| 主权项 |
一种自高压釜中之含镓馈入原料得到含镓氮化物单晶之制程，该高压釜含有添加矿化剂的超临界含氨溶剂，且设有溶解区域与结晶区域，该溶解区域中，该含镓馈入原料溶入该超临界含氨溶剂，该结晶区域中，含镓氮化物自该超临界含氨溶剂中结晶，且该制程包括：第一步骤，将该馈入原料自金属形式转变成多晶含镓氮化物，以制备该含镓馈入原料；及第二步骤，溶解该馈入原料，并在比溶解该馈入原料之温度更高的温度使该含镓氮化物选择性结晶在至少一单晶晶种上，得到含镓氮化物块状单晶。如申请专利范围第1项之制程，其中该矿化剂系含有I族元素之化合物。如申请专利范围第2项之制程，其中该含有I族元素之化合物系选自由氢化物、醯胺、醯亚胺、醯胺-醯亚胺、氮化物与叠氮化物所组成之群者。如申请专利范围第3项之制程，其中该I族元素的叠氮化物是LiN3、NaN3、KN3、CsN3或其混合物。如申请专利范围第1项之制程，其中在第一步骤中抑制两区域间的对流与化学传输，并降低该超临界溶液相对于可溶的镓化合物之饱和度。如申请专利范围第1项之制程，其中藉由调整位于溶解区域且包含金属镓的坩埚之开口，而降低超临界溶液相对于可溶的镓化合物之饱和度。如申请专利范围第1项之制程，其中该第一步骤开始时溶解区域的升温速率高于0.1℃/min，而接着在该第一步骤中溶解区域的温度维持高于350℃。如申请专利范围第7项之制程，其中该第一步骤开始时溶解区域的升温速率高于0.1℃/min，而接着在该第一步骤中溶解区域的温度维持高于400℃。如申请专利范围第1项之制程，其中在该第一步骤中溶解区域的温度维持高于在该结晶区域的温度，且在该第二步骤中结晶区域的温度升至高于溶解区域温度值。如申请专利范围第1项之制程，其中该第二步骤开始时，该结晶区域的升温速率使特定晶种得以溶解。一种在如申请专利范围第1项之制程中控制含镓氮化物块状单晶成长速率的制程，其特征在于：该制程包括：第一步骤，其系当对流与化学传输被抑制时将馈入原料自金属形式转变成多晶含镓氮化物；接着为第二步骤，控制馈入原料的溶解条件与超临界溶液相对于可溶的镓化合物之饱和度，且引起对流后，馈入原料逐渐溶解且在比溶解馈入原料之温度更高的温度使氮化镓选择性结晶在至少一单晶晶种上，只要馈入原料已完全或部份耗尽，即得到含镓氮化物块状单晶。一种自利用如申请专利范围第1项之制程所获得之含镓氮化物块状单晶形成一基板的制程，其特征在于该获得之含镓氮化物块状单晶层系接着被切成薄片及研磨。如申请专利范围第1项之制程，其中结晶在晶种上之该含镓氮化物块状单晶层具有厚度超过1 mm。如申请专利范围第13项之制程，其中结晶在晶种上之该含镓氮化物块状单晶层具有厚度超过3 mm。如申请专利范围第12项之制程，其中利用自气相的结晶方法沉积一保护层在该获得的基板上。如申请专利范围第15项之制程，其中使用MOCVD或HVPE法沉积一保护层在该获得的基板上。如申请专利范围第12项之制程，其中从AlxGa1-xN(其中0@sIMGCHAR!d10025.TIF@eIMG!x<1)的一保护层沉积在该获得的基板上。一种使由申请专利范围第1项之制程所获得之含镓氮化物块状单晶中之杂质量减少之制程，其特征在于：在钝气环境中介于600与1050℃之温度对该获得的含镓氮化物块状单晶实施退火，而制造结晶品质较退火前更高之材料。如申请专利范围第18项之制程，其中该退火系于钝气环境中加入氧而实施。如申请专利范围第18项之制程，其中以氮及/或氩作为钝气。如申请专利范围第19项之制程，其中该退火系于钝气环境中加入10至30体积%之间的氧而实施。如申请专利范围第12项之制程，其中实施单一步骤或多重步骤退火制程直到达到所需的杂质量。如申请专利范围第22项之制程，其中上述杂质系氢及/或氨、或由结晶及/或退火制程期间形成的杂质所形成的离子。一种自利用如申请专利范围第1项之制程所得之含镓氮化物块状单晶移除杂质之制程，其特征在于：该所得之含镓氮化物块状单晶层具有厚度超过1 mm，且该层接着被切成晶圆，该等晶圆系(a)在超临界含氨溶剂、水或二氧化碳的环境中清洗或(b)在液态含氨溶剂、水或二氧化碳的环境中清洗或(c)受气态氢、氮或氨的作用自单晶氮化物洗掉具有的至少某些杂质。如申请专利范围第24项之制程，其中该所得之含镓氮化物块状单晶层具有厚度超过3 mm。如申请专利范围第24项之制程，其中移除杂质之制程系辅以超音波之运用(a)在超临界含氨溶剂、水或二氧化碳的环境中清洗或(b)在液态含氨溶剂、水或二氧化碳的环境中清洗。如申请专利范围第24项之制程，其中使用一线锯将含镓氮化物块状单晶切成薄片。如申请专利范围第1项之制程，其中该溶解区域位于该结晶区域上方。一种自一超临界含氨溶剂中之含镓馈入原料得到一含镓氮化物块状单晶之制程，其特征在于：该馈入原料系金属镓或含镓氮化物单晶的形式，且该含氨溶剂系添加有矿化剂之氨形式，该矿化剂为I族元素(IUPAC,1989)及/或该等之混合物、及/或该等之化合物的形式，特别是含氮及/或氢者之形式，在该制程的每一步骤中有两温度区域，且该馈入原料系置于溶解区域，及至少一单晶晶种沉积在结晶区域，且溶剂接着转变成超临界状态，该制程包括：第一步骤，将金属镓在第一温度转变成溶液；及接着第二步骤，使氮化镓选择性结晶在含镓氮化物单晶形式的馈入原料上；及接着第三步骤，其中氮化镓的结晶，是经由逐渐溶解馈入原料及在比溶解馈入原料之温度更高的温度，使含镓氮化物选择性结晶在至少一晶种上，而反应系统(包括馈入原料、晶种与矿化剂)内所有重要成份经过整个制程仍旧在系统内保持不变，而得到含镓氮化物块状单晶。 |
