專利名稱：氮化鎵結(jié)晶的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于例如短波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光及高溫高速晶體管等的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
半導(dǎo)體激光被廣泛地用于光盤(pán)的讀出及寫(xiě)入。由于光盤(pán)單位面積的可記入信息量與半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)平方成反比，所以，為實(shí)現(xiàn)高密度記錄，必須使用短波長(zhǎng)的激光。氮化鎵的禁帶寬度較大，為3.4eV，且是屬于直接躍遷型半導(dǎo)體，可以制得氮化鎵與氮化鋁和氮化銦的混合晶。為此，因?yàn)槿菀椎刂频糜糜诎雽?dǎo)體激光所必須的不同禁帶寬度的半導(dǎo)體結(jié)的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，人們期待作為一種波長(zhǎng)在400nm左右的短波長(zhǎng)激光材料使用。
又，上述氮化鎵的特點(diǎn)是禁帶寬度較大，其絕緣擊穿電場(chǎng)為5×106V/cm，電子飽和漂移速度較大，為1.5×107cm/s，可望用于高溫高速的晶體管材料。
由于沒(méi)有良好的氮化鎵襯底，氮化鎵系材料的晶體生長(zhǎng)通常是采用將藍(lán)寶石用作襯底的異質(zhì)外延生長(zhǎng)法。為了進(jìn)一步改善結(jié)晶性能，除了通常所使用的有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法及分子束外延生長(zhǎng)法之外、一種采用高速制膜法的厚膜生長(zhǎng)法引人關(guān)注，對(duì)其研究、開(kāi)發(fā)在積極地進(jìn)行。所述高速制膜生長(zhǎng)法系一種鹵化物VPE法，其晶體生長(zhǎng)速度為100微米/小時(shí)以上。該方法分別將氨用作氮原料，將通過(guò)加熱的鎵表面供給的氯化氫氣體用于鎵原料，由此可獲得如上所述的晶體生長(zhǎng)速度。
在由以往的鹵化物VPE法制作氮化鎵結(jié)晶的制造方法中，是將藍(lán)寶石用作襯底，由上述鹵化物VPE法形成膜厚在100微米以上的氮化鎵結(jié)晶。
下面，就以往的氮化鎵結(jié)晶的制造方法作一說(shuō)明。圖33為以往的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。在圖33中，11表示藍(lán)寶石襯底，12表示氮化鎵結(jié)晶。
先將膜厚約為600微米的藍(lán)寶石襯底升溫至例如1000℃。然后，再例如使氨氣與經(jīng)由加熱至850℃的金屬鎵表面供給的氯化氫氣體所形成的氯化鎵反應(yīng)。由此形成100微米的氮化鎵(膜)12。
然而，在如上所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法中，在藍(lán)寶石襯底上形成氮化鎵時(shí)，藍(lán)寶石與氮化鎵的晶格常數(shù)不同，晶體變形能儲(chǔ)存于硅及氮化鎵一側(cè)。由于氮化鎵的膜厚小于藍(lán)寶石的膜厚，相當(dāng)于每一個(gè)氮化鎵晶格的晶體變形能大于藍(lán)寶石一側(cè)的晶體變形能。在氮化鎵一側(cè)生成如晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷，很難得到具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。另外存在的問(wèn)題是，由于襯底使用了不具有導(dǎo)電性的藍(lán)寶石，在半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管等的應(yīng)用中，為了形成電極，必須有選擇地刻蝕氮化物系半導(dǎo)體，這樣，使工序復(fù)雜。且，比起以往的使用砷化鎵系半導(dǎo)體激光器及發(fā)光二極管的、在襯底表面一側(cè)及背面一側(cè)形成電極的場(chǎng)合來(lái)，其在前述襯底表面一側(cè)形成二個(gè)電極的情況下的串聯(lián)電阻增大，導(dǎo)致上述半導(dǎo)體激光器及發(fā)光二極管的工作電壓也增大。另外，將以往的制造方法使用于晶體管時(shí)，由于藍(lán)寶石的熱傳導(dǎo)率較小，為0.11W/cm，所述晶體管可提供的輸出功率也有限。
本發(fā)明系為了解決上述課題而提出的。本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶；又，提供一種其制作工序簡(jiǎn)單、且工作電壓低的氮化鎵系半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管；再有，本發(fā)明在于提供一種可作大功率輸出的氮化鎵系晶體管。
本發(fā)明的氮化鎵結(jié)晶的制造方法系在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅再在其上形成單晶硅薄膜之后，再形成氮化鎵厚膜結(jié)晶。由此，可不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的單晶硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)上述解決問(wèn)題的方法，并根據(jù)該見(jiàn)解，形成本發(fā)明的氮化鎵結(jié)晶。
另外，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在形成上述氮化鎵厚膜結(jié)晶之后，從其上除去所述的硅襯底、二氧化硅及硅薄膜，藉此可以形成具有導(dǎo)電性、且具有優(yōu)異的散熱性能的氮化鎵結(jié)晶。本發(fā)明的氮化鎵結(jié)晶即根據(jù)該見(jiàn)解而完成。
權(quán)利要求1所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)(非晶形)二氧化硅薄膜，在該二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜之后，再在上述硅薄膜上形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在形成于非晶態(tài)二氧化硅薄膜上的單晶硅薄膜上形成氮化鎵厚膜，藉此，可不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的單晶硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。
權(quán)利要求2所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在該二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜之后，再在上述硅薄膜上形成氮化鎵；然后，除去所述的硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可與權(quán)利要求1的發(fā)明一樣，大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，可除去所述的硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。因而，可以在氮化鎵的兩面分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化器件的制作工序。另外，由于可以降低串聯(lián)電阻，因此能夠降低工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使其比較起使用藍(lán)寶石作襯底的結(jié)晶生長(zhǎng)的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱情況，獲得更大的功率輸出。
權(quán)利要求3所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅，在所述硅襯底上形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在部分硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅埋入的結(jié)構(gòu)。這樣，如同權(quán)利要求1的發(fā)明，可不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅的單晶硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減少氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。另外，由于非晶態(tài)二氧化硅僅埋入部分硅襯底中，藉此結(jié)構(gòu)，硅襯底表面的結(jié)晶性與未埋入有非晶態(tài)二氧化硅部分的、其結(jié)晶性能良好的硅襯底的結(jié)晶性相連續(xù)一致。與權(quán)利要求1所述的、設(shè)置于整個(gè)硅襯底面上的、其結(jié)構(gòu)順序?yàn)楣璞∧ぶ碌姆蔷B(tài)二氧化硅、非晶態(tài)二氧化硅之下的硅襯底的結(jié)構(gòu)比較起來(lái)，可以改善氮化鎵厚膜下的硅的結(jié)晶性。其結(jié)果，可改善形成于所述硅上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性。
權(quán)利要求4所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在該硅襯底上形成氮化鎵，然后，除去上述硅襯底及二氧化硅。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要求3的發(fā)明，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，可除去所述的硅襯底、二氧化硅及硅薄膜，并分別在氮化鎵的兩面上形成電極。因此，比起使用藍(lán)寶石作襯底進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化器件的制作工序。另外，由于可以降低串聯(lián)電阻，因此能夠降低工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使其比較起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱情況，獲得更大的功率輸出。
權(quán)利要求5所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式除去上述硅薄膜，使該硅薄膜具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；接著，在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在形成于整個(gè)硅襯底表面上的非晶態(tài)二氧化硅上部分地形成了單晶硅薄膜。這樣，如同權(quán)利要求1的發(fā)明，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又因在由部分形成的單晶硅薄膜所構(gòu)成的高度差上形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶，在所述的高度差部分緩和了因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差所生成的應(yīng)力。其結(jié)果，能夠改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性。
權(quán)利要求6所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除上述硅薄膜，使該硅薄膜具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；再在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化鎵；接著，除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要求5，可以形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，可除去所述的硅襯底、二氧化硅及硅薄膜，從而可分別在氮化鎵的兩面上形成電極。所以，比起將藍(lán)寶石用作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化器件的制作工序，另外，可以降低串聯(lián)電阻和工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，可以使其比較起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可改善散熱情況，獲得更大的功率輸出。
權(quán)利要求7所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除上述硅薄膜，使該硅薄膜具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；接著，在上述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及上述硅薄膜上形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在部分地形成于硅襯底上的非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成了單晶硅薄膜。這樣，如同權(quán)利要求1的發(fā)明，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在所述非晶態(tài)二氧化硅上形成的單晶硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所生成的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又由于在由部分形成的單晶硅薄膜及二氧化硅薄膜所構(gòu)成的高度差上形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶，由此，藉由所述的高度差部分緩和了因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差所生成的應(yīng)力。其結(jié)果，能夠改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性。所述的氮化鎵形成于上述硅薄膜或上述硅襯底表面，與如權(quán)利要求5所述的、將氮化鎵厚膜部分地形成于二氧化硅薄膜表面上的場(chǎng)合比較起來(lái)，形成于其上的氮化鎵厚膜必定接受硅襯底的晶格信息而形成結(jié)晶，所以，容易形成單晶。其結(jié)果，比較權(quán)利要求5的發(fā)明的場(chǎng)合，此處的氮化鎵厚膜結(jié)晶性可得到改善。
權(quán)利要求8所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除上述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使該薄膜具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；接著，在上述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及硅薄膜上形成氮化鎵；然后，除去上述硅襯底、二氧化硅薄膜及硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要求7，可形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。因此，可以在氮化鎵的兩面分別形成電極。所以，比起使用藍(lán)寶石作為襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制造的工序，降低串聯(lián)電阻及工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，能夠輸出更大功率。
權(quán)利要求9所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在上述硅薄膜上形成碳化硅薄膜之后再形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在形成于單晶硅薄膜上的碳化硅薄膜上再形成氮化鎵厚膜，且，在非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成上述單晶硅薄膜，藉此，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的碳化硅薄膜及單晶硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，碳化硅的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.08埃，氮化鎵的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.19埃，其晶格失配較小，為3.45％左右。所以，利用將碳化硅插入在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間的形式形成所述的氮化鎵，由此，與直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合比較起來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
權(quán)利要求10所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，繼碳化硅薄膜之后，再在所述硅薄膜上形成氮化鎵；接著，除去上述硅襯底及二氧化硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要求9的發(fā)明，可在所述碳化硅薄膜上形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。從而，可以在氮化鎵一側(cè)及碳化硅薄膜一側(cè)分別形成電極。所以，比起使用藍(lán)寶石作為襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制造的工序，且可降低串聯(lián)電阻和工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求11所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在上述硅襯底上形成碳化硅薄膜之后，再形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可使所述非晶態(tài)二氧化硅埋入部分硅襯底，且，在所述硅襯底上形成碳化硅薄膜。這樣，如同權(quán)利要求9的發(fā)明，可不在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的碳化硅薄膜及單晶硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所生成的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，由于形成的非晶態(tài)二氧化硅僅埋入于部分硅襯底的結(jié)構(gòu)，藉此，硅襯底表面的結(jié)晶性可與未埋入有非晶態(tài)二氧化硅的部分的、具有良好結(jié)晶性能的硅襯底的結(jié)晶性相連續(xù)一致，比起如權(quán)利要求9的發(fā)明的、形成于整個(gè)硅襯底的面上、其順序?yàn)楣璞∧ぶ碌姆蔷B(tài)二氧化硅、二氧化硅之下的硅襯底的結(jié)構(gòu)來(lái)，可以改善碳化硅薄膜下的硅的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以改善形成于上述硅之上的碳化硅薄膜的結(jié)晶性能，進(jìn)一步可以改善碳化硅薄膜上形成的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。另外，由于碳化硅與氮化鎵的晶格失配較小，為3.45％左右，所以，利用將碳化硅插入在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間的形式形成所述的氮化鎵。藉此，與直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合比較起來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
權(quán)利要求12所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；繼碳化硅薄膜之后，在上述硅襯底上形成氮化鎵；然后，除去上述硅襯底及二氧化硅。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要求11的發(fā)明，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。從而，可以在氮化鎵、碳化硅薄膜側(cè)分別形成電極。所以，比起使用藍(lán)寶石作為襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且可以降低串聯(lián)電阻和工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作為襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求13所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成碳化硅薄膜之后再形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可在形成于整個(gè)硅襯底表面上的非晶態(tài)二氧化硅上部分地形成單晶硅薄膜，再在其上形成碳化硅薄膜。這樣，如同權(quán)利要求9的發(fā)明，可不在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的碳化硅薄膜及硅薄膜一側(cè)生成如晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所生成的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，因在由部分地形成的單晶硅薄膜所構(gòu)成的高度差上形成了碳化硅薄膜、及在其上又形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉此，可以在上述高度差部分緩和因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性。另外，由于碳化硅與氮化鎵的晶格失配較小，為3.45％左右。所以，可以在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間，以插入的形式形成所述的碳化硅。由此，與直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合比較起來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
權(quán)利要求14所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，以使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在繼碳化硅薄膜之后，在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化鎵；接著，除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可如同權(quán)利要求13的發(fā)明，形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。從而，可以在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)分別形成電極。所以，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，可以降低串聯(lián)電阻及工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求15所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在上述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及硅薄膜上形成碳化硅薄膜之后，再形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可在形成于部分硅襯底上的非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜，再在其整個(gè)表面上形成碳化硅薄膜。這樣，如同權(quán)利要求9的發(fā)明，可不在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的碳化硅薄膜及硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，在由部分形成的單晶硅薄膜及二氧化硅薄膜所構(gòu)成的高度差上形成了碳化硅薄膜、及在其上又形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶，藉此，可以在上述高度差部分緩和因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。另外，由于碳化硅薄膜形成于上述硅薄膜或上述硅襯底的表面上，比起如同權(quán)利要求13的、在二氧化硅薄膜表面部分地形成所述碳化硅薄膜的場(chǎng)合來(lái)，因?yàn)樾纬捎谄渖系奶蓟璞∧け囟ń邮芄枰r底晶格信息而形成，所以，容易形成單晶。其結(jié)果，比起如同權(quán)利要求13的發(fā)明的場(chǎng)合來(lái)，可以改善所述碳化硅薄膜及形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。又，碳化硅和氮化鎵的晶格失配較小，為3.45％左右。所以，可以在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間，以插入的形式形成所述的碳化硅。藉此，與直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合比較起來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
權(quán)利要求16所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，以使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在繼碳化硅薄膜之后，在上述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及所述硅薄膜上形成氮化鎵；接著，除去上述硅薄膜襯底、二氧化硅及硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要15的發(fā)明，可以形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜，可以在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且降低串聯(lián)電阻和工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求17所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在烴氣氛中加熱所述硅薄膜，將所述硅薄膜變換為碳化硅薄膜；以二氧化硅、碳化硅的順序形成于硅襯底上；接著在上述碳化硅上形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可在形成于非晶態(tài)二氧化硅薄膜上的碳化硅薄膜上形成氮化鎵厚膜。由此，可不在氮化鎵一側(cè)，而是在所述非晶態(tài)二氧化硅上形成的碳化硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，碳化硅的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.08埃，氮化鎵的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.19埃，其晶格失配較小，為3.45％左右。所以，藉由在上述碳化硅上形成氮化鎵厚膜結(jié)晶，使其比起直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，由于是在烴氣氛中加熱硅薄膜，形成碳化硅薄膜的，所以，比起權(quán)利要求9的、在硅薄膜上形成碳化硅薄膜的場(chǎng)合來(lái)，可以使碳化硅薄膜的形成工序簡(jiǎn)化，且可減低膜厚的不均勻。
權(quán)利要求18所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在烴氣氛中加熱所述硅薄膜，將所述硅薄膜變換為碳化硅薄膜；以二氧化硅、碳化硅的順序形成于硅襯底上；接著，在上述碳化硅上形成氮化鎵之后，除去所述的硅襯底、二氧化硅。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要求17的發(fā)明，可在上述碳化硅薄膜上形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜，可以在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且降低串聯(lián)電阻和工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求19所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述硅襯底表面變?yōu)樘蓟璞∧?；在上述碳化硅上形成氮化鎵。根?jù)該結(jié)構(gòu)，可使非晶態(tài)二氧化硅埋入、形成于部分硅襯底，且上述硅襯底的表面部分成為碳化硅薄膜。藉此，可如同權(quán)利要求17的發(fā)明，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在所述非晶態(tài)二氧化硅上形成的碳化硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，由于形成了非晶態(tài)二氧化硅僅埋入于一部分硅襯底的結(jié)構(gòu)，藉此，硅襯底表面的結(jié)晶性可與未埋入有非晶態(tài)二氧化硅的部分的、具有良好結(jié)晶性能的硅襯底的結(jié)晶性相連續(xù)一致，比起如同權(quán)利要求9的發(fā)明的、設(shè)置于硅襯底的整個(gè)面上、其結(jié)構(gòu)順序?yàn)楣璞∧ぶ碌姆蔷B(tài)二氧化硅、二氧化硅之下為硅襯底的結(jié)構(gòu)來(lái)，可以改善碳化硅薄膜下的硅的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以改善藉由改變所述硅而形成的碳化硅薄膜的結(jié)晶性能。另外，由于碳化硅與氮化鎵的晶格失配較小，為3.45％左右。所以，可以藉由在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間，以插入的形式形成所述的碳化硅。由此，與直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合比較起來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
又，由于是在烴氣氛中加熱硅襯底，并將其表面變?yōu)樘蓟璞∧さ模?，與如同權(quán)利要11的發(fā)明的、在硅薄膜上形成碳化硅薄膜的場(chǎng)合比較，可以使碳化硅薄膜的形成工序簡(jiǎn)化，且可減低膜厚不均勻。
權(quán)利要求20所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述硅襯底表面變?yōu)樘蓟璞∧?；在上述碳化硅薄膜上形成氮化鎵之后，除去所述的硅襯底及二氧化硅。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要求19的發(fā)明，可大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底及二氧化硅及硅薄膜，可以在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且可以降低串聯(lián)電阻和工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求21所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述硅襯底表面變?yōu)樘蓟璞∧?；在上述碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化鎵。根?jù)該結(jié)構(gòu)，可使形成于整個(gè)硅襯底面上的非晶態(tài)二氧化硅上部分地形成碳化硅薄膜。由此，可如同權(quán)利要求17的發(fā)明，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的碳化硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，在由部分形成的碳化硅薄膜所構(gòu)成的高度差上形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶，藉此，可以在上述高度差部分緩和因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性。另外，由于碳化硅與氮化鎵的晶格失配較小，為3.45％左右。所以，可以藉由在上述碳化硅上形成氮化鎵厚膜結(jié)晶，與直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合比較起來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，由于是在烴氣氛中加熱硅襯底，將其表面變?yōu)樘蓟璞∧さ?，所以，比起?quán)利要求13的發(fā)明的、在硅薄膜上形成碳化硅薄膜的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化碳化硅薄膜的形成工序，且可減低膜厚的不均勻。
權(quán)利要求22所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述硅襯底表面變?yōu)樘蓟璞∧?；在上述碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化鎵后，除去所述硅襯底及二氧化硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可如同權(quán)利要求21，形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，因可以除去上述硅襯底及二氧化硅薄膜，所以可在氮化鎵一側(cè)及碳化硅薄膜一側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且可降低串聯(lián)電阻和工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求23所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底表面及所述硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧?；在上述碳化硅薄膜上形成氮化鎵。根?jù)該結(jié)構(gòu)，可使非晶態(tài)二氧化硅薄膜部分地形成于硅襯底上，并在該非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；將上述硅襯底的開(kāi)口部及非晶態(tài)二氧化硅薄膜上的單晶硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧ぁＳ纱?，可如同?quán)利要求19的發(fā)明，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在所述非晶態(tài)二氧化硅上形成的碳化硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，在由部分形成的碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜所構(gòu)成的高度差上形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶，藉此，可以在上述高度差部分緩和因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。所述氮化鎵厚膜結(jié)晶必定形成于碳化硅薄膜上，比起如權(quán)利要求21所述的、將所述氮化鎵厚膜結(jié)晶部分地形成于二氧化硅薄膜表面之上的場(chǎng)合來(lái)，所述氮化鎵厚膜結(jié)晶必定接受襯底碳化硅薄膜的襯底的晶格信息而形成。所以，容易形成單晶。其結(jié)果，比起權(quán)利要求21所述的場(chǎng)合來(lái)，可以改善上述氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。又，由于碳化硅與氮化鎵的晶格失配較小，為3.45％左右。所以，藉由將上述碳化硅插入在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間的形式形成氮化鎵，與直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合比較起來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，由于是在烴氣氛中加熱，將硅襯底開(kāi)口部的表面及部分形成的硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧さ?，所以，比起?quán)利要求15所述的、在硅薄膜上形成碳化硅薄膜的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化碳化硅薄膜的形成工序，且可減低膜厚的不均勻。
權(quán)利要求24所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底表面及所述硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧ぃ辉谏鲜鎏蓟璞∧ど闲纬傻?；接著除去所述硅襯底、二氧化硅薄膜及硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可如同權(quán)利要求23，形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底及二氧化硅。由此，可以在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且可降低串聯(lián)電阻和降低工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求25所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在所述硅薄膜上形成氧化鋅薄膜之后，再形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，是在形成于單晶硅薄膜上的氧化鋅薄膜上形成氮化鎵厚膜，且所述單晶硅薄膜是在非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成。藉此，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的氧化鋅薄膜及單晶硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所生成的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，氧化鋅的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.25埃，氮化鎵的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.19埃，其晶格失配較小，為1.91％左右。所以，利用將氧化鋅插入在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間的形式形成所述的氮化鎵。藉此，使其比起直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
權(quán)利要求26所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，繼氧化鋅薄膜之后，在所述硅薄膜上形成氮化鎵；接著，除去所述硅襯底、二氧化硅及氧化鋅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可如同權(quán)利要求25，在所述氧化鋅薄膜上形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底及二氧化硅、硅薄膜、氧化鋅薄膜。藉此，可以在氮化鎵表面的二側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且可降低串聯(lián)電阻和工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求27所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底內(nèi)部形成非晶態(tài)二氧化硅，其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接；及再在所述硅襯底上，繼形成氧化鋅薄膜之后形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，是在一部分硅襯底埋入、形成二氧化硅；且在上述硅襯底上形成氧化鋅薄膜，所以，可如同權(quán)利要求25的發(fā)明，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的氧化鋅薄膜及單晶硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所生成的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，由于形成了非晶態(tài)二氧化硅僅埋入于一部分硅襯底的結(jié)構(gòu)，藉此，硅襯底表面的結(jié)晶性可與未埋入有非晶態(tài)二氧化硅的部分的、具有良好結(jié)晶性能的硅襯底的結(jié)晶性相連續(xù)一致，比起如同權(quán)利要求25的發(fā)明內(nèi)容的、設(shè)置于硅襯底的整個(gè)面上的、其結(jié)構(gòu)順序?yàn)楣璞∧ぶ率欠蔷B(tài)二氧化硅、二氧化硅之下是硅襯底的結(jié)構(gòu)來(lái)，可以改善氧化鋅薄膜下的硅的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以改善形成于上述硅之上的氧化鋅薄膜的結(jié)晶性能。再可改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。又，氧化鋅和氮化鎵的晶格失配較小，為1.91％左右。所以，利用將氧化鋅插入在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間的形式形成所述的氮化鎵。由此，使其比起直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
權(quán)利要求28所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；再在所述硅襯底上，繼形成氧化鋅薄膜之后形成氮化鎵；然后，除去所述的硅襯底、二氧化硅及氧化鋅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如同權(quán)利要求27的發(fā)明，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底及二氧化硅、硅薄膜、氧化鋅薄膜。藉此，可以在氮化鎵表面的二側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且可以降低串聯(lián)電阻及工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求29所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅，再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，以使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；再在所述硅薄膜及二氧化硅薄膜上，繼形成氧化鋅薄膜之后形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，是在形成于整個(gè)硅襯底表面上的二氧化硅薄膜上，部分地形成單晶硅薄膜，再在單晶硅上形成氧化鋅薄膜。所以，如同權(quán)利要求25的發(fā)明，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的氧化鋅薄膜及硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，在由部分形成的單晶硅薄膜所構(gòu)成的高度差上形成了氧化鋅薄膜，及再在其之上形成氮化鎵厚膜結(jié)晶，由此，可以在上述高度差部分緩和因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。又，氧化鋅和氮化鎵的晶格失配較小，為1.91％左右。所以，利用將氧化鋅插入在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間的形式形成所述的氮化鎵。藉此，使其比起直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
權(quán)利要求30所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在所述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氧化鋅薄膜之后，再形成氮化鎵薄膜；接著，除去所述硅襯底、二氧化硅、硅薄膜及氧化鋅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可如同權(quán)利要求29，形成結(jié)晶性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底、二氧化硅、硅薄膜及氧化鋅薄膜。所以，可以在氮化鎵兩面分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且可以降低串聯(lián)電阻及工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求31所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及所述硅薄膜上，繼形成氧化鋅薄膜之后，形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以在部分地形成于硅襯底上的非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜，在其上整面形成氧化鋅薄膜。如同權(quán)利要求25的發(fā)明，不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的氧化鋅薄膜及硅薄膜一側(cè)生成如結(jié)晶體在作異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的晶體缺陷，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。又，在由部分形成的單晶硅薄膜及二氧化硅薄膜所構(gòu)成的高度差上形成了氧化鋅薄膜，又在其上形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶，藉此，可以在上述高度差部分緩和由硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性。所述氧化鋅薄膜形成于上述硅薄膜或上述硅襯底的表面之上，比起如權(quán)利要求29所述的、將所述氧化鋅薄膜部分地形成于二氧化硅薄膜的表面之上的場(chǎng)合來(lái)，形成其上的氧化鋅薄膜必定要接受硅襯底的晶格信息而形成，所以，容易形成單晶。其結(jié)果，比起權(quán)利要求29所述的場(chǎng)合來(lái)，可以改善前述氧化鋅薄膜及形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性。又，由于碳化硅與氮化鎵的晶格失配較小，為1.91％左右。所以，利用將所述氧化鋅插入在硅薄膜和氮化鎵厚膜結(jié)晶之間的形式形成所述的氮化鎵，與直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合比較起來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。
權(quán)利要求32所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及所述硅薄膜上，繼形成氧化鋅薄膜之后，形成氮化鎵；然后，除去所述的硅襯底、二氧化硅薄膜、硅薄膜及氧化鋅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以如同權(quán)利要求31所述的發(fā)明，形成具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。藉由在該氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，可以除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。藉此，可以在氮化鎵兩面分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以簡(jiǎn)化其器件制作工序，且可以降低串聯(lián)電阻及工作電壓。藉由在上述氮化鎵厚膜上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，使更大功率的輸出成為可能。
權(quán)利要求33所述的發(fā)明結(jié)構(gòu)是對(duì)硅襯底注入劑量為1017cm-2的氧離子，再加熱至1000℃以上；由此，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，在所述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，將高劑量的氧離子注入硅襯底，使硅襯底表面附近的氧離子濃度減小；再加熱至1000℃以上，由此，可自硅襯底表面依次形成硅薄膜、非晶態(tài)二氧化硅薄膜、硅。形成于硅襯底表面的硅薄膜因是接受注入離子之前的硅襯底表面的晶格信息而形成，所以，比起在硅襯底上、繼非晶態(tài)二氧化硅薄膜之后、連續(xù)地以例如氣相生長(zhǎng)法等形成單晶硅薄膜的場(chǎng)合來(lái)，可以改善上述硅薄膜的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以提高形成于上述硅薄膜上的氮化鎵的結(jié)晶性能。
權(quán)利要求34所述的發(fā)明結(jié)構(gòu)是在硅襯底表面形成其材料不同于具有一個(gè)以上的開(kāi)口部的硅襯底的薄膜之后，注入劑量為1017cm-2的氧離子；除去其材料不同于具有所述開(kāi)口部的硅襯底的薄膜，再加熱至1000℃以上；由此，在硅襯底的內(nèi)部形成非晶態(tài)二氧化硅，使其表面必定與所述硅襯底的內(nèi)部相接。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，使氧離子在通過(guò)其材料不同于上述硅襯底的薄膜之后，不再注入。然后，將高劑量的氧離子注入硅襯底的一部分，使硅襯底表面附近的氧離子濃度減小。再加熱至1000℃以上，由此，可使非晶態(tài)二氧化硅埋入形成于一部分的硅襯底上。
權(quán)利要求35所述的發(fā)明結(jié)構(gòu)是在硅襯底上的表面形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜之后，使硅襯底緊貼于上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上；加熱至600℃以上；接著，從未粘結(jié)于該二氧化硅的表面除去所述硅襯底，作成薄膜；由此，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜之后，對(duì)此加熱至600℃以上，使前述二氧化硅薄膜和硅襯底表面互相貼緊；再藉由將上述互相貼緊的硅襯底形成薄膜，可以在硅襯底表面依次形成硅薄膜、非晶態(tài)二氧化硅薄膜和硅。所形成的硅薄膜為硅襯底之一部分，具有優(yōu)異的結(jié)晶性。比起在硅襯底上、繼非晶態(tài)二氧化硅薄膜之后、連續(xù)地以例如氣相生長(zhǎng)法等形成單晶硅薄膜的場(chǎng)合來(lái)，可以改善上述硅薄膜的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以提高形成于上述硅薄膜上的氮化鎵的結(jié)晶性能。
權(quán)利要求36所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在形成氮化鎵之前，在含鎵的氣氛中加熱硅襯底；加熱后形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，藉由在含鎵的氣氛中加熱硅襯底、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜，可以均勻、且高密度地形成早期的氮化鎵的晶核。比起不在含鎵的氣氛中進(jìn)行加熱的場(chǎng)合來(lái)，可以使其晶體的三維生長(zhǎng)得到抑止的氮化鎵厚膜結(jié)晶的表面平坦化。
權(quán)利要求37所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)形成第一非晶態(tài)氮化鎵或多晶氮化鎵或單晶氮化鎵；在高于形成第一層氮化鎵的形成溫度下形成第二單晶氮化鎵，由此，形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶性能劣于第二層氮化鎵的第一層氮化鎵可由插入在第2氮化鎵下面的形式形成，藉此，能夠緩和作為基底的硅襯底、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜和第二層氮化鎵的晶格失配度，提高第二層氮化鎵的結(jié)晶性。
權(quán)利要求38所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在形成氮化鎵之前，在含鎵的氣氛中加熱硅襯底；加熱后形成第一層非晶態(tài)氮化鎵或多晶氮化鎵或單晶氮化鎵；在高于形成第一層氮化鎵的形成溫度下形成第二層單晶氮化鎵，由此，形成氮化鎵。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，藉由在含鎵的氣氛中加熱作為基底的硅襯底、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜，可以均勻、且高密度地形成早期的氮化鎵的晶核。其結(jié)果可以使其晶體的三維生長(zhǎng)得到抑止的氮化鎵厚膜結(jié)晶的表面平坦化。又，其結(jié)晶性能劣于第二層氮化鎵的第一層氮化鎵可由插入在第2氮化鎵下面的形式形成，藉此，能夠緩和硅襯底、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜和第二層氮化鎵的晶格失配度，提高第二層氮化鎵的結(jié)晶性。如上所述，可以實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異的結(jié)晶性及平坦性的氮化鎵厚膜結(jié)晶。
權(quán)利要求39所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在經(jīng)由保持于78℃熔點(diǎn)以上的溫度的三氯化鎵(GaCl3)表面供給的氣體氛圍中，加熱硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜表面，然后，形成氮化鎵。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，三氯化鎵分解所生成的金屬鎵高密度、且均勻地吸附于上述硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜表面，成為氮化鎵的晶核，能夠提高連續(xù)形成的氮化鎵結(jié)晶的平坦性。
權(quán)利要求40所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在經(jīng)由保持于850℃以上的溫度的金屬鎵表面供給的氯化氫氣體氛圍中，加熱硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜表面，然后，形成氮化鎵。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，金屬鎵高密度、且均勻地吸附于上述硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜表面，成為氮化鎵的晶核，能夠提高連續(xù)形成的氮化鎵結(jié)晶的平坦性。
權(quán)利要求41所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)在經(jīng)由含鎵的有機(jī)金屬表面供給的氣體氛圍中，加熱硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜表面，然后，形成氮化鎵。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，含鎵的有機(jī)金屬分解所生成的金屬鎵高密度、且均勻地吸附于上述硅薄膜、碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜表面，成為氮化鎵的晶核，能夠提高連續(xù)形成的氮化鎵結(jié)晶的平坦性。
權(quán)利要求42所述的發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)硅襯底的至少一側(cè)側(cè)面具有自(111)面方位10度以內(nèi)的表面，在其上形成氮化鎵的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于(111)面為原子充填密度最大的面，所以，形成于上述襯底或其上的碳化硅薄膜或氧化鋅薄膜上的氮化鎵難以接受來(lái)自襯底的原子位置的信息，使氮化鎵的結(jié)晶形態(tài)可以由生長(zhǎng)溫度來(lái)決定。因此，在1000℃左右的生長(zhǎng)溫度下，六方晶系成為主要的，因而可以形成很少混有立方晶系部分的六方晶系的氮化鎵。其結(jié)果，可以減低所得到的氮化鎵的晶體位錯(cuò)密度。
以下，參照附圖，就本發(fā)明的實(shí)施方式作一說(shuō)明。


圖1所示為本發(fā)明的實(shí)施方式1中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅(111)襯底(下面，稱為硅襯底1)，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵。
在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子。在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約為3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，在其上再形成厚約為2100埃的單晶硅薄膜3。在單晶硅薄膜3上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵。使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵4上，由所述鹵化物VPE法形成約為100微米的單晶氮化鎵5。
因此，在本實(shí)施方式中，利用在形成于非晶態(tài)二氧化硅薄膜2上的單晶硅薄膜3上形成氮化鎵4、5，可以不是在氮化鎵一側(cè)，而是在單晶硅薄膜一側(cè)生成因硅及氮化鎵的晶格常數(shù)之差所產(chǎn)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。硅和氮化鎵的晶格常數(shù)不同，在所述異質(zhì)外延生長(zhǎng)中，晶體變形能儲(chǔ)存于硅及氮化鎵一側(cè)。如本實(shí)施方式所述，當(dāng)?shù)?、5膜厚約為100微米，單晶硅3的膜厚約為2100埃，硅薄膜的膜厚遠(yuǎn)小于氮化鎵的膜厚時(shí)，硅薄膜的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅薄膜3一側(cè)，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約為3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，在其上再形成厚約為2100埃的單晶硅薄膜3。由此，由于形成于硅襯底1表面上的硅薄膜是接受注入離子之前的硅襯底1表面的結(jié)晶晶格的信息而形成，所以，比起在以例如由繼非晶態(tài)二氧化硅薄膜2之后，在硅襯底1上連續(xù)形成單晶硅薄膜的氣相生長(zhǎng)法來(lái)，可以改善所述硅薄膜的結(jié)晶性能，其結(jié)果，可以提高形成于所述硅薄膜上的氮化鎵的結(jié)晶性能。又，形成非晶態(tài)氮化鎵4，在高于非晶態(tài)氮化鎵4的形成溫度的溫度下形成單晶氮化鎵5，由此，其結(jié)晶性能劣于氮化鎵5的氮化鎵4可以插入于氮化鎵5之下的形式形成。藉此，緩和作為襯底的硅薄膜3和氮化鎵4、5的晶格失配度，提高氮化鎵5的結(jié)晶性能。
圖2所示為本發(fā)明的實(shí)施方式2中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵。
在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子。在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約為3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，在其上再形成厚約為2100埃的單晶硅薄膜3。在單晶硅薄膜3上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵4上，由所述鹵化物VPE法形成約為100微米的單晶氮化鎵5。接著，藉由將上述硅襯底上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底1、非晶態(tài)二氧化硅2及單晶硅薄膜3。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式1的工序完畢之后，為除去硅襯底1、非晶態(tài)二氧化硅2及單晶硅薄膜3的結(jié)構(gòu)。與本發(fā)明的實(shí)施方式1同樣，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，藉由所述硅襯底1、非晶態(tài)二氧化硅2及單晶硅薄膜3的去除，如在該氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則可以在氮化鎵的兩側(cè)分別形成電極，所以，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，其器件制造的工序可以簡(jiǎn)化，而且由于降低了串聯(lián)電阻，因此例如可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。且藉由在氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cmK，與藍(lán)寶石的0.11W/cmK的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大，所以，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖3所示為本發(fā)明的實(shí)施方式3中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光刻膠。
在硅襯底1上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，在190keV的加速電壓下將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。取一定的光致抗蝕劑膜6的膜厚，以使氧離子不可注入光致抗蝕劑膜6下的硅襯底1。在去除上述光致抗蝕劑膜6之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，使在硅襯底1內(nèi)，在自硅襯底1的表面向下深度約2100埃至深度約5900埃的范圍內(nèi)埋入形成非晶態(tài)二氧化硅2。在上述硅襯底1上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式1的工序同樣，在部分硅襯底1上，形成埋入于硅襯底1內(nèi)部的非晶態(tài)二氧化硅膜2。且，該非晶態(tài)二氧化硅膜2上的硅形成非常薄的約2100埃厚，所以，在埋有非晶態(tài)二氧化硅膜2的、其上部的硅表面上形成氮化鎵4、5時(shí)，硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅襯底1表面，提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，由于非晶態(tài)二氧化硅膜2僅埋入于部分硅襯底1內(nèi)，硅襯底1表面的結(jié)晶性能與未埋入非晶態(tài)二氧化硅2的硅襯底部分的、具有良好結(jié)晶性的結(jié)晶性能相連續(xù)一致，與本發(fā)明的實(shí)施方式1的、設(shè)置于整個(gè)硅襯底1面上、硅薄膜之下為非晶態(tài)二氧化硅2，在二氧化硅2之下為硅襯底1的結(jié)構(gòu)比較起來(lái)，可以改善氮化鎵4下的硅的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以改善形成于硅之上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。
圖4所示為本發(fā)明的實(shí)施方式4中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑。
在硅襯底1上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。取一定的光致抗蝕劑膜6的膜厚，以使氧離子不可注入光致抗蝕劑膜6下的硅襯底1。在去除上述光致抗蝕劑膜6之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，使在硅襯底1內(nèi)，在自硅襯底1的表面向下深度約2100埃至深度約5900埃的范圍內(nèi)埋入形成非晶態(tài)二氧化硅2。在硅襯底1上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，將硅襯底1上的氮化鎵晶體4浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底1和非晶態(tài)二氧化硅2。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式3的工序之后，除去上述硅襯底1及非晶態(tài)二氧化硅膜2，如同本發(fā)明的實(shí)施方式3，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，藉由硅襯底1及二氧化硅2的除去，如在該氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則可以在氮化鎵的兩側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，其器件制造的工序可以簡(jiǎn)化，而且由于降低了串聯(lián)電阻，因此例如可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。且因在氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cmK，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。所以，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖5所示為本發(fā)明的實(shí)施方式5中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為第一硅(111)襯底(以下，稱為硅襯底7)，8為第二硅(111)襯底(以下，稱為硅襯底8)。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅表面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將硅襯底8暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。然后，除去光致抗蝕劑膜6。在硅襯底8上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式1的同樣，在整個(gè)硅襯底7的表面上形成有非晶態(tài)二氧化硅2，在非晶態(tài)二氧化硅2上形成的硅襯底8具有多個(gè)開(kāi)口部。由于硅襯底8僅厚約2000埃，非常薄，因此在硅襯底8上形成氮化鎵4、5時(shí)，硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅襯底8，提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在由部分地形成的硅襯底8所構(gòu)成的高度差上形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶，所以，可以在該高度差部分緩和因硅和氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。
圖6所示為本發(fā)明的實(shí)施方式6中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將硅襯底暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。然后，除去光致抗蝕劑膜6。在硅襯底8上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，將硅襯底8上的氮化鎵晶體4浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底7、非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8。
因此，在本實(shí)施方式中，在本發(fā)明的實(shí)施方式5的工序之后，除去硅襯底7及8及非晶態(tài)二氧化硅膜2，如同本發(fā)明的實(shí)施方式5，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，藉由硅襯底7及8和二氧化硅2的除去，如在該氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則可以在氮化鎵的二側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，其器件制造的工序可以簡(jiǎn)化，而且由于降低了串聯(lián)電阻，因此例如可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。且因在氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cmK，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。所以，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖7所示為本發(fā)明的實(shí)施方式7中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將硅襯底8暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。再藉由例如CHF3氣體的反應(yīng)離子刻蝕，除去光致抗蝕劑6的開(kāi)口部下的非晶態(tài)二氧化硅2，然后除去光致抗蝕劑6。在硅襯底8上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式1同樣，硅襯底7上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的上述非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8。由于硅襯底8僅厚約2000埃，非常薄，在硅襯底8上形成氮化鎵4、5時(shí)，硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅襯底8，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在由部分地形成的硅襯底8及非晶態(tài)二氧化硅2所構(gòu)成的高度差上形成了氮化鎵厚膜結(jié)晶，所以，可以在該高度差部分緩和因硅和氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。
在硅襯底8或其開(kāi)口部之下的硅襯底7的表面上所形成的氮化鎵4、5，比起如本發(fā)明的實(shí)施方式5所述、在二氧化硅2的表面部分地形成氮化鎵4、5的情況來(lái)，形成于其上的氮化鎵必定接受硅襯底的晶格常數(shù)的信息而形成，容易形成單晶。其結(jié)果，比起本發(fā)明的實(shí)施方式5來(lái)，可改善氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。
圖8所示為本發(fā)明的實(shí)施方式8中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與第二層硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，由例如，氯氣等離子體處理硅襯底8，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。再藉由例如CHF3氣體的反應(yīng)離子刻蝕，除去光致抗蝕劑6的開(kāi)口部下的非晶態(tài)二氧化硅2，然后除去光致抗蝕劑6。在硅襯底8上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，將硅襯底8上的氮化鎵晶體4浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底7和非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式7之后，除去硅襯底8及二氧化硅2，如同本發(fā)明的實(shí)施方式7，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，由于硅襯底7、8及二氧化硅2的去除，如在該氮化鎵5上形成氮化鎵半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則可以在氮化鎵的兩側(cè)分別形成電極。所以，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，其器件制造的工序可以簡(jiǎn)化，而且由于降低了串聯(lián)電阻，因此例如可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。且藉由在氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖9所示為本發(fā)明的實(shí)施方式9中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，9為碳化硅薄膜。
在硅襯底1在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，及在非晶態(tài)二氧化硅2之上形成厚約2100埃的單晶硅薄膜。接著，將硅襯底1加熱至1300℃，在上述單晶硅薄膜3上使甲硅烷氣體(SiH4)和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，生成厚約1000埃的碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，在形成于非晶態(tài)二氧化硅2上的單晶硅薄膜3及碳化硅薄膜9之上，形成氮化鎵4、5，由此，可以不是在氮化鎵一側(cè)，而是在碳化硅薄膜9及單晶硅薄膜3一側(cè)生成因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差所產(chǎn)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。硅和氮化鎵的晶格常數(shù)不同，在所述異質(zhì)外延生長(zhǎng)中，晶體變形能儲(chǔ)存于硅、碳化硅及氮化鎵一側(cè)。如本實(shí)施方式所述，當(dāng)?shù)?、5膜厚約為100微米，單晶硅薄膜3、碳化硅薄膜9的膜厚合計(jì)約為3100埃。則因碳化硅與硅薄膜的膜厚遠(yuǎn)小于氮化鎵的膜厚，碳化硅薄膜及硅薄膜的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于碳化硅薄膜9及硅薄膜3一側(cè)，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底1作熱處理，使在硅襯底1上形成厚約為3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2。在其上再形成厚約為2100埃的單晶硅薄膜3。由此，因形成于硅襯底1表面上的硅薄膜是接受注入離子之前的硅襯底1表面的晶格的信息而形成，所以，比起例如由氣相生長(zhǎng)法在硅襯底1上繼形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜2之后，連續(xù)形成單晶硅薄膜來(lái)，可以改善硅薄膜的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以提高形成于所述硅薄膜上的碳化硅薄膜9及氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，碳化硅的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.08埃，氮化鎵的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.19埃。其晶格失配度較小，為3.45％左右。所以，可以利用將碳化硅9插入硅薄膜膜3和氮化鎵4、5厚膜結(jié)晶之間的形式形成氮化鎵。由此，比起直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于非晶態(tài)氮化鎵4的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的硅薄膜3和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖10所示為本發(fā)明的實(shí)施方式10中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，9為碳化硅薄膜。
在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，及在非晶態(tài)二氧化硅2之上形成厚約2100埃的單晶硅薄膜3。接著，將硅襯底1加熱至1300℃，在上述單晶硅薄膜3上使甲硅烷氣體(SiH4)和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，生成厚約1000埃的所述碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，藉經(jīng)由金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，將硅襯底1上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底1、非晶態(tài)二氧化硅2及單晶硅薄膜3。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的第9個(gè)實(shí)施方式之后，除去了硅襯底1、二氧化硅2及硅薄膜3，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性。又，藉由硅襯底1、二氧化硅2及硅薄膜3的去除，若在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)形成電極，比起使用藍(lán)寶石作為襯底的器件制作工序來(lái)，可以簡(jiǎn)化制作工序。且因?yàn)榭梢越档痛?lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大，所以，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖11所示為本發(fā)明的實(shí)施方式11中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，9為碳化硅薄膜。
在硅襯底1上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑6之后，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。取定光致抗蝕劑6的膜厚，以使氧離子無(wú)法注入光致抗蝕劑下的硅襯底。除去光致抗蝕劑6之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底1作熱處理，使非晶態(tài)二氧化硅2埋入形成于自硅襯底1的表面向內(nèi)深度約2100埃～約5900埃的范圍內(nèi)的硅襯底1內(nèi)。接著，將硅襯底1加熱至1300℃，使甲硅烷氣體(SiH4)和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，在上述硅襯底1上生成厚約1000埃的所述碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式9同樣，在硅襯底1的部分區(qū)域非晶態(tài)二氧化硅2埋入、形成于硅襯底1的內(nèi)部，在硅襯底1上形成膜厚約1000埃的碳化硅薄膜。且，非晶態(tài)二氧化硅2上的硅及碳化硅薄膜的膜厚合計(jì)約為3100埃，遠(yuǎn)小于氮化鎵4、5的約為100微米的膜厚。在埋入、形成了非晶態(tài)二氧化硅2的上部的硅襯底1表面上，繼形成碳化硅薄膜9之后，再形成氮化鎵4、5時(shí)，硅及碳化硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅襯底1表面及碳化硅薄膜9，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，由于非晶態(tài)二氧化硅膜2僅埋入于部分硅襯底1內(nèi)，硅襯底1表面的結(jié)晶性能與未埋入非晶態(tài)二氧化硅2的硅襯底部分的、具有良好結(jié)晶性的結(jié)晶性能相連續(xù)一致，與如同本發(fā)明的實(shí)施方式9的、設(shè)置于整個(gè)硅襯底1面上、其硅薄膜之下為非晶態(tài)二氧化硅2、二氧化硅2之下為硅襯底1的結(jié)構(gòu)比較起來(lái)，可以改善碳化硅薄膜9之下的硅的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以改善形成于所述硅之上的碳化硅薄膜9及再形成于碳化硅薄膜上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，碳化硅與氮化鎵晶格失配度較小，為3.45％左右。所以，利用將碳化硅1插入硅襯底1和和氮化鎵4、5厚膜結(jié)晶之間的形式形成氮化鎵。由此，比起直接在硅襯底1上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，由于形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于非晶態(tài)氮化鎵5的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，所以可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的硅襯底1和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖12所示為本發(fā)明的實(shí)施方式12中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，9為碳化硅薄膜。
在硅襯底1上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑6之后，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。取定光致抗蝕劑6的膜厚，以使氧離子無(wú)法注入光致抗蝕劑下的硅襯底。除去光致抗蝕劑6之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底1作熱處理，使非晶態(tài)二氧化硅2埋入、形成于自硅襯底1的表面向內(nèi)深度約2100?！s5900埃的范圍內(nèi)的硅襯底1內(nèi)。接著，將硅襯底1加熱至1300℃，使甲硅烷氣體(SiH4)和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，在上述硅襯底1上生成厚約1000埃的所述碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，將硅襯底1上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底1和非晶態(tài)二氧化硅2。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的第11個(gè)實(shí)施方式之后，除去了硅襯底1及二氧化硅2，如同本發(fā)明的實(shí)施方式3，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性。又，藉由硅襯底1及二氧化硅2的去除，在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)形成電極，比起使用藍(lán)寶石作為襯底的器件制作工序來(lái)，可以簡(jiǎn)化制作工序，且因?yàn)榭梢越档痛?lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cmK的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖13所示為本發(fā)明的實(shí)施方式13中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，9為碳化硅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將前述硅襯底暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至1300℃，使甲硅烷氣體(SiH4)和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，在上述硅襯底8及前述開(kāi)口部的非晶態(tài)二氧化硅2上生成厚約1000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式9相同，在整個(gè)硅襯底7的面上形成有非晶態(tài)二氧化硅2，在非晶態(tài)二氧化硅2上，以多個(gè)開(kāi)口部的形式形成有硅襯底8。在硅襯底8及硅襯底8的開(kāi)口部的非晶態(tài)二氧化硅2上形成有碳化硅薄膜9。由于硅襯底8和碳化硅薄膜9合計(jì)厚約3000埃，非常薄，因此在上述碳化硅薄膜9上形成氮化鎵4、5時(shí)，硅及碳化硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅襯底8及碳化硅薄膜9。由此，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在由部分地形成的硅襯底8所構(gòu)成的高度差上形成了碳化硅薄膜9及氮化鎵4、5，所以，可以在該高度差部分緩和產(chǎn)生自硅和氮化鎵的晶格常數(shù)之差的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，碳化硅與氮化鎵晶格失配較小，為3.45％左右。所以，利用將碳化硅9插入硅襯底1和和氮化鎵4、5厚膜結(jié)晶之間的形式形成氮化鎵。由此，比起直接在硅襯底上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，由于形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于單晶態(tài)氮化鎵5的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的硅襯底1和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖14所示為本發(fā)明的實(shí)施方式14中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，9為碳化硅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將前述硅襯底暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至1300℃，藉由使甲硅烷氣體(SiH4)和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，在上述硅襯底8及前述開(kāi)口部的非晶態(tài)二氧化硅2上生成厚約1000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，將硅襯底8上的氮化鎵晶體4浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底7、非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式13之后，形成除去了硅襯底7、8及二氧化硅2的結(jié)構(gòu)。如同本發(fā)明的實(shí)施方式5，可以提高氮化鎵4、5、的結(jié)晶性能。又，藉由硅襯底7、8及二氧化硅2的去除，若在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)形成電極，比起使用藍(lán)寶石作為襯底的器件制作工序來(lái)，可以簡(jiǎn)化制作工序。且因?yàn)榭梢越档痛?lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖15所示為本發(fā)明的實(shí)施方式15中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，9為碳化硅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將硅襯底8暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。再由例如，CHF3氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕，除去所述光致抗蝕劑6之開(kāi)口部下的非晶態(tài)二氧化硅2。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至1300℃，使甲硅烷氣體(SiH4)和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，在上述硅襯底8及前述開(kāi)口部的硅襯底7表面上生成厚約1000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式9相同，在硅襯底7的面上形成有多個(gè)開(kāi)口部的形式的非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8之后，再形成碳化硅薄膜9。由于硅襯底8和碳化硅薄膜9合計(jì)厚約3000埃，非常薄，在上述碳化硅薄膜9上形成氮化鎵4、5時(shí)，硅及碳化硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅襯底8及碳化硅薄膜9。由此，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在由部分地形成的硅襯底8和非晶態(tài)二氧化硅2所構(gòu)成的高度差上形成了碳化硅薄膜9及氮化鎵4、5，所以，可以在該高度差部分緩和因硅和氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。所述碳化硅薄膜9形成于硅襯底8或所述硅襯底8的開(kāi)口部之下的硅襯底7的表面上，與如本發(fā)明的實(shí)施方式13的、在二氧化硅薄膜2的表面部分地形成碳化硅薄膜9的場(chǎng)合比較起來(lái)，由于在其上形成的碳化硅薄膜9必定要接受基底的硅襯底的晶格信息而形成，容易形成單晶。其結(jié)果，可以比本發(fā)明的實(shí)施方式13更改善碳化硅薄膜9及形成其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，碳化硅與氮化鎵晶格失配較小，為3.45％左右。所以，利用將碳化硅9插入硅襯底1和和氮化鎵4、5厚膜結(jié)晶之間的形式形成氮化鎵。由此，使其比起直接在硅襯底上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，由于形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于單晶態(tài)氮化鎵5的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的硅襯底1和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖16所示為本發(fā)明的實(shí)施方式16中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶態(tài)氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，9為碳化硅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將硅襯底暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。在硅襯底8上，再藉由例如CHF3氣體的反應(yīng)離子蝕刻，除去光致抗蝕劑6的開(kāi)口部下的非晶態(tài)二氧化硅2，除去光致抗蝕劑6。接著，藉由使甲硅烷氣體(SiH4)和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，在上述硅襯底8及前述開(kāi)口部的硅襯底7表面上生成厚約1000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，藉由將硅襯底1上的氮化鎵晶體4浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底7、非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式15之后，形成除去了硅襯底7、8及二氧化硅2的結(jié)構(gòu)?？梢蕴岣叩?、5、的結(jié)晶性能。又，藉由硅襯底7、8及二氧化硅2的去除，若在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)形成電極，比起使用藍(lán)寶石作為襯底的器件制作工序來(lái)，可以簡(jiǎn)化制作工序。且因?yàn)榭梢越档痛?lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖17所示為本發(fā)明的實(shí)施方式17中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜。4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶態(tài)氮化鎵，9為碳化硅薄膜。
在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，及在非晶態(tài)二氧化硅2之上形成厚約2100埃的單晶硅薄膜3。接著，將硅襯底加熱至1300℃，藉由使上述單晶硅薄膜3和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，將單晶硅薄膜3變?yōu)槟ず窦s2100埃的碳化硅薄膜9。接著，在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，藉經(jīng)由金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，在形成于非晶態(tài)二氧化硅2上的碳化硅薄膜9之上，形成氮化鎵4、5，由此，可以不是在氮化鎵一側(cè)，而是在碳化硅薄膜9生成因碳化硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差所產(chǎn)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。碳化硅和氮化鎵的晶格常數(shù)不同，在所述異質(zhì)外延生長(zhǎng)中，晶體變形能儲(chǔ)存于碳化硅及氮化鎵一側(cè)。如本實(shí)施方式所述，當(dāng)?shù)?、5膜厚約為100微米，碳化硅薄膜9的膜厚約為2100埃，碳化硅薄膜的膜厚遠(yuǎn)小于氮化鎵的膜厚時(shí)，碳化硅薄膜及硅薄膜的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于碳化硅薄膜9一側(cè)，提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，使在硅襯底1上形成厚約為3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，在其上再形成厚約為2100埃的單晶硅薄膜3。由此，由于形成于硅襯底1表面上的硅薄膜是接受注入離子之前的硅襯底1表面的晶格的信息而形成，所以，比起例如由氣相生長(zhǎng)法在硅襯底1上繼形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜2之后，連續(xù)形成單晶硅薄膜的情況來(lái)，可以改善前述硅薄膜的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以提高改變所述硅薄膜而形成的碳化硅薄膜9及形成其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，碳化硅的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.08埃，氮化鎵的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.19埃，其晶格失配度較小，為3.45％左右。所以，可以在所述碳化硅薄膜9上形成所述的氮化鎵厚膜結(jié)晶4、5。由此，比起本發(fā)明的實(shí)施方式1的直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于非晶態(tài)氮化鎵4的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的3的硅薄膜9和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖18所示為本發(fā)明的實(shí)施方式18中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜。4為由鹵化物VPE法形成的第一層非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二層單晶態(tài)氮化鎵，9為碳化硅薄膜。
在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，及在非晶態(tài)二氧化硅2之上形成厚約2100埃的單晶硅薄膜3。接著，將硅襯底加熱至1300℃，藉由使上述單晶硅薄膜3和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，將單晶硅薄膜3變?yōu)槟ず窦s2100埃的碳化硅薄膜9。接著，在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，藉由將硅襯底1上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底1、非晶態(tài)二氧化硅2及單晶硅薄膜3。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式17之后，形成除去了硅襯底1、二氧化硅2及硅薄膜3的結(jié)構(gòu)。如同本發(fā)明的實(shí)施方式17，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，由于形成除去了硅襯底1、二氧化硅2及硅薄膜3的結(jié)構(gòu)，如在該氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則可以在氮化鎵的兩側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，其器件制造的工序可以簡(jiǎn)化，而且由于降低了串聯(lián)電阻，因此例如可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。且藉由在氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。所以，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖19所示為本發(fā)明的實(shí)施方式19中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶態(tài)氮化鎵，6為光致抗蝕劑，9為碳化硅薄膜。
在硅襯底1上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑6。然后，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。取定光致抗蝕劑6的膜厚，以使氧離子不注入光致抗蝕劑下的硅襯底中。除去所述光致抗蝕劑6之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底內(nèi)，在自硅襯底表面向其內(nèi)部深度約2100?！s5900埃的范圍內(nèi)，埋入形成非晶態(tài)二氧化硅。接著，將硅襯底加熱至1300℃，藉由使上述硅襯底1的表面和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，將硅襯底1的表面變?yōu)槟ず窦s2100埃的碳化硅薄膜9。接著，在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，藉經(jīng)由金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式17相同，在硅襯底1的一部分，使非晶態(tài)二氧化硅埋入、形成于硅襯底1的內(nèi)部，使從所述硅襯底表面向內(nèi)深入約2100埃的硅襯底表面變?yōu)樘蓟璞∧?。由于所述的非晶態(tài)二氧化硅2上的碳化硅薄膜膜厚遠(yuǎn)小于氮化鎵4、5的約100微米的膜厚，非常薄，所以，在埋入有上述非晶態(tài)二氧化硅2的上部的碳化硅薄膜9上形成氮化鎵4、5時(shí)，碳化硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于碳化硅薄膜9上，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，由于非晶態(tài)二氧化硅2僅埋入于硅襯底1的部分的結(jié)構(gòu)，硅襯底表面的結(jié)晶性能與未埋入有非晶態(tài)二氧化硅的部分的、具有良好的結(jié)晶性的硅襯底表面的結(jié)晶性相連續(xù)一致，如同本發(fā)明的實(shí)施方式17，比起在整個(gè)硅襯底面上硅薄膜下為非晶態(tài)二氧化硅2、二氧化硅之下為硅襯底的結(jié)構(gòu)來(lái)，可改善硅襯底表面的結(jié)晶性。其結(jié)果，可以改善改變前述的硅表面而形成的碳化硅薄膜9及形成于其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性。另外，碳化硅和氮化鎵的晶格失配較小，為3.45％左右。所以，可以在所述碳化硅薄膜9上形成氮化鎵厚膜結(jié)晶4、5。由此，比起本發(fā)明的實(shí)施方式3的在硅襯底上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于非晶態(tài)氮化鎵4的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的碳化硅薄膜9和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性能。
圖20所示為本發(fā)明的實(shí)施方式20中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，9為碳化硅薄膜。
在硅襯底1上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑6之后，在190keV的加速電壓下，硅襯底1中注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子。取定光致抗蝕劑6的膜厚，以使氧離子無(wú)法注入光致抗蝕劑下的硅襯底。除去前述光致抗蝕劑6之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，使非晶態(tài)二氧化硅2埋入形成于自硅襯底1的表面向內(nèi)深度約2100?！s5900埃的范圍內(nèi)的硅襯底內(nèi)。接著，將硅襯底加熱至1300℃，藉由使所述硅襯底1表面和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，使上述硅襯底1表面變?yōu)榧s2100埃的碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，藉由將硅襯底1上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底1和非晶態(tài)二氧化硅2。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的第19個(gè)實(shí)施方式之后，形成除去了硅襯底1及二氧化硅2的結(jié)構(gòu)。如同本發(fā)明的實(shí)施方式19，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性。又，藉由硅襯底1及二氧化硅2的去除，若在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵及碳化硅側(cè)形成電極，比起使用藍(lán)寶石作為襯底的器件制作工序來(lái)，可以簡(jiǎn)化制作工序，且因?yàn)榭梢越档痛?lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖21所示為本發(fā)明的實(shí)施方式21中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶態(tài)化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，9為碳化硅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將前述硅襯底8暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至1300℃，藉由使所述硅襯底8和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，在上述硅襯底8變?yōu)楹窦s2000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式17相同，在整個(gè)第一硅襯底7的面上形成有非晶態(tài)二氧化硅2，在非晶態(tài)二氧化硅2上，以多個(gè)開(kāi)口部的形式形成有碳化硅薄膜9。由于碳化硅薄膜9厚約2000埃，非常薄，因此在上述碳化硅薄膜9上形成氮化鎵4、5時(shí)，碳化硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生碳化硅薄膜9上。由此，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在由部分地形成的碳化硅薄膜9所構(gòu)成的高度差上形成了氮化鎵4、5，由此，可以在該高度差部分緩和因碳化硅和氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，碳化硅與氮化鎵晶格失配較小，為3.45％左右。所以，利用將碳化硅9插入硅襯底1和氮化鎵4、5厚膜結(jié)晶之間的形式形成氮化鎵9。由此，使其比起直接在硅襯底上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于單晶態(tài)氮化鎵5的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的碳化硅薄膜9和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖22所示為本發(fā)明的實(shí)施方式22中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，9為碳化硅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼。加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8的表面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，將前述硅襯底8暴露于例如氯氣等離子體，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至1300℃，藉由使硅襯底8和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，使硅襯底8變成厚約2000埃的碳化硅薄膜9。在所述碳化硅薄膜9及具有開(kāi)口部的非晶態(tài)二氧化硅2上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，藉由將硅襯底8上的氮化鎵晶體4浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底7、非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式21之后，形成除去了硅襯底7、8及二氧化硅2的結(jié)構(gòu)。如同本發(fā)明的實(shí)施方式21，可以提高氮化鎵4、5、的結(jié)晶性能。又，藉由硅襯底7、8及二氧化硅2的去除，若在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)形成電極，比起使用藍(lán)寶石作為襯底的器件制作工序來(lái)，可以簡(jiǎn)化制作工序，且因?yàn)榭梢越档痛?lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱狀態(tài)，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖23所示為本發(fā)明的實(shí)施方式23中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，9為碳化硅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，由例如，氯氣等離子體處理硅襯底8，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。再由例如，CHF3氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕，除去所述光致抗蝕劑6之開(kāi)口部下的非晶態(tài)二氧化硅2。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至1300℃，藉由使所述硅襯底8及上述開(kāi)口部的硅襯底7的表面和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，使上述硅襯底8及前述開(kāi)口部的硅襯底7表面變成厚約2000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，使用鹵化物的VPE法，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式17相同，在整個(gè)硅襯底7的面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的形式的所述非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8之后，再形成碳化硅薄膜9。且，所述開(kāi)口部的硅襯底變?yōu)樘蓟璞∧?，由于碳化硅薄膜9厚約2000埃，非常薄，因此在上述碳化硅薄膜9上形成氮化鎵4、5時(shí)，碳化硅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于碳化硅薄膜9。由此，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在由部分地形成的碳化硅薄膜9和非晶態(tài)二氧化硅2所構(gòu)成的高度差上形成了氮化鎵4、5，所以，可以在該高度差部分緩和因碳化硅和氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。上述氮化鎵4、5形成于所述碳化硅薄膜9之上，與如本發(fā)明的實(shí)施例21的、在二氧化硅薄膜2的表面部分地形成氮化鎵4、5的場(chǎng)合比較起來(lái)，由于氮化鎵4、5必定要接受基底的碳化硅的晶格信息而形成，容易形成單晶，其結(jié)果，可以比本發(fā)明的實(shí)施例21更改善氮化鎵4、5的結(jié)晶性。又，碳化硅與氮化鎵晶格失配較小，為3.45％左右。所以，利用在所述碳化硅薄膜9上形成氮化鎵厚膜結(jié)晶4、5，由此，比起本發(fā)明的實(shí)施方式5的在硅襯底上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于單晶態(tài)氮化鎵5的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的碳化硅薄膜9和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖24所示為本發(fā)明的實(shí)施方式24中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，9為碳化硅薄膜。
氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，由例如，氯氣等離子體處理硅襯底8，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。再藉由例如CHF3氣體的反應(yīng)離子刻蝕，除去所述光致抗蝕劑6的開(kāi)口部下的非晶態(tài)二氧化硅2，除去光致抗蝕劑6。接著，將前述硅襯底8加熱至1300℃，藉由使上述硅襯底8及前述開(kāi)口部的硅襯底7表面和甲烷氣體(CH4)反應(yīng)，使上述硅襯底8及前述開(kāi)口部的硅襯底7表面變換為厚約2000埃的碳化硅薄膜9。在碳化硅薄膜9上，在例如600℃的襯底溫度下，藉由經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，藉由將硅襯底1上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底7、非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式23之后，形成除去了硅襯底7、8及二氧化硅2的結(jié)構(gòu)。與本發(fā)明的實(shí)施方式23相同，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，藉由硅襯底7、8及二氧化硅2的去除，在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵及碳化硅薄膜側(cè)形成電極，因此，比起使用藍(lán)寶石作襯底的情況，器件的制造工序可以簡(jiǎn)化，而且由于降低了串聯(lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cmK，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用以往藍(lán)寶石襯底的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖25所示為本發(fā)明的實(shí)施方式25中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜。4為由鹵化物VPE法形成的第一非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二單晶氮化鎵，10為氧化鋅薄膜。
在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，及在非晶態(tài)二氧化硅2之上形成厚約2100埃的單晶硅薄膜3。接著，將硅襯底1加熱至550℃，在0.01乇(Torr)的氧氣氛中，藉由利用氧化鋅靶進(jìn)行濺射，形成約1000埃的氧化鋅薄膜10。在所述氧化鋅薄膜10上，在例如600℃的襯底溫度下，藉經(jīng)由金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，在形成于非晶態(tài)二氧化硅2上的單晶硅薄膜3及氧化鋅薄膜10之上，形成氮化鎵4、5，由此，可以不是在氮化鎵一側(cè)，而是在氧化鋅薄膜10及單晶硅薄膜3一側(cè)生成因硅與氮化鎵的晶格常數(shù)之差所產(chǎn)生的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。硅和氮化鎵的晶格常數(shù)不同，在所述異質(zhì)外延生長(zhǎng)中，晶體變形能儲(chǔ)存于硅、氧化鋅、氮化鎵一側(cè)。如本實(shí)施方式所述，當(dāng)?shù)?、5膜厚約為100微米，單晶硅薄膜3與氧化鋅薄膜10的膜厚合計(jì)約為3100埃，氧化鋅及硅薄膜的膜厚遠(yuǎn)小于氮化鎵的膜厚時(shí)，氧化鋅薄膜及硅薄膜的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于氧化鋅薄膜10及硅薄膜3一側(cè)，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，使在硅襯底1上形成厚約為3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，在其上再形成厚約為2100埃的單晶硅薄膜3。由此，由于形成于硅襯底1表面上的硅薄膜是接受注入離子之前的硅襯底1表面的晶格的信息而形成，所以，比起在以例如由繼非晶態(tài)二氧化硅薄膜2之后，在硅襯底1上連續(xù)形成單晶硅薄膜的氣相生長(zhǎng)法來(lái)，可以改善前述硅薄膜的結(jié)晶性能。其結(jié)果，可以提高所述硅薄膜上形成的氧化鋅薄膜10和氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，氧化鋅的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.25埃，氮化鎵的晶格常數(shù)為六方晶系a軸上的3.19埃，其晶格失配較小，為1.91％左右。所以，可以在所述硅薄膜3與形成氮化鎵4、5厚膜結(jié)晶之間，以插入的形式形成氧化鋅薄膜10。由此，比起直接在硅薄膜上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于非晶態(tài)氮化鎵4的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的硅薄膜3及氧化鋅薄膜10和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖26所示為本發(fā)明的實(shí)施方式26中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅(111)襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜。4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，10為氧化鋅薄膜。
在硅襯底1上，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底1上形成厚約3800埃的非晶態(tài)二氧化硅2，及在非晶態(tài)二氧化硅2之上形成厚約2100埃的單晶硅薄膜3。接著，將硅襯底1加熱至550℃，藉由0.01乇(Torr)的氧氣氛中，利用氧化鋅靶進(jìn)行濺射，形成約1000埃的氧化鋅薄膜10。在所述氧化鋅薄膜10上，在例如600℃的襯底溫度下，藉經(jīng)由金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，藉由將所述硅襯底上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底1、非晶態(tài)二氧化硅2及單晶硅薄膜3，再藉由將其浸漬于例如王水(HCl∶HNO3＝3∶1)中，除去氧化鋅薄膜10。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式25之后，形成除去了所述硅襯底1、二氧化硅2、硅薄膜3及氧化鋅薄膜10的結(jié)構(gòu)。如同本發(fā)明的實(shí)施方式25，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性。又，由于形成除去了所述硅襯底1、二氧化硅2、硅薄膜3及氧化鋅薄膜10的結(jié)構(gòu)，如在該氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則可以在氮化鎵的兩側(cè)分別形成電極。從而，比起使用藍(lán)寶石作襯底生長(zhǎng)結(jié)晶的場(chǎng)合來(lái)，其器件制造的工序可以簡(jiǎn)化。且由于可以降低串聯(lián)電阻，因此可以例如降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。藉由在氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。所以，比起以往使用藍(lán)寶石襯底的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖27所示為本發(fā)明的實(shí)施方式27中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，10為氧化鋅薄膜。
在硅襯底1上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑6。然后，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。取定光致抗蝕劑6的膜厚，以使氧離子不注入光致抗蝕劑下的硅襯底中。除去所述光致抗蝕劑6之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，在硅襯底內(nèi)，在自硅襯底表面向其內(nèi)部深度約2100?！s5900埃的范圍內(nèi)，埋入形成非晶態(tài)二氧化硅。接著，將硅襯底1加熱至550℃，在0.01乇(Torr)的氧氣氛中，利用氧化鋅靶進(jìn)行濺射，形成約1000埃的氧化鋅薄膜10。在所述氧化鋅薄膜10上，在例如600℃的襯底溫度下，藉經(jīng)由金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，如同本發(fā)明的實(shí)施方式25，在硅襯底1的一部分，使非晶態(tài)二氧化硅埋入形成于硅襯底1的內(nèi)部。在前述硅襯底上形成了約1000埃的氧化鋅薄膜，且，由于所述的非晶態(tài)二氧化硅2上的硅及氧化鋅薄膜合計(jì)膜厚約3100埃，遠(yuǎn)小于氮化鎵4、5膜厚的約100微米，非常薄，所以，在埋入有上述非晶態(tài)二氧化硅2的上部的硅表面上，在繼形成氧化鋅薄膜10之后，形成氮化鎵4、5時(shí)，硅及氧化鋅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅襯底1表面及氧化鋅薄膜10上，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，由于非晶態(tài)二氧化硅21僅埋入于硅襯底1的部分表面的結(jié)構(gòu)，硅襯底表面的結(jié)晶性能與未埋入有非晶態(tài)二氧化硅的部分的、具有良好的結(jié)晶性的硅襯底表面的結(jié)晶性相連續(xù)一致，比起如同本發(fā)明的實(shí)施方式25的，在整個(gè)硅襯底面上在硅薄膜下為非晶態(tài)二氧化硅2、二氧化硅之下為硅襯底的結(jié)構(gòu)來(lái)，可改善氧化鋅薄膜下的硅的結(jié)晶性。其結(jié)果，可以改善形成于前述的硅表面的氧化鋅薄膜10及形成于其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性。又，氧化鋅和氮化鎵的晶格失配較小，為1.91％左右。所以，可以在所述硅襯底1與氮化鎵厚膜結(jié)晶4、5之間，以插入的形式形成氧化鋅薄膜10。由此，比起本發(fā)明實(shí)施方式3的、直接在硅襯底上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于非晶態(tài)氮化鎵4的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的硅襯底1及氧化鋅薄膜10及氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖28所示為本發(fā)明的實(shí)施方式28中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，1為硅襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，10為氧化鋅薄膜。
在硅襯底1上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑6之后，在190keV的加速電壓下，將注入劑量為1.8×1018cm-2的氧離子注入于硅襯底1。取定光致抗蝕劑6的膜厚，以使氧離子無(wú)法注入光致抗蝕劑下的硅襯底。除去光致抗蝕劑6之后，在1320℃對(duì)上述注入離子的硅襯底作熱處理，使非晶態(tài)二氧化硅2埋入、形成于自硅襯底1的表面向內(nèi)深度約2100?！s5900埃的范圍內(nèi)的硅襯底內(nèi)。接著，將硅襯底1加熱至550℃，在0.01乇(Torr)的氧氣氛中，利用氧化鋅靶進(jìn)行濺射，形成約1000埃的氧化鋅薄膜10。在所述氧化鋅薄膜10上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，藉由將所述硅襯底上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底1、非晶態(tài)二氧化硅2，再將其浸漬于例如王水(HCl∶HNO3＝3∶1)中，除去氧化鋅薄膜10。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式27之后，除去了硅襯底1、二氧化硅2及氧化鋅薄膜10，如同本發(fā)明的實(shí)施方式27，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性。又，藉由硅襯底1、二氧化硅2及氧化鋅薄膜10的去除，若在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵兩側(cè)形成電極，比起使用藍(lán)寶石作為襯底的情況來(lái)，可以簡(jiǎn)化制作工序。且因?yàn)榭梢越档痛?lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖29所示為本發(fā)明的實(shí)施方式29中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的第一非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的第二單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，10為氧化鋅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，由例如，氯氣等離子體處理硅襯底8，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至550℃，在0.01乇(Torr)的氧氣氛中，利用氧化鋅靶進(jìn)行濺射，形成約1000埃的氧化鋅薄膜10。在所述氧化鋅薄膜10上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式25的相同，在整個(gè)硅襯底7的面上形成有非晶態(tài)二氧化硅2，在非晶態(tài)二氧化硅2上，以多個(gè)開(kāi)口部的形式形成有硅襯底8。由于在所述硅襯底8及該硅襯底8的開(kāi)口部的非晶態(tài)二氧化硅薄膜2之上形成有氧化鋅薄膜10，所述硅襯底8及所述氧化鋅薄膜10的合計(jì)膜厚約3000埃，非常薄，所以，在上述氧化鋅薄膜10上形成氮化鎵4、5時(shí)，硅及氧化鋅薄膜的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生在硅襯底8及氧化鋅薄膜10上。由此，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在由部分地形成的硅襯底8所構(gòu)成的高度差上形成了氧化鋅薄膜10及氮化鎵4、5，由此，可以在該高度差部分緩和因硅和氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，氧化鋅與氮化鎵晶格失配較小，為1.91％左右。所以，可以在硅襯底1和氮化鎵4、5厚膜結(jié)晶之間，以插入的形式形成氧化鋅薄膜10。由此，比起直接在硅襯底上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于單晶態(tài)氮化鎵5的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的硅襯底1及氧化鋅薄膜10和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖30所示為本發(fā)明的實(shí)施方式30中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，10為氧化鋅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除前述硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在所述硅襯底8表面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，由例如，氯氣等離子體處理硅襯底8，除去前述光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至550℃，在0.01乇(Torr)的氧氣氛中，利用氧化鋅靶進(jìn)行濺射，形成約1000埃的氧化鋅薄膜10。在所述氧化鋅薄膜10上，在例如600℃的襯底溫度下，藉經(jīng)由金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，將所述硅襯底上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底7、非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8。再將其浸漬于例如王水(HCl∶HNO3＝3∶1)中，除去氧化鋅薄膜10。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式29之后，形成除去了硅襯底7、8及二氧化硅2及氧化鋅薄膜10的結(jié)構(gòu)。如同本發(fā)明的實(shí)施方式29，可以提高氮化鎵4、5、的結(jié)晶性能。又，藉由硅襯底7、8及二氧化硅2的去除，若在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以在氮化鎵兩側(cè)分別形成電極，比起使用藍(lán)寶石作為襯底的情況來(lái)，可以簡(jiǎn)化制作工序。且因?yàn)榭梢越档痛?lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cmK，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用藍(lán)寶石襯底11的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
圖31所示為本發(fā)明的實(shí)施方式31中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶態(tài)氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，10為氧化鋅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8表面形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，由例如，氯氣等離子體處理硅襯底8，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。再由例如，CHF3氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕，除去所述光致抗蝕劑6之開(kāi)口部下的非晶態(tài)二氧化硅2。然后，除去光致抗蝕劑膜6。接著，將硅襯底8加熱至550℃，在0.01乇(Torr)的氧氣氛中，利用氧化鋅靶進(jìn)行濺射，形成約1000埃的氧化鋅薄膜10。在所述氧化鋅薄膜10上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。
因此，在本實(shí)施方式中，與本發(fā)明的實(shí)施方式25相同，在硅襯底7上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的形式的所述非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8之后，再形成氧化鋅薄膜10。且，所述硅襯底8與氧化鋅薄膜10的膜厚合計(jì)約3000埃，非常薄，因此在上述氧化鋅薄膜10上形成氮化鎵4、5時(shí)，硅及氧化鋅的每一晶格的晶體變形能遠(yuǎn)大于氮化鎵一側(cè)。其結(jié)果，可使晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷發(fā)生于硅襯底8及氧化鋅薄膜10上。由此，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，在由部分地形成的硅襯底8和非晶態(tài)二氧化硅2所構(gòu)成的高度差上形成氧化鋅薄膜10及氮化鎵4、5，所以，可以在該高度差部分緩和因硅和氮化鎵的晶格常數(shù)之差而產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果，可以改善形成于其上的氮化鎵厚膜的結(jié)晶性能。上述氧化鋅薄膜10形成于硅襯底8或硅襯底8的開(kāi)口部下的硅襯底7的表面之上，與如本發(fā)明的實(shí)施例29的、在二氧化硅薄膜2的表面部分地形成氧化鋅薄膜10的場(chǎng)合比較起來(lái)，由于形成其上的氧化鋅薄膜必定要接受基底的硅晶格信息而形成，容易形成單晶，其結(jié)果，可以比本發(fā)明的實(shí)施方式29更改善氧化鋅薄膜10及其上形成的氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，氧化鋅與氮化鎵晶格失配較小，為1.91％左右。所以，可以在硅襯底1和和氮化鎵厚膜結(jié)晶4、5之間，以插入的形式形成前述氧化鋅薄膜10。由此，比起直接在硅襯底上形成氮化鎵的場(chǎng)合來(lái)，可以減低氮化鎵的晶體缺陷。又，藉由形成非晶態(tài)氮化鎵4，并在高于單晶態(tài)氮化鎵5的形成溫度的高溫下形成單晶氮化鎵5，可在氮化鎵5之下，以插入的形式形成其結(jié)晶性能低于氮化鎵5的氮化鎵4。藉此，緩和作為基底的硅襯底1及氧化鋅薄膜10和氮化鎵4、5的晶格失配，可以提高氮化鎵5的結(jié)晶性。
圖32所示為本發(fā)明的實(shí)施方式32中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，2為非晶態(tài)二氧化硅，4為由鹵化物VPE法形成的非晶態(tài)氮化鎵，5為由鹵化物VPE法形成的單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為硅襯底，8為硅襯底，10為氧化鋅薄膜。
在氧氣氛中，將硅襯底7加熱至1000℃，在硅襯底7上形成厚約4000埃的非晶態(tài)二氧化硅2。使非晶態(tài)二氧化硅2與硅襯底8緊貼，加熱至1000℃，使上述非晶態(tài)二氧化硅2結(jié)合至硅襯底8上。從未與非晶態(tài)二氧化硅2接觸的面上去除硅襯底8，使之成為厚約2000埃的薄膜。在硅襯底8的表面上形成具有多個(gè)開(kāi)口部的光致抗蝕劑膜6之后，由例如，氯氣等離子體處理硅襯底8，除去光致抗蝕劑膜6開(kāi)口部下的硅襯底8。再由例如CHF3氣體所作的反應(yīng)離子刻蝕，除去光致抗蝕劑6的開(kāi)口部下的非晶態(tài)二氧化硅2，除去光致抗蝕劑6。接著，將硅襯底1加熱至550℃，在0.01乇(Torr)的氧氣氛中，利用氧化鋅靶進(jìn)行濺射，在所述的硅襯底8及開(kāi)口部的硅襯底7上形成約1000埃的氧化鋅薄膜10。在所述氧化鋅薄膜10上，在例如600℃的襯底溫度下，經(jīng)金屬鎵表面供給氯化氫氣體，形成氯化鎵，使用鹵化物的VPE法，使該氯化鎵與氨反應(yīng)，形成約為500埃的非晶態(tài)氮化鎵膜4。再將襯底溫度升至1000℃，在所述非晶態(tài)氮化鎵膜4上，由所述鹵化物VPE法形成厚約為100微米的單晶氮化鎵膜5。接著，藉由將所述硅襯底上的氮化鎵晶體浸漬于例如氟硝酸(HF∶HNO3＝1∶5)中，除去硅襯底7、非晶態(tài)二氧化硅2及硅襯底8，再將其浸漬于例如王水(HCl∶HNO3＝3∶1)中，除去氧化鋅薄膜10。
因此，在本實(shí)施方式中，是在本發(fā)明的實(shí)施方式31之后，形成除去了硅襯底7、8、二氧化硅2及氧化鋅薄膜10的結(jié)構(gòu)。與本發(fā)明的實(shí)施方式31相同，可以提高氮化鎵4、5的結(jié)晶性能。又，藉由硅襯底7、8、二氧化硅2及氧化鋅薄膜10的去除，若在氮化鎵5上形成氮化鎵系半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管的pn結(jié)結(jié)構(gòu)，則因可以分別在氮化鎵兩面形成電極，因此，比起使用藍(lán)寶石作襯底的情況器件的制造工序可以簡(jiǎn)化，而且由于降低了串聯(lián)電阻，因此可以降低半導(dǎo)體激光器的工作電壓。由在上述氮化鎵5上形成氮化鎵系晶體管結(jié)構(gòu)，使氮化鎵的熱傳導(dǎo)率為1.3W/cm K，與藍(lán)寶石的0.11W/cm K的熱傳導(dǎo)率比較起來(lái)要大。從而，比起以往使用以往藍(lán)寶石襯底的場(chǎng)合來(lái)，可以改善散熱，可以使晶體管獲得更大功率的輸出。
如上所述，本發(fā)明提供了一種具有所述優(yōu)異效果的氮化鎵結(jié)晶制造方法，所述方法系在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅，再在其上形成單晶硅薄膜之后，形成氮化鎵厚膜結(jié)晶，由此，可以不是在氮化鎵一側(cè)，而是在形成于所述非晶態(tài)二氧化硅上的單晶硅薄膜一側(cè)生成在異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)所生成的晶體位錯(cuò)等的晶體缺陷。其結(jié)果，可以大大減低氮化鎵的結(jié)晶缺陷形成具有良好的結(jié)晶性的氮化鎵厚膜結(jié)晶。
又，本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)異效果的氮化鎵結(jié)晶制造方法，所述方法系在形成氮化鎵厚膜結(jié)晶之后，除去所述的硅襯底、二氧化硅及硅薄膜，可形成具有導(dǎo)電性的、散熱性能良好的氮化鎵厚膜結(jié)晶。
本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)異效果的氮化鎵結(jié)晶制造方法，所述方法系藉由在形成晶格失配較小的碳化硅或氧化鋅之后，再形成氮化鎵，可形成晶體位錯(cuò)密度小的氮化鎵結(jié)晶。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1所示為本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖2所示為本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖3所示為本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖4所示為本發(fā)明的第4實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖5所示為本發(fā)明的第5實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖6所示為本發(fā)明的第6實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖7所示為本發(fā)明的第7實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖8所示為本發(fā)明的第8實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖9所示為本發(fā)明的第9實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖10所示為本發(fā)明的第10實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖11所示為本發(fā)明的第11實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖12所示為本發(fā)明的第12實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖13所示為本發(fā)明的第13實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖14所示為本發(fā)明的第14實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖15所示為本發(fā)明的第15實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖16所示為本發(fā)明的第16實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖17所示為本發(fā)明的第17實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖18所示為本發(fā)明的第18實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖19所示為本發(fā)明的第19實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖20所示為本發(fā)明的第20實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖21所示為本發(fā)明的第21實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖22所示為本發(fā)明的第22實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖23所示為本發(fā)明的第23實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖24所示為本發(fā)明的第24實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖25所示為本發(fā)明的第25實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖26所示為本發(fā)明的第26實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖27所示為本發(fā)明的第27實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖28所示為本發(fā)明的第28實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖29所示為本發(fā)明的第29實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖30所示為本發(fā)明的第30實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖31所示為本發(fā)明的第33實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖32所示為本發(fā)明的第32實(shí)施方式中的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖33所示為以往的氮化鎵結(jié)晶的制造方法。
圖中，1為硅(111)襯底，2為非晶態(tài)二氧化硅，3為單晶硅薄膜，4為非晶態(tài)氮化鎵，5為單晶氮化鎵，6為光致抗蝕劑，7為第一硅(111)襯底，8為第二硅(111)襯底，9為碳化硅薄膜，10為氧化鋅薄膜，11為藍(lán)寶石襯底，12為氮化鎵結(jié)晶。
權(quán)利要求
1.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，在該二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜之后，再在上述硅薄膜上形成氮化鎵。
2.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在該二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜之后，再在上述硅薄膜上形成氮化鎵；然后，除去所述的硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。
3.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅，在所述硅襯底上形成氮化鎵。
4.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在該硅襯底上形成氮化鎵，然后，除去上述硅襯底及二氧化硅。
5.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式除去上述硅薄膜，使該硅薄膜具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；接著，在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化鎵。
6.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除上述硅薄膜，使該硅薄膜具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；再在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化鎵；接著，除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。
7.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除上述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使該硅薄膜及二氧化硅薄膜具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；接著，在上述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及上述硅薄膜上形成氮化鎵。
8.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除上述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使該兩薄膜具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；接著，在上述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及硅薄膜上形成氮化鎵；然后，除去上述硅襯底、二氧化硅薄膜及硅薄膜。
9.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在上述硅薄膜上繼形成碳化硅薄膜之后，形成氮化鎵。
10.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜及在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在所述硅薄膜上繼形成碳化硅薄膜之后，再形成氮化鎵；接著，除去上述硅襯底及二氧化硅薄膜。
11.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在上述硅襯底上繼形成碳化硅薄膜之后，形成氮化鎵。
12.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在上述硅襯底上繼形成碳化硅薄膜之后，形成氮化鎵；然后，除去上述硅襯底及二氧化硅。
13.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上繼形成碳化硅薄膜之后，形成氮化鎵。
14.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，以使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在上述硅薄膜及二氧化硅薄膜上繼形成碳化硅薄膜之后，形成碳化硅薄膜；接著，除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。
15.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在上述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及硅薄膜上繼形成碳化硅薄膜之后，形成氮化鎵。
16.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，以使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在上述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及所述硅薄膜上繼形成碳化硅薄膜之后，形成氮化鎵薄膜；接著，除去上述硅襯底、二氧化硅及硅薄膜。
17.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在烴氣氛中加熱所述硅薄膜，將所述硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧?；以二氧化硅、碳化硅的順序形成于硅襯底上；接著在上述碳化硅上形成氮化鎵。
18.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在烴氣氛中加熱所述硅薄膜，將所述硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧?；以二氧化硅、碳化硅的順序形成于硅襯底上；接著，在上述碳化硅上形成氮化鎵之后，除去所述的硅襯底及二氧化硅。
19.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述硅襯底表面變?yōu)樘蓟璞∧ぃ辉谏鲜鎏蓟璞∧ど闲纬傻墶?br> 20.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述硅襯底表面變?yōu)樘蓟璞∧?；在上述碳化硅薄膜上形成氮化鎵之后，除去所述的硅襯底及二氧化硅。
21.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧?；在上述碳化硅薄膜及二氧化硅薄膜上形成氮化鎵?br> 22.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧ぃ辉谏鲜鎏蓟璞∧ぜ岸趸璞∧ど闲纬傻壓?，除去所述硅襯底及二氧化硅薄膜。
23.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底表面及所述硅薄膜變?yōu)樘蓟璞∧?；在上述碳化硅薄膜上形成氮化鎵?br> 24.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在烴氣氛中加熱所述硅襯底，將所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底表面及所述硅薄膜變換為碳化硅薄膜；在上述碳化硅薄膜上形成氮化鎵；接著除去所述硅襯底、二氧化硅薄膜及硅薄膜。
25.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在所述硅薄膜上繼形成氧化鋅薄膜之后，形成氮化鎵。
26.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，在所述硅薄膜上繼形成氧化鋅薄膜之后，形成氮化鎵；接著，除去所述硅襯底、二氧化硅及氧化鋅薄膜。
27.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底內(nèi)部形成非晶態(tài)二氧化硅，其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接；及再在所述硅襯底上，繼形成氧化鋅薄膜之后形成氮化鎵。
28.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底內(nèi)部形成其表面必定與所述硅襯底內(nèi)部相接的非晶態(tài)二氧化硅；再在所述硅襯底上，繼形成氧化鋅薄膜之后形成氮化鎵；然后，除去所述的硅襯底、二氧化硅及氧化鋅薄膜。
29.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，以使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；再在所述硅薄膜及二氧化硅薄膜上，繼形成氧化鋅薄膜之后形成氮化鎵。
30.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在所述硅薄膜及二氧化硅薄膜上繼形成氧化鋅薄膜之后，形成氮化鎵；接著，除去所述硅襯底、二氧化硅、硅薄膜及氧化鋅薄膜。
31.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及硅薄膜上，繼形成氧化鋅薄膜之后，形成氮化鎵。
32.一種氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜；然后，有選擇地、以開(kāi)口部的形式去除所述硅薄膜及二氧化硅薄膜，使其具有一個(gè)以上的開(kāi)口部；在所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的硅襯底及硅薄膜上，繼形成氧化鋅薄膜之后，形成氮化鎵；然后，除去所述的硅襯底、二氧化硅薄膜、硅薄膜及氧化鋅薄膜。
33.如權(quán)利要求1、2、5～10、13～18、21～26、29～32中之任一項(xiàng)所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，對(duì)所述硅襯底注入劑量為1017cm-2的氧離子，再加熱至1000℃以上；由此，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，在所述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜。
34.如權(quán)利要求3、4、11、12、19、20、27、28中之任一項(xiàng)所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底表面形成其材料不同于具有一個(gè)以上的開(kāi)口部的硅襯底的薄膜之后，注入劑量為1017cm-2的氧離子；除去其材料不同于具有所述開(kāi)口部的硅襯底的薄膜，再加熱至1000℃以上；由此，在硅襯底的內(nèi)部形成非晶態(tài)二氧化硅，其表面必定與所述硅襯底的內(nèi)部相接。
35.如權(quán)利要求1、2、5～10、13～18、21～26、29～32中之任一項(xiàng)所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜之后，在上述非晶態(tài)二氧化硅薄膜上緊貼硅襯底；加熱至600℃以上；接著，從未粘結(jié)于該二氧化硅的表面除去前述硅襯底，作成薄膜；由此，在硅襯底上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜，及再在所述二氧化硅薄膜上形成單晶硅薄膜。
36.如權(quán)利要求1～35之任一項(xiàng)所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在形成氮化鎵之前，在含鎵的氣氛中加熱硅襯底；加熱后形成氮化鎵。
37.如權(quán)利要求1～35之任一項(xiàng)所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，形成第一非晶態(tài)氮化鎵或多晶氮化鎵或單晶氮化鎵；在高于形成第一氮化鎵的形成溫度下形成第二單晶氮化鎵，由此，形成氮化鎵。
38.如權(quán)利要求1～35之任一項(xiàng)所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，在形成氮化鎵之前，在含鎵的氣氛中加熱硅襯底；加熱后形成第一非晶態(tài)氮化鎵或多晶氮化鎵或單晶氮化鎵；在高于形成第一氮化鎵的形成溫度下形成第二單晶氮化鎵，由此，形成氮化鎵。
39.如權(quán)利要求36或38所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，利用經(jīng)由加熱至78℃熔點(diǎn)以上的三氯化鎵(GaCl3)表面供給的氣體形成含鎵的氣體氛圍。
40.如權(quán)利要求36或38所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，利用經(jīng)由加熱至850℃以上的溫度的金屬鎵表面供給的氯化氫氣體形成含鎵的氣體氛圍。
41.如權(quán)利要求36或38所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，利用經(jīng)由含鎵的有機(jī)金屬表面供給的氣體形成含鎵的氣體氛圍。
42.如權(quán)利要求1～41之任一項(xiàng)所述的氮化鎵結(jié)晶的制造方法，其特征在于，前述硅襯底的至少一側(cè)側(cè)面具有自(111)面方位10度以內(nèi)的表面。
全文摘要
本發(fā)明在于提供一種具有優(yōu)異結(jié)晶性能的氮化鎵厚膜結(jié)晶。本發(fā)明系在硅襯底1上形成非晶態(tài)二氧化硅薄膜2,然后,在該二氧化硅薄膜2上,形成單晶硅薄膜3,再在單晶硅薄膜3上形成氮化鎵4。
文檔編號(hào)H01L21/205GK1203285SQ98106378
公開(kāi)日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1998年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月9日
發(fā)明者油利正昭, 上田哲三, 馬場(chǎng)孝明 申請(qǐng)人:松下電子工業(yè)株式會(huì)社