專(zhuān)利名稱(chēng)：：半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底及其制造方法、氮化物半導(dǎo)體外延襯底和場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底及其制造方法、氮化物半導(dǎo)體外延襯底和場(chǎng)效應(yīng)晶體管。氮化物半導(dǎo)體涉及到氮化鎵(GaN)、氮化鋁(A1N)和氮化銦(InN)以及諸如InGaN、AlInGaN等的混合晶體。比起貼附到下襯底上的薄膜，自支撐晶體襯底是引人注意的。在此將主要討論GaN。由于GaN具有寬帶隙，因此將GaN用作發(fā)藍(lán)光元件。發(fā)光元件諸如發(fā)藍(lán)光二極管和半導(dǎo)體激光器通常通過(guò)在藍(lán)寶石(a-A1203)單晶襯底上外延生長(zhǎng)例如由InGaN、GaN和AlInGaN組成的氮化物半導(dǎo)體薄膜晶體制造。藍(lán)寶石具有與氮化鎵相似的六方晶系。由GaN構(gòu)成的C-面薄膜生長(zhǎng)在藍(lán)寶石C-面晶體上。但是，藍(lán)寶石襯底是絕緣的，且不可能從其底部表面制造n電極。此外，由于GaN的解理面不同于藍(lán)寶石襯底的解理面，因此使用切割機(jī)械實(shí)施分離，這即費(fèi)時(shí)費(fèi)神又會(huì)導(dǎo)致芯片分離產(chǎn)率較低。而且，氮化鎵(GaN)與藍(lán)寶石在晶格常數(shù)上相當(dāng)不同。生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上的GaN晶體具有高的位錯(cuò)密度且其翹曲較大。在此，進(jìn)行用氮化鎵制造襯底晶體的嘗試，以使氮化鎵自身可用作襯底。由于氮化鎵具有寬帶隙，因此已經(jīng)考慮將其作為適合用于發(fā)藍(lán)光元件的材料。因?yàn)橛砂l(fā)光元件中的底表面制造n電極和由頂部制造p電極很有利，因此需要高度傳導(dǎo)的襯底。在氮化物半導(dǎo)體襯底的制造中，目前已經(jīng)將生長(zhǎng)自由電子密度高的n型氮化物半導(dǎo)體晶體作為目標(biāo)。目前，可制造具有2英寸直徑的n型GaN自支撐襯底。本發(fā)明涉及取代n型氮化物半導(dǎo)體的半絕緣氮化物半導(dǎo)體的生長(zhǎng)。除了如寬帶隙的這些特性之外，GaN在用于電子器件方面顯示出卓越的特性。例如，目前大多數(shù)情況下將Si用作場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的材料。但是，關(guān)于電子遷移率、耐壓特性等，GaN半導(dǎo)體似乎優(yōu)于Si半導(dǎo)體。GaN在電子遷移率和擊穿電壓方面都高于Si。如果FET可由GaN制造，則可以獲得速度、電流和電壓都高于Si的FET。如果制造諸如AlGaN/GaN的異質(zhì)結(jié)，則電子將被限制在AlGaN/GaN結(jié)的界面，并且將產(chǎn)生在其中電子二維分布的二維電子氣體。由于在產(chǎn)生二維氣體的部分中沒(méi)有散射因素，因此二維電子氣體將以高速傳輸。本發(fā)明旨在制造用作FET用材料的氮化物半導(dǎo)體晶體，而不是作為常規(guī)實(shí)例中用于光學(xué)元件用的材料。如果制造包括GaN/AlGaN薄膜的FET，則該FET將首先被制造在藍(lán)寶石襯底上。在FET中，漏極、柵極和源極相互接近地形成在半導(dǎo)體層上，并且電流水平流動(dòng)。即，源極、柵極和漏極應(yīng)僅并排提供在上表面上，這不同于電流垂直通過(guò)襯底在其中流動(dòng)的發(fā)光元件。在FET的情況下，由于沒(méi)有與后表面上n電極相關(guān)的問(wèn)題出現(xiàn)，因此可采用絕緣藍(lán)寶石襯底，但是仍會(huì)存在晶格不匹配的問(wèn)題。此外，F(xiàn)ET也具有成本的問(wèn)題，且GaN基FET仍距離實(shí)際使用很遠(yuǎn)。如果制造GaN-FET，則在晶格匹配方面優(yōu)選通過(guò)采用GaN晶體襯底而不是藍(lán)寶石襯底并通過(guò)形成由諸如GaN、AlGaN等組成的外延薄膜而制造。希望采用高阻抗、半絕緣襯底而不是高傳導(dǎo)的n型襯底作為用于FET的襯底，且這種特性與用于發(fā)光元件的常規(guī)GaN晶體襯底中所需的那些明顯不同。本發(fā)明涉及制造能用于FET用襯底的半絕緣GaN襯底晶體的方法。首先，將討論摻雜。由GaN或InGaN組成的薄膜通常用于發(fā)藍(lán)光元件。為了獲得p型，用Mg或Zn進(jìn)行摻雜。為了獲得n型，用Si進(jìn)行摻雜。本發(fā)明人已經(jīng)首先發(fā)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)用氧進(jìn)行摻雜以獲得n型GaN襯底。因此，將Si或O用作n型摻雜劑。此時(shí)必須確定用于獲得半絕緣GaN晶體的摻雜劑和制造條件。
背景技術(shù)：
：在用于制造發(fā)光元件的藍(lán)寶石襯底上的氮化物半導(dǎo)體薄膜(諸如GaN薄膜、InGaN薄膜、AlGaN薄膜等)的形成中，在很多情況下采用MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)方法。由于采用了氣相沉積方法，因此原料以氣態(tài)形式提供。氮以氨(NH3)的形式提供。在MOCVD方法中，ni族元素以有機(jī)金屬的形式提供。ni族元素有機(jī)金屬諸如鎵和銦(三甲基鎵、三乙基銦等)以及NH3作為原料供應(yīng)到加熱的藍(lán)寶石襯底上。為了用氣相沉積方法形成GaN基半導(dǎo)體薄膜，也經(jīng)常采用HVPE(氫化物氣相外延)方法。這種方法中，將含有Ga金屬熔體的Ga舟提供到基座上并引入HC1以合成GaCl，其又反過(guò)來(lái)用作Ga原料。因此，GaCl和氨氣可用作原料氣體。關(guān)于摻雜劑，為了制得GaN晶體半導(dǎo)體，用鐵(Fe)進(jìn)行摻雜。由于鐵(Fe)在GaN晶體的帶隙中形成深能級(jí)且俘獲n型載流子(自由電子)，因此載流子降低。因此，GaN晶體變?yōu)榘虢^緣。由于GaN晶體不是完全絕緣的，因此其被描述為半絕緣，但是GaN晶體具有足夠高的電阻率以用作FET用襯底。在本發(fā)明中，"半絕緣"表示具有例如至少1Xl()SQcm的電阻率(比電阻)。由于鐵被引入氣相沉積的氮化物半導(dǎo)體中，因此應(yīng)當(dāng)采用氣態(tài)鐵化合物。例如，采用二(環(huán)戊二烯基)鐵((C5H5)2Fe)、二(甲基環(huán)戊二烯基)鐵((CH3C5H4)2Fe)等。國(guó)際公開(kāi)W099/23693(以下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)1)描述了一種獲得厚GaN晶體的方法，該方法釆用在82(TC或97(TC下的MOCVD方法或者采用在970。C、IOO(TC、IOI(TC、1020°C、或1030。C下的HVPE方法，通過(guò)在有貼附的掩模的GaAs襯底上形成GaN緩沖層和通過(guò)在C面被保持的GaAs襯底上生長(zhǎng)GaN晶體，所述掩模具有1~5um的窗口直徑和4um10um的窗口節(jié)距。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，采用包括小窗口的掩模。圖1是示出在下襯底1上形成的示例性掩模3的平面圖。在掩模3中，大量小窗口3w規(guī)則排列在大的涂層部分(涉及到用其覆蓋下襯底的掩模的一部分；以下將類(lèi)似地理解)中。下襯底l通過(guò)窗口3w暴露出來(lái)。掩模3覆蓋部分的面積大于掩模3中開(kāi)口(窗口3w)的面積。將參考圖2A2G描述在使用掩模方法的晶體生長(zhǎng)期間位錯(cuò)降低的原理。圖2A2G是顯示使用掩模方法的晶體生長(zhǎng)步驟的截面圖。如圖2A所示，掩模3使得掩模材料形成在下襯底1上，且規(guī)則地提供小窗口3w。如圖2B所示，氣相沉積氮化鎵以?xún)H在窗口3w中獲得氮化鎵晶體5。在晶體5和下襯底1之間的邊界處產(chǎn)生向上蜿蜒前進(jìn)的大量位錯(cuò)5t。當(dāng)生長(zhǎng)進(jìn)一交錯(cuò)行時(shí)，如圖2C所示，在窗口3w中的一部分晶體5在掩模3上行進(jìn)并在掩模3上方橫向延伸。由于晶體5橫向生長(zhǎng)，因此位錯(cuò)5t也橫向延伸。側(cè)表面用作具有低密勒指數(shù)的小面(facet)5f。如圖2D所示，晶體5向上和在橫向方向延伸且形成截錐形。截錐形的上表面是C面5c。如圖2E所示，從一個(gè)窗口3w延伸的晶體5和從與其相鄰的窗口3w延伸的晶體5相互接觸。這些晶體5、5中的位錯(cuò)5t、5t橫向延伸且相互觸碰。由此，位錯(cuò)5t、5t相互抵消。如圖2F所示，通過(guò)晶體5的小面5f形成的溝槽被掩埋且變得較小。通過(guò)小面5f形成的凹進(jìn)部分很快也被掩埋且獲得平坦表面。平坦表面是C面5c。以下，生長(zhǎng)繼續(xù)，保持C面5c作為表面。位錯(cuò)5t更多位于窗口3w中并較少位于掩模3上方。由于專(zhuān)利文獻(xiàn)1特別顯示了生長(zhǎng)溫度或原料分壓，因此其是重要的現(xiàn)有技術(shù)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1描述了如下的生長(zhǎng)溫度。當(dāng)采用HVPE方法時(shí)，生長(zhǎng)溫度設(shè)定為970°C、1000°C、1010°C、1020。C或1030°C，且當(dāng)采用MOCVD方法時(shí)，生長(zhǎng)溫度設(shè)定為82(TC或97(TC。在HVPE方法中，原料是HC1、Ga熔體和NH3。Ga熔體和HC1氣體引起相互反應(yīng)，且將獲得的GaCl用作III族原料。供應(yīng)的III族原料和V族原料的量通過(guò)使用GaCl分壓P(3^和NH3分壓Pnh3表示。V族原料與III族原料的比例115/3可表達(dá)為N&分壓PNH4nGaCl分壓P&a的比例。即，R5/3=PNH3/PGaC1。用掩模方法形成的GaN晶體具有范圍為S=0.005Qcm~0.08Qcm的比電阻S。用于專(zhuān)利文獻(xiàn)1的實(shí)例中描述的MOCVD方法中的生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NH3分壓P冊(cè)3、TMG分壓PTMG，和V族/III族比例R5/3)表達(dá)為如下(970°C，20kPa，0.2kPa，100)、(970°C，25kPa，0.2kPa，100)、(820°C，20kPa,0.3kPa，67)、(970°C，20kPa，0.2kPa，100)、(脂0。C，20kPa，0.4kPa，50)禾口(970。C,25kPa，0.5kPa，50)。用于專(zhuān)利文獻(xiàn)1的實(shí)例中描述的HVPE方法中的生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NHb分壓PNH3、HC1分壓P腦，和V族/III族比例R5/3)表達(dá)為如下(970°C，25kPa，2kPa，12.5)、(970。C，25kPa，2.5kPa，10)、(970。C，25kPa，0.5kPa，50)、(IOO(TC，20kPa，2kPa，10)、(950°C，25kPa，2kPa，12.5)、(1020°C，25kPa，2kPa，12.5)、C1000。C，25kPa,2kPa，12.5)、U010。C，25kPa，2kPa，12.5)和U03(TC，25kPa，2kPa,12.5)。日本專(zhuān)利No.3788037(日本專(zhuān)利特開(kāi)No2000-012900，以下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)2)提供了一種自支撐GaN襯底，其具有不小于20mm的直徑，不小于70um的厚度以及當(dāng)轉(zhuǎn)換成50mm直徑的實(shí)例時(shí)不大于0.55mm的彎曲(翹曲)，通過(guò)在GaAs襯底上形成具有錯(cuò)列方式小窗口的掩模，用HVPE方法在該襯底上生長(zhǎng)GaN晶體至較大厚度且C面被保持，并將GaAs襯底去除。在具有50mm直徑的晶片中心處0.55的曲率(翹曲)等于大約600mm-0.6m的曲率半徑。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)2，當(dāng)采用HVPE方法時(shí)，生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為970°C、1020。C或1030°C，GaCl分壓Pcad被設(shè)定成lkPa或2kPa(0.010.02atm)，且NH3分壓PNH3被設(shè)定成4kPa或6kPa。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)2，當(dāng)GaCl分壓Pcad被設(shè)定成lkPa時(shí)，獲得的晶體盡管具有平坦表面，但在翹曲和內(nèi)部應(yīng)力方面很大，很可能破裂且不適合于使用，并且不能獲得不小于70wm的厚度。另一方面，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)2，當(dāng)GaCl分壓P^d被設(shè)定成2kPa時(shí)，獲得的晶體盡管具有粗糙表面但具有小的翹曲和內(nèi)部應(yīng)力。NH3分壓PNH3被設(shè)定成6kPa、12kPa或24kPa。V族/III族比例R5/3被設(shè)定成3、6或12。曲率半徑為大約lm。比電阻在0.00350.0083Qcm的范圍。獲得n型晶體。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2實(shí)例中描述的生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NH3分壓PNH3、GaCl分壓PGaC1，和V族/III族比例R5/3)表達(dá)為如下(1030。C，4kPa，lkPa，4)、(1030°C，6kPa，lkPa，6)、(970°C，6kPa，2kPa，3)、(970°C，6kPa，lkPa，6)、(970°C，6kPa，lkPa，6)、(1020。C,6kPa，2kPa，3)、U020。C，6kPa,2kPa，3)、(1030。C，6kPa，lkPa，6)、(97(TC，6kPa，2kPa，3)、(97(TC，12kPa，2kPa，6)和(970。C，24kPa，2kPa，12)。日本專(zhuān)利No.3788041(日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2000-022212，以下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)3)提出了一種制造GaN自支撐單晶襯底的方法:通過(guò)在GaAs襯底上形成掩模，提供緩沖層，用HVPE方法外延生長(zhǎng)GaN晶體同時(shí)保持晶體的C面，并且去除襯底和掩模，其中該掩模具有在[11-2]方向上以規(guī)則的間距排列并在[一IIO]方向上通過(guò)半節(jié)距布置的點(diǎn)狀窗口，具有在[11-2]方向上延伸的條狀窗口，或者具有在[一IIO]方向上延伸的條狀窗口。專(zhuān)利文獻(xiàn)3還涉及一種通過(guò)形成掩模和氣相沉積GaN晶體降低晶體中位錯(cuò)的方法，在該掩模中如圖1所示的大量小窗口以行和列以狹窄節(jié)距排列在下襯底1上。GaCl分壓Pcjad被設(shè)定成lkPa(O.Olatm)或者2kPa(0.02atm)。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3，當(dāng)GaCl分壓PGaC1被設(shè)定成lkPa時(shí)，獲得的GaN晶體盡管具有平坦的表面但是內(nèi)部應(yīng)力和翹曲大并且很可能破裂。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3，當(dāng)GaCl分壓P&d被設(shè)定成2kPa時(shí)，獲得的GaN晶體具有粗糙的表面以及小的內(nèi)部應(yīng)力和翹曲，并且較不可能破裂。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3，當(dāng)生長(zhǎng)溫度設(shè)定為102(TC103(TC時(shí)，表面平坦，內(nèi)部應(yīng)力大且可能破裂。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3，當(dāng)生長(zhǎng)溫度設(shè)定為97(TC時(shí)，GaCl分壓被設(shè)定成2kPa且晶體較厚，獲得的GaN晶體具有粗糙表面以及小的內(nèi)部應(yīng)力和翹曲。NH3分壓P仰3為6kPa12kPa的范圍?？傊?，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3，用于制造具有小的翹曲、內(nèi)部應(yīng)力和粗糙表面以及較不可能破裂的GaN晶體的溫度、GaCl分壓、NH3分壓和V族/III族比例115/3分別設(shè)定為970°C、2kPa、612kPa、和大約3~6。比電阻為0.01Qcm0.017Qcm的范圍并獲得n型晶體。在專(zhuān)利文獻(xiàn)3的實(shí)例中描述的HVPE生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NH3分壓P^3、GaCl分壓Pc5W，和V族/ni族比例Rs/3)表達(dá)為如下U030。C，4kPa，lkPa，4)、U030。C，6kPa，lkPa，6)、(970°C，6kPa，2kPa，3)、(97(TC，6kPa，lkPa，6)、(970°C，6kPa，lkPa，6)、(1020。C，6kPa，2kPa，3)、(102(TC，6kPa，2kPa，3)、(1030。C，6kPa，lkPa，6)、(970。C，6kPa，2kPa，3)、(970°C，12kPa，2kPa，6)和(970°C，24kPa，2kPa，12)。根據(jù)國(guó)際公開(kāi)WO98/47170(以下將其稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)4)，將兩個(gè)或三個(gè)ELO(橫向外延過(guò)生長(zhǎng))掩模相互交替疊置以降低位錯(cuò)，以使用MOCVD方法或HVPE方法生長(zhǎng)Si摻雜的n型GaN晶體同時(shí)保持C面。ELO掩模在窗口中實(shí)現(xiàn)高位錯(cuò)密度和在掩模上方實(shí)現(xiàn)低位錯(cuò)密度。因此，當(dāng)提供兩排或三排ELO掩模以使窗口錯(cuò)列時(shí)，能降低位錯(cuò)。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)4，當(dāng)使用MOCVD方法時(shí)，V族/III族比例R5/3有利地為30-2000的范圍。在實(shí)例中，采用具有1200、2222、1800、1500、800或30的V族/III族比例R5/3的原料氣體。HVPE方法沒(méi)有被提及。Si用作n型摻雜劑。硅烷(SiH4)氣體用于摻雜。最初，用MOCVD方法形成高達(dá)ELO掩模窗口上方的梯形晶體，并且在晶體在ELO掩模上相互結(jié)合之前將MOCVD方法改變?yōu)镠VPE方法。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)4，生長(zhǎng)溫度優(yōu)選被設(shè)定為950°C1050°C。EPC公開(kāi)EP0942459A1(以下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)5)基本上與專(zhuān)利文獻(xiàn)4相同，提出了一種通過(guò)使用兩個(gè)或三個(gè)EL0掩模降低位錯(cuò)的方法。此外，日本專(zhuān)利No.3788104(日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2000-044400,以下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)6)首次提出了通過(guò)用氧氣作為n型摻雜劑摻雜GaN制造n型GaN襯底的方法。在專(zhuān)利文獻(xiàn)4和5中，采用了硅烷(SiH4)氣體和用Si作為n型摻雜劑摻雜晶體。由于硅烷氣體是爆炸性的，因此使用大量硅烷氣體用于生長(zhǎng)n型襯底是危險(xiǎn)的。專(zhuān)利文獻(xiàn)6發(fā)現(xiàn)氧在GaN晶體中形成淺施主能級(jí)。當(dāng)通過(guò)將水添加到諸如NH3或HC1的原料氣體并在GaAs襯底上提供ELO掩模用HVPE方法生長(zhǎng)GaN晶體時(shí)，晶體生長(zhǎng)的同時(shí)保持C面。但是，當(dāng)從原料引入氧時(shí)，形成施主能級(jí)，產(chǎn)生n型載流子并獲得n型晶體。此外，在寬濃度范圍內(nèi)活化比例是100%。專(zhuān)利文獻(xiàn)6首次公開(kāi)了氧是適合用于諸如襯底的厚晶體的n型摻雜劑的事實(shí)。日本專(zhuān)利No.3826825(日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2002-373864，以下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)7)公開(kāi)了當(dāng)用氧摻雜GaN晶體時(shí)觀察到明顯的各向異性的事實(shí)。換句話(huà)說(shuō)，專(zhuān)利文獻(xiàn)7公開(kāi)了不太可能經(jīng)過(guò)C面((0001)面)引入氧但可能通過(guò)除了C面之外的其它面引入氧的選擇性。專(zhuān)利文獻(xiàn)7提出了一種經(jīng)過(guò)在表面處形成的大量非C面的小面5f將氧引入到晶體中的方法，盡管如圖17所示生長(zhǎng)在c軸方向("0001"方向)上均勻進(jìn)行，或者一種通過(guò)采用具有非C面(hkmn)(0001)面)的GaN下襯底經(jīng)過(guò)非C面用氧摻雜晶體的方法，如圖18所示。專(zhuān)利文獻(xiàn)7首次公開(kāi)了在氧摻雜中明顯的各向異性。在專(zhuān)利文獻(xiàn)7的實(shí)例中描述的HVPE生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NH3分壓P鵬、HCl分壓PHd，和V族/III族比例Rs/3)表達(dá)為如下C1020。C，20kPa，lkPa，20)。日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2001-102307(以下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)8)新近提出了一種完全不同于ELO方法的降低位錯(cuò)密度的方法。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)8，通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂粕L(zhǎng)條件，確實(shí)制造了如圖3所示的大量的小面5f和由小面形成且具有各種尺寸的凹陷5p，并且保持小面5f和凹陷5p直到生長(zhǎng)結(jié)束而不會(huì)被掩埋。由于保持小面直到將結(jié)束而不被掩埋，因此該方法被稱(chēng)作小面生長(zhǎng)。在此，盡管凹陷5p是六棱錐或十二棱錐的形狀，但是為了簡(jiǎn)明在此僅顯示六邊角錐形狀的凹陷。分別如圖4和圖5凹陷p的透視圖和平面圖所示，當(dāng)晶體生長(zhǎng)同時(shí)保持由小面5f形成的凹進(jìn)部分(凹陷5p)時(shí)，晶體在凹陷5p中小面5f的法線(xiàn)5v方向上生長(zhǎng)。由于位錯(cuò)5t沿著生長(zhǎng)5v的方向延伸，因此位錯(cuò)5t在小面法線(xiàn)的方向上延伸。通過(guò)允許小面生長(zhǎng)，位錯(cuò)5t向邊界5b靠近。位錯(cuò)5t聚集在邊界5b下方(表面狀位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5pd)。由于小面生長(zhǎng)進(jìn)行，位錯(cuò)進(jìn)一步聚集在凹陷5p的底部。大量位錯(cuò)5t聚集的部分(缺陷以線(xiàn)的形式聚集位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)形成在凹陷5p的底部。由于位錯(cuò)以線(xiàn)的形式在表面狀位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5pd或者在位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h中聚集，因此即使總的位錯(cuò)沒(méi)有很大變化，其他部分中的位錯(cuò)密度也會(huì)減低。與ELO方法不同，這是一種從生長(zhǎng)的中間步驟至最后步驟有效降低位錯(cuò)密度的完全新的方法，且這種方法被稱(chēng)作小面生長(zhǎng)方法。由于根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)8的方法并不知道凹陷5p(凹進(jìn)部分)形成在何處，因此其被稱(chēng)作隨機(jī)小面，且將該方法與隨后的改進(jìn)相區(qū)別。獲得的晶體在表面中具有明顯的不規(guī)則性。在專(zhuān)利文獻(xiàn)8實(shí)例中描述的生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NH3分壓P醇HCl分壓PHd，和V族/III族比例R5/3)表達(dá)為如下(1050。C，20kPa，0.5kPa，40)、(IOO(TC，30kPa，2kPa，15)、(1050。C，20kPa，0.5kPa，40)、(1020°C，20kPa，lkPa，20)、(1000。C，30kPa，2kPa，15)、(IOO(TC，40kPa，3kPa，13)禾卩(980°C，微Pa,4kPa，10)。由于形成小面凹陷5p(稱(chēng)為通過(guò)小面5f形成的凹陷5p，以下相似理解)的位置是偶然的，因此專(zhuān)利文獻(xiàn)8可被稱(chēng)作隨機(jī)小面方法。根據(jù)該方法，晶體生長(zhǎng)不是局部特有的。因此，由于生長(zhǎng)的進(jìn)行一個(gè)聚集的位錯(cuò)會(huì)被再次分布。由于襯底可在其上承載器件，因此如果形成小面凹陷5p的位置能夠事先指定則會(huì)更加便利。如果位錯(cuò)能被限定以便避免其再次分布，則能全面的進(jìn)一步降低位錯(cuò)。根據(jù)日本專(zhuān)利No.3864870(日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2003-165799，以下被稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)9)，如圖6所示，分開(kāi)的、點(diǎn)狀覆蓋的部分(掩模3部分)規(guī)則排列的掩模3形成在下襯底1上。下襯底1暴露的部分(暴露部分le)比覆蓋部分(掩模3部分)大很多。GaN晶體被氣相沉積中被遮蔽的下襯底1上。由于在覆蓋部分(掩模3部分)晶體生長(zhǎng)被延遲，因此形成具有覆蓋部分(掩模3部分)用作底部的凹進(jìn)部分(小面凹陷5p)。通過(guò)使用點(diǎn)型掩模的GaN晶體5的小面生長(zhǎng)將參考圖9A9F描述。如圖9A所示，分開(kāi)的、點(diǎn)狀覆蓋部分(掩模3部分)形成在下襯底1上。當(dāng)?shù)壘w被氣相沉積時(shí)，如圖9B所示，晶體5僅在下襯底l的暴露部分le上，而不在覆蓋部分(掩模3部分)上生長(zhǎng)。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，如圖9C所示，晶體5進(jìn)一步積聚在暴露部分le上。在此，傾斜表面是具有低密勒指數(shù)的小面5f。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，如圖9D所示，形成具有覆蓋部分(掩模3部分)用作底部和傾斜表面用作小面5f的六棱錐或十二棱錐形小面凹陷5p。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，如圖9E所示，晶體5也在覆蓋部分(掩模3部分)上延伸，且該部分是位錯(cuò)以高密度聚集的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h。小面5f下方的部分是位錯(cuò)降低是小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z。平坦表面是C面5c。C面5c下方的部分是位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y。在此，GaN晶體中位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h、位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y和位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z都可通過(guò)用觀察熒光顯微鏡GaN晶體的可見(jiàn)光圖像來(lái)觀察。特別地，在通過(guò)熒光顯微鏡獲得的可見(jiàn)光圖像中，觀察到位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h為暗區(qū)，觀察到位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y為強(qiáng)亮度區(qū)域(強(qiáng)發(fā)光區(qū)域)，并觀察到位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z為弱亮度區(qū)域(弱發(fā)光區(qū)域)。分別參考于圖7和8中顯示的晶體5的透視圖和平面圖，通過(guò)花瓣?duì)钚∶?f形成的且為倒錐形的小面凹陷5p在GaN晶體5的表面中排列成行和列。在凹陷5p下方對(duì)應(yīng)莖的晶體區(qū)域是聚集了位錯(cuò)的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h。在莖(位錯(cuò)聚集晶體區(qū)域5h)下方對(duì)應(yīng)根的部分是覆蓋部分(掩模3部分)。平坦表面是C面5c。已經(jīng)生長(zhǎng)在C面5c下方的晶體區(qū)域(位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z)是低位錯(cuò)密度部分。已經(jīng)生長(zhǎng)在小面5f下方的晶體區(qū)域(位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z)也是低位錯(cuò)密度部分。為了相互區(qū)分，這個(gè)實(shí)施例被稱(chēng)作點(diǎn)型，并且這里的方法被暫時(shí)稱(chēng)作點(diǎn)小面生長(zhǎng)方法。如前所述，小面凹陷5p用于將位于小面5f上的位錯(cuò)5t聚集至邊界5b并進(jìn)一步將其聚集到凹陷底部。凹陷底部(在覆蓋部分(掩模3部分)上)用作聚集了位錯(cuò)的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h。位錯(cuò)一旦聚集就不會(huì)再次分布。因此，位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h也被稱(chēng)作"閉合的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域"。其他部分是位錯(cuò)已經(jīng)降低的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z(形成在小面下方)和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y(形成在C面下方)。由此獲得的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y實(shí)現(xiàn)了降低的位錯(cuò)。因此，位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y也共同被稱(chēng)作位錯(cuò)降低的晶體區(qū)域5yz。專(zhuān)利文獻(xiàn)9已經(jīng)首次引入了位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h、位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y的概念。盡管采用了掩模，但是掩模不包括如在ELO掩模中有精細(xì)節(jié)距的小窗口。代替地，具有相當(dāng)大尺寸的點(diǎn)狀(環(huán)形或矩形)覆蓋部分(掩模3部分)形成在下襯底1大的暴露部分le上(圖6)。圖1中顯示的ELO掩模具有面積小于覆蓋部分(掩模3部分)的下襯底1暴露部分le(窗口3w)，暴露部分le尺寸小(直徑12um)且以小節(jié)距提供(2um6ixm)。15與ELO掩模相反，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)9用作小面凹陷5p基礎(chǔ)的掩模3具有面積大于覆蓋部分(掩模3部分)的下襯底1暴露部分le。覆蓋部分(掩模3部分)具有相當(dāng)大的直徑(直徑20ym100um)。覆蓋部分(掩模3部分)的頂部用作小面凹陷底部。小面凹陷5p聚集且俘獲在其底部的位錯(cuò)并且不允許位錯(cuò)再次分布。具有高位錯(cuò)密度的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h形成在掩模3上，并且具有低位錯(cuò)密度的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y形成在掩模3周?chē)?。具有低位錯(cuò)密度的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y形成在未覆蓋掩模的下襯底1暴露部分le上。位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z直接形成在小面5f下方，并且位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y直接形成在C面生長(zhǎng)部分下方。位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y都是單晶和且位錯(cuò)密度較低。在點(diǎn)狀掩模周?chē)纬赏慕Y(jié)構(gòu)，S卩，位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y的結(jié)構(gòu)。在ELO中，高位錯(cuò)密度的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h形成在下襯底1暴露部分le上(掩模3中的窗口3w)，并且具有低位錯(cuò)密度的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y形成在覆蓋部分(掩模3部分)上。即，關(guān)系完全相反。專(zhuān)利文獻(xiàn)9的實(shí)例中的生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NH3分壓P,HCl分壓PHd，和V族/III族比例R5/3)表達(dá)為如下(畫(huà)。C，30kPa，2kPa，15)、(1030。C，30kPa，2.5kPa，12)、(1010°C,20kPa，2.5kPa,8)、(1030°C，25kPa，2.5kPa，10)、U050。C，30kPa，2.5kPa，12)、U030。C，25kPa，2kPa，12.5)和C1030。C，25kPa，2kPa，12.5)。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)9，掩模3包括規(guī)則分布的分開(kāi)的斑點(diǎn)(點(diǎn))。因此，位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h形成在點(diǎn)上，且位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y形成在其周?chē)?。由于諸如半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管的器件形成在位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5Z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y上，因此位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h的分布是不利的。于是，根據(jù)日本專(zhuān)利No.3801125(日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2003-183腦，此后稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)IO)，如圖10所示，具有規(guī)則間距平行帶狀覆蓋部分(掩模3部分)的掩模3形成在下襯底1上，并且隨著小面的形成GaN晶體在襯底上生長(zhǎng)。掩模3的覆蓋部分(掩模3部分)寬度Ds與下襯底暴露部分le的寬度Dw的總和是節(jié)距Dp(Dp=Ds+Dw)。Ds比Dw小很多。GaN晶體通過(guò)氣相沉積在下襯底1上生長(zhǎng)。分別參考圖11和12中顯示的晶體5的平面圖和透視圖，獲得大量平行的、具有平坦頂表面的峰谷型晶體作為GaN晶體5。相互平行的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h形成在覆蓋部分(掩模3部分)上，并且相互平行的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y形成在下襯底1的暴露部分上。在聚集了位錯(cuò)的平行掩模上形成的區(qū)域被稱(chēng)作位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h。在與這些位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h相鄰的小面5f下方持續(xù)生長(zhǎng)的晶體區(qū)域被稱(chēng)作位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z。在相鄰的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z、5z之間可以形成或可不形成位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)9，位錯(cuò)一旦以分開(kāi)的點(diǎn)狀聚集在形成于掩模上的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h中，就不會(huì)再次分布。換句話(huà)說(shuō)，在掩模上以分開(kāi)的點(diǎn)狀形成的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h是閉合的。相似地，位錯(cuò)一旦聚集在形成于帶狀掩模上的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h中就不再次分布。換句話(huà)說(shuō)，形成在帶狀掩模上的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h也是閉合的。位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z生長(zhǎng)在位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h之間?？梢孕纬苫虿恍纬晌诲e(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y。位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y是在C面下方生長(zhǎng)的晶體區(qū)域。根據(jù)生長(zhǎng)方法，位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y可以不存在。分別參考圖13和14顯示的晶體5的平面圖和透視圖，可獲得具有尖銳隆脊的峰谷型晶體作為GaN晶體5。相互平行的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h形成在覆蓋部分(掩模3部分)上。該部分是谷。在與其相鄰的下襯底1的暴露部分上，形成相互平行的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體部分5z。通過(guò)小面5f、5f形成的峰形成削尖的人字形，并且不存在C面5c部分。位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y不存在。換句話(huà)說(shuō)，得到的GaN晶體5具有這樣的結(jié)構(gòu)…位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h…。帶型小面生長(zhǎng)方法將參考圖15A15F描述。如圖15A所示，多個(gè)平行帶狀覆蓋部分(掩模3部分)形成在下襯底1上。當(dāng)?shù)壘w被氣相沉積在下襯底1上時(shí)，如圖15B所示，晶體5僅在下襯底1暴露部分le上生長(zhǎng)，而不在覆蓋部分(掩模3部分)上生長(zhǎng)。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，如圖15C所示，晶體5積聚在下襯底1暴露部分le上。在此，傾斜表面是具有較低密勒指數(shù)的小面5f。晶體5是通過(guò)覆蓋部分切割的平行的島狀。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，如圖15D所示，平行形成具有覆蓋部分(掩模3部分)作為底部并且通過(guò)平行的傾斜表面形成的V型溝槽，所述傾斜表面在相互相對(duì)的方向上傾斜。相對(duì)的傾斜表面通過(guò)小面5f、5f形成，所述小面5f、5f形成相同角度但是在傾斜方向上相對(duì)。在相鄰掩模3、3之間的晶體5的平坦表面是C面5c。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，如圖15E所示，晶體5也在覆蓋部分(掩模3部分)上蔓延。該部分是位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h，這里位錯(cuò)以高密度聚集。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，如圖15F所示，在掩模3上的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h向上延伸，基本保持其寬度Ds。小面5f、5f變得更大。直接在小面5f、5f下方的部分是位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z。晶界5k存在于位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h和位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z之間。晶界5k限制了在位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h中的位錯(cuò)。位于相鄰掩模3、3之間的部分上方的晶體5的平坦表面是C面5c。在C面5c下方的部分是位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y。C面5c逐漸變窄。具有帶狀結(jié)構(gòu)的晶體5之間的節(jié)距等于掩模3之間的節(jié)距Dp。掩模節(jié)距Dp是掩模3的的寬度Ds和下襯底1暴露部分le的寬度Dw的總和(Dp=Ds+Dw)。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，如圖16A所示，具有用作基部的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h和用作隆脊的C面5c的山脈狀平行晶體5生長(zhǎng)。與峰對(duì)應(yīng)的C面5c部分狹窄。位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z直接形成在小面5f下方并且C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y直接形成在C面下方。當(dāng)晶體5進(jìn)一步生長(zhǎng)時(shí)，晶體可向上生長(zhǎng)，保持如圖16A所示的形狀。替換地，如圖16B所示，晶體可像具有更尖銳的峰的平行山脈一樣地生長(zhǎng)。這種情況下，C面和C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y都不存在。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)10獲得的晶體5具有如下的帶狀結(jié)構(gòu)…位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h…，或者如下的帶狀結(jié)構(gòu)…位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z/位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h…。由于位錯(cuò)聚集在位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h中，因此位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y是單晶且位錯(cuò)密度較低。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)10的方法，由于形成了相互平行的帶狀掩模且形成了相互平行的帶狀位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h，因此該方法被稱(chēng)作帶型小面生長(zhǎng)方法。根據(jù)用這種方法獲得的晶體，由于線(xiàn)性形成了位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5Z，因此容易形成諸如半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管的器件。小面生長(zhǎng)方法完全不同于ELO方法。它們?cè)谘谀Ｐ螤?、尺寸、功能等方面相互不同。其中窗口以交錯(cuò)方式分布的ELO掩模在形狀和尺寸上不同于帶狀掩模，且它們能相互清楚地區(qū)分。帶狀掩模的寬度Ds的范圍為大約20um300um，且其節(jié)距Dp的范圍為大約lOOnm2000um。例如，帶狀掩模的寬度Ds設(shè)定為50um且其節(jié)距Dp設(shè)定為500um。根據(jù)使用點(diǎn)型或帶型掩模的小面生長(zhǎng)方法，由于位錯(cuò)聚集在掩模上的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h中且通過(guò)晶界5k閉合，因此位錯(cuò)不會(huì)再次分布。與位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h相鄰的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和與位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z相鄰的位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y位錯(cuò)密度低并且是單晶。該位錯(cuò)降低的晶體區(qū)域僅應(yīng)用作電流通過(guò)其的器件部分。由于GaN晶體具有{1—100}方向上的解理面，因此可以用自然解理面形成激光共振腔鏡面。由于實(shí)施用氧摻雜以獲得n型晶體，因此電流和n電極能形成在底表面處。在這一點(diǎn)上，GaN晶體優(yōu)于藍(lán)寶石襯底。ELO具有小的下襯底暴露表面，且生長(zhǎng)于其上的晶體具有高的位錯(cuò)密度。同時(shí)，ELO具有大的覆蓋部分(掩模部分)，且在覆蓋部分上的部分位錯(cuò)密度較低。相反，根據(jù)帶型小面方法，下襯底的暴露部分大且生長(zhǎng)于其上的晶體位錯(cuò)密度低，同時(shí)覆蓋部分(掩模部分)小且在覆蓋部分上的部分具有高的密度位錯(cuò)。專(zhuān)利文獻(xiàn)10實(shí)例中的生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NH3分壓PNH3、HCl分壓PHd，和V族/III族比例R5/3)表達(dá)為如下(腳。C，30kPa，2kPa，15)、(103(TC，30kPa，2.5kPa，12)、(1050。C，30kPa，2kPa，15)、U010。C，20kPa，2.5kPa，8)、(1030°C,25kPa，2kPa，12.5)和(1030°C，25kPa，2.5kPa，10)。日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2005-306723(以下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)ll)提出了一種通過(guò)使用H2、TMG和氨作為原料氣體和使用(CsH5)2Fe作為摻雜劑用MOCVD方法或者通過(guò)使用H2、HC1、Ga熔體和氨作為原料和使用(QH5)2Fe作為摻雜劑用HVPE方法在藍(lán)寶石(0001)襯底上生長(zhǎng)鐵摻雜的GaN晶體以獲得鐵摻雜的GaN襯底的方法。在專(zhuān)利文獻(xiàn)11的實(shí)例(MOCVD)中的生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NHs分壓P鵬、TMG分壓PTMG，和V族/III族比例R5/3)表達(dá)為如下(IOO(TC，15kPa，0.3kPa，50)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)ll的實(shí)例(HVPE方法)中的生長(zhǎng)條件通過(guò)(生長(zhǎng)溫度Tq、NH3分壓PNH3、HC1分壓PHC1，和V族/III族比例R5/3)表達(dá)為如下(IOO(TC，15kPa,0.3kPa，50)。
發(fā)明內(nèi)容目前已經(jīng)討論了用于發(fā)藍(lán)光二極管和半導(dǎo)體激光器的襯底的n型GaN襯底。也已經(jīng)作出制造含有小量Al或In的AlInGaN襯底的嘗試，但是這種襯底用于發(fā)光元件襯底的應(yīng)用。這種襯底為n型且具有高傳導(dǎo)性，并可向其供給高密度電流。硅(Si)或氧(0)可用作摻雜劑。一個(gè)方面，本發(fā)明涉及替代n型晶體的半絕緣(SI)GaN襯底晶體。即，本發(fā)明不涉及用于發(fā)光元件的n型襯底，而涉及用于FET等的應(yīng)用的SI襯底。在發(fā)光元件的情況下，由于高密度電流被供給到襯底，因此會(huì)由于位錯(cuò)形成惡化。用于側(cè)向電子器件的半絕緣GaN襯底(SI-GaN襯底)應(yīng)該具有耐壓特性和足以抵抗高電壓和大電流的高阻抗。襯底的高位錯(cuò)密度會(huì)導(dǎo)致漏電流，這不是優(yōu)選的。由于大量具有規(guī)則晶格結(jié)構(gòu)的GaN、InGaN和AlGaN薄膜層疊在襯底上，因此優(yōu)選較少位錯(cuò)。對(duì)于半絕緣GaN襯底，非常需要高絕緣、低翹曲、低位錯(cuò)密度和較不可能經(jīng)歷破裂的襯底。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1至10)的GaN襯底全部都具有低的電阻率。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)l的GaN襯底具有0.0050.08Qcm的電阻率，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)2的GaN襯底具有0.0035~0.0083Qcm的電阻率，并且根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3的GaN襯底具有0.010.017Qcm的電阻率。由于這些文獻(xiàn)沒(méi)有描述用n型摻雜劑摻雜，因此假設(shè)V族孔形成施主能級(jí)或者進(jìn)行用包含在原料氣體中的n型摻雜劑元素的摻雜。專(zhuān)利文獻(xiàn)4沒(méi)有詳細(xì)描述電阻率。專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，打算用Si作為摻雜劑并進(jìn)行了制造低電阻n型GaN襯底的嘗試。因此，評(píng)估電阻率較專(zhuān)利文獻(xiàn)1至3中進(jìn)一步降低了?？紤]到這些描述，常規(guī)GaN晶體的比電阻的上限可能在0.08Qcm左右。這些具有低電阻率的襯底不適合用于半絕緣襯底以用作側(cè)向電子器件的襯底。為了用作半絕緣m—v族氮化物襯底，希望襯底具有不小于1()SQcm的比電阻。根據(jù)該目的，還需要不小于1(^Qcm或不小于107Qcm的比電阻。根據(jù)用于制造GaN晶體的常規(guī)技術(shù)，不能制造這種高電阻率晶體。應(yīng)該怎么做來(lái)制造這種晶體？V族孔具有作為施主的功能。為了防止產(chǎn)生V族孔，應(yīng)增加供應(yīng)V族原料。如已經(jīng)描述的，在MOCVD方法中，V族/III族比例R5/3被設(shè)定為10002000，而如果V族/III族比例Rs/3進(jìn)一步升高，則會(huì)導(dǎo)致較多的原料浪費(fèi)。在HVPE中，V族/III族比例尺5/3在很多種情況下被設(shè)定為大約1250。盡管V族原料比例可進(jìn)一步升高，但是這會(huì)導(dǎo)致原料損失，這不是優(yōu)選的。通過(guò)使用高純度原料以便避免雜質(zhì)，可制造具有較高電阻率的氮化鎵晶體。然而，晶體自然地變成n型且不能獲得足以用于側(cè)向電子器件的半絕緣特性。作為替換，n型載流子的遷移可通過(guò)添加其它元素來(lái)抑制。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)ll，鐵摻雜GaN晶體具有半絕緣特性。由于采用了氣相沉積方法，因此應(yīng)該供應(yīng)氣相鐵化合物。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)ll，通過(guò)使用二(環(huán)戊二烯基)鐵作為摻雜劑用MOCVD方法在藍(lán)寶石襯底上制造氮化鎵晶體。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)ll，鐵摻雜的GaN晶體在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)而沒(méi)有使用掩模。鐵可提高GaN晶體的電阻率是一個(gè)新的概念。從專(zhuān)利文獻(xiàn)11中可發(fā)現(xiàn)用鐵摻雜對(duì)于制造半絕緣GaN是有效的。此外，對(duì)于用于諸如FET的電子元件的襯底，較少翹曲和低破裂產(chǎn)生率也是重要的。專(zhuān)利文獻(xiàn)11對(duì)于產(chǎn)生破裂或斷裂沒(méi)有記載。根據(jù)本發(fā)明制造半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底的方法包括以下步驟在下襯底上形成掩模，該掩模中具有10um100um的寬度或直徑Ds的點(diǎn)狀或帶狀覆蓋部分以250um2000um的間隔Dw排列；用HVPE方法在1040'C115(TC的溫度下通過(guò)供應(yīng)in族原料氣體和V族原料氣體以及含鐵氣體在下襯底上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體晶體，該原料氣體的V族/III族比例R^設(shè)定為1~10;以及去除下襯底，以因而獲得具有不小于lX105Qcm比電阻和不小于100iim厚度的自支撐半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底。在此，生長(zhǎng)溫度涉及用于晶體生長(zhǎng)的下襯底的溫度(襯底溫度)。A(lll)面GaAs晶片、藍(lán)寶石晶片、SiC晶片、GaN晶片等可用作下襯底。圖19示出了HVPE爐的示意性垂直截面圖。加熱器103提供在垂直的長(zhǎng)反應(yīng)器102的外側(cè)。加熱器103垂直延伸且被分成幾個(gè)部分，以使得能夠在垂直方向上產(chǎn)生任意溫度分布。反應(yīng)器102具有熱壁。含有Ga熔體的Ga貯存器104提供在反應(yīng)器102的上部中間部分。由自由旋轉(zhuǎn)且在垂直方向上移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸支撐的基座105提供在反應(yīng)器102的下部中。下襯底l放置在基座105上。第一原料氣體供應(yīng)管107將氫氣(H2)和氯化氫(HC1)的氣體提供到Ga貯存器104。作為HC1和Ga反應(yīng)的結(jié)果，GaCl氣體產(chǎn)生并向下移動(dòng)。第二原料氣體供應(yīng)管108將氫氣(H2)和氨(NH3)的氣體供給到上述下襯底1。作為GaCl和NH3反應(yīng)的結(jié)果，GaN產(chǎn)生并且GaN晶體在下襯底1上生長(zhǎng)。第三原料氣體供應(yīng)管110提供鐵(Fe)的氣態(tài)化合物和載氣(H2)的氣體混合物至反應(yīng)器中。所生長(zhǎng)的GaN晶體摻雜有鐵。在反應(yīng)之后，排出氣體和未反應(yīng)氣體通過(guò)氣體排出管109排出。二(環(huán)戊二烯基)鐵((C5H5)2Fe)或二(甲基環(huán)戊二烯基)鐵((CH3C5H4)2Fe)用作用鐵摻雜GaN晶體的原料。由于這些原料是氣態(tài)的，因此它們能以氣體的形式通過(guò)上述氣流通道引入反應(yīng)器中。這些原料被熱分解并被帶入晶體中，或者它們與HC1反應(yīng)以產(chǎn)生FeCl、FeCl2或FeCl3，然后被引入晶體中。鐵在由此制造的氮化物半導(dǎo)體襯底中的鐵濃度Cpe設(shè)定為如下1X102QcnT3》CFe》lX1016cm—3。氮化物半導(dǎo)體襯底具有不小于1X105Qcm的電阻率。掩模由Si02、SiON、SiN、A1N、八1203等組成。關(guān)于掩模的尺寸，在帶狀掩模的情況下，覆蓋部分(掩模3部分)的寬度Ds的范圍為10wm100ixm。在覆蓋部分(掩模3部分)之間的間隔Dw的范圍為250ixm2000um。節(jié)距Dp的范圍為260nm~2100wm。在此，滿(mǎn)足24Dp=Ds+Dw的關(guān)系。在點(diǎn)狀掩模的情況下，覆蓋部分(掩模3部分)的直徑Ds的范圍為10ym100um。在覆蓋部分(掩模3部分)之間的間隔Dw的范圍為250um2000um。節(jié)距Dp的范圍為260um2100um。在此，滿(mǎn)足Dp-Ds+Dw的關(guān)系。當(dāng)襯底溫度的范圍為104(TC108(TC時(shí)，生長(zhǎng)具有小面5f的人字形晶體5(II型)(圖20)，所述晶體在覆蓋部分(掩模3部分)上具有底部和在下襯底1暴露部分le上具有峰。在這種晶體5中，在掩模3上的部分是位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h，而在暴露部分le上方直接在小面5f下方的部分是位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z。圖20顯示了理想的實(shí)例，其中晶體表面以人字形生長(zhǎng)，目的是強(qiáng)調(diào)與圖21的對(duì)比。這種理想的實(shí)例僅當(dāng)使用帶狀掩模晶體在特定條件下生長(zhǎng)時(shí)才能獲得。如果使用點(diǎn)型掩模，則由于幾何限制不能獲得這種理想的實(shí)例。在很多情況下，無(wú)論使用點(diǎn)狀掩模和帶狀掩模中哪一個(gè)，C面5c(以虛線(xiàn)示出)實(shí)際上都形成在相鄰掩模3之間的中間位置處，并且位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y生長(zhǎng)在C面5c下方。由于該結(jié)構(gòu)包括不同區(qū)域諸如位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h和位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z，或者位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h和位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y，因此作為位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y中位錯(cuò)降低的結(jié)果而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)變(張力)能被減輕。圖20中顯示的II型晶體5在上表面上具有小面5f，并且其易于經(jīng)過(guò)小面5f吸收很多氧。在此，為n型雜質(zhì)的氧與用鐵摻雜的效果相抵消。因而，鐵濃度應(yīng)增加，且總體上雜質(zhì)數(shù)量可增加。當(dāng)襯底設(shè)定為108(TC115(TC的較高溫度時(shí)，具有均勻高度表面的I型晶體5生長(zhǎng)如圖21所示?；酒教沟腃面5c形成晶體表面。圖21也顯示了用于強(qiáng)調(diào)與圖20對(duì)比的理想實(shí)例。實(shí)際上，由于在掩模3上的部分是位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h，在掩模3上的部分在很多情況下可稍微凹進(jìn)。在下襯底1暴露部分le上的部分中，位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y以混合方式存在。由于交替存在不同的結(jié)構(gòu)，因此晶體內(nèi)的應(yīng)力能被減輕。由于圖21顯示的I型晶體5的生長(zhǎng)基本上沒(méi)有形成小面5f，因此不會(huì)引入氧。因而，用鐵摻雜的效果是顯著的，并且能從整體上降低雜質(zhì)濃度。由于雜質(zhì)數(shù)量小，因此I型晶體5有利之處在于內(nèi)應(yīng)力小且較不可能破裂。即，I型是一種最適于鐵摻雜氮化物半導(dǎo)體晶體的結(jié)構(gòu)。為了制造I型晶體，較高的溫度和較低的V族/III族比例R5/3是有利的。例如，襯底設(shè)定為108(TC115(TC的高溫且V族/in族比例Rs/3設(shè)定為110。此外，1090。C115(TC的襯底溫度和15的V族/UI族比例Rs/3能確保獲得I型結(jié)構(gòu)。當(dāng)V族/m族比例R5/3設(shè)定為110并且襯底溫度設(shè)定為108(TC左右(例如1070°C~1090°C)時(shí)，獲得用I型和II型混合類(lèi)型表示的具有梯形峰的晶體，如圖24所示。在圖20、21和24的三個(gè)截面圖中，顯示了這三種類(lèi)型(結(jié)構(gòu))晶體。在此，截面形狀在一定生長(zhǎng)溫度下(襯底溫度)突然變化的這種相變不會(huì)發(fā)生，但是晶體截面形狀會(huì)根據(jù)生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)或V族/III族比例R5/3持續(xù)變化。當(dāng)晶體在襯底溫度為11401150'C且V族/III族比例115/3設(shè)定為13的這種條件下生長(zhǎng)時(shí)，獲得如圖21中所示的具有理想平坦形狀的晶體表面的I型晶體。隨著晶體生長(zhǎng)中生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)的變低和V族/III族比例Rs,3的變高，圖21的I型晶體(平坦晶體表面)將轉(zhuǎn)換成圖2o的n型晶體(人字形晶體表面)。在用于氮化物半導(dǎo)體晶體的氣相沉積法中用于生長(zhǎng)溫度的1050'C115(TC的襯底溫度相當(dāng)高。I型生長(zhǎng)旨在即使用大的掩模，高的生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)也允許具有平坦表面的晶體生長(zhǎng)?？梢哉f(shuō)，110的V族/III族比例R5/3在氣相沉積氮化物半導(dǎo)體晶體的方法中是非常低的限度。本發(fā)明的觀念是通過(guò)設(shè)定低的v族/m族比例R5/3和高的生長(zhǎng)溫度來(lái)生長(zhǎng)鐵摻雜氮化物半導(dǎo)體晶體。關(guān)于在常規(guī)實(shí)例中生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)和v族/ni族比例r5/3的設(shè)定，在專(zhuān)利文獻(xiàn)111的說(shuō)明書(shū)中給出了示例性的襯底溫度和v族/in族比例Rs/3。圖22顯示了生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)和v族/m族比例R5/3之間的關(guān)系。橫坐標(biāo)表示生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)?？v座標(biāo)表示對(duì)數(shù)尺度的v族/m族比例R5/3。黑圓表示常規(guī)實(shí)例HVPE方法中的生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)和V族/III族比例R5/3。用白圓圈住的黑圓表示常規(guī)實(shí)例MOCVD方法中的值。附屬的數(shù)字表示所引用的專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)。一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)例。例如，在(970°C，100)的坐標(biāo)(生長(zhǎng)溫度Tq、V族/III族比例R5/3)處發(fā)現(xiàn)三個(gè)用白圓圈住的黑圓且看到數(shù)字1、l和1。這意味著在使用專(zhuān)利文獻(xiàn)1中的MOCVD方法的三個(gè)實(shí)例中設(shè)定了條件(970°C，100)。參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1，在生長(zhǎng)溫度95(TC和102(TC的生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)之間發(fā)現(xiàn)了表示使用HVPE的實(shí)例的九個(gè)黑圓。專(zhuān)利文獻(xiàn)4未表示清楚的實(shí)例。在MOCVD方法中，由于生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為96(TC至1050的范圍，且V族/III族比例115/3設(shè)定為1000、800等，因此結(jié)果通過(guò)實(shí)線(xiàn)表示。關(guān)于本發(fā)明中的II型晶體，白色三角形表示生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)和V族/III族比例R5/3。在生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050。C和V族/III族比例Rs/3設(shè)定為2.5的情況下有14個(gè)點(diǎn)。在生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C和V族/III族比例115/3設(shè)定為10的情況下有一個(gè)點(diǎn)。關(guān)于本發(fā)明中的I型晶體，白圓表示生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)和V族/III族比例R5/3。在生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為111(TC和V族/III族比例Rs/3設(shè)定為2.5的情況下有19個(gè)點(diǎn)。在生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1U0。C和V族/III族比例Rs,3設(shè)定為3的情況下有一個(gè)點(diǎn)。在生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為111(TC和V族/III族比例R5/3設(shè)定為1的情況下有一個(gè)點(diǎn)，以及在生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1100'C和V族/m族比例Rv3設(shè)定為2.5的情況下有一個(gè)點(diǎn)。在圖22中，根據(jù)本發(fā)明生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)和V族/III族比例R5/3的范圍被虛線(xiàn)包圍。1080°C的溫度適合于生長(zhǎng)介于I型和II型中間的混合型晶體。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2和3中，沒(méi)有采用大節(jié)距的掩模。有8個(gè)實(shí)例將V族/III族比例Rw設(shè)定為3。有2個(gè)實(shí)例將V族/III族比例R^設(shè)定為4。有10個(gè)實(shí)例將V族/III族比例Rv3設(shè)定為6。但是襯底溫度被設(shè)定為970°C、102(TC或1030°C，其未高于表示本發(fā)明下限的1040°C。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2和3中，沒(méi)有采用大節(jié)距的掩模且未用鐵進(jìn)行摻雜。由此，本發(fā)明在這三點(diǎn)上不同于專(zhuān)利文獻(xiàn)2和3。盡管專(zhuān)利文獻(xiàn)8首次引入小面生長(zhǎng)方法，但是沒(méi)有釆用大節(jié)距掩模。專(zhuān)利文獻(xiàn)8不同于本發(fā)明的三點(diǎn)為生長(zhǎng)溫度設(shè)定為105(TC，V族/III族比例Rw設(shè)定為40和未用鐵進(jìn)行摻雜。在專(zhuān)利文獻(xiàn)9和10中，采用了大節(jié)距的掩模。當(dāng)生長(zhǎng)溫度設(shè)定為1030。C或1050'C時(shí)，V族/III族比例R5/3被設(shè)定為12、12.5或15。當(dāng)V族/III族比例Rs,3設(shè)定為8時(shí)，生長(zhǎng)溫度被設(shè)定為IOI(TC。這里仍未用鐵進(jìn)行摻雜。根據(jù)本發(fā)明的II型晶體在這兩點(diǎn)上不同于專(zhuān)利文獻(xiàn)9和10。由于根據(jù)本發(fā)明的I型晶體具有基本平坦的晶體表面，因此本發(fā)明在這三點(diǎn)上不同于專(zhuān)利文獻(xiàn)9和10。專(zhuān)利文獻(xiàn)11僅是其中用鐵進(jìn)行摻雜的文獻(xiàn)。在MOCVD方法中，生長(zhǎng)溫度設(shè)定為1000。C且V族/III族比例R5/3設(shè)定為50。在HVPE方法中，生長(zhǎng)溫度設(shè)定為1000。C且V族/III族比例R5/3設(shè)定為50。沒(méi)有采用掩模。本發(fā)明在三點(diǎn)上不同于該專(zhuān)利文獻(xiàn)生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)、v族/m族比例Rv3和使用掩模。由于進(jìn)行用鐵的摻雜，因此鐵抵消了內(nèi)在的施主。由此能獲得具有不小于107Qcm的比電阻的半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底。由于大節(jié)距的掩模重復(fù)形成在下襯底上且晶體在其上生長(zhǎng)，因此諸如位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h、位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z、位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y等包括不同紋理的結(jié)構(gòu)在晶體中形成。由于該結(jié)構(gòu)減輕了晶體中的內(nèi)應(yīng)力，因此能獲得具有較少翹曲的晶體。由于生長(zhǎng)溫度被設(shè)定為1040"C115(TC的高溫且V族/11I族比例Rs/3被設(shè)定為1~10的低值，因此具有相當(dāng)平坦表面的晶體能在下襯底上均勻生長(zhǎng)，大節(jié)距掩模重復(fù)形成在該下襯底上，從而能在很大程度上防止氧的引入。因此，晶體結(jié)構(gòu)較不可能被擾亂，且較不可能發(fā)生翹曲和破裂。根據(jù)本發(fā)明的以下詳細(xì)描述，當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的前述和其他目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。圖1是顯示在下襯底上形成示例性掩模的平面圖；圖2A2G是顯示使用掩模方法的晶體生長(zhǎng)步驟的截面圖3是顯示使用小面生長(zhǎng)方法生長(zhǎng)的一部分晶體的透視圖；圖4是用于表示在小面生長(zhǎng)中凹陷底部處位錯(cuò)聚集的凹陷透視圖；圖5是用于表示在小面生長(zhǎng)中凹陷底部處位錯(cuò)聚集的凹陷平面圖；圖6是表示用于小面生長(zhǎng)的在下襯底上形成的具有點(diǎn)狀覆蓋部分的一部分點(diǎn)型掩模的平面圖7是表示在具有點(diǎn)型掩模的下襯底上保持小面生長(zhǎng)的示例性GaN晶體的透視圖8是表示在具有點(diǎn)型掩模的下襯底上保持小面生長(zhǎng)的示例性GaN晶體的平面圖9A9F是表示使用點(diǎn)型掩模用小面生長(zhǎng)方法生長(zhǎng)GaN晶體步驟的垂直截面圖IO是表示在用于小面生長(zhǎng)的下襯底上形成的一部分帶型掩模的的平面圖11是表示在具有帶型掩模的下襯底上保持小面生長(zhǎng)的示例性GaN晶體的平面圖12是表示在具有帶型掩模的下襯底上保持小面生長(zhǎng)的示例性GaN晶體的透視圖13是表示在具有帶型掩模的下襯底上保持小面生長(zhǎng)的另一示例性GaN晶體的平面圖14是表示在具有帶型掩模的下襯底上保持小面生長(zhǎng)的另一示例性GaN晶體的透視圖15A15F是表示使用帶型掩模用小面生長(zhǎng)方法生長(zhǎng)GaN晶體步驟的垂直截面圖16A和16B是表示使用帶型掩模用小面生長(zhǎng)方法生長(zhǎng)GaN晶體的另一步驟的垂直截面圖17是表示專(zhuān)利文獻(xiàn)7中公開(kāi)的示例性GaN晶體的截面圖；圖18是表示專(zhuān)利文獻(xiàn)7中公開(kāi)的另一示例性GaN晶體的截面圖；圖19是表示本發(fā)明中采用的示例性HVPE爐的截面圖；圖20是表示本發(fā)明中獲得的II型氮化物半導(dǎo)體晶體的截面圖；圖21是表示本發(fā)明中獲得的I型氮化物半導(dǎo)體晶體的截面圖；圖22是根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1~11和本發(fā)明，繪制的在使用氣相沉積方法的實(shí)例中生長(zhǎng)溫度和v族/ni族比例R^之間的關(guān)系圖，橫坐標(biāo)表示生長(zhǎng)溫度，縱坐標(biāo)表示對(duì)數(shù)尺度的V族/III族比例R5/3，并且提供給每個(gè)圖標(biāo)的數(shù)字表示專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)。圖23是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和比較例，繪制的對(duì)于樣品1~45的翹曲曲率半徑和破裂產(chǎn)生率之間的關(guān)系圖，橫坐標(biāo)表示翹曲曲率半徑，縱坐標(biāo)表示破裂產(chǎn)生率，提供給每一個(gè)圖標(biāo)的數(shù)字表示樣品號(hào)，白色圓形表示i型晶體的實(shí)施例，白色三角形表示n型晶體的實(shí)施例，和白色方形表示比較例，其還是未被描述；圖24是表示在本發(fā)明中獲得的混合型氮化物半導(dǎo)體晶體的截面圖25是表示在下襯底上形成的帶狀掩模的寬度Ds和間隔Dw的尺寸的平面圖26是表示在下襯底上形成的點(diǎn)狀掩模的直徑Ds和間隔Dw的尺寸的平面圖27是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和比較例，對(duì)于樣品1~45繪制的施主濃度和鐵濃度之間的關(guān)系圖，橫坐標(biāo)表示對(duì)數(shù)尺度的施主濃度，縱坐標(biāo)表示對(duì)數(shù)尺度的鐵濃度，并且提供給每一個(gè)圖標(biāo)的數(shù)字表示樣品號(hào)，白色圓形表示I型晶體的實(shí)例，白色三角形表示II型晶體的實(shí)例，白色方形表示比較例，其還是未被描述；圖28是表示通過(guò)在半絕緣GaN襯底上生長(zhǎng)GaN薄膜獲得的外延襯底的垂直截面圖29是表示通過(guò)在半絕緣GaN襯底上生長(zhǎng)GaN薄膜獲得的外延襯底上形成電極而獲得的HEMT的垂直截面圖30是通過(guò)在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN薄膜獲得的外延襯底的垂直截面圖31是示出通過(guò)在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN薄膜獲得的外延襯底上形成電極而獲得的HEMT的垂直截面圖。具體實(shí)施例方式根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)ii，襯底溫度設(shè)定為ioo(rc且v族/m族比例R5/3設(shè)定為50以便在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)摻雜鐵的GaN晶體。當(dāng)與專(zhuān)利文獻(xiàn)ll一樣，摻雜鐵的GaN晶體直接氣相沉積在下襯底上時(shí)，會(huì)引入外來(lái)的鐵離子并使晶格結(jié)構(gòu)扭曲。如果雜質(zhì)濃度(鐵濃度)高，則會(huì)產(chǎn)生大的應(yīng)力并且不能減輕這種應(yīng)力。此時(shí)，內(nèi)部應(yīng)變變大，因而破裂和翹曲會(huì)變多。除非減輕內(nèi)部應(yīng)力，否則不可能在以高濃度用Fe摻雜的同時(shí)抑制翹曲和破裂。專(zhuān)利文獻(xiàn)8、9和10中提出的小面生長(zhǎng)方法，通過(guò)在下襯底上提供具有大的下襯底暴露部分的掩模和通過(guò)在掩模3上方聚集位錯(cuò)(晶體缺陷)，具有在周邊部分(位錯(cuò)降低的晶體區(qū)域5yz，也就是說(shuō)，位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y;以下將相似地理解)降低位錯(cuò)的功能。即，可有意降低位錯(cuò)。在半絕緣襯底的情況下，為了抵抗大電流和高電壓，希望位錯(cuò)密度較低。此外，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)8、9和10中的小面生長(zhǎng)方法，在晶體中形成了不同結(jié)構(gòu)，即位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h、位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y,這減輕了應(yīng)力。因此，還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能獲得減輕翹曲和抑制破裂產(chǎn)生的效果。本發(fā)明也將小面生長(zhǎng)方法利用在制造鐵摻雜的GaN晶體中。根據(jù)一種小面生長(zhǎng)方法，如同專(zhuān)利文獻(xiàn)8，可不提供掩模。另一方面，根據(jù)另一種小面生長(zhǎng)方法，在將形成位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h、位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)區(qū)域5y的位置，能通過(guò)將掩模3貼附到下襯底1而被預(yù)選指定，如同專(zhuān)利文獻(xiàn)9和10。其中聚集了位錯(cuò)的位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h以及位錯(cuò)較少的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y交替提供的結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)晶體中減輕的內(nèi)部應(yīng)力。即使由于雜質(zhì)摻雜產(chǎn)生應(yīng)變，但是應(yīng)力減小了。因此，通過(guò)在下襯底上提供掩模的小面生長(zhǎng)方法對(duì)于制造高濃度雜質(zhì)摻雜的鐵摻雜GaN晶體是有用的。由于晶體生長(zhǎng)在掩模覆蓋部分被延遲且生長(zhǎng)優(yōu)先在下襯底的暴露部分上進(jìn)行，因此形成小面并降低了位錯(cuò)密度。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果形成小面，則晶體會(huì)經(jīng)過(guò)小面摻雜更多的氧，如專(zhuān)利文獻(xiàn)7所述。如專(zhuān)利文獻(xiàn)6所述，由于氧產(chǎn)生n型載流子，因此減輕了用鐵摻雜的效果。如果吸收氧，則應(yīng)該實(shí)施大量鐵原子的摻雜用于補(bǔ)償。此時(shí)，氧和鐵都以高濃度包含在晶體中。由于氧和鐵都不是原來(lái)存在于GaN晶體中的成分，因此其大量摻雜會(huì)扭曲晶體的晶格結(jié)構(gòu)。以高濃度添加氧和鐵降低了晶體的規(guī)則性，這會(huì)導(dǎo)致更高的位錯(cuò)密度，增加了內(nèi)應(yīng)力，加大翹曲，以及增加破裂產(chǎn)生率。為了實(shí)現(xiàn)半絕緣特性，用鐵摻雜是不可避免的，但氧不是必須的。因此希望最小化氧濃度。例如必須盡可能提純?cè)蠚怏w以去除氧和濕氣。不過(guò)，難以完全去除濕氣，且一些氧和濕氣保留在原料氣體中。如專(zhuān)利文獻(xiàn)7所述，經(jīng)過(guò)C面引入氧較不可能但是氧容易經(jīng)過(guò)小面引入。此時(shí)，為了降低氧的引入，似乎最好不形成小面而是實(shí)現(xiàn)C面生長(zhǎng)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)8、9和10之前，實(shí)施了C面生長(zhǎng)。因此，還可以返回到常規(guī)的、一般的C面生長(zhǎng)，如專(zhuān)利文獻(xiàn)15。但是這種方法與專(zhuān)利文獻(xiàn)11相同，且在破裂和翹曲方面不能獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)8、9和10的小面生長(zhǎng)方法不僅獲得了降低位錯(cuò)的功能而且獲得了減輕晶體中的內(nèi)應(yīng)力和減輕翹曲的功能。位錯(cuò)降低的效果和內(nèi)應(yīng)力降低的效果都是需要的。在此，本發(fā)明人已經(jīng)得出以下結(jié)論通過(guò)采用如專(zhuān)利文獻(xiàn)9和IO的具有大于掩模覆蓋部分的下襯底暴露部分，并且在覆蓋部分之間和暴露部分之間具有大節(jié)距的掩模，以及通過(guò)將襯底溫度和V族/III族比例115/3控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，抑制小面而可以實(shí)現(xiàn)具有較少翹曲和較少破裂產(chǎn)生的晶體生長(zhǎng)。例如，應(yīng)該做的是在襯底上生長(zhǎng)沒(méi)有形成小面的晶體，該襯底上以500nm的間隔提供了具有50um寬度的平行掩模。為了這樣做，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)該設(shè)定較高生長(zhǎng)溫度并應(yīng)該提供大量的III族原料(諸如Ga)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)設(shè)定為不低于108(TC的高溫且將v族/ni族比例R5/3設(shè)定為諸如11o的低值時(shí)，保持c面的晶體在以大節(jié)距提供的掩模上均勻生長(zhǎng)。當(dāng)生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)設(shè)定為1090。C以上且V族/ffl族比例R5/3設(shè)定為1~5時(shí)，保持C面的晶體似乎更可靠地生長(zhǎng)，如圖21所示。當(dāng)襯底溫度設(shè)定為111(TC且V族/111族比例115/3設(shè)定為11o時(shí)，晶體生長(zhǎng)而不形成小面。此時(shí)，較不可能引入氧。氧抵消了用鐵摻雜的功能。不引入氧的情況下，強(qiáng)烈地顯示出用鐵摻雜的效果。因此，氮化物半導(dǎo)體晶體具有半絕緣特性。作為在掩模上的晶體生長(zhǎng)，產(chǎn)生類(lèi)型不同的部分諸如位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h、位錯(cuò)降低的小面晶體區(qū)域5z或者位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y。這種部分降低了內(nèi)應(yīng)力，且因此會(huì)減輕翹曲和破裂。即使引入氧，應(yīng)該只可進(jìn)行數(shù)量足以中和氧的效果的鐵摻雜。即使引入了大量的雜質(zhì)，只要內(nèi)應(yīng)力小就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。如已經(jīng)描述的，如果結(jié)構(gòu)是類(lèi)型不同的部分諸如位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h、位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y以混合方式存在，則能減輕翹曲和破裂。因此，即使稍微降低生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)，在存在掩模結(jié)構(gòu)的情況下也能降低應(yīng)力。在104(TC左右較低的襯底溫度下氮化物半導(dǎo)體晶體在掩模結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)。此時(shí)，獲得小面生長(zhǎng)而非C面生長(zhǎng)，如圖20所示。盡管晶體生長(zhǎng)同時(shí)形成小面5f，但是只要V族/m族比例Rv3低，似乎能在某種程度上防止引入氧。此外，在生長(zhǎng)的初始階段，對(duì)于小面生長(zhǎng)，襯底溫度和V族/III族比例R5/3被控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，以減輕晶體中的位錯(cuò)和內(nèi)應(yīng)力。此后，對(duì)于c面生長(zhǎng)，襯底溫度和v族/in族比例R5/3被控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，以降低氧的引入量。由此能以少量的Fe摻雜來(lái)制造高阻GaN襯底。在如圖21所示，晶體生長(zhǎng)后具有平坦表面的晶體被稱(chēng)作I型，而如圖20所示，具有峰谷型表面的晶體被稱(chēng)作II型，用于區(qū)分。如果V族/m族比例R5/3低達(dá)110且生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)在1040"C107(TC的范圍內(nèi)，形成II型晶體5(圖20)。位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h的表面位于下部位置，小面5f以與該表面連續(xù)的方式形成，且在小面5f下方形成位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z。該圖表示使用帶狀掩模且不形成C面的極端實(shí)例的截面圖。在也是帶型掩模的情況下，C面5c位于相鄰掩模3之間的中間位置且存在位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y。在點(diǎn)狀掩模的情況下，無(wú)例外地形成C面5c且在C面5c下方存在位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y。如果V族/III族比例115/3低達(dá)1~10且生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)高達(dá)1090°C~1150°C,則形成I型晶體5(圖21)。表面平坦，并且位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h存在于掩模上且在表面暴露。其他部分中，位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y以混合方式存在。如果生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)設(shè)定為i型晶體生長(zhǎng)溫度和n型晶體生長(zhǎng)溫度中間的溫度(1070。C109(TC)，則獲得I型和II型的混合類(lèi)型的晶體5。形成如圖24所示的梯形形狀的晶體5。位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h形成在掩模上。位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y形成在下襯底1暴露部分le上。通過(guò)目前為止所進(jìn)行的研究可學(xué)習(xí)到很多關(guān)于在掩模上產(chǎn)生位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h的東西。位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h可簡(jiǎn)單地稱(chēng)作核心。位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h是其中聚集了位錯(cuò)的區(qū)域。位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h有三種變形。一種是多晶類(lèi)型且這種位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h被稱(chēng)作多晶層，其中存在取向不同的大量晶體顆粒。另一種是單晶類(lèi)型，其中位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h的c軸相對(duì)于其他部分(位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y)傾斜。在此，其他部分是其中c軸向上取向的單晶。這種位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h被稱(chēng)作傾斜層。剩下的一種是其中c軸向下取向的單晶類(lèi)型，也就是，其中位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h的晶軸取向相對(duì)于其他部分(位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y)完全相反的單晶類(lèi)型。這種位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h被稱(chēng)作反向?qū)?。反向?qū)幼钅軌蛳拗莆诲e(cuò)，其次是傾斜層。多晶層在俘獲位錯(cuò)方面是最弱的。不管點(diǎn)型還是帶型，提供在下襯底上的掩模具有比ELO的那些(直徑l2um，節(jié)距35iim，小的暴露部分)大很多的節(jié)距和暴露部分。因此能獲得包括諸如位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z、位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y和位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h的不同部分的結(jié)構(gòu)。如圖25所示，關(guān)于帶狀掩模3的尺寸，下襯底1掩模覆蓋部分的寬度Ds設(shè)定為10um~100um和相鄰覆蓋部分之間的間隔Dw設(shè)定為250um2000um。如圖26中所示，關(guān)于點(diǎn)狀掩模3的尺寸，下襯底1的掩模覆蓋部分的直徑Ds設(shè)定為10um~100wm且相鄰覆蓋部分之間的間隔Dw設(shè)定為250lim2000um。當(dāng)覆蓋部分(掩模部分)的直徑小于10um時(shí)，沒(méi)有成功地形成或保持位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h，并且即使形成位錯(cuò)聚集晶體區(qū)域5h，它也會(huì)消失。盡管覆蓋部分(掩模部分)之間的間隔超出2000um，也能形成位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h/位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體部分5z/位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y的結(jié)構(gòu)，但是除非晶體相當(dāng)厚，否則在位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h中不能完全俘獲位錯(cuò)。當(dāng)掩模具有如ELO方法的小尺寸時(shí)，隨著晶體生長(zhǎng)表面變得平坦(C面)，并且掩模的影響不久將被消除。但是，如果掩模具有大尺寸，即使生長(zhǎng)繼續(xù)也難以獲得平坦表面。根據(jù)小面生長(zhǎng)方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)9和10)，保持小面直到結(jié)束以降低位錯(cuò)。此外，存在翹曲和破裂的其他問(wèn)題。如果鐵摻雜的GaN在沒(méi)有掩模的下襯底上生長(zhǎng)并保持C面，如專(zhuān)利文獻(xiàn)ll，則當(dāng)作為自支撐襯底完成時(shí)鐵摻雜GaN會(huì)破裂或者會(huì)明顯翹曲。。根據(jù)本發(fā)明，類(lèi)型不同的結(jié)構(gòu)部分諸如位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z、位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y以混合方式存在于晶體中，以減輕晶體中的內(nèi)應(yīng)力。為了實(shí)現(xiàn)該目的，使用大節(jié)距Dp(間隔Dw和寬度Ds都較大；Dp=Ds+Dw)的掩模以形成諸如位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5z，位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h和位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域5y的結(jié)構(gòu)。然而，如果主要形成小面，則引入氧。因此，制造晶體以便可能通過(guò)升高溫度和降低V族/III族比例Rs/3獲得具有平坦表面的I型。I型是進(jìn)一步需要的。同時(shí)，由于II型能獲得半絕緣特性且其翹曲和破裂令人滿(mǎn)意，因此II型也可應(yīng)用并包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如上所述具有大直徑(寬度)且以大的間隔提供的掩模形成在下襯底上，用HVPE方法通過(guò)將襯底溫度設(shè)定為104(TC以上和供應(yīng)V族/ni族比例Rs/3在11o范圍內(nèi)的v族原料氣體和m族原料氣體以及鐵化合物原料氣體，在下襯底上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體晶體，并且隨后去除下襯底。在此，不特別限制從氮化物半導(dǎo)體晶體5去除下襯底1的方法，且采用諸如切割或摩擦的方法。本發(fā)明的要點(diǎn)在于制造自支撐鐵摻雜氮化物半導(dǎo)體晶體，所述晶體含有相對(duì)少量的氧并且實(shí)現(xiàn)了較少的翹曲和較低的破裂產(chǎn)生率。采用具有(111)Ga表面的GaAs作為下襯底并形成點(diǎn)狀掩模或帶狀掩模。掩模由Si02組成且厚度為60nm200nm。隨后將描述掩模尺寸(直徑或?qū)挾菵s，間隔Dw和節(jié)距Dp)。GaN膜用HVPE方法在掩模上生長(zhǎng)。最初，形成緩沖層，并且隨后形成厚的外延生長(zhǎng)層。用于緩沖層的條件如下。關(guān)于生長(zhǎng)緩沖層的條件，襯底溫度設(shè)定為50(TC55(TC，GaCl分壓Pcaci設(shè)定為80Pa(0.0008atm)，NH3分壓PNH3設(shè)定為16kPa(0.16atm)，且緩沖層具有50nm的厚度。緩沖層生長(zhǎng)中的V族/III族比例R5/3設(shè)定為200。在本發(fā)明中，重點(diǎn)在于生長(zhǎng)溫度和V族/III族比例R5/3，但是這是所重視的外延生長(zhǎng)(厚膜生長(zhǎng))期間的值。在形成緩沖層期間的v族/in族比例Rs/3并不重要。襯底中的"破裂產(chǎn)生"涉及在表面中產(chǎn)生不短于2.0mm的線(xiàn)性破裂，在表面中產(chǎn)生至少三條長(zhǎng)度為0.5mm2.0mm的線(xiàn)性破裂，或者在表面中產(chǎn)生至少21條長(zhǎng)度為0.3mm0.5mm的線(xiàn)性破裂。襯底中"無(wú)破裂產(chǎn)生"涉及在表面中產(chǎn)生0條不短于2.0mm的線(xiàn)性破裂，產(chǎn)生至多兩條長(zhǎng)度為0.5mm2.0mm的破裂，或者產(chǎn)生至多20條長(zhǎng)度為0.3mm0.5mm的破裂。破裂產(chǎn)生率(％)涉及通過(guò)用襯底總數(shù)去除在生長(zhǎng)的襯底當(dāng)中產(chǎn)生破裂的襯底數(shù)量并用其結(jié)果乘以IOO得到的值。施主濃度CD涉及n型雜質(zhì)的濃度。由于在此不用Si進(jìn)行摻雜，因此施主是氧(0)。艮口，施主濃度CD涉及形成施主能級(jí)的氧的濃度。氧濃度和鐵濃度都用SIMS(二次離子質(zhì)譜)測(cè)量。襯底的翹曲由曲率半徑R(單位m)表示。重復(fù)進(jìn)行了大量試驗(yàn)。在此，將描述45個(gè)樣品。樣品從145編號(hào)。樣品1~36、44和45表示本發(fā)明的實(shí)施例，而樣品3743表示比較例。在與樣品1~36、44和45對(duì)應(yīng)的實(shí)施例當(dāng)中，樣品121和44是I型(平坦表面)，且樣品2236和45是II型(人字形表面)。在比較例中，下襯底不具有掩模，并且晶體直接氣相沉積到平坦的下襯底上。特別試驗(yàn)了比較例37~43以確定掩模的效果且它們不屬于現(xiàn)有技術(shù)。在一些比較例中，溫度和V族/III族比例R5/3在本發(fā)明限制的范圍內(nèi)。表1示出了樣品編號(hào)，掩模間隔(單位um)，掩模寬度或直徑(單位um)，生長(zhǎng)溫度(°C)，PGa(表示GaCl分壓；單位kPa)，PN(表示氨分壓；單位kPa)，襯底尺寸(單位mm或英寸("))，厚度(單位um)，核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)類(lèi)型，晶面類(lèi)型，F(xiàn)e濃度Cpe(單位cm—3)，施主濃度CD(與氧濃度對(duì)應(yīng)；單位cm—3)，比電阻(Qcm)，破裂產(chǎn)生率(％)和翹曲曲率半徑(單位m)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>[實(shí)施例A:半絕緣襯底的實(shí)施例]具有50iim掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um的掩模間隔Dw形成在18mm方形的GaAs襯底上。樣品l特征在于使用了18mm方形的晶片作為下襯底。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓P冊(cè)3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50wm掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50ixm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。處理和去除GaAs襯底，以獲得具有400Pm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶型核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3,其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1017cnT3，鐵的引入量小。比電阻是lX107Qcm。由于鐵濃度低，因此絕緣性比較低。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是4X，這是非常低的并且是所有樣品中最低的。翹曲曲率半徑R是5.6m，翹曲足夠小。具有50um掩模寬度Ds的平行帶型掩模以500nm掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNm設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400wm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/m族比例尺5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50Pm的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是IX1017cnT3，鐵的引入量小。比電阻是lX107Qcm。由于鐵濃度低，因此絕緣性比較低。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生比例K是12%，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.2m，翹曲足夠小。具有50"m掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500ixm掩模間隔Dw形成在直徑3英寸(75mm)的GaAs襯底上。樣品3特征在于襯底的大尺寸。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaa設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400Pm以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/m族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50ym的核心寬度Ds且以500lim的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是IX1017cm—3，鐵的引入量小。比電阻是lX107Qcm。由于鐵濃度低，因此絕緣性比較低。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是18%,這是非常低的。翹曲曲率半徑R是6.0m，翹曲足夠小。[樣品4(實(shí)施例；I型)]具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500"m掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓P皿3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400ym厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rw設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50ym的核心寬度Ds且以500"m的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是IX1016crrT3，鐵的引入量小。比電阻是lX106Qcm。由于鐵濃度低，因此絕緣性比較低。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是12%，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.8m，且翹曲足夠小。具有50wm掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500wm掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓P皿3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為10kPa(O.latm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。V族/III族比例115/3設(shè)定為1。該樣品特征在于V族/III族比例Rs/3設(shè)定為1。從未在GaN晶體生長(zhǎng)中設(shè)定如此低的V族/III族比例R5/3。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Co是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度C&是lX1016cm—3，鐵的引入量小。比電阻是lX106Qcm。由于鐵濃度低，因此絕緣性比較低。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是12X，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.9m，翹曲足夠小。具有50wm掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500"m掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(0.1atm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為3.3kPa(0.033atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400"m以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R^設(shè)定為3。該樣品特征在于將V族/III族比例&/3設(shè)定為3。GaN晶體自支撐襯底包括具有50Pm的核心寬度Ds且以500wm的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度CD是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX10"cm—3，鐵的引入量小。比電阻是lX106Qcm。由于鐵濃度低，因此絕緣性比較低。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是15X，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.8m，翹曲足夠小。[樣品7(實(shí)施例；I型)]具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.4atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/m族比例&/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50ym的核心寬度Ds且以500"m的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cfe是IX1019cm—3，大量的鐵被引入。比電阻是lX10"Qcm。絕緣性非常高。由于氧(施主)較少且鐵濃度高，因此絕緣性高。該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生比例K是26X，這是比較低的。翹曲曲率半徑R是5.6m，翹曲足夠小。該樣品特征在于高絕緣性。具有50ym掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400ixm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50wm的核心寬度Ds且以500iim的核心間隔重復(fù)的平行帶型核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是1X10"cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是5X1019cm—3，大量的鐵被引入。比電阻是lX1012Qcm。絕緣性極高。由于氧(施主)較少且鐵濃度較高，因此絕緣性高。該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是20。^，這是比較低的。翹曲曲率半徑R是5.9m，翹曲足夠小。該樣品特征在于特別高的絕緣性。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500ym掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1110°C，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50pm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶型核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集晶體的區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是多晶層。晶面類(lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是IX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是16X，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.7m，翹曲足夠小。該樣品特征在于掩模上的晶體是多晶類(lèi)型而不是反向?qū)?。破裂、翹曲、比電阻等與掩模上的晶體是反向?qū)宇?lèi)型的實(shí)施例中的那些沒(méi)有很大差別。[樣品10(實(shí)施例；I型)]具有50wm掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50ixm掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50"m核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rv3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是傾斜層。晶面類(lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX10"cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是IX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是17%，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.9m，翹曲足夠小。該樣品特征在于掩模上的晶體是傾斜層的類(lèi)型而不是反向?qū)?。破裂、翹曲、比電阻等與掩模上的晶體是反向?qū)宇?lèi)型的實(shí)施例的那些沒(méi)有很大差別。具有10"m掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500"m掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。該樣品特征在于帶狀掩模寬度Ds窄達(dá)10um(O.Olmm)。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有10um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有l(wèi)Olim核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例尺5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有10ixm的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度C&是IX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是17%,這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.2m，翹曲足夠小。如果掩模寬度Ds小，則翹曲可更大或更小。另一方面，即使掩模寬度Ds被設(shè)定成10"m，翹曲也不會(huì)變得很大。不管掩模寬度Ds被設(shè)定成10um還是50um，翹曲沒(méi)有不同。具有25ixm掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。該樣品特征在于帶狀掩模寬度Ds窄達(dá)25ym(0.025mm)。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓P冊(cè)3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有25um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有25pm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400pm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有25ym的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度CD是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是19。％，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.2m，翹曲足夠小。如果掩模寬度Ds小，則翹曲可更大或更小。另一方面，即使掩模寬度Ds被設(shè)定成25um，翹曲也不會(huì)變得很大。不管掩模寬度Ds被設(shè)定成25iim還是50um，翹曲沒(méi)有不同。具有l(wèi)OOixm掩模寬度Ds的平行帶型掩模以500wm掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。該樣品特征在于帶狀掩模寬度Ds寬達(dá)100lim(O.lmm)。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓P冊(cè)3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400wm以上。在具有100um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有l(wèi)OOum核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400wm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有100lim的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是非常低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生比例K是19X，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.1m，翹曲足夠小。如果掩模寬度Ds大，則翹曲可更大或更小。另一方面，即使掩模寬度Ds被設(shè)定成100wm，翹曲也不會(huì)變得很大。不管掩模寬度Ds設(shè)定為100um還是50ttm，翹曲沒(méi)有不同。[樣品14(實(shí)施例；I型)]具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以250um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。該樣品特征在于帶狀掩模間隔Dw窄達(dá)250um(0.25mm)。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓P,3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50lim核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3被設(shè)定成2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以250"m的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是低施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是18X，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是6.0m，翹曲足夠小。如果掩模間隔Dw小，則翹曲和破裂會(huì)更小。另一方面，掩模間隔Dw被設(shè)定成500um或者250um，翹曲和破裂都沒(méi)有什么差別。具有50iim掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以750ym掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。該樣品特征在于帶狀掩模間隔Dw寬達(dá)750um(0.75mm)。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaa設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400iim以上。在具有50tim掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50!im核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400wm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50wm的核心寬度Ds且以750um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主依度Cd是lX1015cm—3，其是低施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是18%,這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.9m，翹曲足夠小。如果掩模間隔Dw大，則翹曲會(huì)變得更大。另一方面，即使掩模間隔Dw設(shè)定為750ixm，翹曲仍沒(méi)有變大。具有50lxm掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以1000um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。該樣品特征在于帶狀掩模間隔Dw寬達(dá)1000um(lmm)。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓Pcad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50nm掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例仗5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50wm的核心寬度Ds且以1000ixm的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度CD是1X1015cm—3，其是低施主濃度值。鐵濃度CFe是1X1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不髙，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是17X，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是5.7m，翹曲足夠小。如果掩模間隔Dw大，則翹曲會(huì)變得更大。另一方面，即使掩模間隔Dw被設(shè)定成1000wm，翹曲仍沒(méi)有變大。具有50iim掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以1500ym掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。該樣品特征在于帶狀掩模間隔Dw寬達(dá)1500um(1.5mm)。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGad設(shè)定誒4kPa(0.04atm)，且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50iim掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50ixm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400ixm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以1500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度CD是1X1015cm—3，其是低施主濃度值。鐵濃度CFe是1X1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是19X，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是3.9m，翹曲比較大。翹曲大可能是由于大的掩模間隔Dw(Dw=1500ixm)。如果最大可允許翹曲曲率半徑為2m3.5m的范圍，則也能使用根據(jù)該樣品的襯底。如果最大可允許翹曲曲率半徑為4m5m的范圍，則該樣品是不合格的?？稍试S的翹曲值根據(jù)目的而不同。[樣品18(實(shí)施例；I型)]具有50lim掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以2000um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。該樣品特征在于帶狀掩模間隔Dw寬達(dá)2000um(2mm)。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1110°C，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓P(jad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50"m掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400ym厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50wm的核心寬度Ds且以2000m的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1015Cm—3，其是低施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是17X，這是非常低的。翹曲曲率半徑R是3.3m，翹曲比較大。翹曲大可能是由于大的核心間隔Dw(Dw=2000iim)。如果最大可允許翹曲曲率半徑為2m3m的范圍，則也能使用根據(jù)該樣品的襯底。如果最大可允許翹曲曲率半徑為3.5m5m的范圍，則該樣品是不合格的。可允許的翹曲值根據(jù)目的而不同。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓PNH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm),并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50lim核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs,3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500ym的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX10ncrrT3，其是相對(duì)高的施主濃度值。鐵濃度Cfe是IX1017cm—3,相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX105Qcm。絕緣性非常低。然而，襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是24X。盡管相對(duì)可能產(chǎn)生破裂，但是能使用該襯底作為半絕緣襯底。翹曲曲率半徑R是5.5m，翹曲較小。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為lll(TC，NH3分壓P^3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400wm以上。在具有50ym掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R^設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500ixm的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1017cm—3,其是相對(duì)高的施主濃度值。鐵濃度Cpe是IX1019cm—3，大量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不是很高。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是16X。能獲得較不可能產(chǎn)生破裂的良好半絕緣襯底。翹曲曲率半徑R是5.2m，翹曲較小。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以5004m掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。最初，外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為105(TC，NH3分壓PwH3設(shè)定為10kPa(0.1atm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。隨后，外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為IIO(TC，NH3分壓P冊(cè)3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓Pcad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到1000iim以上。在具有50wm掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，且從在IIO(TC生長(zhǎng)獲得的部分切割GaN襯底，以獲得具有400lim厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs,3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50"m的核心寬度Ds且以500wm的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是lX1017cm—3，其是相對(duì)高的施主濃度值。鐵濃度Cpe是5X1019cnT3，大量的鐵被引入。比電阻是lX108Qcm。絕緣性比較高。該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是27X。盡管相當(dāng)可能發(fā)生破裂，但是該襯底能用作半絕緣襯底。翹曲曲率半徑R是5.3m,翹曲較小。具有50Pm掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500"m掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C,NH3分壓PwH3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400ym以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50pm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例尺5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50wm的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Co是lX1015cm—3，其是很低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不是很高，然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是17X。能獲得較不可能產(chǎn)生破裂的良好半絕緣襯底。翹曲曲率半徑R是5.0m，翹曲較小。具有50ym掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為105(TC，NH3分壓P麗3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50ym掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50"m核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/m族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50ixm的核心寬度Ds且以500nm的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主依度Cd是lX1015cm—3，其是很低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1016cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX106Qcm。絕緣性比較低。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是13X。能獲得較不可能產(chǎn)生破裂的良好半絕緣襯底。翹曲曲率半徑R是5.5m，翹曲較小。具有50ym掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓P朋3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400ixm以上。在具有50ixm掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50ixm的核心寬度Ds且以500wm的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX1017cm—3，其是相當(dāng)高的值。鐵濃度C^是lX1019cm一3，大量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是16X。能獲得較不可能產(chǎn)生破裂的良好半絕緣襯底。翹曲曲率半徑R是5.7m，翹曲較小。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500ym掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓PKm設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50iim核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs,3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50ixm的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX1017cm—3，其是相當(dāng)高的值。鐵濃度Cfe是5X1019cm—3，極大量的鐵被引入。比電阻是lX108Qcm。絕緣性比較高。該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是29X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.3m，翹曲較小。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500"m掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為105(TC，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50"m的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度C。是lX1019cm—3，其是極高的值。鐵濃度CFe是7X10"cm一3，極大量的鐵被引入。比電阻是lX105Qcm。絕緣性極低，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是29X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是6.0m，翹曲較小。具有50ym掩模寬度Ds的平行帶型掩模以500wm掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50Pm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs,3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50^m的核心寬度Ds且以500iim的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主依度Cd是lX1019cm—3，其是極高的值。鐵濃度CFe是8X1019011—3，極大量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高，然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是28X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.1m，翹曲較小。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500Pm掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq為1050°C，NH3分壓P^!3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50ixm掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50wm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50"m的核心寬度Ds且以500ym的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX1017cm—3，其是相當(dāng)高的值。鐵濃度Cpe是lX1017cm一3，且引入鐵的量相對(duì)小。比電阻是lX105Qcm。絕緣性極低，然而該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是23X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.7m，翹曲較小。具有50ixm掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50ym掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50nm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400wm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50iim的核心寬度Ds且以500nm的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX10"cm—3，其是低值。鐵濃度Cpe是lX1019cm—3，大量的鐵被引入。比電阻是lX10"Qcm。絕緣性極高，且該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是270/^。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.4m，翹曲較小。62具有50ym掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500wm掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓P皿3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaCI設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是低值。鐵濃度C^是5X1019cm—3，極大量的鐵被引入。比電阻是lXl(^Qcm。絕緣性極高。破裂產(chǎn)生率K是18。％，這是相當(dāng)?shù)偷闹?。翹曲曲率半徑R是5.7m,翹曲較小。具有50ym掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50"m核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400"m厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs,3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度C。是lX1019cm—3，其是很高的值。鐵濃度CFe是7Xl()Wcm一3，極大量的鐵被引入。比電阻是lX105Qcm。絕緣性極低。破裂產(chǎn)生率K是27X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底仍是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是6.0m，翹曲較小。具有50ym掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓P^3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50nm掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50Pm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50ym的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Co是lX1019cm—3，其是極高的值。鐵濃度CFe是8Xl(^cm—3，極大量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高。破裂產(chǎn)生率K是29X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底仍是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.6m，翹曲較小。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓PMm設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs,3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50wm的核心寬度Ds且以500ixm的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是低施主濃度。鐵濃度Cpe是7Xl(Tcm—3，極大量的鐵被引入。比電阻是3Xl(^Qcm。絕緣性極高。破裂產(chǎn)生率K是27X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底仍是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.5m,翹曲較小。具有50ym掩模寬度Ds的平行帶型掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓P仰3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50pm核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)印＞骖?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX1015cm—3，其是低值。由于獲得II型晶體，因此晶體摻雜有大量氧。鐵濃度Cpe是8X1019cm—3，極大量的鐵被引入。比電阻是5Xl(^Qcm。絕緣性極高。破裂產(chǎn)生率K是28X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底仍是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.0m，翹曲較具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓P^3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaC1設(shè)定為2kPa(0.02atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50wm掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例115/3設(shè)定為5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50Pm的核心寬度Ds且以500um的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX1019cm—3。由于獲得了II型晶體，因此晶體摻雜有大量氧。鐵濃度CFe是7X10^nT3，極大量的鐵被引入。比電阻是1X105Qcm。絕緣性極低。破裂產(chǎn)生率K是29X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底仍是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.0m，翹曲較小。具有50um掩模寬度Ds的平行帶狀掩模以500wm掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓P冊(cè)3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGaCI設(shè)定為lkPa(O.Olatm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。在具有50um掩模寬度的平行帶狀掩模上形成具有50um核心寬度的GaN晶體的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為10。GaN晶體自支撐襯底包括具有50um的核心寬度Ds且以500"m的核心間隔重復(fù)的平行帶狀核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主濃度Cd是lX1019cm—3，其實(shí)極高的值。由于獲得了II型晶體，因此晶體摻雜有大量氧。鐵濃度Cpe是8Xl(Tcm—3，極大量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高。破裂產(chǎn)生率K是28X。盡管該值相當(dāng)高，但是該襯底仍是有用的襯底。翹曲曲率半徑R是5.0m，翹曲較小。緩沖層在直徑2英寸(50mm)而沒(méi)有形成掩模的GaAs襯底上形成，并且隨后外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm),以及GaCl分壓Pcad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。由于沒(méi)有提供掩模，因此不存在核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。具有平坦C面的晶體在襯底上均勻生長(zhǎng)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/m族比例R5/3設(shè)定為2.5。在表面處暴露的晶面是C面。C面是平坦表面。由于沒(méi)有提供掩模，因此實(shí)現(xiàn)了C面生長(zhǎng)。施主濃度Cd是lX1015cm—3。由于獲得了C面生長(zhǎng)，因此較不可能將氧(施主)引入到晶體中并且施主濃度極低。晶體幾乎不摻雜氧。鐵濃度Cpe是lX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高。破裂產(chǎn)生率K是77X，這是極高的值。翹曲曲率半徑R是1.4m，這意味著翹曲非常大。這是由于GaN晶體在下襯底上沒(méi)有形成掩模的情況下生長(zhǎng)。該襯底不適合于用作在其上形成器件的襯底。[樣品38(比較例；無(wú)掩模)]緩沖層在直徑2英寸(50mm)而沒(méi)有形成掩模的GaAs襯底上形成，并且隨后外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓Pcad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400wm以上。由于沒(méi)有提供掩模，因此不存在核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。具有平坦C面的晶體在襯底上均勻生長(zhǎng)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/m族比例R5。設(shè)定為2.5。在表面處暴露的晶面是C面。C面是平坦表面。由于沒(méi)有提供掩模，因此實(shí)現(xiàn)了C面生長(zhǎng)。施主濃度Cd是lX1015cm—3。由于獲得了C面生長(zhǎng)，因此較不可能將氧(施主)引入晶體中并且施主濃度極低。晶體幾乎不摻雜氧。鐵濃度Cpe是lX1016cm—3，引入的鐵量非常小。比電阻是lX106Qcm。絕緣性比較低。破裂產(chǎn)生率K是75X，這是極高的值。翹曲曲率半徑R是1.6m,這意味著翹曲非常大。這是由于GaN晶體在下襯底上沒(méi)有形成掩模的情況下生長(zhǎng)。該襯底不適合于用作在其上形成器件的襯底。緩沖層在直徑2英寸(50mm)而沒(méi)有形成掩模的GaAs襯底上形成，并且隨后外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為103(TC，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓Pcaa設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。由于沒(méi)有提供掩模，因此不存在核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。具有平坦C面的晶體在襯底上均勻生長(zhǎng)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。在表面處暴露的晶面是C面。C面是平坦表面。由于沒(méi)有提供掩模，因此實(shí)現(xiàn)了C面生長(zhǎng)。施主濃度Cd是lX1015cm—3。由于獲得了C面生長(zhǎng)，因此較不可能將氧(施主)引入晶體中并且施主濃度極低。晶體幾乎不摻雜氧。鐵濃度Cfe是lX1019cnT3，引入了極高濃度的鐵。比電阻是lX10"Qcm。絕緣性高。破裂產(chǎn)生率K是88%，這是極高的值。翹曲曲率半徑R是1.9m，這意味著翹曲非常大。該襯底不適合于用作在其上形成器件的襯底。緩沖層在直徑2英寸(50mm)而沒(méi)有形成掩模的GaAs襯底上形成，并且隨后外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1030°C,NHs分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓Pcad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。由于沒(méi)有提供掩模，因此不存在核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。具有平坦C面的晶體在襯底上均勻生長(zhǎng)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。在表面處暴露的晶面是C面。C面是平坦表面。由于沒(méi)有提供掩模，因此實(shí)現(xiàn)了C面生長(zhǎng)。施主濃度Cd是lX1015cm—3。由于獲得了C面生長(zhǎng)，因此較不可能將氧(施主)引入晶體中且施主濃度極低。晶體幾乎不摻雜氧。鐵濃度Cfe是5X10l9cm—3，引入了高濃度的鐵。比電阻是lX1012Qcm。絕緣性高。破裂產(chǎn)生率K是97X，這是極高的值。翹曲曲率半徑R是1.8m，這意味著翹曲非常大。該襯底不適合于用作在其上形成器件的襯底。緩沖層在直徑2英寸(50mm)而沒(méi)有形成掩模的GaAs襯底上形成，并且隨后外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為IOIO'C，NHb分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓Pcad設(shè)定為4kPa(0.04atm),并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。由于沒(méi)有提供掩模，因此不存在核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。具有平坦C面的晶體在襯底上均勻生長(zhǎng)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。在表面處暴露的晶面是C面。C面是平坦表面。由于沒(méi)有提供掩模，因此實(shí)現(xiàn)了C面生長(zhǎng)。施主濃度C。是lX1017cm—3。盡管獲得了C面生長(zhǎng)，施主濃度也相當(dāng)高。鐵濃度C&是lX1017cm—3，相當(dāng)量的鐵被引入。比電阻是lX105Qcm。絕緣性很低。破裂產(chǎn)生率K是68X，這是高的值。翹曲曲率半徑R是1.4m，這意味著翹曲非常大。該襯底不適合于用作在其上形成器件的襯底。緩沖層在直徑2英寸(50mm)而沒(méi)有形成掩模的GaAs襯底上形成，并且隨后外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1010°C，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓Pcad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。由于沒(méi)有提供掩模，因此不存在核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。具有平坦C面的晶體在襯底上均勻生長(zhǎng)。去除GaAs襯底，以獲得具有400wm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。在表面處暴露的晶面是C面。C面是平坦表面。由于沒(méi)有提供掩模，因此實(shí)現(xiàn)了C面生長(zhǎng)。施主濃度Cd是lX1017cm—3。盡管獲得了C面生長(zhǎng)，施主濃度也相當(dāng)高。鐵濃度Cpe是lX1019cm—3，引入了高濃度的鐵。比電阻是lX107QCm。絕緣性不高。破裂產(chǎn)生率K是90X，這是極高的值。翹曲曲率半徑R是1.4m，這意味著翹曲非常大。該襯底不適合于用作在其上形成器件的襯底。緩沖層在直徑2英寸(50mm)而沒(méi)有形成掩模的GaAs襯底上形成，并且隨后外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NH3分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓PGad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。由于沒(méi)有提供掩模，因此不存在核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。具有平坦C面的晶體在襯底上均勻生長(zhǎng)。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/m族比例R5/3設(shè)定為2.5。在表面處暴露的晶面是C面。C面是平坦表面。由于沒(méi)有提供掩模，因此實(shí)現(xiàn)了C面生長(zhǎng)。施主濃度Cd是lX1017cm—3。盡管獲得了C面生長(zhǎng)，施主濃度也相當(dāng)高。鐵濃度C&是5X1019cm—3，引入了高濃度的鐵。比電阻是lX108Qcm。絕緣性比較高。破裂產(chǎn)生率K是95X，這是極高的值。翹曲曲率半徑R是1.6m，這意味著翹曲非常大。這是由于沒(méi)有形成掩模。該襯底不適合于用作在其上形成器件的襯底。具有50um掩模直徑Ds的點(diǎn)型掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為IIO(TC，NH3分壓P冊(cè)3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓P&ci設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。具有直徑50um核心的GaN晶體的點(diǎn)型核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)形成在具有50um掩模直徑的點(diǎn)型掩模上。去除GaAs襯底，以獲得具有400ixm厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例R5/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50"m的核心直徑Ds且以500um的核心間隔Dw重復(fù)的點(diǎn)型核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是I型。由于生長(zhǎng)溫度Tq高，因此獲得I型。施主濃度Cd是1X1015cm—3，其是極低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是1X1017cm—3，引入的鐵量不是很大。比電阻是lX107Qcm。由于鐵濃度低，因此絕緣性比較低。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是20%，這是極低的。翹曲曲率半徑R是3.2m。[樣品45(實(shí)施例；II型點(diǎn)型)]具有50um掩模直徑Ds的點(diǎn)型掩模以500um掩模間隔Dw形成在直徑2英寸(50mm)的GaAs襯底上。在形成緩沖層之后，外延生長(zhǎng)GaN晶體。外延生長(zhǎng)溫度Tq設(shè)定為1050°C，NHb分壓pnh3設(shè)定為10kPa(O.latm)，以及GaCl分壓Pcad設(shè)定為4kPa(0.04atm)，并且進(jìn)行外延生長(zhǎng)直到厚度達(dá)到400um以上。具有直徑50ixm核心的GaN晶體的點(diǎn)型核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)形成在具有50um掩模直徑的點(diǎn)型掩模上。去除GaAs襯底，以獲得具有400um厚度的GaN晶體自支撐襯底。V族/III族比例Rs/3設(shè)定為2.5。GaN晶體自支撐襯底包括具有50ym的核心直徑Ds且以500um的核心間隔Dw重復(fù)的點(diǎn)型核心(位錯(cuò)聚集的區(qū)域5h)。核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)的晶體類(lèi)型是反向?qū)?。晶面?lèi)型是II型。由于生長(zhǎng)溫度Tq比較低，因此獲得II型。施主依度Cd是lX1015cnT3，其是極低的施主濃度值。鐵濃度Cpe是lX1017cm—3，引入的鐵量不是很大。比電阻是lX107Qcm。絕緣性不高。然而，該襯底能用作半絕緣襯底。破裂產(chǎn)生率K是18X。能獲得較不可能產(chǎn)生破裂的良好半絕緣襯底。翹曲曲率半徑R是3.2m，且翹曲較[制造包括帶狀核心類(lèi)型半絕緣襯底的器件][器件樣品46(實(shí)施例；I型)用金屬有機(jī)化合物氣相外延(OMVPE)方法在I型晶體類(lèi)型和3英寸直徑的半絕緣GaN襯底上制造具有HEMT(高電子遷移率晶體管)結(jié)構(gòu)的外延晶片，該板絕緣GaN襯底通過(guò)樣品3制造(帶型核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)，間隔500ym，核心寬度50ixm，比電阻為1X107Qcm)(圖28)。特別是，參考圖28，半絕緣GaN襯底5s放置在OMVPE裝置的反應(yīng)器(未示出)中，含有氫、氮和氨的氣體被供應(yīng)到反應(yīng)器中，并進(jìn)行20分鐘加熱處理同時(shí)將半絕緣GaN襯底5s的溫度保持在1100。C。隨后，將半絕緣GaN襯底5s的溫度升高到1130°C并將氨和三甲基鎵(TMG)供應(yīng)到反應(yīng)器中，以在半絕緣GaN襯底5s上生長(zhǎng)GaN外延層202至1.5ixm的厚度。將三甲基鋁(TMA)、TMG和氨供應(yīng)到反應(yīng)器中，以在GaN外延層202上生長(zhǎng)具有20%A1組分的AlGaN外延層204至30nm厚度。外延襯底210通過(guò)這些步驟制造。接下來(lái)參考圖29，通過(guò)以下步驟制造HEMT器件200。通過(guò)光刻、EB(電子束)氣相沉積和剝離，在外延襯底210的AlGaN外延層204上制造源極206和漏極207。Ti/Al/Ti/Au(各自的厚度為20/100/20/300nm)用于電極。在剝離之后，在60(TC下進(jìn)行用于合金化的熱處理1分鐘。之后，通過(guò)相似步驟制造柵極208。制造柵極208以在平行于帶狀核心(位錯(cuò)聚集晶體區(qū)域5h)的方向上排列且不形成在帶狀核心上。Ni/Au(各自厚度是50/500nm)用于柵極208。柵極長(zhǎng)度是2um。(將其用作器件樣品46)此外，參考圖30，為了制備器件樣品48，以相似方式在藍(lán)寶石襯底7上生長(zhǎng)用于形成HEMT結(jié)構(gòu)的外延層。在生長(zhǎng)外延層的步驟中，對(duì)藍(lán)寶石襯底7在1170'C下進(jìn)行熱處理10分鐘，并隨后生長(zhǎng)GaN籽晶層201。之后，與GaN襯底的情況相同，生長(zhǎng)GaN外延層202和AlGaN73外延層204以制造外延襯底310。此時(shí)，參考圖31，通過(guò)相似步驟制造HEMT器件300(圖31)。相互對(duì)比器件樣品46、47和48的柵極漏電流。在柵極電壓5V下，在樣品46中獲得lXl(^A/cr^的低柵極電流密度。另一方面，在樣品47和48中的柵極電流密度分別是lX103A/cm4QlX102A/cm2，與樣品46相比柵極漏電流明顯增加。由于柵極漏電流較小，因此晶體管的夾斷較佳且因此能實(shí)現(xiàn)高性能晶體管。器件樣品47中的柵極漏電流增加的原因似乎是在柵極下方存在隨機(jī)核心，因此因位錯(cuò)導(dǎo)致的漏電流增加。在器件樣品48中的柵極漏電流增加的原因似乎是，由于襯底由藍(lán)寶石制成，因此外延層中的位錯(cuò)密度變高(高達(dá)lX109/cm2)，因此因位錯(cuò)導(dǎo)致的漏電流變大。根據(jù)前述內(nèi)容，根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)獲得了小柵極漏電流的高性能HEMT和HEMT外延襯底。用金屬有機(jī)化合物氣相外延(OMVPE)方法在I型晶體的2英寸半絕緣GaN襯底上制造具有HEMT(高電子遷移率晶體管)結(jié)構(gòu)的外延晶片結(jié)構(gòu)，該半絕緣GaN襯底通過(guò)樣品44(點(diǎn)狀核心(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)間隔500ixm，核心直徑50um，比電阻lXl()7Qcm)制造(圖28)。特別地，參考圖28，半絕緣GaN襯底5s被放置在OMVPE裝置的反應(yīng)器中，含有氫、氮和氨的氣體被供應(yīng)到反應(yīng)器中，并進(jìn)行20分鐘加熱處理，同時(shí)將半絕緣GaN襯底5s的溫度保持在IIO(TC。隨后，將半絕緣GaN襯底5s的溫度升高到113(TC并將氨和三甲基鎵(TMG)供應(yīng)到反應(yīng)器，以在半絕緣GaN襯底5s上生長(zhǎng)GaN外延層202至1.5um的厚度。將三甲基鋁(TMA)、TMG和氨提供到反應(yīng)器中，以在GaN外延層202上生長(zhǎng)具有20%Al組分的AlGaN外延層204至30nm的厚度。通過(guò)這些步驟制造外延襯底210。接下來(lái)參考圖29，通過(guò)以下步驟制造HEMT器件200。通過(guò)光刻、EB氣相沉積和剝離，在外延襯底210的AlGaN外延層204上制造源極206和漏極207。Ti/Al/Ti/Au(各自厚度為20/100/20/300nm)用于電極。在剝離之后，在60(TC下進(jìn)行用于合金化的熱處理達(dá)1分鐘。之后，通過(guò)相似步驟制造柵極208。制造柵極208使其不形成在點(diǎn)狀核心區(qū)域(位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域5h)上。Ni/Au(各自厚度是50/500nm)用于柵極208。柵極長(zhǎng)度是2ixm。(將其用作器件樣品49)此外，參考圖30，為了制備器件樣品51，以相似方式在藍(lán)寶石襯底7上生長(zhǎng)用于形成HEMT結(jié)構(gòu)的外延層。在生長(zhǎng)外延層的步驟中，將藍(lán)寶石襯底7在117(TC下進(jìn)行熱處理10分鐘，并隨后生長(zhǎng)GaN籽晶層201。之后，與半絕緣GaN襯底的情況相同，生長(zhǎng)GaN外延層202和AlGaN外延層204以制造外延襯底310。此時(shí)，參考圖31，通過(guò)相似步驟制造HEMT器件300。相互對(duì)比器件樣品49、50和51的柵極漏電流。在柵極電壓5V下，在樣品49中獲得lXl()SA/cr^的低柵極電流密度。另一方面，在樣品50和51中的柵極電流密度分別是lX103A/cm^nlX102A/cm2，與樣品49相比柵極漏電流明顯增加。由于柵極漏電流較小，因此晶體管的夾斷較佳且因此能實(shí)現(xiàn)高性能晶體管。器件樣品50中的柵極漏電流增加的原因似乎是在柵極下方存在隨機(jī)核心，因此因位錯(cuò)導(dǎo)致的漏電流增加。在器件樣品51中的柵極漏電流增加的原因似乎是，由于襯底由藍(lán)寶石制成，因此外延層中的位錯(cuò)密度變高(高達(dá)lX109/cm2)，因此因位錯(cuò)導(dǎo)致的漏電流變大。根據(jù)前述內(nèi)容，根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)獲得了小柵極漏電流的高性能HEMT和HEMT外延襯底。圖22示出了與上述樣品136、44和45對(duì)應(yīng)的實(shí)施例的溫度和V族/III族比例R5/3的值，具有白色圓形(II)和白色三角形(I型)。所有這些值都在被虛線(xiàn)包圍的區(qū)域中(104(TC115(TC和V族/in族比例R5/3=l10)。比較例3743中的一些溫度和V族/III族比例R5/3包括在用虛線(xiàn)示出的框中，另一些沒(méi)有。由于沒(méi)有提供掩模，因此即使這些比較例的值位于用虛線(xiàn)示出的框內(nèi)，在破裂和翹曲方面這些比較例也是不合適的。提供比較例以確定掩模的效果。圖23通過(guò)點(diǎn)示出了的、樣品1至45的翹曲和破裂產(chǎn)生率，橫座標(biāo)表示翹曲曲率半徑(m)，縱坐標(biāo)表示破裂產(chǎn)生率。數(shù)字表示樣品號(hào)。白色圓形表示I型的樣品121和44。白色三角形表示II型的樣品22~36和45。白色方形與根據(jù)比較例的樣品3743對(duì)應(yīng)。根據(jù)比較例的樣品3743具有大的翹曲(曲率半徑lm2m)和6897%的破裂產(chǎn)生率，它們不適合用于在其上制造半導(dǎo)體器件的襯底。這是由于沒(méi)有在下襯底上提供掩模。比較I型和II型，翹曲(曲率半徑)為5m6m的范圍，它們之間不存在很大差別。I和II型的翹曲曲率半徑不小于3m，并分布在3m7m的范圍內(nèi)。破裂產(chǎn)生率不大于30%。I型的破裂產(chǎn)生率為4%~27%的范圍，且其中大部分分布在10%20%的范圍。II型的破裂產(chǎn)生率為13%~29%的范圍，且其中大部分為25%~29%的范圍。根據(jù)破裂觀點(diǎn)，i型優(yōu)于n型。i型和n性都可用于半絕緣襯底。圖27表示圖中樣品1~45的施主濃度(cm'"和鐵(Fe)濃度(cm'3)分布，其中橫坐標(biāo)表示施主(氧)濃度，縱坐標(biāo)表示鐵濃度。白色圓形表示I型，白色三角形表示II型，白色方形表示比較例。數(shù)字表示樣品號(hào)。能看出n型(白色三角形)施主濃度高。盡管i型的一些實(shí)例施主濃度也高(樣品19、20和21)，但是絕大部分I型樣品施主濃度低。關(guān)于II型，鐵摻雜量與施主量成比例地逐漸增加。另一方面，關(guān)于I型，盡管施主量小但是鐵量大。這一點(diǎn)上，也是I型較佳。此外，I和II型的樣品1~36以及根據(jù)比較例的樣品37~43的位錯(cuò)密度在20(TC下通過(guò)使用蝕刻劑蝕刻測(cè)量，蝕刻劑由磷酸和氫氟酸組成。通過(guò)使用100X的微分干涉光學(xué)顯微鏡和通過(guò)計(jì)算100X100um面積內(nèi)蝕刻凹陷的數(shù)目來(lái)進(jìn)行測(cè)量。因此根據(jù)比較例的樣品37~43的位錯(cuò)密度(蝕刻凹線(xiàn)密度)都在2乂107108/01112的范圍，而樣品1~36的位錯(cuò)密度不高于5X10Vcm2。特別是，具有超出4m的晶體翹曲曲率半徑的樣品位錯(cuò)密度不高于2X10"cm2，且具有超出5m的晶體翹曲曲率半徑的樣品的位錯(cuò)密度不高于105/0112的數(shù)量級(jí)。具有II型晶面的樣品的位錯(cuò)密度接近I型的一半。由于樣品21在生長(zhǎng)最初步驟中經(jīng)歷了小面生長(zhǎng)，因此盡管事實(shí)是樣品21具有I型的晶面，但是樣品21具有曲率半徑基本相等的樣品2、11、12和20大約一半的位錯(cuò)密度，并且樣品21與具有相似曲率半徑的II型樣品25的位錯(cuò)密度相同。當(dāng)也使用藍(lán)寶石襯底或者SiC襯底代替GaAs襯底用于制造樣品1~36時(shí)，獲得與樣品~36的那些相同的具有晶面、Fe濃度、施主濃度、比電阻、破裂產(chǎn)生率和翹曲曲率半徑的襯底。而且，作為使用與用GaN襯底作為樣品136的下襯底用于樣品136相同的條件下生長(zhǎng)的結(jié)果，獲得具有與樣品136的襯底相同的晶面、Fe濃度、施主濃度、比電阻、破裂產(chǎn)生率和翹曲曲率半徑的襯底。盡管本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)描述和示例，但是應(yīng)清楚理解，本發(fā)明僅為了說(shuō)明和實(shí)例且不用于限制，本發(fā)明的范圍通過(guò)附隨的權(quán)利要求解釋。權(quán)利要求1.一種制造半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底的方法，用于獲得具有不小于1×105Ωcm的比電阻和不小于100μm的厚度的自支撐半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底，該方法包括以下步驟在下襯底上形成掩模，在所述掩模中以250μm至2000μm的間隔Dw來(lái)排列具有10μm至100μm的寬度或直徑Ds的點(diǎn)狀或帶狀覆蓋部分；在1040℃至1150℃的生長(zhǎng)溫度下，通過(guò)供應(yīng)V族/III族比例R5/3被設(shè)定為1至10的III族原料氣體和V族原料氣體以及含有鐵的氣體，利用HVPE方法在所述下襯底上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體晶體；以及去除所述下襯底。2.如權(quán)利要求1所述的制造半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底的方法，其中通過(guò)將V族/III族比例&/3設(shè)定為1至5和將生長(zhǎng)溫度設(shè)定成109(TC至115(TC，生長(zhǎng)所述氮化物半導(dǎo)體晶體，該氮化物半導(dǎo)體晶體除了所述覆蓋部分之外具有基本平坦的晶體表面。3.如權(quán)利要求1所述的制造半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底的方法，其中通過(guò)將V族/III族比例R^設(shè)定為1至10和將生長(zhǎng)溫度設(shè)定為104(TC至107(TC，生長(zhǎng)所述氮化物半導(dǎo)體晶體，該氮化物半導(dǎo)體晶體具有的小面的底部位于所述覆蓋部分上且小面的峰部位于相鄰的所述覆蓋部分中間的位置。4.一種半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底，其具有不小于lX105Qcm的比電阻、不小于100ym的厚度和不小于3m的翹曲曲率半徑，其包括具有IOpm至100um的直徑或?qū)挾菵s的且以250pm至2000um的間隔Dw重復(fù)的點(diǎn)狀或帶狀位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域；在相鄰的所述位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域之間重復(fù)出現(xiàn)的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域；以及在所述位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域之間存在的位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域。5.—種具有不小于3m的翹曲曲率半徑的氮化物半導(dǎo)體外延襯底，其包括半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底，該半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底包括具有10um至100um的直徑或?qū)挾菵s且以250um至2000um的間隔Dw重復(fù)的點(diǎn)狀或帶狀位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域，在相鄰的所述位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域之間重復(fù)存在的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域，以及在所述位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域之間存在的位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域，并且該半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底具有不小于1Xl()SQcm的比電阻和不小于100um的厚度；以及提供在所述半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底上的氮化物半導(dǎo)體外延層。6.—種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其包括半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底，該半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底包括具有10um至100um的直徑或?qū)挾菵s且以250um至2000um的間隔Dw重復(fù)的點(diǎn)狀或帶狀位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域，在相鄰的所述位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域之間重復(fù)存在的位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域，以及在所述位錯(cuò)降低的小面生長(zhǎng)晶體區(qū)域之間存在的位錯(cuò)降低的C面生長(zhǎng)晶體區(qū)域，并且該半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底具有不小于1X105Qcm的比電阻；提供在所述半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底上的氮化物半導(dǎo)體外延層；和提供在所述氮化物半導(dǎo)體外延層上的柵電極、源電極和漏電極，并且所述柵電極形成在除了所述位錯(cuò)聚集的晶體區(qū)域之外的晶體區(qū)域上。全文摘要本發(fā)明涉及一種半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底及其制造方法、氮化物半導(dǎo)體外延襯底和場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，制造半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底的方法包括以下步驟在下襯底上形成掩模，在所述掩模中以250μm～2000μm的間隔Dw來(lái)排列具有10μm～100μm的寬度或直徑Ds的點(diǎn)狀或帶狀覆蓋部分；用HVPE方法，在1040℃～1150℃的生長(zhǎng)溫度下，通過(guò)供應(yīng)V族/III族比例R_5/3設(shè)定為1至10的III族原料氣體和V族原料氣體以及含有鐵的氣體在下襯底上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體晶體；以及去除下襯底，從而獲得自支撐半絕緣氮化物半導(dǎo)體襯底，其具有不小于1×10⁵Ωcm的比電阻和不小于100μm的厚度。由此，能獲得其中翹曲較少且較不可能發(fā)生破裂的半絕緣氮化物半導(dǎo)體晶體襯底。文檔編號(hào)C30B29/38GK101441999SQ200810172909公開(kāi)日2009年5月27日申請(qǐng)日期2008年10月24日優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日發(fā)明者中畑成二,佐藤史隆,木山誠(chéng)申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社