專利名稱：低缺陷密度的獨立式氮化鎵基底的制造以及由其制造的器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適合于有效器件結構的后續(xù)生長的高質量獨立式氮化鎵晶片以及其制造方法。更確切地說，本發(fā)明涉及一種在基底上生長低位錯密度的GaN的方法；涉及一種外延生長方法，其中材料的橫向以及縱向生長率受生長條件控制；涉及從起始基底中進行分離的一種方法。本發(fā)明還涉及具有通過這樣一種方法所形成的GaN晶體的一種氮化物半導體晶片以及由此生產的一種氮化物半導體器件。
背景技術：
基于GaN化合物的半導體，例如氮化鎵(GaN)、三元合金、氮化銦鎵(InGaN)以及氮化鎵鋁(GaAIN)，以及甚至四元物質(AIGalnN)是直接帶隙半導體。它們的帶隙覆蓋了從可見光延伸至UV的波長。自此，氮化物合金半導體被認為具有很大的短波長發(fā)射的潛能。 GaN被用在發(fā)光二極管(LED)、藍紫色激光二極管(LO)以及UV檢測器的制造中。下一代的高密度盤片系統(tǒng)(藍光OVO和H0-0V0)將要求GaN藍紫色L0。除了光電子學外，由于其固有的特性(寬帶隙、高度的熱以及化學穩(wěn)定性、高電子飽和速度)，GaN還被用在高溫電子器件的制造中。不幸的是，氮化物材料的發(fā)展已經被此種材料的處理技術中的問題所阻礙。在 III-N器件的開發(fā)中最重要的問題之一是，缺少具有可接受的可用區(qū)域或具有晶格匹配的基底的氮化鎵塊體基底來生長低缺陷密度的III-N層。不能將GaN熔融并且從一種晶錠 (像，硅、砷化鎵或藍寶石)中拔出，因為在通常的壓力下其理論熔化溫度超過了其離解溫度。當試圖獲得可以提供用于器件制造的合適基底的、任一 III族-氮化物的大面積晶體時，顯示出了實質性的困難。GaN塊體晶體可以通過高壓高溫下在液體( 中的熔融生長來生長。這項技術已經在UNIPRESS(波蘭)進行了開發(fā)，但是基底的大小(約Icm2)以及潛在的大規(guī)模生產的體積到目前為止還遠沒有達到工業(yè)需要。盡管如此，已經使用這種方法實現(xiàn)了低缺陷密度，約 IO2至 105cm_2。(I. Grzegory and S. Porowski，Thin Solid Films, 367,281(2000)。目前用于制造相對高質量的GaN以及相關的層的技術涉及將GaN器件層在合適的但是非理想的基底上進行異質外延沉積。目前，此種基底包括(但不限于)藍寶石、硅或碳化硅。所有的異質外延基底對處于晶格和熱錯配形式的高質量GaN的沉積提出了挑戰(zhàn)。晶格錯配是由不同的晶體內原子的原子間距離的差異導致的。熱錯配是由不同材料之間的熱膨脹系數(shù)的差異導致的。由于藍寶石基底的晶格常數(shù)與GaN的晶格常數(shù)不同，因此不能在該藍寶石基底上直接地生長一個連續(xù)的GaN單晶膜。因此，已經提出了并且目前常規(guī)地實現(xiàn)了一種方法，其中晶格的應力在某種程度上是在低溫下在該藍寶石基底上所生長的AIN或GaN的一個緩沖層上釋放的，并且之后GaN在其上生長。在低溫下使用作為緩沖層而生長的氮化物層使GaN 單晶能進行外延生長。然而，即便是這種方法也不能補償該基底與晶體之間的晶格錯配，并且GaN膜仍然具有許多缺陷。盡管具有顯著的晶格錯配，藍寶石和SiC已經成為III-N生長的標準基底。這種巨大的錯配導致了形成非常高密度的穿線位錯(threadingdislocation)(約IO9CnT2)并且最終開裂。還應當考慮熱錯配。典型地，GaN在例如藍寶石或SiC上在1000°C-1100°C之間的溫度下生長；當樣品冷卻到室溫時，熱膨脹(收縮)率上的差異造成了在兩種材料之間界面處的高水平的應力。藍寶石具有比GaN更高的熱膨脹系數(shù)。當藍寶石基底和GaN層冷卻下來時，在界面處的錯配使GaN處于壓縮狀況下并且使藍寶石處于拉伸狀態(tài)下。因此，應力的量值直接與所沉積的GaN的厚度相關，這樣，膜越厚應力越大。在一個約10微米的膜厚度以上，應力水平超過了 GaN的斷裂限度，并且可能導致膜的開裂以及剝離。在這個層上的開裂甚至比高位錯更惡劣并且應當避免，因為在隨后的加工步驟中它們將災難性地擴展到器件層中。GaN或藍寶石或SiC的外延生長的所有技術發(fā)展的目標在于降低TD密度并且避免開裂的形成。擴展的缺陷(穿線位錯、層積缺陷以及反相邊界)的存在導致了顯著惡化的性能并且導致了器件工作壽命縮短。更確切地說，這種位錯表現(xiàn)為非輻射的中心，因此降低了由這些材料制得的發(fā)光二極管以及激光二極管的發(fā)光效率。這些位錯還增加了暗電流。盡管穿線位錯尚沒有阻止高亮度的發(fā)光二極管的發(fā)展，但是它們限制了壽命并且在激光二極管中導致了災難性的故障。它們還導致了在p-n結器件，例如高電子遷移率晶體管、場效應晶體管以及其他電子器件中過大的反向偏壓漏泄電流。此外，這種位錯可以作為載體的強散射中心起作用，因此不利地降低了電子以及空穴的遷移率，限制了許多半導體器件的性能。自此，對具有均勻的穿線位錯分布的高質量獨立式GaN存在著一種迫切需要。這意味著生長厚的低位錯密度的GaN層并且適當?shù)貜钠鹗蓟追蛛x厚的HVPE層的能力。由 Takeya等人的phys. stat. sol. (c) 0, 7, 2292 (2003)顯示出，為了達到在LD中IO4小時的工作時間，起始基底應當小于現(xiàn)在的3X IO6TD. cm—2。已經提出了許多降低TD以及其他擴展缺陷的密度的方法。MOVPE是最廣泛地用于生長基于GaN的器件結構的方法并且是本領域的普通技術人員熟知的。在這些方法中，讓我們提及低溫緩沖層、SiN納米掩模、低溫AIN夾層、Si-o 慘雜。這些方法在“P. Gibart，Metal organic vapourphase epitaxy of GaN and lateral overgrowth, Reports on Progress in Physics，67 (2004) 667” 中綜述。使用外延橫向過度生長(ELO)來降低晶體缺陷密度的技術廣泛地記錄在案，參見例如"Epitaxial Lateral Overgrowth of GaN, B. Beaumont, P. Vennegues and P. Gibart, Phys.stat. sol(b)227,1-43(2001)Special issue, Interfaceand defects at Atomic Level”。此外，在“S. Nakamura et al.，Jpn. J. Appl. Phys. 38 (1999) ”中披露了，通過使用這些技術可以獲得氮化鎵藍色激光二極管器件的10000小時的工作壽命。外延橫向過度生長(ELO)涉及至少兩個生長步驟。ELO利用了在一個給定的結晶學方向上GaN的更快生長來產生更低的位錯密度(小于約IO7CnT2)。Nam等人(0. Nam, Μ. Bremser, Τ. Zheleva, and R. Davis, App 1. Phys. Lett.，71 (18)，1997，2638—2640)描述了使用ELO生產III-V半導體材料。這種ELO方法要求在一個基底上初始生長一個GaN層，將其從該生長反應器中移出、離位地處理、沉積介電掩模、并且重新插入到該生長反應器中。 其中包括不同的蝕刻以及其他處理步驟。在標準的ELO技術中，生長過程被定制為促進橫向生長，其中TD不進行擴展。然而，TD位錯仍然在掩模中的開口之上擴展，并且器件(像LD)應當在所遮蔽的區(qū)域之上的條帶上制造。在兩步ELO (US 6 325 850)中，這些缺點在某種程度上應當避免。實際上，在該第一步驟中，GaN的生長條件被調節(jié)為生產具有{11-22}橫向小面的三角形條帶。頂部(0001) 小面的生長率高于傾斜的{1122}橫向小面的生長率。該第一步驟繼續(xù)直至該頂部小面完全消失。的確，產生橫向小面的這個第一步驟有利于通過在TD的90°處彎曲而降低TD， 這種彎曲行為由Sasaoka等人J. Cryst. Growth 189-190,61(1998)進行了強調。實際上， 只要判斷為是必要的，造成穿線位錯密度有效降低的該第一步驟就繼續(xù)進行，這是在FIELO 方法中所使用的基本概念。然后，在一個第二步驟中，橫向生長是有利的，直至使該表面完全接合并且平滑。 增加橫向生長率可以通過提高溫度、或在氣相中引入Mg、或降低壓力來實現(xiàn)。在該窗口之上的位錯首先縱向擴展(如在標準的ELO中)，但是隨后彎曲90°來采取沿著(0001)基面的方向。大多數(shù)位錯的彎曲導致了在該膜的上部分(即在與第一生長步驟結束時獲得的角錐高度相比更大的厚度上)其密度的劇烈降低。彎曲之后，絕大多數(shù)的位錯具有平行于 [1-210]的一條線，該線延伸到該接合邊界，其中過度生長的GaN來自相鄰的條帶。該邊界因此是缺陷累積的一個區(qū)域。已經觀察到了在該邊界中幾種類型的位錯行為-向下彎曲至空隙中造成它們終止在其中，-在邊界中向上彎曲并且向上穿行到表面。在具有相同的柏格向量但是來自相鄰的過度生長處的兩個位錯之間形成了一個半環(huán)形。然而，未向下彎曲或產生半環(huán)形的TD在表面上合并。TD彎曲可以從簡單的自由能最小化的觀點來定性解釋-TD的柏格向量不是垂直于該表面；這引起了一條直的位錯線來受力，這些力趨向于將其定向在與該法向有某一角度處。在這樣一條線上作用的這些力是兩個項目的總和，一個起作用以便轉動該線，從而使它與該表面垂直，而第二項起作用以便將該位錯與柏格向量對齊。因為一個位錯的線能量還取決于其特征，螺旋的能量是最低的，在一個邊緣的90°處彎曲最終會產生一個螺旋位錯，或引入一個螺旋部分，由此降低該系統(tǒng)的焓。在2S-EL0技術中TD的這種行為最近已經用將GaN中的位錯能作為它們的線方向的函數(shù)而進行計算的各向異性理論進行了定量化，S. Graddak等人，Appl. Phys. Lett.，85，4648 (2004)。兩步驟的EL0，如在US 6599362中描述的，還被稱為FACELO(US)或FIELO(US)以及懸臂磊晶(Cantilever Epitaxy(CE))也已經被證明在降低TD密度上是有效的。實際上， 這種方法涉及與ELO中相同的基本機理。已經提出了標準技術的許多改進?？胀庋臃?pendeo-印itaxial method)由 Linthicum 等人(K. Linthicum, T.Gehrke, D. Thomson, K. Tracy,Ε.Carlson, Τ. Smith, Τ.Zheleva,C. Zorman, Μ. Mehregany, and R. Davis, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G4. 9,1999)and Zheleva et al. (T. Zheleva, S. Smith, D. Thomson, T. Gehrke, K. Linthicum, P. Rajagopal, E. Carlson, W. Ashmawi,and R. Davis,MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1，G3. 38，1999)說明， 它要求在一個基底上初始生長一個III-N層、將其從該生長反應器中移出、離位處理、并且重新插入該生長反應器中。在該PE法中，從(0001)定向的GaN柱的(1120)側壁懸吊下的 GaN膜橫向生長到相鄰的蝕刻的孔中以及其上方，這種橫向生長已經通過金屬有機氣相外延(MOVPE)實現(xiàn)而沒有使用一種支持掩?；蚧住⒒蛘吲c該支持掩膜或基底相接觸。盡管ELO或懸空技術已經顯著地提高了異質外延的GaN的質量，但仍然存在某些缺陷并且它們是難以克服的。無論何種ELO方法，都產生了較差質量區(qū)域的接合邊界。因此，光電器件應當在該ELO表面的良好部分上制造，由此要求復雜的技術。此外，得到厚的ELO層不會導致接合邊界的消失，而是相反地更可能導致這種缺陷區(qū)域的展開。迫切需要的是具有均勻的TD分布的GaN晶片。歷史上，HVPE是在1970年代早期生產外延層的第一種方法。因為HVPE不能生產 P-型GaN，它在1980年代早期被拋棄了。現(xiàn)在，在這種方法中重新興起的興趣在于其在高生長率下生長GaN并且由此允許制造懸空基底或獨立式GaN的能力。生長厚的HVPE用來獲得低位錯密度，典型地< 107cnT2。由Mathis等人J. Cryst. Growth, 2001提出的對GaN中降低機理的分析預測了 TD作為厚度h的函數(shù)(作為h_2/3)而降低。這意味著要求非常厚的層(約300 μ m至高達Imm)來將TD降低到107cm_2以下。換言之，通過生長更厚的層可以在位錯之間發(fā)生更多的相互作用。確實，在接近存在更多混合的位錯的界面處相互作用是更有效的。隨著層變得更厚，這主要會留下具有更大的分離的邊緣位錯，因此相互作用變得更小、更不可能，并且進一步降低TD的密度變得困難。實際上，這些TD降低機理是非常無效率的，并且對這些降低機理的仔細觀察表明，最有效的降低過程來自混合的位錯。因此，隨厚度獲得更快的降低的一種方法是增加起始層中混合的TD的比例。這在專利ATMI (參考文獻)中已經實現(xiàn)，其中混合的TD的比例通過低表面遷移率條件(基本上更低的溫度，約1000°C )而增加。對于在1000°C和1050°C下生長的GaN，它們的TEM數(shù)據(jù)表明了在1050°C下大多數(shù)的TD平行于生長方向延伸，而在1000°C生長的GaN不會這樣。在該ATMI專利中還表明，這種低溫層減少了開裂的形成。具有3X106cm_2的TD密度的獨立式GaN按以下過程獲得。還已經在HVPE中實施了 ELO技術，但是由于生長率高，在掩模中要求寬間距的ELO 開口并且經常產生新的位錯。HVPE目前被廣泛地用于生長有待最終從該基底中去除的厚的 GaN 層。ELO和PE可以通過M0VPE、HVPE或甚至封閉空間蒸汽運輸(CSVT)來實現(xiàn)。應當在某些階段將這些GaN厚層從藍寶石基底上適當?shù)胤蛛x；這意味著不引入開裂或應力并且最終它必須是外延生長適用的(epiready)。許多分離該基底的途徑是可完成的。最直接的一個途徑意味著拋光以及研磨。然而已經證明了這是一項非常困難的任務。激光剝離(LLO)是一項技術，用于通過將穿過透明的藍寶石基底的UV激光束聚焦來從一個藍寶石基底上分離GaN層，這樣由于熱致加熱它將靠近與藍寶石的界面處的一個薄GaN區(qū)域分解，從而產生液體( 以及隊氣體。已經證明了這項技術適當?shù)厣a2英寸的獨立式GaN的能力。當離子(像H+)被植入到一個半導體中時，在由這些離子的能量所調節(jié)的一個深度處產生了脆性區(qū)域。在Si中，在熱退火下，氫原子產生了允許薄層分離的H2微泡。在GaN 中，這些機理還沒有完全確立；然而，氫的植入被用來在ELO質量的GaN/藍寶石中產生一個脆性區(qū)域。氫的植入并不會降低GaN起始層的質量。在這個階段并不進行退火。相反，在一個HVPE反應器中引入這個植入的層，其中在頂部生長了一個厚層(幾百個μ m)。生長之后，在冷卻過程中，將HVPE層從起始模版分離。(W0 03100839)。GaN模版與厚HVPE GaN層之間的Ti夾層導致了在允許容易分離的界面處形成微小的空隙。將一種基于單晶硅的中間層沉積在起始基底(藍寶石)上。然后，這個犧牲性層在III-氮化物外延生長步驟中自發(fā)地進行蒸發(fā)。這產生了獨立式GaN(WC) 05 031 045)。獨立式GaN可以從通過懸空外延法在弱位置上所生長的層獲得，這些位置被配置為由于弱位置上的基底和GaN層之間的熱膨脹系數(shù)錯配而開裂。(US 6 586778)。除了從分離得到獨立式GaN晶片之外，已經報告了幾種方法(例如，參見US 6 355 497，EP 1 059 662)，其中LED結構在位于SiO2掩模上的、ELO質量的GaN上生長并且它們通過化學蝕刻S^2掩模而分離。本發(fā)明的目的在于提供制造具有均勻分布的TD的、低位錯密度(< IO6TD cm_2)的獨立式GaN基底的一種方法。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明將ELO技術與一種原創(chuàng)的分離方法相結合。具體地，本發(fā)明涉及在包含一個生長面的一個支持物100上通過外延生長來制造氮化物單晶的一種方法，該方法包括以下步驟-在該支持物上形成一個犧牲性床101，-在所述犧牲性床101上形成多個柱102，所述這些柱102是由一種與GaN外延生長相容的材料制成的，-在以下生長條件下在這種柱102上生長一個氮化物晶體層103，這些條件使得該氮化物晶體層103不會向下延伸到在這些柱之間形成的多個洞內的支持物上，-從該支持物100上移除該氮化物晶體層103。因此，并且如在以下內容中將變得更清楚的是，在一個犧牲性床上形成這些柱允許減少氮化物晶體層中的穿線位錯。根據(jù)本發(fā)明的半導體的、優(yōu)選的非限制性方面將在以下參照圖Ila和lib進行說明。優(yōu)選地，每個柱102包括多個壁104。在那種情況下，這些壁104基本上垂直于該支持物100的生長面105。在以下將理解的是，當一個壁的平均平面垂直于該生長面時，該壁被認為是“垂直于該生長面”。優(yōu)選地，這些柱102具有相同的高度。然而，如果需要的話，這些柱102還可以具有不同的高度。這些柱102的優(yōu)異面106定義了這種柱102的一個生長面。有利的是，這些柱102 的生長面106的表面可以是大于該支持物100的生長面105的總表面的20%。此外，這些柱102的生長面106的表面可以是小于該支持物100的生長面105的總表面的80%。優(yōu)選地，一個柱102的高度D與兩個相鄰的柱102之間的距離d的比率D/d是大于或等于1. 5，并且更優(yōu)選大于或等于2。以優(yōu)選的方式選擇該比率D/d以便避免填充這些柱之間的空間。換言之，該比率 D/d被選擇為使得在該支持物的生長面與柱102上所生長的氮化物晶體層103之間存在一個洞。在本發(fā)明的一個實施方案中，這些柱102是分離的柱。有利的是，這些柱102是在該支持物100上均勻分布的。如以上所提及的，這些柱是由與GaN的外延生長相容的一種材料制成的。這允許減少在該氮化物晶體層103內的缺陷。在一個實施方案中，這些柱是由GaN制成的。該犧牲性床101可以是由一種化學法可去除的材料制成的，以協(xié)助分離該氮化物晶體層103。例如，該犧牲性床101可以是由SiA制成的。該犧牲性床101可以是連續(xù)的，這樣該犧牲性床101覆蓋了支持物100的生長面 105的總表面，如在圖Ia中所示的。該犧牲性床101還可以是不連續(xù)的，這樣該犧牲性床101包括多個洞107，這些洞垂直于該支持物100的生長面105延伸，如圖Ib所示的。優(yōu)選地，這些洞107是在柱102之間，不連續(xù)犧牲性床101的各部分在覆蓋了所述部分的總表面的一個對應的柱102之下。這些柱102可以使用不同的技術形成。在一個第一實施方案中，這些柱102是通過以下項形成的-在該犧牲性床上外延生長GaN層，-在該GaN層上沉積一個掩模，所述掩模包括多個開口，-將該GaN層向下蝕刻至該支持物，以形成這些GaN柱102。在一個第二實施方案中，這些柱102是通過以下項形成的-獲得包括多個柱的一個GaN層-將這些柱結合到該犧牲性床上，-將在這些柱之上延伸的GaN層移除。在第二實施方案的情況下，從支持物上移除該氮化物晶體層的步驟可以包括化學蝕刻該犧牲性床。在所有情況下，該方法可以包括在這些柱的底部沉積一個第二犧牲性層的步驟。 這有助于從這些柱102移除該氮化物晶體層103。本發(fā)明的另一個方面涉及一種用于通過外延生長制造氮化物晶體的基底，所述基底包括一個支持物100以及在該支持物100上的多個柱102，其中所述基底進一步包括如以上定義的、在該支持物100和柱102之間的一個犧牲性床101。本發(fā)明進一步涉及一種半導體材料，該材料包括一個基底以及在該基底上的一個氮化物單晶103，其中所述基底包括一個支持物100、在該支持物100上的一個犧牲性床101、以及如以上所定義的在該犧牲性床101上的多個柱102。最后，本發(fā)明涉及一種包括柱102的氮化物單晶103，所述單晶通過如以上所述的
方法獲得。


本發(fā)明的其他特征、目的以及優(yōu)點通過閱讀以下詳細說明并且從作為非限制性例子給出的附圖中可見，并且其中-圖IA至II是垂直于通過兩步驟ELO所生長的GaN的[1_100]方向的示意性截面圖，示出了 ELO技術的不同步驟直至從一個真正的試驗中取得完全接合；在圖1(d)至(i) 中，為了清楚，省略了藍寶石基底；-圖2A至2D示意性地展示了在可去除的選擇性掩模上得到低位錯密度的GaN柱的技術步驟；-圖3A至3D展示了形成柱并且在所蝕刻的GaN上沉積一個保護層之后的接合過程；-圖4A是從柱再生長之后的截面結構的SEM圖像，而圖4B是全色陰極發(fā)光圖片；-圖5是從柱再生長的GaN的陰極發(fā)光繪圖所解析的截面波長；-圖6展示了通過HVPE從三角形條帶陣列的一個厚GaN層的的生長；-圖7示意性地示出了獲得外延生長適用的GaN晶片的最終步驟；-圖8展示了掩模8沒有移除時柱形成過程的另一個變體；-圖9A示出了允許早期分離的另一個掩模設計，并且圖9B示出了第二MOVPE生長之后的復合基底的三維圖片；-圖10集合了根據(jù)本發(fā)明的開口的一些可能的圖案，-圖Ila和lib是兩個不同的實施方案，它們展示了用于通過外延生長來制造氮化物單晶的基底。
具體實施例方式本發(fā)明的共性如以上所描述的，根據(jù)本發(fā)明的方法結合了 ELO技術與一種原創(chuàng)的分離方法。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，首先用兩步驟ELO技術來生產GaN/藍寶石以便進一步的處理(如在US6325850中描述的)。然而，在本發(fā)明中，為了進而更容易去除，這些掩模是由SiO2或任何用化學方法可去除的選擇性掩模、而不是由氮化硅制成的。該方法產生了低位錯密度的GaN層，其中剩余的位錯處于接合邊界內、在所掩蔽的區(qū)域的中部。第一 ELO層的厚度達到約12 μ m。在這個階段，將一個新的掩模沉積到如所生長的層的頂部。然后，用精確對齊到第一開口上的開口區(qū)域將該掩模構成圖案并且展示在圖2A 中，這些第一開口是ELO技術(像在W004105108中所描述的MARELO技術)所要求的。然后，通過RIE進行大致向下至藍寶石基底的、穿過這些開口的深度蝕刻。這產生了 ELO質量的GaN柱，這些柱不是直接地結合到藍寶石上，而是結合到了用化學方法可去除的選擇性掩模上。在另一個實施方案中，這種選擇性掩模圖案由這些開口的二維陣列構成。通過這種掩模設計，有可能在部分或甚至完全結合GaN后完全去除這種選擇性掩模而保持足以允許最后的HVPE生長的強的粘附性。這將在實例2中詳細說明。在第二外延生長之前，將該掩模選擇性地沉積到在該GaN ELO層中所產生的開口的底部上，向下至該藍寶石基底，如在圖2B中所展示的。最后將該頂部掩模去除。從這些柱的生長通過MOVPE進行。當已經去除了該頂部掩模時，同時進行從該柱的橫向{11-20}小面以及頂(0001)表面的生長。自此，可以按照幾種途徑來生產一種平坦的表面-繼續(xù)MOVPE生長但是改變生長參數(shù)(溫度、壓力、V/III比率、引入一種表面活性劑)以增強橫向生長，如本領域普通技術人員所熟知的-將這個如此生長的層轉移到HVPE反應器中-保持三角形條帶結構但是使MOVPE層更厚，以便更安全地轉移到該HVPE反應器中。-這種選擇性的掩模仍然保留在這些柱的頂部。此后需要一種能夠達到比MOVPE更高的生長率的外延技術來在易控制的時間內生產足夠厚的層。因此，通過在該MOVPE GaN模板上由鹵化物氣相外延(HVPE)、最終通過封閉空間蒸氣相運輸(CSVT)或液相外延來生長一個連續(xù)的無開裂的層而進一步進行該方法。如以上所說明的，本發(fā)明的一個目的是提供一種通過HVPE制造厚GaN基底的方法，該基底具有極其低的缺陷密度以及來自柱上的MOVPE層的極小的翹曲和彎曲。本發(fā)明還提供了一種用于生產厚的、無開裂的GaN層方法，該層隨后作為懸空基底或者作為在分離起始的非GaN天然基底之后的基底而用于同質外延生長。實現(xiàn)了這種兩步驟ELO之后，根據(jù)本發(fā)明的方法包括一個分離步驟。進行HVPE直至達到至少200 μ m的厚度。從各位置上的柱所生長的HVPE層的分離通過化學蝕刻該掩模來實現(xiàn)。最終的分離最后通過使用一個刀片的橫向劈開來實現(xiàn)。本發(fā)明還涉及外延生長的氮化鎵層，它們可以通過包含在本發(fā)明范圍內的方法獲得。有利的是，所述外延生長的氮化鎵層具有在Iym至高達2cm之間的厚度并且這些層是從其基底分離的。本發(fā)明進一步涉及從基底分離的獨立式晶體GaN，它可以通過包含在本發(fā)明范圍內的方法獲得，其特征在于它具有在10和IOOOym之間的厚度；但是還涉及通過將根據(jù)本發(fā)明的方法所獲得的一個GaN外延層以HVPE或CSVT增厚而獲得的一種GaN錠。本發(fā)明還涉及光電部件，尤其是二極管激光器，其特征在于它們配備有如以上所描述的一個氮化鎵的外延層。ELO GaN 生長本發(fā)明涉及一種用于生產低缺陷密度的獨立式氮化鎵(GaN)的方法，該方法包括
-通過MOVPE在一個藍寶石基底上沉積一個GaN層，如在US6 802902 (ULD)中所說明的(參見圖1A)，-沉積一個第一選擇性掩模，該掩模具有形成了圖案的多個第一開口，(參見圖IB 和 1C)，-在外延條件下在所述掩模上進行氮化鎵層的第一再生長(參見圖ID至1F)。從實際的HRTEM數(shù)據(jù)所建立的圖中，可以注意到，在第一步驟過程中(圖1D-F)， GaN與在下面的GaN模版對齊生長，因此穿線位錯(TD)的擴展主要平行于c軸(生長方向) 直至它們遇到橫向{11-22}小面。有意義的是，當這些TD遇到橫向小面{11-22}時，它們以90°彎曲并且由此平行于基底而擴展直至它們到達這些接合邊界。在這個階段，發(fā)生了氮化鎵的第二再生長，其中將生長條件調節(jié)為，相對于縱向生長來增強橫向生長以誘導氮化鎵特征的沉積以及所述特征的各向異性和橫向生長(參見圖IG至II)。TD密度在接合邊界之間是約5X 106cm_2。在該方法的第一部分結束時，在藍寶石基底上獲得了一個ELO質量的外延層，如在US 6325850中所描述的(參見圖II)。在該接合邊界內，剩余的TD在某種程度上傾向于橫向展開。&仆徵去貼_錄隱草卜.離G捕該方法的接下來的步驟是沉積一個第二掩模，該第二掩模具有在這些第一開口之上精確地形成了與第一開口相同的圖案的多個第二開口，條件是第一開口的圖案的間距是第二開口的間距(參見圖2A)。已預見了間距圖案的幾個變體并且將在實例中進行說明。然后通過RIE或等效的技術達成了下至GaN基底的多個縱向的槽，圖2B。這個步驟之后，定義了與[1-100]平行地延伸的ELO質量的柱，這些柱并不與在藍寶石上的起始緩沖GaN起始基底直接接觸而是相對地位于一種用化學方法可去除的材料上。最后，對該第一開口上方的GaN外延層的蝕刻可以向下進行至該藍寶石基底。頂部剩余的掩模最后通過化學蝕刻移除，圖2C。在該方法的某些變體中，這種頂部掩膜層不是必須移除的。為了避免在HVPE生長步驟過程中GaN的多晶的沉積物，將該掩模選擇性地沉積到這些槽的底部(參見圖2D)。在這一點上，這種結構做好了通過能夠提供ΙΟΟμπι/小時級別的高生長率的技術 (像HVPE或CSVT)進行再生長的準備。從位于選擇性掩模上的低位錯密度的GaN在生長GaN外延層。在通過MOVPE進行的第二外延生長程序中，GaN生長僅在自由的GaN表面9上發(fā)生。由于第二生長源于低位錯密度的GaN，因此沒有產生新的位錯。進行這種MOVPE 生長步驟，直至從這些柱的側面橫向生長的GaN完全接合，不管該表面是或不是平坦的(圖 3A、B、C、D)。獲得接合之后，為了獲得可用的獨立式GaN層，使用HVPE生長來獲得一個合適的生長率。進行這種HVPE生長直至達到一個至少300 μ m的層。
冷卻下來之后，將該掩模使用化學方法蝕刻掉，因此從該起始基底分離這個厚層。自此，獲得了具有TD密度< IO6CnT2的低位錯密度的獨立式GaN。適當?shù)膾伖庵?，這樣一種獨立式GaN將做好用作一個用于生長器件結構基底、 或一個用來生長錠的種子基底的準備。在另一個實施方案中，在完全接合之前將在這些柱的底部的選擇性掩模以及保護層移除。使用生長條件來使得這些三角形條帶以覆蓋該柱直至完全接合而告終(參見圖 4A)。在這種生長結束時，該表面看上去是一個完全有序的三角形條帶陣列。在MPVPE GaN模版上通過氯化物氣相外延生長(HVPE)，最終通過封閉空間蒸汽運輸(CSVT)或甚至液相外延生長(LPE)來生長一個連續(xù)的無開裂的層而進一步進行這種方法。第四HVPE再牛長以及分離將如以上說明的結構、即置于該選擇性掩模上的ELO質量的GaN柱引入到能夠保持六個2英寸晶片的HVPE反應器中。在外延生長條件下進行再生長。通過在MPVPE GaN模版上通過氯化物氣相外延生長(HVPE)，最終通過封閉空間蒸汽運輸(CSVT)或液相外延生長(LPE)來生長一個連續(xù)的無開裂的層而進一步進行這種方法。 為了用作外延生長適用的2英寸晶片，將分離出的HVPE厚層重疊并且使用本領域普通技術人員熟知的技術進行拋光。在接下來的實例中，使用了 2英寸的晶片。然而，這種方法可以根據(jù)起始基底的更寬的直徑而改變規(guī)模。實例1制造此種基底的方法包括在圖1和2中示意地示出的幾個步驟外延生長優(yōu)選地使用金屬有機氣相外延(MOVPE)來進行以便制造GaN柱，盡管還可以使用其他的氣相外延技術，例如鹵化物氣相外延(HVPE)以及封閉空間蒸氣相運輸 (CSVT，還被稱作升華)。該基底1總體上具有幾百個ym的厚度(特別是約300 μ m)并且可以是選自下組的，該組由以下項組成藍寶石、Zn0、6H-SiC、4H-SiC、3C-SiC、Si、LiGaO2, LiAIO2, MgAI2O4^ ZrB2, GaAs, HfB2, AIN、GaN,并且有利的是藍寶石(0001)。以下段落針對的是生產GaN層3的一種優(yōu)選的方法。這種用于生產氮化鎵(GaN)層的方法的值得注意之處在于，它包括在基底上沉積氮化硅層，其功能是使各向異性生長繼續(xù)直至不同的特征相接合。還可以使用術語“島”或 “特征”。這種氣態(tài)運載體是等比例的氮氣與氫氣的一種混合物。將氨與硅烷一起引入(處于在氫氣中稀釋到50ppm的形式)。在這些條件下，典型的NH3和SiH4的反應時間范圍是從60至360秒。這些順次的步驟是通過激光反射測量術(LR)監(jiān)控的。已經形成了該氮化硅層之后，在其上沉積具有20至30nm厚度的一個連續(xù)的氮化鎵層。GaN層的沉積在600°C級別的低溫下進行。完成GaN層的沉積之后，將其在1080°C級別的高溫下退火。在溫度升高、氣態(tài)運載體中存在足量的氫氣、以及該GaN層之下存在非常薄的SiN膜、以及還有硅的抗表面活性劑作用的聯(lián)合影響下，所述GaN層的形貌經歷了由傳質時的固相重結晶作用造成的深度改變。當溫度接近1060°C時，緩沖層的反射率突然下降。然后這種初始連續(xù)的緩沖層轉化成了從氮化鎵的角錐形成的不連續(xù)的層。這種自發(fā)的原位重結晶過程結束后，獲得了具有非常良好晶體質量的GaN特征或島，這些借助于非常小的SiN層厚度而保持了與基底的一種外延生長關系。在隨后的使用氮化鎵的外延再生長過程中，GaN的特征或島通過橫向以及縱向生長而發(fā)展。因此通過具有IO8CnT2級別的缺陷密度的GaN特征的完全結合而獲得了 GaN層 3。然后將一個SW2掩模4沉積到這樣一個GaN層上。然后在該掩模中制造3 μ m寬度并且間隔7 μ m的多個線狀孔穴以便暴露下鄰層的區(qū)域。線狀孔穴5有利地是在GaN[l-100] 方向上定向的，盡管在這個實例中所描述的方法的變體可以任選地對線狀孔穴的其他定向 (尤其是在GaN[ll-20]方向上)實行。這種外延再生長使用無意地摻雜的GaN而在所暴露的區(qū)域6上在以下條件下進行，這些條件使得在該GaN特征的W001]方向上的生長率足夠超過在垂直于所述特征的傾斜側面的方向上的生長率。在此種條件下，生長的各向異性導致了(0001)小面的消失。當該GaN特征的(0001)小面已經完全消失時，這種方法的第一實施步驟完成。在該第一步驟結束后，GaN特征是處于具有{11-22}橫向小面的條帶的形式，其截面是三角形的。然而，有可能繼續(xù)該第一步驟直至結合這些GaN特征，以完全覆蓋該掩模并且甚至繼續(xù)進行在這些條件下的生長。下一個步驟由外延再生長組成，其中選擇實驗條件為增強橫向生長。在這些新的實驗條件下，在第一步驟中所獲得的每個GaN特征的頂部，小面(0001)重新出現(xiàn)。在這個步驟過程中，隨著小面(0001)的擴大，GaN特征在側面區(qū)域中相反地逐漸減少。這種作用通過將溫度增加大到1150°C或降低操作壓力、或增加氣相中V/III的比例或甚至在氣相中加入Mg、Sb或Bi來獲得。當這些側面已經消失時，根據(jù)該實例的方法的第二步驟完成，于是，通過結合的摻雜GaN特征形成的沉積物的上表面是平坦的。(參見圖II)。由于TD的90°彎曲，由GaN特征的接合所形成的上表面在與電子器件(例如GaN 二極管激光器)相容的區(qū)域中幾乎不存在新出現(xiàn)的缺陷。剩余的TD出現(xiàn)在接合的邊界上。這樣一種方法生產出了具有在包括接合區(qū)域的整個表面上測量的TD < 4 X IO7CnT2，但是在這些條帶的頂部僅具有5 X IO6CnT2的GaN。在這種ELO質量模版的頂表面上，精確地在第一掩模上方沉積了一個第二掩模8。第一掩模層4以及第二掩模層8 (參見圖2A)是由通過CVD沉積的氧化硅構成的。 這些掩模中的每一個具有在GaN[l-100]方向(垂直于圖2)上延伸的多個開口。在第一掩模層4和第二掩模層8中的每一個中，掩模區(qū)域的寬度是例如2-5 μ m并且間距是例如5-15 μ m。該掩模以及對應地在該第一和第二掩模之間的間距是相同的。
向下至第一掩模4的水平或甚至更深的深度蝕刻通過RIE (參見圖2B)實現(xiàn)，因此創(chuàng)造了 {11-20}小面9。最后，在這些槽的底部實現(xiàn)了一個厚的SiO2沉積物10以避免在下一個生長步驟過程中的多晶GaN沉積物。移除頂部掩模8之后(參見圖2C)，將這種柱結構再次引入該MOVPE反應器中。將生長條件調節(jié)為增強橫向生長，像在W000]上的生長。生長同時地從頂部小面以及橫向{11-20}小面開始(參見圖3A-3B)。由于這些柱在高質量的ELO GaN中開有槽，所以沒有產生新的位錯。僅有的剩余位錯來自接合邊界 11，它們在GaN的生長中擴展。當該方法進一步進行時(參見圖3C)，從橫向小面生長的GaN向下延伸到槽的底部。當兩個三角形的條帶接合時，最終形成了 TD 12 (參見圖3D)。在這些生長條件下，除非改變生長參數(shù)，否則將保持三角形的條帶結構。必須注意的是這種三角形生長允許對由第一生長導致的TD進行限制，因為該TD 彎曲了 90°來采取沿著(0001)基面的方向以使它們可以擴展。彎曲之后，大多數(shù)的位錯具有與[1-210]平行的一條線，該線延伸到與來自相鄰條帶的過度生長的GaN之間的接合邊界12。該邊界12因此是缺陷累積的一個區(qū)域。圖4A示出了這樣一個陣列的截面SEM圖像。從大多數(shù)無位錯的GaN柱生長的這種材料保持了這些柱的在結晶學上的高質量。全色陰極發(fā)光(CL)圖像示出了 如從橫向小面的生長所預期的，從這些柱的頂部的橫向{11-22}小面上生長的材料呈現(xiàn)出了高的發(fā)光強度。實際上在這些橫向小面中的0 結合(0 incorporation)得到了增強，因此造成高的CL發(fā)射。(參見圖4B)。通過截面的陰極發(fā)光而解析的波長提供了對從這些柱的生長過程的全面理解。圖5展示了這些數(shù)據(jù)，其中條帶之間產生的洞、連同由對應于12的一個窄CL單峰 (供體約束激發(fā)子)通過兩步驟ELO方法所生長的兩個橫向柱一起都是可以容易地識別的。隨著從橫向小面進一步進行生長，增強的0結合導致了 CL發(fā)射變寬。接合之后， CL峰變得更窄并且12發(fā)射對應完全不受約束的GaN。此外，由于材料的質量高，出現(xiàn)了游離的激發(fā)子A發(fā)射。作為替代方案，生長條件可以在生長了幾個μ m之后改變，以獲得一個平坦的表在這個階段，獲得了低位錯密度(< IO7CnT2)的GaN層，在接合邊界處有TD的某種累積。HVPE 厚層為了獲得可用的獨立式晶片，應當達到至少300μπι的厚度；這樣一個厚度通過 MOVPE是不可完成的。因此，必須實施另一種生長技術，以便獲得適當?shù)暮穸炔⑶覐慕雍线吔鐚D分散并且進一步降低TD密度。用于厚層生長的、根據(jù)本發(fā)明的GaN的沉積有利地通過一種高生長率氣相外延 (HVPE)技術而進行。本發(fā)明提供了一種HVPE氮化物生長反應器，該反應器特別地被設計為用于生長 GaN厚外延膜。更確切地說，這種HVPE反應器允許在轉動的感受器上保持多個6 X 2英寸晶片。這種反應器在一個電阻性加熱的加熱爐中以一種常規(guī)的方式進行配置，其中該加熱爐是豎直定向的。該反應器提供了兩個不同的部件，即一個用于feci合成，并且另一個用于生長。通過這種配置，feci在生長腔室的上游原位形成，然后將其遞送到該生長腔室中。在該生長腔室中，一個感受器支持了有待在其上生長該外延層的多達6個GaN/藍寶石模版。feiCI被遞送到與該感受器鄰近的生長腔室中，以實現(xiàn)該生長過程。NH3也以被遞送到該感受器附近，其方式為避免與feci的過早混合。HVPE方法是在一種熱壁反應器中進行的一種化學氣相沉積法。通過HCl與液體 Ga在高溫下的反應，在GaN/藍寶石模版上游的該反應器內形成了鎵前體、即在該沉積過程中所使用的氯化鎵feci。然后通過一種載氣將feiCl運送到反應器中基底的下游，在此它與NH3在800°C _1200°C之間的溫度下進行反應，以通過反應GaCl+NH3 — GaN+HCl+H2形成 GaN。在GaN的HVPE生長中，可以容易地獲得具有大于99. 9999%的純度的( 金屬，并且使用適當設計的氣體遞送系統(tǒng)，可以用適當?shù)脑诰€吸氣劑提供具有大于99. 99%的純度的HCl氣體。為了在可接受的總過程持續(xù)時間下獲得所希望的高流通量，有利地使用大于 50 μ m/hr的生長率。有益地在約900°C和約1150°C之間的溫度下進行生長。為了通過HVPE獲得最好質量的GaN，實施了一種涉及TD的多次彎曲的技術。然而，其他的選擇也是可行的，像維持在恒定的溫度(維持高溫度以獲得平坦表面、維持中等溫度以便保持該三角形條帶陣列直至完成該厚層生長)。將MOVPE/藍寶石模版引入一個在低壓下運作的多晶片HVPE反應器中，而沒有任何進一步的技術步驟(像清潔或蝕刻)。GaN/藍寶石起始模版的形貌看上去是如圖3D中所示的三角形條帶的陣列。優(yōu)選地，生長條件在HVPE生長結束時改變，以便獲得具有( 極性的平坦表面。在NH3氣氛中冷卻下來之后，該復合基底做好了制備一種獨立式外延生長適用的晶片的準備。將該基底的周邊進行處理以除去多晶沉積物，由此允許所埋的SW2掩模受到化學蝕刻。將這種如此套合(chamfrained)的復合基底沉浸在HF溶液中過夜。SiO2從周邊開始溶解并且最后該藍寶石基底分離并且最終可以重復使用。該MOVPE層通過精研磨移除，并且最終的獨立式GaN使用本領域普通技術人員熟知的技術拋光。此外，雜質(摻雜物質、表面活性劑、過渡金屬)可以在該厚GaN層的生長過程中加入并且由此允許生產η-型、ρ-型或半絕緣的GaN晶片。圖6Α至6D示出了在HVPE生長過程中GaN層形貌的進化，并且圖7示意性地展示了得到外延生長適用的GaN晶片的不同步驟。這樣一種獨立式GaN晶片呈現(xiàn)出< 106cm_2的TD密度，它們均勻地分布在該( 面表面的頂部。的確，誘發(fā)多個TD彎曲的HVPE步驟導致了在來自MOVPE步驟的接合邊界處 TD的重新分布。
實例2然而，在實例2中，在這些條帶上開槽以形成柱之后，沒有將頂部掩模8移除。允許在MOVPE中重新開始生長。如所預期的，生長從得自該RIE槽的{11-20}小面開始，至最終結合到具有如實例 1中的{11-22}橫向小面的三角形條帶中。圖8示意性地示出了，隨著生長的進行這些小面結構的演化。在這個階段，將該結構引入到多晶片HVPE反應器中并且根據(jù)在實例1中所描述的變體之一進行生長。待實例1中所描述的所有技術過程之后，得到了一種呈現(xiàn)出< IO6CnT2 的TD密度并且這些TD均勻地分布在該頂部( 面的表面上的獨立式GaN晶片。的確，誘發(fā)多個TD彎曲的HVPE步驟再次導致了在來自MOVPE步驟的接合邊界處TD的重新分布。實例3在實例3中，用于ELO法以及柱的槽兩者的掩模圖案是多個六邊形的一種二維陣列(參見圖9A)。ELO GaN如實例1生長。當實現(xiàn)第一步的MOVPE ELO時，將如圖9A所示的六邊形陣列構成的一個第二掩模精確地沉積在第一個之上。RIE蝕刻之后，形成了一種 “蜂窩狀的”的結構(參見圖8B)。與上述實例相對，在這個階段，可以至少部分地從該頂表面完成蝕刻。這將使得最后的分離更容易。將這些MOVPE/藍寶石模版引入到一個在低壓下運作的多晶片HVPE反應器中，并且該方法的其余部分按先前這些實例進行。待實例1中描述的所有技術過程之后，獲得了呈現(xiàn)< IO6CnT2的TD密度并且這些TD均勻地分布在該頂部( 面的表面上的獨立式GaN晶片。實例4在實例4中，使用了其他的具有開口的陣列。圖10。在它們之中，使用了不對稱的開口，因此在其他掩模設計中允許TD的多次彎曲。將理解的是可以在本發(fā)明的范圍內對如以上描述的實施方案做出多種改變。例如，圖Ila和lib示出了多個柱，這些柱包括與支持物100的生長面105平行的優(yōu)異面。然而，本發(fā)明并非受限于包括與該支持物100的生長面105平行的一個優(yōu)異面的柱。這些柱可以包括圓化的優(yōu)異面或鋸齒的優(yōu)異面或三角形的優(yōu)異面。參考文獻-I. Grzegory and S. Porowski, Thin Solid Films,367,281 (2000),-Takeya et al, phys. stat. sol. (c) 0, 7, 2292 (2003),-P. Gibart, Metal organic vapour phase epitaxy of GaN and lateralovergrowth, Reports on Progress in Physics,67 (2004)667,-Epitaxial Lateral Overgrowth of GaN, B. Beaumont, P. Vennegues andP. Gibart, Phys. stat. sol(b)227,1-43(2001)Special issue, Interface anddefects at Atomic Level,-S. Nakamura et al.，Jpn. J. App 1. Phys. 38 (1999) p226,-0. Nam, M. Bremser, T. Zheleva, and R. Davis, App 1. Phys. Lett.，71 (18)，1997， 2638-2640,-Sasaoka et al, J. Cryst. Growth 189—190，61(1998)，
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權利要求
1.一種方法，用于通過外延生長來在包含一個生長面(10 的一個支持物(100)上制造氮化物單晶，該方法包括以下步驟-在該支持物(100)上形成一個犧牲性床(101)，-在所述犧牲性床上形成多個柱(102)，所述這些柱是由一種與GaN外延生長相容的材料制成的，-在以下生長條件下在這些柱上生長一個氮化物晶體層(103)，這些條件使得該氮化物晶體層不會向下延伸到在這些柱之間形成的多個洞(107)中的該支持物上， -從該支持物上移除該氮化物晶體層。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中每個柱包括多個壁(104)，所述這些壁與該支持物的生長面是垂直的。
3.根據(jù)權利要求1至2中任一項所述的方法，其中這些柱具有相同的高度(D)。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其中這些柱的優(yōu)異面限定了這些柱的一個生長面，這些柱的生長面的表面是大于該支持物的生長面的總表面的20 %。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其中這些柱的優(yōu)異面限定了這些柱的一個生長面，這些柱的生長面的表面是小于該支持物的生長面的總表面的80%。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其中一個柱的高度D與兩個相鄰的柱之間的距離d的比率D/d是大于或等于1. 5。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中該D/d比率是大于或等于2。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的方法，其中這些柱是分離的柱。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法，其中這些柱是在該支持物上均勻地分布的。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的方法，其中這些柱是由GaN制成的。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法，其中該犧牲性床是由一種通過化學法可去除的材料制成的。
12.根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的方法，其中該犧牲性床是由SiO2制成的。
13.根據(jù)權利要求1至12中任一項中所述的方法，其中該犧牲性床是連續(xù)的并且覆蓋了該支持物的生長面的總表面。
14.根據(jù)權利要求1至12中任一項中所述的方法，其中該犧牲性床是不連續(xù)的并且包括垂直于該支持物的生長面延伸的多個洞。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中這些洞是在這些柱之間，該不連續(xù)的犧牲性床的每一個部分是在覆蓋了所述部分的總表面的一個對應的柱之下。
16.根據(jù)權利要求1至15中任一項所述的方法，其中這些柱是通過以下項形成的 -在該犧牲性床上外延生長GaN層，-在該GaN層上沉積一個掩模，所述掩模包括多個開口， -將該GaN層向下蝕刻至該支持物以形成這些GaN柱。
17.根據(jù)權利要求1至15中任一項所述的方法，其中這些柱是通過以下項形成的 -獲得包含多個柱的一個GaN層-將這些柱結合到該犧牲性床上， -將在這些柱之上延伸的GaN層移除。
18.根據(jù)權利要求1至17中任一項所述的方法，其中從該支持物上移除該氮化物晶體層的步驟包括用化學法蝕刻該犧牲性床。
19.根據(jù)權利要求1至18中任一項所述的方法，進一步包括將一個第二犧牲性層沉積到這些柱的底部的步驟。
20.一種用于通過外延生長來制造氮化物單晶的基底，所述基底包括一個支持物以及在該支持物上的多個柱，其中所述基底進一步包括在根據(jù)權利要求1至19中任一項定義的支持物與柱之間的一個犧牲性床。
21.包括一個基底以及在該基底上的氮化物單晶的一種半導體材料，其中所述基底包括一個支持物、在該支持物上的一個犧牲性床、以及根據(jù)權利要求1至19中任一項所定義的、在所述犧牲性床上的多個柱。
22.一種包括多個柱的氮化物單晶，所述單晶通過根據(jù)權利要求1至19中任一項所述的方法獲得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，用于通過外延生長來在包含一個生長面(105)的一個支持物(100)上制造氮化物單晶，該方法包括以下步驟在該支持物(100)上形成一個犧牲性床(101)，在所述犧牲性床上形成多個柱(102)，所述這些柱是由一種與GaN外延生長相容的材料制成的，在以下生長條件下在這些柱上生長一個氮化物晶體層(103)，這些生長條件使得該氮化物晶體層不會向下延伸至這些柱之間形成的多個洞(107)內的支持物上，從該支持物上移除該氮化物晶體層。
文檔編號C30B29/40GK102257189SQ200880132273
公開日2011年11月23日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權日2008年12月24日
發(fā)明者B·貝奧姆特, J-P·法利爾 申請人:圣戈班晶體及檢測公司