系單晶的培養(yǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往已知利用導(dǎo)模法（EFG法）使Ga2O3單晶生長的方法（例如參照專利文獻(xiàn)1)。 根據(jù)專利文獻(xiàn)1所記載的方法，一邊使Ga 2O3單晶從與晶種接觸的部分向下方緩慢地?cái)U(kuò)展寬 度，即一邊擴(kuò)肩一邊使Ga2O 3單晶生長，由此能得到寬度比晶種大的板狀的晶體。
[0003] 現(xiàn)有摶術(shù)f獻(xiàn)
[0004] 專利f獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :特開2006 - 312571號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的問題
[0007] 但是，在專利文獻(xiàn)1所公開的方法中，存在在擴(kuò)肩的工序中Ga2O3單晶容易雙晶化 的問題。另外，在為了省略擴(kuò)肩工序而使用寬度較寬的板狀的晶種的情況下，很可能發(fā)生生 長的Ga 2O3晶體的一部分多晶化、晶體品質(zhì)下降等。
[0008] 因此，本發(fā)明的目的在于提供能得到晶體品質(zhì)高的板狀的β - Ga2O3系單晶的 β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng)方法。
[0009] 用于解決問題的方案
[0010] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一方式提供[1]~[4]的β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng) 方法。
[0011] [ 1 ] -種β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng)方法，使用導(dǎo)模法，所述β - Ga 203系單晶的培 養(yǎng)方法包含：使板狀的晶種與Ga2O 3系熔體接觸的工序和提拉所述晶種使β - Ga2O3系單 晶生長的工序，所述板狀的晶種由全部區(qū)域的缺陷密度為5X10 5/cm2以下的β -Ga2O3系 單晶構(gòu)成。
[0012] [2]在所述[1]記載的β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng)方法中，將所述晶種向b軸方向 提拉，不進(jìn)行寬度方向的擴(kuò)肩來使所述β - Ga2O3系單晶生長。
[0013] [3]在所述[1]或[2]記載的β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng)方法中，所述β - Ga2O3系 單晶是以（101)面或者（一 201)面為主面的板狀的單晶。
[0014] [4]在所述[1]或[2]記載的β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng)方法中，所述晶種的寬度 為模具的狹縫的開口部的長度方向的寬度以上，所述模具使坩堝內(nèi)的所述Ga2O3系熔體上 升到與所述晶種接觸的位置。
[0015] 發(fā)明效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，能提供如下β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng)方法：能得到晶體品質(zhì)高的板狀 的β - Ga2O3系單晶。
【附圖說明】
[0017] 圖1是實(shí)施方式的EFG晶體制造裝置的局部垂直截面圖。
[0018] 圖2是表示β - Ga2O3系單晶的生長中的情況的立體圖。
[0019] 圖3是表示晶種的缺陷密度和β - Ga2O3系單晶的多晶化成品率的關(guān)系的坐標(biāo) 圖。
[0020] 圖4是表示晶種的缺陷密度和β - Ga2O3系單晶的缺陷密度的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 〔實(shí)施方式〕
[0022] 圖1是本實(shí)施方式的EFG晶體制造裝置的局部垂直截面圖。該EFG晶體制造裝置 10具有：坩堝13,其容納Ga 2O3系熔體12 ;模具14,其設(shè)置在該坩堝13內(nèi)，具有狹縫14Α ; 蓋15,其將除狹縫14Α的開口部14Β之外的坩堝13的上表面封閉；晶種保持器21，其保持 β - Ga2O3系晶種（以下稱為"晶種"）20 ;以及軸22,其以能升降的方式支撐晶種保持器 21〇
[0023] 坩堝13收納使β - Ga2O3系粉末溶解而得到的Ga 203系熔體12。坩堝13由能收 納Ga2O3系熔體12的具有耐熱性的銥等金屬材料構(gòu)成。
[0024] 模具14具有用于使Ga2O3系熔體12利用毛細(xì)管現(xiàn)象上升的狹縫14A。
[0025] 蓋15防止高溫的Ga2O3系熔體12從坩堝13蒸發(fā)，而且防止Ga 203系熔體12的蒸 氣附著于狹縫14A的上表面以外的部分。
[0026] 使晶種20下降，使其與利用毛細(xì)管現(xiàn)象在模具14的狹縫14A內(nèi)上升到開口部14B 的Ga2O3系熔體12接觸，提拉與Ga2O3系熔體12接觸的晶種20,由此使平板狀的β - Ga2O3 系單晶25生長。β - Ga2O3系單晶25的晶向與晶種20的晶向相同，為了控制β - Ga2O3 系單晶25的晶向，例如可調(diào)整晶種20的底面的面方位和水平面內(nèi)的角度。
[0027] 圖2是表示β - Ga2O3系單晶的生長中的情況的立體圖。圖2中的面26是與狹 縫14Α的狹縫方向平行的β - Ga2O3系單晶25的主面。在切出生長的β - Ga2O3系單晶 25并形成β - Ga2O3系基板的情況下，使β - Ga2O3系單晶25的面26的面方位與β - Ga2O3系基板的期望的主面的面方位一致。例如，在形成以（101)面為主面的β - Ga2O3系 基板的情況下，將面26的面方位設(shè)為（101)。
[0028] β - Ga2O3系單晶25和晶種20是β - Ga2O3單晶或者添加有Cu、Ag、Zn、Cd、Al、 In、Si、Ge、Sn等元素的β -Ga2O3單晶。β -Ga2O3晶體具有屬于單斜晶系的β-gallia 結(jié)構(gòu)，其典型的晶格常數(shù)為 a。= 12.23/^、b〇=3.04A、c〇=5.8〇A、α = γ = 90。、β = 103. 8。。
[0029] 構(gòu)成晶種20的β - Ga2O3系單晶的全部區(qū)域的缺陷密度為5Χ 10 5/cm2以下。通 過滿足該條件，在晶種20是寬度較大的板狀的晶體的情況下也能抑制生長的Ga 2O3晶體的 一部分多晶化以及晶體品質(zhì)下降。
[0030] 晶種20是例如通過對(duì)培養(yǎng)的多個(gè)β - Ga2O3系單晶進(jìn)行缺陷密度的評(píng)價(jià)，選出全 部區(qū)域的缺陷密度為5Χ IOVcm2以下的單晶而得到。以下示出該缺陷密度的評(píng)價(jià)方法的一 例。
[0031] 首先，將β - Ga2O3系單晶的一部分相對(duì)于培養(yǎng)方向垂直地切斷，切出薄板狀的 單晶。接著，對(duì)薄板狀的單晶的與培養(yǎng)方向垂直的面進(jìn)行鏡面研磨，用熱磷酸等進(jìn)行化學(xué)蝕 亥|J。此時(shí)，在缺陷部分蝕刻速度增大，因此產(chǎn)生凹坑（蝕刻坑：etch pit)。計(jì)算該蝕刻坑的 每單位面積的數(shù)量，由此調(diào)查缺陷密度。此外，缺陷在β - Ga2O3系單晶的培養(yǎng)方向傳播， 因此通過調(diào)查1片薄板狀的單晶的缺陷密度，就能調(diào)查β - Ga2O3系單晶的整體缺陷密度。
[0032] 另外，通過使用寬度較寬的板狀的晶種20,如圖2所示，不進(jìn)行擴(kuò)肩就能得到寬度 較寬的板狀的β - Ga2O3系單晶25。因此，能避免伴隨單晶的擴(kuò)肩產(chǎn)生的問題、例如寬度 方向w的擴(kuò)肩時(shí)晶體的雙晶化等。
[0033] 具體地，在將板狀的β - Ga2O3系單晶25向b軸方向提拉進(jìn)行培養(yǎng)的情況下，進(jìn) 行寬度方向w的擴(kuò)肩，由此有可能β - Ga2O3系單晶25雙晶化。根據(jù)本實(shí)施方式，能不進(jìn) 行寬度方向w的擴(kuò)肩而不使其雙晶化，例如，