1.III族氮化物结晶的制造方法,其包括下述步骤:
第1III族氮化物结晶制造步骤,通过液相生长法制造第1III族氮化物结晶;
第2III族氮化物结晶制造步骤,在所述第1III族氮化物结晶上,通过气相生长法制造第2III族氮化物结晶;
其特征在于,
所述第1III族氮化物结晶制造步骤包括:
晶种选择步骤,选择预先准备的III族氮化物的多个部分作为用于III族氮化物结晶的生成及生长的晶种;
接触步骤,使所述晶种的表面与碱金属熔液接触;
III族氮化物结晶液相生长步骤,在含氮气氛下,让III族元素与所述氮在所述碱金属熔液中反应,使III族氮化物结晶生成并生长;
在所述III族氮化物结晶液相生长步骤中,通过由所述多个晶种生长的多个III族氮化物结晶的生长,使所述多个III族氮化物结晶结合而作为所述第1III族氮化物结晶,
在所述第2III族氮化物结晶制造步骤中,使III族元素金属或III族元素化合物与含氮气体反应而制造所述第2III族氮化物结晶。
2.权利要求1所述的制造方法,其进一步包括第1III族氮化物结晶加热步骤,
所述第1III族氮化物结晶加热步骤为在所述第2III族氮化物结晶制造步骤之前,加热处理所述第1III族氮化物结晶的步骤。
3.权利要求2所述的制造方法,其在含氮气体的气氛下进行所述第1III族氮化物结晶加热步骤。
4.权利要求2或3所述的制造方法,其在含氨气体的气氛下进行所述第1III族氮化物结晶加热步骤。
5.权利要求2~4中任一项所述的制造方法,其中所述第1III族氮化物结晶加热步骤中的加热温度为所述第1III族氮化物结晶制造步骤中的结晶生长温度以上,且为所述第2III族氮化物结晶制造步骤中的结晶生长温度以下。
6.权利要求1~5中任一项所述的制造方法,其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤为使III族元素金属和氧化剂和含氮气体反应而制造所述第2III族氮化物结晶的步骤。
7.权利要求1~5中任一项所述的制造方法,其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤具有下述步骤:还原物气体生成步骤,使III族元素氧化物和还原性气体反应,生成所述III族元素氧化物的还原物气体;结晶生成步骤,使所述还原物气体和含氮气体反应,生成所述第2III族氮化物结晶。
8.权利要求1~7中任一项所述的制造方法,其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤包括结晶生长初期步骤和结晶生长后期步骤,
所述结晶生长后期步骤中的结晶生长温度比所述结晶生长初期步骤中的结晶生长温度高。
9.权利要求8所述的制造方法,其中所述结晶生长初期步骤中的结晶生长温度为所述第1III族氮化物结晶制造步骤中的结晶生长温度以上。
10.权利要求1~9中任一项所述的制造方法,其中在所述晶种选择步骤中,
所述预先准备的III族氮化物为配置于基板上的多个III族氮化物结晶,
选择所述多个III族氮化物结晶作为所述晶种,且
配置于所述基板上的多个III族氮化物结晶为除去形成于所述基板上的III族氮化物结晶层的一部分而形成的III族氮化物结晶。
11.权利要求10所述的制造方法,其中在所述晶种选择步骤、所述接触步骤及所述结晶生长步骤中,使多个由所述基板及所述III族氮化物结晶构成的单元接近而并列配置,
在所述结晶生长步骤中,通过所述III族氮化物结晶的生长,使由互相邻接的所述各单元生长的所述III族氮化物结晶彼此结合,
在所述第1III族氮化物结晶制造步骤中,所述晶种为六方晶,且
在互相邻接的各单元间,以由互相邻接的所述晶种生长的各结晶的m面彼此基本不重合的方式配置所述晶种。
12.权利要求11所述的制造方法,其中在互相邻接的各单元间,以互相邻接的所述晶种的a轴彼此或者c轴彼此基本重合的方式配置所述晶种。
13.权利要求1或12所述的制造方法,其中
所述晶种具有c面,
在所述晶种选择步骤中,选择所述c面作为所述晶种的结晶生长面,
在互相邻接的各单元间,以互相邻接的所述晶种的a轴彼此基本重合的方式配置所述晶种。
14.权利要求10~13中的任一项所述的制造方法,其中配置于所述基板上的III族氮化物结晶为点状且基本等间隔地排列。
15.权利要求14所述的制造方法,其中配置于所述基板上的各III族氮化物结晶的面积基本相同。
16.权利要求10~15中任一项所述的制造方法,其中配置于互相邻接的所述基板上的III族氮化物结晶彼此的中心间距离为0.01mm以上。
17.权利要求1~6及8~15中任一项所述的制造方法,其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤为使III族元素金属和氧化剂和含氮气体反应而制造所述第2III族氮化物结晶的步骤,
所述III族元素金属为选自镓、铟及铝中的至少一种。
18.权利要求1~17中任一项所述的制造方法,
其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤为使III族元素和氧化剂和含氮气体反应而制造所述第2III族氮化物结晶的步骤,且
所述第2III族氮化物结晶制造步骤包括下述步骤:
III族元素金属氧化产物气体生成步骤,使所述III族元素金属与所述氧化剂反应生成III族元素金属氧化产物气体;
第2III族氮化物结晶生成步骤,使所述III族元素金属氧化产物气体与所述含氮气体反应,生成所述第2III族氮化物结晶。
19.权利要求18所述的制造方法,其中在所述III族元素金属氧化产物气体生成步骤中,在加热状态下使所述III族元素金属与所述氧化剂反应。
20.权利要求18或19所述的制造方法,其中所述III族元素金属氧化产物气体为III族元素金属氧化物气体。
21.权利要求20所述的制造方法,其中所述III族元素金属为镓,所述III族元素金属氧化物气体为Ga2O气体。
22.权利要求1~6及8~21中任一项所述的制造方法,其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤为使III族元素金属和氧化剂和含氮气体反应而制造所述第2III族氮化物结晶的步骤,
所述氧化剂为氧化性气体。
23.权利要求22所述的制造方法,其中所述氧化性气体为选自H2O气体、O2气体、CO2气体及CO气体中的至少一种。
24.权利要求1~23中任一项所述的制造方法,其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤为使III族元素金属和氧化剂和含氮气体反应而制造所述第2III族氮化物结晶的步骤,
所述含氮气体为选自N2、NH3、肼气体及烷基胺气体中的至少一种。
25.权利要求22~24中任一项所述的制造方法,其中相对于所述氧化性气体及所述含氮气体的体积的总量,所述氧化性气体的体积为0.001%~60%的范围。
26.权利要求1~6及8~25中任一项所述的制造方法,其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤为使III族元素金属和氧化剂和含氮气体反应而制造所述第2III族氮化物结晶的步骤,
在所述第2III族氮化物结晶制造步骤中,在反应体系中进一步使还原性气体共存而进行反应。
27.权利要求26所述的制造方法,其中所述还原性气体为选自H2气体、一氧化碳(CO)气体、烃类气体、H2S气体、SO2气体及NH3气体中的至少一种。
28.权利要求26或27所述的制造方法,其中所述氧化剂为权利要求22或23中所述的氧化性气体,将所述还原性气体混合至所述氧化性气体中。
29.权利要求26~28中任一项所述的制造方法,其中将所述还原性气体混合至所述含氮气体中。
30.权利要求26~29中任一项所述的制造方法,其中在650℃以上的温度下进行在所述还原性气体共存下的反应。
31.权利要求1~6及8~30中任一项所述的制造方法,其中所述第2III族氮化物结晶制造步骤为使III族元素金属和氧化剂和含氮气体反应而制造所述第2III族氮化物结晶的步骤,
在所述第2III族氮化物结晶制造步骤中,在加压条件下生成所述III族氮化物结晶。
32.权利要求1~31中任一项所述的制造方法,其特征在于:进一步包括将所述第2III族氮化物结晶切片而切取1片以上的III族氮化物结晶基板的切片步骤。
33.权利要求中1~32任一项所述的制造方法,其中进一步包括研磨所述第1III族氮化物结晶的表面的第1III族氮化物结晶研磨步骤,
在所述第2III族氮化物结晶制造步骤中,在所述第1III族氮化物结晶研磨步骤所研磨的面上,通过气相生长法制造所述第2III族氮化物结晶。
34.III族氮化物结晶的制造方法,其在至少包含碱金属和III族元素的熔液中制造III族氮化物结晶;
其特征在于包括下述步骤:
调节步骤,在所述熔液中,调节所述碱金属和III族元素以外的杂质元素的含量;
反应步骤,所述III族元素和氮反应。
35.权利要求34所述的制造方法,其中在所述调节步骤中所述杂质元素为选自氧、硅、锗及镁中的至少一种。
36.权利要求34所述的制造方法,其中所述调节步骤中的所述杂质元素为氧。
37.权利要求34~36中任一项所述的制造方法,其中在所述调节步骤中调节所述杂质元素的含量,以使在制造的III族氮化物结晶中的所述杂质元素的浓度超过1×1017cm-3且小于1×1020cm-3。
38.权利要求34~37中任一项所述的制造方法,其中在所述调节步骤中调节所述杂质元素的含量,以使制造的III族氮化物结晶的a轴方向的晶格常数为0.3185nm~0.3193nm。
39.权利要求34~38中任一项所述的制造方法,其中进一步包括下述步骤:
晶种选择步骤,选择预先准备的III族氮化物的多个部分作为用于III族氮化物结晶的生成及生长的晶种;
接触步骤,使所述晶种的表面与碱金属熔液接触;
所述反应步骤为III族氮化物结晶液相生长步骤,其在含氮气氛下,让III族元素与所述氮在碱金属熔液中反应,使III族氮化物结晶生成并生长;
在所述III族氮化物结晶液相生长步骤中,通过由所述多个晶种生长的多个III族氮化物结晶的生长,使所述多个III族氮化物结晶结合而作为所述III族氮化物结晶。
40.权利要求34~39中任一项所述的制造方法,其中所述反应步骤中的III族氮化物结晶的生长方向在所述反应步骤的前半阶段为相对于c轴倾斜的方向,所述反应步骤的后半阶段基本为c轴方向。
41.权利要求40所述的制造方法,其中在所述反应步骤的所述碱金属熔液中,所述III族氮化物的过饱和度在所述反应步骤前半阶段比所述反应步骤后半阶段低。
42.权利要求40或41所述的制造方法,其中在加压条件下进行所述反应步骤,所述反应步骤前半阶段的加压压力比所述反应步骤后半阶段的加压压力小。
43.权利要求40~42中任一项所述的制造方法,其中在所述反应步骤中,所述反应步骤前半阶段的反应温度比所述反应步骤后半阶段的反应温度高。
44.权利要求34~43中任一项所述的制造方法,其中所述反应步骤中的结晶生长面为基本平行于c面的方向。
45.权利要求34~43中任一项所述的制造方法,其中所述反应步骤中的结晶生长面为相对于c面倾斜的方向。
46.权利要求34~45中任一项所述的制造方法,其中在所述反应步骤中,在基板上让所述III族元素和所述氮反应,使所述III族氮化物结晶生长。
47.权利要求46所述的制造方法,其中所述基板为蓝宝石基板。
48.权利要求1~33中任一项所述的制造方法,其中所述第1III族氮化物结晶制造步骤为通过权利要求34~47中任一项所述的制造方法制造所述第1III族氮化物结晶的步骤。
49.III族氮化物结晶制造装置,其用于权利要求1~33及48中任一项所述的制造方法,包括下述部件:
第1III族氮化物结晶制造部件,通过液相生长法制造所述第1III族氮化物结晶;
第2III族氮化物结晶制造部件,在所述第1III族氮化物结晶上,通过气相生长法制造所述第2III族氮化物结晶。
50.权利要求49所述的III族氮化物结晶制造装置,
其进一步包括第1III族氮化物结晶加热部件,
所述第1III族氮化物结晶加热部件为在所述第2III族氮化物结晶制造步骤之前,进行加热处理所述第1III族氮化物结晶的所述第1III族氮化物结晶加热步骤的部件。
51.III族氮化物结晶制造装置,其用于权利要求34~47中任一项所述的制造方法,包括下述部件:
调节部件,在所述熔液中,调节所述碱金属及III族元素以外的杂质元素的含量;
反应部件,使所述III族元素和氮反应。