JP2011046578A - Method for producing single crystal body and method for producing free-standing single-crystal substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単結晶体を気相成長法によって成長させる単結晶体の製造方法および単結晶自立基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a single crystal and a method for manufacturing a single crystal free-standing substrate by growing the single crystal by vapor phase epitaxy.
GaN,AlGaNなどの窒化物体は、例えば、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)などの発光素子、トランジスタ、パワーFET(Field Effect Transistor)などのパワーデバイスなどの電子素子などに用いられ、今後、使用の拡大が見込まれている。 Nitride objects such as GaN and AlGaN are used in, for example, light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LDs), electronic devices such as power devices such as transistors and power FETs (Field Effect Transistors), and the like. , Expansion of use is expected.
しかしながら、GaN,AlGaNなどのIIIB族窒化物単結晶体は、高融点であること、N(窒素)の平衡蒸気圧が高いことなどから、液相からのバルク型の単結晶の製造が困難である。そのため、種基板の上に、IIIB族窒化物体の単結晶体を気相成長させて、それを自立基板として各種デバイス用に利用することが行われている。なお、自立基板とは、取り扱う際に自重で変形または破損せず、固形物として取り扱うことのできる基板であるという意味である。 However, group IIIB nitride single crystals such as GaN and AlGaN have a high melting point and a high equilibrium vapor pressure of N (nitrogen), which makes it difficult to produce a bulk single crystal from the liquid phase. is there. Therefore, a single crystal body of a group IIIB nitride object is vapor-phase grown on a seed substrate and used as a free-standing substrate for various devices. The self-supporting substrate means a substrate that can be handled as a solid material without being deformed or damaged by its own weight when handled.
例えば、特許文献1には、ガリウム融液に塩化水素ガスをバブリングさせて窒化ガリウム厚膜の成長用ガスである塩化ガリウムを作製したのち、塩化ガリウムガスとアンモニアガスを反応させて窒化ガリウムの自立基板を作製する方法が記載されている。
For example,
窒化ガリウム単結晶体の自立基板を効率よく作製する方法として例えば、窒化ガリウムの単結晶体をバルク状(厚みが10mm以上)に作製したのち、単結晶体から複数の自立した単結晶基板を切り出す方法を導入しようとした場合、特許文献1の方法では、ガリウム融液と塩化水素ガスとの反応効率が不十分であり、バルク状の窒化ガリウム単結晶体を作製することは困難であった。
As a method for efficiently producing a gallium nitride single crystal free-standing substrate, for example, a gallium nitride single crystal is produced in a bulk shape (thickness of 10 mm or more), and a plurality of free-standing single crystal substrates are cut out from the single crystal. When trying to introduce the method, the method of
前述の方法では、窒化ガリウムの作製において使用されなかった塩化水素ガスが多く存在する。塩化水素ガスは、1000℃を超える高温雰囲気下にて窒化ガリウムをエッチングする効果を有している。そのため、未反応の塩化水素ガスが、窒化ガリウムの製造装置内に残留することで、成長中の窒化ガリウム表面が暴露され、窒化ガリウムの成長速度が遅くなるという問題点があった。 In the method described above, there are many hydrogen chloride gases that have not been used in the production of gallium nitride. Hydrogen chloride gas has an effect of etching gallium nitride in a high temperature atmosphere exceeding 1000 ° C. Therefore, unreacted hydrogen chloride gas remains in the gallium nitride manufacturing apparatus, so that the surface of the growing gallium nitride is exposed and the growth rate of gallium nitride is reduced.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、IIIB族窒化物単結晶体の成長に使用されるIIIB族元素金属の融液とハロゲン化物ガスとの反応効率を向上させた単結晶体の製造方法を提供することにある。 The present invention has been completed in view of the above-mentioned conventional problems, and improves the reaction efficiency between a Group IIIB element metal melt used for growth of a Group IIIB nitride single crystal and a halide gas. Another object of the present invention is to provide a method for producing a single crystal.
本発明の一実施形態にかかる単結晶体の製造方法は、気相成長法による単結晶の製造方法であって、IIIB族元素金属を融解させてIIIB族元素金属の融液を形成する工程と、前記融液中にハロゲンガスを供給するための供給管を入れ、前記供給管の内径よりも小さいバブルを複数の箇所から前記融液内に供給してIIIB族元素のハロゲン化物ガスを抽出する工程と、窒素含有ガスと前記IIIB族元素のハロゲン化物ガスとを種基板上に供給して、前記窒素含有ガスと前記IIIB族元素のハロゲン化物とを種基板上で反応させて単結晶体を成長させる工程と、を具備する。 A method for producing a single crystal according to an embodiment of the present invention is a method for producing a single crystal by a vapor phase growth method, comprising melting a group IIIB element metal to form a group IIIB element metal melt. A supply pipe for supplying a halogen gas is put into the melt, and bubbles smaller than the inner diameter of the supply pipe are supplied into the melt from a plurality of locations to extract the group IIIB element halide gas. Supplying a nitrogen-containing gas and a group IIIB element halide gas onto a seed substrate, and reacting the nitrogen-containing gas and the group IIIB element halide on the seed substrate to form a single crystal And growing.
前記供給管は、その先端に前記融液へのガス出射口を複数有し、前記ガス出射口は、前記供給管の内径よりも小さいことが好ましい。 It is preferable that the supply pipe has a plurality of gas outlets to the melt at the tip, and the gas outlet is smaller than the inner diameter of the supply pipe.
前記ガス出射口の内径は前記供給管の内径の0.1〜1%であることが好ましい。 The inner diameter of the gas outlet is preferably 0.1 to 1% of the inner diameter of the supply pipe.
前記供給管の前記先端は、供給管の内径方向に対して傾斜することが好ましい。 The tip of the supply pipe is preferably inclined with respect to the inner diameter direction of the supply pipe.
前記気相成長法が、ハイドライド気相成長法であることが好ましい。 The vapor phase growth method is preferably a hydride vapor phase growth method.
本発明の一実施形態にかかる単結晶自立基板の製造方法は、前記単結晶体の製造方法により得られた単結晶体から、複数枚の自立した基板を切り出す工程を具備する。 A method for manufacturing a single crystal free-standing substrate according to an embodiment of the present invention includes a step of cutting a plurality of self-supporting substrates from a single crystal obtained by the method for manufacturing a single crystal.
本発明の単結晶体の製造方法によれば、融液中にハロゲン化物ガスを供給するための供給管を入れ、供給管の内径よりも小さいバブルを複数の箇所から融液内に供給してIIIB族元素のハロゲン化物ガスを抽出する工程を有するため、ハロゲン化物ガスとIIIB族元素金属融液との気液界面積と接触時間を増加させることで、ハロゲン化物ガスとIIIB族元素金属融液の反応効率を大幅に向上させることができる。その結果、未反応なハロゲン化物ガスが除去され、単結晶体の成長速度を従来よりも高速化でき、バルク状の単結晶体を作製することができる。 According to the method for producing a single crystal of the present invention, a supply pipe for supplying halide gas is put into the melt, and bubbles smaller than the inner diameter of the supply pipe are supplied into the melt from a plurality of locations. Since it has a step of extracting the halide gas of the group IIIB element, the halide gas and the group IIIB element metal melt are increased by increasing the gas-liquid interface area and the contact time between the halide gas and the group IIIB element metal melt. The reaction efficiency of can be greatly improved. As a result, unreacted halide gas is removed, the growth rate of the single crystal body can be increased as compared with the conventional case, and a bulk single crystal body can be manufactured.
図1は、本発明の単結晶体を製造するための気相成長装置の一例を示す断面模式図である。図1において、1は気相成長装置、2は保持体、3は結晶成長用の種結晶の基板(種基板)、4はIIIB族元素金属を収納する容器、5はハロゲンガス供給管、5aはハロゲンガス供給管5の先端部、6はIIIB族のハロゲン化物ガス供給管、7はバブリングされたハロゲンガス、8は不活性ガス供給管、9は窒素含有ガス供給管、10はヒータ、11はIIIB族元素金属の融液をそれぞれ示す。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a vapor phase growth apparatus for producing a single crystal of the present invention. In FIG. 1, 1 is a vapor phase growth apparatus, 2 is a holder, 3 is a seed crystal substrate (seed substrate) for crystal growth, 4 is a container for storing a group IIIB element metal, 5 is a halogen gas supply pipe, 5a Is a halogen gas supply pipe of group IIIB, 7 is a bubbling halogen gas, 8 is an inert gas supply pipe, 9 is a nitrogen-containing gas supply pipe, 10 is a heater, 11 Represents a melt of a group IIIB element metal, respectively.
図1においてハロゲンガス供給管5の先端部5aには、ハロゲンガス供給管5の先端部の拡大図である図2に示すように、細孔であるガス出射口5bが複数形成されている。
As shown in FIG. 2, which is an enlarged view of the distal end portion of the halogen
図2においては、フィルタにガス出射口5bが設けられている。また、図2においてハロゲンガス供給管5の底面のみならず、ハロゲンガス供給管5の側面にも設けられており、ハロゲンガスの供給を十分におこなうことが可能となる。
In FIG. 2, the
ガス出射口5aの口径は、ハロゲンガス供給管5の内径よりも小さい。具体的には、ガス出射口5bの口径は、供給管5の内径の0.1〜1%となるくらいに小さいことが好ましい。また、ガス出射口5aは、フィルタ中に10000〜20000個存在することが好ましい。このように、ガス出射口5aが小さいため、出射されるハロゲンガスのバブルの表面積が小さく、また、ガス出射口が複数あるため、多くのバブルと融液内に射出することができる。そのため、IIIB族元素金属の反応効率を十分に向上させることができる。
The diameter of the
複数のガス出射口5aのピッチは10μm以上であることが好ましい。これにより、隣接するガス出射口5aから供給されたバブル同士の結合を抑制することができる。
The pitch of the plurality of
図2に示した先端部5aは、図1のようにハロゲンガス供給管5とは別のフィルタであっても、ガス出射口5bが直接ハロゲンガス供給管5に設けられていてもよいが、長期間の使用によりガス出射口5bが劣化しても交換できることから、先端部5aはハロゲンガス供給管5とは別のフィルタにより形成されていることが好ましい。
The
フィルタとしては、高温のIIIB族元素金属の融液に入れることができるものであればよく、とくにグラファイトフィルタが好ましい。グラファイトフィルタは、高温のハロゲンガスに対して耐腐食性を持ち、また、IIIB族元素金属の融液に対して低い濡れ性を有する。 Any filter can be used as long as it can be put into a high-temperature Group IIIB element metal melt, and a graphite filter is particularly preferable. The graphite filter has corrosion resistance to high-temperature halogen gas and low wettability to a Group IIIB element metal melt.
フィルタの厚みはハンドリングしやすさを考慮して,厚さ1〜10mm程度が望ましい。 The thickness of the filter is preferably about 1 to 10 mm in consideration of ease of handling.
フィルタの厚みは、均一であることが好ましい。具体的には、フィルタの厚みの誤差が±1%以下に抑えられていることが望ましい。さらに,同様の理由によりフィルタに分布する孔径も均一であることが望ましい。 The thickness of the filter is preferably uniform. Specifically, it is desirable that the error of the filter thickness is suppressed to ± 1% or less. Furthermore, for the same reason, it is desirable that the pore diameter distributed in the filter is uniform.
ハロゲンガス供給管5としては、高温耐性(800℃程度)とハロゲンガスに対する耐腐食性を持った部材であることが好ましく、具体的には石英、Al2O3、SiCなどが挙げられる。
The halogen
図1において種基板3は、ここではIIIB族窒化物単結晶体を用いた例で説明する。具体的には、GaN,AlGaNなどの窒化ガリウム系化合物半導体、AlNなどを用いることができる。また、IIIB族窒化物単結晶体がGaN単結晶の場合、種基板3としては、サファイア、SiC、GaN単結晶、AlN単結晶、またはGaN単結晶およびAlN単結晶の混晶などを挙げることができる。中でも、GaN単結晶やAlN単結晶またはGaN単結晶およびAlN単結晶の混晶が好適に用いられる。成長用の種基板3の厚みは0.3〜0.6mm程度である。また、成長用の種基板3aの直径は20mm〜60mmである。
In FIG. 1, the
図1において基板2は保持体2上に設けられている。保持体2にはグラファイトを用いることができるが、原料ガスとして腐食性のアンモニアを用いる場合、保持体2の表面にはSiC、BNおよびTaCからなる群から選ばれる1種以上をコーティングしておくことが好ましい。なお、コーティング法としては、CVD法、スパッタ法などが挙げられる。これにより保持体2の耐食性が向上する。なお、BNのなかでもPBNが好ましい。PBNとは、焦性窒化ホウ素(パイロリティックBN(p−BN))である。また、保持体2の中心軸を中心として保持した種基板2を回転させる機構(サセプター回転軸2a)を設け、結晶の成長中に自転させることが望ましい。これにより、種基板3上に成長する結晶の均一性を向上させることができる。なお、回転数としては、例えば、2rpm〜50rpm程度の範囲から選択することが可能である。
In FIG. 1, the
図1および2では、種基板3に対して、単結晶体の成長面を鉛直方向に対して上向きとなるように配置して成長させた場合について説明したが、これに限定されず、例えば、図3に示すように、単結晶体の成長面が鉛直方向に対して下向きとなるように配置して成長させる成長装置について示す。図1と図3の気相成長装置を比較すると、金属融液の液面にて弾けたバブルによって、飛散した金属融液の液滴がIIIB族のハロゲン化物ガス供給管6から結晶表面に向かって飛散しにくい構造であるという理由により、図1の気相成長装置が好ましい。
1 and 2, the case where the growth surface of the single crystal body is arranged and grown on the
以下に本発明の製造方法を具体的に説明する。なお、以下の説明ではIIIB族元素金属としてガリウムを、ハロゲンガスとして塩化水素を用いているが、本発明ではこれらに限定されない。 The production method of the present invention will be specifically described below. In the following description, gallium is used as the group IIIB element metal and hydrogen chloride is used as the halogen gas. However, the present invention is not limited to these.
(工程1)
本発明の製造方法は、IIIB族元素金属を融解させて融液を形成する工程を含む。具体的には、ガリウム容器4にてガリウム金属を800℃程度の温度で融解させる。このためには、ヒータ10を所定の温度に加熱することにより、ガリウム容器4を加熱するとよい。
(Process 1)
The production method of the present invention includes a step of melting a group IIIB element metal to form a melt. Specifically, gallium metal is melted at a temperature of about 800 ° C. in the
(工程2)
次に、ガリウム融液11中に塩化水素供給管5を入れる。この際、塩化水素供給管5は、そのガス出射口5bがガリウム融液11の液面からできるだけ離れるように設置することが好ましい。これにより、塩化水素のバブル7が融液11内に長く滞在できるため、塩化水素とガリウム融液との反応効率を向上させることができる。
(Process 2)
Next, the hydrogen
この塩化水素供給管5には、前述したようなガス出射口5bが先端部に複数形成されており、この複数のガス出射口5bから塩化水素バブル7を複数供給することで、それぞれのバブル7において融液11と接する面積が大きくなり、塩化水素とガリウム融液との反応効率を向上させることができる。
The hydrogen
(工程3)
このようにして生成した塩化ガリウムガスを塩化ガリウム供給管6から種基板3に供給し、また、窒素含有ガス供給管9から窒素含有ガスとしてアンモニアガスを種基板3に供給して混合させて、所定の温度とすることによって種基板3の表面にGaNの単結晶体を高速で成長させることができる。反応時の圧力は、通常、HPVE法では大気圧(常圧)とする。
(Process 3)
The gallium chloride gas thus generated is supplied from the gallium
工程3において、塩化ガリウム供給管6の中心軸と、サセプター回転軸2aと、が重ならないことが好ましい。このように塩化ガリウム供給管6とサセプター回転軸2aとが配置することにより、膜厚が均一な単結晶体を作製することができる。
In
以上の工程における加熱には、気相成長装置1の外周部に周設されたヒータ10を用いて行われる。保持体2側のヒータは、低温バッファ層などの成膜時には500〜1000℃、単結晶成長開始時は1000〜1300℃とすることにより、保持体2と種基板3を加熱すると良い。なお、低温バッファ層は成長用の種基板3としてサファイア基板を用いた場合に必要となり、10〜100nmで成膜される。なお、低温バッファ層を成膜する場合、ガス組成は単結晶体3bを成長させるときと同じである。
The heating in the above steps is performed using a
気相成長法としては、ハイドライド気相成長法(HVPE法)を用いることが好ましい。なお、その他の気相成長法としては有機金属気相成長法(MOVPE法)、昇華法などが挙げられるが、成長速度が速く、品質も良く、窒化物体を作製させやすいという理由によりHVPE法が好ましい。以下、HVPE法を用いた例で説明する。 As the vapor phase growth method, a hydride vapor phase growth method (HVPE method) is preferably used. Other vapor phase growth methods include metal organic vapor phase growth (MOVPE), sublimation, etc., but the HVPE method is used because of its high growth rate, good quality, and ease of producing nitrided bodies. preferable. Hereinafter, an example using the HVPE method will be described.
気相成長装置1内に供給されて窒化物体を成長させる原料ガスは、アンモニア(NH3)ガス,塩化ガリウム(GaCl)ガスなどである。さらに窒素(N2)ガス,水素(H2)ガス,シラン(SiH4)ガスなどを含んでいてもよい。
The source gas supplied into the vapor
アンモニアガスと、ガリウム容器4へ供給される塩化水素ガスと、の流量比は、アンモニアガスの流量が塩化水素ガスの流量の15〜80倍程度とするとよい。この比率とすることによって、GaN単結晶体の成長速度を高めることができ、GaN単結晶体中の転位を増加させる柱状結晶の成長を抑えることができる。
The flow rate ratio between the ammonia gas and the hydrogen chloride gas supplied to the
本発明の製造方法では、副生成物を除去するためのエッチングガスを気相成長装置1の内壁面を沿うように流すことが好ましい。エッチングガスとしては塩化水素、ホウ化水素、臭化水素、フッ化水素などのハロゲン化水素が挙げられる。エッチングガスを成長装置の内壁面に沿うように流すことにより、内壁面に付着した副生成物を除去できる。また、内壁面に沿わすことで種基板3にエッチングガスが流れ込む可能性が低いため、単結晶体の成長抑制の発生を低下させることができる。
In the manufacturing method of the present invention, it is preferable to flow an etching gas for removing by-products along the inner wall surface of the vapor
以上のような本発明の製造方法により得られた単結晶体は、厚みが1mm以上(好ましくは10mm以上、最も好ましくは25mm以上)と大きく、平均転位密度が1×109cm−2以下と低い高品質なものが得られる。 The single crystal obtained by the production method of the present invention as described above has a large thickness of 1 mm or more (preferably 10 mm or more, most preferably 25 mm or more), and an average dislocation density of 1 × 10 9 cm −2 or less. A low quality product is obtained.
前述の製造方法によれば、未反応のハロゲンガスの発生を抑制できるため、結晶性が高く、結晶品質のばらつきが小さく、さらに厚みが大きい単結晶体(いわゆるインゴット)をも製造することができる。このように、大きな厚みを有し、かつ単結晶体内における結晶品質のばらつきが小さい単結晶体から、ダイシングをすることにより、複数枚の単結晶基板を切り出すことができる。 According to the above manufacturing method, generation of unreacted halogen gas can be suppressed, so that a single crystal body (so-called ingot) having high crystallinity, small crystal quality variation, and large thickness can be manufactured. . In this manner, a plurality of single crystal substrates can be cut out by dicing from a single crystal having a large thickness and a small variation in crystal quality within the single crystal.
通常のHVPE法であれば、1枚の自立した単結晶基板を作製することはできても、単結晶体をそれ以上厚く成長させようとした場合、未反応のハロゲンガスが単結晶体の厚膜化を阻害し、結果として、厚みが大きく結晶性の優れた単結晶体を得ることができないという課題が従来からあった。しかし本発明の単結晶体の製造方法は、このような課題を解決したものである。 In the case of a normal HVPE method, a single self-supporting single crystal substrate can be produced, but when the single crystal is to be grown thicker, the unreacted halogen gas is increased in the thickness of the single crystal. Conventionally, there has been a problem that a single crystal having a large thickness and excellent crystallinity cannot be obtained as a result of inhibiting film formation. However, the method for producing a single crystal of the present invention solves such problems.
得られた単結晶体は、例えば、以下に示す方法により基板形状に加工される。 The obtained single crystal is processed into a substrate shape by, for example, the following method.
まず、ダイアモンド砥石を使用して成長させた単結晶体を外周研削して所定の外径とする。次に、単結晶体を、ダイアモンド砥粒などを固着させたワイヤ、または、真鍮ワイヤにダイアモンドまたはSiC砥粒をスラリーで滴下しながら、ワイヤの往復運動で結晶を切断するワイヤーソーにより、所定厚み(例えば0.6mm)のウェハ形状に切り出す。 First, the outer periphery of a single crystal grown using a diamond grindstone is ground to a predetermined outer diameter. Next, with a wire saw that cuts the crystal by reciprocating the wire while dripping diamond or SiC abrasive grains into a brass wire with a slurry, the single crystal is fixed to a predetermined thickness. Cut into a wafer shape (for example, 0.6 mm).
そして、単結晶ウェハの両面をダイアモンド砥粒、または、SiC砥粒を用いて粗研磨した後に、コロイダルシリカを用いてデバイス工程で使用する表面を鏡面研磨することにより、単結晶ウェハ基板を得る。 And after rough-polishing both surfaces of a single crystal wafer using a diamond abrasive grain or a SiC abrasive grain, the surface used in a device process is mirror-polished using colloidal silica, and a single crystal wafer substrate is obtained.
以上より、光学素子、電子素子に適用される窒化ガリウム系化合物半導体をエピタキシャル成長するのに好適なバルク型でかつ高品質な単結晶基板の製造が可能となる。 From the above, it is possible to manufacture a bulk-type and high-quality single crystal substrate suitable for epitaxial growth of gallium nitride compound semiconductors applied to optical elements and electronic elements.
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
さらに、気相成長装置1は、図1のような形状に限定されるものではなく、気相中で窒化物体を成長させる装置に適用可能であり、原料ガスも実施例に示した材料に限定されず、窒化物体を成長可能な原料ガスに応用可能である。
Furthermore, the vapor
[実施例]
以下に実施例を示すが、本発明はこの実施例の内容に限定されるものではない。
[Example]
Examples are shown below, but the present invention is not limited to the contents of these Examples.
(実施例1)
HVPE装置内にて、口径が10μmのガス出射口を有するカーボンフィルターを先端に取り付けた供給管(石英製、供給管の内径5mm)をガリウム融液内に入れ、塩化水素ガスをバブリングさせた。
Example 1
In the HVPE apparatus, a supply pipe (made of quartz, inner diameter of supply pipe: 5 mm) with a carbon filter having a gas outlet having a diameter of 10 μm attached to the tip was placed in the gallium melt, and hydrogen chloride gas was bubbled.
供給管からガリウム融液内に射出した塩化水素ガスの量に対して、塩化ガリウムの反応に用いられた塩化水素ガスの量の比(反応効率)は、98%であった。 The ratio (reaction efficiency) of the amount of hydrogen chloride gas used for the reaction of gallium chloride to the amount of hydrogen chloride gas injected into the gallium melt from the supply pipe was 98%.
(比較例1)
カーボンフィルターを外した実施例1の供給管を、ガリウム融液上に設置して、供給管から塩化水素ガスをフローさせた。
(Comparative Example 1)
The supply pipe of Example 1 with the carbon filter removed was installed on the gallium melt, and hydrogen chloride gas was allowed to flow from the supply pipe.
塩化水素ガスの反応効率は70%であった。 The reaction efficiency of hydrogen chloride gas was 70%.
(比較例2)
カーボンフィルターを外した実施例1の供給管を、実施例1と同様にガリウム融液内に入れ、塩化水素ガスをバブリングさせた。
(Comparative Example 2)
The supply pipe of Example 1 with the carbon filter removed was placed in the gallium melt as in Example 1, and hydrogen chloride gas was bubbled.
塩化水素ガスの反応効率は85%であった。 The reaction efficiency of hydrogen chloride gas was 85%.
以上のように、実施例1の塩化水素ガスの反応効率は、比較例1および2における塩化水素ガスの反応効率に対して大きく、装置内にて残留する塩化水素ガスが少なかった。そのため、窒化ガリウムの単結晶体の成長速度が大きく、比較例1および2では作製できなかった25mm以上のバルク状の窒化ガリウムの単結晶体を作製することができた。 As described above, the reaction efficiency of the hydrogen chloride gas in Example 1 was larger than the reaction efficiency of the hydrogen chloride gas in Comparative Examples 1 and 2, and there was little hydrogen chloride gas remaining in the apparatus. Therefore, the growth rate of the gallium nitride single crystal was high, and a bulk gallium nitride single crystal of 25 mm or more that could not be produced in Comparative Examples 1 and 2 could be produced.
1:気相成長装置
2:保持体
3:成長用の種結晶の基板(種基板)
4:IIIB族元素金属の容器
5:ハロゲンガス供給管
5a:ハロゲンガス供給管の先端部、
6:IIIB族のハロゲン化物ガス供給管
7:バブリングされたハロゲン化ガス
8:不活性ガス供給管
9:窒素含有ガス供給管
10:ヒータ
11:IIIB族元素金属の融液
1: vapor phase growth apparatus 2: holder 3: seed crystal substrate for growth (seed substrate)
4: IIIB group element metal container 5: halogen
6: Group IIIB halide gas supply pipe 7: Bubbled halogen gas 8: Inert gas supply pipe 9: Nitrogen-containing gas supply pipe 10: Heater 11: Group IIIB element metal melt
Claims (5)
IIIB族元素金属を融解させてIIIB族元素金属の融液を形成する工程と、
前記融液中にハロゲンガスを供給するための供給管を入れ、前記供給管の内径よりも小さいバブルを複数の箇所から前記融液内に供給してIIIB族元素のハロゲン化物ガスを抽出する工程と、
窒素含有ガスと前記IIIB族元素のハロゲン化物ガスとを種基板上に供給して、前記窒素含有ガスと前記IIIB族元素のハロゲン化物とを種基板上で反応させて単結晶体を成長させる工程と、
を具備する単結晶体の製造方法。 A method for producing a single crystal by vapor deposition,
Melting a group IIIB element metal to form a group IIIB element metal melt;
A step of inserting a supply pipe for supplying a halogen gas into the melt and supplying bubbles smaller than the inner diameter of the supply pipe into the melt from a plurality of locations to extract a halide gas of a group IIIB element When,
Supplying a nitrogen-containing gas and a Group IIIB element halide gas onto a seed substrate, and reacting the nitrogen-containing gas and the Group IIIB element halide on the seed substrate to grow a single crystal. When,
A method for producing a single crystal comprising:
前記ガス出射口は、前記供給管の内径よりも小さい請求項1記載の単結晶体の製造方法。 The supply pipe has a plurality of gas outlets to the melt at its tip,
The method for producing a single crystal body according to claim 1, wherein the gas outlet is smaller than an inner diameter of the supply pipe.
A method for manufacturing a single crystal free-standing substrate, in which a plurality of self-supporting substrates are cut out from the single crystal obtained by the method for manufacturing a single crystal according to claim 1.
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JP2009198389A JP2011046578A (en) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | Method for producing single crystal body and method for producing free-standing single-crystal substrate |
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---|---|---|---|---|
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2009
- 2009-08-28 JP JP2009198389A patent/JP2011046578A/en active Pending
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