Ⅲ族氮化物结晶基板及其制造方法及Ⅲ族氮化物半导体装置

摘要

本发明之III族氮化物结晶基板之制造方法，其特征在于：包含于反应容器(51)内导入含硷金属元素物(1)、含III族元素物(2)与含氮元素物(3)之步骤；于反应容器(51)内形成至少含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)之步骤；及自熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；于反应容器(51)内至少导入含硷金属元素物(1)之步骤中，于将水分浓度控制为1.0 ppm以下之乾燥容器(100)内处理含硷金属元素物(1)。藉此，可提供一种光吸收系数较小之III族氮化物结晶基板及其制造方法及III族氮化物半导体装置。

主权项

一种III族氮化物结晶基板之制造方法，其特征在于：自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长，且包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)与含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤；于上述反应容器内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤；及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；于上述反应容器(51)内至少导入上述含硷金属元素物(1)之步骤中，于水分浓度控制为0.54 ppm以下之乾燥容器(100)内处理上述含硷金属元素物(1)。如请求项1之III族氮化物结晶基板之制造方法，其中于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)、上述含III族元素物(2)与上述含氮元素物(3)之步骤包含：于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)与上述含III族元素物(2)之步骤；于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素以及上述III族元素之III族-硷金属熔融液(4)之步骤；及于上述III族-硷金属熔融液(4)中导入上述氮含有物(3)之步骤；于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤包含使含氮元素物(3)溶解于上述III族-硷金属熔融液(4)之步骤。如请求项1之III族氮化物结晶基板之制造方法，其中自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤中，进而包含于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)、上述含III族元素物(2)以及上述含氮元素物(3)之至少任一种之步骤。一种III族氮化物结晶基板之制造方法，其特征在于：自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长，且包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)以及含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤；于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤；及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；自上述熔融液(5)使上述III族氮化物结晶(6)生长之步骤中，将上述III族氮化物结晶(6)之生长温度设为880℃以上。如请求项4之III族氮化物结晶基板之制造方法，其中于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)、上述含III族元素物(2)与上述含氮元素物(3)之步骤包含：于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)与上述含III族元素物(2)之步骤；于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素以及上述III族元素之III族-硷金属熔融液(4)的步骤；及于上述III族-硷金属熔融液(4)中导入上述氮含有物(5)之步骤；于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素(1)、上述III族元素(2)以及上述氮元素(3)之熔融液(5)的步骤包含使含氮元素物(3)溶解于上述III族-硷金属熔融液(4)之步骤。如请求项4之III族氮化物结晶基板之制造方法，其中自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤中，进而包含于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)、上述含III族元素物(2)以及上述含氮元素物(3)之至少任一种之步骤。一种III族氮化物结晶基板之制造方法，其特征在于：自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长，且包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)以及含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤；于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤；及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；于上述反应容器(51)内至少导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物之步骤中，于将水分浓度控制为0.54 ppm以下之乾燥容器(100)内处理上述含硷金属元素物(1)，同时自上述熔融液(5)使上述III族氮化物结晶(6)生长之步骤中，将上述III族氮化物结晶(6)之生长温度设为850℃以上。如请求项7之III族氮化物结晶基板之制造方法，其中于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)、上述含III族元素物(2)与上述含氮元素物(3)之步骤包含：于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)与上述含III族元素物(2)之步骤；于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素以及上述III族元素之III族-硷金属熔融液(4)的步骤；及上述III族-硷金属熔融液(4)中导入上述氮元素物(3)之步骤；于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)的步骤包含使含氮元素物(3)溶解于上述III族-硷金属熔融液(4)之步骤。如请求项7之III族氮化物结晶基板之制造方法，其中自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤中，进而包含于上述反应容器(51)内导入上述含硷金属元素物(1)、上述含III族元素物(2)以及上述含氮元素物(3)之至少任一种之步骤。一种III族氮化物结晶基板，其系由III族氮化物结晶基板之制造方法所制造，且于400 nm~600 nm波长区域之光吸收系数为40 cm-1以下者；上述III族氮化物结晶基板之制造方法之特征在于：于自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之III族氮化物结晶基板之制造方法中，包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)与含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤，于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤，以及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；于上述反应容器(51)内至少导入上述含硷金属元素物(1)之步骤中，于将水分浓度控制为0.54 ppm以下之乾燥容器(100)内处理上述含硷金属元素物(1)。一种III族氮化物半导体装置，其于请求项10之III族氮化物结晶基板上形成有至少一层III族氮化物结晶层。一种III族氮化物结晶基板，其系由III族氮化物结晶基板之制造方法所制造，且氧浓度为1×1017个/cm3以下者；上述III族氮化物结晶基板之制造方法之特征在于：于自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之III族氮化物结晶基板之制造方法中，包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)与含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤，于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤，以及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；于上述反应容器(51)内至少导入上述含硷金属元素物之步骤中，于将水分浓度控制为0.54 ppm以下之乾燥容器(100)内处理上述含硷金属元素物(1)。一种III族氮化物半导体装置，其于请求项12之III族氮化物结晶基板上形成有至少一层III族氮化物结晶层。一种III族氮化物结晶基板，其系由III族氮化物结晶基板之制造方法所制造，且于400 nm~600 nm波长区域之光吸收系数为40 cm-1以下者；上述III族氮化物结晶基板之制造方法之特征在于：于自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之III族氮化物结晶基板之制造方法中，包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)与含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤，于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤，以及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；自上述熔融液(5)使上述III族氮化物结晶(6)生长之步骤中，将上述III族氮化物结晶(6)之生长温度设为880℃以上。一种III族氮化物半导体装置，其于请求项14之III族氮化物结晶基板上形成有至少一层III族氮化物结晶层。一种III族氮化物结晶基板，其系由III族氮化物结晶基板之制造方法所制造，且氧浓度为1×1017个/cm3以下者；上述III族氮化物结晶基板之制造方法之特征在于：于自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之III族氮化物结晶基板之制造方法中，包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)与含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤，于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤，以及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；自上述熔融液(5)使上述III族氮化物结晶(6)生长之步骤中，将上述III族氮化物结晶(6)之生长温度设为880℃以上。一种III族氮化物半导体装置，其于请求项16之III族氮化物结晶基板上形成有至少一层III族氮化物结晶层。一种III族氮化物结晶基板，其系由III族氮化物结晶基板之制造方法所制造，且氧浓度为1×1017个/cm3以下，且于400 nm~600 nm波长区域之光吸收系数为40 cm-1以下者；上述III族氮化物结晶基板之制造方法之特征在于：于自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之III族氮化物结晶基板之制造方法中，包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)与含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤，于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤，以及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；于上述反应容器(51)内至少导入上述含硷金属元素物(1)之步骤中，于将水分浓度控制为0.54 ppm以下之乾燥容器(100)内处理上述含硷金属元素物(1)。一种III族氮化物结晶基板，其系由III族氮化物结晶基板之制造方法所制造，且氧浓度为1×1017个/cm3以下，且于400 nm~600 nm波长区域之光吸收系数为40 cm-1以下者；上述III族氮化物结晶基板之制造方法之特征在于：于自含有硷金属元素、III族元素以及氮元素之熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之III族氮化物结晶基板之制造方法中，包含：于反应容器(51)内导入含有上述硷金属元素之含硷金属元素物(1)、含有上述III族元素之含III族元素物(2)与含有上述氮元素之含氮元素物(3)之步骤，于上述反应容器(51)内形成至少含有上述硷金属元素、上述III族元素以及上述氮元素之熔融液(5)之步骤，以及自上述熔融液(5)使III族氮化物结晶(6)生长之步骤；自上述熔融液(5)使上述III族氮化物结晶(6)生长之步骤中，将上述III族氮化物结晶(6)之生长温度设为880℃以上。一种III族氮化物半导体装置，其于请求项18或19之III族氮化物结晶基板上形成有至少一层III族氮化物结晶层。