制造第Ⅲ族元素氮化物半导体的设备及制造该半导体的方法

文档序号:8122507
专利名称:制造第Ⅲ族元素氮化物半导体的设备及制造该半导体的方法
技术领域
本发明涉及通过采用碱金属的熔剂方法来制造第III族氮化物半导 体晶体的方法,并且涉及用于制造该半导体晶体的设备。
背景技术
Na熔剂方法是用于生长第III族氮化物半导体晶体的典型公知方 法。在该方法中,将Na (钠)和Ga (镓)熔化并且保持在约800r, 并且使得镓与氮在约10个大气压的压力下进行反应,由此在晶种上生 长GaN (氮化镓)。
日本专利申请公开(特开)No. 2004-292286公开了 一种通过Na熔 剂方法制造第III族氮化物半导体晶体的设备,该设备具有分别用于氮、 Ga、 Na和掺杂剂的单独提供的供给管。该制造设备实现以期望的速率 供给氮、Ga、 Na和掺杂剂,由此实施晶体生长同时保持组分的组成比 例。结果,可制造具有高的组成均勻性的第III族氮化物半导体。
然而,由于在该专利文献中公开的设备具有专用于供给掺杂剂的 管,所以该设备具有大量数目的供给管,这导致死区的增加。因此,促 进了 Na的蒸发,使得Na蒸气在管中被液化或固化,由此堵塞该管并 阻碍材料输送。

发明内容
鉴于前述内容,本发明的一个目的是提供制造高品质的掺杂的第III 族氮化物半导体晶体并抑制Na蒸发的方法。本发明的另一个目的是提 供制造这种半导体晶体的设备。
因此,在本发明第一方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体 的设备,包括反应容器、加热装置和置于反应容器中的坩埚,提供该 设备用于通过在反应容器中使得保持在坩埚中的包含至少第III族金属 和碱金属的熔融混合物与包含至少氮的气体反应来生长第III族氮化物
5半导体晶体,其中该设备具有第一供给管,用于将气态掺杂剂和包含至 少氮的气体的混合物供给至反应容器。
在本发明的第二个方面中,提供一种制造第in族氮化物半导体的
设备,包括反应容器、加热装置和置于反应容器中的坩埚,提供该设
备用于通过在反应容器中使得保持在坩埚中的包含至少第III族金属和 碱金属的熔融混合物与包含至少氮的气体反应来生长第III族氮化物半 导体晶体,其中该设备具有第一供给管和第二供给管,第一供给管用于 将包含至少氮的气体供给至反应容器,第二供给管用于将其中已经熔融 有可溶于第III族金属的掺杂剂的熔融第III族金属供给至反应容器。
在本发明的第三个方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体的
设备,包括反应容器、加热装置和置于反应容器中的坩埚,提供该设 备用于通过在反应容器中使得保持在坩埚中的包含至少第III族金属和 碱金属的熔融混合物与包含至少氮的气体反应来生长第III族氮化物半 导体晶体,其中该设备具有第一供给管和第三供给管,第一供给管用于 将包含至少氮的气体供给至反应容器,第三供给管用于将其中已经熔融 有可溶于碱金属的掺杂剂的熔融碱金属供给至反应容器。
虽然在本发明中通常采用Na作为碱金属,但是也可以采用K(钾)。 或者,第2族金属如Mg (镁)或Ca (钙)或Li (锂)可与碱金属混 合。术语"包含氮的气体"指的是包含分子氮或氮化合物的单组分气体 或者气体混合物,并且该气体或气体混合物可还包含惰性气体如稀有气 体。
在本发明中采用的掺杂剂包括以下掺杂剂元素和包含这样的掺杂 剂元素的化合物。具体地,ii-型掺杂剂元素是C(碳)、Si(硅)、Ge(锗)、 Sn (锡)或Pb (铅)(第14族元素)或O (氧)、S (硫)、Se (硒)或 Te (碲)(第16族金属)。p-型掺杂剂元素是Be (铍)、Mg(镁)、Ca (鈣)、Sr (锶)或Ba (钡)(第2族元素)或Zn (锌)或Cd (镉)(第 12族元素)。
气态掺杂剂是例如包含Si或O作为组分元素的气体。气态掺杂剂 的例子包括S沮4 (硅烷)、H20 (水)和02 (氧)。可以将可溶于第III 族金属或碱金属的掺杂剂熔融于第III族金属或碱金属。根据第一方面所述的制造第III族氮化物半导体的设备可还具有用 于供给熔融第III族金属的第二供给管或用于供给熔融碱金属的第三供 给管。根据第二方面所述的制造第III族氮化物半导体的设备可还具有 用于供给熔融碱金属的第三供给管。根据第三方面所述的制造第III族 氮化物半导体的设备可还具有用于供给熔融第III族金属的第二供给 管。
本发明的第四方面涉及根据第一方面所述的制造第III族氮化物半
导体的设备的一个具体实施方案,其中气态掺杂剂由包含Si或o作为
组分元素的气体形成。
本发明的第五方面涉及根据第二方面所述的制造第III族氮化物半 导体的设备的一个具体实施方案,其中可溶于第III族金属的掺杂剂是
单一元素形式的第2族元素、第12族元素或第14族元素。
本发明的第六方面涉及根据第三方面所述的制造第III族氮化物半导 体的设备的一个具体实施方案,其中可溶于碱金属的掺杂剂是氧化物。
形成可溶于碱金属的掺杂剂的氧化物例子包括Si02 (二氧化硅)、 Ga203 (氧化镓)、A1203 (氧化铝)和ln203 (氧化铟)。
本发明的第七方面涉及根据第一至六方面中任意一项所述的制造第 III族氮化物半导体的设备的一个具体实施方案,其中该设备具有用于供给 碱金属至反应容器的第三供给管,并且提供该第三供给管用于供给雾状的 碱金属。
在本发明的第八个方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体晶体 的方法,包括通过包含至少第III族金属和碱金属的熔融混合物与包含 至少氮的气体的反应来生长第III族氮化物半导体晶体,其中该方法包括 在晶体生长期间供给包含至少氮的气体和掺杂剂至熔融混合物,并且该掺 杂剂是气态的并且与包含至少氮的气体一起作为混合物来供给。
在本发明的第九个方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体晶体 的方法,包括通过包含至少第III族金属和碱金属的熔融混合物与包含 至少氮的气体的反应来生长第III族氮化物半导体晶体,其中该方法包括 在晶体生长期间供给熔融第III族金属、包含至少氮的气体和掺杂剂至熔 融混合物,并且该掺杂剂可溶于熔融第III族金属并且与熔融第III族金属一^^作为熔融混合物来供给。
在本发明的第十个方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体晶体
的方法,包括通过包含至少第III族金属和碱金属的熔融混合物与包含 至少氮的气体的>^应来生长第III族氮化物半导体晶体,其中该方法包括 在晶体生长期间供给熔融4i金属、包含至少氮的气体和掺杂剂至熔融混合 物,并且该掺杂剂可溶于熔融碱金属并且与熔融碱金属一起作为熔融混合 物来供给。
本发明的第十一方面涉及根据第八方面所述的制造第III族氮化物半 导体晶体的方法的一个具体实施方案,其中气态掺杂剂包含Si或O作为 组分元素。
本发明的第十二方面涉及根据第九方面所述的制造第III族氮化物半 导体晶体的方法的一个具体实施方案,其中可溶于第in族金属的掺杂剂
是单一元素形式的第2族元素、第12族元素或第14族元素。
本发明的第十三方面涉及根据第十方面所述的制造第III族氮化物半 导体晶体的方法的一个具体实施方案,其中可溶于碱金属中的掺杂剂是氧 化物。
本发明的第十四方面涉及根据第八至十三方面中任意一项所述的制造 第III族氮化物半导体晶体的方法的一个具体实施方案,其中该方法包括 在晶体生长期间供给熔融碱金属至熔融混合物,并且熔融碱金属以雾状形 式提供。
根据本发明,掺杂剂与至少是包含至少氮气的气体、熔融第III族金 属或熔融碱金属一起供给至反应容器。因此,不需要专用于供g杂剂的 供给管,因此没有增加供给管的数目。因此,防止死区的增加和>^金属的 蒸发,由此可保持熔融混合物的组成比例为恒定值,从而可制造高品质的 掺杂的第III族氮化物半导体晶体。
根据本发明的第七和第十四方面,碱金属以雾状形式供给,这促进了 碱金属的蒸发。因此,可将存在于M容器中的碱金属的蒸气压基本保持 为平衡状态,由此可抑制磁Jr属的蒸发。


当结合附图考虑时,参考优选实施方案的以下详述,本发明的各种其它目的、特征和很多其它伴随优势将易懂同时变得更好理解,其中
图1是根据实施方案1所述的制造第III族氮化物半导体的设备的 结构示意图2是根据实施方案2所述的制造第III族氮化物半导体的设备的结 构示意图3是根据实施方案3所述的制造第III族氮化物半导体的设备的结 构示意图;和
图4是根据实施方案4所述的制造第III族氮化物半导体的设备的结 构示意具体实施方式
实施方案l
图1是根据实施方案1所述的制造第III族氮化物半导体的设备的 结构示意图。如图1所示,根据实施方案1所述的制造第III族氮化物 半导体的设备包括:反应容器10;置于反应容器10中并且保持有Ga-Na 熔体24的坩埚11;用于加热反应容器10的加热装置12;用于保持晶 种23的支撑构件13;用于转动和移动由支撑构件13保持的晶种23的 可转动的轴14;连接并向反应容器10开放的供给管15 (对应于本发明 的第一供给管),提供该管用于通过可转动的轴14和反应容器10之间 的间隙供给氮和掺杂剂气体至反应容器10;用于供给Ga熔体至坩埚11 的Ga-供给装置16;用于供给Na熔体至坩埚11的Na-供给装置17; 和用于将反应容器10中的环境气体排出至外部的排出管18。
反应容器10是由不锈钢制成的圓柱体并且耐压和耐热。坩埚11置于 反应容器10中。
置于反应容器10中的坩埚11由BN (氮化硼)制成。坩埚11保持有 Ga-Na熔体24。将供给管21 (对应于本发明的第二供给管)和供给管22 (对应于本发明的第三供给管)连接至坩埚11。通过供给管21将Ga熔体 从Ga-供给装置16供给至置于坩埚11中的熔融混合物24,并且通过供给 管22将Na熔体从Na-供给装置17供给至置于坩埚11中的熔融混合物24。
9加热装置12配置在>^应容器10的外侧以包围容器。加热装置12调节 反应容器IO的内部温度。
支撑构件13保持晶种23,连接至支撑元件13的可转动的轴14使晶 种23转动并在垂直方向上下移动。可转动的轴14垂直穿入^^应容器10。 可转动的轴14和反应容器10之间存在间隙。
连接并且向反应容器10开放的供给管15通过可转动的轴14和反应室 10之间的间隙供给氮和掺杂剂气体至反应容器10。供给管15在其上游侧 分支以提供用于供给氮和掺杂剂气体的混合物的供给管19以及用于供给 氮的供给管20。掺杂剂气体由包含摻杂剂元素作为组分的化合物形成。通 过供给管20供给的氮以及通过供给管19供给的氮和掺杂剂的混合物在供 给管15中相互混合,将该气体混合物供给至反应容器10.供给管19、 20 分别具有阀门19v、 20v,该阀门控制氮和掺杂剂气体的流量。
掺杂剂是例如^、水或氧。硅烷是具有n-掺杂剂元素(Si)的化合 物,水是具有n-掺杂剂元素(O)的化合物。
Ga-供给装置16通过供给管21供给Ga熔体至坩埚11中的熔融混合 物24, Na-供给装置17通过供给管22供给Na熔体至坩埚11中的熔融混 合物24。供给管21、 22分别具有阀门21v、 22v,该阀门控制Ga和Na 的流量。
然后将说明采用实施方案1的制造第III族氮化物半导体的设备来制 造Si掺杂的GaN晶体的工序。
首先,将可转动的轴14^并且保持为垂直方向,并且将晶种23固 定在支撑构件13上。然后,关闭反应容器IO,并且将可转动的轴14垂直 下移至坩埚11中放置晶种23的位置。通过排放管18将反应容器10排空。
随后,利用Ga-供给装置16和Na-供给装置17将Ga熔体和Na熔体 供给至坩埚11,由此在坩埚11中保持具有恒定Ga/Na比例的熔融混合物 24。然后,通过供给管15将氮和硅烷(掺杂剂)的气体混合物供给至M 容器IO。调节供^1率和排出速率,从而调节M容器10的内部压力至 50大气压(atm)。
然后,采用加热装置12加热反应容器10内部,并且在晶种23的表面 上生长Si掺杂的GaN晶体,同时反应容器10内部保持为50 atm和800 *C。通过可转动的轴14的转动来转动晶种23以实现均匀的晶体生长。在晶体生长期间,通过供给管15将氮和硅烷连续地供给至反应容器10,并 且在合适的时机利用Ga-供给装置16和Na-供给装置17将Ga熔体和Na 熔体供给至熔融混合物24,以补偿Ga的消耗和Na的蒸发,由此使得熔 融混合物24具有恒定的Ga/Na比例。
在晶体生长期间,蒸发的Na在反应容器lO内部扩散。然而,根据实 施方案1不具有用于专门供给硅烷的供给管的制造第III族氮化物半导体 的设备,氮和^一起供给。由于不存在硅烷供给管,所以和常规的半导 体制造设备的情^L^目比,Na蒸气可i^V的空间减小,由此抑制Na的蒸发。 结果,熔融混合物24的Ga/Na比例可保持恒定,以由此提高生长的晶体 的均匀性。
其后,降^f^^应容器10的温度至常温,以由此完成Si掺杂GaN晶体 的制造。
如上所述,根据实施方案1的制造第III族氮化物半导体的设备,抑 制了 Na的蒸发,由此可靠地获得熔融混合物的恒定组成比例。因此,可 制造高品质的掺杂的第III族氮化物半导体。
特别地,在实施方案1的制造第III族氮化物半导体的设备中,Ga-供 给装置16、 Na-供给装置17、用于供给Ga熔体的供给管21和用于供给 Na熔体的供给管22不是必需的。或者,将Ga和Na预先置于坩埚11中, 因此可制造第III族氮化物半导体而在晶体生长期间无需供给Ga熔融体和 Na熔融体。然而,由于可以更可靠地保持坩埚11中熔融混合物24的Ga/Na 比例,所以优选提供Ga-供给装置16、 Na-供给装置17和供给管21与22 以在晶体生长期间供给Ga熔体和Na熔体。
实施方案2
图2是根据实施方案2所述的制造第III族氮化物半导体的设备的结 构示意图。除了以下特征,根据实施方案2所述的制造第III族氮化物半 导体的设备与实施方案1的设备具有相同的结构采用没有分支的供给管 115代替连接至分支供给管19、 20的供给管15,并且采用用于供给其中已 熔融有掺杂剂的Ga熔体的Ga-供给装置116代替用于供给Ga熔体的Ga-供给装置16。在实施方案1中,通过供给管15将氮和硅烷的气体混合物 供给至反应容器IO,但是在实施方案2中,通过供给管115仅仅供给氮。 可熔融于Ga熔体的掺杂剂是例如第2、 12或14族元素。第2和12族元素用作p-型掺杂剂,第14族元素用作ii-型掺杂剂。
采用实施方案2的制造第III族氮化物半导体的设备来制造掺杂的第 III族氮化物晶体的工序与在实施方案l中采用的工序相同。例如,通过实 施方案1的工序,可通过利用Ga-供给装置116供给其中已熔融有Si的 Ga熔体来制造Si掺杂的GaN晶体。
根据实施方案2的制造第III族氮化物半导体的设备,由于不存在用 于供给掺杂剂的供给管,所以和常规的制造设^^目比,更多地抑制了 Na 的蒸发。因此,可制造高品质的掺杂的第III族氮化物半导体。
特别地,在实施方案2的制造第III族氮化物半导体的设备中,Na-供 给装置17和用于供给Na熔体的供给管22不是必需的,因此可制造第III 族氮化物半导体晶体而在晶体生长期间无需供给Na。然而,由于可以更可 靠地保持蚶埚11中熔融混合物24的Ga/Na比例,所以优选提供Na-供给 装置17和供给管22以在晶体生长期间供给Na熔体。
实施方案3
图3是根据实施方案3所述的制造第III族氮化物半导体的设备的结 构示意图。除了以下特征,根据实施方案3所述的制造第III族氮化物半 导体的设备与实施方案1的设备具有相同的结构采用没有分支的供给管 115代替连接至分支供给管19、 20的供给管15,并且采用用于供给其中已 熔融有掺杂剂的Na熔体的Na-供给装置217代替用于供给Na熔体的Na-供给装置17。可熔融于Na熔体的摻杂剂例如是氧化物,如SiOz、 Ga203、 Al203*In203o
采用实施方案3的制造第III族氮化物半导体的设备来制造掺杂的第 III族氮化物晶体的工序和在实施方案l中采用的工序相同。例如,通过实 施方案1的工序,可通过利用Na-供给装置217供给其中已熔融有Si02的 Na熔体来制造Si和O掺杂的GaN晶体。类似地,当利用Na-供给装置 217供给其中已熔融有A1203或ln203的Na熔体时,可制造O掺杂的AlGaN 晶体或O掺杂的InGaN晶体。
根据实施方案3的制造第III族氮化物半导体的设备,由于不存在用 于供给掺杂剂的供给管,所以和常规的制造设备相比,更多地抑制了 Na 的蒸发。因此,可制造高品质的掺杂的第III族氮化物半导体。特别地,在实施方案3的制造第III族氮化物半导体的设备中,Ga-供 给装置16和用于供给Ga熔体的供给管21不是必需的,因此可制造第III 族氮化物半导体晶体而在晶体生长期间无需供给Ga。然而,由于可以更 可靠地保持坩埚11中熔融混合物24的Ga/Na比例,所以优选提供Ga-供 给装置16和供给管21以在晶体生长期间供给Ga熔体。
实施方案4
图4是根据实施方案4所述的制造第III族氮化物半导体的设备的结 构示意图。根据实施方案4所述的制造第III族氮化物半导体的设备包 括反应容器310;置于反应容器310中并且保持有Ga-Na熔体324和 晶种323的坩埚311;用于加热反应容器310的加热装置312;用于支 撑坩埚311的支撑构件313;提供用于转动和移动坩埚311并连接至支 撑构件313的可转动的轴314;供给管315,提供该管用于通过可转动 的轴314和反应室310之间的间隙供给氮和掺杂剂气体至反应容器310; 用于供给Ga熔体至坩埚311的Ga-供给装置316;用于供给Na熔体至 坩祸311的Na-供给装置317;和用于将反应容器310中的环境气体排 出至外部的排出管318。
支撑构件313保持坩埚311,连接至支撑构件313的可转动的轴314 使坩埚311转动并在垂直方向上下移动。可转动的轴314垂直穿A^应容 器310。可转动的轴314和反应室310之间存在间隙。
供给管315在其上游侧分支,以提供用于供给氮和掺杂剂气体的混合 物的供给管319以及用于供给氮的供给管320。供给管319、 320分别具有 阀门319v、 320v,该阀门控制氮和掺杂剂气体的流量。
Ga-供给装置316通过供给管321供给Ga熔体至保持在坩埚311中的 熔融混合物324。供给管321具有控制Ga熔体的流量的阀门321v。
Na-供给装置317通过供给管322供给雾状Na熔体至反应容器310。 供给管322具有控制Na熔体的流量的阀门322v。
然后将描述采用实施方案4的制造第III族氮化物半导体的设备来制 造Si掺杂的GaN晶体的工序。
首先,将可转动的轴314 4^并且保持为垂直方向,并且将晶种323、 Ga和Na置于坩埚311中。将坩埚311置于支撑构件313上。然后,将可转动的轴314垂直下移以将坩埚311转移进A^^应容器310,关闭>^应容 器310。
通过打开配置在排放管318中的岡门318v将反应容器310排空。然后, 通过供给管315将氮和硅烷(掺杂剂)的气体混合物供给至反应容器310。 调节供^t率和排出速率使得M容器310的内部压力调节至50 atm。
然后,采用加热装置312加热反应容器310内部,在晶种323的表面 上生长Si掺杂的GaN晶体,同时反应容器310内部保持为50 atm和800 X:。通过可转动的轴314的转动来转动坩埚311以搅动熔融混合物324, 从而实现均匀的晶体生长。在晶体生长期间,通过供给管315将氮和硅烷 连续地供给至反应容器310,并且在合适的时机利用Ga-供给装置316和 Na-供给装置317将Ga熔体和Na熔体供给至熔融混合物324,以补偿Ga 的消耗和Na的蒸发,由此使得熔融混合物324具有恒定的Ga/Na比例。
类似于其它的实施方案,在晶体生长期间,由于不存在^供给管, 所以和常规的半导体制造设备相比,更多地抑制了Na的蒸发。另一方面, 由于Na熔融体以雾状形式供给,促进了Na的蒸发,因此Na的蒸气压可 基本保持为平衡状态。结果,可更多地抑制Na从熔融混合物324的蒸发。
其后,降^L^应容器310的温度至常温,以由此完成Si掺杂GaN晶 体的制造。
如上所述,根据实施方案4的制造第III族氮化物半导体的设备,通 过以雾状形式供给Na抑制了 Na的蒸发。因此,可制造高品质的掺杂的第 III族氮化物半导体。
在所述实施方案中,采用Na作为熔剂。然而,也可采用其它磁Jr属 如Li和K、碱土金属诸如Mg和Ca,及其混合物。而且,也可将包含氮 的化合物如氨、或氮和惰性气体如氩的混合物代替氮来供给至反应容器。
在所述实施方案中,掺杂剂以作为与氮、Ga熔体和Na熔体中的任意 一种的混合物的形式提供。然而,掺杂剂可以作为与上述介质中的两种或 更多种的混合物来提供。例如,可采用氮和硅烷的混合物以及其中已熔融 有Mg的Ga熔体来供给Si (n-型掺杂剂)和Mg (p-型掺杂剂)。
在实施方案1和4中,氮以及氮和掺杂剂气体的气体混合物在供给至 反应容器之前进行互相混合。然而,作为替代方案,氮和掺杂剂气体的气 体混合物可直##给至反应容器,或者掺杂剂气体和氮可在供给至反应容器之前一起混合。
工业实用性
本发明可用于制造第III族氮化物半导体晶体。
权利要求
1. 一种制造第III族氮化物半导体的设备,包括反应容器、加热装置和置于所述反应容器中的坩埚,所述设备用于通过在所述反应容器中使得保持在所述坩埚中的包含至少第III族金属和碱金属的熔融混合物与包含至少氮的气体反应来生长第III族氮化物半导体晶体,其中所述设备具有第一供给管,所述第一供给管用于将气态掺杂剂和包含至少氮的气体的混合物供给至所述反应容器。
2. —种制造第III族氮化物半导体的设备,包括反应容器、加热装置 和置于所述反应容器中的坩埚,所述设备用于通过在所述反应容器中使 得保持在所述坩埚中的包含至少第III族金属和碱金属的熔融混合物与 包含至少氮的气体反应来生长第III族氮化物半导体晶体,其中所述设备具有第一供给管和第二供给管,所述第一供给管用于 将包含至少氮的气体供给至所述反应容器,所述第二供给管用于将其中 已熔融有可溶于所述第in族金属的掺杂剂的熔融第III族金属供给至所述反应容器。
3. —种制造第III族氮化物半导体的设备,包括反应容器、加热装置 和置于反应容器中的坩埚,所述设备用于通过在所述反应容器中使得保 持在所述坩埚中的包含至少第III族金属和碱金属的熔融混合物与包含 至少氮的气体反应来生长第III族氮化物半导体晶体,其中所述设备具有第一供给管和第三供给管,所述第一供给管用于 将包含至少氮的气体供给至所述反应容器,所述第三供给管用于将其中
4. 根据权利要求1所述的制造第III族氮化物半导体的设备,其中所 述气态掺杂剂由包含Si或O作为组分元素的气体形成。
5. 根据权利要求2所述的制造第III族氮化物半导体的设备,其中可 溶于所述第III族金属的所述掺杂剂是单一元素形式的第2族元素、第 12族元素或第14族元素。
6. 根据权利要求3所述的制造第III族氮化物半导体的设备,其中可 溶于所述碱金属的所述掺杂剂是氧化物。
7. 根据权利要求1所述的制造第III族氮化物半导体的设备,其中所述设备具有用于供给碱金属至所述反应容器的第三供给管,和所述笫三 供给管用于以雾状形式供给所述碱金属。
8. 根据权利要求2所述的制造第III族氮化物半导体的设备,其中所 述设备具有用于供给碱金属至所述反应容器的第三供给管,和所述第三 供给管用于以雾状形式供给所述碱金属
9. 根据权利要求3所述的制造第III族氮化物半导体的设备,其中所 述设备具有用于供给碱金属至所述反应容器的第三供给管,和所述第三 供给管用于以雾状形式供给所述碱金属
10. —种制造笫III族氮化物半导体晶体的方法,包括通过包含至少第III 族金属和碱金属的熔融混合物与包含至少氮的气体的反应来生长第III族 氮化物半导体晶体,其中所述方法包括在晶体生长期间供给包含至少氮的气体和掺杂剂至 所述熔融混合物,和所述掺杂剂是气态的并且与所述包含至少氮的气体一起作为混合物来 供给。
11. 一种制造第in族氮化物半导体晶体的方法,包括通过包含至少第in 族金属和碱金属的熔融混合物与包含至少氮的气体的反应来生长第in族 氮化物半导体晶体,其中所述方法包括在晶体生长期间供给熔融第in族金属、包含至少 氮的气体和掺杂剂至所逸溶融混合物,和所述掺杂剂可溶于所述熔融笫in族金属并且与所述熔融第in族金属 一起作为熔融混合物来供给。
12. —种制造第ni族氮化物半导体晶体的方法,包括通过包含至少第ni 族金属和碱金属的熔融混合物与包含至少氮的气体的反应来生长第in族 氮化物半导体晶体,其中所述方法包括在晶体生长期间供给熔融碱金属、包含至少氮的气 体和掺杂剂至所述熔融混合物,和所述掺杂剂可溶于所述熔融碱金属并且与所述熔融碱金属一起作为熔 融混合物来供给。
13. 根据权利要求10所述的制造第III族氮化物半导体晶体的方法,其中所述气态掺杂剂包含Si或o作为组分元素。
14. 根据权利要求11所述的制造第III族氮化物半导体晶体的方法,其中 可溶于所述第III族金属的所述掺杂剂是单一元素形式的第2族元素、第 12族元素或第14族元素。
15. 根据权利要求12所述的制造第III族氮化物半导体晶体的方法,其中 可溶于所述^^金属的所述掺杂剂是氧化物。
16. 根据权利要求10所述的制造第III族氮化物半导体晶体的方法,其中 所述方法包括在晶体生长期间供给熔融碱金属至所述熔融混合物,和以雾 状形式4^供所述熔融磁,金属。
17. 根据权利要求11所述的制造第III族氮化物半导体晶体的方法,其中 所述方法包括在晶体生长期间供给熔融碱金属至所述熔融混合物,和以雾 状形式提供所述熔融磁Jr属。
18. 根据权利要求12所述的制造第III族氮化物半导体晶体的方法,其中 所述方法包括在晶体生长期间供给熔融磁Jr属至所述熔融混合物,和以雾 状形式4C供所述熔融4^金属。
全文摘要
本发明提供制造第Ⅲ族氮化物半导体的设备以及制造该半导体的方法,该设备能够制造均匀的Si掺杂的GaN晶体。在本发明的一个实施方案中,制造第Ⅲ族氮化物半导体的设备包括用于供给氮和硅烷的供给管、用于供给Ga熔融体至坩埚的Ga-供给装置、用于供给Na熔融体至坩埚的Na-供给装置。将氮和掺杂剂混合在一起,并且通过一个单供给管来供给该气体混合物,而无需提供仅用于供给掺杂剂的常用供给管。因此,减小了反应容器中的死区,并抑制了Na的蒸发,由此可制造高品质的Si掺杂的GaN晶体。
文档编号C30B29/38GK101429678SQ20081017650
公开日2009年5月13日 申请日期2008年11月7日 优先权日2007年11月8日
发明者山崎史郎 申请人:丰田合成株式会社
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