JP2008516877A - GaN結晶またはAlGaN結晶の製造法 - Google Patents
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Abstract
Description
−純粋なガリウムからなるかまたはアルミニウムおよびガリウムの混合物からなる金属融液を融液るつぼ中に準備する工程;
−前記金属融液からガリウムをまたはガリウムおよびアルミニウムを蒸発させる工程;
−熱作用によるかまたはプラズマを用いて窒素前駆体を分解する工程;
−10bar未満の圧力下で、種結晶においてGaN結晶またはAlGaN結晶の単結晶の結晶成長を引き起こす工程
を含む。
−反応器室の反応領域中に窒素前駆体を供給する装置、
−熱作用によるかまたはプラズマを用いて反応領域中で窒素前駆体を分解するための装置、
−純粋なガリウムからなるかまたはアルミニウムおよびガリウムの混合物からなる金属融液を収容するための融液るつぼ、
−融液るつぼ中の金属融液の温度を、成長する結晶の温度を上回る値に、しかしながら少なくとも1000℃に設定するために形成されている第一の加熱装置、
−窒素ガス、水素ガス、不活性ガスまたはこれらのガスの組み合わせを送り出すために形成されているキャリアーガス供給源、および
−ガスフローが金属融液表面上を導通し、前記ガスフローが窒素前駆体と金属融液との接触を防止するように配置されかつ形成されている、キャリアーガス供給源と接続された少なくとも1つのキャリアーガス供給部
を含有する。
図1は、図における反応器装置の第一の実施例
図2〜8は、本発明による反応器装置において使用するための融液るつぼの種々の変法、および
図9は、GaN結晶またはAlGaN結晶の製造のための反応器装置の第二の実施例
を示す。
Claims (19)
- 以下の工程:
−純粋なガリウムからなるかまたはアルミニウムおよびガリウムの混合物からなる金属融液を融液るつぼ中に準備する工程;
−前記金属融液からガリウムをまたはガリウムおよびアルミニウムを蒸発させる工程;
−熱作用によるかまたはプラズマを用いて窒素前駆体を分解する工程;
−10bar未満の圧力下で、種結晶においてGaN結晶またはAlGaN結晶の単結晶の結晶成長を引き起こす工程;
を有する、窒化ガリウム結晶または窒化アルミニウムガリウム結晶の製造法であって、その際、ガリウムのまたはガリウムおよびアルミニウムの蒸発を、成長する結晶の温度を上回る温度で、しかし少なくとも1000℃で実施し、かつその際、窒素ガス、水素ガス、不活性ガスまたはこれのガスの組み合わせからなるガスフローを、該ガスフローが金属融液表面上で窒素前駆体と金属融液との接触を防止するように金属融液表面上に導通する、窒化ガリウム結晶または窒化アルミニウムガリウム結晶の製造法。 - 金属融液を、少なくとも1つのキャリアーガス供給部および少なくとも1つのキャリアーガス排出口を除いて全ての面が閉じられている反応器室の融液るつぼ容器中に準備し、かつその際、ガスフローを金属融液の上方のキャリアーガス供給部により融液るつぼ容器に導入しかつ金属融液の金属蒸気とともにキャリアーガス排出口により融液るつぼ容器から外部へ輸送しかつ窒素前駆体を反応器室の反応領域に導入する、請求項1記載の方法。
- 金属融液の準備が反応器室での融液るつぼの配置を含み、ガスフローを金属融液のほんのわずか上方にあるキャリアーガス供給部により反応器室に導入しかつ窒素前駆体を反応器室の反応領域に導入する、請求項1記載の方法。
- ガスフローを金属融液の表面に平行な方向において融液るつぼ容器または反応器室に導入する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- ガスフローを金属融液の表面に垂直な方向において融液るつぼ容器または反応器室に導入する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- ガリウムのまたはガリウムおよびアルミニウムの蒸発を少なくとも1100℃の温度で実施する、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- ガス状のドーピング物質前駆体を反応領域中に導入する、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- ドーピング物質を融液または固体の形において反応器室中に準備しかつ蒸発もしくは昇華させる、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 種結晶もしくは成長する結晶を単結晶の結晶成長を引き起こしている間に回転させる、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- ガスフローが水素を含有するかまたは水素からなり、かつ融液るつぼ中への金属融液の準備が、窒化ホウ素BN、炭化タンタルTaC、炭化ケイ素SiC、石英ガラスまたは炭素またはこれらの材料の2種またはそれ以上の組み合わせからなる融液るつぼの使用を含む、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 以下の装置
反応器室の反応領域中に窒素前駆体を供給するための装置、
熱作用によるかまたはプラズマを用いて反応領域中で窒素前駆体を分解するための装置、
純粋なガリウムからなるかまたはアルミニウムおよびガリウムの混合物からなる金属融液を収容するための融液るつぼ、
融液るつぼ中の金属融液の温度を、成長する結晶の温度を上回る値に、しかしながら少なくとも1000℃に設定するために形成されている第一の加熱装置、
窒素ガス、水素ガス、不活性ガスまたはこれらのガスの組み合わせを送り出すために形成されているキャリアーガス供給源、
およびガスフローが窒素前駆体と金属融液との接触を防止するように、該ガスフローを金属融液表面上に導通するために配置されかつ形成されている、キャリアーガス供給源と接続された少なくとも1つのキャリアーガス供給部
を有する、窒化ガリウム結晶または窒化ガリウムアルミニウム結晶を製造するための反応器装置。 - 融液るつぼが、キャリアーガス供給部および少なくとも1つのキャリアーガス排出口を除いて全ての面が閉じられている融液るつぼ容器として形成されており、かつその際、金属融液表面の上方にキャリアーガス供給部が配置されている、請求項11記載の反応器装置。
- 第一の加熱装置が、金属融液の上方の融液るつぼ容器の内壁を金属融液の領域中より高い温度に加熱するために形成されている、請求項12記載の反応器装置。
- キャリアーガス排出口が管状の出口の端部を形成し、かつその際、第一の加熱装置が金属融液の領域中の融液るつぼ容器の内壁を加熱するより高い温度に、該出口の内壁を加熱するために形成されている第二の加熱装置が備え付けられている、請求項13記載の反応器装置。
- キャリアーガス供給部が、ガスフローを金属融液の表面に平行な方向において融液るつぼ容器または反応器室へと導入するために形成されている、請求項11から14までのいずれか1項記載の反応器装置。
- 反応器室が、種結晶を反応領域中に導入するための導入口を有する、請求項11から15までのいずれか1項記載の反応器装置。
- 融液るつぼが、窒化ホウ素BN、炭化タンタルTaC、炭化ケイ素SiC、石英ガラスまたは炭素からか、またはこれらの材料の2種またはそれ以上の組み合わせから製造されている、請求項11から16までのいずれか1項記載の反応器装置。
- 種結晶を結晶成長の間回転させるために形成されている種結晶のためのホルダー装置を有する、請求項11から17までのいずれか1項記載の反応器装置。
- アルミニウム融液を収容するために形成されている第二の融液るつぼを有する、請求項11から18までのいずれか1項記載の反応器装置。
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