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GaN単結晶成長方法及びGaN単結晶成長装置 UPDATE

国内特許コード P210017749
掲載日 2021年5月31日
出願番号 特願2017-141532
公開番号 特開2019-019040
登録番号 特許第6631813号
出願日 平成29年7月21日(2017.7.21)
公開日 平成31年2月7日(2019.2.7)
登録日 令和元年12月20日(2019.12.20)
発明者
  • 有馬 和重
  • 川野 祐司
  • 服部 佑泰
  • 川村 史朗
出願人
  • 株式会社フェニックス・テクノ
  • 国立研究開発法人物質・材料研究機構
発明の名称 GaN単結晶成長方法及びGaN単結晶成長装置 UPDATE
発明の概要 【課題】インクールジョンが形成させずに、GaN単結晶の成長速度を向上させるGaN単結晶成長方法の提供。
【解決手段】GaN基板AをGaが溶解されたGa-Na融液に出し入れすることでGaN基板Aの表面にGa-Na融液を付着させる工程と、窒素雰囲気下で加熱することでGaN基板Aの表面にGaN単結晶を成長させる工程とを具備しており、前記Ga-Na融液には、2族元素が混合されているGaN単結晶成長方法。Ga-Na融液を貯留するるイットリウム製のつぼ100と、るつぼ100を格納する圧力容器200と、るつぼ100を加熱するヒーター300と、圧力容器200に窒素ガスを供給するガス供給部と、るつぼ100に貯留されたGa-Na融液にGaN基板Aを出し入れする基板浸漬部である昇降装置600とを備えており、Ga-Na融液には、Ca又はSrである2族元素が混合されているGaN単結晶成長装置。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

III 族元素窒化物の半導体は、例えば、ヘテロ接合高速電子デバイスや光電子デバイス(半導体レーザー、発光ダイオード、センサ等)の分野に使用されており、特に、窒化ガリウム(GaN)が注目されている。従来では、GaNの単結晶を得るために、Gaと窒素ガスとを直接反応させることが行われていた(J.Phys.Chem.Solids,1995 、56、639 参照) 。しかし、この場合、1300℃~1600℃、8000atm~17000atmという超高温超高圧を必要とする。
この問題を解決するために、ナトリウム(Na)フラックス中でGaN単結晶を成長させる技術が開発された(例えば、米国特許公報5868837号参照)。
かかる方法によれば、加熱温度は600℃~800℃、圧力も50atm程度まで下げることができる。
この方法では、高温高圧下のGa-Na融液にGaN基板を浸漬し、Ga-Na融液中でGaN単結晶を成長させるものである。

【特許文献1】
米国特許公報5868837号

産業上の利用分野

本発明は、GaN基板上にGaN単結晶を成長させるGaN単結晶成長方法と、このGaN単結晶成長方法を実施するGaN単結晶成長装置とに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
GaN基板上にGaN単結晶を成長させるGaN単結晶成長方法において、GaN基板をGaが溶解されたGa-Na融液に回転させることなく浸漬し、引き上げることでGaN基板の表面にGa-Na融液を付着させる工程と、前記Ga-Na融液が表面に付着したGaN基板を窒素雰囲気下で加熱することでGaN基板の表面にGaN単結晶を成長させる工程とを具備しており、前記Ga-Na融液には2族元素としてCaにまたはSrが0.05~2.0mol%の比率(Naと2族元素との合計量に対する2族元素の比率)で混合されていることを特徴とするGaN単結晶成長方法。

【請求項2】
前記付着させる工程は、前記GaN基板を前記Ga-Na融液に対して水平を保ったまま浸漬され、水平を保ったまま引き上げることを特徴とする請求項1記載のGaN単結晶成長方法。

【請求項3】
前記付着させる工程および前記成長させる工程を繰り返す工程をさらに包含することを特徴とする請求項1記載のGaN単結晶成長方法。

【請求項4】
前記Ga-Na融液は、2族元素が0.1~1.0mol%の比率(Naと2族元素との合計量に対する2族元素の比率)で混合されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のGaN単結晶成長方法。

【請求項5】
前記2族元素は、Srであることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のGaN単結晶成長方法。

【請求項6】
Ga-Na融液を貯留するるつぼと、このるつぼを格納する圧力容器と、前記るつぼを加熱するヒーターと、前記圧力容器に窒素ガスを供給するガス供給部と、前記るつぼに貯留されたGa-Na融液にGaN基板を回転させることなく出し入れする基板浸漬部とを具備しており、前記基板浸漬部は、前記GaN基板を前記Ga-Na融液に対して水平を保ったまま浸漬し、水平を保ったまま引き上げることを特徴とするGaN単結晶成長装置。

【請求項7】
前記るつぼは、イットリア製であることを特徴とする請求項6記載のGaN単結晶成長装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017141532thum.jpg
出願権利状態 登録
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