CN105189836B - β-Ga2O3系单晶的培养方法、以及β-Ga2O3系单晶基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在一实施方式中提供β‑Ga₂O₃系单晶的培养方法，其使用了EFG法，并且包括：使坩埚(13)内的Ga₂O₃系熔体(12)通过模具(14)的狭缝(14a)上升到模具(14)的开口部(14b)为止，在晶种(20)的水平方向的位置从模具(14)的宽度方向(W)的中心向宽度方向(W)偏移的状态下，使晶种(20)与位于模具(14)的开口部(14b)的Ga₂O₃系熔体(12)接触；以及提拉与Ga₂O₃系熔体(12)接触了的晶种(20)，使β‑Ga₂O₃系单晶(25)生长。

Description

β-Ga2O3系单晶的培养方法、以及β-Ga2O3系单晶基板及其制造 方法

技术领域

本发明涉及β-Ga₂O₃系单晶(β-Ga₂O₃－based single crystal)的 培养方法、以及β-Ga₂O₃系单晶基板(β-Ga₂O₃－based single－crystal substrate)及其制造方法。

背景技术

以往，已知利用EFG法(Edge-defined Film-fed Growth：导模 法)使Ga₂O₃单晶生长的方法(例如，参照专利文献1)。根据专利 文献1所记载的方法，通过使Ga₂O₃单晶一边从与晶种接触的部分向 下方逐渐扩展宽度，即一边扩肩一边使其生长，从而能得到宽度比晶种大的平板状晶体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006－312571号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1所公开的方法中有如下问题：在向宽度方 向扩肩的工序中，Ga₂O₃单晶容易双晶化。

因此，本发明的目的是提供能得到宽度大的β-Ga₂O₃系晶种的 β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，该β－Ga₂O₃系晶种用于在抑制向宽度 方向扩肩的情况下培养平板状β－Ga₂O₃系单晶，另外，另一目的在 于提供β-Ga₂O₃系单晶基板的制造方法：该制造方法使用了从通过 上述的培养方法所培养的β-Ga₂O₃系单晶所得到的宽度大的 β-Ga₂O₃系晶种。另外，又一目的在于提供利用该制造方法制造的 β-Ga₂O₃系单晶基板。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的一方式提供[1]～[7]的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法。

[1]一种β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其使用EFG法，包含如 下工序：使坩埚内的Ga₂O₃系熔体通过模具的狭缝上升到所述模具 的开口部为止，在晶种的水平方向的位置从所述模具的宽度方向的 中心向所述宽度方向偏移的状态下，使所述晶种与位于所述模具的 开口部的所述Ga₂O₃系熔体接触；以及提拉与所述Ga₂O₃系熔体接触 了的所述晶种，使β-Ga₂O₃系单晶生长。

[2]根据所述[1]记载的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，在所 述晶种的水平方向的位置位于所述模具的所述宽度方向的端部上 的状态下，使所述晶种与位于所述模具的开口部的所述Ga₂O₃系熔 体接触。

[3]根据所述[1]或[2]记载的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法， 使所述β-Ga₂O₃系单晶在b轴方向生长。

[4]根据所述[1]或[2]记载的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法， 所述β-Ga₂O₃系单晶是以(101)面、(－201)面或者(001)面为 主面的平板状单晶。

[5]根据所述[1]或[2]记载的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法， 进一步包含如下工序：从所述β-Ga₂O₃系单晶切出第2晶种；使第2 坩埚内的第2Ga₂O₃系熔体通过第2模具的狭缝上升到所述第2模具 的开口部为止，使所述第2晶种与位于所述第2模具的开口部的所述 第2Ga₂O₃系熔体接触；以及提拉与所述第2Ga₂O₃系熔体接触了的所 述第2晶种，使第2β-Ga₂O₃系单晶在向厚度方向扩肩后平板状生长。

[6]根据所述[5]记载的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，所述 第2晶种是从第1区域与所述β-Ga₂O₃系单晶的所述宽度方向的两端 部中的到所述第1区域的距离大的一方的端部之间的区域切出的， 所述第1区域曾在所述β－Ga₂O₃系单晶生长时位于所述晶种的正下方。

[7]根据所述[5]记载的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，进一 步包含如下工序：

从所述第2β-Ga₂O₃系单晶切出第3晶种；

使第3坩埚内的第3Ga₂O₃系熔体通过第3模具的狭缝上升到所 述第3模具的开口部为止，使所述第3晶种与位于所述第3模具的开 口部的所述第3Ga₂O₃系熔体接触；以及

提拉与所述第3Ga₂O₃系熔体接触了的所述第3晶种，使第 3β-Ga₂O₃系单晶生长。

另外，为了上述目的，本发明的其它方式提供下述[8]～[9] 的β-Ga₂O₃系单晶基板的制造方法。

[8]一种β-Ga₂O₃系单晶基板的制造方法，其将所述[5]记 载的第2β-Ga₂O₃系单晶加工成β-Ga₂O₃系单晶基板。

[9]一种β-Ga₂O₃系单晶基板的制造方法，其将所述[7]记 载的第3β-Ga₂O₃系单晶加工成β-Ga₂O₃系单晶基板。

另外，为了上述目的，本发明的其它方式提供下述[10]～[11] 的β-Ga₂O₃系单晶基板。

[10]一种β-Ga₂O₃系单晶基板，其是利用所述[8]记载的 β-Ga₂O₃系单晶基板的制造方法制造的。

[11]一种β-Ga₂O₃系单晶基板，其是利用所述[9]记载的 β-Ga₂O₃系单晶基板的制造方法制造的。

发明效果

根据本发明，能提供能得到宽度大的β-Ga₂O₃系晶种的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，该β－Ga₂O₃系晶种用于在抑制向宽度方向扩肩 的情况下培养平板状β－Ga₂O₃系单晶。另外，能提供β-Ga₂O₃系单 晶基板的制造方法，该制造方法使用从上述的培养方法所培养的β-Ga₂O₃系单晶得到的宽度大的β-Ga₂O₃系晶种。另外，能提供利用 该制造方法制造的β-Ga₂O₃系单晶基板。

附图说明

图1是实施方式的EFG晶体制造装置的局部垂直截面图。

图2是表示实施方式的β-Ga₂O₃系单晶的生长中情况的立体图。

图3表示β-Ga₂O₃系晶体的晶胞。

图4A是表示比较例的β-Ga₂O₃系单晶的生长中情况的侧视图。

图4B是比较例的β-Ga₂O₃系单晶的水平方向的截面图。

图4C是表示比较例的从β-Ga₂O₃系单晶的宽度方向的中心算起 的距离与双晶面的数量的关系的坐标图。

图5A是表示实施方式的β-Ga₂O₃系单晶的生长中情况的侧视 图。

图5B是图5A的β-Ga₂O₃系单晶的水平方向的截面图。

图6A是表示实施方式的变形例的β-Ga₂O₃系单晶的生长中情况 的侧视图。

图6B是图6A的β-Ga₂O₃系单晶的水平方向的截面图。

图7是表示使用从实施方式的β-Ga₂O₃系单晶切出的晶种培养 新的β-Ga₂O₃系单晶的情况的立体图。

图8是表示使用从实施方式的β-Ga₂O₃系单晶切出的晶种培养 新的β-Ga₂O₃系单晶的情况的立体图。

图9是表示实施方式的β-Ga₂O₃系单晶基板的制造工序的一例 的流程图。

具体实施方式

〔实施方式〕

图1是实施方式的EFG晶体制造装置的局部垂直截面图。该EFG 晶体制造装置10a具有：坩埚13，其容纳Ga₂O₃系熔体12；模具14， 其设置于该坩埚13内，具有狭缝14a；盖15，其以使模具14的包含 开口部14b的上表面露出的方式将坩埚13的开口部封闭；晶种保持 器21，其保持β-Ga₂O₃系晶种(以下称为“晶种”)20；以及轴22， 其将晶种保持器21支撑为可升降。

坩埚13收纳将Ga₂O₃系材料溶解而得到的Ga₂O₃系熔体12。坩埚 13由可收纳Ga₂O₃系熔体12的铱等具有高耐热性的材料构成。

模具14具有狭缝14a，狭缝14a用于利用毛细管现象使坩埚13 内的Ga₂O₃系熔体12上升。模具14与坩埚13同样，由铱等具有高耐 热性的材料构成。

盖15防止高温的Ga₂O₃系熔体12从坩埚13蒸发，并防止蒸发物 附着于坩埚13外的构件。

图2是表示实施方式的β-Ga₂O₃系单晶的生长中情况的立体图。

在此，将模具14的宽度方向和厚度方向分别设为宽度方向W、 厚度方向T。宽度方向W与β-Ga₂O₃系单晶25的生长方向垂直且与主 面26平行。另外，厚度方向T与平板状β-Ga₂O₃系单晶25的厚度方向 平行。

首先，使坩埚13内的Ga₂O₃系熔体12通过模具14的狭缝14a上升 到模具14的开口部14b为止，在晶种20的水平方向的位置从模具14 的宽度方向W的中心在宽度方向W偏移的状态下，使晶种20与位于 模具14的开口部14b的Ga₂O₃系熔体12接触。此时，更优选在晶种20的水平方向的位置位于模具14的宽度方向W的端部上的状态下使 晶种20与覆盖模具14的上表面的Ga₂O₃系熔体12接触。

接着，在铅直方向提拉与Ga₂O₃系熔体12接触了的晶种20，使 β-Ga₂O₃系单晶25生长。

图2表示如下情况：在晶种20的水平方向的位置位于模具14的 宽度方向W的端部上的状态下，使晶种20与覆盖模具14的上表面的 Ga₂O₃系熔体12接触，并进行提拉。

β-Ga₂O₃系单晶25的晶向与晶种20的晶向相同。β-Ga₂O₃系单晶 25的主面26例如在以b轴方向培养的情况下是(101)面、(－201) 面或者(001)面，在以c轴方向培养的情况下是(010)面。

β-Ga₂O₃系单晶25和晶种20是β-Ga₂O₃单晶、或者添加有Mg、 Fe、Cu、Ag、Zn、Cd、Al、In、Si、Ge、Sn、Nb等元素的β-Ga₂O₃单晶。

图3表示β-Ga₂O₃系晶体的晶胞。图3中的晶胞2是β-Ga₂O₃系晶 体的晶胞。β-Ga₂O₃系晶体具有属于单斜晶系的β-gallia结构，不含 杂质的β-Ga₂O₃晶体的典型的晶格常数是 α＝γ＝90°、β＝103.8°。

β-Ga₂O₃系单晶的(100)面上的劈裂性(cleavability)较强， 在晶体生长的扩肩过程中容易产生以(100)面为双晶面(对称面) 的双晶。因此，为了从β-Ga₂O₃系单晶25尽量切出较大的不含双晶 的晶体，优选使β-Ga₂O₃系单晶25在如(100)面与β-Ga₂O₃系单晶 25的生长方向平行的方向、例如b轴方向、c轴方向生长。

特别是，因为β-Ga₂O₃系单晶具有容易在b轴方向生长的性质， 所以更优选使β-Ga₂O₃系单晶25在b轴方向生长。

在本实施方式中特征在于：在晶种20的水平方向的位置从模具 14的宽度方向W的中心在宽度方向W偏移的状态下，使晶种20与位 于模具14的开口部14b的Ga₂O₃系熔体12接触，并进行提拉。以下与 现有的方法比较来说明本实施方式的特征。

图4A是表示比较例的β-Ga₂O₃系单晶125的生长中的情况的侧 视图。β-Ga₂O₃系单晶125是通过现有的方法、即通过如下方法所培 养的单晶：在晶种20的水平方向的位置位于模具14的宽度方向W的 中心上的状态下，使晶种20与位于模具14的开口部14b的Ga₂O₃系熔 体12接触，并进行提拉。

模具14的水平方向的中心位置与坩埚13的水平方向的中心位 置大致一致。因此，覆盖模具14的上表面的Ga₂O₃系熔体12的宽度 方向W的温度分布是以模具14的宽度方向W的中心位置为中心成 对称的。因此，通过使晶种与温度分布的中心接触，容易控制单晶 生长温度。因此，以往使用了图4A所示的方法。

β-Ga₂O₃系单晶125中的双晶面127是在β-Ga₂O₃系单晶125的培 养中向宽度方向W扩肩的工序中产生的，如果在晶种20中不存在双 晶面，则在β-Ga₂O₃系单晶125的晶种20的正下方的区域几乎不产生 双晶面127。

图4B是β-Ga₂O₃系单晶125的水平方向的截面图。图4B是 β-Ga₂O₃系单晶125的主面126的面方位是(－201)的情况下的示意 图。图4B中的区域R0表示在β-Ga₂O₃系单晶125生长时位于晶种20 的正下方的区域。

图4C是表示从β-Ga₂O₃系单晶125的宽度方向W的中心算起的 距离与双晶面的数量的关系的坐标图。图4C的横轴表示从β-Ga₂O₃系单晶125的宽度方向W的中心算起的距离，纵轴表示以横轴各自的距离为中心的宽度为10mm的区域中的双晶面127的数量。图4C 所示的双晶面127的数量是主面的面方位为(－201)的10个β-Ga₂O₃系单晶125的平均值。

图4C表示如下：越靠近晶种20则β-Ga₂O₃系单晶125中的双晶面 127的数量越多，而在离开晶种20的位置不易产生双晶面。在图4B 所示的β-Ga₂O₃系单晶125中，将宽度方向W的端部的不含双晶面 127的区域R1切出，能得到不含双晶的β-Ga₂O₃系单晶。

本实施方式利用了如下性质：在β-Ga₂O₃系单晶中，在离开晶 种的位置上不易产生双晶面。根据本实施方式，因为是在晶种20 的水平方向的位置从模具14的宽度方向W的中心在宽度方向W偏 移的状态下使β-Ga₂O₃系单晶25生长，所以在β-Ga₂O₃系单晶25中的 在β-Ga₂O₃系单晶25生长时位于晶种20的正下方的区域的两侧区域 中，面积大的一方的区域的端部侧到晶种20的距离大，不易产生双 晶。

图5A是表示实施方式的β-Ga₂O₃系单晶25的生长中的情况的 侧视图。图5B是图5A的β-Ga₂O₃系单晶25的水平方向的截面图。图 5B是β-Ga₂O₃系单晶25的主面26的面方位为(－201)的情况下的示 意图。图5B中的区域R0表示在β-Ga₂O₃系单晶25生长时位于晶种20的正下方的区域。

图5A、图5B所示的β-Ga₂O₃系单晶25是在晶种20的水平方向的 位置从模具14的宽度方向W的中心在宽度方向W偏移的状态下培 养的。

在β-Ga₂O₃系单晶25的宽度方向W的两端部28a、28b中，到区 域R0的距离大的一方的端部28a与区域R0之间的区域(区域R0的左 侧的区域)，相比于到区域R0的距离小的一方的端部28b与区域R0 之间的区域(区域R0的右侧的区域)，不含双晶面的部分的宽度大。

因此，能从端部28a与区域R0之间的区域所含的不含双晶面27 的区域R2切出不含双晶的β-Ga₂O₃系单晶。

图6A是表示实施方式的变形例的β-Ga₂O₃系单晶25的生长中 的情况的侧视图。图6B是图6A的β-Ga₂O₃系单晶25的水平方向的截 面图。图6B是β-Ga₂O₃系单晶25的主面26的面方位为(－201)的情 况下的示意图。

图6A、图6B所示的β-Ga₂O₃系单晶25是在晶种20的水平方向的 位置位于模具14的宽度方向W的端部上的状态下所培养的。

在该例子中，区域R0位于端部28b上，区域R0与端部28b之间 的区域的面积为零，另一方面，在区域R0与端部28a之间的区域存 在更大的不含双晶面的区域R2。因此，能从区域R2切出更大的不 含双晶的β-Ga₂O₃系单晶。

图5B、图6B所示的β-Ga₂O₃系单晶25的区域R2的宽度大于 β-Ga₂O₃系单晶125的区域R1的宽度，能从β-Ga₂O₃系单晶25切出的 不含双晶的β-Ga₂O₃系单晶的宽度大于能从β-Ga₂O₃系单晶125切出 的不含双晶的β-Ga₂O₃系单晶的宽度。

此外，图5B、图6B所示的区域R2的宽度取决于最终得到的 β-Ga₂O₃系单晶基板的直径。例如，在制造直径2英寸的β-Ga₂O₃系 单晶基板的情况下，优选区域R2的宽度大于2英寸。

从β-Ga₂O₃系单晶25切出的不含双晶的β-Ga₂O₃系单晶被用作 为了培养抑制了向宽度方向W扩肩的β-Ga₂O₃系平板状晶体的宽度 大的β-Ga₂O₃系晶种。但是，并非从β-Ga₂O₃系单晶25切出的晶体必 须是完全不包含双晶的，只要是在宽度方向W的端部仅稍微包含点双晶程度的晶体也可以。这是因为：例如在最终得到的β-Ga₂O₃系 单晶基板的边缘附近存在双晶几乎不成为问题。

此外，通过将从β-Ga₂O₃系单晶25切出的不含双晶的β-Ga₂O₃系单晶以在β-Ga₂O₃系单晶25的生长方向分离的方式切断，从而能 得到多个β-Ga₂O₃系晶种。

图7是表示使用从β-Ga₂O₃系单晶25切出的晶种30培养新的 β-Ga₂O₃系单晶35的情况的立体图。

晶种30是从β-Ga₂O₃系单晶25切出的不含双晶、或者基本上不 含双晶的β-Ga₂O₃系单晶。在从β-Ga₂O₃系单晶25的区域R2切出晶种 30的情况下，晶种30的宽度(宽度方向W的大小)等于区域R2的宽 度。

β-Ga₂O₃系单晶35的培养因为不含向宽度方向W扩肩的工序， 因此β-Ga₂O₃系单晶35的宽度大致等于晶种30的宽度。另外，因为 不使β-Ga₂O₃系单晶35向宽度方向W扩肩，所以优选模具34的宽度 为晶种30的宽度以下。另外，模具34的宽度等于或者小于模具14 的宽度。

另一方面，因为β-Ga₂O₃系单晶35的培养包含向厚度方向T扩肩 的工序，所以β-Ga₂O₃系单晶35的厚度大于晶种30的厚度。例如， 使用厚度6mm的晶种30培养厚度18mm的β-Ga₂O₃系单晶35。另外， 因为使β-Ga₂O₃系单晶35向厚度方向T扩肩，所以模具34的厚度大于晶种30的厚度。另外，模具34的厚度大于模具14的厚度。

此外，β-Ga₂O₃系单晶35的厚度方向T的扩肩与宽度方向W的扩 肩不同，不易产生双晶。

通过在将晶种30的主面26朝向水平方向的状态下培养β-Ga₂O₃系单晶35，从而能使β-Ga₂O₃系单晶35的主面36的面方位与β-Ga₂O₃系单晶25的主面26的面方位一致。例如，能从主面26的面方位为 (101)、(－201)或者(001)的β-Ga₂O₃系单晶25切出晶种30， 使用晶种30培养主面36的面方位为(101)、(－201)或者(001) 的β-Ga₂O₃系单晶35。

能从β-Ga₂O₃系单晶35扩肩后所培养的平板状区域切出比晶种 30厚的晶种。接着，对该方法的一例进行描述。

例如，在培养了平板状部分的厚度为18mm的β-Ga₂O₃系单晶35 后，将晶种30和β-Ga₂O₃系单晶35分离，将β-Ga₂O₃系单晶35沿着与 培养方向垂直的方向以20～40mm的宽度切断。首先，经由热蜡将 β-Ga₂O₃系单晶35固定到碳系载物台。将固定到碳系载物台的 β-Ga₂O₃系单晶35定位于切割机上，使用金刚石刀片进行切断。优 选金刚石刀片的粒度是#200～#600(依据JISB(日本工业规格) 4131的规定)程度，切断速度是每分钟6～10mm左右。在切断后， 将所分离的晶种30和沿着与培养方向垂直的方向以20～40mm的宽 度切断的β-Ga₂O₃系单晶35加热，从碳系载物台取下。以20～40mm 的宽度切断的β-Ga₂O₃系单晶35各自成为新的晶种。

图8是表示使用从β-Ga₂O₃系单晶35切出的晶种40培养新的 β-Ga₂O₃系单晶45的情况的立体图。

晶种40是从β-Ga₂O₃系单晶35的平板状区域切出的不含双晶的 或者基本上不含双晶的β-Ga₂O₃系单晶。例如，通过将β-Ga₂O₃系单 晶35的平板状区域用与β-Ga₂O₃系单晶35的生长方向垂直的面切 断，来得到晶种40，晶种40的宽度以及厚度与β-Ga₂O₃系单晶35的 宽度以及厚度相等。

通过使用单晶40，能在不向宽度方向W和厚度方向T扩肩的情 况下重复培养较厚的β-Ga₂O₃系单晶45，β-Ga₂O₃系单晶45能切出多 个基板。

因为β-Ga₂O₃系单晶45的培养不含向宽度方向W扩肩的工序， 所以可抑制β-Ga₂O₃系单晶45的双晶化。另外，因为β-Ga₂O₃系单晶 45的培养不含向厚度方向T扩肩的工序，所以β-Ga₂O₃系单晶45基本 整体上成为能切出基板的平板状区域，能降低基板制造的运转成本。

因为β-Ga₂O₃系单晶45不向宽度方向W和厚度方向T扩肩，所以 模具44的宽度和厚度也可以等于模具34的宽度和厚度，并且作为模 具44，也可以使用模具34。

通过在将晶种40的主面36朝向水平方向的状态下培养β-Ga₂O₃系单晶45，从而能使β-Ga₂O₃系单晶45的主面46的面方位与β-Ga₂O₃系单晶35的主面36的面方位一致。例如，能从主面36的面方位是 (101)、(－201)或者(001)的β-Ga₂O₃系单晶35切出晶种40， 使用晶种40培养主面46的面方位是(101)、(－201)或者(001) 的β-Ga₂O₃系单晶45。

接着，对由培养的β-Ga₂O₃系单晶45制造β-Ga₂O₃系单晶基板的 方法的一例进行描述。

图9是表示β-Ga₂O₃系单晶基板的制造工序的一例的流程图。以 下使用该流程图进行说明。

首先，例如在培养厚度为18mm的β-Ga₂O₃系单晶45后，为了缓 和培养单晶时的热应变和提高电气特性而进行退火(步骤S1)。优 选气氛是氮气气氛，但是也可以是氩气、氦气等其它惰性气氛。优 选退火保持温度是1400～1600℃的温度。优选保持温度下的退火时间是6～10小时程度。

接着，为了进行晶种40和β-Ga₂O₃系单晶45的分离，使用金刚 石刀片进行切断(步骤S2)。首先，经由热蜡将β-Ga₂O₃系单晶45 固定到碳系的载物台。将固定到碳系载物台的β-Ga₂O₃系单晶45定 位于切割机上，进行切断。优选刀片的粒度是#200～#600 (JISB4131的规定)程度，优选切断速度是每分钟6～10mm左右。 在切断后，进行加热，从碳系载物台取下β-Ga₂O₃系单晶45。

接着，使用超声波加工机、线切割放电加工机将β-Ga₂O₃系单 晶45的边缘加工成圆形(步骤S3)。另外，也能在边缘的期望的位 置形成定向平面(orientation flat)。

接着，利用多线锯切割机(multi-wire saw)，将加工成圆形 的β-Ga₂O₃系单晶45切割成1mm程度的厚度，得到β-Ga₂O₃系单晶基 板(步骤S4)。在该工序中，能以期望的偏置角进行切割。优选线 锯使用固定磨粒方式。优选切割速度是每分钟0.125～0.3mm程度。

接着，为了缓和加工应变和提高电气特性、提高透明性而对 β-Ga₂O₃系单晶基板实施退火(步骤S5)。升温时在氧气气氛下进 行退火，在升温后保持温度的期间切换为氮气气氛进行退火。保持 温度的期间的气氛也可以是氩气、氦气等其它的惰性气氛。优选保 持温度是1400～1600℃。

接着，对β-Ga₂O₃系单晶基板的边缘以期望的角度实施倒角(坡 口)加工(步骤S6)。

接着，使用金刚石的磨削砂轮将β-Ga₂O₃系单晶基板磨削至期 望的厚度为止(步骤S7)。优选砂轮的粒度是#800～1000(JISB4131 的规定)程度。

接着，使用研磨平台和金刚石浆料将β-Ga₂O₃系单晶基板研磨 至期望的厚度为止(步骤S8)。优选研磨平台为金属系、玻璃系的 材质。优选金刚石浆料的粒径是0.5μm程度。

接着，使用抛光布(Polishing Cloth)和CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械抛光)用的浆料将β-Ga₂O₃系单晶 基板研磨至得到原子级别的平坦性为止(步骤S9)。优选抛光布是 尼龙、丝纤维、聚氨酯等材质。优选浆料使用胶态二氧化硅。CMP 工序后的β-Ga₂O₃系单晶基板的主面的平均粗糙度是Ra0.05～ 0.1nm左右。

此外，也可以不从β-Ga₂O₃系单晶35切出晶种40，而直接切出 基板，但是作为用于切出基板的单晶，每当重复培养β-Ga₂O₃系单 晶35时，必须向厚度方向T扩肩。因为不能从扩肩部分切出基板， 因此有在量产基板的情况下运转成本变高的问题。

另外，在用于切出基板的单晶不需要较厚的情况下，也可以在 不向厚度方向T扩肩的情况下培养β-Ga₂O₃系单晶35，并切出基板。

另外，通过加大模具14的宽度和厚度，并加大坩埚13、盖15， 从而能向宽度方向W和厚度方向T扩肩来培养β-Ga₂O₃系单晶25，从 β-Ga₂O₃系单晶25切出宽度和厚度大的晶种。但是，在该方法中， 因为坩埚13、模具14、盖15使用铱等非常昂贵的材料，所以产生庞 大的成本。因此，更优选利用本实施方式的培养方法形成不含双晶 或者基本上不含双晶的宽度大的β-Ga₂O₃系晶种。

(实施方式的效果)

根据上述的实施方式，能形成不含双晶或者基本上不含双晶的 宽度大的β-Ga₂O₃系晶种。通过使用该宽度大的晶种，能抑制向宽 度方向扩肩地培养用于切出基板的平板状β-Ga₂O₃系单晶。因此， 能制造高品质的β-Ga₂O₃系单晶基板。

另外，应注意如下方面：在实施方式中说明的特征的全部组合 未必是解决问题的方案所必须的。

工业上的可利用性

提供：能得到宽度大的β-Ga₂O₃系晶种的β-Ga₂O₃系单晶的培养 方法、以及利用了该培养方法的β-Ga₂O₃系单晶基板及其制造方法， 该β-Ga₂O₃系晶种用于在抑制向宽度方向扩肩的情况下培养平板状 β-Ga₂O₃系单晶。

附图标记说明

12…Ga₂O₃系熔体；13…坩埚；14、34、44…模具；20、30、 40…晶种；25、35、45…β-Ga₂O₃系单晶；T…厚度方向；W…宽度 方向。

Claims (12)

1.一种β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其使用EFG法，包含如下工序：

使坩埚内的Ga₂O₃系熔体通过模具的狭缝上升到所述模具的开口部为止，在晶种的水平方向的位置从所述模具的宽度方向W的中心向所述宽度方向W的端部侧偏移的状态下，使所述晶种与位于所述模具的开口部的所述Ga₂O₃系熔体接触；以及

提拉与所述Ga₂O₃系熔体接触了的所述晶种，使β-Ga₂O₃系单晶生长。

2.根据权利要求1所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其中，

在所述晶种的水平方向的位置位于所述模具的所述宽度方向W的端部上的状态下，使所述晶种与位于所述模具的开口部的所述Ga₂O₃系熔体接触。

3.根据权利要求1所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其中，

使所述β-Ga₂O₃系单晶在b轴方向生长。

4.根据权利要求1所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其中，

所述β-Ga₂O₃系单晶是以(101)面、(－201)面或者(001)面为主面的平板状单晶。

5.根据权利要求1所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，进一步包含如下工序：

从所述β-Ga₂O₃系单晶切出第2晶种；

使第2坩埚内的第2Ga₂O₃系熔体通过第2模具的狭缝上升到所述第2模具的开口部为止，使所述第2晶种与位于所述第2模具的开口部的所述第2Ga₂O₃系熔体接触；以及

提拉与所述第2Ga₂O₃系熔体接触了的所述第2晶种，使第2β-Ga₂O₃系单晶在向厚度方向扩肩后平板状生长。

6.根据权利要求5所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其中，

所述第2晶种是从第1区域与所述β-Ga₂O₃系单晶的所述宽度方向的两端部中的到所述第1区域的距离大的一方的端部之间的区域切出的，上述第1区域曾在所述β-Ga₂O₃系单晶生长时位于所述晶种的正下方。

7.根据权利要求5所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，进一步包含如下工序：

从所述第2β-Ga₂O₃系单晶切出第3晶种；

使第3坩埚内的第3Ga₂O₃系熔体通过第3模具的狭缝上升到所述第3模具的开口部为止，使所述第3晶种与位于所述第3模具的开口部的所述第3Ga₂O₃系熔体接触；以及

提拉与所述第3Ga₂O₃系熔体接触了的所述第3晶种，使第3β-Ga₂O₃系单晶生长。

8.根据权利要求2所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其中，使所述β-Ga₂O₃系单晶在b轴方向生长。

9.根据权利要求2所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其中，所述β-Ga₂O₃系单晶是以(101)面、(-201)面或者(001)面为主面的平板状单晶。

10.根据权利要求2所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，进一步包含如下工序：

从所述β-Ga₂O₃系单晶切出第2晶种；

使第2坩埚内的第2Ga₂O₃系熔体通过第2模具的狭缝上升到所述第2模具的开口部为止，使所述第2晶种与位于所述第2模具的开口部的所述第2Ga₂O₃系熔体接触；以及

提拉与所述第2Ga₂O₃系熔体接触了的所述第2晶种，使第2β-Ga₂O₃系单晶在向厚度方向扩肩后平板状生长。

11.根据权利要求10所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，其中，所述第2晶种是从第1区域与所述β-Ga₂O₃系单晶的所述宽度方向的两端部中的到所述第1区域的距离大的一方的端部之间的区域切出的，所述第1区域曾在所述β－Ga₂O₃系单晶生长时位于所述晶种的正下方。

12.根据权利要求10所述的β-Ga₂O₃系单晶的培养方法，进一步包含如下工序：

从所述第2β-Ga₂O₃系单晶切出第3晶种；

使第3坩埚内的第3Ga₂O₃系熔体通过第3模具的狭缝上升到所述第3模具的开口部为止，使所述第3晶种与位于所述第3模具的开口部的所述第3Ga₂O₃系熔体接触；以及

提拉与所述第3Ga₂O₃系熔体接触了的所述第3晶种，使第3β-Ga₂O₃系单晶生长。