TW473798B - Method of manufacturing nitride system III-V compound layer and method of manufacturing substrate - Google Patents
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Description
4?3?98
發明背景 1、 發明領域 本發明有關一種製造氮化物系統ffl_v化合物層之方法, 其包括第III族元素及第V族元素之氮(N),及一種採用製造 氮化物系統III-V化合物層之方法製造基板的方法。 2、 相關技術描述 、2年來,光碟及磁性光碟對高密度或高解析度記錄/複製 I需求漸增。爲符合此種需求,積極地針對可於紫外光區 或綠色波長區内之短波長範圍内發光之半導體裝置進行研 咒。就構成可於短波長範圍内發光之半導體裝置的適當材 料而言,氮化物系統III-V化合物半導體諸如GaN、A1GaN混 合結晶或GalnN混合結晶係已知(日本應用物理學期刊, 3 0( 1991),L1998) 〇 使用氮化物系統III- V化合物半導體之發光裝置通常係使 用金屬有機化學蒸汽沉積(MOCVD)方法或使用金屬有機化 學蒸汽沉積(MOCVD)方法或分子束磊晶(mbe)方法以於基 材上依序長晶由氮化物系統ΙΠ- v化合物半導體所製之薄層 而製得。就基板而言,通常係使用藍寶石(Al2〇3)基板或碳 化矽(Sic)基板。 然而,藍寶石及碳化矽及氮化物系統ΙΠ· V化合物半導體 之晶格常數及熱膨脹係數相異,故產生在所長晶之氮化物 系統III- V化合物半導體層中產生缺陷或裂紋之問題。此外 ,當製造作爲半導體發光裝置之半導體雷射二極體(LD)時 ,難以進行裂開以形成諧振器之末端表面。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格mo X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線敵 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473798 Α7 ___________ Β7 五、發明說明(2 ) 此等問題被視爲可使用由氮化物系統In_ V化貪物所製之 基板解決。若於孩氮化物系統ΠΙ- v化合物所參I基材上長 晶孩氮化物系統III-V化合物半導體層,則因其晶格常數及 熱膨脹係數幾乎相同,而抑制缺陷或裂紋之發生。此外, 當製造半導體層,形成諧振器之末端表面時,可輕易地進 行裂開操作。是故,於優越產率下製得高可信度半導體發 光裝置。 孩氮化物系統III-V化合物具有高飽和度蒸汽壓。因此, 一般用以製造由矽(Si)所製之基材或由砷化鎵(GaAs)所製 之基材的方法無法用以製造由該氮化物系統ΠI_V化合物所 製I基板。目前用以製造由氮化物系統ΙΠ- V化合物所製之 基板的方法係爲使用MOCVD方法、ΜΒΕ方法或氫化物蒸汽 相磊晶(HVPE)方法一其中氫化物係作爲來源材料__於藍寶 石或坤化鎵所製之基材上生長氮化物系統ΙΠ· ν化合物結晶 ’以達到預定厚度。使用此等方法中之HVPE方法時,該氮 化物系統III-V化合物每小時可長晶數微米至數百微米,因 此該氮化物系統III-V化合物可於短時間周期内長晶至可作 爲基板<厚度。就使用該HVPE方法製造之氮化物系統III_V 化合物基板而言,已記錄有藉著於前述長晶基材上生長 GaN結晶所製之氮化物系統ΙΠ- ν化合物基板。 此外’於長晶基材上提供緩衝層諸如低溫緩衝層且於該 緩衝層上生長氮化物系統ΙΠ-V化合物結晶,以製造該氮化 物系統III-V化合物基板的方法係已知。 然而’就直接於該長晶基材上生長氮化物系統In_ V化合 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) I I J-----I------^----訂·--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 4^3798 五、發明說明(3 )
物結晶基板之方法而言,長B 不?、,从、☆ 、 卩後 < 表面條件差,且該品質 使用之基板。 ⑤化物系統m_v化合物半導體 而且,使用在中間具有缓衝Λ、 & τττ %货衡層 <長晶基材上生長氮化物 系、、、充ΙΙΙ_ V化合物結晶的方法, 丰碰 必舄有提供該緩衝層有額外 而降低產能。詳言之,當提供低溫缓衝層以作爲缓 2層時,於Μ環境下於該長晶基材上進行清潔等步驟之 後’溫度需立即降低,此情況再次降低產能。 發明概述 本發明已達成前述問題之需求。本發明之目的係提出_ 種製造氮化物系統m-v化合物層之方法,其改善品質且促 進該製造方法,及-種採用製造氮化物系統⑴^化合物層 之方法製造基板之方法。 根據本發明,一種製造氮化物系統111_¥化合物層之方法 ,該層係包括至少一種選自鎵(Ga)、鋁(A1)、硼(B)及銦 (In)心第in族元素及至少氮(N)之第v族元素,其係包括第 一長晶步驟,於第一個長晶速率下長晶包括氮化物系統πι_ v化合物之第一長晶層,及第二長晶步驟,於低於該第一 長晶速率之第二長晶速率下長晶包括氮化物系統ΠΙ_ V化合 物之第二長晶層。 根據本發明,一種製造由氮化物系統III: V化合物製得之 基板的方法,該化合物係包括至少一種選自鎵(Ga)、鋁(Α1) 、棚(Β)及銦(In)之第m族元素及至少氮(Ν)之第V族元素, 其係包括第一長晶步驟,於第一個長晶速率下生長包括氮 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) .·裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473798 五、發明說明(4 ) 化物系統m-v化合物之第—長 低於該第一長晶速率弟—長时步嚴’於 統πι-ν化合物之第二長晶層。曰日、下生長包括氮化物系 使用本發明製造氮化物$ ”造基板之方法:物4 物層如 、 心点罘長晶速率下長晶第一長晶層 且於低於❹i晶層之第二長晶速率下長晶第二長晶 層。 可由以下描述更充分地明瞭本發明之其他目的、特色及 優點。 圖式簡單説明 圖1 A及1B係爲本發明具體實例製造氮化物系統瓜^化 合物層之方法的製造步驟之剖面圖; 圖2 A及2B係爲圖1A&1B步驟之後的製造步驟之剖面圖; 圖3係爲顯示於本發明製造氮化物系統ΠΙ_ν化合物層之 方法的一個製造步驟中所形成之第一長晶層表面的結構之 顯微相片; 圖4係爲顯示於本發明製造氮化物系統Ιη_ν化合物層之 方法的一個製造步驟中所形成之第二長晶層表面的結構之 顯微相片; 圖5 Α至5 C係爲本發明具體實例製造基板之方法的製造步 驟之剖面圖; 圖6A及6B係爲圖5A至5C步驟之後的製造之剖面圖; 圖7係爲製造本發明具體實例基板之方法的修飾版之剖面 圖。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
裝---------訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473798 五、發明說明(5 ) 較佳具體實例詳述 下文將參照附圖描述本發明具體實例。 本發明具體實例製造氮化物系統ΠΙ_ν化合物層之方法係 爲一種製造氮化物系統ιΠ- ν化合物層之方法,該層係包括 至少一種選自鎵(Ga)、鋁(Α1)、硼(Β)及銦(Ιη)之第ΠΙ族元 素及至少氮(Ν)之第ν族元素。該氮化物系統ΙΠ-ν化合物 (實例係爲GaN、InN、AIN、AlGaN混合結晶、GalnN混合 結曰曰或AlGalnN混合結晶。此種氮化物系統m_ v化合物層 可視需要包括η-型雜質或厂型雜質。 圖1 Α至2 Β係顯示本發明製造氮化物系統ΙΠ_ ν化合物層 之方法的製造步驟。圖i Β及2 Β係個別顯示圖i Α及2 Α之部 分0 如圖1A及1B所示之具體實例中,製備由例如藍寶石 (丨2〇3)碳化矽(SlC)或尖晶石(MgAl204)所製之長晶基材 1 0,並使用例如有機溶劑清洗。 之後,藉由加熱於該長晶基材1〇上進行熱清洗之後,使 用例如氫化物蒸汽暴晶(VPE)方法於長晶基材i 〇 (例如當該 長晶基材10係由藍寶石製得時,於c_平面上)長晶前述氮 化物系統III- V化合物,以達到預定厚度(例如2〇〇微米),因 此形成第一長晶層21(第一長晶步驟)。此時,於垂直取向 上相對於長晶表面(長晶基材丨0之表面)之長晶速率超過例 110微米/小時。該長晶較佳係於使得該長晶速率儘可能地 Z的^況下進仃,先決條件爲其對於基材1 〇不產生負面影 響。爲了達成第-長晶層21之較佳結晶度,於垂直取向上 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------
A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相對於忒長晶表面之所需長晶速率係低於丨〇〇微米/小時。 此情況下,該HVPE方法係使用^化物或氫化物作爲來源氣 體的汽相長晶方法。 詳言之,該第一長晶層21係藉著於例如以下方式下生長 GaN結晶而形成。首先,長晶基材1〇係藉加熱裝置(未示) 例如電爐加熱至約1000〇C。之後,於i公升/分鐘之流速下 施加作爲氮源之氨氣(NH3)於長晶基材10上,之後於〇〇3公 升/分鐘(3〇 ccm)流速下,施加藉著於已加熱至約85〇。^而 作爲鎵源I單純鎵物質(鎵金屬)上流動氯化氫(hci)而得到 之氯化鎵氣體(GaC1)。氮氣(NO係作爲載體氣體,而流速 係爲1公升/分鐘。此情況下,該氮化物系統111_¥化合物之 長晶速率係藉著調整氣化氳氣體之供料而控制。如此,可 進行長晶例如數小時。因此,形成第一長晶層21,其係由 GaN製得,而厚度約2〇〇微米。 圖3係爲藉著於前述條件下生長GaN形成第一長晶層2 i之 後,由電子顯微鏡所得之第一長晶層21的表面顯微相片。 如圖3所示,該第一長晶層21之表面係爲例如具有山形突 出物之粗糙表面。如圖1B中之細線所示,於該第一長晶層 2 1中發生沿著高密度(例如約1〇、1〇1〇每厘米”堆疊取向延 伸之斷層D。 前文描述係爲使用GaN之特例。然而,當另一氮化物系統 I^I-V化合物進行長晶時,使用例如以下來源材料;鋁使用 單純鋁物質,硼使用單純硼物質,而銦使用單純銦物質。 形成該第一長晶層21之後,例如圖2人及2]8所示,於低 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱)----- —--------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7
473798 五、發明說明(7 ) 於生長該第一長晶層21之長晶速率下,於該第一長晶層21 上生長與構成該第一長晶層2 1之氮化物系統ln_ v化合物相 同之m-v氮化物化合物,以形成第二長晶層22(第二長晶 過程)。形成為第一長卵層22時,於垂直取向上相對於該長 晶表面之長晶速率低於例如10微米/小時。生長具有較佳結 晶性之氮化物系統III-V化合物時,於垂直取向上相對於長 晶表面之長晶速率以約5微米/小時爲佳。 ^亥弟一長to層2 2係精者使用例如HVPE方法或MOCVD方 法或MBE方法中之任何一種,使氮化物系統In_ v化合物長 晶而形成。 使用HVPE方法時,使用與用以形成第一長晶層2 i時相同 之來源材料,於例如0.003公升/分鐘(3 ccm)氯化氫流速下 生長GaN。
GaN係如下文所述使用MOCVD方法長晶,例如:首先, 將長晶質材10放置於MOCVD裝置(未示)中之反應管内部; 作爲氮源之氨及氫氣(H2)與氮氣(Ns)之混合氣體…作爲載 體氣體一係供料於該反應管内,該長晶基材1 〇同時加熱至 1050 C ’·之後於其上方提供鎵源,以生長GaN。就鎵源而言 ,使用例如三甲基鎵(TMG; (CH^Ga)或三乙基鎵(TEG; (C^HshGa)。另一種氮化物系統m_v化合物用以長晶時, 使用例如以下來源材料:鋁使用三甲基鋁((^^^八丨),硼使 用二乙基测((C2H5)3B),而銦使用三甲基銦((cH3)3In)。 使用MBE方法生長GaN時,該長晶基材1 〇係配置於例如 MBE裝置(未示)中之槽内部。之後,該長晶基材丨〇於作爲 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473798 A7 五、發明說明(8 ) 二源=:存在下加熱至例如酿,之後,施加作爲鎵 =鎵原子束以生長GaN結晶。氨可直接作爲氮來源。此 «況下W如|g原子束係作爲銘來源,而硼原子束係作爲 硼來源。而銦來源係使用例如銦原子束。 使用HIj述任何-種方法時,發生側向長晶,充填該第一 長晶層21表面之凹陷。因此,由該第一長晶層㈣伸之斷 層D如圖2B所示般地側向彎曲,使得增長至該第二長晶層 22表面炙斷層D的密度大幅降低至例如1〇6每厘米2之大小。 如前文所述,充填該第一長晶層21表面之台陷,該氮化 物系統III- V化合物生長歷經特定周期時間,以使該第二長 晶層22之表面平坦。如圖4所示,形成具有平坦表面之第 二長晶層22,以形成氮化物系統ΠΙ_ν化合物層2〇(圖2), 包含第一長晶層21及第二長晶層22。圖4係爲藉著於前述 條件下使用HVPE方法生長GaN結晶而形成第二長晶層2 2之 後,由電子顯微鏡取得之第二長晶層2 2表面的顯微相片。 或η-型或p-型氮化物系統ΙΠ_ν化合物層2〇可藉著於該第 一長晶層2 1或該第二長晶層22中之至少一層中摻雜心型或 ρ-型雜質而製得。就η-型雜質而言,較佳係包括至少一種 選自碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、硫(S)、晒(Se)及 缔(Te)之元素’包含第iv族元素之碳、秒、鍺及锡及包含 第VI族元素之硫、晒及碲。就p _型雜質而言,較佳包括至 少一種選自鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鋅(Zn)、鎘(Cd)及 破、秒、鍺及錫之元素,包含第π族元素之鈹、鎂、躬、 鋅及编及包含第IV族元素之碳、秒、鍺及錫。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
裝--------訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473798 A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(9 ) 掺雜有雜負之第一長晶層21或第二長晶層22使用HVPE 方法長晶時,使用例如以下來源材料:碳源所使用之甲烷 (C2H6),矽源所使用之矽烷(siH4)或氯化矽(Sicl4),鍺來源 使用之甲鍺烷(GeH4),諦源所使用之二甲基碲((CH3)2Te) ’鍰源所使用之雙=茂基鎂((C5H5)2 Mg),#5源所使用之單 甲基鈣,鋅源所使用之二曱基鋅((CHddZn,及鈣源所使 用之二甲基鎘((CH3)2Cd)。 參圖5 A至6 b ’下文描述採用前述製造氮化物系統 V化合物層之方法製造基板之方法。此情況下,省略製造 氮化物系統III- V化合物層之方法的相同步驟之詳述。 如圖5 A所述’製備長晶基材1 0,使用例如有機溶劑清洗 。於該長晶基材1 0上進行熱清洗之後,於該長晶基材i 〇上 使用例如HVPE方法生長例如氮化物系統m_ v化合物諸如 GaN達到所需之厚度(例如2〇〇微米),以形成第一長晶層 3 1 (第一長晶步驟)。此情況下,於垂直取向下相對於長晶 表面之長晶速率超過例如1 0微米/小時。與該第一長晶層 21相同地’於該第一長晶層31中產生高密度斷層,唯其未 出示於圖中。 例如於該第一長晶步驟之後’使用HVPE方法、MOCVD方 法或MBE方法於低於生長第一長晶層3 1之長晶速率下於該 弟一長晶層31上生長與構成该乐一長晶層31相同之氮化物 系統ΠΙ- V化合物,而形成具有平坦表面之第二長晶層32, 如5 B所示。此情況下,於垂直取向下相對於長晶表面之長 晶速率係低於例如1 0微米/小時。因此,製造構成該第一長 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---r--------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473798 A7 B7 五、發明說明(10 叩層3 1及Θ第—長曰g層3 2之氮化物系統v化合物基板 30。此情況下,發生側向長晶,以充填該第-長晶層31表 面之凹陷,如同製造氮化你玄 物系、、死III- V化合物層之方法。因 此自4第長叩層3 1延伸之斷層(未示)彎曲,使得增長 至該第二長晶層32表面之斷層密度大幅降低。 形成該第二長晶層32之德,4闰ς,ρ、、 便如圖5(C)所示,使用例如化 學蒸汽沉積(CVD)方法,形忐占一 巧成由一虱化矽(Si02)所製之保護 膜40 ’覆蓋該第二長晶層32矣品 、、 、 m表面。孩保護膜40於下文所述 之移除長晶基材的步驟中,粗省+ & ^ ’像Τ,保濩该氮化物系統m_v化合物 基板30(弟一長晶層32)。 形成保護膜4 0之後,如_ & Δ仏— 。 、、 仪如圖6八所不,於285°C溫度下使用 蚀刻劑進行燈式姓刻,包括彳I 4 匕括例如1 : ι(體積比)磷酸(h3po4) 及硫酸(H2S〇4)。因此,取出長晶基材1。。此情況下,該第 二長晶層32幾乎不受損傷或冷染,因爲該第二長晶層32覆 有該保護層40。 或該長晶基材10之移除可藉乾式蚀刻或研磨而進行。進 行用以移除之乾式蚀刻時,你 呀使用例如氟氣(Cl2)作爲蝕刻氣 體。進行践移除之研磨時,使用例如鑽石抛光粉。 此外藉著万;形成氮化物系統ΠΙ_ v化合物基板3 0之長晶 基材ίο上進仃加熱及冷卻,該氮化物手統m合物基板 3 〇可自該長晶基材丨〇移除。μ 夕除此種万法中,採用因爲該長晶 基材ίο與該氮化物系統^^ , 凡iU V化合物基板30間之熱膨脹係數 差値所產生之應力。詳含> .t . 4 ϋ < 例如,該長晶基材1 0係配置 於該紅外光爐之反應爐内側,而該長晶基材1G係加熱至例 .1'--------·-裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·1111111 .#· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13 473798 五、發明說明(11) 如800°C,之後冷卻。因此,長晶基材1〇係自該氮化物系統 III- V化合物基板3 〇移除。此情況下,該移除可與研磨等操 作用時進行。就加熱之裝置而言,使用加熱器或高頻率感 應加熱所進行之加熱可在使用紅外光爐加熱之外另外施加。 移除该長晶基材1 〇之後,如圖6 B所示,該保護膜4 〇係使 用蝕刻劑移除,包括例如氟(HF)。之後,該第二長晶層32 之表面係視需要經平坦化。詳言之,該第二長晶層3 2之表 面係藉著使用汽相蝕刻方法或液相化學蚀刻方法蝕刻表面 而平坦化,或使用例如機械化學拋光方法拋光該表面而平 坦化。藉此處理,該表面經精細地平坦化,於具有高結晶 度之氮化物系統ΠΙ_ν化合物半導體層上生長氮化物系統 III-V化合物半導體層。此外,可調整該氮化物系統^_^化 合物基板30之性質諸如熱分佈性。 如文所裝之氮化物系統HI- ν化合物基板3 0係藉著依序於 其上層生長氮化物系統m_v化合物半導體層而於形成半導 體發光裝置或電晶體時作爲基板。使用此種類型之半導體 發光裝置,通常於一基板之前表面上提供一對電極。然而 ,使用該具體實例之氮化物系統m_v化合物基板3〇時,該 基板可藉著摻雜雜質而成爲p_型基板或卜型基板,故個= 具有可資該基板之前表面及後表面上提供一對電極之優點 。當半導體雷射係製成該半導體發光裝置時,因爲易發生 洩漏,故易形共振器之末端表面。即,使用該具體實;之 氮化物系統III- V化合物基板30時,可於優越良率下製得高 可信度半導體裝置。 ° -14- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473798 Α7 _ Β7 五、發明說明(12) 根據該具體實例製造氮化物系統m_ V化合物層之方法及 該具體實例製造氮化物系統ΠΙ- ν化合物基板之方法,於低 於用以生長該第一長晶層21及31之長晶速率下生長該第二 長晶層22及32,而於高產能下製得高品質氮化物系統][11_¥ 化合物層20及氮化物系統m_v化合物基板3〇。 尤其,於高長晶速率下生長之第一長晶層21及31之表面 粗糙,但第一長晶層22及3 2之表藉著於低於用以生長第一 長晶層2 1及3 1之長晶速率下生長該第二長晶層2 2及3 2, 充填?茨第一長晶層2 1及3 1之表面凹陷而平坦化。此外,該 長晶係側向進行,以充填該第一長晶層21及31之表面凹陷 。因此,由该第一長晶層2 1及3 1延伸之斷層D側向彎曲, 大幅降低增長至該第二長晶層22及32表面之斷層D的密度 。因此,該氮化物系統m-v化合物層20(或氮化物系統ΠΙ_ V化合物基板30)具有極佳性質,而於其上層生長具有優越 結晶度之氮化物系統ΠΙ-V化合物半導體。 居弟長0曰層2 1及3 1之長晶係於垂直取向相對於該長晶 表面1 〇微米/小時之長晶速率上進行。因此,可藉著僅於 短周期時間内生長此層薄層而達到預定厚度。此外,該長 晶基材10與該氮化物系統111_从化合物層20(或氮化物系統 ΠΙ-V化合物基板3〇)間不需提供緩衝層,因此有利於製程 。詳1*之,與提供低溫緩衝層以作爲緩衝層之情況比較, 該長晶溫度不需大幅改變,因此縮短製造時間。 雖然已藉具體實例於前文描述本發明,但本發明不限於 前述具體實例,可有各種修飾狀態。例如,於前述具體實 -----------|裳--------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15-
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(13) 例中,生長相同之氮化物系統ΙΠ_ν化合物以構成該第一長 曰er層21及31及遠弟一長晶層22及32,但其實可生長不同 之氮化物系統III-V化合物層。 前述具體實例中,描述生長第一長晶層21及31及第二長 w層2 2及3 2以構成該氮化物系統m ν化合物層2〇(或該氮 化物系統III-V化合物基板30)之情況。然而,如圖7所示, 例如’可於生長該第二長晶層2 2及3 2之後,於該第二長晶 層22及32之上,於與用以生長該第一長晶層21及31相同 之高長晶速率下生長第三長晶層33及於與生長該第二長晶 層22及32之低長晶速率下生長第四長晶層34。藉著提供該 第三長晶層33及該第四長晶層34,可進一步降低斷層D之 密度。此外,當於不同長晶速率下於該第四長晶層3 4上生 長另一氮化物系統III-V化合物時,可進一步降低斷層密度。 然而,於前述具體實例中,使用氨作爲氮源以進行H VPE 方法,可使用以化學式N2R4(R係表示氫原子及烷基)表示之 段系統來源材料作爲氮源。以N2r4表示之段系統來源材料 之實例有段、單甲基段及二甲基段。該有機胺之實例有丙 胺、異丙胺、丁胺、異丁胺、第三丁胺或第二丁胺一其係 爲一級胺;二丙胺、二異丙胺、二丁胺、二異丁胺、二-第 三丁胺或二-第二丁基胺…其係爲二級胺;及三丙胺、三異 丙胺、三丁胺、三異丁胺、三第三丁胺、三-第二丁胺、 三晞丙基胺、三乙胺、二異丙基甲基胺、二丙基甲基胺、 二丁基甲基胺、二異丁基甲基胺、二-第二丁基甲基胺或二 -第三丁基甲基胺一其係爲三級胺。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) —--------裝--------訂"-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印?衣 473798 --—----B7_____ 五、發明說明(14 ) 前述具體實例中,HVPE方法係使用氯化氫作爲氫化物而 進行,但可使用氟化氫(HF)、溴化氳(ΕΠΒ〇或碘化氫(m)作 爲氫化物。 則述具體實例中,該保護膜4 〇係由二氧化矽形成,但可 由氮化矽(SixNy)形成。 前述具體實例中,該HVPE方法係使用氮氣作爲載體氣體 進行。然而,可使用惰性氣體諸如氦氣(He)或氬氣(Ar)作 爲載體氣體。此外,亦可視需要使用氫氣或包括氫氣 之混合氣體。 前述具體實例中,描述長晶基材10藉著進行加熱及冷卻 而自該氮化物系統III-V化合物基板3 0移除情況,但該長晶 基材10可藉著僅進行加熱而自該氮化物系統III-V化合物基 板30移除。 而且’前述具體實例中,當長晶基材1 〇係由藍寶石製得 時,孩氮化物系統III- V化合物係生長於該藍寶石之卜平面 上’但可生長於其他平面上。 根據本發明製造氮化物系統III-V化合物層之方法及製造 基板之方法,提供於第一長晶速率下生長第一長晶層之第 一長晶步驟及於低於該第一長晶速率之第二長晶速率下生 長琢第二長晶層的第二長晶步驟。因此,該第一長晶層之 ^面粗糙,但該第二長晶層之生長係於該第二長晶步^中 將該粗糙表面平坦化。此外,於該第二長晶步驟中,爲了 使該粗糙表面平坦化,該第二長晶層亦於異於第一步驟之 取向上生長。因此,即使第一長晶步驟中發生缺陷諸如斷 本紙張尺度適用 (CNS)A4 (210 x 297 ^ .--------I 裳--------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) % -17- 473798 A7 B7 五、發明說明(15 ) 層=該第二長晶層受該缺陷影響,但表面上之缺陷密度於 :第二長晶步驟中仍較低。是故,可得到具有高級性質的 氮化物系統m-v化合物層或生長有具有優越結晶度之氮化 物系統Ιπ_ν化合物半導體之氮化物系統III-V化合物基板。 此外,與習用方法不同地,緩衝層不需提供於該長晶基 材與該氮化物系統ΠΙ_ ν化合物層或該氮化物系統m_ ν化合 物基板之間’以利於製造過程。 根據本發明一態樣製造氮化物系統111-¥化合物層之方法 及製造基板之方法,於第—長晶步驟中,第一長晶層係於 垂直取向上相對於長晶表面高於1〇微米/小時之長晶速率下 生長,故可於短時間内達到預定厚度。因此,縮短製造 間。 訂 /艮據> 本發明另一態樣製造基板之方法,於該第一長晶步 Τ及第二長晶步驟中之至少一步驟中,該第一長晶層或該 ^二長晶層係於掺雜雜質之後生長。因此,使用此基板製 造一裝置時,電極可提供於該基板之前表面及後表面上。 引述敎示中顯然可有許多修飾及變化。因此已知本發明 申請專利範圍涵蓋在前述狀況以外之狀沉進行之本發明。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 X 消 費 合 作 社 印 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規g (21〇 X 297公爱
Claims (1)
- 473798 第89丨25760號專利_請案 中文申請專利範圍修正本(90年11 月) Λ8 B8 C8 D8 和年Μ月咬曰 修正 補充i 六、申請專利範園 1 . 一種製造氮化物系統III- v化合物層之方法,其係包括至 少一種選自鎵(Ga)、鋁(A1)、硼(B )及銦(In)之第in族元 素及至少氮(N)以作為第V族元素,該方法係包括 第一長晶步驟,於第一長晶速率下生長包括氮化物系 統III-V化合物之第一長晶層,及 第二長晶步驟,於低於該第一長晶速率之第二長晶速 率下生長包括該氮化物系統III-V化合物之第二長晶層。 2 ·如申請專利範圍第1項之製造氮化物系統III-V化合物層 之方法’其中該第一長晶層係於第一長晶步驟中於垂直 取向上相對於長晶表面高於10微米/小時之長晶速率下 生長,且 該第二長晶層係於第二長晶步驟中於垂直取向上相對 於長晶表面低於10微米/小時之長晶速率下生長。 3 ·如申請專利範圍第1項之製造氮化物系統ΐπ_ v化合物層 之方法’其中該第一長晶層係於第一長晶步驟中使用氫 化物作為來源氣體使用汽相羞晶方法生長。 4·如申請專利範圍第3項之製造氮化物系統Ιΐΐ-ν化合物層 之方法’其中該第二長晶層係於第二長晶步驟中使用氫 化物作為來源氣體使用汽相蟲晶方法、金屬有機化學蒸 汽沉積方法或分子束磊晶方法中之任何一種方法生長。 5 ·如申請專利範圍第1項之製造氮化物系統in· ν化合物層 之方法’其中該第一長晶層及該第二長晶層係生長於長 晶基材上’其係包括藍寶石(Al2〇3)、碳化碎(ye)或尖 晶石(MgA104)中之任一種。 本紙張尺度適州中國國家標準(CNSX.A4規格(210X297公釐) 4737½ A8 B8 C8 ··〆 __ D8 六、申請專利範圍 6 .如申請專利範圍第1項之製造氮化物系統in- V化合物層 之方法,其中氮化鎵(GaN)係於該第一長晶步驟及該第 二長晶步驟中之至少一步驟中生長。 7 ·如申請專利範圍第1項之製造氮化物系統III- V化合物層 之方法,其中該第一長晶層或該第二長晶層係於摻雜雜 質之後生長。 8 · —種製造基板的方法,該基板係由氮化物系統in- v化合 物製得,其係包括至少一種選自鎵( Ga)、鋁(A1)、硼 (B)及銦(In)之第III族元素及至少氮(N)以作為第V族元 素,該方法係包括 第一長晶步驟,於第一長晶速率下生長包括氮化物系 統III-V化合物之第一長晶層,及 第二長晶步驟,於低於該第一長晶速率之第二長晶速 率下生長包括該氮化物系統III- V化合物之第二長晶層β 9 ·如申請專利範圍第8項之製造基板的方法,其中該第一 長晶層係於第一長晶步驟中於垂直取向上相對於長晶表 面高於10微米/小時之長晶速率下生長,且 該第二長晶層係於第二長晶步騾中於垂直取向上相對 於長晶表面低於10微米/小時之長晶速率下生長。 10·如申請專利範圍第8項之製造基板的方法,其另外包括 藉著於長晶基材上生長第一長晶層及第二長晶層,之後 移除該長晶基材而製得基板之步騾。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項之製造基板的方法,其中該長晶 基材係藉蝕刻或研磨移除。 -2- 本紙張尺度通用中國國家標準(CMS) Α4規格(210 X 297公釐) A B c D 473798 六、申請專利範圍 1 2 ·如申請專利範圍第1 〇項之製造基板的方法,其中該長晶 基材係藉加熱移除。 1 3 ·如申請專利範圍第1 〇項之製造基板的方法,其另外包括 於移除該長时基材之步驟之前形成一保護膜以覆蓋該第 二長晶層表面的步驟。 1 4 ·如申請專利範圍第8項之製造基板的方法,其另外包括 於該第二長晶步驟之後將該第二長晶層表面平坦化之步 1 5 ·如申請專利範圍第8項之製造基板的方法,其中氮化鎵 (GaN)係於該第一長晶步驟及該第二長晶步騾中之至少 一步驟中生長。 16·如申請專利範圍第8項之製造基板的方法,其中該第一 長晶層及該弟二長晶層中至少一層係於摻雜雜質之後生 長。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之製造基板的方法,其中摻雜至 少一種選自碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、硫(S)、 ifi(Se)、蹄(Te)、鈹(Be)、鍰(Mg)、|^(Ca)、鋅(Zn)及 鎘(Cd)之雜質。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格<210X 297公釐)
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