用于制备III-N模板及其继续加工的方法和III-N模板技术
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于制备复合衬底(以下称为“模板”)和用于制备III-N单晶的制备方法。根据本专利技术的方法能够制备无裂纹的III-N单晶，所述单晶尤其适合用作晶片。III表示元素周期表第三主族中选自Al、Ga和In的至少一种元素。III-N单晶具有重要的技术意义。大量的半导体元器件和光电元器件，如功率元器件、高频元器件、发光二极管和激光器都是以这些材料为基础。在制备这样的装置时通常在起始衬底上进行外延晶体生长，或在起始衬底上首先形成模板，然后通过另外的外延生长可以在所述模板上沉积III-N层或III-N单晶体。作为起始衬底，可以使用III-N-衬底或尤其是异质衬底。在使用异质衬底的情况下，在生长过程中由于起始衬底的和已经生长的层的热膨胀系数的差异可能导致在III-N层内部出现应变或裂纹。较厚的层也可以借助于部分结构化的，通过外部方法施加的由WSiN、TiN或SiO2形成的中间层生长并且然后作为独立的层剥离，所述层通常具有塑性的，凹曲率的c-晶格平面和表面。在起始衬底与已经生长的III-N层之间的界面处和所述界面上可以产生成垂直的或水平的微裂纹，所述微裂纹随着时间推移而延伸并且可能导致在冷却过程中或之后GaN-层破裂。从Hearne等，Applied Physics Letters 74，356-358(1999)的研究已知的是，在蓝宝石衬底上沉积GaN期间形成随着生长而逐渐增强的内在拉伸应力(Stress)。...
【技术保护点】
用于制备模板的方法，所述模板包括衬底和至少一个III‑N‑晶体层，其中III表示元素周期表第三主族中选自Al、Ga和In的至少一种元素，其中该方法包括提供包含蓝宝石的异质衬底和在所述衬底上生长晶体III‑N‑材料的步骤，其中将掩膜材料作为中间层沉积在任选具有III‑N成核层异质衬底上，或离衬底或任选设置的III‑N成核层一定距离地沉积在晶体III‑N‑材料中，和然后进行或继续晶体III‑N‑材料的生长，其中掩膜材料的中间层相对异质衬底或任选在其上形成的III‑N成核层的可能距离为最大300nm，和其中，当在晶体生长期间III‑N‑晶体的生长表面的曲率在第一相对较早的时间点用Ka标记和在第二相对较晚的时间点用Ke标记时，提供Ka‑Ke≥0的曲率差。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.21 DE 102012204551.1;2012.03.21 DE 10201221.用于制备模板的方法，所述模板包括衬底和至少一个III-N-晶
体层，其中III表示元素周期表第三主族中选自Al、Ga和In的至少
一种元素，其中该方法包括提供包含蓝宝石的异质衬底和在所述衬底
上生长晶体III-N-材料的步骤，
其中将掩膜材料作为中间层沉积在任选具有III-N成核层异质衬
底上，或离衬底或任选设置的III-N成核层一定距离地沉积在晶体
III-N-材料中，和然后进行或继续晶体III-N-材料的生长，其中掩膜材
料的中间层相对异质衬底或任选在其上形成的III-N成核层的可能距
离为最大300nm，
和其中，当在晶体生长期间III-N-晶体的生长表面的曲率在第一
相对较早的时间点用Ka标记和在第二相对较晚的时间点用Ke标记
时，提供Ka-Ke≥0的曲率差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，曲率差(Ka-Ke)为至
少5km-1，优选至少10km-1，更优选至少20km-1，和尤其至少50km-1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中继续使用模板来施加一
个或多个其它的III-N晶体层，任选地用于制备III-N块状晶体，其
中III-N晶体层或III-N块状晶体包括外延生长的GaN-晶体、AlN-晶
体、AlGaN-晶体、InN-晶体、InGaN-晶体、AlInN-晶体或AlInGaN-
晶体。
4.用于制备III-N单晶的方法，其中III表示元素周期表第三主
族中选自Al、Ga和In的至少一种元素，其中该方法包括以下步骤：
aa)提供模板，所述模板包括包含蓝宝石的起始衬底和III-N晶
体层，其中模板在生长温度范围内不弯曲或基本上不弯曲或负弯曲；
bb)进行外延晶体生长以在根据aa)的模板上形成其它的III-N-
\t晶体，任选用于制备III-N块状晶体；
cc)任选将III-N单晶或III-N块状晶体与异质衬底分解。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在准备的模板中在
起始衬底上的区域内或在模板的III-N晶体层内如此沉积掩膜材料作
为中间层，使得没有设定距离或掩膜材料的中间层相对异质衬底或任
选在其上形成的III-N成核层的距离为最大300nm。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将掩膜材料在制备
模板时原位地在相同的反应器中沉积在异质衬底上或模板的III-N-层
内，并在沉积所述掩膜材料之后立即继续III-N-生长过程。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在对于
模板使用或设定厚度(d蓝宝石)为大约430μm(即±20μm)的蓝宝石衬底和
厚度(dGaN)为大约7μm(即±0.5μm)的GaN的III-N晶体层的情况下，
在III-N晶体的情况下，在生长表面上的模板的曲率(KT)
(i)在生长温度时固定在0至-150km-1的范围，优选在-25至-75km-1的范围，和/或
(ii)在室温时固定在＜-200km-1的范围，优选在-200至-400km-1，更
优选在-300至-350km-1的范围；
其中在使用或设定其它层厚(d蓝宝石/dGaN)的情况下，曲率值取决于
各层厚依照Stoney-方程式处于以下范围：
KT(dGaN；d蓝宝石)＝KT(7μm；430μm)×(430μm/d蓝宝石)2×(dGaN/7μm)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在晶体
III-N-材料内产生压缩应力，优选模板的III-N单晶在室温下具有
σxx＜-0.70GPa的压缩应力。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，掩膜材
\t料的中间层在没有距离的情况下或在与衬底...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·利普斯基，F·肖尔茨，M·克莱恩，F·哈贝尔，
申请(专利权)人：弗赖贝格化合物原料有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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