[发明专利]Ⅲ族氮化物单晶体和含该Ⅲ族氮化物单晶体的半导体器件

说明书

本发明专利申请是2005年7月13日提交的发明名称为“III族氮化物 单晶体及其制造方法以及半导体器件”的中国专利申请200580019599.2 号的分案申请。

技术领域

本发明涉及诸如发光二极管、电子电路元件和半导体传感器的半 导体器件中使用的III族氮化物单晶体的制造方法。具体地，本发明涉 及有效地和以良好的产率制造III族氮化物单晶体的方法。

背景技术

III族氮化物单晶体作为制造发光二极管、电子电路元件和半导体 传感器的衬底材料是非常有用的。

迄今为止，已通过诸如氢化物汽相外延(HVPE)或金属有机化学 气相淀积(MOCVD)的汽相技术-例如，参考非专利文献1以及通过 诸如高氮压力生长或熔化方法的液相技术-例如，参考专利文献1和非 专利文献2生长用于这种应用的III族氮化物单晶体。

但是，利用诸如HVPE和MOCVD的汽相技术，由于用气相输送用 于III族氮化物单晶体(亦即，III族元素和氮)的源材料，源材料产量 是极其低的1％的数量级。

另一方面，利用诸如高氮压力生长或熔化方法的液相技术，溶化 成液相的氮气量极其低的事实，导致极其低的III族氮化物单晶体生长 速率。

同时，关于SiC单晶体的生长，提出了通过将单晶体SiC衬底和多 晶SiC板层叠在一起在高结晶速度下生长SiC单晶体-例如，参考专利 文献2，具有熔化的Si层插入中间。然而，在生长SiC单晶体中，以固相 输送碳原子是一个挑战，而在生长III族氮化物单晶体中，以气相输送 氮原子的差异是一个挑战。

专利文献1：日本未审查的专利申请公报号2001-58900。

专利文献2：日本未审查的专利申请公报号2002-47100。

非专利文献1：H.Morkoc，″Comprehensive Characterization of Hydride VPE Grown GaN Layers and Templates，″Materials Science and Engineering，R33，2001，pp.135-207。

非专利文献2-H.Yamane等人，″GaN Single Crystal Growth by the Flux Method，″，Applied Physics，The Japan Society of Applied Physics， 2002，Vol.71，No.5，pp.548-552。

发明内容

本发明解决的问题

本发明的目的是提供一种III族氮化物单晶体制造方法，由此提高 源材料产量和增加晶体生长速率。这意味着为了以高产量和增长的晶 体生长速率制造III族氮化物单晶体，该问题变为怎样有效地输送III族 元素原子和氮原子。

解决该问题的方法

本发明是制造III族氮化物单晶体的方法，其中在衬底和III族氮化 物源材料基板之间形成200μm或以下厚度的液体层，以及在其液体层侧 面上的衬底表面上生长III族氮化物单晶体。

在涉及本发明的III族氮化物单晶体制造方法中，沿液体层的至少 一个表面层中的衬底可以由III族氮化物单晶体形成，而该III族氮化物 源材料基板可以由III族氮化物多晶体形成。

在再一涉及本发明的III族氮化物单晶体制造方法中，沿液体层的 至少一个表面层中的衬底以及III族氮化物源材料基板可以由III族氮化 物单晶体形成，而其液体层侧面上的衬底的表面可以被制成III族原子 面，以及其液体层侧面上的III族氮化物源材料基板的表面可以被制成 氮原子面。此外，在液体层中可以包括选自由构成III族氮化物单晶体 的元素构成的组的至少一种元素。

在再一方面，本发明是根据上述III族氮化物单晶体制造方法获得 的III族氮化物单晶体。

在又一方面中，本发明是引入上述III族氮化物单晶体的半导体器 件。

本发明的效果

如上所述，本发明提供一种III族氮化物单晶体制造方法，通过该 方法提高源材料产量和增加晶体生长速率。

附图说明

图1A是用于说明涉及本发明的III族氮化物单晶体制造方法的示意 图。