CN103124811A - 生长GaN晶体的方法和GaN晶体衬底 - Google Patents

Abstract

本发明提供在具有从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面的GaN籽晶衬底上生长具有较少堆垛层错的GaN晶体的GaN晶体生长方法，还提供具有较少堆垛层错的GaN晶体衬底。生长GaN晶体的方法包括：准备GaN籽晶衬底10的步骤，所述GaN籽晶衬底具有从(0001)面10c以20°～90°角度倾斜的主表面10m，和在所述GaN籽晶衬底10上生长GaN晶体20的步骤。所述GaN籽晶衬底10的杂质浓度与所述GaN晶体20的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下。

Description

生长GaN晶体的方法和GaN晶体衬底

技术领域

本发明涉及生长GaN晶体的方法，所述GaN晶体具有位于非极性面(垂直于(0001)面的面)或半极性面(从(0001)面以大于0°且小于90°的角度倾斜的面)中的主表面；本发明还涉及GaN晶体衬底。

背景技术

通常，通过气相法如氢化物气相外延(HVPE)法或有机金属化学气相沉积(MOCVD)法、或者通过液相法如助熔剂法在衬底如具有位于(0001)面中的主表面的蓝宝石衬底或具有位于(111)A面中的主表面的GaAs衬底的主表面上生长晶体，制造适用于诸如发光装置、电子装置和半导体传感器的装置的GaN晶体和GaN晶体衬底。因此，由此制造的典型GaN晶体或GaN晶体衬底具有位于(0001)面中的主表面。

包含在位于(0001)面中的GaN晶体衬底的主表面上形成的多量子阱(MQW)结构的发光层的发光装置具有诸如发光波长偏移且发光效率下降的问题，因为GaN晶体在<0001>方向上具有的极性导致在发光层内发生自发极化。

为了解决这种问题，已经提出了GaN晶体和GaN晶体衬底以及制造这种晶体的方法，所述GaN晶体和GaN晶体衬底具有位于诸如其中未发生极化的非极性面或其中发生较少极化的半极性面中的面的主表面。

例如，日本特开2002-373864号公报(专利文献1)公开了，在保持具有c面以外的特定取向的表面(诸如{11-20}面(a面)或{1-100}面(m面))的同时，生长GaN晶体以利用氧对GaN晶体进行掺杂。

另外，日本特开2006-315947号公报(专利文献2)公开了，通过排列具有位于m面中的主表面的氮化物半导体棒并在排列的氮化物半导体棒的主表面(m面)上生长氮化物半导体层，形成具有低位错密度的大的氮化物半导体晶片(诸如GaN晶片)。

另外，日本特开2008-143772号公报(专利文献3)公开了，通过以在横向上相互相邻的方式排列主表面具有上述特定面取向的多个III族氮化物晶体衬底并在排列的III族氮化物晶体衬底的主表面上生长III族氮化物晶体，形成主表面具有{0001}面以外的任意特定面取向的大的、高度结晶的III族氮化物晶体。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2002-373864号公报

专利文献2：日本特开2006-315947号公报

专利文献3：日本特开2008-143772号公报

发明内容

技术问题

上述所有日本特开2002-373864号公报(专利文献1)、2006-315947号公报(专利文献2)和2008-143772号公报(专利文献3)都公开了一种同质外延法，其中在主表面具有c面((0001)面)以外的面取向的GaN籽晶衬底上生长GaN晶体。在本领域中认为，在同质外延期间不发生堆垛层错。

然而，本发明人已经发现，如果在具有c面以外的面取向的表面上生长晶体，即使同质外延也造成堆垛层错，尽管其密度低，即小于1×10³cm^-1。通过通常用于位错检验的方法如阴极发光(CL)法或蚀刻法不能检验这些堆垛层错，且如果密度低，则即使通过透射电子显微镜(TEM)仍难以对它们进行检验。因此，本发明人将低温CL用于检验。

因此，本发明的目的是提供一种在具有从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面的GaN籽晶衬底上生长具有较少堆垛层错的GaN晶体的方法，还提供具有较少堆垛层错的GaN晶体衬底。

解决问题的手段

根据本发明一方面的生长GaN晶体的方法包括准备GaN籽晶衬底的步骤，所述GaN籽晶衬底具有从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面；和在所述GaN籽晶衬底上生长GaN晶体的步骤。所述GaN籽晶衬底的杂质浓度和所述GaN晶体的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下。

在根据本发明上述方面的生长GaN晶体的方法中，GaN籽晶衬底的主表面可以从(0001)面以43°～90°角度倾斜。另外，GaN籽晶衬底的杂质浓度和GaN晶体的杂质浓度的差为1×10¹⁸cm^-3以下。另外，GaN籽晶衬底和GaN晶体的杂质浓度可以为氧原子浓度。另外，在GaN籽晶衬底的主表面中的堆垛层错密度可以为100cm^-1以下，且(0001)面的曲率半径可以为5m以上。根据本发明另一方面的GaN晶体衬底切割自通过上述生长GaN晶体的方法生长的GaN晶体。所述GaN晶体衬底可具有从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面，且所述主表面中的堆垛层错密度可以为100cm^-1以下。

发明效果

根据本发明的上述方面，可以提供一种在具有从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面的GaN籽晶衬底上生长具有较少堆垛层错的GaN晶体的方法和具有较少堆垛层错的GaN晶体衬底。

附图说明

图1A是显示根据本发明实施方式的生长GaN晶体的方法的示意性断面图，显示了准备GaN籽晶衬底的步骤。

图1B是显示根据本发明实施方式的生长GaN晶体的方法的示意性断面图，显示了生长GaN晶体的步骤。

图1C是显示根据本发明实施方式的生长GaN晶体的方法的示意性断面图，显示了从GaN晶体切出GaN晶体衬底的步骤。

图2是显示用于根据本发明实施方式的生长GaN晶体的方法中的晶体生长装置的实例的示意性断面图。

具体实施方式

实施方式1

参考图1A～1C，根据本发明实施方式的生长GaN晶体的方法包括准备GaN籽晶衬底10的步骤，所述GaN籽晶衬底10具有从(0001)面10c以20°～90°角度倾斜的主表面10m(图1A)和在所述GaN籽晶衬底10上生长GaN晶体20的步骤(图1B)。所述GaN籽晶衬底10的杂质浓度和所述GaN晶体20的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下。

根据本实施方式的生长GaN晶体的方法通过使得GaN籽晶衬底10的杂质浓度与GaN晶体20之间的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下而抑制GaN晶体20中的堆垛层错，在所述方法中在GaN籽晶衬底10的从(0001)面10c以20°～90°角度倾斜的主表面10m上生长GaN晶体20。现在对各步骤进行详细说明。

准备GaN籽晶衬底的步骤

参考图1A，根据本实施方式的生长GaN晶体的方法包括准备GaN籽晶衬底10的步骤，所述GaN籽晶衬底10具有从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面10m。可以以使得晶体生长表面为与主表面10m具有相同面取向的主表面的方式，在GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长GaN晶体20。

将GaN籽晶衬底10的主表面10m从(0001)面倾斜的倾斜角α设定为20°～90°以得到GaN晶体和GaN晶体衬底，所述GaN晶体和GaN晶体衬底具有极性低至足以降低例如半导体装置的发光波长的偏移和发光效率的下降的主表面。从这种观点来看，GaN籽晶衬底10的主表面10m优选从(0001)面10c以43°～90°倾斜角α倾斜。

为了生长堆垛层错密度低或为零的GaN晶体20，GaN籽晶衬底10的主表面10m中的堆垛层错密度优选为100cm^-1以下，更优选10cm^-1以下，进一步优选1cm^-1以下且最优选0cm^-1。通过低温CL法在主表面10m上测定GaN籽晶衬底10的主表面10m中的堆垛层错密度。

另外，为了生长堆垛层错密度低或为零的GaN晶体20，GaN籽晶衬底10的(0001)面10c的曲率半径优选为5m以上，更优选10m以上，进一步优选20m以上。通过X射线衍射法测定(0001)面10c的曲率半径。

可以通过任意方法准备具有从(0001)面10c以20°～90°倾斜角α倾斜的主表面10m的GaN籽晶衬底10。为了准备堆垛层错密度低或为零的GaN籽晶衬底10，以使得晶体生长表面为(0001)面的方式生长GaN母晶，并优选沿从(0001)面以20°～90°倾斜角α倾斜的面从GaN母晶切出GaN籽晶衬底10。

从相同观点来看，如后所述，还优选使用通过本发明得到的GaN晶体衬底作为GaN籽晶衬底10。

生长GaN晶体的步骤

参考图1B，根据本实施方式的生长GaN晶体的方法包括在GaN籽晶衬底10、特别地在GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长GaN晶体20的步骤。以使得晶体生长表面为与主表面10m具有相同面取向的主表面20m的方式，在GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长GaN晶体20。

可以通过其中在GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长GaN晶体的任意同质外延法，例如通过气相法如氢化物气相外延(HVPE)法、有机金属化学气相沉积(MOCVD)法、分子束外延(MBE)法或升华法，或者通过液相法如助溶剂法，生长GaN晶体20。优选HVPE，因为可以在高速度下有效地生长厚晶体。

在生长GaN晶体20的步骤中，GaN籽晶衬底10的杂质浓度与GaN晶体20的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下。如果GaN籽晶衬底10的杂质浓度与在GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长的GaN晶体20的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下，则GaN晶体具有较小的堆垛层错。从这种观点来看，GaN籽晶衬底10的杂质浓度与GaN晶体20的杂质浓度的差优选为1×10¹⁸cm^-3以下。通过二次离子质谱(SIMS)法测定GaN籽晶衬底10和GaN晶体20的杂质浓度。

GaN籽晶衬底10的杂质浓度与GaN晶体20的杂质浓度的差影响堆垛层错的形成的机理未完全理解。据推断，GaN籽晶衬底的杂质浓度与GaN晶体的杂质浓度的差相当大会改变所生长的GaN晶体20的晶格常数，从而以缓和由c轴方向(<0001>方向)上的晶格常数差造成的应力的方式产生堆垛层错。

GaN籽晶衬底10和GaN晶体20的上述杂质浓度优选为氧原子浓度。即，GaN籽晶衬底10的氧原子浓度与GaN晶体20的氧原子浓度的差优选为3×10¹⁸cm^-3以下，更优选1×10¹⁸cm^-3以下。

如果在GaN籽晶衬底10的从(0001)面以20°～90°角度α倾斜的主表面10m上生长GaN晶体20，则以使得晶体生长表面为与主表面10m具有相同面取向的主表面20m的方式生长GaN晶体。如果以使得晶体生长表面为主表面20m的方式生长GaN晶体20，则其极易被作为杂质的氧原子污染。如果在无任何特别注意的情况下以这种方式生长GaN晶体，则其具有约5×10¹⁸cm^-3以上的氧原子浓度。另一方面，如果以使得晶体生长表面为(0001)面的方式生长GaN晶体20，则其不易被作为杂质的氧原子污染。如果在无任何特别注意的情况下以这种方式生长GaN晶体，则其具有约1×10¹⁷cm^-3以下的氧原子浓度。

为了抑制在GaN籽晶衬底10的从(0001)面以20°～90°角度α倾斜的主表面10m上生长的GaN晶体20中的堆垛层错，重要的是如何在GaN晶体20的生长期间防止GaN晶体20被氧原子污染，从而使得GaN籽晶衬底10的杂质浓度(特别是氧原子浓度)与GaN晶体20的杂质浓度(特别是氧原子浓度)的差为3×10¹⁸cm^-3以下、优选1×10¹⁸cm^-3以下，所述GaN籽晶衬底10切割自以使得晶体生长表面为(0001)面的方式生长的、并具有低杂质浓度如低氧原子浓度和低堆垛层错密度的GaN母晶。

如上所述，已知的是，如果在GaN籽晶衬底10的从(0001)面以20°～90°角度α倾斜的主表面10m上生长GaN晶体20，则其极易被作为杂质的氧原子污染。

参考图2，用于通过HVPE生长GaN晶体的HVPE装置100具有由反应管102形成的反应室101，所述反应管102通常由石英玻璃形成。从反应管102排出的杂质气体为作为杂质污染GaN晶体的氧原子的源。因此，为了降低GaN晶体的杂质浓度(特别是氧原子浓度)，在根据本实施方式的生长GaN晶体的方法中所使用的HVPE装置100和使用HVPE装置100生长GaN晶体的方法具有如下特征。

(1)将由高纯度(例如99.999质量%以上)热解氮化硼(pBN)形成的第一衬管110布置在反应管102内。如果将GaN籽晶衬底10放入第一衬管110中，则可以防止从反应管102排出的杂质气体接触在GaN籽晶衬底10上生长的GaN晶体20。

(2)作为第一吹扫气体，使得高纯度(例如99.9999质量%以上)氮气通过布置在反应管102上的第一吹扫气体引入管103，在由石英玻璃形成的反应管102与由pBN形成的第一衬管110之间流动。利用第一吹扫气体，可以将从反应管102排出的杂质气体通过气体排出管109排出到反应室101外部。

(3)支持布置在由pBN形成的第一衬管110内的GaN籽晶衬底10的基座140具有局部加热机构。这种局部加热机构使得可以在将反应室101中的GaN籽晶衬底10及其附近局部保持在期望温度下的同时，降低用于对由石英玻璃形成并形成反应室101的反应管102进行加热的加热器151、152和153的加热温度，由此减少从反应管102排出的杂质气体。另外，局部加热机构可以为可以将GaN籽晶衬底10及其附近加热至期望温度的任意类型的局部加热机构，诸如电阻加热机构如加热器、高频加热机构或灯加热机构。

(4)利用pBN对具有局部加热机构的基座140的表面进行包覆。这防止了杂质气体从基座140的排出并防止了杂质气体对GaN晶体的污染。

(5)对由石英玻璃形成的镓原料舟130进行加热的温度下降。这抑制了杂质气体从镓原料舟130的排出。

(6)使用氮(N₂)气代替氢(H₂)气以作为用于通过含氯气体引入管106引入到镓原料舟130中的含氯气体的载气。这抑制了杂质气体从镓原料舟130的排出。

(7)将镓原料舟130布置在布置在第一衬管110中的第二衬管120中，并将氮(N₂)气用作通过第二吹扫气体引入管105引入到第二衬管120中的第二吹扫气体。这抑制了石英玻璃在其表面处的分解。根据添加到氮气中的H₂O气体的浓度，可以调节所生长的GaN晶体的杂质浓度(特别是氧原子浓度)。

(8)通过第一衬管110与第二衬管120之间的空间，通过氮原料气体引入管104将充当氮原料气体的氨(NH₃)气以及充当载气的氢(H₂)气和氮(N₂)气引入到第一衬管110中。第一衬管110和第二衬管120防止与石英玻璃的反应性高的氨(NH₃)气和氢(H₂)气接触由石英玻璃形成的反应管102和镓原料舟130。

通过具有上述特征的HVPE法，可以调节GaN晶体20的杂质浓度(特别是氧原子浓度)，使得GaN籽晶衬底10的杂质浓度(特别是氧原子浓度)与GaN晶体20的杂质浓度(特别是氧原子浓度)的差为3×10¹⁸cm^-3以下，优选1×10¹⁸cm^-3以下。

如上所述，当在GaN籽晶衬底10的从(0001)面10c以20°～90°倾斜角α倾斜的主表面10m上生长GaN晶体20，所述主表面10m中的堆垛层错密度为100cm^-1以下且(0001)面10c的曲率半径为5m以上时，通过使得GaN籽晶衬底10的杂质浓度与GaN晶体20的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下，可以以使得晶体生长表面为从(0001)面20c以20°～90°倾斜角α倾斜的主表面20m且主表面20m中的堆垛层错密度为100cm^-1以下的方式生长GaN晶体20。

尽管在根据本实施方式的生长GaN晶体的方法中在单个GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长GaN晶体，但是可以在以瓷砖图案排列的多个GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长GaN晶体以生长大的GaN晶体。

从GaN晶体切出GaN晶体衬底的步骤

接下来，参考图1C对从通过根据本实施方式的生长GaN晶体的方法生长的GaN晶体20切出GaN晶体衬底的步骤进行说明。

沿从(0001)面20c以20°～90°倾斜角α倾斜的面切出GaN晶体20以得到GaN晶体衬底20p，各个GaN晶体衬底20p具有从(0001)面20c以20°～90°倾斜角α倾斜的主表面20pm。如上所述，从在晶体生长表面，即主表面20m中具有100cm^-1以下的堆垛层错密度的GaN晶体20切出的GaN晶体衬底20p在主表面20pm中具有100cm^-1以下的堆垛层错密度。

实施方式2

参考图1C，从通过根据实施方式1的生长GaN晶体的方法生长的GaN晶体20，切出根据本发明实施方式2的GaN晶体衬底20p。主表面20pm从(0001)面20c以20°～90°倾斜角α倾斜，且主表面20pm中的堆垛层错密度为100cm^-1以下。

根据本实施方式的形成GaN晶体衬底20p的方法如上面实施方式1中所述，且不再重复其说明。

根据本实施方式的GaN晶体衬底20p适用于制造半导体装置。另外，根据本实施方式的GaN晶体衬底20p可以用作底部衬底以与实施方式1中一样在其上进一步生长GaN晶体，且可以将制得的GaN晶体用于进一步制造根据本实施方式的GaN晶体衬底。

GaN晶体衬底20p的主表面10m具有低极性或不具有极性，且主表面20pm中的堆垛层错密度为100cm^-1以下。因此，可以将GaN晶体衬底20p用于有效地制造具有较少或不具有发光波长的偏移和发光效率的下降的半导体装置。

为了进一步减少或消除GaN晶体衬底20p的主表面20pm的极性，主表面20pm优选从(0001)面20c以43°～90°倾斜角α倾斜。

为了更有效地制造高品质半导体装置，GaN晶体衬底20p的主表面20pm中的堆垛层错密度优选为10cm^-1以下，更优选1cm^-1以下，最优选0cm^-1。

实施例

(实施例)

1.准备GaN籽晶衬底

通过HVPE法在具有位于(0001)面中的主表面的GaN底部晶体衬底上生长2英寸(50.8mm)直径的GaN籽晶以达到30mm厚。然后，从GaN籽晶的底部衬底侧和晶体生长表面侧切出具有300μm厚度并具有位于(0001)面中的主表面的C面GaN籽晶衬底。另外，从底部衬底侧和晶体生长表面侧之间的部分切出多个GaN籽晶衬底10，所述多个GaN籽晶衬底10具有25mm×25mm×300μm的厚度尺寸并具有从(0001)面10c以预定倾斜角α倾斜的主表面10m，从而具有表I和II中所示的面取向。将这些GaN籽晶衬底10在两个主表面上都进行镜面抛光并在两个主表面和四个侧表面上进行蚀刻以除去损伤部分。

通过CL法测定从底部衬底侧切出的c面GaN籽晶衬底的主表面中的位错密度为1×10⁶cm^-2。通过CL测定从晶体生长表面侧切出的c面GaN籽晶衬底的主表面中的位错密度为7×10⁵cm^-2。因此，估计具有从(0001)面10c以各倾斜角α倾斜的主表面10m的GaN籽晶衬底的位错密度为7×10⁵cm^-2～10×10⁵cm^-2。

通过X射线衍射法测定从底部衬底侧和晶体生长表面侧切出的c面GaN籽晶衬底的(0001)面的曲率半径为30～50m。因此，估计具有从(0001)面10c以各倾斜角α倾斜的主表面10m的GaN籽晶衬底10的(0001)面的曲率半径为30～50m。

在基于在20K气氛温度下在3.42eV下的发光的低温CL法中，在具有从(0001)面10c以各倾斜角α倾斜的主表面10m的任意GaN籽晶衬底10的主表面中未观察到堆垛层错(即，堆垛层错密度为0cm^-1)。

通过SIMS法对具有从(0001)面10c以各倾斜角α倾斜的主表面10m的GaN籽晶衬底的杂质浓度进行测定。结果，氧原子浓度为3×10¹⁶cm^-3以下，硅原子浓度为3×10¹⁶cm^-3以下，且碳原子浓度低至小于检测限(1×10¹⁶cm^-3)。

2.生长GaN晶体

通过HVPE法在上述多个GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长GaN晶体20至10mm厚，所述主表面10m从(0001)面10c以预定倾斜角α倾斜以具有表I和II中所示的面取向。将晶体生长温度(GaN籽晶衬底10的温度)调节至1050℃，并将晶体生长速度调节至100μm/小时。在通过HVPE法生长GaN晶体20之前，利用HCl气体将GaN籽晶衬底10的主表面10m蚀刻约0.5μm的厚度以从主表面10m除去残余的损伤部分和污物。

为了减少或调节通过HVPE法在GaN籽晶衬底10的从(0001)面10c以预定倾斜角α倾斜的主表面10m上生长的GaN晶体20中的杂质浓度(特别是氧原子浓度)，实施如下特别装置和方法。

将由高纯度(例如99.999质量%)pBN形成的第一衬管110布置在由石英玻璃形成的反应管102中。作为第一吹扫气体，使得高纯度(例如99.9999质量%)氮气通过第一吹扫气体引入管103，在反应管102与第一衬管110之间流动。另外，支持布置在第一衬管110内的GaN籽晶衬底10的基座140具有pBN包覆的碳加热器以作为对GaN籽晶衬底的背面进行局部加热的局部加热机构，且基座140的表面包覆有pBN。在用于加热反应管102的加热器151、152和153的加热温度为约700℃的同时，通过局部加热机构将GaN籽晶衬底10的温度升至1050℃。另外，将高纯度(99.9999质量%)镓(Ga原料30)放入由石英玻璃形成的镓原料舟130中，并通过含氯气体引入管106将HCl气体(含氯气体)引入到镓原料舟130中的镓(Ga原料30)中以产生GaCl气体(Ga原料气体)。此时，将镓原料舟130的温度设定为比平时低的温度，即设定为700℃～750℃。另外，使用氮(N₂)气代替氢(H₂)气作为用于引入到镓原料舟130中的HCl气体(含氯气体)的载气。另外，将镓原料舟130布置在布置在第一衬管110中并由高纯度(99.999质量%)pBN形成的第二衬管120中，并通过第二吹扫气体引入管105将氮(N₂)气作为第二吹扫气体引入到第二衬管120中。根据氮(N₂)气中H₂O气体的浓度，调节所生长的GaN晶体20的杂质浓度(特别是氧原子浓度)。另外，使用氮(N₂)气代替氢(H₂)气作为用于引入到镓原料舟130中的HCl气体(含氯气体)的载气。另外，通过第一衬管110与第二衬管120之间的空间，通过氮原料气体引入管104将充当氮原料气体的氨(NH₃)气以及充当载气的氢(H₂)气和氮(N₂)气引入到第一衬管110中。

由此，在多个GaN籽晶衬底10的主表面10m上生长具有表I和II中的行中所示的氧原子浓度(cm^-3)的GaN晶体20，所述主表面10m从(0001)面10c以预定倾斜角α倾斜而具有表I和II中的列中所示的面取向。在表I和II中的矩阵表的各要素中显示了在制得的GaN晶体20的主表面中的堆垛层错密度(cm^-1)，所述主表面形成晶体生长表面。所有GaN晶体20都具有3×10¹⁶cm^-3以下的硅原子浓度和低于检测限(1×10¹⁶cm^-3)的碳原子浓度。

表I

表II

如表I和II中所示，在GaN籽晶衬底的从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面上生长的GaN晶体具有明显更低的堆垛层错密度，其中所述GaN籽晶衬底的杂质浓度与所述GaN晶体的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下，且以速度GaN籽晶衬底的杂质浓度与GaN晶体的杂质浓度的差为1×10¹⁸cm^-3以下的方式生长的GaN晶体具有进一步明显更低的堆垛层错密度。

尽管在单个GaN籽晶衬底的主表面上各自生长上述实施例中的GaN晶体，但是当在由以瓷砖图案排列的多个GaN籽晶衬底构成的主表面上生长GaN晶体以生长大的GaN晶体时，获得了类似结果。

本文中公开的实施方式和实例在所有方面都应是示例性的而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书限定而不是由上述说明限定，并旨在包含在权利要求书及其等价物的含义和范围内的所有变体。

附图标记

10：GaN籽晶衬底

10c、20c：(0001)面

10m、20m、20pm：主表面

20：GaN晶体

20p：GaN晶体衬底

30：Ga原料

100：HVPE装置

101：反应室

102：反应管

103：第一吹扫气体引入管

104：氮原料气体引入管

105：第二吹扫气体引入管

106：含氯气体引入管

107：镓原料气体引入管

109：气体排出管

110：第一衬管

120：第二衬管

130：镓原料舟

140：基座

151、152、153：加热器

Claims (6)

1.一种生长GaN晶体的方法，包括：

准备GaN籽晶衬底的步骤，所述GaN籽晶衬底具有从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面；和

在所述GaN籽晶衬底上生长GaN晶体的步骤；

其中所述GaN籽晶衬底的杂质浓度与所述GaN晶体的杂质浓度的差为3×10¹⁸cm^-3以下。

2.如权利要求1所述的生长GaN晶体的方法，其中所述GaN籽晶衬底的主表面从(0001)面以43°～90°角度倾斜。

3.如权利要求1或权利要求2所述的生长GaN晶体的方法，其中所述GaN籽晶衬底的杂质浓度与所述GaN晶体的杂质浓度的差为1×10¹⁸cm^-3以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的生长GaN晶体的方法，其中所述GaN籽晶衬底和所述GaN晶体的杂质浓度为氧原子浓度。

5.如权利要求1～4中任一项所述的生长GaN晶体的方法，其中在所述GaN籽晶衬底的主表面中的堆垛层错密度为100cm^-1以下，且所述(0001)面的曲率半径为5m以上。

6.一种GaN晶体衬底，其切割自通过根据权利要求1～5中任一项的生长GaN晶体的方法生长的GaN晶体，所述GaN晶体衬底具有从(0001)面以20°～90°角度倾斜的主表面，其中所述主表面中的堆垛层错密度为100cm^-1以下。

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