TWI352376B - Nitride semiconductor single-crystal substrate and - Google Patents
Nitride semiconductor single-crystal substrate and Download PDFInfo
- Publication number
- TWI352376B TWI352376B TW094120871A TW94120871A TWI352376B TW I352376 B TWI352376 B TW I352376B TW 094120871 A TW094120871 A TW 094120871A TW 94120871 A TW94120871 A TW 94120871A TW I352376 B TWI352376 B TW I352376B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate
- single crystal
- nitride semiconductor
- crystal substrate
- semiconductor single
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 78
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 60
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 36
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 31
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 claims 1
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 18
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000219112 Cucumis Species 0.000 description 1
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 description 1
- 238000007545 Vickers hardness test Methods 0.000 description 1
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/403—AIII-nitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
1352376 * 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可用作各種電子裝置之基板的氮化物半導 體單晶’具體而言’係關於增強氮化物半導體單晶基板之 破裂韌性及透光率。 【先前技術】 當氮化物單晶晶圓用作半導體電子裝置的基板時，照例 必須在製造半導體電子裝置之製程期間不會受到破裂影 • 響。原因在於，在製程過程中已破裂的氮化物半導體單晶 晶圓無法運用在後續處理，這意謂著該晶圓被浪費掉。 除矽單晶晶圓以外’近年來已利用單晶氮化物半導體晶 圓當作基板’藉以生產各種電子裝置。在此類氮化物半導 體單晶晶圓之中’六角形AlxGa!.xN (0<χ <1)半導體晶圓 是用於製造各種電子裝置的較佳候選材料。請注意，在本 說明書中’「AUGahN (0 < X <1)半導體」也簡稱為 「AlGaN半導體」。 馨 如 2〇〇1 年 Japanese Journal of Applied Physics 第 40冊第 L426-L427頁中所述’ AlGaN單晶具有較低於矽單昌的破 裂韌性，且因此傾向於易破裂。具體而言，由於a1n基板 具有低破裂韌性（SiC基板及藍寶石基板破裂韌性之分數的 級數），所以易於在處置期間破裂。 氮化物半導體單晶晶圓通常被用來生產發光元件，尤其 係用於可發射短波長光線之氮化物半導體發光元件的基 板。在這些應用中’短波長光線很容易激發半導體基板内 102781.doc 1352376 的電子’這意謂著該半導體基板很容易吸收該光線。短波 長光線在一氮化物半導體基板中的此類吸收作用，最終會 使從發光元件向外提取之光線的效率降級。基於此原因， 期望被利用來製造發光元件的氮化物半導體單晶基板具有 對於短波長光線的儘可能小之吸收係數。 1973 年 The Journal of Applied Physics 第 44冊第 292-296 頁報告一種可藉由 HVPE (hydride vapor phase epitaxy ;氫 化物氣相磊晶法）生長的磊晶生長之AIN膜，其具有從可見
光範圍至紫外光範圍的相對小吸收係數。但是，根據此參 考文獻之A1N膜無法被視為具有在短波長範圍内（尤其是紫 外光範圍）充分小的吸收係數。據此，甚至假定藉由Hvpe 來生長較厚的A1N層以用作一氮化物半導體單晶基板，仍 然需要進一步減小A1N基板在短波長範圍内的吸收係數。 如上文所述’氮化物半導體單晶晶圓已被用來當作各種 電子裝置的基板。具體而言’近年來，對AlGaN單晶基板 的需求已曰益成長。但是’ AlGaN單晶晶圓易受到破裂影 響’這可能是對電子裝置生產率的不利因素。因此，此項 技術領域已察覺到需要改良八犯…單晶晶圓本身的破裂動 性。 近年來’通常會使用氮化物半導體單晶晶圓來當作短波 長發光元件的基板《在這些實施中’吸收短波長光線的氮 化物半導體單晶基板導致短波長發光元件的光提取效率受 到影響。基於此原因，此項技術領域已察覺到需要減小 AlGaN單晶基板本身的吸收係數。 102781.doc 1352376 【發明内容】 鑑於【先鈿技術】所述，本發明的第一目的是改$ AlGaN單晶基板的破裂韌性。本發明的另一項目的是，^ 小AlGaN單晶基板的吸收係數。 及20 cm2或以上之表面面積。
根據本發明，一種氮化物半導體單晶基板可具有以式
AlxGai.xN (0.5 s x < 1)裊示夕知人此 ^ __ 1;衣不之組合物，並且其特徵在 於，具有在從350 nm至780 nm之整個波長範圍内之5〇。瓜-】 或以下之吸收係數。 此一氮化物半導體單晶基板可具有i χ 1〇n ^爪_3或以下 之總雜質密度。
根據本發明，一種氮化物半導體單晶基板具有以式 AlxGhxN (0 < x s丨）表示之組合物，並且其特徵在 於’具有^二心㈡胳-:或以上之破裂動性以 一種如上文所述之氮化物半導體單晶基板可有利地藉由 HVPE予以合成。較佳方式為，用於Hvp_晶體生長炼爐 之内壁（在溫度8〇(TC或以上原料氣體接觸之區域中）係由 PBN (Pyr〇iytic boron nitHde;高溫分解氣化⑷所形成； 係由-氮化物、一碳化物或一氧化物中任一項之燒結材料 所形成’ 4係由以PBN、一氮化物、一碳化物或一氧化物 中任一項進行表面塗佈的元件所形成。 【實施方式】 如上文所述，如果AlGaN單晶基板係預定用於製造各種 半導體電子裝置時則該基板必須不會受到破裂影響。定義 10278] .doc ⑧ 1352376
該防破裂性的物理參數為破裂韌性。在本文中，發明者已 發現到，增加AlGaN單晶基板中的雜質會相應地減小破裂 韌性，造成基板更容易破裂。也就是說，經發現證實，減 小雜質密度是改良改良AlGaN單晶晶圓韌性的重點。 基於此項發現，發明人生長A1N單晶及GaN單晶，致力 於排除雜質來源。為了生長A1N晶體，使用的種晶基板是 一主表面在（0001)平面中之5〗mm直徑的Α1Ν單晶並且原 料氣體是ην3及aici3或Αία»另一方面，為了生長GaN晶 體，使用的種晶基板是一 51 mm直徑的（0001) GaN單晶， 並且原料氣體是GaCl及HN3。 圖1繪示單晶生長熔爐的概要剖面圖，其被用來根據本 發明以HVPE合成A1N單晶及GaN單晶。如圖所示，一石英 玻璃反應管1具有一排氣孔la，其周圍配置一加熱器2。 石英玻璃在南溫下會變成矽及氧污染源（這在8〇〇它或以 上溫度下特別顯著）。同樣地，即使在反應管丨中配置石墨 襯墊，在溫度變高的區域中，襯墊在高溫下會變成碳污染 源。 因此，為了解決此污染議題，在該反應管〗内溫度升高 至800 C或以上的區域中配置一 pBN襯墊3。用於該襯塾3 的材料未限定於pBN ;襯墊可能係由氮化物、碳化物或氧 化物燒結物所形成（其中較佳不要使用黏結劑）；或襯墊可 能係以氣化物、碳化物或氧化物塗佈的元件所形成。 在s亥襯塾3内，一 A1N或GaN種晶基板5被置放在一 pBN 階4上。一第in族前軀氣體（Aici3、A1C丨或GaCi)係透過一 102781.doc 1352376
第一氣體導管6而被導入至襯墊3;而NH3氣體係透過一第 二氣體導管7予以導入。 使用的載流氣體係高純度H2、N2、Ar或其氣體混合物。 第III族元素前軀氣體與NH3氣體的供應相對比例被設定在 從1:1 0至1:1 000範圍内。基板溫度被設定在從9〇〇。〇至 1100°C範圍内。合成條件受到控制，促使生長率為10至 5 0 μιη/h，藉此在該基板生長A1N或GaN單晶至5 mm厚度。 請注意，藉由將A1原料氣體及Ga原料氣體同時導入至該襯 鲁 塾3 ’就可以逐漸產生AlGaN混合單晶。 以此方式獲得的GaN晶體及A1N晶體被切片成A1N基板及 GaN基板，每個基板各具有〇·5厚度及51 min直徑，並且主 表面在（0001)平面中。彼等基板的兩面皆被拋光成如鏡面 般緞面且之後被蝕刻，產生厚度為〇.4 mm且兩面皆如鏡面 般光滑的A1N基板及GaN基板。 利用 SIMS (secondary ion mass spectroscopy ;次離子質 f光譜學）分析儀來觀察AIN基板及GaN基板，藉以量測其 ® 雜質密度。在這兩種基板中，對照總雜質密度1 X 1〇Π cm-3 或以下’所量測之密度為5 X 1 〇丨6 cm·3或以下的氧係最優 勢的雜質。 另外，還量測A1N基板及GaN基板的破裂韌性值。依據 使用角錐形鑽石壓痕量測儀器所量測之按照Vickers硬度測 試在基板上施加壓痕負荷下基板上所形成之破裂長度，使 用下列方程式（1)及（2)來估算破裂韌性。
Kc = ζ(Ε/Ην),/2 (P/c3/2) (1) 102781.doc
Hv= P/(2a3/2) (2) 在月〗文的方程式中，Kc是破裂勃性，Ην是Vickers硬 :E疋Y〇ung's模組，ζ是校準常數，p是壓痕量測儀器負 荷(〇·5至5 Ν) ’ 2a是壓痕對角線長度，以及c是徑向破裂長 度。 依據刖文方程式（1)及（2)的估算結果，經發現證實ΑιΝ* 板的破裂勒性是G.5 MPa · 以及GaN基板的破裂動性是 1.2 MPa · m1/2 〇 基於比較目的，在一未使用該襯墊3的GaN基板中，混 〇入1 X ίο cm3級數之含氧和碳之雜質，破裂韌性為 1.0 MPa · 之級數；因此，發現到藉由提高純度會促 使改良破裂韌性。以此方式，發明者成功製造出呈現極佳 破裂韌性之AlGaN基板。 對所獲得的GaN基板實行周圍研磨作業（將基板圓化至2 英叫·直徑）’其中使用低破裂韌性的低純度GaN基板，經常 發生破裂，致使良率約為20%。另一方面，使用藉由提高 約度而增強破裂韌性的GaN基板，良率改良至高達8〇0/〇。 請注意’由於基板直徑幅度更加擴大，基板破損更加嚴 重，所以使用小於約20 cm2的小型基板，不會強烈期望改 良破裂韌性。 在氮化矽半導體之中’具有寬能量帶隙的A1N& AiGaN (具有南A1》農度）被視為紫外光範圍的最佳發光材料。§體 而言’已經嘗試在A1N或AlGaN基板上以類似之第⑴族元 素氮化物來形成一 pn接面，藉此生產紫外光發光元件。在 102781.doc 1352376 此類嘗試中，如果基板吸收發光元件所產生的紫外光，則 從發光元件提取至外部的uv射線最終會減小。 基本上’因為能量低於基板帶隙的光線會穿過基板，因 而相信應利用A1N或AlGaN (含充分大量的A1組合物）。但 是’已知A1N及AlGaN會吸收具有極低於帶隙之能量的光 線。雖然造成吸收作用的來源尚未明確，但是已認為吸收 作用係由於雜質所造成。 為了得知基板的光學屬性’量測根據本發明所獲得之高 純度A1N基板的吸收係數。從透射率及反射率測量來計算 吸收係數。在不顧及基板深度條件下’假設基板内的吸收 係數為常數，並且還計入多個反射來計算吸收係數。 圖2標繪出以此方式獲得之A1N基板吸收係數。在圖2所 示之圖表中’水平軸表示激發光束波長，其範圍為從3〇〇 nm 至800 nm，如上文所述》垂直軸表示從〇 cm·1至80 cm·1範 圍内之吸收係數。 圖2展示出’使用根據本發明之高純度A1K[基板，在低於 350 nm之波長範圍内’吸收係數隨著波長減小而驟然開始 增加’但是在高於350 nm之波長範圍内，吸收係數為5〇 cm·1或以下。在本文中’ 50 cm·1或以下之吸收係數意謂 著，透射之光線量在（1/50) cm = 200 μιη透射距離下衰減至 1 /e。因為發光元件（例如’發光二極體（led))的典型基板 厚度為約200 μπι ’所以較佳方式為，發光元件基板具有 5〇 cm·1或以下之吸收係數。 應明白，可以實行從所獲得之AlGaN單晶將基板晶圓切 10278l.doc 1352376 片促使被切片之基板的主表面不是（0001)平面，而是 (m〇)平面、（1〇了2)平面、（㈣)平面、（1()ϊ1)平面或從彼 等平面從所選方向傾斜之平面。同樣地，種晶基板的平面 定向可被預先建置為往所選之平面定向。但是，從生產率 觀點而言’較佳方式為，所使用之種晶基板的主表面定向 相同於如切割之基板的主表面定向。 另外，雖然前述具體實施例使用51 mm直徑之種晶基 板，但疋當然可以用較大直徑幅度之種晶基板，若可取 得。藉由HVPE生長之單晶的厚度非限定於如前述實例中 的5 mm，並且當然可以生長較厚度A1N晶體。 在製造電子裝置（例如，整流器、雙極性電晶體、場效 電晶體、及HEMT (high electron mobility transistor ;高電 子遷移率電晶體))、半導體感測器(例如，溫度感測器、壓 力感測器、輻射感測器及可見光/紫外光感測器）以及saw (surface acoustic wave ;表面聲波）的發光元件（例如，發光 二極體及雷射二極體）過程中，利用根據本發明所獲得之 高純度AlGaN基板減小製造作業過程中破損可能性，實現 改良生產效率。 本發明實現氮化物單晶基板具有改良之破裂韌性，促使 基板可防止晶圓破損並且增加利用彼等基板製造半導體電 子裝置之製程的生產率。 另外，由於本發明還實現氮化物單晶基板具有改良之透 光率，利用彼等基板實現可取得增強光提取效率之半導體 發光元件。 10278I.doc 1352376 【圖式簡單說明】 圖1繪示單晶生長設備，其可用來藉由HVPE合成根據本 發明之AlGaN單晶基板；以及 圖2繪示用於呈現根據本發明之A1N單晶對波長之吸收係 數的相依性的圖表。 【主要元件符號說明】 1 石英玻璃反應管 la 排氣孔 2 加熱器 3 襯墊 4 pBN階 5 A1N或GaN種晶基板 6 第一氣體導管 7 第二氣體導管 102781.doc -13-
Claims (1)
1352376 十、申請專利範圍： 1. 2. 3. -種氮化物半導體單晶基板，其具有以式Αΐχ(^·χΝ (〇 一^1)表不之組合物’其特徵在於具有（1.2-〇.7x) MPa · m1/2或以上之破裂韌性，以及20 cm2或以上之表面積β 種氮化物半導體單晶基板，其具有以式A“Ga丨xN⑽ 表示之組合物’其特徵在於在從350 nm至780 nm 之整個波長範圍内具有50 cm-〗或以下之吸收係數。 如請求項1或2之氮化物半導體單晶基板，其具有丨X ι〇η cnT3或以下之總雜質密度。 4· 一種如請求項丨至3中任一項之i化物半導體單晶基板之 合成方法，其特徵在於該基板係藉由HvpE所合成。 5.如請求項4之氮化物半導體單晶基板之合成方法，其特 徵在於：在用於該HVPE的一晶體生長爐中，在8〇〇<t或以 上之溫度下，原料氣體所接觸之一内壁區域係由pBN所 形成；其係由一氮化物、一碳化物或一氧化物中任一種 之燒結材料所形成；或係由以pBN、_氮化物、一碳化 籲 物或一氧化物中任一種進行表面塗佈的元件所形成。 I02781.doc
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004228032A JP2006044982A (ja) | 2004-08-04 | 2004-08-04 | 窒化物半導体単結晶基板とその合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW200607005A TW200607005A (en) | 2006-02-16 |
| TWI352376B true TWI352376B (en) | 2011-11-11 |
Family
ID=35414656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW094120871A TWI352376B (en) | 2004-08-04 | 2005-06-22 | Nitride semiconductor single-crystal substrate and |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20060027896A1 (zh) |
| EP (1) | EP1624095A3 (zh) |
| JP (1) | JP2006044982A (zh) |
| KR (1) | KR101289128B1 (zh) |
| CN (2) | CN101503824B (zh) |
| TW (1) | TWI352376B (zh) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203418A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物系化合物半導体基板及びその製造方法 |
| US8349077B2 (en) * | 2005-11-28 | 2013-01-08 | Crystal Is, Inc. | Large aluminum nitride crystals with reduced defects and methods of making them |
| KR20100134577A (ko) * | 2008-03-03 | 2010-12-23 | 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 | 질화물 반도체 결정과 그 제조 방법 |
| WO2010001804A1 (ja) | 2008-07-01 | 2010-01-07 | 住友電気工業株式会社 | ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ単結晶の製造方法、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ単結晶および光学部品 |
| JP5209395B2 (ja) * | 2008-07-25 | 2013-06-12 | 大陽日酸株式会社 | 気相成長装置 |
| JP5367434B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-12-11 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5170030B2 (ja) * | 2009-08-11 | 2013-03-27 | 日立電線株式会社 | 窒化物半導体自立基板、窒化物半導体自立基板の製造方法、及び窒化物半導体デバイス |
| JP5381581B2 (ja) | 2009-09-30 | 2014-01-08 | 住友電気工業株式会社 | 窒化ガリウム基板 |
| JPWO2011108640A1 (ja) * | 2010-03-04 | 2013-06-27 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 結晶成長装置、窒化物系化合物半導体結晶の製造方法及び窒化物系化合物半導体結晶 |
| JP5440546B2 (ja) * | 2011-04-28 | 2014-03-12 | 住友電気工業株式会社 | 結晶成長方法 |
| CN102443842A (zh) * | 2011-05-05 | 2012-05-09 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种AlGaN单晶制备方法 |
| CN111621852A (zh) | 2011-12-22 | 2020-09-04 | 国立大学法人东京农工大学 | 氮化铝单晶基板及其制造方法 |
| US20140264388A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Nitride Solutions Inc. | Low carbon group-iii nitride crystals |
| JP6510413B2 (ja) * | 2013-09-11 | 2019-05-08 | 国立大学法人東京農工大学 | 窒化物半導体結晶、製造方法および製造装置 |
| KR20150138479A (ko) | 2014-05-29 | 2015-12-10 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자 패키지의 제조 방법 |
| CN107740183A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-27 | 北京大学 | 一种适用于AlN单晶生长的高温洁净腔室系统及其方法 |
| WO2019094742A1 (en) | 2017-11-10 | 2019-05-16 | Crystal Is, Inc. | Large, uv-transparent aluminum nitride single crystals and methods of forming them |
| CN111647945A (zh) * | 2018-05-18 | 2020-09-11 | 北京华进创威电子有限公司 | 一种氮化铝晶体的制备方法 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6533874B1 (en) * | 1996-12-03 | 2003-03-18 | Advanced Technology Materials, Inc. | GaN-based devices using thick (Ga, Al, In)N base layers |
| JPH111396A (ja) * | 1997-06-09 | 1999-01-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物系化合物半導体の製造方法 |
| TW417315B (en) * | 1998-06-18 | 2001-01-01 | Sumitomo Electric Industries | GaN single crystal substrate and its manufacture method of the same |
| US6372041B1 (en) * | 1999-01-08 | 2002-04-16 | Gan Semiconductor Inc. | Method and apparatus for single crystal gallium nitride (GaN) bulk synthesis |
| US6185808B1 (en) * | 1999-01-29 | 2001-02-13 | General Electric Company | Cryostat, cryostat positioning method, and cryostat alignment set |
| 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 |
| US6447604B1 (en) * | 2000-03-13 | 2002-09-10 | Advanced Technology Materials, Inc. | Method for achieving improved epitaxy quality (surface texture and defect density) on free-standing (aluminum, indium, gallium) nitride ((al,in,ga)n) substrates for opto-electronic and electronic devices |
| JP2001345268A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体製造装置及び半導体の製造方法 |
| JP4374156B2 (ja) | 2000-09-01 | 2009-12-02 | 日本碍子株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物膜の製造装置及び製造方法 |
| JP3994130B2 (ja) | 2001-02-01 | 2007-10-17 | シャープ株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体製造装置及びｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の製造方法 |
| PL207400B1 (pl) * | 2001-06-06 | 2010-12-31 | Ammono Społka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Sposób i urządzenie do otrzymywania objętościowego monokryształu azotku zawierającego gal |
| US6632725B2 (en) * | 2001-06-29 | 2003-10-14 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Process for producing an epitaxial layer of gallium nitride by the HVPE method |
| 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 |
| JP4117156B2 (ja) * | 2002-07-02 | 2008-07-16 | 日本電気株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法 |
| US8089097B2 (en) * | 2002-12-27 | 2012-01-03 | Momentive Performance Materials Inc. | Homoepitaxial gallium-nitride-based electronic devices and method for producing same |
| US7170095B2 (en) * | 2003-07-11 | 2007-01-30 | Cree Inc. | Semi-insulating GaN and method of making the same |
| JP4340866B2 (ja) * | 2003-11-14 | 2009-10-07 | 日立電線株式会社 | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
| US7905958B2 (en) * | 2004-05-19 | 2011-03-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Group III-nitride semiconductor crystal and manufacturing method thereof, and group III-nitride semiconductor device |
-
2004
- 2004-08-04 JP JP2004228032A patent/JP2006044982A/ja active Pending
-
2005
- 2005-06-22 TW TW094120871A patent/TWI352376B/zh not_active IP Right Cessation
- 2005-07-29 KR KR1020050069909A patent/KR101289128B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2005-08-02 CN CN2009100058711A patent/CN101503824B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-08-02 CN CNB2005100882953A patent/CN100466176C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-08-03 US US11/161,436 patent/US20060027896A1/en not_active Abandoned
- 2005-08-03 EP EP05016895A patent/EP1624095A3/en not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-01-13 US US13/350,095 patent/US20120118226A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100466176C (zh) | 2009-03-04 |
| US20060027896A1 (en) | 2006-02-09 |
| KR20060048978A (ko) | 2006-05-18 |
| CN1734719A (zh) | 2006-02-15 |
| EP1624095A3 (en) | 2009-04-01 |
| US20120118226A1 (en) | 2012-05-17 |
| JP2006044982A (ja) | 2006-02-16 |
| CN101503824B (zh) | 2012-05-09 |
| CN101503824A (zh) | 2009-08-12 |
| TW200607005A (en) | 2006-02-16 |
| EP1624095A2 (en) | 2006-02-08 |
| KR101289128B1 (ko) | 2013-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI352376B (en) | Nitride semiconductor single-crystal substrate and | |
| JP2011256082A (ja) | ＧａＮ結晶自立基板およびその製造方法 | |
| US20120031324A1 (en) | Method for growing group iii nitride crystal | |
| Pons et al. | High temperature chemical vapor deposition of aluminum nitride, growth and evaluation | |
| US20150017790A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP5461859B2 (ja) | ＡｌＮバルク単結晶及び半導体デバイス並びにＡｌＮ単結晶バルクの製造方法 | |
| Zhang et al. | Growth of high quality GaN on a novel designed bonding-thinned template by HVPE | |
| Fu et al. | Toward Φ56 mm Al-polar AlN single crystals grown by the homoepitaxial PVT method | |
| KR102177385B1 (ko) | GaN 웨이퍼 제조용 HVPE 장치 및 그에 의한 GaN 웨이퍼 제조 방법 | |
| JP2005506695A (ja) | 四元ワイドバンドギャップ半導体の低温エピタキシャル成長 | |
| JP2005041710A (ja) | 炭化珪素単結晶、炭化珪素単結晶ウェハ及びその製造方法 | |
| US20130095641A1 (en) | Method Of Manufacturing Gallium Nitride Film | |
| JP5131262B2 (ja) | 炭化珪素単結晶及びその製造方法 | |
| JP2014181178A (ja) | 低炭素ｉｉｉ族窒化物結晶 | |
| CN116695249A (zh) | 一种利用蓝宝石衬底错切角提高氮化硼外延厚层晶体质量的方法 | |
| Sumathi et al. | Structural and surface topography analysis of AlN single crystals grown on 6H–SiC substrates | |
| Zuo et al. | Growth of AlN single crystals on 6H‐SiC (0001) substrates with AlN MOCVD buffer layer | |
| JP2009078972A (ja) | 窒化物半導体単結晶基板とその合成方法 | |
| TW200944627A (en) | Method of manufacturing group III nitride crystal | |
| JP2008230868A (ja) | 窒化ガリウム結晶の成長方法および窒化ガリウム結晶基板 | |
| JP4595592B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JP2009078971A (ja) | 窒化物半導体単結晶基板とその合成方法 | |
| Wu et al. | Investigation of GaN crystal quality on silicon substrates using GaN/AlN superlattice structures | |
| JP4957751B2 (ja) | ＧａＮ単結晶体およびその製造方法、ならびに半導体デバイスおよびその製造方法 | |
| RU2730402C1 (ru) | Функциональный элемент полупроводникового прибора |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |