氮化镓晶体制造方法和衬底.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108385161A(43)申请公布日2018.08.10(21)申请号201810123189.1(22)申请日2018.02.07(71)申请人赛富乐斯股份有限公司地址美国康涅狄格州布兰福德市针橡路4号(72)发明人陈辰宋杰崔周源(74)专利代理机构北京金讯知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11554代理人黄剑飞(51)Int.Cl.C30B25/14(2006.01)C30B25/18(2006.01)C30B29/40(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称氮化镓晶体制造方法和衬底(57)摘要本公开涉及一种氮化镓晶体制造方法和衬底。所述方法包括：在第一气氛的条件下进行第一外延生长，以在蓝宝石衬底的图案化的表面上形成第一氮化镓晶体层；在与第一气氛不同的第二气氛的条件下进行第二外延生长，以在第一氮化镓晶体层的表面上形成第二氮化镓晶体层。这样就可以免去使用化学机械抛光的方式来获得具有光滑的半极性晶面的氮化镓晶体。CN108385161ACN108385161A权利要求书1/2页1.一种氮化镓晶体制造方法，其特征在于，所述方法包括：在第一气氛的条件下进行第一外延生长，以在蓝宝石衬底的图案化的表面上形成第一氮化镓晶体层；在与第一气氛不同的第二气氛的条件下进行第二外延生长，以在第一氮化镓晶体层的表面上形成第二氮化镓晶体层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对蓝宝石衬底的表面进行图案化，以形成图案化的表面。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，图案化的步骤包括：对蓝宝石衬底的表面进行平坦化，以使蓝宝石衬底的平坦化的表面与(2243)晶面平行；对平坦化的表面进行蚀刻，以在蓝宝石衬底的表面上形成多个槽部；在形成有多个槽部的蓝宝石衬底的表面上形成掩模层，以暴露槽部的与C晶面平行的侧壁。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在槽部的暴露的与C晶面平行的侧壁上进行第一外延生长。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一气氛包括氢气，采用金属有机化学气相沉积的方式来第一外延生长。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，第一氮化镓晶体层的厚度为2μm。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，第一外延生长的镓源为三甲基镓，氮源为NH3，或者第一外延生长的生长速率在1μm/h至3μm/h的范围内，或者第一外延生长的生长温度在900℃至1100℃的范围内，或者第一气氛的压强在50mbar至500mbar的范围内。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一氮化镓晶体层包括半极性晶相(2021)氮化镓晶体，并具有包括(1011)晶面和(1010)晶面的表面。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，以第一氮化镓晶体层的包括(1011)晶面和(1010)晶面的表面进行第二外延生长。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二气氛包括氮气，采用金属有机化学气相沉积的方法来进行第二外延生长。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第二氮化镓晶体层的厚度为5～20μm，或者第二氮化镓晶体层的厚度为7μm。12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第二外延生长的镓源为三甲基镓，氮源为NH3，或者第二外延生长的生长速率在1μm/h至10μm/h的范围内，或者第二外延生长的生长温度在900℃至1100℃的范围内，或者第二气氛的压强在50mbar至500mbar的范围内。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二氮化镓晶体层包括半极性晶相(2021)氮化镓晶体，并具有包括(2021)晶面的表面。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，第二氮化镓晶体层的包括(2021)晶面的表2CN108385161A权利要求书2/2页面具有100nm的粗糙度。15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在第一外延生长之后，将第一气氛切换为第二气氛。16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，第一气氛包括氢气，第二气氛包括氮气，切换的步骤包括：停止向进行第一外延生长的生长室提供氢气，并向生长室提供氮气，以使生长室的气氛从第一气氛切换为第二气氛。17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在切换步骤中，生长室的温度在900℃至1100℃的范围内。18.一种衬底，其特征在于，所述衬底包括：第一氮化镓层，通过在第一气氛的条件下进行第一外延生长而形成在蓝宝石衬底的图案化的表面上；第二氮化镓层，通过在与第一气氛不同的第二气氛的条件下进行第二外延生长而形成在第一氮化镓晶体层的表面。19.如权利要求18所述的衬底，其特征在于，第一气氛包括氢气，采用金属有机化学气相沉积的方式来进行第一外延生长。20.如权利要求19如权利要求1所述的方法，其特征在