系單晶的生長方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及P-Ga2O3系單晶的生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知使用了 EFG(Edge-defined Film-fed Growth:限邊饋膜生長)法的平板狀Ga2O3單晶的生長方法(例如，參照專利文獻I)。
[0003]根據(jù)專利文獻1，使用S1#為摻雜劑原料，將Si添加到Ga2O3單晶中。S1^Ga2O3的熔點的差較小，其在Ga2O3單晶的生長溫度(Ga 203單晶的原料的熔點)時的蒸氣壓較低，因此，控制Ga2O3單晶中的摻雜劑量是容易的。
[0004]另夕卜，以往，已知使用了 FZ(Floating Zone:懸浮區(qū)恪)法的圓柱狀β -Ga2O3系單晶的生長方法(例如，參照專利文獻2)。
[0005]根據(jù)專利文獻2，將S1、Sn、Zr、Hf、Ge等作為熱熔性調(diào)整用添加物添加到β -Ga2O3系單晶中。通過添加熱熔性調(diào)整用添加物，P-Ga2O3系單晶的紅外線吸收特性會變大，P-Ga2O3系單晶會高效地吸收來自FZ裝置的光源的紅外線。因此，即使在P-Ga2O3系單晶的外徑較大的情況下，中心部與外側(cè)的溫度差也會變小，而中心部也會變得不易凝固。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2011-190127號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2006-273684號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]本發(fā)明的目的之一在于提供一種β -Ga2O3系單晶的生長方法，該方法能夠使晶體結(jié)構(gòu)的偏差較小的高質(zhì)量的β -Ga2O3系單晶朝b軸方向生長。
[0012]用于解決問題的方案
[0013]為了達成上述目的，本發(fā)明的一方式提供下述[I]?[3]的P-Ga2O3系單晶的生長方法。
[0014][I] 一種P-Ga2O3系單晶的生長方法，其包括:使用晶種，使添加有Sn的平板狀β -Ga2O3系單晶朝b軸方向生長的步驟。
[0015][2]根據(jù)上述[I]所述的i3-Ga203系單晶的生長方法，其中，通過EFG法使上述β -Ga2O3系單晶生長。
[0016][3]根據(jù)上述[I]或[2]所述的β-Ga2O3系單晶的生長方法，其中，添加到上述β-Ga2O3系單晶中的上述Sn的添加濃度為0.005mol%以上且1.0mol %以下。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種β -Ga2O3系單晶的生長方法，該方法能夠使晶體結(jié)構(gòu)的偏差較小的高質(zhì)量的β -Ga2O3系單晶朝b軸方向生長。
【附圖說明】
[0019]圖1是實施方式的EFG晶體制造裝置的一部分的垂直剖面圖。
[0020]圖2是表示β -Ga2O3系單晶生長中的狀態(tài)的立體圖。
[0021 ] 圖3Α是表示從β -Ga2O3系單晶切出的基板與X射線衍射的測定位置的俯視圖。
[0022]圖3Β是將在各測定點所得到的X射線衍射輪廓(回折7° 口 7 j -f ;!/!diffract1nprofile)沿著垂直于b軸的方向排列的示意圖。
[0023]圖4是表示每個測定點的X射線衍射強度的分布的圖。
[0024]圖5是表示基板位置與X射線衍射輪廓的峰值位置的關(guān)系的曲線及其近似直線的坐標(biāo)圖。
[0025]圖6A表示從晶體A切出的以距離晶種40mm的點為中心的基板的每個測定點的X射線衍射強度的分布。
[0026]圖6B表示從晶體B切出的以距離晶種40mm的點為中心的基板的每個測定點的X射線衍射強度的分布。
[0027]圖7A表示從晶體C切出的以距離晶種40mm的點為中心的基板的每個測定點的X射線衍射強度的分布。
[0028]圖7B表示從晶體D切出的以距離晶種40mm的點為中心的基板的每個測定點的X射線衍射強度的分布。
[0029]圖8是表示添加有Sn的晶體A、B、添加有Si的晶體C、D以及未添加摻雜劑的晶體E、F的垂直于b軸的方向的晶體結(jié)構(gòu)的偏差的圖。
【具體實施方式】
[0030]在本實施方式中，使用晶種，使添加有Sn的平板狀β -Ga2O3系單晶朝b軸方向生長。由此，能夠得到垂直于b軸方向的晶體質(zhì)量偏差較小的P-Ga2O3系單晶。
[0031]以往，大多是使用Si作為向Ga2O3晶體添加的導(dǎo)電型雜質(zhì)。在向Ga 203晶體添加的導(dǎo)電型雜質(zhì)之中，Si在Ga2O3單晶的生長溫度時的蒸氣壓較低，在晶體生長中的蒸發(fā)量較少，因此，通過調(diào)整Si添加量來控制Ga2O3晶體的導(dǎo)電性是較為容易的。
[0032]另一方面，Sn與Si相比，在Ga2O3單晶的生長溫度時的蒸氣壓較高，在晶體生長中的蒸發(fā)量較多，因此，作為添加于Ga2O3晶體中的導(dǎo)電型雜質(zhì)，稍稍不易使用。
[0033]然而，本申請的發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)了以下問題:在使平板狀P-Ga2O3系單晶朝b軸方向生長這一特定條件下，通過添加Si，雖然b軸方向的晶體結(jié)構(gòu)會固定，但垂直于b軸的方向的晶體結(jié)構(gòu)則出現(xiàn)較大偏差。并且，本申請的發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，取代Si而添加Sn，能夠解決該問題。
[0034]( β -Ga2O3系單晶的生長)
[0035]以下，作為使平板狀β -Ga2O3系單晶生長的方法的一例，針對使用EFG(Edge-defined film-fed growth:限邊饋膜生長)法時的方法進行說明。此外，本實施方式的平板狀β -Ga2O3系單晶的生長方法并不限于EFG法，也能夠使用其它生長方法，例如微F1D (pulling-down:下拉)法等下拉法。另外，也能夠?qū)⑷鏓FG法的模具那樣的具有狹縫的模具應(yīng)用于布里奇曼(Bridgman)法，來培育平板狀P-Ga2O3系單晶。
[0036]圖1是本實施方式的EFG晶體制造裝置的一部分的垂直剖面圖。該EFG晶體制造裝置10具有:坩禍13，其容納Ga2O3系熔融液12 ;模具14，其設(shè)置在該坩禍13內(nèi)，具有狹縫14a ;蓋15，其以使包括狹縫14a的開口 14b的模具14的上部露出的方式將坩禍13的頂面封閉；晶種保持器21，其保持P-Ga2O3系晶種(以下稱為“晶種”)20 ;以及軸22，其以可升降的方式支撐晶種保持器21。
[0037]坩禍13容納將Ga2O3系粉末熔解而得到的Ga 203系熔融液12。坩禍13是由具有可容納Ga2O3系熔融液12的耐熱性的銥等材料所構(gòu)成。
[0038]模具14具有狹縫14a，該狹縫14a用于利用毛細管現(xiàn)象使Ga2O3系恪融液12上升。
[0039]蓋15防止高溫的Ga2O3系熔融液12從坩禍13蒸發(fā)，還防止Ga 203系熔融液12的蒸氣附著于狹縫14a的頂面以外的部分。
[0040]使晶種20下降而與從狹縫14a的開口 14b擴展到模具14的頂面的Ga2O3系熔融液12接觸，并提拉與Ga2O3系熔融液12接觸的晶種20，由此，使平板狀β -Ga 203系單晶25生長。β -Ga2O3系單晶25的晶體方位與晶種20的晶體方位相同，為了控制β -Ga 203系單晶25的晶體方位，例如調(diào)整晶種20的底面的面方位和水平面內(nèi)的角度。
[0041]圖2是表示P-Ga2O3系單晶的生長中的狀態(tài)的立體圖。在圖2中，面26是^-Ga2O3系單晶25的主面，其與狹縫14a的狹縫方向平行。將所生長的β -Ga2O3系單晶25切出而形成β -Ga2O3系基板時，使β -Ga2O3系單晶25的面26的面方位與β -Ga2O3系基板的所希望的主面的面方位一致。例如，在形成以(-201)面作為主面的P-Ga2O3系基板時，將面26的面方位設(shè)為(-201)。另外，所生長的P-Ga2O3系單晶25能夠作為用于生長新的P-Ga2O3系單晶的晶種來使用。圖1、圖2所示的晶體生長方向是平行于β -Ga2O3系單晶25的b軸的方向(b軸方向)。
[0042]β -Ga2O3系單晶25和晶種20是β -Ga 203單晶或添加有Al、In等元素的Ga 203單晶。例如，也可以是作為添加有Al和In的β -Ga2O3單晶的(GaxAlyInu x y))203(0 < x彡1、O彡y彡1、0 < x+y ( I)單晶。添加有Al時，帶隙(band gap)會變寬，添加有In時，帶隙則會變窄。
[0043]以相當(dāng)于添加所希望的濃度的Sn的量，將Sn原料添加到β -Ga2O3系原料中。例如，在生長用來切出LED用基板的β -Ga2O3系單晶25時，以相當(dāng)于添加濃度為0.005mol%以上且1.0mol %以下的Sn的量，將SnO2添加到β -Ga2O3系原料中。當(dāng)濃度低于0.005mol %時，會無法充分得到作為導(dǎo)電性基板的特性。另外，當(dāng)濃度超過1.0mol%時，則容易發(fā)生摻雜效率下降、吸收系數(shù)增加、成品率下降等問題。
[0044]以下，說明本實施方式的β -Ga2O3系單晶25的培育條件的一例。
[0045]例如，β -Ga2O3系單晶25的培育是在氮氣氣氛下進行。
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