[發(fā)明專利]制造Ⅲ族氮化物晶體的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910006384.7
• 申請日: 2009-02-16
• 公開（公告）號: CN101509146A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佐藤史隆;中畑成二
• 申請（專利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會社
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B25/20;C30B33/12;H01L21/20
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳海濤;樊衛(wèi)民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制造III族氮化物晶體的方法，在該III族氮化物晶體 中破裂發(fā)生率降低。

背景技術(shù)

發(fā)現(xiàn)III族氮化物晶體能夠大規(guī)模應(yīng)用，所述晶體理想地適用于包 括光電子和電子器件的各種半導(dǎo)體器件。在這類III族氮化物晶體的制 造中，使用多種蒸發(fā)沉積技術(shù)(包括氫化物氣相外延法(HVPE)、有機(jī)金 屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)和升華法)以及多種液相沉積技術(shù)(包括通 過溶液法和助熔劑(flux)法進(jìn)行的生長)。

其中，為了獲得大體積低位錯密度的III族氮化物晶體，通過上述 技術(shù)，在與III族氮化物襯底的構(gòu)成原子類型和比例(即，化學(xué)組成)相 同的III族氮化物晶體的III族氮化物襯底的主面上進(jìn)行外延生長，并 對所述III族氮化物晶體部分進(jìn)行切片或通過磨削或拋光除去III族氮 化物襯底以獲得III族氮化物晶體。(參見，例如國際申請公開WO 99/23693號公報(bào)(專利文獻(xiàn)1))。

然而，如果在III族氮化物襯底的主面上生長的III族氮化物晶體 的摻雜劑類型和濃度與III族氮化物襯底的不同，即使構(gòu)成原子的類型 和比例相同，在對III族氮化物晶體部分切片或通過磨削或拋光除去III 族氮化物襯底時的晶體生長后機(jī)械加工過程中，所述III族氮化物晶體 易于破裂。人們相信這是由于III族氮化物襯底和III族氮化物晶體之 間產(chǎn)生了應(yīng)力，這歸因于III族氮化物襯底和III族氮化物晶體的熱膨 脹系數(shù)和晶格常數(shù)不同。

而且，使用強(qiáng)酸(如磷酸)或強(qiáng)堿(如KOH)的液相腐蝕不適合于III 族氮化物晶體，因?yàn)楦g速度太慢且加工選擇性太差。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)前述，本發(fā)明的目的是提供III族氮化物晶體制造方法，由此 在除去III族氮化物襯底時，III族氮化物晶體的破裂發(fā)生率最低。

本發(fā)明為III族氮化物晶體制造方法，其包括：在III族氮化物襯 底的一個主面上生長III族氮化物晶體的步驟，其中至少所述III族氮 化物晶體的構(gòu)成原子類型和比例、或其摻雜劑類型和濃度與所述III族 氮化物襯底不同；以及通過氣相腐蝕除去所述III族氮化物襯底的步驟。

在本發(fā)明的III族氮化物晶體制造方法中，通過在所述III族氮化 物襯底的另一個主面上噴射腐蝕氣體來進(jìn)行所述氣相腐蝕。此外，所 述氣相腐蝕能夠使用選自HCl氣體、Cl₂氣體和H₂氣體中的至少一種 氣體作為腐蝕氣體。另外，所述III族氮化物晶體的生長溫度與所述氣 相腐蝕的腐蝕溫度之差可以為200℃以下。另外，在所述氣相腐蝕中的 腐蝕溫度還可以為700℃以上。

本發(fā)明控制III族氮化物晶體在除去其III族氮化物襯底中的破裂 發(fā)生率，能夠制造具有良好收率的III族氮化物晶體。

參考圖1，本發(fā)明III族氮化物晶體制造方法的一種實(shí)施方式包括： 在III族氮化物襯底10的一個主面10m上生長III族氮化物晶體20的 步驟(圖1A)，所述III族氮化物晶體20至少在構(gòu)成原子類型和比例、 或其摻雜劑類型和濃度方面與III族氮化物襯底10不同；通過氣相腐 蝕除去III族氮化物襯底10的步驟(圖1B和1C)。通過氣相腐蝕除去III 族氮化物襯底10使在III族氮化物襯底10的除去中III族氮化物晶體 20產(chǎn)生破裂的發(fā)生率最小化。

在此，為了徹底除去III族氮化物襯底10，并為了除去最初在III 族氮化物襯底10上生長的結(jié)晶度較差的III族氮化物晶體的一部分 20e，能夠?qū)II族氮化物襯底10以及III族氮化物晶體的一部分20e(例 如，該部分從其與所述襯底的界面至固定厚度處)一起除去。

另外，在III族氮化物襯底10的一個主面10m上生長III族氮化 物晶體20，至少III族氮化物晶體20的構(gòu)成原子類型和比例、或其摻 雜劑類型和濃度與III族氮化物襯底10不同。因此，在III族氮化物襯 底10的熱膨脹系數(shù)和晶格常數(shù)與III族氮化物晶體20的熱膨脹系數(shù)和 晶格常數(shù)不同的條件下，當(dāng)所述III族氮化物晶體生長，并當(dāng)在生長后 冷卻所述III族氮化物晶體時，在所述III族氮化物襯底與所述III族氮 化物晶體之間出現(xiàn)應(yīng)變。