[發(fā)明專利]Ⅲ族氮化物單晶自立式襯底及利用該襯底制造半導(dǎo)體裝置的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910137022.1
• 申請日: 2009-04-27
• 公開（公告）號: CN101565854A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 藤原伸介;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;H01L21/18
• 代理公司: 中原信達知識產(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)明涉及具有低平均位錯密度且抗斷裂(fracture?resistant)的III族氮化物單晶自立式襯底，并涉及利用所述襯底制造半導(dǎo)體裝置的方法。

背景技術(shù)

人們正在把位錯密度分布均勻且平均位錯密度低的III族氮化物單晶襯底開發(fā)成為理想地適于在含發(fā)光器件和電子器件的半導(dǎo)體裝置中應(yīng)用的III族氮化物單晶自立式襯底。

例如在日本未審專利申請公布2004-193371(專利文獻1)中，公開了一種平均位錯密度小于1×10⁶cm^-2的并入III族氮化物半導(dǎo)體層的自立式襯底，具體地，是位錯密度在0.12～1.5×10⁶cm^-2范圍內(nèi)變化的GaN膜(自立式襯底)。在日本未審專利申請公布2006-52102(專利文獻2)中，同時也公開了一種平均位錯密度為5×10⁷cm^-2以下的III-V族氮化物體系半導(dǎo)體襯底，具體地是位錯密度范圍為1.4±0.7×10⁶cm^-2的GaN自立式襯底。

盡管如此，為了進一步提高半導(dǎo)體裝置性能，仍在尋求具有更低位錯密度的III族氮化物單晶自立式襯底來作為半導(dǎo)體裝置的襯底。

專利文獻1：日本未審專利申請公布2004-193371

專利文獻2：日本未審專利申請公布2006-52102

因此，已經(jīng)嘗試制造了具有更低位錯密度如平均位錯密度為5×10⁵cm^-2的III族氮化物單晶自立式襯底。然而，就平均位錯密度為5×10⁵cm^-2的超低密度的III族氮化物單晶自立式襯底而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)位錯密度分布均勻的III族氮化物單晶自立式襯底容易斷裂。

發(fā)明內(nèi)容

其中，本發(fā)明的目的是通過提供其平均位錯密度不超過5×10⁵cm^-2且抗斷裂的III族氮化物單晶自立式襯底來解決剛才所討論的問題，并提供一種利用這類III族氮化物單晶自立式襯底來制造半導(dǎo)體裝置的方法。

本發(fā)明為平均位錯密度不超過5×10⁵cm^-2的III族氮化物單晶自立式襯底，其包括一個以上的高位錯密度區(qū)域以及多個低位錯密度區(qū)域，其中所述低位錯密度區(qū)域的位錯密度低于所述高位錯密度區(qū)域的位錯密度。

在本發(fā)明的III族氮化物單晶自立式襯底中，高位錯密度區(qū)域的位錯密度對平均位錯密度的比值大得足以阻止裂紋在襯底中傳播。例如，高位錯密度區(qū)域的位錯密度對平均位錯密度的比值為2以上是可以的。所述高位錯密度區(qū)域的位錯密度為5×10⁵cm^-2～3×10⁶cm^-2也是可以的。同樣，所述低位錯密度區(qū)域的位錯密度不超過1×10⁵cm^-2是可以的。

此外，本發(fā)明的III族氮化物單晶自立式襯底可以為具有六方晶系結(jié)構(gòu)的襯底，其中襯底中任意選擇的{1-100}面與一個以上的高位錯密度區(qū)域相交。其中，所述一個以上的高位錯密度區(qū)域能夠形成幾何圖案，從所述襯底的主面來看，所述幾何圖案包括條紋圖案、多邊形格子圖案、周期性排列的島狀圖案或非重復(fù)性圖案中的任意一種。

另外，在本發(fā)明的III族氮化物單晶自立式襯底中，主面的表面積為20cm²以上且厚度為1000μm以下是可以的。所述III族氮化物單晶自立式襯底為GaN單晶自立式襯底也是可以的。此外還有，所述III族氮化物單晶自立式襯底能夠通過HVPE形成。

本發(fā)明還提供一種利用如上所述的III族氮化物單晶自立式襯底來制造半導(dǎo)體裝置的方法。

本發(fā)明能夠提供III族氮化物單晶自立式襯底，所述襯底的平均位錯密度不超過5×10⁵cm^-2且抗斷裂，而且本發(fā)明能夠提供一種利用這類III族氮化物單晶自立式襯底來制造半導(dǎo)體裝置的方法。

附圖說明

圖1為概要表示本發(fā)明的III族氮化物單晶自立式襯底的一個實例的俯視圖。

圖2為概要表示本發(fā)明的III族氮化物單晶自立式襯底的另一個實例的俯視圖。