[发明专利]制造Ⅲ族氮化物晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造III族氮化物晶体的方法，在该III族氮化物晶体 中破裂发生率降低。

背景技术

发现III族氮化物晶体能够大规模应用，所述晶体理想地适用于包 括光电子和电子器件的各种半导体器件。在这类III族氮化物晶体的制 造中，使用多种蒸发沉积技术(包括氢化物气相外延法(HVPE)、有机金 属化学气相沉积法(MOCVD)和升华法)以及多种液相沉积技术(包括通 过溶液法和助熔剂(flux)法进行的生长)。

其中，为了获得大体积低位错密度的III族氮化物晶体，通过上述 技术，在与III族氮化物衬底的构成原子类型和比例(即，化学组成)相 同的III族氮化物晶体的III族氮化物衬底的主面上进行外延生长，并 对所述III族氮化物晶体部分进行切片或通过磨削或抛光除去III族氮 化物衬底以获得III族氮化物晶体。(参见，例如国际申请公开WO 99/23693号公报(专利文献1))。

然而，如果在III族氮化物衬底的主面上生长的III族氮化物晶体 的掺杂剂类型和浓度与III族氮化物衬底的不同，即使构成原子的类型 和比例相同，在对III族氮化物晶体部分切片或通过磨削或抛光除去III 族氮化物衬底时的晶体生长后机械加工过程中，所述III族氮化物晶体 易于破裂。人们相信这是由于III族氮化物衬底和III族氮化物晶体之 间产生了应力，这归因于III族氮化物衬底和III族氮化物晶体的热膨 胀系数和晶格常数不同。

而且，使用强酸(如磷酸)或强碱(如KOH)的液相腐蚀不适合于III 族氮化物晶体，因为腐蚀速度太慢且加工选择性太差。

发明内容

根据前述，本发明的目的是提供III族氮化物晶体制造方法，由此 在除去III族氮化物衬底时，III族氮化物晶体的破裂发生率最低。

本发明为III族氮化物晶体制造方法，其包括：在III族氮化物衬 底的一个主面上生长III族氮化物晶体的步骤，其中至少所述III族氮 化物晶体的构成原子类型和比例、或其掺杂剂类型和浓度与所述III族 氮化物衬底不同；以及通过气相腐蚀除去所述III族氮化物衬底的步骤。

在本发明的III族氮化物晶体制造方法中，通过在所述III族氮化 物衬底的另一个主面上喷射腐蚀气体来进行所述气相腐蚀。此外，所 述气相腐蚀能够使用选自HCl气体、Cl₂气体和H₂气体中的至少一种 气体作为腐蚀气体。另外，所述III族氮化物晶体的生长温度与所述气 相腐蚀的腐蚀温度之差可以为200℃以下。另外，在所述气相腐蚀中的 腐蚀温度还可以为700℃以上。

本发明控制III族氮化物晶体在除去其III族氮化物衬底中的破裂 发生率，能够制造具有良好收率的III族氮化物晶体。

参考图1，本发明III族氮化物晶体制造方法的一种实施方式包括： 在III族氮化物衬底10的一个主面10m上生长III族氮化物晶体20的 步骤(图1A)，所述III族氮化物晶体20至少在构成原子类型和比例、 或其掺杂剂类型和浓度方面与III族氮化物衬底10不同；通过气相腐 蚀除去III族氮化物衬底10的步骤(图1B和1C)。通过气相腐蚀除去III 族氮化物衬底10使在III族氮化物衬底10的除去中III族氮化物晶体 20产生破裂的发生率最小化。

在此，为了彻底除去III族氮化物衬底10，并为了除去最初在III 族氮化物衬底10上生长的结晶度较差的III族氮化物晶体的一部分 20e，能够将III族氮化物衬底10以及III族氮化物晶体的一部分20e(例 如，该部分从其与所述衬底的界面至固定厚度处)一起除去。

另外，在III族氮化物衬底10的一个主面10m上生长III族氮化 物晶体20，至少III族氮化物晶体20的构成原子类型和比例、或其掺 杂剂类型和浓度与III族氮化物衬底10不同。因此，在III族氮化物衬 底10的热膨胀系数和晶格常数与III族氮化物晶体20的热膨胀系数和 晶格常数不同的条件下，当所述III族氮化物晶体生长，并当在生长后 冷却所述III族氮化物晶体时，在所述III族氮化物衬底与所述III族氮 化物晶体之间出现应变。