氮化镓和金属氧化物的复合衬底的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案的夺叉参考
[0002] 本申请案主张优先于在2012年8月23日提出申请的标题为氮化镓与金属氧化物 的复合衬底（COMPOSITE SUBSTRATE OF GALLIUM NITRIDE AND METAL OXIDE)、发明人桥本 忠朗0^(1&〇他此加的〇)的美国申请案第61/692,411号的权益，所述申请案的全部内容如 同在下文全部提出一样以引用方式并入。
[0003] 本申请案涉及以下美国专利申请案：
[0004] 在2005年7月8日由藤田健二（Ken j i Fu j ito)、桥本忠朗和中村修二（Shu j i Nakamura)提出申请的标题为"使用高压釜在超临界氨中生长III族-氮化物的方 法（METHOD FOR GROWING GROUP III-NITRIDE CRYSTALS IN SUPERCRITICAL AMMONIA USING AN AUTOCLAVE) "的PCT实用新型专利申请案第US2005/024239号，代理人案号 30794. 0129-W0-01(2005-339-1);
[0005] 在2007年4月6日由桥本忠朗、齐藤诚（Makoto Saito)和中村修二提出申请的标 题为"在超临界氨中生长大表面积的氮化镓晶体的方法和大表面积的氮化镓晶体（METHOD FOR GROWING LARGE SURFACE AREA GALLIUM NITRIDE CRYSTALS IN SUPERCRITICAL AMMONIA AND LARGE SURFACE AREA GALLIUM NITRIDE CRYSTALS)" 的美国实用新型专利 申请案第 11/784, 339 号（代理人案号 30794. 179-US-U1 (2006-204))，其在 35U.S.C.条 款119(e)下主张在2006年4月7日由桥本忠朗、齐藤诚和中村修二提出申请的标题为 "在超临界氨中生长大表面积的氮化镓晶体的方法和大表面积的氮化镓晶体（METHOD FOR GROWING LARGE SURFACE AREA GALLIUM NITRIDE CRYSTALS IN SUPERCRITICAL AMMONIA AND LARGE SURFACE AREA GAL LIUM NITRIDE CRYSTALS)" 的美国临时专利申请案第 60/790, 310 号（代理人案号 30794. 179-US-P1 (2006-204))的权益；
[0006] 在2007年9月19日由桥本忠朗和中村修二提出申请的标题为"氮化镓块状晶体 和其生长方法（GALLIUM NITRIDE BULK CRYSTALS AND THEIR GROWTH METHOD)" 的美国实 用新型专利申请案第60/973, 662号，代理人案号30794. 244-US-P1 (2007-809-1);
[0007] 在2007年10月25日由桥本忠朗提出申请的标题为"在超临界氨和氮中生长III 族-氮化物晶体的方法和由此生长的ΠΙ族-氮化物晶体（METHOD FOR GROWING GROUP III-NITRIDE CRYSTALS IN A MIXTURE OF SUPERCRITICAL AMMONIA AND NITROGEN, AND GROUP ΠΙ-NITRIDE CRYSTALS GROWN THEREBY)"的美国实用新型专利申请案第 11/977, 661 号，代理人案号 30794. 253-US-U1 (2007-774-2);
[0008] 在2008年2月25日由桥本忠朗、爱德华利托（Edward Letts)、碇正德（Masanori Ikari)提出申请的标题为"产生III族-氮化物品片的方法和III族-氮化物品片（METHOD FOR PRODUCING GROUP ΠΙ-NITRIDE WAFERS AND GROUP ΠΙ-NITRIDE WAFERS)" 的美国实 用新型专利申请案第61/067, 117号，代理人案号62158-30002. 00 ;
[0009] 在2008年6月4日由爱德华利托、桥本忠朗、碇正德提出申请的标题为"通过氨热 法从初始ΠΙ族-氮化物品种产生经改善结晶性的III族-氮化物晶体的方法（METHODS FOR PRODUCING IMPROVED CRYSTALLINITY GROUP III-NITRIDE CRYSTALS FROM INITIAL GROUP ΠΙ-NITRIDE SEED BY AMMONOTHERMAL GROWTH)" 的美国实用新型专利申请案第 61/058, 900 号，代理人案号 62158-30004. 00 ;
[0010] 在2008年6月4日由桥本忠朗、爱德华利托、碇正德提出申请的标题为"用于生 长III族氮化物晶体的高压容器和使用高压容器生长III族氮化物晶体的方法和III族 氮化物晶体（HIGH-PRESSURE VESSEL FOR GROWING GROUP III NITRIDE CRYSTALS AND METHOD OF GROWING GROUP III NITRIDE CRYSTALS USING HIGH-PRESSURE VESSEL AND GROUP III NITRIDE CRYSTAL)"的美国实用新型专利申请案第61/058, 910号，代理人案号 62158-30005. 00 ；
[0011] 在2008年6月12日由桥本忠朗、碇正德、爱德华利托提出申请的标题为"测 试III-氮化物品片的方法和具有测试数据的III-氮化物品片（METHOD FOR TESTING ΠΙ-NITRIDE WAFERS AND ΠΙ-NITRIDE WAFERS WITH TES T DATA)" 的美国实用新型专利 申请案第61/131，917号，代理人案号62158-30006. 00 ;
[0012] 所述申请案全部如同在下文全部提出一样以引用方式并入本文中。
技术领域
[0013] 本发明涉及用于各种装置的半导体衬底，所述装置包含光电装置（例如发光二极 管（LED)与激光二极管（LD))和电子装置（例如晶体管）。更具体来说，本发明涉及由包含 镓的III族氮化物组成的化合物半导体衬底。
【背景技术】
[0014] (注意：此专利申请案参考若干公开案和专利，如利用中括号内的数字所指示，例 如[X]。在标题为"参考文献"的部分中可找到这些公开案和专利的列表。）
[0015] 氮化镓（GaN)和其相关III族氮化物合金是用于各种光电和电子装置（例如LED、 LD、微波功率晶体管和日盲型光检测器）的关键材料。目前LED广泛用于显示器、指示器、 一般照明中，且LD用于数据存储磁碟驱动器中。然而，这些装置的大多数是外延生长在异 质衬底上（例如蓝宝石和碳化硅），这是因为与这些异质外延衬底相比GaN衬底极其昂贵。 III族氮化物的异质外延生长造成高度缺陷或甚至破裂薄膜，此妨碍实现高端光学和电子 装置，例如用于普通照明的高亮度LED或高功率微波晶体管。
[0016] 为解决所有由异质外延所引起的基本问题，不可或缺的是利用从块材III族氮化 物品锭切割的结晶III族氮化物品片。对于大多数装置来说，结晶GaN晶片是有利的，这是 因为其相对容易控制晶片的传导性且GaN晶片将提供与装置层的最小品格/热失配。然而， 由于高熔点和在高温下的高氮气蒸气压力，GaN晶锭生长困难。目前，大多数市售GaN衬底 是通过称为氢化物气相外延（HVPE)的方法产生。HVPE是气相方法，其难以使位错密度降低 小于 105cm 2。
[0017] 为获得位错密度小于IO5CnT2的高质量GaN衬底，已研发称为氨热生长的新方法 [1-6]。最近，可通过氨热生长获得具有位错密度小于IO 5CnT2的高质量GaN衬底。然而，当 GaN衬底的位错密度降至一定程度时，在其上制作装置的顶部表面的质量对于实现所述装 置的高性能变得更重要。
【发明内容】
[0018] 本发明揭示解决与衬底表面质量相关的若干问题的新颖复合衬底。复合衬底具有 至少两个层，其包括由Ga/lylrVpyr'KO < X < 1，0 < x+y < 1)组成的第一层和由金属氧化 物组成的第二层，其中第二层可在装置的沉积反应器中在高温下用原位蚀刻移除。金属氧 化物层经设计以用作第一层的保护层直到沉积装置层或结构为止。金属氧化物层经设计， 以使得可在装置的沉积反应器中借助原位蚀刻用反应性气体（例如氨）将其移除。
【附图说明】
[0019] 现在参照附图，其中自始至终相同参考编号代表对应部件：
[0020] 图1是复合衬底的示意图。
[0021] 在图中每一编号代表如下：
[0022] 1.由 Ga/lylnh-yNCO < X &l