[发明专利]通过在防止基材边缘的生长的基材上的外延生长制造氮化物单晶的方法

说明书

本发明涉及通过在基材上的外延生长制造氮化物单晶，例如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)及其混合物的新型方法。 

氮化物单晶的外延生长的方法是现有技术中公知的。各种尺寸的单晶的性质已经在1974年由Chu等人公开(J.Electrochem.Soc：SOLID-STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY，1974年1月，159-162)。其制备的改进方法是包括如下数个专利和专利申请的目标：US6,812,053、US 6,582,986、US 6,803,602、US 6,955,977、US 6,468,347、US 6,693,021、US 6,413,627、US 6,001,748、US 6,156,581、US 6,765,240、US 6,972,051、US 6,533,874、US 6,440,823、US 6,156,581、US 5,661,074、US 5,585,648、US 6,958,093、US 6,765,240、US 6,972,051、US 6,596,079、US 6,447,604、US 6,596,079、US 6,325,850、US 2004/0137732和WO2005/031045。 

这些方法通常包括在基材上生长晶体，所述基材包括生长表面。获得自支撑(free standing)晶体的一个关键步骤在于从生长层分离单晶而基本上不损坏晶体。已知不同的解决方法以使这种分离变得容易，例如在基材中的基础层与晶体上生长层之间包括至少一层牺牲层。但是，在晶体生长的严格条件下，单晶可以扩展其生长至生长表面的边缘且越过生长表面的边缘。这种生长扩展引起自基材分离晶体的另外的问题。 

本发明提供了对该问题的解决方法。 

发明内容

本发明涉及一种通过在适于所述晶体生长的基材上的外延生长制 造氮化物单晶的方法，其中所述基材包括沉积在其生长表面的边缘上的适于防止所述单晶在基材边缘生长的掩蔽物(mask)。所述掩蔽物优选由树脂材料构成。 

所述基材优选包括基础层和上晶体层，所述上晶体层与氮化物晶体的生长可相容，并最终与至少一层在基础层和上层之间的牺牲层可相容。 

本发明还涉及用于本发明方法的基材，以及由相同方法获得的氮化物的单晶。 

附图说明

图1表示本发明的包括掩蔽物(2)的基材(1)的透视图。 

图2表示本发明的包括掩蔽物(2)的基材(1)的截面图。 

图3表示基材(1)的俯视图，其中掩蔽物(2)包括与基材(1)上的平面(16)平行的平面。 

下文对本发明的详细描述可以参见这些附图。除非在公开中另有说明，这样的参考仅是为了信息的目的，且还应理解本发明的特性可适用于其他具体实施方案。 

具体实施方式

在本发明的方法中，适于晶体生长的基材(1)包括沉积在基材生长表面(11)的边缘上的适用于防止所述单晶越过基材边缘生长的掩蔽物(2)。 

根据本发明，“基材边缘”是指基材的表面(11)的周边(111)和/或基材的“垂直”边缘(15)。文中所用的“垂直”是参照生长表面(11)的生长被保持为水平的基材而言。 

掩蔽物(2)优选覆盖至少生长表面的周边(111)。最优选地，掩蔽物(2)既覆盖生长表面(11)的周边(111)，也覆盖垂直边缘(15)。所述掩蔽物(2)包括周边元件(21)和垂直元件(22)。周边元件(21)和垂直元件(22)均优选为相同连续元件的部分。 

基材(1)是晶体(诸如氮化物单晶)外延生长领域内所公知的。这样的基材在现有技术中公开，尤其是在上述以引用方式并入本文的 所有专利和专利申请中公布。所述基材通常包括基础层(13)和上晶体层(12)，所述上晶体层(12)与单晶生长可相容且促进单晶生长。所述基础层具有支撑生长层和单晶生长的第一机械功能。所述上晶体层具有使晶体生长的主要功能。在本发明的第一个具体实施方案中，基础层和上晶体层是相同的。在本发明的其他优选具体实施方案中，基础层和上晶体层是两个不同的层。这两个层可以由相同的材料或者两种不同的材料构成。 

所述上晶体层有利地选自蓝宝石、尖晶石、GaN、AlN、GaAs、Si、SiC(6H-、4H-、3C-)、LiAlO₂、LiGaO₂、ZrB₂、HfB₂或其混合物，优选为AlN或GaN晶体材料。