[发明专利]氮化镓基板的制造方法

说明书

本发明属于制造方法，具体涉及一种氮化镓基板的制造方法。一种氮化镓基板的制造方法，包括下述步骤，单晶基板表面部分覆膜,在未被覆膜覆盖的非覆膜部位实施结晶生长工序使之覆膜,并逐次往复多次操作。本发明的显著效果是：通过使用该发明提倡的GaN基板制造工艺,可以实现厚膜GaN结晶的制造。且能够实现实质上内部不含有位错的氮化镓基板的制造。如果将按照本发明中提倡的制造工艺制得的GaN基板应用在电力半导体模块的构成材料中的话,因为不存在位错,所以不会有漏电问题的发生,不会有绝缘、耐压性能降低的顾虑,实际使用效果将十分优异。

技术领域

本发明属于制造方法，具体涉及一种氮化镓基板的制造方法，该氮化镓基板可以用于光二极管、激光二极管等发光原件；工业用电动机、电动汽车等装置中的电力半导体模块,作为电力转换元件使用。

背景技术

以往GaN结晶的厚膜生长都是按照以下方法实施的:先在砷化镓(GaAs)基板上形成氮化镓缓冲层。在该缓冲层基础上再利用氢化物气相外延生长法(HVPE) 或金属有机化合物化学气相沉淀法(MOCVD)进行制造。该基板中使用到的物质有: 砷化镓、蓝宝石、碳化硅(SiC,又名金刚砂)、硅(Si)等。

图3是以往GaN的制造工序的截面图。如图3(1)～(4)所示。

图3中(1):用覆膜材料对砷化镓基板11的表面整体进行覆膜处理(通过物理蒸镀等方法实现)。通过光刻配置好覆膜12和窗口13。

图3中(2)使用HVPE制法,在温度为450摄氏度～500摄氏度的反应环境中形成厚度为数十纳米至100nm左右的GaN缓冲薄膜层14.

图3中(3)使用HVPE制法,在温度为800摄氏度～1050摄氏度的反应环境中, 形成GaN结晶层15。此时的缓冲层14也会结晶化。

图3中(4)将GaAs基板11浸入王水中蚀刻去除。通过研磨基板去除覆膜部分。这样,一枚GaN结晶基板便制造完成了。

登载于日本专利申请,公开编号为2000-12900。

但是,如前文记述的那样,GaAs基板上的GaN结晶在厚膜生长的过程中,基板和GaN结晶的晶格常数和热膨胀系数并不一致,这就导致了GaN与基板的界面产生相当大的形变,最终导致GaN晶格的断裂,从而无法制得大型基板。或者,只能得到结晶缺陷密度很大(1×10⁹cm^-2～1×10¹⁰cm^-2)的基板。

因为结晶缺陷在原件运作时作为非发光再结合的中心,也会成为电流的通道,所以有可能成为漏电的罪魁祸首,如果将该材料用于发光二极管或电力半导体模块的制造,有可能导致原件性能的大幅度降低。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种氮化镓基板的制造方法。

本发明是这样实现的：一种氮化镓基板的制造方法，包括下述步骤，单晶基板表面部分覆膜,在未被覆膜覆盖的非覆膜部位实施结晶生长工序使之覆膜, 并逐次往复多次操作。

如上所述的一种氮化镓基板的制造方法，其中，将所述的覆膜配置于氮化镓表面缺陷的正上方。

如上所述的一种氮化镓基板的制造方法，其中，所述的氮化镓结晶成长工序中,在制造方法上应用了氢化物气相外延生长法(HVPE)和金属有机化合物化学气相沉淀法(MOCVD)中的一种或两种。

本发明的显著效果是：通过使用该发明提倡的GaN基板制造工艺,可以实现厚膜GaN结晶的制造。且能够实现实质上内部不含有位错的氮化镓基板的制造。如果将按照本法明中提倡的制造工艺制得的GaN基板应用在电力半导体模块的构成材料中的话,因为不存在位错,所以不会有漏电问题的发生,不会有绝缘、耐压性能降低的顾虑,实际使用效果将十分优异。

附图说明