Буля нитрида элемента iii-v групп для подложек и способ ее изготовления и применения - RU2002124868A

Реферат

1. Буля (Al,Ga,ln)N, пригодная для изготовления микроэлектронных устройств, выращенная на затравочном кристалле из того же материала, причем буля имеет максимальный поперечный размер с большей площадью, чем затравочный кристалл.

2. Буля по п.1, имеющая площадь поперечного сечения более 5 см².

3. Буля по п.2, имеющая длину свыше 5 мм.

4. Буля по п.1, выращенная способом ПФЭ.

5. Буля по п.1, имеющая диаметр более 1 см и длину более 1 мм, которая по существу не имеет трещин и имеет плотность дефектов на верхней поверхности менее 10⁷ дефектов/см².

6. Буля по п.1, имеющая длину более 4 мм.

7. Буля по п.1, имеющая длину более 10 мм.

8. Буля по п.1, в которой затравочный кристалл из того же материала имеет ориентацию, выбранную из группы, состоящей из с-оси, а-оси, m-оси и r-оси, и срез менее 10° относительно основной оси кристалла.

9. Буля по п.1, выращенная на N-грани или (Al,Ga,ln)-грани ориентированного по с-оси затравочного кристалла.

10. Буля по п.1, n-типа.

11. Буля по п.1, легированная веществом легирующей добавки, выбранной из группы, состоящей из кремния и германия.

12. Буля по п.11, в которой вещество легирующей добавки - кремния - получено из силана.

13. Буля по п.11, в которой вещество легирующей добавки - германия - получено из тетрагидрида германия.

14. Буля по п.1, легированная для получения концентрации электронов при комнатной температуре примерно от 1Е15 примерно до 5Е19 см^-3.

15. Буля по п.1, легированная для получения концентрации электронов при комнатной температуре примерно от 5Е17 примерно до 1Е19 см^-3.

16. Буля по п.1, р-типа.

17. Буля по п.16, легированная веществом легирующей добавки, выбранной из группы, состоящей из бериллия, магния и цинка.

18. Буля по п.17, легированная с использованием металлоорганического источника вещества легирующей добавки.

19. Буля по п.16, легированная для получения концентрации дырок при комнатной температуре примерно от 1Е15 примерно до 1Е19 см^-3.

20. Буля по п.16, легированная для получения концентрации дырок при комнатной температуре примерно от 5Е17 примерно до 1Е19 см^-3.

21. Буля по п.1, легированная веществом легирующей добавки, выбранной из группы, состоящей из ванадия, хрома, железа, мышьяка, магния, кобальта, никеля и меди.

22. Буля по п.21, легированная с использованием источника паров вещества легирующей добавки.

23. Буля по п.21, в которой вещество легирующей добавки получают из твердого источника, выбранного из группы, состоящей из твердых источников легирующей добавки р-типа и легирующей добавки глубокого уровня.

24. Буля по п.21, имеющая удельное сопротивление выше 1Е3 (более предпочтительно выше 1Е6) Ом·см.

25. Буля (Al,Ga,ln)N, включающая затравочный кристалл из того же материала и материал були, выращенный на нем, с промежуточным слоем между указанным материалом затравки и указанным материалом були, причем указанная буля имеет максимальный поперечный размер с площадью сечения, большей чем у материала затравки.

26. Буля по п.25, в которой материал промежуточного слоя имеет функциональное назначение, по меньшей мере одно из следующих: снижение или адаптация напряжения в исходном материале для пластинки, изменение электрических характеристик исходного материала для пластинки, снижение плотности дефектов в исходном материале для пластинки, облегчение отделения исходного материала для пластинки от материала затравки и облегчение зародышеобразования при росте исходного материала для пластинки.

27. Буля по п.26, в которой промежуточный слой нанесен способом нанесения, выбранным из группы, состоящей из парофазной эпитаксии (ПФЭ), химического осаждения из паровой фазы (ХОПФ), физического осаждения из паровой фазы (ФОПФ), молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ), эпитаксии из паровой фазы металлорганического соединения (ЭПФМО) и эпитаксии из паровой фазы гидрида (ЭПФГ).

28. Буля по п.25, в которой промежуточный слой формируют путем модификации, травления или профилирования затравочного кристалла.

29. Буля по п.25, в которой промежуточный слой состоит из одного или нескольких слоев материалов.

30. Буля по п.1, имеющая плотность поверхностных дефектов менее 10⁶ дефектов см^-2.

31. Буля по п.1, имеющая плотность поверхностных дефектов менее 10⁴ дефектов см^-2.

32. Буля по п.1, имеющая диаметр более 1 см и длину более 1 мм, которая по существу не имеет трещин.

33. Буля по п.1, выращенная на затравочном кристалле, имеющем ориентацию, выбранную из группы, состоящей из с-оси, а-оси, m-оси и r-оси, ориентацию со срезом от 1 до 10° от главной оси кристалла, N-грань и (ln,Al,Ga)-грань.

34. Буля по п.1, в которой нитрид (Al,Ga,ln) включает (Al,Ga,ln)N.

35. Буля по п.1, в которой нитрид (Al,Ga,ln) включает GaN.

36. Буля или пластинка из нитрида (Al,Ga,ln), легированная с помощью процесса ядерного превращения.

37. Буля или пластинка по п.36, легированная для получения концентрации электронов при комнатной температуре от 1Е15 до 5Е19 см^-3.

38. Буля по п.1 или полученная из нее пластинка, легированная путем диффузии при температуре выше 600°С.

39. Буля по п.1, выращенная на затравочном кристалле, полученном способом оптического отделения.

40. Буля по п.1, выращенная на затравочном кристалле, полученном путем выращивания (Al,Ga,ln)N на жертвенной матрице, и удаления матрицы с помощью способа удаления, выбранного из группы, состоящей из физических способов, термических способов, способов травления, Н-разлома и удаления путем охрупчивания.

41. Пластинка, полученная из були по п.1.

42. Пластинка по п.41, имеющая ориентацию, выбранную из группы, состоящей из с-оси, а-оси, m-оси, r-оси.

43. Пластинка по п.41, имеющая ориентацию среза от 0,5 до 10° от основной оси кристалла.

44. Пластинка по п.41, имеющая по меньшей мере одну из N-грани и (Al,Са,ln)-грани ориентированной по с-оси пластинки, подготовленную для эпитаксиального роста.

45. Пластинка по п.41, отделенная от затравочного кристалла из того же вещества способом, отличным от разрезания или нарезания на пластинки.

46. Пластинка, отделенная от були, содержащей последовательно слои материала пластинки и разделяющего материала, причем этот разделяющий материал в большей степени поглощает выбранное излучение, чем материал пластинки, а пластинка отделена от були путем воздействия указанного выбранного излучения на указанный разделяющий материал.

47. Пластинка из (Al,Ga,ln)N, пригодная для изготовления электронных устройств, изготовленная из були (Al,Ga,ln)N, где указанная буля (Al,Ga,ln)N выращена из затравочного кристалла из того же материала, и где буля имеет максимальный размер с более высоким поперечным сечением, чем затравочный кристалл.

48. Пластинка по п.47, имеющая поверхность с шероховатостью, обеспечивающей среднее квадратичное отклонение менее 5 ангстрем на площади 10×10 мкм².

49. Пластинка по п.47, имеющая радиус кривизны более чем 1 м.

50. Пластинка по п.47, имеющая плоскость, ориентированную точнее чем ±0,3°.

51. Пластинка по п.47, имеющая плоскость, полученную расщеплением.

52. Пластинка по п.47, имеющая общее отклонение по толщине (ООТ) менее чем 20% от средней толщины пластинки.

53. Пластинка по п.47, имеющая общее отклонение по толщине (ООТ) менее чем 5% от средней толщины пластинки.

54. Пластинка по п.47, имеющая коробление менее чем 50 мкм.

55. Пластинка по п.47, имеющая коробление менее чем 10 мкм.

56. Пластинка по п.47, дополнительно включающая структуру микроэлектронного устройства в ней или на ней.

57. Пластинка по п.47, в которой структура микроэлектронного устройства выбрана из группы, состоящей из светодиодов, лазерных диодов, ультрафиолетовых фотодетекторов, транзисторов с высокой подвижностью электронов, биполярных транзисторов, биполярных транзисторов с гетеросоединением, множительных компонентов для разделения длин волн и выпрямителей высокой мощности.

58. Способ изготовления були (Al,Ga,ln)N, включающий обеспечение затравочного кристалла для були из того же материала и выращивание материала (Al,Ga,ln)N на этом затравочном кристалле в направлении, перпендикулярном указанному затравочному кристаллу, и в направлении, параллельном указанному затравочному кристаллу, путем эпитаксии из паровой фазы, для получения указанной були, таким образом, чтобы эта буля имела максимальный размер с большей площадью поперечного сечения, чем затравочный кристалл.

59. Способ по п.58, в котором указанную операцию выращивания осуществляют при скорости роста более 20 мкм/ч.

60. Способ по п.58, в котором указанную операцию выращивания осуществляют при скорости роста более 50 мкм/ч.

61. Способ по п.58, в котором указанный материал (Al,Ga,ln)N включает GaN, и рост проводят при температуре в интервале примерно от 900 примерно до 1100°С.

62. Способ по п.58, в котором указанный материал (Al,Ga,ln)N включает AlN, и рост проводят при температуре в интервале примерно от 950 примерно до 1200°С.

63. Способ по п.58, в котором указанный материал (Al,Ga,ln)N включает InN, и рост проводят при температуре в интервале примерно от 700 примерно до 900°С.

64. Способ по п.58, в котором указанная эпитаксия из паровой фазы включает эпитаксию из паровой фазы гидрида (ЭПФГ).

65. Способ по п.58, в котором выращивание материала (Al,Ga,ln)N на затравочном кристалле включает применение реагента - источника азота, выбранного из группы, состоящей из аммиака, гидразина, аминов и полиаминов.

66. Способ по п.58, в котором выращивание материала (Al,Ga,ln)N на затравочном кристалле включает такое соотношение потока азотсодержащего предшественника к потоку предшественника, содержащему элемент III группы, что скорость потока азотсодержащего предшественника существенно превышает скорость потока предшественника, содержащего элемент III группы.

67. Способ по п.58, в котором выращивание материала (Al,Ga,ln)N на затравочном кристалле включает соотношение потока азотсодержащего предшественника к потоку предшественника, содержащему элемент III группы, в диапазоне примерно от 10 примерно до 1000.

68. Способ по п.58, в котором выращивание материала (Al,Ga,ln)N на затравочном кристалле включает введение жидкого раствора, содержащего предшественники с элементом III группы и с элементом V группы, в реактор для выращивания и осуществление выращивания материала нитрида III-V групп в указанном реакторе для выращивания.

69. Способ по п.58, в котором в ходе выращивания булю отодвигают от источников соответствующих предшественников материала (Al,Ga,ln)N.

70. Способ по п.58, в котором булю в ходе роста отодвигают от источников соответствующих предшественников для материала (Al,Ga,ln)N для того, чтобы поддерживать предварительно установленное расстояние между поверхностью роста були и указанными источниками.

71. Способ по п.58, в котором выращивают булю длиной более 1 мм.

72. Способ по п.58, в котором выращивают булю длиной более 4 мм.

73. Способ по п.58, в котором выращивают булю длиной более 10 мм.

74. Способ по п.58, в котором булю выращивают по меньшей мере до тех пор, пока плотность дефектов на поверхности роста не будет менее 107 дефектов см^-2.

75. Способ по п.58, в котором выращивают булю с поперечным размером более 1 см.

76. Способ по п.58, в котором выращивают булю с площадью поперечного сечения по меньшей мере 5 см².

77. Способ по п.58, в котором затравочный кристалл имеет ориентацию, выбранную из группы, состоящей из с-оси, а-оси, m-оси, r-оси, и срез, отклоняющийся от главной оси кристалла менее чем на 0,5°.

78. Способ по п.58, в котором затравочный кристалл имеет ориентацию среза от 0,5 до 10° от главной оси кристалла.

79. Способ по п.58, в котором рост були осуществляют на N-грани или на (Al,Ga,ln)-грани ориентированного по с-оси затравочного кристалла.

80. Способ по п.58, в котором булю выращивают на затравочном кристалле, полученном из були GaN.

81. Способ по п.58, в котором затравочный кристалл получен способом ЭПФГ/оптического отделения.

82. Способ по п.58, в котором материал (Al,Ga,ln)N, выращенный на затравочном кристалле, получают выращиванием (Al,Ga,ln)N на жертвенной матрице и удалением этой матрицы способом удаления, выбранным из группы, состоящей из способов удаления физическими, термическими способами, способами травления, Н-разлома и охрупчивания.

83. Способ по п.58, в котором материал (Al,Ga,ln)N выращивают по меньшей мере с одним промежуточным слоем между затравочным кристаллом и материалом нитрида.

84. Способ по п.58, в котором по меньшей мере один промежуточный слой осаждают способом, выбранным из группы, состоящей из парофазной эпитаксии (ПФЭ), химического осаждения из паровой фазы (ХОПФ), физического осаждения из паровой фазы (ФОПФ), молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ), эпитаксии из паровой фазы металлорганического соединения (ЭПФГ) и эпитаксии из паровой фазы гидрида (ЭПФГ) или другим способом, формирующим его в затравочном кристалле или с его помощью.

85. Способ по п.58, содержащий включение примеси для регулирования качества кристалла или политипа материала (Al,Ga,ln)N в ходе его выращивания.

86. Способ по п.58, дополнительно включающий легирование материала (Al,Ga,ln)N веществом легирующей добавки, выбранной из группы, состоящей из ванадия, хрома, железа, мышьяка, марганца, кобальта, никеля и меди.

87. Способ по п.58, в котором выращивание материала (Ga,Al,ln)N проводят с in situ источником восполнения источников компонентов для материала (Al,Ga,ln)N, поддержанием расстояния от источника до були в ходе выращивания и скоростью роста материала (Al,Ga,ln)N, превышающей 20 мкм/ч.

88. Способ по п.87, осуществляемый в течение времени, достаточного для выращивания материала нитрида элемента III-V группы до толщины более 4 мм.

89. Способ по п.58, дополнительно включающий получение из були пластинки.

90. Способ по п.89, в котором пластинку получают путем нарезки були проволочной пилой.

91. Способ по п.89, дополнительно включающий операцию формирования пластинки, выбранную из группы, состоящей из высверливания, обработки струей абразивного материала, нарезки проволочной пилой, обработки лазером, механохимической полировки, фотоэлектрохимического травления и травления активными ионами.

92. Способ по п.91, дополнительно включающий обработку пластинки для получения среднеквадратичного отклонения по шероховатости менее 10

93. Способ по п.91, дополнительно включающий обработку пластинки для удаления повреждений ее приповерхностного слоя.

94. Способ по п.89, дополнительно включающий изготовление на этой пластинке структуры микроэлектронного устройства.

95. Способ по п.94, в котором структура устройства включает по меньшей мере часть устройства, выбранного из группы, состоящей из светодиодов, лазерных диодов, ультрафиолетовых фотодетекторов, биполярных транзисторов, биполярных транзисторов с гетероструктурой, транзисторов с высокой подвижностью электронов, выпрямителей высокой мощности и компонентов для мультиплексирования с разделением по длинам волн.

96. Способ по п.89, в котором булю подвергают шлихтовке перед изготовлением из нее пластинки.

97. Способ по п.89, в котором материал (Al,Ga,ln)N содержит GaN.

98. Способ по п.89, дополнительно включающий полировку пластинки.

99. Способ по п.89, дополнительно включающий притирку пластинки грубым и средним абразивными средствами с последующей полировкой тонким абразивным средством.

100. Способ по п.89, в котором абразивное средство включает по меньшей мере один абразивный материал, выбранный из группы, состоящей из алмаза, карбида бора, карбида кремния и оксида алюминия.

101. Способ по п.89, дополнительно включающий механохимическую полировку пластинки составом в виде суспензии, выбранным из группы, включающей кислотные суспензии для механохимической полировки и основные суспензии для механохимической полировки.

102. Способ по п.89, дополнительно включающий травление активными ионами по меньшей мере одной грани пластинки с получением поверхности, пригодной для эпитаксиального роста.

103. Структура микроэлектронного устройства, включающая подложку, полученную из були по п.1, и имеющая устройство, изготовленное на и/или в этой подложке.

104. Структура микроэлектронного устройства по п.103, в которой устройство выбрано из группы, состоящей из светодиодов и лазеров.

105. Структура микроэлектронного устройства по п.103, в которой подложка была расщеплена.

106. Структура микроэлектронного устройства по п.105 на свободно расположенном материале.