[发明专利]结晶组合物、晶片和半导体结构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年1月9日提交的美国专利申请11/621,560的优先权， 该专利申请11/621,560是2006年3月15日提交的美国专利申请11/376640 的部分继续申请，该专利申请11/376640是2004年12月13日提交的美国 专利申请11/010,507的部分继续申请，该专利申请11/010,507是2002年12 月27日提交的美国专利申请10/329,981的部分继续申请。本申请要求前述 申请的优先权和利益，将其披露的内容通过引用的方式并入本文。

关于联邦资助的研究和开发的声明

根据美国商务部的国家标准和技术学会(National Institute of Standards and Technology)颁发的合作协议70NANB9H3020，美国政府可以享有本发明 中的某些权利。

背景

技术领域

实施方式可以涉及结晶组合物。实施方式可以涉及与所述结晶组合物 相关的方法。

背景技术

基于金属氮化物的光电器件和电子器件可以在商业上使用。理想的是 具有这样的金属氮化物，即所述金属氮化物具有相对较低的缺陷水平。这 些缺陷可以包括器件的半导体层中的螺位错(threading dislocations)。这些螺 位错可能由金属氮化物层与非同质基底如蓝宝石或碳化硅的晶格失配所引 起。缺陷可能由热膨胀失配、杂质和倾斜边界(tilt boundaries)所引起，这取 决于层生长方法的细节。

理想的是具有这样的金属氮化物，即所述金属氮化物与当前可得到的 金属氮化物相比具有不一样的性质。理想的是具有制备金属氮化物的方法， 所述金属氮化物与当前可得到的金属氮化物相比具有不一样的性质。

发明内容

在一种实施方式中，提供了结晶组合物。所述结晶组合物可以包含镓 和氮。所述结晶组合物可以具有在约3175cm^-1处的红外吸收峰，且具有大 于约0.01cm^-1的单位厚度吸收率。

在一种实施方式中，氮化镓结晶组合物可以具有这样的晶格，即所述 晶格具有至少一个镓空位，以及可以用氢将与所述空位相邻的氮钝化。所 述结晶组合物可以不含镁，任选地可以是不透明的，以及在大约室温时可 以是p-型半导体。所述结晶组合物任选地还可以包含单独或组合地以最高 约5摩尔％的量存在的铝、砷、硼、铟或磷中的一种或多种、以多于约0.04 ppm的量存在的卤素(halide)或者同时包含单独或组合地以最高约5摩尔％ 的量存在的铝、砷、硼、铟或磷中的一种或多种和以多于约0.04ppm的量 存在的卤素；以及所述结晶组合物可以具有每立方厘米低于约3×10¹⁸的氧 浓度，以及所述结晶组合物的一个晶面的至少一部分可以具有每平方厘米 低于约10,000的一维线缺陷位错密度，以及所述结晶组合物可以具有至少 一个晶粒，其中所述晶粒具有大于3mm的直径，以及所述结晶组合物可以 不含二维面晶界缺陷。

附图说明

在所有附图中可以使用相同的参考数字指代相同或相似的部分。

图1是根据本发明实施方式用于制备氮化镓结晶组合物的封壳(capsule) 的示意性剖面图。

图2是根据本发明实施方式用于制备氮化镓结晶组合物的压力容器的 示意性剖面图。

图3是根据本发明实施方式的结晶组合物的一系列光致发光波谱。

图4是在含位错的c-取向晶种上生长的块体氮化镓中位错演变的示意 图。

图5是在含倾斜边界的c-取向晶种上生长的块体氮化镓中倾斜边界演 变的示意图。

图6是氮化镓晶种的示意图，所述氮化镓晶种具有切口(cutout)，使得 甚至用有缺陷的晶种也能够生长出大面积的低位错密度结晶组合物。

图7是具有(a)简单研磨的棱边；(b)倒角的棱边；或(c)倒圆的棱边的氮 化镓晶片的棱边的示意图。

图8示出根据本发明实施方式制备的示例性块体氮化镓基底的红外波 谱。

图9示出通过HVPE生长的氮化镓膜的近似的位错密度与厚度的函数 关系图。

图10是通过根据本发明实施方式的方法生长的结晶组合物的照片。