本发明专利技术提供了ＧａＮ单结晶体及其制造方法和半导体器件及其制造方法，由此，当生长ＧａＮ单结晶体时以及当生长的ＧａＮ单结晶体被加工成基板等形式时，以及当至少单层的半导体层形成在基板形式的ＧａＮ单结晶体上以制造半导体器件时，将裂纹控制到最少。ＧａＮ晶体团（１０）具有纤锌矿晶体结构，并且在３０℃下，其弹性常数Ｃ１１为３４８ＧＰａ至３６５ＧＰａ并且其弹性常数Ｃ１３为９０ＧＰａ至９８ＧＰａ，或者其弹性常数Ｃ１１为３５２ＧＰａ至３６２ＧＰａ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及裂纹发生少的GaN单结晶体以及制造方法，并涉及包含GaN单结晶体 的裂纹发生少的半导体器件及其制造方法。
技术介绍
作为短波光电器件、功率电子器件和其它半导体器件的材料，具有3. 4eV能隙和 高热导率的单结晶体氮化镓(GaN)受到关注。这种GaN单结晶体所带来的问题在于，因为它们尽管硬度大但是韧性差，所以当 生长GaN单晶时，和/或当生长的GaN单晶被加工成基板形式时，和/或当至少单层半导体 层形成在基板形式的GaN单结晶体上时，在GaN单结晶体中和/或在半导体器件中将会出 现裂纹，从而导致板状GaN单结晶体(GaN单晶基板)和/或半导体器件的产量降低。同时，已经通过各种技术对通过若干不同的生长方法得到的晶体测量或计算这 类GaN单结晶体中的弹性常数。可以引用的实例包括1997年《应用物理快报(Applied Physics Letters)》第9期第70卷的第1122-1124页由R. B. Schwarz等人所著的 "Elastic Moduli of GalliumNitride”(非专利参考文献1) ； 1999年《应用物理学杂志 (Journal ofApplied Physics)》第 4 期第 86 卷的第 1860-1866 页由 Τ. Deguchi 等人所 著的"Structural and Vibrational Properties of GaN”(非专利参考文献 2) ；1996 年 《应用物理学杂志》第6期第79卷的第3343-3344页由A. Polian等人所著的“Elastic Constants of Gallium Nitride”(非专利参考文献3) ； 1997年《应用物理学杂志》第6期第 82 卷的第 2833-2839 页由 A.F.Wright 所著的“Elastic Properties of Zinc-Blende and WurtziteAlN,GaN, and InN"(非专利参考文献4) ； 1998年《应用物理学杂志》第9期第84 卷的第 4951-4958 页由 K. Shimada 等人所著的 “First-Principles Study on Electronic and Elastic Properties of BN, AlN, and GaN” (非专利参考文献 5)。相关技术的描述非专利参考文献1 1997年《应用物理快报》第9期第70卷的第1122-1124页由 R. B. Schwarz 等人所著的 “Elastic Moduli of GalliumNitride，，。非专利参考文献2 1999年《应用物理学杂志》第4期第86卷的第1860-1866页 S Τ. Deguchi ^AliflrW "Structural and VibrationalProperties of GaN，，。非专利参考文献3 :1996年《应用物理学杂志》第6期第79卷的第3343-3344页 由 A. Polian 等人所著的 “Elastic Constants of GalliumNitride”。非专利参考文献4 1997年《应用物理学杂志》第6期第82卷的第2833-2839页 S Α. F. Wright ^^^"Elastic Properties of Zinc-Blendeand Wurtzite AlN, GaN, and InN”。非专利参考文献5 :1998年《应用物理学杂志》第9期第84卷的第4951-4958页由 K. Shimada等人所著的"First-Principles Study onElectronic and Elastic Properties of BN, AlN,and GaN”。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决以上讨论的问题，即提供GaN单结晶体及其制造方法和半 导体器件及其制造方法，其中，当生长GaN单结晶体时以及当生长的GaN单结晶体被加工成 基板等形式时，以及当至少单层的半导体层形成在基板形式的GaN单结晶体上以制造半导 体器件时，将裂纹控制到最少。本专利技术在一个方面是具有纤锌矿晶体结构的GaN单结晶体，并且在30°C下，其弹 性常数C11为348GPa至365GPa并且其弹性常数C13为90GPa至98GPa，或者其弹性常数C11为 352GPa至362GPa。采用本专利技术涉及的GaN单结晶体，可以使其电阻率不大于1 X IO3 Ω ·αιι。在另一个方面，本专利技术是制造GaN单结晶体的方法，其包括将用于提供Ga源材料 的源舟、基板和石英组件放置在晶体生长室内的步骤；通过气相沉积在基板上生长GaN单 结晶体的步骤；其中在生长GaN单结晶体的步骤中，将源舟的温度保持在980°C至1040°C， 而将基板和石英组件的温度保持在大于1130°C而不大于1150°C。在另一个方面，本专利技术是一种包括上述GaN单结晶体的半导体器件，以及在所述 GaN单结晶体上形成的至少单层III族氮化物半导体层。在又一个方面，本专利技术是一种制造半导体器件的方法，其包括制备上述GaN单结 晶体的步骤；以及在所述GaN单结晶体上形成至少单层III族氮化物半导体层的步骤。本专利技术可以提供，由此， 当生长GaN单结晶体时以及当生长的GaN单结晶体被加工成基板等形式时，以及当至少 单层的半导体层形成在基板形式的GaN单结晶体上以制造半导体器件时，将裂纹控制为最 少。附图说明图1是表示GaN单结晶体中的X1轴、X2轴和X3轴的实例的简图。图2是表示制造GaN单结晶体的方法和用于该方法的制造设备的实例的简图。图3是表示半导体器件的实例的简化剖视图。图4是示出制造GaN单结晶体和半导体器件的方法的实例的流程图。图5是表示制造GaN单结晶体的方法和用于该方法的制造设备的不同实例的简 图。图6是表示制造GaN单结晶体的方法和用于该方法的制造设备的另外不同实例的 简图。具体实施例方式实施模式1作为实施本专利技术的一种模式的GaN单结晶体10具有纤锌矿晶体结构，并且在30°C 下，其弹性常数C11为348GPa至365GPa并且其弹性常数C13为90GPa至98GPa，或者其弹性 常数 C11 为 352GPa 至 362GPa。参照图1 肉眼看到的是，具有晶体图形的六方纤锌矿晶体结构的GaN单结晶体表 现出平面各向同性弹性对称性，并且可以如下式1描述弹性常数矩阵,其中在三个互相正交的轴(X1轴、X2轴和X3轴)之中，将厚度取向(C轴方向)取为X3轴, 式 1 本文中，例如，弹性常数矩阵内的每个弹性常数所表示的应力和张力之间的 对应关系如下。弹性常数Cn(中的第一行、第一列)表示当X1轴向上的应力施加到与 X1轴垂直的面上时X1轴方向上的弹性刚度。并且，弹性常数C22表示当X2轴向上的应力施 加到与X2轴垂直的面上时X2轴方向上的弹性刚度，在具有纤锌矿晶体结构的GaN单结晶体 中，其等价于弹性常数C11 (中的第二行、第二列)。同样，弹性常数C33 (中的第三 行、第三列)表示当X3轴向上的应力施加到与X3轴垂直的面上时X3轴向上的弹性刚度；弹 性常数C12(中的第一行、第二列)表示当X1轴向上的应力施加到与X1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＧａＮ单结晶体，所述ＧａＮ单结晶体具有纤锌矿晶体结构，并且在３０℃下，其弹性常数Ｃ↓［１１］为３４８ＧＰａ至３６５ＧＰａ并且其弹性常数Ｃ↓［１３］为９０ＧＰａ至９８ＧＰａ，或者其弹性常数Ｃ↓［１１］为３５２ＧＰａ至３６２ＧＰａ。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：中幡英章，藤原伸介，樱田隆，山本喜之，中畑成二，上村智喜，
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]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。