TWI334229B - A template type substrate and a method of preparing the same - Google Patents

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1334229 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於-種模板式基板用在光電裝置如㈣及⑶或 電氣裝置如MOSFET。 【先前技術】 目前用在氣相磊晶的基板典型地包括藍寶石、沉、〇仏 與Si及成長在該基板上所得的蟲晶層仍舊具有不利的高差 排密度W/crn2。因此，已有提出EL〇G型式結構應用至該基 板’其容許減少差排密度至l〇6/cm2 ’但對確保許多電子及 光電裝置準確的功能’特別是高功率半導體雷射，該密度 仍舊太高。進-步，有另-問題是所得基板因為虹⑽結構 而具有一減少的磊晶面的面積。據此，我們已提出其他製 程以獲得單晶含鎵或含鋁氮化物，例如，波蘭專利申請案 號P-347918 ’其中有提出一種獲得塊體單晶氮化物的方 法，以氮化鎵為代表，經由超臨界含氨溶液再結晶。使用 前述超臨界含氨溶液得到的塊體單晶氮化鎵之特徵是其低 差排密度（在塊體GaN的例子：1〇Vcm2)。然而，其獲得低成 長速率’事實上，比使用從氣相的成長方法之成長速率低 好幾倍。 本發明的發明者已進一步從其尖端研究發現可能大大降 低氣相磊晶層差排密度而不需EL0G結構，假如該氣相成長 製程是實施在利用從超臨界含氨溶液結晶製得的塊體單晶 含鎵或含鋁氮化物的基板表面上，而且也保持所有基板的 主要表面為完全的Ga-極表面做為製造光電或電氣裝置的

O:\90\90074.DOC 1334229 進一步磊晶製程。這是相當不同於ELOG型式基板。 【發明内容】 因此，本發明目的是提供一模板式基板及根據該新塊體 單晶氮化物製備—模板式基板的方法。 根據本發明第一方面，提供一模板式基板用在光電或電 氣裝置其包括A)含至少一鹼金屬元素（1族，IUPAC 1989)的 一層塊體單晶氮化物及B)利用氣相磊晶成長的一層氮化 物八中層A)與層B)結合在層A)的非N-極面與層b)的N-極 面。在本說明書中，氮化物的非極面意思是在氮化物中除 了氮之外的任何其他元素的極面。在含鎵氮化物的例子， 非N-極面典型地意指鎵極面及在含鋁氮化物的例子，典型 地意指鋁極面。 根據本發明，我們可以得到一極佳的氣相磊晶層成長在 AlxGa^N的單晶基板之Ga-或Ai_極面上，其中osxu，假如 該基板可以使用一超臨界含氨溶液的方法製備及所得模板 式基板包括層A)與層B)是很有用在利用氣相磊晶成長製造 光電或電氣裝置。 在本發明中，塊體單晶氮化物的層八）包括含鎵氮化物及 含銘氮化物及以通式AlxGai.xN表示，其中oqu。該層A) 正常上以一 A1N或GaN單晶基板提供，其可以利用 W002/101120及W002/101124說明的超臨界含氨方法製 作。因此，在本說明書中，超臨界含氨方法意指定義在本 文中與 W002/101120 及 W002/101124 的技術。 在本發明中’利用氣相磊晶成長的氮化物層B)以通式 1334229 化物所製備的層A)。因為鹼金屬的含量是由形成層B)或c) 及層B1)及B2)或Cl)及C2)製程期間從層A)擴散所引起。在 本例中，層B)、Bl)、C)或C1)可以利用MOCVD製備及較佳 地具有一厚度0.1至3 μπι 0 在根據本發明模板式基板的例子，利用氣相成長方法所 仵的層C)也以通式AlxGai-x.yInyN表示，其中，〇分<1， 〇Sx+ySl如層B)所示的定義。因此，在本發明較佳具體實施 例，層B)或C)可以是AlGaN與GaN雙層的組合。在八1〇心的 第一層B1)或C1)的例子其形成溫度比單晶低，GaN的第二 層B2)或C2)之結晶品質將被改進。 根據本發明模板式基板的例子，因為氣相磊晶成長，層 B)或C)是一含鎵或含鋁氮化物包含矽（以）或氧（〇)做為施體 摻雜物或含鎵或含鋁氮化物包含鎂（Mg)或鋅（Zn)做為受體 摻雜物。摻雜物濃度較佳地在的範圍。 根據本發明第三方面，提供製備一模板式基板的製程其 包括以下步驟： (a)製備含至少一鹼金屬元素（1族，IUpAC 1989)的塊體 早晶氮化物層A)使具有一厚度用做基板，是利用從超臨界 含氨溶液結晶含鎵或鋁的氧化物在一晶種上；及（b)形成一 氮化物層B)疋利用氣相蟲晶成長在層A)的a丨-或Ga_極面上 以付到包括層A)與層B)結合在層A)的AN或Ga_極面及層B) 的N-極面之一基板。 在本發明一較佳具體實施例，為了得到良好表面性質以 進-步用在i晶成長’其可以需要進一步的步驟⑷研磨層

0:\9W90〇74.D〇C -II - 1334229 擇性結晶在晶種表面。因此，本發明第二具體實施例關心 塊體單晶含鎵或铭的氮化物之結晶製程，具有特徵是其容 許得到具有一層高結構品質層的塊體單晶模板式基板，其 中利用從氣相成長方法得到在含嫁或铭的氮化物層上，沉 積具有高結構品質的含鎵或紹的氮化物層，及在一超臨界 含氨溶液及驗金屬離子中作用溶解，產生具有一氮化鎵溶 解度之負溫度係數的超臨界溶液，至少在高壓爸區域其中 置放該晶種’產生一區域其中該超臨界溶液對應於晶種是 過飽和的，及利用適當地增加溫度及/或降低壓力來調整濃 度以為了確保不發生自發的結晶，及達到一含鎵或鋁的氮 化物晶體選擇性單獨成長在高壓釜中置放的晶種表面上。 雖然第二具體實施例同時在高壓釜中產生兩區域：溶解 區及結晶區，其建議利用調整溶解溫度與結晶溫度控制對 應於晶種的超臨界溶液之過飽和。並且，假如結晶區域的 溫度設定在300與600。(：之間，將容易處理溫度，及在高壓 釜中溶解區及結晶區之間的溫度差異維持低於15〇QC，較佳 地100 C以下。對應於晶種的超臨界溶液之過飽和可以利用 在高壓爸中置放-或多個隔板以分隔溶解區（具較低溫度） 與結晶區（具較高溫度）及控制那些區域間的對流速率❶並 且’咼壓釜中產生兩區4:溶解區及結晶區，具一適當的 皿度差對應於Ba種的超臨界溶液之過飽和可以利用含鎵 或紹的饋入原料來調整，導致形成GaN晶體，其總表面積 超過該晶種的總表面積。 在第一具體實施例的驗金屬離子是以驗金眉及/或驗金

O:\90\90074 DOC -13· 1334229 數保持一定，溶解度是壓力的單調遞增函數。在我們的研 究中已表示在超臨界含氨溶劑中含鎵或含結氣化物的溶解 度在至少從300°C至550〇C溫度範圍及壓力從1〇〇至55〇 Mpa 擁有-負溫度係數及一正壓力係數。其意指根據圖i，在高 壓釜中饋入原料溶解後，在溫度4〇〇义保持8天（亦即，溶解 步驟後），利用增加高壓釜中的溫度至5〇〇〇c，而保持2〇〇Mpa 的定壓力（結晶步驟），可以達到氮化鎵的再結晶。另一方面， 如圖2所不，在高壓爸中增加壓力，溶解饋入原料後，保持2 天在350 MPa(亦即’溶解步驟後），利用減小壓力至2〇〇 MPa 而保持定溫度在500。〇（結晶步驟），達到氮化鎵的再結 晶。 過飽和•假如在超臨界含氨溶劑中溶解的鎵（鋁）化合物之 濃度高於在特定物理化學條件中的含鎵或含鋁氮化物的溶 解度，那麼關於含鎵或含㈣化物在那些條件中超臨界含 氨溶液的過飽和可以定義做真實濃度與溶解度之間的差。 當在一密閉系統中溶解含鎵或含鋁氮化物，例如，利用增 加溫度或減少壓力，是可得到過飽和狀態。 在超臨界含氨溶液中含鎵或含鋁氮化物的化學輸送是一 包含含鎵或含鋁饋入原料在超臨界溶液中溶解、溶解的鎵 化合物輸送通過超臨界溶液，以及含鎵或含链氣化物從過 飽和超臨界溶液結晶的連續製程。通常，化學輸送可以利 用被;谷解的饋入原料與結晶產物之間的溫度差、壓力差、 濃度差或其他化學或物理的差異來引起。由於根據本發明 製程’是可能因在溫度差的條件之化學輸送的結果得到塊 〇:'9(Λ9〇〇74·〇〇ς -19- 1334229 體單晶含鎵或含鋁氮化物，而其需要在結晶區域維持比在 溶解區域更高的溫度。根據本發明，化學輸送較佳地由對 流引起。 晶種如其已在上面提到的，對在根據本發明得到所需的 塊體含鎵或含铭氮化物單晶的製程是關係重大的。對於晶 種的品質對利用根據本發明製程得到的塊體含鎵或含鋁氮 化物單晶之結晶品質是決定性的事實，選用在製程的晶種 應該具有可能高的品質。也可以使用具有一修飾表面的各 種結構或晶圓。例如具有許多適當彼此間隔的表面之一結 構被安排在一主要基板上及易於影響結晶氮化物的側向過 度成長，是可以用做一晶種。甚且，具有一均勻磊晶表面 的一晶種呈現η型電導性，例如，可以使用Si摻雜❶該晶種 可以使用從氣相，如HVPE或MOCVD或其他MBE成長含鎵 氮化物晶體的製程來製造。在成長製程期間摻雜Si的等級 在1〇16至1021/cm3確保n型電導性。甚且，可以使用一複合 物晶種及該晶種可以直接沉積在一主要基材上或在一例如 A1N製作的緩衝層上-是一層可以由摻雜Si的GaN製造。進一 步，對一特殊的未來用途，塊體單晶可以利用根據本發明 製程成長在具有關於特定χΙΠ族元素氮化物之六方纖維鋅 礦型態的結晶晶格如個別氮化物的c_平面、Α_平面或Μ平 面之一限定方向的均勻晶種上。 從過飽和超臨界含氨溶液自發結晶意指除了在晶種表面 上’發生在高壓爸内任何位置含鎵或含鋁氮化物晶體任何 不需要的成核與成長的製程。該定義也包括在晶種表面上 1334229 的成長，其中所成長晶體具有不同於該晶種的方向。 在晶種上的選擇性結晶意指結晶^發生在沒有自Μ 晶的晶種表面上，但也是當自發結晶發生在可忽略的程度 時。要得到塊體單晶’該製程是絕對需要的及同時，是 本發明的要素之一。 反應溫度與壓力：在本說明書提“實施例中高壓爸 内的溫度剖面利用-空的高壓爸量測，其不含超臨界含氨 溶液。因此，這不是實施在超臨界條件製程的真實溫度。 壓力是直接量測或根據對假設的製程溫度及高壓釜體積之 含氨溶劑的物理化學數據來計算。 MOCVD方法（金屬有機化學氣相沉積）意指從一氣相沉 積蟲晶層的製程’彡中在氮化鎵的例子，氨及金屬有機鎵 化合物被用做試藥。 HVPE方法（自化物氣相蟲晶）意指從__氣相沉積蟲晶層 的製程，其中在氮化物的例子，金屬齒化物及氨被用做試 藥。 高壓釜意指一密閉的加壓反應器，其具有一反應腔，其 中實施根據本發明的氨驗製程。 為了完成根據本發明的製程，較佳的使用如圖3及圖4所 示的設備，下面說明更詳細。 前面提到的製程及設備容許得到塊體單晶含鎵或含鋁氮 化物。該塊體單晶具有低差排密度（塊體GaN的例子： 104/cm_)。重要的是塊體單晶GaN可以具有一直徑超過1英 0寸及’同時’厚度3 mm(較佳地5 mm)。以一線鑛切成薄片

O:\90W0074.DOC 21 1334229 晶圓容許得到〇·5 mm厚的塊體單晶基板。塊體單晶基板稍 後可以用做晶種。為了增進其n型電導性，其較佳的在從氣 相成長期間利用Si摻雜以增加η型載子的濃度。假如在超臨 界含氨中得到使用從氣相成長方法沉積含鎵或含鋁氮化 物，對含鎵或含鋁氮化物將是較佳的，具有 的形式或使用沉積在GaN上的塊體單晶AlxGahi^O^x^l)。 在從氣相成長期間含鎵或含鋁氮化物利用Si摻雜是可能得 到具有η型電導性的q， 0Sx+y< 1)，及因為其結晶在超臨界氨中從氣相成長的條件 得到的含鎵或含鋁氮化物之上，其可能使用來製造具有高 結晶品質及差排密度低於1 〇5/cm2的模板式基板。 本發明一較佳具體實施例 根據本發明製程容許分隔溶解饋入原料的製程與輸送超 臨界溶液到較高溫度及/或較低壓力的製程，其中含鎵或含 紹氣化物的結晶發生在晶種的表面。甚且’該製程包括在 高廢爸中同時產生至少兩個具不同溫度的區域之一步驟， 其中含鎵或含铭氮化物的饋入原料被放在具較低溫度的溶 解區域及晶種被放在具較向溫度的結晶區域。溶解區域與 結晶區域之間的溫差被控制在該方式以致確保通過超臨界 >谷液的化學輸送是利用溶解區域與結晶區域具有超過1。C 的溫差之對流。在超臨界氨中得到的含鎵或含鋁氮化物具 有AlxGai.xN的形式，其中〇Sx<l，而從氣相得到的含鎵或含 紹氣化物具有AlxGai.x.yInyN的形式，其中（Xxsi，， OSx+y^l，及可以包含施體型態 '受體型態或磁性型態的摻 •22- 1334229 △sm，sm声 + (aSm/δρ)τ χΛρ+邱⑺/⑽τ ρΛχ， 其中偏導數（Lx，(《/φ)τχ风⑽τρ特定％的行為 隨特定的參數改變。在該說明的那些導數稱做"係數"(例 如，（δνπ)Ρ，χ指定做"溶解度的溫度係數（TCS)")。 圖5表示溶解度隨壓力增加與隨溫度減小。那些關係容許 我們左由其在較南溶解度條件與其在較低溶解度條件得L 塊體單晶含鎵或含銘氮化物。負溫度係數意指存在溫度梯 度，含鎵或含鋁氮化物的化學輸送將發生從具較低溫度的 /合解區域至具較南溫度的！吉晶區g。其結果為其他嫁化合 物，縱然金隸，也可以是鎵的氨錯合物的來源。^ > 根據最簡單的基板，如金屬嫁，上面特定組成的錄錯合物 可以被引入一溶劑t。接著，利用適當地修正條件（例如升 同/皿度）’是可能得到關於含鎵或含鋁氮化物的一過飽和溶 液以及結晶在晶種上。根據本發明製程容許得到塊體單晶 含鎵或含鋁氮化物成長在晶種上及特別地導致產生一計量 的氮化鎵得到塊體單晶層形式在一氮化鎵晶種上。因為該 單晶是在一含鹼金屬離子的超臨界溶液中獲得，其也包括 高於〇·1 ppm的鹼金屬濃度。因為其較佳的維持超臨界溶液 的純鹼特性（主要地為了避免設備的腐蝕），有目的地鹵化物 被引入溶劑中。根據本發明製程也如容許我們有目的地以 A1取代〇.〇5至0.5 Ga。平滑地改變組成的可能性導致能夠控 制所得氮化物的晶格常數。甚且’該塊體單晶GaN可以接 收施體型態摻雜物（例如，Si、〇)及/或受體型態摻雜物（例 如’ Mg、Zn)及/或磁性型態摻雜物（例如，Mn、〇)的濃度 -24- 1334229 在10與1021/cm3之間。那些摻雜物修飾含鎵或含鋁氮化物 的光電、電及磁性質。關於其他的物理性質，所得的塊體 單晶氮化鎵具有表面差排密度低於丨〇6/cm2，較佳地低於 10 /cm，及更佳地低於1〇4/cm2。甚且從（〇〇〇2)平面X光 洛克曲線的半寬低於600 arcsec，較佳地低於3〇〇 arcsec， 最佳地低於60 arcsec。最佳得到的塊體單晶氮化鎵可以具 有表面差排密度低於l〇4/cm2及同時從（〇〇〇2)平面χ光洛克 曲線的半寬低於60 arcsec(對Cu K cti)。 用來得到塊體單晶的設備如圖3及圖4所示。設備的基本 單το是用來獲得超臨界狀態的一溶劑之高壓釜丨，設置的安 裝2用來提供化學輸送通過高壓釜丨之内的超臨界溶液。該 高壓釜1放在設置的加熱裝置5及/或冷卻裝置6之一組兩爐 子4的腔體3之内及利用螺絲型態的隔塊裝置7以確保關於 爐子4在所需的位置。該爐子4座落在床架8之上及以鋼帶9 穩固包覆爐子4及床架8。該床架8結合該組爐子4被可旋轉 地固定在基座10中及利用插銷連鎖u穩固在所需的角度， 容許控制高壓釜1中對流的速率與型態。放在該組爐子4的 高壓釜1之中發生超臨界溶液的對流，由安裝2以水平擋板 12的形式控制，佔據超過7〇%的高壓釜橫截面，分隔高壓 釜1之溶解區域13與結晶區域14。水平擋板12放在高壓釜長 度的中間附近。在兩壓釜1中個別區域的溫度值，利用控制 裝置15設定該爐子4，落在100至8〇〇〇c範圍内。在高壓釜i 中，溶解區域13與爐子系統4的低溫區域同時位在水平擋板 (或眾多擋板）12之上及饋入原料丨6加入到該區域丨3。饋入原 0:\9<A90074.D〇C •25- 1334229 料引入的ϊ不超過溶解區域體積的5〇%。以金屬鎵（或紹） 开> 式饋入原料引入掛禍的量所佔體積應該不超過溶解區域 體積的80%。結晶區域1 4與爐子4的高溫區同時及位在水平 擋板（或眾'多撞板）12之下。晶種17放在該區。晶種17的位置 在升降對流的父點之下’稍微在爐底之上。其中調整對流 的安裝2位在配置冷卻裝置6的區域。做為冷卻擋板丨2區域 的結果，可以控制溶解區域13與結晶區域丨4之間的溫差。 冷卻裝置1 8位在結晶區域底部的位置，容許在製程完成後 快速冷卻該區域及大大在結晶製程後的爐子冷卻期間防止 晶體的溶解。 該得到的塊體單晶氮化鎵可以具有表面差排密度低於 105/cm2及從（0002)平面X光洛克曲線的半寬低於 arcsec(對Cu Kot〇。以對晶體主軸之偏離角在〇 〇5與〇 2度之 間，利用線鋸切片成晶圓後’使用HVPE方法，在那些條件 是可能加入它們利用維持30 μιη/h達1 〇〇小時的成長速率使 3 mm的GaN具有η型的電導性。 該得到具有5 mm寬度的塊體單晶GaN是以一線鋸利用h 小時切片成0.5mm厚的晶圓。以該方法，是可能得到至少4 片基板。那些基板，除了高結晶品質，也具有電導性，所 以他們可以用做以半導體基礎製造的光電裝置如雷射-極 體之基板。 實施例 一 600 cm3高壓釜1之溶解區域13，具有内直徑4〇爪叻及長 度480 mm，裝入53.0 g的金屬鎵（6州形式之饋入原料。相同 1334229 驟可以藉助應用超音波或曝露到一電子束實施。 工業應用 所得的模板式基板很適用在從氣相如MOCVD、MBE及 HVPE的蟲晶基板’導致可能製造良好的光電裝置如雷射二 極體及大輸出LED與良好的電氣裝置如m〇SFET。 【圖式簡單說明】 本發明說明在包含的附圖中： 圖1疋表不tlj壓爸中溫度隨時間改變的圖示，其中p =常數 及表示在本發明例子中溫度改變與溶解及結晶製程間的關 係； 圖2是表示高壓釜中壓力隨時間改變的圖示，其中τ=常數 及說明在本發明例子中壓力改變與溶解及結晶製程間的關 係； 圖3是高壓爸的垂直截面圖及用來實施本發明的該組爐 子。 圖4是用來獲得塊體單晶氮化鎵的設備透視圖示。 圖5是表示在包含鉀氨基化合物（具有礦化劑：ΝΗ3=0.07) 之超臨界氨中GaN的溶解度與壓力之間的關係，其申 T=400°C 及 T=500°C ;最後， 圖6是為了本實施例目的，表示高壓爸中溫度隨時間改變 的圖示。 圖7是根據本發明模板式基板的第一具體實施例的圖示 戴面。 圖8A、8B是根據本發明模板式基板的第二具體實施例的 O:\90\90074DOC •29- 1334229 圖示截面。 圖9是表示根據本發明製造A軸方向成長晶種的製程之平 面圖示 〇 【圖式代表符號說明】 1 高壓釜 2 安裝 3 腔體 4 爐子 5 加熱裝置 6-1 冷卻裝置 6-2 冷卻裝置 7 螺絲型態的隔塊裝置 8 床架 9 鋼帶 10 基座 11 插銷連鎖 12 水平擋板 13 溶解區域 14 結晶區域 15 控制裝置 16 饋入原料 17 晶種 A 塊體單晶氮化物層 A1 Ga-極面 O:\9O\9O074.DOC -30- 1334229 A2, A1-極面 B 氣相蟲晶成長的氮化物層 B 1 氮化物層 B2 含鎵氮化物層 C 含鎵氮化物層 C 1 氮化物層 C2 含鎵氮化物 -31 -

Claims (1)

1. 9· 4 2曰修⑻正替換頁 1334229 第092135277號專利申請案 飞 中文申請專利範圍替換本(99年3月 拾、申請專利範圍： 1. 一種用做光電或電氣裝置的模板式基板，其係包括A)含 至少一鹼金屬元素（I族，IUPAC 1989)的一層塊體單晶氮 化物、及B)利用氣相蟲晶成長的一層氮化物；其中層A) 與層B)結合在層A)的非N-極面與層B)的N-極面。 2. 如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中該 塊體單晶氮化物層A)包括含鎵或含鋁氮化物、含鋁氮化 物，且該塊體單晶氮化物層A)係以通式AlxGai_xN表示 者，其中0幺χ<1。 3. 如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中利 用氣相蟲晶成長的氮化物層B)係以通式AlxGa^x.ylriyN表 示者，其中〇仝X幺1 ，〇<y幺1 ，〇幺x+y<l。 4. 如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中該 層B)係利用MOCVD、HVPE或MBE在具有層A)的一基板 上製備。 5. 如請求項4之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中該 層B)包括至少兩層，且第一層B1)係利用MOCVD或MBE 在具有層A)的一基板上製備，而第二層B2)係利用HVPE 在第一層B1)上製備。 6. 如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中塊 體單晶氮化物層A)係在含至少一鹼金屬元素的超臨界含 氨溶液中結晶氮化物，而製備於具有層B)的一晶種上。 7. 如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其係進 一步包括利用氣相磊晶成長的含鎵或含鋁氮化物層C)， 90074-990312.doc 1334229 月/2^奴更)&替換買I 其中含至少一鹼金屬元素（1族，IUPAC 1989)的塊體單晶 氮化物層A)係製備在晶種層B)的非N_極面與N-極面兩者 上，而成為層A1)與層A2)，且層C)係於層A1)的非N_極面 與層C)的N-極面結合。 8. 如請求項7之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中該 含鎵或含鋁氮化物層C)係利用MOCVD、HVpE4MBE製 備在層A1)的基板上。 9. 如申請專利範圍第7項之用做光電或電氣裝置的模板式 基板，其中層c)包括至少兩層，且第一層C1)係利用 MOCVD或MBE製備在層A1)的基板上，而第二層C2)係利 用HVPE製備在第一層C1)上。 10·如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中該 基板包含氯化物，並具有一實質包含Ga極面的主要表 面。 11.如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其令該 基板具有一差排密度為106/cm2以下。 12·如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中該 層層A1)與層A2)是在含至少一鹼金屬元素之超臨界 含乱溶液中結晶氮化物’而製備於塊體單晶氮化物上。 13·如明求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板其中該 層A)具有-對c平面的表面與i英忖以上之直徑該層 A)係利用在含至少_驗金屬元素的超臨界含氨溶液中之 境體單晶氮化物的A軸方向上成長所製備。 14.如咕求項13之用做光電或電氣裝置的模板式基板其中 90074-990312.doc .2 · 1334229 9 4•脊2日修(更)正替換買 該基板具有一差排密度為104/cm2以下。 15·如請求項1之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中在 該含鎵或鋁氮化物層B)或C)、及層B1)與B2)、或C1)與C2) 之中的至少一鹼金屬濃度係低於藉由含至少一鹼金屬元 素的超臨界含氨溶液中結晶氮化物所製備的層A)。 16. 如請求項2之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其申該 氮化物層A)包括A1N或GaN。 17. 如請求項1、5、7或9中任一項之用做光電或電氣裝置的 模板式基板’其中該層B)、Bl)、C)或C1)係利用MOCVD 製備’並具有一厚度為0.1至3 μηι。 18. 如請求項17之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中 該層Β)或C)係由氣相成長法所得，且該層Β)或C)具有通 式 AlxGabx.ylnyN，其中 0<χ<1，〇<y<l，〇<x+y<i。 19. 如請求項18之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中 該層B)或C)為AlGaN與GaN雙層的組合。 20. 如請求項！或8之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其 中該層B)或C)為包含矽（Si)或氧（0)做為施體摻雜物的含 鎵或含銘氮化物。 21. 如請求項1或7之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其 中該層B)或〇為包含鎂（Mg)或鋅（Zn)做為受體摻雜物的 含鎵或含鋁氮化物。 22. 如請求項2〇之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中 該摻雜物濃度係在1()i7/cm3與 1021/cm3之間的範圍。 23. 如請求項21之用做光電或電氣裝置的模板式基板，其中 90074-990312.doc 1334229

   該摻雜物濃度係在1017/cm> 102i/cm3之間的範圍。 24· 一種製備模板式基板之製程，其係包括以下步驟： (a)利用從一超臨界含氨溶液中在一晶種上結晶含錄或 含铭氮化物’製備一塊體單晶氮化物層A)，該塊體單曰曰 氮化物層A)係具有一厚度用做基板；及（b)利用氣相蟲晶 成長在層A)的A1或Ga·極面上形成一氮化物層B)，以得到 包括層A)與層B)之基板，其中層A)與層B)係結合於層A) 的A1或Ga-極面及層B)的N-極面。

   25. 如請求項24之製備模板式基板之製程，其係進一步包括 步驟（c)研磨層B)之其中一面，以得到用在氣相磊晶的基 板。 26. 如請求項25之製備模板式基板之製程，其係進一步包括 退火步驟’該步驟係使包含層A)與B)之基板在不含氣氣 但含氧的氣體環境中，在約600與l050〇c之間的溫度退 火’以製造具有比退火前更佳結晶品質的材料。 27. 如請求項26之製備模板式基板之製程，其中在加入1〇至3〇 vol. %之間的氧之鈍氣環境中’實施該退火步驟。 28. 如請求項27之製備模板式基板之製程，其中該退火步彈 係以單一步驟或多重步驟實施’直到達到期望的不純物 (如氫及/或氨、或於結晶及/或退火製程期間形成的不純 物所形成的離子）等級。 29. 如請求項26之製備模板式基板之製程，其係進一步包括 利用在超臨界含氨溶劑、水或二氧化碳環境中的清洗製 程’或承受氣態氮、氮或氨的作用’從塊體單晶氮化物 90074-990312.doc 1334229 99.年3.月1 %修(更)正替換頁 移除雜質的步驟。 30.如請求項24之製備模板式基板之製程，其中該清洗步驟 係藉助超音波之應用或曝露於電子束而實施。 3 1 ·如請求項24之製備模板式基板之製程，其中該塊體單晶 氮化物包含至少一鹼金屬元素（I族，IUPAC 1989)。 90074-990312.doc