TW466638B - Method of making a single crystal gallium nitride article - Google Patents

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46663 8 Λ7 ' I _Β7五、發明說明（1 ) 域 領 明 發 鎵 化 氮 元 三 或 元二 晶 單 型 大 於 關 係 案 本

1 馬 含 包 \—· N 關 時 同 構 結 子 電 微 成 形 。 上法 其方 於闞 Μ 相 用之 其* d f G 件型 物大 板 晶 基單 N ^ 成 Ga形 晶 於 明 說 技 關 ΓΓΠ 於 由

構 結 相 異 其 與 質 性 的 上 學 光. 及 子 電 物 化 氮 族 V h ο 製 之 構 結 子 電 微 圍 範 寬 於 對 其 性 特 q- /ι\ 射 雷ίο 井at 子ul sod 如(In , 體 件晶 元電 構雜 結摻 相制 異調 成 形)' 了er 除as ο 和 1 i e 有 * 極 s 造tu e d I π (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) η a 器 示 顯 彩 全 體 極二 光 Γ e

U S 1 n η e c ) d 發 超 d ο 激 Eh之 »1 . . h 用 (0 折 ^^ S譜 學 光、 度In) 密te 髙ys 源 發 r u e 外 力 能 之 等 等 S 多 S1很 Jy有 na具 a物 c b J f -DJ XL_ o 氮 C 矣 S 族 Γον 能 作 操 件 元 率 功 高 ' 溫 高 括 包 性 特 之 料 材 隙 帶 寬 之 欲 所 I --------訂·------- I . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 求 要 須 必 點 優 0 之 力物 b 4¾ /1 之氮 譜族 光 V 磁 I 電 Μ 域述 區前 UV用 與利 光效 藍有 射 ’ 發而 及然 力 界 構 结 相 。 異性 t)特 5 晶 單 (8具 轉須 變必 陡物 急 化 納氮 容族 一 V 及 I 質 Μ 性 即 件亦 元 ’ 具構 料结 材之 此面 U Γ 可半 類構 種结 物相 化異 氮隙 種帶 此寬 ο 溫 aK高 G供 為提 物M 化 ， 氮用 族使 V 併 I 合 I ) 之1N 利(A 有鋁 別化 特氮 與 之形 合M 契合 密組 0 Η η 、 I 變與 方可 之亦 似物 類合 S 化 1A元 /A三 As及 Ga元 與 二 有此 具。 其性 ’ 特 統構 糸結 體相 導異 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（2]ϋβ97公釐） 4 修正頁 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 -AG663 B A7 B7 五、發明説明（2 ) 成其他化合物。 结構式為MGaN之三元GaN組成物（其中Μ為MGaN組成中與 Ga及N相容之金雇）具其原有之對應優點，且MGaN之組成於 標準溫度及壓力（2 5 °C及1大，氣壓）條件下安定。Μ之可能例 子包括A 1及I η。 為了於下文中易於參考 > 因此將” G θ Ν ”符號定義為包括 二元 （G a Ν )及三元（MG a Η )之氮化鎵。此等化合物之例子包 括A 1 Ν，I η Ν，I n G a Ν及I n G a Η。G / Ν也可指S i C及其他相 關化合物。 因此，在元件應用方面，能提供一於其上磊晶成長（e p -i t a X i a 1 g r 〇 w t h ) G /N，S ; C等之G 基板Μ製造異相磊晶 元件上極為有利。然而，不幸的是迄今無法製出單晶大型 之Ga兴Ν 。 因此，一為大型單晶型式且適於作微電子结構製造基板 體之之提供，為微電子學領域中之一大進步，亦為本 案之一目的。 本案之另一目的在於提供一形成大型單晶G 之相關方 法，其較簡單*且可K較低之成本，使用傳統之晶體成長 技術而迅速達成。 本案之其他目的與優點可由下文及所附申請專利範圔中 明顯得知。 發明摘錄 再一方面，本案係關於一種製造單晶G 3丨彳物件之方法， 包括下列步驟-· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5-修正頁 訂 線 • -r - (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ66Β3 8 A 7 B7五、發明説明（3 ) 提供一具有與 晶晶相容（epit&xially compatible) 之表面之結晶材料基板； 沉積一層單晶G a+N於該基板之該表面上；及將該基板自 該單晶G / N層蝕刻移除，產生該作為單晶G / K物件之翬 晶Ga#H層。 棍據本案*該基板就地適當蝕去，而該基板/ G / N结構 於G ah形成之成長溫度下。 該结晶財料基板，擧例而言可包括一如矽、碳化矽、砷 化鎵、藍寶石等之锪質*其可藉適當之蝕刻劑而蝕刻移除 該基板。Μ矽及砷化鎵為例，可使用HC ]。單晶G.a#N層可 直接沉積於該結晶基板之表面上，或者可沉積於一或多層 沉積於該結晶基板上之中間層之最上表面。該一或多層中 間層可作為緩衝層* Μ增進該G / N層之結晶性或其他特性。 另一方面，本案利用特定锪種由該基板向外擴散進入該 Gah層，Μ提供較佳之最终產品性質。例如Ga+Ν成長 於矽基板上。在此例中，S i可能被導致擴散出該矽基板而 進人該G J N中。這會形成具重度砂摻雜之薄G ah區域。重 度矽摻雜G 為η型，且此結構對於某些在G / N層背面製 造歐姆接觸之元件結構而言有利。 另一方面，本案櫧於大型單晶G 物件，如適於周作其 上可製造微電子元件之基板。此處所使用之”大型單晶 "一詞，係指具有三度空間（X = y，z)特性之單一多形體 結晶 G a"^ Η 體（a b 〇 d y s ί n g 1 e ρ 〇 b t y p e c r y s t a i i n e G a * N ) ，其中>:，y方尚中每一方向至少為1i 0 0 w m >而z方向至少 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Μ規格（2]0X297公釐） +修正頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^6663 S a? _B7_ 五、發明說明（4 ) 5/^^。》，7，2方向中之每一方面較佳至少200)1/111 〇 該 大型單晶G a 1物件可適當擁有z方向之厚度為至少1 00 μ m ，而X及y方向中每一方向至少2.5 cm。 其他方面，本案之特徵及實狍例可由下文及所附申請專 利範圍明顯得知。 簡要圖式說明： 圖1係本案之一大型單晶G/H物件之立體圖。 圖2係用作一支持物以於其上沉積單晶G/N之矽基板之 側視圓。 圖3係圖2 S夕基板之側視圓，其上有一層單晶G，N。 圖4係圖3矽/ G / N結構之側視圖，表示一矽蝕刻劑於 該結構之矽基板上之蝕刻動作。 圖5係圖2矽積板之惻視圖，其上具有一 n型摻雜矽之 中間層，而該η型摻雜矽之中間層上表面上沉積有一麿單 晶 G / N。 圖6係基板部分移除後之圖5物件側視圖，其得到一包 含一層具有與其相關連之η型摻雜矽底面層之單晶G，N之 產品物件。 本案之祥细說明及其較佳實施例： 本案之發現為：具自行支持结構特性之單晶Ga>N物件可 藉將單晶G / N沉積於一與該單晶G / N磊晶相容之基板上而 快速形成*然後於成長溫度下就地移除該基板。該基板蝕 刻之方式由該單晶G，N移除，Μ得該單晶G N作為一產品 物件0 ------------------J — 訂---------線 , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） 7 修正頁 A7 ^6 663 3 B7 五、發明説明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因為目前沒有G a#N基板存在（在本案之前），因此目前實. 用上，該等化合物之成县必須Μ異相磊晶式（1^1:^〇^!1_-a U s I 1 y )開始發生，例如G a Ν於矽上。異相磊晶式成長之 结果有兩種缺點。第一種為因G / N層與基板間晶格不符合 所造成之差排（d i s 1 〇 c a t i ο η )。典型的基板為藍寶石（s a p -p h i r e )，其有 1 3 . 8 S；之晶格與 G a N 不符（m i s m s t c h )。S i C 為 較接近之晶格相符（=3 )，但仍很大。很多其他基板被使 用，但所有基板皆有很大的晶格不符*而導致成長層中高 密度之缺陷。第二種缺點為成長後冷卻期間產生之差排* 其為不同熱擴散係數之结果。根據本案，一降低或消除這 些缺點產生之方法被用κ製造大面積、高品質單晶g/n基 板。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在執行本案時，使用一暫存基板（sacrificial substrate) ， 在其上核化（nucleate)該Ga<N層。該Ga<N層成長 於該基板上至一所欲厚度，然後將該基板於成長溫度下（ 用以成長層之溫度）或成長溫度左右（10 °C內，較佳5 °C内，而最佳2 °C内）就地蝕去。因晶格不符所導致之差排 密度可因成長厚層而減少。已知不符差排密度隨磊晶層厚 度而減少，而本案於實用上可成長非常厚（2 5 - 1 0 0 w hi )的 磊晶層。不符差排密度可藉預先成長G a# N層板作為基板而 更形減少。 由於不同熱膨脹係數所導致之差排於本案實用時可藉於 成長溫度下當埸蝕刻該基板而消除。該當場蝕刻㈠^」^^ t c h i )可藉如氯化或氟化氣體（如H C L，H F等）之引入而執 修正頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 4 6 66 3 〇 Α7 Β7 經濟部中去梂準局負工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 1 1 行 i 其 可 蝕 刻 移 除 該 暫 存 板 〇 i i 該 ΰ a ' N 成 長 程 序 較 佳 於 一 二 室 糸 統 中 進 行 i 而 Μ 該 暫 存 1 1 基 板 分 m 該 二 室 系 統 0 舉 例 而 ~ζίτ > 該 二 室 可 Μ 一 其 内 具 有 ^—1. 請 先 與 該 暫 存 基 板 相 同 大 小 之 洞 或 關 P 之 載 體 物 質 而 分 雛 〇 可 閲 讀 1 I 於 該 載 體 物 質 之 底 部 使 用 小 標 籤 或 其 他 固 定 结 構 Μ 固 定 該 背 面 之 1 1 基 板 〇 將 Ga > N先駆物引 入 一 室 Μ 造 成 G a H層 之 沉 積 〇 Ga 'N 注 意 事 1 1 之 成 長 於 與 基 * Η 板 垂 直 及 平 行 之 方 向 皆 進 行 〇 在成長數百微 項 再 填 1 I 裝 米 後 t 該 Ga 將 延 申 超 過 暫 存 基 板 之 邊 緣 〇 該 過 度 延 伸 ( 寫 本 頁 1 0 V e r h a n g ) 有 肋 於 兩 室 中 間 提 供 一 適 當 之 封 緘 〇 於 成 長 期 1 I 間 藉 由 m 持 兩 室 壓 力 莨 質 上 相 等 可 m 一 步 ί曾 進 封 減 而 使 1 掮 散 減 至 最 少 0 随 著 該 G a 扣N層 之 成 長 且 不 降 低 溫 度 該 iili 1 1 刻 氣 體 被 引 進 另 一 室 Μ 蝕 刻 移 除 該 基 板 0 訂 1 在 本 程 序 之 一 面 該 Ga f N H ?皮 沉 積 然 後 該 m 板 被 鈾 刻 1 I 移 除 〇 在 本 案 之 另 宵 施 例 中 Ga ν之 沉 積 與 基 板 之 移 除 1 1 1 同 時 進 行 0 1 1 結 果 該 暫 存 基 板 被 移 除 留 下 該 G a if· N麿 於 該 載 體 物 質 線 1 之 凹 處 内 〇 在 蝕 刻 程 度 期 間 交 互 擴 散 可 藉 由 使 成 長 室 之 1 I 壓 力 稍 高 於 触 刻 室 而 減 至 最 少 〇 最 後 > 該 載 體 物 質 可 由 該 1 1 I 二 室 系 统 中 取 出 1 1 顯 然 執 行 本 案 之 此 二 室 tx 統 或 其 儀 器 % 統 可 被 放 大 9 1 ] 於 g 前 之 很 多 種 暫 存 基 板 上 成 長 G a ’Ν層 〇 1 I 在 本 程 序 之 另 一 施 例 中 ♦ 成 長 發 生 於 __- 多 重 反 應 器 Ά 1 I 統 中 9 在 其 中 該 基 板 之 第 一 面 m m 於 用 Η 沉 m 所 欲 材 料 之 1 1 氣 中 0 然 後 該 基 板 或 該 體 η 轉 移 至 一 不 同 室 内 在 1 1 Si _ 1 太紙後尺戌试用中國國家榡卒（CNS ) Λ4現格（2i〇X 297公釐） A7 4 6663 8 B7 五、發明説明（7 ) " 其中該基板之另一面暍茈於蝕去原基板材料之氣體中。 随著所欲成長程序目標之不同，成長可能發生於動力限 制制度（li i n e t i c a 1 1 y 1 i m i t e d r e g ί m e )或質傳限制制度（ mass transport limited regime)。若成長發生於動力限 制制度，則可允許於一火爐中堆S基板，M同時於大星基 板上均匀沉積G a>N。在另一實施例中，成長可能發生於質 傅限制制度，其可使成長速率加至最快|並導致短的生長 ，時間。 在一特殊之實胞例中，該暫存基板為矽，而該製得之基 板為GaH。成長由於成長溫度下（800〜130010之範圍内）加 熱矽開始，並引進GaN形成所餺之成長先驅物。在本案之 一較佳方法中，此成長程序涉及於該5夕基板上先成畏一矽 墦衝層，Μ提供後續成長之一乾淨之核化層。然後停掉該 矽先驅物之供應，開啟G a Ν先驅物之供應。一適當之先驅 物铒為三甲基鎵及鋁氧。該GaN層成長至所欲厚度（5-1000 « m )，關掉該G a N先驅物之供應。然後引進該蝕刻物種（如 H U )，並移除該矽基板。矽可於一廣的溫度範圍内（7 0 Ο- ΐ 0 0 0 它 ） 利 用丨彳 C 1 蝕刻。 典型之 G a N 成 長溫度 大約為 1 0 0 Ο- ΐ 1 0 0 t 。 蝕 刻時間 可藉由 使用預 先弄薄 之暫 存基板 而減少 。然後將留下之GaN層冷卻並由反應器中移出。 i： 由上文可了解，除了 G a N外，其他G a H物ffl可K類似方 法成長。除了 ff. — V 族氮化物外之其他材料也可以此方 法成長，例如碳化矽。適合本程序之暫存基板包括矽、 GaAs及 InP 0 -10: — II------d------iT------,^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ濟部中央橾準扃—工消費合作社印製 太紙張尺赝通兀巾酉家橾率（CNS ) Λ4現格（2!0X297公茇） A 6 663 8 A7 37 經濟部中央標準局負工消費合作社印繁 五、發明説明（ 8 ) 1 ! I 該 暫 存 基 板 之 組 成 物 可 能 可 Μ 作 為 所 欲 基 板 層 之 雜 質 1 1 1 (dopant) ty 若 為 此 情 形 下 1 該 暫 存 基 板 之 背 面 可 >Λ · 如 二 f I 氧化 矽 或 氮 化 矽 之 光 罩 m 蓋 ， >λ 阻 止 成 長 層 之 自 動 摻 雑 ( 請 1 1 Μ 1 a υ t 〇 d ο p ] n g ) 〇 然 而 i 會 有 Ub 暫 存 基 板 物 質 擴 散 進 人 所 欲 讀 面 1 I 成長 層 中 ο 這 可 能 為 有 利 的 t 例 如 Μ 矽 為 暫 存 基 板 而 G a N 1 | 為成 畏 層 之 例 中 t 矽 會 於 該 基 板 之 背 面 形 成 重 度 慘 雜 η % Ψ 1 項 1 型層 〇 此 重 度 摻 雑 η型層對形成η 型 歐 姆 接 觸 有 利 0 若 不 m 再 填 I -該層 » 則 其 亦 可 於 成 長 程 序 完 成 後 蝕 去 或 磨 掉 〇 寫 本 頁 裝 1 本 案 方 法 之 優 點 包 括 下 列 m 項 1 1 .可 製 η 大 直 徑 之 基 板 〇 其 大 小 限 制 為 可 得 之 暫 存 板 大 | 小 〇 例 如 若 該 暫 存 基 板 為 矽 本 案 方 法 所 能 製 得 之 基 板 直 1 訂 徑大 於 10寸 〇 1 2 該 等 基: 板 於 成 長 後 基 本 上 可 用 於 後 縯 程 序 0 不 需 如 大 型 1 1 成長 中 所 衙 之 晶 内 偏 析 (C 0 Γ i n g ) % 定 向 (〇 Γ } e η t I n g ) 整 1 I 平（fla t t in g)等 〇 可 能 Μ 稍 微 磨 光 0 1 痛· 3 .可 同 時 製 造 很 多 個 基 板 0 1 I 4 .不 會 產 生 熱 膨 脹 係 數 差 異 所 導 致 之 缺 陷 〇 1 5 .缺 陷 密 度 可 m 由 預 先 成 長 所 欲 基 板 (晶ί! Ϊ相符者）代替同 1 ! 相磊 晶 基 板 而 消 除 〇 1 1 6 .可 製 得 歐 姆 接 觸 之 Μ 度 摻 雜 背 接 觸 層 〇 1 I 7 .可 輕 易 製 得 不 同 組 成 之 基 板 0 例 如 因 為 其 組 成 由 氣 相 組 1 Ί 成控 制 t 故 可 輕 易 m 得 三 元 基 板 〇 此 方 法 較 諸 由 液 體 熔 融 1 1 物發 生 成 時 之 組 成 控 制 容 易 得 多 0 亦 可 輕 易 m 得 組 成 變 1 1 化之 £ 板 〇 1 1 士 ί.ι " r 4 β i rNS ) Λ4ΐί你（2JOX297公廣） A7 B7 ^6 663 8 五、發明說明（9 ) 8. 基板内之摻雜密度可再藉氣相組成控制而輕易控制。不 會涉及與係數相關連之問題。除此之外，若想要的話，該 基板厚度內之基板接雜可以不同。 9. 在一可能之實施例中，該基板及元件結構可在一周期内 成長。 與該翬晶G a# N磊晶相容之基板可為任何適合之結晶材料 *在其上，可K適當技術沉積G/ N*如氣相沉積技術，包 括化學氣相沉積（CVD)、物理氣相沉積（PND)、電漿輔肋化 學氣相沉積（plasma-assisted CVD)等。特定之基板例包 括矽、碳化矽、砷化鎵、藍寶石等基板，而最佳為矽及碳 化矽。 圖]係一大型單晶G β N物件1 0之立體圖，其具一般方塊 形式，其中側面12定義為方向X，而側面14定義為方向y。 此物件之一上主要表面16與一對應之下主要表面示出） 為間隔關係，其間厚度定義為z，如垂直於該上主要表面 1 6之X - y平面所量得者。 此大型單晶有三個方向（X* y，z)特性，其中方向X ，y之任一方向至少為IOOwid，而2方向至少為5ί/ΐιι。在一 較佳方面* X，y，z中之每一方向至少200//» 。該大塑單 晶G，N物件可有一適合之方向z厚度為至少Ϊ 00 « ®，而X， y方向中之每一方向至少2.5cnt。 此物件10可用作一基板，於其上形成微電子结構，如形 成於其該上主要表面16上。所述之微電子元件包括如LED 、雷射、電晶體、調制摻雜電晶體、全彩顧示器、高密度 -------------^ *------- --------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） 12 修正頁 A7 4 666 3 3 B7 五、發明説明（10) 光學儲存糸統、光譜分析應用之渤發源等元件或組合元件9 圖2係一包含一般方塊狀物件2 2之矽蕋板2 0之側視圖I 該物件2 2可用作一支持基底，而於其上主要表面2 4上沉積 簞晶G a* N。該矽基板可為任何結構及形成方法適合之型式 。由此可知該基板本身可為矽之外之合適材料，且一般而 言，可為可用以於其上沉積之任何適當材料。 ir 在矽基板物件22之上表面24上| Ga'N藉任何適當技術而 -沉稹，例如上文中所舉例討論者，例如，G a N可藉氫化物（ h y d r ί d e )或氯化物（c h 1 〇 r i d e )技術而沉積。在其他實施例 中，G a N可於一化學氣相沉積反應器中，於氮氣氣氛下沉 積*利用一適合之有機金屬源試劑供給該G a N膜或層之稼 成分，而鋪於該上表面2 4上。此外，可沉積一 G _或層。 適當的g/n膜或層之鎵成分源試劑包括鎵及烷基鎵成分 ，如三甲基鎵。一般而言，該镓源試劑可包括任何於標準 溫度及颳力條件下（2 5 υ、一大氣壓）稞定，而於升溫時適 (銪先閲讀背面之注意事項再填寫本萸) Μ濟部中央梯準局員工消費合作社印製 或物腺 物產本Μ J ^-a <}α 甘田 G 化無積 驅於沉 先應該 合度礙 適程胆 之此或 層解染 N 了 污 Ga可能 成應可 形士物 合人產 姐之副 源藝 , 氮技行 當此進 適悉下 與熟形 M。 情 解物之 分合成 度錯形 此驅 悉 先 熟Ga 。 該 率代 效 取 之或 層 入 或加 膜 可 該 素 害一兀 損族 能 Μ 可他 或其 ’ 解 用 了 利可 或亦 力士 效人 之之 層藝 或技 統 系 正 修 。 之 物件 合 元 化 長 Ν成 Ga或 成 赝 形 晶 M統 物傳 II述 15fe上 Λ" 及 係 In積 用 沉 可之 如餍 例% S o G 物 行 進 中 技 積 沉 述 前0 層 1 有 具 其 圖 視 側 之 ο 2 板 基 矽 20 係 3 圖 3 本紙依尺度適用中围酌家標-f- ( CNS ) Λ4说格（210Χ297公犮> A7 A 6 66 3 8 _B7_ 五、發明說明（]1 ) 術沉積於該矽方塊狀物件22上表面24上之單晶g/N26。 本案之方法可用以形成非常大尺寸之氮化鎵物件，例如 直徑3吋晶圓或甚至直徑大至1 8时之晶圓。因此，沉積於 該等基板上之Gal層有相葑之大小，且因而提供非常大尺 寸之基板體，而適合於本策程序所彤成之G/N表面上形成 複數個微電子結構。 圖6係將圖5物件中基板部分移除後之物件側視圖*此 所得產物物件包括一層於其底面具有一層與其相II連之矽 摻雜η型G a N層3 0之單晶G a# H 2 6。 圖6所示物件因此包含一層氮化鎵，其形成厚度如300 «!»，Μ及一層重度η型矽摻雜層於底面上。此n型層對製 造低駔值歐姆接觸至ri型G f N上有用。 可知該成長G a _:ίΝ層底面上之η型矽摻雜C N之描述係僅 有意用Κ說明者，實際上，該雜質可為任何與原基底或基 板層及該G/N層磊晶相容之材料，且對本栗G/H物件之處 理或產品結構有利者。 此外，可於原基底及基板層與該G a N層間使用一中間 層，Μ增進結晶性或其他成長G/N層之特性。此所謂之緩 衡層一般用於異相磊晶成長拟改善结晶品質。例如，於此 例中，其可包括一層矽成長層於該暫存矽基板上* K於沉 積G a 1前改善該基板之表面。另一種變化例中•該中間層 可包括一塗佈或材料釋放（release)層或薄_，其幫肋Ga & 層自原基底或基板層移除。 如上所述，本案之Ga*N大型單晶材料將二元與三元及四 ----------- -------|訂.1-------線 r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A·〗規格（210 公釐） -14 - 修正頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

4 6^63 S , A7 ___B7_ 五、發明說明（！2) 元IB — V族氮化物列於其考慮範圍内。 執行本案之最佳模式： 在目前之較佳實施狀態中，本案之執行可使一 Ga、層於 如預先成長Ga、之暫存基板上核化及成畏至髙達25- 1 000 之厚度，然後當場K 一如氛化或氟化之氣相物種（如 HC】，HF等）蝕刻劑蝕去該基板，此蝕刻較佳於Gal層成 長溫度之1〇·Ό内，更佳内，而最佳2C内迆行。 該G/ Η成長程度於一二室間具該暫存基板之二室系統中 進行，而該二室維持在彼此相當之腥力標準，以遴免經該 基板及沉積材料之顯者著室内擴散。一 G/N先驅物被吸引 進一室中Μ導致G/N層之沉積，陲著該Ga#N之成長同時於 垂直及平行於該基板表面上進行，Μ致於數百微米之成長 後，該將延伸出該暫存基板之邊緣，Μ幫助於兩室中 提供封緘。該蝕刻物種（參見圖4，其中'一蝕刻劑流係朝方 向Α流向暫存基板20)被引入另一室中Κ蝕除該基板*該蝕 刻可輿該沉積/成長程序同時進行或於其後進行。在另一 種情形中，使用一多重反應器系統，在其中該基板之第一 側曝露於該用Μ沉積所欲材料之氣體物種中，接著將該（ 等）基板移入一不‘同室中•在其中該基板之另一側瞜露於 一蝕除原基板材料之氣體物種中。本案成長之實際執行係 於動力限制制度或質傳限制制度中進行。 在一特別之賞施例中，GaN藉由將矽加熱至成長溫度（在 800〜1300C之範圍，如1000-11001)而形成，且引進GaN 形成之成長先驅物，自由選擇是苔於該矽基板上先成長一

Hr -----------(裝------— —IT---------線( (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇χ 297公釐） 15 修正頁 ,d 6 6 6 3 8 A7 B7 五、發明說明（ϊ 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 層 矽 m 1Γ 層 以 提 供 一 後 鑕 成 長 所 用之乾 淨 核 化 層 0 在 矽 先 驅 物 之 供 應 (流動）中 斷 後 9 G a N先驅物（如 三 甲 基 鎵 及 鋁 氧 )之供應（流 勤 )使G a N 層 之 成 長 達 5 〜lOOOw m 〇 停 止 該 Ga N 先 驅 物 之 供 應 (流動） 9 並 使 用 HC 1 K 於 7 0 0 1200 °c 之 溫 度 範 圍 内 蝕 除 該 可 g 由 預 先 弄 薄 之 矽，然 後 泠 卻 該 剩 下 之 G a N層】 •並自該反懕器中移出< ) 該 所 得 之 大 型 單 晶 Ga 奋N 具 有 三 度空間 (X 9 y : ，z )特性， 其 中 X 1 -Ϊ 方 向 中 之 任 — 方 向 至 少 為 100， 1較佳為至少200 U m， 而z 方 向 至 少 5以si > 而 較 佳 1 0 0 jU m， 更 佳 至 少 2 0 0 u m 0 工 業 tr*«r 應 用 性 本 案 之 Ga * Ν物 件 於 廣 泛 種 類 之 微電子 元 件 製 作 上 具 有 潛 力 9 如 製 作 含 Ga 藍 光 二 極 體 飞 UV光發 光 二 極 BJBT 館 雷 射 > 高 溫 電 子 元 件 全 彩 顯 示 器 > 高 密度光 學 儲 存 元 件 及 光 譜 應 用 之 檄 發 源 〇 元 件 編 號 之 說 明 1 0 大 型 單 晶 Ga ”物 件 12 側 面 14 側 面 16 上 主 要 表 面 20 矽 基 板 22 一 般 方 塊 狀 物 件 2 4 上 表 面 26 單 晶 Ga 、層 28 蝕 刻 劑 30 矽 摻 雜 η型G a N層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公t ) 16 ------------ -------訂丨— — — 11* "^^1 (請先閱讀背面之法意事項再填寫本頁) 修正頁

Claims (1)

1. 46663 8 A8 B8 C8 D8 90. 8. 14 修正I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1· 一種製造一單晶Ga^N物件之方法，包括下列步驟： 提供一結晶材料暫存基底，其不同於Ga*N，且具有與 Ga#N磊晶相容之表面； 於沈積成長溫度下將一層厚度爲5〜40 00 μ m之單曰曰曰 Ga#N沈積於暫存基底之表面上；以及 當該單晶接近於成長溫度時，將暫存基底自單晶G a * N 層蝕刻移除’以回收該單晶Ga* N層，以作爲單晶^ N物 件，而暫存基底已從其上移除。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該結晶材料暫存 基底係以矽、碳化矽、砷化鎵或藍寶石之一所形成。 3 .如申請専利範圍第1項之方法，其中該結晶材料暫存 基底係以矽 '碳化矽或砷化鎵之一所形成，而於該成長溫 度下或該成長溫度左右，藉由使用一·種可触刻移除該暫存; 基底材料、但不會蝕刻單晶G a * N材料之氣體，以触刻移 除該暫存基底，而將該基板自該單晶Ga*N層移除。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中該結晶材料暫存 基底係以砂、碳化砂 '及砷化鎵、及碳化物及砷化鎵之一 所形成，而於該成長溫度下或該成長溫度左右，藉由使用 一種可以一比蝕刻單晶G a + N材料更快之速率蝕刻移除該 暫存基底材料的氣體，以蝕刻移除該暫存基底，而將該暫 存基底自該單晶Ga#N層移除。 5 如申請專利範圍第1項之方法，其中該單晶G a * N層 被直接沉積於該結晶暫存基底之該表面上 6 .如申請專利範圍第1項之方法，其中一磊晶相關結晶 材料之中間層被直接沉積於該結晶暫存基底之該表面上， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------Γτ — ——II 訂！ 1-----線 f . (請先閱頡背面之注意事項再填寫本頁) Λ6663 8 as ,,,, BS 1a. > >' I C8 1 D8 ( 六、申請專利範圍 而該單晶Ga、層則直接沉積於該中間層之一上表面上。 7 .如申請專利範圍第6項之方法，其中該暫存基底結晶 材料包括矽，該磊晶相闞結晶材料之中間層包括矽|而該 單晶G / N層包括一 G a N層。 8 .如申請專利範圍第6項之方法，其中該磊晶相關結晶 村料之中間層包括一應變層超晶格（st.rained layer supperlattice) 0 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該應變層超晶格 係由5至1 0 0層兩種材料的交錯單層所組成*該兩種材科係 選自AlN,InN,GaN,及SiC與AIN、InN、和GaN中之一種或多 種的合金。 10. 如申請専利範圍第1項之方法，其中該暫存基底结晶 材料或該暫存基底結晶材料之一成分由該暫存基底擴散出 而進入該Ga、層中*使該暫存基底結晶材料或其一成分併 入該Ga，層中作為其一雜質（d〇Pant)。 11 .如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該暫存基底結 晶材料包括矽|且其中該矽暫存基底KHC1氣體蝕刻移除 ，而得具一矽摻雜G，N表面區域以於其上形成歐姆接觸之 Ga、層。 1 2 .如申請專利範園第1項之方法，其中該單晶G a、層包 括—· G a N層。 1 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該單晶G f N層 包括一 HGaN層，其中Μ為MGaN組成中與Ga及N相容之一金屬 *而該KG a N姐成於標準溫度及壓力條件（25 1C及一大氣壓） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇χ 297公釐） ϋ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ /----„----訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 663 8 A8 B8 C8 DS 申請專利範圍 定 穩 很 下 或 A 白 選 WM 中 其 法 方 之 項 3 1 第 圍 3W- ny 專 請 Ψ 如 中 其 法 方 之 項 ϋ 第 圍 範 利 專 請 申 如 及 C 4T1 S 自 選 金 合 的 種 多 或 種 1 中 N Π Ϊ 與 係 度 括 包 Π的 1 第 ί 第 圍卩圍 範a"範 利BG利 ί 晶 3 專 專 請 — 請 如於如f . d * 一 法 法物 方。方化 之度之氮 項厚項 羼 金 元 三 之 度 梯 成 厚 的 底 基 存 暫 該 中 其 層nG T—_ 讲 K a a G G 晶^ 單 自 該選 中係 其其 及 晶 單 該 中 其 法 方 之 項 第 圍 範 利 專 請 申 如 層 (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) 度 濃 質 雜 之 同 不 括 包 装---Ί---^—訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 3