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公開番号2024049030
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-09
出願番号2022155254
出願日2022-09-28
発明の名称基板、基板の製造方法、及び窒化アルミニウム基板の製造方法
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20240402BHJP(結晶成長)
要約【課題】結晶質の窒化アルミニウム層が形成される剥離層とサファイア層とを含み、窒化アルミニウム層をサファイア層から容易に剥離することができる基板の提供。
【解決手段】基板10は、結晶質のα‐アルミナを含むサファイア層L1と、サファイア層L1の表面S_L1に直接重なる剥離層L2と、を含む。剥離層L2は、結晶質の窒化アルミニウム、及び結晶質のα‐アルミナを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
結晶質のα‐アルミナを含むサファイア層と、
前記サファイア層の表面に直接重なる剥離層と、
を備え、
前記剥離層が、結晶質の窒化アルミニウム、及び結晶質のα‐アルミナを含む、
基板。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記サファイア層中の前記α‐アルミナの格子面が、前記サファイア層の前記表面に略平行であり、
前記剥離層中の前記窒化アルミニウムの格子面が、前記サファイア層中の前記α‐アルミナの前記格子面と略平行であり、
前記剥離層中の前記α‐アルミナの格子面が、前記サファイア層中の前記α‐アルミナの前記格子面と略平行である、
請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記サファイア層中の前記α‐アルミナの（０００６）面が、前記サファイア層の前記表面に略平行であり、
前記剥離層中の前記窒化アルミニウムの（０００２）面が、前記サファイア層中の前記α‐アルミナの前記（０００６）面と略平行であり、
前記剥離層中の前記α‐アルミナの（０００６）面が、前記サファイア層中の前記α‐アルミナの前記（０００６）面と略平行である、
請求項１に記載の基板。
【請求項４】
一つの以上の空隙が前記剥離層中に形成されている、
請求項１に記載の基板。
【請求項５】
前記サファイア層の前記表面に略平行な方向において、前記剥離層中の前記α‐アルミナの結晶粒径の最大値が、２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である、
請求項１に記載の基板。
【請求項６】
前記剥離層の厚みが、２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
請求項１に記載の基板。
【請求項７】
前記剥離層の表面が露出している、
請求項１に記載の基板。
【請求項８】
前記サファイア層及び前記剥離層のみからなる、
請求項１に記載の基板。
【請求項９】
前記窒化アルミニウム及び前記α‐アルミナが、前記剥離層中に混在している、
請求項１に記載の基板。
【請求項１０】
請求項１～９のいずれか一項に記載の基板を製造する方法であって、
アルミニウムを含む第一溶液が付着したサファイア基板を酸化的雰囲気中で加熱して、酸化アルミニウム層を前記サファイア基板の表面に直接形成する第一工程と、
添加元素Ｍを含む第二溶液が付着した前記酸化アルミニウム層を部分的に還元窒化して、前記剥離層を前記サファイア基板の表面に直接形成する第二工程と、
を備え、
前記添加元素Ｍが、希土類元素、アルカリ土類元素、及びアルカリ金属元素からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である、
基板の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板、基板の製造方法、及び窒化アルミニウム基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の第１３族元素の窒化物は半導体である。第１３族元素の窒化物の結晶は、青色帯から紫外帯にわたる短波長光を発する発光素子、又はパワートランジスタの材料として注目されている。
【０００３】
特にＡｌＮの単結晶からなる基板は、紫外発光デバイス用の基板の材料として注目されている。基板は、ＡｌＮの単結晶の加工（切断、研削及び研磨等）によって量産される。ＡｌＮの単結晶は、例えば、昇華法若しくはハライド気相成長法（ＨａｌｉｄｅＶａｐｏｒＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ；ＨＶＰＥ）等の気相成長法、又はフラックス法（溶液法）等の液相成長法によって量産される。これらの製造方法において、ＡｌＮの単結晶は、種結晶（サファイア又はＳｉＣの単結晶等）の表面上で成長する。
【０００４】
例えば、下記特許文献１に記載のＡｌＮの単結晶基板の製造方法では、気相成長法により、ＡｌＮ薄膜がサファイア基板の表面に形成される。そして、ＡｌＮ薄膜及びサファイア基板から構成される積層体を、還元性ガス（水素ガス等）及びアンモニアガス中で加熱することにより、サファイア基板が選択的に分解される。その結果、ＡｌＮ薄膜及びサファイア基板の間の界面において、複数の空隙が形成される。複数の空隙の形成後、気相成長法により、ＡｌＮの単結晶層がＡｌＮ薄膜上に成長する。上記界面に形成された複数の空隙は、ＡｌＮ単結晶層及びサファイア基板の間の格子不整合に起因する応力を緩和する。しかし、ＡｌＮの単結晶層の成長中又は成長後においても残存する応力に因り、ＡｌＮの単結晶層（単結晶基板）がサファイア基板から剥離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９－１９０９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の製造方法に従えば、小型のＡｌＮの単結晶基板を得ることはできる。例えば、上記特許文献１に記載の実施例で用いられるサファイア基板の寸法は、縦幅７ｍｍ×横幅１１ｍｍ×厚み４００μｍであるため、このサファイア基板上に形成されるＡｌＮの単結晶基板の最大幅も、サファイア基板の最大幅と同程度である。しかし、ＡｌＮの単結晶基板の最大幅の増加に伴い、サファイア基板上に形成されたＡｌＮの単結晶層に作用する応力は増加する。例えば、ＡｌＮの単結晶層の最大幅（直径）が１インチ（２５．４ｍｍ）以上である場合、ＡｌＮの単結晶層及びサファイア基板の間の界面に応力が集中し、サファイア基板からのＡｌＮの単結晶層の剥離に伴い、ＡｌＮの単結晶層が割れ易い。ＡｌＮの単結晶層の厚みが十分に大きい場合（例えば、ＡｌＮの単結晶層の厚みが数百μｍ以上である場合）、サファイア基板からのＡｌＮの単結晶層の剥離に伴うＡｌＮの単結晶層の割れを抑制することはできる。しかし、窒化アルミニウム単結晶層を十分な厚みまで成長させる製造方法は、極めて高いコストを要し、且つ生産性を低下させるので、実用的ではない。以上の理由から、上記特許文献１に記載の製造方法の場合、ＡｌＮの単結晶層をサファイア基板から剥離することは容易ではなく、サファイア基板からの単結晶層の剥離に伴う単結晶層の割れを抑制し難く、大きい面積を有する実用的なＡｌＮの単結晶基板を作製することは困難である。
【０００７】
本発明の一側面の目的は、結晶質の窒化アルミニウム層が形成される剥離層とサファイア層とを含み、窒化アルミニウム層をサファイア層から容易に剥離することができる基板、基板の製造方法、及び基板を用いた窒化アルミニウム基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例えば、本発明の一側面は、下記の基板、基板の製造方法、及び窒化アルミニウム基板の製造方法に関する。
【０００９】
［１］結晶質のα‐アルミナを含むサファイア層と、サファイア層の表面に直接重なる剥離層と、を含み、剥離層が、結晶質の窒化アルミニウム、及び結晶質のα‐アルミナを含む、基板。
【００１０】
［２］サファイア層中のα‐アルミナの格子面が、サファイア層の表面に略平行であり、剥離層中の窒化アルミニウムの格子面が、サファイア層中のα‐アルミナの格子面と略平行であり、剥離層中のα‐アルミナの格子面が、サファイア層中のα‐アルミナの格子面と略平行である、
［１］に記載の基板。
（【００１１】以降は省略されています）

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