JP4631071B2 - 窒化ガリウム結晶の結晶成長装置および窒化ガリウム結晶の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム結晶の結晶成長装置および窒化ガリウム結晶の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図1は、この発明の実施の形態1による結晶成長装置の概略断面図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1による結晶成長装置1000は、結晶育成装置100と、熱処理装置200とを備える。
図8は、実施の形態2による結晶成長装置の概略断面図である。図8を参照して、実施の形態2による結晶成長装置1100は、結晶育成装置100Aからなる。結晶育成装置100Aは、図1に示す結晶育成装置100の坩堝10、ガス供給管60、流量計90およびガスボンベ110をそれぞれ坩堝240、ガス供給管250、圧力調整器260およびガスボンベ270に代え、温度センサー280および制御装置290を追加したものであり、その他は、結晶育成装置100と同じである。
制御装置290は、反応容器20内の圧力Prが0.303MPaになると、反応容器20および坩堝240の加熱を開始するための制御信号CTL1を生成して加熱装置50へ出力する。
図13は、実施の形態3による結晶成長装置の概略断面図である。図13を参照して、実施の形態3による結晶成長装置1200は、図1に示す結晶成長装置1000の結晶育成装置100を結晶育成装置100Bに代えたものであり、その他は、結晶成長装置1000と同じである。
Claims (29)
- ビスマスとガリウムとを含む混合融液を保持する坩堝と前記坩堝が内部に配置された反応容器とを備える結晶成長装置を用いて窒化ガリウム結晶を製造する製造方法であって、
不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気中で前記ビスマスと前記ガリウムとを前記坩堝に入れる第1の工程と、
窒素元素と水素元素とを含む窒素原料ガスを前記反応容器および前記坩堝に供給して略大気圧下で前記窒化ガリウム結晶を結晶成長させる第2の工程と、
前記結晶成長された窒化ガリウム結晶を熱処理する第3の工程とを備え、
前記第3の工程は、前記窒化ガリウム結晶を結晶成長するときの温度と同じ温度で前記窒化ガリウム結晶を熱処理する製造方法。 - 前記第2の工程は、
前記反応容器内の圧力を前記略大気圧に保持して前記窒素原料ガスを前記反応容器および前記坩堝に供給する第1のサブ工程と、
前記坩堝を結晶成長温度に加熱する第2のサブ工程と、
所定の時間、前記坩堝の温度を前記結晶成長温度に保持する第3のサブ工程とを含む、請求項1に記載の製造方法。 - 前記第2の工程は、
前記反応容器内の圧力を前記略大気圧に保持して前記窒素原料ガスを前記反応容器および前記坩堝に供給する第1のサブ工程と、
前記坩堝を結晶成長温度に加熱する第2のサブ工程と、
前記混合融液が前記坩堝に濡れながら前記窒化ガリウム結晶が結晶成長する第3のサブ工程とを含む、請求項1に記載の製造方法。 - 前記第1のサブ工程は、前記窒素原料ガスを前記混合融液に接する容器空間へ供給する、請求項2または請求項3に記載の製造方法。
- 前記窒素原料ガスは、アンモニアガスである、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記窒素原料ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスである、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 窒化ガリウム結晶からなる坩堝と前記坩堝が内部に配置された反応容器とを備える結晶成長装置を用いて窒化ガリウム結晶を製造する製造方法であって、
不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気中でリチウムとガリウムとを前記坩堝に入れる第1の工程と、
前記反応容器内の圧力が大気圧よりも高く、かつ、1MPaより低くなるように窒素原料ガスを前記反応容器および前記坩堝に供給する第2の工程と、
前記坩堝を結晶溶解温度に加熱する第3の工程と、
前記第3の工程の後、前記坩堝の温度を前記結晶溶解温度から徐々に降温する第4の工程とを備える製造方法。 - 前記第2の工程は、前記窒素原料ガスを前記反応容器内に封止する、請求項7に記載の製造方法。
- 前記第4の工程は、前記窒化ガリウム結晶の結晶成長時間にわたって前記坩堝の温度を降温する、請求項7または請求項8に記載の製造方法。
- 前記第4の工程は、一定の割合で前記坩堝の温度を降温する、請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 反応容器と前記反応容器内に配置された坩堝とを備える結晶成長装置を用いて窒化ガリウム結晶を製造する製造方法であって、
窒化ガリウム結晶からなる結晶坩堝を作製する第1の工程と、
前記作製された結晶坩堝を前記坩堝として用いて略大気圧から1MPaまでの間の圧力下で窒化ガリウム結晶を結晶成長させる第2の工程とを備える製造方法。 - 前記第1の工程は、
不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気中でビスマスとガリウムとを前記坩堝に入れる第1のサブ工程と、
窒素元素と水素元素とを含む窒素原料ガスを前記反応容器および前記坩堝に供給して略大気圧下で前記結晶坩堝を作製する第2のサブ工程とを含む、請求項11に記載の製造方法。 - 前記第1の工程は、前記作製された結晶坩堝を熱処理する第3のサブ工程をさらに含み、
前記第3のサブ工程は、前記結晶坩堝を作製するときの温度と同じ温度で前記結晶坩堝を熱処理する、請求項12に記載の製造方法。 - 前記第2のサブ工程は、
前記反応容器内の圧力を前記略大気圧に保持して前記窒素原料ガスを前記反応容器および前記坩堝に供給する工程Aと、
前記坩堝を結晶成長温度に加熱する工程Bと、
所定の時間、前記坩堝の温度を前記結晶成長温度に保持する工程Cとを含む、請求項12または請求項13に記載の製造方法。 - 前記工程Aは、前記窒素原料ガスを前記混合融液に接する容器空間へ供給する、請求項14に記載の製造方法。
- 前記窒素原料ガスは、アンモニアガスである、請求項12から請求項15のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記窒素原料ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスである、請求項12から請求項15のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第2の工程は、
不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気中でリチウムとガリウムとを前記結晶坩堝に入れる第4のサブ工程と、
前記反応容器内の圧力が大気圧よりも高く、かつ、1MPaより低くなるように窒素原料ガスを前記反応容器および前記坩堝に供給する第5のサブ工程と、
前記坩堝を結晶溶解温度に加熱する第6のサブ工程と、
前記第5のサブ工程の後、前記坩堝の温度を前記結晶溶解温度から徐々に降温する第7のサブ工程とを含む、請求項11から請求項17のいずれか1項に記載の製造方法。 - 前記第5のサブ工程は、前記窒素原料ガスを前記反応容器内に封止する、請求項18に記載の製造方法。
- 前記第7のサブ工程は、前記窒化ガリウム結晶の結晶成長時間にわたって前記結晶坩堝の温度を降温する、請求項18または請求項19に記載の製造方法。
- 前記第7のサブ工程は、一定の割合で前記坩堝の温度を降温する、請求項18から請求項20のいずれか1項に記載の製造方法。
- ビスマスとガリウムとを含む混合融液を保持する坩堝と、
前記坩堝が内部に配置された反応容器と、
窒素元素と水素元素とを含む窒素原料ガスを前記反応容器内に供給するガス供給装置と、
前記混合融液を結晶成長温度に加熱する加熱装置と、
結晶成長された窒化ガリウム結晶を熱処理する熱処理装置とを備える結晶成長装置。 - 前記ガス供給装置は、前記混合融液に接する容器空間へ前記窒素原料ガスを供給する、請求項22に記載の結晶成長装置。
- 前記ガス供給装置は、アンモニアガスを前記容器空間へ供給する、請求項23に記載の結晶成長装置。
- 前記ガス供給装置は、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスを前記容器空間へ供給する、請求項23に記載の結晶成長装置。
- 前記熱処理装置は、前記窒化ガリウム結晶の結晶成長温度と同じ温度で前記窒化ガリウム結晶を熱処理する、請求項22から請求項25のいずれか1項に記載の結晶成長装置。
- 窒化ガリウム結晶からなり、リチウムとガリウムとを含む混合融液を保持する坩堝と、
前記坩堝が内部に配置された反応容器と、
前記反応容器内の圧力が大気圧よりも高く、かつ、1MPaよりも低い圧力になるように窒素原料ガスを供給するガス供給装置と、
前記混合融液の温度を結晶溶解温度に加熱するとともに、前記混合融液の温度を前記結晶溶解温度から徐々に降温する温度制御装置とを備える結晶成長装置。 - 前記温度制御装置は、前記窒化ガリウム結晶の結晶成長時間にわたって前記混合融液の温度を降温する、請求項27に記載の結晶成長装置。
- 前記温度制御装置は、一定の割合で前記混合融液の温度を降温する、請求項27または請求項28に記載の結晶成長装置。
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