TW591699B - GaN single-crystal substrate and the manufacturing method thereof - Google Patents

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TW591699B
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Kensaku Motoki
Takuji Okahisa
Naoki Matsumoto
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Sumitomo Electric Industries
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Description

591699 玖、發明說明： 【技術領域】 本發明係有關於使用氮化鎵（GaN)等氮化物系化合物半 導體的發光二極管、半導體雷射等之發光裝置或電效應電 晶體管等電子裝置用基板及其製造方法。 【背景技術】 過去，應用氮化物系化合物半導體的發光裝置中有使用 車父為穩定的藍寶石基板。 然而，藍寶石不具有劈開面，因此半導體雷射中使用藍 貝石基板時，會構成無法利用劈開面而製造反射面的問題。 此外，以藍寶石為發光裝置等之基板材質時，因為藍寶 石基板與成長於该藍寶石基板上的蠢晶層之間的晶格不一 致，或熱膨脹係數相差等原因，也會發生磊晶層中多次產 生差排等結晶缺陷的問題。 為解決如此以藍寶石為發光裝置等之基板時所發生的問 題，而開發的技術則有如特開平8_116〇9〇號公報中揭示半 導體發光元件之製造方法。該半導體發光元件之製造方法 係砷化鎵（GaAs)基板等之半導體結晶基板上成長氮化鎵系 半導體層之後，去除半導體結晶基板（(^八3層），並以留下 的氮化鎵系化合物半導體層為新的基板，其上面磊晶層成 長氮化鎵系化合物半導體單結晶層作為動作層，以製造半 導體發光元件。 根據該特開平8_116〇9〇號公報之技術，氮化鎵系化合物 半導體層與成長於該半導體層上的氮化鎵系化合物半導體
O:\55\55588-930212.DOC 591699 單結晶層（磊晶層）的晶袼常數或熱膨漲系數較接近，因此在 半導體單結晶層U晶層）上不易發生差排的原因所引起的 晶格缺陷。並且基板與成長在該基板上之動作層均為氮化 鎵系化合物半導體層。是故，同一種結晶拼在一起，較容 易劈開，於是半導體雷射等反射鏡之製造較為簡便。 【發明之揭示】 然而，依上述特開平8-116090號公報上所揭示之製造方 法製造GaN基板時，因晶袼不一致等原因該基板之結晶品 質極為低劣，同時，因結晶缺陷而產生内部應力，發生較 大的彎曲’是故未能得至實用化。之後，隨著技術的進步 產生更要提高使用氮化鎵系化合物半導體之光半導體裝置 特性的需求，於是發生由本發明人等人製造更高品質的 GaN單結晶基板之需要。為此需更進一步減少發生在 單結晶基板的磊晶層上之差排等結晶缺陷。若能減少結晶 缺陷，即可製造出具有高品質的結晶，内部應力低，且幾 乎不會發生彎曲的GaN單結晶基板。 本發明係鑒於如此情形而創作，以提供GaN降低差排等 結晶缺陷之單結晶基板及其製造方法為目的。 本發明有關於GaN單結晶基板的製造方法係，其特徵為 具備有一遮蔽罩層形成步驟，在GaAs基板上具有相互隔離 而佈置之複數開口窗·，以及一磊晶層形成步驟，該遮蔽罩 層上成長GaN而成的蠢晶層。 根據本發明之GaN單結晶基板的製造方法，在遮蔽罩層 的各開口窗内形成了 GaN核，而該GaN核漸漸地向遮蔽罩層
〇：\55\55588-930212.D〇C 591699 的橫向，即，向著沒有形成遮蔽罩層之開口窗的遮蔽罩部 上方，毫無障礙，自由地橫向成長（lateral)，而當GaN核橫 向成長時，GaN核内的缺陷卻沒擴充，因此得形成大幅降 低結晶缺陷的GaN單結晶基板。 再者，由GaN而成之下層磊晶層在於遮蔽罩層之開口窗 下方，而該下層磊晶層上形成由GaN而成之上述磊晶層， 口此該猫日日層之結晶缺陷更為降低，即差排等結晶缺陷係 其部位愈接近緩衝層密度愈高。如此將下層磊晶層先成長 一次，而離緩衝層一定的距離形成遮蔽罩I，則較未成長 · 下層磊晶層的情形，得降低結晶缺陷之發生。 再者，關於本發明之GaN單結晶基板的製造方法，上述 磊晶層成長步驟之前，更具備有上述遮蔽罩層的該開口窗 〜 之上述GaAs基板上形成緩衝層的緩衝層形成步驟，亦較為 理想。 ” ^ 此時，將蟲晶層成長-次，即可形成大幅度地降低結晶 缺陷的GaN單結晶基板，從而得以降低成本1者，將㈣ 蟲晶層成長在GaAs基板上時，形成近於非晶形的㈣低溫鲁 緩衝層或A1N緩衝層後高溫成長GaN，則即使晶格不整合的 私度車乂為大’亦可成長蟲晶層’而形成低溫緩衝層時，由 叫'Si3N4而成的遮蔽罩層之遮蔽部上不會成長低溫緩衝 層，只在開口窗才會形成。 石再者’關於本發明之GaN單結晶基板的製造方法，上述 磊晶層是在厚度5-脚m的範圍内成長，而在上述磊晶層 成長步驟之後’更具備有去除上述GaAs基板的基板去
O:\55\55588-930212.DOC 591699 除步驟，以及在上述磊晶層上使GaN而成之第二磊晶層沈 積成長的步驟亦較為理想。 此時，因為在成長第二磊晶層之前除去GaAs基板。是故， 可預防由於GaAs基板與緩衝層及磊晶層之間的熱膨脹係數 差距所引起的熱應力之發生，而降低發生在磊晶層的裂痕 及内部應力’從而得形成沒有裂痕且大幅度地降低結晶缺 陷的GaN單結晶基板。
再者，關於本發明之GaN單結晶基板的製造方法，將上 述遮蔽罩層的該開口窗以間距L往上述下層磊晶層的< 1(M0>方向複數排列，以形成<1〇-1〇>窗群。同時，將該 < 1〇-1〇>窗群往上述下層磊晶層的< 方向以間距 d(< 0.75LS 1.3L)複數並設。並且該< 1(M〇>窗群係對 於其中心位置相鄰的各該<10_10>窗群之各開口窗中心 位置，往<10-10〉方向偏錯約1/2L而並設較為理想。 此時，各< 1 0-1 〇 >窗群的各開口群係，因為對於其中
位置相鄰的< 1(M0>窗群中心位置，往< 1〇_1〇>方向偏 約1/2L。是故，從各開口窗成長的正六角錐或正六角錐 的GaN結晶粒係，與相鄰的開口 f巾成長的結曰曰曰粒之間 乎不會發线狀，其連接沒㈣隙，從而得降低蠢晶層 結晶缺陷及内部應力。 再者’關於本發明之GaN單結晶基板的製造方法，在上 述GaAs基板之（111)面上以間距L將上述遮蔽罩層的該開口 窗往<n-2>方向複數排列，以形成<u_2>窗群，同時，將 該窗群以間距d(<〇.75I^ ds丨3L)往上述基板⑴⑽
O:\55\55588-930212.DOC -9- 591699 之<-110>的方向複數排列。並且，上述各<u_2>窗群係上 述開口窗之中心位置相鄰的上述<u_2>窗群之該各開口窗 中心位置，往<11-2>方向偏錯約1/2L較為理想。 此時，因為各<11-2>窗群之各開口窗係對於其中心位置 相鄰的<11-2>窗群之該各開口窗中心位置，往<u_2>方向 偏錯約1/2L，是故，從各窗成長的正六角錐或正六角錐台 之GaN結晶粒係與從相鄰窗成長的結晶粒之間幾乎不會發 生坑狀，其連接無間隙，從而得降低磊晶層的結晶缺陷與 内部應力。 再者，關於本發明之GaN單結晶基板的製造方法，在於 上述磊晶層形成步驟更具備有一切割步驟，使上述磊晶層 成長得更厚，以形成GaN單結晶的晶錠，而該晶錠切割成 複數片，亦較為理想。 此呀，因為將GaN單結晶的晶錠切割成複數片，一次的 製造處理即可得到降低結晶缺陷的複數片GaN單結晶基 板。 再者，關於本發明之GaN單結晶基板的製造方法，在於 上述磊晶層形成步驟更具備有一劈開步驟，使上述磊晶層 成長得更厚，以形成GaN單結晶的晶錠，而該晶錠劈開成 複數片，亦較為理想。 此4，因為將GaN單結晶的晶錠劈開成複數片，一次的 ，k處理即可彳于到降低結晶缺陷的複數片Ο—單結晶基 板。 再者，關於本發明之GaN單結晶基板的製造方法，更具
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備有一晶錠形成步驟，藉由上述製造方法所得到的GaN單 結晶基板上使成長更厚的由GaN而成之磊晶層，以形成GaN 單結晶的晶錠；以及一切割步驟，將該晶錠切割成複數片， 亦較為理想。 此時，只要藉由上述製造方法製造的GaN單結晶基板上 成長GaN磊晶層，以形成晶錠，而切割該晶錠，即可得到 複數片的GaN單結晶基板，易言之，經由簡單作業即可製 造出降低結晶缺陷之複數片GaN單結晶基板。 【圖示之簡要說明】 圖1A〜圖1D各所示為第1實施形態相關GaN單結晶基板製 造方法的第1步驟〜第4步驟。 圖2所示為HVPE法中所使用的汽相成長裝置。 圖3所不為有機金屬氣化物汽相成長法中所使用的汽相 成長裝置。 圖4所示為第1實施形態之遮蔽罩層平面圖。 圖5A〜圖5D各所示為第1實施形態相關之成長磊晶層的 第1步驟〜第4步驟。 圖6A〜圖6D各所示為第2實施形態相關之GaN單結晶基板 製造方法的第1步驟〜第4步驟。 圖7所示為第2實施形態之遮蔽罩層平面圖。 圖各所示為第3實施形態相關之GaN單結晶基板 製造方法的第1步驟〜第4步驟。 Θ 9所示為第3實施形態的遮蔽罩層平面圖。 图1 〇A及圖1 〇B各所示為第3實施形態相關之第2磊晶層
O:\55\55588-930212.DOC -11 - 591699 成長過程。 圖11A〜圖11D各所示為第4實施形態相關之GaN單結晶基 板製造方法的第1步驟〜第4步驟。 圖12為第4實施形態的遮蔽罩層平面圖。 圖13A〜圖13E各所示為第5實施形態相關之GaN單結晶基 板製造方法的第1步驟〜第5步驟。 圖14為第6實施形態的遮蔽罩層平面圖。 圖15為第7實施形態的遮蔽罩層平面圖。 圖16A〜圖16F各所示為第8實施形態相關之QaN單結晶基 板製造方法的第丨步驟〜第6步驟。 圖17A〜圖17C各所示為第9實施形態相關之GaN單結晶基 板製造方法的第1步驟〜第3步驟。 圖18A及圖18B各所示為第1〇實施形態相關之GaN單結晶 基板製造方法的第1步驟及第2步驟。 圖19A〜圖19C各所示為第丨丨實施形態相關之單結晶 基板製造方法的第1步驟〜第3步驟。 圖20所示為利用第3實施形態之GaN單結晶基板二極管。 圖21所示為利用第3實施形態之GaN單結晶基板半導體 雷射。 圖22所示為使用於升華化的汽相成長裝置。 【實施發明的最佳形態】 以下參佐檢附圖示詳加說明本發明之理想的實施形態。 各實施形態的說明中有使用結晶的晶格方向及晶格面的情 形。但是，在此預先說明晶格方向及晶袼面的記號，個別
O:\55\55588-930212JDOC -12- 591699 方位係〔〕、、集合方位係<>、個別面係（)及集合面係{} 各表示之。並且關於負的指數，結晶學上應在數字上加"― "(bar)，但是，為方便撰寫專利說明書，加負號改在數字前 面。 [第一實施形態] 參佐圖1A〜圖i D的製造步驟圖說明第一實施形態相關 GaN單結晶基及其製造方法。 首先依圖1A所示之第一步驟將GaAs基板2設置在汽相成 長裝置的反應容器内。作為GaAs基板2可採用GaAs(m)面 為Ga面的GaAs(lll)A基板或GaAs(lll)面為As面的 GaAs(l 11)B基板之任何一種。 將GaAs基板2設置在汽相成長裝置的反應容器内之 後，該GaAs基板2上形成由GaN而成的緩衝層4。緩衝層4 的形成方法有如：HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法，有 機氯化物汽相成長法及M0CVD法等之汽相成長法，以下詳 述該等各汽相成長法。 首先說明HVPE法。圖2所示為使用於HVPE法的常壓汽相 成長裝置。該裝置具備有：一反應室59;具有第1氣體引進 孔51、第2氣體引進孔53、第3氣體引進孔55及排氣孔57， 以及加熱該反應室59的電阻加熱電熱器61而構成。並且反 應室59内設有Ga金屬供應孔63以及支承GaAs基板2的旋轉 支承構件65。 使用如此汽相成長裝量的缓銜層形成方法之說明如次： 作為GaAs基板2使用GaAs(l 11)A基板時，藉由電阻加熱 O:\55\55588-930212.D0C -13- 591699 電熱器61將GaAs基板2加熱至約450°C〜530°C，而保持該溫 度狀態從從第2氣體孔53以分壓4x10 4 atm〜4χ 1 CT3atm將氣 化氫（HC1)引進至金屬供應孔63，由此處理使Ga金屬與氣化 氫（HC1)互相反應，產生氯化鎵（GaCl)。接著從第！氣體孔 51以分壓O.latm〜0.3atm引進氨（NH3)，而在接近GaAs基板2 之處使該NH3與GaCl反應，以產生氮化鎵（GaN)，並且在第 1氣體引進孔51與第2氣體引進孔53引進氯（H2)以作載子氣 體’而第3氣體孔55則只引進氫（Η})。如此條件之下成長 約20分〜40分鐘，從而在GaAs基板2上形成厚度約5〇〇 A〜1200 A的GaN而成之緩衝層4。利用HVPE法，則即使增 加氣化鎵（GaCl)的合成量，緩衝層的成長速度上並無太大 變化，可謂反應律速。 再者，作為GaAs基板2將用GaAs(lll)B基板時，亦與採 用GaAs(lll)A基板的情形幾乎同樣條件之下，得以形成緩 衝層。 接著，說明有機金屬氯化物汽相成長法。圖3所示為使用 於有機金屬氣化物Ά相成長法的成長裝置。該裳置具備有· 一反應室79 ;具有第1氣體引進孔71、第2氣體引進孔73、 第3氣體引進孔75及排氣孔77,以及加熱該反應室79的電阻 加熱電熱器81而構成。並且反應室79内設有支承GaAs基板2 的旋轉支承構件83。 使用如此成長裝置的緩衝層4形成方法之說明如次： 作為GaAs基板2使用GaAs(l 11)A基板時，藉由電阻加熱 電熱器81將GaAs基板2加熱至約450°C〜530°C，而保持該溫 O:\55\55588-930212.DOC -14- 591699 度狀態從第1氣體孔71以分壓4xi〇_4atm〜2xl0-3atm將三甲 基嫁（TMG)引進’同時，從第2氣體孔73以分壓4xl〇-4atm〜 2xl0_3atm將等量之氯化氫（HC1)引進。由此處理使三甲基鎵 (TMG)與氯化氫（HC1)互相反應，產生氯化鎵（GaC1)。接著 從第3氣體孔75以分壓〇.iatm〜〇3atm引進氨（NH3),而在接 近GaAs基板2之處使該！^^與GaC1反應，以產生氮化鎵 (GaN)。並且在第1氣體引進孔71與第2氣體引進孔73及第3 氣體引進孔各引進氫（HQ，以作載子氣體。如此條件之下 成長GaN約20分〜40分鐘，從而在^^基板2上形成厚度約 5 00 A〜1200 A的GaN而成的緩衝層4。此時，緩衝層4的成長 速度可調整為約0.08 # m/hr〜(M 8 # m/hl·。 再者’作為GaAs基板採用GaAs(111)B基板時，亦可與 GaAs(lll)A基板幾乎相同條件之下形成緩衝層。 再者，所謂MOCVD法係指在冷壁型反應爐加熱的GaAs 基板2上將含有三甲基鎵（TMG)之類的有機金屬、氨（nhj 及載子氣體一同噴出，以GaAs基板2上成長GaN的一種方 法。在此，將含有Ga的有機金屬等喷在GaAs基板2時之該 GaAs基板2的溫度係採用GaAs(ul)A基板則約45〇。(：〜55〇 C ’而採用GaAs(lll)B基板則約450°C〜550°C較為理想。再 者’就含有Ga的有機金屬而言，除tmG之外亦可使用，例 如三乙鎵（TEG)等。 以上為形成緩衝層4的汽相成長法，形成緩衝層4後，在 该緩衝層4上成長由GaN而成的第1磊晶層6(下層磊晶層）。 第1磊晶層6的成長係與緩衝層4的形成方法同樣地可以使
O:\55\55588-930212.DOC -15- 591699 用hvpe法、有機金屬氯化物汽相成長法或M〇cvD法等汽 相成長法。以下說明利用該等汽相成長法成長第1蟲晶層6 的最適當條件。 利用HVPE法成長第！蟲晶層6之時，與緩衝層4的形成同 樣可以使用第2圖所示之裝置，而作為基板2採用 GaAs(lll)A基板時，利用電阻加熱電熱器^將^^基板】 的加熱至約920°c〜103代，並保持該狀態成長第^晶層 6。此時，第1磊晶層6的成長速度可調整為約2〇# m/hr〜約 200#m/hr，其成長速度為CaC1分壓，亦即對HC1*壓的依 賴性較大，HC1分壓得以5xl〇-4atm〜5xl〇-2atm的範圍。另一 方面，作為GaAs基板2採用GaAs(111)B基板時，利用電阻加 熱電熱器61加熱GaAs基板2，使其溫度升高至約85〇°c〜95〇 C ’而保持該狀態成長第1蟲晶層6。 利用有機金屬氯化物汽相成長法使第1磊晶層6成長 時’與緩衝層4之形成同樣可以使用圖3所示之裝置，而作 為GaAs基板2採用GaAs(lll)A基板時，利用電阻加熱電熱 器81加熱GaAs基板2,其溫度提高至約920°C〜1030°C，而保 持該溫度狀態成長第1磊晶層6。此時，第1磊晶層6的成長 速度可調整為約1 〇 # Γη/ΗπόΟ # m/hr。欲提高成長速度，藉 由提高TMG的分壓，以提高GaCl的分壓即可。但是，假若 該分壓係氣體管路溫度之TMG平衡蒸氣壓以上的分壓，則 產生對氣體管路内壁的TMG液體化，從而發生管路的污染 或堵塞等問題，因此不得任意提高TMG的分壓，可能約5χ l〇_3atm為上限。是故，成長速度亦60//m/hr為上限。 〇：\55\555S8-930212.DOC -16- 591699 另一方面，作為GaAs基板2使用GaAs(lll)B基板時，利 用電阻加熱電熱器81加熱GaAs基板，其溫度提高至約85〇 °C〜950°C，而保持該溫度狀態成長第1磊晶層6。此時，第1 蠢晶層6的成長速度可調整為約10/z m/hr〜5〇# m/hr。並且 引進至反應79的三甲基鎵等之分壓係由於上述理由以5χ l(T3atm為上限。 利用MOCVD法成長第1磊晶層6時，就將含有Ga的有機金 屬喷在GaAs基板2時之該GaAs基板溫度而言，採用GaAs (lll)A基板則約750°C〜900°C，而GaAs(lll)B基板則約730 C〜820°C較為理想。以上為第}磊晶層6的成長條件。 接著5兒明圖1B所示之第2步驟，圖1B所示之第2步驟係從 成長裝置取出製造中的晶圓，在磊晶層6上形成SiN4Si〇2 而成的遮蔽罩層8。該遮蔽罩層8係藉由等離子cvd等方法 形成厚度約10〇nm〜50〇nm的SiN膜或Si02膜，並利用光蝕刻 法將該SiN膜或Si〇2膜圖形化而形成之。 圖4所示為圖1B中揭示的第2步驟之晶圓平面圖。如圖1B 及圖4所示，本實施形態之遮蔽罩層8上有形成條帶狀的複 數條帶狀開口窗10，而該條帶狀開口窗1〇係向GaN而成之 第1磊晶層6的<1〇-1〇>延伸而形成。圖4之箭頭係指第1磊 晶層6的結晶方位。 形成遮蔽罩層8之後，進入圖1(：所示之第3步驟。在第3 步驟中將形成有遮蔽罩層8之晶圓再設置在汽相成長裝置 的反應容器内，而在遮蔽罩層8與從第丨磊晶層6之條帶狀開 口窗10露出的部份上增長第2蟲晶層12。就第2蟲晶層的成
O:\55\55588-930212.DOC -17- 591699 長方法，有如與第1磊晶層6的成長方法相同之HVPE法、有 機金屬氣化汽相成長法及MOCVD法等等。第2磊晶層的厚 度調整為約150/zm〜100/zm較為理想。 在此，參佐圖5A〜圖5D詳加說明第2磊晶層12的成長過 程。如圖5A所示在於GaN而成之第2磊晶層12的成長初期， 第2蠢晶層12不會成長在遮蔽罩層8上，而作為GaN核只成 長在條帶狀開口窗10内的第1磊晶層6上。隨著成長的進行 第2磊晶層12的厚度增加，而跟著該厚度之增加如圖5B所 示，在遮蔽罩層8上發生第2磊晶層的橫向成長（Lateral growth)，從而如圖5C所示，在遮蔽罩層8上從兩側成長來 的磊晶層12連接來，變成一體化。由於橫向成長一體化之 後’就如圖5D所示第2磊晶層12往上面成長，增加厚度。第 2磊晶層12係經由橫向成長與鄰接的磊晶層丨2形成一體 化，而一體化後的成長速度，較一體化前快速。以上為第2 蟲晶層12的成長過程。 在此，就如圖4之說明，條帶狀開口窗丨〇係沿著GaN而成 的第1磊晶層6之< 1 (M 〇 >方向延伸而形成，因此條帶狀開 口窗10的寬方向與磊晶層6的<1-210>方向係幾乎會一 致。並且一般GaN磊晶層之往方向的成長速度較 為快，是故，得縮短從第2磊晶層12開始橫向成長至與鄰接 之蠢晶層12互相形成一體化的時間。因為如此，可促進第2 磊晶層12成長速度更為快速。 再者，使條帶狀開口窗10沿著第i磊晶層6的<1〇_1〇>方 向延伸，例如沿著磊晶層6的< 1 _21 〇 >方向延伸而形成亦 O:\55\55588-930212.DOC -18- 591699 可。 接著說明第2磊晶層12的差排密度。如圖5A所示，在第2 磊晶層12的内部有存在複數的差排14。然而，如圖5D所示， Z使第2蠢曰曰曰層12橫向成長，差排14幾乎不會橫向擴張。就 异差排14横向擴張，只向平面方向延伸，而不會構成貫通 上下的貫穿差排，因此遮蔽罩層8之沒有形成條帶狀開口窗 的部份（以下稱謂「遮蔽部」）的上方形成有較條帶狀開口窗 10上方範圍差排密度低的低差排密度範圍16，由此可降低 第2猫日日層12的差排密度。並且由於橫向成長，從鄰接的磊 晶層12相互一體化的圖5C之狀態開始磊晶層12向上方急速 成長之時，差排14幾乎不會往上向延伸，因此第2磊晶層12 的上面不會有空隙或貫通差排，可以形成填充性及平坦性 均佳的面。 如上述^/成第2蠢晶層12之後，進入圖id所示之第4步 驟。在第4步驟當中將晶圓設置至在蝕刻裝置内，利用氨係 蝕刻液完全去除GaAs基板2。並且除去GaAs基板2後，在 GaAs基板的去除面，即緩衝層4的下面加以研磨處理，以完 成本貫施形態相關之GaAs單結晶基板13。 再者，假若第2磊晶層12的一部份發生異常粒的成長或第 2磊晶層12的厚度不均衡等現象時，在第2磊晶層12的上面 施以研磨處理，形成鏡面。具體地說··在第2磊晶層12的上 面加以拋光（lapping)研磨後，再加磨光（butt)研磨較為理想。 再者，圖1B及圖4所示之遮蔽部的寬度P在於約2#m〜2〇 # m的範圍内較為理想。假使遮蔽部寬度p較上述下限小， O:\55\55588-930212.DOC -19- 591699 第2蟲晶層12的橫向成長就發生效果降低的傾向，而遮蔽部 寬度P較上述下限大，磊晶層12的成長時間就變長，發量產 性降低的傾向。此外，條帶狀開口窗1 〇的窗寬q在於約〇·3 # m〜10 # m的範圍内較為理想，條帶狀開口窗1〇的窗寬q 設定在該範圍内，即可發揮遮蔽罩層的效果。 再者，上述圖1A之第1步驟說明中提示，由GaN而的緩衝 層4之成長情形。但是，以A1N代替GaN成長緩衝4亦可。此 時，可使用MOVPE法，具體地說：預先從反應容器排氣形 成十分的真空狀態，然後在常壓之下加熱GaAs基板2，其溫 度提高至採用GaAs(lll)A基板則約550°C〜700°C，而採用 GaAs(lll)B基板則約550°C〜700°C，且保持該溫度狀態，引 進載子氣體的氫及原料氣體的三甲基鋁（TMA)與氨（NH3)， 而經由如此處理在GaAs基板2上形成厚度約100A〜1000A的 A1N而成之緩衝層4。 〔第2實施形態〕 接著參佐圖6A〜圖6D的製造步驟圖說明GaN單結晶基板 及其製造方法。 首先，依圖6A所示之第1步驟在GaAs基板2上直接形成 SiN或SiO而成的遮蔽罩層8。遮蔽罩層8係利用等離子CVD 等形成厚度約100nm〜500nm的SiN膜或Si02膜，並藉由光敍 刻技術將該SiN膜或Si02膜圖形化而形成。 圖7為圖6A所不之第1步驟的晶圓平面圖。如圖6A、圖7 所示，本實施形態的遮蔽罩層8也有形成與第i實施形態相 同之條帶狀條帶狀開口窗10。該條帶狀開口窗1 〇係沿著 O:\55\55588-930212.DOC -20- 591699
GaAs基板2的< 11-2>方向延伸而形成之。同時，圖7之前 頭係表示GaAs基板的結晶方位。 形成遮蔽罩層8之後，進入圖6]3所示之第2步驟，在條帶 狀開口窗10内的GaAs基板2上形成緩衝層24，該緩衝層24 係與第1實施形態同樣可利用HVPE法、有機金屬氯化物汽 相成長法或MOCVD法等而形成之，而緩衝層24的厚度為約 50nm〜120nm較為理想。 接著依圖6C所示之第3步驟，在緩衝層24上成長GaN而成 的磊晶層26。該磊晶層26係與第1實施形態同樣可利用 HVPE法、有機金屬氣化物汽相成長法或m〇cVD法等，而 成長至厚度約150 // m〜1〇〇〇 # m較為理想。並且，此時亦可 藉由磊晶層的橫向成長得降低磊晶層26的結晶缺陷，尤其 遮蔽罩層8的遮蔽部上方及磊晶層26上面的結晶缺陷。 在此，如上述條帶狀開口窗1〇係沿著GaAs基板2的< u_2 >方向延伸而形成，因此條帶狀開口窗1 〇的寬方向與GaAs 基板2的<1-10>方向幾乎會一致，而一般GaN磊晶層係往 GaAs基板2的 < 卜10 >方向較快速地成長，由是得縮短自從 磊晶層26開始橫向成長至鄰接的磊晶層26相互形成一體化 的時間。是故，可促進磊晶層26的成長速度更為快速。 再者，條帶狀開口窗10未必沿著GaAs基板的< 11-2>方 向延伸，例如往GaAs基板的< 1 _ 1 〇 >方向延伸而形成亦可。 成長磊晶層26後，進入圖6D所示之第4步驟，去除GaAs 基板2而完成本實施形態之GaN單結晶基板27。就GaAs基板 2的去除方法，有如蝕刻法；利用氨係蝕刻液對GaAs基板施 O:\55\55588-930212.DOC -21 - 以約1小時的濕式_法，即可去除GaAs基板2。或者，利 用王水亦可在GaAs基板2上加以濕式蝕刻法。並且去除 GaAs基板2後，在GaAs基板的去除面，亦即遮蔽罩層8及緩 衝層24的下面施以研磨處理亦可。此外，與第丨實施形態同 樣在猫晶層26上面加以研磨處理亦可。 如上述說明，依本實施形態的製造方法，將磊晶層只成 長-人，即可製造出單結晶缺陷較少，且内部應力亦較小 的GaN基板，因此與第1實施形態相較，可減少製造步驟程 序’且可圖成本降低。 〔苐3實施形態〕 说明第3實施形態之前，先敘述所以要完成本實施形態相 關GaN單結晶基板及其製造方法的經緯。 為響應提高光半導體装置特性的要求，本發明人等以更 高品質GaN基板的製造為目的反覆試行，結果本發明人等 發現，為製造出兩品質GaN基板，降低成長後的GaN磊晶層 之内部應力是甚為重要。 一般想法上，GaN磊晶層的内部應力可分為熱應力與真 正的内部應力，該熱應力係因熱膨脹係數的差距而發生， 而猎由邊熱應力得預測GaN基板彎曲的方向。但是，未去 除GaAs基板狀態的GaN基板整體的彎曲係與預測方向相反 的方向彎曲。同時，去除GaAs基板後，在GaN基板上仍發 生較大彎曲，由此證明，在GaN磊晶層中有存在真正的内 部應力。 真正的内部應力係從成長初期階段就有存在，而測試成 O:\55\55588-930212.DOC -22- 591699 長，的GaN蟲晶層中之真正内部應力的結果，發現〇·2χ ι〇9〜2.oxlG9dyn/em2左右。以下說明為計算真正内部應力所χ 使用的史東尼（St〇ney)公式。在於基板上形成有薄膜的晶 圓，其内部應力σ係可由下列公式（1)得之：
Eb2^ σ""3(1-ν)Ι2(1 〔公式⑴中σ為内部應力，Ε為剛性率、^為橫向變形系 數、b為基板厚度、][為基板直徑，以及^晶圓的弯曲〕
GaA單結晶，貝,Jd=b之下，可由下列公式（ . σ = · 3(1·ν)Ι2 〔公式（2)中之記號係與公式（1)相同〕 本發明人等根據公式2計算出上述蟲晶層的真正内部應 力。 右有存在真正的内部應力或熱應力等内部應力，基板產 生驚曲或裂痕’無法得到寬面積、高品質的GaN單結晶基 板，因此本發明人等針對發生真正内部應力的原因探討， 結果所得到的真正内部應力發生之原因為如次：即磊鲁 晶層係一般結晶構成六角柱狀態，而該柱狀粒的界面上有 存在具有微傾斜的粒界，從此可觀察原子排列的不整合。 並且GaN磊晶層中有存在不少差排，而該等粒界或差排經 由缺陷的繁殖或消滅，產生GaN磊晶層的體積收縮等現 象，造成内部應力發生的原因。 依據如此真正的内部應力發生之原因而完成的發明之實 施形悲，便是第3實施形態〜第7實施形態之GaN單結晶基板
O:\55\55588-930212.DOC -23· 591699 及其製造方法。 以下參佐圖8 A〜圖8D的製造步驟圖說明第3實施形態相 關之GaN早結晶基板及其製造方法。 圖8 A所示第1步驟中，依與第實施形態相同的方法，在 GaAs基板2上成長GaN而成的緩衝層4以及GaN而成的第i 磊晶層（下層磊晶層）6。接著依圖8B所示之步驟在第！磊晶 層6上形成SiN或Si〇2而成之遮蔽罩層28，本實施形態與第1 實施形態之差異，就在該遮蔽罩層28的形狀。 在此參佐圖9說明遮蔽罩層28的形狀，如圖9所示本實施 例中在遮蔽罩層28上形成複數的正方形的開口窗3〇，然後 將各窗10沿著磊晶層6的< 10-1〇>方向以間距l排列，以形 成< 10-10〉窗群32。該< 1〇-1〇>窗群32係對於各開口窗1〇 的中心位置鄰接的< 10-10 >窗群32係對於各開口窗1〇的 中心位置，往< 1〇-1〇>方向各偏錯W2L，同時往第！蟲晶 層6的< 1-210>方向以間距d複數並設之。在此所謂各開口 窗的中心位置係指各開口窗3 0的中心位置。並且各開口窗 30為邊長2#m的正方形，而間距L為6//m，而間距d為5//m。 接著，依圖8C所示之第3步驟，與第1實施形態相同的方 法，在遮蔽罩層28上成長第2磊晶層34。 在此參佐圖10A及圖10B說明第2磊晶層34的成長過程， 圖10A表示第2磊晶層34的初期成長階段，就如該圖所示， 在於成長初期從各開口窗30成長正六角錐或正六角台的 GaN結晶粒36，而如圖10B所示，該GaN結晶粒36在遮蔽罩 層28上橫向成長，於是就各GaN結晶粒36係與其他GaN結晶 O:\55\55588-930212.DOC -24- 591699 粒3 6之間不會產生間隙（Pit)而連結起來。然後，各GaN结晶 粒覆蓋遮lx罩層28’形成其表面為鏡面狀的第2蠢晶層μ。 即往< 10-10〉方向以1/2L偏錯各開口窗3〇的中心位 置，同時往< 1-120>方向複數並設〈1〇-1〇>窗群，因此正 六角錐台的GaN結晶粒3 6幾乎不會產生間隙而成長，結果 得大幅度降低真正内部應力。 再者，與第1實施形態同樣，在於相當於第2磊晶層34的 遮蔽罩層28之遮蔽部上方的範圍中幾乎不會發生由於 結晶粒36之橫向效而產生的差排。 馨 成長第2磊晶層34之後，進入圖8〇所示之第4步驟，藉由 蝕刻處理等去*GaAs基板2，以完成本實施形態的單結 晶基板3 5。 如上述，在本實施例中，以遮蔽罩層28的各開口窗3〇形 狀為邊長2//m之方形。但是，遮蔽罩層28的各開口窗30形 狀及尺吋並不限於此，依照成長條件加以適當調整為理 想。例如··邊長為1〜5 的方向或直徑1〜5/zm的圓形亦籲 可同時，各窗10的形狀並不限於方形及圓形，改為橢圓 形或2多角形亦可。此時，各開口窗30的面積為〇.7/Zm2〜50 二2較理想。假若各開口窗30的面積超過該範圍，在各開 口自30内的蠢晶層34發生大量的缺陷，而產生内部應力增 加的傾向。另_ 士工 々na 力 方面，各開口窗30的面積低於該範圍，貝ij =開口 * 30的形成較困難。同時，也產生蠢晶層^成長速 度降低的彳tf A 3； χ, 、 。再者，各開口窗30的總面積為遮蔽罩層28 、 固30加上遮蔽部的面積之10〜50%為理想。各開
OA55\55588-930212.DOC -25- 591699 口窗30的總面積設定為該範圍時，得明顯降低GaN單結晶 基板的缺陷密度及内部應力。 再者，本實施形態中以間距L為6// m，而間距d為5 # m。 但是，間距L及間距d的長度並不限於此，就間距L設定在 3〜10 a m範圍為理想。假若，間距L超過10/z m，各GaN結 晶粒36相互連結的時間會增加，導致為第2磊晶層34的成長 需t費過多的時間。另一方面，間距L短於3 # m，則會縮 短結晶粒36橫向成長之距離，導致降低橫向成長的效果。 並且’因為相同理由，間距d設定為〇.75LSd$1.3L的範圍 為理想。尤其d=0.87L時，即沿著<ι〇_10>方向鄰接的兩 個開口窗30與存在於該兩個開口窗34的< 1-210>方向，且 離該兩個開口窗34距離最接近的另一開口窗3〇連結起來形 成正二角形時，得結晶粒全面性且無隙縫地排列，從而使 磊晶層34中產生的間隙最少。同時，使GaN單結晶基板的 缺陷密度及内部應力為最少。 再者，< 10-10>窗群32之各開口窗3〇之對於相互鄰接的 < 10-10 >窗群32沿著< 10-10〉方向偏錯的距離未必是正 確的1/2，只要2/5L〜3/5L左右即可得降低内部應力。 再者，遮蔽罩層28的厚度為約範圍内 較理想。假若，遮蔽罩層厚度超過該範圍，_成長中發 生裂痕。反過來，其厚度較該範圍薄，則GaN成長中 基板會受到蒸發損傷。 〔第4實施形態〕 接著茶佐圖11A〜圖UD的製造步驟圖說明第4實施形態
O:\55\55588-930212.DOC -26- 591699 之GaN單結晶基板及其製造方法。本實施形態係除遮蔽罩 層形狀以外與實施形態2相同。 首先，依圖11A所示之第1步驟在GaAs基板2上直接形成 SiN或Si〇2而成的遮蔽罩層38。遮蔽罩層38係利用等離子 CVD等形成厚度約〜5〇〇nm的SiN膜或Si〇2膜，並藉由 光颠刻技術將該SiN膜或Si02膜圖形化而形成。 圖12為圖ΠΑ所示之第1步驟的晶圓平面圖。如圖丨之所 不，本實施形態之遮蔽罩層38形狀與第3實施形態之遮蔽罩 層38形狀為相同。該遮蔽罩層38形成有複數的開口窗， 而將各窗40沿著GaAs基板2的< 11-2>方向以間距乙排列， 以形成< 11-2>窗群42。該< 11-2〉窗群42係將各開口窗4〇 的中心位置對著鄰接的< u_2>窗群42之各開口窗扣往< 11-2>方向各偏錯1/2L，同時往GaAs基板2的〈丨_1〇>方向 以間距d複數並設之。本發明實施形態的遮蔽罩層％與第3 實施形態之遮蔽罩層28有所不同，是只有在如此的各開口 窗之排列方向而已。 形成遮蔽罩層38之後，依圖UB所示之第2步驟，在條帶 狀開口窗40内的GaAs基板2上形成緩衝層24。 接著依圖11C所不之第3步驟，在緩衝層24上成長GaN而 成的磊晶層26。 在本貝施形悲也在初期成長階段從各開口窗扣成長正六 角錐或σ的GaN結晶粒，而該GaN結晶粒在遮蔽罩層31上橫 向成長於疋就各GaN結晶粒係與其他GaN結晶粒之間不會 產生間隙(Pit)而連結起來。然後，各結晶粒覆蓋遮蔽罩
O:\55\55588-930212.DOC -27- 591699 層38 ’形成其表面為鏡面狀的第2磊晶層26。 即往GaAs基板2的< ii_2 >方向以"2L偏錯各開口窗4〇 的中心位置，同時往 方向複數並設< η·2>窗群 42，因此正六角錐或台的GaN結晶粒幾乎不會產生間隙而 成長’結果得大幅降低真正的内部應力。 再者，各開口窗40未必沿著GaAs基板2的< 11-2〉方向延 伸，例如GaAs基板2的方向延伸而形成亦可成長磊 晶層26後，進入圖11D所示之第4步驟，去除基板二而 完成本實施形態之GaN單結晶基板39。假若GaN單結晶基板 39的表面或背面的粗糙程度較大，在表面或背面施以研磨 處理亦可。 如上述說明，依本實施形態的GaN單結晶基板製造方 法，將蠢晶層只成長一次，即可製造出大幅降低結晶缺陷 的GaN基板，且可降低成本。 〔第5實施形態〕 參佐圖13A〜圖13E說明第5實施形態的GaN基板及其製造 方法。 首先，依圖13A所示之第i步驟，在GaAs基板2上與第4實 施形態同樣形成遮蔽罩層38，其厚度約1〇〇11111〜5〇〇11111為理 想。 接著，依圖13B所示之第2步驟在開口窗4〇的GaAs基板2 上形成緩衝層24，其厚度約5〇〇nm〜12〇〇nm為理想。 接著，依圖13C所示之第3步驟，在緩衝層24及遮蔽罩層 38上成長由GaN而成的第1磊晶層44，而該第1磊晶層44的
O:\55\5558S-930212.DOC -28 - 591699 厚度為約50…300 _的範圍之内較理想。在本實施形態 之k各開π固40成長的GaN結晶粒係與第3實施形態及第4 實鉍形愍同樣地與其他GaN結晶之間不會產生間隙㈣)而 相互連結，形成填埋遮蔽罩層38的構造。 在圖別所示之第4步驟，將形成有第1蠢晶層44的晶圓放 置在蝕刻裝置内’ #用王水施以約10小時的蝕刻，以完全 去除GaAs2基板。如此先形成一次厚度約5〇#瓜〜3〇〇/zrn的 GaN單結晶基板。 依圖13E所示之第5步驟，利用上述HvpE法、有機金層氯 化物汽相成長法或MOCVD法等第1磊晶層44上成長GaN而 成的第2磊晶層46，其厚度約100// m〜7〇〇// m，從而形成厚 度約150/z m〜1000# GaN單結晶基板47。 如上述本貫知形態係在成長第2蟲晶層46之前去除GaAs 基板2，是故可預防因GaAs基板2、緩衝層以及磊晶層44、 46之間的熱膨脹係數差距而引起的熱應力之發生。因此， 得製造出與中途未去除GaAs基板2，而將磊晶層成長至最後 的方法比較，少有彎曲或裂痕的高品質GaN單結晶基板。 再者，所以如上述說明將第i磊晶層44的厚度為約3〇〇 # m 以下的原因，係因為第i磊晶層44過於厚，會增加熱應力的 影響。另一方面，所以第！磊晶層44的厚度為約50# m以上 的原因，係因為第1磊晶層44過於薄，機械性強度就變弱， 處理較困難。 雖在此說明，以第4實施形態的遮蔽罩層為遮蔽罩層的情 形。但是，如第2實施形態以具有條帶狀開口窗的遮蔽罩層 O:\55\55588-930212.DOC -29- 為本只施形態的遮蔽罩層亦可。並且，假若GaN單結晶基 板47的表面或反面粗糙程度較大，亦可研磨其表面或反面。 〔第6實施形態〕 接著，參佐圖14說明第6實施形態之單結晶基板及製造方 法。本實施形態的緩衝層及磊晶層的形成方法與第3實施形 怨的方法相同，只有遮蔽罩層的開口窗形狀與第3實施形態 有所不同。 圖14所示為本實施形態所使用之遮蔽罩層料各開口窗形 狀及其佈置。如圖示各開口窗形係成長為方形（長條形”而 就在遮蔽罩層48下一層的第i磊晶層6之< 1〇·1〇>方向為 長方形的長邊方向長方形窗50。各長方形窗5〇係以間距乙 沿著第1磊晶層6的< ΗΜ〇>方向排列，而該< 1〇_1〇>長方 形窗群52係沿著< 10_10>方向對著相鄰的< ι〇_ι〇>長方 形窗群52，往< 1〇-10>方向將各長方形窗5〇的中心位置偏 錯1/2L，而沿著第i爲晶層6的 < 卜21〇>方向以間距d複數 排列。 再者，就間距L而言，假若長方形窗5〇的長邊方向之長度 較長，則第2蠢晶層不會沿著<1〇_1〇>方向橫向成長的： 圍會擴大，因此難以降低内部應力，鑑此設定在約4 #瓜〜2〇 // m的範圍内較為理想。這是因為GaN之往< ι〇_ι〇>方向 的成長較慢，而遮蔽罩層過於長，則第2磊晶層的形成須花 費長一段時間的緣故。 再者，第1磊晶層6的沿著< 1_120>方向相互鄰接之長方 形窗群52的遮蔽罩層寬度（d_w)為約2// m〜1〇# m較理想。這 O:\55\55588-930212.DOC -30- 591699 疋因為假若遮蔽罩層寬度（d_w)太寬，則為六角柱結晶粒速 、‘化須k費長一段時間。反之，遮蔽罩層過於狹窄，則無 法得到橫向成長的效果，難以降低結晶缺陷發生的緣故。 並且各長方形窗50的寬度w為約1 # m〜5 # m理想。這是因為 寬度W過於寬，則發生各長方形窗50内的GaN層中常發生缺 P曰的傾向。反之，寬度w過於狹窄，則各長方形窗50的形成 較困難，而發生第2蠢晶層的成長速度也降低的傾向。 形成如上述的遮蔽罩層48之後與第3實施形態同樣地在 該遮蔽罩層48上成長GaN而成的第2磊晶層12。但是，本實 施形態也在第2磊晶層12的成長初期，從各長方形窗5〇成長 正六角錐台的GaN結晶粒，而該GaN結晶粒在遮蔽罩層48 上橫向成長的結果，各GaN結晶粒則與其他GaN結晶粒之間 不會產生間隙（pit)就連接起來，形成填埋遮蔽罩層的構造。 即’因為將各長方形窗5〇的中心位置以1/2L往第1磊晶層 6的< 1(Μ〇>方向偏錯。同時，將< 1〇_1〇>長方形窗群52 往第1磊晶層6的< 1-210>方向複數並設的緣故，正六角錐 台的GaN結晶粒就不會產生間隙而成長，從而可降低結晶 缺陷的發生及真正的内部應力。 再者，與第3貫施形態同樣地，由於GaN結晶粒的橫向成 長效果在相當於第2磊晶層的遮蔽罩層48之遮蔽部上方的 範圍内，幾乎不會發生差排。 再者，各長方形窗50的形成時，各長方形窗5〇的長邊方 向與第1磊晶層6的<1〇-1〇>方向會一致。因此，可提高成 長在遮蔽罩層48上的第2磊晶層之成長速度。這是因為在
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GaN成長初期會出現成長速度較快速的丨丨^^丨面，而往< 1-210>方向的成長速度加快，從而縮短形成於各長方形窗 50内的島狀GaN結晶粒之連續膜化時間的緣故。 再者’除本實施形態相同之外，不介於第1磊晶層6，直 接在GaN基板2上另形成遮蔽罩層48，亦可提高形成於遮蔽 罩層48上的第2磊晶層之成長速度。此時，使長方形窗5〇之 長邊方向與遮蔽罩層48下一層之GaAs基板2的< U-2>方 向一致較為理。 〔第7實施形態〕 接著參照圖15說明第7實施形態相關之GaN單結晶基板 及製造方法。本實施形態之特徵在於遮蔽罩層之窗形狀， 而緩衝層及磊晶層係與上述各實施形態同樣地形成。 如圖15所示，本實施形態中將遮蔽罩層58的各開口窗形 成正六角形環狀的六角形窗60，而使該六角形窗6〇之六各 邊與遮蔽罩層58之下一層的磊晶層< 10-1〇>方向一致。由 於將六角形窗60的各邊往該方向形成，可提高形成在遮蔽 罩層58上的磊晶層之成長速度。這是因為在GaN的成長初 期，成長速度較快速的{1_211}面，往< 1-21〇>方向成長的 緣故。此外，六角形窗60的窗寬度a為約2//m，正六角形外 側之邊的長度b為約5 // m，而相互鄰接的六角形窗6〇間之 遮蔽罩層寬度w為約3 # m較理想。但是，該等數值並不限 疋於此範圍内。並且圖15的箭頭係表示遮蔽罩層％下一層 的磊晶層之結晶方向。 在遮蔽罩層58上成長磊晶層之後，晶圓上施以蝕刻處
O:\55\55588-930212.DOC -32- 591699 理，以完全去除GaAs基板。並且對GaAs基板的去除面加以 研磨處理，形成本實施形態的GaN單結晶基板。 本實施形態之GaN單結晶基板亦與上述各實施形態相 同’在相當於遮敝罩層上的蠢晶層遮蔽部上方之區域中， 由於GaN結晶粒的橫向成長效果幾乎不會發生差排。 再者，除本實施形態相同之外，不介於磊晶層直接在GaAs 基板上另形成遮蔽罩層58亦可提高形成於遮蔽罩層58上的 第2蠢晶層之成長速度。此時，使六角形窗42的各六邊與 GaAs基板之< 11-2>方向一致而形成之。 〔第8實施形態〕 接著參佐圖16A〜圖16F說明第8實施形態相關之GaN單結 晶基板及其製造方法。 圖16A所示第1步驟的遮蔽罩層8之形成，圖16B所示第2 步驟的緩衝層24之形成’圖16C所示第3步驟的蠢晶層之成 長以及圖16D所示第4步驟的GaAs基板2之去除係與第2實 施形態同樣實施，是故在此省略說明。並且去除GaAs基板2 後的GaN單結晶基板厚度係與第2實施形態同樣約5〇 # m〜3 00 //m左右或該數值以上較為理想。 在圖16E所示之第5步驟中，以圖16D所示之GaN單結晶為 種晶’在磊晶層26上成長GaN而成的磊晶層62,以形成GaN 早結βθ的晶键64。就蠢晶層62的成長方法，與上述各實於 形態同樣有如：HVPE法、有機金屬氣化物汽相成長法或 MOCVD法等。但是，除此外本實施开；態亦可採用升華法， 升華法係指利用如圖22所示裝置的一種成長法，詳述之. O:\55\55588-930212.DOC -33- :原料之GaN粉末92與基板2相互面對而設置的反應爐94 内用高溫送進NHi氣體等，而邊進行GaN粉末的蒸發，一邊 送進呵氣體等，在基板2上成長GaN的—種汽相成長法。 =升華法耗微小控難為困難，卻適合於增加蟲晶層的 厚度’亦即適合於晶旋的絮4。 在本實施形態將反應爐的 溫度設定為約100(TC〜1300°Γ，*、〃 、、，、 u〇c，並以氮氣體為載子氣體將氨 送進約 lOsccm〜lOOsccm。 、接著’依圖16F所示之第6步驟使GaN單結晶的晶錠64成 =硬數片的GaN單結晶基板，就使晶錠64成為複數片咖 單結晶基板的方法而言，有如利用内周齒的薄切器等切判 的方法與沿著GaN單結晶劈開面劈開晶錠料的方法，此外 亦可併用切割處理與劈開處理之兩者。 如上述，本實施形態係將GaN單結晶的晶錠切割或劈開 成複數片。因此簡便作業即可得到降低結晶缺陷的複數片 GaN單結晶基板。等於較上述各實施形態可提高量產性。 再者，晶錠64的高度為約lcm以上較理想，因為晶錠糾 的高度低於1 cm時，未能得量產效果。 再者，本實施形態的製造方法係依據經由圖6a〜圖6D所 示之第2實施形態之製造步驟製造的GaN單結晶基板而形 成晶錠64。但是，本實施形態並不限於該方法，除此外依 據經由第1實施形態〜第7形態之製造步驟的（}你單結晶基 板形成晶錠64亦可。 再者，由於實驗證明：本實施形態的GaN單結晶基板66 係沒有故意摻雜質即可控制為，載子氣體濃度為^型則在於 O:\55\55588-930212.DOC -34- 591699 1 x 1016cm_3〜1 X l〇2Gcnr3的範圍内，電子遷移率在 60cm2〜800cm2的範圍内以及比電阻在於1χ1〇-4Ω cm〜lxi〇 Ω cm的範圍内。 〔第9實施形態〕 接著參佐圖17A〜圖17C說明第9實施形態相關之GaN單結 晶基板及其製造方法。 圖17A所示之第1步驟中，在GaAs基板上形成遮蔽罩層8 及缓衝層24，而遮蔽罩層8及緩衝層24的形成方法係與上述 各實施形態相同。 接著，圖17B所示之第2步驟中一氣呵成地成長GaN而成 的磊晶層68，以形成晶錠7〇。磊晶層68的成長方法與第8實 施形悲的磊晶層62之成長方法相同，而晶錠7〇的高度為約 lcm較理想。 圖17C所示之第3步驟中與第8實施形態之第6步驟同樣地 利用切割處理或劈開處理，使GaN單結晶的晶錠7〇成為複 數片的GaN單結晶基板72。 如上述說明，依照本實施形態，因為將GaN單結晶的晶 錠切割或劈開，簡便的作業即可得到複數片的降低結晶缺 陷的GaN單結晶基板，亦即較第丨實施形態〜第7實施形態可 提高量產性。並且GaN磊晶層的成長係只有一次，是故與 第8實施形態比較亦可得到製造過程的簡便化及降低成本。 再者，本實施形態的GaN單結晶基板72亦與第8實施形態 的GaN單結晶基板66同樣由實驗證明：故意摻雜質而即可 控制為載子氣體濃度為η型則在於ixi〇i6cm·3〜lxl〇2〇cm-3的 O:\55\55588-930212.DOC -35- 591699 範圍内，電子遷移率在60cm2〜8〇〇cm2的範圍内以及比電阻 在於lxl0-4ncm〜lxlOQcm的範圍内。 〔第10實施形態〕 參佐圖18A〜圖18B說明第10實施形態相關之GaN單結晶 基板及製造方法。 9 首先，依照圖18A所示之第1工利用上述第8實施形態所製 k的GaN單結晶基板66上成長蠢晶層74，以形成GaN單結晶 的曰a錠76。就蠢晶層74的成長方法而言，與上述各實施形 態同樣可利用HVPE法、有機金屬氣化物汽相成長法、 MOCVD法或升華法等等。 接著，在圖18所示第2步驟中，利用切割處理或劈開處 理’使GaN單結晶的晶錠76成為複數片的GaN單結晶基板 78 〇 如上述，本實施形態係因為依照既有製造的GaN單結晶 基板製造晶錠。是故，簡便的作業即可得到降低結晶缺陷 的複數片GaN單結晶基板。此外，在本實施形態中以第8實 施形態之GaN單結晶基板66為種晶而製造晶錠。但是，晶 旋的種晶並不限於此，例如：以第9實施形態之GaN單結晶 基板72為種晶亦可。 〔第11實施形態〕 參佐圖19A〜圖19C說明第11實施形態相關之GaN單結晶 基板及製造方法。 首先，依圖19A所示之第1步驟在GaAs基板2上，形成厚 度約50nm〜120nm的缓衝層79。 O:\55\55588-930212.DOC -36- 591699 接著，依圖19B所示之第2步驟不要形成遮蔽罩層，而在 緩衝層79上成長GaN而成的磊晶層81，以形成高度約lcm以 上的GaN單結晶之晶錠83。就磊晶層81的成長方法而言， 可利用HVPE法、有機金屬氯化物汽相成長法、M〇cv=法 或升華法等等。在此，本實施形態係因不要形成遮蔽罩層 之故不會產生麻日日層的;^向成長，而發生不少結晶缺陷。 但疋’增加磊晶層的厚度即可降低差排的發生。 最後，依圖19C所示之第3步驟利用切割處理或劈開處 理’使GaN單結晶的晶錠83成為複數片的GaN單結晶基板 85 〇 如上述，本實施形態係因為切割或劈開㈣單結晶的晶 ，。是故’簡便的作業即可得到降低結晶缺陷的複數片㈣ 單結晶基板。即與第丨實施形態〜第7實施形態比較，可提高 量產性。 〔發光裝置與電子裝置〕 由於上述各實施形態所製造之GaN單結晶基板係因且有 η型之通電性。同時，藉由㈣CVD法等，使含有化㈣活 性層之GaN系層外延成長。是故，得形成發光二極管等之 發光裝置或場效應晶體管（聰FET)等之電子裝置。該等發 光裝置等係因為錢依上述各實施形態所製造之結晶缺陷 少’且高品質GaN基板而製造，因此與利用藍寶石基板的 發光裝置比較，得明顯提高特性。再者，在㈣單結晶基 板上所成長的磊晶層之(0001)面係對著㈣單結晶基板 (〇〇〇υ面平行而進行均質外延成長。是故，得到一致的劈開
O:\55\55588-930212.DOC -37- 591699 面’從而上述發光狀等能具有優異的性能。 圖20所示為使用第3實施形態之GaN單結晶基板35的發 光二極管80。該發光二極管8〇係在GaN單結晶基板35上成 長有GaN緩衝層ίο!、si摻雜η型GaN障壁層1〇2、厚度3Λ的 未摻雜ln〇.45Ga〇.55N井層103、Mg摻雜p型Al〇.2Ga().8N障壁層 1〇4以及Mg摻雜p型GaN接觸層105的一種量子井構造。該發 光一極管80係由於未摻雜inGaN井層1 〇3的組成比率可使發 光顏色變化，例：In的組成比率為〇·2即發光顏色變成藍色。 檢測該發光二極管特性的結果，較習知藍寶石基板的發 光二極管之發光亮度〇5cd，提高到5倍的25cd。 再者，就如此發光二極管的基板，並不限於第3實施形態 的GaN單結晶基板35，當然亦可使用其他實施形態之 早結晶基板。 圖21所示為使用第3實施形態之GaN單結晶基板35的半 導體雷射82。半導體雷射82的構造係在GaN單結晶基板35 上成長有GaN緩衝層1 U、n- GaN接觸層丨！ 2、n-InG95N 覆蓋層 113、n_Al0.08Ga0.92N覆蓋層 114、n_GaN導引層 115、 Si摻雜 In0.15Ga〇 35N(35A)/In〇 〇2Ga〇 〇8(7〇 A)多層之 層 116、p_Al0.2Ga0.8N内部覆蓋層 117、P_GaN導引層 118、 P-AluGaowN覆蓋層119以及p_GaN接觸層12〇,而從其上、 下面取得電極。 該半導體雷射82之振蕩壽命係較習知之數分鐘，超過ι〇〇 小時，得到大幅度的特性提升’具體地說，較過去的振蕩 哥命約1.5分鐘左右，增加至丨2〇小時。
O:\55\55588-930212.DOC -38- 591699 再者，如此半導體雷射係並不限於使用第3實施形態之 GaN單結晶基板3 5，當然亦可使用其他實施形態之GaN單結 晶基板。 此外，雖省略圖示。但是，根據本實施形態之GaN單結 晶基板製場效電晶管區（MESFET)，而測試該場效電晶管特 性的結果，在50(TC的高溫之下，仍得到43mS/mni高互導 (gm) ’由此得知本實施形態之GaN單結晶基板係作為電子 裝置之基板亦有效。 實施例1 參佐圖1A〜圖1D說明第1實施形態的GaN單結晶基板及其 製造方法之一種實施例的實施例1。
GaAs基板2係採用GaAs(lll)面為Ga面的GaAs(lu)八基 板，而緩衝層4、第1磊晶層6以及第2磊晶層12係皆利用圖3 所示之汽相成長裝置，並藉由有機金屬氯化物汽相成長法 形成之。 首先依圖1A所示之第1步驟，藉由有機金屬氯化物汽相成 長法形成緩衝層4。此時，利用電阻加熱電熱器8丨將GaAs 基板2加熱至約500°C，而保持此溫度狀態將三甲基鎵（TMG) 以分壓6χ 1 (T4atm、氣化氫以分壓6χ丨〇、恤、及氨則以分壓 〇.13atm各引進至反應室79。並且緩衝層4的厚度為約8〇〇人。 接著’藉由有機金屬氯化物汽相成長法在緩衝層4上成長 第1磊晶層6。此時，利用電阻加熱電熱器8U#GaAs基板2 加熱至約970 C，而保持此溫度狀態將三甲基鎵（TMG)以分 壓2x10 atm、氯化氫以分壓2xl〇-3atm、及氨則以分壓〇以加
O:\55\55588-930212.DOC -39- 591699 各引進至反應至79。並且以約丨5 # m/hr的成長速度使第工蠢 晶層6的厚度為約4/zni。 接著，依圖1B所示之第2步驟在第1磊晶層6上形成si〇2 而成的遮蔽罩層8。此時，使條帶狀開口窗1〇的長邊方向對 著第1磊晶層6的〔1(Μ〇〕，而遮蔽罩層8的厚度為約 300nm，遮蔽部的寬度p為約5/zm，以及窗寬度Q為約2以 m。接著，依圖1C所示之第3步驟利用有機金屬氯化物汽相 成長法成長第2磊晶層12。此時，利用電阻加熱電熱器8 i加 熱GaAs基板2，其溫度提高至約97〇。(：，而保持該溫度狀態 將二甲基鎵（TMG)以分壓2X i〇-3atm、氯化氫以分壓2χ 10 3atm、及氨則以分壓0 25atm各引進至反應室79。並且以 約20#m/hr的成長速度使第2磊晶層12的厚度為約1〇〇#m。 接著，依圖ID所示之第4步驟將晶圓設置在蝕刻裝置，利 用氨係蝕刻液對GaAs基板2施以約1小時的濕式蝕刻法，而 完全去除GaAs基板2。並且，最後在^触基板的去除面施 以研磨處理，以完成GaN單結晶基板。 由本實施例所制製造之GaN單結晶基板的各特性如下： 即該GaN單結晶基板係基板面為（〇〇〇1)面，其結晶性為依 X光解析則半幅為4.5分，以及差排密度為每單位面積 107(cm·2)左右。由此得知，與習知藍寶石基板上形成 磊晶層的情形之缺陷密度每單位面積為1〇9(cm_2)左右，得 大幅度降低結晶缺陷。 實施例2 多佐圖1A〜圖1D说明第1貫施形態之其他實施例的實施 O:\55\55588-930212.DOC -40- 591699 例2。
GaAs基板2係採用GaAs(lll) A基板，而緩衝層4、第1磊 晶層6以及第2磊晶層12係皆利用圖2所示之汽相成長裝 置，並藉由HVPE法形成之。 首先依圖1A所示之第1步驟，藉由HVPE法形成緩衝層4。 此時’利用電阻加熱電熱器61將GaAs基板2加熱至約500 c ’而保持此溫度狀態將氯化氫以分壓5xl0-3atm、及氨則 以分壓0.1 atm各引進至反應室59。並且緩衝層4的厚度為約 800 A。 接著，藉由HVPE法在緩衝層4上成長第1磊晶層6。此時， 利用電阻加熱電熱器61將GaAs基板2加熱至約970°C，而保 持此溫度狀態將氣化氳以分壓2χ 1 CT2atm、及氨則以分壓 〇·25atm各引進至反應室79。並且以約m/hr的成長速度 使第1蠢晶層6的厚度為約4 # m。 接著，依圖1B所示之第2步驟在第1磊晶層6上形成遮蔽罩 層8。此時，使條帶狀開口窗1 〇的長邊方向對著第丨磊晶層6 的〔10-10〕’而遮罩層8的厚度為約3 OOnm，遮蔽部的寬 度P為約5//m’以及窗寬度Q為約2//m。 接者’依圖1C所不之第3步驟利用HVPE法成長第2蠢晶層 12。此時，利用電阻加熱電熱器61加熱GaAs基板2,其溫度 k面至約9 7 0 C ’而保持該溫度狀癌將氣化氮以分壓2 5 X 1〇、1111、及氨則以分壓〇.25&加各引進至反應室79。並且以 約100 // m/hr的成長速度使第2磊晶層12的厚度為約1〇〇 μ m。如上述本實施例係因為利用HVPE法，與利用有機金屬 O:\55\55588-930212.DOC -41- 591699 氣化物汽相成長法的實施例1比較，可提高磊晶層的成長迷 度。 接著，依圖1D所示之第4步驟將晶圓設置在餘刻裝置，利 用氨係蝕刻液對GaAs基板2施以約1小時的濕式蝕刻法，而 完全去除GaAs基板2。並且，最後在GaAs基板2的去除面施 以研磨處理，以完成GaN單結晶基板13。 由本實施例所製造之GaN單結晶基板的各特性如下： 即該GaN單結晶基板係基板面為（〇〇〇 ^面，其結晶性為依 X光解析則半幅為4.5分，以及差排密度為每單位面積為5χ l〇7(cm2)左右。由此得知，與習知藍寶石基板上形成GaN 蟲晶層之缺陷密度每單位面積為109(cm_2)左右的情形比 較’得大幅度降低結晶缺陷。 實施例3 接著，參佐圖6A〜圖6D說明第2實施形態之實施例的實施 例3 〇
GaAs基板2係採用GaAs(lll)面為As面的GaAs(lll) B基 板’而緩衝層24及第2磊晶層26均以圖3所示之汽相成長裝 置，並藉由有機金屬氣化物汽相成長法形成之。 首先依圖6A所示之第1步驟在GaAs基板2上形成緩衝層 8 °此時’使條帶狀開口窗1〇的長邊方向對著（^^基板2的 〔11-2〕方向，而遮蔽罩層8的厚度為約35〇nrn，遮蔽部的 寬度P為約4/zm，以及窗寬度Q為約2//m。 接著’依圖6B所示之第2步驟利用有機金屬氯化物汽相成 長法形成緩衝層24。此時，利用電阻加熱電熱器8丨加熱GaAs
O:\55\55588-930212.DOC -42- 591699 基板2，其溫度提高至約5〇〇°C，而保持該溫度狀態將三甲 基鎵（TMG)以分壓6xl0_4atm、將氯化氫以分、 及氨則以分壓O.latm各引進至反應室79。並且使緩衝層24 的厚度為約700A。 接著，依圖6C所示之第3步驟利用有機金屬氯化物汽相成 長法在緩衝層24成長蠢晶層26 。此時，利用電阻加熱電熱 器81加熱GaAs基板2，其溫度提高至約以代，而保持該溫 度狀態將三甲基鎵（TMG)以分壓3xl〇-3atm、將氣化氫以分 壓3xl〇 3atm、及氨則以分壓〇.2atm各引進至反應室79。並 且成長速度為約30// m/hr，而使磊晶層26的厚度為約100// m ° 接著，依圖6D所示之第4步驟將晶圓設置在蝕刻裝置，利 用氨係蝕刻液對GaAs基板2施以約1小時的濕式蝕刻法，而 完全去除GaAs基板2。並且，最後在GaAs基板2的去除面施 以研磨處理，以完成GaN單結晶基板27。 依本實施例所製造之GaN單結晶基板係差排密度為每單 位面積2xl〇7(cm 2)左右。由於得知，本實施例所製造之 單結晶基板係與第1實施例及第2實施例之GaN單結晶基板 比較，雖然差排密度大，但是，與習知藍寶石基板上形成 GaN蠢晶層之情形比較，得大幅度降低結晶缺陷。同時， 本實施例之製造步驟次數係較第1實施例及第2實施例少， 故得降低成本。 實施例4 接著，參佐圖8A〜圖8D說明第3實施形態之實施例的實施 O:\55\55588-930212.DOC -43- 591699 例4。
GaAs基板2係採用GaAs(lll) As基板，而緩衝層4、第1磊 晶層6及第2磊晶層34係皆以圖3所示之汽相成長裝置，並藉 由有機金屬氯化物汽相成長法形成之。 首先依圖8A所示之第丨步驟藉由有機金屬氣化物汽相成 長法形成緩衝層4。此時，利用電阻加熱電熱器“加熱GaAs 基板2，其溫度提咼至約5〇〇 ◦，而保持該溫度狀態將三曱 基嫁（TMG)以分壓6χ 1 〇-4atm、將氣化氫以分壓6χ丨〇_4atm、 及氨則以分壓o.latm各引進至反應'室79。並且使緩衝層24 的厚度為約700A。 接著，藉由有機金屬氯化物汽相成長法在緩衝層4成長第 1磊晶層6 。此時，利用電阻加熱電熱器“加熱基板 2，其溫度提高至約97〇t，而保持該溫度狀態將三甲基鎵 (TMG)以分壓2x10 3atm、將氯化氫以分壓2xl〇-3atm、及氨 則以分壓0.2atm各引進至反應室79。並且以約丨5以m/hr的成 長速度使磊晶層6的厚度為約2/am。 接著，依圖8B所示之第2步驟在第！磊晶層6上形成si〇2 而成的在遮蔽罩層28。此時，使開口窗3〇為邊長m正方 形，而窗群32的間距L為6//m，間距d為5 。並且將相互 鄰接的< ιο-ιο>窗群32往< 10_10>方向偏錯3#m。 接著，依圖8C所示之第3步驟利用有機金屬氣化物汽相成 長法使第2磊晶層34成長。此時，利用電阻加熱電熱器8丨加 熱GaAs基板2,其温度提高至約⑺⑻它，而保持該溫度狀態 將二甲基鎵（TMG)以分壓4xl〇-3atm、將氯化氫以分壓4χ O:\55\55588-930212.DOC -44- 591699 10 atm及氣則以分壓〇.2atm各引進至反應室79。並且使 成長速度為約25#m/hr，而第2磊晶層12的厚度為約1〇〇/zm 接著，依圖8D所示之第4步驟將晶圓設置在蝕刻裝置，利用 王水對GaAs基板2施以約1〇小時的蝕刻，而完全去除GaAs 基板2。並且，最後在〇^^基板2的去除面施以研磨處理， 以完成GaN單結晶基板3 5。 由本實施例所製造之GaN單結晶基板的各特性如下： 即缺陷密度為約3xl07(cnr2)左右，比過去明顯降低，而 也未觀察到裂痕。再者，另外省略遮蔽罩層的形成步驟製 造之GaN單結晶基板的曲率半徑係約65ηιιη，但是，本實施 例之GaN單結晶基板曲率半徑為約77〇mm，由此得相當降低 GaN單結晶基板的彎曲。此外，過去0.05Gpa的内部應力也 本貫施例之GaN單結晶基板則降低至約1/1〇的〇.〇〇5GPa。 GaN單結晶基板之内部應力係由上述石頭之公式（公式2)計 异之。並且利用空穴測驗計算電特性的結果，就η型載子濃 度為2xl018cnr3，載子遷移率為18〇crn2/v · S。 實施例5 接著，參佐圖13A〜圖13E說明第5實施形態之實施例的實 施例5。
GaAs基板2係採用GaAs(lll) A基板，而緩衝層24、第1 磊晶層44及第2磊晶層46係皆以圖3所示之汽相成長裝置， 並藉由HVPE法形成之。 首先依圖13 A所示之第1步驟在GaAs基板2上形成遮蔽罩 層38，此時，使開口窗40為直徑2// m的圓形，而< 11-2> O:\55\55588-930212.DOC -45- 591699 窗群32的間距L為6 // m，間距d為5 // m。並且將相互鄰接的 < 11-2 >窗群往<11-2 >方向偏錯3/zm。 接著，依圖13B所示之第2步驟在開口窗40内的GaAs基板 2上利用HVPE法形成緩衝層4。此時，利用電阻加熱電熱器 61加熱GaAs基板2，其溫度提高至約5〇〇。(：，而保持該溫度 狀態將三甲基鎵（TMG)以分壓6xl0_4atm、將氣化氫以分壓 6xl(T4atm、及氨則以分壓〇.iatm各引進至反應室59。並且 使緩衝層24的厚度為約700A。 接著，依圖13C所示之步驟，藉由HVPE法在缓衝層24上 成長第1磊晶層44。此時，利用電阻加熱電熱器61加熱GaAs 基板2，其溫度提咼至約970°C，而保持該溫度狀態將三甲 基鎵（TMG)以分壓5xl(T3atm、將氣化氳以分壓5xl〇-3atm、 及氨則以分壓0.25atm各引進至反應室59。並且以約25 # m/hr的成長速度使第1磊晶層44的厚度為約5〇# m。 接著，依圖13D所示之第4步驟將晶圓設置在蝕刻裝置， 利用王水對GaAs基板2施以約10小時的蝕刻，而完全去除 GaAs基板2，如此先形成一次厚度約5〇// m薄的GaN單結晶 基板。 接著，依圖13E所示之第5步驟在藉由HvpE法在第i磊晶 層44上成長厚度約l80/z m的GaN而成之第2磊晶層46;其成 長溫度為ioo°c，氣化氳之分壓係2xl0-2atm，而氨則分壓 〇_2atm ,以及成長速度約100# m/hr，從而形成厚度約 # m的GaN單結晶基板47。 如上述形成之本實施例GaN單結晶基板係測試的結果得 O:\55\55588-930212.DOC -46- 知：基板表面之缺陷密度明顯的降低，呈現約2x107(cm_2)， 也未觀察到裂痕。並且GaN單結晶基板的彎曲也較過去降 低，内部應力亦非常小，呈現〇.〇〇2GPa。 實施例6 參佐圖16A〜圖16F說明第8實施形態之實施例的實施例 6 〇 本實施例中GaAs基板2係採用GaAs(lll) A基板，而缓衝 層24、磊晶層26以及磊晶層62係皆利用圖2所示之汽相成長 裝置，並藉由HVPE法形成之。 首先依圖16A所示之第1步驟，藉由HVPE法在GaAs基板2 上形成遮蔽罩層8。此時，使條帶狀開口窗10的長邊方向對 著GaAs基板2的<11-2 >，而遮蔽罩層8的厚度為約 3 00nm，遮蔽部的寬度P為約5//m，以及窗寬度Q為約3/zm。 接著依圖16B所示之第2步驟加熱GaAs基板2，其溫度提 高至約500°C，而保持此溫度狀態在條帶狀開口窗10内的 GaAs基板2上利用HVPE法形成緩衝層24，該緩衝層24之厚 度為約800A。 接著依圖16C所示之第3步驟加熱GaAs基板2，其溫度提 高至約950°C，而保持此溫度狀態在缓衝層24上利用HVPE 法形成厚度為約200 // m的磊晶層26。 接著，依圖16D所示之第4步驟利用王水施以蝕刻，去除 GaAs基板2。 圖16E所示之第6步驟則使反應室59内溫度為1020°C，而 保持該溫度狀態在於磊晶層26上利用HVPE法使該磊晶層 O:\55\55588-930212.DOC -47- 591699 26更為厚’以形成GaN單結晶的晶錠64。該晶錠μ的形狀 係上面中央部位稍微㈣，從底部至上自中央部位之高度 約2cm，外徑為約55mm。 回又 接著依圖16F所示之第6步驟利用内周齒薄切器切割晶錠 64而彳于到外徑約55mm、厚度約35〇#扭的單結晶基板 66共20片。该GaN單結晶基板66上未發現明顯彎曲的發 生。此外，在切割處理後GaN單結晶基板66上加以擦光^ 磨以及完成階段的最後研磨。 上述實施例1〜實施例5由於一次的製造處理只能得到丨片0 單結晶基板，但是本實施例則由於一次的製造處理即得到 2〇片基板。並且，製造成本降低至實施之約65% 。如此本 實施例可以得到大幅度的降低成本，同時得縮短每一片的 製造時間。 再者，測試得自晶錠64最頂端部位的GaN單結晶基板66 之電特性的結果，載子濃度為η型2xl〇 18cm-3，電子遷移率 為 200cm2/Vs，比電阻為 〇.〇i7Qcm。 再者，測試得自晶錠64最下端部位的GaN單結晶基板66 · 之電特性的結果，載子濃度為η型8xl〇18cm_3，電子遷移率 為 150cm2/Vs，比電阻為 〇.〇〇6Qcln。 因此’晶錠64中間部位的特性可以品質保證為在於上述 數值之間或其近旁，而可以省略整體檢查的程序。 再者’利用GaN單結晶基板66製造以lnGaN為發光層的 LED ’結果與習知藍寶石基板比較，發光亮度增加$倍。所 以增加發光亮度的原因係可能因為習知led在活性層内有 O:\55\55588-930212.DOC -48 - 591699 存在不少貫穿差排，但是本實施例則在活性層内不會存在 貫穿差排。 實施例7 參佐圖16 A〜圖16F說明第8實施形態之另一實施例的實 施例7。 本實施例中GaAs基板2係採用GaAs(l 11) A基板，而緩衝 層24、磊晶層26以及磊晶層62係皆利用圖2所示之汽相成長 裝置，並藉由HVPE法形成之。 首先依圖16A所示之第1步驟，在GaAs基板2上形成遮蔽 罩層8。此時，使條帶狀開口窗10的長邊方向對著GaAs基板 2的<11-2>，而遮蔽罩層8的厚度為約5〇〇nm，遮蔽部的寬 度P為約5//m，以及窗寬度Q為約3//rn。 接著依圖16B所示之第2步驟加熱GaAs基板2，其溫度提 南至約490°C，而保持此溫度狀態在條帶狀開口窗1〇内的 GaAs基板2上利用HVPE法形成緩衝層24，該緩衝層24之厚 度為約800A。 接著依圖16C所示之第3步驟加熱GaAs基板2，其溫度提 南至約970 C ’而保持此溫度狀態在緩衝層24上利用有機金 屬氯化物汽相成長法形成厚度為約25 # m的磊晶層26。 接著，依圖16D所示之第4步驟利用王水施以蝕刻，去除 GaAs基板2 〇 圖16E所不之第5步驟則使反應室乃内溫度為1〇〇〇它，而 保持5亥〉凰度狀怨使磊晶層62更為厚，以形成GaN單結晶的 曰曰錠64。，亥晶錠64的形狀係上面中央部位稍微凹陷，從底
O:\55\55588-930212.DOC -49- 591699 部至上面中央部位之高度約3cm，外徑為約3〇麵。 接著依圖16F所示之第6步驟利用内周齒薄切器切割晶鋼 64 ’而得到外徑約2〇〜3〇_、厚度約彻"瓜的⑽軍社曰 基板66共25片。該GaN單結晶基板66上未發現明顯彎曲: 發生。此外，在切割處理後GaN單結晶基板66上加以擦光
研磨以及完成階段的最後研磨。 T
上述實施例1〜實施例5由於一次的製造處理只能得到ι片 單結晶基板，但是本實施例則由於一次的製造處理即得到 25片基板。並且，製造成本降低至實施之約65% 。如此本 實施例可以得到大幅度的降低成本，同時得縮短每一片的 製造時間。 再者，測試得自晶錠64中間部位的GaN單結晶基板“之 電特性的結果，載子濃度為nS2xi〇i8cm-3，電子遷移率為 250cm2/Vs，比電阻為 〇.〇i5Qcm。 實施例8 參佐圖17A〜圖17C說明第9實施形態之實施例的實施例 本實施例中GaAs基板2係採用GaAs(lll) A基板，而緩衝 層24以及磊晶層68係均利用圖2所示之成長裝置，並藉由 HVPE法形成之。 首先依圖17A所示之第1步驟，在GaAs基板2上形成遮蔽 罩層8。此時，使條帶狀開口窗1 〇的長邊方向對著GaAs基板 2的<11-2 >，而遮蔽罩層8的厚度為約25 Onm，遮蔽部的寬 度P為約5/zm，以及窗寬度Q為約3/zm。並且，形成遮蔽罩 O:\55\5S588-93Cm2.DOC -50- 591699 =8之後，使（^^基板2的溫度為約5〇〇1，而保持該溫度狀 態藉由HVPE法在窗！ 〇内的GaAs基板2上形成磊晶層68。並 且使緩衝層24的厚度為約9〇OA。 接著依圖17C所不之第2步驟加熱^七基板2，其溫度提
呵至約iooo°c，而保持此溫度狀態在緩衝層24上利用HvpE 法成長磊晶層68，以形成GaN單結晶的晶錠7〇。該晶錠7〇 的形狀係上面中央部位稍微凹陷，從底部至上面中央部位 之南度約1.6cm。 接著依圖17C所示之第3步驟利用内周齒薄切器切割晶錠 _ 7〇，而得到厚度約300 # m的GaN單結晶基板72共12片。該 GaN單結晶基板72上未發現明顯彎曲的發生。此外，在切 割處理後GaN單結晶基板72上加以擦光研磨以及完成階段 的最後研磨。 上述實施例1〜實施例5由於一次的製造處理只能得到i片 - 單結晶基板，但是本實施例則由於一次的製造處理即得到 12片基板。並且，製造成本降低至實施之約6〇% 。如此本 實施例可以得到大幅度的降低成本，同時得縮短每一片的 修 製造時間。 再者’測試得自晶錠70中間部位的GaN單結晶基板72之 電特性的結果，載子濃度為11型1:<101\111-3，電子遷移率為 100cm2/Vs，比電阻為 〇.〇〇5Qcm。 實施例9 參佐圖13A〜圖18B說明第10實施形態之實施例的實施例 〇:\55\55588-9302i2.DOC -51- 591699 首先，依圖1 8 A所示之第1步驟在於實施例6中所製造之 GaAs單結晶基板上成長磊晶層74，以形成GaN單結晶的晶 錠76。此時，該磊晶層74係藉由Hvp]^^，同時GaN基板2 的溫度為約1 ο 1 〇 c的狀態之下成長之。並且該晶錠76的形 狀係上面中央部位稍微凹陷，從底部至上面中央部位之高 度約2.5cm，外徑為約55mm。 接著依圖18B所示之第2步驟利用内周齒薄切器切割晶錠 76，而得到外徑約50mm、厚度約6〇〇#111的（^1^單結晶基板 78共15片。 上述實施例1〜實施例5由於一次的製造處理只能得到j片 單結晶基板，但是本實施例則由於一次的製造處理即得到 15片基板。並且，就製造成本，依與實施例丨相同步驟製造 的情形比較，降低至約55% 。如此本實施例可以得到大幅 度的降低成本，同時得縮短每一片的製造時間。 再者，測試得自晶錠76中間部位的GaN單結晶基板”之 電特性的結果，載子濃度為n型lxl〇ncm-3，電子遷移率為 650cm2/Vs，比電阻為 〇.〇〇8Qcm。 貫施例1 0 接著，參佐圖18A〜圖18B說明第10實施形態之另一實施 例的實施例1 〇。 首先，依圖18A所示之第1步驟在於實施例7中所製造之 GaN單結晶基板上成長磊晶層74，以形成GaN單結晶的晶錠 —此日守，该磊晶層74係利用圖22所示之成長裝置，同時 藉由升華法，在GaAs基板2的溫度為約12〇〇〇c的狀態之下成
〇：\55\55588-93〇212.D〇C -52- 長之:該晶錠76係與實施例6〜實施例9之晶錠比較呈現平 土一從底部至上面中央的高度約〇.9cm，外徑為約35mm。 接著依圖18B所示之第2步驟利用内周齒薄切器切割晶鍵 76,而得到外徑約35mm、厚度約5ooパm的GaN單結晶基板 78共5片。 上述貫％例1〜實施例5由於一次的製造處理只能得到i片 單結晶基板，但是本實施例則由於一次的製造處理即得到5 片基板。並且，就製造成本，與實施例丨比較，降低至約⑽ % 。如此本實施例可以得到大幅度的降低成本，同時得縮 短每一片的製造時間。 再者，測試得自晶錠76中間部位的GaN單結晶基板78之 電特性的結果，載子濃度為η型lxl〇18cm·3，電子遷移率為 200cm2/Vs，比電阻為 〇.〇3 Ω cm。 實施例11 接著’參佐圖19A〜圖19C說明第11實施形態之實施例的 實施例11。 首先，依圖19A所示之第1步驟藉由HVPE法在於加熱製 500°C之GaAs單結晶基板2上形成厚度約90nm之由GaN而成 的緩衝層79。並且使用GaAs(lll)B基板為GaAs基板。 接著，依圖19B所示之第2步驟藉由HVPE法在緩衝層79 上形成由GaN而成的磊晶層81，以形成GaN單結晶的晶錠 83。此時，該磊晶層81係藉由HVPE法，在GaAs基板2的溫 度為約1030°C的狀態之下成長之。該晶錠83的形狀係上面 中央部位稍微凹陷，從底部至上面中央部位之高度為約 O:\55\55588-930212.DOC -53- 1.2cm 〇 最後依圖19C所示之第3步驟利用内周齒薄切器切割晶旋 83，而得到厚度約300 //m的GaN單結晶基板85共10片。 上述實施例1〜實施例5由於一次的製造處理只能得到i片 單結晶基板，但是本實施例則由於一次的製造處理即得到 10片基板。並且，就製造成本，與實施例1比較，降低至約 70% ，同時得縮短每一片的製造時間。 再者，測試得自晶錠83中間部位的GaN單結晶基板78之 電特性的結果，載子濃度為n型1x1 〇19crn·3，電子遷移率為 100cm2/Vs，比電阻為 〇.〇5Qcm。 利用在產業上的可能性 如上述說明，本發明之GaN單結晶製造方法的過程中， 在遮蔽罩層的各開口窗内形成有GaN核，而該GaN核是在遮 蔽罩層上漸漸往著橫向，即往著未形成遮蔽罩層之開口窗 的遮蔽部上方，沒有任何障礙物自由地形成橫向成長。是 故，依本發明之GaN單結晶基板製造方法，可以有效且確 貫也彳于到大巾田度卩+低結晶缺陷的本發明之單結晶基 板。 【元件符號說明】 2 GaAs基板 4 緩衝層 6 第1磊晶層 8 遮蔽罩層 10 條帶狀開口窗
O：\55\55588-930212.D〇C 591699 12 弟2蠢晶層 13 GaN單結晶基板 14 差排 16 低差排密度區域 24 緩衝層 26 蠢晶層 27 GaN單結晶基板 28 遮蔽罩層 30 開口窗 32 窗群 34 第2①蠢晶層 35 GaN單結晶基板 36 GaN結晶粒 38 遮蔽罩層 39 GaAs單結晶基板 40 開口窗 42 窗群 44 第1蠢晶層 46 第2蠢晶層 47 GaN單結晶基板 48 遮蔽罩層 50 長方形窗 51 第1氣體引進孔 52 長方形窗群
O:\55\55588-930212.DOC -55- 591699 53 第2氣體引進孔 55 第3氣體引進孔 57 排氣孔 58 遮蔽罩層 59 反應室 60 六角窗 61 電阻加熱電熱器 62 蠢晶層 63 供應孔 64 晶疑 65 旋轉支承構件 66 GaN單結晶基板 68 蠢晶層 70 晶疑 71 第1氣體引進孔 72 GaN單結晶基板 73 第2氣體引進孔 74 蠢晶層 75 第3氣體引進孔 76 晶旋 77 排氣孔 78 GaN單結晶基板 79 反應室 80 發光二極體
O:\55\55588-930212.DOC -56- 591699 81 電阻加熱電熱器 82 半導體雷射 83 晶鍵 85 GaN單結晶基板 90 成長裝置 92 GaN粉末 94 反應爐 101 GaN緩衝層 102 Si摻雜η型GaN障壁層 103 未換雜 Ino.45Gao.55N 井層 104 Mg摻雜p型Alo.2Gao.8N障壁層 105 Mg摻雜p型GaN接觸層 111 GaN緩衝層 112 η-GaN接觸層 113 n-In〇.()5Ga〇.95N覆蓋層 114 η-八1〇.〇8〇&〇.92^覆盍層 115 η-GaN導引層 116 MQW 層 117 p-Al〇.2Ga0.8N内部覆蓋層 118 p-GaN導引層 119 p-Al〇.〇8Ga〇.92N 覆盍層 120 p-GaN接觸層 O:\55\55588-930212.DOC -57-

Claims (1)

  1. 591699 上述條帶狀開口窗係在上述由GaN而成之該下層磊晶 層的< 1(M0>方向延伸，其窗寬度係在〇.3/z m〜1〇# m的 範圍内，遮叙罩寬度係在2// m〜20 // m範圍内。 4·如申請專利範圍第丨項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中·· 上述條帶狀開口窗係在上述由GaN而成之該下層磊晶 層之< 1_210>方向延伸，其窗寬度係在〇·3# m〜1〇# m的 範圍内，遮蔽罩寬度係在2//111〜2()//111範圍内。 5·如申請專利範圍第2項之GaN單結晶基板的製造方 法，其中： 上述遮蔽罩層之該開口窗係條帶狀之條帶窗。 6·如申請專利範圍第5項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 上述條τ狀開口窗係在上述GaAs基板之< 11-2 >方向 延伸，其窗寬度係在〇.3#m〜10#111的範圍内，遮蔽罩寬 度係在2 # m〜20 // m範圍内。 7.如申請專利範圍第5項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 上述條帶狀開口窗係在上述GaAs基板上<i-i〇>方向 延伸，其窗寬度係在0.3//m〜10#m的範圍内，遮蔽罩寬 度係在2 // m〜20 # m範圍内。 8·如申請專利範圍第2項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： /、 上述磊晶層成長步驟之後，更具備： O:\55\55588-930212.DOC _ 2 - 591699 9. ίο. 11. 12. 13. GaAs基板去除步驟，去除上述GaAs基板；及 研磨步驟，研磨上述遮蔽罩層、上述緩衝層下面及上 述日日層之上面。 如申請專利範圍第2項的GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 上述GaAs基板為GaAs(m)A基板或GaAs(m)B基板。 如申請專利範圍第2項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 藉由氫化物VPE法形成上述緩衝層。 如申印專利範圍第2項的GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 八 藉由氫化物VPE法形成上述磊晶層。 如申請專利範圍第2項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： ’ 上述蟲晶層是在厚度5#]11〜3〇〇//111的範圍内成長，而 該蠢晶層成長步驟之後，更具備： GaAs基板去除步驟’去除該GaAs基板的；及 第2蠢晶層疊層成長步驟，在上述磊晶層上疊層成長由 GaN所構成之第2磊晶層。 如申請專利範圍第1項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中·· 將上述遮蔽罩層之該開口窗在上述下層磊晶層之< 10-10 >方向以間距L複數排列，以形成< 1 〇_丨〇 >窗群， 同時，以間距d(0.75L$d$ 1.3L)將該< 10-10〉窗群在該 O:\55\55588-930212.DOC 591699 上述下層磊晶層之<1-210>方向複數並設。 M·如申請專利範圍第13項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 上述各< 1 0-1 0 >窗群，相對上述各開口窗的中心位置 相鄰的該< 1 〇-1 〇 >窗群之上述各開口窗中心位置，在< 1〇-10>方向偏錯約1/2L而並設。 1 5·如申請專利範圍第2項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 在於上述GaAs基板之（ill)面上，將上述遮蔽罩層之該 開口窗以間距L在< 11 -2 >方向複數排列，以形成 < 丨1-2 >窗群，同時，以間距以欠〇 75L$ 13L)將該< >窗群在該GaAs基板（ill)面的<-11〇>方向複數並設。 16·如申請專利範圍第15項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 上述各< 11 -2 >窗群係相對上述各開口窗的中心位置 相鄰的該< 11 -2 >窗群之該各開口窗中心位置在 < 丨 >方向偏錯約1/2L而並設。 17_如申請專利範圍第13項至第16項中任一項之QaN單結晶 基板的製造方法，其中·· 上述各開口窗之間距L係在於3 # m〜^之範圍内。 18β如申凊專利範圍第1至8項及第13至16項中任一項的GaN 單結晶基板的製造方法，其中： 上述遮蔽罩層的該開口窗形狀為圓形或橢圓形或多角 形之任一種。 O:\55\55588-930212.DOC -4- 19.:申請專利範圍第⑴項及第13至16項中任一項的GaN 單結晶基板製造方法，其中·· 上述遮蔽罩層的各開口窗之面積為Ο.”〆，"， 2〇. 請專利範圍第⑴項及第13至16項中任—項的㈣ 單結晶基板的製造方法，其中·· 上述遮蔽罩層之該各開口窗係邊長為1〜5# _方形或 直牷1〜5 /z m的圓形。 21·=申請專利範圍第!至8項及第13至16項中任一項的⑽ 單結晶基板的製造方法，其中·· 上述各開口南之總面積為所有上述開口窗面積加上未 形成上述開口窗之遮蔽部的總面積之10〜50〇/〇。 22·如申請專利範圍第1項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： ’、 上述遮蔽罩層之該開口窗係以上述下層磊晶層之< 1〇-1〇>方向為長邊方向的長方形窗，而將該長方形窗以 間距[沿著該<1(MG>方向複數排列，以形成<1(M0> 長方形固群，同時將< 10_10>長方形窗群以間距d在上述 下層磊晶層之< 方向複數並設。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之G a N單結晶基板的製造方法，1 中： /、 上述各< 1 (M 〇 >長方形窗群係相對上述各長方形窗中 心位置相鄰的該<1〇-1〇>長方形窗群之各長方形窗的中 心位置’以約1/2L偏錯而並設。 24·如申請專利範圍第2項之GaN單結晶基板的製造方法，1 O:\55\55588-930212.DOC 591699 中： 上述遮蔽罩層之該開口窗係以上述GaAs基板之<;π_2 >方向為長邊方向的長方形窗，而在上述GaAs基板之 (111)面上將該長方形窗以間距乙在< u_2>方向複數排 列，以形成< 11-2>長方形窗群，同時將上述< u_2>長 方形窗群以間距d在<-11()>方向複數並設。 25. 26. 27. 28. 如申叫專利圍第24項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 上述各〈U-2〉長方形窗群係相對上述各長方形窗中 ^位置相鄰的該< U_2>長方形窗群之各長方形窗的中 心位置，以約1/2L偏錯而並設。 如申明專利範圍第22項至第25項中任一項的GaN單結晶 基板之製造方法，其中： *上述長方形窗之間距_…2〇…⑭該長方形 囪之長邊方向相互鄰接的上述長方形窗間之遮蔽罩長為 1 # m〜4 上述各長方形窗之寬度w為〜5”，同 在上述長方形狀之s亥開口窗的短邊方向相互鄰接的 上述長方形窗群間之遮蔽罩寬度(“)為2# m〜10… 如申請專利範圍第i項之GaN單結晶基板的製造方法，其 中： 上述遮蔽草層之各開口窗係形狀為六角形環狀的六角 窗’而該六角窗之六個料方向為上述下層㈣晶層之 <10-10〉方向。 女口申請專利範圍篦2 j苜夕r- /丨 靶固弟2項之GaN早結晶基板的製造方法，其 O:\55\55588-930212.DOC -6- 591699 中： 上述遮蔽罩層之各開口窗係其形狀為六角形環狀的六 角窗，而該六角窗之六個各邊方向為上述GaAs單結晶基 板之< 11_2>方向。 29. 30. 31. 32. 如申研專利範圍弟1至8項、第13至16項、第22至25項、 第27項及第28項中任一項的GaN單結晶基板之製造方 法，其中： 上述遮蔽罩層係由Si〇2、SiN而形成。 如申請專利範圍第1項至第4項、第5項至第7項、第9項至 第11項、第13項至第16項、第22項至第25項、第27項及 第28項中任一項的GaN單結晶基板製造方法，其中： 更具備有去除上述GaAs單結晶基板之步驟。 如申租專利範圍第1至8項、第13至16項、第22至25項、 第27項及第28項中任一項的GaN單結晶基板製造方法，其 中： 在上述蠢晶層成長步驟中，有係使上述磊晶層成長， 以形成G a N單結晶的晶錠，並具備將該晶錠切割成複數片 之切割步驟。 如申請專利範圍第1至8項、第13至16項、第22至25項、 第27項及第28項中任一項的GaN單結晶基板製造方法，其 中： 在於上述蠢晶層成長步驟中，係使上述磊晶層成長， 以形成GaN單結晶的晶鍵，並具備將該晶錠劈開成複數片 之劈開步驟。 O:\55\55588-930212.DOC -7 - 591699 3 3 · —種GaN單結晶基板之製造方法，其中 更具備有：晶錠形成步驟，在如申請專利範圍i項至第 32項中任-項之製造方法得到的⑽單結晶基板上，成長 由GaN所構成的磊晶層，以形成⑽單結晶的晶錠；及 切割步驟，將該晶鍵切割成複數片。 34. —種GaN單結晶基板之製造方法，其中：
    劈開步驟，將該晶錠劈開成複數片。 3 5 · —種GaN早結晶基板，其至少包含： 緩衝層； 更具備有：晶鍵形成步驟，在如中請專利範圍i項至第 32項中任—項之製造方法得到的㈣單結晶基板上，成長 由GaN所構成的蠢晶層，以形成㈣單結晶的晶鍵；及、 下層磊晶層，形成於上述緩衝層上； 遮蔽罩層，形成在上述下層磊晶層上，且具有相互隔 離佈置的複數開口窗；及 磊晶層，由GaN所構成，同時在上述遮蔽罩層及上述下 層蠢晶層上疊層。 3 6. —種GaN單結晶基板，其至少包含·· 遮蔽罩層，其具有相互隔離佈置的複數開口窗； 緩衝層，形成於上述遮蔽罩層之各開口窗内；及 磊晶層，由GaN所構成，同時在上述遮蔽罩層及上述緩 衝層上疊層。 ' 3 7.如申請專利範圍第35項之GaN單結晶基板，其中： 上述遮蔽罩層之該開口窗以間距L在磊晶層< O:\55\55588-930212.DOC 591699 方向複數排列，以形成<1(Μ〇>窗群，同時，以間距 d(0_75L$dS 1.3L)將該< 1〇_10>窗群在上述下層磊晶層 之< 1-210>方向複數並設，上述各< 1〇_1〇>窗群係相對 上述各開口窗中心位置相鄰的< 1〇_1〇>窗群之上述各開 口囪中心位置，在上述<1〇-1〇>方向偏錯約1/2乙而並設。 38·如申請專利範圍第35項至第37項中任一項的GaN單結晶 基板，其中： 與上述磊晶層之上述遮蔽罩層之接觸面相離至1〇#瓜 範圍内，且未形成有上述遮蔽罩層之上述開口窗的遮蔽 0 P上$成有較上述開口窗上方區域差排密度低的低差 排密度區域，上述磊晶層之上述低差排密度區域的差排 密度為1X108cnT2以下。 39.如申請專利範圍第35項至第37項之任一項的單結晶 基板，其中： · 在與上述磊晶層之形成有上述遮蔽罩層的一側面之相 反面更具備有GaAs基板。 4〇·如申請專利範圍第35項或第36項之任一項的⑽單結曰曰曰· 基板，其中： 上述蠢晶層係其厚度在5//m〜3〇〇# m之範圍内，而在 上述猫晶層上更形成有GaN而成的第2蟲晶層。 41·如申請專利範圍第35項之GaN單結晶基板，其係如申請專 利範圍第1項至第30項之任一項的製造方法所製造者。 42.如申請專利範圍第35項之GaN單結晶基板，其係如申請專 利範圍第31項至第34項之任一項的製造方法所製造者。 O:\55\55588-930212.DOC -9- 43·如申請專利範圍第42項之GaN單結晶基板，其中： 載子濃度為η型且係在ixi〇16cm-3〜ixi〇20cm-3之範圍 内。 44·如申請專利範圍第42項或第43項之GaN單結晶基板，其 中·· 電子遷移率係在6〇cm2/v · S〜800cm2/V · S之範圍内。 45.如申請專利範圍第42項或第43項之GaN單結晶基板，其 中： 比電阻在於1x10 cm〜之範圍内者。 46· —種發光裝置，其包含·· 如申請專利範圍第35項至第45項中任一項之GaN單結 晶基板；及 在上述GaN單結晶基板上形成的半導體層；且 利用該半導體層構成發光元件。 47· —種電子裝置，其包含·· 如申請專利範圍第35項至第45項之任一 r \ 曰 不貝I仕項之GaN單結 晶基板；及 在上述GaN單結晶基板上形成的半導體層；且 利用該半導體層至少構成pn接合。 O:\55\55588-930212.DOC -10-
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Families Citing this family (234)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5065625B2 (ja) * 1997-10-30 2012-11-07 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板の製造方法
US6572700B2 (en) * 1997-12-26 2003-06-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor crystal, and method and apparatus of production thereof
JP3788104B2 (ja) * 1998-05-28 2006-06-21 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム単結晶基板及びその製造方法
TW428331B (en) * 1998-05-28 2001-04-01 Sumitomo Electric Industries Gallium nitride single crystal substrate and method of producing the same
TW417315B (en) * 1998-06-18 2001-01-01 Sumitomo Electric Industries GaN single crystal substrate and its manufacture method of the same
JP3788037B2 (ja) * 1998-06-18 2006-06-21 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板
JP3788041B2 (ja) * 1998-06-30 2006-06-21 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板の製造方法
DE60043854D1 (de) * 1999-10-14 2010-04-01 Cree Inc Einstufige pendeo- oder laterale epitaxie von gruppe iii-nitridschichten
US6812053B1 (en) 1999-10-14 2004-11-02 Cree, Inc. Single step pendeo- and lateral epitaxial overgrowth of Group III-nitride epitaxial layers with Group III-nitride buffer layer and resulting structures
JP4667556B2 (ja) * 2000-02-18 2011-04-13 古河電気工業株式会社 縦型ＧａＮ系電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタと縦型ＧａＮ系電界効果トランジスタの製造方法
US6596079B1 (en) 2000-03-13 2003-07-22 Advanced Technology Materials, Inc. III-V nitride substrate boule and method of making and using the same
JP2001313259A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体基板の製造方法及び半導体素子
FR2815472B1 (fr) * 2000-10-13 2003-03-21 St Microelectronics Sa Diac planar
US8507361B2 (en) 2000-11-27 2013-08-13 Soitec Fabrication of substrates with a useful layer of monocrystalline semiconductor material
FR2840731B3 (fr) * 2002-06-11 2004-07-30 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication d'un substrat comportant une couche utile en materiau semi-conducteur monocristallin de proprietes ameliorees
JP3988018B2 (ja) * 2001-01-18 2007-10-10 ソニー株式会社 結晶膜、結晶基板および半導体装置
JP3886341B2 (ja) * 2001-05-21 2007-02-28 日本電気株式会社 窒化ガリウム結晶基板の製造方法及び窒化ガリウム結晶基板
US7501023B2 (en) * 2001-07-06 2009-03-10 Technologies And Devices, International, Inc. Method and apparatus for fabricating crack-free Group III nitride semiconductor materials
JP4192966B2 (ja) 2006-06-08 2008-12-10 住友電気工業株式会社 窒化ガリウムの結晶成長方法
US7354477B2 (en) 2001-10-09 2008-04-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of growing GaN crystal, method of producing single crystal GaN substrate, and single crystal GaN substrate
JP3864870B2 (ja) 2001-09-19 2007-01-10 住友電気工業株式会社 単結晶窒化ガリウム基板およびその成長方法並びにその製造方法
US7105865B2 (en) 2001-09-19 2006-09-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. AlxInyGa1−x−yN mixture crystal substrate
US7303630B2 (en) 2003-11-05 2007-12-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of growing GaN crystal, method of producing single crystal GaN substrate, and single crystal GaN substrate
JP3801125B2 (ja) * 2001-10-09 2006-07-26 住友電気工業株式会社 単結晶窒化ガリウム基板と単結晶窒化ガリウムの結晶成長方法および単結晶窒化ガリウム基板の製造方法
US7473315B2 (en) 2001-10-09 2009-01-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. AlxInyGa1-x-yN mixture crystal substrate, method of growing AlxInyGa1-x-yN mixture crystal substrate and method of producing AlxInyGa1-x-yN mixture crystal substrate
JP4920152B2 (ja) * 2001-10-12 2012-04-18 住友電気工業株式会社 構造基板の製造方法および半導体素子の製造方法
KR100844767B1 (ko) * 2002-04-22 2008-07-07 엘지전자 주식회사 질화물 기판 제조 방법
JP3997827B2 (ja) 2002-04-30 2007-10-24 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム成長用基板及び窒化ガリウム成長用基板の製造方法並びに窒化ガリウム基板の製造方法
JP2003327497A (ja) 2002-05-13 2003-11-19 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ単結晶基板、窒化物系半導体エピタキシャル基板、窒化物系半導体素子及びその製造方法
FR2840452B1 (fr) * 2002-05-28 2005-10-14 Lumilog Procede de realisation par epitaxie d'un film de nitrure de gallium separe de son substrat
DE10234977A1 (de) * 2002-07-31 2004-02-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Dünnschicht-Halbleiterbauelement auf GaN-Basis
JP2004077051A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Sony Corp 熱輸送装置およびその製造方法
KR100550491B1 (ko) 2003-05-06 2006-02-09 스미토모덴키고교가부시키가이샤 질화물 반도체 기판 및 질화물 반도체 기판의 가공 방법
CN100453712C (zh) * 2003-08-28 2009-01-21 日立电线株式会社 Ⅲ-ⅴ族氮化物系半导体衬底及其制造方法
FR2860248B1 (fr) 2003-09-26 2006-02-17 Centre Nat Rech Scient Procede de realisation de substrats autosupportes de nitrures d'elements iii par hetero-epitaxie sur une couche sacrificielle
JP4881003B2 (ja) * 2003-09-26 2012-02-22 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 放射を発する薄膜半導体チップ
JP2005191530A (ja) * 2003-12-03 2005-07-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置
JP2005209803A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ結晶基板の製造方法
JP3888374B2 (ja) * 2004-03-17 2007-02-28 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板の製造方法
US7622318B2 (en) 2004-03-30 2009-11-24 Sony Corporation Method for producing structured substrate, structured substrate, method for producing semiconductor light emitting device, semiconductor light emitting device, method for producing semiconductor device, semiconductor device, method for producing device, and device
JP5194334B2 (ja) 2004-05-18 2013-05-08 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造方法
CN100444319C (zh) * 2004-09-06 2008-12-17 璨圆光电股份有限公司 氮化物外延层制作方法及其结构
CN101232067B (zh) * 2005-05-16 2013-05-15 索尼株式会社 发光二极管及其制造方法、集成发光二极管、以及显示器
US8324660B2 (en) 2005-05-17 2012-12-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lattice-mismatched semiconductor structures with reduced dislocation defect densities and related methods for device fabrication
US9153645B2 (en) 2005-05-17 2015-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lattice-mismatched semiconductor structures with reduced dislocation defect densities and related methods for device fabrication
WO2006125040A2 (en) 2005-05-17 2006-11-23 Amberwave Systems Corporation Lattice-mismatched semiconductor structures with reduced dislocation defect densities related methods for device fabrication
US20060267043A1 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 Emerson David T Deep ultraviolet light emitting devices and methods of fabricating deep ultraviolet light emitting devices
KR100638869B1 (ko) 2005-06-21 2006-10-27 삼성전기주식회사 질화물계 화합물층을 형성하는 방법 및 이를 이용한 ＧａＮ기판 및 수직구조 질화물계 반도체 발광소자를 제조하는방법
KR101329388B1 (ko) * 2005-07-26 2013-11-14 앰버웨이브 시스템즈 코포레이션 다른 액티브 영역 물질의 집적회로 집적을 위한 솔루션
US7638842B2 (en) * 2005-09-07 2009-12-29 Amberwave Systems Corporation Lattice-mismatched semiconductor structures on insulators
US20070054467A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-08 Amberwave Systems Corporation Methods for integrating lattice-mismatched semiconductor structure on insulators
JP4720441B2 (ja) * 2005-11-02 2011-07-13 日立電線株式会社 青色発光ダイオード用ＧａＮ基板
US20090081109A1 (en) * 2005-11-17 2009-03-26 Mosaic Crystals Ltd. GaN CRYSTAL SHEET
JP4631681B2 (ja) * 2005-12-05 2011-02-16 日立電線株式会社 窒化物系半導体基板及び半導体装置
JP2009519202A (ja) * 2005-12-12 2009-05-14 キーマ テクノロジーズ， インク． Ｉｉｉ族窒化物製品及び同製品の作製方法
JP2007197302A (ja) 2005-12-28 2007-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法および製造装置
JP2007191321A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物基板の製造方法と窒化物基板及び窒化物系半導体デバイス
US7691732B2 (en) 2008-06-18 2010-04-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Manufacturing method of nitride substrate, nitride substrate, and nitride-based semiconductor device
US9406505B2 (en) * 2006-02-23 2016-08-02 Allos Semiconductors Gmbh Nitride semiconductor component and process for its production
EP1991499A4 (en) * 2006-03-08 2013-06-26 Qunano Ab METHOD FOR THE METAL-FREE SYNTHESIS OF EPITAXIAL SEMICONDUCTOR NANODRONS ON SI
NZ570678A (en) 2006-03-10 2010-10-29 Stc Unm Pulsed growth of GaN nanowires and applications in group III nitride semiconductor substrate materials and devices
CN101443887B (zh) * 2006-03-10 2011-04-20 Stc.Unm公司 Gan纳米线的脉冲式生长及在族ⅲ氮化物半导体衬底材料中的应用和器件
US7968359B2 (en) * 2006-03-10 2011-06-28 Stc.Unm Thin-walled structures
US7777250B2 (en) 2006-03-24 2010-08-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lattice-mismatched semiconductor structures and related methods for device fabrication
WO2007122669A1 (ja) 2006-03-29 2007-11-01 Fujitsu Limited 多結晶ＳｉＣ基板を有する化合物半導体ウエハ、化合物半導体装置とそれらの製造方法
JP4873381B2 (ja) * 2006-03-31 2012-02-08 信越半導体株式会社 発光素子の製造方法、化合物半導体ウェーハ及び発光素子
US9803293B2 (en) 2008-02-25 2017-10-31 Sixpoint Materials, Inc. Method for producing group III-nitride wafers and group III-nitride wafers
US8764903B2 (en) 2009-05-05 2014-07-01 Sixpoint Materials, Inc. Growth reactor for gallium-nitride crystals using ammonia and hydrogen chloride
US7560364B2 (en) * 2006-05-05 2009-07-14 Applied Materials, Inc. Dislocation-specific lateral epitaxial overgrowth to reduce dislocation density of nitride films
US7880278B2 (en) 2006-05-16 2011-02-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated circuit having stress tuning layer
KR100755598B1 (ko) * 2006-06-30 2007-09-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자 어레이
JP5045032B2 (ja) * 2006-08-28 2012-10-10 住友電気工業株式会社 気相成長装置及び化合物半導体膜の成長方法
TWI309439B (en) * 2006-09-05 2009-05-01 Ind Tech Res Inst Nitride semiconductor and method for forming the same
WO2008030574A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Amberwave Systems Corporation Defect reduction using aspect ratio trapping
FR2905799B1 (fr) * 2006-09-12 2008-12-26 Soitec Silicon On Insulator Realisation d'un substrat en gan
WO2008036256A1 (en) * 2006-09-18 2008-03-27 Amberwave Systems Corporation Aspect ratio trapping for mixed signal applications
US7875958B2 (en) * 2006-09-27 2011-01-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Quantum tunneling devices and circuits with lattice-mismatched semiconductor structures
WO2008039495A1 (en) * 2006-09-27 2008-04-03 Amberwave Systems Corporation Tri-gate field-effect transistors formed by aspect ratio trapping
US20080187018A1 (en) 2006-10-19 2008-08-07 Amberwave Systems Corporation Distributed feedback lasers formed via aspect ratio trapping
PL2122015T3 (pl) * 2006-12-08 2012-07-31 Saint Gobain Cristaux & Detecteurs Sposób wytwarzania monokryształu azotku przez wzrost epitaksjalny na podłożu zapobiegającym wzrostowi na krawędziach podłoża
KR100831835B1 (ko) * 2006-12-21 2008-05-28 주식회사 실트론 고 광적출 발광 다이오드의 제조를 위한 질화 갈륨층의성장 방법, 이 방법을 이용한 발광 다이오드의 제조 방법,및 이 방법에 의해 제조된 발광 다이오드
WO2008079078A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Qunano Ab Elevated led and method of producing such
KR20090096704A (ko) * 2006-12-22 2009-09-14 큐나노 에이비 직립 나노와이어 구조를 갖는 ｌｅｄ 및 이를 제조하는 방법
US8049203B2 (en) * 2006-12-22 2011-11-01 Qunano Ab Nanoelectronic structure and method of producing such
US8183587B2 (en) * 2006-12-22 2012-05-22 Qunano Ab LED with upstanding nanowire structure and method of producing such
JP5125098B2 (ja) * 2006-12-26 2013-01-23 信越半導体株式会社 窒化物半導体自立基板の製造方法
KR101549270B1 (ko) 2007-01-12 2015-09-01 큐나노 에이비 질화물 나노와이어 및 이의 제조 방법
EP2126963A4 (en) * 2007-03-16 2011-03-16 Sebastian Lourdudoss SEMICONDUCTOR HETEROSTRUCTURES AND MANUFACTURE THEREOF
US7825328B2 (en) 2007-04-09 2010-11-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Nitride-based multi-junction solar cell modules and methods for making the same
WO2008124154A2 (en) 2007-04-09 2008-10-16 Amberwave Systems Corporation Photovoltaics on silicon
US8304805B2 (en) 2009-01-09 2012-11-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor diodes fabricated by aspect ratio trapping with coalesced films
US8237151B2 (en) 2009-01-09 2012-08-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Diode-based devices and methods for making the same
US8329541B2 (en) * 2007-06-15 2012-12-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. InP-based transistor fabrication
WO2009035746A2 (en) 2007-09-07 2009-03-19 Amberwave Systems Corporation Multi-junction solar cells
US7727874B2 (en) * 2007-09-14 2010-06-01 Kyma Technologies, Inc. Non-polar and semi-polar GaN substrates, devices, and methods for making them
JP2009091175A (ja) * 2007-10-04 2009-04-30 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮエピタキシャル基板、半導体デバイス、ＧａＮエピタキシャル基板及び半導体デバイスの製造方法
CA2641016A1 (en) 2007-10-24 2009-04-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semi-insulating nitride semiconductor substrate and method of manufacturing the same, nitride semiconductor epitaxial substrate, and field-effect transistor
JP5258285B2 (ja) * 2007-12-28 2013-08-07 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 半導体発光素子
JP5560528B2 (ja) 2008-01-28 2014-07-30 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物単結晶インゴットの製造方法、及びｉｉｉ族窒化物単結晶基板の製造方法
JP2009190936A (ja) 2008-02-14 2009-08-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法
CN102136414B (zh) * 2008-04-16 2013-06-05 晶元光电股份有限公司 减少半导体外延位错发生的氮化镓半导体结构及其方法
CN102637788B (zh) * 2008-06-02 2014-06-25 香港应用科技研究院有限公司 半导体晶圆和半导体器件
CN101542759B (zh) * 2008-06-02 2012-10-03 香港应用科技研究院有限公司 半导体晶圆和半导体器件及其制作方法
US8183667B2 (en) 2008-06-03 2012-05-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Epitaxial growth of crystalline material
EP2281076A1 (en) 2008-06-04 2011-02-09 Sixpoint Materials, Inc. Methods for producing improved crystallinty group iii-nitride crystals from initial group iii-nitride seed by ammonothermal growth
WO2009149300A1 (en) 2008-06-04 2009-12-10 Sixpoint Materials High-pressure vessel for growing group iii nitride crystals and method of growing group iii nitride crystals using high-pressure vessel and group iii nitride crystal
US8871024B2 (en) * 2008-06-05 2014-10-28 Soraa, Inc. High pressure apparatus and method for nitride crystal growth
US20090301388A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Soraa Inc. Capsule for high pressure processing and method of use for supercritical fluids
US8097081B2 (en) 2008-06-05 2012-01-17 Soraa, Inc. High pressure apparatus and method for nitride crystal growth
US9157167B1 (en) 2008-06-05 2015-10-13 Soraa, Inc. High pressure apparatus and method for nitride crystal growth
WO2009151642A1 (en) * 2008-06-12 2009-12-17 Sixpoint Materials, Inc. Method for testing group-iii nitride wafers and group iii-nitride wafers with test data
US8303710B2 (en) * 2008-06-18 2012-11-06 Soraa, Inc. High pressure apparatus and method for nitride crystal growth
US20090320745A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-31 Soraa, Inc. Heater device and method for high pressure processing of crystalline materials
US20100006873A1 (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Soraa, Inc. HIGHLY POLARIZED WHITE LIGHT SOURCE BY COMBINING BLUE LED ON SEMIPOLAR OR NONPOLAR GaN WITH YELLOW LED ON SEMIPOLAR OR NONPOLAR GaN
US8274097B2 (en) 2008-07-01 2012-09-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Reduction of edge effects from aspect ratio trapping
US9404197B2 (en) 2008-07-07 2016-08-02 Soraa, Inc. Large area, low-defect gallium-containing nitride crystals, method of making, and method of use
US8981427B2 (en) 2008-07-15 2015-03-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Polishing of small composite semiconductor materials
US8284810B1 (en) 2008-08-04 2012-10-09 Soraa, Inc. Solid state laser device using a selected crystal orientation in non-polar or semi-polar GaN containing materials and methods
US8124996B2 (en) 2008-08-04 2012-02-28 Soraa, Inc. White light devices using non-polar or semipolar gallium containing materials and phosphors
US20100031873A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Soraa, Inc. Basket process and apparatus for crystalline gallium-containing nitride
US8021481B2 (en) 2008-08-07 2011-09-20 Soraa, Inc. Process and apparatus for large-scale manufacturing of bulk monocrystalline gallium-containing nitride
US8430958B2 (en) 2008-08-07 2013-04-30 Soraa, Inc. Apparatus and method for seed crystal utilization in large-scale manufacturing of gallium nitride
US8323405B2 (en) 2008-08-07 2012-12-04 Soraa, Inc. Process and apparatus for growing a crystalline gallium-containing nitride using an azide mineralizer
US8979999B2 (en) 2008-08-07 2015-03-17 Soraa, Inc. Process for large-scale ammonothermal manufacturing of gallium nitride boules
US10036099B2 (en) 2008-08-07 2018-07-31 Slt Technologies, Inc. Process for large-scale ammonothermal manufacturing of gallium nitride boules
US7976630B2 (en) 2008-09-11 2011-07-12 Soraa, Inc. Large-area seed for ammonothermal growth of bulk gallium nitride and method of manufacture
US20100072515A1 (en) 2008-09-19 2010-03-25 Amberwave Systems Corporation Fabrication and structures of crystalline material
US8034697B2 (en) 2008-09-19 2011-10-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Formation of devices by epitaxial layer overgrowth
US8253211B2 (en) 2008-09-24 2012-08-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor sensor structures with reduced dislocation defect densities
US20100295088A1 (en) * 2008-10-02 2010-11-25 Soraa, Inc. Textured-surface light emitting diode and method of manufacture
US8354679B1 (en) 2008-10-02 2013-01-15 Soraa, Inc. Microcavity light emitting diode method of manufacture
US8455894B1 (en) 2008-10-17 2013-06-04 Soraa, Inc. Photonic-crystal light emitting diode and method of manufacture
WO2010060034A1 (en) 2008-11-24 2010-05-27 Sixpoint Materials, Inc. METHODS FOR PRODUCING GaN NUTRIENT FOR AMMONOTHERMAL GROWTH
US9543392B1 (en) 2008-12-12 2017-01-10 Soraa, Inc. Transparent group III metal nitride and method of manufacture
US20100147210A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Soraa, Inc. high pressure apparatus and method for nitride crystal growth
US8461071B2 (en) * 2008-12-12 2013-06-11 Soraa, Inc. Polycrystalline group III metal nitride with getter and method of making
US8987156B2 (en) 2008-12-12 2015-03-24 Soraa, Inc. Polycrystalline group III metal nitride with getter and method of making
USRE47114E1 (en) 2008-12-12 2018-11-06 Slt Technologies, Inc. Polycrystalline group III metal nitride with getter and method of making
US8878230B2 (en) * 2010-03-11 2014-11-04 Soraa, Inc. Semi-insulating group III metal nitride and method of manufacture
US9589792B2 (en) 2012-11-26 2017-03-07 Soraa, Inc. High quality group-III metal nitride crystals, methods of making, and methods of use
US20110100291A1 (en) * 2009-01-29 2011-05-05 Soraa, Inc. Plant and method for large-scale ammonothermal manufacturing of gallium nitride boules
US8247886B1 (en) 2009-03-09 2012-08-21 Soraa, Inc. Polarization direction of optical devices using selected spatial configurations
US8629446B2 (en) 2009-04-02 2014-01-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Devices formed from a non-polar plane of a crystalline material and method of making the same
US8299473B1 (en) 2009-04-07 2012-10-30 Soraa, Inc. Polarized white light devices using non-polar or semipolar gallium containing materials and transparent phosphors
KR20120003493A (ko) * 2009-04-24 2012-01-10 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 후속하는 고온 그룹 ⅲ 증착들을 위한 기판 전처리
CN101877377B (zh) 2009-04-30 2011-12-14 比亚迪股份有限公司 一种分立发光二极管的外延片及其制造方法
US8791499B1 (en) 2009-05-27 2014-07-29 Soraa, Inc. GaN containing optical devices and method with ESD stability
US8306081B1 (en) 2009-05-27 2012-11-06 Soraa, Inc. High indium containing InGaN substrates for long wavelength optical devices
US9250044B1 (en) 2009-05-29 2016-02-02 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use
US8509275B1 (en) 2009-05-29 2013-08-13 Soraa, Inc. Gallium nitride based laser dazzling device and method
US9800017B1 (en) 2009-05-29 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Laser device and method for a vehicle
JP4638958B1 (ja) * 2009-08-20 2011-02-23 株式会社パウデック 半導体素子の製造方法
US9000466B1 (en) 2010-08-23 2015-04-07 Soraa, Inc. Methods and devices for light extraction from a group III-nitride volumetric LED using surface and sidewall roughening
US8598685B2 (en) 2009-09-04 2013-12-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. GaN single crystal substrate and method of manufacturing thereof and GaN-based semiconductor device and method of manufacturing thereof
US8933644B2 (en) 2009-09-18 2015-01-13 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
US9293644B2 (en) 2009-09-18 2016-03-22 Soraa, Inc. Power light emitting diode and method with uniform current density operation
JP2013505588A (ja) 2009-09-18 2013-02-14 ソラア インコーポレーテッド 電流密度操作を用いた電力発光ダイオード及び方法
US8435347B2 (en) 2009-09-29 2013-05-07 Soraa, Inc. High pressure apparatus with stackable rings
US9175418B2 (en) 2009-10-09 2015-11-03 Soraa, Inc. Method for synthesis of high quality large area bulk gallium based crystals
US9012253B2 (en) 2009-12-16 2015-04-21 Micron Technology, Inc. Gallium nitride wafer substrate for solid state lighting devices, and associated systems and methods
JP5282978B2 (ja) * 2009-12-18 2013-09-04 日立電線株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板
JP5251893B2 (ja) * 2010-01-21 2013-07-31 日立電線株式会社 導電性ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法及び導電性ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法
US20110186874A1 (en) * 2010-02-03 2011-08-04 Soraa, Inc. White Light Apparatus and Method
US8905588B2 (en) 2010-02-03 2014-12-09 Sorra, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US8740413B1 (en) 2010-02-03 2014-06-03 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US10147850B1 (en) 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US9450143B2 (en) 2010-06-18 2016-09-20 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing triangular or diamond-shaped configuration for optical devices
US9564320B2 (en) 2010-06-18 2017-02-07 Soraa, Inc. Large area nitride crystal and method for making it
US8729559B2 (en) 2010-10-13 2014-05-20 Soraa, Inc. Method of making bulk InGaN substrates and devices thereon
US8110484B1 (en) 2010-11-19 2012-02-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Conductive nitride semiconductor substrate and method for producing the same
US9024310B2 (en) * 2011-01-12 2015-05-05 Tsinghua University Epitaxial structure
US8786053B2 (en) 2011-01-24 2014-07-22 Soraa, Inc. Gallium-nitride-on-handle substrate materials and devices and method of manufacture
WO2013003074A1 (en) 2011-06-27 2013-01-03 Sixpoint Materials, Inc. Synthesis method of transition metal nitride and transition metal nitride
US8492185B1 (en) 2011-07-14 2013-07-23 Soraa, Inc. Large area nonpolar or semipolar gallium and nitrogen containing substrate and resulting devices
US8686431B2 (en) 2011-08-22 2014-04-01 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing trilateral configuration for optical devices
US9694158B2 (en) 2011-10-21 2017-07-04 Ahmad Mohamad Slim Torque for incrementally advancing a catheter during right heart catheterization
US10029955B1 (en) 2011-10-24 2018-07-24 Slt Technologies, Inc. Capsule for high pressure, high temperature processing of materials and methods of use
KR101254716B1 (ko) * 2011-11-07 2013-04-15 삼성코닝정밀소재 주식회사 패턴을 갖는 전이기판 제조방법
US8912025B2 (en) 2011-11-23 2014-12-16 Soraa, Inc. Method for manufacture of bright GaN LEDs using a selective removal process
CN103137567B (zh) * 2011-11-30 2016-05-25 和舰科技(苏州)有限公司 一种减轻晶圆切割应力破坏的晶圆结构及版图设计方法
US8482104B2 (en) 2012-01-09 2013-07-09 Soraa, Inc. Method for growth of indium-containing nitride films
EP3656895A1 (en) * 2012-01-11 2020-05-27 Osaka University Method for producing group iii nitride crystals
WO2013121289A2 (en) 2012-02-14 2013-08-22 Qunano Ab Gallium nitride nanowire based electronics
JP5673581B2 (ja) * 2012-02-24 2015-02-18 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、ランプ、並びに、レチクル
WO2013134432A1 (en) 2012-03-06 2013-09-12 Soraa, Inc. Light emitting diodes with low refractive index material layers to reduce light guiding effects
US10145026B2 (en) 2012-06-04 2018-12-04 Slt Technologies, Inc. Process for large-scale ammonothermal manufacturing of semipolar gallium nitride boules
US9142400B1 (en) 2012-07-17 2015-09-22 Stc.Unm Method of making a heteroepitaxial layer on a seed area
US8971368B1 (en) 2012-08-16 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices having a gallium and nitrogen containing semipolar surface orientation
US9275912B1 (en) 2012-08-30 2016-03-01 Soraa, Inc. Method for quantification of extended defects in gallium-containing nitride crystals
DE102012217644A1 (de) * 2012-09-27 2014-03-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
US9299555B1 (en) 2012-09-28 2016-03-29 Soraa, Inc. Ultrapure mineralizers and methods for nitride crystal growth
JP6322890B2 (ja) 2013-02-18 2018-05-16 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物複合基板およびその製造方法、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造方法
WO2014057748A1 (ja) 2012-10-12 2014-04-17 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物複合基板およびその製造方法、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造方法
US9978904B2 (en) 2012-10-16 2018-05-22 Soraa, Inc. Indium gallium nitride light emitting devices
CN103811592A (zh) * 2012-11-12 2014-05-21 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管制造方法
JP6137197B2 (ja) 2012-12-17 2017-05-31 三菱化学株式会社 窒化ガリウム基板、および、窒化物半導体結晶の製造方法
CN103871849A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 上海华虹宏力半导体制造有限公司 外延层的形成方法
US8802471B1 (en) 2012-12-21 2014-08-12 Soraa, Inc. Contacts for an n-type gallium and nitrogen substrate for optical devices
CN104995713A (zh) 2013-02-18 2015-10-21 住友电气工业株式会社 Iii族氮化物复合衬底及其制造方法,层叠的iii族氮化物复合衬底,以及iii族氮化物半导体器件及其制造方法
US9650723B1 (en) 2013-04-11 2017-05-16 Soraa, Inc. Large area seed crystal for ammonothermal crystal growth and method of making
US8994033B2 (en) 2013-07-09 2015-03-31 Soraa, Inc. Contacts for an n-type gallium and nitrogen substrate for optical devices
US9419189B1 (en) 2013-11-04 2016-08-16 Soraa, Inc. Small LED source with high brightness and high efficiency
WO2015114732A1 (ja) 2014-01-28 2015-08-06 株式会社サイオクス 半導体基板の製造方法
WO2015159342A1 (ja) 2014-04-14 2015-10-22 株式会社サイオクス 窒化物半導体単結晶基板の製造方法
JP6454981B2 (ja) * 2014-04-24 2019-01-23 住友電気工業株式会社 半導体積層体および受光素子
JP6363455B2 (ja) * 2014-09-30 2018-07-25 日本碍子株式会社 ＧａＮ複合基板およびＧａＮ自立基板の作製方法ならびにＧａＮ複合基板
DE102014116999A1 (de) * 2014-11-20 2016-05-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip
JP2015157760A (ja) * 2015-05-28 2015-09-03 株式会社リコー １３族窒化物結晶および１３族窒化物結晶基板
US9899564B2 (en) * 2016-03-23 2018-02-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Group III nitride semiconductor and method for producing same
JP6770340B2 (ja) 2016-05-30 2020-10-14 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
CN108242385B (zh) * 2016-12-23 2021-03-12 比亚迪股份有限公司 生长氮化镓的方法、氮化镓外延结构及半导体器件
JP2017100944A (ja) * 2017-02-22 2017-06-08 株式会社リコー １３族窒化物結晶および１３族窒化物結晶基板
US20180277713A1 (en) * 2017-03-21 2018-09-27 Glo Ab Red light emitting diodes having an indium gallium nitride template layer and method of making thereof
US10174438B2 (en) 2017-03-30 2019-01-08 Slt Technologies, Inc. Apparatus for high pressure reaction
JP6874572B2 (ja) * 2017-07-07 2021-05-19 富士通株式会社 電子デバイス、及び電子デバイスの製造方法
TWI646228B (zh) * 2017-08-10 2019-01-01 新唐科技股份有限公司 半導體基板及其製造方法
CN109346922B (zh) * 2018-11-29 2020-11-17 西安工业大学 一种输出均匀偏振光的微型激光器及其制备方法
US11421843B2 (en) 2018-12-21 2022-08-23 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber-delivered laser-induced dynamic light system
US11239637B2 (en) 2018-12-21 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber delivered laser induced white light system
US11466384B2 (en) 2019-01-08 2022-10-11 Slt Technologies, Inc. Method of forming a high quality group-III metal nitride boule or wafer using a patterned substrate
CN111434809B (zh) * 2019-01-14 2022-04-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 非极性/半极性氮化镓单晶及其助熔剂法生长方法
US11884202B2 (en) 2019-01-18 2024-01-30 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system
US12000552B2 (en) 2019-01-18 2024-06-04 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system for a vehicle
US10662058B1 (en) * 2019-03-05 2020-05-26 Rosemount Aerospace Inc. Wet etch patterning of an aluminum nitride film
US11721549B2 (en) 2020-02-11 2023-08-08 Slt Technologies, Inc. Large area group III nitride crystals and substrates, methods of making, and methods of use
US12091771B2 (en) 2020-02-11 2024-09-17 Slt Technologies, Inc. Large area group III nitride crystals and substrates, methods of making, and methods of use
WO2021162727A1 (en) 2020-02-11 2021-08-19 SLT Technologies, Inc Improved group iii nitride substrate, method of making, and method of use
JP7483669B2 (ja) 2020-11-02 2024-05-15 エスエルティー テクノロジーズ インコーポレイテッド 窒化物結晶成長のための超高純度鉱化剤及び改良された方法
JP2023181727A (ja) 2022-06-13 2023-12-25 株式会社ディスコ ウェーハの製造方法
CN114783869B (zh) * 2022-06-20 2022-09-23 度亘激光技术（苏州）有限公司 制备半导体结构的方法、半导体结构及半导体器件
JP2024024975A (ja) 2022-08-10 2024-02-26 株式会社ディスコ レーザー加工装置及びウエーハの生成方法
CN115036402B (zh) * 2022-08-12 2022-10-25 江苏第三代半导体研究院有限公司 诱导增强型Micro-LED同质外延结构及其制备方法
JP2024066235A (ja) 2022-11-01 2024-05-15 株式会社ディスコ 窒化ガリウム基板の製造方法

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5150899A (en) * 1974-10-30 1976-05-04 Hitachi Ltd gan noketsushoseichohoho
EP0191505A3 (en) * 1980-04-10 1986-09-10 Massachusetts Institute Of Technology Method of producing sheets of crystalline material
US5182233A (en) * 1989-08-02 1993-01-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Compound semiconductor pellet, and method for dicing compound semiconductor wafer
JPH088217B2 (ja) * 1991-01-31 1996-01-29 日亜化学工業株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法
JPH07267796A (ja) * 1994-03-31 1995-10-17 Mitsubishi Cable Ind Ltd ＧａＮ単結晶の製造方法
DE69431333T2 (de) 1993-10-08 2003-07-31 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. GaN-Einkristall
US5679152A (en) * 1994-01-27 1997-10-21 Advanced Technology Materials, Inc. Method of making a single crystals Ga*N article
JPH07273048A (ja) * 1994-03-31 1995-10-20 Mitsubishi Cable Ind Ltd 化合物半導体単結晶の製造方法、該化合物半導体の単結晶および単結晶基板の製造方法
US5838029A (en) * 1994-08-22 1998-11-17 Rohm Co., Ltd. GaN-type light emitting device formed on a silicon substrate
JP3974667B2 (ja) 1994-08-22 2007-09-12 ローム株式会社 半導体発光素子の製法
JPH0864791A (ja) * 1994-08-23 1996-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd エピタキシャル成長方法
JP3254931B2 (ja) * 1994-10-17 2002-02-12 松下電器産業株式会社 ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
WO1996041906A1 (en) * 1995-06-13 1996-12-27 Advanced Technology Materials, Inc. Bulk single crystal gallium nitride and method of making same
JP3620105B2 (ja) * 1995-07-27 2005-02-16 日立電線株式会社 窒化ガリウム結晶の製造方法
US5730798A (en) * 1995-08-07 1998-03-24 Motorola Masking methods during semiconductor device fabrication
JP3830051B2 (ja) 1995-09-18 2006-10-04 株式会社 日立製作所 窒化物半導体基板の製造方法、窒化物半導体基板、光半導体装置の製造方法および光半導体装置
JPH08213656A (ja) * 1995-11-29 1996-08-20 Nichia Chem Ind Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP2743901B2 (ja) 1996-01-12 1998-04-28 日本電気株式会社 窒化ガリウムの結晶成長方法
JP2925004B2 (ja) * 1996-03-22 1999-07-26 日本電気株式会社 窒化ガリウムの結晶成長方法
JP3879173B2 (ja) * 1996-03-25 2007-02-07 住友電気工業株式会社 化合物半導体気相成長方法
JP3164016B2 (ja) 1996-05-31 2001-05-08 住友電気工業株式会社 発光素子および発光素子用ウエハの製造方法
US5792566A (en) * 1996-07-02 1998-08-11 American Xtal Technology Single crystal wafers
JPH1022494A (ja) * 1996-07-03 1998-01-23 Sony Corp オーミック電極およびその形成方法
US5828088A (en) * 1996-09-05 1998-10-27 Astropower, Inc. Semiconductor device structures incorporating "buried" mirrors and/or "buried" metal electrodes
JPH10229218A (ja) * 1997-02-17 1998-08-25 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体基板の製造方法および窒化物半導体基板
JP3139445B2 (ja) * 1997-03-13 2001-02-26 日本電気株式会社 ＧａＮ系半導体の成長方法およびＧａＮ系半導体膜
US6348096B1 (en) * 1997-03-13 2002-02-19 Nec Corporation Method for manufacturing group III-V compound semiconductors
EP0874405A3 (en) * 1997-03-25 2004-09-15 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. GaN group crystal base member having low dislocation density, use thereof and manufacturing methods thereof
JP3416042B2 (ja) * 1997-03-25 2003-06-16 三菱電線工業株式会社 ＧａＮ基材及びその製造方法
JPH10265297A (ja) * 1997-03-26 1998-10-06 Shiro Sakai ＧａＮバルク単結晶の製造方法
JPH10321529A (ja) * 1997-05-22 1998-12-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ２層選択成長法
US6270569B1 (en) * 1997-06-11 2001-08-07 Hitachi Cable Ltd. Method of fabricating nitride crystal, mixture, liquid phase growth method, nitride crystal, nitride crystal powders, and vapor phase growth method
JP3718329B2 (ja) * 1997-08-29 2005-11-24 株式会社東芝 ＧａＮ系化合物半導体発光素子
JPH11135770A (ja) 1997-09-01 1999-05-21 Sumitomo Chem Co Ltd ３−５族化合物半導体とその製造方法および半導体素子
US6086673A (en) * 1998-04-02 2000-07-11 Massachusetts Institute Of Technology Process for producing high-quality III-V nitride substrates

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