[发明专利]生长Ⅲ族氮化物晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生长具有低位错密度的III族氮化物晶体的方法。

背景技术

III族氮化物晶体如Al_xGa_1-xN(0≤x≤1)晶体适合用于各种半导体器件如发光器件和电子器件。为了提高这些半导体器件的特性，要求III族氮化物晶体具有低位错密度。

作为生长具有低位错密度的III族氮化物晶体的方法，公开了ELO(外延横向过度生长)法(例如，参见国际公布WO98/047170(专利文献1))。在所述ELO法中，在衬底上形成具有开口的掩模层，并在所述掩模层上从所述开口横向生长III族氮化物晶体。

专利文献1：国际公布WO98/047170

发明内容

本发明要解决的问题

尽管在国际公布WO98/047170(专利文献1)中公开的ELO法使得所生长的III族氮化物晶体具有降低的位错密度，但是需要形成具有开孔的掩模层。因此，使得工艺复杂化。由此，所述ELO法在产率和成本效率方面是不利的。

鉴于此，本发明的目的是提供一种容易且有效地生长具有低位错密度的III族氮化物晶体的方法。

解决所述问题的手段

本发明提供一种生长III族氮化物晶体的方法，所述方法包括如下步骤：准备包含III族氮化物晶种的衬底，所述晶种构成所述衬底的一个主面；通过气相腐蚀在所述衬底的主面上形成多个小平面；以及在其上形成有所述小平面的所述主面上生长III族氮化物晶体。

在本发明的生长III族氮化物晶体的方法中，所述主面具有相对于III族氮化物晶种的(0001)面为10°以下的取向偏离角(off-orientationangle)，且所述小平面包含选自{11-2m}面和{10-1n}面中的至少一个几何等价的晶面，m为正整数，n为正整数。另外，可使用选自HCl气体、Cl₂气和H₂气中的至少一种气体来实施所述气相腐蚀。此外，在其上形成有小平面的所述主面可具有1μm～1mm的平均粗糙度Ra。此外，在气相腐蚀之后，所述衬底可具有300μm以下的厚度。而且，在所述衬底的主面上形成多个小平面的步骤之后，在不移动所述衬底的条件下，连续实施在其上形成有小平面的主面上生长III族氮化物晶体的步骤。

发明效果

根据本发明，能够提供一种容易且有效地生长具有低位错密度的III族氮化物晶体的方法。

附图说明

图1为示意性横截面视图，显示了本发明的生长III族氮化物晶体的方法的一种实施方案。图1(a)显示了衬底准备步骤，图1(b)显示了小平面形成步骤，图1(c)显示了III族氮化物晶体的生长步骤。

图2为图1(b)中“II”部分的放大图。

图3为图1(c)中“III”部分的放大图。

图4A为示意性横截面视图，显示了使用HVPE法在本发明的生长III族氮化物晶体的方法中小平面形成步骤的一个实施方案。

图4B为示意性横截面视图，显示了使用HVPE法在本发明的生长III族氮化物晶体的方法中III族氮化物晶体生长步骤的一个实施方案。

附图标记说明

1：HCl气体；

2：III族元素原料；

3：III族元素原料气体；

4：氮化物原料气体；

5、8：废气；

7：腐蚀气体；

10：衬底；

10a：III族氮化物晶种；

10b：下衬底；

10m：主面；

10ms、10mt、10mu：小平面；

10n：(0001)面；

20：III族氮化物晶体；

100：HVPE设备；

110：反应室；

111：第一气体导入管；

112：第二气体导入管；

113：第三气体导入管；

115：气体排出管；

119：衬底保持器；

120：III族元素原料气体产生室；

121：III族元素原料舟；

131、132、133：加热器。

具体实施方式