TW200901524A - Gan substrate, substrate with epitaxial layer, semiconductor device, and method of manufacturing gam substrate - Google Patents

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200901524 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種GaN基板、附有磊晶層之基板、半導 體裝置及GaN基板之製造方法，更具體而言，係關於一種 可利用半極性面之GaN基板、附有蟲晶層之基板、半導體 裝置及GaN基板之製造方法。 【先前技術】 先前，已知有使用GaN之雷射二極體（LD)及發光二極體 Γ (LED)。迄今為止，上述使用GaN之LD或LED係於藍寶石 基板、SiC基板、或GaN基板之（0001)面上積層磊晶層而形 成。其中，由於上述GaN基板等之（0001)面係極性面，故 而存在於發光波長大於500 nm之長波長區域中，LED之發 光效率下降的問題。 針對上述問題，報告有藉由於GaN晶體之稱為（11-22)面 之半極性結晶面而非先前之（0001)面上形成量子井結構， 來提高上述長波長區域之發光效率（「新聞稿：半極性面 L 主體GaN基板上之LED開發成功」，[online]，2006年6月30 日，京都大學，[檢索2007年6月1日]，網際網路 (http://www.kyoto-u.ac.jp/notice/05_news/documents/060630_ l.htm)(參照非專利文獻1))。又，亦提出有上述半極性結 晶面露出於主表面之GaN基板之製造方法（例如，參照曰本 專利特開2005-2983 19號公報（專利文獻1))。 又，為了改善使用GaN之LED等發光元件之壽命及性能 等，亦提出藉由在GaN晶體中形成位錯等缺陷集中存在之 131508.doc 200901524 缺陷集合區域’來減小該缺陷集合區域周圍之區域之缺陷 密度（例如’參照日本專利特開2003_183100號公報（專利文 獻 2))。 上述非專利文獻1所揭示之led係利用自然形成之半極 性結晶面作為微面，該結晶面固定為（11-22)面，且尺寸亦 較小。但是，自高效率地製造LED或LD等觀點考慮，較好 的是使用半極性結晶面露出於主表面（即，具有所謂之偏

離角，該偏離角係指特定之面方位（例如，[〇〇〇1]方向）相 對於主表面之法線向量朝向特定方向傾斜特定角度）之2英 吋以上之大内徑GaN基板來製造LED等。又業者亦認 為’有可能藉由調|面方位相對於主表面之法線向量的傾 斜角度之值（即藉由改變露出於基板之主表面之結晶面）， 而改善LED或LD之特性。另夕卜，還認為，於藉由形成上述 缺陷集合區域而降低其他區域之缺陷密度的_基板中， 右以如上所述之方式調整面方位相對於主表面之法線向量 的傾斜角度之值’有可能進-步改善LED或LD之特性。 【發明内容】 本毛月之目的在於提供—種2英忖以上之大内徑基 板、於該㈣基板之主表面上形成有蟲晶層之附有蟲晶層 之基板、半導體裝置以及GaN基板之製造方法，使用該 土板可於工業上廉價地獲得發光效率及壽命等特性 得到提高之發光元件等半導體裝置。 本發明者利用上述專利文獻1以及專利文獻2中所示之 —基板之製造方法，製作出藉由形成缺陷集合區域而降 131508.doc 200901524 低其他區域之缺陷密度，並且具有各種偏離角之GaN基 板，且於該GaN基板之主表面上形成磊晶層，嘗試製作 LED，並對其特性加以研究。其結果發現，藉由使面方位 [0001 ]相對於主表面之法線向量朝向i個面方位（丨個偏離角 方向）傾斜，可使露出於GaN基板之表面的結晶面形成為半 極性面。並且發現，藉由使該面方位[000 i ]進一步朝向其 他面方位（其他偏離角方向）傾斜，可控制GaN基板之主表 面内波長分布之不均（可減小）。即，本發明之GaN基板具 有主表面，且具備低缺陷結晶區域、以及與該低缺陷結晶 區域相鄰之缺陷集合區域。低缺陷結晶區域及缺陷集合區 域自主表面一直延伸至位於該主表面之相反側的背面為 止。面方位[0001]相對於主表面之法線向量朝向偏離角方 向傾斜。 如此’藉由使面方位[0001]朝向1個偏離角方向傾斜， 可在使具有低缺陷結晶區域之GaN基板之主表面形成為半 極性面的狀態下，於該主表面上形成磊晶層。因此，與在 GaN基板之（〇〇〇1)面等極性面上形成磊晶層而製造lEd等 發光元件之情形相比，可改善壽命等特性，並且可提高發 光波長包含於500 nm以上之長波長區域中之發光元件的發 光效率’減小由於所施加之電流量之變化而引起的波長偏 移量。藉由使用該GaN基板，可穩定地製造具有優異特性 的發光元件等半導體裝置。 本發明之附有磊晶層之基板具備上述GaN基板、以及形 成於GaN基板之主表面上之磊晶成長層。如此，該磊晶成 131508.doc 200901524 長層係形成於GaN基板之半極性面上，故而可提供—種能 夠穩定地製造發光波長包含於500 nm以上之長波長區域 中、並且壽命等特性得到改善、同時發光效率得到提高之 發光元件等半導體裝置的附有磊晶層之基板。 本發明之半導體裝置使用上述附有磊晶層之基板。此 時，可獲得如下所述之發光元件等半導體裝置該發光元 件等半導體裝置之發光波長包含於5〇〇 _以上之長波長區 域中’並且壽命等特性得到改善，㈤時發光效率得到提 高，由於所施加之電流量之變化而引起之波長偏移量較 小0 本發明之GaN基板之製造方法包括下述步驟。即：準備 基底基板之步驟，該基底基板中，基準面方位相對於主表 面之法線向量朝向基底基板側傾斜方向傾斜；於基底基板 之主表面上形成具有圖案的光罩層之步驟；在基底基板之 形成有光罩層之主表面上，使GaN結晶層成長之步驟；以 及自⑽結晶層除去基底基板，藉此獲得由GaN結晶層所 構成之GaN基板之步驟。GaN基板具有主表面且面方位 [0001]相對於主表面之法線向量朝向偏離角方向傾斜。藉 由改變基底基板中基準面方位在基底基板側傾斜方向上之 傾斜角度’可調整GaN基板中面方位[0001]在偏離角方向 上之傾斜角度。如此，可容易地獲得本發明之GaN基板， 該基板於光罩層上形成有缺陷集合區域，並且於缺陷集合 區域之間形成有缺陷密度較低之低缺陷結晶區域。又，可 容易地製造如下GaN基板，該基板能夠藉由改變基底基板 131508.doc 200901524 之基準面方位在基底基板侧傾斜方向上之傾斜角度，而任 意改變GaN基板之偏離角方向上之傾斜角度。 根據本發明，可提供一種GaN基板、附有磊晶層之基 板、半導體裝置以及GaN基板之製造方法，使用該GaN基 板’可穩定地製造壽命等特性得到改善，並且於發光波長 長於500 nm之長波長側之波長區域中發光效率得到提高的 發光元件等半導體裝置。 結合附圖，自本發明之下述[實施方式]將易瞭解本發明 之前述及其他目的、特徵、態樣及優點。 【實施方式】 以下，根據圖式來說明本發明之實施形態。再者，於以 下之圖式中’對相同或相當之部分標註相同之參照編號， 並不對其重複說明。 參照圖1〜圖6來說明本發明之GaN基板。 參照圖1〜圖6，本發明之GaN基板1中，特定之面方位（此 處為面方位[0001 ])相對於該GaN基板1的主表面之法線向 量2(參照圖1)朝向互不相同之2個方向（偏離角方向）傾斜。 即’ GaN基板1係具有偏離角度之基板，該偏離角度係面 方位[0001]朝向1個面方位或互不相同之2個方向傾斜而 成。又，如圖2所示，本發明之GaN基板1包括缺陷集合區 域5 1及低缺陷結晶區域52。GaN基板1中，呈直線狀延伸 之複數個缺陷集合區域5 1以相互隔開間隔且平行之方式妒 成。於缺陷集合區域5 1之間’複數個低缺陷結晶區域以 沿著與缺陷集合區域51之延伸方向相同的方向延伸之方式 131508.doc -10· 200901524 形成。以沿厚度方向貫通GaN基板丨之方式所形成的缺陷 集合區域51相對於GaN基板1之主表面的交又角度们小、 9〇°。其原因在於GaN基板丨係以如下方式形成：二缺陷: 合區域51之成長方向（缺陷集合區域51在GaN基板丨之厚度 方向上之延伸方向）與GaN基板丨之面方位[〇〇〇1]維持為^ 定之關係。 此處，交叉角度Θ3係指與缺陷集合區域51之延伸方向 (圖2之箭頭53所示之方向）正交之直線、與缺陷集合區域η 在GaN基板1之厚度方向上之延伸方向所成的角度。 再者，GaN基板i之缺陷集合區域51以及低缺陷結晶區 域52之形狀並不限定於圖2中所示的形狀亦可為例如圖3 所示之形狀。於圖3中所示之GaN基板i成為如下狀態：於 主表面上複數個缺陷集合區域51呈島狀分散配置，低缺陷 結晶區域52形成於該缺陷集合區域51之間。自不同之觀點 而言’島狀之缺陷集合區域51係、分散配置於低缺陷結晶區 域52中。並且，缺陷集合區域51以自GaN基板丨之主表面 一直延伸至背面為止（於厚度方向上貫通GaN基板〇之方式 形成。於圖3中所示之GaN基板！中，缺陷集合區域”之延 伸方向相對於GaN基板i之主表面之交叉角度㈣亦小於 90此處，交又角度Θ4，係指與缺陷集合區域51在基 板1之厚度方向上之延伸方向平行的直線、與GaN基板丨之 主表面所成的角度中之最小角度。 如圖4所不，（}_之結晶結構具有所謂之六方晶體之結 曰曰、構圖4中，為更易於理解GaN之六方晶體的結晶結 131508.doc 200901524 構之對稱性，而以包含複數個單元 <狀悲來例示GaN之結 晶結構具有。圖4中，較大之白色 w巴圓表不氮原子（N原子）， 較小之圓表示鎵原子（Ga原子）。 ； 於圖4之結晶結構之底 面，於中心處存在Ga原子，且於以 · Λ °亥Ga原子為中心之正 六角形之頂點處亦存在Ga原子。 目位於底面中心之(^原 子連結上述周圍之6個（^原子 卞您方向，沿逆時針方向分別 為[2-1-10] 、 [11_20] 、 [_12_1〇] J L'2110] > [-1-120] , μ. 210]。該等方向為GaN之Ga-Ga鍵之大& ^

埏之方向。並且，自底面 之中心Ga原子觀察，不存在Γ盾 个仔隹原子之方向為[1-100]等。 再者’於圖4及圖5中所示之灶s社 u τ/η·不之、、.口日日結構中，將可視作正六角 柱之六方晶體之上表面稱作面 禆邗e面將正六角柱之側壁面稱 作m面。 圖”斤示之本發明之GaN基板^，面方位陶^相對於 法線向量2(參照圖υ朝向互不相同之2個偏離角方向、即面 方位[MGG]及面方位⑴，方向傾斜。參照^，對該

GaN基板i中面方位⑽叫相料主表面之法線向量2的傾 斜狀態進行更詳細之說明。 首先，圖6中’可認為以向量AB所示之方向與⑽基板 之主表面的法線向#2(參照圖1}相對應。並且，自㈣基 板之面方位[0001]與該向量八8 一致之狀態以如下方式使 GaN晶體傾斜，即，使面方位[〇〇〇1]朝向與面方位[卜⑽] 之方向相對應的向量AE之方向傾斜傾斜角度θι。其結 果’ GaN之面方位[0001]之方向變成向量^所示之方向。 然後，使朝向以該向量Ac所示之方向傾斜的GaN之結晶結 131508.doc 200901524 構進一步朝向與面方位[11 -20]之方向相對應的向量af之 方向傾斜傾斜角度Θ2。其結果，GaN晶體之面方位[〇〇〇1] 變成圖6之向量AD所示之方向。 如此’本發明之GaN基板i中，形成為下述狀態：晶體 之面方位[0001]之方向相對於以向量AB所示的主表面之法 線向量2(參照圖1)’朝向圖6之向量AD所示的方向傾斜（面 方位[0001]相對於主表面之法線向量2，分別朝向面方位

[1-100]方向及面方位[HdO]方向傾斜傾斜角度Θ1、们的狀 態）。 又，本發明之GaN基板1中，亦可形成為下述狀態：晶 體之面方位[0001]之方向相對於以向量八6所示之主表面的 法線向量2(參照圖1)，朝向圖6之向量Ac所示之方向傾斜 (相對於主表面之法線向量2，面方位[〇〇〇1]僅朝向面方位 [1 -1 00]方向傾斜傾斜角θ i的狀態）。 如此，本發明之GaN基板1之主表面形成為所謂之半極 性面。與藉由在GaN之c面上形成磊晶層而製造發光元件 之情形相*比’於在此種GaN基板】之主表面上蟲晶成長_ 或InGaN等之層，而形成作為半導體裝置之發光元件之情 形時，可抑制於活性層中產生内部電場。其結果，可減小 下述問題所帶來之影響··由於產生内部電場，導致注入至 活性層中之電子與電洞之再結合機率減小’結果使得發光 效率降低，或發光波長由於所施加之電流之變化而變化 等。因此，根據本發明，可獲得發光效率提高，且具有固 定之發光波長的發光元件。 131508.doc -13- 200901524 又，本發明之GaN基板丨中，圖2之箭頭53所示之缺陷集 合區域51之延伸方向、與晶體之面方位[0001]之傾斜方向 較好的疋形成為如下關係：缺陷集合區域51之延伸方向為 [1-100]方向，而晶體之面方位[〇〇〇1]之傾斜方向為[11 一 20]。如此，在製作LD時，當（1_1〇〇)面產生劈裂時，相對 之劈裂面彼此變得平行，故而於製作雷射共振面方面較 好。 參照圖7及圖8，說明本發明之GaN基板之製造方法。 參照圖7及圖8，首先實施準備步驟（sl〇)。於該準備步 驟（sio)中，準備基底基板，該基底基板係形成作為基 板之GaN磊晶層的基底。具體而言，於準備步驟（si〇)(參 照圖7)中，如圖8所示，首先實施基底基板製作步驟 (sii)。於該基底基板製作步驟（S11)中，準備如下基板， 該基板係可於表面使GaN進行磊晶成長之基板，並且，特 定之面方位相對於使GaN進行磊晶成長的主表面之法線向 量，朝向互不相同之2個方向（基底基板側傾斜方向）傾斜。 再者，特定之面方位相對於主表面的法線向量之傾斜方向 亦可為1個方向。 此處’對於基底基板而言，只要可於其表面使GaN成 膜’則可使用任意材料。作為基底基板，例如可使用：鎵 石申（GaAs)基板、藍寶石基板、氧化辞（Zn〇)基板、碳化石夕 (SiC)基板、或GaN基板。並且，於後文所述之成膜步驟 中’使基底基板形成為具有所謂偏離角之基板，以便能夠 於所形成之GaN磊晶層之面方位[0001]相對於基底基板之 131508.doc -14 -

200901524 形成有G⑽晶層的主表面之法線向量 (例如2個偏離角方向或1個偏離角方向)傾斜：：定之方向 長_蟲晶層。具體而言，基底基板中形成為：下’成 特定之基準面方位相對於形成蟲晶層之主表面下狀_ 量’朝向特定之方向傾斜於 ®之法線向 下方法來準備基底基板:準備主表面;特::= 若為六方晶體，則主表面 、、口日日面（例如 板之主表面朝向特定之方之基板’以相對於該基 之 ，彳向傾斜的料肖度來研磨該基板 之主表面，或者以特定之切割角度，自晶體相對於主表面 之面方位為已知的主體基板㈣出基底基板。 接著，如圖8所示’實施光罩圖案形成步驟⑻2)。於咳 光罩圖案形成步驟（S12)中，形成光罩圖案，該光罩圖案 係用於在基底基板之形成有GaN蟲晶層的主表面上形成缺 陷集合區域。具體而言’形成具有如圖9或圖ig所示之圖 案之光罩層1〇。 首先，對圖9所示之光罩圖案加以說明。如圖9所示，作 為形成於基底基板之主表面上之光罩層1〇可以如下方式形 成.複數根寬度為W1之線狀的圖案相隔間距p而平行延 伸。此時，可使間距P例如為600 μηι，線狀圖案之寬度wi 為50 μπι ’線狀圖案之間之間隔W2(形成於線狀圖案之間 的槽狀開口部11之寬度）為例如5 5 0 μ m。又，可使線狀圖 案之厚度例如為0.1 μ m。 又，作為光罩圖案之其他例，可使用如圖10所示之平面 形狀例如為圓形之光罩層1 0在基底基板之主表面上呈島狀 131508.doc -15- 200901524 分散配置的光罩圖案。具體而言’可使島狀光罩層1〇之直 徑W為例如50 μιη，使相鄰島狀光罩層1〇之中心間之距離[ 為例如600 μιη。亦可以如下方式來配置光罩層1〇:將複數 個島狀光罩層10配置成所謂千鳥格子狀，且當將相鄰光罩 層10之中心點連結時，可形成一邊為距離L之正三角形。 或者，複數個島狀光罩層1 〇亦可以如下方式來配置：當將 相鄰光罩層10之中心點連結時，形成一邊為距離L之四邊 形。又，光罩層10之平面形狀並不限定為圓形，而可為任 意形狀。 如圖7所示，對形成有此種光罩層1〇之基底基板實施成 膜步驟（S20)。具體而言，利用氣相成長法，於基底基板 之形成有光罩層之主表面上形成GaN薄膜。作為GaN薄膜 之氣相成長法，可採用：HVPE法（Hydride Vapor Phase Epitaxy，氫化物氣相磊晶法）、昇華法、M〇c法 (Metallorganic Chloride，有機金屬氣化物氣相成長法）、 MOCVD 法（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金 屬有機化學氣相沈積法）等。於該成膜步驟（S2〇)中，例如 可使用HVPE法。參照圖11，說明採用hvpe法之成膜裝 置。 如圖Π所示，成膜裝置20具備：反應管22、設置於反應 管22内部之Ga承載器23、用以在反應管22之内部保持基底 基板之基座24、用以對反應管22之内部加熱之加熱器26。 於Ga承載器23之内部配置Ga金屬。並且，將用以供給經 氫、氮或氬稀釋之氣化氫（HC1)氣體的配管27朝向該以承 131508.doc -16 - 200901524 載器23配置。又，將用以供給經氫、氮或氬稀釋之氨 (NH3)氣的配管28設置於基座24之上部。在與反應管22之 外周相對向之位置上設置有用以加熱反應管22之加熱器 26。於基座24上，設置基底基板5。於該基底基板5上，以 下述方式形成GaN結晶層3。 以下，對使用圖11所示之成膜裝置20而製造GaN結晶層 3之製造方法加以說明。首先，於圖11所示之成膜裝置20 中，將基底基板5配置於反應管22内部之基座24上。然 後，於基座24之上方，配置内部裝有Ga金屬之容器即Ga 承載器23。接著，於使用加熱器26對裝置整體進行加熱之 狀態下，經由配管27向Ga承載器23中吹入經氫、氮或氬稀 釋之HC1氣體。其結果，產生下述反應：2Ga+2HCl — 2GaCl+H2。將由該反應所生成的氣體狀之GaCl供給至基 底基板5。 同時，經由配管28，向基座24附近供給經氫、氮或氬稀 釋之NH3氣體。此時，於基底基板5之附近產生如下反應： 2GaCl + 2NH3— 2GaN+3H2。將由此種反應所形成之GaN， 積層於經加熱之基底基板5的表面，作為GaN晶體。藉 此，於基底基板5之表面形成GaN結晶層3。此時於基底基 板表面之如圖9或圖10所示之光罩層10上形成GaN結晶層 3。其結果，於位於光罩層10上之部分，藉由GaN結晶層3 之位錯聚集而形成條狀之缺陷集合區域51(參照圖2)。另一 方面，由於缺陷聚集於該缺陷集合區域51中，故而可降低 缺陷集合區域5 1之間之區域即低缺陷結晶區域52的缺陷密 131508.doc -17- 200901524 度（位錯密度）。 又’由於基底基板5係具有所謂偏離角之基板，故而所 形成之GaN結晶層3亦呈下述狀態：特定之面方位相對於 與基底基板5之主表面對向之表面的法線向量傾斜。又， _結晶層3中特定之面方位相對於上述法線向量之傾斜 方向以及傾斜角度，可根據基底基板中基準面方位之傾斜 方向以及傾斜角度而變化。 、再者’使GaN結晶層3形成為足夠厚，以便在如後文所 述般將基底基板5除去後，亦可對其進行獨立操作。㈣ 結晶層3之厚度例如可為10 mm左右。 繼而’如圖7所示’實施基底基板除去步驟⑽）。於該 基底基板除去步驟（S30)中，自所形成之GaN結晶層3除去^ 基底基板5。作為除去基底基板5之方法，可採用切割等機 ，方法银刻等化學方法、電解姓刻等電氣化學方法等任 意方法。其結果，可獲得由GaN結晶層3所構成之GaN基 板。又，基底基板中基準面方位在2個方向上傾斜，相對 於此，所獲得之GaN基板i(參，照圖υ中形成為如下狀態： 面方位[〇0〇1]相對於該GaN基板！之表面朝向不同之^ 離角方向傾斜。 其後，實施後處理步驟（S40)。作為後處理步驟（s4〇)， 例如可實施基板表面之研磨步驟、或將GaN基板丨切 特定厚度之切割步驟等。 如圖12所示，於以上述方式而獲得之GaN基板丨之表 面’形成GaN等之蟲晶層40 ’藉此’可獲得附有蟲晶層之 131508.doc -18- 200901524 基板（磊晶基板41)。又，可使用上述磊晶基板41，以圖i3 所示之方式形成發光元件。參照圖13，對使用本發明之 GaN基板之發光元件進行說明。 如圖13所示，作為半導體裝置之發光元件3〇中於ο· 基板1上形成有η型之AlGaN中間層31。型之A1GaN中間 層31上形成有n型之GaN緩衝層32。於〇型之GaN緩衝層32 上形成有發光層33。該發光層33例如為inGaN/InGaN- MQW層（多重量子井層）。於該發光層33上形成有p型之 AlGaN層34。於p型之八1(3心層34上形成有1>型之緩衝 層35。繼而，於GaN基板丨之背面側（與形成有n型八1〇心中 間層3 1之表面側相反之側的表面）形成有n電極36。並且， 於ρ型之GaN緩衝層35上形成有ρ電極37。 如此，於使用本發明之GaN基板1來形成發光元件之情 形時，由於發光層33係形成於GaN基板i之所謂半極性面 上，故而發光層33中之壓電電場減弱。因此，與先前之發 光層形成於GaN基板之極性面上的發光元件相比，可提高 發光層之發光效率，減小發光波長由於所施加之電流量之 變化而引起的偏移量。 以下，羅列本發明之實施形態並加以說明，該等實施例 中，有與上述實施形態局部重複的部分。 本發明之GaN基板1 (參照圖1)係具有主表面之GaN基板 1，並且如圖2及圖3所示，具備低缺陷結晶區域52、以及 與該低缺陷結晶區域52相鄰之缺陷集合區域51。低缺陷結 晶區域52及缺陷集合區域51自主表面一直延伸至位於該主 13I508.doc -19- 200901524 表面之相反側的背面為止。面方位[〇〇〇1]相對於主表面之 法線向量2朝向偏離角方向傾斜。缺陷集合區域“之形態 如下.缺集合區域5 1由與低缺陷結晶區域52大致為相同 方向的單晶體所構成，並且在與相鄰之低缺陷結晶區域52 之交界處具有面狀缺陷；或者，缺陷集合區域”由多晶體 所構成，並且在與相鄰之低缺陷結晶區域52之交界處具有 晶界；或者，缺陷集合區域51由多晶體所構成，且係“ 軸相對於相鄰之低缺陷結晶區域52反轉之晶體所構成。進 而，當以相對於缺陷集合區域51之延伸方向53垂直之面切 割晶體’觀察晶體之剖面時，可看到缺陷集合區域51沿與 基底基板之偏離角大致相同之方向成長並延伸。 如此，藉由使面方位[0001]朝向！個偏離角方向傾斜， 可於使具有低缺陷結晶區域之GaN基板主表面形成為 半極性面的狀態下，在該主表面上形成磊晶層40。因此， 與在GaN基板之（0001)面等極性面上形成磊晶層，而製造 LED等發光元件之情形相比，可改善壽命等特性，並且可 提高發光波長包含於500 nm以上之長波長區域中的發光元 件的發光效率’或減小由於所施加之電流量之變化而引起 的波長偏移量。其結果，藉由使用該GaN基板，可穩定地 製造具有優異特性的發光元件等半導體裝置。 於上述GaN基板1中，面方位[〇〇01]相對於主表面之法線 向量2而傾斜之偏離角方向可為[〖_〗〇〇]方向或[u_2〇]方 向。此時’可使具有低缺陷結晶區域之GaN基板！之主表 面形成為半極性面，藉此，可獲得壽命等特性得到改善、 131508.doc 20· 200901524 並且長波長區域之發光效率得到提高的發光元件（半導體 裝置）。 上述GaN基板1中，面方位[0〇〇1]相對於主表面之法線向 里2在[1-100]方向或[11-2〇]方向上之傾斜角度可為2。以上 40。以下。又，上述傾斜角度可為5。以上4〇。以下，更好的 是18。以上40。以下，更好的是25。以上4〇。以下。此時，可 使GaN基板1之主表面形成為半極性面，藉此，可確實地 獲得長波長區域之發光效率得到提高之發光元件（半導體 裝置）。 上述GaN基板1中，面方位[〇〇〇1]亦可相對於主表面之法 線向量2朝向互不相同之2個偏離角方向傾斜。如此，藉由 使面方位[0001]朝向！個偏離角方向（例如圖6之向量AE所 示之方向）傾斜，可於使具有低缺陷結晶區域52(參照圖2及 圖3)之GaN基板1之主表面形成為半極性面的狀態下，在該 主表面上形成磊晶層4〇。因此，與在GaN基板面 等極陡面上形成磊晶層40，而製造LED等發光元件之情形 相比，可改善壽命等特性，並且可提高發光波長包含於 5〇〇 nm以上之長波長區域中之發光元件的發光效率減小 由於所施加之電流量之變化而引起的發光波長之偏移量。 進而，藉由使面方位[0001]進一步朝向第2個偏離角方向 (例如圖6之向量AF所示之方向）傾斜，可控制（jaN基板丨之 表面的偏離角分布或面内波長分布之不均。另外，GaN 基板之者面亦具有與表面大致相同之偏離角。其結果，可 使形成於表面與背面之電極之接觸性提高，減小相比動作 131508.doc -21 - 200901524 開始之初的動作電壓之增加量。因此，藉由使用該GaN基 板1，可穩定地製造具有優異特性之發光元件等半導體= 置。 < 如圖6所示，上述GaN基板1中，面方位[〇〇〇1]相對於主 表面之法線向量2而傾斜之2個偏離角方向，可為π_1()〇]方 向以及[11-20]方向。此時，可使GaN基板i之主表面形成 為半極性面，藉此，可獲得長波長區域之發光效率得到提 高之發光元件（半導體裝置），並且可確實地控制在GaN基 板1之主表面上形成磊晶層40時面内波長分布之不均。 上述GaN基板1中，面方位[0001]相對於主表面之法線向 量2在[1-1 〇〇]方向上的傾斜角度以及在[112〇]方向上的傾 斜角度Θ1、Θ2(參照圖6)中之任一者可為1 〇。以上4〇。以下， 另一者可為0.02。以上40。以下。又，亦可使上述2個傾斜角 度中之任一者為1〇。以上40。以下，另一者為〇〇2。以上1〇。 以下。此時，可使GaN基板1之主表面形成為半極性面， 藉此，可獲得長波長區域之發光效率得到提高之發光元件 (半導體裝置）’並且可確實地減小在GaN基板之主表面上 形成遙晶層40時面内波長分布之不均。 如圖2所示，上述GaN基板1中，主表面上之缺陷集合區 域5 1可以直線狀且相互平行地延伸之方式形成，亦可使低 缺陷結晶區域52形成於缺陷集合區域51之間。此時，缺陷 集合區域5 1與低缺陷結晶區域52係交替配置，故可使低缺 陷結晶區域52之缺陷確實地聚集於缺陷集合區域51中。因 此，可充分降低低缺陷結晶區域52之缺陷密度。 131508.doc -22· 200901524 如圖3所示，上述GaN基板1中，主表面上之缺陷集合區 域5 1可以相互隔開間隔而分散配置成複數個島狀之方式形 成，亦可使低缺陷結晶區域52形成於缺陷集合區域5 1之 間。此時’形成為缺陷集合區域5 1分散配置於低缺陷結晶 區域52中的狀態，故而可使低缺陷結晶區域52之缺陷確實 地聚集於缺陷集合區域51中。因此，可充分降低低缺陷結 晶區域52之缺陷密度。

本發明之附有磊晶層之基板（磊晶基板4丨）（參照圖丨2)具 備上述GaN基板1、以及作為形成於GaN基板i之主表面上 之磊晶成長層的磊晶層40。如此，該磊晶層4〇係形成於 GaN基板1之半極性面上，故而可提供如下之磊晶基板 41，使用該磊晶基板41，可穩定地製造發光波長包含於 500 nm以上之長波長區域中，並且壽命等特性得到改善， 同時發光效率得到提高之發光元件等半導體裝置。 本發明之半導體裝置（發光元件）可使用上述磊晶基板41 來製造。此時，可獲得如下發光元件等半導體裝置，該發 光元件等半導體裝置之發光波長包含於500 nm以上之長波 長區域中’並且壽命等特性得収善，同時發光效率得到 提高，由於所施加之電流量之變化而引起之波長偏移量較 。 本發明之GaN基板之製造方法包括以下之步驟。即：準 備基底基板之步驟（基底基板製作步驟（sn))，該基底基板 中’基準面方位相對於主表面之法線向量朝向基底基板侧 傾斜方向傾斜；於基底基板5之主表面上形成具有圖案之 13I508.doc -23- 200901524 光罩層10之步驟（光罩圖案形成步驟（S12));於基底基板5 之形成有光罩層10之主表面上，成長GaN結晶層3之步驟 (成膜步驟（S20));以及自GaN結晶層3除去基底基板5，藉 此獲得由GaN結晶層3所構成的GaN基板1之步驟（基底基板 除去步骤（S30))。GaN基板1具有主表面，並且，面方位 [〇〇〇1]相對於主表面之法線向量2朝向偏離角方向傾斜。藉 由改變基底基板5中基準面方位在基底基板側傾斜方向上 之傾斜角度，可調整GaN基板1中面方位[0001]在偏離角方 向上之傾斜角度。如此，可容易地獲得於光罩層1〇上，形 成有缺陷集合區域51 ’於缺陷集合區域51之間，形成有缺 陷密度較低之低缺陷結晶區域52的本發明之GaN基板1。 又’可容易地製造如下GaN基板1，該基板能夠藉由改變 基底基板5之基準面方位在基底基板側傾斜方向上之傾斜 角度’而任意改變GaN基板1之偏離角方向上之傾斜角 度。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5可為GaAs* 板’基準面方位可為[111 ]。基底基板側傾斜方向可為< j _ 1 〇>方向或<11 -2>方向。GaN基板1之偏離角方向可為[u — 20]方向或[1 -100]方向。此時，由於可使用相對容易獲得 之GaAs基板作為基底基板，來製造本發明之GaN基板1， 故而可降低GaN基板之製造成本。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5亦可為藍寶石 基板，基準面方位亦可為[〇〇〇 1 ]。基底基板侧傾斜方向亦 可為[11-20]方向或[1-100]方向。GaN基板1之偏離角方向 131508.doc -24· 200901524 亦可為[1-1 00]方向或[11-20]方向。此時，由於可使用相對 谷易獲得之藍寳石作為基板基底基板5，來製造本發明之 GaN基板1，故而可降低GaN基板1之製造成本。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5亦可為zn〇基 板，基準面方位亦可為[0001]。基底基板側傾斜方向亦可 為[1-100]方向或[11-20]方向。GaN基板1之偏離角方向亦 可為[1-100]方向或[11-20]方向。此時，由於可使用相對容 易獲得之ZnO基板作為基底基板5 ’來製造本發明之GaN基 板1 ’故而可降低GaN基板1之製造成本。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5亦可為sic基 板，基準面方位亦可為[0001]。基底基板側傾斜方向亦可 為[1-100]方向或[11-20]方向。GaN基板1之偏離角方向亦 可為[1-100]方向或[11-20]方向。此時，由於使用相對容易 獲得之SiC基板作為基底基板5，來製造本發明之GaN基板 1，故而可降低GaN基板1之製造成本。 上述GaN基板之製造方法中’基底基板5亦可為由GaN所 形成之基板，基準面方位亦可為[〇〇〇1]。基底基板側傾斜 方向亦可為[1-100]方向或[11-20]方向。GaN基板1之偏離 角方向亦可為[1-100]方向或[11-20]方向。此時，作為形成 有將成為GaN基板1之GaN結晶層3的基底基板5，係使用由 相同材質即GaN所形成之基板，藉此，可提高Ga>j結晶層3 之膜質，獲得膜質優異之GaN基板1。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5中基底基板側 傾斜方向上之傾斜角度可為2。以上40。以下。此時，可將 131508.doc -25- 200901524 所形成之GaN基板1之面方位[0001]在偏離角方向上的傾斜 角度調整為2。以上40。以下。 於上述GaN基板之製造方法中，在準備基底基板5的步 驟（基底基板製作步驟（S 11))中，基準面方位可相對於主表 面之法線向量朝向互不相同之2個基底基板側傾斜方向傾 斜。GaN基板1中，面方位[0001]可相對於主表面之法線向 量2朝向互不相同之2個偏離角方向傾斜。基底基板5之上 述2個基底基板側傾斜方向可相互正交。又，〇aN基板 上述2個偏離角方向可相互正交。如此，可容易地獲得面 方位[0001 ]相對於主表面之法線向量2朝向互不相同之2個 偏離角方向傾斜的本發明之GaN基板1。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5可為GaAs* 板，基準面方位可為[111] ^ 2個基底基板側傾斜方向可為 <1-10>方向及<11-2>方向。GaN基板1之2個偏離角方向可 為[11-20]方向及[Ι-loo]方向。此時，由於可使用相對容易 獲仔之GaAs基板作為基底基板5，來製造本發明之基 板1 ’故而可降低GaN基板1之製造成本。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5亦可為藍寶石 基板’基準面方位亦可為[0001]。2個基底基板侧傾斜方向 亦可為[11-20]方向及[1_1〇〇]方向。GaN基板1之2個偏離角 方向亦可為[1-100]方向以方向。此時，由於可使 用相對容易獲得之藍寶石基板作為基底基板5，來製造本 發明之GaN基板1，故而可降低GaN基板1之製造成本。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5亦可為Zn〇基 131508.doc -26- 200901524 板，基準面方位亦可為[0001]。2個基底基板側傾斜方向亦 可為[1-100]方向以及[11-20]方向。GaN基板1之2個偏離角 方向亦可為[1-100]方向以及[11-20]方向。此時，由於使用 相對容易獲得之ZnO基板作為基底基板5，來製造本發明 之GaN基板1，故而可降低GaN基板1之製造成本。 上述GaN基板之製造方法中’基底基板5亦可為sic基 板’基準面方位亦可為[0001]。2個基底基板側傾斜方向亦 可為[1-100]方向以及[11-20]方向。GaN基板1之2個偏離角 D 方向亦可為[1-100]方向以及[11-20]方向。此時，由於可使 用相對容易獲得之SiC基板作為基底基板5，來製造本發明 之GaN基板1，故而可降低GaN基板1之製造成本。 上述GaN基板之製造方法中，基底基板5亦可為由GaN所 形成之基板’基準面方位亦可為[〇〇01]。2個基底基板側傾 斜方向亦可為[1-100]方向以及[11_20]方向。GaN基板1之2 個偏離角方向亦可為[1_1〇〇]方向以及[丨1_2〇]方向。此時， 作為形成有將成為GaN基板1之GaN結晶層的基底基板5， / , 係使用由相同材質即GaN所形成之基板，藉此，可提高 GaN結晶層3之膜質，獲得膜質優異之GaN基板！。 上述GaN基板之製造方法中’基底基板5中2個基底基板 側傾斜方向上的傾斜角度之一者可為1 〇。以上4〇。以下，另 一者可為0.02°以上40。以下。此時，可將所形成的GaN基 板1之面方位[0001]在2個偏離角方向上之傾斜角度調整為 10°以上40°以下、以及0.02°以上40。以下。 上述GaN基板之製造方法中，光罩層10之圖案亦可為如 131508.doc -27- 200901524 圖9所不之由相互p3 pq 構P 平行延伸之複數條直線狀部 稱成的圖案。此時，GaKU士曰a Ν、，、σ日日層3之位錯等缺陷聚集於光 罩層10之直線狀部上，户 上攸而形成缺陷集合區域51，因此， 可谷易地獲得主表面上之缺R；>隹人 、陷集《區域5 1以直線狀且相互 平行地延伸（形成為所謂條

”狀）之方式形成的本發明之GaN :板1 X，較好的是，以如下方式形成圖案：關於光罩 :10之圖案中之直線狀部的延伸方向、與基底基板側傾斜 方向，成長於基底某柄, Ο

_板上之GaN基板的缺陷集合區域5 1之 延伸方向為[1-100]方向，GaN晶體之面方位[嶋U之傾斜 方向為[11-20]。如此’在製作LD時當（卜⑽）面產生劈 裂時’相對之劈裂面彼此會平行，故而於製作雷射共振面 方面較好。 上述GaN基板之製造方法中，光罩層1()之圖案亦可如圖 1〇所示，形係由相互隔開間隔而分散配置之複數個島狀部 構成的圖f。此時’ GaN結晶層3之位錯等缺陷聚集於光 罩層10的分散配置之島狀部上，從而形成缺陷集合區域 51，因此可容易地獲得主表面上之缺陷集合區域51分散配 置於低缺陷結晶區域52中的本發明之GaN基板i。 [實施例1] 其次，為確認本發明之效果而進行如下所述之實驗。 即，製作本發明之GaN基板，並使用該QaN基板製作發光 元件。然後，對GaN基板以及該發光元件，以後文中所述 之方式測定發光光之波長與所供給之電流量的關係等。 又，為進行比較，準備主表面為（^面之QaN基板、以及主 131508.doc -28- 200901524 表面為m面之GaN基板，同樣使用該等GaN基板而形成比 較例之發光το件。接著，測定該等比較例之發光元件之相 同特性。以下’具體地說明實驗内容。 (1) GaN基板之準備 (1-1)本發明之GaN基板之準備 基底基板： 使用GaAs基板作為基底基板。其中，係使用下述2英吋 之GaAs基板，該GaAs基板中，晶體方位[U1]相對於該基 底基板之表面之法線向量朝向 < 丨_丨〇>方向傾斜〗8。，進而 朝向<11-2>方向傾斜〇.03。。並且，於該基底基板之表面， 形成具有圖9所示之條狀圖案的光罩層。該光罩層係由氧 化矽（Si〇2)所形成。於光罩層1〇中，使線狀圖案之寬度wi 為50 μιη，使開口部之寬度界2為55〇 μιη，使線狀圖案之線 條間距Ρ為600 μη^又，使光罩層1〇之厚度為〇」μιη。 又’使光罩層10之延伸方向為<1-1 〇>方向。 成膜條件： 於如下所述之條件下，在上述基底基板之表面上形成 GaN結晶層。即，使用圖11所示之成膜裝置20，利用 HVPE法在基底基板之表面上形成GaN結晶層。於基底基 板表面上之GaN晶體之成長步驟中，首先於相對較低之溫 度下成長較薄之緩衝層。其後，於相對較高之溫度下，在 緩衝層上成長較厚之G aN蟲晶層。緩衝層之成膜條件如 下：使成膜溫度為500X：，使HC1之分壓為lxl〇-3 atm(1〇〇 Pa)，使NH3之分壓為(M atm(10000 Pa)，使成膜時間為6〇 131508.doc -29- 200901524 分鐘，使所成膜之缓衝層之厚度為60 nm。又，形成於緩 衝層上之GaN磊晶層之成膜條件如下：使成膜溫度為1030 °C，使HC1之分壓為3xl0_2 atm(3000 Pa)，使NH3之分壓為 0.2 atm(20000 Pa)，使一面摻雜作為η型摻雜劑之Si—面成 膜之時間為1 00小時，使所成膜之磊晶層之厚度為1 0 mm。 其後，使用機械研磨機，自所形成之GaN膜上除去GaAs 基板。藉此，獲得厚度為10 mm之獨立GaN基板。然後， 使用線鋸將該GaN基板切割成400 μπι之厚度，進而對表面 ('% 進行研磨，藉此，獲得10片之2英吋GaN基板。 (1 -2)比較例之GaN基板之準備 主表面為c面之GaN基板： 基本上以與上述本發明之GaN基板相同之製造方法來製 造比較例之GaN基板，但在下述方面有所不同：作為所使 用之基底基板的GaAs基板中，晶體方位[111]相對於主表 面之法線向量平行。藉由使用此種基底基板，使所獲得之 獨立GaN基板中，主表面之法線向量與晶體方位[0001]平 ί、 w 行，該主表面與（0001)面（C面）平行。 主表面為m面之GaN基板： 自上述主表面為c面之GaN基板，沿與其主表面垂直之 方向切割出厚度為400 μιη之基板，藉此準備主表面為m面 之GaN基板。 (2)發光元件之形成 於所獲得的本發明之實施例以及比較例之GaN基板的表 面上堆積蟲晶層，進而形成電極，並分割成各元件，藉此 131508.doc -30- 200901524 形成如圖13所示之發光元件。再者，使發光元件之η型 AlGaN中間層31之厚度為50 nm，η型GaN緩衝層32之厚度 為2 μηι，發光層33之厚度為50 nm，p型AlGaN層34之厚度 為20 nm，p型GaN接觸層35之厚度為50 nm。又，使用 Al/Ti作為η電極36，其厚度分別如下，A1 : 500 nm，Ti : 50 nm。又，p電極37之材料係使用Pt/Ti，厚度如下，卩1;·· 500 nm，Ti : 50 nm。作為η電極，還可使用Au/Ge/Ni(各 厚度為 500 nm/100 .nm/50 nm)、Pt/Ti(各厚度為 500 nm/50 C ' nm)、Au/Ti(各厚度為500 nm/50 nm)，作為p電極，還可使 用Pt(厚度為500 nm)、Ni(厚度為500 nm)。由於此種發光 元件包含InGaN作為發光層33，故而射出波長較藍色區域 更長之綠色區域之光。 (3)測定内容 對以上述方式所得之GaN基板，測定該基板之偏離角（面 方位[0001]相對於GaN基板表面之法線向量之傾斜方向及 傾斜角度）。又，亦測定該偏離角之值之面内分布。另 ( I 外，亦對GaN基板之位錯密度加以測定。進而，測定所形 成之發光元件的發光波長與電流量之間的關係。 (3-1)測定方法

GaN基板之偏離角以及偏離角之值的分布之測定： 使用雙晶XRD(X-ray diffraction，X射線繞射）裝置，以 縱橫均為200 μιη之開口尺寸，測定GaN基板之偏離角。 又，以如下方式測定GaN基板内之偏離角的值之分布：使 用上述XRD裝置，於GaN基板之主表面上，對基板中心、 131508.doc -31 - 200901524 以及於<1-100>方向及<n_20>方向上距離該中心分別為2〇 mm的4點即合計5點的偏離角進行測定。將距離中心2〇 之4點的值與中心之值的差之絕對值中的最大值作為偏離 角之分布值。又，XRD下之測定精度為±〇.01。。

GaN基板之位錯密度之測定： 對 GaN 基板，利用使用 SEM(Scanning Eiectr〇n

Microscope ，掃描型電子顯微鏡）之cL(cathodo luminescence ’陰極發光），針對與上述xrd相同之5點， 計數□ 100 μιη内部之暗點，藉此測定GaN基板之位錯密 度。 發光元件之發光光之波長及所供給之電流量之測定： 改變對所製作之發光元件供給之電流的值，同時測定自 發光元件射出之光的波長。具體而言，於室溫下，對發光 元件施加脈衝電流，並測定發光光譜。 (4)測定結果 GaN基板之偏離角：

GaN基板之偏離角表示面方位[〇〇〇丨]相對於表面之法線 向量，朝向[11 -20]方向傾斜大致1 8。所成的偏離角。又， 表示朝向[1-100]方向傾斜大致0 05。所成的偏離角。又， 該[11-20]方向上之偏離角之面内分布如下：於該基板之面 内，偏離角之分布在±0.5。（-17.5〜18.5〇)之範圍内。又，[1-100]方向上之偏離角之面内分布為，於該基板之面内，偏 離角之分布在±0.3。之範圍内。 又’於GaN基板之主表面上，缺陷集合區域之寬度為45 131508.doc -32- 200901524

Pm ’低缺陷結晶區域之寬度為45$ μηι。又，缺陷集合區 域之延伸方向為[1-1 〇〇]方向。再者，上述缺陷集合區域等 之延伸方向、寬度係使用螢光顯微鏡或XRD來加以測定。 GaN基板之位錯密度： 測定GaN基板之位錯密度之結果，於任一樣品中，該位 錯密度均為lxl〇7(/cm2)以下。 發光元件之發光光之波長與所供給之電流量間的關係： 本發明之實施例的發光元件之波長與電流量之關係如

下.隨著對發光元件供給之電流量增大，所射出之光之波 長向短波長側偏移，但最大偏移量約為7 nm左右。該偏移 量小於使用先前之GaN基板、即基板表面與GaN之^面呈大 致平行的c面基板而製造的比較例之發光元件的2〇 nm左右 之波長偏移量。再者，使用m面基板而製造之比較例之發 光元件則幾乎不會產生波長偏移。其原因在於：由於爪面 係無極性面，故而可認為發光層中不產生内部電場。 [實施例2] 為確認本發明之效果，進行如下所述之實驗。即，製作 後文中所述之實施例之樣品ID1〜66以及比較例之樣品 ΠΜ〜5之GaN基板，測定該等GaN基板樣品之偏離角方向及 偏離角、it而偏離角之面内分布 '位錯密度。進而，使用 各GaN基板形成發光元件，對該發光元件測定發光波長由 於改變投入電流值變化而引起之變化量（藍移（則此讣丨⑴： △ λ)、經過1〇00小時之時刻的動作電壓之增加量（△ v〇p)、 ⑽基板之面内之發光波長分布⑻。以下，具體說明實驗 131508.doc -33- 200901524 之内容。 (l)GaN基板之準備 所有樣品（實施例之樣品ID 1〜66以及比較例之樣品 ID1〜5)，係使用與上述實施例1中的GaN基板之製造方法 基本上相同之製造方法而獲得GaN基板。 基底基板： 實施例之樣品ID 1〜60以及比較例之樣品id 1〜5中，係使 用GaAs基板來作為用以形成GaN基板之基底基板，而實施 f 例之樣品ID61〜60中，係使用與GaAs不同之材料之基板來 作為基底基板。具體而言，於實施例之樣品ID6丨、62及66 中，使用藍寶石基板來作為基底基板’於實施例之樣品 ID63〜65中，分別使用Zn〇基板、sic基板及GaN基板來作 為基底基板。對各基底基板，以所形成之GaN基板之偏離 角方向為1個方向或2個方向之方式，適當設定面方位 [〇〇〇1]相對於形成有GaN晶體膜之主表面之法線方向，朝 向1個方向或2個方向傾斜之傾斜角（偏離角）。 w 具體而言，GaAs基板中，面方位丨丨〗〗]係以使GaN之面方 位[0001]相對於所形成之GaN晶體膜之表面，朝向 方向及[ι-loo]方向分別傾斜之方式，而相對於GaAs基板 之主表面之法線向量，朝向 方向及<112>方向傾 斜。分別對應於各樣品而改變各方向（偏離角方向）上之傾 斜角度（<1-1〇>方向上之偏離角01及<112>方向上之偏離 角 Θ2) 〇 又，藍寶石基板中，面方位[〇〇〇1]係以使^…之面方位 131508.doc -34- 200901524 [0001]相對於所形成之GaN晶體膜之表面，分別朝向[κ 100]方向以及[11_2〇]方向傾斜之方式，而相對於藍寶石基 板之主表面之法線向量朝向[11-20]方向及[Ι-loo]方向傾 斜。將樣品ID61之各方向（偏離角方向）上之傾斜角度 20]方向上之偏離角01以及[1_1〇〇]方向上之偏離角θ2)設定 為Θ1=Θ2 = 26。，將樣品ID62之各方向（偏離角方向）上之傾 斜角度設定為Θ1=Θ2=40。。 又，ΖηΟ基板中，面方位[〇〇〇1]相對於ΖηΟ基板之主表 面之法線向量朝向[1-1 〇〇]方向以及[11_20]方向傾斜。將各 方向（偏離角方向）上之傾斜角度（[1-100]方向上之偏離角… 以及[11-20]方向上之偏離角Θ2)設定為Θ1=Θ2=26。。 又，SiC基板中，面方位[〇〇〇1]相對於siC基板之主表面 之法線向量朝向[1 - 100]方向以及[11 _2〇]方向傾斜。將各方 向（偏離角方向）上之傾斜角度（[1-1 00]方向上之偏離角01以 及[11_20]方向上之偏離角Θ2)設定為Θ1=Θ2=26。。 又’於作為實施例之樣品ID65的基底基板之GaN基板 中’面方位[0001]相對於GaN基板之主表面之法線向量朝 向[1-100]方向以及[11-20]方向傾斜著。將各方向（偏離角 方向）上之傾斜角度（[1-1 〇〇]方向上之偏離角Θ1以及·2〇] 方向上之偏離角Θ2)設定為Θ1=Θ2=26。。再者，該GaN基板 係使用樣品ID57中所獲得之GaN基板。 又，對於實施例之樣品ID1〜65以及比較例之樣品 ID 1 5，於基底基板之主表面上，以與實施例1之情形相同 之方式，形成具有圖9所示之條狀圖案之光罩層。光罩層 131508.doc -35- 200901524 之厚度、線狀圖案之尺寸等與實施例1中之光罩層相同。 又’對於實施例之樣品ID66，於基底基板之主表面上，形 成具有圖10所示之點狀圖案之光罩層。該光罩層中，島狀 光罩層（點狀光罩層）之平面形狀為圓形，設其直徑為5〇

Mm，設點狀光罩層之間之距離（點狀光罩層之中心間之距 離）為 600 μιη。 成膜條件： 於後文所述之表1〜表16中所示之條件下，在上述基底基 板之表面上，形成GaN結晶層。即，使用圖丨丨所示之成膜 裝置20，利用HVPE法在基底基板之表面上形成GaN結晶 層。於基底基板之表面上的GaN晶體之成長步驟中，首 先’於相對較低之溫度下成長較薄之缓衝層。其後，於相 對較高之溫度下，在緩衝層上成長較厚之GaN磊晶層。緩 衝層之成膜條件如後文中表1〜表1 6所示。再者，對使用由 GaN所形成之基板作為基底基板的樣品ID65並不成長緩衝 層’而於基底基板上直接成長GaN磊晶層。 其後，藉由研磨，自所形成之GaN膜上除去GaAs基板等 基底基板。如此’獲得厚度為10 mm之獨立GaN基板。然 後’使用線鑛將§亥GaN基板切割成4〇〇 μηι之厚度，進而對 表面進行研磨’藉此獲得10片之2英吋GaN基板。 (2)發光元件之形成 於所獲得之實施例之樣品ID1〜66以及比較例之樣〇 ID1〜5之GaN基板的表面上堆積磊晶層，進而形成電極， 並分割成各元件’藉此形成如圖1 3所示之發光元件再 131508.doc •36- 200901524 者’發光元件之各層之組成、厚度等與實施例1中之發光 元件相同。 (3)測定 對以上述方式所得之GaN基板，測定該基板之偏離角（面 方位[0001]相對於GaN基板表面之法線向量在[1-100]方向 上之傾斜角度（偏離角度ea)、以及在[UdO]方向上之傾斜 角度（偏離角度eb))。又，亦測定該偏離角之值之面内分 布。又’亦對GaN基板之位錯密度加以測定。進而，測定 所形成之發光元件的發光波長與電流量間之關係。各資料 之測定方法如下所述。

GaN基板之偏離角以及偏離角之值之分布的測定：

GaN基板之偏離角係使用xRD(x_ray diffraction)裝置， 利用與實施例1中之偏離角之測定方法相同的方法來進行 測定。又’ GaN基板之面内的偏離角之分布亦係使用與實 施例1中之測定方法相同之測定方法來測定。

GaN基板之位錯密度之測定： 使用安裝於SEM上之CL，利用與實施例1中之測定方法 相同之測定方法，來測定GaN基板之位錯密度。 發光元件之發光波長之變化量（藍移：Δλ)的測定： 改變對所製作之發光元件供給之電流的值，同時測定自 發光元件射出之光的波長。具體測定方法與實施例1中之 測定方法相同。並且，將對發光元件供給的電流之值達到 足夠大之值（具體而言為200 mA)時之發光波長、與電流為 10 mA時之發光波長的差作為藍移（Blue shift : △ λ(單位： 131508.doc -37- 200901524 nm))。 發光元件之經過1 〇〇〇小時之時刿 f到之動作電壓的增加量 (△ Vop)之測定： 對於所製作之發光元件，於啊之溫度下敎對發光元 件通入H)〇mA之電流所需之„，來作為動作開始之初之 動作電壓、及動作進行测小時後之動作電屢，將其增加 部分作為△ Vop(單位：v)。

GaN基板面内之發光波長分布（σ)之測定： 對為形成發光元件而於表面形成有磊晶層之GaN基板， 測定面内之波長分布。具體測定方法如下：於㈣基板之 背面形成η電極，於磊晶層上形成p電極，然後，自基板中 心、以及在<1-100>方向以&<U_2〇>方向上距離該中心分 別為20 mm的4點即合計5點，以每點1〇個而取出□ 5〇〇 μιη(平面形狀為500 μιηχ500 μηι之四邊形）之發光元件。對 該結果所獲得之合計5 0個發光元件，於室溫下施加脈衝電 流’測定發光光譜，並分別計算出各點之發光波長之平均 值。並且，分別計算中心與其他4點之上述發光波長之平 均值（5個資料），將資料之差之絕對值中的最大值作為波長 分布（單位為nm)。 (4)測定結果 以下，揭示測定結果。 131508.doc -38- 200901524

C 磁 ίΝ -Ο 00 卜 镩 4¾ W •Ti 寸 %: m V： CN 4®c ¥ Jj 分類 樣品ID —0 鉍友 (^'^')w »〇 ο ι條狀ι I 500 1 〇 ι ΐχΐ〇'3 I o § s ! 1030 1 ! 3xl0·2 1 fS d o o ㈣ ο ο 1條狀ι I 500 I 1 500 I lxio·3 1 d S s 1030 I 3xl〇-2 I <N o o F-H o 芝 ο 1條狀' 1 〇 〇 lxl〇·3 1 o % s 1030 I 3xl〇·2 | r4 o o o S (Ν ο 條狀 | 500 I 1 500 I 1 ixi〇'3 | o § § | 1030 | | 3xl〇-2 1 <s o o o 〇(氧） »r> CS ο 1條狀1 〇 ；500 | lxio·3 1 o s § 1030 | 3xl〇-2 1 <N o o o 〇(氧） ΟΟ ο 1條狀1 I 500 I I 500 I i lxio·3 | d § § | 1030 | ! 3xl〇·2 1 (N d 100 | o 1-H ο ο 1條狀1 1 500 | 500 | lxlO'3 | d s § ! 1030 | 3xl〇·2 1 (N 〇 o o o m ο 1條狀1 ί_500 1 500 | lxio·3 | o § § | 1030 1 ! 3xl0'2 1 〇 o o isS? »Λί (Ν ο 1條狀1 sop Π ;_5〇〇___1 1 lxlO'3 1 o s $ | 1030 | ! 3xl0'2 1 CS o o o Ο ο 1條狀1 〇 «η 〇 I lxio·3 | o s s | 1030 | | 3xl0·2 | cs d o o o j=r Ο Ζ： 2柃 |S 1偏離角θι &- JZ7 苓2 ϋ 二 7 ^ |τ«ϊ 偏離角Θ2 1 光罩形狀 1 W S» 1 溫度°c 1 | HC1 atm | B td X | 時間min | 1 厚度nm 1 溫度°c 1 1 HC1 atm B 匀 X | 時間min j 1 厚度nm 1 摻雜物 ί 401鉍略噠 06- 65£

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S

PB Γ fS o 1條狀 1 1 500 1 〇 | ixur3 1 〇 s § I 1030 I I 3xl0-2 1 fM 〇 o o o CS 成長聚合 成長聚合1 成長聚合 成長聚合 成長聚合 1 I 1 o Ο 1條狀i I 500 i 500 丨 lxlO·3 1 o s s I 1030 I I 3xl〇-2 I o o o o.oi I 39.90 I ±1.8 I ±1.6 I 6.0E+05 1 对 0.06 1 o 寸 m 1條狀1 I 500 I I 500 I 1 ΐχίο—3 1 o S s 1 1030 I I 3x1 O'2 I (N 〇 o o o 2 o.oi I 34.12 I Ο) Τι ±1.9 I 6.0E+05 I V» 0.05 1 ϊι o VO <N 1條狀丨 1 500 | 500 1 ΐχίο·3 1 o S s I 1030 I | 3xl〇-2 I o o o o 0.02 I 26.05 I ±1.5 I ±1.7 I 6.0E+05 | 0.04 1 Ti o «η (N 1 條狀 1 500 1500 1 lxlO'3 d § s | 1030 | | 3xi O'2 | o l100_1 o ! o.oo 1 25.02 | 卜 ±1.9 I 6.0E+05 | »Λ 0.03 1 'Ο o 00 1條狀· 1 500 | 500 1 lxicr3 o § s | 1030 | | 3xl〇-2 1 o o o o.oo 1 18.15 | ±1.9 | ±1.8 | 6.0E+05 | 卜 0.08 1 o o 1條狀i 1_500__ 1 1500_I I ixi〇·3 | o s δ | 1030 | | 3xl0·2 1 (N o o o o.oo 1 10.14 | ±2.1 | ±2.0 | 6.0E+05 | ON 0.06 1 o »n 條狀 1_500__I 1500_I I ixio_3 | o s s | 1030 | | 3x1 O'2 | o o o 1 0.02 1 ! 5.02 1 \rt 6.0E+05 | ON 0.04 1 *?Ι o ri 1條狀i | 500 | 〇 I ixi〇'3 1 »·*· o s s | 1030 | [3xl0'2 1 (N o o o ί o.oi 1 ! 2.52 | ΐι ΐι 6.0E+05 | «Τί 0.03 1 ϊι 钵 k w to CJ 二 2柃 77 ^ Mri m 1偏離角θι Z 〇 Λ — CD 二 个 A ^ 7染 # 1偏離角Θ2 1 1 光罩形狀 1 S? 1 溫度°c 1 | HCl atm | ε | 時間min | 1 厚度nm | 1 溫度°c 1 | HCl atm | E ΓΛ X | 時間min 1 1 厚度nm 1 1 摻雜物 1 __ 1 l__l € JM w 偏離角0a 1 S' CS ¥ 姐 凝 偏離角eb | I 偏離角面内分布Δθ3 1 1 偏離角面内分布A0b | 1 位錯密度 Ί < % Ή： < 1 2英吋面内波長分布σ 1

131508.doc -40- 200901524 樣ID 1 1 9之各基底基板中，係使基準面方位[111 ]相 對於主表面之法線向量僅朝向1個方向（<〖·〗〇>方向或〈丨卜 2>方向）傾斜。因此，於所形成之GaN基板中，面方位 [〇〇〇1]基本上亦相對於主表面之法線向量朝向[u_2〇]方向 或[1 -1 00]方向較大程度地傾斜著。 由表1及表2可知’於將基底基板之偏離角01或θ2設定為 2。以上40。以下之情形時（即，將GaN基板之偏離角0a或eb 設定為2。以上40。以下之情形時），更好的是將基底基板之 偏離角θ 1或Θ2設定為5。以上40。以下之情形時（即，將GaN 基板之偏離角0a或0b設定為5。以上40。以下之情形時），藍 移之值減小。 131508.doc -41 - 200901524 [表3] 分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 17 18 19 20 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<1-10>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 10 10 10 10 偏離方向<ll-2>^GaN中 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 0.03 0.05 5 10 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 500 500 成 k 件 緩衝層 溫度°C 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO'3 lxlO'3 lxlO'3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 曰曰層 溫度°C 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3x10'2 3x10'2 3xl0'2 3xl0'2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 9.80 10.22 10.15 10.10 偏離方向[11-20] 偏離角0b 0.02 0.05 5.01 5.01 偏離角面内分布A0a ±0.7 ±0.6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布A0b ±0.9 ±0.5 ±0.5 ±0.5 位錯密度 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 藍移(Δλ) 8 8 9 9 △ Vop(V) 0.005 0.004 0.003 0.003 2英吋面内波長分布σ ±2.5 ±2.8 ±3 ±2.9 42- 131508.doc 200901524 [表4] 分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 21 22 23 24 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<1-10>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 0.03 0.05 5 10 偏離方向<ll-2>^GaN中 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 10 10 10 10 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 500 500 成 長 條 件 緩衝層 溫度°C 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO'3 lxlO·3 lxlO·3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 *5日曰層 溫度°C 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3xl0'2 3xl0'2 3xl〇-2 3xlO'2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 0.02 0.05 4.99 10.12 偏離方向[11-20] 偏離角0b 9.90 10.12 10.12 10.11 偏離角面内分布A0a ±0.6 ±0.6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布 ±0.5 ±0.5 ±0.5 ±0_5 位錯密度 6.0E+05 6·0Ε+05 6.0E+05 6.0E+05 藍移(Δλ) 8 9 8 8 AVop(V) 0.004 0.005 0.006 0.005 2英吋面内波長分布σ ±2.5 ±2.1 ±2.8 ±2.7 表3及表4表示將基底基板之偏離角Θ1及Θ2中之一者固定 為10。，將另一者設定為0.02°以上10°以下之情形時（即， 將GaN基板之偏離角0a及0b中之一者固定為10°左右，將另 -43 - I31508.doc 200901524 者π疋為0.02以上】〇。以下之情形時)的測定結果。可 知，相比表1及表2所示之比較例或實施例之樣品’表3及 表4所示之實施例之样口山 J又樣口口中，GaN基板之偏離角面内分布 △ 及A0b、動作雷厥—以 、 壓之增加量（△ Vop)、進而面内波長分 布⑷減小。其原因並不明確，但亦可認為原因在於：當 使用在2個方向上具有偏離角之基底基板（〇心基板）來成 長GaN'H_ ’基底基板之—部分構成成分自基底基板 Ο 向外部釋放（例如於使用GaAs基板之情形時，Asg基底基 板釋放出）之現象得到抑制，其結果，可抑制所形成之GaN 結晶層之晶體產生應變4結果，所獲得之㈣基板之偏 離角面内分布△如及^扑、以及面内波長分布（σ)減小。

13I508.doc •44· 200901524 [表5] 分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 25 26 27 28 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<l-l〇>—GaN中之 對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 18 18 18 18 偏離方向<11 -2>—GaN中之 對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 0.03 0.05 5 10 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 500 500 成 -S： 條 件 緩衝層 溫度°C 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO'3 lxlO'3 lxlO·3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 日曰層 温度°c 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3xl〇·2 3xl0'2 3xl0·2 3xl〇·2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶 體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 18.15 17.88 18.15 17.88 偏離方向[Π-20] 偏離角0b 0.02 0.05 5.00 9.92 偏離角面内分布ΔΘa 土 0_7 土 0.6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布A0b 土 0.9 ±0_5 土0.5 土 0.5 位錯密度 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 藍移(Δλ) 6 7 6 6 AVop(V) 0.002 0.003 0.004 0.004 2英吋面内波長分布σ ±2.5 ±2.1 ±2.8 ±2.6

45- 131508.doc 200901524 [表6] 分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 29 30 31 32 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英叶） 2 偏離方向<l-10>->GaN中 之對應偏移方向[U-20] 偏離角Θ1 0.03 0.05 5 10 偏離方向<ll-2>-^GaN中 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 18 18 18 18 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μπι) 500 500 500 500 成 -ft: 條 件 緩衝層 溫度°c 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO'3 lxlO'3 1x10° NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 曰日層 溫度°c 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3x10—2 3xl〇·2 3xl0'2 3χ10-2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 0.02 0.05 5.01 10.17 偏離方向[11-20] 偏離角0b 18.16 17.88 18.08 18.08 偏離角面内分布A0a ±0/7 ±0.6 ±0·6 ±0.6 偏離角面内分布A0b ±0.9 ±0·5 ±0.5 ±0.5 位錯密度 6.0E+05 6.0Ε+05 6.0Ε+05 6.0Ε+05 藍移(Δλ) 6 6 7 7 △ Vop(V) 0.005 0,005 0.004 0.004 2英吋面内波長分布σ ±2.5 ±2.1 ±2_5 ±2.6

表5及表6表示將基底基板之偏離角Θ1及Θ2中之一者固定 為1 8。，將另一者設定為0.02。以上1 0。以下之情形時（即， 將GaN基板之偏離角0a及0b中之一者固定為18°左右，將另 -46- 131508. doc 200901524 一者設定為0.02°以上1 0°以下之情形時）的測定結果。 [表7]

分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 33 34 35 36 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<l-l〇>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 25 25 25 25 偏離方向<]l-2>~>GaN申 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 0.03 0.05 5 10 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 500 500 成 長 條 件 緩衝層 溫度°c 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO'3 lxlO-3 lxlO-3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 *&日日層 溫度°C 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3xl0'2 3x10'2 3x10-2 3xl〇-2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 24.97 24.85 24.88 24.95 偏離方向[11-20] 偏離角0b 0.02 0.05 4.97 9.97 偏離角面内分布 ±0.7 ±0.6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布A0b ±0_9 ±0_5 ±0.5 ±0.5 位錯密度 6.0E+05 6.0E 屮 05 6.0E+05 6.0E+05 藍移(Δλ) 4 4 4 4 △ Vop(V) 0.003 0.004 0.005 0.005 2英叶面内波長分布σ ±2.4 ±2·1 ±2.5 ±2.3 47- 131508.doc 200901524 [表8] 分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 37 38 39 40 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<1-10>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 0.03 0.05 5 10 偏離方向<ll-2>^GaN中 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 25 25 25 25 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 500 500 成 長 條 件 緩衝層 溫度11 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO"3 lxlO'3 lxlO'3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 *5曰曰層 溫度°匚 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3xl0'2 3xl0"2 3x10-2 3xl〇-2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角Θ a 0.02 0.05 4.98 9.98 偏離方向[11-20] 偏離角0b 24.87 24.85 24.84 24.81 偏離角面内分布A0a ±0.7 ±0.6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布Aeb ±0.9 ±0.5 ±0_5 土 0.5 位錯密度 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 藍移（Δλ) 5 5 4 4 AVop(V) 0.003 0.002 0.005 0.005 2英吋面内波長分布σ ±2.4 ±2.2 ±2,5 ±2.6

表7及表8表示將基底基板之偏離角Θ1及Θ2中之一者固定 為25°，將另一者設定為0.02°以上10°以下之情形時（即， 將GaN基板之偏離角0a及0b中之一者固定為25°左右，將另 -48- 131508.doc 200901524 一者設定為0.02°以上1 0°以下之情形時）的測定結果。 [表9]

分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 41 42 43 44 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<l-l〇>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 28 28 28 28 偏離方向<ll-2>—GaN中 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 0.03 0.05 5 10 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 500 500 成 長 條 件 缓衝層 溫度°C 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO'3 lxlO'3 lxlO'3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 蟲晶層 溫度°c 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3xl0'2 3x10'2 3x10-2 3xl0'2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[MOO] 偏離角0a 28.12 28.03 28.31 28.16 偏離方向[11-20] 偏離角0b 0.02 0.05 5.02 10.02 偏離角面内分布A ±0.6 ±0.6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布Aeb ±0.5 ±0.5 ±0.5 ±0.5 位錯密度 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 藍移(Δλ) 4 5 4 4 △ Vop(V) 0.003 0.002 0.001 0.001 2英吋面内波長分布σ 土 2.6 ±2.0 ±2_0 ±1.9 49- 131508.doc 200901524 [表 10]

分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 45 46 47 48 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<1-10>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 0.03 0.05 5 10 偏離方向<ll-2>^GaN中 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 28 28 28 28 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 500 500 成 長 條 件 緩衝層 溫度°c 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO*3 lxlO-3 lxlO'3 NH3 atm 0.1 0.1 0,1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 蟲日曰層 溫度°c 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3x10'2 3x10'2 3x10'2 3xl〇·2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角〇a 0.02 0.05 4.99 10.10 偏離方向[11-20] 偏離角0b 27.80 27.55 28,16 28.04 偏離角面内分布A0a ±0.6 ±0_6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布 ±0.5 ±0.5 ±0.5 ±0·5 位錯密度 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 6.0Ε+05 藍移(Δλ) 4 5 4 4 △ Vop(V) 0.003 0.002 0.001 0.001 2英吋面内波長分布σ ±3 ±2.8 ±2.3 ±2.2 表9及表10表示將基底基板之偏離角Θ1及Θ2中之一者固 定為28°，將另一者設定為0.02°以上10。以下之情形時 (即，將GaN基板之偏離角0a及0b中之一者固定為28°左 -50- 131508.doc 200901524 右，將另一者設定為0.02°以上1 0°以下之情形時）的測定結 果。 [表 11] 分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 49 50 51 52 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英时） 2 偏離方向<1-丨〇>—GaN中 之對應偏移方向[1卜20] 偏離角Θ1 40 40 40 40 偏離方向<ll-2>—GaN中 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 0.03 0,05 5 10 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μπι) 500 500 500 500 成 長 條 件 緩衝層 溫度°c 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 1x10—3 lxlO'3 lxlO'3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 蠢晶層 溫度°C 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3xl0'2 3xl0'2 3x10—2 3xl0'2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 39.81 40.13 39.88 39.88 偏離方向[11-20] 偏離角0b 0.02 0.05 5.02 10.02 偏離角面内分布A0a ±0,6 ±0.6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布A0b ±0.5 ±0.5 ±0.5 ±0.5 位錯密度 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 藍移(Δλ) 4 4 4 4 △ Vop(V) 0.005 0.002 0.005 0.005 2英11寸面内波長分布σ ±2.6 ±2.9 ±2.0 ±2.1 131508.doc -51 - 200901524 [表 12]

分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 53 54 55 56 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<卜1〇>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 0.03 0.05 5 10 偏離方向<ll-2>-^GaN中 之對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 40 40 40 40 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μιη) 500 500 500 500 成 條 件 緩衝層 溫度°C 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxlO'3 lxlO'3 lxlO.3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 蠢日日層 溫度°C 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3x10'2 3χΐσ2 3x10'2 3xl〇·2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 #雜物 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 〇(氧） 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 0.02 0.05 4.99 10.01 偏離方向[11-20] 偏離角0b 39.89 39.86 39.91 39.94 偏離角面内分布A0a ±0.6 ±0.6 ±0·6 ±0_6 偏離角面内分布A0b ±0·5 ±0.5 土0,5 士 0.5 位錯密度 6.0Ε+05 6.0Ε+05 6.0Ε+05 6.0Ε+05 藍移(Δλ) 3 3 4 4 △ Vop(V) 0.005 0.003 0.005 0.005 2英吋面内波長分布σ ±2.7 ±3.0 ±2.0 ±2.1 表11及表12表示將基底基板之偏離角Θ1及Θ2中之一者固 定為40°，將另一者設定為0.02°以上10°以下之情形時 (即，將GaN基板之偏離角ea及0b中之一者固定為40。左 -52- 131508.doc 200901524 右，將另一者設定為0.02°以上10°以下之情形時）的測定結 果。 [表 13] 分類 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 57 58 59 60 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<l-l〇>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 26 26 40 40 偏離方向<ll-2>—GaN中 之對應偏移方向[M00] 偏離角Θ2 26 40 26 40 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μΓη) 500 500 500 500 成 長 條 件 緩衝層 溫度°c 500 500 500 500 HC1 atm lxlO'3 lxur3 lxlO'3 lxl Ο3 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 時間min 60 60 60 60 厚度nm 60 60 60 60 成日日層 溫度°c 1030 1030 1030 1030 H Cl atm 3xl0'2 3x10.2 3xl〇·2 3x10-2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 300 100 厚度nm 10 10 10 10 摻雜物 Si Si Si Si 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 25.85 26.06 40.08 40.04 偏離方向[11-20] 偏離角0b 25.93 39.78 25.98 40.02 偏離角面内分布A0a ±0.6 ±0.6 ±0.6 ±0.6 偏離角面内分布A0b ±0.5 士 0.5 ±0.5 ±0.5 位錯密度 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 6.0E+05 藍移(Δλ) 4 4 3 3 △ Vop(V) 0.003 0.003 0.003 0.003 2英吋面内波長分布σ ±2.7 ±2.7 ±2.5 ±2.7

-53 - 131508.doc 200901524 [表 14] 分類 比較例 比較例 樣品ID 4 5 基底基板 材質 GaAs 尺寸(英吋） 2 偏離方向<1-10>—GaN中之 對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 40 45 偏離方向<11 -2>—GaN中之 對應偏移方向[1-100] 偏離角Θ2 45 40 光罩形狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 成 -k. 條 件 緩衝層 溫度°C 500 500 HC1 atm 1x10—3 lxlO'3 NH3 atm 0.1 0.1 時間min 60 60 厚度nm 60 60 蠢曰日層 溫度°c 1030 1030 HC1 atm 3xl(T2 3xl〇-2 NH3 atm 0.2 0.2 時間min 100 100 厚度nm 10 10 摻雜物 Si Si 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 成長聚合 成長聚合 偏Ιί t 方向[11-20] 偏離角0b 成長聚合 成長聚合 偏離角面内分布A0a 成長聚合 成長聚合 偏離角面内分布A0b 成長聚合 成長聚合 位錯密度 成長聚合 成長聚合 藍移(Δλ) _ - △ Vop(V) _ - 2英吋面内波長分布σ - -

表13及表14表示於26°以上45°以下（具體而言為26°、 40。、45°)之範圍内改變基底基板之偏離角Θ1及Θ2之情形 (即，於26。以上45°以下之範圍内改變GaN基板之偏離角0a -54- 131508.doc 200901524 及eb之情形）。由表μ可知，於將基底基板之偏離角91及 Θ2中之任一者設定為40。以上（具體而言為45。）之情形時， 無法形成GaN結晶層。另一方面’於將基底基板之偏離角 Θ1及Θ2設定為40。以下之情形時（即，將GaN基板之偏離角 0a及0b設定為40。以下之情形時），均會使GaN基板之偏離 角面内分布△ 0a及△ 0b、動作電壓之增加量（△ ν〇ρ)、進而 面内波長分布（σ)小於表1及表2所示的比較例及參考例。 相比表1及表2所

…μ η a〜彳〜抓。口，上述之表 3〜表14所示之實施例之樣品（具體而言，將GaN基板之偏離 角0a及0b中之一者設定為1〇〇以上40。以下，將另—者< 6 為0.02。以上40。以下之樣品）的_基板之偏離角面内分: △ 0a及、動作電壓之增加量（△%"、進而面内二 布（σ)減小。 我义 131508.doc 55- 200901524 [表 15] 分類 實施例 實施例 實施例 實施例 實施例 樣品ID 61 62 63 64 65 基底基板 材質 Sap. Sap. ZnO SiC GaN(實施例 57所獲得之 GaN基板） 尺寸(英叶） 2 偏離方向<1-1 GaN中之對應偏移方 向[11-20] 偏離角Θ1 26 40 26 26 26 偏離方向<11-2>~> GaN中之對應偏移方 向[1-100] 偏離角Θ2 26 40 26 26 26 光罩形狀 條狀 條狀 條狀 條狀 條狀 間隔(μηι) 500 500 500 500 500 成 條 件 緩衝層 溫度°C 500 500 500 500 — HC1 atm lxlO'3 lxlO4 lxl Ο'5 lxlO'6 NH3 atm 0.1 0.1 0.1 0.1 - 時間min 60 60 60 60 - 厚度nm 60 60 60 60 - 蟲晶層 溫度°c 1030 1030 1030 1030 1030 HC1 atm 3x10'2 3xl0'2 3xl〇·2 3x10-2 3x10-2 NH3 atm 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 時間min 100 100 100 100 100 厚度nm 10 10 10 10 10 摻雜物 Si Si Si Si Si 產物(GaN晶 體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角0a 26.03 39.94 26.05 25.95 26.05 偏離方向[11-20] 偏離角eb 25.98 40.02 26.03 25.91 25.88 偏離角面内分布A0a ±0·6 ±0.6 ±0.6 ±0·6 ±0.6 偏離角面内分布A0b ±0.5 ±0.5 ±0·5 ±0.5 ±0.5 位錯密度 6.0Ε+05 6.0E+05 6.0Ε+05 6.0E+05 2.0E+05 藍移(Δλ) 5 5 5 4 4 △ Vop(V) 0.004 0.005 0.005 0.005 0.003 2英吋面内波長分布σ ±2.8 ±2.8 土 2.4 ±2.1 ±2_2 -56- 131508.doc 200901524 [表 16] 分類 實施例 i品1D 66 基底基板 材質 Sap. 尺寸(英口寸） 2 偏離方向<l-l〇>—GaN中 之對應偏移方向[11-20] 偏離角Θ1 26 偏離方向<1 之對應偏i l-2>~>GaN 中 多方向[1-100] 偏離角Θ2 26 光罩形狀 點狀 間隔(μπι) 500 成 條 件 緩衝層 溫度°c 500 HC1 atm lxlO-3 NH3 atm 0.1 時間min 60 厚度nm 60 麻曰曰層 溫度°c 1030 HC1 atm 3χ10'2 NH3 atm 0.2 時間min 100 厚度nm 10 摻雜物 Si 產物(GaN晶體） 尺寸 2 偏離方向[1-100] 偏離角ea 26.03 偏離方向[11-20] 偏離角eb 25.98 偏離角面内分布Δθα ±0.6 偏離角面内分布A0b 土 0·5 位錯密度 8.0Ε+05 藍移(Δλ) 5 △ Vop(V) 0.006 2英吋面内波長分布σ ±2·8

表15及表16表示使用由GaAS以外的材料所構成之基板 來作為基底基板時之樣品的GaN之成膜條件、測定結果。 由該等樣品ID61〜66之測定結果可知，即便使用該等GaAs -57- 131508.doc 200901524 基板以外之基板（藍寶石基板、Zn〇基板、sic基板以及 GaN基板）來作為基底基板，亦可與使用GaAs基板作為基 底基板時同樣地製造出面方位[0001]朝向2個偏離角方向傾 斜的GaN基板。並且，所獲得之GaN基板以及使用該〇aN 基板而製造之發光元件，表現出與使用（^八8基板作為基底 基板而製造之GaN基板、以及使用該GaN基板而製造之發 光το件相同的特性。再者，表中未記載之使用具有與GaAs 相同之偏離角的藍寶石基板、Zn〇基板、Sic基板、GaN基 板而製作之GaN基板，以及使用該GaN基板而製造之發光 元件亦表現出與表1至表14所示之特性相同的特性。 又，實施例之樣品ID66中，由於形成於基底基板之主表 面上之光罩層為點狀，故而於所形成之GaN基板中，如圖 3所示之缺陷集中區域形成於該點狀光罩層上，於該缺陷 集中區域周圍，形成有低缺陷結晶區域。上述各樣品係利 用低缺陷結晶區域來形成發光元件。 [實施例3] 對本發明之GaN基板進行如下所述之測定。 (l)GaN基板之準備 準備實施例之樣品ID25、ID41之GaN基板。該GaN基板 之製造方法與實施例2中所示之方法相同。再者，樣品 ID25之GaN基板之基底基板（GaAs基板）之[11-20]方向上的 偏離角Θ1為18。（參照表5)。又，樣品ID4i之GaN基板之基 底基板（GaAs基板）之[u—20]方向上的偏離角θι為28。（參照 表9) 〇 131508.doc -58- 200901524 (2)測定 使用CL(陰極發光）法，測定上述樣品ID25、ID41之GaN 基板的位錯密度。測定方法如下所述：使用安裝於 SEM(知描型電子顯微鏡：scanning Electron Microscope) 上之CL ’測定在GaN基板表面作為暗點而觀察到之缺陷數 目。測定位置如圖14所示，係於GaN基板表面之自缺陷集 ‘ 合區域51至相鄰之缺陷集合區域51的部分中之GaN偏離方 向側之區域62(相鄰之缺陷集合區域5丨之間的區域中， 之面方位[0001]所傾斜之方向側（下游側）的區域）、以及 GaN偏離方向相反側之區域61 (相鄰之缺陷集合區域“之間 的區域中，以及與GaN之面方位[0001]所傾斜之方向側相 反之側（上游側）的區域）中，分別測定5〇 μιηχ5〇 μιη之區域 中作為暗點而觀察到之缺陷數目。此處，圖14係表示上述 測定對象之GaN基板的示意圖，圖14⑷表示㈣基板之平 面不思圖’又’圖14(b)表示相對應之剖面示意圖。如圖14 (: 所不，於基板之表面配置有複數條呈線狀延伸之缺陷 #合區域51。該等缺陷集合區域相互平行地延伸。又，如 圖14㈨所示’於GaN基板之厚度方向上，缺陷集合區域^ • 係以相對於GaN基板之主表面傾斜的方式延伸。 又，於相鄰之缺陷集合區域”之間，配置有C面成長部 面成長部60係一面保持M —面成長之區域，當於 螢光顯微鏡下觀察時，可作么古 ^ J作為焭部而檢測出。C面成長部 60以沿著缺陷集合區域51延伸之方式形成。 (3)測定結果 131508.doc •59· 200901524 測定後，對GaN偏離方向側之區域62與GaN偏離方向相 反側之區域61之缺陷密度加以比較，可知GaN偏離方向側 之區域62的缺陷密度小於GaN偏離方向相反側之區域6丨的 缺陷密度。具體而言’樣品ID25之GaN基板中，偏離方向 側之區域62之測定資料（與缺陷集合區域51相距1〇〇 ^爪之 區域之缺陷密度資料）中，缺陷密度為l.6xl05/cm2，與此 相對’偏離方向相反側之區域6 1之測定資料（與缺陷集合 區域5 1相距1 00 μιη之區域之缺陷密度資料）中，缺陷密度 為 4.2xl05/cm2。 又’樣品ID4 1之GaN基板中，偏離方向側之區域62之測 定資料（與缺陷集合區域51相距100 μηι之區域之缺陷密度 資料）中，缺陷密度為1.1 X 1 05/Cm2，與此相對，偏離方向 相反側之區域61之測定資料（與缺陷集合區域5 1相距1 〇〇 μηι之區域之缺陷密度資料）中，缺陷密度為6.2xl〇5/cm2。 [實施例4] 使用上述實施例3中作為測定對象之樣品ID25、樣品 ID41之GaN基板，以下述方式製作雷射二極體（ld)，對該 LD進行壽命試驗。 (1)樣品 使用上述樣品ID25、樣品ID41之GaN基板，製作如圖1 5 所示之LD。製作方法如下所述。再者，圖15係表示實施 例4中所形成之雷射二極體（LD)之結構的剖面示意圖。 利用MOCVD法，於厚度為400 μηι之GaN基板1(參照圖 15)(樣品ID25、樣品ID41之GaN基板）之表面，磊晶成長πΐ 131508.doc -60 · 200901524 :氮化物半導體層。作為111族氮化物半導體層，具體而 吕’ f先’於GaN基板之表面上，形成推雜有以之厚度為 0.05 緩衝層71(參照圖15)。於該n型㈣緩衝 層上，形成摻雜有Si之厚度為丨.〇 _—1。爲—包 覆層72(參照圖15)。於該丨㈣包覆層以，形成推雜 有SA厚度為(M光波導層乃（參照圖⑺。於 η型GaN光波導層73上， 〜风夕董量子井結構之活性層 74(參照圖15)，該多重量子井結構之活性層μ係將不含推 雜物之厚度為3 之〜—一層與厚度心_之 Ιη—層重複5次而獲得。於該活性層74上，形成不 含摻雜物之厚度為0·01 μιη之Al。爲8Ν防劣化層75(來昭 圖15)。於該八咖防劣化層75上，形成摻雜有鎂陶之厚 度為丨0 _之？型Al〇.2Ga〇8N蓋層76(參照圖15)。於該p型

AlGaN蓋層76上，形成摻雜有Mg之厚度為〇」㈣之p型

GaN光波導層77(參照圖15)。於該㈣_光波導層η上， 形成換雜有Mg之厚度為〇·3 _之?型A]。為一包覆層 78。於該㈣A1GaN包覆層78上，形成播雜有峋之p型_ 接觸層79。 以此種方式依序蟲晶成長出m族氮化物半導體層後，將 該GaN基板自M0CVD裝置中取出。接著，利用cvd (chemical vapor depositi〇n，化學氣相沈積）法於 p型 _ 接觸層79之整個上部表面，形成厚度為〇 ι _之肌膜， 作為絕緣膜。其後’利用微影法於_膜上形成與隆脊部 之形狀相對應之圖案。 131508.doc •61 · 200901524 ，如圖14所示，於螢光顯微鏡下觀察，隆脊部係以如下方 式而圖案化：可朝向亮部（C面成長部60)而分別形成於GaN 偏離方向側之區域62及GaN偏離方向相反側之區域61。 接著，以該si〇2臈作為光罩，利用RIE(ReactWe ι〇η Etching ’反應式離子蝕刻）法，於p型AiGaN包覆層π之厚 度方向上進行㈣，直至達到特定之深度為止，藉此形成 沿<1.〉方向延伸之隆脊。該隆脊之寬度為2㈣。該咖 之钮刻氣體係使用氯系氣體。

Ο 繼而’藉由㈣除去為形成隆脊而用作㈣光罩之叫 膜，之後’利用CVD法，於基板之整個面上，形成厚度為 〇.3 _之训2膜80(參照圖15)，作為絕緣臈。然後，利用 微影法形成光阻㈣’該光阻圖案覆蓋著除p電極形成區 域以外之區域的_2膜80之表面。以該光阻圖案作為光罩 而對Si〇2顏進㈣刻，藉此，於叫義上形成將用以 形成P電極之區域即P電極用開口部。 然後，於殘留光阻圖案之狀態下，利用真空蒸鑛法在基 板之整個面上形成將成為p電極之金屬膜，之後，將形成 於光阻圖案上之該金屬膜連同光阻圖案一起除去（舉離 其結果，僅於p型GaN接觸層79上形成p電極37(參照圖 15)。 進而，為使得雷射二極體可容易地分離成晶片，將㈣ GaN接觸層79侧之基板面貼附於研磨用固持器上後，使用 包含平均粒徑為3G μΐΏ之SiC研磨粒的㈣，來研磨㈣基 板之背面（與形成有m族氮化物半導體層之主表面相反之 131508.doc •62· 200901524 側之面）。該研磨步驟中，將GaN基板之厚度自4〇〇 研 磨至 1 00 μηι。 繼而，於GaN基板之背面形成η電極36(參照圖15卜其 後，沿著元件區域之輪廓線劈裂，以此對以如上所述之方 式而形成有雷射結構之GaN基板進行劃線，從而加工成條 狀。其結果，於加工成條狀之晶片之集合體（晶片陣列） 中’形成-對共振器端面。接著，對該等共振器端面實施 端面塗佈，然後，再次藉由劈裂等纟對該晶片ρ車列（雷射

條）劃線，將雷射二極體分離（晶片化）成各晶片。以此方式 獲得如圖1 5所示之雷射二極體。 再者’將所獲得之雷射二極體分為：隆脊部形成於c面 成長部60之GaN偏離方向側之區域62中㈣射二極體(樣品 組〜、以及隆脊部形成於成長部60之GaN偏離方向相 反側之區域61令的雷射二極體（樣品組B)。 (2) 測定 對所獲仔之雷射：極體進行壽命試驗。具體而言，於環 兄:度90C、光輸出功率1〇 mW(低輸出功率[〇用試驗）以 光輸出功率100 mW(高輸出功率用試驗）之條件下， 、，雷射振盪’測定以固定光輸出功率進行驅動時電流值 達到1.2倍為止之時間。並且，若該時間為3千小時以上， 則評定為合格。 (3) 測定結果 山於先輸出功率為10 mW之條件下進行雷射振盪之（低輸 率LD用试驗之)結果如下：於GaN偏離方向側之區域 131508.doc •63- 200901524 62(參照圖14)中形成隆脊之雷射二極體（LD)晶片（樣品組 A)、以及於GaN偏離方向相反側之區域61 (參照圖1 4)中形 成隆脊之LD晶片（樣品組B)的合格率均為85%以上。 其次’於光輸出功率為1〇〇 mW之條件下進行雷射振盈 之（高輸出功率LD用試驗之）結果如下：於GaN偏離方向側 之區域62(參照圖14)中形成隆脊之LD晶片（樣品組A)的合 格率為82% ,於GaN偏離方向相反側之區域61(參照圖14) 中形成隆脊之LD晶片（樣品組B)的合格率為61 〇/〇。 又’關於作為其他實施例之樣品之GaN基板，發明者亦 於偏離方向側之區域、以及偏離方向相反側之區域中製作 LD，其結果均為，製作於偏離方向側之LD晶片的合格率 較高。因此，當於缺陷集合區域51之間製作複數個^^^曰曰 片時，可於偏離方向側之區域62製作高輸出功率LD，於 偏離方向相反側之區域61製作低輸出功率LD。或者，當 於缺陷集合區域51之間製作丨個匕!）晶片時，若於偏離方向 側之區域62中設置LD之隆脊，則可獲得特性優異之lD。 再者，此處所謂之偏離方向側之區域，係指GaN基板上 相鄰之缺陷集合區域5丨之間的區域中、該GaN基板之面方 位[_1]所傾斜之偏離角方向側之區土或，例如係指相鄰之 j陷集合區域51之間之區域中，較偏離角方向之中央部更 罪近偏離角方向側（面方位[〇〇〇1]之傾斜側）的區域。又， 所謂偏離向相反狀區域，係指GaN基板上相鄰之缺陷 集合區域51之間的區域中、與該GaN基板之面方位[00^] 所傾斜之偏離角方向側相反之側的區域，例如係指缺陷集 I3I508.doc •64· 200901524

合區域”之間之區域中、較偏離角方向之中央部更靠近蛊 偏離角方向側相反之側（與面方位[0001]之傾斜側相反之 側)的區域。X，偏離方向相反側之區域，亦可指相鄰之 缺陷集合區域51之間的區域中、與上述偏離方向側之區域 所存在之側相反之側的區域。又，更好的是，利用相鄰之 缺陷集合區域51之間的區域中、較α成長部60(參昭圖 14)更靠近偏離角方向側之區域，來作為形成隆脊之區 域。再者，若為低輸出功率LD’則亦可利用相鄰之缺陷 :合區域51之間的區域中、較c面成長部⑽(參照圖戰 靠近與偏離角方向侧相反之側的區域。 本發明有利地應用於射出波長相對較長（5〇〇 nm以上之 波長區域）之光的發光元件等所使用之GaN基板、以及於該 ㈣基板之表面上形成有蟲晶層的附有蟲晶層之基板、進 而使用該GaN基板等之半導體裝置。 儘官已詳細描述並說明本發明，但是顯然其只用於說明 及舉例，而非限制，本發明之範脅僅受附加申請專利範圍 之條放限制。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之GaN基板之立體示意圖。 圖2係用以說明圖i中所示之GaN基板的結構之放大示意 圖0 圖3係用以說明圖丨中所示之GaN基板之結構的其他例之 放大示意圖。 圖4係用以說明圖丨中所示之GaN基板的結晶結構之示意 13I508.doc -65- 200901524 圖。 圖5係用以說明圖4 _ 乃圏4中所示之GaN基板之結晶結構中的面 方位以及結晶面之示意圖。 圖6係用以說明圖】Λ _ 月園i中所不之本發明之GaN基板在偏離角 方向上的傾斜角度之示意圖。 圖7係用以說明圖i中所示之GaN基板的製造方法之流程 . 圖。 圖8係用以說明圖7中所示之流程圖中之準備步驟的内容 〇 之流程圖。 圖9係表不形成於基底基板之主表面上之光罩層的光罩 圖案之平面示意圖。

圖10係表示形成於基底基板之主表面上之光罩層的光罩 圖案之平面示意圖Q 圖11係表示成膜步驟（S20)中所使用之成膜裝置之示意 圖。 圖12係表示使用圖1中所示之本發明之GaN基板的附有 ^' 磊晶層之基板的立體示意圖。 圖13係表示使用本發明之GaN基板的發光元件之剖面示 意圖。 圖14(a)、（b)係表示測定對象之GaN基板的示意圖。 圖1 5係表示實施例4中所形成之雷射二極體（ld)的結構 之剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 1 GaN基板 131508.doc -66- 200901524

2 法線向量 3 GaN結晶層 5 基底基板 10 光罩層 11 槽狀開口部 20 成膜裝置 22 反應管 23 Ga承載器 24 基座 26 加熱器 27 ' 28 配管 30 發光元件 31 η型AlGaN中間層 32 ' 71 η型GaN緩衝層 33 發光層 34 p型AlGaN層 35 p型GaN接觸層 36 η電極 37 ρ電極 40 蟲晶層 41 蟲晶基板 51 缺陷集合區域 52 低缺陷結晶區域 53 延伸方向 131508.doc -67- 200901524 60 61 62 72 73 74 75 76 77 78 79 80 C面成長部

GaN偏離方向側之區域 GaN偏離方向相反側之區域 η型 Al〇.〇8Ga〇.92N 包覆層 η型GaN光波導層 活性層

Al〇.2Ga〇.8N防劣化層 p型 Al〇.2Ga〇.8N蓋層 p型GaN光波導層 p型 Al〇.〇8Ga〇,92N 包覆層 p型GaN接觸層 Si02 膜

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Claims (1)

1. 200901524 十、申請專利範圍： 1. 一種GaN基板，其係具有主表面之GaN基板（1)，並且 具備 低缺陷結晶區域（52)、及 與上述低缺陷結晶區域（52)相鄰之缺陷集合區域 (51)， • 上述低缺陷結晶區域（52)及上述缺陷集合區域（51)自 上述主表面一直延伸至位於上述主表面之相反側之背面 為止， 相對於上述主表面之法線向量（2)，面方位[〇〇〇 1 ]朝向 偏離角方向傾斜。 2_如請求項1之GaN基板（1)，其中 上述面方位[0001]相對於上述主表面之法線向量（2)而 傾斜之上述偏離角方向為[1_1〇〇]方向或[11_2〇]方向。 3. 如請求項2之GaN基板（1)，其中 上述面方位[0001]相對於上述主表面之法線向量（2)在 〇 上述π-100]方向或上述[11-20]方向上之傾斜角度為2。以 上40°以下。 4. 如請求項1之GaN基板（1)，其中 相對於上述主表面之法線向量（2)，上述面方位[〇〇〇1] ' 朝向互不相同之2個偏離角方向傾斜。 5. 如請求項4之GaN基板（1)，其中 上述面方位[0001]相對於上述主表面之法線向量（2)而 傾斜之2個上述偏離角方向為[ι_ι 〇〇]方向及[丨^0]方 131508.doc 200901524 向。 6.如請求項5之GaN基板（1)，其中 上述面方位[0001]相對於上述主表面之法線向量（2)在 上述[1-100]方向上之傾斜角度、以及在上述[n_2〇]方向 上之傾斜角度中的任一者為1〇0以上4〇。以下，另一者為 0.02°以上40°以下。 ' 7.如請求項1之GaN基板（1)，其中 上述主表面上之上述缺陷集合區域（51)形成為直線 C ^ 狀’且相互平行地延伸， 上述低缺陷結晶區域（52)形成於上述缺陷集合區域 (51)之間。 8. 如請求項1之GaN基板（1)，其中 上述主表面上之上述缺陷集合區域（5丨）以相互隔開間 隔且分散配置為複數個島狀之方式形成， 上述低缺陷結晶區域（52)形成於上述缺陷集合區域 (51)之間。 〇 9. 一種附有磊晶層之基板（41)，其具備：如請求項iiGaN 基板（1)、以及 形成於上述GaN基板（1)之上述主表面上之磊晶成長層 (40)。 -種半導體裝置（30)，其使用有如請求項9之附有蟲晶層 之基板（41)。 11· 一種GaN基板之製造方法，其包括： 準備基底基板之步驟（S11)，該基底基板中，基準面方 131508.doc 200901524 位相對於主表面之法線向量朝向基底基板側傾斜方向t 斜； 於上述基底基板之上述主表面上形成具有圖案的光罩 層之步驟（S12); 於上述基底基板之形成有上述光罩層之上述主表面 上，使GaN結晶層成長之步驟（S20); •自上述GaN結晶層除去上述基底基板，藉此獲得由 GaN結晶層所構成之GaN基板之步驟（S30);並且， Γ 上述GaN基板（1)具有主表面’面方位[0001]相對於上 述主表面之法線向置（2)朝向偏離角方向傾斜， 藉由改變上述基底基板（5)之上述基準面方位在上述基 底基板側傾斜方向上之傾斜角度，可調整上述GaN基板 (1)之上述面方位[〇〇〇丨]在上述偏離角方向上之傾斜角 度。 12. 如請求項11之GaN基板之製造方法，其中， 上述基底基板（5)為GaAs基板， J 上述基準面方位為[111]， 上述基底基板側傾斜方向為方向或方 向， 上述GaN基板（1)之上述偏離角方向為[11_2〇]方向或[1-100]方向。 13. 如請求項11之GaN基板之製造方法，其中 上述基底基板（5)為藍寶石基板， 上述基準面方位為[0001]， 131508.doc 200901524 上述基底基板側傾斜方向為[U-20]方向或[l-ioo]方 向， 上述GaN基板（1)之上述偏離角方向為方向或 [11-20]方向。 14.如請求項11之GaN基板之製造方法，其中， 上述基底基板（5)為ZnO基板， • 上述基準面方位為[〇〇〇1]， 上述基底基板側傾斜方向為[1_1〇〇]方向或[11_20]方 C 向， 上述GaN基板（1)之上述偏離角方向為[uoo；]方向或 [11-20]方向。 1 5.如請求項11之GaN基板之製造方法，其中， 上述基底基板（5)為SiC基板， 上述基準面方位為[〇〇〇1]， 上述基底基板側傾斜方向為[1-100]方向或[11-20]方 向， I 上述GaN基板（1)之上述偏離角方向為[1_1〇〇]方向或 [11-20]方向。 16.如請求項11之GaN基板之製造方法，其中， 上述基底基板（5)為由GaN所形成之基板， 上述基準面方位為[〇〇〇1]， 上述基底基板側傾斜方向為[1-100]方向或[11-20]方 向， 上述GaN基板（1)之上述偏離角方向為[1-1 〇〇]方向或 131508.doc .λ. 200901524 [11-20]方向。 17.如請求項11之GaN基板之製造方法，其中， 在上述基底基板（5)中之上述基底基板側傾斜方向上之 傾斜角度為2°以上40。以下。 18·如請求項11之GaN基板之製造方法，其中， 於準備上述基底基板之步驟（S11)中，上述基準面方位 • 相對於上述主表面之法線向量，朝向互不相同之2個上 述基底基板側傾斜方向傾斜， f 上述GaN基板（1)中，上述面方位[〇〇〇 1 ]相對於上述主 表面之法線向量’朝向互不相同之2個上述偏離角方向 傾斜。 19. 如請求項18之GaN基板之製造方法，其中 上述基底基板（5)為GaAs基板， 上述基準面方位為[111]， 上述2個基底基板側傾斜方向為<ι_ι〇>方向及<ιι_2>方 向， I 上述GaN基板（1)之上述2個偏離角方向為[11-20]方向 及[1-100]方向。 20. 如請求項18之GaN基板之製造方法，其中 上述基底基板（5)為藍寶石基板， 上述基準面方位為[0001]， 上述2個基底基板側傾斜方向為[1 1 _2〇]方向及[1 〇〇] 方向， 上述GaN基板（1)之上述2個偏離角方向為口-丨❹…方向 131508.doc 200901524 以及[11-20]方向。 21. 如請求項18之GaN基板之製造方法，其中 上述基底基板（5)為ZnO基板， 上述基準面方位為[0001]， 上述2個基底基板側傾斜方向為[1-100]方向以及[U — 20]方向， 上述GaN基板（1)之上述2個偏離角方向為[1-1 〇〇]方向 以及[11-20]方向。 22. 如請求項18之GaN基板之製造方法，其中 上述基底基板（5)為SiC基板， 上述基準面方位為[0001]， 上述2個基底基板侧傾斜方向為[Ι-loo]方向及[udo] 方向， 上述GaN基板（1)之上述2個偏離角方向為[1_1〇〇]方向 以及[11-20]方向。 23_如請求項18之GaN基板之製造方法，其中 上述基底基板（5)為由GaN所形成之基板， 上述基準面方位為[0001]， 上述2個基底基板側傾斜方向為方向以及[u_ 20]方向， 上述GaN基板（1)之上述2個偏離角方向為^ —丨〇〇]方向 以及[11-20]方向。 24.如請求項1 8之GaN基板之製造方法，其中 上述基底基板（5)中之上述2個基底基板側傾斜方向上 131508.doc 200901524 02。以 的傾斜角度之一者為10。以上40〇以 「 乃一者為〇 上40°以下。 25.如凊求項Π之GaN基板之製造方法，其中， 平行 上述光罩層（10)之上述圖牵俜A知 杀你由相互隔開間隔汗 延伸之複數條直線狀部構成的圖案。 26·如請求項11之GaN基板之製造方法，其中， 分散 上述光罩層（10)之上述圖案係由相互隔開間隔 配置之複數個島狀部構成的圖案。 131508.doc