JP2005200250A - 窒化物半導体結晶の製造方法及び窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気相成長による窒化物半導体単結晶インゴットの成長において、成長中の結晶の成長面外周および側面を覆うカバー16を設けることによって、結晶側面への他結晶の付着を防止するのと同時に、結晶回転軸を成長速度に合わせて後退させ、成長表面を炉内で常に一定の位置に維持する。
【選択図】 図1
Description
本発明の要点は、気相成長による窒化物半導体単結晶インゴットの成長において、成長中の結晶の成長面外周および側面を覆うカバーを設けることによって、結晶側面への他結晶の付着を防止するのと同時に、結晶回転軸を成長速度に合わせて後退させ、成長表面を炉内で常に一定の位置に維持することで、上記の問題を解決し、均質で高品質な窒化物半導体単結晶を得ることにある。
気相成長では、原料ガスが成長結晶の成長面のみならず、側面にまで回り込んでしまい、結晶側面において、多結晶付着等、異常な成長を引き起こす。多結晶の付着があると、成長に伴ってそれらが結晶中心部に向かって増殖し、成長結晶の大部分が多結晶化してしまうことがある。また、成長面のエッジ部分では原料ガスの流れが乱れるため、盛り上がりが生じ、さらにガスの流れを乱し、成長結晶の形状を著しく損ねてしまう。次第に大きく成長する結晶それ自体も、流れを変化させる要因となる。
通常の気相成長装置では、インゴット成長を想定していないため、結晶支持軸の位置は固定である。そのため、厚さの増大に伴って、成長表面の位置が上流に向かって前進してしまう。窒化物半導体結晶の気相成長は気相反応の激しい系であるため、成長表面位置の変化は、大きな影響がある。最も影響を受けるのは成長速度で、成長位置の数mmの変化が数十%もの大きな変動を招くことがある。成長速度が大きく変化すると、ドーパントの濃度や欠陥密度、歪が不均一になり、インゴットをスライスして基板を作製した場合、切り出す位置によって特性がばらついてしまうことになる。
本発明に関する実施例を、図1を用いて説明する。
実施例1と同様の種結晶を、同じ装置にセットし、同じ条件で成長を行った。ただし、実施例1で説明したようなカバー16は外した。結晶回転軸8の位置も固定したままにした。その結果、長さ35mmのインゴットが得られたが、その側面には多結晶がびっしりと付着していた。成長面はシワが寄ったように荒れており、そのエッジ部分も大きく盛り上がっていた。
以上述べた実施例においては、本発明をGaN基板の製造方法に適用した例について説明したが、窒化アルミニウムガリウムや窒化ガリウムインジウムなどの3元混晶の単結晶自立基板の製造や、Mg等をドープしたp型GaN基板の製造に適用することもできる。
3 NH3導入管
4 HCl導入管
5 Gaソースボート
6 金属Ga
7 GaCl導入管
8 結晶回転軸
9 種基板
11 レーザ光源
12 レーザ光
13 検出器
14 コンピュータ
15 アクチュエータ
16 カバー
17 カバー開口
Claims (8)
- 単結晶窒化物半導体基板を種結晶として用い、気相成長によって厚さ5mm以上の窒化物単結晶を製造する方法において、
成長結晶の成長面エッジ部分および側面部分を所定距離を置いて周囲からカバーで覆い、これによって成長面エッジ部分および側面の異常成長を防止しながら窒化物単結晶を成長することを特徴とする窒化物半導体結晶の製造方法。 - 請求項1記載の窒化物半導体結晶の製造方法において、
結晶回転軸を成長速度に合わせて後退させ、炉内での成長位置が一定になるように補正制御しながら窒化物単結晶を成長することを特徴とする窒化物半導体結晶の製造方法。 - 請求項2に記載の窒化物半導体結晶の製造方法において、
上記補正制御は、結晶の成長速度と同じ速度で結晶の位置が後退し、成長面が常に同じ位置に保たれるように行うことを特徴とする窒化物半導体結晶の製造方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の窒化物半導体結晶の製造方法において、
ハイドライド気相成長法を用いることを特徴とする窒化物半導体結晶の製造方法。 - 請求項4記載の窒化物半導体結晶の製造方法において、
成長速度が350μm/h以上であることを特徴とする窒化物半導体結晶の製造方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の方法で作製された窒化物半導体結晶をスライスして得ることを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
- 請求項6記載の窒化物半導体基板の製造方法において、
窒化物半導体結晶を円筒形に整形した後に、オリエンテーションフラットを形成し、その後にスライスすることを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。 - 請求項7記載の窒化物半導体基板の製造方法において、
2箇所以上のオリエンテーションフラットを形成することを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
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