DE112021003487T5

DE112021003487T5 - Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum und funktionelles Bauelement

Info

Publication number: DE112021003487T5
Application number: DE112021003487.1T
Authority: DE
Inventors: Masashiro Sakai; Takashi Yoshino
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: Ngk Insulators Ltd Nagoya City Jp
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2023-04-27
Also published as: JPWO2022004046A1; WO2022004046A1; US20230119023A1; CN115698394A

Abstract

(Aufgabe) Bei einem freistehenden Substrat zum Wachsen eines epitaktischen Kristalls, der aus einem Kristall eines Nitrids der Gruppe 13 besteht, der aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid oder einem Mischkristall davon ausgewählt ist, besteht die Aufgabe darin, die Erzeugung von Rissen in dem freistehenden Substrat oder dem epitaktischen Kristall während des Schrittes des Wachsens des epitaktischen Kristalls zu verhindern.(Lösung) Ein freistehendes Substrat 21 zum Wachsen eines epitaktischen Kristalls, der aus einem Kristall eines Nitrids der Gruppe 13, ausgewählt aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid oder einem Mischkristall davon, besteht, enthält eine Stickstoff-polare Oberfläche 21a und eine Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche 21b. Die Stickstoff-polare Oberfläche 21a ist konvex gekrümmt und in einem äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a ist ein Abschrägungsteil 21c vorgesehen.

Description

(Technisches Gebiet)
Die vorliegende Erfindung betrifft ein freistehendes Substrat für das epitaktische Wachstum eines Kristalls und eine funktionelle Vorrichtung bzw. ein funktionelles Bauelement.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Als lichtemittierende Vorrichtung, die ein monokristallines Substrat enthält, wie eine Leuchtdiode (LED) oder dergleichen, ist eine Vorrichtung bzw. ein Bauelement bekannt, die/das durch Bilden verschiedener Arten von Galliumnitrid (GaN)-Schichten auf Saphir (α-Aluminiumoxid-Einkristall) erhalten wird. So wird beispielsweise eine Massenproduktion mit einer Struktur durchgeführt, die ein Saphirsubstrat, eine GaN-Schicht, Mehrfach-Quantentopf-Schichten (MQW) und GaN-Schichten vom p-Typ enthält, die nacheinander gebildet werden, wobei die Mehrfach-Quantentopf-Schicht InGaN-Schichten als Quantentopf-Schichten und GaN-Schichten vom n-Typ als Barriereschichten enthält. Weiterhin wird ein laminiertes Substrat vorgeschlagen, das für eine solche Anwendung geeignet ist.
Es ist bekannt, dass eine Galliumnitridschicht auf einem darunter liegenden Substrat gebildet wird, das aus einem Saphirsubstrat oder dergleichen besteht, und das darunter liegende Substrat durch LLO (Laser-Lift-Off-Verfahren) oder dergleichen getrennt wird, um ein freistehendes Substrat zu erhalten, das aus Galliumnitrid besteht. Eine funktionelle Schicht aus GaN, AlGaN, InGaN oder dergleichen wird auf einem solchen freistehenden Substrat als Film gebildet, um eine lichtemittierende Vorrichtung wie eine LED oder ein Leistungsbauteil herzustellen. Kürzlich wurde für eine LED oder ein Leistungsbauteil mit ultrahoher Leuchtdichte ein darunter liegendes Substrat mit einer großen Größe wie 4 Inch oder 6 Inch gefordert.
Nachdem die Galliumnitridschicht von dem darunter liegenden Substrat getrennt wurde, kann sich die Galliumnitridschicht jedoch aufgrund von Spannungsschwankungen im Inneren des Galliumnitridkristalls oder aufgrund unterschiedlicher Versetzungsdichten an der Oberfläche und der Unterseite der Galliumnitridschicht krümmen. In einem solchen Fall ist die Abweichung bzw. Variation bzw. Schwankung des Off-Winkels auf der Oberfläche der Galliumnitridschicht zu groß, so dass die Funktion des darauf gebildeten funktionalen Schichtfilms je nach Position abweichend sein kann. Zum Beispiel kann im Fall der lichtemittierenden Vorrichtung die Variation der Wellenlänge des emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Position innerhalb der Substratebene groß werden.
Verfahren zur Lösung dieses Problems wurden in den Patentdokumenten 1 bis 3 vorgeschlagen und beschrieben.
Das heißt, dass gemäß Patentdokument 1 versucht wird, die Schwankungen der Wellenlänge des emittierten Lichts zu verringern, indem die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche zu einer filmbildenden Oberfläche (wie gewachsene Oberfläche) ausgebildet wird und die Dichte der atomaren Schritte an der Wachstumsgrenzfläche im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Gemäß Patentdokument 2 wird versucht, die Variation der Wellenlänge des emittierten Lichts zu vermindern, indem die Kristallwachstumsoberfläche in Abhängigkeit von der Variation der Kristallachse auf der Kristallwachstumsoberfläche bearbeitet wird.
Gemäß Patentdokument 3 ist ein flacher ebener Teil auf dem zentralen Teil und ein gekrümmter Teil auf dem äußeren Umfangsteil der Kristallwachstumsoberfläche eines Substrats vorgesehen, so dass die Abweichung des Off-Winkels auf der flachen Ebene unterdrückt wird, um die Abweichung des Off-Winkels des Substrats als Ganzes zu vermindern.
(Frühere technische Dokumente)
(Patentdokumente)

(Patentdokument 1) Japanisches Patent Nr. 4696935B
(Patentdokument 2) Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-126727A
(Patentdokument 3) Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-094230A

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
(Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe)
Gemäß den in den Patentdokumenten 1 bis 3 beschriebenen Strukturen kann die Abweichung des Off-Winkels auf der Kristallwachstumsoberfläche (Gruppe 13-polare Oberfläche) des freistehenden Substrats vermindert werden, so dass es möglich ist, die Abweichung der Wellenlänge der lichtemittierenden Vorrichtung zu vermindern. In einem Schritt der Filmbildung der funktionalen Vorrichtungsstruktur, wie einer lichtemittierenden Struktur, auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats können jedoch Risse in dem freistehenden Substrat und der funktionalen Vorrichtungsstruktur erzeugt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einem freistehenden Substrat für epitaktisches Kristallwachstum und das aus einem Kristall eines Nitrids der Gruppe 13 besteht, die Erzeugung von Rissen im Substrat zu verhindern, wenn das epitaktische Kristallwachstum durchgeführt wird.
(Lösung für die Aufgabe)
Die vorliegende Erfindung stellt ein freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum bereit, wobei das freistehende Substrat einen Kristall eines Nitrids der Gruppe 13, ausgewählt aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid oder einem Mischkristall davon, umfasst:

wobei das freistehende Substrat eine Stickstoff-polare Oberfläche und eine Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche aufweist;
wobei die Stickstoff-polare Oberfläche in eine konvexe Form gekrümmt ist; und
wobei die Stickstoff-polare Oberfläche einen äußeren Umfangsteil mit einer Abschrägung umfasst.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine funktionelle Vorrichtung bereit, umfassend:

das freistehende Substrat für epitaktisches Kristallwachstum; und
eine funktionelle Schicht, die auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats angebracht ist.

(Wirkung der Erfindung)
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Grund für die Entstehung von Rissen bei dem Wachstum eines epitaktischen Kristalls auf einem freistehenden Substrat, das aus einem Kristall eines Nitrids der Gruppe 13, ausgewählt aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid oder einem Mischkristall davon, besteht, gründlich untersucht und sind zu den folgenden Ergebnissen gekommen.
Das heißt, die funktionelle Vorrichtung, wie eine lichtemittierende Vorrichtung oder dergleichen, wird auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats als Film ausgebildet. So wird während der Filmbildung die Stickstoff-polare Oberfläche des freistehenden Substrats auf einem Suszeptor befestigt, um das freistehende Substrat zu übertragen und zu halten. Um die Filmdicke der funktionellen Vorrichtung gleichmäßig zu gestalten, ist es notwendig, die Temperaturschwankungen auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats gleichmäßig zu gestalten. Zu diesem Zweck besteht ein technisches Vorurteil, dass die Stickstoff-polare Oberfläche des freistehenden Substrats flach gestaltet wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch folgende Überlegungen angestellt. Wenn die Stickstoff-polare Oberfläche des freistehenden Substrats flach ist, können auf der Stickstoff-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats leicht Mikrokratzer erzeugt werden, die zu Rissen führen, wenn das Substrat mit einer Pinzette oder einem Roboterarm gehalten oder übertragen wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung kamen daher auf die Idee, das äußere Umfangsteil der Stickstoff-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats abzuschrägen.
Doch selbst wenn die Stickstoff-polare Oberfläche des äußeren Umfangsteils des freistehenden Substrats abgeschrägt ist, können aufgrund der Härte des Kristalls eines Nitrids der Gruppe 13 Mikrorisse oder Kippungen auftreten, so dass es schwierig ist, die Risse während der Produktionsschritte vollständig zu unterdrücken.
Daher haben die Erfinder versucht, das äußere Umfangsteil der Stickstoff-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats abzuschrägen, sowie die Stickstoff-polare Oberfläche mit einer Form einer Verwerfung zu einer konvexen Form zu versehen. Dies war unter dem Gesichtspunkt, die Wärmeleitung vom Suszeptor zu dem freistehenden Substrat gleichmäßig zu gestalten, wie im Stand der Technik, schwierig zu prüfen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass Risse im freistehenden Substrat oder Epitaxiekristall in dem Fall, dass der Epitaxiekristall auf dem freistehenden Substrat als Film ausgebildet ist, stark vermindert werden. Das heißt, obwohl es den Anschein hat, dass die Risse des Substrats unterdrückt werden, wenn die Stickstoff-polare Oberfläche des freistehenden Substrats eine konkave Form aufweist, sich in Wirklichkeit das Gegenteil bewahrheitet hat.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Risse oder Kippungen auf der Randoberfläche des Substrats und die Mikrokratzer auf der Bodenoberfläche vermindert werden, ein Effekt der Verminderung der Risse im Substrat während des Epitaxiewachstumsschritts der funktionellen Schicht auf dem freistehenden Substrat sowie während der Bildung von Bauelementen nach der Filmbildung der funktionellen Schicht, während des Verdünnungsschritts durch Schleifen, Läppen oder Polieren, während des Transports in den jeweiligen Schritten und während des Robotertransports mittels eines Systems, das mit einem automatisierten Transportmechanismus ausgestattet ist, erwartet.
Figurenliste

1A ist ein Diagramm, das schematisch ein freistehendes Substrat 21 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 1B ist ein Diagramm, das schematisch ein freistehendes Substrat 24 eines Bezugsbeispiels zeigt.
2 zeigt die Bodenoberfläche eines freistehenden Substrats 21.
3A ist ein Diagramm, das schematisch ein äußeres Umfangsteil des freistehenden Substrats 21 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3B ist ein Diagramm, das schematisch ein äußeres Umfangsteil eines freistehenden Substrats 21G zeigt.
4A, 4B und 4C sind Diagramme, die die äußeren Umfangsteile der freistehenden Substrate 21A, 21B bzw. 21C zeigen.
5A, 5B und 5C sind Diagramme, die die äußeren Umfangsteile der freistehenden Substrate 21D, 21E bzw. 21F zeigen.
6A und 6B sind schematische Darstellungen von freistehenden Substraten 30A bzw. 30B aus Vergleichsbeispielen.
7A zeigt den Zustand, in dem ein Impfkristallfilm 2 und eine Galliumnitridschicht 3 auf einem darunter liegenden Substrat 1 bereitgestellt werden, 7B zeigt den Zustand, in dem die Galliumnitridschicht 3 von dem darunter liegenden Substrat getrennt ist, und 7C zeigt den Zustand, in dem eine funktionelle Schicht auf einer Galliumnitridschicht 3A bereitgestellt wird.
8A zeigt die Kristallachsen des darunter liegenden Substrats 1, des Impfkristallfilms 2 und der Galliumnitridschicht 3, und 8B zeigt den Zustand, in dem das Laserlicht A von der Seite des darunter liegenden Substrats eingestrahlt wird.
9A zeigt den Zustand, in dem eine Galliumnitridschicht 13 und ein Impfkristallfilm 12 von dem darunter liegenden Substrat getrennt sind, 9B zeigt Ebenen, in denen die Bearbeitung der Oberfläche und der unteren Oberfläche der Galliumnitridschicht 13 erfolgt, und 9C zeigt ein freistehendes Substrat 14, dessen Oberfläche und untere Oberfläche bearbeitet wurden.
10 ist eine Vorderansicht, die schematisch ein freistehendes Substrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 17a und die Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche 17b voneinander verschieden sind.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die jeweiligen Elemente der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
Die vorliegende Erfindung stellt ein freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum bereit, das aus einem Kristall eines Nitrids der Gruppe 13 besteht, der aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid oder einem Mischkristall davon ausgewählt ist. Der Begriff „freistehendes Substrat“, wie er in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bedeutet ein Substrat, das während der Handhabung nicht unter seinem eigenen Gewicht verformt oder gebrochen wird und als Festkörper gehandhabt werden kann. Das freistehende Substrat der vorliegenden Erfindung kann als Substrat für verschiedene Arten von Halbleiterbauelementen, wie z.B. lichtemittierende Bauelemente, verwendet werden.
Das Nitrid, das die Kristallschicht eines Nitrids der Gruppe 13 bildet, ist Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid oder ein Mischkristall davon. Insbesondere kann es GaN, AIN, InN, Ga_xAl_1-xN (1>x>0), Ga_xIn_1-xN (1>x>0), Al_xIn_1-xN (1 >x>0) oder Ga_xAl_yIn_zN (1 >x>0, 1 >y>0, x+y+z=1) sein und kann zusätzlich mit einem Dotiermittel vom n-Typ oder Dotiermittel vom p-Typ dotiert sein. Ein bevorzugtes Beispiel für ein Dotiermittel vom p-Typ ist eine oder mehrere Arten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Strontium (Sr) und Cadmium (Cd) besteht. Ein bevorzugtes Beispiel für das Dotiermittel vom n-Typ kann eine Art oder mehrere sein, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Silizium (Si), Germanium (Ge), Zinn (Sn) und Sauerstoff (O) besteht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist beispielsweise, wie in 1A gezeigt, ein freistehendes Substrat 21 eine Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche 21b und eine Stickstoff-polare Oberfläche 21a auf. Weiterhin ist eine Seitenoberfläche 21e in dem freistehenden Substrat 21 vorgesehen. Auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b wird ein epitaktischer Kristall wachsen lassen und die Stickstoff-polare Oberfläche 21a wird durch einen Suszeptor für den Transport gehalten.
Hier ist die Stickstoff-polare Oberfläche 21a des freistehenden Substrats 21 in eine konvexe Form gekrümmt. Das bedeutet, dass die Stickstoff-polare Oberfläche so gekrümmt ist, dass sie aus dem freistehenden Substrat herausragt, wenn das freistehende Substrat von der Seite der Stickstoff-polaren Oberfläche aus betrachtet wird. Dann ist das Abschrägungsteil 21c in dem äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel ist das Abschrägungsteil 21d im äußeren Umfangsteil 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b vorgesehen. Weiterhin ist die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche 21b in einer Richtung gekrümmt, die von der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats aus gesehen zurückgesetzt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Krümmungsradius der Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche vorzugsweise +5m oder größer und +65m oder kleiner sein, und bevorzugter +7m oder größer und +32m oder kleiner sein. Wenn die Stickstoff-polare Oberfläche eine konvexe Form aufweist, wird der Zahlenwert des Krümmungsradius als positiver Wert (+) angegeben und wenn die Stickstoff-polare Oberfläche eine konkave Form aufweist, wird der Zahlenwert des Krümmungsradius als negativer Wert (-) angegeben.
Weiterhin kann die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche in einer konvexen Form in Bezug auf das freistehende Substrat oder in einer konkaven Form in Bezug auf das freistehende Substrat gekrümmt werden, oder sie kann flach sein. Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung der Abweichung des Off-Winkels auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche kann die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche jedoch vorzugsweise in einer anderen Richtung in Bezug auf die Richtung der konvex-konkaven Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche gekrümmt sein, die vorzugsweise in einer konkaven Form in Bezug auf das freistehende Substrat gekrümmt sein kann. Dadurch ist es möglich, die Variation des Winkels auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche zu verringern. In diesem Fall kann der Krümmungsradius der Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche vorzugsweise -3 m oder weniger und bevorzugter -7 m oder weniger betragen, um das Polierverfahren zu erleichtern. Weiterhin wird in dem Fall, dass die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche eine konvexe Form aufweist, der Zahlenwert des Krümmungsradius als positiver Wert (+) angegeben, und in dem Fall, dass die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche eine konkave Form aufweist, wird der Zahlenwert des Krümmungsradius als negativer Wert (-) angegeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der absolute Wert des Krümmungsradius der Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche niedriger als der absolute Wert des Krümmungsradius der Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche. Das bedeutet, dass die Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche schärfer ist als die Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche. Dadurch ist es möglich, die Abweichung des Off-Winkels auf der Stickstoff-polaren Oberfläche zu verringern. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der „Absolutwert des Krümmungsradius der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche“ / „Absolutwert des Krümmungsradius der Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche“ vorzugsweise 0,7 oder weniger und bevorzugter 0,5 oder weniger betragen. Weiterhin kann der „Absolutwert des Krümmungsradius Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche“ / „Absolutwert des Krümmungsradius der Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche“ im Allgemeinen 0,01 oder höher sein.
Ein in 1B gezeigtes freistehendes Substrat 24 und eines Bezugsbeispiels weist beispielsweise eine Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche 24b und eine Stickstoff-polare Oberfläche 24a auf. Ein Abschrägungsteil 24d ist in einem äußeren Umfangsteil 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 24b vorgesehen und ein Abschrägungsteil 24c ist in einem äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 24a vorgesehen. Die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche ist vom freistehenden Substrat aus konvex gekrümmt und der Zahlenwert des Krümmungsradius ist ein Pluswert. Die Stickstoff-polare Oberfläche 24a ist gegenüber dem freistehenden Substrat konkav gekrümmt und der Zahlenwert des Krümmungsradius weist einen Minuswert auf. 24e stellt eine Seitenoberfläche dar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche eine spiegelglatte Oberfläche. Die spiegelglatte Oberfläche bedeutet eine Oberfläche, bei der die Rauheit oder Welligkeit der bearbeiteten Substratoberfläche so vermindert ist, dass Licht auf der bearbeiteten Oberfläche reflektiert wird und ein Gegenstand auf der bearbeiteten Oberfläche mit den Augen erkannt werden kann, nachdem die Substratoberfläche bearbeitet wurde. Das heißt, es handelt sich um den Oberflächenzustand, bei dem die Rauheit oder Welligkeit der Substratoberfläche nach der Bearbeitung ausreichend vermindert ist, so dass die Rauheit oder Welligkeit in Bezug auf die Wellenlänge des sichtbaren Lichts ignoriert werden kann. Epitaktisches Kristallwachstum ist auf dem Substrat in ausreichendem Maße möglich, wenn die Bearbeitung der Spiegeloberfläche durchgeführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Abweichung des Off-Winkels der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 0,25° oder weniger, so dass die Abweichung der Kristallinität des epitaktischen Kristalls unterdrückt werden kann und die Abweichung der Eigenschaften einer aus dem epitaktischen Kristall bestehenden funktionellen Schicht unterdrückt werden kann. Die Abweichung des Off-Winkels der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche kann bevorzugter 0,1° oder weniger betragen. Weiterhin kann die Abweichung des Off-Winkels der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche in vielen Fällen 0,02° oder mehr betragen.
Die Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche oder der Stickstoff-polaren Oberfläche wird gemessen und der Krümmungsradius wird aus der Verwerfung berechnet. Jede Verwerfung wird wie folgt gemessen.
Erstens kann die Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche oder der Stickstoff-polaren Oberfläche mit Hilfe eines Laserverschiebungssensors gemessen werden. Der Laserverschiebungssensor ist ein System, das jede Oberfläche mit Laserlicht bestrahlt, um die Verschiebungen auf jeder Oberfläche zu messen. Die Wellenlänge des Lasers beträgt 655 nm und das Messverfahren kann je nach Oberflächenrauheit das konfokale Verfahren, das Triangulationsverfahren oder das optische Interferenzverfahren sein.
Hier wird, was die Stickstoff-polare Oberfläche betrifft, eine Region von 3 mm Breite vom Rand des Substrats ausgenommen, um eine Wellenform zu erhalten. Eine Näherungskurve in Bezug auf die Wellenform wird dann mittels der Methode der kleinsten Quadrate unter Anwendung einer quadratischen Funktion erhalten, die Differenzen der Maximal- und Minimalwerte der Näherungskurve werden auf zwei zueinander senkrechten Achsen auf der Substratoberfläche gemessen und ein Mittelwert der beiden Werte wird als die Verwerfung angegeben. Der Krümmungsradius R wird auf der Grundlage des Wertes der Verwerfung nach der folgenden Formel berechnet. $Kr \ddot{u} mmungsradius R ≒ {(Durchmesser des Substrats)}^{2} / (8 \times Verwerfung)$
(Hier werden der Krümmungsradius, der Durchmesser des Substrats und die Verwerfung durch die Einheit (m) dargestellt).
Weiterhin wird für die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche eine Region mit einer Breite von 3 mm vom Rand des Substrats ausgenommen, um eine Wellenform zu erhalten. Eine Näherungskurve in Bezug auf die Wellenform wird dann mittels der Methode der kleinsten Quadrate unter Anwendung einer quadratischen Funktion erhalten, die Differenzen der Maximal- und Minimalwerte der Näherungskurve werden auf zwei zueinander senkrechten Achsen auf der Substratoberfläche gemessen und ein Mittelwert der beiden Werte wird als die Verwerfung angegeben. Der Krümmungsradius R wird auf der Grundlage des Wertes der Verwerfung als polare Stickstofffläche berechnet.
Darüber hinaus wird sowohl bei der Stickstoff-polaren Oberfläche als auch bei der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche der Zahlenwert des Krümmungsradius auf einen positiven Wert (+) gesetzt, wenn die kleinste quadratische Näherungswelle, die die quadratische Funktion anwendet, eine konvexe Form aufweist, und der Zahlenwert des Krümmungsradius wird auf einen negativen Wert (-) gesetzt, wenn die kleinste quadratische Näherungswelle eine konkave Form aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem äußeren Umfangsteil der Stickstoff-polaren Oberfläche ein Abschrägungsteil vorgesehen. Dabei ist vorzugsweise, wie z.B. in 2 gezeigt, in dem äußeren Umfangsteil 22 über den gesamten Umfang der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a des freistehenden Substrats 21 ein Abschrägungsteil 21c vorgesehen. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass das Abschrägungsteil 21c über den gesamten Umfang des äußeren Umfangsteils der Stickstoff-polaren Oberfläche vorgesehen ist, und es reicht aus, dass das Abschrägungsteil an Teilen vorgesehen ist, die ein Transportwerkzeug (Pinzette, Roboterhand oder dergleichen) des freistehenden Substrats berührt. Zum Beispiel in 2, in dem Fall, dass das Transportwerkzeug eine Region H des äußeren Umfangsteils 22 des freistehenden Substrats berührt, ist es ausreichend, dass das Abschrägungsteil 21c in der Region H in dem äußeren Umfangsteil 22 vorgesehen ist.
Außerdem kann das Abschrägungsteil über die gesamte Breite des äußeren Umfangsteils der Stickstoff-polaren Oberfläche oder nur in einem Teil des äußeren Umfangsteils vorgesehen sein. Die Breite des Abschrägungsteils kann größer sein als die Breite des äußeren Umfangsteils.
Weiterhin ist in dem Fall, dass das Abschrägungsteil im äußeren Umfangsteil der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche vorgesehen ist, vorzugsweise, ähnlich wie im Fall der Stickstoff-polaren Oberfläche, das Abschrägungsteil 21d über den gesamten Umfang des äußeren Umfangsteils 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b vorgesehen. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Abschrägungsteil 21d über den gesamten Umfang des äußeren Umfangsteils 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche vorgesehen ist, und es ist bevorzugt, dass das Abschrägungsteil 21d über 50 % oder mehr des äußeren Umfangsteils 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche vorgesehen ist.
Darüber hinaus kann das Abschrägungsteil über die gesamte Breite des äußeren Umfangsteils der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche oder nur in einem Teil des äußeren Umfangsteils vorgesehen sein. Die Breite des Abschrägungsteils kann größer sein als die Breite des äußeren Umfangsteils.
Das äußere Umfangsteil der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche bedeutet eine bandförmigen Region mit einer Breite von 1 mm und enthält einen äußeren Rand der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche. Weiterhin bedeutet das äußere Umfangsteil der Stickstoff-polaren Oberfläche eine bandförmige Region mit einer Dicke von 1 mm und enthält eine Außenkante der Stickstoff-polaren Oberfläche.
(Beschreibung der Form des Abschrägungsteils)
In den 3 und 4 sind weiterhin die Formen der Abschrägungsteile in den jeweiligen äußeren Umfangsteilen dargestellt.
Gemäß dem in 3A gezeigten freistehenden Substrat 21 ist ein Abschrägungsteil 21c in einem äußeren Umfangsteil 22 einer Stickstoff-polaren Oberfläche 21a vorgesehen, und ein Abschrägungsteil 21d ist in einem äußeren Umfangsteil 23 einer Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist jedes Abschrägungsteil als flache Oberfläche ausgebildet und jede der flachen Oberflächen ist in Bezug auf die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche, die Stickstoff-polare Oberfläche und die Seitenfläche 21e geneigt. Weiterhin ist die Seitenfläche 21e eine flache Oberfläche.
Gemäß einem freistehenden Substrat 21G, das in 3B gezeigt ist, ist ein Abschrägungsteil 21c in dem äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a vorgesehen und ein Abschrägungsteil 21d ist in der äußeren Umfangsfläche 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist jedes der Abschrägungsteile eine gekrümmte Oberfläche mit einer konvexen Form, die jeweiligen gekrümmten Oberflächen sind miteinander an dem äußeren Umfangsrand verbunden, und eine flache Seitenfläche ist nicht vorhanden.
Gemäß einem freistehenden Substrat 21A eines Bezugsbeispiels, das in 4A gezeigt ist, ist im äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a und im äußeren Umfangsteil 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche keine Abschrägungsteil vorgesehen, so dass die Seitenfläche 21e insgesamt flach ist.
Bei dem in 4B gezeigten freistehenden Substrat 21B ist das Abschrägungsteil 21c in dem äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a und das Abschrägungsteil 21d in dem äußeren Umfangsteil 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b vorgesehen. Die Abschrägungsteile 21c und 21d sind in Bezug auf die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche, die Stickstoff-polare Oberfläche und die Seitenfläche 21e geneigt. Außerdem ist die Seitenfläche 21e eine flache Oberfläche.
Bei dem in 4C gezeigten freistehenden Substrat 21C ist das Abschrägungsteil 21c in dem äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a und das Abschrägungsteil 21d in dem äußeren Umfangsteil 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist jedes der Abschrägungsteile eine gekrümmte Oberfläche (sogenannte runde Abschrägung), die nach außen vorsteht. Die Seitenfläche 21e ist eine flache Oberfläche.
Gemäß einem in 5A gezeigten freistehenden Substrat 21D ist das Abschrägungsteil 21c in dem äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a vorgesehen und das Abschrägungsteil 21d ist in dem äußeren Umfangsteil 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist das Abschrägungsteil 21d eine flache Oberfläche und in Bezug auf die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche 21b geneigt. Darüber hinaus ist das Abschrägungsteil 21c eine gekrümmte Oberfläche (sogenannte runde Abschrägung), die nach außen hin vorsteht. Die Seitenfläche 21e ist eine flache Oberfläche.
Bei dem in 5B gezeigten freistehenden Substrat 21 E ist das Abschrägungsteil 21c in dem äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a und das Abschrägungsteil 21d in dem äußeren Umfangsteil 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel sind die Abschrägungsteile 21c und 21d flache Oberflächen. Außerdem ist die Seitenfläche 21e als gekrümmte, nach außen vorstehende Oberfläche ausgebildet.
Bei dem in 5C gezeigten freistehenden Substrat 21F ist das Abschrägungsteil 21c im äußeren Umfangsteil 22 der Stickstoff-polaren Oberfläche 21a und das Abschrägungsteil 21d im äußeren Umfangsteil 23 der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 21b vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel handelt es sich bei den Abschrägungsteilen 21c und 21d um gekrümmte Oberflächen (sogenannte runde Abschrägungsoberfläche), die nach außen vorstehen. Weiterhin ist die Seitenfläche 21e als gekrümmte, nach außen vorstehende Oberfläche ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stickstoff-polare Oberfläche wie vorstehend beschrieben konvex und die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche konkav gekrümmt. Dadurch ist es möglich, die Abweichung des Off-Winkels auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche weiter zu unterdrücken. Dieser Vorteil wird weiter beschrieben.
Typischerweise wird, wie in 7A gezeigt, ein Impfkristallfilm 2 auf einer Oberfläche 1a eines darunter liegenden Substrats 1 gebildet, eine Schicht 3 eines Nitrids der Gruppe 13 wird auf einer polaren Oberfläche 2a des Impfkristallfilms 2 der Gruppe 13 gebildet. Anschließend wird die Schicht eines Nitrids der Gruppe 13 von dem darunter liegenden Substrat 1 getrennt, um ein freistehendes Substrat 3 zu erhalten. Das freistehende Substrat kann durch Bestrahlung mit Laserlicht von der Seite der Bodenfläche 1b des darunter liegenden Substrats 1 als Pfeile A und durch Abtrennung der Schicht eines Nitrids der Gruppe 13, wie in 7B gezeigt, mittels Laser-Lift-off-Verfahren erhalten werden. Alternativ kann das freistehende Substrat 3 durch ein spontanes Abtrennungsverfahren erhalten werden, indem die Differenz der thermischen Schrumpfung während des Temperaturabfalls nach der Bildung der Schicht eines Nitrids der Gruppe 13 angewendet wird, oder indem das Nitrid der Gruppe 13 mit einer Drahtsäge oder dergleichen in Scheiben geschnitten wird.
Dann wird das freistehende Substrat einem Schleifverfahren unterzogen, um die Form in eine runde Form zu bringen, und die Stickstoff-polare Oberfläche des freistehenden Substrats wird auf eine Oberflächenplatte geklebt. Wenn die Verklebung durchgeführt wird, wird eine auf das freistehende Substrat ausgeübte Last eingestellt, um die Dicke des Wachses zu ändern, oder eine Vorrichtung wird zwischen dem freistehenden Substrat und der Oberflächenplatte angeordnet, um die Oberflächenform des freistehenden Substrats zu verformen. Die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche 3a wird durch eine Bearbeitung wie Schleifen, Läppen, Polieren oder dergleichen entfernt, um die Dicke des Substrats auf eine gewünschte Dicke zu vermindern und die Oberfläche zu glätten, wodurch das freistehende Substrat entsteht.
Die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche des freistehenden Substrats wird dann auf eine Oberflächenplatte geklebt. Wenn die Verklebung durchgeführt wird, wird eine auf das freistehende Substrat ausgeübte Last eingestellt, um die Dicke eines Wachses zu ändern, oder eine Vorrichtung wird zwischen das freistehende Substrat und die Oberflächenplatte eingefügt, um die Oberflächenform des freistehenden Substrats zu verformen.
Die Stickstoff-polare Oberfläche wird dann durch Bearbeitung wie Schleifen, Läppen, Polieren oder dergleichen entfernt, um die Dicke des Substrats auf eine gewünschte Dicke zu vermindern und die Oberfläche zu glätten, um ein freistehendes Substrat zu erhalten. In diesem Fall wird die Stickstoff-polare Oberfläche zwar nach der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche fertiggestellt, die Reihenfolge kann jedoch auch umgekehrt sein.
Dann wird der äußere Umfangsrand des freistehenden Substrats durch Schleifen abgeschrägt, so dass schließlich das freistehende Substrat 3A erhalten werden kann.
Der Kristall wird dann epitaktisch auf der polaren Oberfläche 3a des freistehenden Substrats 3A der Gruppe 13 aufgewachsen, um eine funktionelle Schicht 4 als Film zu bilden, wie in den 7C und 2 gezeigt, so dass eine funktionelle Schicht 5 entsteht. 3b stellt eine Stickstoff-polare Oberfläche dar.
Hier werden Probleme beschrieben, die mit der Verwerfung des freistehenden Substrats einhergehen. Obwohl im Allgemeinen ein unterliegendes Substrat mit einem Off-Winkel verwendet wird, wird in vielen Fällen, in denen die Kristallachse auf der Oberfläche des Impfkristallfilms in Bezug auf die a-Achse, m-Achse oder c-Achse der Wurtzit-Struktur geneigt ist, zum besseren Verständnis die Verwendung eines unterliegenden Substrats (nur Substrat) mit einem Off-Winkel von 0° erläutert. Wie in 8A gezeigt, ist vorgesehen, dass die Kristallachse in eine bestimmte Richtung gerichtet ist, wie in den Pfeilen B im darunter liegenden Substrat 1 gezeigt. Die Kristallachse B ist typischerweise die a-Achse, m-Achse oder c-Achse der Wurtzit-Struktur. Die Kristallachsen werden in Übereinstimmung mit den Kristallorientierungen des darunter liegenden Substrats wachsen lassen, wie die Pfeile C im Impfkristallfilm 2 zeigen. Bei der Filmbildung der Schicht 3 eines Nitrids der Gruppe 13 wird die Kristallachse in Übereinstimmung mit der Kristallorientierung des Impfkristallfilms wachsen lassen, wie in den Pfeilen D dargestellt.
In diesem Stadium wird Laserlicht wie in den Pfeilen A gezeigt eingestrahlt, so dass die Schicht eines Nitrids der Gruppe 13 vom darunter liegenden Substrat getrennt wird (8B). Dann werden, wie in 9A schematisch dargestellt, die Schicht 13 eines Nitrids der Gruppe 13 und der Impfkristallfilm 12 gekrümmt. Die Verwerfung wird z.B. durch innere Spannungen aufgrund unterschiedlicher Defektdichten und/oder unterschiedlicher Kristallwachstumsmodi zwischen der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche und der Stickstoff-polaren Oberfläche 13b der Galliumnitridschicht verursacht. Die Richtungen der Kristallachsen E in der Schicht 13 eines Nitrids der Gruppe 13 werden als Reaktion auf die Verwerfung insgesamt verändert.
Zum Beispiel wird, wie in 9B gezeigt, ein auf die Schicht eines Nitrids der Gruppe 13 ausgeübter Druck eingestellt, und die Galliumnitridschicht wird auf eine Oberflächenplatte geklebt, wobei die Form der Verwerfung der Galliumnitridschicht bis zu einem gewissen Grad beibehalten wird. Die Galliumnitridschicht wird dann einer Schleif- und Polierbehandlung unterzogen, um die Schicht so auszudünnen, dass die Oberfläche und die Bodenfläche des Substrats mit einem Paar von Ebenen X übereinstimmen. In diesem Fall erhält man ein freistehendes Substrat 14, wie in 9C gezeigt. Auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 14a des freistehenden Substrats 14 ist der Off-Winkel der Kristallachsen E jedoch je nach Positionen erheblich verändert. Weiterhin bedeutet der Off-Winkel auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche einen Neigungswinkel der Kristallachse E in Bezug auf eine Normale L senkrecht zur Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche. Da die Abweichung des Off-Winkels der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche groß ist, weil die Zusammensetzung oder Kristallinität der darauf epitaktisch aufgewachsenen funktionellen Schicht beeinflusst wird, ändert sich die Leistung je nach Position. Wenn beispielsweise eine lichtemittierende Vorrichtung auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche gebildet wird, weicht die Wellenlänge des emittierten Lichts je nach Position ab, was zu einer Verringerung der Ausbeute führt. Weiterhin stellt 14b die Stickstoff-polare Oberfläche dar.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erfolgreich die Leistung der funktionellen Schicht, die auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche gebildet wurde, weiter vereinheitlicht, indem sie die Verwerfungsmenge bzw. den Verwerfungsgrad der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats und die Verwerfungsmenge der Stickstoff-polaren Oberfläche voneinander verschieden gestaltet haben und indem sie die Abweichung der Off-Winkel auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche vermindert haben, selbst in dem Fall, dass die Verwerfung auf der Stickstoff-polaren Oberfläche beobachtet wird. Das heißt, wie in 10 schematisch dargestellt, wird zum Beispiel die Verwerfung WU der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 17a des freistehenden Substrats 17 relativ groß gestaltet, so dass die Abweichung des Off-Winkels auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 17a vermindert werden kann. Gleichzeitig sind die Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche 17a und die Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche 17b des freistehenden Substrats 1 unterschiedlich. Indem die Verwerfung WB der Stickstoff-polaren Oberfläche 17b relativ verringert wird, kann die Temperaturschwankung auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche klein gehalten werden, die dadurch bedingte Schwankung der Zusammensetzung oder der Kristallinität der funktionellen Schicht unterdrückt werden und die Entstehung von Mikrokratzern auf der Stickstoff-polaren Oberfläche, die während des Einspannens und des Transports des Substrats mit Hilfe einer Pinzette oder eines Roboterarms entstehen können, unterdrückt werden. 17c und 17d stellen jeweils Abschrägungsteile dar.
Da die Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche und die Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche unterschiedlich sind, wird eine Gesamtdickenänderung (TTV) des freistehenden Substrats erzeugt. In dem Fall, dass die Dickenvariation des freistehenden Substrats erzeugt wird, wird jedoch keine große Variation auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche während des epitaktischen Wachstums der funktionellen Schicht auf dem freistehenden Substrat erzeugt. Dies liegt daran, dass die Eigenschaft der hohen Wärmeleitfähigkeit des Galliumnitridkristalls, der das freistehende Substrat bildet, ausgenutzt wird. Infolgedessen wird eine abnorme Morphologie während der Filmbildung der funktionellen Schicht nicht erzeugt und die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts wird ausreichend unterdrückt.
Obwohl das Material des darunter liegenden Substrats nicht besonders begrenzt ist, werden Saphir, kristallorientiertes Aluminiumoxid, Galliumoxid, Al_xGa_1-xN (0≦x≦1) und SiC als bevorzugte Beispiele genannt.
Als Material des Impfkristallfilms sind Al_xGa_1-xN (0≦x≦1) und In_xGa_1-xN (0≦x≦1) als bevorzugte Beispiele aufgeführt und Galliumnitrid ist besonders bevorzugt. Das Material des Impfkristallfilms ist vorzugsweise Galliumnitrid, bei dem mit Hilfe eines Fluoreszenzmikroskops ein gelber Lumineszenzeffekt beobachtet wird. Die gelbe Lumineszenz entspricht einem Peak (gelbe Lumineszenz (YL) oder gelbe Bande (YB)), der in einem Bereich von 2,2 bis 2,5 eV beobachtet wird, zusätzlich zum Übergang der Exzitonen (UV) von Bande zu Bande.
Obwohl es sich bei dem Verfahren zur Herstellung des Impfkristallfilms vorzugsweise um ein Gasphasenverfahren handelt, sind das metallorganische chemische Gasphasenabscheidungsverfahren (MOCVD: metal-organic chemical vapor deposition method), das Hydrid-Gasphasenepitaxieverfahren (HVPE), das Pulsed Excitation Deposition (PXD)-Verfahren, das MBE-Verfahren und das Sublimationsverfahren zu nennen. Das metallorganische chemische Abscheidungsverfahren aus der Gasphase ist am meisten bevorzugt. Weiterhin kann die Wachstumstemperatur vorzugsweise 950 bis 1200°C betragen.
Obwohl die Wachstumsrichtung des Galliumnitridkristalls nicht besonders begrenzt ist, kann sie senkrecht zur c-Ebene der Wurtzit-Struktur oder senkrecht zur a-Ebene oder m-Ebene der Wurtzit-Struktur oder senkrecht zu einer Ebene sein, die in Bezug auf die c-Ebene, a-Ebene oder m-Ebene geneigt ist.
Obwohl das Verfahren zur Herstellung der Galliumnitridschicht nicht besonders eingeschränkt ist, sind Dampfphasenverfahren wie das MOCVD-Verfahren (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), das HVPE-Verfahren (Hydrid Vapor Deposition), das PXD-Verfahren (Pulse Excitation Deposition), das MBE-Verfahren, das Sublimationsverfahren oder dergleichen sowie Flüssigphasenverfahren wie das ammonothermische Verfahren, das Fluxverfahren oder dergleichen beispielhaft.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Dicke des freistehenden Substrats nach dem Polierverfahren vorzugsweise 300 µm oder größer und 1000 µm oder kleiner betragen.
Obwohl die Größe des freistehenden Substrats nicht besonders begrenzt ist, kann die Größe 2 Inch, 4 Inch oder 6 Inch betragen und 8 Inch oder größer sein.
Auf der Stickstoff-polaren Oberfläche und der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche ist die Breite W des Abschrägungsteils (siehe 3 bis 5) zwar nicht besonders begrenzt, aber die Breite W kann vorzugsweise eine Länge von einem Zwanzigstel oder größer und 3-fach oder kleiner und bevorzugter eine Länge von einem Zehntel oder größer und 1-fach oder kleiner der Dicke des freistehenden Substrats sein, unter dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung.
Auf der Stickstoff-polaren Oberfläche und der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche ist die Höhe D des Abschrägungsteils (siehe 3 bis 5) zwar nicht besonders begrenzt, kann die Höhe D vorzugsweise eine Länge von einem Zwanzigstel oder größer und einer Hälfte oder kleiner, und bevorzugter von einem Zehntel oder größer und zwei Fünfteln oder kleiner der Dicke des freistehenden Substrats sein, wenn die Seitenfläche 21e eine flache Oberfläche aufweist, und die Höhe D kann vorzugsweise eine Länge von einem Zwanzigstel oder größer und der Hälfte oder kleiner der Dicke des freistehenden Substrats in dem Fall sein, dass die Seitenfläche 21e eine gekrümmte Oberfläche ist, unter dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung. Die Höhe D des Abschrägungsteils ist jedoch eine Abmessung in Richtung der Dicke des freistehenden Substrats von einem Ausgangspunkt des Abschrägungsteils bis zum Rand des freistehenden Substrats.
Weiterhin kann die Öffnungsbreite H am Ende des in 3 gezeigten freistehenden Substrats auf der Stickstoff-polaren Oberfläche und der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche vorzugsweise 70 µm oder größer und bevorzugter 100 µm oder größer betragen, unter dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung. Weiterhin kann die Öffnungsbreite H vorzugsweise 1/2 oder kleiner und bevorzugter 2/5 oder kleiner der Dicke des freistehenden Substrats sein. Weiterhin bedeutet die Öffnungsbreite H eine Höhe jedes der Abschrägungsteile in Bezug auf die Mitte O jeder der polaren Oberflächen 21a und 21b in Richtung der Dicke des freistehenden Substrats.
Als epitaktischer Kristall, der auf dem freistehenden Substrat gewachsen ist, wird Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid oder ein Mischkristall davon aufgeführt. Insbesondere kann es GaN, AIN, InN, Ga_xAl_1-xN (1 >x>0), Ga_xIn_1-xN (1 >x>0), Al_xIn_1-xN (1 >x>0), Ga_xAl_yIn_zN (1 >x>0, 1 >y>0, x+y+z=1) sein. Als funktionelle Schicht auf dem freistehenden Substrat können neben den lichtemittierenden Schichten auch Gleichrichterschichten, Schaltschichten, Leistungshalbleiterschichten und dergleichen vorgesehen werden. Nachdem die funktionelle Schicht auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats aufgebracht ist, kann die Stickstoff-polare Oberfläche einer Bearbeitung, wie einer Schleif- oder Polierbehandlung, unterzogen werden, um die Dicke des freistehenden Substrats zu verringern oder die Dicke zu verändern.
BEISPIELE
(Erfindungsgemäßes Beispiel 1)
Es wurde ein freistehendes Substrat 21 hergestellt, das in 1A und 3A gezeigt ist.
Konkret wird ein Impfkristallfilm aus Galliumnitrid auf einem darunter liegenden Substrat aus Saphir aufgebracht, um ein GaN-Templat (mit einer Substratgröße von 2,5 Inch) herzustellen. Die Dicke des Impfkristallfilms wurde auf 2 µm festgelegt.
Eine Galliumnitridschicht mit einer Dicke von 1 mm wurde dann durch das Na-Flux-Verfahren gebildet. Dann wurde die Galliumnitridschicht durch das Laser-Lift-off-Verfahren abgetrennt, um ein Galliumnitridsubstrat mit einer Dicke von 1 mm zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Verwerfung des Galliumnitrid-Substrats beobachtet.
Nachdem der äußere Umfang des Galliumnitrid-Substrats durch Schleifen in eine Kreisform mit einem Durchmesser von 2 Inch gebracht worden war, wurde das Substrat geschliffen, geläppt und poliert, um ein freistehendes Substrat mit einer Dicke von 400 µm zu erhalten, bei dem die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche und die Stickstoff-polare Oberfläche spiegelpoliert waren. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Lasten für das Kleben auf einer Oberflächenplatte und die Menge des für das Kleben verwendeten Wachses so verändert, dass die Verwerfungswerte der Gallium-polaren Oberfläche und der Stickstoff-polaren Oberfläche in den in Tabelle 1 angegebenen Bereichen eingestellt wurden. Außerdem wurden 10 Proben hergestellt und die Verwerfung wurde als numerischer Bereich des Maximal- und Minimalwerts angegeben.
Weiterhin wurden in den jeweiligen äußeren Umfangsteilen der Stickstoff-polaren Oberfläche und der Gallium-polaren Oberfläche Abschrägungsteile gebildet. Die Breite W des Abschrägungsteils wurde auf 200 µm eingestellt, die Öffnungsbreite H des Abschrägungsteils wurde auf 100 µm eingestellt und die Form des Abschrägungsteils wurde zu einer flachen Oberfläche, wie in 4B gezeigt, eingestellt. Des Weiteren wurde die Höhe D des Abschrägungsteils als numerischer Bereich des maximalen und minimalen Werts in Tabelle 1 dargestellt.
Die Abweichung des Off-Winkels auf der Gallium-polaren Oberfläche des so erhaltenen freistehenden Substrats wurde bewertet. Dann wurde die LED-Vorrichtungsstruktur als epitaktischer Film auf der Gallium-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats durch das MOCVD-Verfahren aufgewachsen und die Leistungen (Oberflächenmorphologie und Wellenlänge des emittierten Lichts) der LED-Vorrichtungsstruktur wurden bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 1 dargestellt.
Die Bewertung wurde nach den folgenden Verfahren vorgenommen. (Verwerfung)
Die Verwerfungswerte der Gallium-polaren Oberfläche und der Stickstoff-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats wurden wie vorstehend beschrieben gemessen, um die Krümmungsradien zu berechnen.
(Verfahren zur Messung der Abweichung des Off-Winkels)
Sie wurde an fünf Punkten auf der Substratoberfläche mit einem energiedispersiven Röntgenbeugungssystem („D2 CRYSO“, geliefert von Bruker AXS Co. Ltd.) gemessen. Die fünf Punkte enthalten die Mitte des Substrats und vier Punkte, die 5 mm vom Rand des Substrats entfernt auf der X-Achse und der Y-Achse in Bezug auf die Mitte des Substrats als Ursprung liegen. Der „Maximalwert-Minimalwert“ ist als die Abweichung des Off-Winkels definiert.
Im Falle des freistehenden Substrats mit einem Durchmesser von 50,8 mm wird die Messung beispielsweise an fünf Punkten mit den Koordinaten (0,0), (45,8, 0), (-45,8, 0), (0,45,8) und (0,-45,8) durchgeführt.
(Morphologie des epitaktischen Films auf der Waferoberfläche)
Außerdem wurde die Oberflächenmorphologie des so erhaltenen Epitaxiefilms beobachtet, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Erzeugung von abnormen Teilen zu bestätigen.
(Verfahren zur Messung der Veränderung der Wellenlänge des von einer LED ausgestrahlten Lichts)
Die Peakwellenlängen des emittierten Lichts an den fünf Punkten, an denen der Off-Winkel gemessen wurde, wurden durch PL-Messung (Photolumineszenz) ermittelt. „Maximumwellenlänge - Minimumwellenlänge“ ist als die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts. definiert
(Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Rissen)

Die epitaktischen Filme wurden auf 10 freistehenden Substraten wie vorstehend beschrieben gebildet und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Rissen im freistehenden Substrat und in dem epitaktischen Film wurde beobachtet, um das Verhältnis des Auftretens der Risse zu messen. Tabelle 1

	Erfindungsgemäßes Beispiel 1	Erfindungsgemäßes Beispiel 2	Erfindungsgemäßes Beispiel 3	Erfindungsgemäßes Beispiel 4
Abschrägungsteil des äußeren Umfangsteils der Stickstoff-polaren Oberfläche	Vorhanden	Vorhanden	Vorhanden	Vorhanden
Abschrägungsteil des äußeren Umfangsteils der Gallium-polaren Oberfläche	Vorhanden	Vorhanden	Vorhanden	Vorhanden
Höhe des Abschrägungsteils [µm]	87 bis 93	90 bis 95	77 bis 83	47 bis 53
Krümmungsradius der Stickstoff-polaren Oberfläche [m]	24,8 bis 46,1	32,3 bis 64,5	14,0 bis 19,0	6,1 bis 6,9
Krümmungsradius der Gallium-polaren Oberfläche [m]	-46,1 bis -24,8	-26,9 bis -17,9	-8,7 bis -7,5	-3,4 bis -3,1
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von abnormen in-plane-Morphologieteilen in epitaktischem Film	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden
Verteilung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED [nm]	12	10	8	6
Ausbeute ohne Risse in 10 Testproben (%)	100	100	100	100

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 die Abschrägungsteile in den äußeren Umfangsteilen der Gallium-polaren Oberfläche bzw. der Stickstoff-polaren Oberfläche bereitgestellt, der Krümmungsradius der Stickstoff-polaren Oberfläche lag in einem Bereich von +24,8 bis 46,1 m und der Krümmungsradius der Gallium-polaren Oberfläche lag in einem Bereich von -46,1 bis -24,8 m. Infolgedessen wurden die abnormen Morphologieteile nicht im epitaktischen Film beobachtet, die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED war 12 nm und die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne die Risse erwies sich als 100 %.
(Erfindungsgemäße Beispiele 2 bis 4)
Die freistehenden Substrate und LED-Strukturen wurden nach demselben Verfahren wie im erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt und einer Bewertung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Das heißt, gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 2 bis 4 wurden die Abschrägungsteile an den äußeren Umfangsteilen der Gallium-polaren Oberfläche bzw. der Stickstoff-polaren Oberfläche angebracht. Wie der Krümmungsradius der Stickstoff-polaren Oberfläche und der Krümmungsradius der Gallium-polaren Oberfläche in Tabelle 1 gezeigt wurden, wurde die Stickstoff-polare Oberfläche in einer konvexen Form und die Gallium-polare Oberfläche in einer konkaven Form gekrümmt. Infolgedessen wurden keine abnormen Morphologieteile in dem epitaktischen Film beobachtet, die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED war relativ gering und die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne Risse betrug 100 %.
(Vergleichsbeispiele 1 bis 3)
Die freistehenden Substrate und LED-Vorrichtungsstrukturen der jeweiligen Beispiele wurden wie im erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt und der Bewertung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Das heißt, gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 waren die Abschrägungsteile nicht in den äußeren Umfangsteilen der Gallium-polaren Oberfläche bzw. Stickstoff-polaren Oberfläche vorgesehen und die Stickstoff-polare Oberfläche ist in einer konvexen Form gekrümmt. Als Ergebnis wurden die abnormen Morphologieteile nicht in dem epitaktischen Film beobachtet, die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED war relativ gering und die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne Risse war nur 70 %.
(Vergleichsbeispiele 4 und 5)
Die freistehenden Substrate und LED-Strukturen der jeweiligen Beispiele wurden nach dem gleichen Verfahren wie das des erfindungsgemäßen Beispiels 1 hergestellt und anschließend der Bewertung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Das heißt, gemäß den Vergleichsbeispielen 4 und 5 sind die Abschrägungsteile in den äußeren Umfangsteilen der Gallium-polaren Oberfläche bzw. der Stickstoff-polaren Oberfläche vorgesehen, und die Stickstoff-polare Oberfläche ist konkav gekrümmt. Als Ergebnis wurden die abnormen Morphologieteile nicht in dem epitaktischen Film beobachtet, die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED war relativ gering und die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne die Risse war deutlich auf 50 % abgefallen.
Tabelle 2

	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4	Vergleichsbeispiel 5
Abschrägungsteil des äußeren Umfangsteils der Stickstoff-polaren Oberfläche	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Vorhanden	Vorhanden
Abschrägungsteil des äußeren Umfangsteils der Gallium-polaren Oberfläche	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Vorhanden	Vorhanden
Höhe des Abschrägungsteils [µm]	-	-	-	93 bis 87	83 bis 77
Krümmungsradius der Stickstoff-polaren Oberfläche [m]	24,8 bis 46,1	24,8 bis 46,1	6,1 bis 6,9	-46,1 bis -24,8	-19,0 bis -14,0
Krümmungsradius der Gallium-polaren Oberfläche [m]	-46,1 bis -24,8	-19,0 bis -14,0	-3,4 bis -3,1	24,8 bis 46,1	24,8 bis 46,1
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von abnormen in-plane - Morphologieteilen in epitaktischem Film	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden
Verteilung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED [nm]	12	11	7	12	13
Ausbeute ohne Risse in 10 Testproben (%)	70	70	70	50	50

(Vergleichsbeispiele 6 und 7)
Die freistehenden Substrate und LED-Strukturen der jeweiligen Beispiele wurden nach dem gleichen Verfahren wie das des erfindungsgemäßen Beispiels 1 hergestellt und der Bewertung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.

Weiterhin waren gemäß den Vergleichsbeispielen 6 und 7 die Abschrägungsteile an den äußeren Umfangsteilen der Gallium-polaren Oberfläche bzw. der Stickstoff-polaren Oberfläche nicht vorgesehen und die Stickstoff-polare Oberfläche ist konkav gekrümmt. Als Ergebnis wurden die abnormen Morphologieteile nicht in dem epitaktischen Film beobachtet, die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED war relativ gering und die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne die Risse wurde erheblich auf 30 % gesenkt. Tabelle 3

	Vergleichsbeispiel 6	Vergleichsbeispiel 7	Vergleichsbeispiel 8	Vergleichsbeispiel 9	Vergleichsbeispiel 10	Vergleichsbeispiel 11	Vergleichsbeispiel 12
Abschrägungsteil des äußeren Umfangsteils der Stickstoff-polaren Oberfläche	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Vorhanden	Nicht vorhanden	Vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden
Abschrägungsteil des äußeren Umfangsteils der Gallium-polaren Oberfläche	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Vorhanden	Nicht vorhanden	Vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden
Höhe des Abschrägungsteils [µm]	-	-	100	-	100	-	-
Krümmungsradius der Stickstoff-polaren Oberfläche [m]	-46,1 bis - 24,8	-19,0 bis - 14,0	Flache Oberfläche				24,8 bis 46,1
Krümmungsradius der Gallium-polaren Oberfläche [m]	24,8 bis 46,1	24,8 bis 46,1	Flache Oberfläche		-46,1 bis-24,8	Differenz der Maximumhöhen ist 17 bis 23 µm	Differenz der Maximumhöhen ist 17 bis 23 µm
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von abnormen in-plane-Morphologieteilen in epitaktischem Film	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	Nicht vorhanden	abnorme Morphologieteile vorhanden in konvexen Teilen	a abnorme Morphologieteile vorhanden in konvexen Teilen
Verteilung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED [nm]	13	12	14	14	13	22	24
Ausbeute ohne Risse in 10 Testproben (%)	30	30	70	40	70	40	70

(Vergleichsbeispiele 8 bis 10)
Die freistehenden Substrate und LED-Strukturen der jeweiligen Beispiele wurden nach dem gleichen Verfahren wie das des erfindungsgemäßen Beispiels 1 hergestellt und der Bewertung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Weiterhin wurden gemäß den Vergleichsbeispielen 8 und 10 die Abschrägungsteile an den äußeren Umfangsteilen der Gallium-polaren Oberfläche bzw. der Stickstoff-polaren Oberfläche angebracht und die Stickstoff-polare Oberfläche war flach. Als Ergebnis wurden die abnormen Morphologieteile nicht in dem epitaktischen Film beobachtet, die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED war relativ gering und die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne die Risse war erheblich vermindert.
Im Vergleichsbeispiel 9 waren die äußeren Umfangsteile der Gallium-polaren Oberfläche und der Stickstoff-polaren Oberfläche nicht mit Abschrägungsteilen versehen. Außerdem war die Stickstoff-polare Oberfläche flach. Obwohl die abnormen Morphologieteile in dem epitaktischen Film nicht beobachtet wurden und Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED relativ gering war, war die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne die Risse schließlich deutlich gesunken.
(Vergleichsbeispiel 11)
Das freistehende Substrat und die LED-Struktur wurden nach demselben Verfahren wie im erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt und der Bewertung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Weiterhin wurde das freistehende Substrat 30A mit der in 6A gezeigten Form als freistehendes Substrat hergestellt. Dies ist im Wesentlichen dasselbe wie das freistehende Substrat, das in Patentdokument 3 beschrieben ist. Das heißt, obwohl die Stickstoff-polare Oberfläche 30a des freistehenden Substrats 30A aus 6A flach war, war die Gallium-polare Oberfläche 30b flach und eine vertiefte gekrümmte Oberfläche 32 war im äußeren Umfangsteil 31 (Breite von 5 mm) der Gallium-polaren Oberfläche 30b vorgesehen. Die Seitenoberflächen 30c des freistehenden Substrats waren flach. Die Abschrägungsteile waren nicht vorgesehen.
Infolgedessen wurden die abnormen Morphologieteile des epitaktischen Films hauptsächlich in den vorstehenden Teilen auf dem äußeren Umfangsteil beobachtet, die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED war besonders groß im gekrümmten Teil im äußeren Umfangsteil und die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne die Risse war beträchtlich gesenkt.
(Vergleichsbeispiel 12)
Das freistehende Substrat und die LED-Struktur wurden nach demselben Verfahren wie im erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt und der Bewertung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Weiterhin wurde als freistehendes Substrat das freistehende Substrat 30B mit der in 6B gezeigten Form hergestellt. Das heißt, obwohl die Seitenoberfläche 30c des freistehenden Substrats 30B flach war und die Gallium-polare Oberfläche 30b flach war, war ein ausgespartes gekrümmtes Teil 32 in dem äußeren Umfangsteil 31 (Breite von 3 mm) der Gallium-polaren Oberfläche 30b vorgesehen. Weiterhin war die Stickstoff-polare Oberfläche 30d konvex gekrümmt und der Krümmungsradius lag in einem Bereich von +24,8 bis 46,1 m. Ein Abschrägungsteil war nicht vorgesehen.
Infolgedessen wurden die anormalen Morphologieteile des epitaktischen Films hauptsächlich im vorstehenden Teil des äußeren Umfangsteils des epitaktischen Films beobachtet, die Abweichung der Wellenlänge des emittierten Lichts der LED war im gekrümmten Teil des äußeren Umfangsteils erheblich größer und die Ausbeute des freistehenden Substrats ohne die Risse war erheblich vermindert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4696935 B [0008]

Claims

Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum, wobei das freistehende Substrat einen Kristall eines Nitrids der Gruppe 13, ausgewählt aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid oder einem Mischkristall davon, umfasst: wobei das freistehende Substrat eine Stickstoff-polare Oberfläche und eine Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche umfasst; wobei die Stickstoff-polare Oberfläche in eine konvexe Form gekrümmt ist; und wobei die Stickstoff-polare Oberfläche einen äußeren Umfangsteil mit einem Abschrägungsteil umfasst.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach Anspruch 1, wobei die Stickstoff-polare Oberfläche mit einem Krümmungsradius von +5m oder größer und +65m oder kleiner gekrümmt ist.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abschrägungsteil über den gesamten Umfang des äußeren Umfangsteils der Stickstoff-polaren Oberfläche vorgesehen ist.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche ein äußeres Umfangsteil umfasst, das ein Abschrägungsteil umfasst.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche in eine konkave Form gekrümmt ist.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein absoluter Wert eines Krümmungsradius der Verwerfung der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche kleiner ist als ein absoluter Wert eines Krümmungsradius der Verwerfung der Stickstoff-polaren Oberfläche.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche eine Abweichung des Off-Winkels von 0,25° oder weniger aufweist.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Element-der-Gruppe 13-polare Oberfläche eine hochglanzpolierte Oberfläche umfasst.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Öffnungsbreite an einem Ende der Stickstoff-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats 70 µm oder größer und nicht größer als 1/2 der Dicke des freistehenden Substrats beträgt.
Freistehendes Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Höhe des Abschrägungsteils an dem äußeren Umfangsteil der Stickstoff-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats 1/20 oder größer und 1/2 oder kleiner als eine Dicke des freistehenden Substrats ist.
Funktionelle Vorrichtung, umfassend: das freistehende Substrat für epitaktisches Kristallwachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und eine funktionelle Schicht, die auf der Element-der-Gruppe 13-polaren Oberfläche des freistehenden Substrats vorgesehen ist.
Funktionelle Vorrichtung nach Anspruch 11, die eine lichtemittierende Funktion aufweist.