[發(fā)明專利]Ⅲ族氮化物單晶體和含該Ⅲ族氮化物單晶體的半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910007530.8
• 申請日: 2005-07-13
• 公開（公告）號: CN101503825A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 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: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B19/02;C30B19/04
• 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

本發(fā)明專利申請是2005年7月13日提交的發(fā)明名稱為“III族氮化物 單晶體及其制造方法以及半導(dǎo)體器件”的中國專利申請200580019599.2 號的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及諸如發(fā)光二極管、電子電路元件和半導(dǎo)體傳感器的半 導(dǎo)體器件中使用的III族氮化物單晶體的制造方法。具體地，本發(fā)明涉 及有效地和以良好的產(chǎn)率制造III族氮化物單晶體的方法。

背景技術(shù)

III族氮化物單晶體作為制造發(fā)光二極管、電子電路元件和半導(dǎo)體 傳感器的襯底材料是非常有用的。

迄今為止，已通過諸如氫化物汽相外延(HVPE)或金屬有機(jī)化學(xué) 氣相淀積(MOCVD)的汽相技術(shù)-例如，參考非專利文獻(xiàn)1以及通過 諸如高氮壓力生長或熔化方法的液相技術(shù)-例如，參考專利文獻(xiàn)1和非 專利文獻(xiàn)2生長用于這種應(yīng)用的III族氮化物單晶體。

但是，利用諸如HVPE和MOCVD的汽相技術(shù)，由于用氣相輸送用 于III族氮化物單晶體(亦即，III族元素和氮)的源材料，源材料產(chǎn)量 是極其低的1％的數(shù)量級。

另一方面，利用諸如高氮壓力生長或熔化方法的液相技術(shù)，溶化 成液相的氮氣量極其低的事實，導(dǎo)致極其低的III族氮化物單晶體生長 速率。

同時，關(guān)于SiC單晶體的生長，提出了通過將單晶體SiC襯底和多 晶SiC板層疊在一起在高結(jié)晶速度下生長SiC單晶體-例如，參考專利 文獻(xiàn)2，具有熔化的Si層插入中間。然而，在生長SiC單晶體中，以固相 輸送碳原子是一個挑戰(zhàn)，而在生長III族氮化物單晶體中，以氣相輸送 氮原子的差異是一個挑戰(zhàn)。

專利文獻(xiàn)1：日本未審查的專利申請公報號2001-58900。

專利文獻(xiàn)2：日本未審查的專利申請公報號2002-47100。

非專利文獻(xiàn)1：H.Morkoc，″Comprehensive?Characterization?of Hydride?VPE?Grown?GaN?Layers?and?Templates，″Materials?Science?and Engineering，R33，2001，pp.135-207。

非專利文獻(xiàn)2-H.Yamane等人，″GaN?Single?Crystal?Growth?by?the Flux?Method，″，Applied?Physics，The?Japan?Society?of?Applied?Physics， 2002，Vol.71，No.5，pp.548-552。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題

本發(fā)明的目的是提供一種III族氮化物單晶體制造方法，由此提高 源材料產(chǎn)量和增加晶體生長速率。這意味著為了以高產(chǎn)量和增長的晶 體生長速率制造III族氮化物單晶體，該問題變?yōu)樵鯓佑行У剌斔虸II族 元素原子和氮原子。

解決該問題的方法

本發(fā)明是制造III族氮化物單晶體的方法，其中在襯底和III族氮化 物源材料基板之間形成200μm或以下厚度的液體層，以及在其液體層側(cè) 面上的襯底表面上生長III族氮化物單晶體。

在涉及本發(fā)明的III族氮化物單晶體制造方法中，沿液體層的至少 一個表面層中的襯底可以由III族氮化物單晶體形成，而該III族氮化物 源材料基板可以由III族氮化物多晶體形成。

在再一涉及本發(fā)明的III族氮化物單晶體制造方法中，沿液體層的 至少一個表面層中的襯底以及III族氮化物源材料基板可以由III族氮化 物單晶體形成，而其液體層側(cè)面上的襯底的表面可以被制成III族原子 面，以及其液體層側(cè)面上的III族氮化物源材料基板的表面可以被制成 氮原子面。此外，在液體層中可以包括選自由構(gòu)成III族氮化物單晶體 的元素構(gòu)成的組的至少一種元素。

在再一方面，本發(fā)明是根據(jù)上述III族氮化物單晶體制造方法獲得 的III族氮化物單晶體。

在又一方面中，本發(fā)明是引入上述III族氮化物單晶體的半導(dǎo)體器 件。

本發(fā)明的效果

如上所述，本發(fā)明提供一種III族氮化物單晶體制造方法，通過該 方法提高源材料產(chǎn)量和增加晶體生長速率。

附圖說明

圖1A是用于說明涉及本發(fā)明的III族氮化物單晶體制造方法的示意 圖。