[发明专利]生长氮化铝晶体的方法、制造氮化铝晶体的方法和氮化铝晶体

说明书

技术领域

本发明涉及生长氮化铝晶体的方法、制造氮化铝晶体的方法以及氮化铝晶体。

背景技术

氮化铝(AlN)晶体作为用于光电子和其它半导体器件的衬底材料已经引起了注意，因为其具有6.2eV宽的能带隙、约3.3WK^-1cm-1高的热导率和高电阻。

作为生长氮化铝晶体本身的手段，使用例如升华淀积的气相技术。例如通过下列步骤实施由升华淀积而进行的氮化铝晶体的生长。即，将多晶氮化铝原料放入生长室下部，并将起始衬底设置在所述生长室上部的支撑台上，使得所述衬底与所述多晶氮化铝原料彼此面对。然后将所述多晶氮化铝原料加热至所述多晶氮化铝原料升华的温度。所述加热使得多晶氮化铝原料升华，从而生成升华气体，并在温度比所述多晶氮化铝原料低的所放置的起始衬底的表面上生长单晶氮化铝。

因而，在所述起始衬底和所述多晶氮化铝原料之间存在温度梯度(温差)，温度从所述起始衬底向所述多晶氮化铝原料下降。因此，在所述起始衬底和支撑台之间也存在温度梯度，温度从所述起始衬底向所述支撑台下降，并且在所述起始衬底内部也存在温度梯度，温度从与所述多晶氮化铝原料相对的表面向与所述支撑台相对的表面下降。如果所述起始衬底和所述支撑台之间出现间隙，则所述起始衬底的背面将暴露于氮化铝晶体生长气氛中，由此由于刚才所述的温度梯度，构成所述起始衬底的原子将升华并从所述起始衬底重结晶在所述支撑台上，并在所述起始衬底内部从高温区域重结晶至低温区域而结束。这种升华和重结晶的进程导致出现穿透所述起始衬底的孔。如果所述升华更进一步进行，则能够发生这样的情况，即构成生长于所述起始衬底上的氮化铝晶体的原子迁移至所述起始衬底的低温区域、支撑台等。结果，生长于所述起始衬底正面上的氮化铝晶体中能够出现孔。因此，阻止起始衬底的升华以最小化孔在所述起始衬底中的出现已经成为关注的问题。

作为由此阻止起始衬底升华的技术，例如日本未审专利申请2006-290676号公报(专利文献1)描述了使用基于氧化铝的高温用粘合剂以将起始衬底粘附至支撑台上。据记载，所述高温用粘合剂即使在1000℃以上的高温下也展示足够的强度。

此外，日本未审专利申请H11-510781号公报(专利文献2)描述了一种形成于起始衬底背面上的涂层，所述涂层由金属和金属化合物构成。

另外，日本未审专利申请2005-247681号公报(专利文献3)描述了一种方法，其中将金属材料布置在石墨基座上，将起始衬底布置在所述金属材料上，并将压制元件放置在所述起始衬底上，利用所述压制元件，在至少1700℃的高温下，向所述石墨基座、金属材料和起始衬底施加不大于87.5kPa的高压以将其固定并一体化。所述金属材料记载为选自钛、钒和锆中的至少一种材料。

同时，日本未审专利申请H09-268096号公报(专利文献4)描述了除了在其上生长单晶的面之外的起始衬底表面涂有保护层。所述保护层记载为由选自钽、钨、铌、钼、铼、锇、铱和它们的碳化物、硼化物和氮化物中的至少一种物质制成。另外公开了使用粘合剂以将所述保护层固定至基座上。专利文献1：日本未审专利申请2006-290676号公报专利文献2：日本未审专利申请H11-510781号公报专利文献3：日本未审专利申请2005-247681号公报专利文献4：日本未审专利申请H09-268096号公报

发明内容

本发明要解决的问题

然而，如果根据专利文献1～4所使用的粘合剂、保护层和支撑台(基座)的辐射热传递差，则热将累积在起始衬底中。在所述起始衬底中的热累积能够导致粘合剂、保护层和支撑台易于与所述起始衬底的背面分离，原因包括它们的热膨胀系数与所述起始衬底不同，这会使得所述起始衬底的背面暴露于氮化铝晶体生长气氛中。如果发生所述情况，则由于起始衬底温度高而将使得起始衬底的升华明显提高，从而生长于所述起始衬底上的氮化铝晶体能够被穿孔。

同时，为了最小化起始衬底的升华，可以降低多晶氮化铝原料的温度。然而，降低多晶氮化铝原料的温度的问题在于，这样做减小多晶氮化铝原料和起始衬底之间的温度梯度，由此减慢了在起始衬底上生长氮化铝晶体的生长速度。

因此，本发明提供生长氮化铝晶体的方法、制造氮化铝晶体的方法和氮化铝晶体，其中通过在生长氮化铝晶体中阻止起始衬底的升华，生长出具有优异结晶性的氮化铝晶体并还能够提高氮化铝晶体的生长速度。

解决所述问题的手段