半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備和半導(dǎo)體晶體的產(chǎn)生方法
【專利摘要】公開了半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備和半導(dǎo)體晶體的產(chǎn)生方法。本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，該半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備通過固化的熔劑的快速熔化而實現(xiàn)從坩鍋有效移除半導(dǎo)體晶體；并且提供了一種用于產(chǎn)生半導(dǎo)體晶體的方法。所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備包括：坩鍋支撐件，用于支撐所述坩鍋，使得所述坩鍋的開口被定向為朝下；加熱器，用于加熱所述坩鍋支撐件上支撐的所述坩鍋；以及半導(dǎo)體晶體接納網(wǎng)，用于接納從所述坩鍋的開口跌落的所述半導(dǎo)體晶體。所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備進一步包括確定部，用于基于因所述半導(dǎo)體晶體的跌落而導(dǎo)致的重量的改變來確定所述半導(dǎo)體晶體的移除。
【專利說明】半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備和半導(dǎo)體晶體的產(chǎn)生方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明用于移除半導(dǎo)體晶體的設(shè)備(下文中可被稱為“半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備”)，并且涉及用于產(chǎn)生半導(dǎo)體晶體的方法。更具體地，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，在該半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備中，從坩堝移除半導(dǎo)體晶體；并且涉及用于產(chǎn)生半導(dǎo)體晶體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體晶體產(chǎn)生方法包括:氣相生長方法，諸如金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)和氫化物氣相外延(HVPE);分子束外延(MBE);以及液相外延。使用Na熔劑的熔劑法(fluxprocess)是一種類型的液相外延。
[0003]在熔劑法中，通常，在例如藍寶石襯底上形成GaN層，由此準備晶種襯底，并且，在熔劑中的晶種襯底上生長半導(dǎo)體單晶體。在該情況下，在坩堝中放置晶種襯底、熔劑和半導(dǎo)體單晶體的原材料，然后，在在反應(yīng)室內(nèi)控制溫度和壓力的同時生長半導(dǎo)體單晶體。之后，將反應(yīng)室的溫度降低到室溫。這樣，通過反應(yīng)室冷卻到室溫而使熔劑固化。
[0004]通常，執(zhí)行乙醇處理等，以用于從固化的熔劑移除半導(dǎo)體單晶體。然而，需要很長的時間段來經(jīng)由通過乙醇處理等將熔劑溶解來將半導(dǎo)體單晶體與固化的熔劑分離。因此，已經(jīng)公開了一種技術(shù)，其中，在處理容器的內(nèi)部傾斜坩鍋(參見專利文件I的第[0044]段、圖1等)。該專利文件描述了該技術(shù)促進了氫氣的排放，否則氫氣將會抑制乙醇處理等，并且該技術(shù)使得能夠在半導(dǎo)體單晶體和熔劑之間有效地執(zhí)行乙醇處理等。
[0005]專利文件1:日本專利申請公開(kokai) 2010-269967。
[0006]然而，甚至當(dāng)如在專利文件I中描述的那樣在處理容器中傾斜坩鍋時，也仍然存在通過諸如乙醇的包含羥基的處理液來逐漸溶解固化的熔劑的事實；即，需要長時間段來用于乙醇處理。另外，不能通過上述技術(shù)來確定半導(dǎo)體單晶體與熔劑的分離。因此，需要適當(dāng)?shù)牟僮鱽碛糜诖_定半導(dǎo)體單晶體是否已經(jīng)從熔劑分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]已經(jīng)實現(xiàn)了本發(fā)明來解決在傳統(tǒng)技術(shù)中涉及的上述問題。因此，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備，該設(shè)備通過固化的熔劑的快速熔化而實現(xiàn)了從坩鍋有效移除半導(dǎo)體單晶體。本發(fā)明的另一目的是提供用于產(chǎn)生半導(dǎo)體單晶體的方法。
[0008]在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，用于從坩鍋移除III族氮化物半導(dǎo)體晶體，該晶體已經(jīng)通過熔劑法在坩鍋中產(chǎn)生。所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備包括:坩鍋支撐單元，用于支撐所述坩鍋使得所述坩鍋的開口被定向為朝下；加熱單元，用于加熱借助于所述坩鍋支撐單元支撐的所述坩鍋；以及半導(dǎo)體晶體接納單元，用于接納從所述坩鍋的開口跌落的所述半導(dǎo)體晶體。
[0009]在所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備中，可以通過加熱熔劑來熔化所述熔劑。因此，縮短了處理時間，并且也縮短了循環(huán)時間。因為半導(dǎo)體晶體通過所述熔劑的熔化而跌落，所以不要求適當(dāng)?shù)卮_定所述熔劑的熔化程度。這是因為所述半導(dǎo)體晶體一定會在完成從所述坩鍋移除所述半導(dǎo)體晶體后存在于所述半導(dǎo)體晶體接納單元上。
[0010]本發(fā)明的第二方面涉及所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備的一個特定實施例，所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備進一步包括:重量測量單元，用于測量所述坩鍋支撐單元或所述半導(dǎo)體晶體接納單元的重量；以及確定部，用于確定是否已經(jīng)從所述坩鍋移除了所述半導(dǎo)體晶體。所述確定部當(dāng)借助于所述重量測量單元測量的重量的改變等于或大于預(yù)定閾值時確定已經(jīng)從所述坩鍋移除了所述半導(dǎo)體晶體，或者當(dāng)借助于所述重量測量單元測量的重量的改變小于所述預(yù)定閾值時確定還沒有從所述坩鍋移除所述半導(dǎo)體晶體。因此，可以確定是否已經(jīng)完成了將所述半導(dǎo)體晶體從所述坩鍋移除。另外，可以向操作者等顯示完成所述半導(dǎo)體晶體的移除的通知。
[0011]本發(fā)明的第三方面涉及所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備的一個特定實施例，所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備進一步包括:混雜晶體接納單元，用于接納所述熔劑中包含的混雜晶體，所述單元位于所述半導(dǎo)體晶體接納單元下方。可以通過從所述熔劑移除混雜晶體來回收Na?？梢匝h(huán)利用如此回收的Na，以用于產(chǎn)生半導(dǎo)體晶體。
[0012]本發(fā)明的第四方面涉及所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備的一個特定實施例，其中，所述半導(dǎo)體晶體接納單元由網(wǎng)形成，該網(wǎng)具有朝設(shè)置所述坩鍋的位置凸的形狀。因為可以減小所述坩鍋和從其跌落的所述半導(dǎo)體晶體之間的距離，所以可以抑制所述半導(dǎo)體晶體的破裂。
[0013]本發(fā)明的第五方面涉及所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備的一個特定實施例，所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備進一步包括:管道，用于使得熔化的熔劑流過其中；以及Na存儲單元，用于存儲所述熔化的熔劑。該配置適合于Na熔劑的回收。
[0014]在本發(fā)明的第六方面中，提供了一種用于產(chǎn)生半導(dǎo)體晶體的方法，所述方法包括:晶種襯底制備步驟，用于在襯底上形成半導(dǎo)體層，由此制備晶種襯底；半導(dǎo)體單晶體生長步驟，用于在坩鍋中放置所述晶種襯底、熔劑和原材料，并且在旋轉(zhuǎn)所述坩鍋的同時生長III族氮化物半導(dǎo)體晶體；以及，半導(dǎo)體晶體移除步驟，用于從所述坩鍋移除所述半導(dǎo)體晶體。在所述半導(dǎo)體晶體移除步驟中，通過在使所述坩鍋的開口被定向為朝下的情況下加熱所述坩鍋來熔化所述熔劑，并且，借助于網(wǎng)狀接納構(gòu)件接納通過所述熔劑的熔化而跌落的所述半導(dǎo)體晶體。在所述半導(dǎo)體晶體產(chǎn)生方法中，在短時間段內(nèi)執(zhí)行了所述半導(dǎo)體晶體移除步驟；即，縮短了循環(huán)時間。
[0015]本發(fā)明的第七方面涉及所述半導(dǎo)體晶體產(chǎn)生方法的一個特定實施例，其中，在所述半導(dǎo)體晶體移除步驟中，通過測量所述坩鍋或所述接納構(gòu)件的負荷的改變來確定所述半導(dǎo)體晶體的移除。因此，可以確定是否已經(jīng)完成了從所述坩鍋移除所述半導(dǎo)體晶體。另外，可以向操作者等顯示所述半導(dǎo)體晶體移除完成的通知。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備實現(xiàn)了通過固化的熔劑的快速熔化而從坩鍋有效移除半導(dǎo)體晶體；并且提供了一種用于產(chǎn)生半導(dǎo)體單晶體的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]由于參考結(jié)合附圖考慮的優(yōu)選實施例的以下詳細說明，本公開的各種其他目的、特征和許多附加優(yōu)點變得更好地被理解，因此將會容易明白這些目的、特征和附加優(yōu)點，在附圖中:
[0018]圖1示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備的結(jié)構(gòu)(部分I)；
[0019]圖2圖示根據(jù)實施例的借助于半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備的半導(dǎo)體單晶體移除方法(部分I)；
[0020]圖3圖示根據(jù)實施例的借助于半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備的半導(dǎo)體單晶體移除方法(部分2)；
[0021]圖4示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體單晶體產(chǎn)生方法的產(chǎn)生處理(部分I)；
[0022]圖5示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體單晶體產(chǎn)生方法的產(chǎn)生處理(部分2);以及
[0023]圖6示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備的結(jié)構(gòu)(部分2)。
【具體實施方式】
[0024] 接下來將參考附圖描述本發(fā)明的具體實施例。這些實施例涉及半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備，該半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備用于移除通過熔劑法來產(chǎn)生的基于III族氮化物的化合物半導(dǎo)體單晶體，并且這些實施例涉及用于產(chǎn)生半導(dǎo)體單晶體的方法。在這些實施例中描述的設(shè)備和方法僅是示例，并且本發(fā)明不限于這些實施例。在附圖中示意地示出的每層的厚度不對應(yīng)于其實際值。
[0025]實施例1
[0026]1.半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備
[0027]圖1示出根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100。半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100實現(xiàn)通過熔劑法而在坩鍋中生長的半導(dǎo)體單晶體的有效移除。在該設(shè)備中，借助于加熱系統(tǒng)來熔化固化的熔劑。在該設(shè)備中，設(shè)置坩鍋，使得其開口被定向為朝下；即，倒置地設(shè)置了坩鍋。
[0028]如圖1中所示，半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100包括:管道110 ;Na儲存器120 ;坩鍋支撐件130 ;半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140 ;混雜晶體接納網(wǎng)150 ;重量傳感器160 ;加熱器Hl ;加熱器H2 ;加熱器141 ；以及確定部190。
[0029]管道110和Na儲存器120彼此分離。熔化的熔劑(Na熔劑)從坩鍋流動通過管道110。加熱器H2用于加熱管道110。通過管道110的加熱，流動的Na熔劑不固化，并且跌落到Na儲存器120中。Na儲存器120用于接收和保留流動的Na熔劑。Na儲存器120作為Na存儲單元，以用于至少暫時存儲熔化的熔劑。
[0030]所使用的坩鍋被放置在坩鍋支撐件130上。坩鍋本身不是半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100的部件。如上所述，倒置地設(shè)置坩鍋。坩鍋支撐件130中具有通孔131。設(shè)置了通孔131，以使得不妨礙半導(dǎo)體單晶體跌落。坩鍋支撐件130作為坩鍋支撐單元，用于支撐坩鍋使得坩鍋的開口被定向為朝下。利用該配置，不妨礙從坩鍋開口移除GaN單晶體C10。
[0031]半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140作為半導(dǎo)體單晶體接納單元，用于接納作為熔劑熔化的結(jié)果而從坩鍋的開口跌落的半導(dǎo)體單晶體。半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140具有相對粗的網(wǎng)格。具體地說，半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140具有比半導(dǎo)體單晶體的尺寸小、并且比其他混雜晶體的尺寸大的網(wǎng)格尺寸；即，半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140具有這樣的粗網(wǎng)格，該粗網(wǎng)格使得其接納半導(dǎo)體單晶體但是不接納其他混雜晶體。不必說，Na熔劑朝下跌落，而不被半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140防止流動。坩鍋支撐件130和半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140之間的距離例如是大約2至大約7cm。該距離可以是Ocm。在該情況下，半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140也作為坩鍋支撐件，并且可以借助于重量傳感器160來確定Na熔劑的量的減小。
[0032]半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140設(shè)置有管式加熱器141。因此，半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140借助于加熱器141而被加熱。在當(dāng)固化的熔劑沉積在半導(dǎo)體單晶體的外圍上的同時半導(dǎo)體單晶體跌落的情況下，當(dāng)借助于加熱器141加熱半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140時，在半導(dǎo)體單晶體的外圍處的固化的熔劑熔化，由此熔化的熔劑朝下跌落。
[0033]混雜晶體接納網(wǎng)150用于從跌落的溶劑移除混雜晶體?；祀s晶體接納網(wǎng)150具有相對細的網(wǎng)格。對于混雜晶體接納網(wǎng)150未施加任何特定限制，只要其具有比混雜晶體的尺寸小的網(wǎng)格尺寸即可?；祀s晶體具有大約Imm至大約2_的尺寸。因此，混雜晶體接納網(wǎng)150具有Imm或更小的網(wǎng)格尺寸。
[0034]重量傳感器160作為重量測量單元，用于監(jiān)視坩鍋的重量的改變。實際上，重量傳感器160測量坩鍋支撐件130的重量。在已將坩鍋放置在半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100中之后，重量傳感器160測量坩鍋的重量的改變。當(dāng)半導(dǎo)體單晶體從坩鍋跌落時，借助于重量傳感器160測量的重量與半導(dǎo)體單晶體的質(zhì)量相稱地減小。因此，可以確定從坩鍋移除半導(dǎo)體單晶體。
[0035]加熱器Hl作為加熱單元，用于加熱放置在坩鍋支撐件130上的坩鍋。即，坩鍋I在其開口被定向為朝下的同時被加熱。加熱器Hl被設(shè)置在如下位置處:當(dāng)坩鍋被放置在坩鍋支撐件上時，該位置面向坩鍋的底表面。加熱器Hl例如是熱板(hot plate)。加熱器Hl可以是另一種加熱系統(tǒng)。加熱器Hl在100° C至200° C的溫度處加熱坩鍋。因為Na熔劑具有比100° C低的熔點(大約98° C)，所以坩鍋被維持在等于或大于該熔點的溫度處。SP，通過借助于加熱器Hl的加熱而熔化包含在坩鍋中的熔劑，來從坩鍋移除半導(dǎo)體單晶體。
[0036]加熱器H2用于加熱管道110 ;即，加熱器H2用于當(dāng)Na熔劑沿著管道110的內(nèi)壁流動時防止Na熔劑的固化。因此，在大約100° C處加熱管道110。加熱器H2可以與加熱器Hl相同或不同。
[0037]確定部190用于確定是否已經(jīng)從坩鍋移除了半導(dǎo)體單晶體。確定部190用于借助于重量傳感器160來監(jiān)視坩鍋支撐件130的重量的改變。當(dāng)坩鍋支撐件130的重量的改變等于或大于預(yù)定閾值時，確定部190確定已經(jīng)從坩鍋移除了半導(dǎo)體單晶體。同時，當(dāng)坩鍋支撐件130的重量的改變小于該預(yù)定閾值時，確定部190確定還沒有從坩鍋移除半導(dǎo)體單晶體。在本文使用的表述“坩鍋支撐件130的重量的改變”指的是相對于已放置了坩鍋的坩鍋支撐件130的初始重量而言的重量的改變的絕對值。
[0038]2.半導(dǎo)體晶體移除方法
[0039]接下來，將描述根據(jù)本實施例的使用半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100的半導(dǎo)體單晶體移除方法。如下文中所述，在半導(dǎo)體單晶體產(chǎn)生方法的半導(dǎo)體單晶體移除步驟中執(zhí)行半導(dǎo)體單晶體移除方法。在半導(dǎo)體單晶體移除方法中，通過加熱來熔化固化的熔劑。因此，與采用利用乙醇的處理等的傳統(tǒng)方法的情況相比較，縮短了直到半導(dǎo)體單晶體的移除為止的時間。
[0040]2-1.在移除之前的半導(dǎo)體晶體
[0041]現(xiàn)在，在描述半導(dǎo)體單晶體移除方法之前，將描述坩鍋和半導(dǎo)體單晶體。如圖2中所示，在坩鍋I中生長GaN單晶體C10。不必說，GaN單晶體ClO是半導(dǎo)體單晶體。如圖2中所示，甚至當(dāng)?shù)怪玫卦O(shè)置坩鍋I時，GaN單晶體ClO和熔劑F20也不朝下跌落，這是因為借助于固化的熔劑F20而將GaN單晶體ClO固定了到坩鍋I的內(nèi)部。
[0042].2-2.移除方法
[0043].2-2-1.放置步驟
[0044]在這個步驟中，如圖2中所示，在手套箱(glove box)GB中執(zhí)行操作。首先，在半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100上放置包含GaN單晶體ClO的坩鍋I。在該情況下，在坩鍋支撐件130上放置坩鍋1，使得倒置地設(shè)置坩鍋I ;即，坩鍋I的開口被定向為朝下。坩鍋I的開口面向通孔131。如果熔劑不是固化的，則熔劑F20和GaN單晶體ClO朝下跌落。然而，實際上，熔劑F20是固化的，并且熔劑F20和GaN單晶體ClO兩者均被固定到坩鍋I的內(nèi)部。因此，熔劑F20或GaN單晶體ClO都不朝下跌落。
[0045].2-2-2.加熱/熔化步驟
[0046]隨后，在坩鍋I被放置在坩鍋支撐件130上的情況下，接通加熱器H1。在該情況下，調(diào)節(jié)坩鍋I的溫度以落在100° C至200° C的范圍內(nèi)。因此，包含在坩鍋I中的熔劑F20開始熔化，并且，如此熔化的熔劑逐漸地通過管道110朝下跌落。
[0047]熔化的熔劑F20在其中包含混雜晶體。這些混雜晶體具有大約Imm至大約2mm的尺寸。包含混雜晶體的熔劑F20通過半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140。不是借助于半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140從熔化的熔劑F20移除混雜晶體，而是借助于混雜晶體接納網(wǎng)150從熔化的熔劑F20移除混雜晶體。已經(jīng)被移除了混雜晶體的Na熔劑流過管道110，并且在Na儲存器120中累積。在Na儲存器120中累積的熔劑可以被循環(huán)利用，以用于后續(xù)產(chǎn)生GaN單晶體C10。
[0048]這樣，熔劑F20被逐漸地熔化。于是，在GaN單晶體ClO周圍固化的熔劑F20也被熔化。當(dāng)將GaN單晶體ClO固定到坩鍋I的內(nèi)部的熔劑F20被熔化到一定程度時，GaN單晶體ClO不再被熔劑支撐，由此，GaN單晶體ClO朝下跌落通過管道110。然后，如圖3中所示，借助于單晶體接納網(wǎng)140來接納跌落的GaN單晶體C10。
[0049]重量傳感器160確定放置在坩鍋支撐件130上的坩鍋I的重量減??；即，GaN單晶體ClO朝下跌落。當(dāng)借助于重量傳感器160測量的重量的改變等于或大于預(yù)定閾值時，確定部190確定GaN單晶體ClO已經(jīng)朝下跌落。同時，當(dāng)借助于重量傳感器160測量的重量的改變小于該預(yù)定閾值時，確定部190確定GaN單晶體ClO還沒有朝下跌落。因此，可以通過確定GaN單晶體ClO的跌落來確定GaN單晶體ClO的移除的完成。
[0050]甚至在GaN單晶體ClO跌落之后，包含混雜晶體的熔劑F20也仍然繼續(xù)朝下跌落。已經(jīng)被移除了混雜晶體的熔劑F20在Na儲存器120中累積。為了循環(huán)利用熔劑F20并且保證操作安全，優(yōu)選地，當(dāng)在Na儲存器120中幾乎已完全回收熔劑F20之后，完成坩鍋I的加熱?？梢越柚诖_定部190來確定熔劑的回收,該確定部190監(jiān)視借助于重量傳感器160測量的重量的改變。這樣，完成了從坩鍋I移除GaN單晶體C10。
[0051]通過上述方法從坩鍋I移除GaN單晶體ClO所需的時間是大約三小時。當(dāng)使用傳統(tǒng)的乙醇處理時，上述的操作需要大約10小時。
[0052].3.1II族氮化物半導(dǎo)體晶體的產(chǎn)生方法
[0053]現(xiàn)在將描述用于產(chǎn)生半導(dǎo)體晶體的方法。半導(dǎo)體晶體產(chǎn)生方法的特性特征在于該方法使用上述的半導(dǎo)體晶體移除方法。[0054]3-1.晶種襯底制備步驟
[0055]現(xiàn)在將描述在圖4中所示的制備模板(template)lO的步驟。模板10是被用于通過熔劑法來生長半導(dǎo)體單晶體的晶種襯底。首先，設(shè)置藍寶石襯底11。然后，通過MOCVD在藍寶石襯底11的c平面表面上形成緩沖層12。緩沖層12由例如AlN形成。緩沖層12可以由GaN形成。隨后，在緩沖層12上形成GaN層13，由此制備模板10。
[0056]GaN層13在熔劑中經(jīng)歷回熔(melt back);即，GaN層13的一部分在熔劑中溶解。GaN層13的其余部分不在熔劑中溶解，而是保留在藍寶石襯底11上。
[0057]3-2.半導(dǎo)體晶體生長步驟
[0058]接下來，通過作為一種類型的液相外延的熔劑法來在模板10上生長GaN單晶體C10。借助于在圖5中所示的半導(dǎo)體單晶體產(chǎn)生設(shè)備20來執(zhí)行晶體的生長。半導(dǎo)體單晶體產(chǎn)生設(shè)備20被配置為使得可以在在壓力容器25的內(nèi)部的反應(yīng)室24的轉(zhuǎn)盤27上旋轉(zhuǎn)坩鍋I的同時，借助于加熱器H來加熱坩鍋I?？梢詫2氣體供應(yīng)到坩鍋I中。
[0059]表1示出被用于半導(dǎo)體單晶體的生長的原材料。Ga含量優(yōu)選地被調(diào)節(jié)為30%或更小。碳含量可以在0mol%至2.0mol%的范圍內(nèi)改變。即，熔劑可以可選地包含碳。然而，碳含量更優(yōu)選地是0.01mol%至2.0mol%。表1中所示的值僅是示例，并且可以應(yīng)用其他值。
[0060]首先，在手套 箱中對模板10和表1中所示的原材料在進行稱重，其中在該手套箱中控制露點(dew point)和氧濃度。表1中所示的值僅是示例，并且可以應(yīng)用不同的值。隨后，在坩鍋I上放置模板10、原材料和熔劑。然后，在反應(yīng)室24的轉(zhuǎn)盤27中放置坩鍋I。之后，抽空壓力容器25，然后升高該容器中的壓力和溫度。在旋轉(zhuǎn)坩鍋I的同時，生長半導(dǎo)體單晶體。
[0061][表 I]
[0062]Ga20g 至 80g
[0063]Na20g 至 80g
[0064]C0.lmol% 至 2.0mol% (相對于 Na)
[0065]表2示出用于半導(dǎo)體單晶體生長步驟的坩鍋中的條件。將溫度調(diào)節(jié)為870° C，并且將壓力調(diào)節(jié)為3MPa。坩鍋I的內(nèi)徑例如是60mm。在該情況下，坩鍋I的旋轉(zhuǎn)速度被調(diào)節(jié)為50rpm。生長時間被調(diào)節(jié)為100小時。這些條件僅是示例，并且可以在與上述條件不同的條件下生長GaN單晶體C10。
[0066][表2]
[0067]
溫度850。(:至 900°C
壓力3 MPa至10 MPa
挽動速度O rprn至100 rpm
生長時間20小時至200小時
[0068]在半導(dǎo)體單晶體生長步驟中，模板10的GaN層13的至少一部分通過回熔而溶解。在熔劑飽和之后從回熔的GaN層13生長GaN單晶體。在特定生長時間過去后，形成平坦的GaN單晶體C10。[0069]3-3.半導(dǎo)體晶體移除步驟[0070]隨后，如上所述，借助于半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100從坩鍋I移除GaN單晶體C10。這樣，產(chǎn)生了 GaN單晶體CIO。之后，優(yōu)選地，清洗GaN單晶體ClO的表面等。當(dāng)確定部190確定已經(jīng)完成GaN單晶體ClO的移除時，可以向操作者等顯示移除完成的通知。
[0071]4.修改
[0072]4-1.重量傳感器的位置
[0073]在本實施例中，在坩鍋支撐件130下方的位置處設(shè)置重量傳感器160，以便監(jiān)視坩鍋支撐件130的重量。然而，重量傳感器可以用于監(jiān)視半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140的重量，而不是坩鍋支撐件130的重量。
[0074]在這樣的情況下，半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140接納GaN單晶體C10，因此，半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140的重量增大；8卩，網(wǎng)140的重量與GaN單晶體ClO的重量相稱地增大。因此，當(dāng)網(wǎng)140的重量的改變等于或大于預(yù)定閾值時，確定已經(jīng)從坩鍋I移除了 GaN單晶體C10，而當(dāng)網(wǎng)140的重量的改變小于該預(yù)定閾值時，確定還沒有從坩鍋I移除GaN單晶體C10。
[0075]4-2.混雜晶體接納網(wǎng)的兩級布置
[0076]在本實施例中，在半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140下方僅設(shè)置了一個混雜晶體接納網(wǎng)150。然而，可以設(shè)置具有不同的網(wǎng)格尺寸的兩個或更多個混雜晶體接納網(wǎng)。不必說，在更接近管道110的位置處設(shè)置具有更小的網(wǎng)格尺寸的混雜晶體接納網(wǎng)。利用該配置，可以回收幾乎不包含混雜晶體的Na熔劑。
[0077]4-3.坩鍋支撐件的傾斜
[0078]在本實施例中，大體水平地設(shè)置坩鍋支撐件130。然而，坩鍋支撐件130可以被設(shè)置為傾斜一定程度。例如，坩鍋支撐件130可以相對于水平方向傾斜0°至30°。這是因為，甚至在坩鍋支撐件130傾斜的情況下，當(dāng)設(shè)置坩鍋I以使得其開口被定向為大體朝下時，也可以從坩鍋I移除GaN單晶體C10。
[0079]表述“坩鍋I的開口被定向為朝下”涵蓋下述情況:坩鍋I的開口被定向在相對于垂直朝下方向傾斜±30°的方向上(更不用說開口被定向在垂直朝下方向上的情況)。
[0080]4-4.坩鍋固定單元
[0081]在本實施例中，在坩鍋支撐件130上倒置地設(shè)置坩鍋I。然而，可以使用另一種機制，只要將坩鍋I固定為使得其開口被定向為朝下即可。例如，可以使用在兩側(cè)固定坩鍋I的固定構(gòu)件。即，該固定構(gòu)件用作坩鍋支撐單元，用于支撐坩鍋1，以使得坩鍋I的開口被定向為朝下。
[0082]4-5.1II族氮化物半導(dǎo)體晶體
[0083]在本實施例中，產(chǎn)生GaN半導(dǎo)體單晶體。然而，本發(fā)明的設(shè)備可以被應(yīng)用到另外的III族氮化物半導(dǎo)體單晶體的產(chǎn)生；具體地，AlxInyGa(1_x_Y)N(0≤X，O≤Y，X+Y≤I)。在這樣的情況下，必須向坩鍋I內(nèi)供應(yīng)與III族氮化物半導(dǎo)體單晶體對應(yīng)的原材料。
[0084]5.本實施例的總結(jié)
[0085]如以上所詳細描述的，本實施例的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100包括:坩鍋支撐件130，用于支撐坩鍋1，使得坩鍋I的開口被定向為朝下；加熱器H1，用于加熱如此支撐的坩鍋I ;以及半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)140，用于接納跌落的半導(dǎo)體單晶體C10。因此，可以通過借助于加熱器Hl對坩鍋I加熱而從坩鍋I移除半導(dǎo)體單晶體C10。[0086]因為通過加熱而熔化了固化的熔劑，所以縮短了直到半導(dǎo)體單晶體ClO的移除為止的時間；即，縮短了循環(huán)時間。另外，因為該設(shè)備包括重量傳感器160和確定部190，所以可以確定因半導(dǎo)體單晶體ClO的跌落導(dǎo)致的重量的改變，并且，可以確定半導(dǎo)體單晶體ClO的移除的完成。因此，半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100和半導(dǎo)體單晶體產(chǎn)生方法實現(xiàn)了在短時間段內(nèi)從坩鍋I移除半導(dǎo)體單晶體C10、以及確定半導(dǎo)體單晶體ClO的移除的完成。
[0087]本實施例僅是示例。因此，不必說，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在本發(fā)明中進行各種修改和變化。例如，在本實施例中，使用金屬有機化學(xué)氣相沉積(M0CVD)，以用于形成模板10的緩沖層12和GaN層13。然而，可以使用任何其他生長方法；例如，諸如氫化物氣相外延(HVPE)的氣相生長方法，或分子束外延(MBE)。雖然在本實施例中使用藍寶石襯底11，但是可以使用諸如GaN襯底的另外的襯底。
[0088]實施例2
[0089]現(xiàn)在描述實施例2。本實施例的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備的結(jié)構(gòu)與實施例1的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備的結(jié)構(gòu)部分地不同。因此，將會通過僅聚焦在不同部分上來描述本實施例的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備。
[0090]1.半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備
[0091]如圖6中所示， 半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備200包括:管道110 ;Na儲存器120 ;坩鍋支撐件130 ;半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)240 ;混雜晶體接納網(wǎng)150 ;重量傳感器160 ;加熱器Hl ;加熱器H2 ;以及確定部190。在半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備200中，半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)240的形狀以及用于熔化熔劑的加熱器與實施例1的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備100不同。即，可以可選地設(shè)置加熱器Hl。
[0092]半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)240作為半導(dǎo)體單晶體接納單元，用于接納跌落的半導(dǎo)體單晶體C10。如圖6中所示，半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)240具有上凸部241。半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)240的凸部241穿過坩鍋I的開口被設(shè)置在坩鍋I的內(nèi)部，并且與熔劑接觸。因此，借助于加熱器Hl從坩鍋I的底側(cè)加熱熔劑，并且借助于加熱器141從坩鍋I的開口側(cè)加熱熔劑。
[0093]坩鍋I和凸部241之間的距離被減小，因此凸部241用于防止半導(dǎo)體單晶體ClO的破裂，否則將會由于半導(dǎo)體單晶體ClO的跌落而出現(xiàn)半導(dǎo)體單晶體ClO的破裂。凸部241在其頂部附近具有平坦區(qū)域，這適合于接納半導(dǎo)體單晶體。優(yōu)選地，凸部241的平坦區(qū)域具有比半導(dǎo)體單晶體的寬度更寬的寬度。
[0094]2.修改
[0095]在本實施例中，可以應(yīng)用在實施例1中描述的所有修改。
[0096]3.本實施例的總結(jié)
[0097]如上所詳細描述的，本實施例的半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備200包括:坩鍋支撐件130，用于支撐坩鍋1，使得坩鍋I的開口被定向為朝下；加熱器H1，用于加熱如此支撐的坩鍋I ;以及半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)240，用于接納跌落的半導(dǎo)體單晶體C10。因此，可以通過借助于加熱器Hl對坩鍋I加熱而從坩鍋I移除半導(dǎo)體單晶體C10。
[0098]因為熔劑被加熱，所以縮短了直到半導(dǎo)體單晶體ClO的移除為止的時間；即，縮短了循環(huán)時間。另外，因為該設(shè)備包括重量傳感器160和確定部190，所以可以確定因半導(dǎo)體單晶體ClO的跌落而導(dǎo)致的重量的改變，并且可以確定半導(dǎo)體單晶體ClO的移除的完成。因此，半導(dǎo)體單晶體移除設(shè)備200和半導(dǎo)體單晶體產(chǎn)生方法實現(xiàn)了在短時間段內(nèi)從坩鍋I移除半導(dǎo)體單晶體CIO、以及確定半導(dǎo)體單晶體ClO的移除的完成。
[0099]半導(dǎo)體單晶體接納網(wǎng)240具有凸部241。因此，可以縮短半導(dǎo)體單晶體ClO的跌落距離，因此可以防止移除的半導(dǎo)體單晶體ClO的破裂。
[0100]本實施例僅是示例。因此，不必說，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在本發(fā)明中進行各種修改和變化。例如，在本實施例中，使用金屬有機化學(xué)氣相沉積(M0CVD)，以用于形成模板10的緩沖層12和GaN層13。然而，可以使用任何其他生長方法；例如，諸如氫化物氣相外延(HVPE)的氣相生長方法，或分子束外延(MBE)。雖然在本實施例中使用藍寶石襯底11，但是可以使用諸 如GaN襯底的另外的襯底。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，用于從坩鍋移除III族氮化物半導(dǎo)體晶體，所述晶體已經(jīng)通過熔劑法而在所述坩鍋中產(chǎn)生，所述半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備包括: 坩鍋支撐單元，用于支撐所述坩鍋，使得所述坩鍋的開口被定向為朝下； 加熱單元，用于加熱借助于所述坩鍋支撐單元支撐的所述坩鍋；以及 半導(dǎo)體晶體接納單元，用于接納從所述坩鍋的開口跌落的所述半導(dǎo)體晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，其進一步包括:重量測量單元，用于測量所述坩鍋支撐單元或所述半導(dǎo)體晶體接納單元的重量；以及確定部，用于確定是否已經(jīng)從所述坩鍋移除了所述半導(dǎo)體晶體，其中，所述確定部在借助于所述重量測量單元測量的重量的改變等于或大于預(yù)定閾值時確定已經(jīng)從所述坩鍋移除所述半導(dǎo)體晶體，或者在借助于所述重量測量單元測量的重量的改變小于所述預(yù)定閾值時確定還沒有從所述坩鍋移除所述半導(dǎo)體晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，其進一步包括:混雜晶體接納單元，用于接納熔劑中包含的混雜晶體，所述混雜晶體接納單元位于所述半導(dǎo)體晶體接納單元下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，其進一步包括:混雜晶體接納單元，用于接納熔劑中包含的混雜晶體，所述混雜晶體接納單元位于所述半導(dǎo)體晶體接納單元下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，其中，所述半導(dǎo)體晶體接納單元由下述網(wǎng)形成:該網(wǎng)具有朝設(shè)置所述坩鍋的位置凸的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，其中，所述半導(dǎo)體晶體接納單元由下述網(wǎng)形成:該網(wǎng)具有朝設(shè)置所述坩鍋的位置凸的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，其中，所述半導(dǎo)體晶體接納單元由下述網(wǎng)形成:該網(wǎng)具有朝設(shè)置所述坩鍋的位置凸的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，其中，所述半導(dǎo)體晶體接納單元由下述網(wǎng)形成:該網(wǎng)具有朝設(shè)置所述坩鍋的位置凸的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的任何一項所述的半導(dǎo)體晶體移除設(shè)備，其進一步包括:管道，用于使得熔化的熔劑流過其中；以及Na存儲單元，用于存儲所述熔化的熔劑。
10.一種用于通過使用用于生長III族氮化物半導(dǎo)體晶體的熔劑來產(chǎn)生半導(dǎo)體晶體的方法，所述方法包括: 晶種襯底制備步驟，用于在襯底上形成半導(dǎo)體層，由此制備晶種襯底； 半導(dǎo)體晶體生長步驟，用于在坩鍋中放置所述晶種襯底、熔劑和原材料，并且在旋轉(zhuǎn)所述坩鍋的同時生長III族氮化物半導(dǎo)體晶體；以及 半導(dǎo)體晶體移除步驟，用于從所述坩鍋移除所述半導(dǎo)體晶體，其中，在所述半導(dǎo)體晶體移除步驟中，通過在所述坩鍋的開口被定向為朝下的情況下加熱所述坩鍋來熔化所述熔劑，并且，借助于網(wǎng)狀接納構(gòu)件來接納通過所述熔劑的熔化而跌落的所述半導(dǎo)體晶體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于產(chǎn)生半導(dǎo)體晶體的方法，其中，在所述半導(dǎo)體晶體移除步驟中，通過測量所述坩鍋或所述接納構(gòu)件的負荷的改變來確定所述半導(dǎo)體晶體的移除。
【文檔編號】H01L21/208GK103510155SQ201310254899
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】山崎史郎, 永井誠二, 守山實希 申請人:豐田合成株式會社