[发明专利]块状单晶含镓氮化物、其获得方法、其制造的衬底以及在该衬底上制造的器件

说明书

技术领域

本发明涉及掺杂的块状单晶含镓氮化物的获得方法和由此获得的氮化物。所述氮化物特别用于电子工业以制造衬底以及电子器件和光电器件。本发明还涉及由掺杂的块状单晶含镓氮化物制成的衬底以及在该衬底上制造的器件，特别是电子器件和光电器件。 

背景技术

本领域中已知多种获得含镓氮化物、特别是氮化镓的方法。具体而言，在此应当提及的是外延方法，例如MOCVD(金属-有机化学气相沉积)、HVPE(氢化物气相外延)或MBE(分子束外延)方法[参见例如“Optical patterning of GaN films”M.K.Kelly，O.Ambacher，Appl.Phys.Lett.69(12)(1996)和“Fabrication of thin-film InGaNlight-emitting diode membranes”W.S.Wrong，T.Sands，Appl.Phys.Lett.75(10)(1999)]、熔体结晶方法和升华方法[例如，“GaN growth bysublimation sandwich method”M. A.Waszkiewicz，S.Podsiadlo等人，Physica Status Solidi第2卷，第3节，第1065-1068页]，HNP(高氮压)方法[例如，“Prospects for high-pressure crystal growthof III-V nitrides”S.Porowski等人，Inst.Phys.Conf.Series，137，369(1998)]或者-最后但并非最不重要的是-在氮气氛下由熔融的镓-碱金属合金生长的方法(所谓的FLUX方法)[例如，Youting Song等人，Journalof Crystal growth 247(2003)275-278]。但是，这些方法中没有一种是完全令人满意的，因为它们不允许获得期望的尺寸、质量和/或性质的晶体，或者它们的效率和工业适用性有限。 

已公布的专利申请WO02101120披露了一种通过由超临界的含氨溶液在晶种上选择性结晶来获得块状单晶含镓氮化物的方法。该方法能够获得大尺寸并且结晶质量非常高的块状氮化物单晶。公报WO2004053206、WO2006057463和已公布的波兰专利申请P-371405披露了一种用于受控有目的掺杂该类晶体的方法。最后，已公布的波兰专 利申请P-372746和公报WO2005122232描述了如何根据材料的预期应用来获得掺杂后具有期望的电性能的材料。根据P-372746和公报WO2005122232的公开内容，可以获得块状单晶含镓氮化物的衬底，其掺杂有500ppm浓度的受主并且具有高电阻率(即具有约10⁶Ω·cm的电阻率)。 

从技术观点来看，用来尤其是制造用于外延生长的衬底的半导体材料的一个非常重要的特征是这类材料的热稳定性。这是因为热稳定性使之能够： 

a)获得高质量的外延层，和 

b)在另一外延过程中再次使用该衬底。 

此外，对于某些类型的电子器件如高电子迁移率晶体管HEMT而言，适宜使用具有较高电阻率即10⁷Ω·cm以上的衬底。 

发明内容

因而，本发明的一个目的是提供一种获得块状单晶含镓氮化物的方法，所述块状单晶含镓氮化物在高温下、尤其是在外延过程的条件下更稳定，具有均匀体积分布的掺杂剂，构成补偿(半绝缘)材料并优选具有至少10⁷Ω·cm的电阻率。本发明的另一目的是提供这种材料、这种材料的衬底以及在该衬底上或使用该材料获得的电子结构。