本发明涉及如氮化铝(aln)、氮化铝镓(alxga1-xn(0<x<1.0))和氮化镓(gan)等的iii族氮化物单晶基板的制造方法。具体地，其涉及其中通过外延成膜以高特性和低成本制造iii族氮化物系实心基板的iii族氮化物单晶基板的制造方法。
背景技术：
1、如结晶性aln系基板和gan系基板等iii族氮化物基板具有宽带隙和具有短波长发光性和高击穿电压的优异的高频特性。因此，iii族氮化物基板有望应用于如发光二极管(led)、激光器、肖特基二极管、功率器件和高频器件等器件。特别地，已经报道了由aln和alxga1-xn(0.5＜x＜1.0)的单晶制成的led在深紫外范围(uvc；200～280nm)的发射波长中具有杀菌效果(参见非专利文献1)，有望用作对抗冠状病毒感染的器件。另外，gan单晶有望用作5g和6g无线站和ev无线充电的器件，需要进一步改善品质、扩大直径、降低成本。
2、由于aln在常压下不具有熔点，因此难以通过通常用于制造硅单晶和其它材料的熔融方法来制造aln。在这样的背景情况下，在非专利文献2和非专利文献3中记载了在1700～2250℃的n2气氛下，使用sic或aln作为晶种，通过升华法(改良lely法)制造aln单晶基板的方法。然而，由于晶体生长所需的高温和所涉及的大型装置，因此难以降低成本，并且也难以实现φ4英寸以上的大直径。在专利文献1中记载了使用硅基板或aln基板作为支承基板，通过使用氢化物气相沉积(hvpe)法生长aln层的方法。
3、然而，由于专利文献1的方法使用硅等作为支承基板，因此由于热膨胀系数和晶格常数的差异，难以降低aln层的位错密度。虽然可以使用结晶性优异的升华法的aln基板作为支承基板，但支承基板本身直径小且价格昂贵，因此难以增大基板的直径并降低基板的成本。
4、另一方面，在专利文献2中记载了gan基板的制造方法。在该制造方法中，将热膨胀系数和晶格常数与gan单晶的热膨胀系数和晶格常数相对接近的aln陶瓷用作芯，并且将该芯用sio2或si3n4等的多层膜密封以用作支承基板。然后，形成如sio2等平坦化层以填充支承基板的凹凸。然后，将硅<111>单晶的晶种薄膜转印到平坦化层上以形成复合基板，并且在晶种上外延生长如gan等单晶来成膜。
5、然而，当在该制造方法中厚厚地外延成膜gan、aln或alxga1-xn(0<x<1)的单晶时，例如由于硅<111>晶种与gan、aln或alxga1-xn(0<x<1)单晶的晶格常数之间的差异大，难以降低位错密度。此外，由于aln陶瓷与密封层之间、多层膜之间以及多层膜与平坦化层之间的相互亲和性和热膨胀系数的差异，制造的iii族氮化物单晶基板容易龟裂、翘曲或产生其它问题。此外，制造的iii族氮化物单晶基板通常通过背面研磨而变薄，以使其在器件制造后变薄。此时，与如si等半导体不同，含有坚硬且容易龟裂的aln陶瓷芯的支承基板要进行研磨，这需要长的加工时间，并且容易由于龟裂而造成资源损失，导致器件成品率降低和特性劣化，这是iii族氮化物单晶基板制造中的主要缺点。
6、现有技术文献
7、专利文献
8、专利文献1：jp4565042b
9、专利文献2：jp6626607b
10、非专利文献
11、非专利文献1：leds magazine japan；december 2016，pp.30-31
12、非专利文献2：sei technical review；no.177，pp.88-91
13、非专利文献3：fujikura technical review；no.119，2010，vol.2，pp.33-38
技术实现思路
1、发明要解决的问题
2、本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种iii族氮化物单晶基板的制造方法，所述制造方法能够缩短器件制造时间，并且能够抑制器件制造期间的裂纹和特性劣化。
3、用于解决问题的方案
4、根据本发明的iii族氮化物单晶基板的制造方法进行以下步骤：准备含有氮化物陶瓷的支承基板的支承基板准备步骤；在支承基板的上表面上形成平坦化层的平坦化层形成步骤；在平坦化层的上表面上形成晶种层的晶种层形成步骤；在晶种层的上表面上外延生长目标iii族氮化物单晶来形成复合基板的外延成膜步骤；和通过除去平坦化层和晶种层中的至少一者来将由iii族氮化物单晶制成的iii族氮化物单晶基板与复合基板的剩余部分分离的分离步骤。
5、可以通过使用高频感应加热的熔融来进行平坦化层和晶种层中的至少一者的除去。
6、可以通过使用si系化合物用蚀刻气体和/或iii族氮化物系用蚀刻气体的干法蚀刻来进行平坦化层和晶种层中的至少一者的除去。
7、可以进一步进行在支承基板的下表面上形成应力调整层的应力调整层形成步骤。
8、该应力调整层可以包含硅。
9、该氮化物陶瓷可以为aln系、gan系或si3n4系。
10、该支承基板可以具有其中由氮化物陶瓷构成的芯被厚度为0.05μm以上且1.5μm以下的密封层包裹的结构。
11、该密封层可以包括si3n4和sioxny(其中x＝1，1≤y≤20)中的至少一种。
12、该平坦化层可以包括sio2和sioxny(其中1≤x≤20，y＝1)中的至少一种。
13、该平坦化层的厚度可以为0.5μm以上且3.0μm以下。
14、该晶种层的厚度可以为0.04μm以上且1.50μm以下。
15、该晶种层可以为si<111>单晶。
16、si<111>单晶在20℃的电阻率可以为100ω·cm以上。
17、该晶种层可以为iii族氮化物单晶。
18、发明的效果
19、本发明的iii族氮化物单晶基板的制造方法能够缩短器件制造时间，并且能够抑制器件制造期间的裂纹和特性劣化。
1.一种iii族氮化物单晶基板的制造方法，其进行以下步骤：
2.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中通过使用高频感应加热的熔融来进行所述平坦化层和所述晶种层中的至少一者的除去。
3.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中通过使用si系化合物用蚀刻气体和/或iii族氮化物系用蚀刻气体的干法蚀刻来进行所述平坦化层和所述晶种层中的至少一者的除去。
4.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，进一步进行在所述支承基板的下表面上形成应力调整层的应力调整层形成步骤。
5.根据权利要求4所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述应力调整层包含硅。
6.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述氮化物陶瓷为aln系、gan系或si3n4系。
7.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述支承基板具有其中由氮化物陶瓷构成的芯被厚度为0.05μm以上且1.5μm以下的密封层包裹的结构。
8.根据权利要求7所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述密封层包含si3n4和sioxny中的至少一种，其中x＝1，1≤y≤20。
9.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述平坦化层包含sio2和sioxny中的至少一种，其中1≤x≤20，y＝1。
10.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述平坦化层的厚度为0.5μm以上且3.0μm以下。
11.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述晶种层的厚度为0.04μm以上且1.50μm以下。
12.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述晶种层为si<111>单晶。
13.根据权利要求12所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述si<111>单晶在20℃的电阻率为100ω·cm以上。
14.根据权利要求1所述的iii族氮化物单晶基板的制造方法，其中所述晶种层为iii族氮化物单晶。