NTT开发出可从蓝宝石基板上剥离GaN类半导体薄膜元件的工艺

【高工LED综合报道】 日本电信电话(NTT)宣布，开发出了可将LED等使用的GaN(氮化钾)类半导体薄膜元件从蓝宝石基板上轻松剥离下来的工艺。采用该技术能够以低成本制造厚度为2μm的薄型GaN类半导体薄膜元件。有望扩大GaN类半导体薄膜材料的应用范围，比如可视光透过后只高效吸收紫外线的太阳能电池，以及厚度为200μm的薄型LED等。另外，通过增大可剥离的薄膜元件的面积，还有望在大面积的薄膜元件上层叠其他材料形成具有新功能的薄膜元件等用途。
 
据NTT介绍，在蓝宝石基板上层叠、加工GaN类半导体薄膜元件，用来制造器件时，基板的厚度必须要达到0.5mm左右。因此，全世界都在研究如何在加工后将薄膜元件从基板上完整剥离下来，并粘贴到其他基板上的技术。NTT的物性科学基础研究所着眼于与石墨具有相同层状结晶结构的BN(氮化硼)展开研究，开发出了MeTRe法(Mec hanical Transfer using a Release layer)。MeTRe法可以完好保持剥离后的结晶面，因此可省去以前提出的转印方法所必需的、在剥离后削平表面的工序。而且，使用MeTRe法剥离也不需要大型设备及化学药剂，有望大幅削减制造时间及制造成本。开发要点有以下两项：
 
高品质层叠层状BN薄膜
MeTRe法在基板上层叠具有层状结晶结构的高品质BN薄膜，并在上面再层叠高品质薄膜元件。在这样的构造中，BN薄膜在生长用基板与薄膜元件之间起着像邮票齿孔一样的作用，可轻松剥离并粘贴到其他基板上。据NTT介绍，此次通过找到最佳成膜条件，实现了结晶方向统一的高品质BN薄膜的层叠。
 
在层状BN薄膜上高品质层叠GaN薄膜元件
此次的开发的技术首先在层状BN薄膜上层叠晶体构造不同的AlxGa1-xN(氮化铝镓)或AlN(氮化铝)作为缓冲层，然后再层叠GaN薄膜元件。在层状BN薄膜上直接层叠具有纤锌矿结构的GaN的话，由于晶体构造不同，因此难度很大。而含Al的AlxGa1-xN及AlN与衬底基板具有良好的浸润性，被广泛用于层叠在晶体结构不同的基板上。通过将这类物质用作层状BN薄膜与GaN之间的缓冲层，不管晶体结构是否不同，均可层叠形成高品质的薄膜元件。