化鎵結(jié)晶的研磨后的厚度為15ym。在被設(shè)置為藍(lán)寶石在 下方時(shí),研磨后的晶片的翹曲為凸形狀,被定義為置于平坦面時(shí)的最大高度-最小高度的、 2英寸晶片的翹曲,在室溫下為+120 ym。
[0125] 接下來(lái),利用保護(hù)膜保護(hù)該研磨后的氮化鎵,將氮化鎵朝下貼在研磨平臺(tái)上,用以 下工序?qū)λ{(lán)寶石基板進(jìn)行研磨加工,導(dǎo)入加工應(yīng)變。
[0126] 在用固定磨粒的磨石磨削(grinding)從而露出表面之后,使用平均粒徑為1~ 10ym的金剛石漿料等游離磨粒研磨(lapping),然后,使用含有膠體二氧化硅磨粒的酸性 或堿性CMP漿料使之成為半鏡面(拋光)。
[0127] 對(duì)該半鏡面刷(scrub)洗(使用刷子的刷洗),用超純水超聲波清洗之后干燥,成 為L(zhǎng)ED結(jié)構(gòu)成膜用基板。
[0128] 從本發(fā)明的觀點(diǎn)出發(fā),這樣得到的復(fù)合基板的研磨后的厚度為450ym。藍(lán)寶石研 磨后的晶片的翹曲,與上述同樣地在室溫下為+80 y m,與藍(lán)寶石研磨前相比,小40 y m。
[0129] 利用陰極發(fā)光裝置,測(cè)定該復(fù)合基板的表面的液相法氮化鎵膜的暗斑密度約為 lX107/cm 2〇
[0130] (LED結(jié)構(gòu)的成膜)
[0131] 利用MOCVD法,通過(guò)以下工序使LED結(jié)構(gòu)成膜。約用15分鐘從室溫升溫至1050°C, 在氮、氫和氨的混合氛圍中保持15分鐘,進(jìn)行熱清洗之后,在1050°C下使厚度為2 ym的 n-GaN層沉積,接著,降溫至750°C,使基于InGaN/GaN的多重量子阱(活性層)沉積10對(duì)。 進(jìn)一步,使基于AlGaN的電子嵌段層生長(zhǎng)0. 02 y m,然后,升溫至1000°C后,沉積p-GaN (p包 覆層;厚度為80nm)、p+GaN(p接觸層;厚度為20nm),之后放置冷卻至室溫。
[0132] 從MOCVD爐中取出后目視觀察,未觀察到裂紋。另外,在用微分干涉顯微鏡觀察 后,確認(rèn)表面是平坦的。
[0133] 使用該晶片,用通常的光刻工序制作0. 3_見(jiàn)方的LED元件,在電極上施加約3. 5V 的電壓之后,可以確認(rèn)發(fā)出波長(zhǎng)約為460nm的藍(lán)光。測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)的面內(nèi)分布,結(jié)果為 460±5nm的范圍。另外,晶片的約7成的面積在460±2. 5nm的范圍內(nèi)。
[0134] (實(shí)施例2)
[0135] 除了使氮化鎵結(jié)晶的研磨后的厚度為IOym之外,其余與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)。對(duì)氮化鎵側(cè)、藍(lán)寶石側(cè)兩者均進(jìn)行研磨而得到的445 ym的厚度的復(fù)合基板的翹曲,與 上述同樣地為凸形狀,在室溫下為+40 y m。
[0136] 與實(shí)施例1同樣地使LED結(jié)構(gòu)成膜,測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)的面內(nèi)分布,結(jié)果為460±5nm 的范圍。另外,晶片的約7成的面積在460±2. 5nm的范圍內(nèi)。
[0137] (實(shí)施例3)
[0138] 除設(shè)氮化鎵結(jié)晶的研磨后的厚度為13 ym之外,其余與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 對(duì)氮化鎵側(cè)、藍(lán)寶石側(cè)均進(jìn)行研磨而得到的448 ym的厚度的復(fù)合基板的翹曲,與上述同樣 地為凸形狀,在室溫下為+70 ym。
[0139] 與實(shí)施例1同樣地使LED結(jié)構(gòu)成膜,測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)的面內(nèi)分布,結(jié)果為460±5nm 的范圍。另外,晶片的約8成的面積在460±2. 5nm的范圍內(nèi)。
[0140](實(shí)施例4)
[0141] 除省去利用金剛石漿料進(jìn)行研磨后,使用酸性或堿性的CMP漿料(膠體二氧化硅) 對(duì)藍(lán)寶石面進(jìn)行拋光的工序之外,其余與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。金剛石漿料的平均粒 徑,設(shè)為使用10 y m后使用2 y m這樣的2個(gè)階段,結(jié)果與實(shí)施例1同樣地,藍(lán)寶石面為半鏡 面。將氮化鎵結(jié)晶的研磨后的厚度設(shè)為15 ym。
[0142] 對(duì)氮化鎵側(cè)、藍(lán)寶石側(cè)兩側(cè)均進(jìn)行研磨而得到的450 ym的厚度的復(fù)合基板的翹 曲,與上述同樣地為凸形狀,在室溫下為+50 ym。與實(shí)施例1同樣地使LED結(jié)構(gòu)成膜,測(cè)定 發(fā)光波長(zhǎng)的面內(nèi)分布,結(jié)果為460±5nm的范圍。另外,晶片的約8成的面積在460±2. 5nm 的范圍內(nèi)。
[0143](實(shí)施例5)
[0144]與實(shí)施例1同樣地制作復(fù)合基板。然后,進(jìn)一步在復(fù)合基板的底面Ic上利用等離 子體CVD使SiOJ莫成膜。SiO J莫的厚度為5微米。即,復(fù)合基板的厚度成為455微米。復(fù) 合基板在室溫下的翹曲與上述同樣地為凸形狀,為+40 y m,與5102成膜前相比小了 40 y m。
[0145] 與實(shí)施例1同樣地在復(fù)合基板上使LED結(jié)構(gòu)成膜,測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)的面內(nèi)分布,結(jié)果 為460±5nm的范圍。另外,晶片的約9成的面積在460±2.5nm的范圍內(nèi)。即,與實(shí)施例1 相比,面內(nèi)均一性稍微得到改善。
[0146](實(shí)施例6)
[0147] 除了使氮化鎵結(jié)晶的研磨后的厚度為25 ym在復(fù)合基板的底面Ic上的SiOJ莫的 厚度為10微米之外,其余與實(shí)施例5同樣地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。即,復(fù)合基板的厚度成為470微米。 在室溫下的翹曲與上述同樣地為凸形狀,為+80 y m,與5102成膜前相比小了 80 y m。
[0148] 利用陰極發(fā)光裝置,測(cè)定該復(fù)合基板表面的液相法氮化鎵膜的暗斑密度,結(jié)果約 為8 X 106/cm2,與實(shí)施例1相比錯(cuò)位密度變少。
[0149]與實(shí)施例1同樣地在復(fù)合基板上使LED結(jié)構(gòu)成膜,測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)的面內(nèi)分布,結(jié)果 為460±5nm的范圍。另外,晶片的約8成的面積在460±2.5nm的范圍內(nèi)。切出Imm見(jiàn)方的 小片,在用IA的電流驅(qū)動(dòng),結(jié)果獲得高達(dá)80%的內(nèi)部量子效率。這時(shí)的電流密度為100A/ cm 2。即,能夠用比實(shí)施例1更大電流和更大電流密度驅(qū)動(dòng)LED。
[0150](比較例1)
[0151] 除了改變實(shí)施例1中的金剛石漿料的平均粒徑之外,其余與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)。用固定磨粒的磨石磨削(grinding)使藍(lán)寶石露出表面之后,使用平均粒徑為15 ym 的金剛石漿料等游離磨粒進(jìn)行研磨(lapping),然后,使用酸性或堿性CMP漿料(膠體二氧 化硅)使之成為為半鏡面。將氮化鎵結(jié)晶的研磨后的厚度設(shè)為l〇y m。
[0152] 對(duì)氮化鎵側(cè)、藍(lán)寶石側(cè)兩者均進(jìn)行研磨而得到的445ym厚的復(fù)合基板的翹曲,與 上述同樣地為凸形狀,在室溫下為+30 y m。
[0153] 與實(shí)施例1同樣地使LED結(jié)構(gòu)成膜,測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)的面內(nèi)分布,結(jié)果為460 ± IOnm 的范圍,發(fā)光波長(zhǎng)分布變大為約2倍。另外,在460±2. 5nm的范圍內(nèi)的面積的比例縮小至 約4成。
[0154](比較例2)
[0155] 除了使用酸性或堿性CMP漿料(膠體二氧化硅)使藍(lán)寶石面為鏡面之外,其余與 實(shí)施例1同樣地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。氮化鎵結(jié)晶的研磨后的厚度為15ym。對(duì)氮化鎵側(cè)、藍(lán)寶石側(cè)兩 側(cè)均進(jìn)行研磨而得到的450ym厚的復(fù)合基板的翹曲,與上述同樣地為凸形狀,在室溫下為 +100ym〇
[0156] 與實(shí)施例1同樣地使LED結(jié)構(gòu)成膜,測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)的面內(nèi)分布,結(jié)果為460±8nm 的范圍,發(fā)光波長(zhǎng)分布變大為約2倍。另外,在460±2. 5nm的范圍內(nèi)的面積的比例縮小至 約5成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)合基板,其是具備藍(lán)寶石基板、以及在所述藍(lán)寶石基板上設(shè)置的氮化鎵結(jié)晶 層的復(fù)合基板,其特征在于, 所述復(fù)合基板的翹曲度為,每5. 08cm,+40 Iim以上、+80 Iim以下。2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合基板,其特征在于,所述氮化鎵結(jié)晶層的表面為鏡面,所述 藍(lán)寶石基板的底面為半鏡面。3. 如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合基板,其特征在于,所述復(fù)合基板為圓板狀,所述復(fù)合 基板的尺寸為,直徑為巾50mm以上。4. 如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的復(fù)合基板,其特征在于,具有形成于所述藍(lán)寶石基 板的底面的由耐熱性材料形成的膜。5. 如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合基板,其特征在于,所述氮化鎵結(jié)晶層是通過(guò) 助熔劑法在含氮的氣氛中由熔液培養(yǎng)得到。6. -種功能元件,其特征在于,具備在權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的復(fù)合基板以及在 氮化鎵結(jié)晶層上通過(guò)氣相法形成的功能層,所述功能層由第13族元素的氮化物形成。7. 如權(quán)利要求6所述的功能元件,其特征在于,所述功能層具有發(fā)光功能。
【專(zhuān)利摘要】當(dāng)在具備藍(lán)寶石基板、以及在藍(lán)寶石基板上通過(guò)結(jié)晶生長(zhǎng)的氮化鎵結(jié)晶層的復(fù)合基板中,在其上形成由13族元素的氮化物形成的功能層時(shí),抑制功能層的偏差。復(fù)合基板(4)具備藍(lán)寶石基板(1A)、以及在藍(lán)寶石基板(1A)上設(shè)置的氮化鎵結(jié)晶層(3)。復(fù)合基板(4)的翹曲度為,每5.08cm,+40μm以上、+80μm以下。
【IPC分類(lèi)】C30B25/20, H01L33/32, C30B29/38, H01L21/208, C30B19/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105102695
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480019026
【發(fā)明人】巖井真, 今井克宏, 坂井正宏
【申請(qǐng)人】日本礙子株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日
【公告號(hào)】WO2015093447A1...