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(In Japanese)窒化物半導体結晶、製造方法および製造装置

Patent code P170014020
File No. (S2013-1388-N0)
Posted date Apr 7, 2017
Application number P2015-536448
Patent number P6510413
Date of filing Sep 10, 2014
Date of registration Apr 12, 2019
International application number JP2014004655
International publication number WO2015037232
Date of international filing Sep 10, 2014
Date of international publication Mar 19, 2015
Priority data
  • P2013-188805 (Sep 11, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)纐纈 明伯
  • (In Japanese)熊谷 義直
  • (In Japanese)村上 尚
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人東京農工大学
Title (In Japanese)窒化物半導体結晶、製造方法および製造装置
Abstract (In Japanese)結晶の直径が4インチ以上、かつ、反りの曲率半径が100m以上であり、結晶の不純物濃度が1×1017/cm3以下である窒化物半導体結晶を提供する。基板を用意する工程と、分圧が9.0×10-3atm以上である三ハロゲン化ガリウムガスを基板上に供給する工程と、基板上に、GaN結晶を-C軸方向に成長させる工程とを備え、GaN結晶の成長温度が1200℃以上である窒化物半導体結晶の製造方法、もしくは、基板を用意する工程と、分圧が9.0×10-3atm以上である三ハロゲン化アルミニウムガスを基板上に供給する工程と、基板上に、AlN結晶を-C軸方向に成長させる工程とを備え、AlN結晶の成長温度が1400℃以上である窒化物半導体結晶の製造方法を提供する。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、レーザーダイオード(LD)、発光ダイオード(LED)、ソーラーセル、パワーデバイス等様々な分野において、窒化物半導体結晶が利用されている。

トリハライド気相成長法(THVPE法、Tri-halide Vapor Phase Epitaxy)は、ハイドライド気相成長法(HVPE法、Hydride Vapor Phase Epitaxy)に比べて、高温、かつ、高速に窒化物半導体結晶を成長できる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、窒化物半導体結晶、製造方法および製造装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
基板を用意する工程と、
分圧が9.0×10-3atm以上である三ハロゲン化ガリウムガスを前記基板上に供給する工程と、
アンモニアガスを前記基板上に供給する工程と、
前記基板上に、GaN結晶を-C軸方向に成長させる工程と
を備え、
前記GaN結晶の成長温度が1200℃以上である窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項2】
 
金属ガリウムとハロゲンガスとを反応させて一ハロゲン化ガリウムガスを生成する第1工程と、
生成した前記一ハロゲン化ガリウムガスとハロゲンガスとを反応させて前記三ハロゲン化ガリウムガスを生成する第2工程と
をさらに備え、
前記第1工程が行われる第1反応室と前記第2工程が行われる第2反応室の間の抑制構造において、前記第1工程で生成された前記一ハロゲン化ガリウムガスの濃度が低下することを抑制する請求項1に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項3】
 
前記抑制構造は、前記第1反応室および前記第2反応室の間の経路であり、
前記経路の断面積は、前記第1反応室および前記第2反応室の断面積よりも小さい請求項2に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項4】
 
前記第2反応室は、前記三ハロゲン化ガリウムガスの流速を減速させる複数の仕切り板を備える請求項2に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項5】
 
前記基板は、前記窒化物半導体結晶と異なる材料である請求項1から4のいずれか一項に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項6】
 
前記第1工程が行われる第1反応室に供給される前記ハロゲンガスの分圧は、1.0×10-3atm以上である請求項2に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項7】
 
前記GaN結晶を-C軸方向に成長させる工程の後に、前記窒化物半導体結晶の上面を切り出す工程と、切り出された前記窒化物半導体結晶の上面にさらに結晶を成長させる工程と、を繰り返す工程
をさらに備える請求項1から6のいずれか一項に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項8】
 
前記三ハロゲン化ガリウムガスは、三塩化ガリウムガスである請求項1から7のいずれか一項に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項9】
 
前記GaN結晶を-C軸方向に成長させる工程は、THVPE法(トリハライド気相成長法)で成長させる請求項1から8のいずれか一項に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。

【請求項10】
 
分圧が9.0×10-3atm以上である三ハロゲン化ガリウムガスを生成して、基板上に供給するガス供給部と、
アンモニアガスを前記基板上に供給するアンモニア供給部と、
前記基板が設置され、前記基板上に、GaN結晶を-C軸方向に成長させる成長室と、
前記GaN結晶の成長温度を1200℃以上に制御する温度制御部と
を備え、
前記ガス供給部は、
金属ガリウムとハロゲンガスとを反応させて一ハロゲン化ガリウムガスを生成する第1反応室と、
生成した前記一ハロゲン化ガリウムガスとハロゲンガスとを反応させて前記三ハロゲン化ガリウムガスを生成する第2反応室と
を備え、
前記第1反応室において生成された前記一ハロゲン化ガリウムガスの濃度が低下することを抑制する抑制構造を、前記第1反応室と前記第2反応室との間に備え
前記第2反応室は、複数の仕切り板を備える窒化物半導体結晶の製造装置。

【請求項11】
 
前記抑制構造は、前記第1反応室および前記第2反応室の間の経路であり、
前記経路の断面積は、前記第1反応室および前記第2反応室の断面積よりも小さい請求項10に記載の窒化物半導体結晶の製造装置。

【請求項12】
 
前記第1反応室に供給される前記ハロゲンガスの分圧は、1.0×10-3atm以上である請求項11に記載の窒化物半導体結晶の製造装置。

【請求項13】
 
前記GaN結晶の成長速度は、250μm/h以上である請求項1に記載の窒化物半導体結晶の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015536448thum.jpg
State of application right Registered
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