PL205838B1 - Epitaxy substrate - Google Patents
Epitaxy substrateInfo
- Publication number
- PL205838B1 PL205838B1 PL354740A PL35474002A PL205838B1 PL 205838 B1 PL205838 B1 PL 205838B1 PL 354740 A PL354740 A PL 354740A PL 35474002 A PL35474002 A PL 35474002A PL 205838 B1 PL205838 B1 PL 205838B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- layer
- nitride
- monocrystalline
- substrate
- lateral
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest podłoże do epitaksji, zawierające monokrystaliczną warstwę azotkową wytworzoną poprzez boczne narastanie azotku pierwiastków grupy XIII (IUPAC, 1989) w środowisku nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak, na wielu odpowiednio oddalonych od siebie powierzchniach rozmieszczonych na podłożu pierwotnym, podatnych na boczne narastanie azotków. Azotek tworzący warstwę monokrystaliczną ma korzystnie wzór ogólny Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x-y</sub>In<sub>y</sub>N, gdzie 0<$E<<=>x+y<$E<<=>1, zaś 0<$E<<=>x<$E<<=>1 i 0<$E<<=>y<$E<<=>1, a w szczególności jest azotkiem galu ľ GaN. Korzystnie podłoże pierwotne ukształtowane jest z krystalicznego azotu pierwiastków grupy XIII, zwłaszcza z krystalicznego azotku galu ľ GaN bądź wytworzone z materiału krystalicznego, takiego jak szafir, spinel, ZnO, SiC lub Si, przy czym materiały reagujące z nadkrytycznym roztworem zawierającym amoniak pokryte są przed wytworzeniem monokrystalicznej warstwy azotkowej, przynajmniej na jednej stronie, warstwą ochronną, korzystnie azotku pierwiastków grupy XIII. W podłożu do epitaksji monokrystaliczna warstwa azotkowa, wytworzona w wyniku bocznego narastania w temperaturze niższej niż 600ºC, ma grubość powyżej 1 <$Emu>m, korzystnie powyżej 10 <$Emu>m, przy czym ze wzrostem grubości jakość tej warstwy jest taka sama lub lepsza.The subject of the invention is an epitaxy substrate comprising a monocrystalline nitride layer formed by lateral growth of Group XIII element nitride (IUPAC, 1989) in a supercritical ammonia-containing solution environment on a number of sufficiently spaced surfaces on the primary substrate, susceptible to nitride lateral growth. The nitride forming the monocrystalline layer preferably has the general formula Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x-y</sub>In<sub>y</sub>N, where 0<$E<<=>x+ y<$E<<=>1, and 0<$E<<=>x<$E<<=>1 and 0<$E<<=>y<$E<<=>1, and in particular it is gallium nitride μ GaN. Preferably, the primary substrate is formed of crystalline nitrogen of group XIII elements, especially crystalline gallium nitride μ GaN, or made of a crystalline material such as sapphire, spinel, ZnO, SiC or Si, the materials reacting with the supercritical ammonia-containing solution being coated before forming a monocrystalline nitride layer, on at least one side, a protective layer, preferably a nitride of group XIII elements. In the epitaxy substrate, the monocrystalline nitride layer, produced by lateral growth at a temperature lower than 600ºC, has a thickness of more than 1<Emu>m, preferably more than 10<Emu>m, with the increase in thickness of the layer's quality being the same or better.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Niniejszy wynalazek dotyczy podłoża do epitaksji otrzymywanego w wyniku bocznego narastania monokrystalicznego azotku pierwiastków grupy XIII (IUPAC, 1989).The present invention relates to an epitaxy substrate obtained from the lateral growth of monocrystalline nitride of Group XIII elements (IUPAC, 1989).
Początkowo, ze względu na brak dostatecznej ilości kryształów azotków pierwiastków grupy XIII, jako podłoża do epitaksji takich azotków stosowano płytki wykonane z kryształów tlenkowych, takich jak tlenek glinu Al2O3 zwany szafirem, lub kryształów węgliku krzemu SiC. Warstwy azotków otrzymywane bezpośrednio na tych podłożach charakteryzowały się jednak wysoką powierzchniową gęstością dyslokacji powodowaną różnicą parametrów sieci krystalicznej azotku i szafiru (lub SiC) oraz różnicą współczynników rozszerzalności cieplnej obu materiałów. Wysoka powierzchniowa gęstość dyslokacji znacznie ograniczała czas funkcjonowania laserów półprzewodnikowych wykonywanych na takich podłożach.Initially, due to the lack of a sufficient amount of nitride crystals of group XIII elements, plates made of oxide crystals such as Al2O3 aluminum oxide called sapphire, or silicon carbide SiC crystals were used as the substrate for epitaxy of such nitrides. The layers of nitrides obtained directly on these substrates, however, were characterized by a high surface dislocation density caused by the difference in the parameters of the crystal lattice of nitride and sapphire (or SiC) and the difference in the thermal expansion coefficients of both materials. High surface dislocation density significantly limited the lifetime of semiconductor lasers made on such substrates.
Aby poprawić trwałość półprzewodnikowych laserów azotkowych wytwarzało się je następnie na podłożu szafirowym pokrytym warstwą azotkową o niskiej gęstości dyslokacji, otrzymywaną na ogół w innych warunkach niż warstwy tworzące sam laser. W tym wypadku powierzchniowa gęstość dyslokacji jest rzędu 108/cm2. Jest to jednak nadal zbyt duża wartość dla zapewnienia wystarczającego okresu trwałości laserów.To improve the durability of semiconductor nitride lasers, they were then fabricated on a sapphire substrate coated with a low dislocation density nitride layer, generally obtained under conditions other than the layers forming the laser itself. In this case, the surface dislocation density is on the order of 10 8 / cm 2 . However, this is still too high a value to ensure a sufficient lifetime of the lasers.
Kolejnym sposobem obniżenia powierzchniowej gęstości dyslokacji, zastosowanym w metodach epitaksji z fazy gazowej, takich jak MOCVD (Metallo-Organic Chemical Vapor Deposition) czy HVPE (Halide Vapor Phase Epitaxy), był wzrost półprzewodnika azotkowego metodą bocznego narastania ELOG (Epitaxial Lateral Overgrowth). Jednak w wyżej wymienionych metodach wzrostu z fazy gazowej, mimo utworzenia warstwy azotkowej w wyniku bocznego narastania, możliwości zmniejszenia gęstości dyslokacji są nadal ograniczone. Głównymi przyczynami trudności jest z jednej strony niezrównoważony wzrost kryształu i związane z tym trudności w wytworzeniu warstw monokrystalicznych o większej grubości, z drugiej zaś - obecność heterowarstwy szafirowej.Another method of lowering the surface dislocation density, used in gas phase epitaxy methods, such as MOCVD (Metallo-Organic Chemical Vapor Deposition) or HVPE (Halide Vapor Phase Epitaxy), was the increase of the nitride semiconductor by the method of epitaxial lateral overgrowth (ELOG). However, in the above-mentioned gas phase growth methods, despite the formation of a nitride layer as a result of lateral build-up, the possibilities of reducing the dislocation density are still limited. The main reasons for the difficulties are, on the one hand, the unbalanced crystal growth and the associated difficulties in producing monocrystalline layers of greater thickness, and on the other hand, the presence of the sapphire heterolayer.
Celem tego wynalazku jest rozwiązanie powyższych problemów.The object of this invention is to solve the above problems.
Cel ten osiągnięto poprzez opracowanie podłoża do epitaksji według wynalazku z warstwą uzyskaną w wyniku bocznego narastania, która nie powstała jednak metodą wzrostu z fazy gazowej.This object was achieved by developing an epitaxy substrate according to the invention with a lateral build-up layer which, however, was not produced by the vapor phase growth method.
Podłoże do epitaksji otrzymane w wyniku bocznego narastania mono-krystalicznego azotku pierwiastków grupy XIII (IUPAC, 1989), według wynalazku cechuje się tym, że zawiera monokrystaliczną warstwę azotkową wytworzoną poprzez krystalizację w wyniku bocznego narastania azotku pierwiastków grupy XIII w środowisku nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak, na wielu odpowiednio oddalonych od siebie powierzchniach rozmieszczonych na podłożu pierwotnym, podatnych na boczne narastanie azotków.The epitaxy substrate obtained as a result of the lateral growth of monocrystalline nitride of group XIII elements (IUPAC, 1989), according to the invention, is characterized by the fact that it contains a monocrystalline nitride layer produced by crystallization as a result of lateral growth of group XIII nitride in the environment of a supercritical solution containing ammonia, on a plurality of suitably spaced surfaces arranged on the primary substrate, susceptible to lateral build-up of nitrides.
Korzystnie, monokrystaliczna warstwa azotkowa jest wytworzona w wyniku bocznego narastania w temperaturze niższej niż 600°C.Preferably, the monocrystalline nitride layer is formed by lateral build-up at a temperature lower than 600 ° C.
Korzystnie, monokrystaliczna warstwa azotkowa wytworzona w wyniku bocznego narastania, wraz ze wzrostem grubości ma jakość tą samą lub lepszą.Preferably, the monocrystalline nitride layer produced by lateral build-up has the same or better quality with increasing thickness.
W podło żu do epitaksji według wynalazku, monokrystaliczna warstwa azotkowa wytworzona w wyniku bocznego narastania ma grubość powyżej 1 μm, korzystnie powyżej 10 μm, najkorzystniej powyżej 100 μm.In the epitaxy substrate according to the invention, the monocrystalline nitride layer formed by the side build-up has a thickness of greater than 1 µm, preferably greater than 10 µm, most preferably greater than 100 µm.
Podłoże do epitaksji według wynalazku, korzystnie zawiera podłoże pierwotne z krystalicznego azotku pierwiastków grupy XIII, korzystnie azotku galu - GaN.The epitaxy substrate according to the invention preferably comprises a primary substrate of crystalline Group XIII nitride, preferably gallium nitride GaN.
Alternatywnie, podłoże do epitaksji według wynalazku, zawiera podłoże pierwotne z materiału krystalicznego takiego jak szafir, spinel, ZnO, SiC lub Si, przy czym podłoże pierwotne z materiału reagującego z nadkrytycznym roztworem zawierającym amoniak pokryte jest przed wytworzeniem monokrystalicznej warstwy azotkowej warstwą ochronną korzystnie z azotku pierwiastków grupy XIII lub z metalicznego srebra.Alternatively, the epitaxy substrate according to the invention comprises a primary substrate of a crystalline material such as sapphire, spinel, ZnO, SiC or Si, the primary substrate of a material reactive with the supercritical ammonia-containing solution is coated with a protective layer of preferably a nitride prior to the formation of the monocrystalline nitride layer. elements of group XIII or of metallic silver.
Zgodnie z wynalazkiem, podłoże do epitaksji zawiera monokrystaliczną warstwę azotkową wytworzoną w wyniku bocznego narastania azotku o wzorze ogólnym AlxGa1-x-yInyN, w którym 0<x+y<1, zaś 0<x<1 i 0<y<1.According to the invention, the epitaxy substrate comprises a monocrystalline nitride layer formed by lateral build-up of a nitride of the general formula Al x Ga 1-xy In y N, where 0 <x + y <1, and 0 <x <1 and 0 <y <1.
Korzystnie, podłoże do epitaksji według wynalazku zawiera monokrystaliczną warstwę wytworzoną w wyniku bocznego narastania azotku galu - GaN.Preferably, the epitaxy substrate of the invention comprises a monocrystalline layer formed by lateral build-up of gallium nitride - GaN.
Zgodnie z wynalazkiem, monokrystaliczna warstwa azotkowa wytworzona w wyniku bocznego narastania zawiera również pierwiastki takie jak Ni, Cr, Co, Ti, Fe, Al, Si oraz Mn.According to the invention, the monocrystalline nitride layer formed by the lateral growth also contains elements such as Ni, Cr, Co, Ti, Fe, Al, Si and Mn.
PL 205 838 B1PL 205 838 B1
Podłoże do epitaksji według wynalazku cechuje się także tym, że niektóre lub wszystkie powierzchnie inne niż powierzchnie podatne na boczne narastanie pokryte zostały przed wytworzeniem monokrystalicznej warstwy azotkowej warstwą maskującą.The epitaxy substrate of the invention is also characterized in that some or all surfaces other than those susceptible to lateral build-up are coated with a mask layer prior to forming the monocrystalline nitride layer.
Podłoże do epitaksji według obecnego wynalazku charakteryzuje się tym, że na podłożu pierwotnym, wytworzonym z półprzewodnika azotkowego (np. z GaN) bądź też na podłożu pierwotnym, w którym płytka (wafer) z szafiru, spinelu, ZnO, SiC lub Si została uprzednio pokryta warstwą ochronną na przykład z półprzewodnika azotkowego, przynajmniej na jednej stronie utworzono powierzchnie podatne na boczne narastanie, na których w procesie krystalizacji z nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak wytworzona została monokrystaliczna warstwa półprzewodnika azotkowego o wzorze ogólnym AlxGa1-x-yInyN, gdzie 0<x+y<1, zaś 0<x<1 i 0<y<1.The epitaxy substrate according to the present invention is characterized in that on a primary substrate made of a nitride semiconductor (e.g. GaN) or on a primary substrate in which a sapphire, spinel, ZnO, SiC or Si wafer has been previously coated a protective layer, for example of a nitride semiconductor, on at least one side, surfaces susceptible to lateral growth were formed, on which, during the crystallization process, a monocrystalline nitride semiconductor layer of the general formula Al x Ga 1-xy In y N was formed from a supercritical solution containing ammonia, where 0 <x + y <1, and 0 <x <1 and 0 <y <1.
Tak uzyskaną monokrystaliczną warstwę azotkową otrzymaną w wyniku bocznego narastania cechuje niska gęstość dyslokacji, a wykorzystanie tej warstwy jako podłoża dla azotkowych laserów półprzewodnikowych pozwala wydłużyć czas życia laserów.The thus obtained monocrystalline nitride layer obtained as a result of lateral growth is characterized by a low dislocation density, and the use of this layer as a substrate for nitride semiconductor lasers allows to extend the life of the lasers.
Na załączonym rysunku ilustrującym rozwiązanie według wynalazku Fig. 1-3 ilustrują kolejne fazy wytwarzania trzech przykładowych typów podłoży do epitaksji według wynalazku z monokrystaliczną warstwą azotkową uzyskaną w wyniku bocznego narastania, zaś Fig. 4 przedstawia przekrój azotkowego lasera półprzewodnikowego w formie opisanej w niniejszym wynalazku.In the accompanying drawing illustrating an embodiment of the invention, Figs. 1-3 illustrate the sequential stages of producing three exemplary types of epitaxy substrates of the invention with a monocrystalline side-build nitride layer, and Fig. 4 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor laser as described in the present invention.
Jak przedstawiono na Fig. 1, powierzchnie 6 podatne na boczne narastanie można utworzyć poprzez częściowe pokrycie podłoża pierwotnego 3 warstwą maskującą 4. Nad tą warstwą maskującą 4 wytwarzana jest w wyniku bocznego narastania monokrystaliczna warstwa azotkowa 7. Dlatego też wskazane jest, by warstwa maskująca 4 nie rozpuszczała się lub ewentualnie bardzo słabo rozpuszczała się w nadkrytycznym roztworze zawierającym amoniak. Może ona być wytworzona na przykład z metalicznego srebra - Ag. Warstwą maskującą można zabezpieczyć także pozostałe - wszystkie lub niektóre - powierzchnie podłoża pierwotnego.As shown in Fig. 1, the surfaces 6 susceptible to lateral growth can be formed by partially covering the primary substrate 3 with the mask layer 4. Over this mask layer 4, a monocrystalline nitride layer 7 is produced by lateral build-up. It is therefore desirable that the mask layer 4 is it did not dissolve, or possibly very poorly, dissolved in the supercritical ammonia-containing solution. It can, for example, be made of metallic silver - Ag. The masking layer can also protect the remaining - all or some - surfaces of the primary substrate.
Jak to pokazano na Fig. 2, monokrystaliczna warstwa azotkowa 7 otrzymana w wyniku bocznego narastania, może być też wytworzona na podłożu pierwotnym 3 o powierzchni ukształtowanej w formie pasków 5. W tym przypadku została ona wytworzona na bocznych ścianach 6 pasków 5. Można również prowadzić boczne narastanie tej warstwy na wybranych ścianach bocznych 6.As shown in Fig. 2, the monocrystalline nitride layer 7 obtained by lateral build-up can also be produced on a primary substrate 3 with a stripe-shaped surface 5. In this case, it has been produced on the side walls 6 of the strips 5. It is also possible to lead lateral growth of this layer on selected side walls 6.
Jak przedstawiono na Fig. 3, monokrystaliczna warstwa azotkowa 7 może być wytworzona tylko na części podłoża pierwotnego 3. W efekcie, powierzchniowa gęstość dyslokacji warstwy 7 jest istotnie niższa niż podłoża pierwotnego 3. W tym przypadku podłoże pierwotne 3 zastało częściowo pokryte warstwą maskującą 4, a monokrystaliczna warstwa azotkowa 5 wzrastała od otworów warstwy maskującej 4 w górę i na boki, przez co uzyskano paski z półprzewodnika azotkowego o przekroju poprzecznym przypominającym słupki w kształcie litery T. Po usunięciu warstwy maskującej 4 pozostają wyłącznie owe słupki w kształcie litery T, na których w wyniku bocznego narastania wytworzona zostaje dalsza monokrystaliczna warstwa azotkowa 7.As shown in Fig. 3, a monocrystalline nitride layer 7 can only be formed on a part of the primary substrate 3. As a result, the surface dislocation density of layer 7 is significantly lower than that of the original substrate 3. In this case, the primary substrate 3 was partially covered with the masking layer 4. and the monocrystalline nitride layer 5 grew from the openings of mask layer 4 upwards and to the sides, yielding nitride semiconductor strips with a T-bar cross-section. After removal of the mask layer 4, only the T-bars remain on which a further monocrystalline nitride layer 7 is formed as a result of the lateral build-up.
Aby na podłożu do epitaksji według obecnego wynalazku uzyskać warstwę z monokrystalicznego azotku pierwiastków grupy XIII o wzorze ogólnym AlxGa1-x-yInyN, w którym 0<x+y<1, zaś 0<x<1 i 0<y<1, której jakość nie ulega obniżeniu ze wzrostem grubości zaleca się jej wytwarzanie w stosunkowo niskiej temperaturze. Jest to możliwe przy zastosowaniu metody krystalizacji w środowisku nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak opisanej w polskim opisie patentowym nr PL (zgłoszenie nr P-347918 z dnia 6 czerwca 2001 r.). Zgodnie z tą metodą krystalizację pożądanego azotku pierwiastków grupy XIII prowadzi się na powierzchni zarodka. W przypadku niniejszego wynalazku - na powierzchniach rozmieszczonych na podłożu pierwotnym, podatnych na boczne narastanie azotków. W tych warunkach możliwe jest wytworzenie w wyniku bocznego narastania na odpowiednio ukształtowanym, opisanym wyżej podłożu pierwotnym monokrystalicznej warstwy azotkowej w temperaturze niższej niż 600°C, a korzystnie niższej niż 550°C. Realizacja metody krystalizacji w środowisku nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak w typowym autoklawie wysokociśnieniowym powoduje, że wyżej uzyskana w wyniku bocznego narastania monokrystaliczna warstwa azotkowa zawiera również pierwiastki takie jak Ni, Cr, Co, Ti, Fe, Al, Si oraz Mn. Zaleca się, by w podłożu do epitaksji według wynalazku grubość monokrystalicznej warstwy azotkowej otrzymanej w wyniku bocznego narastania była wyższa niż 1 μm.In order to obtain a layer of monocrystalline nitride of group XIII elements on the epitaxy substrate according to the present invention with the general formula AlxGa1-x-yInyN, where 0 <x + y <1, and 0 <x <1 and 0 <y <1, the quality of which is does not decrease with increasing thickness, it is recommended to be produced at a relatively low temperature. It is possible using the method of crystallization in a supercritical solution containing ammonia described in the Polish patent specification No. PL (application No. P-347918 of June 6, 2001). According to this method, the crystallization of the desired group XIII element nitride is carried out on the surface of the seed. In the case of the present invention - on surfaces arranged on the primary substrate susceptible to lateral build-up of nitrides. Under these conditions, it is possible to produce a monocrystalline nitride layer at a temperature lower than 600 ° C, preferably lower than 550 ° C on the suitably shaped primary substrate described above by lateral build-up. The implementation of the crystallization method in the environment of a supercritical solution containing ammonia in a typical high-pressure autoclave causes that the monocrystalline nitride layer obtained above as a result of lateral growth also contains elements such as Ni, Cr, Co, Ti, Fe, Al, Si and Mn. In the epitaxy medium according to the invention, it is preferred that the thickness of the monocrystalline nitride layer obtained by the lateral build-up be greater than 1 µm.
Poniżej, przedstawiony zostanie korzystny przykład realizacji obecnego wynalazku. W przykładzie tym, kolejne fazy procesu wytwarzania podłoża do epitaksji według wynalazku, z monokrystaliczną półprzewodnikową warstwą azotkową otrzymaną w wyniku bocznego narastania przedstawione zostały na rysunku Fig. 2, obrazującym przekrój poprzeczny podłoża do epitaksji.Below, a preferred embodiment of the present invention will be presented. In this example, the process steps for producing an epitaxy substrate according to the invention with a monocrystalline semiconductor nitride layer obtained by side-build-up are shown in Figure 2, illustrating the cross-section of the epitaxy substrate.
PL 205 838 B1PL 205 838 B1
W pierwszym etapie na płytce z szafiru 1, o powierzchni zorientowanej prostopadle do osi c, w temperaturze 500°C, przy użyciu wodoru jako nośnika gazowego oraz substratów gazowych: amoniaku i TMG (trójmetylogalu), naniesiono warstwę buforową 2, na której w zwykłej temperaturze wzrostu osadzono metodą MOCVD warstwę półprzewodnika azotkowego 3, który typowo charakteryzuje się przewodnictwem typu n (Fig. 2-A). Grubość warstwy buforowej 2 wynosi od 50 do 500 angstremów. Nie ma natomiast ograniczeń co do grubości warstwy półprzewodnika azotkowego 3, innych niż ograniczenia wynikające z metody jej osadzania.In the first stage, a buffer layer 2 was applied on a sapphire plate with a surface oriented perpendicular to the c axis at a temperature of 500 ° C, using hydrogen as a gaseous carrier and gaseous substrates: ammonia and TMG (trimethylgallium), on which, at the usual temperature, The growth was deposited by MOCVD on a nitride semiconductor layer 3, which is typically characterized by n-type conductivity (Fig. 2-A). The thickness of the buffer layer 2 is between 50 and 500 angstroms. On the other hand, there are no limitations to the thickness of the nitride semiconductor layer 3 other than the limitations imposed by the deposition method.
Następnie, wyżej wymienioną warstwę półprzewodnika azotkowego 3 poddano trawieniu, tak by uzyskać powierzchnię o strukturze równoległych pasków 5 (Fig. 2-B). Z uwagi na fakt, iż w środowisku nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak płytka szafirowa 1 reaguje z roztworem, co niekorzystnie wpływa na jakość wytwarzanej w tym środowisku monokrystalicznej warstwy azotkowej, odsłonięte powierzchnie szafiru 1 należy pokryć zabezpieczającą warstwą maskującą 4. Warstwa maskująca 4 powinna być utworzona z materiału, który nie rozpuszcza się w nadkrytycznym roztworze zawierającym amoniak, albo też - nawet jeśli się rozpuszcza - to nie stanowi niepożądanej domieszki w wytwarzanej monokrystalicznej warstwie azotkowej. Takim materiałem jest przykładowo metaliczne srebro - Ag.Then, the above-mentioned nitride semiconductor layer 3 was etched so as to obtain a surface with a parallel stripe structure 5 (Fig. 2-B). Due to the fact that in the environment of a supercritical solution containing ammonia, the sapphire plate 1 reacts with the solution, which adversely affects the quality of the monocrystalline nitride layer produced in this environment, the exposed surfaces of sapphire 1 should be covered with a protective masking layer 4. The masking layer 4 should be made of material that does not dissolve in the supercritical solution containing ammonia, or - even if it does - does not constitute an undesirable impurity in the monocrystalline nitride layer produced. Such a material is, for example, metallic silver - Ag.
W kolejnym etapie, na tak przygotowanym podłożu pierwotnym 3, metodą krystalizacji w środowisku roztworu nadkrytycznego zawierającego amoniak, wytworzono w wyniku bocznego narastania monokrystaliczną warstwę azotkową 7. W tym celu podłoże pierwotne umieszczono w autoklawie wysokociśnieniowym. W autoklawie oprócz podłoża umieszczono materiał źródłowy, z którego ma powstać monokrystaliczna warstwa azotkowa, oraz mineralizator. Po wprowadzeniu amoniaku autoklaw szczelnie zamknięto i przeprowadzono roztwór w stan nadkrytyczny stosując odpowiednią kontrolę temperatury.In the next step, a monocrystalline nitride layer 7 was produced on the thus prepared primary substrate 3 by means of crystallization in an ammonia-containing supercritical solution. For this purpose, the primary substrate was placed in a high-pressure autoclave. In the autoclave, in addition to the substrate, the source material from which the monocrystalline nitride layer is to be formed, and the mineralizer are placed. After the ammonia was introduced, the autoclave was sealed and the solution was made supercritical with appropriate temperature control.
Powyższy autoklaw podzielony jest na strefę wyższych temperatur i strefę niższych temperatur. Podłoże pierwotne przygotowane jak pokazano na rysunku Fig. 2-B - stanowiące kryształ zarodkowy niezbędny w zastosowanej metodzie wzrostu monokryształu azotkowego, umieszczony został w strefie wyższych temperatur, a materiał źródłowy - w strefie niższych temperatur. Szczelnie zamknięty autoklaw utrzymywano w stałych warunkach przez okres siedemdziesięciu godzin. W ten sposób, w stosunkowo niskich temperaturach nieprzekraczających 600°C, w środowisku nadkrytycznego roztworu zwierającego amoniak, wytworzona została w wyniku bocznego narastania pożądana warstwa 7 monokrystalicznego azotku o wzorze ogólnym AlxGa1-x-yInyN, w którym 0<x+y<1, zaś 0<x<1 i 0<y<1 (Fig. 2-D).The above autoclave is divided into a zone of higher temperatures and a zone of lower temperatures. The primary substrate prepared as shown in Fig. 2-B - constituting the seed crystal necessary in the applied nitride single crystal growth method, was placed in the zone of higher temperatures, and the source material - in the zone of lower temperatures. The sealed autoclave was maintained under constant conditions for a period of seventy hours. Thus, at relatively low temperatures, not exceeding 600 ° C, in the environment of a supercritical solution containing ammonia, the desired layer 7 of monocrystalline nitride of the general formula Al x Ga 1-xy In y N was produced as a result of lateral build-up, where 0 <x + y < 1, and 0 < x < 1 and 0 < y < 1 (Fig. 2-D).
Sposób z zastosowaniem nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak jest sposobem wytwarzania półprzewodników azotkowych, opartym na istnieniu ujemnego współczynnika temperaturowego rozpuszczalności związków o wzorze ogólnym AlxGa1-x-yInyN, w którym 0<x+y<1, zaś 0<x<1 i 0<y<1 w środowisku nadkrytycznego rozpuszczalnika zawierającego amoniak oraz jony metali alkalicznych.The method using a supercritical solution containing ammonia is a method for the preparation of nitride semiconductors, based on the existence of a negative temperature coefficient of solubility of compounds of the general formula AlxGa1-x-yInyN, where 0 <x + y <1, and 0 <x <1 and 0 <y <1 in a supercritical solvent containing ammonia and alkali metal ions.
Ujemny współczynnik temperaturowy rozpuszczalności oznacza, że wyżej określone azotki wykazują niższą rozpuszczalność w zakresie wyższych temperatur, zaś wyższą rozpuszczalność w niższych temperaturach. Podłoże pierwotne jest zatem umieszczane w komorze reakcyjnej autoklawu w strefie wyższych temperatur, tj. w strefie krystalizacji, a materiał źródłowy w strefie niższych temperatur w strefie rozpuszczania. Dzięki temu w strefie niższych temperatur następuje rozpuszczanie materiału źródłowego w nadkrytycznym rozpuszczalniku. Jednocześnie, w układzie wytwarzany jest konwekcyjny transport masy, w wyniku którego rozpuszczony materiał źródłowy jest transportowany ze strefy niższych temperatur do strefy wyższych temperatur i w strefie tej utrzymywane jest odpowiednie przesycenie roztworu, co powoduje selektywny wzrost azotków na zarodkach. W omawianym procesie wytwarzania podłoża do epitaksji według wynalazku funkcję zarodka spełnia opisane wyżej podłoże pierwotne.A negative solubility temperature coefficient means that the above-mentioned nitrides show lower solubility at higher temperatures and higher solubility at lower temperatures. The primary substrate is thus placed in the autoclave reaction chamber in the higher temperature zone, i.e. the crystallization zone, and the source material in the lower temperature zone in the dissolution zone. As a result, the source material dissolves in the supercritical solvent in the lower temperature zone. At the same time, the system produces convective mass transport, as a result of which the dissolved source material is transported from the zone of lower temperatures to the zone of higher temperatures, and adequate supersaturation of the solution is maintained in this zone, which causes a selective growth of nitrides on the nuclei. In the present process for the production of an epitaxy substrate according to the invention, the function of an embryo is performed by the primary substrate described above.
Cechą charakterystyczną zastosowanej metody narastania bocznego monokrystalicznej warstwy azotku o wzorze ogólnym AlxGa1-x-yInyN, w którym 0<x+y<1, zaś 0<x<1 i 0<y<1 w środowisku nadkrytycznego rozpuszczalnika zawierającego amoniak, w porównaniu z metodami wytwarzania warstw azotkowych z fazy gazowej w temperaturach ponad 900°C jest fakt, iż pozwala ona na wytwarzanie monokrystalicznych warstw azotkowych w temperaturach istotnie niższych niż owe 900°C, korzystnie niższych niż 600°C, a najkorzystniej niższych niż 550°C.A characteristic feature of the applied method of lateral build-up of a monocrystalline nitride layer of the general formula AlxGa1-x-yInyN, where 0 <x + y <1, and 0 <x <1 and 0 <y <1 in the environment of a supercritical solvent containing ammonia, compared to The methods for producing nitride layers from the gas phase at temperatures in excess of 900 ° C is that it allows the production of monocrystalline nitride layers at temperatures significantly less than these 900 ° C, preferably less than 600 ° C, and most preferably less than 550 ° C.
Jako materiał źródłowy może być stosowany GaN lub jego prekursor. GaN może być stosowany w formie płytek uzyskanych metodami wzrostu z fazy gazowej, takimi jak HVPE czy MOCVD, bądź też omówioną wyżej metodą krystalizacji w środowisku nadkrytycznego rozpuszczalnika zawierającego amoniak. Jako prekursor azotku galu mogą być stosowane związki wybrane z grupy obejmującej azydek galu, amidek galu, metaliczny gal lub ich mieszaniny.GaN or a precursor thereof can be used as the source material. GaN can be used in the form of plates obtained by gas phase growth methods such as HVPE or MOCVD, or the above-mentioned crystallization method in a supercritical solvent containing ammonia. Compounds selected from the group consisting of gallium azide, gallium amide, gallium metal, or mixtures thereof may be used as the gallium nitride precursor.
PL 205 838 B1PL 205 838 B1
Jako mineralizator stosowane mogą być metale alkaliczne, ich związki i mieszaniny. Metale alkaliczne mogą być wybrane spośród Li, Na, K, Rb i Cs, zaś ich związki mogą być wybrane spośród wodorków, amidków, imidków, amido-imidków, azotków oraz azydków.Alkali metals, their compounds and mixtures can be used as the mineralizer. The alkali metals may be selected from Li, Na, K, Rb and Cs, and their compounds may be selected from hydrides, amides, imides, amide-imides, nitrides and azides.
Wyżej wymieniony autoklaw wysokociśnieniowy zbudowany jest typowo ze stopu zawierającego zasadniczo Ni, Cr i Co, ale zawierającego również takie pierwiastki jak Ti, Fe, Al, Si oraz Mn.The above-mentioned high pressure autoclave is typically made of an alloy consisting essentially of Ni, Cr and Co, but also containing elements such as Ti, Fe, Al, Si and Mn.
Zaleca się, by w podłożu do epitaksji według wynalazku monokrystaliczna warstwa AlxGa1-x-yInyN, gdzie 0<x+y<1, zaś 0<x<1 i 0<y<1, otrzymywana w wyniku bocznego narastania 7 miała grubość większą niż 1 μ^ι, a korzystnie od 10 do 300 μ^ι.It is recommended that in the epitaxy substrate according to the invention, the monocrystalline AlxGa1-x-yInyN layer, where 0 <x + y <1, and 0 <x <1 and 0 <y <1, obtained as a result of lateral growth 7, has a thickness greater than 1 μ ^ ι, preferably from 10 to 300 μ ^ ι.
Kolejny sposób wytwarzania podłoży z warstwą otrzymaną w wyniku bocznego narastania polega na tym, że na wyżej wymienionej płytce z szafiru 1 - po osadzeniu warstwy buforowej 2 - metodą FTVPE utworzono warstwę z półprzewodnika azotkowego 3 o grubości ponad 30 μm Następnie na powierzchni warstwy 2 utworzono paski 5 i usunięto szafir 1. Na tak przygotowanym podłożu pierwotnym w środowisku nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak wytworzono w wyniku bocznego narastania monokrystaliczną warstwę azotkową 7.Another method of producing substrates with a lateral build-up is that on the above-mentioned sapphire plate 1 - after the deposition of the buffer layer 2 - by the FTVPE method, a nitride semiconductor layer 3 with a thickness of more than 30 μm was formed. Then, strips were formed on the surface of layer 2. 5 and removed sapphire 1. On the thus prepared primary substrate, in the environment of a supercritical solution containing ammonia, a monocrystalline nitride layer 7 was formed as a result of lateral growth.
Ponadto, jako podłoże pierwotne można zastosować podłoże, którego warstwa półprzewodnika azotkowego 3 została częściowo pokryta warstwą maskującą.Moreover, a substrate whose nitride semiconductor layer 3 has been partially covered with a mask layer can be used as the primary substrate.
Zgodnie z wynalazkiem, jako podłoże pierwotne 3 można zastosować również podłoże z krystalicznego azotku pierwiastków grupy XIII, korzystnie z azotku galu wytworzone także metodą krystalizacji w środowisku nadkrytycznego roztworu zawierającego amoniak.According to the invention, a substrate made of crystalline nitride of group XIII elements, preferably of gallium nitride, also produced by crystallization in a supercritical ammonia-containing solution, can also be used as the primary substrate 3.
Podłoże do epitaksji według wynalazku znajduje zastosowanie w azotkowym laserze półprzewodnikowym, który otrzymuje się poprzez kolejne epitaksjalne osadzanie warstw azotkowych na podłożu do epitaksji według wynalazku, z monokrystaliczną warstwą azotkową 7, otrzymaną w wyniku bocznego narastania:The epitaxy substrate according to the invention finds use in a nitride semiconductor laser, which is obtained by sequential epitaxial deposition of nitride layers on the epitaxy substrate according to the invention, with a monocrystalline nitride layer 7 obtained by lateral build-up:
- warstwy podkontaktowej typu n 8 - z GaN,- n 8 type sub-contact layer - with GaN,
- warstwy zapobiegającej pęknięciom 9 - z niedomieszkowanego InGaN,- anti-cracking layer 9 - made of undoped InGaN,
- warstwy okładkowej (emitera) typu n 10 - w postaci supersieci AlGaN,- n 10 type cover (emitter) layer - in the form of AlGaN superlattice,
- warstwy falowodowej typu n 11 - z GaN,- n 11 type waveguide layer - with GaN,
- obszaru czynnego 12 - z InGaN w formie jednej lub wielu studni kwantowych,- active area 12 - with InGaN in the form of one or more quantum wells,
- warstwy ograniczającej typu p 13 - z AlGaN,- p 13 type limiting layer - with AlGaN,
- warstwy falowodowej typu p 14 - z GaN,- p 14 type waveguide layer - with GaN,
- warstwy okładkowej typu p 15 w postaci supersieci AlGaN, i- p15 type cover layer in the form of AlGaN superlattice, i
- warstwy podkontaktowej typu p 16 z GaN.- p 16 type sub-contact layer with GaN.
Po osadzeniu powyższych warstw, całość poddana zostaje wygrzaniu w urządzeniu MOCVD w atmosferze azotu i temperaturze 700°C, co dodatkowo zmniejsza oporność elektryczną warstw z półprzewodnika azotkowego typu p.After the above-mentioned layers are deposited, the whole is annealed in a MOCVD device in nitrogen atmosphere and at a temperature of 700 ° C, which further reduces the electrical resistance of the p-type nitride semiconductor layers.
Po wygrzaniu i zabezpieczeniu zewnętrznej powierzchni warstwy podkontaktowej, wytrawia się paski i odsłania zwierciadła rezonatora oraz powierzchnię warstwy podkontaktowej typu n. Utworzoną na powierzchni warstwy podkontaktowej typu p powłokę ochronną z SiO2 usuwa się metodą mokrego trawienia.After annealing and securing the outer surface of the sub-contact layer, the strips are etched and the resonator mirrors and the surface of the n-type non-contact layer are exposed. The SiO2 protective coating formed on the surface of the p-type contact layer is removed by wet etching.
W typowym procesie obróbki podzespołu tworzy się grzbiety (ridge), które następnie pokrywane są warstwą wypełniającą 17 z ZrO2. W szczytowej części grzbietów tworzy się elektrody typu p 18 tak, by stykały się z warstwą podkontaktową typu p 16 z zapewnieniem kontaktu omowego. Następnie, na powierzchni warstwy podkontaktowej typu n 8 tworzy się elektrody typu n 19 ułożone równolegle do elektrod typu p. Wytwarza się również powłokę izolacyjną z SiO2/TiO2, która dzięki naprzemiennemu ułożeniu warstw SiO2 i TiO2 oraz temu, że pokrywa cały element (oprócz elektrod typu p i n), pełni przy pobudzaniu lasera funkcję warstwy odbijającej promieniowanie 20. W dalszej kolejności wytwarzane są pola kontaktowe typu p 21 i typu n 22. W ten sposób otrzymujemy gotowy azotkowy laser półprzewodnikowy (Fig. 4).In a typical subassembly process, ridge forms are formed, which are then covered with a filler layer 17 of ZrO 2 . At the top of the ridges, p-type electrodes 18 are formed to make contact with the p-type sub-contact layer 16 to provide ohmic contact. Then, n-type electrodes 19 are formed on the surface of the n-type contact layer 8, arranged parallel to the p-type electrodes. An insulating layer of SiO2 / TiO2 is also produced, which, thanks to the alternating arrangement of the SiO2 and TiO2 layers and the fact that it covers the entire element (except When activating the laser, it functions as a reflecting layer 20. Subsequently, the p 21 and n 22 type contact fields are produced. In this way, we obtain a ready-made nitride semiconductor laser (Fig. 4).
Tak wytworzone azotkowe lasery półprzewodnikowe wyposażane są również w ciepło wód (heat sink) w celu efektywnego odprowadzania ciepła. Dzięki podwyższeniu jakości monokrystalicznej warstwy azotkowej w zastosowanym w tym laserze podłożu do epitaksji według wynalazku, a co za tym idzie podwyższeniu progu COD (Catastrophic Optical Damage) można oczekiwać, że średni czas życia lasera pracującego w trybie ciągłym - przy gęstości prądu progowego 2,0 kA/cm2, mocy 100 mW i długości fali światła 405 nm - ulegnie istotnemu wydłużeniu.The nitride semiconductor lasers produced in this way are also equipped with heat sink in order to effectively dissipate heat. Due to the improvement of the quality of the monocrystalline nitride layer in the epitaxy substrate according to the invention used in this laser, and thus the increase of the COD (Catastrophic Optical Damage) threshold, it can be expected that the average lifetime of a continuous laser - with a threshold current density of 2.0 kA / cm 2 , the power of 100 mW and the wavelength of light 405 nm - it will be significantly lengthened.
Claims (22)
Priority Applications (38)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL354740A PL205838B1 (en) | 2002-06-26 | 2002-06-26 | Epitaxy substrate |
| IL16142002A IL161420A0 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| AU2002347692A AU2002347692C1 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Bulk monocrystalline gallium nitride |
| CA2464083A CA2464083C (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| HU0401882A HUP0401882A3 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| JP2003538438A JP4693351B2 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Epitaxial growth substrate |
| TW091125039A TWI231321B (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| EP02783869A EP1442162B1 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| UA20040503964A UA82180C2 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Bulk mono-crystals of gallium nitride (variants) and basis for epitaxy growth process |
| DE60234856T DE60234856D1 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | SUBSTRATE FOR EPITAXIA |
| AT02783869T ATE452999T1 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | SUBSTRATE FOR EPITAXY |
| PL373986A PL225235B1 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| RU2004116073/15A RU2312176C2 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Epitaxy-destined support (embodiments) |
| PCT/PL2002/000077 WO2003035945A2 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| CNB028212363A CN1316070C (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| KR1020047006223A KR100904501B1 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Substrate for epitaxy |
| US10/493,747 US7132730B2 (en) | 2001-10-26 | 2002-10-25 | Bulk nitride mono-crystal including substrate for epitaxy |
| CNB038147939A CN100339512C (en) | 2002-06-26 | 2003-04-17 | Improvemrnt of process for obtaining of bulk monocrystallline gallium-containing nitride |
| AU2003238980A AU2003238980A1 (en) | 2002-06-26 | 2003-04-17 | Process for obtaining of bulk monocrystallline gallium-containing nitride |
| US10/519,141 US7364619B2 (en) | 2002-06-26 | 2003-04-17 | Process for obtaining of bulk monocrystalline gallium-containing nitride |
| PL377151A PL225422B1 (en) | 2002-06-26 | 2003-04-17 | Process for obtaining of bulk monocrystallline gallium-containing nitride |
| EP03733682.3A EP1518009B1 (en) | 2002-06-26 | 2003-04-17 | Process for obtaining of bulk monocrystalline gallium-containing nitride |
| JP2004517422A JP4663319B2 (en) | 2002-06-26 | 2003-04-17 | Method for producing gallium-containing nitride bulk single crystal |
| KR1020047021345A KR100971851B1 (en) | 2002-06-26 | 2003-04-17 | Process for obtaining of bulk monocrystalline gallium-containing nitride |
| PCT/PL2003/000040 WO2004003261A1 (en) | 2002-06-26 | 2003-04-17 | Process for obtaining of bulk monocrystallline gallium-containing nitride |
| US10/519,501 US7315559B2 (en) | 2002-06-26 | 2003-06-26 | Nitride semiconductor laser device and a method for improving its performance |
| PCT/PL2003/000061 WO2004004085A2 (en) | 2002-06-26 | 2003-06-26 | Nitride semiconductor laser device and a method for improving its performance |
| AU2003258919A AU2003258919A1 (en) | 2002-06-26 | 2003-06-26 | Nitride semiconductor laser device and a method for improving its performance |
| JP2004517425A JP2005531154A (en) | 2002-06-26 | 2003-06-26 | Nitride semiconductor laser device and method for improving performance thereof |
| EP03761877A EP1520329A2 (en) | 2002-06-26 | 2003-06-26 | Nitride semiconductor laser device and a method for improving its performance |
| PL376672A PL216522B1 (en) | 2002-06-26 | 2003-06-26 | Nitride semiconductor laser device and a method for improving its performance |
| CNB038150077A CN100550543C (en) | 2002-06-26 | 2003-06-26 | Nitride semiconductor laser device and manufacture method thereof |
| KR1020047020979A KR20050054482A (en) | 2002-06-26 | 2003-06-26 | Nitride semiconductor laser device and a method for improving its performance |
| IL161420A IL161420A (en) | 2001-10-26 | 2004-04-15 | Substrate for epitaxy |
| NO20042119A NO20042119L (en) | 2001-10-26 | 2004-05-24 | Substrate for epitaxy |
| US11/589,058 US7420261B2 (en) | 2001-10-26 | 2006-10-30 | Bulk nitride mono-crystal including substrate for epitaxy |
| US11/976,167 US20080050855A1 (en) | 2002-06-26 | 2007-10-22 | Nitride semiconductor laser device and a method for improving its performance |
| JP2010105636A JP5123984B2 (en) | 2001-10-26 | 2010-04-30 | Epitaxial growth substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL354740A PL205838B1 (en) | 2002-06-26 | 2002-06-26 | Epitaxy substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL354740A1 PL354740A1 (en) | 2003-12-29 |
| PL205838B1 true PL205838B1 (en) | 2010-06-30 |
Family
ID=30768635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL354740A PL205838B1 (en) | 2001-10-26 | 2002-06-26 | Epitaxy substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL205838B1 (en) |
-
2002
- 2002-06-26 PL PL354740A patent/PL205838B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL354740A1 (en) | 2003-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100904501B1 (en) | Substrate for epitaxy | |
| KR100679377B1 (en) | Lighting Emitting Device Structure Using Nitride Bulk Single Crystal layer | |
| CN100550543C (en) | Nitride semiconductor laser device and manufacture method thereof | |
| US8541292B2 (en) | Group III nitride semiconductor epitaxial substrate and method for manufacturing the same | |
| KR100789889B1 (en) | A substrate for epitaxy and a method of preparing the same | |
| KR100856234B1 (en) | Method of growing a nitride single crystal on silicon wafer, nitride semiconductor light emitting diode manufactured using the same and the manufacturing method | |
| KR101380717B1 (en) | Semi-conductor substrate and method and masking layer for producing a free-standing semi-conductor substrate by means of hydride-gas phase epitaxy | |
| PL225427B1 (en) | Light emitting element structure having nitride bulk single crystal layer | |
| US8795431B2 (en) | Method for producing gallium nitride layer and seed crystal substrate used in same | |
| JP2000223417A (en) | Growing method of semiconductor, manufacture of semiconductor substrate, and manufacture of semiconductor device | |
| KR100571225B1 (en) | Method for growing nitride compound semiconductor | |
| KR100450781B1 (en) | Method for manufacturing GaN single crystal | |
| KR100935974B1 (en) | Manufacturing method of Nitride semiconductor light emitting devide | |
| KR100699739B1 (en) | Iii-v compound semiconductor | |
| PL205838B1 (en) | Epitaxy substrate | |
| KR100450785B1 (en) | Method of manufacturing GaN thick film | |
| JP2000022283A (en) | Semiconductor element, method for manufacturing semiconductor element, and method for manufacturing semiconductor substrate | |
| Usui | Bulk GaN crystal with low defect density grown by hydride vapor phase epitaxy | |
| KR100450784B1 (en) | Method for GaN single crystal | |
| KR100949212B1 (en) | Method for manufacturing substrate of Nitride chemical substrate | |
| JP2003188101A (en) | Crystal growth method | |
| JPH10291894A (en) | Substrate for crystal growth and light emitting device | |
| JP2001274519A (en) | Substrate for semiconductor element, method for manufacturing the same and semiconductor element using the same | |
| JP2005179089A (en) | Epitaxial lateral overgrowth substrate, its manufacturing method, and nitride semiconductor device having the epitaxial lateral overgrowth substrate |