用于生长III族氮化物晶体的方法技术

提供了通过使用多个瓦片衬底生长III族氮化物晶体的方法，该III族氮化物晶体具有大尺寸并且在主表面上较少出现凹坑。生长III族氮化物晶体的方法包括以下步骤：制备多个瓦片衬底（10），每个瓦片衬底（10）具有主表面（10m），主表面（10m）具有能够平面填充的具有投影角的四边形形状或者三角形形状；执行瓦片衬底（10）的平面填充来布置瓦片衬底（10），使得在瓦片衬底（10）的顶点彼此面对的任意点处彼此面对的顶点数是3个或更少；以及在如此布置的瓦片衬底（10）的主表面（10m）上生长III族氮化物晶体（20）。

【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在多个瓦片衬底(tile substrate)的主表面上生长III族氮化物晶体的方法。
技术介绍
III族氮化物晶体适于用在诸如发光器件和电子器件的半导体器件中。为了降低这种III族氮化物晶体的成本，已要求III族氮化物晶体具有大尺寸。·因为在自然界中没有发现具有大尺寸的III族氮化物晶体，所以在与III族氮化物晶体的化学式不同的化学式所表达的材料构成的衬底(基体衬底)上生长III族氮化物晶体。例如，日本未审专利申请公布No. 2000-349338 (下文中，专利文献I)公开了在衬底(基体衬底)上没有发生卷曲或破裂的情况下生长大厚度的III族氮化物(GaN)晶体膜的方法，其中该衬底由与III族氮化物晶体的化学式不同的化学式所表达的材料构成。然而，通过专利文献I中公开的方法难以生长具有足够大尺寸的III族氮化物晶体。这是因为，当基体衬底具有大的主表面面积时，III族氣化物晶体和基体衬底之间的晶格失配使III族氮化物晶体内的变形增大，结果，晶体卷曲或破裂。为了解决这个问题，日本未审专利申请公布No. 2008-133151(下文中，专利文献2)公开了一种晶体生长方法，该方法包括布置多个种子衬底使得种子衬底的侧面彼此相邻的步骤以及通过氢化物气相外延方法(下文中，简称为HVPE法)在多个种子衬底的表面上生长III族氮化物晶体使得晶体成为一体的步骤。引用列表专利文献I :日本未审专利申请公布No. 2000-349338专利文献2 :日本未审专利申请公布No. 2008-13315
技术实现思路
技术问题然而，用专利文献2中公开的晶体生长方法通过一体化生长的这种III族氮化物晶体具有形成在晶体主表面中的大量凹坑(pit)。因此，得自这种III族氮化物晶体的III族氮化物晶体衬底的产率不够高。因此，本专利技术的目的在于提供通过使用多个瓦片衬底生长III族氮化物晶体的方法，该III族氮化物晶体具有大尺寸并且具有少量形成在晶体主表面中的凹坑。可以由具有大尺寸并具有少量凹坑的这种III族氮化物晶体以高产率得到具有大尺寸的III族氮化物晶体衬底。问题的解决方案根据本专利技术的实施例的生长III族氮化物晶体的方法包括制备多个瓦片衬底的步骤，瓦片衬底包括主表面，主表面具有允许二维密排(close packing)这多个瓦片衬底的三角形或凸四边形的形状；布置这多个瓦片衬底以使这多个瓦片衬底二维密排的步骤，使得在这多个瓦片衬底的彼此相对的顶点之间的任何点处，3个或更少的顶点彼此相对；以及在所布置的这多个瓦片衬底的主表面上生长III族氮化物晶体的步骤。在根据本专利技术的生长III族氮化物晶体的方法中，多个瓦片衬底的主表面的形状可以是允许二维密排这多个瓦片衬底的凸四边形。瓦片衬底可以是GaN衬底。在生长III族氮化物晶体的步骤中，通过氢化物气相外延方法，在900° C或更高且1100° C或更低的温度范围内，可以生长GaN晶体作为III族氮化物晶体。在布置多个瓦片衬底以使这多个瓦片衬底二维密排的步骤中，可以布置这多个瓦片衬底，使得这多个瓦片衬底的彼此相对的顶点之间的点之中的任意两个相邻点之间的距离是10 μ m或更大。本专利技术的有益效果本专利技术提供通过使用多个瓦片衬底生长III族氮化物晶体的方法，其中，III族氮化物晶体具有大尺寸并具有少量形成在晶体主表面中的凹坑。 附图说明图IA是示出在根据本专利技术的实施例的生长III族氮化物晶体的方法中制备和布置瓦片衬底的步骤的一个示例的示意图并且是所布置的瓦片衬底的示意性平面图。图IB是示出在根据本专利技术的实施例的生长III族氮化物晶体的方法中制备和布置瓦片衬底的步骤的一个示例的示意图并且是沿着图IA中的IB-IB线截取的示意性截面图。图2是示出本专利技术的实施例的生长111族氮化物晶体的方法中生长111族氮化物晶体的步骤的示意性截面图。图3是生长III族氮化物晶体的现有方法中的瓦片衬底的布置示例的示意性平面图。图4是根据本专利技术的实施例的生长III族氮化物晶体的方法中的瓦片衬底的布置示例的示意性平面图。图5是生长III族氮化物晶体的现有方法中的瓦片衬底的另一个布置示例的示意性平面图。图6是根据本专利技术的实施例的生长III族氮化物晶体的方法中的瓦片衬底的另一个布置示例的示意性平面图。图7是示出根据本专利技术的实施例的生长III族氮化物晶体的方法中采用的晶体生长方法的示例的示意性截面图。图8是示出在生长III族氮化物晶体的方法中III族氮化物晶体的主表面中的凹坑形成百分比与瓦片衬底的彼此相对的顶点之间的点之中两个相邻点之间的距离之中的较短距离之间的关系的曲线图。具体实施例方式参照图1A、图IB和图2，根据本专利技术的实施例的生长III族氮化物晶体的方法包括制备多个瓦片衬底10的步骤，瓦片衬底10包括主表面10m，主表面IOm的形状为三角形或凸四边形，以允许多个瓦片衬底10 二维密排(图IA和图1B);布置多个瓦片衬底10以使这多个瓦片衬底10 二维密排的步骤，使得在这多个瓦片衬底10的彼此相对的顶点之间的任意点P处，三个或更少的顶点彼此相对(图IA和图1B);以及在所布置的多个瓦片衬底10的主表面IOm上生长III族氮化物晶体20的步骤(图2)。根据这个实施例的生长III族氮化物晶体的方法提供的III族氮化物晶体20具有大尺寸并且在III族氮化物晶体20的主表面20m中形成有少量的凹坑20p。瓦片衬底制备步骤参照图IA和图1B，根据这个实施例的生长III族氮化物晶体的方法包括制备多个瓦片衬底10的步骤(瓦片衬底制备步骤)，瓦片衬底10包括主表面10m，主表面IOm的形状为三角形或凸四边形，以允许这多个瓦片衬底10 二维密排。术语“二维密排”是指将具有某种形状的瓦片衬底二维地紧密放置的操作。瓦片衬底10的主表面IOm具有允许瓦片衬底10进行二维密排的三角形或凸四边形的形状。术语“凸四边形”是指其中四个顶点向外突出的四边形，即，四个内角小于180°的四边形。允 许进行二维密排的三角形可以是任意三角形，并且为了便于制备瓦片衬底，优选地例如是正三角形、等腰三角形或直角三角形。允许进行二维密排的凸四边形可以是任意平行四边形，并且为了便于制备瓦片衬底，优选地例如是方形、矩形或菱形。瓦片衬底10的尺寸没有特别限制。为了实现便利的操纵，在瓦片衬底10的主表面IOm中，最短边优选地具有IOmm或更长的长度并且最长边优选地具有50mm或更短的长度。瓦片衬底10的厚度没有特别限制。为了实现高机械强度和便利的操纵，瓦片衬底10优选地具有100 μ m或更厚且2，000 μ m或更薄的厚度。瓦片衬底10没有特别限制，只要III族氮化物晶体20可以外延生长在瓦片衬底10的主表面IOm上即可。优选地，使用蓝宝石衬底、碳化硅(SiC)衬底、GaAs衬底或III族氮化物衬底作为瓦片衬底10，因为这种衬底的晶格常数和III族氮化物晶体严密匹配，并且具有高结晶度的III族氮化物晶体可以生长在该衬底上。具体地讲，优选地使用III族氮化物晶体。当生长GaN晶体作为III族氮化物晶体时，优选地使用GaN衬底。制备瓦片衬底10的过程没有特别限制。例如，通过沿着预定晶面切割块晶体并且使所得衬底的主表面IOm和侧表面IOs经受诸如抛光或蚀刻的表面处理，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：广村友纪，上松康二，吉田浩章，藤原伸介，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：