JP2003277194A - 単結晶サファイア基板およびその製造方法 - Google Patents
単結晶サファイア基板およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】単結晶サファイア基板主面に対して均一にGaN
系窒化物半導体結晶をELO成長せしめるような凹部を形
成するとともに、量産に適した製造方法を提供する。 【解決手段】ブラスト加工法を用いて、単結晶サファイ
ア基板主面に対して均一に凹部を形成する。
系窒化物半導体結晶をELO成長せしめるような凹部を形
成するとともに、量産に適した製造方法を提供する。 【解決手段】ブラスト加工法を用いて、単結晶サファイ
ア基板主面に対して均一に凹部を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サファイアからな
り、微細な凹形状を有する単結晶サファイア基板および
その製造方法に関し、特に、窒化物３−５族化合物半導
体を用いた半導体レーザや発光ダイオード等の光デバイ
ス用途あるいは電子デバイス用途の結晶成長に適した単
結晶サファイア基板に関する。
り、微細な凹形状を有する単結晶サファイア基板および
その製造方法に関し、特に、窒化物３−５族化合物半導
体を用いた半導体レーザや発光ダイオード等の光デバイ
ス用途あるいは電子デバイス用途の結晶成長に適した単
結晶サファイア基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】GaNは光デバイスのみならず、最近では
高温エレクトロニクス、耐環境デバイス等への応用が注
目されている。GaN系化合物半導体結晶のエピタキシャ
ル成長は、格子整合する基板の入手が困難であるため、
一般的にはサファイア、SiC、マグネシアスピネル等を
結晶成長用基板として用いている。この場合、結晶成長
用基板とGaN系化合物半導体結晶との格子不整合のため
転位が発生し、この転位がGaN系化合物半導体結晶中に
も伝搬するため、GaN系化合物半導体結晶中に109cm-2程
度の結晶欠陥が存在するという問題があった。特に結晶
成長用基板としてサファイアを用いる場合GaNとの格子
定数差は約13.8%程度存在する。
高温エレクトロニクス、耐環境デバイス等への応用が注
目されている。GaN系化合物半導体結晶のエピタキシャ
ル成長は、格子整合する基板の入手が困難であるため、
一般的にはサファイア、SiC、マグネシアスピネル等を
結晶成長用基板として用いている。この場合、結晶成長
用基板とGaN系化合物半導体結晶との格子不整合のため
転位が発生し、この転位がGaN系化合物半導体結晶中に
も伝搬するため、GaN系化合物半導体結晶中に109cm-2程
度の結晶欠陥が存在するという問題があった。特に結晶
成長用基板としてサファイアを用いる場合GaNとの格子
定数差は約13.8%程度存在する。
【０００３】従来、この格子定数の不整合を緩和する目
的として、窒化アルミニウム（AlN）あるいは低温GaN層
をバッファ層として形成し、GaN系化合物半導体結晶を
成膜する手法が行われている。しかしながら上記バッフ
ァ層を介しても結晶成長用基板と成膜結晶との格子定数
差に起因する転位が存在する。この転位はデバイスにお
いて素子寿命の低下、発光効率の低下を招くという問題
があった。
的として、窒化アルミニウム（AlN）あるいは低温GaN層
をバッファ層として形成し、GaN系化合物半導体結晶を
成膜する手法が行われている。しかしながら上記バッフ
ァ層を介しても結晶成長用基板と成膜結晶との格子定数
差に起因する転位が存在する。この転位はデバイスにお
いて素子寿命の低下、発光効率の低下を招くという問題
があった。
【０００４】また近年、転位の伝搬を減少させるため、
途中にSiO2マスクを挿入して貫通転位の伝搬をとめ、マ
スクの開口部から成長してきた部分をシードとして結晶
成長させ結晶成長用基板に対して横方向にGaN系窒化物
半導体結晶を成長させる方法：ELO(Epitaxial lateral
overgrowth)が試みられている。
途中にSiO2マスクを挿入して貫通転位の伝搬をとめ、マ
スクの開口部から成長してきた部分をシードとして結晶
成長させ結晶成長用基板に対して横方向にGaN系窒化物
半導体結晶を成長させる方法：ELO(Epitaxial lateral
overgrowth)が試みられている。
【０００５】ELOによる結晶成長ではGaN系窒化物半導体
結晶がマスク上部では結晶成長せず、マスク無き部分よ
り成長したGaN系窒化物半導体結晶が横方向に成長し、
マスク上部を埋めることによりマスク上部の結晶性が飛
躍的に向上することが知られている。
結晶がマスク上部では結晶成長せず、マスク無き部分よ
り成長したGaN系窒化物半導体結晶が横方向に成長し、
マスク上部を埋めることによりマスク上部の結晶性が飛
躍的に向上することが知られている。
【０００６】しかしながら、上記SiO2等のマスクを挿入
して行うELO成長においては、他材質を結晶成長面へ持
ち込むことによるマスク形成時の不純物の結晶成長界面
への持ち込みやマスクの角部での転位・歪みの発生、マ
スクの熱的損傷が問題視されている。
して行うELO成長においては、他材質を結晶成長面へ持
ち込むことによるマスク形成時の不純物の結晶成長界面
への持ち込みやマスクの角部での転位・歪みの発生、マ
スクの熱的損傷が問題視されている。
【０００７】また上記問題を解決するために、マスクレ
スのELO技術も報告されている。その一つとして、例え
ば図４に示すように（特開2000-106455号 公報参照）、
結晶成長用の単結晶サファイア基板４０に凹凸の複数の
平行な幅10μｍ以下の溝４１を構成する方法がある。
スのELO技術も報告されている。その一つとして、例え
ば図４に示すように（特開2000-106455号 公報参照）、
結晶成長用の単結晶サファイア基板４０に凹凸の複数の
平行な幅10μｍ以下の溝４１を構成する方法がある。
【０００８】このような基板の作製方法は、まず単結晶
サファイア基板４０表面にレジストを塗布し、紫外線露
光によりレジストパターンを形成し、次に上記露光によ
り硬化した部分のみを残し、それ以外の部分をリフトオ
フする。その後、単結晶サファイア基板４０をウェット
エッチングし上記凹凸の複数の平行な溝４１を形成す
る。
サファイア基板４０表面にレジストを塗布し、紫外線露
光によりレジストパターンを形成し、次に上記露光によ
り硬化した部分のみを残し、それ以外の部分をリフトオ
フする。その後、単結晶サファイア基板４０をウェット
エッチングし上記凹凸の複数の平行な溝４１を形成す
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図４に示すように単結
晶サファイア基板４０に複数の溝加工を行うには基板表
面にレジストを塗布し、紫外線露光によるレジストパタ
ーンの形成、その後のリフトオフ且つエッチングを行う
必要がある。しかしながら、サファイアは化学的に非常
に安定なため、上記のようなエッチングを行うことは実
用的でない。また高濃度の強酸溶液を約３００℃程度の
高温にて処理する必要があるため、作業的に危険を伴っ
ていた。また微細な機械加工を行う方法もあるが、上記
のように１０μｍ以下の溝を形成するような機械加工と
なると非常に効率が悪く、製造コストの増大・加工工数
の大幅な増加を招くという問題がある。
晶サファイア基板４０に複数の溝加工を行うには基板表
面にレジストを塗布し、紫外線露光によるレジストパタ
ーンの形成、その後のリフトオフ且つエッチングを行う
必要がある。しかしながら、サファイアは化学的に非常
に安定なため、上記のようなエッチングを行うことは実
用的でない。また高濃度の強酸溶液を約３００℃程度の
高温にて処理する必要があるため、作業的に危険を伴っ
ていた。また微細な機械加工を行う方法もあるが、上記
のように１０μｍ以下の溝を形成するような機械加工と
なると非常に効率が悪く、製造コストの増大・加工工数
の大幅な増加を招くという問題がある。
【００１０】また溝構造を形成しELO成長すると、結晶
性の向上した領域と貫通欠陥のある領域との境目が明確
に現れると行った問題がある。
性の向上した領域と貫通欠陥のある領域との境目が明確
に現れると行った問題がある。
【００１１】従って、本発明の目的は上記課題に鑑み、
基板表面に対して均一にGaN系窒化物半導体結晶をELO成
長せしめるような凹部を単結晶サファイア基板に形成す
るとともに、量産に適した製造方法を提案することであ
る。
基板表面に対して均一にGaN系窒化物半導体結晶をELO成
長せしめるような凹部を単結晶サファイア基板に形成す
るとともに、量産に適した製造方法を提案することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記のような事情に鑑み、精意研究を繰り返した結果、結
晶成長用単結晶サファイア基板にGaN系窒化物半導体結
晶をELO成長せしめる量産に適した凹凸形状を作成する
方法を見いだした。
記のような事情に鑑み、精意研究を繰り返した結果、結
晶成長用単結晶サファイア基板にGaN系窒化物半導体結
晶をELO成長せしめる量産に適した凹凸形状を作成する
方法を見いだした。
【００１３】本発明は、単結晶サファイア基板の主面に
φ１〜５０μｍ、深さ１μｍ以上の複数の凹部を均一に
構成することを特徴とする。なお上記凹部形状は砥粒の
形状によるため、凹部形状は完全な円形状では無くラン
ダムな状態となっている。
φ１〜５０μｍ、深さ１μｍ以上の複数の凹部を均一に
構成することを特徴とする。なお上記凹部形状は砥粒の
形状によるため、凹部形状は完全な円形状では無くラン
ダムな状態となっている。
【００１４】また凹部は上記単結晶サファイア基板の主
面に形成され、上記構造を有する単結晶サファイア基板
上にバッファ層を形成してもバッファ層厚みにより凹部
分が完全に埋まることが無き様に設計されている。
面に形成され、上記構造を有する単結晶サファイア基板
上にバッファ層を形成してもバッファ層厚みにより凹部
分が完全に埋まることが無き様に設計されている。
【００１５】これによりバッファ層上にGaN系窒化物半
導体結晶をMOCVD法等を用いて成長させる際に縦方向の
成長速度より横方向の成長速度を速める条件下において
成長させることによりELO成長可能となり凹部形状を有
した上面の結晶性が向上することが可能となる。
導体結晶をMOCVD法等を用いて成長させる際に縦方向の
成長速度より横方向の成長速度を速める条件下において
成長させることによりELO成長可能となり凹部形状を有
した上面の結晶性が向上することが可能となる。
【００１６】また凹部形状を単結晶サファイア基板主面
に均一に形成することにより、溝構造を形成しELO成長
したような結晶性の向上した領域と貫通欠陥のある領域
との境目が明確に現れることが無くなり、且つ凹部形状
をほぼ円形状とすることによりELOによるGaN系窒化物半
導体結晶の横方向成長を主面上の凹部外周部全面に行う
ことが可能となる。
に均一に形成することにより、溝構造を形成しELO成長
したような結晶性の向上した領域と貫通欠陥のある領域
との境目が明確に現れることが無くなり、且つ凹部形状
をほぼ円形状とすることによりELOによるGaN系窒化物半
導体結晶の横方向成長を主面上の凹部外周部全面に行う
ことが可能となる。
【００１７】また、本発明は、単結晶サファイアからな
る基板の主面を鏡面加工し、乾式もしくは湿式のブラス
ト加工法により上記凹部を形成することを特徴とする。
ブラスト加工法にて加工することにより単結晶サファイ
ア基板の主面にほぼ均一な凹部の形成が量産的且つ安全
な状態で可能となる。
る基板の主面を鏡面加工し、乾式もしくは湿式のブラス
ト加工法により上記凹部を形成することを特徴とする。
ブラスト加工法にて加工することにより単結晶サファイ
ア基板の主面にほぼ均一な凹部の形成が量産的且つ安全
な状態で可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照し詳細に説明する。
図面を参照し詳細に説明する。
【００１９】図１にあるように本発明の単結晶サファイ
ア基板１１は、直径が１〜５０μｍ、深さ１μｍ以上の
凹部１３を単結晶サファイア基板１１の主面１２にほぼ
均一にブラスト加工法を用いて形成したことを特徴とす
る。
ア基板１１は、直径が１〜５０μｍ、深さ１μｍ以上の
凹部１３を単結晶サファイア基板１１の主面１２にほぼ
均一にブラスト加工法を用いて形成したことを特徴とす
る。
【００２０】また、凹部１３は単結晶サファイア基板１
１の主面１２上にGaN系窒化物半導体をELO成長せしめる
ために形成するものであり、凹部１３の直径が１μｍ未
満となると凹部１３以外の主面１２にて成長したGaN系
窒化物半導体膜が横成長する前に凹部１３を覆ってしま
う。また直径が５０μｍを越えると凹部１３以外の主面
１２にて成長したGaN系窒化物半導体膜が横成長する際
に横成長にて基板表面を覆うための距離が大きくなり、
GaN系窒化物半導体膜を厚くする必要がでてくる。この
際GaN系窒化物半導体膜を厚くすることにより基板のそ
りの問題あるいはクラックの発生が予想され好ましくな
い。
１の主面１２上にGaN系窒化物半導体をELO成長せしめる
ために形成するものであり、凹部１３の直径が１μｍ未
満となると凹部１３以外の主面１２にて成長したGaN系
窒化物半導体膜が横成長する前に凹部１３を覆ってしま
う。また直径が５０μｍを越えると凹部１３以外の主面
１２にて成長したGaN系窒化物半導体膜が横成長する際
に横成長にて基板表面を覆うための距離が大きくなり、
GaN系窒化物半導体膜を厚くする必要がでてくる。この
際GaN系窒化物半導体膜を厚くすることにより基板のそ
りの問題あるいはクラックの発生が予想され好ましくな
い。
【００２１】凹部１３の深さについては、１μｍ未満で
あると低温バッファ層により凹部１３が埋まってしまう
可能性があること、またバッファ層により埋まらない場
合においても凹部１３が浅いことにより、GaN系窒化物
半導体膜が横成長する前に凹部１３が埋まってしまう可
能性がある。故に単結晶サファイア基板主面１２に形成
される凹部１３としては直径が１〜５０μｍ、深さ１μ
ｍ以上とする必要がある。なおここでの凹部１３の直径
および深さはバラツキの範囲を示すものである。
あると低温バッファ層により凹部１３が埋まってしまう
可能性があること、またバッファ層により埋まらない場
合においても凹部１３が浅いことにより、GaN系窒化物
半導体膜が横成長する前に凹部１３が埋まってしまう可
能性がある。故に単結晶サファイア基板主面１２に形成
される凹部１３としては直径が１〜５０μｍ、深さ１μ
ｍ以上とする必要がある。なおここでの凹部１３の直径
および深さはバラツキの範囲を示すものである。
【００２２】次に本発明の単結晶サファイア基板１１の
製造方法を説明する。単結晶サファイア基板１１の主面
１２を鏡面加工した後、図２に示すように単結晶サファ
イア基板１１を基板ホルダー３１にて保持し、サファイ
ア基板１１を回転させながら、主面１２をブラスト加工
面としてノズル３２より、炭化硼素、炭化珪素、アルミ
ナ砥粒、ガラスビーズの少なくとも一種よりなる衝射材
を主面１２に対して垂直となるように衝射する。
製造方法を説明する。単結晶サファイア基板１１の主面
１２を鏡面加工した後、図２に示すように単結晶サファ
イア基板１１を基板ホルダー３１にて保持し、サファイ
ア基板１１を回転させながら、主面１２をブラスト加工
面としてノズル３２より、炭化硼素、炭化珪素、アルミ
ナ砥粒、ガラスビーズの少なくとも一種よりなる衝射材
を主面１２に対して垂直となるように衝射する。
【００２３】ブラスト加工法は微細な形状加工に用いる
ことができる加工法であり、微細な粉末砥粒を高圧力で
被加工材に衝射するものである。また、単結晶サファイ
アは高硬度材料であるため特に硬度な衝射材の選定が必
要であり、ガラスビーズ、アルミナ砥粒、炭化珪素、炭
化硼素を用いるのが良い。
ことができる加工法であり、微細な粉末砥粒を高圧力で
被加工材に衝射するものである。また、単結晶サファイ
アは高硬度材料であるため特に硬度な衝射材の選定が必
要であり、ガラスビーズ、アルミナ砥粒、炭化珪素、炭
化硼素を用いるのが良い。
【００２４】上記のような高硬度な粉末砥粒の形状をブ
ロッキー（角部の無い丸みをおびた形状）状態で統一
し、砥粒の粒度分布幅の小さい砥粒を選定し、且つ単結
晶サファイア基板１１の主面１２に短時間で衝射するこ
とにより、主面１２の鏡面部分を残しつつ、凹部１３を
主面１２にほぼ均一に形成することが可能となる。
ロッキー（角部の無い丸みをおびた形状）状態で統一
し、砥粒の粒度分布幅の小さい砥粒を選定し、且つ単結
晶サファイア基板１１の主面１２に短時間で衝射するこ
とにより、主面１２の鏡面部分を残しつつ、凹部１３を
主面１２にほぼ均一に形成することが可能となる。
【００２５】またブラスト加工法においては凹部13の大
きさは衝射砥粒の大きさにより規定され、衝射砥粒の１
／３〜１／１０程度となる。よって凹部１３形成に用い
られる砥粒は平均砥粒径として１〜１５０μｍとする必
要がある。
きさは衝射砥粒の大きさにより規定され、衝射砥粒の１
／３〜１／１０程度となる。よって凹部１３形成に用い
られる砥粒は平均砥粒径として１〜１５０μｍとする必
要がある。
【００２６】凹部１３の大きさを微細にするためには、
より微細な砥粒を使用する必要がある。微細な砥粒を使
用するにあったては乾式ブラスト加工法においては基板
表面に均一な加工を行うことが困難であるため、湿式ブ
ラスト加工法が一般的に用いられる。湿式ブラスト加工
を行うにあったては、砥粒濃度を設定することにより前
記凹部１３の密度を変化させることが可能となる。
より微細な砥粒を使用する必要がある。微細な砥粒を使
用するにあったては乾式ブラスト加工法においては基板
表面に均一な加工を行うことが困難であるため、湿式ブ
ラスト加工法が一般的に用いられる。湿式ブラスト加工
を行うにあったては、砥粒濃度を設定することにより前
記凹部１３の密度を変化させることが可能となる。
【００２７】図３は本発明により得られた凹部１３を有
した単結晶サファイア基板１１を結晶成長用基板として
用いて作製された窒化物半導体構造の構成図を示してい
る。本実施形態の窒化物半導体構造では単結晶サファイ
ア基板１１の主面１２に均一に凹部１３を有している。
主面１２は凹部１３を有する単結晶サファイア基板１１
においてGaN系窒化物半導体膜を成長させるための結晶
成長面である。上記、結晶成長面は鏡面加工され、表面
粗さ10Å以下の平滑な面である。
した単結晶サファイア基板１１を結晶成長用基板として
用いて作製された窒化物半導体構造の構成図を示してい
る。本実施形態の窒化物半導体構造では単結晶サファイ
ア基板１１の主面１２に均一に凹部１３を有している。
主面１２は凹部１３を有する単結晶サファイア基板１１
においてGaN系窒化物半導体膜を成長させるための結晶
成長面である。上記、結晶成長面は鏡面加工され、表面
粗さ10Å以下の平滑な面である。
【００２８】ここで、２１は単結晶サファイア基板上に
形成される低温バッファ層であり、通常低温GaN層・AlN
層が用いられる。これは単結晶サファイア基板１１とGa
N系窒化物半導体層との格子定数のミスマッチを低減す
る目的で設けられるものである。膜厚みとしては数十Å
〜数百Åであり、前記凹部１３が１μｍ〜であるため主
面１２に形成した凹部１３を埋め尽くす様なものでは無
い。
形成される低温バッファ層であり、通常低温GaN層・AlN
層が用いられる。これは単結晶サファイア基板１１とGa
N系窒化物半導体層との格子定数のミスマッチを低減す
る目的で設けられるものである。膜厚みとしては数十Å
〜数百Åであり、前記凹部１３が１μｍ〜であるため主
面１２に形成した凹部１３を埋め尽くす様なものでは無
い。
【００２９】また２２はｎ型GaN層である。このGaN系半
導体層が成長する際に、前記基板上の凹部１３以外の単
結晶サファイア基板主面１２に結晶成長がおこり、凹部
１３を覆い隠すような横成長可能な成長条件で結晶成長
を行うことにより、前記低温バッファ層からの貫通転位
の少ない、結晶欠陥107cm-2以下のGaN系窒化物半導体層
の形成が可能となる。
導体層が成長する際に、前記基板上の凹部１３以外の単
結晶サファイア基板主面１２に結晶成長がおこり、凹部
１３を覆い隠すような横成長可能な成長条件で結晶成長
を行うことにより、前記低温バッファ層からの貫通転位
の少ない、結晶欠陥107cm-2以下のGaN系窒化物半導体層
の形成が可能となる。
【００３０】ここで２３はｎ型AlGaN層、２４はInGaN
層、２５はｐ型AlGaN層、２６はｐ型GaN層である。また
２７はn型電極、２８はｐ型電極を示している。本発明
の単結晶サファイア基板１１を用いることにより、主面
１２にGaN系半導体層をELO成長せしめるような凹部１３
を量産的に可能となり、きわめて良質な結晶欠陥の少な
いGaN系半導体層を得ることが可能となる。
層、２５はｐ型AlGaN層、２６はｐ型GaN層である。また
２７はn型電極、２８はｐ型電極を示している。本発明
の単結晶サファイア基板１１を用いることにより、主面
１２にGaN系半導体層をELO成長せしめるような凹部１３
を量産的に可能となり、きわめて良質な結晶欠陥の少な
いGaN系半導体層を得ることが可能となる。
【００３１】
【実施例】本発明の実施例として、図１に示す直径が１
〜５０μｍの凹部を主面に均一に有する単結晶サファイ
ア基板を以下のように作製した。
〜５０μｍの凹部を主面に均一に有する単結晶サファイ
ア基板を以下のように作製した。
【００３２】単結晶サファイア基板１１の主面を化学研
磨により精密に研磨をおこなう。この際の結晶成長面の
表面粗さはRaで１０Å以下とする。
磨により精密に研磨をおこなう。この際の結晶成長面の
表面粗さはRaで１０Å以下とする。
【００３３】この基板１１に対し図３のように湿式ブラ
スト加工を行った。この際の砥粒濃度としては約１０％
とし、湿式タンク３３に水に希釈して投入した。また、
砥粒径（５０％粒径）は５０μｍとし、ブロッキー（角
部の無い丸みをおびた）形状で統一されたものを使用し
た。
スト加工を行った。この際の砥粒濃度としては約１０％
とし、湿式タンク３３に水に希釈して投入した。また、
砥粒径（５０％粒径）は５０μｍとし、ブロッキー（角
部の無い丸みをおびた）形状で統一されたものを使用し
た。
【００３４】また、基板全面に凹部１３を施すため単結
晶サファイア基板１１を基板ホルダー３１にて保持し、
主面１２をブラスト加工面として、ノズル３２よりブラ
スト材SiCを単結晶サファイア基板主面１２に対して垂
直となるように衝射し、単結晶サファイア基板１１を基
板ホルダー３１で保持させ、ブラスト衝射させながら単
結晶サファイア基板１１を回転運動させる。
晶サファイア基板１１を基板ホルダー３１にて保持し、
主面１２をブラスト加工面として、ノズル３２よりブラ
スト材SiCを単結晶サファイア基板主面１２に対して垂
直となるように衝射し、単結晶サファイア基板１１を基
板ホルダー３１で保持させ、ブラスト衝射させながら単
結晶サファイア基板１１を回転運動させる。
【００３５】この際、主面１２に形成される凹部の密度
はノズル径、基板の回転数、ノズル３２と主面１２との
距離、ブラスト衝射時間、ブラスト砥粒衝射圧力に依存
するため適切な条件の設定が必要である。なお、本実施
例においてはノズル径φ8.0ｍｍ、基板の回転数１０ｒ
ｐｍ、ノズル３２と主面１２との距離８０ｍｍ、ブラス
ト衝射時間３秒、ブラスト砥粒衝射圧力０．４MPaとし
てブラスト加工を行った。
はノズル径、基板の回転数、ノズル３２と主面１２との
距離、ブラスト衝射時間、ブラスト砥粒衝射圧力に依存
するため適切な条件の設定が必要である。なお、本実施
例においてはノズル径φ8.0ｍｍ、基板の回転数１０ｒ
ｐｍ、ノズル３２と主面１２との距離８０ｍｍ、ブラス
ト衝射時間３秒、ブラスト砥粒衝射圧力０．４MPaとし
てブラスト加工を行った。
【００３６】以上により、単結晶サファイア基板の主面
１２にほぼ円形の直径３〜１０μｍ、深さ１μｍ以上の
凹部１３を基板全面にわたり加工することができた。
１２にほぼ円形の直径３〜１０μｍ、深さ１μｍ以上の
凹部１３を基板全面にわたり加工することができた。
【００３７】なお、本基板は加工後、精密な洗浄を行
い、熱処理等を加えた後に成膜用基板として使用され
る。
い、熱処理等を加えた後に成膜用基板として使用され
る。
【００３８】本発明により得られる基板を用いGaN系窒
化物半導体層を形成することにより貫通転位の低減が図
られ、結晶欠陥107cm-2以下のGaN系窒化物半導体層の形
成が可能となる。
化物半導体層を形成することにより貫通転位の低減が図
られ、結晶欠陥107cm-2以下のGaN系窒化物半導体層の形
成が可能となる。
【００３９】また、本実施例においては凹状溝構造の大
きさを直径３〜１０μｍとしたが、これは砥粒の粒径等
を変更することにより、変更可能でありGaN系窒化物半
導体層の成長条件に合わせて凹部１３の大きさを変更す
ることが可能である。
きさを直径３〜１０μｍとしたが、これは砥粒の粒径等
を変更することにより、変更可能でありGaN系窒化物半
導体層の成長条件に合わせて凹部１３の大きさを変更す
ることが可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、単結晶サ
ファイア基板の主面に直径１〜５０μｍ、深さ１μｍ以
上の凹部をほぼ均一に形成したことによって、本基板を
用いてGaN系窒化物半導体層を縦方向成長速度と比較し
て横方向成長大なる条件化で成長させることにより、貫
通転位を低減し、結晶欠陥107cm-2以下のGaN系窒化物半
導体層の形成が可能となる。
ファイア基板の主面に直径１〜５０μｍ、深さ１μｍ以
上の凹部をほぼ均一に形成したことによって、本基板を
用いてGaN系窒化物半導体層を縦方向成長速度と比較し
て横方向成長大なる条件化で成長させることにより、貫
通転位を低減し、結晶欠陥107cm-2以下のGaN系窒化物半
導体層の形成が可能となる。
【００４１】また本発明によれば、凹部を作製する際に
マスキング等を行わずに基板全面に凹部加工を行うた
め、効率的に優れ量産性のある加工が可能となる。
マスキング等を行わずに基板全面に凹部加工を行うた
め、効率的に優れ量産性のある加工が可能となる。
【図１】（ａ）は本発明の単結晶サファイア基板を示す
斜視図、（ｂ）は同じく断面図である。
斜視図、（ｂ）は同じく断面図である。
【図２】本発明の単結晶サファイア基板の製造方法を説
明するための図である。
明するための図である。
【図３】本発明の単結晶サファイア基板を用いた窒化物
半導体構造の構成図である。
半導体構造の構成図である。
【図４】従来の溝加工を施したサファイア基板の斜視図
である。
である。
１１ 単結晶サファイア基板
１２ 主面
１３ 凹部
２１ 低温バッファ層
２２ ｎ型GaN層
２３ ｎ型AlGaN層
２４ InGaN層
２５ ｐ型AlGaN層
２６ ｐ型AlGaN層
２７ ｎ型電極
２８ ｐ型電極
３１ 基板ホルダー
３２ 照射ノズル
４０ 加工溝構造基板
４１ 溝部
Claims (6)
- 【請求項１】主面上に、直径が１〜５０μｍ、深さ１μ
ｍ以上の複数の凹部をほぼ均一に有することを特徴とす
る単結晶サファイア基板。 - 【請求項２】上記主面が、鏡面加工後に凹部を形成した
ものであることを特徴とする請求項１記載の単結晶サフ
ァイア基板。 - 【請求項３】上記主面を成膜面とすることを特徴とする
請求項１または２記載の単結晶サファイア基板。 - 【請求項４】単結晶サファイアからなる基板の主面を鏡
面加工し、乾式もしくは湿式のブラスト加工法をもちい
て、直径が１〜５０μｍ、深さ１μｍ以上の凹部を上記
主面にほぼ均一に形成することを特徴とする単結晶サフ
ァイア基板の製造方法。 - 【請求項５】上記ブラスト加工時に粒径１〜１５０μｍ
の衝射材を用いることを特徴とする請求項４記載の単結
晶サファイア基板の製造方法。 - 【請求項６】上記ブラスト加工時の衝射材として、炭化
硼素、炭化珪素、アルミナ砥粒、ガラスビーズの少なく
とも一種を用いることを特徴とする請求項５記載の単結
晶サファイア基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002081057A JP2003277194A (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 単結晶サファイア基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002081057A JP2003277194A (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 単結晶サファイア基板およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003277194A true JP2003277194A (ja) | 2003-10-02 |
Family
ID=29229837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002081057A Pending JP2003277194A (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 単結晶サファイア基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003277194A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006073770A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | エピタキシャル成長用基板の製造方法 |
| KR100932615B1 (ko) * | 2007-12-31 | 2009-12-17 | 주식회사 실트론 | 거침처리된 사파이어 기재 기판을 이용한 화합물 반도체기판 및 그 제조방법과, 이를 이용한 고휘도 발광 소자 및그 제조방법 |
| US9154678B2 (en) | 2013-12-11 | 2015-10-06 | Apple Inc. | Cover glass arrangement for an electronic device |
| US9225056B2 (en) | 2014-02-12 | 2015-12-29 | Apple Inc. | Antenna on sapphire structure |
| US9221289B2 (en) | 2012-07-27 | 2015-12-29 | Apple Inc. | Sapphire window |
| US9232672B2 (en) | 2013-01-10 | 2016-01-05 | Apple Inc. | Ceramic insert control mechanism |
| US9632537B2 (en) | 2013-09-23 | 2017-04-25 | Apple Inc. | Electronic component embedded in ceramic material |
| US9678540B2 (en) | 2013-09-23 | 2017-06-13 | Apple Inc. | Electronic component embedded in ceramic material |
| US10052848B2 (en) | 2012-03-06 | 2018-08-21 | Apple Inc. | Sapphire laminates |
| US10406634B2 (en) | 2015-07-01 | 2019-09-10 | Apple Inc. | Enhancing strength in laser cutting of ceramic components |
-
2002
- 2002-03-22 JP JP2002081057A patent/JP2003277194A/ja active Pending
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