專利名稱：Al_xGa_1-xN晶體的生長(zhǎng)方法和Al_xGa_1-xN晶體襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及AM3a卜xN(0 l，下文相同)晶體的生長(zhǎng)方法和有利 地用于發(fā)光器件、電子器件、半導(dǎo)體傳感器和其它半導(dǎo)體器件的 Al,Ga卜,N晶體襯底。
背景技術(shù)：
發(fā)現(xiàn)將第III族氮化物晶體如GaN晶體和A1N晶體用作形成半導(dǎo) 體器件(包括發(fā)光器件、電子器件和半導(dǎo)體傳感器)的材料是非常有用 的。提高半導(dǎo)體器件的特性要求第III族氮化物是大塊的(bulk),且位 錯(cuò)密度降低。
其中，A1N晶體通常通過升華法生長(zhǎng)，存在通過不使用下襯底 (undersubstrate)的自然結(jié)晶成核生長(zhǎng)，以及使用異質(zhì)襯底的生長(zhǎng)，其中 晶體在用作下襯底的SiC襯底或其它異質(zhì)襯底(其化學(xué)組成與所生長(zhǎng)的 晶體的組成不同的襯底，下文相同)上生長(zhǎng)(參考，例如專利文獻(xiàn)1 3)。
然而，在通過自然結(jié)晶成核的生長(zhǎng)中，不使用下襯底會(huì)導(dǎo)致不能 控制晶體生長(zhǎng)取向且不能進(jìn)行穩(wěn)定的晶體生長(zhǎng)，這會(huì)降低再現(xiàn)性，盡 管可獲得低位錯(cuò)密度和良好結(jié)晶度的晶體。而且，因?yàn)榫w生長(zhǎng)通常 在高溫(其中，例如2300'C以上)下進(jìn)行，因此在晶體生長(zhǎng)環(huán)境中熱量分 布很寬，并使得生長(zhǎng)的A1N晶體易于破裂，這阻止了大塊A1N晶體的 形成。
另一方面，在使用異質(zhì)襯底的生長(zhǎng)中，使用大口徑的異質(zhì)襯底(如 SiC襯底)獲得具有與異質(zhì)襯底相同口徑的大塊A1N晶體，并有助于控 制晶體生長(zhǎng)取向，能使晶體生長(zhǎng)穩(wěn)定進(jìn)行。然而，由于在異質(zhì)襯底和A1N晶體之間晶格失配，因此位錯(cuò)密度很大，這有損結(jié)晶度并在晶體 中引起應(yīng)力誘發(fā)的應(yīng)變。
因此，用常規(guī)的升華技術(shù)已經(jīng)很難生長(zhǎng)低位錯(cuò)密度的大塊A1N晶體。
同時(shí)，在GaN晶體生長(zhǎng)中，據(jù)報(bào)道，通過HVPE或別的氣相技術(shù) 可獲得低位錯(cuò)密度的大塊GaN晶體，操作步驟包括在下襯底(如藍(lán)寶 石或SiC襯底)上提供具有窗口的掩模層，然后調(diào)節(jié)晶體生長(zhǎng)條件以在 晶體生長(zhǎng)表面中形成具有多個(gè)小面的凹坑，并利用留存在表面中的凹 坑進(jìn)行晶體生長(zhǎng)(參考，例如專利文獻(xiàn)4)。
專利文獻(xiàn)l:美國(guó)專利第5858086號(hào)； 專利文獻(xiàn)2:美國(guó)專利第6296956號(hào)； 專利文獻(xiàn)3:美國(guó)專利第6001748號(hào)； 專利文獻(xiàn)4:日本未審專利申請(qǐng)公開2001-102307。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
然而，就含Al作為組成元素的A^GanN晶體(0〈;cSl)來說，該 晶體與GaN晶體不同，如果用在下襯底上形成的窗口穿孔 (window-perforated)的掩模層進(jìn)行氣相晶體生長(zhǎng)，則在掩模層上也會(huì)生 成AM3a^N多晶，這會(huì)阻止多小面的凹坑的形成，從而不能獲得低位 錯(cuò)密度的大塊晶體。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供A^Ga^N晶體生長(zhǎng)方法和Al'GanN晶 體襯底，由此可獲得低位錯(cuò)密度的大塊晶體。
解決問題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)方面是通過氣相技術(shù)生長(zhǎng)Al"Ga卜,N晶體(O < ;c S 1)的方法，所述Al,Ga^N晶體生長(zhǎng)方法的特征在于，在晶體生長(zhǎng)中，在 ALGa卜,N晶體的主生長(zhǎng)面上形成至少一個(gè)具有多個(gè)小面的凹坑，且在 至少一個(gè)凹坑存在下生長(zhǎng)所述AlxGahN晶體，以減少Al,Ga^N晶體 中的位錯(cuò)。
在本發(fā)明的AUGanN晶體生長(zhǎng)方法中，位錯(cuò)集中的線狀區(qū)域能夠 存在于凹坑中，并從其底部基本垂直于主生長(zhǎng)面而延伸。而且，線狀 的位錯(cuò)集中區(qū)域中的密度可為105cnT2以下。此外，所述凹坑能夠通過 在晶體生長(zhǎng)環(huán)境中引入雜質(zhì)而形成。這里，所述雜質(zhì)可為至少一種第 IVb族的元素。而且所述氣相技術(shù)可以是升華法。在晶體生長(zhǎng)之后，凹 坑開口面的總面積對(duì)主生長(zhǎng)面的總面積之比可為30%以上。而且，可 在Al,Ga^N晶體的結(jié)晶表面上生長(zhǎng)第二 AM3a^N晶體，其中在晶體 生長(zhǎng)以后，凹坑開口面的總面積對(duì)主生長(zhǎng)面的總面積之比為30%以上， 且在晶體生長(zhǎng)之后，第二 AU3a卜,N晶體中凹坑開口面的總面積對(duì)它的 主生長(zhǎng)面的總面積之比為小于30%。
本發(fā)明還涉及具有平坦主面的Al,Ga卜,N晶體襯底，其通過對(duì)用上 述生長(zhǎng)方法獲得的AU3a^N晶體表面進(jìn)行加工而生產(chǎn)。本發(fā)明進(jìn)一步 涉及Al,Ga^N晶體(O <;c ^ l)襯底，所述Al,Ga^N晶體襯底包括以線 狀的位錯(cuò)集中區(qū)域?yàn)橹行牡母呶诲e(cuò)密度部分，以及位錯(cuò)密度小于2xl06 cm_2的低位錯(cuò)密度部分，主面的低位錯(cuò)密度部分的表面積占主面總表 面積的30%以上。本發(fā)明還涉及AU3a卜,N晶體(O < x S l)襯底，所述 A^Ga^N晶體襯底包括以線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域?yàn)橹行牡母呶诲e(cuò)密度部 分和位錯(cuò)密度小于2x 106cm—2的低位錯(cuò)密度部分，所述高位錯(cuò)密度部 分夾在低位錯(cuò)密度部分的第一部分和第二部分之間，且第一部分結(jié)晶 取向和第二部分結(jié)晶取向的最大角度差為50弧秒以下。
發(fā)明效果
本發(fā)明提供了 ,N晶體生長(zhǎng)方法以及Al,Ga卜,N晶體襯底，
其中獲得了低位錯(cuò)密度的大塊晶體。


圖l為顯示本發(fā)明A^GanN晶體生長(zhǎng)方法的一種實(shí)施方式的概略
斜視圖。
圖2為顯示本發(fā)明A^Ga^N晶體生長(zhǎng)方法的一種實(shí)施方式的概略 平面圖。
圖3為沿圖2中ni-ni線在箭頭所示方向所見的概略截面圖。
圖4為顯示本發(fā)明AM3a卜"N晶體生長(zhǎng)方法的另一種實(shí)施方式的概 略截面圖。
圖5為顯示本發(fā)明中用于Al,G&iN晶體生長(zhǎng)的升華爐示意圖。 圖6A為顯示本發(fā)明ALGa^N晶體襯底的一種實(shí)施方式的概略平 面圖。
圖6B為沿圖6A中VIB-VIB線在箭頭所示方向所見的概略示意圖。
符號(hào)說明
h Al/5a卜yN前體 9:下襯底
10、 20: AUGa卜^N晶體
10p、 20; :凹坑
10g:面狀位錯(cuò)集中區(qū)域
10、 20r、 30^線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域 10s、 20^開口面
11、 21:主生長(zhǎng)面
llc、 12c:晶體生長(zhǎng)方向
12、 22:小面
位錯(cuò)擴(kuò)展方向
13:表面
30: Al,Ga卜,N晶體襯底 高位錯(cuò)密度部分30h低位錯(cuò)密度部分 30te:第一部分 第二部分 31:主面 50:升華爐 51:反應(yīng)容器 51a: N2氣體進(jìn)口 51c: N2氣體排氣口 52:坩堝 52fl:坩堝主體 526:坩堝蓋 52c:排氣口 54:加熱元件 55:高頻加熱線圈 56:輻射溫度計(jì)
最佳實(shí)施方式 實(shí)施方式1
參考圖1 3，本發(fā)明的AM3a卜,N晶體生長(zhǎng)方法是一種通過氣相 技術(shù)生長(zhǎng)Al,Ga^N晶體((XxSl)的方法，所述生長(zhǎng)方法的特征在于， 在晶體生長(zhǎng)中，在AUGa^N晶體10的主生長(zhǎng)面11上形成至少一個(gè)具 有多個(gè)小面12的凹坑10; ，且在至少一個(gè)凹坑10; 存在下生長(zhǎng)Al,GanN 晶體，以減少Al,GanN晶體10中的位錯(cuò)。
根據(jù)本實(shí)施方式，在Al《GahN晶體生長(zhǎng)中，通過調(diào)節(jié)晶體生長(zhǎng)條 件，以在晶體生長(zhǎng)中于Al《Ga^N晶體10的主生長(zhǎng)面11上形成至少一 個(gè)具有多個(gè)小面12的凹坑IO; ，并在所述至少一個(gè)凹坑10p存在下生 長(zhǎng)ALGa^N晶體10，能夠降低ALGa^N晶體10中的位錯(cuò)。在 A^Ga^N晶體中，本實(shí)施方式中的生長(zhǎng)方法尤其優(yōu)選用于A1N晶體的 生長(zhǎng)。下面進(jìn)行詳細(xì)說明。參考圖1和2，在本實(shí)施方式中，通過調(diào)節(jié)AM3a卜《N晶體10的 。面({0001}面，下文同)上的晶體生長(zhǎng)條件，形成了一個(gè)或多個(gè)具有多 個(gè)小面12的凹坑10;7，所述c-面為主生長(zhǎng)面11，所述小面具有與c-面 不同的面指數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，{0001}面是在結(jié)晶學(xué)上等價(jià)于(0001)面的面 的總稱，所述{0001}面不僅包括(0001)面，還包括(OOO-l)面。
這里，對(duì)凹坑IO;;的形成未做特殊限制，但是因?yàn)锳LGanN晶體 10為六方晶系，所以凹坑10/ 往往具有由尸-J5CD五F表示的六棱錐形。 而且，對(duì)形成凹坑10p的小面12未作特殊限制，但通常呈現(xiàn)為 ({10-11}面，下文同)。應(yīng)當(dāng)理解，{10-11}面是在結(jié)晶學(xué)上等價(jià)于(10-11) 面的面的總稱。也就是，圖1和2中所示的凹坑10p是通過多個(gè)面指 數(shù)不同的小面12形成的。
此外，附-面({10-10}面，下文同)有時(shí)被包括在小面12中。在這 類情況下，小面12自身的面變成了三維幾何形狀。應(yīng)當(dāng)理解，{10-10} 面為在結(jié)晶學(xué)上等價(jià)于(10-10)面的面的總稱。
此外，在本實(shí)施方式中，在至少一個(gè)凹坑10/7存在下，生長(zhǎng) AUGa卜,N晶體10。在生長(zhǎng)中，例如在圖1和2中由三角面尸7M形成 的小面12的生長(zhǎng)中，晶體基本上沿垂直于三角面尸F(xiàn)J的方向(圖1中 晶體生長(zhǎng)方向12c)生長(zhǎng)，位錯(cuò)也基本上沿平行于晶體生長(zhǎng)的方向擴(kuò)展。 這里，"基本上垂直的方向或平行的方向"是指在實(shí)際晶體中被認(rèn)為 是垂直或平行的方向，并不限于數(shù)學(xué)上的垂直或平行。
這里，參考圖2，從垂直于主生長(zhǎng)面的方向看，在由三角面尸E4(下 文中為尸i^4小面)形成的小面12中，晶體生長(zhǎng)方向12c和位錯(cuò)擴(kuò)展方 向12d朝向凹坑10p的底部尸。以同樣方式，在由緊鄰尸^4小面的三 角面/Mi (下文中為/^5小面)形成的小面12中，晶體生長(zhǎng)方向和位錯(cuò) 擴(kuò)展方向朝向凹坑10p的底部P。這里，在尸T^和尸^B小面之間的邊界附近的位錯(cuò)集中在邊界線 ^尸上。在邊界線^P上，它們的位錯(cuò)發(fā)揮作用相互抵消，所述位錯(cuò)伯 格斯(Burgers)矢量符號(hào)相反且數(shù)量相等。剩余位錯(cuò)沿邊界線^尸向凹坑 IO戶的底部P擴(kuò)展。以此方式，在形成凹坑10p的區(qū)域內(nèi)的位錯(cuò)各自通 過小面20之間的邊界線AP、 B尸、C尸、D尸、五尸和F尸集中，或者直接 集中于凹坑lOp底部尸。在此，在凹坑10p底部尸中，它們的位錯(cuò)發(fā) 揮作用相互抵消，所述位錯(cuò)伯格斯矢量符號(hào)相反且數(shù)量相等。剩余位 錯(cuò)留在凹坑10p底部尸中。
參考圖2，作出從垂直于主生長(zhǎng)面11方向上觀察的解釋。實(shí)際上， 小面12的每一個(gè)也沿垂直于主生長(zhǎng)面11的方向(在圖1中主生長(zhǎng)面上 的晶體生長(zhǎng)方向llc)生長(zhǎng)，因此，參考圖1和3，在形成凹坑IO戶的區(qū) 域內(nèi)的位錯(cuò)集中于一個(gè)面(面狀位錯(cuò)集中區(qū)域10《)內(nèi)，所述面包括基本 上垂直于主生長(zhǎng)面11的小面20間的每條邊界線，并且集中于在基本 垂直于主生長(zhǎng)面11方向的線上(位錯(cuò)集中線部分10r)，所述線從凹坑 10p底部尸延伸。在這些部分中，它們的位錯(cuò)發(fā)揮作用相互抵消，所述 位錯(cuò)伯格斯矢量符號(hào)相反且數(shù)量相等，由此可使得Al,Ga卜,N晶體10 中的位錯(cuò)減少。
在本實(shí)施方式中，線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域10r內(nèi)的密度優(yōu)選為105 cm—2以下，更優(yōu)選104 cm—2以下，還更優(yōu)選103咖-2以下。如果線狀 的位錯(cuò)集中區(qū)域10r內(nèi)的密度超過105 cm—2,則Al,Ga^N晶體10中位 錯(cuò)減少效果降低。
在本實(shí)施方式中，優(yōu)選將雜質(zhì)引入晶體生長(zhǎng)環(huán)境中以形成上述凹 坑10/7。將雜質(zhì)引入晶體生長(zhǎng)環(huán)境中能形成多個(gè)作為穩(wěn)定的晶體生長(zhǎng)面 的小面12，除c-面以外，所述多個(gè)小面成為主生長(zhǎng)面11，使得可形成 具有多個(gè)小面12的凹坑10; 。
10在本實(shí)施方式中，Al,Ga卜,N晶體10生長(zhǎng)而凹坑10p不消失，原 因是凹坑10/7的開口趨向于擴(kuò)大。參考圖1和3，在基本垂直于主生長(zhǎng) 面11的方向(在主生長(zhǎng)面11上的晶體生長(zhǎng)方向llc)上，將晶體生長(zhǎng)速 率設(shè)定為K，并將主生長(zhǎng)面11和小面12形成的角度設(shè)定為仏然后， 當(dāng)在小面上的晶體生長(zhǎng)速率^為Fsin0時(shí)，凹坑10p的大小不變，并 將在基本垂直于主生長(zhǎng)面11方向上以r的速率生長(zhǎng)。
對(duì)將雜質(zhì)引入晶體生長(zhǎng)環(huán)境的方法未作特殊限制，因此，優(yōu)選使
用例如用載氣將含雜質(zhì)的氣體一起引入晶體生長(zhǎng)容器的方法，或?qū)㈦s 質(zhì)與晶體前體安置在一起的方法。
這里，從在晶體生長(zhǎng)中穩(wěn)定晶體生長(zhǎng)面的轉(zhuǎn)變來看，包含至少一 種第IVb族元素以作為雜質(zhì)。特別地，優(yōu)選包含碳(C)作為雜質(zhì)。通過 將載氣與含C氣體(例如，氧化物氣體如C02氣體，氯化物氣體如CC14 氣體，氮化物氣體如HCN氣體，或氫化物氣體如CH4氣體)一起引入 到晶體生長(zhǎng)容器的技術(shù)，或?qū)⒑珻雜質(zhì)(例如，單一物質(zhì)如固體碳，或 金屬碳化物如Al4Cs)與晶體前體安置在一起的方法，能夠?qū)⒆鳛殡s質(zhì)的 C引入晶體生長(zhǎng)環(huán)境中。這里，如果用含C氣體引入雜質(zhì)，晶體生長(zhǎng) 環(huán)境中雜質(zhì)濃度用它們?cè)跉怏w中的流量比表示；如果雜質(zhì)被并入到前 體中，濃度用它們的質(zhì)量比表示。
此外，加入到晶體生長(zhǎng)環(huán)境中的雜質(zhì)的濃度優(yōu)選為1 ppm 15質(zhì) 量％，至少在晶體生長(zhǎng)初始階段如此。此處"晶體生長(zhǎng)初始階段"是指 從晶體生長(zhǎng)開始至晶體生長(zhǎng)所需時(shí)間的前一半已經(jīng)過去的時(shí)間段內(nèi)。 雜質(zhì)濃度低于lppm會(huì)抑制凹坑的形成，而凹坑的形成是上述的目的， 或者另外在保持凹坑時(shí)阻止生長(zhǎng)晶體變厚。當(dāng)雜質(zhì)濃度超過15質(zhì)量％ 時(shí)，能夠損害晶體生長(zhǎng)。基于這些觀點(diǎn)，加入到晶體生長(zhǎng)環(huán)境中的雜 質(zhì)的濃度優(yōu)選為100ppm 3質(zhì)量y。。在此，如果將含雜質(zhì)的氣體與載 氣一起引入，則晶體生長(zhǎng)環(huán)境中雜質(zhì)的濃度能夠根據(jù)含雜質(zhì)的氣體與 載氣的流量比測(cè)量；如果將雜質(zhì)加入到前體中，則能夠根據(jù)前體中雜質(zhì)的含量(質(zhì)量％)來測(cè)量。
此外，為了容易地形成凹坑10/7，不僅要控制晶體生長(zhǎng)環(huán)境中的 雜質(zhì)，還要控制晶體生長(zhǎng)溫度，并優(yōu)選暫時(shí)性控制雜質(zhì)和溫度。晶體
生長(zhǎng)溫度取決于氣相技術(shù)的類型，但在升華法中，溫度優(yōu)選為1600°C 250(TC。晶體生長(zhǎng)溫度低于160(TC會(huì)劣化結(jié)晶度或降低晶體生長(zhǎng)速率， 而溫度高于2500'C會(huì)阻止穩(wěn)定的晶體生長(zhǎng)。
另外，本實(shí)施方式中的生長(zhǎng)方法具有如下效果降低內(nèi)部應(yīng)力和 Al,Ga^N晶體中的破裂，并在異質(zhì)襯底上晶體生長(zhǎng)期間主要引起晶格 失配。特別地，式(l)表示了在晶體生長(zhǎng)后晶體厚度達(dá)到5 mm時(shí)，晶 體厚度x和位錯(cuò)密度j;之間的關(guān)系，
y = J exp x) (1) 如果傾斜系數(shù)A為-20 < A < -4，則能夠得到降低位錯(cuò)密度和減少破裂 與內(nèi)部應(yīng)力的更多優(yōu)勢(shì)。要理解，在式(l)中，」表示截距系數(shù)。
在本實(shí)施方式中的AU3anN晶體生長(zhǎng)方法可被應(yīng)用于每一種氣 相技術(shù)(升華法、HVPE等)，只要其為氣相技術(shù)且與本發(fā)明的目的一致。 對(duì)于Al,Ga^N晶體(O < x S 1)，由于高溫范圍被認(rèn)為有利于得到理想 的結(jié)晶度，因此優(yōu)選升華法。
在此，參考圖5，"升華法"是指一種如下的方法升華或蒸發(fā) AlyGa卜yN前體1，如AlyGa卜yN粉末((X;;^1)，然后通過其在例如下 襯底9上的重新固化以生長(zhǎng)Al,GanN晶體10。在通過升華法而進(jìn)行的 晶體生長(zhǎng)中，例如使用如圖5所示的直立高頻加熱升華爐50。在直立 升華爐50內(nèi)的反應(yīng)容器51的中心部分中，安置具有排氣口 52c的碳 化鎢(WC)坩堝52(配置有坩堝主體52"和坩堝蓋526)作為晶體生長(zhǎng)容 器，且加熱元件54被置于坩堝52的周圍，以便保證從坩堝內(nèi)部至其 外部的通風(fēng)。而且，在反應(yīng)容器51外部的中心部分上，放置了用于加 熱元件54的高頻加熱線圈55，加熱元件54用于加熱坩堝52。此外，
12反應(yīng)容器51的末端分別具有N2氣體進(jìn)口 51a和N2氣體排氣口 51c， 并具有用于測(cè)量坩堝52下側(cè)和上側(cè)溫度的輻射溫度計(jì)56， N2氣體進(jìn) 口 51a用于將N2氣體輸送進(jìn)未被坩堝52占據(jù)的反應(yīng)容器51。
參考圖4，例如，可采用下列方式使用上述直立升華爐50形成 Al^Ga卜^N晶體10。將下襯底9置于坩堝52的頂部，將如Al,Ga^N粉 末的AV3a^N前體1置于坩堝52的下部。將N2氣體輸送至反應(yīng)容器 51中，同時(shí)用高頻加熱盤管55升高坩堝52內(nèi)部的溫度。保持坩堝52 中放置A^Ga^N前體1 一側(cè)的溫度高于放置下襯底9 一側(cè)的溫度，以 從Al/}ai—^N前體1升華Al,Ga^N，并且在坩堝52頂部中安置的下襯 底9上，Al,Ga卜,N被重新固化以生長(zhǎng)AUGa!iN晶體10。
這里，在AU3a^N晶體IO生長(zhǎng)期間，作為晶體生長(zhǎng)容器的坩堝 52中在放置Al^Ga卜前體1 一側(cè)的溫度為1600°C 2400°C的水平， 而放置下襯底9的坩堝52上部的溫度為約1(TC 30(TC，低于放置 Al/}ai，N前體1 一側(cè)的溫度，使得能有效地形成Al,Ga卜,N晶體10。 在此，在晶體生長(zhǎng)期間，用作為載氣的N2氣體將作為含雜質(zhì)氣體的含 雜質(zhì)氣體輸送至未被坩堝52占據(jù)的反應(yīng)容器51中，使得雜質(zhì)以1 ppm 5質(zhì)量％的量引入作為晶體生長(zhǎng)容器的坩堝52的晶體生長(zhǎng)環(huán)境 中，所述N2氣體的分壓為約101.3 hPa 5000 hPa，流速為約5 sccm 5000 sccm(l sccm是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)即1013 hPa和0'C下，氣體在一分鐘 內(nèi)的流量為lcm3)，所述含雜質(zhì)氣體的分壓為約50hPa 2500hPa，流 量為約0.005 sccm 250 sccm。而且，在將雜質(zhì)引入坩堝52的過程中， 可以將含雜質(zhì)的物質(zhì)與Al/5a^N前體1 一起置入坩堝52中，以取代 含雜質(zhì)氣體的輸入。
參考圖3，在本實(shí)施方式的Al,GanN晶體生長(zhǎng)方法中，凹坑10p 的開口面10s的總面積對(duì)主生長(zhǎng)面11的總面積的后晶體生長(zhǎng)比優(yōu)選為 30%以上，更優(yōu)選50%以上。凹坑10p開口面10s的總面積百分比越大， 在主生長(zhǎng)面11上的形成凹坑的區(qū)域越大，因此能夠降低Al,Ga^N晶體中更大面積的位錯(cuò)。凹坑10/7的開口面10s的總面積對(duì)主生長(zhǎng)面11
的總面積之比為30%以上，提高了 Al,Ga卜,N晶體中減少位錯(cuò)的效果， 使能形成具有更高結(jié)晶度的AM3a^N晶體。
這里，對(duì)用于生長(zhǎng)Al,Ga卜,N晶體10以使得在晶體生長(zhǎng)后凹坑10/7 開口面1(^的總面積對(duì)主生長(zhǎng)面11的總面積之比為30%以上的晶體生 長(zhǎng)條件沒有特殊限制，但優(yōu)選雜質(zhì)濃度為lppm 30質(zhì)量。/c)，襯底溫度 為160(TC以上到低于2000°C。
參考圖4，另外在本實(shí)施方式的A^GanN晶體生長(zhǎng)方法中，可能 在Al,GanN晶體10表面上生長(zhǎng)第二 Al,Ga^N晶體20，其中晶體生 長(zhǎng)后，凹坑開口面10s的總面積對(duì)主生長(zhǎng)面11的總面積之比為30%以 上，且在第二 Al,GanN晶體20中，凹坑開口面2(Xs的總面積對(duì)主生 長(zhǎng)面21的總面積的后晶體生長(zhǎng)比小于30%。在此，在圖4中，在 Al,Ga卜,N晶體10的主生長(zhǎng)面11上形成具有多個(gè)小面12的凹坑10p， 且在第二 ALGanN晶體20的主生長(zhǎng)面21上形成具有多個(gè)小面22的 凹坑20p。使用所述生長(zhǎng)方法，至少一部分Al,Ga^N晶體10中的凹坑 縮小和/或消失。因此，線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域減少，因而能夠獲得位錯(cuò) 密度降低且位錯(cuò)濃度已經(jīng)減小的第二 Al,Ga卜,N晶體20。
這里，對(duì)用于生長(zhǎng)第二Al,G&iN晶體20以使得凹坑20p開口面 20j的總面積對(duì)第二 AI《G^iN晶體20的主生長(zhǎng)面11的總面積的后晶 體生長(zhǎng)比為小于30%的晶體生長(zhǎng)條件沒有特殊限制，但優(yōu)選雜質(zhì)濃度 為15質(zhì)量％以下，襯底溫度為2000。C以上到低于2500°C。
實(shí)施方式2
參考圖3和4，通過處理由實(shí)施方式1的生長(zhǎng)方法形成的Al,GanN 晶體10和20的表面13和23,制造本實(shí)施方式的Al《GanN晶體襯底 (0<;c^l)，所述晶體襯底具有平坦主面31。 Al《GanN晶體襯底30是 由位錯(cuò)已經(jīng)明顯減少且結(jié)晶度明顯提高的Al,GanN晶體10和20制造
14的襯底，所述晶體10和20通過實(shí)施方式1的生長(zhǎng)方法形成，且所述 晶體襯底30優(yōu)選用作半導(dǎo)體器件襯底。
這里，處理Al,Ga卜N晶體10和20的表面13和23是指對(duì)Al,Ga^N 晶體10和20的表面13和23進(jìn)行切割、磨削和/或拋光使其成為平坦 的面30。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于切割、磨削和拋光，可使用已知的方法。
此外，參考圖6，本實(shí)施方式的Al,Ga卜,N晶體襯底(O <x^ l)包括 集中于線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域30r的高位錯(cuò)密度部分30/2;和位錯(cuò)密度小 于2xl06 cm—2的低位錯(cuò)密度部分30^:，在主面31上，低位錯(cuò)密度部分 30A的面積占主面31總面積的30%以上。讓低位錯(cuò)密度部分30Ar中的 位錯(cuò)密度小于2xlO、nT2，優(yōu)選小于2xl05 cm—2,可使得Al,Ga^N晶 體襯底更優(yōu)選用作半導(dǎo)體器件襯底。另外，讓主面31上的低位錯(cuò)密度 部分30A占主面31的總面積至30%以上，優(yōu)選50%以上，可使得 AU3anN晶體襯底更優(yōu)選用作半導(dǎo)體器件襯底。應(yīng)當(dāng)理解，AM3anN 晶體襯底中的位錯(cuò)密度能夠通過蝕坑，陰極發(fā)光(CL)，在熒光顯微鏡 下觀察，或其它方法測(cè)量。
在本實(shí)施方式中的Al,Ga卜,N晶體襯底30中，位錯(cuò)密度變化是連 續(xù)的，高位錯(cuò)密度部分30/z和低位錯(cuò)密度部分之間的邊界不是很 清晰。因而，位錯(cuò)密度小于2x 106cm—2的低位錯(cuò)密度部分3(^的面積 占主面總面積的百分比，通過在主面上測(cè)量以固定間隔排列的多個(gè)測(cè) 量區(qū)域的位錯(cuò)密度，然后用主面上測(cè)量區(qū)域的總數(shù)目去除位錯(cuò)密度測(cè) 量值小于2 x 106 cm—2的測(cè)量區(qū)域的數(shù)目而計(jì)算得到。
此外，參考圖6，本實(shí)施方式的Al,Ga卜,N晶體襯底(O <;c^ l)包括 集中于線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域30r的高位錯(cuò)密度部分30/z;和位錯(cuò)密度小 于2 x 106 cm—2的低位錯(cuò)密度部分30t高位錯(cuò)密度部分30/z介于低位 錯(cuò)密度部分30々的第一部分30b和第二部分之間，且第一部分 30to的結(jié)晶取向與第二部分的結(jié)晶取向的最大角度差為50弧秒以下。因?yàn)椴豢紤]集中于線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域30〃的高位錯(cuò)密度部分
的存在，因此在第一部分30^和第二部分30^之間結(jié)晶取向的最 大角度差為小于50弧秒，高位錯(cuò)密度部分30/z介于二者之間，使得本 實(shí)施方式中的ALGa^N晶體襯底30能夠更優(yōu)選用作半導(dǎo)體器件襯底。
這里，在第一部分和第二部分30^和30^之間(兩者之間夾心有 高位錯(cuò)密度部分30/0的結(jié)晶取向最大角度差以下列方式確定。用X射 線衍射測(cè)量第一部分和第二部分中各自的結(jié)晶取向(例如，在"l-軸、"2-軸、fl3-軸和c-軸方向)。其中，將第一部分和第二部分之間結(jié)晶取向的 最大的角度差定義為最大角度差。
實(shí)施例 實(shí)施例1
參考圖5，安置直徑為1英寸(2.54cm)的SiC襯底作為WC坩堝 52上部中的下襯底9，將A1N粉末用作坩堝52下部中的Al^Ga^N前 體l。隨后，將分壓為900 hPa、流速為200 sccm的N2氣體輸送至反 應(yīng)容器51中，同時(shí)用高頻加熱線圈55加熱坩堝52，使得坩堝52中安 置Al,Ga卜yN前體I(AIN粉末)一側(cè)的溫度為2100。C，且安置下襯底 9(SiC襯底)一側(cè)的溫度為200(TC，以生長(zhǎng)A1N晶體30個(gè)小時(shí)。在晶體 生長(zhǎng)開始以后的一小時(shí)內(nèi)，以5 sccm的流速將作為含雜質(zhì)氣體的C02 氣體輸送至反應(yīng)容器51內(nèi)的坩堝52中，經(jīng)過一小時(shí)后，在20個(gè)小時(shí) 內(nèi)逐漸降低流量，在20個(gè)小時(shí)后降為0.05sccm。
以這種方式生長(zhǎng)的A1N晶體的體積為1英寸(2.54 cm)直徑x 10 mm厚度，且用X射線衍射(XRD，下文同)證實(shí)為單晶。在A1N單晶 的主生長(zhǎng)面上，形成多個(gè)六棱錐形凹坑。用立體顯微鏡從垂直于主生 長(zhǎng)面的方向拍攝它們的照片。根據(jù)照片確定了凹坑開口面的總面積占 主生長(zhǎng)面總面積的百分比為90%。而且，從前述照片確定了凹坑底部P 中的線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域的表面密度為30 cm—2。將A1N單晶表面拋光以形成平坦主面，然后將所述主面浸入250°C 的熔融KOH中以形成蝕坑。在主面上以固定間隔排列的20個(gè)測(cè)量區(qū) 域(IOO nm x 100 iam)中，測(cè)量了所述區(qū)域中的位錯(cuò)密度。其中位錯(cuò)密 度小于2x 106cm—2的測(cè)量區(qū)域的數(shù)目為18。因此位錯(cuò)密度小于2x 106 cm—2的低位錯(cuò)密度部分的面積占主面總面積的90%。而且，平均位錯(cuò) 密度為非常低的3xl0、m—2。此外，作為用X射線衍射測(cè)量第一部分 和第二部分中結(jié)晶取向偏移角的結(jié)果，在每一部分中結(jié)晶取向和c-軸 (
方向)之間測(cè)得的最大角度差為20弧秒，所述第一部分和第二部 分在低位錯(cuò)密度部分中彼此處于直接相對(duì)位置，且有高位錯(cuò)密度部分 插入兩者之間。
比較例1
坩堝中安置Al^Ga^N前體I(AIN粉末)一側(cè)的溫度為2100°C，安 置下襯底9(SiC襯底)一側(cè)的溫度為2000°C ，除了不向反應(yīng)容器51內(nèi)的 坩堝52中輸送作為含雜質(zhì)氣體的C02氣體，以與實(shí)施例1中相同的方 式生長(zhǎng)A1N晶體。形成的A1N晶體為1英寸(2.54 cm)直徑x 5 mm厚 度，且用XRD證實(shí)為單晶。
將A1N單晶表面拋光以形成平坦主面，然后，將主面浸入250'C 的熔融KOH中以形成蝕坑。在主面上以固定間隔排列的20個(gè)測(cè)量區(qū) 域(IOO pm x 100 nm)中，測(cè)量所述區(qū)域中的位錯(cuò)密度。其中位錯(cuò)密度 小于2xl0、m—2的測(cè)量區(qū)域的數(shù)目為1。因此位錯(cuò)密度小于2xl0、m一2 的低位錯(cuò)密度部分的面積占主面總面積的5%。而且，平均位錯(cuò)密度為 5x 108cm—2。此外，作為用X射線衍射測(cè)量第一部分和第二部分中結(jié) 晶取向偏移角的結(jié)果，在每一部分中結(jié)晶取向和c-軸(
方向)之間 測(cè)得的最大角度差為150弧秒，所述第一部分和第二部分在低位錯(cuò)密 度部分中彼此處于直接相對(duì)位置，且有高位錯(cuò)密度部分插入兩者之間。
實(shí)施例2
參考圖5，將實(shí)施例1中形成的直徑為1英寸(2.54 cm)的A1N晶體拋光，然后安置作為WC坩堝52上部中的下襯底9。在坩堝52的下 部中，安置A1N粉末作為AlyGa^N前體1。這里，安排A1N晶體使得 在主生長(zhǎng)面上生長(zhǎng)第二 A1N晶體，在所述主生長(zhǎng)面上形成有多個(gè)六棱 錐形凹坑。隨后，將分壓為2000 hPa、流量為200 sccm的N2氣體輸送 至反應(yīng)容器51中，同時(shí)用高頻加熱線圈55加熱坩堝52，使得坩堝52 中安置AlyGabN前體I(AIN粉末)一側(cè)的溫度為2100°C，且安置下襯 底9(A1N襯底)一側(cè)的溫度為200(TC，以生長(zhǎng)第二 A1N晶體15個(gè)小時(shí)。 從晶體生長(zhǎng)開始直至晶體生長(zhǎng)結(jié)束，以5 sccm的流量將作為含雜質(zhì)氣 體的C02氣體輸送至反應(yīng)容器51內(nèi)的坩堝52中。
以這種方式生長(zhǎng)的第二 A1N晶體體積為1英寸(2.54 cm)直徑x3 mm厚度，且用XRD證實(shí)為單晶。另外在第二 A1N單晶的主生長(zhǎng)面上， 形成了多個(gè)六棱錐形凹坑。用立體顯微鏡從垂直于主生長(zhǎng)面的方向拍 攝它們的照片。根據(jù)照片確定在主生長(zhǎng)面的總面積中，凹坑開口面總 面積的百分比為5%。而且，從前述照片確定了凹坑底部尸中的線狀的 位錯(cuò)集中區(qū)域的表面密度為1 cm_2。
另外，將第二 A1N單晶表面拋光以形成平坦主面，然后將所述主 面浸入25(TC的熔融KOH中以形成蝕坑。在主面上以固定間隔排列的 20個(gè)測(cè)量區(qū)域(100 pm x 100nm)中，測(cè)量了所述區(qū)域中的位錯(cuò)密度。 其中位錯(cuò)密度小于2 x 106 cm—2的測(cè)量區(qū)域的數(shù)目為19。因此位錯(cuò)密度 小于2 x 106 cm—2的低位錯(cuò)密度部分的面積占主面總面積的95%。而且， 平均位錯(cuò)密度為非常低的2x 104cm—2。此外，作為用X射線衍射測(cè)量 第一部分和第二部分中結(jié)晶取向偏移角的結(jié)果，在每一部分中結(jié)晶取 向和c-軸(
方向)之間測(cè)得的最大角度差為15弧秒，所述第一部分 和第二部分在低位錯(cuò)密度部分中彼此處于直接相對(duì)位置，且有高位錯(cuò) 密度部分插入兩者之間。
實(shí)施例3
參考圖5，安置直徑為1英寸(2.54 cm)的SiC襯底作為WC坩堝52上部中的下襯底9，將已經(jīng)以7:3的摩爾比共混的A1N和GaN粉末 用作坩堝52下部中的AV3a,，N前體l。隨后，將分壓為900 hPa、流 量為200 sccm的N2氣體輸送至反應(yīng)容器51中，同時(shí)用高頻加熱線圈 55加熱坩堝52，使得坩堝52中安置Ay3a,—yN前體I(AIN和GaN粉 末)一側(cè)的溫度為2100°C，且安置下襯底9(SiC襯底)一側(cè)的溫度為 200(TC，以生長(zhǎng)Al,GanN晶體30個(gè)小時(shí)。在晶體生長(zhǎng)開始以后的一 小時(shí)內(nèi)，以3.5 sccm的流量將作為含雜質(zhì)氣體的C02氣體輸送至反應(yīng) 容器51內(nèi)的坩堝52中，經(jīng)過一小時(shí)后，在20個(gè)小時(shí)內(nèi)逐漸降低流量， 在20個(gè)小時(shí)后降為0.035 sccm。
以這種方式生長(zhǎng)的ALGa^N晶體體積為1英寸(2.54 cm)直徑X 7 mm厚度，且用XRD證實(shí)為單晶，且用X射線光電子能譜(XPS，下文 同)確定了化學(xué)原子比為Alo.sGao.2N。在Alo.8Gao,2N單晶的主生長(zhǎng)面上， 形成多個(gè)六棱錐形凹坑。用立體顯微鏡從垂直于主生長(zhǎng)面的方向拍攝 它們的照片。根據(jù)照片確定了凹坑開口面的總面積占主生長(zhǎng)面的總面 積的百分比為80%。而且，從前述照片確定了凹坑底部尸中的線狀的 位錯(cuò)集中區(qū)域的表面密度為200 cm—2。
將AlQ.8Ga().2N單晶表面拋光以形成平坦主面，然后將所述主面浸 入250。C的熔融KOH中以形成蝕坑。在主面上以固定間隔排列的20 個(gè)測(cè)量區(qū)域(IOO pm x 100 pm)中，測(cè)量了所述區(qū)域中的位錯(cuò)密度。其 中位錯(cuò)密度小于2 x 106cm—2的測(cè)量區(qū)域的數(shù)目為15。因此位錯(cuò)密度小 于2 x 106cm—2的低位錯(cuò)密度部分的面積占主面總面積的75%。而且， 平均位錯(cuò)密度為非常低的6x 105cm—2。此外，作為用X射線衍射測(cè)量 第一部分和第二部分中結(jié)晶取向偏移角的結(jié)果，在每一部分中結(jié)晶取 向和c-軸(
方向)之間測(cè)得的最大角度差為25弧秒，所述第一部分 和第二部分在低位錯(cuò)密度部分中彼此處于直接相對(duì)位置，且有高位錯(cuò) 密度部分插入兩者之間。
比較例2坩堝中安置Al/3a^N前體I(AIN禾卩GaN粉末)一側(cè)的溫度為 2100°C，且安置下襯底9(SiC襯底)一側(cè)的溫度為200(TC，除了不向反 應(yīng)容器51內(nèi)的柑堝52輸送作為含雜質(zhì)氣體的C02氣體，以與實(shí)施例2 中相同的方式生長(zhǎng)Al,Ga卜,N晶體。形成的A1N晶體為1英寸(2.54 cm) 直徑x3mm厚度，且用XRD證實(shí)為單晶，并用XPS確定的化學(xué)原子 比為Al0.8Ga0.2N。
將AlasGa(uN單晶表面拋光以形成平坦主面，然后，將主面浸入 25(TC的熔融KOH中以形成蝕坑。在主面上以固定間隔排列的20個(gè)測(cè) 量區(qū)域(100 x 100 pm)中，測(cè)量了所述區(qū)域中的位錯(cuò)密度。其中位 錯(cuò)密度小于2 x 106 cm—2的測(cè)量區(qū)域的數(shù)目為0。因此位錯(cuò)密度小于2 x 106 (^1—2的低位錯(cuò)密度部分的面積占主面總面積的0%。而且，平均位 錯(cuò)密度為1 x 109cm—2。此外，作為用X射線衍射測(cè)量第一部分和第二 部分中結(jié)晶取向偏移角的結(jié)果，在每一部分中結(jié)晶取向和c-軸(
方向)之間測(cè)得的最大角度差為2000弧秒，所述第一部分和第二部分在 低位錯(cuò)密度部分中彼此處于直接相對(duì)位置，且有高位錯(cuò)密度部分插入 兩者之間。
實(shí)施例4
參考圖5，安置實(shí)施例3中形成的直徑為1英寸(2.54 cm)的 Al0.8GaQ.2N晶體作為WC坩堝52上部中的下襯底9，將已經(jīng)以7:3的摩 爾比共混的A1N和GaN粉末用作坩堝52下部中的Al/5a卜^N前體1 。 這里，安置AlQ.8Gao.2N晶體使得在形成有多個(gè)六棱錐形凹坑的主生長(zhǎng) 面上生長(zhǎng)第二 AUGa卜,N晶體。隨后，將分壓為2000hPa、流量為200 sccm的N2氣體輸送至反應(yīng)容器51中，同時(shí)用高頻加熱線圈55加熱坩 堝52，使得坩堝52中安置Al/}ai，N前體I(AIN和GaN粉末)一側(cè)的 溫度為220(TC，且安置下襯底9(AlQ.8GaQ.2N晶體)一側(cè)的溫度為2100°C， 以生長(zhǎng)A^Ga卜,N晶體持續(xù)15個(gè)小時(shí)。從晶體生長(zhǎng)開始直至晶體生長(zhǎng) 結(jié)束，以0.01 sccm的流量將作為含雜質(zhì)氣體的C02氣體輸送至反應(yīng)容 器51內(nèi)的坩堝52中。以這種方式生長(zhǎng)的第二 Al,Ga卜,N晶體體積為1英寸(2.54 cm)直徑 x7mm厚度，用XRD證實(shí)為單晶，且用XPS確定了化學(xué)原子比為 Al08Ga().2N。在Alo.8GatuN單晶的主生長(zhǎng)面上，形成了多個(gè)六棱錐形凹 坑。用立體顯微鏡從垂直于主生長(zhǎng)面的方向拍攝它們的照片。根據(jù)照 片確定了凹坑開口面的總面積占主生長(zhǎng)面總面積的百分比為1%。而 且，從前述照片確定了凹坑底部P中的線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域的表面密 度為0.5 cm—2。
此外，將Alo.sGacuN單晶表面拋光以形成平坦主面，然后將所述 主面浸入250。C的熔融KOH中以形成蝕坑。在主面上以固定間隔排列 的20個(gè)測(cè)量區(qū)域(100 pmx 100 pm)中，測(cè)量了所述區(qū)域中的位錯(cuò)密度。 其中位錯(cuò)密度小于2x 10、m^的測(cè)量區(qū)域的數(shù)目為18。因此位錯(cuò)密度 小于2 x 106cm—2的低位錯(cuò)密度部分的面積占主面總面積的90%。而且， 平均位錯(cuò)密度為非常低的4x 105cm—2。此外，作為用X射線衍射測(cè)量 第一部分和第二部分中結(jié)晶取向偏移角的結(jié)果，在每一部分中結(jié)晶取 向和c-軸(
方向)之間測(cè)得的最大角度差為20弧秒，所述第一部分 和第二部分在低位錯(cuò)密度部分中彼此處于直接相對(duì)位置，且有高位錯(cuò) 密度部分插入兩者之間。
從比較例1與實(shí)施例1之間的比較，和比較例2與實(shí)施例2之間 的比較可清楚看到，在用氣相法生長(zhǎng)Al/5a^N晶體(O < ;c ^ l)的方法 中，在晶體生長(zhǎng)中在Al,Ga^N主生長(zhǎng)面上形成至少一個(gè)具有多個(gè)小面 的凹坑來生長(zhǎng)AM3a卜,N晶體，在至少一個(gè)凹坑存在下，能夠減少 AUGa^N晶體的位錯(cuò)。
此外，從實(shí)施例1和2之間以及實(shí)施例3和4之間的比較可以清 楚看出，生長(zhǎng)ALGa^N晶體，使得晶體生長(zhǎng)后凹坑開口面的總面積占 主生長(zhǎng)面總面積的30%以上，在所述Al《GanN晶體上生長(zhǎng)第二 Al,Ga^N晶體，使得第二晶體生長(zhǎng)后凹坑開口面的總面積占主生長(zhǎng)面總面積的30%以下，導(dǎo)致形成的第二 Al,Ga^N晶體比Al,Ga卜XN晶體具有更低的位錯(cuò)密度和更適中的位錯(cuò)濃度。
此處公開的實(shí)施方式和實(shí)施例，在各個(gè)方面都應(yīng)認(rèn)為是示例性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍不是由前述說明界定，而是由權(quán)利要求書界定，且本發(fā)明傾向于包括與權(quán)利要求書的范圍等價(jià)的含義和所述范圍內(nèi)的各種修改。
權(quán)利要求
1. 一種利用氣相技術(shù)生長(zhǎng)AlxGa1-xN晶體(0<x≤1)的方法，所述AlxGa1-xN晶體生長(zhǎng)方法的特征在于，在晶體生長(zhǎng)中，在所述AlxGa1-xN晶體的主生長(zhǎng)面上形成至少一個(gè)具有多個(gè)小面的凹坑，且在至少一個(gè)凹坑存在的情況下生長(zhǎng)所述AlxGa1-xN晶體，以減少所述AlxGa1-xN晶體中的位錯(cuò)。
2. 如權(quán)利要求1所述的ALGa^N晶體生長(zhǎng)方法，其中線狀的位 錯(cuò)集中區(qū)域存在于凹坑中，所述線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域從凹坑的底部以 基本上垂直于主生長(zhǎng)面的方向延伸。
3. 如權(quán)利要求2所述的Al/5a^N晶體生長(zhǎng)方法，其中所述線狀 的位錯(cuò)集中區(qū)域中的密度為105 cm—2以下。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的Al,GanN晶體生長(zhǎng)方法，其 特征在于，所述凹坑是通過將雜質(zhì)加入到晶體生長(zhǎng)氣氛中而形成的。
5. 如權(quán)利要求4所述的AUGa^N晶體生長(zhǎng)方法，其中所述雜質(zhì) 為至少一種第IVb族元素。
6. 如權(quán)利要求l 5中任一項(xiàng)所述的AUGa卜jN晶體生長(zhǎng)方法，其 中所述氣相技術(shù)為升華法。
7. 如權(quán)利要求l 6中任一項(xiàng)所述的Al,GahN晶體生長(zhǎng)方法，其 特征在于，在晶體生長(zhǎng)后，所述凹坑開口面的總面積對(duì)所述主生長(zhǎng)面 的總面積之比為30%以上。
8. 如權(quán)利要求7所述的AUGa^N晶體生長(zhǎng)方法，其特征在于， 在晶體生長(zhǎng)后，在所述凹坑開口面的總面積對(duì)所述主生長(zhǎng)面的總面積之比為30%以上的Al,Ga卜jN晶體的結(jié)晶表面上生長(zhǎng)第二 Al,Ga^N晶 體，且在該晶體生長(zhǎng)后，在所述第二 Al,GahN晶體中的凹坑的開口面 總面積對(duì)其主生長(zhǎng)面總面積之比小于30%。
9. 一種具有平坦主面的AM3a卜,N晶體襯底，所述襯底通過對(duì)由 權(quán)利要求7或8的生長(zhǎng)方法獲得的A^Ga^N晶體的表面進(jìn)行加工而得 到。
10. —種Al,Ga,—,N晶體((Xx^l)襯底，所述Al,Ga^N晶體襯底 包括以線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域?yàn)橹行牡母呶诲e(cuò)密度部分以及位錯(cuò)密度小 于2xl06 cm—2的低位錯(cuò)密度部分，且主面的所述低位錯(cuò)密度部分的表 面積占所述主面總表面積的30%以上。
11. 一種Al/JahN晶體((Xx^l)襯底，所述A^Ga卜,N晶體襯底 包括以線狀的位錯(cuò)集中區(qū)域?yàn)橹行牡母呶诲e(cuò)密度部分以及位錯(cuò)密度小 于2xl06 cm—2的低位錯(cuò)密度部分，所述高位錯(cuò)密度部分夾在所述低位 錯(cuò)密度部分的第一部分和第二部分之間，且所述第一部分晶體取向與 所述第二部分晶體取向的最大角度差為50弧秒以下。
全文摘要
本發(fā)明提供了Al_xGa_1-xN晶體生長(zhǎng)方法以及Al_xGa_1-xN晶體襯底，其中獲得了低位錯(cuò)密度的大塊晶體。所述Al_xGa_1-xN晶體(0＜x≤1)生長(zhǎng)方法是一種通過氣相技術(shù)生長(zhǎng)Al_xGa_1-xN晶體10的方法，其特征在于，在晶體生長(zhǎng)中，在Al_xGa_1-xN晶體10的主生長(zhǎng)面11上形成至少一個(gè)具有多個(gè)小面12的凹坑10p，并在所述至少一個(gè)凹坑10p存在下生長(zhǎng)Al_xGa_1-xN晶體10，以減少Al_xGa_1-xN晶體10中的位錯(cuò)。
文檔編號(hào)C30B29/38GK101473075SQ20078002325
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者中幡英章, 宮永倫正, 水原奈保 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社