0.5、1＞y＞0.3、x+y+z＝1)。
13族元素氮化物中，可以掺杂锌、钙、其他的n型掺杂剂或p型掺杂剂，这种情况下，可以将多晶13族元素氮化物作为p型电极、n型电极、p型层、n型层等除了基材以外的部件或层进行使用。作为p型掺杂剂的优选例，可以举出选自由铍(Be)、镁(Mg)、锶(Sr)、以及镉(Cd)构成的组中的1种以上。作为n型掺杂剂的优选例，可以举出选自由硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)以及氧(O)构成的组中的1种以上。
本发明中，在将13族元素氮化物结晶层沿着与上表面垂直的方向T切割得到的截面中利用阴极发光进行观测时，带状的高亮度层和带状的低亮度层交替存在，将所述高亮度层的厚度设为1时，所述低亮度层的厚度为3以上10以下。
即，如图3所示，在利用阴极发光进行测定时，13族元素氮化物结晶层具有相对较亮的带状的高亮度层和相对较暗的低亮度层。若将图3局部放大，则成为图4的放大照片及图5的说明图。
如图5所示，在将13族元素氮化物结晶层13沿着与上表面13a垂直的方向T切割得到的截面(图3～图5的截面)中利用阴极发光进行观测。此时，带状的高亮度层5和带状的低亮度层6交替存在。并且，将高亮度层5的厚度tb设为1时，低亮度层5的厚度td为3以上10以下。得知：如果像这样具有低亮度层与高亮度层相比相对较厚这样的反复结构，则13族元素氮化物结晶层的翘曲得以抑制。
即，高亮度层为在结晶生长时掺杂剂及杂质金属被大量卷入而变得丰富的层，低亮度层中，掺杂剂及杂质金属的卷入较少，发光减少。该微结构作为一种超晶格结构发挥作用，减少13族元素氮化物结晶层的物理翘曲。
从该观点出发，将高亮度层5的厚度tb设为1时，将低亮度层5的厚度td设为3以上。另外，td设为10以下，不过，实际优选设为7以下。
应予说明，低亮度层的厚度相对于高亮度层的厚度的比率偏离3～10的范围的情形偶尔存在是不可否认的，不过，像这样的组合优选为整体的1％以下。
另外，优选的实施方式中，相邻的一个所述高亮度层的厚度tb和一个低亮度层的厚度td的合计值t为4μm以下。这意味着：由高亮度层和低亮度层构成的超晶格微结构更加微细。通过像这样使高亮度层的厚度tb和低亮度层的厚度td的合计值t为4μm以下，能够进一步减少13族元素氮化物结晶层的翘曲。从该观点出发，一个高亮度层的厚度和一个低亮度层的厚度的合计值t更优选为3μm以下。另外，该一个高亮度层的厚度和一个低亮度层的厚度的合计值t实际上为1μm以上的情形较多。
应予说明，高亮度层的厚度tb和低亮度层的厚度td的合计值t优选在13族元素氮化物结晶层的厚度方向上接近于恒定值，t在厚度方向上的最大值与最小值之比优选在哪个部分都为1.8以下。另外，t在厚度方向上的最大值与最小值之比更优选为1.5以下。
更优选的实施方式中，具有朝向与13族元素氮化物结晶层的上表面交叉的方向延伸的低亮度带。例如图4、图5中，低亮度带7朝向与所述上表面交叉的方向延伸。认为这是因为：在结晶生长时，掺杂剂及杂质疏散的结晶朝向生长方向进行堆积，使其生成整体呈带状或条纹状的低亮度带7。认为该低亮度带也有助于13族元素氮化物结晶层的翘曲的减少。
从本发明的观点出发，该低亮度带7的宽度t1优选为0.5μm以上，更优选为1μm以上。另外，低亮度带7的宽度t1优选为5μm以下，更优选为3μm以下。
另外，13族元素氮化物结晶层的上表面的法线与低亮度带7的交叉角度优选为-30～30°，更优选为-10～10°。
优选的实施方式中，13族元素氮化物结晶层的上表面为大致c面。即，13族元素氮化物结晶具有纤锌矿结晶结构，且具有c面、a面、m面。此处，13族元素氮化物结晶层的上表面为大致c面是指：不仅包含其为几何学上严格的c面的情形、还包含其相对于几何学上严格的c面倾斜10°以内的情形。
以下，对低亮度层、高亮度层及低亮度带的测定方法进行说明。
阴极发光(CL)观察采用附带有阴极发光检测器的扫描电子显微镜(SEM)。例如采用附带有Gatan制MiniCL系统的日立高新技术制S－3400N扫描电子显微镜的情况下，测定条件优选为：在将CL检测器插入于试样与物镜之间的状态下，以加速电压10kV、探头电流“90”、工作距离(W.D.)21mm、倍率600倍以上进行观察。
另外，根据阴极发光观测，如下区别高亮度层、低亮度层及低亮度带。
针对以加速电压10kV、探头电流“90”、工作距离(W.D.)21mm、倍率600倍进行CL观察得到的图像的亮度，采用图像解析软件(例如、三谷商事(株)制WinROOF Ver6.1.3)，将纵轴设为度数，将横轴设为亮度(GRAY)，制作256级灰度直方图。像图6那样，在直方图中确认到2个峰，将2个峰间度数为最小值的亮度设为边界，将较高侧定义为高亮度层，将较低侧定义为低亮度层或低亮度带。
(优选的制法例)
以下，对13族元素氮化物结晶层的优选制法进行例示。
本发明的13族元素氮化物结晶层可以如下制造，即，在基底基板上形成晶种层，在该晶种层上形成由13族元素氮化物结晶构成的层。
例如，如图1所例示，基底基板可以采用在单晶基板1上形成有氧化铝层2的部件。单晶基板1可例示：蓝宝石、AlN模板、GaN模板、GaN自立基板、SiC单晶、MgO单晶、尖晶石(MgAl2O4)、LiAlO2、LiGaO2、LaAlO3、LaGaO3、NdGaO3等钙钛矿型复合氧化物、SCAM(ScAlMgO4)。另外，也可以使用组成式〔A1－y(Sr1－xBax)y〕〔(Al1－zGaz)1－u·Du〕O3(A为稀土元素；D为选自由铌及钽构成的组中的一种以上的元素；y＝0.3～0.98；x＝0～1；z＝0～1；u＝0.15～0.49；x+z＝0.1～2)的立方晶系的钙钛矿结构复合氧化物。
氧化铝层2的形成方法可以采用公知的技术，可例示：溅射、MBE(分子束外延)法、蒸镀、雾化CVD法、溶胶凝胶法、气溶胶沉积(AD)法、或者将利用流延成型等制作的氧化铝片材粘贴于上述单晶基板的方法，特别优选为溅射法。可以使用根据需要在形成氧化铝层后施加热处理或等离子处理、离子束照射得到的部件。热处理的方法没有特别限定，在大气气氛、真空、或者氢等还原气氛、氮及Ar等不活泼性气氛中进行热处理即可，也可以采用热压(HP)炉、热等静压(HIP)炉等在加压下进行热处理。
另外，作为基底基板，也可以采用对蓝宝石基板施加与上述同样的热处理、等离子处理、离子束照射得到的基板。
接下来，例如，如图1(a)所示，在如上所述制作的氧化铝层2上或如上所述施加了热处理、等离子处理、离子束照射后的单晶基板1上设置晶种层3。构成晶种层3的材质为IUPAC中规定的13族元素的一种或二种以上的氮化物。该13族元素优选为镓、铝、铟。另外，13族元素氮化物结晶具体地优选为GaN、AlN、InN、GaxAl1－xN(1＞x＞0)、GaxIn1－xN(1＞x＞0)、GaxAlyInN1―x－y(1＞x＞0、1＞y＞0)。
晶种层3的制作方法没有特别限定，可优选例示：MOCVD(有机金属气相生长法)、MBE(分子束外延法)、HVPE(氢化物气相生长法)、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；使用了粉末固相生长的粉末法；以及它们的组合。
例如，优选于450～550℃使低温生长缓冲GaN层堆积20～50nm后，于1000～1200℃使厚度2～4μm的GaN膜层叠，由此利用MOCVD法形成晶种层。
可以在晶种层上通过助熔剂法来形成13族元素氮化物结晶层。作为13族元素氮化物结晶层中的添加剂，可以举出：碳、低熔点金属(锡、铋、银、金)、高熔点金属(铁、锰、钛、铬等过渡金属)。
对于助熔剂的种类，使用包含碱金属和碱土金属中的至少一者的助熔剂，特别优选为包含钠的助熔剂。
助熔剂中混合镓等13族元素的原料物质进行使用。作为该原料物质，可以应用13族元素单质、13族元素的合金、13族元素的化合物，不过，从操作方面考虑，优选为镓单质。
熔液中的镓等13族元素/助熔剂(例如钠)的比率(mol比率)优选为10mol％～30mol％，更优选为10～20mol％。
通过助熔剂法来培养13族元素氮化物结晶层时的温度优选为800～1500℃，更优选为800～1200℃。
通过助熔剂法来培养13族元素氮化物结晶时的压力按氮分压计优选为2.5～5.0MPa，更优选为3.0～4.0MPa。
优选的实施方式中，利用助熔剂法制作13族元素氮化物结晶时，优选在结晶培养工序中反复进行利用坩埚旋转对熔液进行搅拌和搅拌停止。进一步优选为在使熔液中的氮的过饱和度逐渐上升的条件下进行培养。
作为使熔液中的氮的过饱和度上升的方法，可以举出：降低氮的溶解度的方法、及提高氮的溶解量的方法。
作为降低氮的溶解度的方法，可以采用降低结晶培养温度的手段。
另外，作为促进氮溶入熔液中而提高氮的溶解量的方法，有以下的手段。
(1)使结晶培养时的氮压力逐渐上升。
(2)在反复进行利用坩埚旋转对熔液进行搅拌和搅拌停止的实施方式中，具有使转速从搅拌速度零增加至目标搅拌速度的速度增加步骤、以及使速度从目标转速降低至搅拌速度零的速度降低步骤。这种情况下，在结晶培养工序间设置多次速度增加步骤，另外，还设置多次速度降低步骤。该实施方式中，通过使速度增加步骤中的加速度在结晶培养工序中逐渐增加，能够更强烈地促进熔液的搅拌。通过使速度降低步骤中的加速度在结晶培养工序中逐渐增加，也能够更强烈地促进熔液的搅拌。
另外，优选将这样利用助熔剂法得到的13族元素氮化物结晶层用磨石进行磨削而使板面平坦后，利用采用了金刚石磨粒的研磨加工使板面平滑化。
(13族元素氮化物结晶层的分离方法)
接下来，通过将13族元素氮化物结晶层自单晶基板分离下来，能够得到包括13族元素氮化物结晶层的自立基板。
此处，将13族元素氮化物结晶层自单晶基板分离下来的方法没有限定。优选的实施方式中，在培养13族元素氮化物结晶层后的降温工序中，使13族元素氮化物结晶层自单晶基板自然剥离。
或者，可以通过化学蚀刻而将13族元素氮化物结晶层自单晶基板分离下来。
作为进行化学蚀刻时的蚀刻剂，优选为硫酸、盐酸等强酸、硫酸与磷酸的混合液、或者氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等强碱。另外，进行化学蚀刻时的温度优选为70℃以上。
或者，可以通过激光剥离法而将13族元素氮化物结晶层自单晶基板剥离下来。
或者，可以通过磨削而将13族元素氮化物结晶层自单晶基板剥离下来。
或者，可以通过钢丝锯而将13族元素氮化物结晶层自单晶基板剥离下来。
(自立基板)
通过将13族元素氮化物结晶层自单晶基板分离下来，能够得到自立基板。本发明中，“自立基板”是指：在操作时不会因自重而变形或破损，能够以固形物的形式进行操作的基板。本发明的自立基板可以作为发光元件等各种半导体器件的基板进行使用，除此以外，还可以作为电极(可以为p型电极或n型电极)、p型层、n型层等除了基材以外的部件或层进行使用。在该自立基板可以进一步设置有一层以上的其他层。
13族元素氮化物结晶层构成自立基板的情况下，自立基板的厚度需要能够对基板赋予自立性，优选为20μm以上，更优选为100μm以上，进一步优选为300μm以上。自立基板的厚度不应当规定上限，不过，从制造成本的观点出发，3000μm以下比较实际。
(复合基板)
可以不将13族元素氮化物结晶层分离下来，而是以在单晶基板上设置有13族元素氮化物结晶层的状态，作为用于形成其他功能层的模板基板进行使用。
(功能元件)
在本发明的13族元素氮化物结晶层上所设置的功能元件结构没有特别限定，可例示：发光功能、整流功能或功率控制功能。
采用了本发明的13族元素氮化物结晶层的发光元件的结构及其制作方法没有特别限定。典型地：通过在13族元素氮化物结晶层设置发光功能层来制作发光元件。不过，也可以将13族元素氮化物结晶层用作电极(可以为p型电极或n型电极)、p型层、n型层等除了基材以外的部件或层来制作发光元件。
图2中示意性地示出本发明的一个方案的发光元件的层构成。图2所示的发光元件21具备：自立基板13、以及在该基板上形成的发光功能层18。该发光功能层18通过适当设置电极等并施加电压而基于LED等发光元件的原理进行发光。
发光功能层18形成在基板13上。发光功能层18可以设置于基板13上的整面或一部分，在基板13上形成有后述的缓冲层的情况下，可以设置于缓冲层上的整面或一部分。发光功能层18可以采用：通过适当设置电极和/或荧光体并施加电压而基于LED所代表的发光元件的原理进行发光的公知的各种层构成。因此，发光功能层18可以释放蓝色、红色等可见光，也可以不伴有可见光地发出紫外光，或者可以伴有可见光地发出紫外光。发光功能层18优选构成利用了p－n结的发光元件的至少一部分，如图2所示，该p－n结可以在p型层18a与n型层18c之间包括活性层18b。应予说明，20、22为电极的例子。
因此，构成发光功能层18的一个以上的层可以包括选自由掺杂有n型掺杂剂的n型层、掺杂有p型掺杂剂的p型层、以及活性层构成的组中的至少一个以上。n型层、p型层以及(有时存在的)活性层可以由主成分相同的材料构成，也可以由主成分彼此不同的材料构成。
实施例
(实施例1)
(氮化镓自立基板的制作)
在直径φ6英寸的蓝宝石基板1上，利用溅射法形成0.3μm的氧化铝层2后，利用MOCVD法形成厚度2μm的包含氮化镓的晶种膜3，得到晶种基板。
将该晶种基板在氮气氛的手套箱内配置于氧化铝坩埚之中。接下来，按Ga/Ga+Na(mol％)＝15mol％将金属镓和金属钠填充到坩埚内，用氧化铝板盖上。将该坩埚放入不锈钢制内侧容器中，进而放入能够收纳该内侧容器的不锈钢制外侧容器中，用容器盖进行关闭。将该外侧容器配置于在结晶制造装置内的加热部所设置的旋转台之上，对耐压容器盖上盖子进行密闭。
接下来，将耐压容器内利用真空泵抽真空至0.1Pa以下。接下来，一边调节上层加热器、中层加热器以及下层加热器而将加热空间的温度加热到870℃，一边从氮气瓶导入氮气至4.0MPa，使外侧容器绕着中心轴以20rpm的速度进行一定周期的顺时针和逆时针旋转。加速时间＝12秒、保持时间＝600秒、减速时间＝12秒、停止时间＝0.5秒。之后，保持40小时，实施结晶培养(结晶培养工序)。结晶培养工序中，将结晶培养中的温度在870℃至800℃的范围内进行控制的同时逐渐降低。结晶培养工序后(保持40小时后)，自然冷却至室温并减压至大气压后，打开耐压容器的盖子，从其中取出坩埚。将坩埚之中的已固化的金属钠除去，回收自晶种基板剥离下来的没有裂纹的氮化镓自立基板。
(评价)
对氮化镓自立基板的与上表面垂直的截面进行研磨加工，利用如上所述的附带有CL检测器的扫描型电子显微镜(SEM)进行CL观察。结果，如图3～图5所示，CL照片中，在氮化镓结晶内部看到交替地形成有高亮度层和低亮度层的微结构。另外，确认有大量相对于上表面倾斜约-5～5°的低亮度带。不过，对相同视野进行SEM观察时，确认生长有均质的氮化镓结晶，而没有确认到空隙等。
以下示出得到的氮化镓结晶的自立基板的测定值。应予说明，t在厚度方向上的最大值与最小值之比为1.5。
Figure BDA0003609510540000101
Figure BDA0003609510540000111
(实施例2)
与实施例1同样地制造氮化镓结晶的自立基板。
不过，结晶培养工序中，使外侧容器绕着中心轴以20rpm的速度进行一定周期的顺时针和逆时针旋转。加速时间＝20秒、保持时间＝300秒、减速时间＝20秒、停止时间＝0.5秒。之后，保持40小时。此时，将结晶培养中的温度在870℃至800℃的范围内进行控制的同时逐渐降低。
对氮化镓自立基板的与上表面垂直的截面进行研磨加工，利用如上所述的附带有CL检测器的扫描型电子显微镜(SEM)进行CL观察。结果，如图3～图5所示，CL照片中，在氮化镓结晶内部看到交替地形成有高亮度层和低亮度层的微结构。另外，确认有大量相对于上表面倾斜约-5～5°的低亮度带。但是，对相同视野进行SEM观察时，确认生长有均质的氮化镓结晶，而没有确认到空隙等。
以下示出得到的氮化镓结晶的自立基板的测定值。应予说明，t在厚度方向上的最大值与最小值之比为1.4。
Figure BDA0003609510540000112
(实施例3)
与实施例1同样地制造氮化镓结晶的自立基板。
不过，结晶培养工序中，使外侧容器绕着中心轴以20rpm的速度进行一定周期的顺时针和逆时针旋转。加速时间＝20秒、保持时间＝600秒、减速时间＝20秒、停止时间＝0.5秒。之后，保持40小时。此时，将结晶培养中的压力从3.0MPa逐渐升高至4.0MPa。应予说明，结晶培养中的温度为870℃并恒定。
对氮化镓自立基板的与上表面垂直的截面进行研磨加工，利用如上所述的附带有CL检测器的扫描型电子显微镜(SEM)进行CL观察。结果，如图3～图5所示，CL照片中，在氮化镓结晶内部看到交替地形成有高亮度层和低亮度层的微结构。另外，确认有大量相对于上表面倾斜约-5～5°的低亮度带。但是，对相同视野进行SEM观察时，确认生长有均质的氮化镓结晶，而没有确认到空隙等。
以下示出得到的氮化镓结晶的自立基板的测定值。应予说明，t在厚度方向上的最大值与最小值之比为1.6。
Figure BDA0003609510540000121
(比较例1)
与实施例1同样地制造氮化镓结晶的自立基板。
不过，与实施例1不同，结晶培养工序中，使结晶培养中的温度为870℃，并于恒定的温度进行保持。
结果，对得到的氮化镓结晶的氮化镓自立基板的与上表面垂直的截面进行研磨加工，利用如上所述的附带有CL检测器的扫描型电子显微镜(SEM)进行CL观察。结果，CL照片中，在氮化镓结晶内部看到交替地形成有高亮度层和低亮度层的微结构。另外，确认有大量相对于上表面倾斜约-5～5°的低亮度带。但是，对相同视野进行SEM观察时，确认生长有均质的氮化镓结晶，而没有确认到空隙等。
以下示出得到的氮化镓结晶的自立基板的测定值。应予说明，t在厚度方向上的最大值与最小值之比为2.1。
Figure BDA0003609510540000122
(比较例2)
与实施例1同样地制造氮化镓结晶的自立基板。
不过，与实施例1不同，结晶培养工序中，使结晶培养中的温度为870℃并于恒定的温度进行保持。另外，使外侧容器绕着中心轴以20rpm的速度沿着一个方向进行旋转，保持40小时。
结果，对得到的氮化镓结晶的氮化镓自立基板的与上表面垂直的截面进行研磨加工，利用如上所述的附带有CL检测器的扫描型电子显微镜(SEM)进行CL观察。结果，氮化镓结晶的亮度大致恒定。另外，对相同视野进行SEM观察时，确认生长有均质的氮化镓结晶，而没有确认到空隙等。
得到的自立基板的翘曲为130μm。

Claims (12)

1.一种13族元素氮化物结晶层，其中，
包含从氮化镓、氮化铝、氮化铟或它们的混晶中选择的13族元素氮化物结晶，且具有上表面以及底面，
所述13族元素氮化物结晶层的特征在于，
在将所述13族元素氮化物结晶层沿着与所述上表面垂直的方向切割得到的截面中利用阴极发光进行观测时，高亮度层和低亮度层交替存在，将所述高亮度层的厚度设为1时，所述低亮度层的厚度为3以上10以下。
2.根据权利要求1所述的13族元素氮化物结晶层，其特征在于，
相邻的一个所述高亮度层和一个所述低亮度层的合计厚度为4μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的13族元素氮化物结晶层，其特征在于，
具有朝向与所述上表面交叉的方向延伸的低亮度带。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的13族元素氮化物结晶层，其特征在于，
相邻的一个所述高亮度层和一个所述低亮度层的合计厚度的最大值与最小值之间的比率为1.8以下。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的13族元素氮化物结晶层，其特征在于，
所述13族元素氮化物结晶为氮化镓系氮化物。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的13族元素氮化物结晶层，其特征在于，
所述上表面为大致c面。
7.一种自立基板，其特征在于，
包括权利要求1～6中的任一项所述的13族元素氮化物结晶层。
8.一种功能元件，其特征在于，
具有：权利要求7所述的自立基板、以及在所述13族元素氮化物结晶层上所设置的功能层。
9.根据权利要求8所述的功能元件，其特征在于，
所述功能层的功能为发光功能、整流功能或功率控制功能。
10.一种复合基板，其特征在于，
具备：支撑基板、以及在所述支撑基板上所设置的权利要求1～6中的任一项所述的13族元素氮化物结晶层。
11.一种功能元件，其特征在于，
具有：权利要求10所述的复合基板、以及在所述13族元素氮化物结晶层上所设置的功能层。
12.根据权利要求11所述的功能元件，其特征在于，
所述功能层的功能为发光功能、整流功能或功率控制功能。
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