JP2003095790A - 酸化亜鉛の種結晶作成方法、酸化亜鉛の単結晶育成方法 - Google Patents
酸化亜鉛の種結晶作成方法、酸化亜鉛の単結晶育成方法Info
- Publication number
- JP2003095790A JP2003095790A JP2001289859A JP2001289859A JP2003095790A JP 2003095790 A JP2003095790 A JP 2003095790A JP 2001289859 A JP2001289859 A JP 2001289859A JP 2001289859 A JP2001289859 A JP 2001289859A JP 2003095790 A JP2003095790 A JP 2003095790A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- zinc oxide
- zno
- seed crystal
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 工業用途に利用可能なＺｎＯの単結晶の育成
方法と、そのようなＺｎＯの単結晶の育成に必要なＺｎ
Ｏの種結晶の作成方法を提供すること。 【解決手段】 ＺｎＯ層２を形成した基材１から、工業
用途に使用可能なＺｎＯの単結晶１０の育成に必要な長
さを有するＺｎＯの種結晶３を作成し、この種結晶３を
用いてＺｎＯの単結晶１０を育成するようにした。
方法と、そのようなＺｎＯの単結晶の育成に必要なＺｎ
Ｏの種結晶の作成方法を提供すること。 【解決手段】 ＺｎＯ層２を形成した基材１から、工業
用途に使用可能なＺｎＯの単結晶１０の育成に必要な長
さを有するＺｎＯの種結晶３を作成し、この種結晶３を
用いてＺｎＯの単結晶１０を育成するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工業用途に利用す
ることができる酸化亜鉛の単結晶育成方法、及びそのよ
うな酸化亜鉛の単結晶を育成する際に用いられる酸化亜
鉛の種結晶作成方法に関するものである。
ることができる酸化亜鉛の単結晶育成方法、及びそのよ
うな酸化亜鉛の単結晶を育成する際に用いられる酸化亜
鉛の種結晶作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体デバイスにおいては、
アモルファスシリコンや多結晶シリコンなどを薄膜材料
として形成された半導体デバイスが広く用いられている
が、近年、薄膜材料として酸化亜鉛（ＺｎＯ）が注目さ
れており、ＺｎＯを薄膜材料として形成した半導体デバ
イスを、例えば紫外線ＬＥＤ（ＬＥＤ：Light Emitting
Diode）やレーザダイオード（ＬＤ；Laser Diode）、透
明トランジスタなどの既存の半導体デバイスに応用した
り、新たな用途への研究開発が進められている。
アモルファスシリコンや多結晶シリコンなどを薄膜材料
として形成された半導体デバイスが広く用いられている
が、近年、薄膜材料として酸化亜鉛（ＺｎＯ）が注目さ
れており、ＺｎＯを薄膜材料として形成した半導体デバ
イスを、例えば紫外線ＬＥＤ（ＬＥＤ：Light Emitting
Diode）やレーザダイオード（ＬＤ；Laser Diode）、透
明トランジスタなどの既存の半導体デバイスに応用した
り、新たな用途への研究開発が進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体デバ
イスを作成するにあたっては、ベース基板上に形成する
薄膜の品質が、その電気的特性や光学的特性、信頼性
（寿命）などに重大な影響を与えることが知られてお
り、薄膜の品質が良好なほど、電気的、光学的特性や信
頼性が良好なものとされる。
イスを作成するにあたっては、ベース基板上に形成する
薄膜の品質が、その電気的特性や光学的特性、信頼性
（寿命）などに重大な影響を与えることが知られてお
り、薄膜の品質が良好なほど、電気的、光学的特性や信
頼性が良好なものとされる。
【０００４】このため、ＺｎＯを薄膜材料とした半導体
デバイスを作成する場合には、ベース基板上に結晶欠陥
のない高品質のＺｎＯ薄膜を形成することが重要にな
る。薄膜の品質を決定する要因は、薄膜材料と、ベース
基板材料との格子定数の差が挙げられ、この格子定数の
差が小さいほど結晶欠陥のない薄膜を成膜できることが
知られている。なお、格子定数とは、結晶内で規則正し
く並んでいる原子の配列間隔を示すものである。
デバイスを作成する場合には、ベース基板上に結晶欠陥
のない高品質のＺｎＯ薄膜を形成することが重要にな
る。薄膜の品質を決定する要因は、薄膜材料と、ベース
基板材料との格子定数の差が挙げられ、この格子定数の
差が小さいほど結晶欠陥のない薄膜を成膜できることが
知られている。なお、格子定数とは、結晶内で規則正し
く並んでいる原子の配列間隔を示すものである。
【０００５】そこで、例えばベース基板上に極めて高品
質のＺｎＯ薄膜を形成するには、ベース基板をＺｎＯ薄
膜と格子定数が同じＺｎＯの単結晶によって形成するこ
とが考えられるが、これまでの技術では、ベース基材と
して利用することができるＺｎＯの単結晶を育成するこ
とができなかった。
質のＺｎＯ薄膜を形成するには、ベース基板をＺｎＯ薄
膜と格子定数が同じＺｎＯの単結晶によって形成するこ
とが考えられるが、これまでの技術では、ベース基材と
して利用することができるＺｎＯの単結晶を育成するこ
とができなかった。
【０００６】このため、ＺｎＯ薄膜を形成した半導体デ
バイスを作成する際には、ＺｎＯの単結晶と格子定数が
比較的近いサファイアなどにより形成したベース基板を
用いるようにしていた。しかしながら、サファイアとＺ
ｎＯの単結晶との間では、格子定数が１８％程度異なる
ため、サファイアにより形成したベース基板上に高品質
のＺｎＯ薄膜を形成することはできなかった。
バイスを作成する際には、ＺｎＯの単結晶と格子定数が
比較的近いサファイアなどにより形成したベース基板を
用いるようにしていた。しかしながら、サファイアとＺ
ｎＯの単結晶との間では、格子定数が１８％程度異なる
ため、サファイアにより形成したベース基板上に高品質
のＺｎＯ薄膜を形成することはできなかった。
【０００７】ベース基材として利用できるＺｎＯの単結
晶を育成できない理由としては、先ず、ＺｎＯの単結晶
を水熱合成法によって育成する際に、原料の溶解液とし
て強アルカリ溶液を用いるため、育成に使用するオート
クレーブの主材（鉄）が腐食して、単結晶に不純物とし
て混入することが挙げられる。
晶を育成できない理由としては、先ず、ＺｎＯの単結晶
を水熱合成法によって育成する際に、原料の溶解液とし
て強アルカリ溶液を用いるため、育成に使用するオート
クレーブの主材（鉄）が腐食して、単結晶に不純物とし
て混入することが挙げられる。
【０００８】そこで、本出願人は、例えばＺｎＯなどの
強アルカリ溶液又は強酸溶液を溶解液として用いて単結
晶を育成する場合でも、不純物が混入することなく、極
めて純度の高い単結晶を育成することができる単結晶育
成容器を提案した（特願２００１−２５５１５１号）。
これにより、これまで育成することが出来なかった極め
て純度の高いＺｎＯの単結晶を育成することが可能にな
った。
強アルカリ溶液又は強酸溶液を溶解液として用いて単結
晶を育成する場合でも、不純物が混入することなく、極
めて純度の高い単結晶を育成することができる単結晶育
成容器を提案した（特願２００１−２５５１５１号）。
これにより、これまで育成することが出来なかった極め
て純度の高いＺｎＯの単結晶を育成することが可能にな
った。
【０００９】しかしながら、本出願人が提案した単結晶
育成容器を用いてＺｎＯの単結晶の育成を行ったとして
も、現状では、例えば半導体デバイスなどのベース基材
などの工業用途に利用可能な大きさまで育成できる種結
晶が存在しないため、半導体デバイスなどのベース基材
として実用可能なＺｎＯの単結晶を育成するまでに至ら
なかった。
育成容器を用いてＺｎＯの単結晶の育成を行ったとして
も、現状では、例えば半導体デバイスなどのベース基材
などの工業用途に利用可能な大きさまで育成できる種結
晶が存在しないため、半導体デバイスなどのベース基材
として実用可能なＺｎＯの単結晶を育成するまでに至ら
なかった。
【００１０】ここで、図６を用いて、ＺｎＯの単結晶を
育成する際に用いる種結晶と、種結晶から育成されるＺ
ｎＯの単結晶の大きさの関係について説明しておく。図
６は、単結晶育成装置内において育成されるＺｎＯの単
結晶の様子を模式的に示した図である。この図６に示す
ように、ＺｎＯの種結晶１００は、育成装置内の育成溶
液によってＺｎＯの単結晶が付着することで、その口径
（直径）がｒ１→ｒ２→ｒ３の順に徐々に成長していく
ことになる。なお、直径方向の成長に比べると僅かでは
あるが、結晶は上下方向にも成長していくことになる。
そしてこの場合、ＺｎＯの単結晶は、その上下部分が角
錐形状（或いは円錐形状）で、中央部分が角柱形状（或
いは円柱形状）となるように成長していくことになる。
このとき、ＺｎＯの単結晶の上下部分は、単結晶が成長
して、その口径が大きくなるにしたがって徐々に長くな
っていくため、ベース基材として利用可能な角柱部分の
長さがｘ１→ｘ２→ｘ３の順に徐々に短くなっていくこ
とになる。
育成する際に用いる種結晶と、種結晶から育成されるＺ
ｎＯの単結晶の大きさの関係について説明しておく。図
６は、単結晶育成装置内において育成されるＺｎＯの単
結晶の様子を模式的に示した図である。この図６に示す
ように、ＺｎＯの種結晶１００は、育成装置内の育成溶
液によってＺｎＯの単結晶が付着することで、その口径
（直径）がｒ１→ｒ２→ｒ３の順に徐々に成長していく
ことになる。なお、直径方向の成長に比べると僅かでは
あるが、結晶は上下方向にも成長していくことになる。
そしてこの場合、ＺｎＯの単結晶は、その上下部分が角
錐形状（或いは円錐形状）で、中央部分が角柱形状（或
いは円柱形状）となるように成長していくことになる。
このとき、ＺｎＯの単結晶の上下部分は、単結晶が成長
して、その口径が大きくなるにしたがって徐々に長くな
っていくため、ベース基材として利用可能な角柱部分の
長さがｘ１→ｘ２→ｘ３の順に徐々に短くなっていくこ
とになる。
【００１１】つまり、育成されるＺｎＯの単結晶の大き
さと、種結晶の長さとの間には比例関係があり、種結晶
の長さを長くすれば、それだけ口径ｒが大きい、或いは
角柱部分の長いＺｎＯの単結晶を育成することができる
ことになる。
さと、種結晶の長さとの間には比例関係があり、種結晶
の長さを長くすれば、それだけ口径ｒが大きい、或いは
角柱部分の長いＺｎＯの単結晶を育成することができる
ことになる。
【００１２】したがって、例えば育成したＺｎＯの単結
晶の角柱部分を薄くスライスしてベース基材として利用
するには、生産性の観点から、その口径ｒが１〜３イン
チ以上で、しかも利用する角状部分ができるだけ長いほ
うが好ましいものとされる。しかしながら、実際には、
半導体デバイス等のベース基材などに利用可能な大きさ
のＺｎＯの単結晶を育成できる程度の長さを有する種結
晶すら存在しないのが現状であった。
晶の角柱部分を薄くスライスしてベース基材として利用
するには、生産性の観点から、その口径ｒが１〜３イン
チ以上で、しかも利用する角状部分ができるだけ長いほ
うが好ましいものとされる。しかしながら、実際には、
半導体デバイス等のベース基材などに利用可能な大きさ
のＺｎＯの単結晶を育成できる程度の長さを有する種結
晶すら存在しないのが現状であった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明はこのよ
うな点を鑑みてなされたものであり、少なくとも半導体
デバイスのベース基材に用いることができる程度の大き
さまでＺｎＯの単結晶を育成することができるＺｎＯの
単結晶育成方法と、そのようなＺｎＯの単結晶を育成す
るのに必要な種結晶の作成方法を提供することを目的と
する。
うな点を鑑みてなされたものであり、少なくとも半導体
デバイスのベース基材に用いることができる程度の大き
さまでＺｎＯの単結晶を育成することができるＺｎＯの
単結晶育成方法と、そのようなＺｎＯの単結晶を育成す
るのに必要な種結晶の作成方法を提供することを目的と
する。
【００１４】上記目的を達成するため、本発明の酸化亜
鉛の種結晶作成方法は、少なくとも所定長以上とされる
基材の表面に酸化亜鉛膜を形成する工程からなる。
鉛の種結晶作成方法は、少なくとも所定長以上とされる
基材の表面に酸化亜鉛膜を形成する工程からなる。
【００１５】また、本発明の酸化亜鉛の種結晶作成方法
は、少なくとも所定長以上とされる基材の表面に酸化亜
鉛膜を形成して第１の種結晶を作成する工程と、第１の
種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育成する工程と、酸化亜
鉛の単結晶から所定長以上とされる第２の種結晶を作成
する工程とからなる。
は、少なくとも所定長以上とされる基材の表面に酸化亜
鉛膜を形成して第１の種結晶を作成する工程と、第１の
種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育成する工程と、酸化亜
鉛の単結晶から所定長以上とされる第２の種結晶を作成
する工程とからなる。
【００１６】また、本発明の酸化亜鉛の単結晶育成方法
は、少なくとも所定長以上とされる基材の表面に酸化亜
鉛膜を形成して種結晶を作成する工程と、種結晶から酸
化亜鉛の単結晶を育成する工程とからなる。
は、少なくとも所定長以上とされる基材の表面に酸化亜
鉛膜を形成して種結晶を作成する工程と、種結晶から酸
化亜鉛の単結晶を育成する工程とからなる。
【００１７】また、本発明の酸化亜鉛の単結晶育成方法
は、少なくとも所定長以上とされる基材の表面に酸化亜
鉛膜を形成して第１の種結晶を作成する工程と、第１の
種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育成する工程と、酸化亜
鉛の単結晶から所定長以上とされる第２の種結晶を作成
する工程と、第２の種結晶を育成して第２の酸化亜鉛の
単結晶を育成する工程とからなる。
は、少なくとも所定長以上とされる基材の表面に酸化亜
鉛膜を形成して第１の種結晶を作成する工程と、第１の
種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育成する工程と、酸化亜
鉛の単結晶から所定長以上とされる第２の種結晶を作成
する工程と、第２の種結晶を育成して第２の酸化亜鉛の
単結晶を育成する工程とからなる。
【００１８】本発明によれば、基材の表面に酸化亜鉛膜
を形成して種結晶を作成する、或いは基材の表面に酸化
亜鉛膜を形成した第１の種結晶により育成した酸化亜鉛
の単結晶から第２の種結晶を作成することで、工業用途
に利用可能な酸化亜鉛の単結晶を育成するのに必要な酸
化亜鉛の種結晶を作成することが可能になる。そして、
このように作成した酸化亜鉛の種結晶を用いて、酸化亜
鉛の単結晶を育成すれば、工業用途に利用可能な酸化亜
鉛の単結晶を育成することが可能になる。
を形成して種結晶を作成する、或いは基材の表面に酸化
亜鉛膜を形成した第１の種結晶により育成した酸化亜鉛
の単結晶から第２の種結晶を作成することで、工業用途
に利用可能な酸化亜鉛の単結晶を育成するのに必要な酸
化亜鉛の種結晶を作成することが可能になる。そして、
このように作成した酸化亜鉛の種結晶を用いて、酸化亜
鉛の単結晶を育成すれば、工業用途に利用可能な酸化亜
鉛の単結晶を育成することが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本実施の形態としての酸
化亜鉛（ＺｎＯ）の種結晶の作成方法の一例を模式的に
示した図である。この場合、先ず、図１（ａ）に示すよ
うに、ＺｎＯ種結晶を作成するうえで、ベースとなる基
材１を用意する。基材１は、例えばサファイア基板やガ
ラス基板など、その表面にＺｎＯ薄膜を成膜することが
できる材料によって形成される。また、基材１は、少な
くとも何れか一辺の長さが、先に図６においても説明し
たように、例えば育成したＺｎＯの単結晶の角柱部分か
ら１〜３インチ以上とされ、工業用途に利用可能な大き
さのＺｎＯの単結晶を育成するのに必要となる、種結晶
の長さと同等、或いはそれ以上の長さとされる。なお、
本実施の形態では基材１の形状を平板形状としている
が、これはあくまでも一例であり、基材１は例えば円板
形状のものを用いることも可能である。
化亜鉛（ＺｎＯ）の種結晶の作成方法の一例を模式的に
示した図である。この場合、先ず、図１（ａ）に示すよ
うに、ＺｎＯ種結晶を作成するうえで、ベースとなる基
材１を用意する。基材１は、例えばサファイア基板やガ
ラス基板など、その表面にＺｎＯ薄膜を成膜することが
できる材料によって形成される。また、基材１は、少な
くとも何れか一辺の長さが、先に図６においても説明し
たように、例えば育成したＺｎＯの単結晶の角柱部分か
ら１〜３インチ以上とされ、工業用途に利用可能な大き
さのＺｎＯの単結晶を育成するのに必要となる、種結晶
の長さと同等、或いはそれ以上の長さとされる。なお、
本実施の形態では基材１の形状を平板形状としている
が、これはあくまでも一例であり、基材１は例えば円板
形状のものを用いることも可能である。
【００２０】次に、図１（ｂ）に示すように、基材１の
表面に、エピタキシャル成長法の一である気相成長法
（ＶＰＥ；Vapor Phase Epitaxy）によってＺｎＯ膜２
を成膜した後、図１（ｃ）に示すように、このＺｎＯ膜
２を成膜した基材１をブレード・ソー、又はワイヤー・
ソーなどを用いて分割することで、図１（ｄ）に示すよ
うに、工業用途に使用可能なサイズのＺｎＯの単結晶を
育成するのに必要な長さの種結晶３を作成することがで
きる。
表面に、エピタキシャル成長法の一である気相成長法
（ＶＰＥ；Vapor Phase Epitaxy）によってＺｎＯ膜２
を成膜した後、図１（ｃ）に示すように、このＺｎＯ膜
２を成膜した基材１をブレード・ソー、又はワイヤー・
ソーなどを用いて分割することで、図１（ｄ）に示すよ
うに、工業用途に使用可能なサイズのＺｎＯの単結晶を
育成するのに必要な長さの種結晶３を作成することがで
きる。
【００２１】次に、上記のようにして作成した種結晶３
を用いて、ＺｎＯの単結晶を育成する育成方法の一例を
図２を用いて説明する。図２は、本出願人が先に提案し
た単結晶育成容器を用いた単結晶育成装置５１の一例を
示した図である。
を用いて、ＺｎＯの単結晶を育成する育成方法の一例を
図２を用いて説明する。図２は、本出願人が先に提案し
た単結晶育成容器を用いた単結晶育成装置５１の一例を
示した図である。
【００２２】この図２に示す単結晶育成装置５１は、水
熱合成法によって、ＺｎＯの単結晶を育成する際に必要
な温度及び圧力を、その内部に加えることができるオー
トクレーブ５２と、このオートクレーブ５２の内部に収
容して使用する育成容器６０とから構成される。オート
クレーブ５２は、例えば鉄を主材とした高張力鋼などに
よって形成されたオートクレーブ５２の容器本体に、パ
ッキン５７を挟んで蓋体５４を被せて、固着部５５によ
り固着することで、その内部を気密封止するような構造
となっている。
熱合成法によって、ＺｎＯの単結晶を育成する際に必要
な温度及び圧力を、その内部に加えることができるオー
トクレーブ５２と、このオートクレーブ５２の内部に収
容して使用する育成容器６０とから構成される。オート
クレーブ５２は、例えば鉄を主材とした高張力鋼などに
よって形成されたオートクレーブ５２の容器本体に、パ
ッキン５７を挟んで蓋体５４を被せて、固着部５５によ
り固着することで、その内部を気密封止するような構造
となっている。
【００２３】オートクレーブ５２内に収容して使用する
育成容器６０は、例えば白金（Ｐｔ）などによって形成
されており、その形状は略円筒状の容器とされる。そし
て、その上部には圧力調整部として作用するベローズ７
０が育成容器６０の内部を密閉した状態で取り付けられ
ている。
育成容器６０は、例えば白金（Ｐｔ）などによって形成
されており、その形状は略円筒状の容器とされる。そし
て、その上部には圧力調整部として作用するベローズ７
０が育成容器６０の内部を密閉した状態で取り付けられ
ている。
【００２４】このような単結晶育成装置５１では、育成
容器６０内の上部側にフレーム６１と貴金属線（白金
線）６２を用いてＺｎＯ種結晶３を吊り下げると共に、
その下部側に原料６６を配置して種結晶３の育成を行う
ようにしている。この場合、ＺｎＯ種結晶３と原料６６
との間には、熱対流を制御する内部バッフル板６４が設
けられており、この内部バッフル板６４によって、育成
容器６０内が溶解領域と成長領域とに区切られている。
内部バッフル板６４には、複数の孔が形成されており、
この孔の数によって決定されるバッフル板６４の開口面
積により、溶解領域から成長領域への対流量を制御して
溶解領域と成長領域との間に温度差が得られるようにな
っている。
容器６０内の上部側にフレーム６１と貴金属線（白金
線）６２を用いてＺｎＯ種結晶３を吊り下げると共に、
その下部側に原料６６を配置して種結晶３の育成を行う
ようにしている。この場合、ＺｎＯ種結晶３と原料６６
との間には、熱対流を制御する内部バッフル板６４が設
けられており、この内部バッフル板６４によって、育成
容器６０内が溶解領域と成長領域とに区切られている。
内部バッフル板６４には、複数の孔が形成されており、
この孔の数によって決定されるバッフル板６４の開口面
積により、溶解領域から成長領域への対流量を制御して
溶解領域と成長領域との間に温度差が得られるようにな
っている。
【００２５】そして、この育成容器６０内に、例えば水
酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、炭酸カルシウム（Ｎａ２
ＣＯ３）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強アルカリ
溶液を注入し、またオートクレーブ５２と育成容器６０
との間に伝熱のために例えば純水などの伝熱溶液６７を
注入して、ヒーター５６，５６・・によって、オートク
レーブ５２を加熱することで、育成容器６０内では、溶
解領域において強アルカリ溶液に原料６６が溶解した育
成溶液７１が生成される。そして、この育成溶液７１が
内部バッフル板６４を介して成長領域に供給され、Ｚｎ
Ｏ種結晶３を育成するようにしている。
酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、炭酸カルシウム（Ｎａ２
ＣＯ３）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強アルカリ
溶液を注入し、またオートクレーブ５２と育成容器６０
との間に伝熱のために例えば純水などの伝熱溶液６７を
注入して、ヒーター５６，５６・・によって、オートク
レーブ５２を加熱することで、育成容器６０内では、溶
解領域において強アルカリ溶液に原料６６が溶解した育
成溶液７１が生成される。そして、この育成溶液７１が
内部バッフル板６４を介して成長領域に供給され、Ｚｎ
Ｏ種結晶３を育成するようにしている。
【００２６】また、この図２に示す単結晶育成装置５１
では、育成容器６０の外側に外部バッフル板６５が設け
られており、この外部バッフル板６５により育成容器６
０の外側の対流を制限することで、育成容器６０内の領
域間においてＺｎＯ種結晶３の成長に必要な温度差が得
られるようにしている。
では、育成容器６０の外側に外部バッフル板６５が設け
られており、この外部バッフル板６５により育成容器６
０の外側の対流を制限することで、育成容器６０内の領
域間においてＺｎＯ種結晶３の成長に必要な温度差が得
られるようにしている。
【００２７】また、育成容器６０の上部には、圧力調整
部としてベローズ７０が設けられており、このベローズ
７０の伸縮によって育成容器６０の内部圧力と外部圧力
の均衡を図るようにしている。
部としてベローズ７０が設けられており、このベローズ
７０の伸縮によって育成容器６０の内部圧力と外部圧力
の均衡を図るようにしている。
【００２８】そして、このような単結晶育成装置５１を
用いて、水熱合成法により、種結晶３からＺｎＯの単結
晶の育成を行うようにすれば、育成容器内６０において
不純物の混入が殆どなく、しかも図３に示すように工業
用途に利用できる口径サイズｒを有するＺｎＯの単結晶
１０を育成することができる。
用いて、水熱合成法により、種結晶３からＺｎＯの単結
晶の育成を行うようにすれば、育成容器内６０において
不純物の混入が殆どなく、しかも図３に示すように工業
用途に利用できる口径サイズｒを有するＺｎＯの単結晶
１０を育成することができる。
【００２９】従って、このＺｎＯの単結晶１０の上下に
位置する角錐部分を取り除いた角柱部分を、例えば所定
径となるように研磨した後、輪切りにスライスすれば、
工業用途に利用可能なＺｎＯウェハー１１を作成するこ
とができる。
位置する角錐部分を取り除いた角柱部分を、例えば所定
径となるように研磨した後、輪切りにスライスすれば、
工業用途に利用可能なＺｎＯウェハー１１を作成するこ
とができる。
【００３０】但し、この場合は、図３に示すように、Ｚ
ｎＯの単結晶１０の中心部分には、種結晶３として用い
たサファイア基板の部分が残るので、この場合は、Ｚｎ
Ｏの単結晶１０からＺｎＯウェハー１１を作成すること
なく、例えばＺｎＯの単結晶１０に含まれている基材１
の部分を除くように、縦方向にスライスすることで、Ｚ
ｎＯの単結晶１０から種結晶用の基材２０を得て、この
基材２０を用いて新たな種結晶を作成する事も可能であ
る。
ｎＯの単結晶１０の中心部分には、種結晶３として用い
たサファイア基板の部分が残るので、この場合は、Ｚｎ
Ｏの単結晶１０からＺｎＯウェハー１１を作成すること
なく、例えばＺｎＯの単結晶１０に含まれている基材１
の部分を除くように、縦方向にスライスすることで、Ｚ
ｎＯの単結晶１０から種結晶用の基材２０を得て、この
基材２０を用いて新たな種結晶を作成する事も可能であ
る。
【００３１】図４は、基材２０から種結晶を作成する際
の作成方法の一例を模式的に示した図である。この場合
は、図４（ａ）に示すように、ＺｎＯの単結晶１０から
切り出した基材２０を、例えばブレード・ソー又ワイヤ
ー・ソーなどを用いて、図４（ｂ）に示すように分割す
れば、工業用途に使用可能なＺｎＯの単結晶の育成に必
要な長さを有する種結晶２１を作成することができる。
の作成方法の一例を模式的に示した図である。この場合
は、図４（ａ）に示すように、ＺｎＯの単結晶１０から
切り出した基材２０を、例えばブレード・ソー又ワイヤ
ー・ソーなどを用いて、図４（ｂ）に示すように分割す
れば、工業用途に使用可能なＺｎＯの単結晶の育成に必
要な長さを有する種結晶２１を作成することができる。
【００３２】従って、上記図２に示した単結晶育成装置
５１を用いて、再度、水熱合成法によって種結晶２１か
らＺｎＯの単結晶を作成すれば、再度、水熱合成法によ
り育成すれば、育成容器内６０において不純物の混入が
殆どなく、しかも図５に示すように工業用途に利用でき
る口径サイズｒを有するＺｎＯの単結晶３０を育成する
ことができる。特に、この場合は、ＺｎＯの単結晶３０
の育成に使用する種結晶２１にサファイア基板などが含
まれていないので、ＺｎＯの単結晶３０から良質なＺｎ
Ｏウェハー３１を得ることができる。
５１を用いて、再度、水熱合成法によって種結晶２１か
らＺｎＯの単結晶を作成すれば、再度、水熱合成法によ
り育成すれば、育成容器内６０において不純物の混入が
殆どなく、しかも図５に示すように工業用途に利用でき
る口径サイズｒを有するＺｎＯの単結晶３０を育成する
ことができる。特に、この場合は、ＺｎＯの単結晶３０
の育成に使用する種結晶２１にサファイア基板などが含
まれていないので、ＺｎＯの単結晶３０から良質なＺｎ
Ｏウェハー３１を得ることができる。
【００３３】従って、このようなＺｎＯウェハー３１を
基材として、この基材上にＺｎＯ薄膜を形成すれば、極
めて高品質のＺｎＯ薄膜を形成することが可能になる。
よって、このようなＺｎＯの単結晶を基材とし、この基
材上にＺｎＯ薄膜を形成して、例えば紫外線ＬＥＤ（Ｌ
ＥＤ：Light Emitting Diode）や、レーザダイオード
（ＬＤ；Laser Diode）、透明トランジスタなどの半導
体デバイスを作成すれば、電気的・光学的特性や信頼性
の優れた半導体デバイスを実現することができる。
基材として、この基材上にＺｎＯ薄膜を形成すれば、極
めて高品質のＺｎＯ薄膜を形成することが可能になる。
よって、このようなＺｎＯの単結晶を基材とし、この基
材上にＺｎＯ薄膜を形成して、例えば紫外線ＬＥＤ（Ｌ
ＥＤ：Light Emitting Diode）や、レーザダイオード
（ＬＤ；Laser Diode）、透明トランジスタなどの半導
体デバイスを作成すれば、電気的・光学的特性や信頼性
の優れた半導体デバイスを実現することができる。
【００３４】なお、これまで説明した本実施の形態とし
てのＺｎＯの種結晶作成方法は、あくまでも一例であ
り、本発明としてのＺｎＯの種結晶作成方法は、これま
で説明した作成方法に限定されるものではない。例え
ば、本実施の形態では、基材１の表面にＺｎＯ薄膜を形
成した後で、その基材１を分割してＺｎＯの種結晶３を
作成する手順を例示しているが、例えば基材１を分割し
た後で、その表面にＺｎＯ薄膜２を形成するという手順
をＺｎＯを種結晶３を作成するようにしても良い。その
場合は、表面全てにＺｎＯ薄膜２が形成された種結晶３
を作成することができる。
てのＺｎＯの種結晶作成方法は、あくまでも一例であ
り、本発明としてのＺｎＯの種結晶作成方法は、これま
で説明した作成方法に限定されるものではない。例え
ば、本実施の形態では、基材１の表面にＺｎＯ薄膜を形
成した後で、その基材１を分割してＺｎＯの種結晶３を
作成する手順を例示しているが、例えば基材１を分割し
た後で、その表面にＺｎＯ薄膜２を形成するという手順
をＺｎＯを種結晶３を作成するようにしても良い。その
場合は、表面全てにＺｎＯ薄膜２が形成された種結晶３
を作成することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の酸化亜鉛
の種結晶作成方法は、基材の表面に酸化亜鉛膜を形成し
て、工業用途に利用可能な酸化亜鉛の単結晶を育成する
のに必要な酸化亜鉛の種結晶を作成するようにしてい
る。したがって、このような種結晶から酸化亜鉛の単結
晶を育成すれば、これまでにない工業用途に利用可能な
サイズの単結晶を育成することが可能になる。
の種結晶作成方法は、基材の表面に酸化亜鉛膜を形成し
て、工業用途に利用可能な酸化亜鉛の単結晶を育成する
のに必要な酸化亜鉛の種結晶を作成するようにしてい
る。したがって、このような種結晶から酸化亜鉛の単結
晶を育成すれば、これまでにない工業用途に利用可能な
サイズの単結晶を育成することが可能になる。
【００３６】また、基材の表面に酸化亜鉛膜を形成した
第１の種結晶により育成した酸化亜鉛の単結晶から、工
業用途に利用可能な酸化亜鉛の単結晶を育成するのに必
要な第２の種結晶を作成するようにしている。したがっ
て、このような第２の種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育
成した場合も、これまでにない工業用途に利用可能なサ
イズの単結晶を育成することが可能になる。特に、この
場合は、最終的に育成される酸化亜鉛の単結晶を、例え
ばサファイアなどの基材が含まれていない良質なものと
することができる。
第１の種結晶により育成した酸化亜鉛の単結晶から、工
業用途に利用可能な酸化亜鉛の単結晶を育成するのに必
要な第２の種結晶を作成するようにしている。したがっ
て、このような第２の種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育
成した場合も、これまでにない工業用途に利用可能なサ
イズの単結晶を育成することが可能になる。特に、この
場合は、最終的に育成される酸化亜鉛の単結晶を、例え
ばサファイアなどの基材が含まれていない良質なものと
することができる。
【００３７】従って、このような酸化亜鉛の単結晶をベ
ース基板を形成し、酸化亜鉛を薄膜材料とした半導体デ
バイスを作成すれば、ベース基板上に結晶欠陥のない高
品質のＺｎＯ薄膜を形成することが可能になり、酸化亜
鉛を薄膜材料とした半導体デバイスの電気的・光学的特
性や、その信頼性を大幅に向上させることができる。
ース基板を形成し、酸化亜鉛を薄膜材料とした半導体デ
バイスを作成すれば、ベース基板上に結晶欠陥のない高
品質のＺｎＯ薄膜を形成することが可能になり、酸化亜
鉛を薄膜材料とした半導体デバイスの電気的・光学的特
性や、その信頼性を大幅に向上させることができる。
【図１】本発明の実施の形態としてのＺｎＯ種結晶の作
成方法を模式的に示した図である。
成方法を模式的に示した図である。
【図２】本出願人が先に提案した単結晶育成容器を用い
た単結晶育成装置の一例を示した図である。
た単結晶育成装置の一例を示した図である。
【図３】本実施の形態により育成されるＺｎＯの単結晶
の一例を示した図である。
の一例を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態としてのＺｎＯ種結晶の作
成方法の一例を模式的に示した図である。
成方法の一例を模式的に示した図である。
【図５】本実施の形態により育成されるＺｎＯの単結晶
の一例を示した図である。
の一例を示した図である。
【図６】ＺｎＯの種結晶と、この種結晶から育成される
ＺｎＯの単結晶の大きさの関係を説明するための説明図
である。
ＺｎＯの単結晶の大きさの関係を説明するための説明図
である。
１ ２０ 基材、２ ＺｎＯ膜、３ ２１ 種結晶、１
０ ３０ ＺｎＯの単結晶、１１ ３１ ＺｎＯウェハ
ー、５１ 単結晶育成装置、５２ オートクレーブ、５
４ 蓋体、５５ 固着部、５６ ヒーター、５７ パッ
キン、６０ 育成容器、６１ フレーム、６２ 白金
線、６４ 内部バッフル板、６５ 外部バッフル板、６
６ 原料、６７ 伝熱溶液、７０ ベローズ、７１ 育
成溶液、ＺｎＯ 酸化亜鉛
０ ３０ ＺｎＯの単結晶、１１ ３１ ＺｎＯウェハ
ー、５１ 単結晶育成装置、５２ オートクレーブ、５
４ 蓋体、５５ 固着部、５６ ヒーター、５７ パッ
キン、６０ 育成容器、６１ フレーム、６２ 白金
線、６４ 内部バッフル板、６５ 外部バッフル板、６
６ 原料、６７ 伝熱溶液、７０ ベローズ、７１ 育
成溶液、ＺｎＯ 酸化亜鉛
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BB07 CB03 ED06 KA01
KA05
5F041 AA11 CA41 CA63 CA64
5F052 DA06 KA01
5F053 AA50 DD20 FF04 GG01 HH02
LL01 PP12
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも所定長以上とされる基材の表
面に酸化亜鉛膜を形成する工程からなることを特徴とす
る酸化亜鉛の種結晶作成方法。 - 【請求項２】 少なくとも所定長以上とされる基材の表
面に酸化亜鉛膜を形成して第１の種結晶を作成する工程
と、 上記第１の種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育成する工程
と、 上記酸化亜鉛の単結晶から所定長以上とされる第２の種
結晶を作成する工程と、 からなることを特徴とする酸化亜鉛の種結晶作成方法。 - 【請求項３】 上記基材は、サファイアであることを特
徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の
酸化亜鉛の種結晶作成方法。 - 【請求項４】 少なくとも所定長以上とされる基材の表
面に酸化亜鉛膜を形成して種結晶を作成する工程と、 上記種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育成する工程と、 からなることを特徴とする酸化亜鉛の単結晶育成方法。 - 【請求項５】 少なくとも所定長以上とされる基材の表
面に酸化亜鉛膜を形成して第１の種結晶を作成する工程
と、 上記第１の種結晶から酸化亜鉛の単結晶を育成する工程
と、 上記酸化亜鉛の単結晶から所定長以上とされる第２の種
結晶を作成する工程と、 上記第２の種結晶を育成して第２の酸化亜鉛の単結晶を
育成する工程と、 からなることを特徴とする酸化亜鉛の単結晶育成方法。 - 【請求項６】 上記基材は、サファイアであることを特
徴とする請求項４又は請求項５のいずれか一項に記載の
酸化亜鉛の単結晶育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289859A JP2003095790A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 酸化亜鉛の種結晶作成方法、酸化亜鉛の単結晶育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289859A JP2003095790A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 酸化亜鉛の種結晶作成方法、酸化亜鉛の単結晶育成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003095790A true JP2003095790A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19112292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001289859A Pending JP2003095790A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 酸化亜鉛の種結晶作成方法、酸化亜鉛の単結晶育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003095790A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8900972B2 (en) | 2012-11-19 | 2014-12-02 | Memc Singapore Pte. Ltd. | Systems and methods for producing seed bricks |
| US9111745B2 (en) | 2012-12-31 | 2015-08-18 | MEMC Singapore Pte., Ltd. (UEN200614794D) | Methods for producing rectangular seeds for ingot growth |
| CN105568360A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-05-11 | 河南工程学院 | 水热法氧化锌单晶材料合成装置及合成方法 |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001289859A patent/JP2003095790A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8900972B2 (en) | 2012-11-19 | 2014-12-02 | Memc Singapore Pte. Ltd. | Systems and methods for producing seed bricks |
| US9111745B2 (en) | 2012-12-31 | 2015-08-18 | MEMC Singapore Pte., Ltd. (UEN200614794D) | Methods for producing rectangular seeds for ingot growth |
| US9499920B2 (en) | 2012-12-31 | 2016-11-22 | Memc Singapore Pte. Ltd. (Uen200614794D) | Methods for producing rectangular seeds for ingot growth |
| CN105568360A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-05-11 | 河南工程学院 | 水热法氧化锌单晶材料合成装置及合成方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20050110708A (ko) | 산화아연 단결정 | |
| JP2006312571A (ja) | Ｇａ２Ｏ３系結晶の製造方法 | |
| JP4278330B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物結晶製造方法およびｉｉｉ族窒化物結晶製造装置 | |
| JP2006347865A (ja) | 化合物半導体単結晶成長用容器、化合物半導体単結晶、および化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2007204324A (ja) | 高純度酸化亜鉛単結晶の製造方法および高純度酸化亜鉛単結晶 | |
| CN100412239C (zh) | 一种新的生长碲锌镉晶体技术 | |
| WO2014129414A1 (ja) | サファイア単結晶コアおよびその製造方法 | |
| JP2003095790A (ja) | 酸化亜鉛の種結晶作成方法、酸化亜鉛の単結晶育成方法 | |
| JP4560310B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物の結晶の基板の製造方法 | |
| JP2013067524A (ja) | 酸化ガリウム基板とその製造方法 | |
| JP2008260641A (ja) | 酸化アルミニウム単結晶の製造方法 | |
| JP2008207993A (ja) | サファイア単結晶の製造方法 | |
| JP2003286098A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物結晶成長方法およびｉｉｉ族窒化物結晶成長装置 | |
| JP4426251B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物の結晶製造方法 | |
| JP2003101011A (ja) | 半導体デバイス | |
| JP4248276B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物の結晶製造方法 | |
| JP4108962B2 (ja) | 酸化亜鉛の原料作製方法 | |
| JP5651480B2 (ja) | ３ｂ族窒化物結晶の製法 | |
| JP4936829B2 (ja) | 酸化亜鉛結晶の成長方法 | |
| JP4041302B2 (ja) | 酸化亜鉛育成用種結晶とその作成方法 | |
| JP2013049608A (ja) | 大口径サファイア単結晶基板 | |
| JP2014189413A (ja) | サファイアインゴットの製造方法 | |
| JP5365616B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法 | |
| JP2017193472A (ja) | Ｅｆｇ法用結晶育成装置 | |
| JP2003146800A (ja) | 酸化亜鉛の単結晶育成方法 |