RU2315825C1 - Gallium nitride monocrystal growing method - Google Patents
Gallium nitride monocrystal growing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315825C1 RU2315825C1 RU2006111670/15A RU2006111670A RU2315825C1 RU 2315825 C1 RU2315825 C1 RU 2315825C1 RU 2006111670/15 A RU2006111670/15 A RU 2006111670/15A RU 2006111670 A RU2006111670 A RU 2006111670A RU 2315825 C1 RU2315825 C1 RU 2315825C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- temperature
- substrate
- source
- gas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к способам выращивания монокристаллов путем химических реакций реакционноспособных газов. Предлагаемое техническое решение также относится к способам нанесения полупроводниковых материалов на подложку и может быть использовано в полупроводниковой промышленности.The proposed solution relates to methods for growing single crystals by chemical reactions of reactive gases. The proposed technical solution also relates to methods for applying semiconductor materials to a substrate and can be used in the semiconductor industry.
Нитриды металлов 3А группы химических элементов (AlN, GaN, InN и твердые растворы переменного состава на их основе) представляют собой перспективные полупроводниковые материалы для создания электронных и оптоэлектронных приборов нового поколения, обладающих более высокими характеристиками по сравнению с существующими аналогами. Уникальное сочетание физических свойств нитридов, таких как большая ширина запрещенной зоны, высокое напряжение пробоя, высокая теплопроводность, высокая тепловая и химическая устойчивость определяет исключительную перспективность этих материалов для разработки высокоэффективных коротковолновых светодиодов и лазерных диодов сине-зеленого и ультрафиолетового диапазонов, ультрафиолетовых детекторов, мощных высокочастотных транзисторов, мощных переключателей в энергетических системах и т.д.Metal nitrides 3A of the group of chemical elements (AlN, GaN, InN and solid solutions of variable composition based on them) are promising semiconductor materials for the creation of new generation electronic and optoelectronic devices with higher characteristics compared to existing analogues. The unique combination of the physical properties of nitrides, such as a large band gap, high breakdown voltage, high thermal conductivity, high thermal and chemical stability determines the exceptional potential of these materials for the development of high-efficiency short-wave LEDs and blue-green and ultraviolet laser diodes, ultraviolet detectors, and high-power high-frequency transistors, powerful switches in power systems, etc.
Известен способ выращивания монокристаллов нитридов металлов 3А группы химических элементов из смеси пара соответствующего металла, аммиака и несущего газа (азота, аргона, гелия или водорода) (в частности, нитрида галлия) путем их осаждения на монокристаллическую подложку /1/. В известном способе, в частности, кристалл нитрида галлия растет в результате поверхностной химической реакции:A known method of growing single crystals of metal nitrides 3A group of chemical elements from a mixture of steam of the corresponding metal, ammonia and carrier gas (nitrogen, argon, helium or hydrogen) (in particular, gallium nitride) by their deposition on a single crystal substrate / 1 /. In a known method, in particular, a gallium nitride crystal grows as a result of a surface chemical reaction:
где GaNтв - нитрид галлия (твердая фаза).where GaN tv is gallium nitride (solid phase).
Пары галлия в известном способе /1/ обычно получаются в результате испарения подогреваемого жидкометаллического источника и доставляются к подложке путем естественного конвективно-диффузионного переноса или вынужденного конвективного переноса вместе с потоком газа, продуваемого через источник. Остальные компоненты смеси газов доставляются к подложке путем вынужденной конвекции с помощью специально организованной системы инжекторов.Gallium vapors in the known method / 1 / are usually obtained by evaporation of a heated liquid metal source and are delivered to the substrate by natural convective-diffusion transfer or forced convective transfer together with a gas stream blown through the source. The remaining components of the gas mixture are delivered to the substrate by forced convection using a specially organized system of injectors.
Известный способ /1/ позволяет обеспечить высокие скорости роста кристалла (в лучших опытах достигаются скорости роста до 500÷1000 микрон/час). Однако этот способ характеризуется малой стабильностью жидкометаллического источника, не позволяющей проводить длительный процесс, необходимый для роста объемного монокристалла высотой 10÷20 мм. Малая стабильность источника связана с высокой химической активностью жидкого галлия и аммиака, в результате которой на поверхности их контакта происходит бурная реакция, сопровождающаяся интенсивным пенообразованием. Если прямой контакт аммиака и жидкого галлия затруднен, то аналогичная поверхностная реакция происходит в спокойном режиме, однако поверхность источника при этом постепенно зарастает коркой поликристаллического нитрида, которая закрывает активную поверхность галлия, и, в конечном счете, приводит к деградации источника. В любом случае скорость испарения галлия и, как следствие, скорость поступления его паров к подложке оказываются нестабильными и плохо контролируемыми величинами, что отрицательно сказывается на воспроизводимости (от процесса к процессу) параметров выращиваемых монокристаллов и на их качестве, характеризующемся пространственной однородностью свойств.The known method / 1 / allows for high crystal growth rates (in best experiments, growth rates of up to 500 ÷ 1000 microns / hour are achieved). However, this method is characterized by low stability of the liquid metal source, which does not allow for the lengthy process necessary for the growth of a bulk
Для повышения стабильности источника галлия жидкий галлий смешивают с его нитридом, приготовленным в виде порошка, что снижает уровень образования паров, однако, при этом происходит снижение скорости роста, что отрицательно сказывается на промышленном применении способа. Кроме того, смесь порошкового нитрида галлия с жидким галлием лишь частично стабилизирует источник, поскольку в процессе испарения источника происходит неуправляемое изменение соотношения объемов твердой и жидкой фракции.To increase the stability of the gallium source, liquid gallium is mixed with its nitride, prepared in the form of a powder, which reduces the level of vapor formation, however, this leads to a decrease in the growth rate, which negatively affects the industrial application of the method. In addition, a mixture of powdered gallium nitride with liquid gallium only partially stabilizes the source, since an uncontrolled change in the ratio of volumes of solid and liquid fractions occurs during the evaporation of the source.
В связи с вышеизложенным рассматриваемый способ до настоящего времени не обеспечивает стабилизацию источника галлия, позволяющую получить монокристаллы с высокой однородностью параметров по всему их объему.In connection with the foregoing, the considered method to date does not provide stabilization of the gallium source, which allows one to obtain single crystals with high uniformity of parameters over their entire volume.
Кроме того, в процессе реализации известного способа имеет место образование частиц (капель) галлия в составе газовой фазы, которые осаждаются на стенках реактора и на растущей поверхности, что также отрицательно сказывается на качестве выращиваемых кристаллов.In addition, in the process of implementing the known method, gallium particles (droplets) are formed in the composition of the gas phase, which are deposited on the walls of the reactor and on the growing surface, which also affects the quality of the grown crystals.
Перечисленные выше недостатки не позволяют использовать известный способ /1/ в промышленных процессах.The above disadvantages do not allow the use of the known method / 1 / in industrial processes.
Известен способ выращивания монокристаллов нитрида галлия из смеси газов, включающий подачу к контейнеру с источником галлия хлористого водорода с последующей подачей к поверхности подложки смеси газов, содержащей газообразный хлорид галлия, аммиак и несущий газ /2/.A known method of growing single crystals of gallium nitride from a mixture of gases, including feeding to the container with a source of gallium hydrogen chloride, followed by feeding to the surface of the substrate a mixture of gases containing gaseous gallium chloride, ammonia and carrier gas / 2 /.
По сравнению с рассмотренным выше способом /1/ известный способ /2/ позволяет получить монокристаллы высокого качества.Compared with the above method / 1 / the known method / 2 / allows to obtain high-quality single crystals.
Согласно этому способу к подложке подается помимо хлорида галлия, аммиака и несущего газа, в определенной пропорции газообразный хлористый водород, что в сочетании со специально подобранными температурными условиями в реакторе создает так называемые классические условия отрицательного относительного пересыщения для роста на подложке монокристалла нитрида галлия. Условия эти таковы, что реакция, обеспечивающая рост монокристалла в обычных условиях:According to this method, in addition to gallium chloride, ammonia and carrier gas, hydrogen chloride gas is supplied in a certain proportion, which, in combination with specially selected temperature conditions in the reactor, creates the so-called classical conditions of negative relative supersaturation for the growth of gallium nitride single crystal on the substrate. These conditions are such that the reaction that ensures the growth of a single crystal under ordinary conditions:
в условиях слабого "отрицательного пересыщения" в способе /2/, медленно идет в обратном направлении, в то время как рост монокристалла GaN происходит за счет других более интенсивных в этих условиях поверхностных реакций с образованием хлоридов галлия с большим содержанием хлора, например GaCl2. Итоговая реакция, описывающая предложенный в данном способе кинетический механизм роста монокристалла, записывается в виде:under conditions of weak "negative supersaturation" in the method / 2 /, it slowly goes in the opposite direction, while the growth of a GaN single crystal occurs due to other surface reactions more intense under these conditions with the formation of gallium chlorides with a high chlorine content, for example, GaCl 2 . The final reaction that describes the kinetic mechanism of single crystal growth proposed in this method is written as:
При этом повышение температуры на 50÷100°С относительно температуры роста кристалла по реакции (3) приводит к переходу от роста GaN к его травлению. Именно этот факт используется в известном способе /2/ для подавления "паразитного" осаждения поликристаллического GaN на поверхностях элементов конструкции реактора.In this case, an increase in temperature by 50–100 ° С relative to the crystal growth temperature by reaction (3) leads to a transition from GaN growth to etching. This fact is used in the known method / 2 / to suppress "parasitic" deposition of polycrystalline GaN on the surfaces of the structural elements of the reactor.
Реактор в известном способе /2/ разбивается на три зоны, имеющие разные температуры: зону источников газов с температурой 800÷900°С, зону смешения газов с температурой 900÷1100°С и зону роста монокристалла с температурой 800÷1000°С. При этом в зоне смешения газов из-за повышенной температуры создаются условия, предотвращающие нежелательное осаждение поликристаллического GaN, а на подложке, расположенной в зоне роста, растет монокристаллический GaN в условиях малого "отрицательного пересыщения".The reactor in the known method / 2 / is divided into three zones having different temperatures: the zone of gas sources with a temperature of 800 ÷ 900 ° C, the zone of mixing of gases with a temperature of 900 ÷ 1100 ° C and the growth zone of a single crystal with a temperature of 800 ÷ 1000 ° C. In this case, in the gas mixing zone, due to the elevated temperature, conditions are created that prevent undesired precipitation of polycrystalline GaN, and single-crystal GaN grows on a substrate located in the growth zone under conditions of small “negative supersaturation”.
По сравнению со способом /1/ известный способ /2/ обладает еще одним преимуществом, заключающимся в подавлении образования частиц (капель) в газовой фазе. Эффект подавления каплеобразования связан с присутствием в системе хлора, который связывает свободный галлий в газовой фазе и предотвращает его конденсацию.Compared with the method / 1 / the known method / 2 / has another advantage, which consists in suppressing the formation of particles (droplets) in the gas phase. The drop suppression effect is associated with the presence of chlorine in the system, which binds free gallium in the gas phase and prevents its condensation.
Данный способ имеет ряд недостатков. Во-первых, рост монокристалла в условиях "отрицательного пересыщения", когда реакция (2) идет в обратном направлении, не может происходить с высокой скоростью. В описании изобретения /2/ сообщается о росте со скоростью 50÷100 микрон/час при понижении температуры в зоне роста на 50÷100°С по сравнению с зоной смешения, что является совершенно недостаточным для промышленного выращивания объемных монокристаллов GaN. Во-вторых, повышенная температура в зоне смешения газов не препятствует нежелательному осаждению поликристаллического GaN на стенках реактора в зоне роста вне подложки.This method has several disadvantages. First, single crystal growth under conditions of “negative supersaturation,” when reaction (2) proceeds in the opposite direction, cannot occur at a high rate. In the description of the invention / 2 /, growth is reported at a rate of 50 ÷ 100 microns / hour with a decrease in temperature in the growth zone by 50 ÷ 100 ° C compared with the mixing zone, which is completely insufficient for the industrial growth of bulk GaN single crystals. Secondly, the elevated temperature in the gas mixing zone does not prevent the undesired deposition of polycrystalline GaN on the walls of the reactor in the growth zone outside the substrate.
В рассмотренном в изобретении /2/ варианте реализации способа рост монокристалла происходит в горизонтальном реакторе с подложкой, расположенной в зоне роста за зоной смешения реагентов, при этом осаждение поликристаллического GaN может происходить на верхней стенке реактора как раз над подложкой. Возможный отрыв частиц от этой стенки и их попадание на растущую поверхность отрицательно влияет на качество кристалла. Таким образом, известный способ /2/, хотя и обеспечивает подавление нежелательного осаждения поликристаллического GaN в большей части реактора, не может быть эффективно реализован при промышленном выращивании объемных кристаллов нитрида галлия, требующем высоких скоростей роста (порядка 500 мкм/час) и предотвращения попадания частиц на растущую поверхность.In the embodiment of the method considered in the invention / 2 /, the single crystal growth occurs in a horizontal reactor with a substrate located in the growth zone behind the mixing zone of the reactants, while polycrystalline GaN can be deposited on the upper wall of the reactor just above the substrate. The possible separation of particles from this wall and their contact with a growing surface adversely affects the quality of the crystal. Thus, the known method / 2 /, although it suppresses unwanted precipitation of polycrystalline GaN in most of the reactor, cannot be effectively implemented in the industrial growth of bulk crystals of gallium nitride, requiring high growth rates (of the order of 500 μm / hour) and to prevent particles from entering on a growing surface.
Задача предлагаемого технического решения - создание способа выращивания монокристаллов нитрида галлия, пригодного для промышленного применения, путем повышения скорости роста монокристаллов нитрида галлия при одновременном повышении качества монокристаллов нитрида галлия путем исключения возможности попадания частиц на ростовую поверхность и повышения стабильности параметров процесса.The objective of the proposed technical solution is to create a method for growing gallium nitride single crystals suitable for industrial use by increasing the growth rate of gallium nitride single crystals while improving the quality of gallium nitride single crystals by eliminating the possibility of particles entering the growth surface and increasing the stability of process parameters.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе выращивания монокристаллов нитрида галлия из смеси газов, включающем подачу к контейнеру с источником галлия хлористого водорода с последующей подачей к поверхности подложки смеси газов, содержащей газообразный хлорид галлия, аммиак и несущий газ, одновременно с подачей хлористого водорода к контейнеру с источником галлия подают несущий газ к дополнительному источнику галлия, а затем подают к поверхности подложки смесь газов, содержащую газообразный хлорид галлия, пары галлия, аммиак и несущий газ, при этом температуру контейнера с источником галлия, в который поступает хлористый водород, поддерживают на уровне не ниже 700°С, температуру дополнительного источника галлия поддерживают в диапазоне 1100°С÷1400°С, а температуру газовой смеси в реакторе и температуру стенок реактора поддерживают на 100°С÷200°С выше, чем температура подложки.The problem is solved due to the fact that in the method of growing single crystals of gallium nitride from a gas mixture, comprising supplying to the container with a source of gallium hydrogen chloride, followed by feeding to the surface of the substrate a mixture of gases containing gaseous gallium chloride, ammonia and carrier gas, simultaneously with the supply of chloride hydrogen to the container with the source of gallium serves carrier gas to an additional source of gallium, and then serves to the surface of the substrate a mixture of gases containing gaseous gallium chloride, gallium vapor, and miak and carrier gas, while the temperature of the container with the gallium source into which the hydrogen chloride enters is maintained at a level of at least 700 ° C, the temperature of the additional gallium source is maintained in the range of 1100 ° C to 1400 ° C, and the temperature of the gas mixture in the reactor and the temperature of the walls of the reactor is maintained at 100 ° C to 200 ° C higher than the temperature of the substrate.
Целесообразно смесь газов подавать к поверхности подложки в направлении противоположном силе тяжести.It is advisable to supply a mixture of gases to the surface of the substrate in the opposite direction of gravity.
Увеличение скорости роста монокристалла достигается в предлагаемом способе за счет параллельного прохождения двух реакций:An increase in the growth rate of a single crystal is achieved in the proposed method due to the parallel passage of two reactions:
Реакция (5) является гораздо более интенсивной из-за ее большего химического сродства, которое, как известно, является термодинамической движущей силой химических реакций. Реакция (4) при типовой температуре выращивания монокристаллов характеризуется химическим сродством:Reaction (5) is much more intense due to its greater chemical affinity, which is known to be the thermodynamic driving force of chemical reactions. Reaction (4) at a typical temperature for growing single crystals is characterized by chemical affinity:
где G - термодинамический потенциал Гиббса.where G is the Gibbs thermodynamic potential.
Реакция (5) при типовой температуре роста характеризуется химическим сродством:Reaction (5) at a typical growth temperature is characterized by chemical affinity:
Таким образом, подача к поверхности подложки одновременно газообразного хлорида галлия и паров галлия позволяет существенно повысить скорость роста кристалла и одновременно сохраняет условия для подавления каплеобразования в газовой фазе за счет присутствия в системе хлора. В предлагаемом способе осаждение поликристаллического нитрида галлия на стенках реактора подавляется за счет повышения температуры смеси газов в реакторе и стенок самого реактора по сравнению с локальной температурой роста монокристалла на подложке до температур, исключающих формирование твердофазных нитридов.Thus, the supply of gaseous gallium chloride and gallium vapors simultaneously to the surface of the substrate can significantly increase the crystal growth rate and at the same time preserve the conditions for suppressing droplet formation in the gas phase due to the presence of chlorine in the system. In the proposed method, the deposition of polycrystalline gallium nitride on the walls of the reactor is suppressed by increasing the temperature of the gas mixture in the reactor and the walls of the reactor itself compared to the local growth temperature of the single crystal on the substrate to temperatures that exclude the formation of solid-phase nitrides.
Температура контейнера с источником галлия (в который поступает хлористый водород) в соответствии с предлагаемым способом должна поддерживаться не ниже 700°С. При меньшей температуре скорость образования газообразного хлорида галлия резко падает и образуются хлориды галлия с более высоким содержанием хлора (GaCl2 и GaCl3), что отрицательно сказывается на скорости роста монокристалла.The temperature of the container with a gallium source (into which hydrogen chloride enters) in accordance with the proposed method should be maintained at least 700 ° C. At lower temperatures, the rate of formation of gaseous gallium chloride drops sharply and gallium chlorides with a higher chlorine content (GaCl 2 and GaCl 3 ) are formed, which negatively affects the growth rate of the single crystal.
Температура дополнительного источника галлия в соответствии с предлагаемым способом должна составлять 1100°С÷1400°С.The temperature of the additional source of gallium in accordance with the proposed method should be 1100 ° C ÷ 1400 ° C.
При температуре ниже 1100°С испарение паров галлия происходит слишком медленно, поэтому практически не позволяет получить заметного повышения скорости роста монокристалла нитрида галлия по сравнению с прототипом /2/.At temperatures below 1100 ° C, the evaporation of gallium vapor occurs too slowly, therefore, it practically does not allow to obtain a noticeable increase in the growth rate of a gallium nitride single crystal compared to the prototype / 2 /.
При увеличении температуры дополнительного источника галлия свыше 1400°С происходит излишний выход паров галлия и, как следствие, нежелательное образование капельных включений в составе смеси газов и их нежелательное осаждение как на стенки реактора, так и на поверхность выращиваемого монокристалла.With an increase in the temperature of the additional gallium source above 1400 ° С, an excessive release of gallium vapors occurs and, as a result, the undesirable formation of droplet inclusions in the gas mixture and their undesirable deposition both on the walls of the reactor and on the surface of the grown single crystal.
Температура газовой смеси в реакторе так же как и температура стенок реактора должна быть на 100÷200°С выше, чем температура подложки. Нижняя граница этого диапазона (100°С) обусловлена необходимостью исключить образование поликристаллической корки на стенках реактора за счет температурного сдвига термодинамического равновесия. Увеличение этой разности температур свыше 200°С нецелесообразно из-за интенсификации свободной конвекции в реакторе, которая может привести к неоднородной доставке компонентов к подложке.The temperature of the gas mixture in the reactor as well as the temperature of the walls of the reactor should be 100 ÷ 200 ° C higher than the temperature of the substrate. The lower limit of this range (100 ° C) is due to the need to exclude the formation of a polycrystalline crust on the walls of the reactor due to the temperature shift of thermodynamic equilibrium. An increase in this temperature difference above 200 ° C is impractical due to the intensification of free convection in the reactor, which can lead to inhomogeneous delivery of components to the substrate.
Подача газовой смеси к поверхности подложки в направлении, противоположном направлению силы тяжести, препятствует попаданию на подложку частиц, которые могут попасть в реактор из сопряженных с ним узлов ростовой установки.The supply of the gas mixture to the surface of the substrate in the direction opposite to the direction of gravity prevents particles that can enter the reactor from the units of the growth unit coupled to it from entering the substrate.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, гдеThe proposed technical solution is illustrated by drawings, where
фиг.1 - зависимость скорости роста монокристалла нитрида галлия от температуры;figure 1 - dependence of the growth rate of a single crystal of gallium nitride on temperature;
фиг.2 - зависимость скорости роста монокристалла нитрида галлия от концентрации галлийсодержащих компонентов в составе смеси газов;figure 2 - dependence of the growth rate of a single crystal of gallium nitride on the concentration of gallium-containing components in the mixture of gases;
фиг.3 - распределение температуры в окрестности подложки, поддерживаемой при температуре 1050°С в процессе роста монокристалла при обтекании ее потоком газа с температурой 1200°С.figure 3 - temperature distribution in the vicinity of the substrate, maintained at a temperature of 1050 ° C during the growth of a single crystal when it flows around a gas stream with a temperature of 1200 ° C.
На основании экспериментальных и расчетных данных, представленных на фиг.1 и фиг.2, можно сделать вывод, что скорость роста монокристаллов из смеси паров Ga и NH3, значительно выше, чем из смеси паров GaCl и NH3 как во всем температурном диапазоне, так и при всех уровнях концентраций компонентов, содержащих галлий.Based on the experimental and calculated data presented in figure 1 and figure 2, we can conclude that the growth rate of single crystals from a mixture of Ga and NH 3 vapor is significantly higher than from a mixture of GaCl and NH 3 vapor as in the entire temperature range, and at all levels of concentrations of components containing gallium.
Таким образом, учитывая изложенные выше аргументы, представленные на фиг.1 и фиг.2 зависимости подтверждают целесообразность выращивания монокристаллов нитрида галлия с применением комплекса компонентов, содержащих галлий.Thus, taking into account the above arguments presented in figure 1 and figure 2 dependencies confirm the feasibility of growing single crystals of gallium nitride using a complex of components containing gallium.
На фиг.3 видно, что практически весь перепад температуры между подложкой и смесью газов концентрируется у поверхности подложки в пограничном слое толщиной порядка 10 мм, так что основная часть газовой смеси и стенки реактора остаются при температуре 1200°С. Таким образом, локальное охлаждение подложки до температуры, при которой происходит рост монокристалла, практически не влияет на температуру смеси газа в основном объеме реактора и на температуру стенок реактора, температура которых в соответствии с предлагаемым способом должна быть на 100°С÷200°С выше, чем температура подложки.Figure 3 shows that almost the entire temperature difference between the substrate and the gas mixture is concentrated near the surface of the substrate in the boundary layer with a thickness of about 10 mm, so that the bulk of the gas mixture and the reactor walls remain at a temperature of 1200 ° C. Thus, local cooling of the substrate to a temperature at which a single crystal grows has practically no effect on the temperature of the gas mixture in the main volume of the reactor and on the temperature of the walls of the reactor, the temperature of which, in accordance with the proposed method, should be 100 ° C to 200 ° C higher than the temperature of the substrate.
Предлагаемый способ был опробован при выращивании монокристаллов нитрида галлия.The proposed method was tested when growing single crystals of gallium nitride.
Выращивание монокристаллов осуществляли в вертикальном реакторе из кварца с внутренним диаметром 120 мм и высотой 1000 мм при атмосферном давлении. Контейнер с источником галлия также был изготовлен из кварца.Single crystals were grown in a vertical quartz reactor with an internal diameter of 120 mm and a height of 1000 mm at atmospheric pressure. The gallium source container was also made of quartz.
Диаметр держателя подложки составлял 60 мм. К держателю была прикреплена подложка диаметром 50 мм. Расстояние от подложки до контейнера с источником галлия составляло 400 мм. Расстояние от подложки до дополнительного источника паров галлия составляло 350 мм.The diameter of the substrate holder was 60 mm. A substrate with a diameter of 50 mm was attached to the holder. The distance from the substrate to the container with the gallium source was 400 mm. The distance from the substrate to the additional gallium vapor source was 350 mm.
К контейнеру с источником галлия подавали хлористый водород, разбавленный несущим газом (аргоном). Расход несущего газа составлял 400÷500 см3/мин. Расход хлористого водорода составлял 30÷50 см3/мин.Hydrogen chloride diluted with a carrier gas (argon) was supplied to a container with a gallium source. The carrier gas flow rate was 400 ÷ 500 cm 3 / min. The consumption of hydrogen chloride was 30 ÷ 50 cm 3 / min.
Одновременно к дополнительному источнику галлия подавали несущий газ (аргон). Расход аргона составлял 1000 см3/мин.At the same time, a carrier gas (argon) was supplied to an additional source of gallium. The argon flow rate was 1000 cm 3 / min.
Подложка нагревалась до 1050°С. Диапазон температур подложки 1000÷1100°С является оптимальным для качественного роста монокристаллического нитрида галлия.The substrate was heated to 1050 ° C. The temperature range of the
Для выравнивания азимутальной неоднородности теплового поля растущего кристалла подложка вращалась со скоростью 5 об/мин.To equalize the azimuthal inhomogeneity of the thermal field of the growing crystal, the substrate rotated at a speed of 5 rpm.
Температура контейнера с источником галлия составляла 800°С, а температура дополнительного источника галлия составляла 1200°С. Температура газовой смеси и стенок реактора превышала температуру подложки на 150°С.The temperature of the container with the gallium source was 800 ° С, and the temperature of the additional gallium source was 1200 ° С. The temperature of the gas mixture and the walls of the reactor exceeded the temperature of the substrate by 150 ° C.
Было выращено 10 кристаллов диаметром 50 мм и высотой 5 мм.10 crystals were grown with a diameter of 50 mm and a height of 5 mm.
Время роста в среднем составляло 10 часов.Growth time averaged 10 hours.
Плотность дислокации полученных монокристаллов была оценена методом травления и составляла 5×106 дислокации на 1 см2.The dislocation density of the obtained single crystals was estimated by etching and amounted to 5 × 10 6 dislocations per 1 cm 2 .
Кристаллографическое качество (блочность) полученных монокристаллов была оценена с помощью дифрактометра рентгеновского ДРОН-4-07. Полуширина кривой качания в ω-сканировании составляла 3÷5 угловых минут.The crystallographic quality (blockiness) of the obtained single crystals was evaluated using a DRON-4-07 X-ray diffractometer. The half-width of the rocking curve in ω-scanning was 3–5 arc minutes.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:
1. P.G.Baranov, E.N.Mokhov, A.O.Ostroumov, M.G.Ramm, M.S.Ramm, V.V.Ratnikov, A.D.Roenkov, Yu.A.Vodakov, A.A.Wolfson, G.V.Saparin, S.Yu.Karpov, D.V.Zimina, Yu.N.Makarov, H.Juergensen. Current status of GaN crystal growth by sublimation sandwich technique. MRS J. Nitride Semicond. Res.3 (1998) 50.1. PGBaranov, ENMokhov, AOOstroumov, MGRamm, MSRamm, VVRatnikov, ADRoenkov, Yu.A. Vodakov, AAWolfson, GVSaparin, S.Yu.Karpov, DVZimina, Yu.N. Makarov, H.Juergensen. Current status of GaN crystal growth by sublimation sandwich technique. MRS J. Nitride Semicond. Res. 3 (1998) 50.
2. US Patent №6,632,725, field.29.06.01, published 14.10.03 "Process for producing an epitaxial layer of gallium nitride by HVPE method".2. US Patent No. 6,632,725, field.29.06.01, published 10/14/03, "Process for producing an epitaxial layer of gallium nitride by HVPE method".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111670/15A RU2315825C1 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Gallium nitride monocrystal growing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111670/15A RU2315825C1 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Gallium nitride monocrystal growing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2315825C1 true RU2315825C1 (en) | 2008-01-27 |
Family
ID=39110015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006111670/15A RU2315825C1 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Gallium nitride monocrystal growing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2315825C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113521953A (en) * | 2021-07-21 | 2021-10-22 | 苏州纳维科技有限公司 | Gallium source recovery unit in tail gas, tail gas processing apparatus and HVPE reactor |
-
2006
- 2006-03-31 RU RU2006111670/15A patent/RU2315825C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113521953A (en) * | 2021-07-21 | 2021-10-22 | 苏州纳维科技有限公司 | Gallium source recovery unit in tail gas, tail gas processing apparatus and HVPE reactor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7435295B2 (en) | Method for producing compound single crystal and production apparatus for use therein | |
| JP5129527B2 (en) | Crystal manufacturing method and substrate manufacturing method | |
| US7695565B2 (en) | Sublimation chamber for phase controlled sublimation | |
| CA2583592C (en) | Process for the production of gan or aigan crystals | |
| JP2005252248A (en) | Method for growing aluminum nitride epitaxial layer and vapor growth apparatus | |
| Ma et al. | Vapor–liquid–solid growth of serrated GaN nanowires: shape selection driven by kinetic frustration | |
| KR100943091B1 (en) | Hydride vapor phase epitaxy equipment for gan single crystal growth | |
| JP6624110B2 (en) | Compound single crystal manufacturing apparatus and compound single crystal manufacturing method | |
| RU2315825C1 (en) | Gallium nitride monocrystal growing method | |
| JP2002068897A (en) | Method and device for growing group iii nitride crystal, the group iii nitride crystal and semiconductor element | |
| JP4053336B2 (en) | Group III nitride crystal production method and group III nitride crystal production apparatus | |
| Bickermann et al. | Vapor transport growth of wide bandgap materials | |
| Siche et al. | Growth of bulk gan from gas phase | |
| US10329687B2 (en) | Method for producing Group III nitride semiconductor including growing Group III nitride semiconductor through flux method | |
| JP2011126777A (en) | Method for producing group xiii metal nitride crystal and method of manufacturing semiconductor device | |
| JP4779848B2 (en) | Group 13 metal nitride crystal manufacturing method and semiconductor device manufacturing method using the same | |
| RU2405867C2 (en) | Method of growing crystals of group iii metal nitrides | |
| JP4075385B2 (en) | Seed crystal of gallium nitride single crystal and growth method thereof | |
| JP5392317B2 (en) | Crystal manufacturing method and crystal growth rate control method | |
| JP2005272258A (en) | Method for producing metal nitride of metal of group 13 of the periodic table and method for producing semiconductor device using the same | |
| JP2008201653A (en) | Method for controlling crystal growth rate, compound crystal, method for producing the crystal, and method for producing semiconductor device | |
| JP3104677B2 (en) | Group III nitride crystal growth equipment | |
| JP2010265178A (en) | Vapor growth apparatus for epitaxial layer | |
| JP2017160106A (en) | Production of aluminum nitride crystal | |
| JP6623736B2 (en) | Compound single crystal manufacturing apparatus and compound single crystal manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20140326 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170401 |