[發明專利]GaN結晶生長方法和C面GaN基板

有效

• 申請號: 201780048862.3
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN109563641B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 三川豐;藤澤英夫;望月多惠;浪田秀郎;川端紳一郎
• 申請（專利權）人: 三菱化學株式會社
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/205;C30B29/38;C30B7/10;C30B33/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 孟偉青;龐東成

本發明的主要目的在于提供一種用于使作為包括C面GaN基板的GaN基板的材料合適的GaN結晶生長的新型方法。本發明的另一目的在于提供一種能夠適合用于氮化物半導體器件的制造等的新型的C面GaN基板。通過下述GaN結晶生長方法，提供一種能夠適合用于氮化物半導體器件的制造等的新型的C面GaN基板，該GaN結晶生長方法包括下述步驟：第一步驟，準備具有氮極性表面的GaN晶種；第二步驟，其為在該GaN晶種的該氮極性表面上配置圖案掩模的步驟，在該圖案掩模中設有由線狀開口構成并包含交叉部的周期性開口圖案，并且，按照該線狀開口的至少一部分的長度方向與該氮極性表面和M面的交線的方向成±3°以內的方式來配置該圖案掩模；以及，第三步驟，其為通過該圖案掩模使GaN結晶在該GaN晶種的該氮極性表面上氨熱生長的步驟，在該GaN結晶與該圖案掩模之間形成間隙。

技術領域

本發明主要涉及GaN結晶生長方法和C面GaN基板。

背景技術

GaN(氮化鎵)是III-V族化合物半導體的一種，具備屬于六方晶系的纖鋅礦型的晶體結構。

近年來，作為氮化物半導體器件用的半導體基板，GaN單晶基板受到關注。

氮化物半導體也被稱為氮化物系III-V族化合物半導體、III族氮化物系化合物半導體、GaN系半導體等，除了包括GaN以外，還包括GaN的一部分或全部鎵被其他的元素周期表13族元素(B、Al、In等)所取代的化合物。

有用性高的GaN單晶基板之一為C面GaN基板。C面GaN基板是指具有與C面平行或略微傾斜于C面的主表面的GaN單晶基板。

C面GaN基板具有作為[0001]側的主表面的鎵極性表面、和作為[000-1]側的主表面的氮極性表面。目前，氮化物半導體器件的形成中使用的主要是鎵極性表面。

已報道有由利用氨熱法生長的GaN單晶制作C面GaN基板的例子(非專利文獻1、非專利文獻2)。

在專利文獻1中，在設有條紋型的圖案掩模的C面GaN基板上，利用氨熱法使GaN結晶生長。作為礦化劑單獨使用了NH₄F(氟化銨)，通過圖案掩模，生長出具有平坦的上表面的、厚度為160μm～580μm的GaN結晶膜。并不清楚在鎵極性表面與氮極性表面中的哪個表面形成有圖案掩模。

在專利文獻2中，在氮極性表面上設有條紋型的圖案掩模的C面GaN基板上，利用氨熱法使GaN單晶生長。作為礦化劑合用了NH₄F和NH₄I(碘化銨)，GaN結晶在通過圖案掩模后也不合并(聚結)，在[000-1]方向上生長至c軸方向的尺寸達到毫米數量級為止。

在非專利文獻3中，報道了在氨熱法中使用各種鹵化銨礦化劑時的GaN結晶的生長速率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-111527號公報

專利文獻2：日本特開2014-208571號公報

非專利文獻

非專利文獻1：R.Dwilinski,R.Doradzinski,J.Garczynski,L.P.Sierzputowski,A.Puchalski,Y.Kanbara,K.Yagi,H.Minakuchi,H.Hayashi,“Excellent crystallinityof truly bulk ammonothermal GaN(真正的塊狀氨熱GaN的優異結晶性)”,Journal ofCrystal Growth 310(2008)3911-3916