CN102159755B - 制造氮化物半导体晶体的方法、氮化物半导体晶体以及制造氮化物半导体晶体的装置 - Google Patents

制造氮化物半导体晶体的方法、氮化物半导体晶体以及制造氮化物半导体晶体的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了制造氮化物半导体晶体的方法，其中实施下列步骤。首先，准备在内部配置源材料(17)的坩埚(101)。然后，在所述坩埚(101)内，通过加热和升华所述源材料(17)而淀积源材料气体，从而生长氮化物半导体晶体。在所述准备步骤中，准备由熔点比所述源材料(17)的熔点高的金属制成的坩埚(101)。

Description

制造氮化物半导体晶体的方法、氮化物半导体晶体以及制造氮化物半导体晶体的装置
技术领域
本发明涉及制造氮化物半导体晶体的方法、氮化物半导体晶体和制造氮化物半导体晶体的装置。
背景技术
氮化铝(AlN)晶体具有6.2eV的宽能量带隙和约3.3WK-1cm-1的高热导率、且还具有高电阻。因此，AlN晶体和其他氮化物半导体晶体作为用于半导体器件如光电器件和微电子器件的衬底材料已经引起了关注。关于生长这种氮化物半导体晶体的方法，可使用例如升华法(例如，非专利文献1、专利文献1)。
非专利文献1提出实施下列步骤。首先，将AlN晶体的源材料安放在由碳制成的坩埚中。其次，将碳质坩埚加热至使源材料升华的温度。通过使所述源材料升华，所述加热产生升华气体，使得能够在粉末或微粒水平上生长微小的AlN晶体。
同时，专利文献1提出，利用下列制造装置(例如图4)来制造氮化物单晶。即，所述制造装置具有作为加热单元的感应加热盘管、布置在所述感应加热盘管内部的加热反应器主体、以及布置在所述加热反应器主体内侧下部的坩埚，所述坩埚用于容纳氮化物单晶源材料。记载了所述坩埚由石墨制成。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本特开2006-27988号公报
非专利文献
非专利文献1：Journal of Crystal Growth(晶体生长杂志)34卷，263-279页(1976年)
技术问题
然而，在生长氮化物半导体晶体时，关于上述非专利文献1，使用碳质坩埚，关于专利文献1，使用石墨坩埚。当对坩埚进行加热而使得氮化物半导体晶体用源材料升华时，也可以使碳和石墨升华。在那种情况下，升华的碳或石墨混入生长的氮化物半导体中。随之发生的问题是，杂质混入到生长的氮化物半导体晶体中。
因此，本发明提供了用于制造氮化物半导体晶体的氮化物半导体晶体制造方法，其中抑制了杂质的混入，同时本发明使得可获得氮化物半导体晶体、和用于制造氮化物半导体晶体的装置。
解决问题的手段
关于本发明的氮化物半导体晶体制造方法，实施下列步骤。首先，准备用于在内部承载源材料的坩埚。在所述坩埚内，加热所述源材料使得所述源材料升华，并通过使得源材料气体冷凝，生长氮化物半导体晶体。在所述坩埚准备步骤中，所述坩埚由熔点比所述源材料的熔点高的金属制成。
本发明的氮化物半导体晶体制造装置为使含氮化物半导体的源材料升华并通过使升华的源材料气体冷凝而生长氮化物半导体晶体的装置，且所述装置具有坩埚和加热单元。在所述坩埚内部布置源材料。所述加热单元被布置在所述坩埚的外围，并对坩埚内部进行加热。所述坩埚由熔点比所述源材料的熔点高的金属制成。
根据氮化物半导体晶体的制造方法和制造装置，在由熔点比源材料的熔点高的金属制成的坩埚内生长氮化物半导体晶体。从而可以抑制坩埚在源材料升华的温度下的升华。此外，金属对升华气体的反应性低。鉴于这些原因，可防止构成坩埚的材料混入到生长的氮化物半导体晶体中。因此，能够制造已经将杂质的混入控制为最少的氮化物半导体晶体。
在上述氮化物半导体晶体制造方法中，优选在坩埚准备步骤与生长步骤之间提供形成覆盖部件的步骤，所述覆盖部件覆盖所述坩埚的外围。
在上述氮化物半导体晶体制造装置中，优选在坩埚与加热单元之间布置覆盖部件。
由此可以防止杂质从覆盖部件外部混入到坩埚内部。因此，能够制造已经进一步使杂质的混入最小化的氮化物半导体晶体。
在上述氮化物半导体晶体制造方法中，优选地，所述覆盖部件由熔点比所述源材料的熔点高的金属制成。
在上述氮化物半导体晶体制造装置中，优选地，所述覆盖部件由熔点比所述源材料的熔点高的金属制成。
由此，可以抑制覆盖部件的升华，从而使得可制造使杂质的混入更加最小化的氮化物半导体晶体。
上述氮化物半导体晶体制造方法还包括在所述覆盖部件的外围布置加热部件的步骤、以及在加热部件的外围布置RF(射频)盘管以加热所述加热部件的步骤。
在上述氮化物半导体晶体制造装置中，优选地，所述加热单元为RF盘管，且所述装置还具有布置在所述覆盖部件与所述加热单元之间的加热部件。
由RF盘管产生的热不易被金属吸收。因此，使得由RF盘管产生的热被布置在坩埚外围的加热部件吸收，使得坩埚能够因加热部件吸收的热而受热。由此，能够将源材料升华。因此，与上述同样，能够制造已经将杂质的混入控制为最少的氮化物半导体晶体。
上述氮化物半导体晶体制造方法优选还包括在加热部件的外围布置隔热材料的步骤，所述隔热材料由孔隙率比所述加热部件的孔隙率低的材料构成。
上述氮化物半导体晶体制造装置优选还具有布置在所述加热部件与所述RF盘管之间的、由孔隙率比加热部件的孔隙率的材料构成的隔热材料。
由于在加热部件的外围布置由孔隙率比加热部件的孔隙率低的材料构成的隔热材料，所以能够防止加热部件吸收的热逃逸至隔热材料的外围。由此能够有效地对坩埚进行加热。因此，与上述同样，能够制造已经将杂质的混入控制为最少的氮化物半导体晶体。
通过上述氮化物半导体晶体制造方法中的任一种方法来制造本发明的氮化物半导体晶体。
根据本发明的氮化物半导体晶体，由于在抑制坩埚升华的同时制造晶体，所以能够获得已经将杂质的混入控制为最少的氮化物半导体晶体。
上述氮化物半导体晶体优选具有至少10mm的直径并具有不大于2ppm的杂质浓度。
通过升华法制造上述氮化物半导体晶体，这使得可实现具有10mm以上大直径的晶体。并且，由于在抑制坩埚升华的同时制造所述晶体，所以能够实现2ppm以下的低杂质浓度的氮化物半导体晶体。因此，能够实现表面积大且杂质浓度低的氮化物半导体晶体。
发明效果
根据前述，根据本发明的氮化物半导体晶体制造方法和制造装置，利用熔点比源材料的熔点高的金属制成的坩埚。因此，可以防止因坩埚升华而产生的杂质混入到生长的氮化物半导体晶体中。因此，能够制造已经将杂质的混入控制为最少的氮化物半导体晶体。
附图说明
图1为以简化形式表示本发明实施方案中氮化物半导体晶体的截面图。
图2为以简化形式表示本发明实施方案中氮化物半导体晶体制造装置的截面图。
图3为以简化形式表示本发明实施方案中氮化物半导体晶体制造装置所包含的坩埚及其周边的截面图。
图4为显示在本发明实施方案中制造氮化物半导体晶体的方法的流程图。
图5为以简化形式显示在本发明实施方案中生长氮化物半导体晶体的状况的部分剖视图。
图6为以简化形式显示比较例的氮化物半导体晶体制造装置的放大截面图。
图7为以简化形式显示在本发明实施方案中用于制造氮化物半导体晶体的不同装置的截面图。
具体实施方式
下面，将根据附图对本发明的实施方案进行说明。应理解，在下列说明中，附图中的相同或相应部分用相同的参考符号标记，并不再重复对其进行说明。
首先，参考图1，对本发明一个实施方案中的氮化物半导体晶体10进行说明。所述氮化物半导体晶体10具有例如至少10mm的直径R和例如至少100μm的厚度H。在所述氮化物半导体晶体10中杂质的浓度为例如不大于2ppm。构成所述杂质浓度的杂质包含例如C(碳)和Si(硅)。在所述氮化物半导体晶体10中C的浓度为例如不大于1ppm，同时Si的浓度为例如不大于1ppm。
只要氮化物半导体晶体10为含氮(N)的半导体晶体，则其不受特殊限制；示例性地，其为In(1-x-y)AlxGayN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)，且优选为AlN、GaN(氮化镓)、InN(氮化铟)等；更优选所述晶体为AlN。
接下来，参考图2和3，对本发明一个实施方案中用于制造氮化物半导体晶体10的装置100进行说明。所述制造装置100为通过使含氮化物半导体的源材料升华而使得升华的源材料气体冷凝成晶体，从而生长氮化物半导体晶体10的装置。
如图2和3中所示，本实施方案中的制造装置100主要包含坩埚101、作为覆盖部件的覆盖套管110、加热部件121、隔热材料127、反应容器123以及加热单元125。
所述坩埚101为在内部放置源材料17和底部衬底11的位置。所述坩埚101优选由熔点比所述源材料17的熔点高的金属制成。例如，这种金属可以为钽(Ta)、钨(W)或铼(Re)及其合金。换言之，所述坩埚101不含C原子。从而可以减少构成坩埚101的材料在源材料升华的温度下的升华。此外，金属对所述升华气体的反应性低。而且，这种金属是有利的，因为其辐射率高、因为其耐热性高、且因为其为可工业利用的物质。特别地，优选坩埚101为Ta，因为其对氮化物半导体的反应性低，且其在高温下具有优异的耐热性。本文中，上述“熔点”是指在1个大气压下的熔点。
坩埚101还具有排气口101a。所述排气口101a将坩埚101内部的杂质排放至坩埚101的外部。为坩埚提供排气口101a可以抑制异常生长，从而使得可容易地生长单晶氮化物半导体晶体。
在坩埚101周围，布置覆盖套管110，从而包覆坩埚101。在本实施方案中，通过反应容器123的进气口123c和排气口123d，所述覆盖套管110保持反应容器123与外部的通风，且所述覆盖套管110将坩埚101密闭在进气口123c和排气口123d以外的区域中。特别地，布置所述覆盖套管110而与坩埚101间隔一定距离，同时除了在进气口123c和排气口123d处之外，所述坩埚101被覆盖套管110和反应容器123密封。以这种方式，覆盖套管110防止杂质从覆盖套管110外部上的加热部件121、隔热材料127、反应容器123等侵入坩埚101内。
应注意，不应将覆盖套管110限制为上述密闭所述坩埚101的结构。即，即使覆盖套管110不对坩埚101进行密封，其也将具有上述效果。例如，如图7中所示，在制造装置100中，所述覆盖套管110可在上端和下端具有开口。同样地，在制造装置(未示出)中，所述覆盖部件110可在上端或下端具有开口。在这种情况下，通过使气体流入覆盖套管110的内部，将发挥与上述密闭结构相同的作用，从而可以防止杂质从覆盖套管110外部上的加热部件121、隔热材料127、反应容器123等侵入坩埚101内。
所述覆盖套管110优选由熔点比所述源材料的熔点高的金属制成。例如，这种金属可以为Ta、W或Re、及其合金，与构成坩埚101的材料相同，同时优选所述部件由Ta制成。Ta不易与C反应的事实，使得即使在加热部件121和隔热材料127含C的情况中，也使覆盖套管110与已升华并从加热部件121和隔热材料127混入的C的反应最小化。并且即使在反应容器123含Si的情况中，覆盖套管110也能够使与已升华并从反应容器混入的Si的反应最小化。所述覆盖套管110可以是与坩埚101相同的材料，或其可以是不同的材料。应理解，所述覆盖套管110可以省略。
在所述覆盖套管110的外围布置加热部件121，且在本实施方案中，以与覆盖套管110接触的方式布置所述加热部件121。作为致密体的加热部件121从加热单元125中吸收热并对坩埚101内部进行加热。从耐热性优异的观点来看，所述加热部件121示例性地含有C，例如其由石墨构成。应理解，所述加热部件121可以省略。
在所述加热部件121的外围布置隔热材料127，且在本实施方案中以与加热部件121接触而使得覆盖所述加热部件121整个外围的方式布置所述隔热材料127。所述隔热材料127由孔隙率比加热部件121的孔隙率低(具有更低的孔隙率)的材料制成。所述隔热材料127防止加热部件121吸收的热逃逸至外部。应理解，隔热材料127自身不易从加热单元125吸热。从耐热性优异的观点来看，所述隔热材料127示例性地含有C，例如所述隔热材料127由卷成同心圆形式的碳毡构成。应理解，所述隔热材料127可省略。
在所述隔热材料127周围布置的是反应容器123。所述制造装置100具有进气口123a和123c，所述进气口123a和123c在反应容器123的一个端部(在本实施方案中为下端)形成且用于使得载气如气态氮(N2)流入例如反应容器123内部，且所述制造装置100具有排气口123b和123d，所述排气口123b和123d在所述反应容器123的另一个端部(在本实施方案中为上端)形成且用于将载气排放至反应容器123外部。将所述进气口123a和排气口123b布置在所述反应容器123内的覆盖套管110的外部。将所述进气口123c和排气口123d布置在所述反应容器123内的覆盖套管110的内部。这意味着，进气口123c使得载气流入布置在反应容器123内部的坩埚101内。且排气口123d将载气、杂质等从坩埚101排放至反应容器123的外部。应理解，所述反应容器123可以省略。
在所述坩埚101的外围布置所述加热单元125，在那里对所述坩埚101的内部进行加热。由于本实施方案中的坩埚101位于反应容器123内部的中部，所以将加热单元125布置在沿反应容器123外侧的中部中。关于加热单元125，能够使用例如RF盘管、电阻加热盘管等。在利用RF盘管的情况中，对加热部件121进行加热从而加热坩埚101的内部。在利用电阻加热盘管的情况中，直接加热坩埚101的内部。鉴于所述原因，在将电阻加热盘管用作加热单元125的情况中，可以省略加热部件121和隔热材料127。
另外，在反应容器123的上部和下部，提供高温计129a和129b，以测量坩埚101上端的温度(沿源材料17的温度)和其下端的温度(沿底部衬底11的温度)。应理解，高温计129a和129b可以省略。
应理解，尽管除了上述部件之外，上述制造装置100还可包含多种部件，但是为了便于说明，省略了这种部件的图示和说明。
接下来，对本发明实施方案中制造氮化物半导体晶体10的方法进行说明。在本实施方案中，通过利用图2和3中所示的制造装置100的升华法来制造氮化物半导体晶体10。
首先，准备如图2和3中所示的用于在内部安置源材料17的坩埚101，所述坩埚101由熔点比源材料17的熔点高的金属制成。其次，形成覆盖套管110以作为在坩埚101外围的覆盖部件。优选的是，所述覆盖套管110由熔点比所述源材料17的熔点高的金属制成。然后，在覆盖套管110的外围布置加热部件121。接下来，在加热部件121的外围布置隔热材料127，所述隔热材料127由孔隙率比加热部件121的孔隙率低的材料构成。然后，在隔热材料127的外围布置反应容器123。其后，将加热单元125放入包围反应容器123的位置处。总之，参考图4，在本实施方案中准备图2和3中所示的制造装置100(步骤S1)。
接下来，如图2～4中所示，配置底部衬底11(步骤S2)。尽管未对所述底部衬底进行特殊限制，但是优选其为原子比与生长的氮化物半导体晶体的原子比相同的衬底。将所述底部衬底11放在坩埚101的上部。应理解，步骤S2可以省略。在那种情况下，可通过自发成核来生长所述氮化物半导体晶体。
然后，配置源材料17(步骤S3)。尽管未对所述源材料17进行特殊限制，但是优选其纯度水平高。例如，在生长的氮化物半导体晶体为A1N晶体的情况中，优选将烧结的AlN源材料用作源材料17。在那种情况下，在所述源材料17中不包含烧结助剂。将所述源材料17放在坩埚101的下部，使其与底部衬底11相互面对。
然后，如图4和5中所示，对所述源材料17进行加热，从而使所述材料升华，且在与所述源材料17相对的坩埚101内部的区域中，将所述材料冷凝成晶体，从而生长氮化物半导体晶体10(步骤4)。在本实施方案中，通过升华源材料气体并使其冷凝在底部衬底上来生长氮化物半导体晶体10。
在该步骤S4中，在生长A1N晶体作为氮化物半导体晶体10的情况中，对加热单元125进行控制，例如，使得沿底部衬底11的温度为1400℃～1800℃，并使得沿所述源材料17的温度为1850℃～2150℃。在生长GaN晶体作为氮化物半导体晶体10的情况中，对加热单元125进行控制，例如，使得沿底部衬底11的温度为1450℃～1550℃，并使得沿所述源材料17的温度为1600℃～1700℃。
关于这种步骤S4，优选利用布置在坩埚101外围的覆盖套管110来生长氮化物半导体晶体10。在升华法中，由于在如上所述的高温下生长氮化物半导体晶体10，所以构成位于覆盖套管10外部的加热部件121、隔热材料127和反应容器123的材料易于升华。然而，布置所述覆盖套管110可防止升华的杂质混入到坩埚101内部。
在利用布置在坩埚101外围上的覆盖套管110生长氮化物半导体晶体10的情况中，沿覆盖套管110的内周侧流动的载气(从进气口123c流入并通过排气口123d排出的气体)和沿所述覆盖套管110的外围侧流动的载气(从进气口123a流入并通过排气口123b排出的气体)可以相同或不同。优选的是，气态氮沿反应容器123内的覆盖套管110的内周侧流动，且除了气态氮之外的气体沿所述反应容器123内的覆盖套管110的外围侧流动。作为沿覆盖套管110的外围侧流动的气体，优选流动惰性气体如气态氩(Ar)。在那种情况下，可以抑制氰化氢(HCN)气体的产生，因此不需要危险废物去除装置。
应注意，在使用底部衬底11生长氮化物半导体晶体10的情况中，优选实施去掉底部衬底11的步骤。
通过前述步骤S1～S4，能够制造图1中所示的氮化物半导体晶体10。在本实施方案中，在抑制构成坩埚101的材料的升华的情况下制造氮化物半导体晶体10。因此可以抑制杂质混入到制造的氮化物半导体晶体10中。特别地，通过利用布置在坩埚101外围的覆盖套管110来生长氮化物半导体晶体10，可防止杂质混入到制造的氮化物半导体晶体10中，所述杂质源自构成位于坩埚101外围的部件的材料的升华。并且，通过升华法来制造氮化物半导体晶体10的事实，使得可制造大表面积的氮化物半导体晶体10。因此，能够制造例如具有至少10mm直径并具有不大于2ppm杂质浓度的氮化物半导体晶体10。
因此，能够将通过本实施方案的氮化物半导体晶体制造方法和制造装置100制造的低杂质浓度的氮化物半导体晶体10理想地用作器件用衬底，所述器件包括例如：光学器件如发光二极管和激光二极管；半导体电子器件如整流器、双极晶体管、场效应晶体管和高电子迁移率晶体管(HEMT)；场发射器；半导体传感器如温度传感器、压力传感器、辐射传感器和可见-紫外光检测器；和表面声波器件(SAW器件)、振动器、共振器、振荡器、微机电系统(MEMS)部件和压电致动器。特别地，由于可以制造缺陷少、位错密度低且光传输特性优异的氮化物半导体晶体10，所以可将其有利地用于发光半导体器件中。
实施例1
在本实施例中，对利用由熔点比源材料的熔点高的金属制成的坩埚制造氮化物半导体晶体的效果进行了研究。
本发明例1
根据上述实施方案，利用图1和2中所示的制造装置100制造了本发明例1的氮化物半导体晶体10。
具体地，首先，准备制造装置100，所述制造装置100具有由Ta制成的坩埚101(步骤S1)。此处，所述加热部件121由石墨构成，同时所述隔热材料127由碳毡构成。此外，关于反应容器123，使用石英管。且覆盖套管110由Ta构成。
然后，将作为源材料17的A1N配置在坩埚101的内部(步骤S3)。构成坩埚101的材料Ta的熔点为2990℃，同时源材料AlN的熔点为2200℃，其中所述坩埚101的熔点比源材料17的熔点高。
然后，在坩埚101内部布置作为底部衬底11的AlN衬底，使其与源材料17相对(步骤S2)。
然后，流过作为载气的气态N2，在N2气氛下，在2000℃的生长温度下，生长作为氮化物半导体晶体10的AlN晶体(步骤S4)。
在冷却之后，将本发明例1的AlN晶体从制造装置100中取出。结果是在底部衬底11上形成了具有1mm厚度的本发明例1的AlN晶体。
比较例1
以基本上与本发明例1相同的方式制造了比较例1的氮化物半导体晶体，但不同之处在于，构成坩埚101的材料为碳且未安装覆盖套管110。
具体地，使用图6中所示的制造装置制造了比较例1的AlN晶体。即，用于比较例1中的制造装置具有碳质坩埚201、覆盖坩埚201外围的加热部件121、以及覆盖加热部件121外围的隔热材料127。由此，在底部衬底11上制造了具有1mm厚度的比较例1的AlN晶体。
比较例2
以基本上与本发明例1相同的方式制造了比较例2的氮化物半导体晶体，但不同之处在于，构成坩埚101的材料为TaC(碳化钽)且未安装覆盖套管110。
具体地，在图6中所示的制造装置中，使用用于比较例1中的由TaC构成的坩埚，其中所述坩埚101的材料为Ta∶C＝1∶1。由此，在底部衬底11上制造了具有1mm厚度的比较例2的A1N晶体。
测量方法
使用SIMS测量了本发明例1、和比较例1和2的AlN晶体中作为杂质浓度的Si浓度、C浓度和O浓度。将结果示于下表I中。
表I
  C浓度   Si浓度   O浓度   杂质浓度
 本发明例1   1ppm以下   1ppm以下   0ppm   2ppm以下
 比较例1   10ppm   10ppm   0ppm   20ppm
 比较例2   5ppm   5ppm   0ppm   10ppm
测量结果
如表I中所示，在本发明例1的AlN晶体中，C的浓度和Si的浓度各自不大于1ppm，同时杂质的浓度非常低，不大于2ppm，其中利用由不含C且熔点比源材料17的熔点高的金属制成的坩埚101来制造本发明例1的AlN晶体。
另一方面，在使用由碳制成的坩埚制造的比较例1的AlN晶体中，C的浓度和Si的浓度为10ppm，且杂质浓度非常高，为20ppm。
在使用由TaC制成的坩埚制造的比较例2的AlN晶体中，尽管C的浓度、Si的浓度和杂质浓度低于比较例1的AlN晶体的所述浓度，但是它们全都高于本发明例1的AlN晶体的杂质浓度。
只要涉及碳，则构成坩埚201、加热部件121和隔热材料127的材料升华并通过坩埚101中的排气口101a混入到AlN晶体中。只要涉及硅，则构成反应容器123的材料升华并通过坩埚101中的排气口101a混入到AlN晶体中。因此，根据碳浓度的结果，应理解，利用构成坩埚101的材料，可降低C的浓度。根据硅浓度的结果，应理解，通过安装覆盖套管110，可降低Si的浓度。
其中，本发明人得到如下见解：如果坩埚101内部完全密闭而不为坩埚101提供排气口101a，则晶体生长异常而不会生成单晶。因此，必须在坩埚101中形成排气口101a。因此，应理解，通过使构成坩埚101的材料与比较例不同，可在不会异常生长的AlN晶体中降低杂质的浓度。
根据上述可确认，根据本实施例，利用由熔点比源材料的熔点高的金属制成的坩埚101制造作为氮化物半导体晶体10的AlN晶体，使得可降低制造的AlN晶体中包含的杂质浓度。
在本实施例中，对作为氮化物半导体晶体10的实例而给出的AlN晶体进行说明。然而，关于除了AlN晶体之外的氮化物半导体晶体10，通过以相同方式提供构成坩埚101的材料，可防止坩埚101在源材料17升华的温度下升华。此外，金属对升华气体的反应性低。因此，另外关于除了A1N晶体之外的氮化物半导体晶体10，可同样抑制构成坩埚101的材料混入到生长的氮化物半导体晶体中。因此，以与实施例1相同的方式，能够制造已经使杂质的混入最小化的氮化物半导体晶体10。
实施例2
在本实施例中，对在具有覆盖部件的制造装置中，使不含氮气的气体沿覆盖部件的外围侧流动的效果进行了研究。
试样1～3
关于试样1～3，基本上利用本发明例1的制造装置100制造了AlN晶体，但不同之处在于，使作为载气的气态N2沿反应容器123内的覆盖套管110的内周侧流动，且分别使气态氦(He)、气态氖(Ne)和气态Ar沿反应容器123内的覆盖套管110的外围侧流动。
在其中流过各种载气的各种AlN晶体的制造中，利用氰化氢气体传感器测量了反应容器123内部的氰化氢气体浓度。并且，在其中沿覆盖套管110的外围侧和内周侧两者流动气态N2的本发明例1的AlN晶体的制造中，以相同的方式测量了反应容器123内部的氰化氢气体浓度。将结果示于表II中。
表II
如表II中所示，在除气态氮之外的惰性气体沿覆盖部件的外围侧流动的试样中，在AlN晶体的制造中产生的氰化氢气体的浓度证明小于1ppm；几乎没有产生氰化氢气体。另一方面，在氮气沿覆盖部件的外围侧流动的试样中，检测到了30ppm的氰化氢气体。因此，应理解，使除气态氮之外的惰性气体沿覆盖部件的外围侧流动，可省略用于清除所有氰化氢气体危险的危险废物去除装置。
根据上述可确认，根据本实施例，在具有覆盖部件的制造装置中，使除气态氮之外的气体沿覆盖部件的外围侧流动可简化制造装置。
尽管已经以上述方式对本发明的实施方案和实施例进行了说明，但是从开始即可预期各种实施方案和实施例的特征适当组合。此外，现在公开的实施方案和实施例在各方面都应该被认为是示例性和非限制性的。本发明的范围不是由上述实施方案和实施例限定而是由权利要求书的范围限定，且旨在包含与权利要求书范围等同的含义以及在所述范围内的所有修改。
附图标记：
10：氮化物半导体晶体
11：底部衬底
17：源材料
100：制造装置
101：坩埚
101a：排气口
110：覆盖套管
121：加热部件
123：反应容器
123a、123c：进气口
123b、123d：排气口
125：加热单元
127：隔热材料
129a、129b：高温计
H：厚度
R：直径

Claims (4)

1.一种制造氮化物半导体晶体(10)的方法，所述方法包括：
准备用于在内部承载源材料的坩埚(101)的步骤；
形成覆盖所述坩埚(101)外围的覆盖部件(110)的步骤，其中所述覆盖部件(110)由熔点比所述源材料(17)的熔点高的金属制成；
在所述覆盖部件(110)的外围布置加热部件(121)的步骤；
在所述加热部件(121)的外围布置RF盘管以加热所述加热部件(121)的步骤；和
在所述坩埚内通过加热所述源材料而使所述源材料(17)升华，并使源材料气体冷凝，由此生长氮化物半导体晶体的步骤；其中
在所述准备步骤中，准备由熔点比所述源材料(17)的熔点高的金属制成的坩埚(101)。
2.如权利要求1所述的制造氮化物半导体晶体(10)的方法，还包括：在所述加热部件(121)的外围布置隔热材料(127)的步骤，所述隔热材料(127)由孔隙率比所述加热部件(121)的孔隙率低的材料构成。
3.一种制造氮化物半导体晶体(10)的装置(100)，通过所述装置(100)使含氮化物半导体的源材料(17)升华，并通过使升华的源材料气体冷凝而生长氮化物半导体晶体(10)，所述装置包含：
用于在内部承载源材料(17)的坩埚(101)；
布置在所述坩埚(101)外围用于加热所述坩埚(101)内部的加热单元(125)；
布置在所述坩埚(101)与所述加热单元(125)之间的覆盖部件(110)；和
布置在所述覆盖部件(110)和所述加热单元(125)之间的加热部件(121)；其中
所述坩埚(101)由熔点比所述源材料(17)的熔点高的金属制成；
所述覆盖部件(110)由熔点比所述源材料(17)的熔点高的金属制成；
所述加热单元(125)为RF盘管。
4.如权利要求3所述的制造氮化物半导体晶体(10)的装置(100)，还包含布置在所述加热部件(121)与所述RF盘管之间的、由孔隙率比所述加热部件的孔隙率低的材料构成的隔热材料(127)。
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