CN1203285A - 氮化镓结晶的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明在于提供一种具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。本发明系在硅衬底1上形成非晶态二氧化硅薄膜2,然后,在该二氧化硅薄膜2上,形成单晶硅薄膜3,再在单晶硅薄膜3上形成氮化镓4。

Description

氮化镓结晶的制造方法
本发明涉及一种可用于例如短波长半导体激光及高温高速晶体管等的氮化镓结晶的制造方法。
半导体激光被广泛地用于光盘的读出及写入。由于光盘单位面积的可记入信息量与半导体激光的波长平方成反比，所以，为实现高密度记录，必须使用短波长的激光。氮化镓的禁带宽度较大，为3.4eV，且是属于直接跃迁型半导体，可以制得氮化镓与氮化铝和氮化铟的混合晶。为此，因为容易地制得用于半导体激光所必须的不同禁带宽度的半导体结的双异质结构，人们期待作为一种波长在400nm左右的短波长激光材料使用。
又，上述氮化镓的特点是：禁带宽度较大，其绝缘击穿电场为5×106V/cm，电子饱和漂移速度较大，为1.5×107cm/s，可望用于高温高速的晶体管材料。
由于没有良好的氮化镓衬底，氮化镓系材料的晶体生长通常是采用将蓝宝石用作衬底的异质外延生长法。为了进一步改善结晶性能，除了通常所使用的有机金属气相生长法及分子束外延生长法之外、一种采用高速制膜法的厚膜生长法引人关注，对其研究、开发在积极地进行。所述高速制膜生长法系一种卤化物VPE法，其晶体生长速度为100微米/小时以上。该方法分别将氨用作氮原料，将通过加热的镓表面供给的氯化氢气体用于镓原料，由此可获得如上所述的晶体生长速度。
在由以往的卤化物VPE法制作氮化镓结晶的制造方法中，是将蓝宝石用作衬底，由上述卤化物VPE法形成膜厚在100微米以上的氮化镓结晶。
下面，就以往的氮化镓结晶的制造方法作一说明。图33为以往的氮化镓结晶的制造方法。在图33中，11表示蓝宝石衬底，12表示氮化镓结晶。
先将膜厚约为600微米的蓝宝石衬底升温至例如1000℃。然后，再例如使氨气与经由加热至850℃的金属镓表面供给的氯化氢气体所形成的氯化镓反应。由此形成100微米的氮化镓(膜)12。
然而，在如上所述的氮化镓结晶的制造方法中，在蓝宝石衬底上形成氮化镓时，蓝宝石与氮化镓的晶格常数不同，晶体变形能储存于硅及氮化镓一侧。由于氮化镓的膜厚小于蓝宝石的膜厚，相当于每一个氮化镓晶格的晶体变形能大于蓝宝石一侧的晶体变形能。在氮化镓一侧生成如晶体位错等的晶体缺陷，很难得到具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。另外存在的问题是，由于衬底使用了不具有导电性的蓝宝石，在半导体激光器和发光二极管等的应用中，为了形成电极，必须有选择地刻蚀氮化物系半导体，这样，使工序复杂。且，比起以往的使用砷化镓系半导体激光器及发光二极管的、在衬底表面一侧及背面一侧形成电极的场合来，其在前述衬底表面一侧形成二个电极的情况下的串联电阻增大，导致上述半导体激光器及发光二极管的工作电压也增大。另外，将以往的制造方法使用于晶体管时，由于蓝宝石的热传导率较小，为0.11W/cm，所述晶体管可提供的输出功率也有限。
本发明系为了解决上述课题而提出的。本发明的目的在于：提供一种具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶；又，提供一种其制作工序简单、且工作电压低的氮化镓系半导体激光器和发光二极管；再有，本发明在于提供一种可作大功率输出的氮化镓系晶体管。
本发明的氮化镓结晶的制造方法系在硅衬底上形成非晶态二氧化硅再在其上形成单晶硅薄膜之后，再形成氮化镓厚膜结晶。由此，可不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的单晶硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。本发明者发现上述解决问题的方法，并根据该见解，形成本发明的氮化镓结晶。
另外，本发明者发现：在形成上述氮化镓厚膜结晶之后，从其上除去所述的硅衬底、二氧化硅及硅薄膜，藉此可以形成具有导电性、且具有优异的散热性能的氮化镓结晶。本发明的氮化镓结晶即根据该见解而完成。
权利要求1所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态(非晶形)二氧化硅薄膜，在该二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜之后，再在上述硅薄膜上形成氮化镓。根据该结构，在形成于非晶态二氧化硅薄膜上的单晶硅薄膜上形成氮化镓厚膜，藉此，可不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的单晶硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。
权利要求2所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在该二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜之后，再在上述硅薄膜上形成氮化镓；然后，除去所述的硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。根据该结构，可与权利要求1的发明一样，大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的p-n结结构，可除去所述的硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。因而，可以在氮化镓的两面分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底进行结晶生长的场合来，可以简化器件的制作工序。另外，由于可以降低串联电阻，因此能够降低工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，使其比较起使用蓝宝石作衬底的结晶生长的场合来，可以改善散热情况，获得更大的功率输出。
权利要求3所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅，在所述硅衬底上形成氮化镓。根据该结构，在部分硅衬底上形成非晶态二氧化硅埋入的结构。这样，如同权利要求1的发明，可不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅的单晶硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等晶体缺陷。其结果，可以大大减少氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。另外，由于非晶态二氧化硅仅埋入部分硅衬底中，藉此结构，硅衬底表面的结晶性与未埋入有非晶态二氧化硅部分的、其结晶性能良好的硅衬底的结晶性相连续一致。与权利要求1所述的、设置于整个硅衬底面上的、其结构顺序为硅薄膜之下的非晶态二氧化硅、非晶态二氧化硅之下的硅衬底的结构比较起来，可以改善氮化镓厚膜下的硅的结晶性。其结果，可改善形成于所述硅上的氮化镓厚膜的结晶性。
权利要求4所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在该硅衬底上形成氮化镓，然后，除去上述硅衬底及二氧化硅。根据该结构，如同权利要求3的发明，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的p-n结结构，可除去所述的硅衬底、二氧化硅及硅薄膜，并分别在氮化镓的两面上形成电极。因此，比起使用蓝宝石作衬底进行结晶生长的场合来，可以简化器件的制作工序。另外，由于可以降低串联电阻，因此能够降低工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，使其比较起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热情况，获得更大的功率输出。
权利要求5所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式除去上述硅薄膜，使该硅薄膜具有一个以上的开口部；接着，在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓。根据该结构，在形成于整个硅衬底表面上的非晶态二氧化硅上部分地形成了单晶硅薄膜。这样，如同权利要求1的发明，不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又因在由部分形成的单晶硅薄膜所构成的高度差上形成了氮化镓厚膜结晶，在所述的高度差部分缓和了因硅与氮化镓的晶格常数之差所生成的应力。其结果，能够改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性。
权利要求6所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除上述硅薄膜，使该硅薄膜具有一个以上的开口部；再在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓；接着，除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。根据该结构，如同权利要求5，可以形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的p-n结结构，可除去所述的硅衬底、二氧化硅及硅薄膜，从而可分别在氮化镓的两面上形成电极。所以，比起将蓝宝石用作衬底生长结晶的场合来，可以简化器件的制作工序，另外，可以降低串联电阻和工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，可以使其比较起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可改善散热情况，获得更大的功率输出。
权利要求7所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除上述硅薄膜，使该硅薄膜具有一个以上的开口部；接着，在上述开口部内的硅衬底及上述硅薄膜上形成氮化镓。根据该结构，在部分地形成于硅衬底上的非晶态二氧化硅薄膜上形成了单晶硅薄膜。这样，如同权利要求1的发明，不是在氮化镓一侧，而是在所述非晶态二氧化硅上形成的单晶硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所生成的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又由于在由部分形成的单晶硅薄膜及二氧化硅薄膜所构成的高度差上形成了氮化镓厚膜结晶，由此，藉由所述的高度差部分缓和了因硅与氮化镓的晶格常数之差所生成的应力。其结果，能够改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性。所述的氮化镓形成于上述硅薄膜或上述硅衬底表面，与如权利要求5所述的、将氮化镓厚膜部分地形成于二氧化硅薄膜表面上的场合比较起来，形成于其上的氮化镓厚膜必定接受硅衬底的晶格信息而形成结晶，所以，容易形成单晶。其结果，比较权利要求5的发明的场合，此处的氮化镓厚膜结晶性可得到改善。
权利要求8所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除上述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使该薄膜具有一个以上的开口部；接着，在上述开口部内的硅衬底及硅薄膜上形成氮化镓；然后，除去上述硅衬底、二氧化硅薄膜及硅薄膜。根据该结构，如同权利要求7，可形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。因此，可以在氮化镓的两面分别形成电极。所以，比起使用蓝宝石作为衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制造的工序，降低串联电阻及工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，能够输出更大功率。
权利要求9所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在上述硅薄膜上形成碳化硅薄膜之后再形成氮化镓。根据该结构，由于在形成于单晶硅薄膜上的碳化硅薄膜上再形成氮化镓厚膜，且，在非晶态二氧化硅薄膜上形成上述单晶硅薄膜，藉此，不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的碳化硅薄膜及单晶硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。又，碳化硅的晶格常数为六方晶系a轴上的3.08埃，氮化镓的晶格常数为六方晶系a轴上的3.19埃，其晶格失配较小，为3.45％左右。所以，利用将碳化硅插入在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间的形式形成所述的氮化镓，由此，与直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合比较起来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
权利要求10所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，继碳化硅薄膜之后，再在所述硅薄膜上形成氮化镓；接着，除去上述硅衬底及二氧化硅薄膜。根据该结构，如同权利要求9的发明，可在所述碳化硅薄膜上形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。从而，可以在氮化镓一侧及碳化硅薄膜一侧分别形成电极。所以，比起使用蓝宝石作为衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制造的工序，且可降低串联电阻和工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求11所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在上述硅衬底上形成碳化硅薄膜之后，再形成氮化镓。根据该结构，可使所述非晶态二氧化硅埋入部分硅衬底，且，在所述硅衬底上形成碳化硅薄膜。这样，如同权利要求9的发明，可不在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的碳化硅薄膜及单晶硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所生成的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，由于形成的非晶态二氧化硅仅埋入于部分硅衬底的结构，藉此，硅衬底表面的结晶性可与未埋入有非晶态二氧化硅的部分的、具有良好结晶性能的硅衬底的结晶性相连续一致，比起如权利要求9的发明的、形成于整个硅衬底的面上、其顺序为硅薄膜之下的非晶态二氧化硅、二氧化硅之下的硅衬底的结构来，可以改善碳化硅薄膜下的硅的结晶性能。其结果，可以改善形成于上述硅之上的碳化硅薄膜的结晶性能，进一步可以改善碳化硅薄膜上形成的氮化镓厚膜的结晶性能。另外，由于碳化硅与氮化镓的晶格失配较小，为3.45％左右，所以，利用将碳化硅插入在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间的形式形成所述的氮化镓。藉此，与直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合比较起来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
权利要求12所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；继碳化硅薄膜之后，在上述硅衬底上形成氮化镓；然后，除去上述硅衬底及二氧化硅。根据该结构，如同权利要求11的发明，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。从而，可以在氮化镓、碳化硅薄膜侧分别形成电极。所以，比起使用蓝宝石作为衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且可以降低串联电阻和工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作为衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求13所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成碳化硅薄膜之后再形成氮化镓。根据该结构，可在形成于整个硅衬底表面上的非晶态二氧化硅上部分地形成单晶硅薄膜，再在其上形成碳化硅薄膜。这样，如同权利要求9的发明，可不在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的碳化硅薄膜及硅薄膜一侧生成如晶体在作异质外延生长时所生成的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，因在由部分地形成的单晶硅薄膜所构成的高度差上形成了碳化硅薄膜、及在其上又形成了氮化镓厚膜结晶。藉此，可以在上述高度差部分缓和因硅与氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性。另外，由于碳化硅与氮化镓的晶格失配较小，为3.45％左右。所以，可以在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间，以插入的形式形成所述的碳化硅。由此，与直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合比较起来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
权利要求14所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，以使其具有一个以上的开口部；在继碳化硅薄膜之后，在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓；接着，除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。根据该结构，可如同权利要求13的发明，形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。从而，可以在氮化镓及碳化硅薄膜侧分别形成电极。所以，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，可以降低串联电阻及工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求15所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在上述开口部内的硅衬底及硅薄膜上形成碳化硅薄膜之后，再形成氮化镓。根据该结构，可在形成于部分硅衬底上的非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜，再在其整个表面上形成碳化硅薄膜。这样，如同权利要求9的发明，可不在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的碳化硅薄膜及硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，在由部分形成的单晶硅薄膜及二氧化硅薄膜所构成的高度差上形成了碳化硅薄膜、及在其上又形成了氮化镓厚膜结晶，藉此，可以在上述高度差部分缓和因硅与氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性能。另外，由于碳化硅薄膜形成于上述硅薄膜或上述硅衬底的表面上，比起如同权利要求13的、在二氧化硅薄膜表面部分地形成所述碳化硅薄膜的场合来，因为形成于其上的碳化硅薄膜必定接受硅衬底晶格信息而形成，所以，容易形成单晶。其结果，比起如同权利要求13的发明的场合来，可以改善所述碳化硅薄膜及形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性能。又，碳化硅和氮化镓的晶格失配较小，为3.45％左右。所以，可以在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间，以插入的形式形成所述的碳化硅。藉此，与直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合比较起来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
权利要求16所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，以使其具有一个以上的开口部；在继碳化硅薄膜之后，在上述开口部内的硅衬底及所述硅薄膜上形成氮化镓；接着，除去上述硅薄膜衬底、二氧化硅及硅薄膜。根据该结构，如同权利要15的发明，可以形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜，可以在氮化镓及碳化硅薄膜侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且降低串联电阻和工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求17所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在烃气氛中加热所述硅薄膜，将所述硅薄膜变换为碳化硅薄膜；以二氧化硅、碳化硅的顺序形成于硅衬底上；接着在上述碳化硅上形成氮化镓。根据该结构，可在形成于非晶态二氧化硅薄膜上的碳化硅薄膜上形成氮化镓厚膜。由此，可不在氮化镓一侧，而是在所述非晶态二氧化硅上形成的碳化硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，碳化硅的晶格常数为六方晶系a轴上的3.08埃，氮化镓的晶格常数为六方晶系a轴上的3.19埃，其晶格失配较小，为3.45％左右。所以，藉由在上述碳化硅上形成氮化镓厚膜结晶，使其比起直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，由于是在烃气氛中加热硅薄膜，形成碳化硅薄膜的，所以，比起权利要求9的、在硅薄膜上形成碳化硅薄膜的场合来，可以使碳化硅薄膜的形成工序简化，且可减低膜厚的不均匀。
权利要求18所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在烃气氛中加热所述硅薄膜，将所述硅薄膜变换为碳化硅薄膜；以二氧化硅、碳化硅的顺序形成于硅衬底上；接着，在上述碳化硅上形成氮化镓之后，除去所述的硅衬底、二氧化硅。根据该结构，如同权利要求17的发明，可在上述碳化硅薄膜上形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜，可以在氮化镓及碳化硅薄膜侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且降低串联电阻和工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求19所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述硅衬底表面变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅上形成氮化镓。根据该结构，可使非晶态二氧化硅埋入、形成于部分硅衬底，且上述硅衬底的表面部分成为碳化硅薄膜。藉此，可如同权利要求17的发明，不是在氮化镓一侧，而是在所述非晶态二氧化硅上形成的碳化硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，由于形成了非晶态二氧化硅仅埋入于一部分硅衬底的结构，藉此，硅衬底表面的结晶性可与未埋入有非晶态二氧化硅的部分的、具有良好结晶性能的硅衬底的结晶性相连续一致，比起如同权利要求9的发明的、设置于硅衬底的整个面上、其结构顺序为硅薄膜之下的非晶态二氧化硅、二氧化硅之下为硅衬底的结构来，可以改善碳化硅薄膜下的硅的结晶性能。其结果，可以改善藉由改变所述硅而形成的碳化硅薄膜的结晶性能。另外，由于碳化硅与氮化镓的晶格失配较小，为3.45％左右。所以，可以藉由在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间，以插入的形式形成所述的碳化硅。由此，与直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合比较起来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
又，由于是在烃气氛中加热硅衬底，并将其表面变为碳化硅薄膜的，所以，与如同权利要11的发明的、在硅薄膜上形成碳化硅薄膜的场合比较，可以使碳化硅薄膜的形成工序简化，且可减低膜厚不均匀。
权利要求20所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述硅衬底表面变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜上形成氮化镓之后，除去所述的硅衬底及二氧化硅。根据该结构，如同权利要求19的发明，可大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底及二氧化硅及硅薄膜，可以在氮化镓及碳化硅薄膜侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且可以降低串联电阻和工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求21所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述硅衬底表面变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓。根据该结构，可使形成于整个硅衬底面上的非晶态二氧化硅上部分地形成碳化硅薄膜。由此，可如同权利要求17的发明，不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的碳化硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，在由部分形成的碳化硅薄膜所构成的高度差上形成了氮化镓厚膜结晶，藉此，可以在上述高度差部分缓和因硅与氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性。另外，由于碳化硅与氮化镓的晶格失配较小，为3.45％左右。所以，可以藉由在上述碳化硅上形成氮化镓厚膜结晶，与直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合比较起来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，由于是在烃气氛中加热硅衬底，将其表面变为碳化硅薄膜的，所以，比起权利要求13的发明的、在硅薄膜上形成碳化硅薄膜的场合来，可以简化碳化硅薄膜的形成工序，且可减低膜厚的不均匀。
权利要求22所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述硅衬底表面变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓后，除去所述硅衬底及二氧化硅薄膜。根据该结构，可如同权利要求21，形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，因可以除去上述硅衬底及二氧化硅薄膜，所以可在氮化镓一侧及碳化硅薄膜一侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且可降低串联电阻和工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求23所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述开口部内的硅衬底表面及所述硅薄膜变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜上形成氮化镓。根据该结构，可使非晶态二氧化硅薄膜部分地形成于硅衬底上，并在该非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；将上述硅衬底的开口部及非晶态二氧化硅薄膜上的单晶硅薄膜变为碳化硅薄膜。由此，可如同权利要求19的发明，不是在氮化镓一侧，而是在所述非晶态二氧化硅上形成的碳化硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，在由部分形成的碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜所构成的高度差上形成了氮化镓厚膜结晶，藉此，可以在上述高度差部分缓和因硅与氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性能。所述氮化镓厚膜结晶必定形成于碳化硅薄膜上，比起如权利要求21所述的、将所述氮化镓厚膜结晶部分地形成于二氧化硅薄膜表面之上的场合来，所述氮化镓厚膜结晶必定接受衬底碳化硅薄膜的衬底的晶格信息而形成。所以，容易形成单晶。其结果，比起权利要求21所述的场合来，可以改善上述氮化镓厚膜的结晶性能。又，由于碳化硅与氮化镓的晶格失配较小，为3.45％左右。所以，藉由将上述碳化硅插入在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间的形式形成氮化镓，与直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合比较起来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，由于是在烃气氛中加热，将硅衬底开口部的表面及部分形成的硅薄膜变为碳化硅薄膜的，所以，比起权利要求15所述的、在硅薄膜上形成碳化硅薄膜的场合来，可以简化碳化硅薄膜的形成工序，且可减低膜厚的不均匀。
权利要求24所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述开口部内的硅衬底表面及所述硅薄膜变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜上形成氮化镓；接着除去所述硅衬底、二氧化硅薄膜及硅薄膜。根据该结构，可如同权利要求23，形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底及二氧化硅。由此，可以在氮化镓及碳化硅薄膜侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且可降低串联电阻和降低工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求25所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在所述硅薄膜上形成氧化锌薄膜之后，再形成氮化镓。根据该结构，是在形成于单晶硅薄膜上的氧化锌薄膜上形成氮化镓厚膜，且所述单晶硅薄膜是在非晶态二氧化硅薄膜上形成。藉此，不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的氧化锌薄膜及单晶硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所生成的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，氧化锌的晶格常数为六方晶系a轴上的3.25埃，氮化镓的晶格常数为六方晶系a轴上的3.19埃，其晶格失配较小，为1.91％左右。所以，利用将氧化锌插入在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间的形式形成所述的氮化镓。藉此，使其比起直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
权利要求26所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，继氧化锌薄膜之后，在所述硅薄膜上形成氮化镓；接着，除去所述硅衬底、二氧化硅及氧化锌薄膜。根据该结构，可如同权利要求25，在所述氧化锌薄膜上形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底及二氧化硅、硅薄膜、氧化锌薄膜。藉此，可以在氮化镓表面的二侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且可降低串联电阻和工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求27所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底内部形成非晶态二氧化硅，其表面必定与所述硅衬底内部相接；及再在所述硅衬底上，继形成氧化锌薄膜之后形成氮化镓。根据该结构，是在一部分硅衬底埋入、形成二氧化硅；且在上述硅衬底上形成氧化锌薄膜，所以，可如同权利要求25的发明，不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的氧化锌薄膜及单晶硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所生成的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，由于形成了非晶态二氧化硅仅埋入于一部分硅衬底的结构，藉此，硅衬底表面的结晶性可与未埋入有非晶态二氧化硅的部分的、具有良好结晶性能的硅衬底的结晶性相连续一致，比起如同权利要求25的发明内容的、设置于硅衬底的整个面上的、其结构顺序为硅薄膜之下是非晶态二氧化硅、二氧化硅之下是硅衬底的结构来，可以改善氧化锌薄膜下的硅的结晶性能。其结果，可以改善形成于上述硅之上的氧化锌薄膜的结晶性能。再可改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性能。又，氧化锌和氮化镓的晶格失配较小，为1.91％左右。所以，利用将氧化锌插入在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间的形式形成所述的氮化镓。由此，使其比起直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
权利要求28所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；再在所述硅衬底上，继形成氧化锌薄膜之后形成氮化镓；然后，除去所述的硅衬底、二氧化硅及氧化锌薄膜。根据该结构，如同权利要求27的发明，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底及二氧化硅、硅薄膜、氧化锌薄膜。藉此，可以在氮化镓表面的二侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且可以降低串联电阻及工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求29所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅，再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，以使其具有一个以上的开口部；再在所述硅薄膜及二氧化硅薄膜上，继形成氧化锌薄膜之后形成氮化镓。根据该结构，是在形成于整个硅衬底表面上的二氧化硅薄膜上，部分地形成单晶硅薄膜，再在单晶硅上形成氧化锌薄膜。所以，如同权利要求25的发明，不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的氧化锌薄膜及硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，在由部分形成的单晶硅薄膜所构成的高度差上形成了氧化锌薄膜，及再在其之上形成氮化镓厚膜结晶，由此，可以在上述高度差部分缓和因硅与氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性能。又，氧化锌和氮化镓的晶格失配较小，为1.91％左右。所以，利用将氧化锌插入在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间的形式形成所述的氮化镓。藉此，使其比起直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
权利要求30所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在所述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氧化锌薄膜之后，再形成氮化镓薄膜；接着，除去所述硅衬底、二氧化硅、硅薄膜及氧化锌薄膜。根据该结构，可如同权利要求29，形成结晶性能良好的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底、二氧化硅、硅薄膜及氧化锌薄膜。所以，可以在氮化镓两面分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且可以降低串联电阻及工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求31所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在所述开口部内的硅衬底及所述硅薄膜上，继形成氧化锌薄膜之后，形成氮化镓。根据该结构，可以在部分地形成于硅衬底上的非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜，在其上整面形成氧化锌薄膜。如同权利要求25的发明，不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的氧化锌薄膜及硅薄膜一侧生成如结晶体在作异质外延生长时所发生的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的晶体缺陷，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。又，在由部分形成的单晶硅薄膜及二氧化硅薄膜所构成的高度差上形成了氧化锌薄膜，又在其上形成了氮化镓厚膜结晶，藉此，可以在上述高度差部分缓和由硅与氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性。所述氧化锌薄膜形成于上述硅薄膜或上述硅衬底的表面之上，比起如权利要求29所述的、将所述氧化锌薄膜部分地形成于二氧化硅薄膜的表面之上的场合来，形成其上的氧化锌薄膜必定要接受硅衬底的晶格信息而形成，所以，容易形成单晶。其结果，比起权利要求29所述的场合来，可以改善前述氧化锌薄膜及形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性。又，由于碳化硅与氮化镓的晶格失配较小，为1.91％左右。所以，利用将所述氧化锌插入在硅薄膜和氮化镓厚膜结晶之间的形式形成所述的氮化镓，与直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合比较起来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。
权利要求32所述的发明具有如下所述的结构：在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在所述开口部内的硅衬底及所述硅薄膜上，继形成氧化锌薄膜之后，形成氮化镓；然后，除去所述的硅衬底、二氧化硅薄膜、硅薄膜及氧化锌薄膜。根据该结构，可以如同权利要求31所述的发明，形成具有优异结晶性能的氮化镓厚膜结晶。藉由在该氮化镓厚膜上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，可以除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。藉此，可以在氮化镓两面分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以简化其器件制作工序，且可以降低串联电阻及工作电压。藉由在上述氮化镓厚膜上形成氮化镓系晶体管结构，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，可以改善散热状态，使更大功率的输出成为可能。
权利要求33所述的发明结构是：对硅衬底注入剂量为1017cm-2的氧离子，再加热至1000℃以上；由此，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，在所述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜。根据该结构，将高剂量的氧离子注入硅衬底，使硅衬底表面附近的氧离子浓度减小；再加热至1000℃以上，由此，可自硅衬底表面依次形成硅薄膜、非晶态二氧化硅薄膜、硅。形成于硅衬底表面的硅薄膜因是接受注入离子之前的硅衬底表面的晶格信息而形成，所以，比起在硅衬底上、继非晶态二氧化硅薄膜之后、连续地以例如气相生长法等形成单晶硅薄膜的场合来，可以改善上述硅薄膜的结晶性能。其结果，可以提高形成于上述硅薄膜上的氮化镓的结晶性能。
权利要求34所述的发明结构是：在硅衬底表面形成其材料不同于具有一个以上的开口部的硅衬底的薄膜之后，注入剂量为1017cm-2的氧离子；除去其材料不同于具有所述开口部的硅衬底的薄膜，再加热至1000℃以上；由此，在硅衬底的内部形成非晶态二氧化硅，使其表面必定与所述硅衬底的内部相接。根据该结构，使氧离子在通过其材料不同于上述硅衬底的薄膜之后，不再注入。然后，将高剂量的氧离子注入硅衬底的一部分，使硅衬底表面附近的氧离子浓度减小。再加热至1000℃以上，由此，可使非晶态二氧化硅埋入形成于一部分的硅衬底上。
权利要求35所述的发明结构是：在硅衬底上的表面形成非晶态二氧化硅薄膜之后，使硅衬底紧贴于上述非晶态二氧化硅薄膜上；加热至600℃以上；接着，从未粘结于该二氧化硅的表面除去所述硅衬底，作成薄膜；由此，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜。根据该结构，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜之后，对此加热至600℃以上，使前述二氧化硅薄膜和硅衬底表面互相贴紧；再藉由将上述互相贴紧的硅衬底形成薄膜，可以在硅衬底表面依次形成硅薄膜、非晶态二氧化硅薄膜和硅。所形成的硅薄膜为硅衬底之一部分，具有优异的结晶性。比起在硅衬底上、继非晶态二氧化硅薄膜之后、连续地以例如气相生长法等形成单晶硅薄膜的场合来，可以改善上述硅薄膜的结晶性能。其结果，可以提高形成于上述硅薄膜上的氮化镓的结晶性能。
权利要求36所述的发明具有如下所述的结构：在形成氮化镓之前，在含镓的气氛中加热硅衬底；加热后形成氮化镓。根据该结构，藉由在含镓的气氛中加热硅衬底、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜，可以均匀、且高密度地形成早期的氮化镓的晶核。比起不在含镓的气氛中进行加热的场合来，可以使其晶体的三维生长得到抑止的氮化镓厚膜结晶的表面平坦化。
权利要求37所述的发明具有如下所述的结构：形成第一非晶态氮化镓或多晶氮化镓或单晶氮化镓；在高于形成第一层氮化镓的形成温度下形成第二单晶氮化镓，由此，形成氮化镓。根据该结构，其结晶性能劣于第二层氮化镓的第一层氮化镓可由插入在第2氮化镓下面的形式形成，藉此，能够缓和作为基底的硅衬底、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜和第二层氮化镓的晶格失配度，提高第二层氮化镓的结晶性。
权利要求38所述的发明具有如下所述的结构：在形成氮化镓之前，在含镓的气氛中加热硅衬底；加热后形成第一层非晶态氮化镓或多晶氮化镓或单晶氮化镓；在高于形成第一层氮化镓的形成温度下形成第二层单晶氮化镓，由此，形成氮化镓。根据该结构，藉由在含镓的气氛中加热作为基底的硅衬底、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜，可以均匀、且高密度地形成早期的氮化镓的晶核。其结果可以使其晶体的三维生长得到抑止的氮化镓厚膜结晶的表面平坦化。又，其结晶性能劣于第二层氮化镓的第一层氮化镓可由插入在第2氮化镓下面的形式形成，藉此，能够缓和硅衬底、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜和第二层氮化镓的晶格失配度，提高第二层氮化镓的结晶性。如上所述，可以实现具有优异的结晶性及平坦性的氮化镓厚膜结晶。
权利要求39所述的发明具有如下所述的结构：在经由保持于78℃熔点以上的温度的三氯化镓(GaCl3)表面供给的气体氛围中，加热硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜表面，然后，形成氮化镓。根据所述结构，三氯化镓分解所生成的金属镓高密度、且均匀地吸附于上述硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜表面，成为氮化镓的晶核，能够提高连续形成的氮化镓结晶的平坦性。
权利要求40所述的发明具有如下所述的结构：在经由保持于850℃以上的温度的金属镓表面供给的氯化氢气体氛围中，加热硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜表面，然后，形成氮化镓。根据所述结构，金属镓高密度、且均匀地吸附于上述硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜表面，成为氮化镓的晶核，能够提高连续形成的氮化镓结晶的平坦性。
权利要求41所述的发明具有如下所述的结构：在经由含镓的有机金属表面供给的气体氛围中，加热硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜表面，然后，形成氮化镓。根据所述结构，含镓的有机金属分解所生成的金属镓高密度、且均匀地吸附于上述硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化锌薄膜表面，成为氮化镓的晶核，能够提高连续形成的氮化镓结晶的平坦性。
权利要求42所述的发明具有如下所述的结构：硅衬底的至少一侧侧面具有自(111)面方位10度以内的表面，在其上形成氮化镓的结构。根据该结构，由于(111)面为原子充填密度最大的面，所以，形成于上述衬底或其上的碳化硅薄膜或氧化锌薄膜上的氮化镓难以接受来自衬底的原子位置的信息，使氮化镓的结晶形态可以由生长温度来决定。因此，在1000℃左右的生长温度下，六方晶系成为主要的，因而可以形成很少混有立方晶系部分的六方晶系的氮化镓。其结果，可以减低所得到的氮化镓的晶体位错密度。
以下，参照附图，就本发明的实施方式作一说明。
图1所示为本发明的实施方式1中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅(111)衬底(下面，称为硅衬底1)，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓。
在硅衬底1上，在190keV的加速电压下注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子。在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约为3800埃的非晶态二氧化硅2，在其上再形成厚约为2100埃的单晶硅薄膜3。在单晶硅薄膜3上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓。使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓4上，由所述卤化物VPE法形成约为100微米的单晶氮化镓5。
因此，在本实施方式中，利用在形成于非晶态二氧化硅薄膜2上的单晶硅薄膜3上形成氮化镓4、5，可以不是在氮化镓一侧，而是在单晶硅薄膜一侧生成因硅及氮化镓的晶格常数之差所产生的晶体位错等的晶体缺陷。硅和氮化镓的晶格常数不同，在所述异质外延生长中，晶体变形能储存于硅及氮化镓一侧。如本实施方式所述，当氮化镓4、5膜厚约为100微米，单晶硅3的膜厚约为2100埃，硅薄膜的膜厚远小于氮化镓的膜厚时，硅薄膜的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅薄膜3一侧，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在硅衬底1上，在190keV的加速电压下注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约为3800埃的非晶态二氧化硅2，在其上再形成厚约为2100埃的单晶硅薄膜3。由此，由于形成于硅衬底1表面上的硅薄膜是接受注入离子之前的硅衬底1表面的结晶晶格的信息而形成，所以，比起在以例如由继非晶态二氧化硅薄膜2之后，在硅衬底1上连续形成单晶硅薄膜的气相生长法来，可以改善所述硅薄膜的结晶性能，其结果，可以提高形成于所述硅薄膜上的氮化镓的结晶性能。又，形成非晶态氮化镓4，在高于非晶态氮化镓4的形成温度的温度下形成单晶氮化镓5，由此，其结晶性能劣于氮化镓5的氮化镓4可以插入于氮化镓5之下的形式形成。藉此，缓和作为衬底的硅薄膜3和氮化镓4、5的晶格失配度，提高氮化镓5的结晶性能。
图2所示为本发明的实施方式2中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓。
在硅衬底1上，在190keV的加速电压下注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子。在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约为3800埃的非晶态二氧化硅2，在其上再形成厚约为2100埃的单晶硅薄膜3。在单晶硅薄膜3上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓4上，由所述卤化物VPE法形成约为100微米的单晶氮化镓5。接着，藉由将上述硅衬底上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底1、非晶态二氧化硅2及单晶硅薄膜3。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式1的工序完毕之后，为除去硅衬底1、非晶态二氧化硅2及单晶硅薄膜3的结构。与本发明的实施方式1同样，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，藉由所述硅衬底1、非晶态二氧化硅2及单晶硅薄膜3的去除，如在该氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则可以在氮化镓的两侧分别形成电极，所以，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，其器件制造的工序可以简化，而且由于降低了串联电阻，因此例如可以降低半导体激光器的工作电压。且藉由在氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，氮化镓的热传导率为1.3W/cmK，与蓝宝石的0.11W/cmK的热传导率比较起来要大，所以，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图3所示为本发明的实施方式3中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光刻胶。
在硅衬底1上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，在190keV的加速电压下将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。取一定的光致抗蚀剂膜6的膜厚，以使氧离子不可注入光致抗蚀剂膜6下的硅衬底1。在去除上述光致抗蚀剂膜6之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，使在硅衬底1内，在自硅衬底1的表面向下深度约2100埃至深度约5900埃的范围内埋入形成非晶态二氧化硅2。在上述硅衬底1上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式1的工序同样，在部分硅衬底1上，形成埋入于硅衬底1内部的非晶态二氧化硅膜2。且，该非晶态二氧化硅膜2上的硅形成非常薄的约2100埃厚，所以，在埋有非晶态二氧化硅膜2的、其上部的硅表面上形成氮化镓4、5时，硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅衬底1表面，提高氮化镓4、5的结晶性能。又，由于非晶态二氧化硅膜2仅埋入于部分硅衬底1内，硅衬底1表面的结晶性能与未埋入非晶态二氧化硅2的硅衬底部分的、具有良好结晶性的结晶性能相连续一致，与本发明的实施方式1的、设置于整个硅衬底1面上、硅薄膜之下为非晶态二氧化硅2，在二氧化硅2之下为硅衬底1的结构比较起来，可以改善氮化镓4下的硅的结晶性能。其结果，可以改善形成于硅之上的氮化镓4、5的结晶性能。
图4所示为本发明的实施方式4中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂。
在硅衬底1上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。取一定的光致抗蚀剂膜6的膜厚，以使氧离子不可注入光致抗蚀剂膜6下的硅衬底1。在去除上述光致抗蚀剂膜6之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，使在硅衬底1内，在自硅衬底1的表面向下深度约2100埃至深度约5900埃的范围内埋入形成非晶态二氧化硅2。在硅衬底1上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，将硅衬底1上的氮化镓晶体4浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底1和非晶态二氧化硅2。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式3的工序之后，除去上述硅衬底1及非晶态二氧化硅膜2，如同本发明的实施方式3，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，藉由硅衬底1及二氧化硅2的除去，如在该氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则可以在氮化镓的两侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，其器件制造的工序可以简化，而且由于降低了串联电阻，因此例如可以降低半导体激光器的工作电压。且因在氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，氮化镓的热传导率为1.3W/cmK，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。所以，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，使晶体管获得更大功率的输出。
图5所示为本发明的实施方式5中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为第一硅(111)衬底(以下，称为硅衬底7)，8为第二硅(111)衬底(以下，称为硅衬底8)。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅表面上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将硅衬底8暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。然后，除去光致抗蚀剂膜6。在硅衬底8上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式1的同样，在整个硅衬底7的表面上形成有非晶态二氧化硅2，在非晶态二氧化硅2上形成的硅衬底8具有多个开口部。由于硅衬底8仅厚约2000埃，非常薄，因此在硅衬底8上形成氮化镓4、5时，硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅衬底8，提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在由部分地形成的硅衬底8所构成的高度差上形成了氮化镓厚膜结晶，所以，可以在该高度差部分缓和因硅和氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓4、5的结晶性能。
图6所示为本发明的实施方式6中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将硅衬底暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。然后，除去光致抗蚀剂膜6。在硅衬底8上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，将硅衬底8上的氮化镓晶体4浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底7、非晶态二氧化硅2及硅衬底8。
因此，在本实施方式中，在本发明的实施方式5的工序之后，除去硅衬底7及8及非晶态二氧化硅膜2，如同本发明的实施方式5，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，藉由硅衬底7及8和二氧化硅2的除去，如在该氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则可以在氮化镓的二侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，其器件制造的工序可以简化，而且由于降低了串联电阻，因此例如可以降低半导体激光器的工作电压。且因在氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，氮化镓的热传导率为1.3W/cmK，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。所以，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图7所示为本发明的实施方式7中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将硅衬底8暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。再藉由例如CHF3气体的反应离子刻蚀，除去光致抗蚀剂6的开口部下的非晶态二氧化硅2，然后除去光致抗蚀剂6。在硅衬底8上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式1同样，硅衬底7上形成具有多个开口部的上述非晶态二氧化硅2及硅衬底8。由于硅衬底8仅厚约2000埃，非常薄，在硅衬底8上形成氮化镓4、5时，硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅衬底8，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在由部分地形成的硅衬底8及非晶态二氧化硅2所构成的高度差上形成了氮化镓厚膜结晶，所以，可以在该高度差部分缓和因硅和氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性能。
在硅衬底8或其开口部之下的硅衬底7的表面上所形成的氮化镓4、5，比起如本发明的实施方式5所述、在二氧化硅2的表面部分地形成氮化镓4、5的情况来，形成于其上的氮化镓必定接受硅衬底的晶格常数的信息而形成，容易形成单晶。其结果，比起本发明的实施方式5来，可改善氮化镓4、5的结晶性能。
图8所示为本发明的实施方式8中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与第二层硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，由例如，氯气等离子体处理硅衬底8，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。再藉由例如CHF3气体的反应离子刻蚀，除去光致抗蚀剂6的开口部下的非晶态二氧化硅2，然后除去光致抗蚀剂6。在硅衬底8上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，将硅衬底8上的氮化镓晶体4浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底7和非晶态二氧化硅2及硅衬底8。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式7之后，除去硅衬底8及二氧化硅2，如同本发明的实施方式7，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，由于硅衬底7、8及二氧化硅2的去除，如在该氮化镓5上形成氮化镓半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则可以在氮化镓的两侧分别形成电极。所以，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，其器件制造的工序可以简化，而且由于降低了串联电阻，因此例如可以降低半导体激光器的工作电压。且藉由在氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图9所示为本发明的实施方式9中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，9为碳化硅薄膜。
在硅衬底1在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约3800埃的非晶态二氧化硅2，及在非晶态二氧化硅2之上形成厚约2100埃的单晶硅薄膜。接着，将硅衬底1加热至1300℃，在上述单晶硅薄膜3上使甲硅烷气体(SiH4)和甲烷气体(CH4)反应，生成厚约1000埃的碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，在形成于非晶态二氧化硅2上的单晶硅薄膜3及碳化硅薄膜9之上，形成氮化镓4、5，由此，可以不是在氮化镓一侧，而是在碳化硅薄膜9及单晶硅薄膜3一侧生成因硅与氮化镓的晶格常数之差所产生的晶体位错等的晶体缺陷。硅和氮化镓的晶格常数不同，在所述异质外延生长中，晶体变形能储存于硅、碳化硅及氮化镓一侧。如本实施方式所述，当氮化镓4、5膜厚约为100微米，单晶硅薄膜3、碳化硅薄膜9的膜厚合计约为3100埃。则因碳化硅与硅薄膜的膜厚远小于氮化镓的膜厚，碳化硅薄膜及硅薄膜的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于碳化硅薄膜9及硅薄膜3一侧，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在硅衬底1上，在190keV的加速电压下注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底1作热处理，使在硅衬底1上形成厚约为3800埃的非晶态二氧化硅2。在其上再形成厚约为2100埃的单晶硅薄膜3。由此，因形成于硅衬底1表面上的硅薄膜是接受注入离子之前的硅衬底1表面的晶格的信息而形成，所以，比起例如由气相生长法在硅衬底1上继形成非晶态二氧化硅薄膜2之后，连续形成单晶硅薄膜来，可以改善硅薄膜的结晶性能。其结果，可以提高形成于所述硅薄膜上的碳化硅薄膜9及氮化镓4、5的结晶性能。又，碳化硅的晶格常数为六方晶系a轴上的3.08埃，氮化镓的晶格常数为六方晶系a轴上的3.19埃。其晶格失配度较小，为3.45％左右。所以，可以利用将碳化硅9插入硅薄膜膜3和氮化镓4、5厚膜结晶之间的形式形成氮化镓。由此，比起直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于非晶态氮化镓4的形成温度的高温下形成单晶氮化镓，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的硅薄膜3和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图10所示为本发明的实施方式10中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，9为碳化硅薄膜。
在硅衬底1上，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约3800埃的非晶态二氧化硅2，及在非晶态二氧化硅2之上形成厚约2100埃的单晶硅薄膜3。接着，将硅衬底1加热至1300℃，在上述单晶硅薄膜3上使甲硅烷气体(SiH4)和甲烷气体(CH4)反应，生成厚约1000埃的所述碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，藉经由金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，将硅衬底1上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底1、非晶态二氧化硅2及单晶硅薄膜3。
因此，在本实施方式中，是在本发明的第9个实施方式之后，除去了硅衬底1、二氧化硅2及硅薄膜3，可以提高氮化镓4、5的结晶性。又，藉由硅衬底1、二氧化硅2及硅薄膜3的去除，若在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓及碳化硅薄膜侧形成电极，比起使用蓝宝石作为衬底的器件制作工序来，可以简化制作工序。且因为可以降低串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大，所以，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图11所示为本发明的实施方式11中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，9为碳化硅薄膜。
在硅衬底1上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂6之后，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。取定光致抗蚀剂6的膜厚，以使氧离子无法注入光致抗蚀剂下的硅衬底。除去光致抗蚀剂6之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底1作热处理，使非晶态二氧化硅2埋入形成于自硅衬底1的表面向内深度约2100埃～约5900埃的范围内的硅衬底1内。接着，将硅衬底1加热至1300℃，使甲硅烷气体(SiH4)和甲烷气体(CH4)反应，在上述硅衬底1上生成厚约1000埃的所述碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式9同样，在硅衬底1的部分区域非晶态二氧化硅2埋入、形成于硅衬底1的内部，在硅衬底1上形成膜厚约1000埃的碳化硅薄膜。且，非晶态二氧化硅2上的硅及碳化硅薄膜的膜厚合计约为3100埃，远小于氮化镓4、5的约为100微米的膜厚。在埋入、形成了非晶态二氧化硅2的上部的硅衬底1表面上，继形成碳化硅薄膜9之后，再形成氮化镓4、5时，硅及碳化硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅衬底1表面及碳化硅薄膜9，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，由于非晶态二氧化硅膜2仅埋入于部分硅衬底1内，硅衬底1表面的结晶性能与未埋入非晶态二氧化硅2的硅衬底部分的、具有良好结晶性的结晶性能相连续一致，与如同本发明的实施方式9的、设置于整个硅衬底1面上、其硅薄膜之下为非晶态二氧化硅2、二氧化硅2之下为硅衬底1的结构比较起来，可以改善碳化硅薄膜9之下的硅的结晶性能。其结果，可以改善形成于所述硅之上的碳化硅薄膜9及再形成于碳化硅薄膜上的氮化镓4、5的结晶性能。又，碳化硅与氮化镓晶格失配度较小，为3.45％左右。所以，利用将碳化硅1插入硅衬底1和和氮化镓4、5厚膜结晶之间的形式形成氮化镓。由此，比起直接在硅衬底1上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，由于形成非晶态氮化镓4，并在高于非晶态氮化镓5的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，所以可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的硅衬底1和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图12所示为本发明的实施方式12中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，9为碳化硅薄膜。
在硅衬底1上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂6之后，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。取定光致抗蚀剂6的膜厚，以使氧离子无法注入光致抗蚀剂下的硅衬底。除去光致抗蚀剂6之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底1作热处理，使非晶态二氧化硅2埋入、形成于自硅衬底1的表面向内深度约2100埃～约5900埃的范围内的硅衬底1内。接着，将硅衬底1加热至1300℃，使甲硅烷气体(SiH4)和甲烷气体(CH4)反应，在上述硅衬底1上生成厚约1000埃的所述碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，将硅衬底1上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底1和非晶态二氧化硅2。
因此，在本实施方式中，是在本发明的第11个实施方式之后，除去了硅衬底1及二氧化硅2，如同本发明的实施方式3，可以提高氮化镓4、5的结晶性。又，藉由硅衬底1及二氧化硅2的去除，在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓及碳化硅薄膜侧形成电极，比起使用蓝宝石作为衬底的器件制作工序来，可以简化制作工序，且因为可以降低串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cmK的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热状态，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图13所示为本发明的实施方式13中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，9为碳化硅薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将前述硅衬底暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至1300℃，使甲硅烷气体(SiH4)和甲烷气体(CH4)反应，在上述硅衬底8及前述开口部的非晶态二氧化硅2上生成厚约1000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式9相同，在整个硅衬底7的面上形成有非晶态二氧化硅2，在非晶态二氧化硅2上，以多个开口部的形式形成有硅衬底8。在硅衬底8及硅衬底8的开口部的非晶态二氧化硅2上形成有碳化硅薄膜9。由于硅衬底8和碳化硅薄膜9合计厚约3000埃，非常薄，因此在上述碳化硅薄膜9上形成氮化镓4、5时，硅及碳化硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅衬底8及碳化硅薄膜9。由此，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在由部分地形成的硅衬底8所构成的高度差上形成了碳化硅薄膜9及氮化镓4、5，所以，可以在该高度差部分缓和产生自硅和氮化镓的晶格常数之差的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓4、5的结晶性能。又，碳化硅与氮化镓晶格失配较小，为3.45％左右。所以，利用将碳化硅9插入硅衬底1和和氮化镓4、5厚膜结晶之间的形式形成氮化镓。由此，比起直接在硅衬底上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，由于形成非晶态氮化镓4，并在高于单晶态氮化镓5的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的硅衬底1和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图14所示为本发明的实施方式14中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，9为碳化硅薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将前述硅衬底暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至1300℃，藉由使甲硅烷气体(SiH4)和甲烷气体(CH4)反应，在上述硅衬底8及前述开口部的非晶态二氧化硅2上生成厚约1000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，将硅衬底8上的氮化镓晶体4浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底7、非晶态二氧化硅2及硅衬底8。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式13之后，形成除去了硅衬底7、8及二氧化硅2的结构。如同本发明的实施方式5，可以提高氮化镓4、5、的结晶性能。又，藉由硅衬底7、8及二氧化硅2的去除，若在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓及碳化硅薄膜侧形成电极，比起使用蓝宝石作为衬底的器件制作工序来，可以简化制作工序。且因为可以降低串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图15所示为本发明的实施方式15中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，9为碳化硅薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将硅衬底8暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。再由例如，CHF3气体进行反应离子刻蚀，除去所述光致抗蚀剂6之开口部下的非晶态二氧化硅2。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至1300℃，使甲硅烷气体(SiH4)和甲烷气体(CH4)反应，在上述硅衬底8及前述开口部的硅衬底7表面上生成厚约1000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式9相同，在硅衬底7的面上形成有多个开口部的形式的非晶态二氧化硅2及硅衬底8之后，再形成碳化硅薄膜9。由于硅衬底8和碳化硅薄膜9合计厚约3000埃，非常薄，在上述碳化硅薄膜9上形成氮化镓4、5时，硅及碳化硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅衬底8及碳化硅薄膜9。由此，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在由部分地形成的硅衬底8和非晶态二氧化硅2所构成的高度差上形成了碳化硅薄膜9及氮化镓4、5，所以，可以在该高度差部分缓和因硅和氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓4、5的结晶性能。所述碳化硅薄膜9形成于硅衬底8或所述硅衬底8的开口部之下的硅衬底7的表面上，与如本发明的实施方式13的、在二氧化硅薄膜2的表面部分地形成碳化硅薄膜9的场合比较起来，由于在其上形成的碳化硅薄膜9必定要接受基底的硅衬底的晶格信息而形成，容易形成单晶。其结果，可以比本发明的实施方式13更改善碳化硅薄膜9及形成其上的氮化镓4、5的结晶性能。又，碳化硅与氮化镓晶格失配较小，为3.45％左右。所以，利用将碳化硅9插入硅衬底1和和氮化镓4、5厚膜结晶之间的形式形成氮化镓。由此，使其比起直接在硅衬底上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，由于形成非晶态氮化镓4，并在高于单晶态氮化镓5的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的硅衬底1和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图16所示为本发明的实施方式16中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶态氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，9为碳化硅薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将硅衬底暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。在硅衬底8上，再藉由例如CHF3气体的反应离子蚀刻，除去光致抗蚀剂6的开口部下的非晶态二氧化硅2，除去光致抗蚀剂6。接着，藉由使甲硅烷气体(SiH4)和甲烷气体(CH4)反应，在上述硅衬底8及前述开口部的硅衬底7表面上生成厚约1000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，藉由将硅衬底1上的氮化镓晶体4浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底7、非晶态二氧化硅2及硅衬底8。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式15之后，形成除去了硅衬底7、8及二氧化硅2的结构。可以提高氮化镓4、5、的结晶性能。又，藉由硅衬底7、8及二氧化硅2的去除，若在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓及碳化硅薄膜侧形成电极，比起使用蓝宝石作为衬底的器件制作工序来，可以简化制作工序。且因为可以降低串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图17所示为本发明的实施方式17中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜。4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶态氮化镓，9为碳化硅薄膜。
在硅衬底1上，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约3800埃的非晶态二氧化硅2，及在非晶态二氧化硅2之上形成厚约2100埃的单晶硅薄膜3。接着，将硅衬底加热至1300℃，藉由使上述单晶硅薄膜3和甲烷气体(CH4)反应，将单晶硅薄膜3变为膜厚约2100埃的碳化硅薄膜9。接着，在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，藉经由金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，在形成于非晶态二氧化硅2上的碳化硅薄膜9之上，形成氮化镓4、5，由此，可以不是在氮化镓一侧，而是在碳化硅薄膜9生成因碳化硅与氮化镓的晶格常数之差所产生的晶体位错等的晶体缺陷。碳化硅和氮化镓的晶格常数不同，在所述异质外延生长中，晶体变形能储存于碳化硅及氮化镓一侧。如本实施方式所述，当氮化镓4、5膜厚约为100微米，碳化硅薄膜9的膜厚约为2100埃，碳化硅薄膜的膜厚远小于氮化镓的膜厚时，碳化硅薄膜及硅薄膜的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于碳化硅薄膜9一侧，提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在硅衬底1上，在190keV的加速电压下注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，使在硅衬底1上形成厚约为3800埃的非晶态二氧化硅2，在其上再形成厚约为2100埃的单晶硅薄膜3。由此，由于形成于硅衬底1表面上的硅薄膜是接受注入离子之前的硅衬底1表面的晶格的信息而形成，所以，比起例如由气相生长法在硅衬底1上继形成非晶态二氧化硅薄膜2之后，连续形成单晶硅薄膜的情况来，可以改善前述硅薄膜的结晶性能。其结果，可以提高改变所述硅薄膜而形成的碳化硅薄膜9及形成其上的氮化镓4、5的结晶性能。又，碳化硅的晶格常数为六方晶系a轴上的3.08埃，氮化镓的晶格常数为六方晶系a轴上的3.19埃，其晶格失配度较小，为3.45％左右。所以，可以在所述碳化硅薄膜9上形成所述的氮化镓厚膜结晶4、5。由此，比起本发明的实施方式1的直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于非晶态氮化镓4的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的3的硅薄膜9和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图18所示为本发明的实施方式18中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜。4为由卤化物VPE法形成的第一层非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二层单晶态氮化镓，9为碳化硅薄膜。
在硅衬底1上，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约3800埃的非晶态二氧化硅2，及在非晶态二氧化硅2之上形成厚约2100埃的单晶硅薄膜3。接着，将硅衬底加热至1300℃，藉由使上述单晶硅薄膜3和甲烷气体(CH4)反应，将单晶硅薄膜3变为膜厚约2100埃的碳化硅薄膜9。接着，在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，藉由将硅衬底1上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底1、非晶态二氧化硅2及单晶硅薄膜3。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式17之后，形成除去了硅衬底1、二氧化硅2及硅薄膜3的结构。如同本发明的实施方式17，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，由于形成除去了硅衬底1、二氧化硅2及硅薄膜3的结构，如在该氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则可以在氮化镓的两侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，其器件制造的工序可以简化，而且由于降低了串联电阻，因此例如可以降低半导体激光器的工作电压。且藉由在氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。所以，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图19所示为本发明的实施方式19中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶态氮化镓，6为光致抗蚀剂，9为碳化硅薄膜。
在硅衬底1上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂6。然后，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。取定光致抗蚀剂6的膜厚，以使氧离子不注入光致抗蚀剂下的硅衬底中。除去所述光致抗蚀剂6之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底内，在自硅衬底表面向其内部深度约2100埃～约5900埃的范围内，埋入形成非晶态二氧化硅。接着，将硅衬底加热至1300℃，藉由使上述硅衬底1的表面和甲烷气体(CH4)反应，将硅衬底1的表面变为膜厚约2100埃的碳化硅薄膜9。接着，在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，藉经由金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式17相同，在硅衬底1的一部分，使非晶态二氧化硅埋入、形成于硅衬底1的内部，使从所述硅衬底表面向内深入约2100埃的硅衬底表面变为碳化硅薄膜9。由于所述的非晶态二氧化硅2上的碳化硅薄膜膜厚远小于氮化镓4、5的约100微米的膜厚，非常薄，所以，在埋入有上述非晶态二氧化硅2的上部的碳化硅薄膜9上形成氮化镓4、5时，碳化硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于碳化硅薄膜9上，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，由于非晶态二氧化硅2仅埋入于硅衬底1的部分的结构，硅衬底表面的结晶性能与未埋入有非晶态二氧化硅的部分的、具有良好的结晶性的硅衬底表面的结晶性相连续一致，如同本发明的实施方式17，比起在整个硅衬底面上硅薄膜下为非晶态二氧化硅2、二氧化硅之下为硅衬底的结构来，可改善硅衬底表面的结晶性。其结果，可以改善改变前述的硅表面而形成的碳化硅薄膜9及形成于其上的氮化镓4、5的结晶性。另外，碳化硅和氮化镓的晶格失配较小，为3.45％左右。所以，可以在所述碳化硅薄膜9上形成氮化镓厚膜结晶4、5。由此，比起本发明的实施方式3的在硅衬底上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于非晶态氮化镓4的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的碳化硅薄膜9和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性能。
图20所示为本发明的实施方式20中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，9为碳化硅薄膜。
在硅衬底1上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂6之后，在190keV的加速电压下，硅衬底1中注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子。取定光致抗蚀剂6的膜厚，以使氧离子无法注入光致抗蚀剂下的硅衬底。除去前述光致抗蚀剂6之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，使非晶态二氧化硅2埋入形成于自硅衬底1的表面向内深度约2100埃～约5900埃的范围内的硅衬底内。接着，将硅衬底加热至1300℃，藉由使所述硅衬底1表面和甲烷气体(CH4)反应，使上述硅衬底1表面变为约2100埃的碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，藉由将硅衬底1上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底1和非晶态二氧化硅2。
因此，在本实施方式中，是在本发明的第19个实施方式之后，形成除去了硅衬底1及二氧化硅2的结构。如同本发明的实施方式19，可以提高氮化镓4、5的结晶性。又，藉由硅衬底1及二氧化硅2的去除，若在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓及碳化硅侧形成电极，比起使用蓝宝石作为衬底的器件制作工序来，可以简化制作工序，且因为可以降低串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图21所示为本发明的实施方式21中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶态化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，9为碳化硅薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将前述硅衬底8暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至1300℃，藉由使所述硅衬底8和甲烷气体(CH4)反应，在上述硅衬底8变为厚约2000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式17相同，在整个第一硅衬底7的面上形成有非晶态二氧化硅2，在非晶态二氧化硅2上，以多个开口部的形式形成有碳化硅薄膜9。由于碳化硅薄膜9厚约2000埃，非常薄，因此在上述碳化硅薄膜9上形成氮化镓4、5时，碳化硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生碳化硅薄膜9上。由此，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在由部分地形成的碳化硅薄膜9所构成的高度差上形成了氮化镓4、5，由此，可以在该高度差部分缓和因碳化硅和氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓4、5的结晶性能。又，碳化硅与氮化镓晶格失配较小，为3.45％左右。所以，利用将碳化硅9插入硅衬底1和氮化镓4、5厚膜结晶之间的形式形成氮化镓9。由此，使其比起直接在硅衬底上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于单晶态氮化镓5的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的碳化硅薄膜9和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图22所示为本发明的实施方式22中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，9为碳化硅薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴。加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8的表面上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，将前述硅衬底8暴露于例如氯气等离子体，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至1300℃，藉由使硅衬底8和甲烷气体(CH4)反应，使硅衬底8变成厚约2000埃的碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9及具有开口部的非晶态二氧化硅2上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，藉由将硅衬底8上的氮化镓晶体4浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底7、非晶态二氧化硅2及硅衬底8。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式21之后，形成除去了硅衬底7、8及二氧化硅2的结构。如同本发明的实施方式21，可以提高氮化镓4、5、的结晶性能。又，藉由硅衬底7、8及二氧化硅2的去除，若在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓及碳化硅薄膜侧形成电极，比起使用蓝宝石作为衬底的器件制作工序来，可以简化制作工序，且因为可以降低串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热状态，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图23所示为本发明的实施方式23中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，9为碳化硅薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，由例如，氯气等离子体处理硅衬底8，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。再由例如，CHF3气体进行反应离子刻蚀，除去所述光致抗蚀剂6之开口部下的非晶态二氧化硅2。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至1300℃，藉由使所述硅衬底8及上述开口部的硅衬底7的表面和甲烷气体(CH4)反应，使上述硅衬底8及前述开口部的硅衬底7表面变成厚约2000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，使用卤化物的VPE法，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式17相同，在整个硅衬底7的面上形成具有多个开口部的形式的所述非晶态二氧化硅2及硅衬底8之后，再形成碳化硅薄膜9。且，所述开口部的硅衬底变为碳化硅薄膜9，由于碳化硅薄膜9厚约2000埃，非常薄，因此在上述碳化硅薄膜9上形成氮化镓4、5时，碳化硅的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于碳化硅薄膜9。由此，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在由部分地形成的碳化硅薄膜9和非晶态二氧化硅2所构成的高度差上形成了氮化镓4、5，所以，可以在该高度差部分缓和因碳化硅和氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性能。上述氮化镓4、5形成于所述碳化硅薄膜9之上，与如本发明的实施例21的、在二氧化硅薄膜2的表面部分地形成氮化镓4、5的场合比较起来，由于氮化镓4、5必定要接受基底的碳化硅的晶格信息而形成，容易形成单晶，其结果，可以比本发明的实施例21更改善氮化镓4、5的结晶性。又，碳化硅与氮化镓晶格失配较小，为3.45％左右。所以，利用在所述碳化硅薄膜9上形成氮化镓厚膜结晶4、5，由此，比起本发明的实施方式5的在硅衬底上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于单晶态氮化镓5的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的碳化硅薄膜9和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图24所示为本发明的实施方式24中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，9为碳化硅薄膜。
氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，由例如，氯气等离子体处理硅衬底8，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。再藉由例如CHF3气体的反应离子刻蚀，除去所述光致抗蚀剂6的开口部下的非晶态二氧化硅2，除去光致抗蚀剂6。接着，将前述硅衬底8加热至1300℃，藉由使上述硅衬底8及前述开口部的硅衬底7表面和甲烷气体(CH4)反应，使上述硅衬底8及前述开口部的硅衬底7表面变换为厚约2000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的衬底温度下，藉由经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，藉由将硅衬底1上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底7、非晶态二氧化硅2及硅衬底8。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式23之后，形成除去了硅衬底7、8及二氧化硅2的结构。与本发明的实施方式23相同，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，藉由硅衬底7、8及二氧化硅2的去除，在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓及碳化硅薄膜侧形成电极，因此，比起使用蓝宝石作衬底的情况，器件的制造工序可以简化，而且由于降低了串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cmK，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用以往蓝宝石衬底的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图25所示为本发明的实施方式25中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜。4为由卤化物VPE法形成的第一非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二单晶氮化镓，10为氧化锌薄膜。
在硅衬底1上，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约3800埃的非晶态二氧化硅2，及在非晶态二氧化硅2之上形成厚约2100埃的单晶硅薄膜3。接着，将硅衬底1加热至550℃，在0.01乇(Torr)的氧气氛中，藉由利用氧化锌靶进行溅射，形成约1000埃的氧化锌薄膜10。在所述氧化锌薄膜10上，在例如600℃的衬底温度下，藉经由金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，在形成于非晶态二氧化硅2上的单晶硅薄膜3及氧化锌薄膜10之上，形成氮化镓4、5，由此，可以不是在氮化镓一侧，而是在氧化锌薄膜10及单晶硅薄膜3一侧生成因硅与氮化镓的晶格常数之差所产生的晶体位错等的晶体缺陷。硅和氮化镓的晶格常数不同，在所述异质外延生长中，晶体变形能储存于硅、氧化锌、氮化镓一侧。如本实施方式所述，当氮化镓4、5膜厚约为100微米，单晶硅薄膜3与氧化锌薄膜10的膜厚合计约为3100埃，氧化锌及硅薄膜的膜厚远小于氮化镓的膜厚时，氧化锌薄膜及硅薄膜的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于氧化锌薄膜10及硅薄膜3一侧，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在硅衬底1上，在190keV的加速电压下注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，使在硅衬底1上形成厚约为3800埃的非晶态二氧化硅2，在其上再形成厚约为2100埃的单晶硅薄膜3。由此，由于形成于硅衬底1表面上的硅薄膜是接受注入离子之前的硅衬底1表面的晶格的信息而形成，所以，比起在以例如由继非晶态二氧化硅薄膜2之后，在硅衬底1上连续形成单晶硅薄膜的气相生长法来，可以改善前述硅薄膜的结晶性能。其结果，可以提高所述硅薄膜上形成的氧化锌薄膜10和氮化镓4、5的结晶性能。又，氧化锌的晶格常数为六方晶系a轴上的3.25埃，氮化镓的晶格常数为六方晶系a轴上的3.19埃，其晶格失配较小，为1.91％左右。所以，可以在所述硅薄膜3与形成氮化镓4、5厚膜结晶之间，以插入的形式形成氧化锌薄膜10。由此，比起直接在硅薄膜上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于非晶态氮化镓4的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的硅薄膜3及氧化锌薄膜10和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图26所示为本发明的实施方式26中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅(111)衬底，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜。4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，10为氧化锌薄膜。
在硅衬底1上，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底1上形成厚约3800埃的非晶态二氧化硅2，及在非晶态二氧化硅2之上形成厚约2100埃的单晶硅薄膜3。接着，将硅衬底1加热至550℃，藉由0.01乇(Torr)的氧气氛中，利用氧化锌靶进行溅射，形成约1000埃的氧化锌薄膜10。在所述氧化锌薄膜10上，在例如600℃的衬底温度下，藉经由金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，藉由将所述硅衬底上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底1、非晶态二氧化硅2及单晶硅薄膜3，再藉由将其浸渍于例如王水(HCl∶HNO3＝3∶1)中，除去氧化锌薄膜10。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式25之后，形成除去了所述硅衬底1、二氧化硅2、硅薄膜3及氧化锌薄膜10的结构。如同本发明的实施方式25，可以提高氮化镓4、5的结晶性。又，由于形成除去了所述硅衬底1、二氧化硅2、硅薄膜3及氧化锌薄膜10的结构，如在该氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则可以在氮化镓的两侧分别形成电极。从而，比起使用蓝宝石作衬底生长结晶的场合来，其器件制造的工序可以简化。且由于可以降低串联电阻，因此可以例如降低半导体激光器的工作电压。藉由在氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。所以，比起以往使用蓝宝石衬底的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图27所示为本发明的实施方式27中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，10为氧化锌薄膜。
在硅衬底1上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂6。然后，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。取定光致抗蚀剂6的膜厚，以使氧离子不注入光致抗蚀剂下的硅衬底中。除去所述光致抗蚀剂6之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，在硅衬底内，在自硅衬底表面向其内部深度约2100埃～约5900埃的范围内，埋入形成非晶态二氧化硅。接着，将硅衬底1加热至550℃，在0.01乇(Torr)的氧气氛中，利用氧化锌靶进行溅射，形成约1000埃的氧化锌薄膜10。在所述氧化锌薄膜10上，在例如600℃的衬底温度下，藉经由金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，如同本发明的实施方式25，在硅衬底1的一部分，使非晶态二氧化硅埋入形成于硅衬底1的内部。在前述硅衬底上形成了约1000埃的氧化锌薄膜，且，由于所述的非晶态二氧化硅2上的硅及氧化锌薄膜合计膜厚约3100埃，远小于氮化镓4、5膜厚的约100微米，非常薄，所以，在埋入有上述非晶态二氧化硅2的上部的硅表面上，在继形成氧化锌薄膜10之后，形成氮化镓4、5时，硅及氧化锌的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅衬底1表面及氧化锌薄膜10上，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，由于非晶态二氧化硅21仅埋入于硅衬底1的部分表面的结构，硅衬底表面的结晶性能与未埋入有非晶态二氧化硅的部分的、具有良好的结晶性的硅衬底表面的结晶性相连续一致，比起如同本发明的实施方式25的，在整个硅衬底面上在硅薄膜下为非晶态二氧化硅2、二氧化硅之下为硅衬底的结构来，可改善氧化锌薄膜下的硅的结晶性。其结果，可以改善形成于前述的硅表面的氧化锌薄膜10及形成于其上的氮化镓4、5的结晶性。又，氧化锌和氮化镓的晶格失配较小，为1.91％左右。所以，可以在所述硅衬底1与氮化镓厚膜结晶4、5之间，以插入的形式形成氧化锌薄膜10。由此，比起本发明实施方式3的、直接在硅衬底上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于非晶态氮化镓4的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的硅衬底1及氧化锌薄膜10及氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图28所示为本发明的实施方式28中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，1为硅衬底，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，10为氧化锌薄膜。
在硅衬底1上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂6之后，在190keV的加速电压下，将注入剂量为1.8×1018cm-2的氧离子注入于硅衬底1。取定光致抗蚀剂6的膜厚，以使氧离子无法注入光致抗蚀剂下的硅衬底。除去光致抗蚀剂6之后，在1320℃对上述注入离子的硅衬底作热处理，使非晶态二氧化硅2埋入、形成于自硅衬底1的表面向内深度约2100埃～约5900埃的范围内的硅衬底内。接着，将硅衬底1加热至550℃，在0.01乇(Torr)的氧气氛中，利用氧化锌靶进行溅射，形成约1000埃的氧化锌薄膜10。在所述氧化锌薄膜10上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，藉由将所述硅衬底上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底1、非晶态二氧化硅2，再将其浸渍于例如王水(HCl∶HNO3＝3∶1)中，除去氧化锌薄膜10。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式27之后，除去了硅衬底1、二氧化硅2及氧化锌薄膜10，如同本发明的实施方式27，可以提高氮化镓4、5的结晶性。又，藉由硅衬底1、二氧化硅2及氧化锌薄膜10的去除，若在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓两侧形成电极，比起使用蓝宝石作为衬底的情况来，可以简化制作工序。且因为可以降低串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图29所示为本发明的实施方式29中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的第一非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的第二单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，10为氧化锌薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，由例如，氯气等离子体处理硅衬底8，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至550℃，在0.01乇(Torr)的氧气氛中，利用氧化锌靶进行溅射，形成约1000埃的氧化锌薄膜10。在所述氧化锌薄膜10上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式25的相同，在整个硅衬底7的面上形成有非晶态二氧化硅2，在非晶态二氧化硅2上，以多个开口部的形式形成有硅衬底8。由于在所述硅衬底8及该硅衬底8的开口部的非晶态二氧化硅薄膜2之上形成有氧化锌薄膜10，所述硅衬底8及所述氧化锌薄膜10的合计膜厚约3000埃，非常薄，所以，在上述氧化锌薄膜10上形成氮化镓4、5时，硅及氧化锌薄膜的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生在硅衬底8及氧化锌薄膜10上。由此，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在由部分地形成的硅衬底8所构成的高度差上形成了氧化锌薄膜10及氮化镓4、5，由此，可以在该高度差部分缓和因硅和氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓4、5的结晶性能。又，氧化锌与氮化镓晶格失配较小，为1.91％左右。所以，可以在硅衬底1和氮化镓4、5厚膜结晶之间，以插入的形式形成氧化锌薄膜10。由此，比起直接在硅衬底上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于单晶态氮化镓5的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的硅衬底1及氧化锌薄膜10和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图30所示为本发明的实施方式30中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，10为氧化锌薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除前述硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在所述硅衬底8表面上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，由例如，氯气等离子体处理硅衬底8，除去前述光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至550℃，在0.01乇(Torr)的氧气氛中，利用氧化锌靶进行溅射，形成约1000埃的氧化锌薄膜10。在所述氧化锌薄膜10上，在例如600℃的衬底温度下，藉经由金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，将所述硅衬底上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底7、非晶态二氧化硅2及硅衬底8。再将其浸渍于例如王水(HCl∶HNO3＝3∶1)中，除去氧化锌薄膜10。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式29之后，形成除去了硅衬底7、8及二氧化硅2及氧化锌薄膜10的结构。如同本发明的实施方式29，可以提高氮化镓4、5、的结晶性能。又，藉由硅衬底7、8及二氧化硅2的去除，若在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以在氮化镓两侧分别形成电极，比起使用蓝宝石作为衬底的情况来，可以简化制作工序。且因为可以降低串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cmK，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用蓝宝石衬底11的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
图31所示为本发明的实施方式31中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶态氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，10为氧化锌薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8表面形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，由例如，氯气等离子体处理硅衬底8，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。再由例如，CHF3气体进行反应离子刻蚀，除去所述光致抗蚀剂6之开口部下的非晶态二氧化硅2。然后，除去光致抗蚀剂膜6。接着，将硅衬底8加热至550℃，在0.01乇(Torr)的氧气氛中，利用氧化锌靶进行溅射，形成约1000埃的氧化锌薄膜10。在所述氧化锌薄膜10上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。
因此，在本实施方式中，与本发明的实施方式25相同，在硅衬底7上形成具有多个开口部的形式的所述非晶态二氧化硅2及硅衬底8之后，再形成氧化锌薄膜10。且，所述硅衬底8与氧化锌薄膜10的膜厚合计约3000埃，非常薄，因此在上述氧化锌薄膜10上形成氮化镓4、5时，硅及氧化锌的每一晶格的晶体变形能远大于氮化镓一侧。其结果，可使晶体位错等的晶体缺陷发生于硅衬底8及氧化锌薄膜10上。由此，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，在由部分地形成的硅衬底8和非晶态二氧化硅2所构成的高度差上形成氧化锌薄膜10及氮化镓4、5，所以，可以在该高度差部分缓和因硅和氮化镓的晶格常数之差而产生的应力。其结果，可以改善形成于其上的氮化镓厚膜的结晶性能。上述氧化锌薄膜10形成于硅衬底8或硅衬底8的开口部下的硅衬底7的表面之上，与如本发明的实施例29的、在二氧化硅薄膜2的表面部分地形成氧化锌薄膜10的场合比较起来，由于形成其上的氧化锌薄膜必定要接受基底的硅晶格信息而形成，容易形成单晶，其结果，可以比本发明的实施方式29更改善氧化锌薄膜10及其上形成的氮化镓4、5的结晶性能。又，氧化锌与氮化镓晶格失配较小，为1.91％左右。所以，可以在硅衬底1和和氮化镓厚膜结晶4、5之间，以插入的形式形成前述氧化锌薄膜10。由此，比起直接在硅衬底上形成氮化镓的场合来，可以减低氮化镓的晶体缺陷。又，藉由形成非晶态氮化镓4，并在高于单晶态氮化镓5的形成温度的高温下形成单晶氮化镓5，可在氮化镓5之下，以插入的形式形成其结晶性能低于氮化镓5的氮化镓4。藉此，缓和作为基底的硅衬底1及氧化锌薄膜10和氮化镓4、5的晶格失配，可以提高氮化镓5的结晶性。
图32所示为本发明的实施方式32中的氮化镓结晶的制造方法的结构图。在该图中，2为非晶态二氧化硅，4为由卤化物VPE法形成的非晶态氮化镓，5为由卤化物VPE法形成的单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为硅衬底，8为硅衬底，10为氧化锌薄膜。
在氧气氛中，将硅衬底7加热至1000℃，在硅衬底7上形成厚约4000埃的非晶态二氧化硅2。使非晶态二氧化硅2与硅衬底8紧贴，加热至1000℃，使上述非晶态二氧化硅2结合至硅衬底8上。从未与非晶态二氧化硅2接触的面上去除硅衬底8，使之成为厚约2000埃的薄膜。在硅衬底8的表面上形成具有多个开口部的光致抗蚀剂膜6之后，由例如，氯气等离子体处理硅衬底8，除去光致抗蚀剂膜6开口部下的硅衬底8。再由例如CHF3气体所作的反应离子刻蚀，除去光致抗蚀剂6的开口部下的非晶态二氧化硅2，除去光致抗蚀剂6。接着，将硅衬底1加热至550℃，在0.01乇(Torr)的氧气氛中，利用氧化锌靶进行溅射，在所述的硅衬底8及开口部的硅衬底7上形成约1000埃的氧化锌薄膜10。在所述氧化锌薄膜10上，在例如600℃的衬底温度下，经金属镓表面供给氯化氢气体，形成氯化镓，使用卤化物的VPE法，使该氯化镓与氨反应，形成约为500埃的非晶态氮化镓膜4。再将衬底温度升至1000℃，在所述非晶态氮化镓膜4上，由所述卤化物VPE法形成厚约为100微米的单晶氮化镓膜5。接着，藉由将所述硅衬底上的氮化镓晶体浸渍于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅衬底7、非晶态二氧化硅2及硅衬底8，再将其浸渍于例如王水(HCl∶HNO3＝3∶1)中，除去氧化锌薄膜10。
因此，在本实施方式中，是在本发明的实施方式31之后，形成除去了硅衬底7、8、二氧化硅2及氧化锌薄膜10的结构。与本发明的实施方式31相同，可以提高氮化镓4、5的结晶性能。又，藉由硅衬底7、8、二氧化硅2及氧化锌薄膜10的去除，若在氮化镓5上形成氮化镓系半导体激光器、发光二极管的pn结结构，则因可以分别在氮化镓两面形成电极，因此，比起使用蓝宝石作衬底的情况器件的制造工序可以简化，而且由于降低了串联电阻，因此可以降低半导体激光器的工作电压。由在上述氮化镓5上形成氮化镓系晶体管结构，使氮化镓的热传导率为1.3W/cm K，与蓝宝石的0.11W/cm K的热传导率比较起来要大。从而，比起以往使用以往蓝宝石衬底的场合来，可以改善散热，可以使晶体管获得更大功率的输出。
如上所述，本发明提供了一种具有所述优异效果的氮化镓结晶制造方法，所述方法系在硅衬底上形成非晶态二氧化硅，再在其上形成单晶硅薄膜之后，形成氮化镓厚膜结晶，由此，可以不是在氮化镓一侧，而是在形成于所述非晶态二氧化硅上的单晶硅薄膜一侧生成在异质外延生长时所生成的晶体位错等的晶体缺陷。其结果，可以大大减低氮化镓的结晶缺陷形成具有良好的结晶性的氮化镓厚膜结晶。
又，本发明提供了一种具有优异效果的氮化镓结晶制造方法，所述方法系在形成氮化镓厚膜结晶之后，除去所述的硅衬底、二氧化硅及硅薄膜，可形成具有导电性的、散热性能良好的氮化镓厚膜结晶。
本发明提供了一种具有优异效果的氮化镓结晶制造方法，所述方法系藉由在形成晶格失配较小的碳化硅或氧化锌之后，再形成氮化镓，可形成晶体位错密度小的氮化镓结晶。
附图的简单说明
图1所示为本发明的第1实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图2所示为本发明的第2实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图3所示为本发明的第3实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图4所示为本发明的第4实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图5所示为本发明的第5实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图6所示为本发明的第6实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图7所示为本发明的第7实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图8所示为本发明的第8实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图9所示为本发明的第9实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图10所示为本发明的第10实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图11所示为本发明的第11实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图12所示为本发明的第12实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图13所示为本发明的第13实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图14所示为本发明的第14实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图15所示为本发明的第15实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图16所示为本发明的第16实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图17所示为本发明的第17实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图18所示为本发明的第18实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图19所示为本发明的第19实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图20所示为本发明的第20实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图21所示为本发明的第21实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图22所示为本发明的第22实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图23所示为本发明的第23实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图24所示为本发明的第24实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图25所示为本发明的第25实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图26所示为本发明的第26实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图27所示为本发明的第27实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图28所示为本发明的第28实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图29所示为本发明的第29实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图30所示为本发明的第30实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图31所示为本发明的第33实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图32所示为本发明的第32实施方式中的氮化镓结晶的制造方法。
图33所示为以往的氮化镓结晶的制造方法。
图中，1为硅(111)衬底，2为非晶态二氧化硅，3为单晶硅薄膜，4为非晶态氮化镓，5为单晶氮化镓，6为光致抗蚀剂，7为第一硅(111)衬底，8为第二硅(111)衬底，9为碳化硅薄膜，10为氧化锌薄膜，11为蓝宝石衬底，12为氮化镓结晶。

Claims (42)

1.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，在该二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜之后，再在上述硅薄膜上形成氮化镓。
2.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在该二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜之后，再在上述硅薄膜上形成氮化镓；然后，除去所述的硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。
3.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅，在所述硅衬底上形成氮化镓。
4.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在该硅衬底上形成氮化镓，然后，除去上述硅衬底及二氧化硅。
5.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式除去上述硅薄膜，使该硅薄膜具有一个以上的开口部；接着，在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓。
6.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除上述硅薄膜，使该硅薄膜具有一个以上的开口部；再在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓；接着，除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。
7.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除上述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使该硅薄膜及二氧化硅薄膜具有一个以上的开口部；接着，在上述开口部内的硅衬底及上述硅薄膜上形成氮化镓。
8.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除上述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使该两薄膜具有一个以上的开口部；接着，在上述开口部内的硅衬底及硅薄膜上形成氮化镓；然后，除去上述硅衬底、二氧化硅薄膜及硅薄膜。
9.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在上述硅薄膜上继形成碳化硅薄膜之后，形成氮化镓。
10.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜及在上述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在所述硅薄膜上继形成碳化硅薄膜之后，再形成氮化镓；接着，除去上述硅衬底及二氧化硅薄膜。
11.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在上述硅衬底上继形成碳化硅薄膜之后，形成氮化镓。
12.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在上述硅衬底上继形成碳化硅薄膜之后，形成氮化镓；然后，除去上述硅衬底及二氧化硅。
13.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上继形成碳化硅薄膜之后，形成氮化镓。
14.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，以使其具有一个以上的开口部；在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上继形成碳化硅薄膜之后，形成碳化硅薄膜；接着，除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。
15.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在上述开口部内的硅衬底及硅薄膜上继形成碳化硅薄膜之后，形成氮化镓。
16.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，以使其具有一个以上的开口部；在上述开口部内的硅衬底及所述硅薄膜上继形成碳化硅薄膜之后，形成氮化镓薄膜；接着，除去上述硅衬底、二氧化硅及硅薄膜。
17.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在烃气氛中加热所述硅薄膜，将所述硅薄膜变为碳化硅薄膜；以二氧化硅、碳化硅的顺序形成于硅衬底上；接着在上述碳化硅上形成氮化镓。
18.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在烃气氛中加热所述硅薄膜，将所述硅薄膜变为碳化硅薄膜；以二氧化硅、碳化硅的顺序形成于硅衬底上；接着，在上述碳化硅上形成氮化镓之后，除去所述的硅衬底及二氧化硅。
19.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述硅衬底表面变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜上形成氮化镓。
20.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述硅衬底表面变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜上形成氮化镓之后，除去所述的硅衬底及二氧化硅。
21.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述硅薄膜变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓。
22.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述硅薄膜变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化镓后，除去所述硅衬底及二氧化硅薄膜。
23.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述开口部内的硅衬底表面及所述硅薄膜变为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜上形成氮化镓。
24.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在烃气氛中加热所述硅衬底，将所述开口部内的硅衬底表面及所述硅薄膜变换为碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜上形成氮化镓；接着除去所述硅衬底、二氧化硅薄膜及硅薄膜。
25.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在所述硅薄膜上继形成氧化锌薄膜之后，形成氮化镓。
26.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，在所述硅薄膜上继形成氧化锌薄膜之后，形成氮化镓；接着，除去所述硅衬底、二氧化硅及氧化锌薄膜。
27.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底内部形成非晶态二氧化硅，其表面必定与所述硅衬底内部相接；及再在所述硅衬底上，继形成氧化锌薄膜之后形成氮化镓。
28.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底内部形成其表面必定与所述硅衬底内部相接的非晶态二氧化硅；再在所述硅衬底上，继形成氧化锌薄膜之后形成氮化镓；然后，除去所述的硅衬底、二氧化硅及氧化锌薄膜。
29.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，以使其具有一个以上的开口部；再在所述硅薄膜及二氧化硅薄膜上，继形成氧化锌薄膜之后形成氮化镓。
30.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在所述硅薄膜及二氧化硅薄膜上继形成氧化锌薄膜之后，形成氮化镓；接着，除去所述硅衬底、二氧化硅、硅薄膜及氧化锌薄膜。
31.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在所述开口部内的硅衬底及硅薄膜上，继形成氧化锌薄膜之后，形成氮化镓。
32.一种氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜；然后，有选择地、以开口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一个以上的开口部；在所述开口部内的硅衬底及硅薄膜上，继形成氧化锌薄膜之后，形成氮化镓；然后，除去所述的硅衬底、二氧化硅薄膜、硅薄膜及氧化锌薄膜。
33.如权利要求1、2、5～10、13～18、21～26、29～32中之任一项所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，对所述硅衬底注入剂量为1017cm-2的氧离子，再加热至1000℃以上；由此，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，在所述非晶态二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜。
34.如权利要求3、4、11、12、19、20、27、28中之任一项所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底表面形成其材料不同于具有一个以上的开口部的硅衬底的薄膜之后，注入剂量为1017cm-2的氧离子；除去其材料不同于具有所述开口部的硅衬底的薄膜，再加热至1000℃以上；由此，在硅衬底的内部形成非晶态二氧化硅，其表面必定与所述硅衬底的内部相接。
35.如权利要求1、2、5～10、13～18、21～26、29～32中之任一项所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜之后，在上述非晶态二氧化硅薄膜上紧贴硅衬底；加热至600℃以上；接着，从未粘结于该二氧化硅的表面除去前述硅衬底，作成薄膜；由此，在硅衬底上形成非晶态二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成单晶硅薄膜。
36.如权利要求1～35之任一项所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在形成氮化镓之前，在含镓的气氛中加热硅衬底；加热后形成氮化镓。
37.如权利要求1～35之任一项所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，形成第一非晶态氮化镓或多晶氮化镓或单晶氮化镓；在高于形成第一氮化镓的形成温度下形成第二单晶氮化镓，由此，形成氮化镓。
38.如权利要求1～35之任一项所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，在形成氮化镓之前，在含镓的气氛中加热硅衬底；加热后形成第一非晶态氮化镓或多晶氮化镓或单晶氮化镓；在高于形成第一氮化镓的形成温度下形成第二单晶氮化镓，由此，形成氮化镓。
39.如权利要求36或38所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，利用经由加热至78℃熔点以上的三氯化镓(GaCl3)表面供给的气体形成含镓的气体氛围。
40.如权利要求36或38所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，利用经由加热至850℃以上的温度的金属镓表面供给的氯化氢气体形成含镓的气体氛围。
41.如权利要求36或38所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，利用经由含镓的有机金属表面供给的气体形成含镓的气体氛围。
42.如权利要求1～41之任一项所述的氮化镓结晶的制造方法，其特征在于，前述硅衬底的至少一侧侧面具有自(111)面方位10度以内的表面。
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