氮化物半導體結構以及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的氮化物半導體結構生長出h-BN薄膜或者t-BN薄膜(12)以及纖鋅礦型AlxGa1-xN(x＞0)薄膜(14)作為緩沖層，在其上形成單晶纖鋅礦型AlGaInBN薄膜(13)。GaN、AlGaN、AlN等為具有sp3鍵的纖鋅礦型結構，相對于此，h-BN、t-BN為具有sp2鍵的石墨型結構，而晶體結構完全不同。因此，以往沒能考慮到能夠在石墨型h-BN薄膜上生長纖鋅礦型AlGaInBN薄膜。與此相對，當在石墨型氮化硼薄膜(12)上形成纖鋅礦型AlxGa1-xN(x＞0)薄膜(14)作為緩沖層時，可以在其上生長出GaN等纖鋅礦型AlGaInBN(13)氮化物半導體結構。
【專利說明】氮化物半導體結構以及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氮化物半導體結構及其制作方法。
【背景技術】
[0002]纖鋅礦型AlGaInBN具有從0.7eV至6.2eV的非常大的直接躍遷型帶隙，可以通過形成異質結而形成量子阱結構或二維電子氣。進而，GaN的介質擊穿電場強度為
3.3 X IO6V / cm，與GaAs相比具有8倍左右大的值，并且具有高飽和電子速度。由于這些優(yōu)良的特性，纖鋅礦型AlGaInBN在以下3個領域中得到應用并實用化。
[0003](I)最初，存在借助于纖鋅礦型AlGaInBN的從藍色到綠色的可見光區(qū)域的發(fā)光二極管(LED)。該LED具有低功耗、長壽命、小型這樣的特征，在信號機、電子告示板、顯示器的背光燈、LED顯示器、各種照明、感光用光源等中得到廣泛實用化。此外，由于纖鋅礦型AlGaInBN的半導體激光(LD)與其他的激光相比小型且功耗少，可以以低價制造，因此作為游戲機或下一代光盤光源被廣泛實用化。
[0004](2)接著，存在使用了纖鋅礦型AlGaInBN的高頻高輸出器件。例如，AlGaN / GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)由于二維電子氣的高載流子(carrier)濃度和高電子飽和速度、以及高介質擊穿電場，而作為毫米波帶的高頻高輸出晶體管，作為移動電話的基站用器件正在得到實用化。
[0005](3)進而，存在使用纖鋅礦型AlGaInBN的高效太陽能電池。氮化物半導體為寬帶隙半導體，可以吸收太陽光的幾乎全域的光。此外，通過設為異質結構，可以實現(xiàn)超高效太陽能電池。
[0006]以往，纖鋅礦型AlGaInBN在藍寶石基板上生長。就藍寶石基板而言，價格比較低，并且基板面積大、結晶性優(yōu)良、具有絕緣性，在上述器件應用中也得到廣泛使用。然而，在纖鋅礦型AlGaInBN與藍寶石基板之間，由于存在較大的的晶格不匹配和熱膨脹系數(shù)之差，因此難以生長出GaN、AIN、AlGaN等單晶纖鋅礦型氮化物半導體。
[0007]為了解決該問題，已提出如下方案:在藍寶石基板上生長緩沖層，在該緩沖層上進行生長。作為緩沖層，提出了如下方法:在低溫下生長AlN層的方法(稱為“LT-A1N”。)、在低溫下生長GaN層的方法(稱為“LT-GaN”。)、以及通過ECR等離子體濺射生長Al2O3 /AlON / AlN / Al2O3多層膜的方法(稱為“A10N”)。
[0008]LT-AlN是這樣的方法:使用有機金屬氣相生長裝置(MOCVD)，在500°C左右的低溫下形成薄的非晶體AlN層作為緩沖層，對該緩沖層在1000°C左右的高溫下進行退火，在退火的AlN層上生長GaN等氮化物半導體(參照非專利文獻I)。已報道，通過LT-A1N，在藍寶石基板上生長單晶且無裂紋的聞品質GaN。
[0009]LT-GaN是這樣的方法:與LT-AlN同樣地使用M0CVD，在500°C左右的低溫下形成薄的非晶體GaN層作為緩沖層，在1000 V左右的高溫下，對該緩沖層進行退火，在退火的GaN層上使GaN等氮化物半導體生長(參照非專利文獻2)。已報道，通過LT-GaN，在藍寶石基板上生長單晶且聞遷移率的聞品質GaN。[0010]AlON是這樣的方法:通過ECR等離子體濺射，在藍寶石基板上生長A1203層、組成梯度的AlON層、AlN層、以及Al2O3層的多層膜作為緩沖層，在該緩沖層上，通過MOCVD使GaN生長(參照非專利文獻3)。已報道，通過使用本方法，可以生長平坦且高品質的GaN。
[0011]此外，為了實現(xiàn)無論何時何地都能夠使用借助于纖鋅礦型AlGaInBN的LED或LD等發(fā)光設備的普及社會，需要在更大面積的或者更經濟的低價的能彎曲(可撓性)的基板上使纖鋅礦型AlGaInBN生長。然而，在這樣的基板上的生長是困難的。此外，在藍寶石基板或者碳化硅基板上生長如上述那樣的高頻高輸出器件的情況下，這些基板熱傳導率小存在散熱問題，該散熱問題大大限制器件特性。雖然希望在熱傳導率很大的例如銅基板上的生長，但在這樣的基板上的生長是困難的。進而，由于預料到太陽能電池在屋外使用、或在大面積且能彎曲的場所使用，因此理想的是在大面積的或者經濟低價的能彎曲的基板、透明的塑料或者玻璃基板等上生長，但是，根據(jù)現(xiàn)有的技術，不可能使太陽能電池生長在這樣的基板上。
[0012]為了解決這樣的問題，提出并研究了如下方案:將在藍寶石基板或者碳化硅基板上生長的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜從藍寶石基板或者碳化硅基板分離，轉印到適合用途的
第二基板上。
[0013]纖鋅礦型AlGaInBN薄膜可以利用氣相生長法(VPE)或M0CVD，生長在藍寶石基板或者碳化硅基板上。作為從藍寶石基板或者碳化硅基板，分離出利用VPE法或者MOCVD法生長的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜，轉印到第二基板上的方法，提出了 2種方法。一種是這樣的方法:對在藍寶石基板上的低溫生長GaN緩沖層上生長的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜，照射波長為248nm的準分子激光等，熱熔融與藍寶石基板交界的GaN，從藍寶石基板分離纖鋅礦型AlGaInBN薄膜。分離的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜被轉印到第二基板上。將該方法稱為“激光剝離”(參照非專利文獻4)。另一種是這樣的方法:使可化學蝕刻的氮化鉻(CrN)或氧化鋅(ZnO)緩沖層在藍寶石基板上生長，在該緩沖層上生長纖鋅礦型AlGaInBN薄膜，通過生長后的化學蝕刻，對存在于界面的緩沖層進行蝕刻，從藍寶石基板分離纖鋅礦型AlGaInBN薄膜。分離的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜被轉印到第二基板上。將該方法稱為“化學剝離”(參照非專利文獻5、6)。
[0014]CrN是這樣的方法:使用濺射法，生長在藍寶石基板上，在該CrN上，使用MOCVD，生長GaN等氮化物半導體(非專利文獻5)。通過將該樣品浸潰于以高氯酸為基礎的CrN蝕刻溶液中，從而CrN犧牲層被化學蝕刻，GaN等氮化物半導體薄膜從藍寶石基板分離。
[0015]ZnO是這樣的方法:使用脈沖激光堆積法生長在藍寶石基板上，在該ZnO上，使用M0CVD，生長GaN等氮化物半導體(非專利文獻6)。通過將該樣品浸潰于稀釋的氯化氫中，從而ZnO犧牲層被化學蝕刻，GaN等氮化物半導體薄膜從藍寶石基板分離。
[0016]進而，纖鋅礦AlGaInBN也在硅(Si)基板上生長。Si基板由于是低價、并且可以實現(xiàn)大面積基板，結晶性優(yōu)良，因此在上述LED器件應用中使用。然而，在Si基板上的LED中，從發(fā)光層的多重量子阱發(fā)的光在Si基板上被吸收，其結果是，存在Si基板上LED的光取出效率顯著降低的問題。進而，在Si基板上的LED中，為了抑制Si基板與GaN的回熔蝕刻(meltback etching)和晶格不匹配,需要使纖鋅礦AlN層生長在Si基板上作為緩沖層。然而，纖鋅礦AlN層一般難以通過自補償效應來摻雜Si得到η型AlN層，存在難以使對未來大輸出LED必不可少的縱型LED生長在Si基板上這樣的問題。[0017]為了解決該問題,提出了在SOI (S1-on-1nsulator,絕緣層上覆娃)基板上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜的方案。SiO2及其上的Si犧牲層在生長后，被化學蝕刻、加以機械研磨。作為其結果，纖鋅礦AlGaInBN薄膜可以從SOI基板分離，轉印到具有高反射率的金屬基板。
[0018]SOI 是這樣的方法:使用 SIMOX (Separated by Implanted Oxgen,注氧隔離)法，生長在Si基板上，在該SOI上，使用M0CVD，生長GaN等氮化物半導體(非專利文獻7)。通過對該樣品進行機械研磨，浸潰于氫氧化鉀溶液中，從而SiO2及其上的Si犧牲層被化學蝕亥lj，GaN等氮化物半導體薄膜可以從Si基板轉印到具有高反射率的金屬基板上。
[0019]現(xiàn)有技術文獻
[0020]非專利文獻
[0021]非專利文獻I:H.Amano, N.Sawaki, 1.Akasaki, and Y.Toyoda, “Metalorganicvapor phase epitaxial growth of a high quality GaN film using an AlN bufferlayers，，，Applied Physics Letters，Vol.48，pp.353，1986。
[0022]非專利文獻2:S.Nakamura，“GaN Growth Using GaN Buffer Layer，，，JapaneseJournal of Applied Physics，Vol.30，pp.L1705-L1707，1991。
[0023]非專利文獻3:Κ.Kumakura and Τ.Makimoto, “Growth of GaN on sapphiresubstrates using novel buffer layers of ECR-plasma-sputtered A1203/graded_A10N/AlN/A1203，” Journal of Crystal Growth, Vol.292, ppD 155-158，2006。
[0024]非專利文獻4:W.S.Wong, T.Sands，and N.W.Cheung，“Damage-free separationof GaN thin films from sapphire substrates”Applied Physics Letters, Vol.72,pp.599，1998。
[0025]非專利文獻5 ；S.W.Lee, Jun-Seok Ha, Hyun-Jae Lee，Hyo-Jong Lee，H.Goto，T.Hanada, T.Goto, K.Fujii, M.W.Cho, and T.Yao，“Lattice strain in bulk GaNepilayers grown on CrN/sapphire template，，Applied Physics Letters，Vol.94,pp.082105-1，2009。
[0026]非專利文獻6:D.J.Rogers, F.H.Teherani，A.0ugazzaden，S.Gautier, L Divay,A.Lusson，0.Durand，F(xiàn).Wyczisk, G.Garry, T.Monteiro，M.R.Correira，M.Peres, A.Neves,D.McGrouther, J.N.Chapman, and M.Razeghi，“Use of ZnO thin films as sacrificialtemplates for metal organic vapor phase epitaxy and chemical lift-off ofGaN” Applied Physics Letters，Vol.91，071120-1，2007。
[0027]非專利文獻7:S.Tripathy, V.Κ.X.Lin, S.L Teo，A.Dadger，A.Diez，J.Biasing，and A.Krost,uInGaN/GaN light emitting diodes on nanoscale silicon oninsulator” Applied Physics Letters，Vol.91，pp.231109-1，2007。

【發(fā)明內容】

[0028]發(fā)明要解決的課題
[0029]在LT-AlN中，由于在低溫下堆積，因此AlN層為非晶體，需要優(yōu)化AlN層堆積時的基板溫度以及膜厚。此外，由于在500°C左右的低溫下堆積AlN層，接著在1000°C左右的高溫下生長GaN，因此需要進行大的溫度的升降，生長程序變得復雜。
[0030]此外，在LT-GaN中，由于與LT-AlN同樣地，在低溫下堆積，因此GaN層是非晶體，需要優(yōu)化GaN層堆積時的基板溫度以及膜厚。此外，由于在500°C左右的低溫下堆積GaN，接著在1000°C左右的高溫下生長GaN，需要進行大的溫度的升降，生長程序變得復雜。進而，就GaN而言，頻帶間隙是3.4eV，在使363nm以下的LED在高溫生長GaN上生長的情況下，在基板側會產生LED發(fā)光被吸收。
[0031 ] 此外，在AlON中，除了 GaN生長用MOCVD裝置以外，為了形成AlON層，還需要ECR等離子體濺射裝置。
[0032]此外，在激光剝離中，存在如下問題:激光剝離用裝置價格高、每一塊基板一個工序而生產率低、對纖鋅礦型AlGaInBN薄膜造成損傷而缺陷等增加等。
[0033]此外，在化學剝離中，需要用于使CrN緩沖層生長的RF濺射裝置，此外還存在如下問題:CrN緩沖層的堆積工序復雜、需要高氯酸的CrN蝕刻工序等。
[0034]此外，為了使ZnO犧牲層堆積，需要脈沖激光裝置(PLD)，此外還需要用于ZnO犧牲層生長的優(yōu)化。進而，為了分離GaN等氮化物半導體薄膜，還需要ZnO犧牲層的蝕刻溶液和蝕刻工序。
[0035]進而，為了使SOI基板成膜，需要SMOX裝置，為了對SiO2及其上的Si犧牲層進行蝕刻，還需要機械研磨、氫氧化鉀溶液和蝕刻工序。
[0036]本發(fā)明是鑒于這樣的問題而進行的，其目的在于，提供通過比現(xiàn)有技術更簡便的工序來制作在藍寶石基板上具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的方法以及利用該方法制作的氮化物半導體結構。
[0037]此外，本發(fā)明的另一目的在于，在用于將在藍寶石基板上生長的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜從該藍寶石基板分離，制作在第二基板上具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的方法中，改善現(xiàn)有技術中的工序的復雜性或成本高等問題。
[0038]此外，本發(fā)明的另一目的在于，提供設置在與藍寶石基板不同的基板上的、具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構。
[0039]此外，本發(fā)明另一目的在于，提供通過比現(xiàn)有技術更簡便的工序來制作能夠從藍寶石基板上、Si基板上、以及碳化硅(SiC)基板上分離的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的方法以及利用該方法制作的氮化物半導體結構。
[0040]用于解決課題的手段
[0041]為了實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的第一方案的特征在于其是一種氮化物半導體結構，該氮化物半導體結構的特征在于，還具備:石墨型氮化硼薄膜；以及上述石墨型氮化硼薄膜上的纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜；上述纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜上的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜。
[0042]此外，本發(fā)明的第二方案的特征在于，在第一方案中，還具備藍寶石基板，上述石墨型氮化硼薄膜以及上述纖鋅礦型AlxGahNU > O)薄膜構成上述藍寶石基板上的緩沖層。
[0043]此外，本發(fā)明的第三方案的特征在于，在第一或第二方案中，上述石墨型氮化硼薄膜是(0001)六方晶氮化硼薄膜或亂層氮化硼薄膜。
[0044]此外，本發(fā)明的第四方案的特征在于，在第三方案中，上述石墨型氮化硼薄膜具有一個原子層以上的膜厚。
[0045]此外，本發(fā)明的第五方案的特征在于，在第一至第四方案中，還具備:上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜上的多重量子阱、以及上述多重量子阱上的第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜。[0046]此外，本發(fā)明的第六方案的特征在于，在第一方案中，還具備除藍寶石基板以外的基板上的接合層，上述纖鋅礦型AlxGahNU > O)薄膜以及上述石墨型氮化硼薄膜構成緩沖層。
[0047]此外，本發(fā)明的第七方案的特征在于，在第六方案中，上述接合層是導電性的。
[0048]此外，本發(fā)明的第八方案的特征在于，在第一方案中，還具備:藍寶石基板；上述藍寶石基板上的纖鋅礦AlN ;纖鋅礦GaN薄膜或纖鋅礦AlGaN薄膜；以及上述纖鋅礦A1N、纖鋅礦GaN薄膜或纖鋅礦AlGaN薄膜上的纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜，上述纖鋅礦A1N、上述纖鋅礦GaN薄膜或上述纖鋅礦AlGaN薄膜構成上述藍寶石基板上的緩沖層，上述纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜、上述石墨型氮化硼薄膜和上述纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜構成上述緩沖層上的雙異質結構。
[0049]此外，本發(fā)明的第九方案的特征在于，在第八方案中，上述石墨型氮化硼薄膜為(0001)六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
[0050]此外，本發(fā)明的第十方案的特征在于，在第九方案中，上述石墨型氮化硼薄膜具有一個原子層以上的膜厚。
[0051]此外，本發(fā)明的第十一方案的特征在于，在第一方案中，還具備:Si基板、上述Si基板上的纖鋅礦AlN薄膜、以及上述纖鋅礦AlN薄膜上的纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜，上述纖鋅礦AlN薄膜構成上述Si基板上的緩沖層，上述纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜、上述石墨型氮化硼薄膜和上述纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜構成上述緩沖層上的雙異質結構。
[0052]此外，本發(fā)明的第十二方案是在第十一方案中所述的氮化物半導體結構，其特征在于，在第十一方案中，上述石墨型氮化硼薄膜為(0001)六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
[0053]此外，本發(fā)明的第十三方案的特征在于，在第十二方案中，上述石墨型氮化硼薄膜具有一個原子層以上的膜厚。
[0054]此外，本發(fā)明的第十四方案的特征在于，在第一方案中，還具備:SiC基板、和上述SiC基板上的纖鋅礦型AlxGahNU > O)薄膜，上述纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜、上述石墨型氮化硼薄膜和上述纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜構成上述SiC基板上的雙異層結構。
[0055]此外，本發(fā)明的第十五方案的特征在于，在第十四方案中，上述石墨型氮化硼薄膜為(0001)六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
[0056]此外，本發(fā)明的第十六方案的特征在于:在第十五方案中，上述石墨型氮化硼薄膜具有一個原子層以上的膜厚。
[0057]此外，本發(fā)明的第十七方案的特征在于，包括如下步驟:在藍寶石基板上生長緩沖層；以及在上述緩沖層上生長纖鋅礦型AlGaInBN薄膜制作氮化物半導體結構，上述緩沖層由上述藍寶石基板上的石墨型氮化硼薄膜及上述氮化硼薄膜上的纖鋅礦型AlxGai_xN(x >O)薄膜構成。
[0058]此外，本發(fā)明的第十八方案的特征在于，在第十七方案中，上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
[0059]此外，本發(fā)明的第十九方案的特征在于，在具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的制作方法中包括如下步驟:在藍寶石基板上生長緩沖層；在上述緩沖層上生長纖鋅礦型AlGaInBN薄膜；以及將上述緩沖層以及上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜從上述緩沖機械地分離，制作具有上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的上述氮化物半導體結構，上述緩沖層由上述藍寶石基板上的石墨型氮化硼薄膜及上述石墨型氮化硼薄膜上的纖鋅礦型AlxGa^xN(X > O)薄膜構成。
[0060]此外，本發(fā)明的第二十方案的特征在于，在第十九方案中，上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
[0061]此外，本發(fā)明的第二十一方案的特征在于，在第二十方案中，上述石墨型氮化硼薄膜具有至少一個原子層以上的膜厚。
[0062]此外，本發(fā)明的第二十二方案的特征在于，在從第十九至第二十一方案中，還包括如下步驟:在上述分離前，使上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜接合于第二基板上的接合層。
[0063]此外，本發(fā)明的第二十三方案的特征在于，在從第十九至第二十一方案中，還包括如下步驟:在上述分離前，在上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜上進一步生長第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜；以及使上述第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜接合于第二基板上的接合層。
[0064]此外，本發(fā)明的第二十四方案的特征在于，在從第十九至第二十一方案中，還包括如下步驟:在上述分離后，使上述氮化物半導體結構的上述緩沖層接合于第二基板上的接
口 /Z^ O
[0065]此外，本發(fā)明的第二十五方案的特征在于:在從第十九至第二十四方案中，上述第二基板是在藍寶石基板、絕緣性基板、在絕緣性基板上蒸鍍有金屬的基板、半導體基板、在半導體基板上蒸鍍有金屬的基板、金屬基板、能彎曲的基板、或者在能彎曲的基板上蒸鍍有金屬的基板中的任意一個 。
[0066]此外，本發(fā)明的第二十六方案的特征在于，在從第二十二至第二十五方案中，上述接合層為上述接合層與上述氮化物半導體結構以及上述接合層與上述第二基板能熱融著的金屬、或者上述接合層與上述氮化物半導體結構以及上述接合層與上述第二基板能化學粘接的粘著膠帶、或者上述接合層與上述氮化物半導體結構以及上述接合層與上述第二基板能化學粘接的粘接劑中的任意一個。
[0067]此外，本發(fā)明的第二十七方案的特征在于，在第二十二至第二十六方案中，上述接合層是電性的。
[0068]此外，本發(fā)明的第二十八方案是一種制作方法，其特征在于，包括如下步驟:在藍寶石基板上生長緩沖層；在上述緩沖層上生長雙異質結構；以及在上述雙異質結構上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜制作氮化物半導體結構，上述緩沖層由纖鋅礦A1N、纖鋅礦GaN薄膜或纖鋅礦AlGaN薄膜構成，上述雙異質結構由纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜、石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜構成。
[0069]此外，本發(fā)明的第二十九方案的特征在于，在第二十八方案中，上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
[0070]此外，本發(fā)明的第三十方案的特征在于，包括如下步驟:在Si基板上生長緩沖層，在上述緩沖層上生長雙異質結構，以及在上述雙異質結構上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜制作氮化物半導體結構，上述緩沖層由纖鋅礦AlN薄膜構成，上述雙異質結構由纖鋅礦型AlxGa1^xN(x > O)薄膜、石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜構成。
[0071]此外，本發(fā)明的第三十一方案的特征在于，在第三十方案中，上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
[0072]此外，本發(fā)明的第三十二方案是一種制作方法，其特征在于，包括如下步驟:在SiC基板上生長雙異質結構；以及在上述雙異質結構上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜制作氮化物半導體結構，上述緩沖層由纖鋅礦AlN薄膜構成，上述雙異質結構由纖鋅礦型AlxGahN (x> O)薄膜、石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜構成。
[0073]此外，本發(fā)明的第三十三方案的特征在于，在第三十二方案中，上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
[0074]發(fā)明效果
[0075]根據(jù)本發(fā)明，在作為石墨型氮化硼薄膜的h-BN薄膜或者t-BN薄膜上形成包含Al的氮化物半導體薄膜作為緩沖層時，可以在該緩沖層上生長GaN等纖鋅礦型AlGaInBN氮化物半導體結構。此外，可以提供通過比現(xiàn)有技術更簡便的工序來制作在藍寶石基板上具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的方法以及利用該方法制作的氮化物半導體結構。
[0076]此外，根據(jù)本發(fā)明，通過采用新的構成作為用于在藍寶石基板上生長纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的緩沖層，可以使緩沖層以及纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的從藍寶石基板的機械分離變得容易。由此，可以改善現(xiàn)有技術中的工序的復雜性或成本高等。
[0077]此外，根據(jù)本發(fā)明，首先，當在藍寶石基板上生長的緩沖層上，生長由纖鋅礦型AlxGa1^xN(x > O)薄膜、石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜構成的雙異質結構時，可以在該雙異質結構上生長GaN等纖鋅礦AlGaInBN薄膜。此外，當在Si基板上生長的緩沖層上，生 長由纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜和石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGa1J^x > O)薄膜構成的雙異質結構時,可以在該雙異質結構上生長GaN等纖鋅礦AlGaInBN薄膜。進而，當在SiC基板上，生長由纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜、石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGa1J^x > O)薄膜構成的雙異質結構時,可以在該雙異質結構上生長GaN等纖鋅礦AlGaInBN薄膜。在上述生長中，由于不需要除MOCVD裝置以外的生長裝置，在經濟方面具有很大的優(yōu)點。此外由于石墨型氮化硼薄膜層作為釋放層起作用，因此通過施加機械力，從而使GaN等纖鋅礦AlGaInBN薄膜從藍寶石基板、Si基板、SiC基板機械地分離。因此，也不需要化學蝕刻工序和蝕刻溶液。即，根據(jù)本手段，可以提供通過比現(xiàn)有技術更簡便的工序來制作在藍寶石基板、Si基板、SiC基板上具有能夠從基板分離的纖鋅礦AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0078]圖1是示出現(xiàn)有的藍寶石基板上的氮化物半導體結構的圖。
[0079]圖2A是示出在現(xiàn)有的藍寶石基板上生長的h-BN薄膜12的反射高能電子衍射(RHEED)像。
[0080]圖2B是在現(xiàn)有的藍寶石基板上生長的h-BN薄膜12的反射高能電子衍射(RHEED)像。
[0081]圖3是圖1的GaN薄膜13的表面照片。
[0082]圖4是在圖1的h-BN薄膜12上生長的纖鋅礦型GaN薄膜13的X射線衍射。
[0083]圖5是示出本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例1的圖。[0084]圖6是圖5的纖鋅礦型GaN薄膜13的表面照片。
[0085]圖7是圖5的纖鋅礦型GaN薄膜13的X射線衍射。
[0086]圖8是圖5的纖鋅礦型GaN薄膜13的GaN(10-11)面O X射線衍射極點圖。
[0087]圖9是示出本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例2的圖。
[0088]圖10是圖9的結構的光致發(fā)光光譜。
[0089]圖11是示出本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例3的圖。
[0090]圖12是圖11的結構的剖面透射式電子顯微鏡(TEM)像。
[0091]圖13是示出在藍寶石基板上設置的現(xiàn)有的氮化物半導體結構的圖。
[0092]圖14是示出現(xiàn)有的氮化物半導體結構及其轉印結果的圖。
[0093]圖15是示出借助于本發(fā)明的制作方法的具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的實施例4的圖。
[0094]圖16是用于說明實施例4的制作方法的圖。
[0095]圖17是示出實施例4的氮化物半導體結構的圖。
[0096]圖18是示出實施例4的單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14的X射線衍射的圖。
[0097]圖19是示出實施例4的單晶纖鋅礦型GaN薄膜13的拉曼散射光譜的圖。
[0098]圖20是示出實施例4的單晶纖鋅礦型GaN薄膜13和單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14的陰極發(fā)光光譜的圖。
[0099]圖21是示出借助于本發(fā)明的制作方法的具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的實施例5的圖。
[0100]圖22是示出實施例5的氮化物半導體結構的圖。
[0101]圖23是示出實施例5的轉印的多重量子阱的光致發(fā)光光譜的圖。
[0102]圖24是示出借助于本發(fā)明的制作方法的具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的實施例6的圖。
[0103]圖25是示出實施例6的氮化物半導體結構的圖。
[0104]圖26是示出實施例6的轉印的LED結構的順向電流電壓特性的圖。
[0105]圖27是示出借助于本發(fā)明的制作方法的具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的實施例7的圖。
[0106]圖28是示出實施例7的氮化物半導體結構的圖。
[0107]圖29是示出現(xiàn)有技術的藍寶石基板上的氮化物半導體結構的圖(非專利文獻6)。
[0108]圖30是現(xiàn)有技術的藍寶石基板上的氮化物半導體結構的2 θ /ωΧ射線衍射(非專利文獻6)。
[0109]圖31是本發(fā)明的藍寶石基板上的氮化物半導體結構的圖。
[0110]圖32是圖31的纖鋅礦GaN薄膜13的表面照片。
[0111]圖33是圖31的纖鋅礦GaN薄膜13的原子間力顯微鏡像。
[0112]圖34是圖31的纖鋅礦GaN薄膜13、纖鋅礦AlN薄膜31、藍寶石基板11是2 Θ /ω X射線衍射。
[0113]圖35Α是圖31的纖鋅礦GaN薄膜13的X射線衍射(Phi掃描)。
[0114]圖35Β是圖31的藍寶石基板11的X射線衍射(Phi掃描)。
[0115]圖36是本發(fā)明的(Ill)Si基板上的氮化物半導體結構。[0116]圖37是圖36的纖鋅礦GaN薄膜13、纖鋅礦AlN緩沖層31、(Ill)Si基板32的2 Θ /ω X射線衍射。
[0117]圖38Α是圖36的纖鋅礦GaN薄膜13的X射線衍射(Phi掃描)。
[0118]圖38Β是圖36的(Ill)Si基板32的X射線衍射(Phi掃描)。
[0119]圖39是本發(fā)明的6H_SiC基板上的氮化物半導體結構。
[0120]圖40是圖39的纖鋅礦GaN薄膜13的原子間力顯微鏡像。
[0121]圖41是圖39的纖鋅礦GaN薄膜13、纖鋅礦AlN薄膜31、6H-SiC基板34的2 Θ /ω X射線衍射。
[0122]圖42Α是圖39的纖鋅礦GaN薄膜13的X射線衍射(Phi掃描)。
[0123]圖42Β是圖39的6H_SiC基板34的X射線衍射(Phi掃描)。
【具體實施方式】
[0124]以下，參照附圖對于本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
[0125]本發(fā)明的氮化物半導體結構是生長h-BN薄膜或者t-BN薄膜以及纖鋅礦型AlxGa1^xN(x > O)薄膜作為緩沖層，在該緩沖層上形成單晶纖鋅礦型AlGaInBN薄膜。h_BN雖然是與GaN、AlGaN、AlN等相同的氮化物，但是其晶體結構大大不同。GaN、AlGaN、AlN等為具有SP3鍵的纖鋅礦型結構，相對于此，h-BN為具有Sp2鍵的石墨型結構，晶體結構完全不同。因此，以往沒能考慮到能夠在石墨型h-BN薄膜上生長纖鋅礦型AlGaInBN薄膜。例如，當在h-BN薄膜上生長作為代表性的氮化物半導體的GaN薄膜時，無法得到單晶GaN薄膜，形成多晶GaN薄膜。關于t-BN也是同樣的。與此相對，當在作為石墨型氮化硼薄膜的h-BN薄膜或者t-BN薄膜上形成纖鋅礦型AlxGahNU > O)薄膜作為緩沖層時，可以在該緩沖層上生長GaN等纖鋅礦型AlGaInBN氮化物半導體結構。在此所謂“AlGalnBN”包括:作為二元氮化物半導體的GaN、AIN、InN, BN ;作為三元氮化物半導體的AlGaN、InGaN, BGaN,Α1ΙηΝ、Α1ΒΝ、InBN ;作為四元氮化物半導體的AlGalnN、AlGaBN、AlInBN、GaInBN ;作為五元氮化物半導體的AlGalnBN。
[0126]使纖鋅礦型AlGaInBN薄膜生長后，將緩沖層以及該緩沖層上的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜從藍寶石基板機械地分離。構成緩沖層的氮化硼薄膜具有石墨型晶體結構，層間以范德華力結合。因此，可以從藍寶石基板容易機械地分離。
[0127]在作為纖鋅礦型AlGaInBN薄膜生長出GaN薄膜的情況下，在現(xiàn)有的激光剝離中，通過照射準分子激光，使藍寶石基板與GaN薄膜的界面的GaN熱分解來進行分離。在此，由于GaN的鍵能為2.2eV左右，因此需要照射激光，使溫度為900°C以上，熱分解GaN。與此相對，在本發(fā)明的緩沖層中，在藍寶石基板上生長六方晶氮化硼(h-BN)薄膜或者亂層氮化硼(t-BN)薄膜。在六方晶氮化硼中，具有Sp2鍵的BN層的層間通過范德華力相互結合。該范德華鍵的能量為70meV，與具有上述sp3鍵的GaN的鍵能相比為三十分之一以下，非常弱。因此，通過以某種形式給予外力，可以容易地從藍寶石基板分離。
[0128]然后，可以使分離的緩沖層以及該緩沖層上的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜(以下，在本說明書中稱為“具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構”。)接合于第二基板上并轉印。換言之，纖鋅礦`型AlGaInBN薄膜與緩沖層一起轉印到第二基板上。
[0129]作為轉印目標的“第二基板”，可以為:在藍寶石基板、玻璃等絕緣性基板，在絕緣性基板上蒸鍍有金屬的基板，硅、碳化硅、GaN、AlN等半導體基板，在半導體基板上蒸鍍有金屬的基板，銅、銀等金屬基板，塑料、紙等能彎曲的基板，在塑料、紙等上蒸鍍有金屬的基板。
[0130]“具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構”與“第二基板”通過接合層接合并轉印。作為接合層，可以是例如銅、低溫焊錫等金屬，導電性膠帶等膠帶，導電性粘接劑等粘接劑。在金屬的情況下，通過加熱，可以使接合層與上述氮化物半導體結構，以及接合層與第二基板融著。
[0131]在上述說明中，雖然在將氮化物半導體結構分離后，在第二基板的接合層上進行轉印，但是也可以先在接合于第二基板的接合層后，進行藍寶石基板的機械分離。特別是在這種情況下，作為第二基板，可以采用玻璃等透明絕緣性基板、塑料等能彎曲的基板、鋁基板等金屬基板，在該方面上，與現(xiàn)有技術之間存在較大的差異。在作為代表性的現(xiàn)有技術的激光剝離中，根據(jù)所使用的激光，藍寶石基板與GaN界面的溫度局部地達到900°C附近，當使上述那樣的基板為第二基板時導致熱劣化，因此無法使用。根據(jù)本發(fā)明，可以在室溫附近，機械地從藍寶石基板分離，可以將上述那樣的基板作為轉印目標基板使用。
[0132]根據(jù)本發(fā)明，首先，上述緩沖層堆積時的基板不需要對溫度以及膜厚進行以往那樣的優(yōu)化。此外，由于在例如1000°c以上的高溫下生長緩沖層，因此不需要基板溫度的升降，使生長程序大幅度簡單化。
[0133]進而，h-BN薄膜和Al組成為10%以上的AlGaN薄膜具有3.58?6.2eV的帶隙的半導體，對于具有346nm以上的發(fā)光波長的LED，在基板側不會產生LED的發(fā)光被吸收。此夕卜，由h-BN薄膜或者t-BN薄膜以及纖鋅礦型AlxGai_xN(X > O)薄膜構成的緩沖層由于使用氮化物半導體生長用MOCVD裝置來生長，因此不需要除MOCVD裝置以外的裝置，在經濟方面具有較大的優(yōu)點。
[0134]此外，根據(jù)本發(fā)明，不需要在現(xiàn)有的激光剝離或化學剝離中所需的高價的裝置，在經濟方面具有較大的效益。
[0135]此外，根據(jù)本發(fā)明，可以在對纖鋅礦型AlGaInBN薄膜不造成損傷的情況下，機械地進行上述氮化物半導體結構的從藍寶石基板的分離，與現(xiàn)有的激光剝離或化學剝離比較，使分離工序極其簡單化。進而，該機械分離工序可以在大氣中或者室溫中進行，在該方面，也可以實現(xiàn)工序的簡單化。
[0136]此外，雖然在轉印目標的第二基板上涂布或者蒸鍍接合層，轉印上述氮化物半導體結構，但是即使使轉印目標的第二基板為大面積基板，在設置接合層時也只需要一次工序，可以易于提聞生廣率。
[0137]進而，根據(jù)本發(fā)明，除了藍寶石、硅等大面積基板以外，可以在具有高熱傳導率的金屬、能彎曲的塑料或紙，以及透明的玻璃等上，進行纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的轉印。通過這樣的轉印，例如，通過使使用了纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的LED、LD等發(fā)光裝置轉印到大面積或者經濟低價、能彎曲(可撓性)的基板上，可以實現(xiàn)在哪里都能使用發(fā)光裝置的普及社會。此外，通過使使用了纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的HEMT等高頻高輸出器件轉印到熱傳導率大的銅基板等上，具有該器件特性大幅度得以提高的效果。此外，可以使使用了纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的高效太陽能電池轉印到大面積或者經濟低價的能彎曲的基板、透明的塑料或玻璃等上并使用。
[0138]此外，即使不將具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構轉印到第二基板上，只要對分離的氮化物半導體結構蒸鍍Ni / Au等金屬，然后進行厚度為100 μ m的Au鍍敷，以其本身也可以支撐分離的氮化物半導體結構。
[0139]此外，在上述的說明中，雖然將直接設于緩沖層上的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜作為接合面進行與第二基板的接合，但是在以下的實施例中顯示的那樣，希望注意到如下的方案也包括在本發(fā)明的范圍內:在直接設于緩沖層上的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜上設置量子阱結構、LED結構、HEMT結構等，將進一步設于纖鋅礦型AlGaInBN薄膜上的第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜作為接合面進行轉印。
[0140]此外，就本發(fā)明的氮化物半導體結構而言，生長由纖鋅礦型AlxGahN (x> O)薄膜、石墨型氮化硼(h-BN)薄膜和纖鋅礦型AlxGahN (x> O)薄膜構成的雙異質結構，在該雙異質結構上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜。
[0141]如上述那樣，GaN、AlGaN、AlN等由于其晶體結構與h-BN完全不同，因此以往沒能考慮到形成用纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜夾住石墨型h-BN薄膜的雙異質結構。但是，通過將作為原料的氨和三乙基硼供給到MOCVD裝置，在MOCVD裝置內使h_BN薄膜生長，可以生長出用纖鋅礦型AlxGal-XN(X > O)薄膜夾住h_BN薄膜的雙異型結構的薄膜，能夠在該雙異質結構的薄膜上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜。
[0142]此外，石墨型氮化硼是由B與N的sp2鍵形成的各層通過范德華力結合的層狀物質。各層由于通過范德華力結合，因而可以通過施加機械力來分離。因此，在對具有用纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜夾住h-BN薄膜的雙異層結構的薄膜，從一側面施加機械力的情況下，雙異層結構中的h-BN層作為用于分離兩側的纖鋅礦型AlxGahN(X > O)薄膜的釋放層起作用。
[0143]首先，由于上述雙異質結構利用MOCVD裝置來生長，因此不需要除了 MOCVD裝置以外的生長裝置，在經濟方面具有較大的優(yōu)點。此外，由于上述雙異質結構可以在1000°c附近的溫度下進行生長，因此不需要基板溫度的升降，使生長程序大幅度簡單化。此外，由于雙異質結構中的h-BN層如上述那樣作為釋放層起作用，因此在生長后，可以將纖鋅礦AlGaInBN薄膜從藍寶石基板、Si基板、SiC基板機械地分離，不需要化學蝕刻溶液和化學蝕亥IJ，使分離工序大幅度簡單化。
[0144]實施例1
[0145]圖1是現(xiàn)有的藍寶石基板上的氮化物半導體結構。首先將(0001)藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300Torr、氫氣氣氛、基板溫度為1080°C下進行熱清洗。接下來，通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下使(0001) h-BN薄膜12生長。h-BN薄膜12的膜厚為3nm。接下來，在h_BN薄膜12上，通過提供三甲基鎵和氨，在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型GaN薄膜13生長。纖鋅礦型GaN薄膜13的膜厚為0.6 μ m。
[0146]圖2A、圖2B是在現(xiàn)有的藍寶石基板上生長的h_BN薄膜12的反射高能電子衍射(RHEED)像。使電子線從藍寶石基板的[1-100]與[11-20]方位入射。RHEED顯示(1X1)
模式，從(1X1)計算的面內間隔為1.25A。由該間隔求出的a軸晶格常數(shù)為2.50A，與h-BN的a軸晶格常數(shù)一致。之后，(0001)h-BN在藍寶石基板上生長，h-BN與藍寶石的面內取向關系是，h-BN[ll-20] I I藍寶石[1-100]。
[0147]圖3是圖1的GaN薄膜13的表面照片。形成有獨立的GaN島，各島具有不同方位面。各GaN島不橫向生長，GaN薄膜13為多晶體，得不到平坦的表面。[0148]圖4是在圖1的h-BN薄膜12上生長的纖鋅礦型GaN薄膜13的X射線衍射。除了從藍寶石基板11的(0006)的衍射，還清楚地觀察到從纖鋅礦型GaN薄膜13的(0002)的衍射。然而，除了從纖鋅礦型GaN薄膜13的(0002)的衍射以外，還觀察到從纖鋅礦型GaN薄膜13的(10-10)、(10-11)、(10-12)的衍射，可知纖鋅礦型GaN薄膜13是多晶體。
[0149]圖5是本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例1。首先將(0001)藍寶石基板11導Λ MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300Torr、氫氣氣氛中，在基板溫度為1080°C下進行熱清洗。接下來，通過提供三乙基硼和氨，在基板溫度為1080°C下使(OOOl)h-BN薄膜12生長。h-BN薄膜12的膜厚是3nm。接下來，通過對h_BN薄膜12上，提供三甲基鋁、三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜14生長。纖鋅礦型AlGaN薄膜14的膜厚為0.3 μ m。h-BN薄膜12和纖鋅礦型AlGaN薄膜14構成緩沖層。通過對該新的緩沖層上，提供三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜” )13生長。纖鋅礦型GaN薄膜13的膜厚為2.0 μ m。
[0150]圖6是圖5的纖鋅礦型GaN薄膜13的表面照片。如上述那樣，在圖1的GaN薄膜13的表面照片(參照圖3)中，形成有各自具有不同方位面的獨立的GaN島，GaN薄膜13為多晶體，得不到平坦的表面。相比之下，圖6中所示的纖鋅礦型GaN薄膜13具有極平坦的表面。該結果表示，可以通過使用由h-BN薄膜12和AlGaN薄膜14構成的緩沖層，使平坦的單結晶纖鋅礦型GaN薄膜13生長。
[0151]圖7是圖5的纖鋅礦型GaN薄膜13的X射線衍射。可以分別清楚地觀察到從纖鋅礦型GaN薄膜13的(0002)衍射、以及從構成緩沖層的纖鋅礦型AlGaN薄膜14的(0002)
的衍射。單晶GaN薄膜13的c軸晶格常數(shù)是5.187A，無應變的纖鋅礦型GaN的c軸晶格常數(shù)近似于5.1855 A , c軸晶格應變求得為+ 0.0289%。作為緩沖層的AlGaN薄膜14
的c軸晶格常數(shù)是5.154 A，可知其是Ala 16Ga0.84N薄膜。由此可知，通過在藍寶石基板11
上示使用由h-BN薄膜12和纖鋅礦型AlxGahNU > O)薄膜14構成的緩沖層，可以使單晶(0001)纖鋅礦型GaN薄膜13生長。
[0152]圖8是圖5的纖鋅礦型GaN薄膜13的GaN(IO-1l)面的X射線衍射極點圖。在Φ = 0°時觀測不到衍射峰，由此可知未形成有傾斜域。另一方面，觀測到6個清楚的GaN(IO-1l)衍射峰,表示在GaN薄膜13中不存在其他的旋轉域。從該X射線衍射極點圖可知，藍寶石基板11與纖鋅礦型GaN薄膜13的面內取向關系是藍寶石[11-20] | |纖鋅礦型GaN[10- 10]。
[0153]由以上的表面觀察、X射線衍射、X射線衍射極點圖可知，以往作為能夠在h-BN薄膜上生長的代表性的氮化物半導體的GaN薄膜雖然是多晶GaN薄膜，但根據(jù)本發(fā)明，可以在藍寶石基板11上，生長由h-BN薄膜12和纖鋅礦型AlGaN薄膜14構成的緩沖層，在其上生長單晶纖鋅礦型GaN薄膜13。
[0154]在此，對于新的緩沖層的詳細內容，描述結果。如果構成緩沖層的h-BN薄膜12的厚度為一個原子層以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上使平坦且單晶的纖鋅礦型GaN薄膜13生長。同樣地，即使采用t-BN薄膜來代替構成緩沖層的h-BN薄膜，也可以使平坦且單晶的纖鋅礦型GaN薄膜13生長。如果構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為10%以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上使平坦且單晶的纖鋅礦型GaN薄膜13生長。此外，如果構成緩沖層AlGaN薄膜14的膜厚為0.1 μ m以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上使平坦且單晶的纖鋅礦型GaN薄膜13生長。此外，也可以使構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為從h_BN薄膜12上朝向單晶纖鋅礦型GaN薄膜13，呈10%至0%的梯度組成結構。
[0155]最后，對于在新的緩沖層c層上生長的纖鋅礦AlGaInBN薄膜進行描述。當構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為10%以上時，在該緩沖層上，可以使具有與緩沖層晶格匹配的單晶且平坦的表面的纖鋅礦AlN薄膜、纖鋅礦AlGaN薄膜生長，來代替纖鋅礦型GaN薄膜13。此外，當構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為10%以上時，在該緩沖層上，還可以使與該緩沖層晶格匹配的、或者晶格不匹配度為3%以下的單晶且平坦的纖鋅礦InAlN薄膜、纖鋅礦AlGaInN薄膜、以及纖鋅礦AlGaInBN薄膜生長，來代替纖鋅礦型GaN薄膜13，。
[0156]實施例2
[0157]圖9是本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例2。首先，將(0001)藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300Torr、氫氣氣氛中，于基板溫度為1080°C下，進行熱清洗。接下來，通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下使(OOOl)h-BN薄膜12生長。h-BN薄膜12的膜厚為3nm。接下來，通過對h_BN薄膜12上，提供三甲基鋁、三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型Alai6Gaa84N薄膜14生長。纖鋅礦型Ala 16GaQ.84N薄膜14的膜厚為0.3 μ m。這樣，在藍寶石基板11上生長由h-BN薄膜12和AlGaN薄膜14構成的緩沖層，在其上使InGaN量子阱結構生長。通過對該新的緩沖層上，提供三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)13A生長。纖鋅礦型GaN薄膜13A的膜厚為2.2 μ m。接下來，將基板溫度下降至730°C，使用三甲基銦、三乙基鎵、氨，在單晶GaN薄膜13A上使InGaN / GaN多重量子阱15生長。InGaN阱層的厚度為3nm，生長10個周期的量子阱。然后，將基板溫度再次升高至1050°C，使纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜” )13B生長作為帽層。
[0158]圖10是圖9的結構的光致發(fā)光光譜。為了僅激勵InGaN / GaN多重量子阱15，使用作為激勵波長為375nm的紫外激光，測定溫度為室溫，激勵強度為500 μ W。以往，在h_BN薄膜上生長的GaN薄膜是多晶GaN薄膜，從在該多晶體上生長的InGaN / GaN多重量子阱，無法根據(jù)光致發(fā)光測定來觀測到發(fā)光。然而，在圖9的結構中，當發(fā)光波長為435nm時，清楚地觀測到從InGaN / GaN多重量子阱15的發(fā)光。此外，在光致發(fā)光光譜中觀測到伴隨表面的平坦性的條紋(fringe)。
[0159]根據(jù)以上的光致發(fā)光，可知在藍寶石基板11上生長由h-BN薄膜12和纖鋅礦型AlGaN薄膜14構成的緩沖層，在該緩沖層上生長的單晶纖鋅礦型GaN薄膜13A上，能夠生長InGaN / GaN多重量子阱15。以往，作為在h_BN薄膜上生長的代表性的氮化物半導體的GaN薄膜為多晶GaN薄膜，無法生長InGaN / GaN多重量子阱。
[0160]在此，對于新的緩沖層的詳細內容，描述結果。如果構成緩沖層的h-BN薄膜12的厚度是一個原子層以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上，使InGaN /GaN多重量子阱15生長。同樣地，即使采用t-BN薄膜來代替構成緩沖層的h_BN薄膜，也可以使InGaN / GaN多重量子阱15生長。如果構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為10%以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上使InGaN / GaN多重量子阱15生長。此外，如果構成緩沖層的AlGaN薄膜14的膜厚為0.1ym以上，則可以在由h_BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上，使InGaN / GaN多重量子阱15生長。此外，也可以使構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為從h_BN薄膜12上朝向單晶纖鋅礦型GaN薄膜13A，呈10%至0%的梯度組成結構。
[0161]實施例3
[0162]圖11是本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例3。首先，將(0001)藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300Torr、氫氣氣氛中，于基板溫度為1080°C，進行熱清洗。接下來，通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下使(OOOl)h-BN薄膜12生長。h-BN薄膜12的膜厚為3nm。接下來，通過對h_BN薄膜12上，提供三甲基鋁、三甲基鎵、氨、硅烷，從而在基板溫度為1050°C下使Si摻雜纖鋅礦型Ala2Gaa8N薄膜16生長作為η型AlGaN薄膜。Si摻雜纖鋅礦型AlGaN薄膜16的膜厚為0.3 μ m。這樣，在藍寶石基板11上生長由h-BN薄膜12和Si摻雜Ala2Gaa8N薄膜16構成的緩沖層，在其上使LED結構生長。通過對Si摻雜纖鋅礦型Ala2Gaa8N薄膜16上，提供三甲基鎵、氨、硅烷，從而在基板溫度為1050°C下使Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)17生長作為η型GaN薄膜17。Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜17的膜厚為2.0 μ m。接下來，將基板溫度下降至730°C，使用三乙基銦、三乙基鎵、氨，在Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜17上使InGaN / GaN多重量子阱15生長。InGaN阱層的厚度為3nm，生長10個周期的量子阱。然后，將基板溫度再次升高至1050°C，使用三甲基鎵、氨、環(huán)戊二烯基鎂，使Mg摻雜纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)18生長作為P型GaN薄膜。Mg摻雜纖鋅礦型GaN薄膜18的膜厚為0.2 μ m。
[0163]根據(jù)霍爾效應測定，Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜17顯示η型，載流子濃度為2Χ 1018cm_3，遷移率為160cm2 / Vs, Mg摻雜纖鋅礦型GaN薄膜18顯示p型，載流子濃度為I X 1017cnT3，遷移率為 8cm2 / Vs0
[0164]圖12是圖11結構的剖面透射式電子顯微鏡(TEM)像。觀察到在藍寶石基板11上形成有Si摻雜Ala2Gaa8N薄膜16，并且可知在該Si摻雜Ala2Gaa8N薄膜16上形成有總膜厚為2.0 μ m的Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜17和Mg摻雜纖鋅礦型GaN薄膜18。
[0165]在此，對于新的緩沖層的詳細內容，描述結果。如果構成緩沖層的h-BN薄膜12的厚度為一個原子層以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上，使上述LED結構生長。同樣地，即使采用t-BN薄膜來代替構成緩沖層的h-BN薄膜，也可以使上述LED結構生長。如果構成緩沖層的AlGaN薄膜16的Al組成為10%以上，則可以在由h_BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上使上述LED結構生長。此外，如果構成緩沖層的AlGaN薄膜16的膜厚為0.1 μ m以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上，使上述LED結構生長。此外，也可以使構成緩沖層的AlGaN薄膜16的Al組成為從h_BN薄膜12上朝向單晶纖鋅礦型GaN薄膜17，呈10%至0%的梯度組成結構。
[0166]實施例4
[0167]圖13是設于藍寶石基板上的現(xiàn)有的氮化物半導體結構。首先，將(0001)藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300Torr、氫氣氣氛中，于基板溫度為1080°C，進行熱清洗。接下來，通過在基板溫度為550°C下提供三甲基鎵和氨，從而使膜厚為20nm的低溫GaN緩沖層19生長，然后通過將基板溫度升高至1050°C，提供三甲基鎵和氨，使纖鋅礦型GaN薄膜13生長。纖鋅礦型GaN薄膜13的膜厚為I μ m。[0168]接下來，參照圖14，對于纖鋅礦型GaN薄膜13的從藍寶石基板11的分離以及向第二基板的轉印進行說明。在轉印目標的藍寶石基板20上粘貼導電性兩面粘著膠帶21，在該導電性兩面粘著膠帶21上，以纖鋅礦型GaN薄膜13為接合面，與藍寶石基板11以及低溫GaN緩沖層19 一起粘貼纖鋅礦型GaN薄膜13。雖然嘗試了將纖鋅礦型GaN薄膜13從藍寶石基板11機械地分離，但未能實現(xiàn)。藍寶石基板11上的纖鋅礦型GaN薄膜13形成低溫GaN緩沖層19與化學穩(wěn)固的共價鍵。纖鋅礦型GaN薄膜13雖然通過粘接劑與導電性兩面粘著膠帶21物理接合，但是該結合力與上述共價鍵相比較弱。因此，無法將導電性兩面粘著膠帶21上的纖鋅礦型GaN薄膜13從藍寶石基板11分離，如果欲分離，則纖鋅礦型GaN薄膜13與藍寶石基板11 一起從導電性兩面粘著膠帶21分離，無法轉印到導電性兩面粘著膠帶21上。在這樣的結構中，需要現(xiàn)有的激光剝離或者化學剝離的方法。
[0169]在圖15中，示出具有利用本發(fā)明的制作方法的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的實施例4。在藍寶石基板(對應于“第二基板”)20上有導電性兩面粘著膠帶(對應于“接合層”)21，從藍寶石基板11分離的纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)13、和纖鋅礦型GaN薄膜13上的纖鋅礦型AlxGa^N (x > O)薄膜14及h_BN薄膜(對應于“石墨型氮化硼薄膜”)12被轉印到其上方。
[0170]參照圖16說明本發(fā)明的制作方法。首先，將藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300ΤΟ1 、氫氣氣氛中，在基板溫度為1080°C下進行熱清洗。
[0171]接下來，通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下使h-BN薄膜12生長。h-BN薄膜12的膜厚為3nm。
[0172]接下來，通過對該h-BN薄膜12上，提供三甲基鎵、三甲基鋁、氨，從而在基板溫度為1050°C下生長纖鋅礦型Alai6Gaa84N薄膜14，在纖鋅礦型Alai6Gaa84N薄膜14上，在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型GaN薄膜13生長。纖鋅礦型AlGaN薄膜14和纖鋅礦型GaN薄膜13的膜厚分別為0.3 μ m和2.0 μ m。以往，由于h_BN薄膜12是具有石墨型sp2鍵的晶體結構，纖鋅礦型GaN薄膜13是具有纖鋅礦型sp3鍵的晶體結構，因此不可能在h_BN薄膜12上生長單晶纖鋅礦型GaN薄膜13。
【發(fā)明者】們發(fā)現(xiàn)，可以在h_BN薄膜12上使單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14生長，在其上生長單晶纖鋅礦型GaN薄膜13。如果h_BN薄膜12的膜厚為一個原子層以上，則可以使平坦且單晶纖鋅礦型GaN薄膜13生長。此外，即使使用t-BN薄膜來代替h-BN薄膜12，也可以使平坦且單晶纖鋅礦型的GaN薄膜13生長。如果構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為10%以上，則可以在由h_BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上使單晶纖鋅礦型GaN薄膜13生長。此外，如果構成緩沖層的AlGaN薄膜14的膜厚為0.1ym以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上，使單晶纖鋅礦型GaN薄膜13生長。此外，也可以使構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為從h_BN薄膜12上朝向單晶纖鋅礦型GaN薄膜13，呈10%至0%的梯度組成結構。
[0173]接下來，同樣參照圖16，對于具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的轉印方法進行說明。在轉印目標的藍寶石基板20上粘貼導電性兩面粘著膠帶21，在其上以纖鋅礦型GaN薄膜13為接合面粘貼分離的上述氮化物半導體結構。嘗試將該氮化物半導體結構從導電性兩面粘著膠帶21機械地分離，結果是，單晶纖鋅礦型GaN薄膜13、單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14和h_BN薄膜12從藍寶石基板11分離，接合并轉印到藍寶石基板20上的導電性兩面粘著膠帶21。藍寶石基板11上的上述氮化物半導體結構由藍寶石基板11上、以及層間以范德華力結合的h-BN薄膜12接合。單晶纖鋅礦型GaN薄膜13通過導電性兩面粘著膠帶21和粘接劑物理接合，該結合力與上述范德華力相比較強。轉印的樣品的大小約5mm見方。
[0174]此外，也可以不通過轉印，而利用小鑷子等剝離圖17所示的具有單晶纖鋅礦型GaN薄膜13、單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14和h_BN薄膜12的氮化物半導體結構。
[0175]以下，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)顯示，利用本發(fā)明的制作方法，h-BN薄膜12、單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14和單晶纖鋅礦型GaN薄膜13可以在保持高品質的結晶性的情況下，從藍寶石基板11分離，并且接合、轉印到導電性兩面粘著膠帶21。
[0176]對于如圖15所示的根據(jù)本發(fā)明轉印的上述氮化物半導體結構的單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14表面而言，從借助于光學顯微鏡的觀察，在2~3mm的區(qū)域中觀測不到裂縫等，表面是平坦的。根據(jù)X射線衍射、拉曼散射和陰極發(fā)光，評價了轉印的單晶纖鋅礦型GaN薄膜13和單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14與轉印前相比結晶性幾乎相同。
[0177]首先，圖16所示的利用本發(fā)明的制作方法轉印的氮化物半導體結構的單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14的X射線衍射示于圖18。與轉印前的氮化物半導體結構的X射線衍射同樣地，分別清楚地觀測到從纖鋅礦型GaN薄膜13的(0002)衍射以及從纖鋅礦型AlGaN薄
膜14的(0002)的衍射。轉印的單晶纖鋅礦型GaN薄膜13的c軸晶格常數(shù)為5.1 855 A ,
無應變的纖鋅礦型GaN的c軸晶格常數(shù)接近于5.1 855 A，可知，單晶纖鋅礦型GaN薄膜13通過轉印而變成無應變。
[0178]接下來，將圖1 6所示的利用本發(fā)明的制作方法轉印的氮化物半導體結構的單晶纖鋅礦型GaN薄膜13的拉曼散射光譜示于圖19。與轉印前的拉曼散射同樣地，在567CHT1處、以及734CHT1處，分別清楚地觀測到纖鋅礦型GaN薄膜13的E2模式、以及其Al模式，與無應變的GaN薄膜的E2模式567(^^1模式734CHT1幾乎一致。由此可知，單晶纖鋅礦型GaN薄膜13通過轉印到導電性兩面粘著膠帶21而變成無應變。
[0179]接下來，將圖16所示的利用本發(fā)明的制作方法轉印的氮化物半導體結構的單晶纖鋅礦型GaN薄膜13和單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14的陰極發(fā)光光譜示于圖20。陰極發(fā)光的測定在室溫下進行，加速電壓為10kV。在332nm處清楚地觀測到從單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14的發(fā)光，并且在363nm附近也觀測到從單晶纖鋅礦型GaN薄膜13的發(fā)光。
[0180]從以上的借助于光學顯微鏡的表面觀察、X射線衍射、拉曼散射、陰極發(fā)光可知，h-BN薄膜12、單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14和單晶纖鋅礦型GaN薄膜13在保持高品質的結晶性的情況下，從藍寶石基板11分離、轉印到導電性兩面粘著膠帶21上。
[0181]最后，對于在本發(fā)明的緩沖層上生長的纖鋅礦AlGaInBN薄膜進行說明。當構成緩沖層的纖鋅礦型AlxGai_xN(x > O)薄膜14的Al組成為10%以上時，可以在該緩沖層上，使具有與緩沖層晶格匹配的單晶且平坦的表面的纖鋅礦AlN薄膜、纖鋅礦AlGaN薄膜生長，來代替纖鋅礦型GaN薄膜13。
[0182]此外，當構成緩沖層的纖鋅礦型AlxGa1J(X > O)薄膜14的Al組成為10%以上時，可以在該緩沖層上，也使與該緩沖層晶格匹配或晶格不匹配度為3%以下的單晶且平坦的纖鋅礦InAlN薄膜、纖鋅礦AlGaInN薄膜、以及纖鋅礦AlGaInBN薄膜生長，來代替纖鋅礦型GaN薄膜13。[0183]實施例5
[0184]在圖21中，示出具有利用本發(fā)明的制作方法的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的實施例5。首先，將(0001)藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300ΤΟ1 、氫氣氣氛中，于基板溫度為1080°C，進行熱清洗。接下來，通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下使(OOOl)h-BN薄膜12生長。h_BN薄膜12的膜厚為3nm。接下來，通過對h-BN薄膜12上提供三甲基鋁、三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型Ala2Gaa8N薄膜14生長。纖鋅礦型Ala2Gaa8N薄膜14的膜厚為0.3 μ m。這樣，在藍寶石基板11上生長由h-BN薄膜12和AlGaN薄膜14構成的緩沖層，在該新的緩沖層上使InGaN / GaN量子阱結構生長。通過對緩沖層上，提供三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)13A生長。纖鋅礦型GaN薄膜13A的膜厚為2.0 μ m。接下來，將基板溫度下降至730°C，使用三甲基銦、三乙基鎵、氨，在單晶纖鋅礦型GaN薄膜13A上使InGaN / GaN多重量子阱15生長。InGaN阱層的厚度為3nm，生長10個周期的量子阱。然后，將基板溫度再次升高至1050°C，通過提供三甲基鎵、氨使纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)13B生長作為帽層。
[0185]如果h-BN薄膜12的厚度為一個原子層以上，則可以在由h-BN薄膜12和AlGaN薄膜14構成的緩沖層上，使InGaN / GaN多重量子阱15生長。同樣地，也可以在使用t_BN薄膜來代替h-BN薄膜的緩沖層上，使InGaN / GaN多重量子阱15生長。如果構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為10%以上，則可以在由h_BN薄膜12和AlGaN薄膜14構成的緩沖層上，使InGaN / GaN多重量子阱15生長。此外，如果構成緩沖層的AlGaN薄膜14的膜厚為0.1 μ m以上，則可以在由h-BN薄膜12和AlGaN薄膜14構成的緩沖層上，使InGaN /GaN多重量子阱15生長。此外，也可以使構成緩沖層的AlGaN薄膜14的Al組成為從h_BN薄膜12上朝向單晶纖鋅礦型GaN薄膜13A，呈10%至0%的梯度組成結構。
[0186]接下來，在形成于轉印目標的藍寶石基板20上的100 μ m厚的金屬銦片22上，使作為帽層的纖鋅礦型GaN薄膜13B與金屬銦片22接觸，加熱至160°C左右。銦被熔化，兩者堅固地粘貼。因此，藍寶石基板11可以從h-BN薄膜12機械地分離，使從h-BN薄膜12至作為帽層的纖鋅礦型GaN薄膜13B的氮化物半導體結構轉印到藍寶石基板14上的金屬銦片22上。
[0187]此外，也可以不通過轉印，利用小鑷子等剝離圖22所示的實施例5的氮化物半導
體結構。
[0188]圖23是該轉印的多重量子阱的光致發(fā)光光譜。為了僅激勵InGaN / GaN多重量子阱15，作為激勵波長使用375nm的紫外激光，測定溫度為室溫，激勵強度為500 μ W。在現(xiàn)有的氮化物半導體結構時，只要不進行激光剝離或化學剝離，就無法像實施例4中所述的那樣，將InGaN / GaN多重量子阱從藍寶石基板分離，并轉印到第二基板。然而，根據(jù)本發(fā)明，可以使從h-BN薄膜12至作為帽層的纖鋅礦型GaN薄膜13B的氮化物半導體結構從藍寶石基板11機械地分離，并轉印到金屬銦片22上。該轉印的InGaN / GaN多重量子阱15中，在發(fā)光波長為435nm處，清楚地觀測到從InGaN / GaN多重量子阱15的發(fā)光。此外，在光致發(fā)光光譜中觀測到伴隨表面的平坦性的條紋。
[0189]由以上的光致發(fā)光，可知由在藍寶石基板11上生長的h-BN薄膜12、單晶纖鋅礦型AlGaN薄膜14、單晶纖鋅礦型GaN薄膜13A、InGaN / GaN多重量子阱15、作為帽層的纖鋅礦型GaN薄膜13B構成的氮化物半導體結構在保持高品質的結晶性的情況下，從藍寶石基板11分離，轉印到藍寶石基板20上的金屬銦片22上。
[0190]實施例6
[0191]在圖24中，示出具有利用本發(fā)明的制作方法的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的實施例6。首先，將(0001)藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300ΤΟ1 、氫氣氣氛中，在基板溫度為1080°C下進行熱清洗。接下來，通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下(0001)使h-BN薄膜12生長。h_BN薄膜12的膜厚為3nm。接下來，通過對h-BN薄膜12上，提供三甲基鋁、三甲基鎵、氨、硅烷，從而在基板溫度為1050°C下使Si摻雜纖鋅礦型Ala2Gaa8N薄膜16生長作為η型AlGaN薄膜。Si摻雜纖鋅礦型AlGaN薄膜16的膜厚為0.3 μ m。這樣，在藍寶石基板11上生長由h_BN薄膜12和Si摻雜AlGaN薄膜16構成的緩沖層，在其上生長LED結構。通過對Si摻雜纖鋅礦型AlGaN薄膜16上，提供三甲基鎵、氨、硅烷，從而在基板溫度為1050°C下使Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)17生長作為η型GaN薄膜17。Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜17的膜厚為2.0 μ m。接下來，將基板溫度下降至730°C，使用三乙基銦、三乙基鎵、氨，在Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜17上使InGaN / GaN多重量子阱15生長。InGaN阱層的厚度為3nm，生長10個周期的量子阱。然后，將基板溫度再次升高至1050°C，使用三甲基鎵、氨、環(huán)戊二烯基鎂，在基板溫度為1050°C下使Mg摻雜纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)18生長作為P型GaN薄膜，制作LED結構。
[0192]如果h-BN薄膜12的厚度為一個原子層以上，則可以在由h-BN薄膜和AlGaN薄膜構成的緩沖層上，使上述LED結構生長。同樣地，也可以在使用t-BN薄膜來代替h-BN薄膜的緩沖層上，使上述LED結構生長。如果Si摻雜AlGaN薄膜20的Al組成為10%以上，則可以在由h-BN薄膜12和Si摻雜AlGaN薄膜16構成的緩沖層上，使上述LED結構生長。此外，如果Si摻雜AlGaN薄膜16的膜厚為0.1 μ m以上，則可以使上述LED結構生長。此外，也可以使構成緩沖層的AlGaN薄膜16的Al組成為從h_BN薄膜12上朝向Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜17，呈10%至0%的梯度組成結構。
[0193]根據(jù)霍爾效應測定，Si摻雜纖鋅礦型GaN薄膜17顯示η型，載流子濃度為2Χ 1018cm_3，遷移率為160cm2 / Vs, Mg摻雜纖鋅礦型GaN薄膜18顯示p型，載流子濃度為I X 1017cnT3，遷移率為 8cm2 / Vs0
[0194]接下來，使用電子束蒸鍍裝置，在上述LED結構的Mg摻雜纖鋅礦型GaN薄膜18上，蒸鍍P型電極Ni / Au23。接著，在形成于藍寶石基板20上的IOOym厚的金屬銦片22上，使上述LED結構的P型電極Ni / Au23與金屬銦片22接觸，加熱至160°C左右。銦被熔化，兩者堅固地粘貼。因此，藍寶石基板11可以從h-BN薄膜12機械地分離，使上述LED結構轉印到金屬銦片22上。最后，使用電子束蒸鍍裝置，在上述LED結構的h-BN薄膜12上，蒸鍍η型電極Ti / Au24。
[0195]將轉印的上述LED結構的順向電流電壓特性示于圖26?？梢源_認到，從3.5V附近開始上升，顯示出明顯的整流特性，形成了良好的二極管結構。此外，以目視觀察到藍紫色發(fā)光。從本發(fā)明的轉印的LED的電流注入發(fā)光光譜，明顯得到在波長為430nm處具有峰值的藍紫色的電流注入發(fā)光光譜。[0196]對于作為接合層的金屬銦片22進行補充說明。如圖25所示的LED結構那樣，在從最上層24至最下層23由上往下流通電流的縱型器件(vertical device)的情況下，需要在η型電極Ti / Au24和P型電極Ni / Au23上連接電源，施加電壓。此時，金屬銦片22不僅需要起到接合于轉印目標的藍寶石基板20的作用，還需要作為電流流通的傳導層起作用。因此，接合層22只要是金屬或者導電性粘著膠帶或導電性粘接劑，就可以通過基板20、或者通過堆積在基板20上的金屬使電流縱向流通，能夠使縱型器件例如LED或LD運行。
[0197]實施例7
[0198]在圖27中，示出具有利用本發(fā)明的制作方法的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的實施例4。首先，將(0001)藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300ΤΟT、氫氣氣氛中，于基板溫度為1080°C，進行熱清洗。接下來，通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下使(OOOl)h-BN薄膜12生長。h_BN薄膜12的膜厚為3nm。接下來，通過對h-BN薄膜12上，提供三甲基鋁和氨，從而在基板溫度為1050°C下使纖鋅礦型AlN薄膜25生長。纖鋅礦型AlN薄膜25的膜厚為0.1 μ m。這樣，在藍寶石基板11生長由h-BN薄膜12和纖鋅礦型AlN薄膜25構成的緩沖層，在其上生長AlGaN / GaN系HEMT結構。通過對纖鋅礦型AlN薄膜25上，提供三甲基鎵和氨，從而在基板溫度為1050°C下使GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)13生長。GaN薄膜13的膜厚為2.0 μ m。最后，通過提供三甲基鋁、三甲基鎵和氨，從而在基板溫度為1050°C下，使膜厚20nm的纖鋅礦型Ala2Gaa8N薄膜(對應于“第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)26生長，制作AlGaN / GaN系HEMT結構。
[0199]如果h-BN薄膜12的厚度為一個原子層以上，在以h-BN薄膜12以及AlN薄膜25構成的緩沖層上，可以使上述AlGaN / GaN系HEMT結構生長。同樣地，在代替h_BN薄膜使用t-BN薄膜的緩沖層上也使上述AlGaN / GaN系HEMT結構生長。此外，如果AlN薄膜25的膜厚為0.1 μ m以上，可以使上述AlGaN / GaN系HEMT結構生長。
[0200]根據(jù)霍爾效應測定，上述AlGaN / GaN系HEMT結構顯示1.5 X IO13CnT2的二維電子氣濃度，可知在纖鋅礦型AlGaN薄膜26與GaN薄膜13的界面上形成有良好的二維電子氣。
[0201]接下來，通過用鑷子拿起藍寶石基板，將由h-BN薄膜12、A1N薄膜25、GaN薄膜13、AlGaN薄膜26構成的AlGaN / GaN系HEMT結構從藍寶石基板11機械地分離。圖28是從藍寶石基板分離的AlGaN / GaN系HEMT結構?？梢詫⒎蛛x的AlGaN / GaN系HEMT結構粘貼在多晶銅基板27上的兩面粘著膠帶28上并轉印。
[0202]通過在轉印的AlGaN / GaN系HEMT結構上，使用Ti / Au作為漏極和源極電極，使用Ni / Au作為柵極電極而形成電極，評價制作的AlGaN / GaN系HEMT結構的對于柵極電壓的漏極電流電壓特性，可以顯示良好的夾斷(pinch-off)特性。
[0203]實施例8
[0204]圖29是在藍寶石基板上生長ZnO犧牲層、在該犧牲層上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜的現(xiàn)有的氮化物半導體結構。首先，將(0001)藍寶石基板11導入PLD裝置內，生長ZnO犧牲層29。ZnO犧牲層29的膜厚為200nm。接下來，通過將生長了 ZnO犧牲層29的藍寶石基板11從PLD裝置中取出，導入MOCVD裝置內，在氮氣氣氛中，提供三甲基鎵和氨，從而生長纖鋅礦GaN薄膜13。纖鋅礦GaN薄膜13的膜厚為150nm。已報道，通過該方法，可以得到平坦的單晶纖鋅礦GaN`薄膜13。[0205]圖30是圖29的借助于現(xiàn)有技術的氮化物半導體結構的2 θ / ωΧ射線衍射。對于通過PLD在藍寶石基板11上生長了 ZnO犧牲層29的樣品，如圖30的上圖所示那樣(0002)，觀測到從ZnO的衍射。對于在該藍寶石基板11上的ZnO犧牲層29上生長纖鋅礦GaN薄膜13的樣品，如圖2的下圖所示那樣，觀測到從(0002)Ζη0的衍射以及從(0002)GaN的衍射，顯示單晶GaN薄膜13生長在藍寶石基板11上的ZnO犧牲層29上。
[0206]然而，該方法為了生長ZnO犧牲層29，需要PLD裝置，此外還需要ZnO犧牲層29的優(yōu)化。進而，在單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長后，為了將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從藍寶石基板11分離，需要通過將該樣品浸潰于稀釋了的氯化氫中而對ZnO犧牲層進行化學蝕刻的工序。
[0207]圖31是本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例8。以下各層全部使用MOCVD裝置生長。首先，將(0001)藍寶石基板11導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300Torr、氫氣氣氛中，于基板溫度為1080°C，進行熱清洗。接下來，通過提供三甲基鋁和氨，從而在基板溫度為550°C下使AlN緩沖層30生長。AlN緩沖層30的膜厚為20nm。然后，一邊提供氨，一邊將基板溫度升高至1080°C，進行AlN緩沖層30的退火。接下來，在基板溫度為1080°C下提供三甲基鋁和氨，從而使纖鋅礦AlN薄膜31生長。纖鋅礦AlN薄膜31的膜厚為lOOnm。該工序采用了如下方法:在藍寶石基板上使用低溫AlN緩沖層，使高品質AlN薄膜生長。
[0208]在該平坦的纖鋅礦AlN薄膜31上，生長作為釋放層的h-BN薄膜12。通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下，在纖鋅礦AlN薄膜31上使h_BN薄膜12生長。h-BN薄膜12的膜厚為2nm。通過在該h_BN薄膜12上，使用三甲基鋁、三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1080°C下使纖鋅礦AlN薄膜31生長，進而在纖鋅礦AlN薄膜31上使纖鋅礦GaN薄膜13生長。纖鋅礦AlN薄膜31的膜厚為lOOnm，纖鋅礦GaN薄膜13的膜厚為3.0 μ m。在圖27中，纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31形成雙異質結構。
[0209]圖32是圖31的纖鋅礦GaN薄膜13的表面照片。纖鋅礦GaN薄膜13具有極平坦的表面。
[0210]圖33是圖31的纖鋅礦GaN薄膜13的原子間力顯微鏡(AFM)像。觀測區(qū)域為Ιμπι2。纖鋅礦GaN薄膜13的AFM像中的均方根(Root Mean Square)粗糙度為0.7nm，與圖28的表面照片一起顯示，可以在由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構上，使平坦的單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。與作為犧牲層的ZnO或CrN不同，h-BN薄膜12利用MOCVD裝置生長，這表示不需要除了 MOCVD裝置以外的生長裝置。
[0211]圖34是圖31的纖鋅礦GaN薄膜13的2 Θ / ωΧ射線衍射。清楚地觀測到，從纖鋅礦GaN薄膜13 (0002)的衍射、以及從纖鋅礦AlN薄膜31的(0002)衍射。h_BN薄膜12的膜厚由于極薄，為2nm，因此無法用X射線衍射觀測。單晶纖鋅礦GaN薄膜13的c軸晶
格常數(shù)為5.188 A,在c軸向上受到壓縮應變。由此顯示，可以在藍寶石基板11上，在由纖
鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構上，使單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。
[0212]圖35A是圖31的纖鋅礦GaN薄膜13的、圖35B是藍寶石基板11的X射線衍射(Phi掃描)。觀測到6個清楚的GaN(IO-1l)衍射峰(在本說明書中，如圖中所示那樣，在“I”上標有橫線的符號以“-1”表現(xiàn)。)，顯示出可以使單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。從該X射線衍射(Phi掃描)可知，藍寶石基板11、纖鋅礦AlN薄膜31和纖鋅礦GaN薄膜13的面內取向關系是，藍寶石[2-1-10] I A1N[10-10] | GaN[10_10]。
[0213]由以上的表面觀察、原子間力顯微鏡像、2 θ / ωX射線衍射、X射線衍射(Phi掃描)可知，以往，在生長作為犧牲層的ZnO層、或者CrN層時，需要PLD裝置或者濺射裝置，而需要ZnO犧牲層或CrN犧牲層的優(yōu)化時間，但根據(jù)本發(fā)明，可以僅使用MOCVD裝置，在藍寶石基板11上，在由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構上，生長單晶纖鋅礦GaN薄膜13。由于雙異質結構中的h-BN層12作為釋放層起作用，因此可以將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從藍寶石基板機械地分離，因此，不需要蝕刻溶液和蝕刻工序。
[0214]在此，對于由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構，說明結果。如果h-BN薄膜12的厚度為一個原子層以上，則可以作為釋放層起作用，將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從藍寶石基板11機械地分離。同樣地，即使使用亂層氮化硼(t-BN)薄膜來代替h-BN薄膜12，也可以作為釋放層起作用，將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從藍寶石基板11機械地分離。使用纖鋅礦GaN薄膜或者纖鋅礦AlGan薄膜來代替構成緩沖層的纖鋅礦A1N，構成緩沖層，并且，即使使用Al組成為10%以上的纖鋅礦型AlxGahN來代替構成雙異質結構的纖鋅礦AlN薄膜31，形成雙異質結構，也可以在該雙異質結構上使平坦的單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。
[0215]實施例9
[0216]圖36為本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例9。以下各層全部使用MOCVD裝置生長。首先，將(Ill)Si基板32導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300Torr、氫氣氣氛中，于基板溫度為1080°C，進行熱清洗。接下來，通過僅提供三甲基鋁，從而在基板溫度為1080°C下，為了抑制與Si基板的反應生長Al層，然后，通過提供三甲基鋁和氨，使纖鋅礦AlN緩沖層33生長。纖鋅礦AlN緩沖層33的膜厚為lOOnm。通過對該纖鋅礦AlN緩沖層33上，提供三甲基鋁和氨，從而使纖鋅礦AlN薄膜31生長。該工序采用了如下方法:在(Ill)Si基板上使用纖鋅礦AlN緩沖層，使高品質AlN薄膜生長。
[0217]在該平坦的纖鋅礦AlN薄膜31上，生長作為釋放層的h-BN薄膜12。通過提供三乙基硼和氨，在基板溫度為1080°C下，在纖鋅礦AlN薄膜31上使h_BN薄膜12生長。h_BN薄膜12的膜厚為2nm。通過在該h_BN薄膜12上，使用三甲基鋁、三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1080°C下使纖鋅礦AlN薄膜31生長，進而在纖鋅礦AlN薄膜31上使纖鋅礦GaN薄膜13生長。纖鋅礦AlN薄膜31的膜厚為lOOnm，纖鋅礦GaN薄膜13的膜厚為3.0 μ m。在圖36中，纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31形成雙異質結構。
[0218]圖37是圖36的纖鋅礦GaN薄膜13的2 Θ / ωΧ射線衍射。清楚地觀測到從纖鋅礦GaN薄膜13的(0002)衍射、以及從纖鋅礦AlN薄膜31的(0002)衍射。h_BN薄膜12的膜厚由于極薄，為2nm，因此無法用X射線衍射觀測。單晶纖鋅礦GaN薄膜13的c軸晶格常數(shù)為5.185A，在c軸向上受到拉伸應變。由此顯示，可以在(Ill)Si基板32上，在由纖
鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構上，使單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。
[0219]圖38A是圖36纖鋅礦GaN薄膜13的、圖38B是(Ill)Si基板32的X射線衍射(Phi掃描)。觀測到6個清楚的GaN(IO-1l)衍射峰，顯示出可以使單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。從該X射線衍射(Phi掃描)可知，(Ill)Si基板32、纖鋅礦AlN薄膜31和纖鋅礦GaN 薄膜 13 的面內取向關系是，Si [-1-12] | A1N[10-10] | GaN[10_10]。
[0220]由以上的2 θ / ω X射線衍射、X射線衍射(Phi掃描)可知，以往，在生長作為犧牲層的SiO2層、或者由Si基板構成的SOI基板時，需要SIMOX裝置，但根據(jù)本發(fā)明，可以僅使用MOCVD裝置，在(111) Si基板32上，在由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構上，生長單晶纖鋅礦GaN薄膜13。由于雙異質結構中的h_BN層12作為釋放層起作用，因而可以將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從(Ill)Si基板機械地分離，因此，不需要機械研磨以及蝕刻溶液和蝕刻工序。
[0221]在此，對于由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構，說明結果。如果h-BN薄膜12的厚度為一個原子層以上，則可以作為釋放層起作用，將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從Si基板32機械地分離。此外，即使使用t_BN薄膜來代替h-BN薄膜12，也可以作為釋放層起作用，將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從Si基板32機械地分離。即使使用Al組成為10%以上的纖鋅礦型AlxGahN來代替構成雙異質結構的纖鋅礦AlN薄膜31，形成雙異質結構，也可以在該雙異質結構上使平坦的單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。
[0222]實施例10
[0223]圖39是本發(fā)明的氮化物半導體結構的實施例10。以下各層全部使用MOCVD裝置生長。首先，將(0001)6H-SiC基板34導入MOCVD裝置內，在反應爐壓力為300Torr、氫氣氣氛中，于基板溫度為1080°C，進行熱清洗。接下來，通過提供三甲基鋁和氨，使纖鋅礦AlN薄膜31生長。
[0224]在該平坦的纖鋅礦AlN薄膜31上，生長作為釋放層的h_BN薄膜12。通過提供三乙基硼和氨，從而在基板溫度為1080°C下，在纖鋅礦AlN薄膜31上使h_BN薄膜12生長。h-BN薄膜的膜厚12為2nm。通過在該h_BN薄膜12上，使用三甲基鋁、三甲基鎵、氨，從而在基板溫度為1080°C下使纖鋅礦AlN薄膜31生長，進而在纖鋅礦AlN薄膜31上使纖鋅礦GaN薄膜13生長。纖鋅礦AlN薄膜31的膜厚為lOOnm，纖鋅礦GaN薄膜13的膜厚為3.0 μ m。在圖36中，纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31形成雙異質結構。
[0225]圖40是圖39的纖鋅礦GaN薄膜13的原子間力顯微鏡(AFM)像。觀測區(qū)域為I μ m2。纖鋅礦GaN薄膜13的AFM像中的均方根(Root Mean Square)粗糙度為0.2nm,顯示可以在由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構上，使平坦的單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。h-BN薄膜12可以利用MOCVD裝置生長，這表示不需要除了 MOCVD裝置以外的生長裝置。
[0226]圖41是圖39的纖鋅礦GaN薄膜13的2 Θ / ω X射線衍射。清楚地觀測到，從纖鋅礦GaN薄膜13的(0002)的衍射、以及從纖鋅礦AlN薄膜31的(0002)的衍射。h_BN薄膜12的膜厚由于極薄，為2nm，因此無法用X射線衍射觀測。由此顯示，可以在(0001)6H_SiC基板34上，在由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構上，使單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。
[0227]圖42A是圖39的纖鋅礦GaN薄膜13的、圖42B是(0001) 6H_SiC基板34的X射線衍射(Phi掃描)。觀測到6個清楚的GaN(11-24)衍射峰，顯示出可以使單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。從該X射線衍射(Phi掃描)可知，(0001) 6H-SiC基板34、纖鋅礦AlN薄膜31 和纖鋅礦 GaN 薄膜 13 的面內取向關系是，6H-SiC[ll_20] | |A1N[11_20] | |GaN[ll_20]。
[0228]由以上的原子間力顯微鏡(AFM)像、2 θ / ω X射線衍射、X射線衍射(Phi掃描)可知，根據(jù)本發(fā)明，可以僅使用MOCVD裝置，在(0001) 6H-SiC基板34上，在由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構上，生長單晶纖鋅礦GaN薄膜13。由于雙異質結構中的h-BN層12作為釋放層起作用，因此可以將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從(0001)6H-SiC基板34機械地分離。
[0229]在此，對于由纖鋅礦AlN薄膜31、h-BN薄膜12和纖鋅礦AlN薄膜31構成的雙異質結構，說明結果。如果h-BN薄膜12的厚度為一個原子層以上，則可以作為釋放層起作用，將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從6H-SiC基板34機械地分離。同樣地，即使使用t_BN薄膜來代替h-BN薄膜12，也可以作為釋放層起作用，將單晶纖鋅礦GaN薄膜13從6H_SiC基板34機械地分離。即使使用Al組成為10%以上的纖鋅礦型AlxGa1J來代替構成雙異質結構的纖鋅礦AlN薄膜31，形成雙異質結構，也可以在該雙異質結構上使平坦的單晶纖鋅礦GaN薄膜13生長。
[0230]附圖標記
[0231]11:(0001)藍寶石基板
[0232]12:h-BN薄膜(對應于“石墨型氮化硼薄膜” )
[0233]13:纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)
[0234]13A:纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)
[0235]13B:纖鋅礦型GaN薄膜(對應于“第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)
[0236]14:纖鋅礦型 AlxGa1^N (X > O)薄膜
[0237]15:纖鋅礦型InGaN / GaN多重量子阱
[0238]16 =Si 摻雜 AlxGahN(x > O)薄膜
[0239]17 =Si摻雜GaN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)
[0240]18 =Mg摻雜GaN薄膜(對應于“第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)
[0241]19:低溫GaN緩沖層
[0242]20:轉印目標藍寶石基板(對應于“第二基板”)
[0243]21:導電性兩面粘著膠帶(對應于“接合層”)
[0244]22:金屬銦片(對應于“接合層”)
[0245]23:p 型電極
[0246]24:n 型電極
[0247]25:纖鋅礦型AlN薄膜(對應于“纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)
[0248]26:纖鋅礦型AlGaN薄膜(對應于“第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜”)
[0249]27:多晶銅基板(對應于“第二基板”)
[0250]28:兩面粘著膠帶(對應于“接合層”)
[0251]29: ZnO 犧牲層
[0252]30:A1N 緩沖層
[0253]31:纖鋅礦型 AlxGa1^N (X > O)薄膜
[0254]32:(111) Si 基板
[0255]33:纖鋅礦AlN緩沖層
[0256]34: (0001) 6H_SiC 基板。
【權利要求】
1.一種氮化物半導體結構，其特征在于，具備: 石墨型氮化硼薄膜、 上述石墨型氮化硼薄膜上的纖鋅礦型AlxGahN薄膜、以及 上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜上的纖鋅礦型AlGaInBN薄膜， 其中，X > O。
2.根據(jù)權利要求1所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 還具備藍寶石基板， 上述石墨型氮化硼薄膜以及上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜構成上述藍寶石基板上的緩沖層， 其中，X > O。
3.根據(jù)權利要求1或2中所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜是(0001)六方晶氮化硼薄膜或亂層氮化硼薄膜。
4.根據(jù)權利要求3所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜具有一個原子層以上的膜厚。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的氮化物半導體結構，其特征在于，還具備: 上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜上的多重量子阱、以及 上述多重量子阱上的第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜。`
6.根據(jù)權利要求1所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 還具備藍寶石基板以外的基板上的接合層， 上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜以及上述石墨型氮化硼薄膜構成緩沖層，其中，X > O。
7.根據(jù)權利要求6所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述接合層是導電性的。
8.根據(jù)權利要求1所述的氮化物半導體結構，其特征在于，還具備: 藍寶石基板； 上述藍寶石基板上的纖鋅礦A1N、纖鋅礦GaN薄膜或纖鋅礦AlGaN薄膜；以及上述纖鋅礦A1N、纖鋅礦GaN薄膜或纖鋅礦AlGaN薄膜上的纖鋅礦型AlxGai_xN薄膜，上述纖鋅礦A1N、上述纖鋅礦GaN薄膜或上述纖鋅礦AlGaN薄膜構成上述藍寶石基板上的緩沖層， 上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜、上述石墨型氮化硼薄膜和上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜構成上述緩沖層上的雙異質結構，其中，X > O。
9.根據(jù)權利要求8所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜為(0001)六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
10.根據(jù)權利要求9所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜具有一個原子層以上的膜厚。
11.根據(jù)權利要求1所述的氮化物半導體結構，其特征在于，還具備: Si基板、 上述Si基板上的纖鋅礦AlN薄膜、以及 上述纖鋅礦AlN薄膜上的纖鋅礦型AlxGahN薄膜， 上述纖鋅礦AlN薄膜構成上述Si基板上的緩沖層，上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜、上述石墨型氮化硼薄膜和上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜構成上述緩沖層上的雙異質結構， 其中，X > O。
12.根據(jù)權利要求11所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜為(OOOl)六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
13.根據(jù)權利要求12所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜具有一個原子層以上的膜厚。
14.根據(jù)權利要求1所述的氮化物半導體結構，其特征在于，還具備: SiC基板、和 上述SiC基板上的纖鋅礦型AlxGahN薄膜， 上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜、上述石墨型氮化硼薄膜和上述纖鋅礦型AlxGahN薄膜構成上述SiC基板上的雙異層結構。
15.根據(jù)權利要求14所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜為(0001)六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
16.根據(jù)權利要求15所述的氮化物半導體結構，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜具有一個原子層以上的膜厚。
17.一種制作方法，其特征在于，包括如下步驟: 在藍寶石的基板上生長緩沖層；以及 在上述緩沖層上生長纖鋅礦型AlGaInBN薄膜制作氮化物半導體結構， 上述緩沖層由上述藍寶石基板上的石墨型氮化硼薄膜及上述氮化硼薄膜上的纖鋅礦型AlxGahN薄膜構成， 其中，X > O。
18.根據(jù)權利要求17中所述的制作方法，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
19.一種制作方法，其特征在于， 在具有纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的氮化物半導體結構的制作方法中包括如下步驟: 在藍寶石基板上生長緩沖層； 在上述緩沖層上生長纖鋅礦型AlGaInBN薄膜；以及 將上述緩沖層以及上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜從上述緩沖層機械地分離，制作具有上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜的上述氮化物半導體結構， 上述緩沖層由上述藍寶石基板上的石墨型氮化硼薄膜及上述石墨型氮化硼薄膜上的纖鋅礦型AlxGahN薄膜構成， 其中，X > O。
20.根據(jù)權利要求19中所述的制作方法，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
21.根據(jù)權利要求20中所述的制作方法，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜具有至少一個原子層以上的膜厚。
22.根據(jù)權利要求19至21中任一項所述的制作方法，其特征在于，還包括如下步驟: 在上述分離前，使上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜接合于第二基板上的接合層。
23.根據(jù)權利要求19至21中任一項所述的制作方法，其特征在于，還包括如下步驟: 在上述分離前，在上述纖鋅礦型AlGaInBN薄膜上進一步生長第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜；以及 使上述第二纖鋅礦型AlGaInBN薄膜接合于第二基板上的接合層。
24.根據(jù)權利要求19至21中任一項所述的制作方法，其特征在于，還包括如下步驟: 在上述分離后，使上述氮化物半導體結構的上述緩沖層接合于第二基板上的接合層。
25.根據(jù)權利要求19至24中任一項所述的制作方法，其特征在于， 上述第二基板是在藍寶石基板、絕緣性基板、在絕緣性基板上蒸鍍有金屬的基板、半導體基板、在半導體基板上蒸鍍有金屬的基板、金屬基板、能彎曲的基板、或者在能彎曲的基板上蒸鍍有金屬的基板中的任意一個。
26.根據(jù)權利要求22至25中任一項所述的制作方法，其特征在于， 上述接合層為上述接合層與上述氮化物半導體結構以及上述接合層與上述第二基板能熱融著的金屬、 或者上述接合層與上述氮化物半導體結構以及上述接合層與上述第二基板能化學粘接的粘著膠帶、 或者上述接合層與上述氮化物半導體結構以及上述接合層與上述第二基板能化學粘接的粘接劑中的任意一個。
27.根據(jù)權利要求22至26中任一項所述的制作方法，其特征在于， 上述接合層是導電性的。
28.一種氮化物半導體制作方法，其特征在于，包括如下步驟: 在藍寶石基板上生長緩沖層； 在上述緩沖層上生長雙異質結構；以及 在上述雙異質結構上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜制作氮化物半導體結構， 上述緩沖層由纖鋅礦A1N、纖鋅礦GaN薄膜或纖鋅礦AlGaN薄膜構成， 上述雙異質結構由纖鋅礦型AlxGa1J薄膜、石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGa1J薄膜構成， 其中，X > O。
29.根據(jù)權利要求28中所述的氮化物半導體制作方法，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
30.一種氮化物半導體制作方法，其特征在于，包括如下步驟: 在Si基板上生長緩沖層； 在上述緩沖層上生長雙異質結構；以及 在上述雙異質結構上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜，制作氮化物半導體結構， 上述緩沖層由纖鋅礦AlN薄膜構成， 上述雙異質結構由纖鋅礦型AlxGa1J薄膜、石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGa1J薄膜構成， 其中，X > O。
31.根據(jù)權利要求30中所述的氮化物半導體制作方法，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
32.—種氮化物半導體制作方法，其特征在于，包括如下步驟: 在SiC基板上生長雙異質結構；以及 在上述雙異質結構上生長纖鋅礦AlGaInBN薄膜，制作氮化物半導體結構， 上述緩沖層由纖鋅礦AlN薄膜構成， 上述雙異質結構由纖鋅礦型AlxGa1J薄膜、石墨型氮化硼薄膜和纖鋅礦型AlxGa1J薄膜構成， 其中，X > O。
33.根據(jù)權利要求32中所述的氮化物半導體制作方法，其特征在于， 上述石墨型氮化硼薄膜 為六方晶氮化硼薄膜或者亂層氮化硼薄膜。
【文檔編號】H01L21/20GK103733308SQ201280037824
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年9月5日 優(yōu)先權日:2011年9月5日
【發(fā)明者】小林康之, 熊倉一英, 赤坂哲也, 牧本俊樹 申請人:日本電信電話株式會社