本发明专利技术涉及用于生长纤锌矿型晶体的衬底及其制造方法，以及半导体器件。一种层叠结构包括：包括具有六重对称性的晶体的第一层，以及在第一层上形成的包括金属氧氮化物晶体的第二层，其中第二层包括选自由Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ和Ａｌ构成的组中的至少一种元素、Ｎ、Ｏ和Ｚｎ作为主要元素，以及其中第二层具有面内取向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其包括层叠结构，该层叠结构的第一层包括具有六重对称性的晶体，以及该层叠结构的第二层包括在第一层上形成的金属氧氮化物晶体，其中第二层包括选自由In、 Ga、 Si、 Ge和Al构成的组的至少一种元素、N、 0和Zn作为主要元素，以及其中第二层具有面内(in-plane)取向。 第一层可以是纤锌矿型晶体或八1203晶体。第二层可以是纤锌矿型晶体。第二层的a-轴晶格常数可以在0. 320nm至0. 358nm的范围内。第二层的(002)面的X射线摇摆曲线(rocking curve)的FWHM可以是1度或更小。 第一层可以包括选自由GaN和ZnO构成的组的纤锌矿型晶体，以及其中第二层包括ZnwIn(1—X)0WN(1—y)，其中0. 1《x《0. 9和0. 1《y《0. 9。 第一层可以包括选自由GaN和ZnO构成的组的纤锌矿型晶体，以及其中第二层包 括ZnwGa(1—x)0(y)N(1—y)，其中0. 1《x《0. 9和0. 1《y《0. 9。 第一层可以包括A1A晶体，以及其中第二层包括ZnwIn(卜x)0(y)N(1—y)，其中 0. 1《x《0. 9和0. 1《y《0. 9。 第一层可以包括A1A晶体，以及其中第二层包括ZnwGa(卜x)0(y)N(1—y)，其中 0. 1《x《0. 9和0. 1《y《0. 9。 本专利技术涉及一种使用用于生长纤锌矿型晶体的衬底作为衬底的半导体器件。 本专利技术涉及一种用于制造包括层叠结构的用于生长纤锌矿型晶体的衬底的方法，该方法包括以下步骤在包括氮的气氛中，在包括具有六重对称性的晶体的第一层上形成包括具有面内取向的金属氧氮化物晶体的第二层，其中该第二层包括选自由In、Ga、Si、Ge和Al构成的组中的至少一种元素、N、 0和Zn作为主要元素。 第二层可以通过溅射形成。第二层的膜淀积速率可以是10nm/min或更低。 根据本专利技术，可以提供一种用于以低成本生长纤锌矿型晶体衬底的衬底，该衬底 用于生长具有期望的晶格常数和优异结晶度的纤锌矿型晶体。 此外，可以使用包括层叠结构的用于生长纤锌矿型晶体的衬底提供一种半导体器 件(诸如，高速晶体管和二极管)以及高效率的光接收元件和光发射元件。 从参考附图的示例性实施例的以下描述，本专利技术的更多特征将变得清楚。附图说明 图1图示了纤锌矿型的金属氧氮化物晶体的典型的二维X射线衍射图案。 图2是图示在二维X射线衍射图案测量过程中的几何排列的视图。 图3图示了纤锌矿型结构ZnO的二维X射线衍射图案的仿真结果。 图4图示了纤锌矿型结构GaN的二维X射线衍射图案的仿真结果。 图5是图示了纤锌矿型结构的原子排列的视图。 图6图示了根据本专利技术的金属氧氮化物膜的X射线衍射中的(002)面反射的典型 摇摆曲线。 图7图示了根据本专利技术的金属氧氮化物膜的(101)面(P扫描的测量结果。 图8图示了根据本专利技术的用于生长纤锌矿型晶体的衬底的示意图。 图9图示了根据本专利技术的用于生长纤锌矿型晶体的衬底的示意图。 图10是图示了在不同的Zn/In成分比率下InZn0N膜的a-轴晶格常数的曲线图。 图11图示了该实例2中的金属氧氮化物膜的X射线衍射中的(002)面反射的摇摆曲线。 图12图示了该比较例1中的金属氧氮化物膜的X射线衍射中的(002)面反射的 摇摆曲线。 图13是图示该比较例1中的金属氧氮化物膜的(101)面9扫描测量结果的曲线 图。 图14图示了该实例4中的金属氧氮化物膜的X射线衍射中的(002)面反射的摇 摆曲线。 图15是图示该实例4中的金属氧氮化物膜的(101)面q)扫描测量结果的曲线图。 图16是图示该实例6中的金属氧氮化物膜的(101)面(p扫描测量结果的曲线图。 图17是图示该实例7中的金属氧氮化物膜的(101)面CP.扫描测量结果的曲线图。 图18是图示该实例8中的金属氧氮化物膜的(101)面(P扫描测量结果的曲线图。具体实施例方式首先，在描述本专利技术的实施例之前将描述完成本专利技术的情况。 本专利技术人已关注到如在诸如InN、 GaN和A1N的氮化物中那样，ZnO具有纤锌矿型 晶体结构的事实，并已尝试制成作为ZnO和上述氮化物的混合晶体的金属氧氮化物膜。结 果，发现任意的所述金属氧氮化物膜显示出具有(001)取向的(c-轴取向的)纤锌矿型原 子排列的晶体结构。 图1图示了金属氧氮化物膜的典型二维X射线衍射图案。这里，通过在倾斜样品的同时重复q-2q测量(q :X射线入射角)，并联系衍射强度，来获得二维X射线衍射图案，并且有取向的膜的相识别是可能的。在图1中，水平轴表示2q，垂直轴表示衬底倾斜角x 。图2图示了X射线衍射的几何排列的视图。在图2中，箭头2e-e表示散射矢量。 如图1所示，取决于金属氧氮化物的成分， 当x (衬底倾斜角)接近0度时，在2q = 30至35度附近， 当x接近32度时，在2q = 56至64度附近(未图示)， 当x接近43度时，在2q = 43至48度附近， 当x接近62度时，在2q = 33至37度附近， 当x接近约90度时，在2q = 29至32度附近，以及 当x接近约90度时，在2q = 52至58度附近(未图示)， 观察到衍射峰。 观察到的衍射峰显示出与具有(001)取向的纤锌矿结构的ZnO和GaN的仿真结果 类似的图案(图3和图4)。 由此，发现整个薄膜由具有如图5所示的(001)取向的纤锌矿型结构的原子排列 的氧氮化物形成。在本专利技术中，具有纤锌矿型结构的原子排列的晶体结构对应于与在二维X射线衍射中获得的如上所述的纤锌矿型结构的类似的图案。 接下来，本专利技术人关注ZnGeN2和ZnSiN2的晶体结构，并已尝试制成包括ZnGeN2和 ZnSiN2以及Zn0的混合晶体的金属氧氮化物膜，因为尽管ZnGeN2和ZnSiN2的晶体结构被分 类为正交系，但是ZnGeN2和ZnSiN2具有其中每个N原子被包括两个Ge和两个Zn的四面体 或两个Si和两个Zn的四面体围绕的结构，并具有与纤锌矿型结构类似的结构。结果，在二 维X射线衍射中，对于所述金属氧氮化物膜也获得与纤锌矿型结构的类似的图案，并发现 任意的所述金属氧氮化物膜具有这样的晶体结构，该晶体结构具有(001)取向的纤锌矿型 原子。 此外，根据本专利技术人的认知，通过在纤锌矿型晶体上形成这些金属氧氮化物膜，可 以形成具有优异结晶度和对准的面内取向的金属氧氮化物膜。 图6图示了本专利技术中的金属氧氮化物膜的X射线衍射(002)面反射的典型摇摆曲 线。该摇摆曲线是通过在特定晶面满足布拉格衍射条件的角度的两倍的位置处固定探测 器，并改变X射线入射角而获得的衍射。面方向中的波动程度可以通过摇摆曲线的FWHM确 定，可以说随着FWHM的值越小晶体质量越好。在本专利技术中，尽管取决于成分和膜制造条件， 但是FWHM为l度或更小，并且在任何情况下都是小的，且发现制成了高质量(001)取向的 金属氧氮化物膜。 图7图示了通过(P扫描测量本专利技术的金属氧氮化物的面内取向的结果的典型例 子。这里，通过在由二维X射线衍射测量获得的(101)面的衍射位置处固定探测器，并在面 内方向旋转样品，来执行9扫描。由图7发现，以60度的间隔观察到(101本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其包括层叠结构，该层叠结构的第一层包括具有六重对称性的晶体，以及该层叠结构的第二层包括在所述第一层上形成的金属氧氮化物晶体，其中所述第二层包括选自由Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ和Ａｌ构成的组中的至少一种元素、Ｎ、Ｏ和Ｚｎ作为主要元素，并且其中所述第二层具有面内取向。
【技术特征摘要】
JP 2008-10-9 2008-262931;JP 2009-9-15 2009-213725一种用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其包括层叠结构，该层叠结构的第一层包括具有六重对称性的晶体，以及该层叠结构的第二层包括在所述第一层上形成的金属氧氮化物晶体，其中所述第二层包括选自由In、Ga、Si、Ge和Al构成的组中的至少一种元素、N、O和Zn作为主要元素，并且其中所述第二层具有面内取向。2. 根据权利要求1的用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其中所述第一层是纤锌矿型晶体 或A1A晶体。3. 根据权利要求l的用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其中所述第二层是纤锌矿型晶体。4. 根据权利要求l的用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其中所述第二层的a-轴晶格常数 在0. 320nm至0. 358nm的范围内。5. 根据权利要求1的用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其中所述第二层的(002)面的X 射线摇摆曲线的FWHM是1度或更低。6. 根据权利要求1的用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其中所述第一层包括选自由GaN 和ZnO构成的组中的纤锌矿型晶体，以及其中所述第二层包括ZnwIrid—x)0(y)N(1—y)，其中 0. 1《x《0. 9且0. 1《y《0. 9。7. 根据权利要求1的用于生长纤锌矿型晶体的衬底，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：板垣奈穗，岩崎达哉，星野胜之，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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