JP2010509178A - 窒化ガリウム結晶及びウェハ並びに製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2004年12月13日に出願された米国特許出願第11/010,507号の一部継続出願である2006年3月15日に出願された米国特許出願第11/376,575号の一部継続出願であり、2002年12月27日に出願された米国特許出願第10/329,981号の一部継続出願である。本出願は、これらの優先権及びそれによる利益を主張し、これらの開示は、参照によりここに援用される。
米国政府は、米国商務省の米国標準技術局によって与えられた協力協定第70NANB9H3020号に基づき、本発明についての一定の権利を有することが許されている。
よって、輸送種は、このようにアンモニアで溶媒和されていると推測されるMX3である。NH4Fの場合には、原料の溶解はセルの低温の端部で起り、結晶成長はセルの高温の端部で起こる。言いかえれば、方程式(1)によって概略的に示される反応は発熱性であり、よって、低温では右辺のより安定な種が支配的になり、高温では平衡が左にシフトする。この考えと一致して、結晶成長過程の完了時点で、セルが白色針状晶で充たされることが見出され、これは、構造が文献で知られているGaF3(NH3)2及び(NH4)3GaF6を含むことがx線回折によって同定されている。これに対し、NH4Clの場合には、原料の溶解はセルの高温の端部で起り、結晶成長はセルの低温の端部で起こる。言いかえれば、方程式(1)によって概略的に示された反応は吸熱性であり、よって、低温では左辺のより安定な種が支配的になり、高温では平衡が右にシフトする。この考えと一致して、結晶成長過程の完了時点で、セルが白色粉体で充填されることが見出され、これは、NH4Clを主として含み、それと共にガリウム含有化合物を微量だけ含む。
NH4F鉱化剤0.1gを、直径0.5インチの銀製カプセルに入れた。5.0%の開口面積を有するじゃま板をカプセルの中央部に配置し、多結晶GaN源材料0.31gをカプセルの上半部に配置した。続いてカプセルを、直径0.583インチの鋼製リングと共に充填/密閉アセンブリに封入した。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア0.99gで満たす。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、それにより、銀のカプセルと銀のプラグとの間に冷間溶接部を形成し、プラグを囲む鋼製リングがプラグを強化した。続いて、カプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。セルを約700℃まで加熱し、その温度で55時間にわたり保持し、その際、約85℃の温度勾配であった。さらに、セルを冷却し、プレスから取り出した。
各々重さ3mg〜4mgの3つのシード結晶を、NH4F鉱化剤0.10gのと共に直径約0.5インチの銀製カプセルの底に置いた。5.0%の開口面積を有するじゃま板をカプセルの中央部に配置し、多結晶GaN源材料0.34gをカプセルの上半部に置いた。続いてカプセルを、直径0.675インチの鋼製リングと共に充填/密閉アセンブリに封入した。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア1.03gで満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀製カプセルと銀製プラグとの間に冷間溶接部を形成し、プラグを囲む鋼製リングがプラグを強化した。さらに、カプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。
重さ10.4mgのGaNシード結晶を、NH4F鉱化剤0.04gと共に直径0.5インチの銀製カプセルの底に置いた。5.0%の開口面積を有するじゃま板をカプセルの中央部に設け、多結晶GaN源材料0.74gをカプセルの上半部に置いた。続いてカプセルを、直径0.675インチの鋼製リングと共に充填/密閉アセンブリに封入した。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア1.14gで満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀製カプセルと銀製プラグとの間に冷間溶接部を形成し、プラグを囲む鋼製リングがプラグを強化するようにした。続いてカプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。セルを、約15℃/分で約500℃に加熱し、0.05℃/分で680℃に加熱し、約70℃の温度勾配で53時間、後者の温度に保持した。さらに、セルを冷却し、プレスから取り出した。アンモニアを排気した後にカプセルを開くと、加熱速度が極めて遅いにも関わらず、自発核形成した多数の結晶がカプセルの底に観察された。シードは、重量41.7mg及び直径約2mmへと著しく成長した。しかし、自発核形成した結晶の重量は、シードの重量増加の10倍以上である。
重さ19.7mgのGaNシード結晶に、高出力レーザによって小さな孔を開けた。このシードを、35%の開口面積の銀のじゃま板から0.13mmの銀線によって吊し、NH4F鉱化剤0.10gと共に直径0.5インチの銀製カプセルの下半部に置いた。多結晶GaN源材料0.74gをカプセルの上半部に置いた。続いてカプセルを、直径0.583インチの鋼製リングと共に充填/密閉アセンブリに封入した。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア0.99gので満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀製カプセルと銀製プラグとの間に冷間溶接部を形成し、プラグを囲む鋼製リングがプラグを強化した。続いて、カプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。
前の実験から得られた、重さ12.6mgのGaNシード結晶を、35%の開口面積を有する銀製じゃま板から0.13mmの銀線によって、レーザドリル孔を通して吊し、直径0.5インチの銀製カプセルの下半部に置いた。NH4F鉱化剤0.10g及び多結晶のGaN源材料1.09gを、カプセルの上半部に置いた。続いて、カプセルを、直径0.583インチの鋼製リングと共に、充填/密閉アセンブリに封入した。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア0.95gで満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀製カプセルと銀製プラグとの間に冷間溶接部を形成し、プラグを囲む鋼製リングがプラグを強化するようにした。続いて、カプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約640℃になるまで、セルを約11℃/分の速度で加熱した。さらに、温度勾配ΔTがゼロに減少するまで、ヒーターの上半部の電流を増加させた。1時間、ΔT=0に維持した後に、ΔTが約50℃まで増加するまで、カプセルの上半部の温度を5℃/時で低下させ、温度をこの値に、98時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
前の実験から得られた、重さ48.4mg及び36.6mgの2つのGaNシード結晶を、0.13mmの銀線によってレーザドリルで開けた孔を通して、35%の開口領域の銀のじゃま板から吊し、直径0.5インチの銀製カプセルの下半部に置いた。NH4F鉱化剤0.10g及び多結晶のGaN源材料1.03gを、カプセルの上半部に置いた。続いて、カプセルを、直径0.583インチの鋼製リングと共に、充填/密閉アセンブリに封入した。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア1.08gで満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀製カプセルと銀製プラグとの間に冷間溶接部を形成し、プラグを囲む鋼製リングがプラグを強化するようにした。続いて、カプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約642℃になるまで、セルを約11℃/分の割合で加熱した。さらに、温度勾配ΔTがゼロに減少するまで、ヒーターの上半部の電流を増加させた。1時間にわたりΔT=0で維持した後に、ΔTが約30℃に増加するまで、カプセルの上半部の温度を5℃/時で低下させ、温度をこの値に、100時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
前の実験から得られた、重さ25.3mgのGaNシード結晶を、0.13mmの銀線によってレーザドリルで開けた孔を通して、35%の開口領域の銀のじゃま板から吊し、直径0.5インチの銀製カプセルの下半部に置いた。NH4F鉱化剤0.10g及び多結晶0.98gのGaN源材料を、カプセルの上半部に置いた。続いて、カプセルを、直径0.583インチの鋼製リングと共に、充填/密閉アセンブリに封入した。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア1.07gで満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀のカプセルと銀のプラグとの間に冷間溶接部を形成し、鋼製リングがプラグを囲んで強化するようにした。続いて、カプセルを充填器/密閉アセンブリから取り外し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。K型熱電対によって測定されたカプセルの底の温度が約700℃で、カプセルの上半部の温度が約648℃になるまで、セルを約11℃/分の割合で加熱した。温度勾配ΔTが3℃に減少するまで、ヒーターの上半部の電流を増加させた。ΔT=3℃を1時間維持した後に、ΔTが約30℃に増加するまで、カプセルの上半分の温度を5℃/時で低下させ、ΔTが約60℃まで増加するまで、2.5℃/時でさらに低下させ、温度を20時間の間、この値に保持した。さらに、セルを冷却し、プレスから取り外した。
HVPE法によって得られた、重さ13.5mgのGaNシード結晶を、0.13mmの銀線によってレーザドリルで開けた孔を通して35%の開口領域の銀のじゃま板から吊し、直径0.5インチの銀のカプセルの下半部に置いた。0.10gのNH4F鉱化剤、0.031gのCoF2及び0.304gの多結晶のGaN源材料を、カプセルの上半部に置いた。続いて、カプセルを、直径0.583インチの鋼製リングと共に、充填器/密閉アセンブリに封入する。カプセル及び充填器/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、1.01gのアンモニアで満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀製カプセル及び銀製プラグの間に冷間溶接部を形成し、鋼製リングがプラグを囲んで強化するようにした。カプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入する。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約635℃になるまで、セルを約11℃/分の割合で加熱し、温度をその値で10時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
HVPE法によって成長させたGaNシード結晶を、0.13mmの銀線によってレーザドリルで開けた孔を通して、10%の開口領域の銀のじゃま板から吊し、直径0.5インチの銀製カプセルの下半部に置いた。NH4F鉱化剤0.10g、FexN0.087g及び多結晶GaN源材料0.305gを、カプセルの上半部に置いた。続いて、カプセルを、直径0.583インチの鋼製リングと共に、充填/密閉アセンブリに封入する。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア1.12gで満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀製カプセルと銀製プラグとの間に冷間溶接部を形成し、プラグを囲む鋼製リングがプラグを強化するようにした。続いて、カプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約630℃になるまで、セルを約11℃/分の割合で加熱し、温度をこの値で10時間にわたり保持する。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
HVPE法によって成長させた重さ14.3mgのGaNシード結晶を、0.13mmの銀線によってレーザドリルで開けた孔を通して、35%の開口領域の銀のじゃま板から吊し、直径0.5インチの銀製カプセルの下半部に置いた。NH4F鉱化剤0.10g、MnxN0.026g及び多結晶GaN源材料1.008gを、カプセルの上半部に置いた。続いて、カプセルを、直径0.583インチの鋼製リングと共に、充填/密閉アセンブリに封入した。カプセル及び充填/密閉アセンブリをガスマニホールドに移し、アンモニア1.04gで満たした。次に、プラグをカプセルの開いた上端部に挿入し、銀製カプセルと銀製プラグとの間に冷間溶接部を形成し、鋼製リングがプラグを囲んで強化するようにした。続いて、カプセルを充填/密閉アセンブリから取り出し、ゼロストローク高圧高温(HPHT)装置に挿入した。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約650℃になるまで、セルを約11℃/分の割合で加熱し、温度をこの値で60時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
0.100g、0.200g又は0.500gのNH4Fを、3つの別々の0.5インチの銀製カプセルに加えた。さらに、充填/密閉アセンブリを使用して、多結晶GaN0.36のg及びNH30.9〜1.0gを各カプセルに加えた。NH4F鉱化剤の濃度は、アンモニアに関するモル比として表すと、3つのカプセル中、それぞれ5.4%、9.3%及び23.7%であった。密閉したカプセルをゼロストローク高圧装置のセル内に置き、700℃まで加熱し、この温度に8時間にわたり保持し、その後、冷却した。GaN結晶は3つのカプセル全ての中で成長した。また、各カプセルの中には、GaF3(NH3)2及び(NH4)3GaF6を含む結晶が存在していた。Gaを含む錯体の重量は、3つのカプセル中、それぞれ0.12g、0.25g及び0.65gであり、溶解したGa含有種の濃度が初期の鉱化剤濃度にほぼ比例することを示す。3つのカプセル中の溶解していない多結晶のGaNの重量は、それぞれ0.29g、0.23g及び0.03gであり、鉱化剤の濃度が高いほどGaNの迅速な溶解及び輸送が可能になることを示す。
1cmの正方形のGaNシード結晶の中心に、直径2mmの孔をレーザであけた。このシード結晶を25%の開口面積のじゃま板から吊し、直径1.1インチの銀製カプセル内に置いた。NH4F1.000g及び多結晶GaN15.276gを、グローブボックス内の直径1.1インチの銀製カプセルに加え、さらに、直径0.12インチの充填管を有する蓋をカプセルの上端部に溶接した。充填管を、内容物を空気に曝すことなくガスマニホールドに取り付け、カプセルを排気し、さらに、NH38.44gで満たした。続いて、充填管を溶接して密閉した。カプセルをゼロストローク高圧装置中のセルに置いた。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約650℃になるまで、セルを約11℃/分の割合で加熱した。続いて、温度勾配ΔTがゼロに減少するまで、ヒーターの上半部の電流を増加させた。1時間ΔT=0で保持した後に、カプセルの上半部の温度をΔTが約30℃に増加するまで、5℃/時で低下させ、温度をこの値に100時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。アンモニアを排気した後にカプセルを開くと、シードは約11.7×16.0mmまで横方向に成長し、中心の孔を満たしていることが見出された。図11に示された結晶では、横方向に成長したGaNがシードと融合した位置の境界が見えるが、穴上及びその周囲で本質的に転位を含まない材料を含んでいた。m方向の成長速度は約17μm/時であり、a方向の成長速度は約60μm/時であり、これはシードの穴を高品質材料で満たすためには充分以上であった。
厚み約0.2mmの、18×18×18mmの長い三角形のGaNシード結晶を、15%の開口領域を有するじゃま板から吊し、直径1.1インチの銀製カプセルの内部に置いた。GaF30.998g、NH4F0.125g及び多結晶GaN10.118gをグローブボックス内のカプセルに加え、続いて、直径0.12インチの充填管を備えた蓋をカプセルの上部に溶接した。充填管を、内容を空気に曝すことなくガスマニホールドに取り付け、カプセルを排気し、続いて、NH39.07gで満たした。さらに、充填管を溶接して密閉した。カプセルをゼロストローク高圧装置中のセルに置いた。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約750℃、カプセルの上半部の温度が約700℃になるまで、セルを加熱した。温度をこの値に54時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
18×13×0.20mm厚の三角形のGaNシード結晶を、25%の開口領域を有するじゃま板から吊し、直径1.1インチの銀製カプセルの内部に置いた。NH4F1.0g及び多結晶GaN14.655gを、グローブボックス内のカプセルに加え、続いて、直径0.12インチの充填管を備えた蓋をカプセルの上部に溶接する。充填管を、内容を空気に曝すことなくガスマニホールドに取り付け、カプセルを排気し、続いて、NH38.35gで満たした。充填管を溶接して密閉する。カプセルをゼロストローク高圧装置中のセルに置く。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約660℃になるまで、セルを加熱した。温度をこの値に99時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
1×1cm2の寸法で880μm厚のGaNシード結晶を、10%の開口領域を有するじゃま板から吊し、直径1.1インチの銀のカプセルの内部に置いた。GaF31.147g及び多結晶GaN10.112gを、グローブボックス内のカプセルに加え、続いて、直径0.12インチの充填管を備えた蓋をカプセルの上部に溶接した。充填管を、内容を空気にさらすことなしにガスマニホールドに取り付け、カプセルを排気し、続いて、NH38.35gで満たした。そして、充填管を溶接して密閉した。カプセルをゼロストローク高圧装置中のセルに置いた。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約750℃、カプセルの上半部の温度が約705℃になるまで、セルを加熱した。温度をこの値に56.5時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
NH4F1.53g及び多結晶GaN1.53gを、NH3のない0.5インチの銀製カプセルに加えた。カプセルをゼロストローク高圧装置中のセルに置き、700℃まで加熱し、この温度に13時間保持し、続いて冷却した。カプセルを開いたとき、高温プロセス中にNH4FとGaNとの反応によって形成されたNH3ガス0.42が排出された。良好なファセットを呈し、自発核形成したGaN結晶が、カプセルの底から回収された。NH4F約0.62gの等量が残留し(1.53〜37/17×0.42)、これは、GaNの成長が40モル%のNH4F中で起こることを示唆する。
1.3×6.1mmのスロットを、10×16×0.2mmのHVPE法によるGaN結晶の中心にレーザで切り抜いた。GaNシード結晶を25%の開口領域を有するじゃま板から吊し、直径1.1インチの銀製カプセルの内部に置いた。NH4F1.0g及び多結晶GaN12.79gを、グローブボックス内のカプセルに加え、続いて、直径0.12インチの充填管を備えた蓋をカプセルの上部に溶接した。充填管を、内容を空気に曝すことなしにガスマニホールドに取り付け、カプセルを排気し、続いてNH38.17gで満たした。さらに、充填管を溶接して密閉した。カプセルをゼロストローク高圧装置中のセルに置いた。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約660℃になるまで、セルを加熱する。温度をこの値に94時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
1.9mm×5.1mmのスロットを、8.8mm×15.1mm×0.2mmのHVPE法によるGaN結晶の中心にレーザで切り抜いた。GaNシード結晶を、4%の開口領域のじゃま板から吊し、直径1.1インチの銀製カプセルの内部に置いた。NH4F1.0g及び多結晶GaN10.03gを、グローブボックス内のカプセルに加え、続いて、直径0.12インチの充填管を備えた蓋をカプセルの上部に溶接した。充填管を、内容を空気に曝すことなくガスマニホールドに取り付け、カプセルをまず排気してから、続いて、NH38.54gで満たした。そして、充填管を溶接して密閉した。カプセルをゼロストローク高圧装置中のセルに置いた。K型熱電対によって測定しながら、カプセルの底の温度が約700℃、カプセルの上半部の温度が約665℃になるまで、セルを加熱した。温度をこの値に60時間にわたり保持した。その後、セルを冷却し、プレスから取り出した。
Claims (40)
- 厚みwを有する窒化ガリウムを含む結晶であって、
前記結晶が、少なくとも1つの粒子を含み、前記少なくとも1つの粒子が、前記厚みwに垂直な面を規定する次元x及びyを有し、2.75mmより大きい少なくとも1つの次元x又はyを有し、約104cm−2未満の転位密度を有し、傾角境界が実質的にない、結晶。 - 単一のシード及び核のうちの一方から成長している、請求項1に記載の結晶。
- パターン化されたGaN基板上で成長している、請求項1に記載の結晶。
- 前記パターン化されたGaN基板が、所定の寸法を有する少なくとも1つの切欠を有し、前記結晶が、前記少なくとも1つの切欠の境界から横方向に成長している、請求項3に記載の結晶。
- 前記結晶の主要面の面積の少なくとも約50%が、約104cm−2未満の転位密度を有する、請求項4に記載の結晶。
- 光学的に透明であり、465nm〜700nmの波長で100cm−1未満の光吸収係数を有する、請求項1に記載の結晶。
- 前記光吸収係数が、465nm〜700nmの波長で5cm−1未満である、請求項6に記載の結晶。
- 約3×1018cm−3未満の酸素濃度を有する、請求項1に記載の結晶。
- 少なくとも1つの粒子の方向で、(0002)反射のx線ロッキング曲線の半値全幅が、約50秒角である、請求項1に記載の結晶。
- n型半導体、p型半導体及び半絶縁体のうちの1つである、請求項1に記載の結晶。
- 磁性を有する、請求項10に記載の結晶。
- 発光性である、請求項10に記載の結晶。
- 前記単結晶が、約300Kの結晶温度で、約3.38eV〜約3.41eVの光子エネルギーでピークを示すフォトルミネセンススペクトルを有する、請求項1に記載の結晶。
- ウェハである、請求項1に記載の結晶。
- 丸められた部分を有する丸められた端部を有する、請求項14に記載の結晶。
- 前記ウェハが、(0001)配向、(000−1)配向、(10−10)配向、(11−20)配向及び(10−11)配向の1つの約10°以内にある結晶配向を有する、請求項14に記載の結晶。
- 前記結晶配向が、(0001)配向、(000−1)配向、(10−10)配向、(11−20)配向及び(10−11)配向の1つの約5°以内にある、請求項16に記載の結晶。
- 前記結晶配向が、(0001)配向、(100−1)配向、(10−10)配向、(11−20)配向及び(10−11)配向のうちの1つである、請求項17に記載の結晶。
- 前記結晶の端部上に、少なくとも1つの面取り部を有する、請求項14に記載の結晶。
- 前記少なくとも1つの面取り部が、約10μmからウェハの厚みの20%まで深さ、並びに該深さの約1倍〜約5倍の幅を有する、請求項19に記載の結晶。
- ブールである、請求項1に記載の結晶。
- 転位密度が約103cm−2未満である、請求項1に記載の結晶。
- 転位密度が約100cm−2未満である、請求項22に記載の結晶。
- 少なくとも1つのドーパントをさらに含み、該少なくとも1つのドーパントが、Be、C、O、Mg、Si、H、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Zr、Hf、希土類金属及びそれらの組合せである、請求項1に記載の結晶。
- 前記少なくとも1つのドーパントが、約1016cm−3〜約1021cm−3の濃度で存在する、請求項24に記載の結晶。
- 単結晶である、請求項1に記載の結晶。
- 黒色の結晶である、請求項1に記載の結晶。
- 前記黒色結晶からのバンドエッジ近傍のフォトルミネセンスの強度の、実質的に透明であり且つ実質的にドープされてない結晶に対する比が、約0.1%未満である、請求項27に記載の結晶。
- 少なくとも0.04ppmのフッ素を含む、請求項1に記載の結晶。
- 前記少なくとも1つの粒子が、約5mm〜約600mmの少なくとも1つの次元x又はyを有する、請求項1に記載の結晶。
- 半導体構造であって、基板を含み、該基板がIII族窒化物半導体結晶を含み、該結晶が少なくとも1つの粒子を含み、該結晶が厚みzを有し、前記粒子が、厚みzに垂直な結晶面を規定する次元x及びyを有し、
前記少なくとも1つの粒子が、2.75mmより大きい少なくとも1つの次元x又はyを有し、転位密度が約104cm−2未満であり、傾角境界が実質的にない、半導体構造。 - 前記結晶に設けられた少なくとも1つのホモエピタキシャル層をさらに含み、該少なくとも1つの層がAlxInyGa1−x−yN層を含み、0≦x≦1、0≦y≦1及び0≦x+y≦1であり、前記少なくとも1つのホモエピタキシャル層が、少なくとも1つの粒子を含み、該少なくとも1つの粒子が、少なくとも約2.75mmの少なくとも1つの次元x又はyを有し、約104cm−2未満の転位密度を有し、傾角境界が実質的にない、請求項31に記載の半導体構造。
- ウェハである、請求項31に記載の半導体構造。
- ブールである、請求項31に記載の半導体構造。
- 発光ダイオード、レーザダイオード、光検出器、アバランシェフォトダイオード、トランジスタ、整流器及びサイリスタの1つ、トランジスタ、整流器、ショットキー整流器、サイリスタ、p−i−nダイオード、金属−半導体−金属ダイオード、高電子移動度トランジスタ、金属半導体電界効果トランジスタ、金属酸化物電界効果トランジスタ、パワー金属酸化物電界効果トランジスタ、パワー金属絶縁体半導体電界効果トランジスタ、バイポーラ接合型トランジスタ、金属絶縁体電界効果トランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、パワー絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、パワー縦型(垂直)接合電界効果トランジスタ、カスケードスイッチ、内部サブバンドエミッター、量子井戸赤外検出器、量子ドット赤外検出器の1つ、並びにそれらの組合せの一部を構成する、請求項31に記載の半導体構造。
- 赤外吸収ピークを約3175cm−1で有し、約0.01cm−1より大きな単位厚み当りの吸光度を有する、III族窒化物半導体結晶。
- 単結晶が、約0.04ppmより大きいフッ素濃度を有する、請求項36に記載のIII族窒化物半導体結晶。
- 前記結晶が、半導体デバイスの基板の部分を構成し、該半導体デバイスが基板を含む、請求項36に記載のIII族窒化物半導体結晶。
- 前記単結晶上にホモエピタキシャルに設けられた少なくとも1つの活性層をさらに含み、該少なくとも1つの活性層が、AlxInyGa1−x−yN層[式中、0≦x≦1、0≦y≦1及び0≦x+y≦1]を含む、請求項38に記載のIII族窒化物半導体結晶。
- 前記少なくとも1つの活性層及び前記結晶の各々が、傾角境界が実質的に有さず、100cm−2未満の転位密度を有する、請求項39に記載のIII族窒化物半導体結晶。
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