[发明专利]生长氮化镓晶体的方法和制造氮化镓晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生长氮化镓晶体的方法和制造氮化镓晶体的方法。 

背景技术

作为用于半导体器件如短波光学器件或电力电子器件的材料，具有3.4eV能量带隙和高热导率的氮化镓(GaN)衬底已经引起了人们的关注。在日本特开2004-304203号公报(专利文献1)等中公开了制造这种GaN衬底的方法。专利文献1公开了利用下列方法制造氮化物半导体衬底的方法。 

图14～17为示意性显示在上述专利文献1中制造GaN衬底的方法的横截面图。如图14中所示，首先，在异质衬底101上生长氮化物半导体102。其次，形成保护膜103并进一步涂布抗蚀剂。再次，以由二氧化硅(SiO₂)等构成的保护膜103具有窗口部分的方式利用光刻进行腐蚀，以形成规定的形状。然后，如图15中所示，当在具有充当晶核的氮化物半导体102的保护膜103的窗口部分中生长第一氮化物半导体104并在保护膜103上在横向上生长第一氮化物半导体104时，在第一氮化物半导体104完全覆盖保护膜103之前停止其生长。然后，如图16中所示，将用于第一氮化物半导体104的保护膜103除去。然后，如图17中所示，在除去了保护膜103的第一氮化物半导体104上在第一氮化物半导体104的上面和侧面上生长第二氮化物半导体105。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2004-304203号公报 

发明内容

本发明要解决的问题 

图18为图17中主要部分的放大图。本发明人发现，在上述专利文献1中在保护膜103上产生多晶晶核111，如图18中所示。另外，本发明人发现了如下问题，在产生多晶晶核111时，在这种晶核111上生长多晶的第一和第二氮化物半导体104a和105a。 

因此，本发明提供生长GaN晶体的方法和制造GaN晶体的方法，所述方法能够抑制多晶GaN晶体的生长。 

解决所述问题的手段 

作为对在上述专利文献1中生长多晶GaN晶体的因素进行细致研究的结果，本发明人发现，与其内部的原子相比，在上述专利文献1中形成的保护膜103表面处的原子，未结合至另一个原子的键(悬空键)更多。因此，当按图15中所示来生长第一氮化物半导体104时，第一氮化物半导体104中的原子更易于被带入(take into)到保护膜103表面处的原子。当第一氮化物半导体104中的原子被带入到保护膜103表面处的原子时，在保护膜103上产生多晶晶核111，如图18中所示。在这种多晶晶核111上生长多晶的第一氮化物半导体104a，并在其上生长多晶的第二氮化物半导体105a。 

因此，本发明人发现，在使用掩模层(保护膜)生长GaN晶体的方法中，生长的GaN晶体的品质受到掩模层性质的影响。然后，作为对用于抑制多晶GaN晶体的生长的掩模层的条件进行细致研究的结果，本发明人发现了本发明。 

即，在本发明一个方面中的生长GaN晶体的方法中，实施下列步骤。首先，准备底部衬底。然后，在底部衬底上形成具有开口部分并由SiO₂构成的掩模层。然后，在所述底部衬底和所述掩模层上生长GaN晶体。所述掩模层的表面粗糙度Rms不大于2nm。 

根据本发明一个方面中的生长GaN晶体的方法，通过将掩模层的表面粗糙度Rms设定为2nm以下，能够使掩模层的表面积更小。因此，能够减少存在于表面处的原子数。与存在于内部的原子相比，存在于掩模层表面处的原子具有过量的键。因此，能够减少具有过量键并存在于掩模层表面处的原子的数目。由此，能够抑制在这种掩模层上生长GaN晶体时，Ga原子和N原子中的至少一种与Si原子和O原子中的至少一种的键发生反应并与其成键。因此，由于能够抑制在掩模层上形成GaN多晶晶核，所以能够抑制多晶GaN晶体的生长。 

在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，掩模层的表面粗糙度Rms不大于0.5nm。 

由此，能够有效地抑制具有过量键并存在于掩模层表面处的原子的数目。因此，能够进一步抑制多晶GaN晶体的生长。 

在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，掩模层的曲率半径不小于8m。