在一个方面中的生长ＧａＮ晶体的方法中，实施下列步骤。准备底部衬底（步骤Ｓ１）。然后，在所述底部衬底上形成具有开口部分并由ＳｉＯ２构成的掩模层（步骤Ｓ２）。然后，在底部衬底和掩模层上生长ＧａＮ晶体（步骤Ｓ５）。所述掩模层具有不大于２ｎｍ的表面粗糙度Ｒｍｓ或不小于８ｍ的曲率半径。在一个方面中的生长ＧａＮ晶体的方法中，实施下列步骤。准备底部衬底（步骤Ｓ １）。然后，使用抗蚀剂，在所述底部衬底上形成具有开口部分的掩模层（步骤Ｓ２）。然后，利用酸溶液对所述底部衬底和所述掩模层进行清洁（步骤Ｓ３）。然后，在利用酸溶液进行清洁的步骤Ｓ３之后，利用有机溶剂对所述底部衬底和所述掩模层进行清洁（步骤Ｓ４）。然后，在所述底部衬底和所述掩模层上生长ＧａＮ晶体（步骤Ｓ５）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
作为用于半导体器件如短波光学器件或电力电子器件的材料，具有3. 4eV能量带隙和高热导率的氮化镓(GaN)衬底已经引起了人们的关注。在日本特开2004-304203号公报(专利文献1)等中公开了制造这种GaN衬底的方法。专利文献1公开了利用下列方法制造氮化物半导体衬底的方法。图14 17为示意性显示在上述专利文献1中制造GaN衬底的方法的横截面图。 如图14中所示，首先，在异质衬底101上生长氮化物半导体102。其次，形成保护膜103并进一步涂布抗蚀剂。再次，以由二氧化硅(SiO2)等构成的保护膜103具有窗口部分的方式利用光刻进行腐蚀，以形成规定的形状。然后，如图15中所示，当在具有充当晶核的氮化物半导体102的保护膜103的窗口部分中生长第一氮化物半导体104并在保护膜103上在横向上生长第一氮化物半导体104时，在第一氮化物半导体104完全覆盖保护膜103之前停止其生长。然后，如图16中所示，将用于第一氮化物半导体104的保护膜103除去。然后， 如图17中所示，在除去了保护膜103的第一氮化物半导体104上在第一氮化物半导体104 的上面和侧面上生长第二氮化物半导体105。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2004-304203号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的问题图18为图17中主要部分的放大图。本专利技术人发现，在上述专利文献1中在保护膜103上产生多晶晶核111，如图18中所示。另外，本专利技术人发现了如下问题，在产生多晶晶核111时，在这种晶核111上生长多晶的第一和第二氮化物半导体10 和10fe。因此，本专利技术提供生长GaN晶体的方法和制造GaN晶体的方法，所述方法能够抑制多晶GaN晶体的生长。解决所述问题的手段作为对在上述专利文献1中生长多晶GaN晶体的因素进行细致研究的结果，本专利技术人发现，与其内部的原子相比，在上述专利文献1中形成的保护膜103表面处的原子，未结合至另一个原子的键(悬空键)更多。因此，当按图15中所示来生长第一氮化物半导体 104时，第一氮化物半导体104中的原子更易于被带入(take into)到保护膜103表面处的原子。当第一氮化物半导体104中的原子被带入到保护膜103表面处的原子时，在保护膜 103上产生多晶晶核111，如图18中所示。在这种多晶晶核111上生长多晶的第一氮化物半导体104a，并在其上生长多晶的第二氮化物半导体10fe。因此，本专利技术人发现，在使用掩模层(保护膜)生长GaN晶体的方法中，生长的GaN 晶体的品质受到掩模层性质的影响。然后，作为对用于抑制多晶GaN晶体的生长的掩模层的条件进行细致研究的结果，本专利技术人发现了本专利技术。S卩，在本专利技术一个方面中的生长GaN晶体的方法中，实施下列步骤。首先，准备底部衬底。然后，在底部衬底上形成具有开口部分并由SiOjQ成的掩模层。然后，在所述底部衬底和所述掩模层上生长GaN晶体。所述掩模层的表面粗糙度Rms不大于2nm。根据本专利技术一个方面中的生长GaN晶体的方法，通过将掩模层的表面粗糙度Rms 设定为2nm以下，能够使掩模层的表面积更小。因此，能够减少存在于表面处的原子数。与存在于内部的原子相比，存在于掩模层表面处的原子具有过量的键。因此，能够减少具有过量键并存在于掩模层表面处的原子的数目。由此，能够抑制在这种掩模层上生长GaN晶体时，( 原子和N原子中的至少一种与Si原子和0原子中的至少一种的键发生反应并与其成键。因此，由于能够抑制在掩模层上形成GaN多晶晶核，所以能够抑制多晶GaN晶体的生长。在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，掩模层的表面粗糙度Rms不大于0. 5nm。由此，能够有效地抑制具有过量键并存在于掩模层表面处的原子的数目。因此，能够进一步抑制多晶GaN晶体的生长。在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，掩模层的曲率半径不小于8m ο如果在掩模层中产生应变能，则为了缓和这种应变能，将Si原子和0原子中的至少一种与( 原子和N原子中的至少一种成键。然而，本专利技术人发现，通过将掩模层的曲率半径设定为8m以上能够减轻掩模层表面的翘曲。由此，能够降低掩模层中的应变能。因此， 能够抑制在生长GaN晶体时，掩模层中Si原子和0原子中的至少一种与( 原子和N原子中的至少一种发生反应并与其成键。因此，能够抑制在掩模层上形成GaN多晶晶核。由此， 能够进一步抑制多晶GaN晶体的生长。在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，所述掩模层的曲率半径不小于50m。由此，能够有效地降低掩模层中的应变能。因此，能够进一步抑制多晶GaN晶体的生长。在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，在上述形成掩模层的步骤与上述生长GaN晶体的步骤之间实施下列步骤。在底部衬底上形成由GaN构成的缓冲层。 然后，在不低于80(TC且不高于1100°C的温度下对所述缓冲层进行热处理。通过形成缓冲层能够缓和底部衬底和GaN晶体之间的晶格常数匹配。另外，通过在上述温度下对缓冲层进行热处理，能够将缓冲层中的晶体从无定形态改变为单晶。因此， 能够提高GaN晶体的结晶度。在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，在上述形成掩模层的步骤与上述形成缓冲层的步骤之间实施下列步骤。利用酸溶液对底部衬底和掩模层进行清洁。 在利用酸溶液进行清洁的步骤之后，利用有机溶剂对底部衬底和掩模层进行清洁。另外，在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，在上述形成掩模层的步骤与上述生长GaN晶体的步骤之间实施下列步骤。利用酸溶液对底部衬底和掩模层进行清洁。在利用酸溶液进行清洁的步骤之后，利用有机溶剂对底部衬底和掩模层进行清洁。在上述形成掩模层的步骤中，通常将抗蚀剂用于形成具有开口部分的掩模层。因此，在形成掩模层之后，源自抗蚀剂的反应产物等可能残留在底部衬底和掩模层上。通过利用酸溶液进行清洁，能够将残留在底部衬底和掩模层上的反应产物分解成亲水性部分和亲油性部分，且能够将所述亲水性部分溶解。因此，能够除去反应产物的亲水性部分。由于利用酸溶液不能除去的反应产物中的亲油性部分对亲油性有机溶剂具有良好的亲和性，所以通过利用有机溶剂进行清洁能够将反应产物中的亲油性部分除去。因此，由于能够将残留在底部衬底和掩模层上的反应产物分别分成亲水性部分和亲油性部分而将其除去，所以能够在原子水平下将反应产物除去。因此，能够进一步抑制利用该反应产物充当晶核而进行的多晶GaN的生长。在上述一个方面中的生长GaN晶体的方法中，优选地，在上述利用酸溶液进行清洁的步骤和上述利用有机溶剂进行清洁的步骤中，对酸溶液和有机溶剂施加超声波。因此，由于能够将附着到底部衬底和掩模层的表面上的细粒子除去，所以能够进一步抑制多晶晶核的产生。在本专利技术一个方面中的制造GaN晶体的方法包括利用上面任一段落中所述的生长GaN晶体的方法来生长GaN晶体的步骤以及除去底部衬底和掩模层的步骤。根据本专利技术一个方面中的制造GaN晶体的方法，由于使用上述生长GaN晶体的方法，所以可阻止生长的GaN晶体变为多晶。因此，通过除去至少底部衬底和掩模层，能够制造阻止其变为多晶的GaN晶体。另外，作为细致研究的结果，本专利技术人发现，在上述专利文献1中生长多晶Ga本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种生长氮化镓晶体（１７）的方法，所述方法包括：准备底部衬底（１１）的步骤；在所述底部衬底（１１）上形成具有开口部分（１３ａ）并由二氧化硅构成的掩模层（１３）的步骤；以及在所述底部衬底（１１）和所述掩模层（１３）上生长氮化镓晶体（１７）的步骤，以及所述掩模层（１３）的表面粗糙度Ｒｍｓ不大于２ｎｍ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹山知阳，
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
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