生长Ⅲ族氮化物晶体的方法技术

本发明专利技术公开了一种能够通过液相法生长大型晶体的生长ＩＩＩ族氮化物晶体的方法。本发明专利技术具体公开了一种通过液相法生长ＩＩＩ族氮化物晶体（１０）的方法，所述生长ＩＩＩ族氮化物晶体（１０）的方法包括：准备ＩＩＩ族氮化物晶体衬底（１）的步骤，所述衬底（１）具有与所述ＩＩＩ族氮化物晶体（１０）相同的化学组成，并具有０．５ｍｍ以上的厚度；以及将溶液与所述ＩＩＩ族氮化物晶体衬底（１）的主面（１ｍ）接触并且在所述主面（１ｍ）上生长ＩＩＩ族氮化物晶体（１０）的步骤，所述溶液通过使含氮气体（５）溶于包含ＩＩＩ族金属的溶剂（３）中而获得。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过溶液生长而生长III族氮化物晶体的方法。
技术介绍
III族氮化物晶体用作各种半导体装置的晶片和类似衬底。为了更有效率地制造各种半导体装置，近来需要大型III族氮化物晶体。生长III族氮化物晶体的方法包括气相技术如氢化物气相外延(HVPE)和有机金属化学汽相淀积(MOCVD)，及液相技术如溶液生长和助熔剂生长。本文中，与气相技术相比，从环境保护方面来看，液相技术较好，因为在晶体生长中不使用有毒气体。以这类液相技术生长III族氮化物晶体的方法的实例为通过高压溶液生长而生长GaN晶体的方法，所述内容是由M.Bockowski，“Growth and Doping of GaN and AlN Single Crystals under HighNitrogen Pressure(在高氮压力下GaN和AlN单晶的生长和掺杂)”，Crystal Research & Technology(晶体研究与技术)，Vol.36，Issue 8-10，2001，pp.771-787(非专利文献1)公开的。另一个实例为通过Na助熔剂技术生长GaN晶体的方法，所述内容是由H.Yamane等人，“Preparation of GaN Single Crystals Using a Na Flux(利用Na助熔剂制备GaN单晶)”，Chemistry of Materials(材料科学)，Vol.9，No.2，1997，pp.413-416(非专利文献2)公开的。同样地，特开2003-206198号公报(专利文献1)公开了基于Na助熔剂的GaN晶体生长方法，在所述生长方法中使用板状III族氮化物籽晶。然而，就非专利文献1中公开的生长方法而言，晶体生长条件为1500℃和1GPa，高温、高压，因此所述生长方法使得制造晶体的成本更高，且因为所述方法不使用籽晶，所以抑制了生长大型晶体。同时，就非专利文献2中公开的生长方法而言，尽管晶体生长条件为800℃和10MPa，相对易于实现，但是因为所述方法不使用籽晶，所以其也抑制了生长大型晶体。而且就专利文献1中公开的生长方法而言，使用的板状籽晶口径不能增大，因而得不到大型晶体。专利文献1：特开2003-206198号公报非专利文献1：M.Bockowski，“Growth and Doping of GaN and AlNSingle Crystals under High Nitrogen Pressure”，Crystal Research &Technology，Vol.36，Issue 8-10，2001，pp.771-787.非专利文献2：H.Yamane，et al.，″Preparation of GaN SingleCrystals Using a Na Flux，″Chemistry of Materials，Vol.9，No.2，1997，pp.413-416.
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，在通过液相技术如溶液生长或助熔剂生长而在大直径、板状III族氮化物晶体衬底上生长III族氮化物晶体的过程中，均相外延生长化学组成与衬底相同的III族-->氮化物晶体，在衬底中和在所述衬底上生长的III族氮化物晶体中会产生裂纹，这抑制了大型III族氮化物晶体衬底的获得。本专利技术的目的是提供一种生长III族氮化物晶体的方法，所述方法在液相技术下能够生长大型晶体。作为对在这类III族氮化物晶体衬底和III族氮化物晶体中裂纹的原因进行详细研究的结果，发现了在衬底和III族氮化物晶体中的裂纹与衬底厚度之间的相关性。继续进一步研究发现，在通过液相技术在III族氮化物晶体衬底上均相外延生长III族氮化物晶体的过程中，使III族氮化物晶体衬底的厚度为0.5mm以上，优选0.67mm以上，更优选0.84mm以上，甚至更优选1.0mm以上，使III族氮化物晶体衬底和在所述衬底上生长的III族氮化物晶体中的裂纹减到最少，从而能够生长大型III族氮化物晶体。解决问题的手段本专利技术提供了通过液相技术生长III族氮化物晶体的方法，所述生长III族氮化物晶体的方法包括：准备III族氮化物晶体衬底的步骤，所述衬底具有与III族氮化物晶体相同的化学组成，并具有0.5mm以上的厚度；以及将溶液与所述III族氮化物晶体衬底的主面接触以在所述主面上生长III族氮化物晶体的步骤，所述溶液通过使含氮气体溶于包含III族金属的溶剂中而得到。在本专利技术的生长III族氮化物晶体的方法中，所述III族氮化物晶体衬底的主面能够具有0.78cm2以上的表面积。此外，所述溶剂能够为纯度99mol％以上的III族金属。同样地，所述含氮气体能够为纯度99mol％以上的气态氮。专利技术效果根据本专利技术，提供了一种生长III族氮化物晶体的方法，所述方法在液相技术下使裂纹的产生减到最少，从而能够生长大型晶体。附图说明图1为显示本专利技术生长III族氮化物晶体的方法的一个实施方式的简化剖视图。图2为表示衬底厚度和裂纹发生率之间关系的图。附图标记说明1：III族氮化物晶体衬底1m：主面3：溶剂5：含氮气体10：III族氮化物晶体23：晶体生长装置具体实施方式参考图1，本专利技术生长III族氮化物晶体的方法的一个实施方式为通过液相技术生长III族氮化物晶体10的方法，所述生长III族氮化物晶体的方法包括：准备III族氮化物晶体衬底1的步骤，所述衬底1具有与III族氮化物晶体10相同的化学组成，并具有0.5mm以上的厚度；以及将溶液与所述III族氮化物晶体衬底1的主面1m接触以在所述主-->面1m上生长III族氮化物晶体10的步骤，在所述溶液中将含氮气体5溶于包含III族金属的溶剂3中。利用本实施方式的生长III族氮化物晶体的方法使在III族氮化物晶体衬底和在所述衬底主面上生长的III族氮化物晶体中裂纹的发生减到最少，由此得到了大型III族氮化物晶体。本实施方式的生长III族氮化物晶体的方法为通过液相技术生长III族氮化物晶体10的方法。本文中，“液相技术”是指在液相中生长晶体的方法。本实施方式的生长III族氮化物晶体的方法包括：准备III族氮化物晶体衬底1的步骤，所述衬底1具有与生长的III族氮化物晶体10相同的化学组成，并具有0.5mm以上的厚度。因为III族氮化物晶体衬底1具有与在III族氮化物晶体衬底1的主面1m上生长的III族氮化物晶体相同的化学组成，所以能够均相外延生长III族氮化物晶体10。在例如均相外延生长AlxGayIn1-x-yN晶体(0≤x；0≤y；x+y≤1)作为所述III族氮化物晶体10的情况下，可以利用AlxGayIn1-x-yN晶体(0≤x；0≤y；x+y≤1)作为所述III族氮化物晶体衬底1。同样地，因为III族氮化物晶体衬底1的厚度为0.5mm以上，所以能够将因III族氮化物晶体衬底1和在其主面1m上生长的III族氮化物晶体10之间产生的应力而引发的裂纹控制至最低，这归因于III族氮化物晶体衬底1的刚性。从这样的观点来看，所述III族氮化物晶体衬底1的厚度优选为0.67mm以上，更优选厚度为0.84mm以上，还更优选为1.0mm以上。另一方面，从成本的观点来看，由于III族氮化物晶体衬底昂贵，所以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过液相技术生长Ⅲ族氮化物晶体的方法，所述生长Ⅲ族氮化物晶体的方法包括：　　准备Ⅲ族氮化物晶体衬底的步骤，所述衬底具有与所述Ⅲ族氮化物晶体相同的化学组成，并具有０．５ｍｍ以上的厚度；以及　　将溶液与所述Ⅲ族氮化物晶体衬底的主面接触以在所述主面上生长Ⅲ族氮化物晶体的步骤，所述溶液通过使含氮气体溶于包含Ⅲ族金属的溶剂中而得到。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-10-5 2007-2621071.一种通过液相技术生长III族氮化物晶体的方法，所述生长III族氮化物晶体的方法包括：准备III族氮化物晶体衬底的步骤，所述衬底具有与所述III族氮化物晶体相同的化学组成，并具有0.5mm以上的厚度；以及将溶液与所述III族氮化物晶体衬底的主面接触以在所述主面上生长III族氮化物晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：上松康二，吉田浩章，弘田龙，藤原伸介，田中晴子，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]