JP4924225B2 - GaN結晶の成長方法 - Google Patents
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Description
y≧0.0352x2−75.659x+40737 (1)
y≦0.0782x2−165.95x+88121 (2)
を満たすGaN結晶の成長方法である。
y≧0.0376x2−80.440x+43130 (3)
y≦0.0401x2−81.775x+41595 (4)
を満たすことができる。
本発明にかかるGaN結晶の成長方法の一実施形態は、図1、図2および図4を参照して、主面1mが{1−100}面である1つ以上のGaN結晶下地基板1を準備する工程と、GaN結晶下地基板1の主面1m上にHVPE法によりGaN結晶2をその結晶成長面2gが{1−100}面となるように成長させる工程とを含み、GaN結晶2を成長させる工程において、結晶成長温度x℃が1080℃以上1160℃以下であり、結晶成長速度yμm/hrと結晶成長温度x℃との関係が以下の式(1)および(2)
y≧0.0352x2−75.659x+40737 (1)
y≦0.0782x2−165.95x+88121 (2)
を満たす。
y≧0.0376x2−80.440x+43130 (3)
y≦0.0401x2−81.775x+41595 (4)
を満たすことが好ましい。
本発明にかかるGaN結晶の成長方法の他の実施形態は、図1、図3および図4を参照して、GaN結晶下地基板1を準備する工程として、主面1mが{1−100}面である複数のGaN結晶下地基板1を準備し、複数のGaN結晶基板1を各GaN結晶下地基板1の主面1mが互いに平行でかつその[0001]方向が同一になるように互いに隣接させて配置する。次に、GaN結晶2を成長させる工程として、複数のGaN結晶下地基板1の主面1m上にGaN結晶2をその結晶成長面2gが{1−100}面となるように成長させる。ここで、GaN結晶2を成長させる工程において、結晶成長温度x℃が1080℃以上1160℃以下であり、結晶成長速度yμm/hrと結晶成長温度x℃との関係が以下の式(1)および(2)
y≧0.0352x2−75.659x+40737 (1)
y≦0.0782x2−165.95x+88121 (2)
を満たす。
y≧0.0376x2−80.440x+43130 (3)
y≦0.0401x2−81.775x+41595 (4)
を満たすことが好ましい。
本発明にかかるGaN結晶基板の一実施形態は、図2および図3を参照して、実施形態1または2の方法により成長させたGaN結晶2から得られる主面2mが{1−100}面であるGaN結晶基板2pである。ここで、GaN結晶2からGaN結晶基板2pを得る方法には、特に制限はされないが、図2および図3を参照して、たとえば、GaN結晶下地基板1の{1−100}主面1m上に成長させたGaN結晶2を主面1mに平行な複数の面2s,2tで切り出す方法がある。こうして、主面2mが{1−100}面であるGaN結晶基板2pが効率よく得られる。
1.複数のGaN結晶下地基板の準備
HVPE法により、{0001}面で結晶成長させたGaNバルク結晶を{1−100}面に平行な複数の面で切り出して得られる複数の厚さが300μmのGaN結晶下地基板を、その{1−100}主面が互いに平行で、その[0001]方向が同一になるように、互いに隣接させて配置して直径が約50.8mmで厚さが300μmの下地基板とした。
図1および図3を参照して、上記の下地基板(複数のGaN結晶下地基板1)の{1−100}主面1m上に、HVPE法によりGaN結晶2をその結晶成長面が{1−100}面となるように約2mmの厚さに成長させた。ここで、GaN結晶の成長条件は、結晶成長温度(具体的には、GaN結晶下地基板の温度)は1080℃とし、結晶成長速度がそれぞれ70μm/hr(比較例AR1)、100μm/hr(実施例A1)、130μm/hr(比較例AR2)となるようにGa塩化物ガスおよびNH3ガスの分圧を調整した。
GaN結晶の成長条件を、結晶成長温度は1100℃とし、結晶成長速度がそれぞれ100μm/hr(比較例BR1)、130μm/hr(実施例B1)、150μm/hr(実施例B2)、170μm/hr(実施例B3)、200μm/hr(比較例BR2)となるようにGa塩化物ガスおよびNH3ガスの分圧を調整したこと以外は、実施例A1と同様にしてGaN結晶を成長させた。
GaN結晶の成長条件を、結晶成長温度は1110℃とし、結晶成長速度がそれぞれ110μm/hr(比較例CR1)、150μm/hr(実施例C1)、200μm/hr(実施例C2)、240μm/hr(実施例C3)、260μm/hr(実施例C4)、290μm/hr(比較例CR2)となるようにGa塩化物ガスおよびNH3ガスの分圧を調整したこと以外は、実施例A1と同様にしてGaN結晶を成長させた。
GaN結晶の成長条件を、結晶成長温度は1130℃とし、結晶成長速度がそれぞれ150μm/hr(比較例DR1)、200μm/hr(実施例D1)、250μm/hr(実施例D2)、350μm/hr(実施例D3)、400μm/hr(実施例D4)、450μm/hr(実施例D5)、500μm/hr(比較例DR2)となるようにGa塩化物ガスおよびNH3ガスの分圧を調整したこと以外は、実施例A1と同様にしてGaN結晶を成長させた。
GaN結晶の成長条件を、結晶成長温度は1150℃とし、結晶成長速度がそれぞれ200μm/hr(比較例ER1)、300μm/hr(実施例E1)、400μm/hr(実施例E2)、450μm/hr(実施例E3)、550μm/hr(実施例E4)、600μm/hr(実施例E5)、700μm/hr(比較例ER2)となるようにGa塩化物ガスおよびNH3ガスの分圧を調整したこと以外は、実施例A1と同様にしてGaN結晶を成長させた。
Claims (3)
- 主面が{1−100}面である1つ以上のGaN結晶下地基板を準備する工程と、前記GaN結晶下地基板の前記主面上にハイドライド気相成長法によりGaN結晶をその結晶成長面が{1−100}面となるように成長させる工程とを含み、
前記GaN結晶を成長させる工程において、結晶成長温度x℃が1080℃以上1160℃以下であり、結晶成長速度yμm/hrと前記結晶成長温度x℃との関係が以下の式(1)および(2)
y≧0.0352x2−75.659x+40737 (1)
y≦0.0782x2−165.95x+88121 (2)
を満たすGaN結晶の成長方法。 - 前記GaN結晶を成長させる工程において、さらに、前記結晶成長温度x℃が1100℃以上1160℃以下であり、前記結晶成長速度yμm/hrと前記結晶成長温度x℃との関係が以下の式(3)および(4)
y≧0.0376x2−80.440x+43130 (3)
y≦0.0401x2−81.775x+41595 (4)
を満たす請求項1に記載のGaN結晶の成長方法。 - 前記GaN結晶下地基板を準備する工程において、複数の前記GaN結晶下地基板を準備し、複数の前記GaN結晶基板を各前記GaN結晶下地基板の前記主面が互いに平行でかつその[0001]方向が同一になるように互いに隣接させて配置し、
前記GaN結晶を成長させる工程において、複数の前記GaN結晶下地基板の前記主面上に前記GaN結晶を成長させる請求項1または請求項2に記載のGaN結晶の成長方法。
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