專利名稱：摻雜的iii-n大塊晶體和自支撐的、摻雜的iii-n襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來由氣相制造摻雜的III-N大塊晶體的方法，以及涉及一種用 來制造自支撐的、摻雜的III-N襯底的方法，所述III-N襯底由摻雜的III-N大塊晶體制 得。在此，N代表氮并且III代表周期表第III主族的、選自鋁、鎵以及銦(后面部分地以 (Al、Ga、In)縮寫)的至少一種元素。本發(fā)明還涉及可以由所述方法獲得的摻雜的III-N 大塊晶體以及自支撐的、摻雜的III-N襯底。所述自支撐的、摻雜的III-N襯底非常好地適 合作為用于制備光學(xué)的和光電子的結(jié)構(gòu)元件的襯底。
背景技術(shù)：
通常地，在商業(yè)應(yīng)用中，用于基于(Al，Ga, In)N的發(fā)光二極管或者激光二極管的 結(jié)構(gòu)元件基本上是在諸如Al2O3 (藍(lán)寶石)或者SiC的外來襯底(Fremdsubstrat)上進(jìn)行培養(yǎng)。由應(yīng)用外來襯底而產(chǎn)生的晶體質(zhì)量方面的缺點以及因此結(jié)構(gòu)元件壽命和效率方 面的缺點可以通過在自支撐的III-N(例如(Al，Ga)N)襯底上的生長來應(yīng)對。然而，所述自 支撐的III-N襯底目前幾乎不能以足夠好的質(zhì)量可供使用。對此的原因基本上在于傳統(tǒng)的 大塊培養(yǎng)技術(shù)的難點，原因在于，在典型的生長溫度下氮的高于III-N化合物的極端高的 穩(wěn)態(tài)蒸汽壓力。高壓下大塊材料的培養(yǎng)由博洛夫斯基(Porowski)進(jìn)行了介紹(MRS internet J. Nitride Semicond. Res 4S1，1999，G1. 3)。所述方法提供了在質(zhì)量上高價值的GaN-大塊 材料，但是具有缺點，即目前由此僅能制造具有最大為IOOmm2的面積的很小的GaN-襯底。 此外，與其它方法相比，該制造方法需要很多的時間以及由于極端高的生長壓力而且在技 術(shù)上是費力的。另一種途徑是由氣相在外來襯底上進(jìn)行III-N材料的培育，并隨后與外來襯底分
1 O為了由諸如GaN的III-N制造厚的、自支撐層，例如由Michael Kelly等所 著的出版物“通過氫化物氣相外延和激光誘導(dǎo)剝離制造大尺寸自支撐GaN襯底(Large Free-standing GaN Substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy and Laser-Induced Liftoff)，，(Jpn. J. App 1. Phys. Vol 38，1999，S. L217-L219)公知，首先借助氫化物氣相外 延(HVPE)在由藍(lán)寶石(Al2O3)制成的襯底上生長的厚的GaN層從藍(lán)寶石襯底上揭離。對 此說明，對以GaN涂層的藍(lán)寶石襯底利用激光進(jìn)行輻射，由此GaN層在朝向藍(lán)寶石襯底的界 面上局部地發(fā)生熱分解并且由此從藍(lán)寶石襯底上揭離。可選的揭離途徑有對襯底進(jìn)行濕化 學(xué)蝕亥Ij (例如 GaAs ；K. Motoki et al.，Jap. J. Appl. Phy. Vol. 40，2001，S. L140-L143)、對襯底進(jìn)行干化學(xué)蝕刻(例如 SiC ；Yu. Melnik et al.，Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 482， 1998，S. 269-274)或者對襯底進(jìn)行機械研磨(例如藍(lán)寶石；H. -M. Kim et al.，Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 639,2001，S. G6. 51. 1—G6. 51. 6)。所述途徑的缺點一方面在于基于費力的襯底揭離技術(shù)而產(chǎn)生的比較高的成本，另 一方面在于基本性難點，所述難點即制造出具有均一的、低缺陷密度的III-N材料。對于所述的方法的可選方案提供了，在通過鋸切法對大塊晶體進(jìn)行隨后的分割的 情況下，借助氣相外延在III-N襯底上培養(yǎng)厚的III-N大塊晶體(梨晶)。這樣的一種方法由Vaudo等(US 6，596，079)有所介紹。HVPE被選為優(yōu)選的培養(yǎng) 途徑；數(shù)值> 1mm，4mm或IOmm被作為優(yōu)選的梨晶-晶體長度給出。此外，Vaudo等還介紹了 通過線切割或其它加工步驟(例如化學(xué)機械打磨、反應(yīng)離子輻射蝕刻或者光電化學(xué)蝕刻) 來獲得由大塊晶體制成的III-N襯底。此外，在Vaudo等的國際專利申請(W001/68955A1) 中同樣提及了借助所介紹的技術(shù)生產(chǎn)的III-N大塊晶體和III-N襯底。Melnik等介紹了一種用來培養(yǎng)具有大于Icm的晶體長度的GaN大塊晶體(US 6,616,757)或AlGaN大塊晶體(US 2005 0212001 Al)的方法。在此，所述方法由如下基 本步驟組成單晶的(Al)GaN層在襯底上的生長，移除襯底以及(Al)GaN大塊晶體在單晶 的(Al)GaN層上的生長。具有專門的反應(yīng)器構(gòu)型的HVPE法被作為優(yōu)選的途徑給出。此外， Melnik等在美國申請(US 2005 0164044 Al)或在US 6，936，357中介紹了具有各種特性 的GaN大塊晶體或AlGaN大塊晶體，所述特性例如為尺寸、位錯密度或者X-射線衍射曲線 的半值寬度。除了結(jié)晶度以外，半導(dǎo)體晶體的電學(xué)特性也必須配合于各應(yīng)用的要求。半導(dǎo)體晶 體的特性(特別是電學(xué)特性)可以通過摻入外來原子(所謂的摻雜物質(zhì))來控制。通過晶 體中摻雜物質(zhì)的濃度可以控制載流子的濃度并由此控制比電阻。對于光電子結(jié)構(gòu)元件，使 用導(dǎo)電的襯底，以便實現(xiàn)通過襯底的背側(cè)接觸結(jié)構(gòu)元件。在GaN襯底或者AKiaN襯底的情 況下，通常選用η型摻雜，也即摻入提供可運動的電子的外來原子。對于(Al)GaN常用的摻 雜物質(zhì)例如為硅。P型摻雜，也即摻入提供空穴(也就是缺陷電子)的外來原子，同樣是可 行的。對于(Al)GaN常用的摻雜物質(zhì)例如為鎂。另一種可能性是摻入如下的外來原子，所 述外來原子作為低能量的缺陷起作用并由此束縛可運動的載流子并由此降低晶體的導(dǎo)電 能力。在(Al)GaN中例如摻鐵這是可行的。在氣相外延中，摻雜物質(zhì)通常以氣體化合物的形式被提供。例如對于硅可以應(yīng)用 硅烷-SiH4,對于鎂可以應(yīng)用雙(環(huán)戊二烯)鎂-Mg (C5H5)2以及對于鐵可以應(yīng)用雙(環(huán)戊二 烯)鐵-Fe (C5H5) 2。Manabe等(US-Pat. 6，472，690)例如介紹了通過導(dǎo)入含硅的氣體而制得的、GaN的 η 型摻雜。Usikov 等(Mat. Res. Soc. Proc. Vol. 743L3. 41. 1)介紹了在 HVPE 中通過導(dǎo)入硅 烷的η型摻雜。關(guān)于均一性未作陳述。Vaudo等(US-Pub. 2005/0009310A1)介紹了具有低受體摻雜的半絕緣GaN晶體。 在該介紹中，金屬有機化合物被作為摻雜物質(zhì)提及。對于HVPE生長，也可以應(yīng)用含氯的化合物，例如二氯硅烷-SiCl2H2。hui等 (JP3279528B)介紹了具有 SiHxCl(4_x)的摻雜。摻雜物質(zhì)的氯化物-化合物的生成，可以在HVPE法中類似于生成feiCl地、在
5原位通過元素?fù)诫s物質(zhì)與HCl的反應(yīng)來進(jìn)行。于是，氣態(tài)的摻雜物質(zhì)可以通過與相應(yīng)的 附加的裝有各元素原料的坩堝連接的附加氣體管線在反應(yīng)器中生成。所述方法例如由 Fomin 等(phys. stat. sol. (a) vol. 188pp. 433)有所介紹。Hong 等(US-Pat. 6，177，292) 提及了該操作方式，以便在打磨過的GaN襯底上生成η型摻雜的GaN層。Nikolaev等 (US-Pat. 6，555，452 ；相應(yīng)地US 2002/28565A)介紹了通過將諸如Mg或者Si的金屬摻雜物 質(zhì)引入到附加的、相對于III-源材料分開的源區(qū)而產(chǎn)生的P型摻雜。該方法要求對氣體輸 送以及反應(yīng)器內(nèi)的源進(jìn)行復(fù)雜的擴(kuò)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于如下任務(wù)，即提供一種用于制造摻雜的III-N晶體，特別是制造摻雜 的III-N大塊晶體的方法，以及提供相應(yīng)獲得的摻雜的III-N襯底，所述III-N襯底具有良 好的晶體質(zhì)量以及具有摻雜物質(zhì)在生長方向上和/或在垂直于生長方向上的平面內(nèi)的均 一的分布。根據(jù)本發(fā)明的第一主題，提供了用于制造摻雜的III-N晶體的方法，以及特別是 提供了制造摻雜的晶態(tài)的III-N層的方法或制造摻雜的III-N大塊晶體的方法，其中，III 代表周期表第III主族的、選自Al、fe和h的至少一種元素，其中，摻雜的III-N大塊晶體 在襯底或模板上沉積，并且其中，至少一種摻雜物質(zhì)到反應(yīng)器中的輸送共同地并且以具有 至少一種III-材料的混合物的形式進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明地可以實現(xiàn)，將摻雜物質(zhì)令人吃驚地均一地?fù)饺氲骄B(tài)的III-N層中 或者摻入到III-N大塊晶體中。至少一種摻雜物質(zhì)與至少一種III-材料的共同混合輸送適 當(dāng)?shù)赝ㄟ^同一進(jìn)管進(jìn)行。最有效的是，首先在HVPE法中，混合輸送這樣地進(jìn)行，使得至少一 種摻雜物質(zhì)與至少一個III-材料來自同一源并且這樣被共同地輸送到反應(yīng)器中。如果摻 雜物質(zhì)直接地加入到III族-材料的器皿中，則特別地可以實現(xiàn)，將摻雜物質(zhì)特別均一地?fù)?入到晶態(tài)的III-N層中或摻入到III-N大塊晶體中。此外，如果至少一種以元素形式的摻 雜物質(zhì)并且與至少一種以元素形式的III族-原料一起作為混合物被預(yù)置，則可以實現(xiàn)特 別均一的摻入。所述混合物可以適宜地作為固態(tài)溶液或者作為共熔體存在，特別是以合金 的形式存在。根據(jù)優(yōu)選的實施方式可以實現(xiàn)，至少一種摻雜物質(zhì)的形態(tài)和至少一種III-材 料的形態(tài)以有利的方式共同地轉(zhuǎn)變到氣相并且然后輸送給反應(yīng)器。根據(jù)本發(fā)明的特別的實施方式，提供了用于制造摻雜的晶態(tài)III-N層或者摻雜的 III-N大塊晶體的方法，其中，III代表周期表第III主族的、選自Al、fei和h的至少一種 元素，其中，在用于氫化物氣相外延(HVPE)的反應(yīng)器中，為加入HVPE-反應(yīng)器的III族原料 和摻雜物質(zhì)提供共同的源和/或共同的進(jìn)管并且鹵化物反應(yīng)氣體被這樣地導(dǎo)入到或者說 導(dǎo)向共同的源，和/或?qū)氲交蛘哒f導(dǎo)向共同的進(jìn)管，使得形成III族原料的鹵化物與摻雜 物質(zhì)的鹵化物的混合物并且該混合物被輸送給HVPE-反應(yīng)器的生長區(qū)域，并且其中，N-原 料被導(dǎo)入到HVPE-反應(yīng)器，由此，摻雜的晶態(tài)III-N層或者摻雜的III-N大塊晶體以摻雜物 質(zhì)均一地?fù)饺隝II-N晶體的方式形成。根據(jù)本發(fā)明的另一特別的實施方式，提供了用于制造摻雜的晶態(tài)III-N層或者摻 雜的III-N大塊晶體的方法，其中，III代表周期表第III主族的、選自Al、fe和h的至少一 種元素，其中，所述方法包括下列步驟提供一種固態(tài)溶液、合金或者混合熔體，在其中分別含有周期表第III主族的元素以及摻雜物質(zhì)的元素，其用于晶態(tài)III-N層的III-N材料或 摻雜III-N大塊晶體的III-N材料；在氣相中，所提供的合金與反應(yīng)氣體接觸，用來由III 族元素和摻雜物質(zhì)分別與反應(yīng)氣體的組分形成混合產(chǎn)物；這樣形成的混合產(chǎn)物與N-原料 在氣相中接觸；以及以總是具有所摻入的摻雜物質(zhì)的方式沉積晶態(tài)的III-N層或者III-N 大塊晶體。反應(yīng)氣體典型地包括HCl和/或另一氯化物，需要的話混有載體氣體，用以形成混 合產(chǎn)物，所述混合產(chǎn)物包括III族元素的氯化物和摻雜物質(zhì)的氯化物。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，將摻雜物質(zhì)和用于晶體生長的原料，特別是強烈地影響 到生長速率的III族成分不是像上面述及的現(xiàn)有技術(shù)那樣以分開的方式-典型的是通過分 開的管路-引導(dǎo)至生長區(qū)域。而是在根據(jù)本發(fā)明的方法方式中，在進(jìn)入到反應(yīng)器時，已經(jīng)存 在至少所選取的摻雜物質(zhì)與至少所選取的III族原料的混合物。最為適當(dāng)?shù)氖牵瑩诫s物質(zhì) 和III族原料(需要的話，也可僅以摻雜物質(zhì)和/或III族原料的部分量)分享至少一根輸 送管路。特別地，至少一種摻雜物質(zhì)和至少一種III族原料共同地存在于一個用于源材料 的共同的管中，并且還要進(jìn)一步優(yōu)選的是，二者最好作為以各自元素形式的混合物共同地 存在于一個源器皿或者一個源容器中。特別有利既而優(yōu)選的是，至少一種摻雜物質(zhì)和至少 一種III族原料共同被作為固態(tài)混合溶液或者作為混合熔體，最好作為合金預(yù)置。通過根 據(jù)本發(fā)明的方法方式，可以完成這樣的條件，根據(jù)所述條件，III族源材料和摻雜物質(zhì)源的 濃度在生長面上相同地分布，并且根據(jù)所述條件，在生長前沿的各處，在確定的時間點時， 始終存在III族材料相對于摻雜物質(zhì)的相同比例。在生長平面上的局部的波動可以被避免 掉。因此，根據(jù)本發(fā)明可以獲得摻雜物質(zhì)摻入的非常高的均一性。這是與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的 方法方式的不同分布相對立的，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法方式中，用于生長的固有的源材料 與摻雜物質(zhì)的引入是彼此分開地且獨立地進(jìn)行的。各外延生長的層越厚，則本發(fā)明的和現(xiàn) 有技術(shù)的不同方法方式效果更加顯著?，F(xiàn)有技術(shù)的方法對于生成較薄的摻雜層還是可以接 受的，而該方法不適合于厚的晶體的均一摻雜。根據(jù)本發(fā)明還可以在比較厚的III-N大塊 晶體，例如至少1mm，甚至至少1cm，以及特別有利的為至少3cm的比較厚的III-N大塊晶體 中實現(xiàn)晶體內(nèi)的非常均一的摻雜。在這個意義上講，在氣相外延-反應(yīng)器內(nèi)借助氣相外延 的沉積以及首要的是氫化物氣相外延(HPVE)的應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明是特別有效的，因為由此 為了實現(xiàn)這樣厚的III-N大塊晶體而可以選取有利的、高的生長速率，例如為大約50到大 約1000 μ m/h,優(yōu)選為大約200到大約750 μ m/h的生長速率，并且盡管如此還可以實現(xiàn)同時 均一地?fù)饺霌诫s物質(zhì)。此外，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，與常見技術(shù)相比，簡化了技術(shù)的消耗， 這又使得摻雜的可控制性變得容易。在現(xiàn)有技術(shù)中用于摻雜物質(zhì)的單獨的管路設(shè)置有單獨 的控制-和調(diào)節(jié)技術(shù)裝備(閥門、質(zhì)量流量調(diào)節(jié)器)，根據(jù)本發(fā)明可以分享控制-和調(diào)節(jié)技 術(shù)裝備用于摻雜物質(zhì)源和固有的III-源材料。下面，本發(fā)明和其特別的任務(wù)、特征以及優(yōu)點借助優(yōu)選的實施方式、附圖以及示例 更為詳細(xì)地介紹，但是這些實施方式、附圖以及示例僅可理解為是示例性的而絕不是局限 性的。


在圖中
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圖1以剖面圖示意性地示出本發(fā)明能夠應(yīng)用到其上的HVPE-設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)。圖2示出鎵硅合金的相圖，該相圖可以被用在本發(fā)明的實施方式中。圖3示出鎵鎂合金的相圖，該相圖可以被用在本發(fā)明的另一實施方式中。圖4示出鎵鐵合金的相圖，該相圖可以被用在本發(fā)明的又一實施方式中。圖5以剖面圖示意性地示出本發(fā)明能夠應(yīng)用到其上的、垂直的HVPE-設(shè)備的基本 結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式在HVPE中，III族源材料以元素的形式被預(yù)置于反應(yīng)器中。在升高的溫度下，例 如在800到900°C的范圍內(nèi)，HCl在液態(tài)的材料之上引導(dǎo)，該液態(tài)材料反應(yīng)生成氯化物化合 物，于是，該氯化物化合物被引導(dǎo)至生長區(qū)域。摻雜物質(zhì)被直接加入到原料中并且在那里以 一確定的份額溶解。只要HCl在該源之上引導(dǎo)，就既形成III族材料的氯化物化合物，又形 成摻雜物質(zhì)的氯化物化合物。于是，它們以III族材料相對于摻雜物質(zhì)可調(diào)整的、確定的比 例共同在管路中被引導(dǎo)向生長區(qū)域并且也共同觸及到晶體表面。在熔體之上的HCl-流同 時對晶體的生長速率以及摻雜進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此，在實踐中總是存在基本相同的、III族材料 和摻雜物質(zhì)的比例。由此，晶體中的摻雜不依賴于生長速率并且完全均一地進(jìn)行。III族材 料相對于摻雜物質(zhì)的比例依賴于共同的熔體中摻雜物質(zhì)的濃度以及依賴于相應(yīng)材料的氯 化物形成的動力學(xué)。反應(yīng)動力學(xué)的差異可以導(dǎo)致熔體和氣體流內(nèi)摻雜物質(zhì)的不同的濃度， 但是對于預(yù)定的熔體內(nèi)濃度，氣體流內(nèi)的濃度總是恒定的。作為調(diào)整可能性，可以將過剩的摻雜物質(zhì)添加至III族源材料中，也就是說，將高 于III族材料內(nèi)的溶解度極限的量的摻雜物質(zhì)添加至III族源材料中。此外，熔體內(nèi)的份 額以及由此晶體內(nèi)的摻雜物質(zhì)濃度可以通過III族材料中摻雜物質(zhì)的溶解度極限而受到 影響。最大溶解度是依賴于溫度的，由此可以利用該機制通過熔體的溫度對晶體的摻雜進(jìn) 行調(diào)整。只要摻雜物質(zhì)具有小于III族源材料的密度，就可以將未溶解于III-熔體中的過 剩的摻雜材料在結(jié)構(gòu)上如此地固定于熔體內(nèi)，使得摻雜物質(zhì)不浮在III族材料上，并且直 接與HCl-氣體發(fā)生接觸。固定可以例如通過位于器皿中的柵網(wǎng)來實現(xiàn)，該柵網(wǎng)浸入III族 材料的熔體中。如果需要的話，為了將熔體內(nèi)的III族元素與摻雜物質(zhì)混合而會設(shè)置有機 械的混合裝置，例如攪拌器或攪動器。根據(jù)本發(fā)明的另一主題，摻雜晶體的摻雜物質(zhì)濃度通過加入源中的摻雜物質(zhì)的量 進(jìn)行調(diào)整。最大濃度物理地通過溶解度極限來預(yù)定，但是，摻雜物質(zhì)濃度可以通過添加較少 量的摻雜物質(zhì)而被任意地降低。利用該途徑，可以簡單地調(diào)整對于整個晶體的摻雜物質(zhì)濃度。作為另一調(diào)整可能性，不僅可以由一個共同的源或進(jìn)管進(jìn)行混合的添加，而且可 以由多個共同的源進(jìn)行混合的添加，或者可以實施(i)來自共同的源或進(jìn)管的混合添加， 與(ii-Ι)來自共同的源或進(jìn)管的一個或多個其它混合添加，或與(ii-幻一個或多個分開 的、III族材料單獨的添加和/或摻雜物質(zhì)單獨的添加的組合。通過上面介紹的調(diào)整可能性，可以根據(jù)需要或意愿在摻雜的III-N晶體內(nèi)從寬到 窄的數(shù)量范圍上可變地且靈活地對均一分布的摻雜物質(zhì)的量進(jìn)行調(diào)整。適宜的而絕非限制 性的是，例如，在所獲得的晶體中的摻雜物質(zhì)，濃度在IxlO"5到IxIO21CnT3的范圍內(nèi)，特別是在IxlO17到IxlO19Cm-3的范圍內(nèi)。作為示例，在圖2中示出硅在鎵中的溶解度圖。由此可以看到的是，在用于III 族材料流入的、可能的工作溫度下，即在例如大概850°C時，硅在鎵中的溶解度極限為大約 2%。也就是說，這種在作為III族材料的( 中具有多至最多為2%的作為摻雜物質(zhì)的Si 的混合物或合金在無需對反應(yīng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的擴(kuò)展的情況下，實現(xiàn)了對晶體的均一的摻雜 并由此無需附加開支地獲得更好的成效。此外，由圖2可以看到的是，在另一溫度下，例如在用于III族材料流入的、大概為 9000C的可能的工作溫度下，硅在鎵中的溶解度極限為大約3%。由此，可以通過簡單地改變 工作溫度來改變摻雜物質(zhì)Si相對于III族材料( 的比例并因此改變III-N晶體中Si相 對于( 的比例。針對需要，如果還期望更高量的摻雜物質(zhì)，則還可以設(shè)法實現(xiàn)附加的、分開的僅有 摻雜物質(zhì)的進(jìn)流。同樣在這種情況下，摻雜物質(zhì)摻入III-N大塊晶體的均一性由于摻雜物 質(zhì)與III族材料的至少部分的混合進(jìn)流而被總體地改善。圖3示出鎵-鎂合金的相圖。在850°C時，任意濃度的鎂均可以溶解在鎵中。圖4示出鎵-鐵合金的相圖。在850°C時，鐵在鎵中的溶解度極限為大約18%。根 據(jù)所選擇的溫度，可以使得鐵在鎵中的溶解度極限能夠被可變地調(diào)整。對于其它根據(jù)本發(fā)明可利用的、摻雜物質(zhì)與III族材料的混合物系統(tǒng)或合金系統(tǒng) 的相圖可以由相應(yīng)的物理參考資料獲悉。根據(jù)本發(fā)明的另一主題，兩個源可以平行地工作。III族材料在不具摻雜物質(zhì)的情 況下被預(yù)置于一個源中，優(yōu)選相同的III族材料(需要的話，可選或者附加另一種III族材 料)，連同高濃度的所希望的摻雜物質(zhì)(需要的話，處于溶解度邊界的范圍內(nèi))被共同地預(yù) 置于另一源中。將HCl-流不同地劃分到兩個源上，可以以這種方式實現(xiàn)對所摻入的摻雜物 質(zhì)濃度的精細(xì)控制和/或如果希望的話改變所摻入的摻雜物質(zhì)濃度。來自兩個源的氣體流 接著可以通過共同的、通向生長區(qū)域的氣體入口被引導(dǎo)，以便進(jìn)一步抑制不均一性。另一變動方案在于，單獨地或者以與相同的或者另一 III族材料混合的形式，進(jìn) 行摻雜物質(zhì)的附加的分開的源的其它輸送。根據(jù)本發(fā)明地，可以應(yīng)用一種或多種摻雜物質(zhì)形態(tài)，和/或可以應(yīng)用一種或多種 III族材料形態(tài)。不管是在待應(yīng)用的摻雜材料方面還是在待應(yīng)用的III族源材料方面都沒 有限制。例如一種或多種選自由Si、Ge、Sn、0、S、％、Be、V、Mg以及Te組成的組的摻雜物 質(zhì)和/或一種或多種選自由Mn、Zn、Cr、Co、Ni、Cu以及！^組成的組的摻雜物質(zhì)適合于單 獨地或者以組合的形式作為摻雜材料。由此，根據(jù)意愿和需要制造出大塊(Bulk)的η型的 III-N化合物晶體、ρ型的III-N化合物晶體以及i型的III-N化合物晶體以及在適當(dāng)?shù)姆?割之后制造出自支撐的、摻雜的、相應(yīng)類型的III-N化合物晶體襯底。Si、Te、Mg以及!^e特 別優(yōu)選作為摻雜物質(zhì)。所應(yīng)用的一種或多種摻雜物質(zhì)可以與至少一種III族-材料一起作 為混合物以及特別是作為合金被預(yù)置，或者所述混合物或者合金可以在根據(jù)本發(fā)明的方法 期間在原位在產(chǎn)生摻雜物質(zhì)與III族材料共同的熔體時形成。III-N化合物優(yōu)選是單晶態(tài)的。在本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案中，摻雜的III-N大塊晶體的外延生長直接在異質(zhì)襯 底(外來襯底)或者在同質(zhì)襯地(天然襯底)上進(jìn)行。在摻雜的III-N大塊晶體生長之前，可以沉積有一種或多種中間層，優(yōu)選為III-N材料，其組成可以不依賴于該III-N大塊晶體 的組成地選擇。用于沉積中間層的方法、技術(shù)和/或裝置可以自由地選擇。在本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案中，作為襯底，可以應(yīng)用以c平面、a平面、m平面或者r 平面作為生長平面的III-N襯底，以及摻雜的III-N大塊晶體被沉積在所選取的生長平面 上。在本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案中，作為襯底可以應(yīng)用具有生長平面的III-N襯底，該 生長平面相對于c平面、a平面、m平面或者r平面具有0. 1-30°的傾斜，以及摻雜的III-N 大塊晶體被沉積在其上。在本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案中，應(yīng)用單晶態(tài)的藍(lán)寶石、碳化硅、砷化鎵、鋁酸鋰或者 硅作為襯底，并且在其上沉積摻雜的III-N大塊晶體。在特別優(yōu)選的改進(jìn)方案中，作為襯底 可以應(yīng)用摻雜的或者未摻雜的GaN-襯底，并且培養(yǎng)摻雜的GaN大塊晶體。此外，GaN襯底 的摻雜優(yōu)選相應(yīng)于在其上培養(yǎng)的GaN大塊晶體的摻雜。在本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案中，所培養(yǎng)的、摻雜的III-N大塊晶體在主表面的平面 內(nèi)具有接近圓形的截面，其中，諸如平面或槽的確定的結(jié)構(gòu)要素始終可以是任選的，并且具 有> 5cm的直徑。所培養(yǎng)的III-N大塊晶體的長度優(yōu)選> 1mm，進(jìn)一步優(yōu)選為> Icm并且特 別是為> 3cm或者更多。如下所述屬于特別的優(yōu)點，S卩，利用本發(fā)明，在所培養(yǎng)摻雜的III-N大塊晶體的這 種有利的尺寸并由此所生產(chǎn)的分割的自支撐III-N襯底的這種有利的尺寸的情況下，可以 提供摻雜物質(zhì)濃度的獨一無二的均一性，特別是在垂直于生長方向的生長平面內(nèi)的摻雜物 質(zhì)濃度的獨一無二的均一性。根據(jù)實施根據(jù)本發(fā)明的方法，可以制造出自支撐的、摻雜的III-N晶體襯底，方法 是把一種或多種III-N襯底與摻雜的III-N大塊晶體分離。分離的特別適宜的途徑是線切 割。接著，可以接續(xù)其它的加工步驟，特別是例如研磨、打磨、后續(xù)熱處理和/或一種或多種 最終凈化步驟。本發(fā)明的上述主題和改進(jìn)方案的其它變動方案和組合是簡單易行的。根據(jù)本發(fā)明的另一主題，提供III-N大塊晶體，所述III-N大塊晶體依照根據(jù)本發(fā) 明的方法是可以獲得的。所述III-N大塊晶體優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的上面限定的主題進(jìn)行制造 并且需要的話根據(jù)上述優(yōu)選改進(jìn)方案進(jìn)行制造。為了對根據(jù)本發(fā)明的III-N大塊晶體進(jìn) 行摻雜，而主動地將摻雜物質(zhì)摻入到III-N化合物晶體中。對于III-N大塊晶體的能根據(jù) 本發(fā)明實現(xiàn)的均一性的重要參數(shù)以及相應(yīng)地在后面還要介紹的由大塊晶體通過分割而獲 得的自支撐摻雜的III-N襯底的能根據(jù)本發(fā)明地實現(xiàn)的均一性的重要參數(shù)，單獨地或者以 組合的形式，可以通過顯微拉曼圖譜(Mapping)中的LPP+模式的頻率位置測量載流子濃度 的均一性，可以通過在MDP-圖譜中的光電導(dǎo)性信號測量比電阻的均一性，并且可以通過顯 微光致發(fā)光圖譜中的D°X-躍遷的線寬度測量摻雜物質(zhì)濃度的均一性。此外，根據(jù)本發(fā)明的 III-N大塊晶體和自支撐的摻雜III-N襯底以一種或多種所述均一性參數(shù)與盡管有摻雜而 又非常好的晶體質(zhì)量的獨一無二的組合而見長，所述非常好的晶體質(zhì)量可以通過特征E2聲 子的半值寬度來測量。下面，對于均一性和晶體質(zhì)量的所述參數(shù)進(jìn)行更為詳細(xì)地介紹。材料參數(shù)比電阻以及載流子濃度是依賴于摻雜物質(zhì)濃度的。比電阻通常是借助 范德堡(van-der-Pauw)測量或者渦流測量來獲知，載流子濃度借助霍爾(Hall)測量或者電容對電壓測量(CV測量)來獲知。利用這些測量途徑，雖然基本上也可以對摻雜物 質(zhì)濃度的分布進(jìn)行探測，但是它們總是僅在試樣的所測量部分上求平均值，并且具有很多 測量點的圖譜比較欠缺實用性。但是載流子濃度也可以在顯微拉曼測量中通過E1對稱的 LO-聲子-等離子體耦合模式(LPP+)的較上支的位置來確定(Kasic et al.，phys. stat. sol (a) 201 (2004) S. 2773 ；Yoon et al.，Jpn. J. Appl. Phys. 44，S. 828)。因此，根據(jù)本發(fā)明 的摻雜的III-N大塊晶體以及相應(yīng)地從其分離的、分割過的并且自支撐的摻雜III-N襯底 的摻雜物質(zhì)濃度的獨一無二的均一性可以特別地通過顯微拉曼圖譜來表明。于是，在根據(jù)本發(fā)明的III-N大塊晶體的顯微拉曼圖譜中，(i)在平行于生長平面的面上和/或(ii)在生長方向上的面上，可以通過LPP+-模式的頻率位置測量各測得的載流子濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，在情況⑴下為5%或者更少，優(yōu)選為3%或者更少，進(jìn)一步優(yōu)選為2%或者更少，在情況(ii)下為10%或者更少，優(yōu)選為7. 5%或者更少，進(jìn)一步優(yōu)選為5%或者更 少。所述標(biāo)準(zhǔn)偏差可以以如下方式獲知，方法是對于待測量面(i)或(ii)的大量(例 如100個)測量點，分別實施顯微拉曼測量，由所有的測量形成LPP+-模式的頻率位置的平 均值并且相對于該平均值通過常用的靜態(tài)評估可以獲知標(biāo)準(zhǔn)偏差。因為在情況(ii)下將 在大塊晶體的生長方向上的晶片平面分離開來的過程是欠缺實用性的，所以適當(dāng)?shù)夭扇∪?下措施，即首先將大量各自具有垂直于生長方向的平面的晶片從大塊晶體分離，例如如同 通過沿著大塊晶體的縱向進(jìn)行線切割而獲得晶片一樣，然后如上所述地，對于大量(例如 100個)的測量點分別實施顯微拉曼圖譜，并且接著獲知分別在各個晶片上確定的頻率位 置的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果在對材料試樣的控制測量中，與之前提及的對生長方向上的標(biāo)準(zhǔn)偏差的直接 測量相比，得到偏差，則所述在生長方向上的直接測量由于較高的精度而被采用。用于證實比電阻的均一性并由此也證實摻雜濃度均一性的途徑是借助微波 探測光電導(dǎo)性測量(MDP)的晶片圖譜(J. R. Niklas et al. ,"GaAs Wafer Mapping by Microwave-detected Photoconductivity", Materials Science and Engineering B 8(K2001)206)。這樣，類似于拉曼圖譜地，在平行于生長平面的面上的圖譜中MDP-信號的 標(biāo)準(zhǔn)偏差是對于生長平面內(nèi)摻雜濃度的均一性的量度。垂直于生長平面的均一性又可以要 么通過包含生長方向的面上的圖譜獲得，要么通過已由從大塊晶體獲取的各個晶片確定的 平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差獲得，其中，最后所述的途徑更具實用性并由此被優(yōu)選。對于偏差，由于 較高的精度而又采取生長方向上直接的測量。在MDP-圖譜中，根據(jù)本發(fā)明地可以得到相應(yīng)于上面對于拉曼圖譜的介紹的光電 導(dǎo)性信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值。用來證實摻雜物質(zhì)濃度均一性并由此證實電學(xué)特性均一性的另一可選途徑是借 助顯微光致發(fā)光測量的晶片圖譜(Schubert et al.，Appl. Phys. Lett. 71 pp 921(1997))。 供體束縛激子躍遷(D°X)的強度和線寬度是對于摻雜物質(zhì)濃度的量度。于是，類似于已經(jīng) 介紹的測量方法地，在平行于生長平面的面上的圖譜中的光致發(fā)光_D°X-強度的標(biāo)準(zhǔn)偏差 以及光致發(fā)光_D°X-線寬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差是對于生長平面內(nèi)摻雜濃度的均一性的量度。垂直于生長平面的均一性又可以要么通過包含生長方向的面上的圖譜獲得，要么通過已由從大 塊晶體獲取的各個晶片確定的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差獲得，其中，最后所述的途徑更具實用性 并由此被優(yōu)選。對于偏差，由于較高的精度而又采取生長方向上直接的測量。在顯微光致發(fā)光圖譜中，根據(jù)本發(fā)明地可以得到相應(yīng)于上面對于拉曼圖譜的介紹 的DtlX躍遷的線寬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明提供的摻雜III-N大塊晶體內(nèi)上面所介紹的均一性參數(shù)可以分別個 別地實現(xiàn)，優(yōu)選將各個參數(shù)相互組合。通過從所制造的摻雜的III-N大塊晶體上分離，可以獲得各個自支撐的摻雜 III-N襯底，所述III-N襯底具有相應(yīng)的均一的摻雜。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明地提供自支撐的摻雜III-N襯底，在所述III-N襯底中，在均 一性參數(shù)方面，所述均一性參數(shù)可以選自載流子濃度均一性、比電阻均一性、以及摻雜物質(zhì) 濃度均一性的組，(i)在平行于生長平面的面上和/或(ii)在生長方向上的面上，各所測到的參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，也就是選自顯微拉曼圖譜中的LPP+模式的頻率位 置、MDP圖譜中的光電導(dǎo)性信號以及顯微光致發(fā)光圖譜中的竹躍遷的線寬度，在情況⑴下，為5%或者更少，優(yōu)選為3%或者更少，以及進(jìn)一步優(yōu)選為2%或者 更少，在情況(ii)下為5%或者更少，優(yōu)選為3%或者更少，以及進(jìn)一步優(yōu)選為2%或者 更少。此外，摻雜物質(zhì)的均一的且受控制的摻入實現(xiàn)了，根據(jù)本發(fā)明地提供在整個生長 平面上以及在整個大塊體積內(nèi)非常好的晶體質(zhì)量，同樣也提供在生長方向上非常好的晶體質(zhì)量。在平行于生長平面的面上或在生長方向上的面上的掃描中，頻率的標(biāo)準(zhǔn)偏差和特 別是氏聲子的半值寬度是對于平行于生長平面的或在生長方向上的晶體質(zhì)量的均一性的 量度。在生長方向上大塊晶體的晶體質(zhì)量的均一性又可以優(yōu)選借助各個襯底的氏聲子的 半值寬度的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差來確定，所述各個襯底由相應(yīng)的大塊晶體獲取。&聲子的半 值寬度例如可以如Kasic et al.，phys. stat. Sol (a) 201 (2004)pp. 2773所介紹的通過顯微 拉曼測量來確定。于是，對于根據(jù)本發(fā)明的III-N大塊晶體以及對于根據(jù)本發(fā)明的自支撐III-N襯 底，在顯微拉曼圖譜中，(i)在平行于生長平面的面上和/或(ii)在生長方向上的面上，所測到的E2聲子的半值寬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，由于優(yōu)異的晶體質(zhì)量，在情況⑴下，為 5%或者更少，優(yōu)選為3%或者更少，進(jìn)一步優(yōu)選為2%或者更少，在情況(ii)下為5 %或者更少，優(yōu)選為3 %或者更少，進(jìn)一步優(yōu)選為2 %或者更少。關(guān)于顯微拉曼圖譜測量，參引上面的介紹。優(yōu)選實施方式和實施例的介紹下面，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式和實施例進(jìn)行介紹，但是所述實施方式和實施例被認(rèn)為是非局限性的。而它們僅是用于對本發(fā)明進(jìn)行闡述，并且對于專業(yè)人士而言，在所附 權(quán)利要求的范圍內(nèi)可行的變動方案和更改方案變得清楚。在HVPE-設(shè)備中，向III族材料(在這里例如為鎵源中的鎵)添加少量的摻雜物質(zhì) (例如在這里為硅)。硅的濃度低于1%，也就是處于硅在鎵中能夠容易地調(diào)整的溶解度范 圍內(nèi)。使用外來襯底或者III-N襯底作為起始襯底或者種子襯底，其中，作為可能的襯底形 式，也包括如下所謂的模板，對于所述模板，在襯底上以分別不依賴于材料種類和沉積途徑 的方式沉積一種或者多種中間層材料。優(yōu)選使用III-N襯底，例如GaN襯底，其具有> 5cm 的直徑且具有(0001)取向，進(jìn)一步優(yōu)選具有襯底表面相對于精確的(0001)平面的輕微的 傾斜，例如為大約0. 3或者0. 6度。在反應(yīng)器和鎵源升溫時，硅在鎵中溶解。所述源的溫度在生長期間處于 800°C-900°C的范圍內(nèi)，由此，硅完全地溶解。在達(dá)到生長溫度(也就是在較低的溫度時) 之前，優(yōu)選已經(jīng)可以時間上預(yù)置性地通入如下的氣氛，所述氣氛包括一種或多種氣體，而至 少一種含N的氣體，優(yōu)選至少三種氣體為氫、氮以及氨。特別地，為了使表面穩(wěn)定而通入氨 氣。在達(dá)到生長溫度之后，III-N大塊晶體生長通過在鎵源之上或者穿過鎵源通入氯化氫流 開始。這意味著，例如對于GaN大塊晶體生長的情況，氯化氫氣體與鎵-硅混合物發(fā)生反應(yīng) 并且在此產(chǎn)生氯化鎵和氯化硅。氯化鎵相對于氯化硅的比例可以基于不同的反應(yīng)動力學(xué)而 與源中的鎵-硅比例發(fā)生偏差，但是氣相中的該比例正比于熔體內(nèi)的該比例。于是，氯化鎵 和氯化硅可以被引導(dǎo)至襯底，在那里氯化鎵和氯化硅與氨反應(yīng)生成摻雜有硅的feiN。晶體內(nèi) 硅的濃度也可以通過源中硅的濃度來控制。摻雜物質(zhì)的根據(jù)本發(fā)明的摻入的優(yōu)點在于，在 生長實驗進(jìn)行期間總是把相同濃度的摻雜物質(zhì)摻入到晶體中，因為該濃度是由源預(yù)定的。 此外，鎵和摻雜物質(zhì)共同地在僅一根通向生長區(qū)域的管中被引導(dǎo)，由此，可以特別均一地?fù)?入。如果與之相反，在常見的摻雜中，摻雜物質(zhì)和III族材料以分開的路徑到達(dá)生長區(qū)域， 則在生長前沿始終出現(xiàn)局部的波動并由此相應(yīng)地?fù)诫s物質(zhì)相對于III族-和/或相對于N 的比例承受局部的波動。圖1以截面圖示意性地示出HVPE-設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的示例，本發(fā)明可以使用到設(shè) 備上。HVPE-設(shè)備20包括玻璃反應(yīng)器21、圍繞玻璃反應(yīng)器的多區(qū)爐22、由箭頭表示的氣體 供應(yīng)裝置23、23’，以及由箭頭表示的泵氣-和排氣系統(tǒng)對。模板16在襯底架沈上通過卸 載-和加載法蘭25被帶入反應(yīng)器21。之后，利用泵氣-和排氣系統(tǒng)24，反應(yīng)器可以被帶至 所希望的工藝壓力，適當(dāng)?shù)氖窃?lt; 1000毫巴的范圍內(nèi)，例如為大約950毫巴。多區(qū)爐具有 第一區(qū)22A和第二區(qū)22B，憑借第一區(qū)22A確定在襯底表面上的生長溫度，以及憑借第二區(qū) 22B確定鎵-皿觀區(qū)域內(nèi)的溫度。通過氣體供應(yīng)裝置23、23’把H2和/或隊作為載體氣 體進(jìn)氣到反應(yīng)器中。為了在原位生成氯化鎵和氯化硅，位于feiSi-皿中的(iaSi通過調(diào)整多 區(qū)爐22的區(qū)22B內(nèi)合適的溫度(例如在大約850°C )而被加熱并且與HCl發(fā)生反應(yīng)，所述 HCl來自氣體供應(yīng)裝置23，并與H2/N2-載體氣體一起以相匹配的氣體混合比例和合適的流 動速率流入。在原位生成的由氯化鎵和氯化硅組成的混合物共同由流入管23的末端開口 流入反應(yīng)器21中，并且在那里與NH3相混合，所述NH3來自流入管23’，并與H2/N2-載體氣 體混合物一起以相匹配的氣體混合比例和合適的流動速率流入，用以調(diào)整所希望的NH3分 壓為例如大約6到7 · 103pao如在圖1下方的溫度草圖里1050°C。在該示例中，在襯底架上沉積摻雜有Si的GaN。圖5以截面圖示意性地示出垂直的HVPE-設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的示例，本發(fā)明同樣可 以使用到該設(shè)備上。垂直的HVPE-反應(yīng)器30具有如下組件，該組件本質(zhì)上相應(yīng)于圖1中所 示出的HVPE-設(shè)備20的水平結(jié)構(gòu)，包括垂直的反應(yīng)器壁31、襯底或者模板37，所述襯底或 者模板37被保持在感受器(Susz印tor) 36上并且在其上III-N大塊晶體外延生長。圍繞 著反應(yīng)器壁31設(shè)置有爐子(未示出)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有多區(qū)爐，用以選擇性地對反應(yīng)器的確 定垂直區(qū)域進(jìn)行升溫。感受器36在其一側(cè)被固定在感受器保持裝置36A上。氣體流輸送 管33首先把HCl和載體氣體(例如H2和N2)導(dǎo)入源38的容器中，III族材料-鎵以與摻 雜物質(zhì)Si混合的形式被預(yù)置于在源38的容器中。隨后，含有氯化鎵和氯化硅的反應(yīng)氣體 的混合物通過其它輸送管33A導(dǎo)入反應(yīng)器中。對于NH3和載體氣體(例如H2和N2,見下方 兩個較靠外的箭頭33’)的氣體流輸送負(fù)責(zé)III-N晶體的N-組分的流入。氣體流出口(見 上方較靠外的箭頭34)導(dǎo)出廢氣。如所述HVPE-設(shè)備在圖1和5中所示出地，可以實施在HVPE-設(shè)備的水平和垂直 結(jié)構(gòu)上任意的變動方案和改動方案。如果選擇諸如Te、Fe、Mg或者Si的另一種摻雜物質(zhì)或者這些摻雜物質(zhì)的混合物代 替硅，則其代替硅被添加給鎵。如果代替摻雜的GaN層而應(yīng)當(dāng)沉積摻雜的(Ga，Al，In)N層、 (Ga，Al) N層、或者(Ga, In) N層，則在HVPE-設(shè)備20或者30中設(shè)置有附加的Al-皿和/或 In-皿或者說Al-容器和/或In-容器以及相應(yīng)的流入管(在圖1和5中未示出)。于是， 摻雜物質(zhì)的摻入可以根據(jù)在III族元素中的溶解度發(fā)生在一個或不同的III-源中。相應(yīng) 的氯化鋁和/或氯化銦到反應(yīng)器中的流入例如可以通過HCl在例如H2Z^2的合適載體氣體 中的進(jìn)流，對于( ，類似于圖1示出地利用流入管23進(jìn)行，或者如在圖5中示出地利用流入 管系統(tǒng)33/33A進(jìn)行。具有例如200 μ m或者更多，優(yōu)選在300至30000 μ m或者更多的范圍中的厚度范 圍的厚的摻雜層可以以這種方式有效地并且以非常好的摻雜均一性被獲得。所培養(yǎng)的摻雜III-N大塊晶體通常在諸如外圓磨削或取向的一個或多個工藝步 驟之后優(yōu)選通過線切割被分割。摻雜的III-N襯底適當(dāng)?shù)卦谄渌に嚥襟E后被獲得，所述 工藝步驟例如對平面或槽的研磨、打磨、弄圓棱角、磨削，退火以及各種最終凈化步驟。在 此，研磨步驟和打磨步驟通常為多級工藝。所培養(yǎng)的摻雜III-N大塊晶體以及通過后續(xù)工藝步驟獲得的III-N襯底這時由于 摻雜物質(zhì)的所介紹的摻入而顯示出摻雜物質(zhì)在生長方向上或也在與之垂直的平面內(nèi)極其 均一的分布。在測量技術(shù)上，所述分布例如可以借助顯微拉曼測量而被采集。于是，例如在平行 于生長平面的面上或在生長方向上的面上的掃描中，LPP+-模式的頻率的標(biāo)準(zhǔn)偏差是對于 平行于生長平面或在生長方向上的摻雜均一性的量度。大塊晶體在生長方向上的摻雜均一 性又可以優(yōu)選借助各個襯底的LPP+-模式的頻率的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差來確定，所述各個襯 底由相應(yīng)的大塊晶體獲得。在特別的實施例中，具有50與60mm之間的直徑的GaN襯底被傳送到Aixtron LP-HVPE-反應(yīng)器中。III族源被配以鎵，向鎵中添加0. 的硅。在襯底上生長出具有數(shù)毫 米厚度的大塊摻雜GaN-晶體。HVPE工藝?yán)缭?040°C到1075°C的溫度時以及在900到1000毫巴的壓力時，以大約為50的V/III-比例以及以大約50%氫與50%氮的載體氣體組 成而發(fā)生。生長速率為 220 μ m/h以及可以借助穿過( 源/在( 源之上的氯化氫氣體 流得以控制。顯微拉曼測量以532nm的激光激發(fā)波長(頻率加倍的Nd: YAG-激光)、3毫瓦的激 發(fā)功率以及利用Jobin Yvon的LabramSOOHR光譜儀來實施，其中激光束借助顯微光學(xué)裝置 以 1 μ m的輻射直徑聚焦到試樣上。光譜儀附加地借助Ne-等離子束進(jìn)行校準(zhǔn)。測量在反 向掃描圖形(RUckstreugeometrie)中實施，其中，偏振器位置如此選取，即可以探測到LPP+ 模式。在對表面的掃描中，在χ和y方向上的步寬為 2. 5mm。邊緣余量距晶片邊緣2mm。 在對垂直于表面的晶片縫隙面的掃描中，在ζ方向上的步寬為 10 μ m。&聲子以及LPP+ 模式的頻率和半值寬度通過洛侖茲線形分析來確定。此外，測量在反向掃描圖形中這樣實施，使得偏振器位置如此選取，S卩，可以探測 到氏聲子[對表面的掃描z(y x/y)-z;對縫隙面的掃描y(x x)_y]。E2聲子的頻率和半 值寬度通過洛侖茲線形分析來確定。MDP測量以35Inm的激光激發(fā)波長以及 50 μ m的輻射直徑實施。光電導(dǎo)性信號 借助微波光譜儀/共振器通過微波范圍內(nèi)對吸收表現(xiàn)的影響來產(chǎn)生。在此， 1. 5kHz的激 光被周期性地中斷并且所述信號利用常用的鎖定技術(shù)進(jìn)行探測。在對表面的掃描中，在χ 和y方向上的步寬為 2. 5mm。邊緣余量距晶片邊緣2mm。顯微光致發(fā)光測量在室溫093K)下實施。激發(fā)功率發(fā)出具有325nm發(fā)射波 長的 HeCd-激光。激發(fā)功率的密度為 3W/cm2 (Schubert et al.，Appl. Phys. Lett. 71pp 921(1997))。在對表面的掃描中，在χ和y方向上的步寬為 2. 5mm。邊緣余量距晶片邊緣 2mm ο
權(quán)利要求
1.摻雜的III-N大塊晶體，其特征在于，具有選自下述參數(shù)(a)至(c)的均一性參數(shù)(a)在顯微拉曼圖譜中，(i)在平行于生長平面的面上和/或 ( )在生長方向上的面上， LPP+模式的所測得的頻率位置的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在情況(i)下為5%或者更少， 在情況(ii)下為10%或者更少；(b)在MDP圖譜中，(i)在平行于生長平面的面上和/或 ( )在生長方向上的面上， 光電導(dǎo)性信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在情況(i)下為5%或者更少， 在情況(ii)下為10%或者更少；(c)在顯微光致發(fā)光圖譜中，(i)在平行于生長平面的面上和/或 ( )在生長方向上的面上， D0X躍遷的線寬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在情況(i)下為5%或者更少， 在情況(ii)下為10%或者更少。
2.自支撐的、摻雜的III-N襯底，其特征在于，具有選自下述參數(shù)(a)至(c)的均一性 參數(shù)(a)在顯微拉曼圖譜中，(i)在平行于生長平面的面上和/或 ( )在生長方向上的面上， LPP+模式的所測得的頻率位置的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在情況(i)下為5%或者更少， 在情況(ii)下為5%或者更少；(b)在MDP圖譜中，(i)在平行于生長平面的面上和/或 ( )在生長方向上的面上， 光電導(dǎo)性信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在情況(i)下為5%或者更少， 在情況(ii)下為5%或者更少；(c)在顯微光致發(fā)光圖譜中，(i)在平行于生長平面的面上和/或 ( )在生長方向上的面上， D0X躍遷的線寬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在情況(i)下為5%或者更少， 在情況(ii)下為5%或者更少。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜的III-N大塊晶體或者根據(jù)權(quán)利要求2所述的自支撐 的、摻雜的III-N襯底，其中，在顯微拉曼圖譜中， (i)在平行于生長平面的面上和/或 ( )在生長方向上的面上， E2聲子的所測得的半值寬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在情況(i)下為5%或者更少， 在情況(ii)下為5%或者更少。
全文摘要
本發(fā)明涉及摻雜的III-N大塊晶體和自支撐的、摻雜的III-N襯底，其中III代表周期表第III主族的、選自Al、Ga和In的至少一種元素，N代表氮。在所述摻雜的III-N大塊晶體和自支撐的、摻雜的III-N襯底中，摻雜物質(zhì)分別在生長方向上以及在垂直于生長方向的生長平面內(nèi)非常均一地分布。相應(yīng)地，可以在生長方向上以及在垂直于生長方向的生長平面內(nèi)提供載流子濃度和/或比電阻的非常均一的分布。此外，還可以獲得非常好的晶體質(zhì)量。
文檔編號C30B25/20GK102140696SQ20101062304
公開日2011年8月3日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者弗蘭克·哈貝爾, 彼得·布魯克納, 貢納爾·萊比戈, 費迪南德·肖爾茨 申請人:夫萊堡復(fù)合材料公司