專利名稱：三甲基鎵、其制造方法以及從該三甲基鎵成長的氮化鎵薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三甲基鎵、一種制造該三甲基鎵的方法以及一種從該三甲基鎵形成的氮化鎵薄膜。
背景技術(shù)：
已知具有氮化鎵化合物半導(dǎo)體層的氮化物半導(dǎo)體為，例如，具有n-型和/或p-型層的半導(dǎo)體，舉例而言，其可藉由式InxGayAlzN(x、y和z各自為從0到1，其中x+y+z＝1)來表示，作為在藍寶石基板上生長的氮化鎵化合物層。將具有n-型和p-型層兩者的半導(dǎo)體用作用于發(fā)光設(shè)備(諸如發(fā)射藍色或綠色紫外光的發(fā)光二極管，或發(fā)射藍色或綠色紫外光的激光二極管)的材料。
藉由例如分子束磊晶法(下文縮寫成MBE)、有機金屬汽相磊晶(下文縮寫成MOVPE)、氫化物汽相磊晶法(下文縮寫成HVPE)等方法，以包括氮化鎵薄層的多層結(jié)構(gòu)制造這種氮化物半導(dǎo)體。
在制造具有高亮度的發(fā)光二極管或激光二極管時，必須將n-型和p-型層中的載體濃度調(diào)整為高濃度，且在這些層中濃度必須是均勻的。盡管摻雜入雜質(zhì)可以調(diào)整載體濃度，但是層中載體濃度不必均勻地分散。
眾所周知，用作原材料的有機金屬化合物中所含有的雜質(zhì)(例如，無機硅)可劣化薄膜半導(dǎo)體的品質(zhì)。因此，要求具有較高純度的有機金屬化合物。
用于提純有機金屬化合物的已知方法包括，例如，藉由在溶劑中與金屬鈉、金屬鉀等接觸來提純有機金屬化合物的方法。在此方法中，藉由原子吸收分光光度計(atomic absorption spectrophotometer)分析來測定經(jīng)提純后的有機金屬化合物中的硅含量，其中使提純后的有機金屬化合物經(jīng)歷水解，接著溶解于稀鹽酸中。因而，獲得含有0.1ppm無機硅的三甲基鎵(參考USP4797500的實例)。
另一種已知方法包括藉由冷卻到凝結(jié)并且隨后沉淀來提純液態(tài)有機金屬化合物的方法。在此方法中，藉由以烴稀釋經(jīng)提純后的有機金屬化合物、接著水解、隨后以感耦等離子體-原子發(fā)射頻譜法分析(Inductively CoupledPlasma-Atomic Emission Spectrometry)在烴溶劑中萃取的有機硅化合物，從而測定經(jīng)提純后的有機金屬化合物中的硅含量。因而獲得含有0.8ppm有機硅化合物(就硅原子而言)的三甲基鋁(參考JP08-012678A的實例)。
半導(dǎo)體性能的增強要求這些有機鎵化合物，其具有高于常規(guī)的純度并且當(dāng)從這些有機鎵化合物制造氮化鎵薄膜時在薄膜中提供經(jīng)調(diào)整且穩(wěn)定的載體濃度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種純度遠(yuǎn)高于常規(guī)的三甲基鎵，尤其是提供一種三甲基鎵，其幾乎不含有機硅化合物且在形成氮化鎵薄膜(下文稱為″GaN″)時，三甲基鎵為穩(wěn)定地可調(diào)整的載體濃度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制造該三甲基鎵的方法以及一種從該三甲基鎵形成的氮化鎵薄膜。
本發(fā)明的發(fā)明人已對如何穩(wěn)定載體濃度進行了堅持不懈的研究，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)中的有機硅化合物可影響載體濃度穩(wěn)定性這一事實，對具有總含量小于0.1ppm硅化合物的三甲基鎵的應(yīng)用可使未摻雜GaN的載體濃度被穩(wěn)定地控制在等于或小于1×1016cm-3(原子/cm-3)，因此，藉由以雜質(zhì)摻雜而獲得的n-型和p-型層的載體濃度均可穩(wěn)定調(diào)整在高水平；并且藉由以氣相色譜-質(zhì)譜法對作為原材料的三甲基鋁中的甲基三乙基硅烷進行定量、選擇具有小于0.5ppm甲基三乙基硅烷含量的三甲基鋁作為原材料、以蒸餾提純所選的三甲基鋁、接著與氯化鎵反應(yīng)以獲得反應(yīng)物并且隨后蒸餾反應(yīng)物溶液以獲得三甲基鎵，并且實現(xiàn)本發(fā)明。
在本發(fā)明中，以總有機硅化合物的硅原子與待測量的有機金屬化合物的金屬原子的重量比來表示總有機硅化合物含量。在本發(fā)明中，三甲基鎵中的總有機硅化合物含量小于0.1ppm意味著總有機硅化合物的硅原子與三甲基鎵的鎵原子的重量比小于0.1ppm。通常以ICP-AES(即，感耦等離子體-原子發(fā)射頻譜法)來測量此含量。
以個別有機硅化合物的硅原子與待測量的有機金屬化合物的重量比來表示個別有機硅化合物的含量，例如甲基三乙基硅烷等。在本發(fā)明中，三甲基鋁中的甲基三乙基硅烷的含量小于0.5ppm意味著甲基三乙基硅烷的硅原子與三甲基鋁的重量比小于0.5ppm。通常以GC-MS(即，氣相色譜-質(zhì)譜法，Gas Chromatography-Mass Spectrometry)來測量此含量。
在本發(fā)明中，三甲基鎵具有小于0.1ppm的總有機硅化合物含量。
使三甲基鎵中的總有機硅化合物含量小于0.1ppm可實現(xiàn)將未摻雜GaN的載體濃度穩(wěn)定控制在等于或小于小于1×1016cm-3；因此，可將藉由雜質(zhì)摻雜而獲得的n-型和p-型層兩者中的載體濃度穩(wěn)定地調(diào)整在高水平。
一種制造具有小于0.1ppm總有機硅化合物含量的三甲基鎵的方法包括水解作為原材料的三甲基鋁；以一溶劑萃取水解產(chǎn)物中所含有的有機硅化合物；以氣相色譜-質(zhì)譜法對甲基三乙基硅烷進行定量；選擇具有小于0.5ppm甲基三乙基硅烷含量的三甲基鋁作為原材料；藉由蒸餾提純所選的三甲基鋁；接著與氯化鎵反應(yīng)以獲得反應(yīng)物；并且隨后蒸餾反應(yīng)物溶液以獲得三甲基鎵。
即使除甲基三乙基硅烷之外的有機硅化合物以等于或大于1ppm的含量存在，也有可能獲得具有小于0.1ppm總有機硅化合物含量的三甲基鎵；但是，如果未應(yīng)用具有小于0.5ppm甲基三乙基硅烷含量的三甲基鋁，則也許不能獲得具有小于0.1ppm總有機硅化合物含量的三甲基鎵。
另一種方法包括在對原材料三甲基鋁中所含有的甲基三乙基硅烷進行定量之前，藉由蒸餾提純作為原材料的三甲基鋁。
藉由前述方法，可獲得具有小于0.1ppm總有機硅化合物含量的三甲基鎵。
從前述三甲基鎵或從藉由前述制造方法獲得的三甲基鎵形成氮化鎵薄膜。
此氮化鎵薄膜的載體濃度是穩(wěn)定的。


圖1說明載體濃度與基于有機金屬容器填充量的消耗率之間的相關(guān)性。
具體實施例方式
本發(fā)明的三甲基鎵(下文縮寫成″TMG″)的特征在于總有機硅化合物含量小于0.1ppm；當(dāng)總有機硅化合物含量等于或大于0.1ppm時，也許不能將未摻雜GaN的載體濃度穩(wěn)定控制在等于或小于1×1016cm-3；因此，難以將藉由雜質(zhì)摻雜而獲得的n-型和p-型層兩者的載體濃度穩(wěn)定地調(diào)整在高水平?？傆袡C硅化合物含量較佳為零。
下文將解釋制造本發(fā)明的TMG的方法。
通常藉由下列步驟來制造TMG通過蒸餾提純?nèi)谆X(下文縮寫成″TMA″)；接著與氯化鎵反應(yīng)以獲得反應(yīng)物；并且隨后蒸餾反應(yīng)物。
由于制造方法或應(yīng)用于其的源物質(zhì)，在作為原材料的TMA中含有各種雜質(zhì)。在作為原材料的TMA中的雜質(zhì)中，通常含有從幾ppm到幾十ppm的有機硅化合物。有機硅化合物包括四甲基硅烷(下文縮寫成″TMS″)、乙基三甲基硅烷(下文縮寫成″ETMS″)、甲基三乙基硅烷(下文縮寫成″MTES″)、四乙基硅烷(下文縮寫成″TES″)等等，其含量依據(jù)TMA等的制造方法而變化。
即使除MTES之外的有機硅化合物在粗TMA(raw TMA)中是以從幾ppm到幾十ppm的含量存在，也可以由前述方法獲得具有小于0.1ppm總有機硅化合物含量的三甲基鎵；但是，如果原材料中所含有的MTEs的含量不是小于0.5ppm，則不可能獲得具有小于0.1ppm總有機硅化合物含量的三甲基鎵。
原因是除MTES之外還包含ETMS的有機硅化合物可藉由蒸餾原材料TMA來消除；但是，MTES不能藉由蒸餾來消除，因為MTES的沸點幾乎與TMA的沸點相同(127℃)；且染污被提純的TMA的MTES在TMG生成反應(yīng)中轉(zhuǎn)化成ETMS；因為ETMS(沸點62℃)的沸點接近TMG(沸點56℃)的沸點，因此，在藉由蒸餾提純TMG時，此轉(zhuǎn)化成的ETMS幾乎不能被消除。
在本發(fā)明中，根據(jù)藉由分析測定的粗TMA的MTES含量，選擇應(yīng)用具有小于0.5ppm MTES含量、較佳小于0.3ppm或更佳為0.1ppm MTES含量的TMA。對低含量的選擇限制了粗TMA的可能來源，但是，此使得在反應(yīng)之前和之后易于進行蒸餾。
如前述，通常在經(jīng)歷預(yù)處理之后，藉由感耦等離子體-原子發(fā)射頻譜法(下文有時稱為″ICP-AES″)分析TMA中的總有機硅化合物含量，此分析方法可測定總有機硅化合物中的總硅原子含量，但是，不能測定例如MTES等個別有機硅化合物的含量。
在本發(fā)明中，在經(jīng)歷預(yù)處理之后，藉由氣相色譜-質(zhì)譜法(下文有時稱為″GC-MS″)進行對例如MTES等個別有機硅化合物含量的測定。
藉由以酸水解TMA、接著以一溶劑萃取有機硅化合物，進行預(yù)處理。所應(yīng)用的酸包括諸如鹽酸、硫酸等無機酸(mineral acid)，其通常作為約5到50重量％的溶液而被應(yīng)用。所應(yīng)用的溶劑包括諸如甲苯、二甲苯、己烷、庚烷等的芳族和脂族烴(aromatic and aliphatic hydrocarbons)。通常對以一溶劑稀釋的TMA進行水解，并且隨后將所含有的有機硅化合物萃取入該溶劑。使萃取入該溶劑的有機硅化合物經(jīng)歷ICP-AES和GC-MS分析。
預(yù)處理具體進行如下準(zhǔn)備一個裝載粗TMA的容器、一個稀釋TMA的容器、一個計量溶劑的容器以及一個用于攪拌的裝置；將一個用于水解的充滿酸溶液的容器連接到一個用于吸收生成氣體的充滿溶劑的容器；以例如氬等惰性氣體置換該系統(tǒng)；將水解容器和生成氣體吸收容器冷卻到-20℃；并且隨后將預(yù)定量的TMA從粗TMA裝載容器壓入TMA稀釋容器。從溶劑計量容器中將預(yù)定量的溶劑傾入填充TMA的稀釋容器，接著充分混合。此后，將經(jīng)溶劑稀釋的TMA從稀釋容器滴入填充酸溶液的水解容器以使TMA水解。在此過程中，藉由冷卻連同調(diào)整TMA的滴入量將水解溶液的溫度保持在約-5到-20℃。將水解生成的氣體吸收在填充與稀釋溶劑相同的溶劑的吸收容器中。在結(jié)束TMA滴入之后，將溶液攪拌一段時間(約10分鐘)以使水解結(jié)束。
在水解完成后，將水解溶液與吸收溶液混合，并且隨后藉由分液漏斗分離其有機相，以便對分離出的有機相進行分析。
根據(jù)此領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的方法，以GC-MS分析有機相，從而對每種有機硅化合物進行量化。
為了增強分析靈敏度，最好濃縮有機相。當(dāng)分析有機硅化合物中所含有的諸如MTES、TES等高沸點組分時，應(yīng)用己烷作為溶劑并且蒸餾出有機相中約10到90％的己烷以便分析殘留有機相。因為，如果殘留物高度濃縮或過度被蒸餾出，則有機硅化合物伴隨蒸餾出的部分，因此還對餾出部分進行分析。
當(dāng)分析諸如TMS、ETMS等低沸點組分時，應(yīng)用二甲苯作為溶劑并且蒸餾出有機相中約10到90％的二甲苯以便分析餾出部分。因為，如果蒸餾不充分，則有機硅化合物留在蒸餾釜(distilllation still)中殘留部分中，因此對蒸餾釜中的殘留部分進行分析。當(dāng)分析諸如TMS、ETMS等低沸點組分時，可以藉由應(yīng)用所謂的頂部空間(headspace)GC-MS來增強分析靈敏度，其即為一種將溶劑凈化成氣相、接著對該氣相進行GC-MS分析的方法。
在確認(rèn)有機硅化合物的總含量小于0.5ppm或較佳小于0.1ppm之后，可將該TMA用作粗TMA，其中有機硅化合物的總含量是藉由ICP-AES對預(yù)處理操作萃取入溶劑的有機硅化合物進行測定的。即，在此TMA中，除了MTES之外的有機硅化合物的含量也小于0.5ppm、或較佳小于0.1ppm。
根據(jù)藉由前述過程所分析的粗TMA中MTES含量的結(jié)果，選擇具有小于0.5ppm MTES含量的TMA。
此后，藉由蒸餾提純具有小于0.5ppm MTES含量的TMA，以便消除低沸點組分和高沸點組分。沒有對蒸餾方法進行特殊限制，在經(jīng)歷惰性氣體置換之后，應(yīng)用常規(guī)減壓蒸餾法(conventional reduced pressuredistillation)或環(huán)境壓力蒸餾法(ambient prssure distillation)。取決于諸如壓力等操作條件，基于所提供的TMA，分別以約10到15重量％和約15到20重量％來消除每種低沸點組分和高沸點組分。如果有必要，則藉由另一種提純方法來提純這些低沸點組分和高沸點組分以便重新使用。
當(dāng)希望MTES含量小于0.5ppm或其它雜質(zhì)含量較高時，可在對MTES進行定量之前進行此蒸餾。但是，在早于定量而進行的此蒸餾中，如果發(fā)現(xiàn)所得MTES含量根據(jù)后量化(post-quantification)等于或大于0.5ppm，則此提前蒸餾可能是浪費的；因此，通常較佳的步驟是定量、選擇具有小于0.5ppm MTES含量的TMA并且隨后藉由蒸餾來提純。
此后，使藉由蒸餾而提純到MTES含量小于0.5ppm的TMA經(jīng)歷與氯化鎵反應(yīng)。通常將氯化鎵放入反應(yīng)器并且以惰性氣體置換該反應(yīng)系統(tǒng)，接著將氯化鎵(熔點78℃)加熱到熔化，并且隨后滴入TMA以與熔化的氯化鎵在攪拌下反應(yīng)。待添加的TMA的量通常總是達到氯化鎵的量。調(diào)整TMA的滴入速率以使其不會過度增加反應(yīng)溫度，從而使反應(yīng)溫度保持在約80到110℃。
在添加結(jié)束之后，將溫度保持在約80至90℃并經(jīng)歷約4到8小時以完成反應(yīng)。
此后，蒸餾反應(yīng)物溶液以獲得TMG。未對蒸餾方法進行特殊限制，采用與應(yīng)用于TMA蒸餾的方法類似的方法?；赥MG的理論制造量，分別以約2到5重量％與約15到30重量％的量消除低沸點組分與高沸點組分，從而獲得約65到80重量％的TMG產(chǎn)物。
如此獲得的TMG中所含有的有機硅化合物的總含量小于0.1ppm。
藉由類似于用于分析TMA中所含有的總有機硅化合物的方法來進行對TMG中所含有的總有機硅化合物的分析。其通常藉由ICP-AES來進行。
根據(jù)此領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的方法來進行GaN薄膜的制造；舉例而言，包括有機金屬汽相磊晶(epitaxy)(下文縮寫成″MOVPE″)、分子束磊晶法(下文縮寫成″MBE″)、氫化物汽相磊晶法(下文縮寫成″HVPE″)等等。作為MOVPE法的特定實例，用作生長期間環(huán)境氣體(atmosphere gas)以及TMG載運氣體的氣體可為氮氣、氫氣、氬氣、氦氣等單獨氣體或其混合物。氫氣或氦氣更佳，因為在其環(huán)境下可抑制原材料的預(yù)分解。晶體生長溫度等于或大于700℃且等于或小于1100℃，從而獲得具有高結(jié)晶度的GaN薄膜，其較佳等于或大于800℃、更佳等于或大于900℃、或更佳等于或大于1000℃。
作為MBE法的特定實例，包括氣體源分子束磊晶(下文有時縮寫成″GSMBE″)，其供應(yīng)諸如氮氣、氨以及其它氣態(tài)氮化合物的氮源。在此方法中，氮原子通常難以進入晶體，因為氮源在化學(xué)上無活性。在這種情況下，藉由供應(yīng)以微波等激發(fā)的活化態(tài)氮源，可改善氮吸入效率。
當(dāng)藉由采用MOVPE法生長GaN薄膜晶體時，以單獨的氨、肼(hydrazine)、甲基肼、1，1-二甲基肼、1，2-二甲基肼、叔丁基胺(t-butylamine)、乙二胺或其混合物來應(yīng)用TMG。在這些物質(zhì)中，由于氨和肼在其分子中不含碳原子，因此其適用于薄膜以避免碳玷污。
作為生長薄膜的基板，適合應(yīng)用藍寶石、SiC、Si、ZrB2、CrB2等。
藉由前述方法生長的GaN薄膜，如果無雜質(zhì)摻雜生長，則表示n-型且載體濃度等于或小于1×1016cm-3。如果被摻雜，為了控制傳導(dǎo)型且載體濃度等于或大于5×1017cm-3、較佳等于或大于1×1018cm-3或更佳等于或大于2×1018cm-3。本發(fā)明的方法可使未以雜質(zhì)摻雜(下文稱為″未摻雜″)的GaN薄膜的載體濃度為n-型且等于或小于1×1016cm-3；若以n-型或p-型雜質(zhì)摻雜，此允許任何氣體控制傳導(dǎo)型和具有理想再現(xiàn)性的載體濃度。
實例藉由參照下列實例和比較性實例來解釋本發(fā)明，但是本發(fā)明不應(yīng)局限于這些實例和比較性實例。
(對粗TMA的分析)關(guān)于有機硅化合物，分析不同供貨商和等級的粗TMA(1)、TMA(2)和TMA(3)。
以143.6g二甲苯稀釋11.3g TMA(1)，并混合入裝滿80ml酸溶液的水解容器中，該酸溶液為稀釋成一半的36重量％的鹽酸，滴入該經(jīng)二甲苯稀釋的TMA溶液以使TMA水解，其中藉由冷卻和調(diào)整TMA的滴入量將水解溶液的溫度保持在約-5到-20℃。以充滿30ml二甲苯的吸收容器吸收水解生成的氣體。在TMA滴入完成之后，攪拌溶液約10分鐘以完成水解。
在完成水解之后，將水解溶液與吸收溶液混合，接著以分液漏斗分離二甲苯溶液，且隨后蒸餾二甲苯溶液以獲得19.6g二甲苯溶液。
以頂部空間GC-MS(裝置商品名HP7694，MS5973，AgilentTechnologies制造)分析此溶液以對TMS和ETMS進行定量。結(jié)果展示于表1中。
以類似方式進行水解，不同之處在于應(yīng)用己烷來替代二甲苯，接著分離己烷溶液；蒸餾己烷溶液以消除34.9g己烷從而獲得109.5g濃縮溶液。
以GC-MS(裝置商品名MS Station JMS-700，JEOL有限公司制造)分析此濃縮溶液以便對MTES和TES進行定量。結(jié)果展示于表1中。
關(guān)于有機硅化合物，根據(jù)應(yīng)用于TMA(1)的類似方法對TMA(2)和TMA(3)進行分析。結(jié)果展示于表1中。
表1

(TMG的制造)在以氮氣置換108mmf(內(nèi)部直徑)×2150mm(高度)蒸餾塔的大氣之后，放入73kg TMA(1)以便藉由環(huán)境壓力和130℃的釜溫度(stilltemperature)下的分批蒸餾法(batch distillation method)來提純TMA；所得餾分為14重量％的初滴、68重量％的主滴以及18重量％的釜內(nèi)殘渣。
此后，向配備有攪拌器的29L反應(yīng)器中放入10kg氯化鎵；在以氮氣置換反應(yīng)器大氣之后，將氯化鎵加熱到熔化，并且隨后滴入以上獲得的12.6kg TMA主滴以與熔化的氯化鎵在攪拌下反應(yīng)。調(diào)整滴入速率以保持反應(yīng)溫度為約90到105℃。
在添加TMA完成后，將反應(yīng)物保持在約80℃下約6小時以使反應(yīng)結(jié)束。此后，對22.6kg反應(yīng)物進行簡單蒸餾以獲得62重量％的餾分和38重量％的釜內(nèi)殘留物。
向大氣經(jīng)氮氣置換的70mmf(內(nèi)部直徑)×1985mm(高度)的蒸餾塔中加入14kg藉由此簡單蒸餾獲得的餾分，接著在56℃的塔頂溫度下在環(huán)境壓力下分批蒸餾以獲得TMG(1)。在此蒸餾中，所得部分為8重量％的初餾分、64重量％的主餾分以及28重量％的釜內(nèi)殘渣。
根據(jù)類似于應(yīng)用于TMA(1)的方法，使TMA(2)和TMA(3)也經(jīng)歷TMG(2)和TMG(3)的制造過程。
根據(jù)應(yīng)用于TMA(1)的類似方式，對TMG(1)、TMG(2)和TMG(3)的有機硅化合物進行分析。結(jié)果展示于表2中。
ICP-AES的分析結(jié)果也展示于表2。如同對GC-MS的預(yù)處理，以二甲苯稀釋TMG；接著水解；隨后藉由ICP-AES設(shè)備SPS5000(Seiko Instruments公司制造)對二甲苯溶液的有機硅化合物進行分析。
表2

(氮化鎵薄膜的制造)應(yīng)用總有機硅化合物含量小于0.1ppm的TMG(2)，藉由MOVPE法在藍寶石基板上生長一個GaN層，如下以有機溶劑沖洗將用作基板的具有鏡面拋光c-面(C-face)的藍寶石。為了晶體生長，采用在低溫下生長的兩步驟生長過程，其將GaN用作緩沖層。在1個大氣壓下在485℃的基座溫度(susceptor temprature)將氫氣用作載運氣體，供應(yīng)載運氣體、TMG和銨以便生長厚度約500的GaN緩沖層。此后，將基座溫度升高到1040℃，接著供應(yīng)載運氣體、TMG和銨以便生長厚度約3μm的未摻雜GaN層。
這些未摻雜GaN層的載體濃度為可測量的下限(1.0×1016cm-3)，是從其耗盡層的電容-電壓特性(下文有時縮寫成“C-V測量”)測定的。藉由應(yīng)用TMG而不依賴于基于有機金屬容器填充量的消耗率所生長的GaN層的載體濃度能夠穩(wěn)定地保持在低于可測量下限(1.0×1016cm-3)的較低值。
應(yīng)用總有機硅化合物含量為0.3ppm、而TMG含量為0.4ppm和0.5ppm的TMG(1)，根據(jù)類似于應(yīng)用于TMG(2)的過程生長未摻雜GaN層。藉由應(yīng)用其中存在MTES的TMA(1)來重復(fù)TMG的制造，獲得總有機硅化合物含量分別為0.4ppm和0.5ppm的TMG；且藉由ICP-AES分析總有機硅化合物含量。
對于這些未摻雜GaN層，從C-V測量測定的載體濃度與基于有機金屬容器填充量的消耗之間的相關(guān)性展示于圖1中。
根據(jù)前述C-V測量的結(jié)果，當(dāng)藉由應(yīng)用具有等于或大于0.1ppm總有機硅化合物含量的TMG來生長未摻雜GaN層時，基于有機金屬容器填充量的低消耗率的范圍展示載體濃度等于或大于1.0×1017cm-3。隨著TMG消耗率(伴隨有機金屬容器中剩余量的減少)的增加，載體濃度降低。
氮化鎵薄膜的厚度較佳是在1μm到30μm之間，更佳是在2μm到10μm之間。
當(dāng)?shù)壉∧さ暮穸刃∮?μm，結(jié)晶度(crystallinity)可能會不充分，而當(dāng)?shù)壉∧さ暮穸却笥?0μm，有可能因為氮化鎵薄膜和基板之間的熱膨脹系數(shù)(thermal expansion coefficient)發(fā)生翹曲(warp)。這種翹曲可能會導(dǎo)致基板的破裂或是在光刻(photolithography)的后續(xù)步驟有聚焦的分割(division of focus)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種純度遠(yuǎn)高于常規(guī)的三甲基鎵，尤其是幾乎不含有機硅化合物且在形成GaN薄膜時穩(wěn)定地可調(diào)整載體濃度的三甲基鎵；一種制造該三甲基鎵的方法；以及從該三甲基鎵形成的氮化鎵薄膜。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三甲基鎵，其特征在于其具有小于0.1ppm的總有機硅化合物含量。
2.一種制造三甲基鎵的方法，其特征在于其包括以下步驟水解作為原材料的三甲基鋁；以一溶劑萃取水解產(chǎn)物中所含有的有機硅化合物；藉由氣相色譜-質(zhì)譜法對甲基三乙基硅烷進行定量；選擇具有小于0.5ppm甲基三乙基硅烷含量的三甲基鋁作為原材料；藉由蒸餾提純所選的三甲基鋁；將所提純的三甲基鋁與氯化鎵反應(yīng)以獲得反應(yīng)物；以及蒸餾所述反應(yīng)物溶液以獲得三甲基鎵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造三甲基鎵的方法，其特征在于其中所述的方法包括選擇具有小于0.1ppm甲基三乙基硅烷含量的三甲基鋁作為原材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制造三甲基鎵的方法，其特征在于其中所述的方法包括在對原材料三甲基鋁中所含有的甲基三乙基硅烷進行定量之前，藉由蒸餾提純作為原材料的三甲基鋁。
5.一種氮化鎵薄膜，其特征在于其從根據(jù)權(quán)利要求1所述的三甲基鎵形成，或從藉由根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項權(quán)利要求所述的制造方法所獲得的三甲基鎵形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三甲基鎵以及一種制造該三甲基鎵的方法。該三甲基鎵具有小于0.1ppm的總有機硅化合物含量；且該方法包括水解作為原材料的三甲基鋁；以一溶劑萃取所含有的有機硅化合物；藉由氣相色譜－質(zhì)譜法對甲基三乙基硅烷進行定量；選擇具有小于0.5ppm甲基三乙基硅烷含量的三甲基鋁作為原材料；藉由蒸餾進行提純；接著與氯化鎵反應(yīng)；并且隨后蒸餾反應(yīng)物溶液以獲得三甲基鎵。
文檔編號H01L21/20GK1763049SQ20051010838
公開日2006年4月26日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者松原政信, 島田健, 西川直宏, 門田陽一 申請人:住友化學(xué)株式會社