54]21.項20所述的組合物，還包括大于約121原子/立方厘米的摻雜劑濃度。
[0155]22.項21所述的組合物，其中所述摻雜劑濃度為約121原子/立方厘米至約10 16
原子/立方厘米。
[0156]23.項I所述的組合物，其中所述多晶金屬氮化物具有大于約20兆帕的晶粒間彎曲強度。
[0157]24.項I所述的組合物，其中所述多晶金屬氮化物具有從大于約20兆帕至約90兆帕的晶粒間彎曲強度。
[0158]25.項I所述的組合物，其中所述多晶金屬氮化物具有大于約90兆帕的晶粒間彎曲強度。
[0159]26.—種方法，包括:
[0160]在至少一個坩禍中提供111族金屬，所述III族金屬包括至少選自鋁、鎵和銦中的至少一種金屬；
[0161]提供相對于所述III族金屬為至少10ppm含量的吸氣劑，所述吸氣劑至少選自堿土金屬、鈧、鈦、1凡、絡(luò)、?乙、錯、銀、稀土金屬、給、鉭和鶴；
[0162]將所述坩禍中的所述III族金屬和所述吸氣劑提供至腔室中；
[0163]轉(zhuǎn)移含氮材料到所述腔室中；
[0164]將所述腔室加熱到確定溫度；
[0165]將所述腔室加壓到確定壓力；
[0166]在所述腔室中用所述III族金屬處理所述含氮材料；和
[0167]至少在含所述III族金屬的所述坩禍中形成多晶III族金屬氮化物。
[0168]27.項26所述的方法，其中所述吸氣劑包括選自鈣、鍶、鋇、鋯、鉿和鉭中的一種或更多種物質(zhì)。
[0169]28.項26所述的方法，其中將所述吸氣劑與所述III族金屬一起提供到所述坩禍中。
[0170]29.項26所述的方法，其中所述吸氣劑相對于所述III族金屬的含量大于300ppmo
[0171]30.項29所述的方法，其中所述吸氣劑相對于所述III族金屬的含量大于約0.
[0172]31.項30所述的方法，其中所述吸氣劑相對于所述III族金屬的含量大于約1%。
[0173]32.項26所述的方法，還包括提供摻雜劑或摻雜劑前體。
[0174]33.項26所述的方法，還包括將鹵化氫轉(zhuǎn)移到所述腔室以與所述含氮材料混合。
[0175]34.項26所述的方法，還包括使所述III族金屬與一種或更多種潤濕劑接觸，其中所述潤濕劑包括鉍、鍺、錫、鉛、銻、碲、釙或它們的組合。
[0176]35.項26所述的方法，還包括:
[0177]冷卻所述腔室；
[0178]將所述多晶III族氮化物從所述腔室中移出；
[0179]將所述多晶III族氮化物與氨和礦化劑一起提供到高壓釜或密封艙中；和
[0180]在超臨界氨中在高于約400攝氏度的溫度和高于0.2GPa的壓力下處理所述多晶III族氮化物。
[0181]36.項35所述的方法，其中所述礦化劑包括堿金屬和堿土金屬中的至少一種。
[0182]37.項36所述的方法，還包括提供附加吸氣劑，所述附加吸氣劑包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、稀土金屬、T1、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo 或 W 中的至少一種。
[0183]38.項35所述的方法，其中所述礦化劑包括氯化物和氟化物中的至少一種。
[0184]39.項38所述的方法，還包括提供含有Sc、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta或W中的至少一種的附加吸氣劑。
[0185]40.項26所述的方法，還包括:
[0186]冷卻所述腔室；
[0187]將所述多晶III族氮化物從所述腔室中移出；
[0188]將所述多晶III族氮化物與熔劑一起提供到爐中；和
[0189]在熔融熔劑中在高于約400攝氏度的溫度和大于I個大氣壓的壓力下處理所述多晶III族氮化物。
[0190]41.一種形成含III族金屬氮化物的襯底的方法，包括:
[0191]提供III族金屬作為原料，所述III族金屬包括至少選自鋁、鎵和銦中的至少一種金屬；
[0192]提供相對于所述III族金屬原料含量為至少10ppm的吸氣劑；
[0193]將所述III族金屬原料和所述吸氣劑提供至腔室中；
[0194]轉(zhuǎn)移含氮材料到所述腔室中；
[0195]將所述腔室加熱到確定溫度；
[0196]將所述腔室加壓到確定壓力；
[0197]在所述腔室中用所述III族金屬原料處理所述含氮材料；
[0198]形成晶體III族金屬氮化物，其特征為纖鋅礦結(jié)構(gòu)，基本不含任何立方結(jié)構(gòu)成分，在約385納米至約750納米的波長處的光吸收系數(shù)為約2CHT1以下。
[0199]42.—種含氮化鎵晶體，包括:
[0200]結(jié)晶襯底構(gòu)件，其長度大于約5毫米；
[0201]基本纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其特征在于基本不含其它晶體結(jié)構(gòu)，所述其它晶體結(jié)構(gòu)相對于所述基本纖鋅礦結(jié)構(gòu)的體積為小于約I體積％;
[0202]選自L1、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、F和Cl中至少一種的雜質(zhì)濃度大于115CnT1;和
[0203]在約385納米至約750納米的波長處的光吸收系數(shù)為約2(^1以下。
[0204]43.項42所述的氮化鎵晶體，其中所述其他結(jié)構(gòu)為小于約0.5體積％。
[0205]44.項42所述的氮化鎵晶體，其中所述其他結(jié)構(gòu)為小于約0.1體積％。
[0206]45.項42所述的氮化鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件為η型半導(dǎo)體，特征在于載流子濃度η為116CnT3至10 2°cm_3，并且以平方厘米/伏秒為單位的載流子迀移率η為使得q 的以 10 為底的對數(shù)大于約-0.018557η3+1.0671η2_20.599η+135.49。
[0207]46.項42所述的氮化鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件為P型半導(dǎo)體，特征在于載流子濃度η為116CnT3至10 2°cm_3，并且以平方厘米/伏秒為單位的載流子迀移率η為使得η的以10為底的對數(shù)大于約-0.6546η+12.809。
[0208]47.項42所述的氮化鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件為半絕緣的，電阻率大于17Ω -cm。
[0209]48.項42所述的氮化鎵晶體，特征在于L1、Na、K、Rb和Cs中的至少一種的雜質(zhì)濃度大于 115CnT1,和 Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、稀土金屬、T1、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo 或 W 中的至少一種的雜質(zhì)濃度大于114CnT1tj
[0210]49.項42所述的氮化鎵晶體，其特征在于F和Cl中至少一種的雜質(zhì)濃度大于115Cm \和Sc、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta或W中至少一種的雜質(zhì)濃度大于1014cm 1O
[0211]50.項42所述的晶體，其中所述其他晶體結(jié)構(gòu)包括立方結(jié)構(gòu)。
[0212]51.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件包含氮化鎵。
[0213]52.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件包含鎵物質(zhì)和氮物質(zhì)。
[0214]53.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述襯底構(gòu)件具有大于約I毫米的厚度。
[0215]54.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述長度大于約20毫米。
[0216]55.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述長度大于約50毫米。
[0217]56.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述長度大于約100毫米。
[0218]57.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件的特征在于晶體學(xué)曲率半徑大于100米。
[0219]58.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件的特征在于晶體學(xué)曲率半徑大于1000米。
[0220]59.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件的特征在于無限大的晶體學(xué)曲率半徑。
[0221]60.項42所述的晶體結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件具有I納米以下的均方根的表面粗糙度。
【主權(quán)項】
1.一種含鎵晶體，包括: 結(jié)晶襯底構(gòu)件，其長度大于約5毫米； 基本纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其特征在于基本不含其它晶體結(jié)構(gòu)，所述其它結(jié)構(gòu)相對于所述基本纖鋅礦結(jié)構(gòu)的體積為小于約I體積％； 選自L1、Na、K、Rb、Cs、Ca、F和Cl中至少一種的雜質(zhì)濃度大于約115CnT3;和 在約385納米至約750納米的波長的光吸收系數(shù)為約2CHT1以下。
2.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述其它結(jié)構(gòu)為小于約0.5體積％。
3.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述其它結(jié)構(gòu)為小于約0.1體積％。
4.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件為η型半導(dǎo)體，其特征在于載流子濃度η為約116CnT3至10 20cm-3,并且以平方厘米/伏秒為單位的載流子迀移率η為使得 η 的以 10 為底的對數(shù)大于約-0.018557(lOg1(ln)3+L 0671(lOg1(ln)2-20.599(lOgi0n) +135.49。
5.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件為P型半導(dǎo)體，特征在于載流子濃度η為約116CnT3至10 2°cm_3，并且以平方厘米/伏秒為單位的載流子迀移率η為使得η的以10為底的對數(shù)大于約-0.6546 (log1(ln)+12.809。
6.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件為半絕緣的，電阻率大于17Ω -cm。
7.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其特征在于L1、Na、K、Rb和Cs中的至少一種的雜質(zhì)濃度大于 115CnT1,和 Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、稀土金屬、T1、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo 或 W 中的至少一種的雜質(zhì)濃度大于114CnT1tj
8.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其特征在于F和Cl中至少一種的雜質(zhì)濃度大于115Cm \和Sc、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta或W中至少一種的雜質(zhì)濃度大于1014cm 1O
9.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述其他晶體結(jié)構(gòu)包括立方結(jié)構(gòu)。
10.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件包含氮化鎵。
11.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件包含鎵物質(zhì)和氮物質(zhì)。
12.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述襯底構(gòu)件具有大于約I毫米的厚度。
13.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述長度大于約20毫米。
14.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述長度大于約50毫米。
15.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述長度大于約100毫米。
16.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件的特征在于晶體學(xué)曲率半徑大于100米。
17.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件的特征在于晶體學(xué)曲率半徑大于1000米。
18.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，還包括L1、Na、K、Rb、Cs、Ca、F和Cl中至少一種的雜質(zhì)濃度大于約1016cnT3。
19.權(quán)利要求1所述的含鎵晶體，其中所述結(jié)晶襯底構(gòu)件具有I納米以下的均方根表面粗糙度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有吸氣劑的多晶III族金屬氮化物及其制造方法。特別地，提供了一種含鎵晶體，包括：結(jié)晶襯底構(gòu)件，其長度大于約5毫米；基本纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其特征在于基本不含其它晶體結(jié)構(gòu)，所述其它結(jié)構(gòu)相對于所述基本纖鋅礦結(jié)構(gòu)的體積為小于約1體積％；選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、F和Cl中至少一種的雜質(zhì)濃度大于約1015cm-3；和在約385納米至約750納米的波長的光吸收系數(shù)為約2cm-1以下。
【IPC分類】C30B29-40, C30B28-06, C30B9-00
【公開號】CN104846439
【申請?zhí)枴緾N201510178981
【發(fā)明人】馬克·P·德伊夫林
【申請人】Soraa有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2009年12月11日
【公告號】CN102282298A, CN102282298B, US8461071, US20100151194, WO2010068916A1