JP2003273014A - Aluminum oxide evaporated sapphire single-crystal substrate and semiconductor light-emitting device substrate - Google Patents

Aluminum oxide evaporated sapphire single-crystal substrate and semiconductor light-emitting device substrate

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JP2003273014A
JP2003273014A JP2002069487A JP2002069487A JP2003273014A JP 2003273014 A JP2003273014 A JP 2003273014A JP 2002069487 A JP2002069487 A JP 2002069487A JP 2002069487 A JP2002069487 A JP 2002069487A JP 2003273014 A JP2003273014 A JP 2003273014A
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aluminum oxide
crystal substrate
single crystal
film
sapphire single
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Toshiro Furutaki
敏郎 古滝
Tsugio Sato
次男 佐藤
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Namiki Precision Jewel Co Ltd
Original Assignee
Namiki Precision Jewel Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum oxide evaporated sapphire single-crystal substrate, where a superior gallium nitride film can be formed, and to provide a semiconductor light-emitting device substrate. <P>SOLUTION: An amorphous aluminum film 3 is evaporated on the surface of a sapphire single-crystal substrate 2, and when the sapphire single-crystal substrate 2 where the evaporated film 3 is formed is thermally treated, the amorphous evaporated film 3 is turned into a single crystal. A proper gallium nitride layer 5, which is hardly affected by flaws 2a in the surface of the sapphire single crystal substrate 2 is formed thereon. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子用
のサファイヤ基板及び半導体発光素子用基板に関し、特
に、膜付けの母材となるサファイヤ基板の表面に残留す
る傷の影響を受けない良好な窒化ガリウム膜(GaN膜)
を形成できるサファイヤ単結晶基板及び半導体発光素子
用基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sapphire substrate for a semiconductor light emitting device and a substrate for a semiconductor light emitting device. Gallium nitride film (GaN film)
The present invention relates to a sapphire single crystal substrate and a substrate for a semiconductor light emitting device capable of forming a film.

【0002】[0002]

【従来技術】サファイヤ単結晶基板は、主にHM法(熱
交換法)やCz法(チョクラルスキー法)などによって
育成された単結晶の塊を、その端面がC面になるように
適当な直径を持つ円筒状に加工した後、端面に沿って切
断し、基板を研磨することによって製造されている。
2. Description of the Related Art A sapphire single crystal substrate is a single crystal lump grown mainly by the HM method (heat exchange method), the Cz method (Czochralski method), or the like so that its end face becomes a C plane. It is manufactured by processing into a cylindrical shape having a diameter, cutting along the end face, and polishing the substrate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3
(a)に示すように、サファイヤ単結晶基板21の表面の
研磨面には、傷21aが入りやすく、サファイヤ単結晶
基板21の表面に窒化ガリウム22をエピタイキシャル
成長させる場合、図3(b)に示すように、研磨面に生じ
る傷によって窒化ガリウム22aが異常成長し、多結晶
化したり窒化ガリウム表面の平滑度が保てないという問
題点がある。
However, as shown in FIG.
As shown in (a), scratches 21a are easily formed on the polished surface of the sapphire single crystal substrate 21, and when gallium nitride 22 is epitaxially grown on the surface of the sapphire single crystal substrate 21, as shown in FIG. As shown in (4), there is a problem that the gallium nitride 22a abnormally grows due to scratches on the polished surface and becomes polycrystalline or the smoothness of the gallium nitride surface cannot be maintained.

【0004】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、良好な窒化ガリ
ウム膜(GaN膜)を形成できる酸化アルミニウム蒸着サ
ファイヤ単結晶基板及び半導体発光素子用基板を提供す
ることである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate and a semiconductor light emitting device capable of forming a good gallium nitride film (GaN film). A substrate for use is provided.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
鋭意研究した結果、サファイヤ単結晶基板の表面に非晶
質の酸化アルミニムの蒸着膜を形成し、熱処理後にその
酸化アルミニウムの蒸着膜の上に窒化ガリウム膜(GaN
膜)を形成すると、サファイヤ単結晶基板の表面の傷の
影響を受けない良好な窒化ガリウム層が成長することが
判明した。
[Means for Solving the Problems] As a result of earnest research for solving the above problems, as a result, an amorphous aluminum oxide vapor-deposited film was formed on the surface of a sapphire single crystal substrate, and after heat treatment, the aluminum oxide vapor-deposited film was formed on the vapor-deposited aluminum oxide film. Gallium nitride film (GaN
It was found that a good gallium nitride layer which is not affected by scratches on the surface of the sapphire single crystal substrate grows when the film is formed.

【0006】本発明者は、さらに研究を進めた結果、酸
化アルミニウムの蒸着の際に、高温で酸化アルミニウム
を蒸着すると、酸化アルミニウムが多結晶化してしま
い、窒化ガリウム層は、サファイヤ単結晶基板の表面の
傷を反映した異常成長がおきやすいという知見を得た。
これに対して、単結晶化していない非晶質(アモルファ
ス)の酸化アルミニウムを蒸着し、その後、非晶質の蒸
着膜が形成されたサファイヤ単結晶基板を熱処理する
と、非晶質の蒸着膜が単結晶化し、サファイヤ単結晶基
板の表面の傷の影響を受けない良好な窒化ガリウム層が
成長するという知見を得た。
As a result of further research by the present inventor, when aluminum oxide was vapor-deposited at a high temperature during the vapor deposition of aluminum oxide, the aluminum oxide was polycrystallized and the gallium nitride layer was formed on the sapphire single crystal substrate. We found that abnormal growth is likely to occur reflecting surface scratches.
On the other hand, when non-single-crystallized amorphous aluminum oxide is vapor-deposited and then the sapphire single-crystal substrate on which the amorphous vapor-deposited film is formed is heat-treated, the amorphous vapor-deposited film is formed. It was found that a good gallium nitride layer that grows into a single crystal and is not affected by scratches on the surface of the sapphire single crystal substrate grows.

【0007】上記知見に基づいて完成された請求項1記
載の発明は、サファイヤ単結晶基板の表面に非晶質の酸
化アルミニムの蒸着膜が形成された酸化アルミニウム蒸
着サファイヤ単結晶基板である。
The invention according to claim 1 completed based on the above findings is an aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate in which a vapor-deposited film of amorphous aluminum oxide is formed on the surface of the sapphire single crystal substrate.

【0008】非晶質の酸化アルミニウムの蒸着法(蒸着
膜の作成法)は、単結晶にならない条件であれば、真空
蒸着法・スパッタ法・イオンプレーテイング法・化学気
相析出法(CVD法)・ゾルゲル法などいずれの方法で
も良い。
The amorphous aluminum oxide vapor deposition method (method of forming a vapor deposition film) is a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a chemical vapor deposition method (a CVD method) under the condition that a single crystal is not formed. ). Any method such as the sol-gel method may be used.

【0009】請求項2記載の発明は、サファイヤ単結晶
基板の表面に形成された非晶質の酸化アルミニウムの蒸
着膜が、大気、酸素、窒素のいずれかから選択される雰
囲気下で熱処理された後、単結晶化したものであること
を特徴とする酸化アルミニウム蒸着サファイヤ単結晶基
板である。
According to the second aspect of the present invention, the vapor-deposited film of amorphous aluminum oxide formed on the surface of the sapphire single crystal substrate is heat-treated in an atmosphere selected from the atmosphere, oxygen and nitrogen. It is an aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate characterized by being subsequently single crystallized.

【0010】請求項3記載の発明は、サファイヤ単結晶
基板の表面に形成された非晶質の酸化アルミニウムの蒸
着膜が、窒素雰囲気下で熱処理された後、単結晶化する
と共に、単結晶化した酸化アルミニウムの蒸着膜の表面
に窒化アルミニウムの単結晶層が形成されていることを
特徴とする酸化アルミニウム蒸着サファイヤ単結晶基板
である。
According to a third aspect of the present invention, the vapor deposition film of amorphous aluminum oxide formed on the surface of the sapphire single crystal substrate is subjected to heat treatment in a nitrogen atmosphere, and then single crystallized and single crystallized. The aluminum oxide single-crystal sapphire single-crystal substrate is characterized in that a single-crystal layer of aluminum nitride is formed on the surface of the vapor-deposited aluminum oxide film.

【0011】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記酸化
アルミニウムの蒸着膜の膜厚が、1nm以上1μm以下
に形成されていることを特徴とする酸化アルミニウム蒸
着サファイヤ単結晶基板である。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, the vapor deposition film of aluminum oxide is formed to have a thickness of 1 nm or more and 1 μm or less. It is an aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate.

【0012】酸化アルミニウムの蒸着膜の膜厚が1nm
以上としたのは、1nm未満であると、サファイヤ単結
晶基板の表面の傷を覆うことができず、良好な窒化ガリ
ウム層を成長させることができないからである。また、
蒸着膜の膜厚が1μm以下としたのは、1μmを越える
と、熱処理の際に蒸着膜が多結晶化してしまい、良好な
窒化ガリウム層を成長させることができないからであ
る。
The thickness of the vapor deposition film of aluminum oxide is 1 nm
The above is because when it is less than 1 nm, it is not possible to cover the scratch on the surface of the sapphire single crystal substrate and it is impossible to grow a good gallium nitride layer. Also,
The thickness of the deposited film is set to 1 μm or less because if it exceeds 1 μm, the deposited film is polycrystallized during the heat treatment and a good gallium nitride layer cannot be grown.

【0013】酸化アルミニウムの蒸着膜の膜厚は、好ま
しくは、10nm以上100nm以下の範囲で形成され
ているのがよい。この範囲内であれば、熱処理により蒸
着膜を単結晶化させやすいからである。
The thickness of the vapor deposition film of aluminum oxide is preferably 10 nm or more and 100 nm or less. This is because if it is within this range, the vapor deposition film is likely to be single-crystallized by the heat treatment.

【0014】請求項5記載の発明は、請求項2乃至請求
項4のいずれかに記載の単結晶化した酸化アルミニウム
蒸着サファイヤ単結晶基板上に窒化ガリウム膜が形成さ
れていることを特徴とする半導体発光素子用基板であ
る。
A fifth aspect of the present invention is characterized in that a gallium nitride film is formed on the single crystallized aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate according to any of the second to fourth aspects. It is a substrate for a semiconductor light emitting element.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る半導体発
光素子用基板4は、図1(b)に示すように、サファイヤ
単結晶基板2の表面に単結晶化した酸化アルミニウムの
蒸着膜3が形成されており、さらに、その酸化アルミニ
ウムの蒸着膜3の表面に窒化ガリウム膜5が形成された
ものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As shown in FIG. 1 (b), a semiconductor light emitting device substrate 4 according to an embodiment of the present invention has a sapphire single crystal substrate 2 on which a single crystallized aluminum oxide vapor deposition film 3 is formed. And the gallium nitride film 5 is formed on the surface of the vapor-deposited film 3 of aluminum oxide.

【0016】このように、サファイヤ単結晶基板2の表
面に直接、窒化ガリウム膜5を形成せずに、サファイヤ
単結晶基板2と窒化ガリウム膜5の間に、単結晶化した
蒸着膜3を形成することにより、サファイヤ単結晶基板
2の表面に存在する傷(潜傷を含む)2aに影響しない
良好な半導体発光素子用基板4を得ることができる。
As described above, the single crystallized vapor deposition film 3 is formed between the sapphire single crystal substrate 2 and the gallium nitride film 5 without forming the gallium nitride film 5 directly on the surface of the sapphire single crystal substrate 2. By doing so, it is possible to obtain a good semiconductor light emitting device substrate 4 that does not affect the scratches (including latent scratches) 2a existing on the surface of the sapphire single crystal substrate 2.

【0017】次に、上記の半導体発光素子用基板4の製
造工程を説明する。
Next, the manufacturing process of the semiconductor light emitting device substrate 4 will be described.

【0018】<研磨工程>例えばEFG法により製造され
たサファイヤ単結晶基板2の表面を研磨し、サファイヤ
単結晶基板2の表面を平滑化する。
<Polishing Step> For example, the surface of the sapphire single crystal substrate 2 manufactured by the EFG method is polished to smooth the surface of the sapphire single crystal substrate 2.

【0019】<蒸着工程>次に、図1(a)に示すよう
に、研磨により平滑化されたサファイヤ単結晶基板2の
表面であるC面上に、低温で酸化アルミニウムを蒸着
し、非晶質の酸化アルミニウムの蒸着膜3を形成する。
ここで、蒸着法は、単結晶にならない条件であれば、真
空蒸着法・スパッタ法・イオンプレーテイング法・化学
気相析出法(CVD法)・ゾルゲル法などいずれの方法
で蒸着しても良い。
<Evaporation Step> Next, as shown in FIG. 1 (a), aluminum oxide is vapor-deposited at a low temperature on the C surface, which is the surface of the sapphire single crystal substrate 2 smoothed by polishing, to make it amorphous. A deposited film 3 of high quality aluminum oxide is formed.
Here, the vapor deposition method may be performed by any method such as vacuum vapor deposition method, sputtering method, ion plating method, chemical vapor deposition method (CVD method), and sol-gel method, as long as it is not a single crystal. .

【0020】また、酸化アルミニウムの蒸着膜3の膜厚
は、1nm以上1μm以下の範囲内で形成される。これ
は、蒸着膜3の膜厚が1nm未満であると、サファイヤ
単結晶基板2の表面の傷(潜傷を含む)2aを覆うこと
ができず、良好な窒化ガリウム層を成長させることがで
きないからである。また、蒸着膜3の膜厚が1μmを越
えると、後述する熱処理の際に蒸着膜3が多結晶化して
しまい、良好な窒化ガリウム膜5を成長させることがで
きないからである。
The film thickness of the vapor deposition film 3 of aluminum oxide is formed within the range of 1 nm or more and 1 μm or less. This is because if the thickness of the deposited film 3 is less than 1 nm, the scratches (including latent scratches) 2a on the surface of the sapphire single crystal substrate 2 cannot be covered and a good gallium nitride layer cannot be grown. Because. Further, when the film thickness of the vapor deposition film 3 exceeds 1 μm, the vapor deposition film 3 is polycrystallized during the heat treatment described later, and the good gallium nitride film 5 cannot be grown.

【0021】なお、酸化アルミニウムの蒸着膜3は、1
0nm以上100nm以下の範囲で形成されているのが
好ましい。この範囲内であれば、蒸着膜3を後述する熱
処理により単結晶化させやすいからである。
The deposited film 3 of aluminum oxide is 1
It is preferably formed in the range of 0 nm to 100 nm. This is because if it is within this range, the vapor-deposited film 3 is likely to be single-crystallized by a heat treatment described later.

【0022】以上の蒸着工程により、サファイヤ単結晶
基板2の表面に、非晶質(アモルファス)の酸化アルミ
ニウムの蒸着膜3が形成されるため、酸化アルミニウム
蒸着サファイヤ単結晶基板1が得られる。
By the above vapor deposition process, the vapor deposition film 3 of amorphous aluminum oxide is formed on the surface of the sapphire single crystal substrate 2, so that the aluminum oxide vapor deposited sapphire single crystal substrate 1 is obtained.

【0023】<熱処理工程>次に、非晶質の酸化アルミ
ニウムの蒸着膜3が形成された酸化アルミニウム蒸着サ
ファイヤ単結晶基板1を熱処理し、非晶質の酸化アルミ
ニウムの蒸着膜3を単結晶化させる。この熱処理は、大
気、酸素、窒素のいずれかから選択される雰囲気下で行
われる。このように、非晶質の蒸着膜3を単結晶化させ
ることにより、単結晶化した酸化アルミニウムの蒸着膜
3が形成された酸化アルミニウム蒸着サファイヤ単結晶
基板1が得られる。
<Heat Treatment Step> Next, the aluminum oxide vapor deposition sapphire single crystal substrate 1 on which the amorphous aluminum oxide vapor deposition film 3 is formed is heat treated to single crystallize the amorphous aluminum oxide vapor deposition film 3. Let This heat treatment is performed in an atmosphere selected from the atmosphere, oxygen and nitrogen. As described above, by single-crystallizing the amorphous vapor-deposited film 3, the aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate 1 on which the single-crystallized aluminum oxide vapor-deposited film 3 is formed can be obtained.

【0024】<エピタキシャル成長工程>次に、図1
(b)に示すように、有機金属気相成長法(MOCVD法)
により、単結晶化した酸化アルミニウムの蒸着膜3が形
成された酸化アルミニウム蒸着サファイヤ単結晶基板1
の蒸着膜3の表面に窒化ガリウムをエピタキシャル成長
させる。
<Epitaxial growth step> Next, referring to FIG.
As shown in (b), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD method)
The aluminum oxide vapor deposition sapphire single crystal substrate 1 on which the vapor deposited film 3 of single crystallized aluminum oxide is formed by
Gallium nitride is epitaxially grown on the surface of the deposited film 3 of FIG.

【0025】以上の工程により、窒化ガリウム膜5は、
サファイヤ単結晶基板2の表面に存在する傷(潜傷を含
む)2aの影響を受けずに成長するため、窒化ガリウム
膜5の表面の平滑度が向上する。これにより、窒化ガリ
ウム膜5の表面の平滑度が向上した良好な半導体発光素
子用基板4を得ることができる。
Through the above steps, the gallium nitride film 5 is
Since the growth is performed without being affected by scratches (including latent scratches) 2a existing on the surface of the sapphire single crystal substrate 2, the smoothness of the surface of the gallium nitride film 5 is improved. This makes it possible to obtain a good semiconductor light emitting device substrate 4 in which the surface smoothness of the gallium nitride film 5 is improved.

【0026】なお、本実施形態では、サファイヤ単結晶
基板2のC面に蒸着膜3を形成した場合を説明したが、
これに限定するものではなく、a面やその他の面上に蒸
着膜3を形成してもよい。
In this embodiment, the case where the vapor deposition film 3 is formed on the C surface of the sapphire single crystal substrate 2 has been described.
The present invention is not limited to this, and the vapor deposition film 3 may be formed on the a-face and other faces.

【0027】また、上記の熱処理工程を窒素雰囲気下で
行うと、図2(a)に示すように、酸化アルミニウム蒸着
サファイヤ単結晶基板6には、単結晶化した酸化アルミ
ニウムの蒸着膜3の表面に単結晶化した窒化アルミニウ
ムの単結晶層7が形成される。そして、図2(b)に示す
ように、単結晶化した窒化アルミニウムの単結晶層7の
表面に窒化ガリウムをエピタキシャル成長させて、半導
体発光素子用基板8を得ることができる。
When the above heat treatment process is performed in a nitrogen atmosphere, as shown in FIG. 2 (a), the surface of the single crystallized aluminum oxide vapor deposition film 3 is formed on the aluminum oxide vapor deposition sapphire single crystal substrate 6. A single crystal layer 7 of aluminum nitride that has been single crystallized is formed. Then, as shown in FIG. 2B, gallium nitride is epitaxially grown on the surface of the single crystal layer 7 of single-crystallized aluminum nitride to obtain the semiconductor light emitting device substrate 8.

【0028】[0028]

【実施例】<実施例1>2インチで厚み500μmのサ
ファイヤ単結晶基板のC面にイオンプレーティング法を
用いて非晶質の酸化アルミニウムの蒸着膜を形成した。
この蒸着膜の膜厚は、約50nmに形成した。なお、こ
の蒸着膜をX線回折及び電子線回折により調べた結果、
蒸着膜は非晶質(アモルファス)であった。次に、この
非晶質の酸化アルミニウムが蒸着された基板について1
000度の大気雰囲気中で30分間熱処理を行い、非晶
質の蒸着膜の結晶化を進め、単結晶化を促進した。その
後、酸化アルミニウム蒸着サファイヤ単結晶基板に窒化
ガリウムを有機金属気相成長法(MOCVD法)によりエ
ピタキシャル成長させて半導体発光素子用基板を得た。
EXAMPLES Example 1 A vapor deposition film of amorphous aluminum oxide was formed on the C-plane of a sapphire single crystal substrate having a thickness of 2 inches and a thickness of 500 μm by the ion plating method.
The film thickness of this vapor deposition film was formed to about 50 nm. As a result of examining this vapor-deposited film by X-ray diffraction and electron diffraction,
The vapor deposition film was amorphous. Next, regarding the substrate on which this amorphous aluminum oxide is deposited,
Heat treatment was performed for 30 minutes in an atmosphere of 000 ° C. to promote crystallization of the amorphous vapor-deposited film and promote single crystallization. Then, gallium nitride was epitaxially grown on the aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate by a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) to obtain a semiconductor light emitting device substrate.

【0029】この半導体発光素子用基板について、窒化
ガリウム膜をコンフォーカル顕微鏡で観察を行ったが、
傷に起因する異常な成長は発見されなかった。サファイ
ヤ単結晶基板と窒化ガリウム層の境界を電子線回折によ
って調べた結果酸化アルミニウムのアモルファス層は観
察されなかった。さらに、断面資料を作成し透過電子顕
微鏡観察(TEM)・および格子像の観察を行ったがア
モルファス層は確認出来なかった。これにより、生成し
た蒸着膜が熱処理によりサファイヤ単結晶基板に整合し
て単結晶化することが確認された。
A gallium nitride film was observed with a confocal microscope on this semiconductor light emitting device substrate.
No abnormal growth due to the wound was found. As a result of examining the boundary between the sapphire single crystal substrate and the gallium nitride layer by electron diffraction, no amorphous layer of aluminum oxide was observed. Further, a cross-section material was prepared and observed with a transmission electron microscope (TEM) and a lattice image was observed, but an amorphous layer could not be confirmed. From this, it was confirmed that the vapor-deposited film produced was aligned with the sapphire single crystal substrate by heat treatment to be single crystallized.

【0030】<実施例2>実施例1と同様の非晶質の酸
化アルミニウムが蒸着された基板について600度の真
空雰囲気中で120分間熱処理を行い、得られた半導体
発光素子用基板について実施例1と同様の観察を行う
と、実施例1と同様に傷に起因する異常な成長は発見さ
れなかった。
Example 2 The same substrate as that of Example 1 on which amorphous aluminum oxide was vapor-deposited was heat-treated in a vacuum atmosphere at 600 ° C. for 120 minutes, and the obtained substrate for semiconductor light emitting device was used in Example. When the same observation as in Example 1 was carried out, no abnormal growth due to scratches was found as in Example 1.

【0031】<実施例3>実施例1と同様の非晶質の酸
化アルミニウムが蒸着された基板について600度の窒
素雰囲気中で120分間熱処理を行い、得られた半導体
発光素子用基板について実施例1と同様の観察を行う
と、実施例1と同様に傷に起因する異常な成長は発見さ
れなかった。
Example 3 The same substrate as that of Example 1 on which amorphous aluminum oxide was deposited was heat-treated in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 120 minutes, and the obtained substrate for semiconductor light emitting device was used as an example. When the same observation as in Example 1 was carried out, no abnormal growth due to scratches was found as in Example 1.

【0032】<比較例1>図2(a)に示すように、有機
金属気相成長法(MOCVD法)により実施例1と同様の
サファイヤ単結晶基板の表面に直接、窒化ガリウムをエ
ピタキシャル成長させたところ、図2(b)に示すよう
に、基板表面の傷(潜傷を含む)の影響を受けた窒化ガ
リウム膜が生成した。生成した窒化ガリウム膜をコンフ
ォーカル顕微鏡で観察を行ったところ、傷に起因すると
思われる異常な成長が確認された。
Comparative Example 1 As shown in FIG. 2 (a), gallium nitride was epitaxially grown directly on the surface of a sapphire single crystal substrate similar to that of Example 1 by a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). However, as shown in FIG. 2B, a gallium nitride film affected by scratches (including latent scratches) on the substrate surface was formed. When the produced gallium nitride film was observed with a confocal microscope, abnormal growth that was considered to be caused by scratches was confirmed.

【0033】<比較例2>実施例1と同様のサファイヤ
単結晶基板の表面に、高温で酸化アルミニウムの蒸着膜
を形成し、有機金属気相成長法(MOCVD法)により結
晶化した蒸着膜の表面に窒化ガリウムをエピタキシャル
成長させたところ、図2(b)に示すように、基板表面の
傷(潜傷を含む)の影響を受けた窒化ガリウム膜が生成
した。生成した窒化ガリウム膜をコンフォーカル顕微鏡
で観察を行ったところ、傷に起因すると思われる異常な
成長が確認された。
Comparative Example 2 A vapor-deposited film of aluminum oxide was formed at a high temperature on the surface of a sapphire single crystal substrate similar to that of Example 1 and crystallized by a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). When gallium nitride was epitaxially grown on the surface, a gallium nitride film affected by scratches (including latent scratches) on the substrate surface was formed as shown in FIG. 2 (b). When the produced gallium nitride film was observed with a confocal microscope, abnormal growth that was considered to be caused by scratches was confirmed.

【0034】[0034]

【発明の効果】請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
の発明は、サファイヤ単結晶基板の表面に残留する傷や
潜傷の影響をまったく受けない窒化ガリウム膜(GaN
膜)を形成することができるという効果を奏する。
The invention according to any one of claims 1 to 5 is a gallium nitride film (GaN) that is not affected by scratches or latent scratches remaining on the surface of a sapphire single crystal substrate.
This has the effect of being able to form a film.

【0035】即ち、単結晶化させた酸化アルミニウムの
蒸着膜の表面又は単結晶化させた窒化アルミニウムの表
面に窒化ガリウムをエピタキシャル成長させると、窒化
ガリウム膜は、サファイヤ単結晶基板の表面に存在する
傷や潜傷の影響を受けずに成長するため、窒化ガリウム
の表面の平滑度が向上する。これにより、窒化ガリウム
膜の表面の平滑度が向上した良好な半導体発光素子用基
板を得ることができるという効果を奏する。
That is, when gallium nitride is epitaxially grown on the surface of the vapor-deposited film of single crystallized aluminum oxide or the surface of single crystallized aluminum nitride, the gallium nitride film has scratches existing on the surface of the sapphire single crystal substrate. Since it grows without being affected by or latent damage, the smoothness of the surface of gallium nitride is improved. As a result, it is possible to obtain a good substrate for semiconductor light emitting device in which the surface smoothness of the gallium nitride film is improved.

【0036】なお、本発明は、半導体発光素子用基板の
製造方法において、サファイヤ単結晶基板の表面に非晶
質の酸化アルミニウムの蒸着膜を形成する蒸着工程と、
前記蒸着膜を大気、酸素、窒素のいずれかから選択され
る雰囲気下で熱処理し、前記蒸着膜を単結晶化させる熱
処理工程と、単結晶化した蒸着膜の表面に窒化ガリウム
膜をエピタキシャル成長させる工程とを含むことを特徴
とする半導体発光素子用基板の製造方法としてとらえる
ことも可能である。
According to the present invention, in the method for manufacturing a substrate for a semiconductor light emitting device, a vapor deposition step of forming a vapor deposited film of amorphous aluminum oxide on the surface of a sapphire single crystal substrate,
A step of heat-treating the deposited film in an atmosphere selected from the atmosphere, oxygen and nitrogen to single crystallize the deposited film; and a step of epitaxially growing a gallium nitride film on the surface of the single crystallized deposited film It can also be regarded as a method for manufacturing a substrate for a semiconductor light emitting device, which includes:

【0037】また、前記蒸着工程において、前記酸化ア
ルミニウムの蒸着膜の膜厚は、1nm以上1μm以下に
形成することを特徴とする半導体発光素子用基板の製造
方法としてとらえることも可能である。
Further, in the vapor deposition step, the film thickness of the vapor deposited film of aluminum oxide may be formed to be 1 nm or more and 1 μm or less, which can be regarded as a method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は、本実施形態に係る酸化アルミニウム蒸
着サファイヤ単結晶基板の断面図であり、(b)は、本実
施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
FIG. 1A is a sectional view of an aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate according to the present embodiment, and FIG. 1B is a sectional view of a semiconductor light emitting device according to the present embodiment.

【図2】(a)は、本実施形態に係る酸化アルミニウム蒸
着サファイヤ単結晶基板の断面図であり、(b)は、本実
施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
2A is a cross-sectional view of an aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate according to the present embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to the present embodiment.

【図3】(a)は、従来のサファイヤ単結晶基板の断面図
であり、(b)は、従来の半導体発光素子の断面図であ
る。
3A is a cross-sectional view of a conventional sapphire single crystal substrate, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a conventional semiconductor light emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 酸化アルミニウム蒸着サファイヤ単結晶基板 2 サファイヤ単結晶基板 3 酸化アルミニウムの蒸着膜 4 半導体発光素子用基板 5 窒化ガリウム膜 6 酸化アルミニウム蒸着サファイヤ単結晶基板 7 窒化アルミニウムの単結晶層 8 半導体発光素子用基板 1. Aluminum oxide vapor deposition sapphire single crystal substrate 2 Sapphire single crystal substrate 3 Aluminum oxide vapor deposition film 4 Semiconductor light emitting device substrate 5 gallium nitride film 6 Aluminum oxide vapor deposition sapphire single crystal substrate 7 Aluminum nitride single crystal layer 8 Semiconductor light emitting device substrate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サファイヤ単結晶基板の表面に非晶質の
酸化アルミニムの蒸着膜が形成された酸化アルミニウム
蒸着サファイヤ単結晶基板。
1. An aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate having an amorphous aluminum oxide vapor deposition film formed on the surface of the sapphire single crystal substrate.
【請求項2】 サファイヤ単結晶基板の表面に形成され
た非晶質の酸化アルミニウムの蒸着膜が、大気、酸素、
窒素のいずれかから選択される雰囲気下で熱処理された
後、単結晶化したものであることを特徴とする酸化アル
ミニウム蒸着サファイヤ単結晶基板。
2. A vapor deposition film of amorphous aluminum oxide formed on the surface of a sapphire single crystal substrate,
An aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate, which is heat-treated in an atmosphere selected from any of nitrogen and then single-crystallized.
【請求項3】 サファイヤ単結晶基板の表面に形成され
た非晶質の酸化アルミニウムの蒸着膜が、窒素雰囲気下
で熱処理された後、単結晶化すると共に、単結晶化した
酸化アルミニウムの蒸着膜の表面に窒化アルミニウムの
単結晶層が形成されていることを特徴とする酸化アルミ
ニウム蒸着サファイヤ単結晶基板。
3. A vapor-deposited film of amorphous aluminum oxide formed on the surface of a sapphire single-crystal substrate is heat-treated in a nitrogen atmosphere and then single-crystallized, and a vapor-deposited film of aluminum oxide single-crystallized. An aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate, characterized in that a single crystal layer of aluminum nitride is formed on the surface of.
【請求項4】 前記酸化アルミニウムの蒸着膜の膜厚
は、1nm以上1μm以下に形成されていることを特徴
とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の酸化ア
ルミニウム蒸着サファイヤ単結晶基板。
4. The aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate according to claim 1, wherein the thickness of the aluminum oxide vapor-deposited film is 1 nm or more and 1 μm or less. .
【請求項5】 請求項2乃至請求項4のいずれかに記載
の単結晶化した酸化アルミニウム蒸着サファイヤ単結晶
基板上に窒化ガリウム膜が形成されていることを特徴と
する半導体発光素子用基板。
5. A substrate for semiconductor light emitting device, wherein a gallium nitride film is formed on the single crystallized aluminum oxide vapor-deposited sapphire single crystal substrate according to any one of claims 2 to 4.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US11028471B2 (en) 2011-12-23 2021-06-08 Hkbu R&D Licensing Limited Sapphire thin film coated substrate
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