WO2014185302A1 - β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法 - Google Patents

β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2014185302A1
WO2014185302A1 PCT/JP2014/062193 JP2014062193W WO2014185302A1 WO 2014185302 A1 WO2014185302 A1 WO 2014185302A1 JP 2014062193 W JP2014062193 W JP 2014062193W WO 2014185302 A1 WO2014185302 A1 WO 2014185302A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
single crystal
crystal
seed
growing
seed crystal
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/062193
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
公祥 輿
信也 渡辺
Original Assignee
株式会社タムラ製作所
株式会社光波
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社タムラ製作所, 株式会社光波 filed Critical 株式会社タムラ製作所
Priority to EP14797616.1A priority Critical patent/EP2998419A4/en
Priority to US14/890,723 priority patent/US9915009B2/en
Priority to CN201480026184.7A priority patent/CN105229208B/zh
Publication of WO2014185302A1 publication Critical patent/WO2014185302A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/34—Edge-defined film-fed crystal-growth using dies or slits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/36—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides

Definitions

  • the present invention relates to a method cultivation of ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal, as well as to ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal substrate and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 a method of growing a Ga 2 O 3 single crystal by an EFG method is known (see, for example, Patent Document 1). According to the method described in Patent Document 1, a Ga 2 O 3 single crystal is grown from a contact portion with a seed crystal while gradually expanding the width downward, that is, while expanding a shoulder. A wide plate-like crystal can be obtained.
  • Patent Document 1 has a problem that the Ga 2 O 3 single crystal is easily twinned in the step of expanding the shoulder.
  • a wide plate-like seed crystal is used in order to omit the step of expanding the shoulder, there is a strong possibility that a part of the Ga 2 O 3 crystal to be grown is polycrystallized and the crystal quality is deteriorated.
  • one object of the present invention is to provide a method for growing ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal can be obtained ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal having high crystal quality flat . Further, another object is to provide a method for producing a ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal substrate from being a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal grown by growing method described above. Further, another object is to develop new ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal with been ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal grown by growing method described above the seed (seed crystals), the substrate An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal substrate to be processed. Another object is to provide a ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal substrate manufactured by these manufacturing methods.
  • one embodiment of the present invention provides the following [1] to [6] ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal growth methods.
  • [1] a step of contacting a plate-shaped seed crystal Ga 2 O 3 KeiTorueki, pulling the seed crystal, the crystal of the seed said Ga 2 O 3 KeiTorueki evaporant adhered to the main surface of the crystal
  • a plate-like ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal having a main surface intersecting with the (100) plane so as not to take over information, and growing the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal is a flat single crystal having a (101) plane, a ( ⁇ 201) plane, or a (001) plane as a main surface. Method for growing ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal.
  • another aspect of the present invention provides a method for producing a ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal substrate of the following [7] and [8].
  • [8] A step of processing the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal according to any one of [1] to [3] into a second seed crystal, and a second process using the second seed crystal.
  • another aspect of the present invention provides the following [9] and [10] ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal substrates.
  • According to the present invention can provide a method for growing ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal can be obtained ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal having high crystal quality flat. Further, it is possible to provide a method of manufacturing a ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal substrate from being a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal grown by growing method described above. Further, a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal grown by the above-described growth method is used as a seed (seed crystal) to grow a new ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal and process it into a substrate. A method for manufacturing a Ga 2 O 3 -based single crystal substrate can be provided. In addition, a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate manufactured by these manufacturing methods can be provided.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of a part of the EFG crystal manufacturing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state during growth of a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal.
  • FIG. 3 shows a unit cell of a ⁇ -Ga 2 O 3 based crystal.
  • FIG. 4A shows a step of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the first embodiment.
  • FIG. 4B shows a step of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the first embodiment.
  • FIG. 4C shows a step of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the first embodiment.
  • FIG. 4A shows a step of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the first embodiment.
  • FIG. 4B shows a step of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the first embodiment.
  • FIG. 4C shows a step of growing the ⁇
  • FIG. 5A shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal without performing necking as a comparative example.
  • FIG. 5B shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal without performing necking as a comparative example.
  • FIG. 5C shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal without performing necking as a comparative example.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view perpendicular to the b-axis of a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal having a (001) principal plane orientation.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view perpendicular to the b-axis of a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal having a (001) principal plane orientation.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view perpendicular to the b-axis of a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal having a principal surface with a (001) plane orientation.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view perpendicular to the b-axis of a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal having a principal surface with a plane orientation of ( ⁇ 201).
  • FIG. 7B is a cross-sectional view perpendicular to the b-axis of a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal whose principal surface has a plane orientation of ( ⁇ 201).
  • FIG. 7C is a cross-sectional view perpendicular to the b-axis of a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal having a principal surface with a plane orientation of ( ⁇ 201).
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a photograph of a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate manufactured from the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal according to the first embodiment.
  • FIG. 10A shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the second embodiment.
  • FIG. 10B shows a step of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the second embodiment.
  • FIG. 10C shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the second embodiment.
  • FIG. 11 shows a modification of the step of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal according to the second embodiment.
  • FIG. 12A shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the third embodiment.
  • FIG. 12B shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the third embodiment.
  • FIG. 12C shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the third embodiment.
  • FIG. 13A shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13B shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13C shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14A shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14B shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14C shows a step of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of a part of the EFG crystal manufacturing apparatus according to the present embodiment.
  • the EFG crystal manufacturing apparatus 10 includes a crucible 13 that receives a Ga 2 O 3 melt 12, a die 14 that has a slit 14 a installed in the crucible 13, and a crucible 13 that excludes an opening 14 b of the slit 14 a.
  • a lid 15 that closes the upper surface, a seed crystal holder 21 that holds a plate-like ⁇ -Ga 2 O 3 -based seed crystal (hereinafter referred to as “seed crystal”) 20, and a seed crystal holder 21 that can be moved up and down.
  • seed crystal a plate-like ⁇ -Ga 2 O 3 -based seed crystal
  • the crucible 13 contains a Ga 2 O 3 melt 12 obtained by dissolving Ga 2 O 3 powder.
  • the crucible 13 is made of a metal material such as iridium having heat resistance that can accommodate the Ga 2 O 3 melt 12.
  • the die 14 has a slit 14a for raising the Ga 2 O 3 melt 12 by capillary action.
  • the lid 15 prevents the high-temperature Ga 2 O 3 melt 12 from evaporating from the crucible 13 and further prevents the vapor of the Ga 2 O 3 melt 12 from adhering to a portion other than the upper surface of the slit 14a. .
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state during growth of a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal.
  • the main surface 20 a is a main surface of the plate-like seed crystal 20, and the side surface 20 b is a surface that intersects the main surface 20 a of the plate-like seed crystal 20.
  • the main surface 26a is the main surface of the plate-like portion of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25, and the side surface 26b is on the main surface 26a of the plate-like portion of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25. It is a crossing surface.
  • the crystal orientation of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is equal to the crystal orientation of the seed crystal 20, for example, the main surface 20a of the seed crystal 20 and the main surface 26a of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 are parallel.
  • the side surface 20b of the seed crystal 20 and the side surface 26b of the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25 are parallel.
  • a ⁇ -Ga 2 O 3 -based substrate is formed by cutting a flat plate portion of the grown ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25, the desired main surface of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based substrate
  • the plane orientation of the main surface 26a of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is made to coincide with the orientation.
  • the plane orientation of the main surface 26a is set to (101).
  • the direction perpendicular to the growth direction of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 and parallel to the main surface 26a is the width direction w, and the width parallel to the thickness direction of the plate-like ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25
  • a direction orthogonal to the direction w is defined as a thickness direction t.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25 and the seed crystal 20 are a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal, or Cu, Ag, Zn, Cd, Al, In, Si, Ge, Sn, Mg, Nb, Fe. It is a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal to which an element such as is added.
  • FIG. 3 shows a unit cell of a ⁇ -Ga 2 O 3 based crystal.
  • a unit cell 2 in FIG. 3 is a unit cell of a ⁇ -Ga 2 O 3 based crystal.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal has a strong cleaving property in the (100) plane, and twins having the (100) plane as a twin plane (symmetric plane) are likely to occur in the course of crystal growth. Therefore, in order to cut out as large as possible substrates from ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25, so as to be parallel to the growth direction (100) plane is ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25, beta-Ga 2 It is preferable to grow the O 3 single crystal 25 in the b-axis direction.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown in a nitrogen atmosphere or a mixed atmosphere of nitrogen and oxygen.
  • the seed crystal 20 is lowered, and the inside of the slit 14a of the die 14 is brought into contact with the Ga 2 O 3 melt 12 that has been raised to the opening 14b by capillary action.
  • a plate-like ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown.
  • the crystal information such as the crystal orientation of the evaporated substance of the Ga 2 O 3 melt 12 adhering to the seed crystal 20 is not carried over to the flat part of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25. Then, a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown. Since the crystal orientation of the evaporant attached to the seed crystal 20 is different from the crystal orientation of the seed crystal 20, the crystal information from the seed crystal 20 of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 and the crystal from the evaporant are crystallized. This is because the crystal orientation of the portion where information is attracted is different and polycrystallization or twinning of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 occurs.
  • 4A to 4C show a process of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the first embodiment.
  • 4A to 4C are side views seen from a direction parallel to the width direction w.
  • a tabular seed crystal 20 that does not contain twins is prepared.
  • the width in the width direction w of the seed crystal 20 is set to the width direction w of the die 14. It is preferable that the width is equal to or greater than the width (the width in the longitudinal direction of the die 14).
  • the seed crystal 20 is lowered to approach the Ga 2 O 3 melt 12 on the surface of the die 14.
  • the evaporated material 23 of the Ga 2 O 3 melt 12 is attached to the seed crystal 20.
  • the descending speed of the seed crystal 20 is, for example, 5 mm / min.
  • the seed crystal 20 is brought into contact with the Ga 2 O 3 melt 12 and then pulled up.
  • the standby time until the seed crystal 20 is pulled after contacting the seed crystal 20 with the Ga 2 O 3 melt 12 is preferably long to some extent in order to stabilize the temperature and prevent thermal shock, for example, 1 min or more.
  • the evaporant 23 on the bottom surface of the seed crystal 20 melts in the Ga 2 O 3 melt 12 when the seed crystal 20 contacts the Ga 2 O 3 melt 12.
  • the width in the thickness direction t is narrowed (necking) while the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown.
  • the growth of the portion 25b that inherits the crystal information of the evaporant 23 on the main surface 20a of the ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal 25 is interrupted in the vicinity of the seed crystal 20, and the portion that inherits the crystal information of the seed crystal 20 Only 25a continues to grow.
  • the width in the thickness direction t of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 it is preferable to narrow the width in the thickness direction t of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 by 100 ⁇ m (one side 50 ⁇ m) or more.
  • the width in the width direction w of the seed crystal 20 is equal to or greater than the width in the width direction w of the die 14, the evaporant 23 on the side surface 20 b of the seed crystal 20 does not contact the Ga 2 O 3 melt 12. Crystal information of the evaporant 23 is not carried over to the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25.
  • the evaporant 23 on the side surface 20b of the seed crystal 20 comes into contact with the Ga 2 O 3 melt 12, when necking in the width direction w is not performed, the evaporant 23 on the side surface 20b of the seed crystal 20
  • the growth of the portion that has inherited the crystal information is not interrupted, but since the shoulder expansion in the width direction w is not performed in the subsequent process, the volume of this portion does not increase, and this does not cause a big problem.
  • Necking in the present embodiment is performed by controlling the temperature of the shape of the free surface (meniscus) of the Ga 2 O 3 melt 12 pulled up to the seed crystal 20 by surface tension. Specifically, the narrower the width, the higher the temperature of the Ga 2 O 3 melt 12 is increased.
  • the temperature of the surface intersecting the thickness direction t of the Ga 2 O 3 -based melt 12 is set to the width direction.
  • the seed crystal 20 is pulled up in a state where the temperature is higher than the surface temperature intersecting w.
  • evaporant is deposited on the flat portion of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25.
  • the main purpose is to prevent the inclusion of the portion 25b that inherits the crystal information of 23.
  • the shoulder is expanded in the thickness direction t while the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown. At this time, the shoulder is not expanded in the width direction w of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25.
  • the seed crystal 20 is pulled up while gradually lowering the temperature, and shoulder expansion is started.
  • the thickness is increased until the thickness of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 becomes equal to the width of the die 14 in the short direction.
  • Spread shoulder in direction t It is preferable that the temperature is gradually lowered until shoulder expansion starts on the entire surface intersecting the thickness direction t.
  • the temperature is decreased at 1 ° C./min, After the increase rate exceeds 2000 mg / min, the temperature decrease rate is changed to 0.15 ° C./min and lowered by 5 ° C., and then the temperature is kept constant.
  • the temperature is lowered at 1 ° C./min, After the increase rate exceeds 2400 mg / min, the temperature decrease rate is changed to 0.15 ° C./min and lowered by 5 ° C., and then the temperature is kept constant.
  • the growth of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is continued until the desired size is reached. Since the growth of at least the portion 25b that inherits the crystal information of the evaporant 23 on the main surface 20a of the seed crystal 20 is interrupted before the shoulder expansion, the flat plate formed after the shoulder expansion of the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25 The shaped portion contains no or almost no portion that inherits the crystal information of the evaporant 23.
  • FIGS. 5A to 5C show a process of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal without performing necking as a comparative example.
  • the seed crystal 20 is lowered to approach the Ga 2 O 3 melt 12 on the surface of the die 14.
  • the evaporated material 23 of the Ga 2 O 3 melt 12 is attached to the seed crystal 20.
  • the seed crystal 20 is brought into contact with the Ga 2 O 3 melt 12 and then pulled up.
  • necking is not performed.
  • the growth of the portion 25b that inherits the crystal information of the evaporant 23 of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is not interrupted.
  • the shoulder is expanded in the thickness direction t while the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown.
  • the portion 25b is included in the flat portion of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25. Therefore, compared with the case of the present embodiment shown in FIG. 4C, the volume of the portion 25a is reduced, and when the substrate is cut out from the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25, the diameter of the substrate is reduced. End up.
  • FIG. 6A to 6C are cross-sectional views perpendicular to the b-axis of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 in which the surface orientation of the main surface 26a is (001).
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 before shoulder expansion.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 after the shoulders are expanded in the thickness direction t as in the present embodiment.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 after expanding the shoulder in the width direction w as a comparative example.
  • the (100) plane including the corner of the contour before the shoulder expansion tends to be a twin plane. 6B and 6C, the (100) plane extending from the square corner shown in FIG.
  • the volume of the portion separated from the central body by the twin plane 27 is greater when the shoulder is expanded in the thickness direction t than when the shoulder is expanded in the width direction w. Is small.
  • a substrate is cut out from the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25
  • the portion including the twin plane 27 is cut out, it cannot be used as the substrate.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 whose shoulder is widened in the width direction w shown in FIG. Recognize.
  • FIG. 7A to 7C are cross-sectional views perpendicular to the b-axis of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 in which the surface orientation of the main surface 26a is ( ⁇ 201).
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 before shoulder expansion.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 after the shoulders are expanded in the thickness direction t as in the present embodiment.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view of the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 after expanding the shoulder in the width direction w as a comparative example.
  • the thickness direction t is larger than that when the shoulder is widened in the width direction w.
  • the shoulder is widened, the volume of the portion separated from the central body by the twin plane 27 becomes smaller. That is, the volume of the portion that cannot be cut out as a substrate can be reduced, and the volume of the portion that can be cut out as a substrate can be increased.
  • a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 having a main surface parallel to the b-axis as in the (001) plane, ( ⁇ 201) plane, (101) is grown in the b-axis direction.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal substrate. Hereinafter, this flowchart will be described.
  • annealing is performed for the purpose of relaxing thermal strain and improving electrical characteristics during the growth of the single crystal (Ste S1).
  • the atmosphere is preferably a nitrogen atmosphere, but may be another inert atmosphere such as argon or helium.
  • the annealing holding temperature is preferably 1400 to 1600 ° C.
  • the annealing time at the holding temperature is preferably about 6 to 10 hours.
  • step S2 cutting is performed using a diamond blade (step S2).
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is fixed to the carbon stage via thermal wax.
  • a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 fixed on a carbon stage is set in a cutting machine, and cutting is performed.
  • the blade particle size is preferably about # 200 to # 600 (specified by JISB4131), and the cutting speed is preferably about 6 to 10 mm per minute.
  • heat is applied to remove the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 from the carbon stage.
  • the edge of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is processed into a round shape using an ultrasonic processing machine or a wire electric discharge machine (step S3). It is also possible to form an orientation flat at a desired location on the edge.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 processed into a round shape is sliced to a thickness of about 1 mm by a multi-wire saw to obtain a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate (step S4).
  • slicing can be performed at a desired offset angle.
  • the wire saw is preferably a fixed abrasive type.
  • the slicing speed is preferably about 0.125 to 0.3 mm per minute.
  • annealing is performed on the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate for the purpose of relaxing the processing strain, improving the electrical characteristics, and improving the transparency (step S5).
  • Annealing is performed in an oxygen atmosphere when the temperature is raised, and annealing is performed while switching to a nitrogen atmosphere while the temperature is maintained after the temperature is raised.
  • the atmosphere during the temperature holding may be another inert atmosphere such as argon or helium.
  • the holding temperature is preferably 1400 to 1600 ° C.
  • the edge of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate is chamfered (beveled) at a desired angle (step S6).
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate is ground using a diamond grinding wheel until a desired thickness is obtained (step S7).
  • the grain size of the grindstone is preferably about # 800 to 1000 (specified by JISB4131).
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate is polished using a polishing platen and diamond slurry until the desired thickness is reached (step S8).
  • the polishing surface plate is preferably made of a metal or glass material.
  • the particle size of the diamond slurry is preferably about 0.5 ⁇ m.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate is polished until flatness at the atomic level is obtained (step S9).
  • the polishing cloth is preferably made of nylon, silk fiber, urethane or the like. It is preferable to use colloidal silica for the slurry.
  • the average roughness of the main surface of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate after the CMP process is about Ra 0.05 to 0.1 nm.
  • FIG. 9 is a photograph of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate 40 manufactured from the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 by the above process. Since the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate 40 does not contain twins and has excellent flatness on the main surface, the “ ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate 40 under the transparent ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate 40 is visible. No discontinuity or distortion is observed in the characters of 2 O 3 ′′.
  • a seed crystal is cut out from the grown ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25, a new ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal is grown using the seed crystal, and the new ⁇ -Ga 2 O 3 A ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrate may be manufactured from the single crystal.
  • the seed crystal 20 and the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 are separated, and ⁇ -Ga 2 O
  • the 3- system single crystal 25 is cut with a width of 20 to 40 mm along a direction perpendicular to the growth direction.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is fixed to the carbon stage via thermal wax.
  • a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 fixed to a carbon stage is set in a cutting machine, and cutting is performed using a diamond blade.
  • the particle size of the diamond blade is preferably about # 200 to # 600 (specified by JISB4131), and the cutting speed is preferably about 6 to 10 mm per minute.
  • the separated seed crystal 20 and the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 cut at a width of 20 to 40 mm along the direction perpendicular to the growth direction are removed from the carbon stage by heating.
  • Each of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystals 25 cut to a width of 20 to 40 mm becomes a new seed crystal (hereinafter referred to as a second seed crystal).
  • a new ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal (hereinafter referred to as a second ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal) using a second seed crystal by a normal single crystal growth method, for example, a normal EFG method. Called).
  • a normal single crystal growth method for example, a normal EFG method. Called.
  • the second ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal is grown without expanding the shoulder in the width direction. It is preferable.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in a method for preventing a flat portion of a ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal from including a portion that inherits crystal information of an evaporant. . Note that the description of the same points as in the first embodiment will be omitted or simplified.
  • 10A to 10C show a process of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal according to the second embodiment.
  • 10A to 10C are side views seen from a direction parallel to the width direction w.
  • a seed crystal 20 similar to that of the first embodiment is prepared.
  • the seed crystal 20 is lowered, and one main surface 20a near the bottom is brought into contact with the edge of the die 14 and melted. Subsequently, the same processing is performed on the other main surface 20a. As a result, the evaporant 23 on the main surface 20a near the bottom of the seed crystal 20 is removed.
  • the seed crystal 20 is brought into contact with the Ga 2 O 3 melt 12 on the surface of the die 14 and then pulled up. At this time, since the evaporant 23 on the main surface 20a near the bottom of the seed crystal 20 is removed, the evaporant 23 on the main surface 20a of the seed crystal 20 is transferred to the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25. The portion that inherits the crystal information is not formed.
  • the evaporated material 23 on the side surface 20b of the seed crystal 20 may not be removed.
  • the evaporant 23 on the side surface 20 b of the seed crystal 20 does not contact the Ga 2 O 3 melt 12. Crystal information of the evaporant 23 is not carried over to the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25.
  • the portion in which the crystal information of the evaporant 23 is taken over by the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is not increase, which is not a big problem.
  • the shoulder is expanded in the thickness direction t while the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown. At this time, the shoulder is not expanded in the width direction w of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25.
  • the growth of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is continued until the desired size is reached. Since at least a portion inheriting the crystal information of the evaporant 23 on the main surface 20a of the seed crystal 20 is not formed, the plate-like portion formed after the shoulder expansion of the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25 is The part which inherited 23 crystal information is not included at all or almost.
  • the method of making a ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal substrate from the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is the same as the first embodiment.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is processed into a second seed crystal, and the second ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal grown using the second seed crystal is transformed into ⁇ -Ga 2 O.
  • the method for manufacturing the 3- system single crystal substrate is also the same as in the first embodiment.
  • FIG. 11 shows a modification of the step of growing the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal according to the second embodiment.
  • the evaporant 23 on the main surface 20 a near the bottom of the seed crystal 20 is removed using a specialized tool 28.
  • the instrument 28 is composed of, for example, two linear members, and the seed crystal 20 is lowered to bring the principal surfaces 20a on both sides near the bottom into contact with the edges of the instrument 28 and melt.
  • the evaporant 23 on the main surface 20a near the bottom of the seed crystal 20 is removed. Subsequent steps are the same as those in the second embodiment.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in the method for preventing the flat portion of the ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal from including a portion that inherits the crystal information of the evaporated material. . Note that the description of the same points as in the first embodiment will be omitted or simplified.
  • 12A to 12C show a process of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the third embodiment.
  • 12A to 12C are side views seen from a direction parallel to the width direction w.
  • a seed crystal 20 similar to that of the first embodiment is prepared.
  • the die 29 of the present embodiment has a convex shape in which a portion including the opening 29b of the slit 29a on the upper surface protrudes, and the width of the convex portion 29c in the thickness direction t is the thickness of the seed crystal 20. It is below the width in the vertical direction t.
  • the seed crystal 20 is lowered to approach the Ga 2 O 3 melt 12 on the surface of the die 29.
  • the evaporated material 23 of the Ga 2 O 3 melt 12 is attached to the seed crystal 20.
  • the seed crystal 20 is brought into contact with the Ga 2 O 3 melt 12 on the surface of the convex portion 29c and then pulled up.
  • the width in the thickness direction t of the convex portion 29c is equal to or smaller than the width in the thickness direction t of the seed crystal 20, and the seed crystal 20 contacts only the Ga 2 O 3 melt 12 on the surface of the convex portion 29c. Therefore, the evaporant 23 on the main surface 20 a of the seed crystal 20 does not contact the Ga 2 O 3 melt 12. For this reason, the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is not formed with a portion that inherits the crystal information of the evaporant 23 on the main surface 20a of the seed crystal 20.
  • the evaporant 23 on the side surface 20 b of the seed crystal 20 does not contact the Ga 2 O 3 melt 12.
  • the crystal information of the evaporant 23 is not inherited by the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25.
  • the portion in which the crystal information of the evaporant 23 is taken over by the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 since the shoulder expansion in the width direction w is not performed in the subsequent process, the volume of this portion does not increase, which is not a big problem.
  • the shoulder is expanded in the thickness direction t while the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown.
  • the pulling speed and temperature are controlled, and the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is grown also from the Ga 2 O 3 melt 12 in the regions on both sides of the convex portion 29 c on the surface of the die 29.
  • the shoulder of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is not widened in the width direction w.
  • the growth of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is continued until the desired size is reached. Since at least a portion inheriting the crystal information of the evaporant 23 on the main surface 20a of the seed crystal 20 is not formed, the plate-like portion formed after the shoulder expansion of the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25 is The part which inherited 23 crystal information is not included at all or almost.
  • the method of making a ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal substrate from the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is the same as the first embodiment.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is processed into a second seed crystal, and the second ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal grown using the second seed crystal is transformed into ⁇ -Ga 2 O.
  • the method for manufacturing the 3- system single crystal substrate is also the same as in the first embodiment.
  • the fourth embodiment is different from the first embodiment in a method for preventing a flat portion of a ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal from including a portion that inherits crystal information of an evaporant. . Note that the description of the same points as in the first embodiment will be omitted or simplified.
  • FIGS. 14A to 14C show a process of growing a ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal according to the fourth embodiment.
  • 13A to 13C and FIGS. 14A to 14C are side views seen from a direction parallel to the width direction w.
  • a seed crystal 20 similar to that of the first embodiment is prepared.
  • the die 30 of the present embodiment has a slit 30a.
  • the die 30 preferably has a plurality of slits 30a for reasons described later.
  • the seed crystal 20 is lowered to approach the Ga 2 O 3 melt 12 on the surface of the die 30.
  • the evaporated material 23 of the Ga 2 O 3 melt 12 is attached to the seed crystal 20.
  • the seed crystal 20 is brought into contact with the Ga 2 O 3 melt 12 on the surface of the die 30.
  • the evaporated material 23 on one main surface 20 a of the seed crystal 20 is slid to a position where it does not contact the die 30. . At this time, it is preferable to slide the seed crystal 20 almost horizontally.
  • the seed crystal 20 is pulled up. At this time, crystals grow from the evaporated material 23 on the main surface 20a in contact with the die 30 to form a portion 25b that inherits the crystal information of the evaporated material 23, but on the main surface 20a that does not contact the die 30. Crystals do not grow from the evaporant 23.
  • the distance for pulling up the seed crystal 20 is several millimeters, for example.
  • the position where the portion 25b does not contact the die 30 (evaporant 23 on the other main surface 20a of the seed crystal 20).
  • the seed crystal 20 is pulled up.
  • the growth of the portion 25b is interrupted.
  • the distance which pulls up the seed crystal 20 is several millimeters, for example.
  • the die 30 is slid up to the vicinity of the center in the thickness direction t and then lifted to grow the ⁇ -Ga 2 O 3 -based single crystal 25 while increasing the thickness direction t.
  • Spread your shoulders Note that the shoulder of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is not widened in the width direction w.
  • the growth of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is continued until the desired size is reached. Since at least a portion inheriting the crystal information of the evaporant 23 on the main surface 20a of the seed crystal 20 is not formed, the plate-like portion formed after the shoulder expansion of the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25 is The part which inherited 23 crystal information is not included at all or almost.
  • the seed crystal 20 is positioned directly above the slit 30a in order to efficiently grow the crystal when the seed crystal 20 is pulled up.
  • the slits 30a are arranged in a wide range, and the die 30 preferably has a plurality of slits 30a.
  • the seed crystal 20 may be positioned immediately above the at least one slit 30a.
  • the seed crystal 20 is separated from the surface of the die 30, and the crystal grows from the evaporant 23 on both main surfaces 20a of the seed crystal 20. Even in the case where the seed crystal 20 is slid to a position where the evaporant 23 on the one main surface 20a deviates from the region directly above the die 30, the die 30 is processed as shown in FIG. 14B. It is possible to interrupt the crystal growth of the portion that has inherited the information of the evaporant 23 at a position deviated from the region directly above the region.
  • the seed crystal 20 is pulled up at least once at a position where the vaporized material 23 on one main surface 20a of the seed crystal 20 deviates from the region directly above the die 30, and the other main surface 20a is further pulled.
  • the seed crystal 20 may be pulled up at least once at a position where the upper evaporant 23 deviates from the region directly above the die 30.
  • the method of making a ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal substrate from the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is the same as the first embodiment.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 is processed into a second seed crystal, and the second ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal grown using the second seed crystal is transformed into ⁇ -Ga 2 O.
  • the method for manufacturing the 3- system single crystal substrate is also the same as in the first embodiment.
  • a flat ⁇ -Ga 2 O 3 system single unit is used so that crystal information of the evaporated material 23 of the Ga 2 O 3 melt 12 adhering to the seed crystal 20 is not inherited.
  • the crystal 25 it is possible to suppress twinning and polycrystallization of the flat plate-like portion formed after the shoulder expansion of the ⁇ -Ga 2 O 3 based single crystal 25. Therefore, it is possible to produce a large ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal substrate of the area from the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25.
  • the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25 having the main surface 26a intersecting with the (100) plane having a strong cleavage is expanded by extending the shoulder of the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal only in the thickness direction t.
  • the volume of the part divided by the twin planes generated by shoulder expansion can be reduced, and the volume of the part that can be cut out as a substrate can be increased. Therefore, a large number of ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal substrates can be cut out from the ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal 25.
  • a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal is grown using the EFG method
  • other growth methods may be used.
  • a pulling-down method such as a micro PD (pulling-down) method may be used.
  • a ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal may be grown by applying a die having a slit like the die 14 of this embodiment to the Bridgman method.
  • the method development of ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal can be obtained crystal quality high tabular ⁇ -Ga 2 O 3 single crystal, and the ⁇ -Ga 2 O 3 system single crystal substrate and a manufacturing method thereof provide.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

　結晶品質の高い平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を得ることができるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法を提供する。　一実施の形態において、平板状の種結晶２０をＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させる工程と、種結晶２０を引き上げ、種結晶２０の主面に付着したＧａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３の結晶情報を引き継がないように、（１００）面と交わる主面２６ａを有する平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させる工程と、を含み、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させるときに、厚さ方向ｔにのみβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩を広げる、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成方法を提供する。

Description

β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法
　本発明は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法に関する。
　従来、ＥＦＧ法によりＧａ２Ｏ３単結晶を成長させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された方法によれば、Ｇａ２Ｏ３単結晶を種結晶との接触部分から下方向に徐々に幅を広げながら、すなわち肩を広げながら成長させることにより、種結晶よりも幅の大きな平板状の結晶を得ることができる。
特開２００６－３１２５７１号公報
　しかし、特許文献１に開示された方法には、肩を広げる工程においてＧａ２Ｏ３単結晶が双晶化し易いという問題がある。また、肩を広げる工程を省くために幅の広い平板状の種結晶を用いる場合、成長させるＧａ２Ｏ３結晶の一部の多結晶化や、結晶品質の低下が発生するおそれが強い。
　したがって、本発明の目的の１つは、結晶品質の高い平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を得ることができるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法を提供することである。また、他の目的は、前述の育成方法により育成されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶からのβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供することにある。また、他の目的は、前述の育成方法により育成されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶をシード（種結晶）に用いて新たなβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成し、基板に加工する、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供することにある。また、他の目的は、これらの製造方法により製造されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を提供することにある。
　本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］～［６］のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法を提供する。
［１］平板状の種結晶をＧａ２Ｏ３系融液に接触させる工程と、前記種結晶を引き上げ、前記種結晶の主面に付着した前記Ｇａ２Ｏ３系融液の蒸発物の結晶情報を引き継がないように、（１００）面と交わる主面を有する平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程と、を含み、前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させるときに、厚さ方向にのみβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の肩を広げる、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
［２］前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶をｂ軸方向に成長させる、前記［１］に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
［３］前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶は、（１０１）面、（－２０１）面、又は（００１）面を主面とする平板状の単結晶である、前記［２］に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
［４］厚さ方向のネッキングにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、前記［１］～［３］のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
［５］前記種結晶の底部近傍の前記主面上の前記蒸発物を除去した後に前記種結晶を前記Ｇａ２Ｏ３系融液に接触させることにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、前記［１］～［３］のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
［６］前記種結晶の前記主面上の前記蒸発物をＧａ２Ｏ３系融液に接触させずに、前記種結晶を前記Ｇａ２Ｏ３系融液に接触させることにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、前記［１］～［３］のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
　また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、下記［７］、［８］のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供する。
［７］前記［１］～［３］のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶をβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に加工する、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法。
［８］前記［１］～［３］のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を第２の種結晶に加工する工程と、前記第２の種結晶を用いて第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成する工程と、前記第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶をβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に加工する工程と、を含むβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法。
　また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、下記［９］、［１０］のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を提供する。
［９］前記［７］に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法により製造されるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板。
［１０］前記［８］に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法により製造されるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板。
　本発明によれば、結晶品質の高い平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を得ることができるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法を提供することができる。また、前述の育成方法により育成されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶からのβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供することができる。また、前述の育成方法により育成されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶をシード（種結晶）に用いて新たなβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成し、基板に加工する、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法を提供することができる。また、これらの製造方法により製造されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を提供することができる。
図１は、本実施の形態に係るＥＦＧ結晶製造装置の一部の垂直断面図である。 図２は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長中の様子を表す斜視図である。 図３は、β－Ｇａ２Ｏ３系結晶の単位格子を示す。 図４Ａは、第１の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図４Ｂは、第１の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図４Ｃは、第１の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図５Ａは、比較例としてネッキングを行なわずにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図５Ｂは、比較例としてネッキングを行なわずにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図５Ｃは、比較例としてネッキングを行なわずにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図６Ａは、主面の面方位が（００１）であるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶のｂ軸に垂直な断面図である。 図６Ｂは、主面の面方位が（００１）であるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶のｂ軸に垂直な断面図である。 図６Ｃは、主面の面方位が（００１）であるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶のｂ軸に垂直な断面図である。 図７Ａは、主面の面方位が（－２０１）であるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶のｂ軸に垂直な断面図である。 図７Ｂは、主面の面方位が（－２０１）であるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶のｂ軸に垂直な断面図である。 図７Ｃは、主面の面方位が（－２０１）であるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶のｂ軸に垂直な断面図である。 図８は、第１の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造工程の一例を表すフローチャートである。 図９は、第１の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶から製造されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の写真である。 図１０Ａは、第２の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１０Ｂは、第２の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１０Ｃは、第２の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１１は、第２の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程の変形例を表す。 図１２Ａは、第３の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１２Ｂは、第３の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１２Ｃは、第３の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１３Ａは、第４の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１３Ｂは、第４の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１３Ｃは、第４の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１４Ａは、第４の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１４Ｂは、第４の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。 図１４Ｃは、第４の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
〔第１の実施の形態〕
　図１は、本実施の形態に係るＥＦＧ結晶製造装置の一部の垂直断面図である。このＥＦＧ結晶製造装置１０は、Ｇａ２Ｏ３系融液１２を受容するルツボ１３と、このルツボ１３内に設置されたスリット１４ａを有するダイ１４と、スリット１４ａの開口部１４ｂを除くルツボ１３の上面を閉塞する蓋１５と、平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系種結晶（以下、「種結晶」という）２０を保持する種結晶保持具２１と、種結晶保持具２１を昇降可能に支持するシャフト２２とを有する。
　ルツボ１３は、Ｇａ２Ｏ３系粉末を溶解させて得られたＧａ２Ｏ３系融液１２を収容する。ルツボ１３は、Ｇａ２Ｏ３系融液１２を収容しうる耐熱性を有するイリジウム等の金属材料からなる。
　ダイ１４は、Ｇａ２Ｏ３系融液１２を毛細管現象により上昇させるためのスリット１４ａを有する。
　蓋１５は、ルツボ１３から高温のＧａ２Ｏ３系融液１２が蒸発することを防止し、さらにスリット１４ａの上面以外の部分にＧａ２Ｏ３系融液１２の蒸気が付着することを防ぐ。
　図２は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長中の様子を表す斜視図である。
　主面２０ａは、平板状の種結晶２０の主面であり、側面２０ｂは、平板状の種結晶２０の主面２０ａに交わる面である。主面２６ａは、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分の主面であり、側面２６ｂは、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分の主面２６ａに交わる面である。
　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の結晶方位は種結晶２０の結晶方位と等しく、例えば、種結晶２０の主面２０ａとβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の主面２６ａは平行であり、種結晶２０の側面２０ｂとβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の側面２６ｂは平行である。
　成長させたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分を切り出してβ－Ｇａ２Ｏ３系基板を形成する場合は、β－Ｇａ２Ｏ３系基板の所望の主面の面方位にβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の主面２６ａの面方位を一致させる。例えば、（１０１）面を主面とするβ－Ｇａ２Ｏ３系基板を形成する場合は、主面２６ａの面方位を（１０１）とする。
　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の成長方向に垂直かつ主面２６ａに平行な方向を幅方向ｗ、平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の厚さ方向に平行な、幅方向ｗに直交する方向を厚さ方向ｔとする。
　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５及び種結晶２０は、β－Ｇａ２Ｏ３単結晶、又は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｆｅ等の元素が添加されたβ－Ｇａ２Ｏ３単結晶である。
　図３は、β－Ｇａ２Ｏ３系結晶の単位格子を示す。図３中の単位格子２がβ－Ｇａ２Ｏ３系結晶の単位格子である。β－Ｇａ２Ｏ３系結晶は単斜晶系に属するβ-ガリア構造を有し、不純物を含まないβ－Ｇａ２Ｏ３結晶の典型的な格子定数はａ０＝１２．２３Å、ｂ０＝３．０４Å、ｃ０＝５．８０Å、α＝γ＝９０°、β＝１０３．８°である。
　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶は、（１００）面における劈開性が強く、結晶成長の肩広げの過程で（１００）面を双晶面（対称面）とする双晶が生じやすい。そのため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からなるべく大きな基板を切り出すために、（１００）面がβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の成長方向に平行になるように、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させることが好ましい。
　以下に、本実施の形態のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成方法の一例について述べる。
　例えば、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成は、窒素雰囲気又は窒素と酸素の混合雰囲気下で行われる。
　まず、種結晶２０を下降させて、ダイ１４のスリット１４ａ内を毛細管現象により開口部１４ｂまで上昇したＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させる。次に、Ｇａ２Ｏ３系融液１２と接触した種結晶２０を引き上げることにより、平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させる。
　このとき、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分に、種結晶２０に付着したＧａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物の結晶方位等の結晶情報が引き継がれないように、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させる。種結晶２０に付着した蒸発物の結晶方位は、種結晶２０の結晶方位と異なるため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の種結晶２０から結晶情報を引き継いだ部分と、蒸発物から結晶情報をひきついだ部分との結晶方位が異なり、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の多結晶化や双晶化が起きるためである。
　図４Ａ～４Ｃは、第１の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。図４Ａ～４Ｃは、幅方向ｗに平行な方向から視た側面図である。
　まず、双晶を含まない平板状の種結晶２０を用意する。本実施の形態では、後述するように、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗの肩広げを行わないため、種結晶２０の幅方向ｗの幅が、ダイ１４の幅方向ｗの幅（ダイ１４の長手方向の幅）以上であることが好ましい。
　そして、図４Ａに示されるように、種結晶２０を降下させてダイ１４の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に近づける。ここで、種結晶２０には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３が付着している。種結晶２０の降下速度は、例えば、５ｍｍ／ｍｉｎである。
　次に、図４Ｂに示されるように、種結晶２０をＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後、引き上げる。種結晶２０をＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後の引き上げるまでの待機時間は、温度をより安定させて熱衝撃を防ぐために、ある程度長いことが好ましく、例えば、１ｍｉｎ以上である。なお、種結晶２０の底面上の蒸発物２３は、種結晶２０がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触する際にＧａ２Ｏ３系融液１２中に溶融する。
　種結晶２０を引き上げる際には、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔの幅を狭める（ネッキング）。これにより、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分２５ｂの成長が種結晶２０付近で途切れ、種結晶２０の結晶情報を引き継いだ部分２５ａのみが成長を続ける。
　ネッキングにより部分２５ｂの成長を効果的に途切れさせるためには、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５のの厚さ方向ｔの幅を１００μｍ（片側５０μｍ）以上狭めることが好ましい。
　なお、幅方向ｗのネッキングは行わなくてもよい。種結晶２０の幅方向ｗの幅がダイ１４の幅方向ｗの幅以上である場合は、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触しないため、この蒸発物２３の結晶情報はβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に引き継がれない。また、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触した場合は、幅方向ｗのネッキングを行わない場合、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分の成長は途切れないが、後の工程において幅方向ｗの肩広げを行わないため、この部分の体積が増加することはなく、大きな問題にはならない。
　本実施の形態におけるネッキングは、表面張力により種結晶２０に引き上げられるＧａ２Ｏ３系融液１２の自由表面（メニスカス）の形状を、温度を調整して制御することにより行われる。具体的には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の温度を高くするほど、幅の狭まりが大きくなる。
　本実施の形態においては、厚さ方向ｔのネッキングを行い、幅方向ｗのネッキングをまったく又はほとんど行わないため、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の厚さ方向ｔに交わる面の温度を幅方向ｗに交わる面の温度よりも高くした状態で、種結晶２０を引き上げる。
　通常、単結晶のネッキングは、種結晶の欠陥に起因する転位の発生を防ぐために行われるが、本実施の形態においては、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分に蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分２５ｂが含まれることを防止することを主な目的としている。
　続けて、図４Ｃに示されるように、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。このとき、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗには肩を広げない。
　このとき、温度を徐々に下げながら種結晶２０を引き上げて肩広げを開始し、例えば、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の厚さがダイ１４の短手方向の幅と等しくなるまで厚さ方向ｔに肩を広げる。なお、厚さ方向ｔに交わる面全体で肩広げが始まるまで温度を徐々に下げ続けることが好ましい。
　例えば、厚さ６ｍｍの種結晶２０を用いて平板状の部分の厚さが１２ｍｍであるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成する場合は、１℃／ｍｉｎで温度を下げ、質量の増加速度が２０００ｍｇ／ｍｉｎを超えた後、温度の降下速度を０．１５℃／ｍｉｎに変更して５℃下げ、その後温度を一定に保つ。また、厚さ１２ｍｍの種結晶２０を用いて平板状の部分の厚さが１８ｍｍであるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成する場合は、１℃／ｍｉｎで温度を下げ、質量の増加速度が２４００ｍｇ／ｍｉｎを超えた後、温度の降下速度を０．１５℃／ｍｉｎに変更して５℃下げ、その後温度を一定に保つ。
　その後、所望の大きさになるまでβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成を続ける。少なくとも種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継ぐ部分２５ｂの成長が肩広げ前に途切れているため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分は、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分をまったく又はほとんど含まない。
　図５Ａ～５Ｃは、比較例としてネッキングを行なわずにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。
　まず、図５Ａに示されるように、種結晶２０を降下させてダイ１４の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に近づける。ここで、種結晶２０には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３が付着している。
　次に、図５Ｂに示されるように、種結晶２０をＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後、引き上げる。種結晶２０を引き上げる際には、ネッキングを行わない。このため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分２５ｂの成長が途切れない。
　続けて、図５Ｃに示されるように、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。このとき、部分２５ｂの成長が続いているため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の平板状の部分に部分２５ｂが含まれる。このため、図４Ｃに示される本実施の形態の場合と比較して、部分２５ａの体積が小さくなり、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から基板を切り出す場合、基板の径が小さくなってしまう。
　以下に、幅方向ｗにはβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩を広げずに、厚さ方向ｔにのみ肩を広げる理由を説明する。
　図６Ａ～６Ｃは、主面２６ａの面方位が（００１）であるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５のｂ軸に垂直な断面図である。ここで、図６Ａは、肩広げ前のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。図６Ｂは、本実施の形態のように厚さ方向ｔに肩を広げた後のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。図６Ｃは、比較例としての幅方向ｗに肩を広げた後のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。
　（００１）面はｂ軸に平行であるため、主面２６ａの面方位が（００１）である平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させて形成することができる。β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させる場合、成長方向に沿って劈開性の強い（１００）面が存在する。
　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩を広げた場合、肩広げ前の輪郭の角部を含む（１００）面が双晶面となりやすい。図６Ｂ、６Ｃの例では、図６Ａに示される四角形の角部から延びる（１００）面が双晶面２７となる。
　図６Ｂ、６Ｃに示されるように、幅方向ｗに肩を広げた場合よりも、厚さ方向ｔに肩を広げた場合の方が、双晶面２７により中央の本体と分けられる部分の体積が小さい。β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から基板を切り出す場合、双晶面２７を含んだ部分を切り出すと基板として用いることができない。このため、図６Ｃに示される幅方向ｗに肩を広げたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５には、使用できない部分が多く、切り出し可能な部分の体積は肩広げによりほとんど増加しないことがわかる。一方、図６Ｂに示される厚さ方向ｔに肩を広げたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５には、使用できない部分が少なく、肩広げにより切り出し可能な部分の体積が大きく増加することがわかる。
　図７Ａ～７Ｃは、主面２６ａの面方位が（－２０１）であるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５のｂ軸に垂直な断面図である。ここで、図７Ａは、肩広げ前のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。図７Ｂは、本実施の形態のように厚さ方向ｔに肩を広げた後のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。図７Ｃは、比較例としての幅方向ｗに肩を広げた後のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の断面図である。
　（－２０１）面はｂ軸に平行であるため、主面２６ａの面方位が（－２０１）である平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させて形成することができる。β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させる場合、成長方向に沿って劈開性の強い（１００）面が存在する。
　図７Ｂ、７Ｃの例では、図７Ａに示される四角形の角部から延びる（１００）面が双晶面２７となる。図７Ｂ、７Ｃに示されるように、幅方向ｗに肩を広げた場合よりも、厚さ方向ｔに肩を広げた場合の方が、双晶面２７により中央の本体と分けられる部分（基板として切り出すことのできない部分）の体積が小さい。
　また、図６、図７で示されるような、主面２６ａの面方位が（００１）、（－２０１）である場合と同様に、主面２６ａの面方位が（１０１）である場合も、（１０１）面がｂ軸に平行であるため、平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させて形成することができる。そして、幅方向ｗにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩を広げた場合よりも、厚さ方向ｔに肩を広げた場合の方が、双晶面２７により中央の本体と分けられる部分（基板として切り出すことのできない部分）の体積が小さくなる。
　なお、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させる場合、主面２６ａが（１００）面と交わるならば、幅方向ｗに肩を広げた場合よりも、厚さ方向ｔに肩を広げた場合の方が、双晶面２７により中央の本体と分けられる部分の体積が小さくなる。すなわち、基板として切り出すことのできない部分の体積を減らし、基板として切り出すことのできる部分の体積を増やすことができる。ただし、双晶面２７となる（１００）面を成長方向であるｂ軸に平行にして、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から切り出すことのできる部分の体積をより大きくするために、（００１）面、（－２０１）面、（１０１）のようにｂ軸に平行な面を主面とするβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をｂ軸方向に成長させることが好ましい。
　次に、育成したβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法の一例について述べる。
　図８は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造工程の一例を表すフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて説明する。
　まず、例えば、平板状の部分の厚さが１８ｍｍのβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成した後、単結晶育成時の熱歪緩和と電気特性の向上を目的とするアニールを行う（ステップＳ１）。雰囲気は窒素雰囲気が好ましいが、アルゴンやヘリウム等の他の不活性雰囲気でもよい。アニール保持温度は１４００～１６００℃の温度が好ましい。保持温度でのアニール時間は６～１０時間程度が好ましい。
　次に、種結晶２０とβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の分離を行うため、ダイヤモンドブレードを用いて切断を行う（ステップＳ２）。まず、カーボン系のステージに熱ワックスを介してβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を固定する。切断機にカーボン系ステージに固定されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をセッティングし、切断を行う。ブレードの粒度は＃２００～＃６００（ＪＩＳＢ４１３１による規定）程度であることが好ましく、切断速度は毎分６～１０ｍｍくらいが好ましい。切断後は、熱をかけてカーボン系ステージからβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を取外す。
　次に、超音波加工機やワイヤー放電加工機を用いてβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の縁を丸形に加工する（ステップＳ３）。また、縁の所望の場所にオリエンテーションフラットを形成することも可能である。
　次に、マルチワイヤーソーにより、丸形に加工されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を１ｍｍ程度の厚さにスライスし、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を得る（ステップＳ４）。この工程において、所望のオフセット角にてスライスを行うことができる。ワイヤーソーは固定砥粒方式のものを用いることが好ましい。スライス速度は毎分０．１２５～０．３ｍｍ程度が好ましい。
　次に、加工歪緩和、及び電気特性向上、透過性向上を目的とするアニールをβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に施す（ステップＳ５）。昇温時には酸素雰囲気でのアニールを行い、昇温後に温度を保持する間は窒素雰囲気に切替えてアニールを行う。温度を保持する間の雰囲気はアルゴンやヘリウム等の他の不活性雰囲気でも良い。保持温度は１４００～１６００℃が好ましい。
　次に、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板のエッジに所望の角度にて面取り（べベル）加工を施す（ステップＳ６）。
　次に、ダイヤモンドの研削砥石を用いて、所望の厚さになるまでβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を研削する（ステップＳ７）。砥石の粒度は＃８００～１０００（ＪＩＳＢ４１３１による規定）程度であることが好ましい。
　次に、研磨定盤とダイヤモンドスラリーを用いて、所望の厚さになるまでβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を研磨する（ステップＳ８）。研磨定盤は金属系やガラス系の材質のものが好ましい。ダイヤモンドスラリーの粒径は０．５μｍ程度が好ましい。
　次に、ポリシングクロスとＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）用のスラリーを用いて、原子レベルの平坦性が得られるまでβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を研磨する（ステップＳ９）。ポリッシングクロスはナイロン、絹繊維、ウレタン等の材質のものが好ましい。スラリーにはコロイダルシリカを用いることが好ましい。ＣＭＰ工程後のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の主面の平均粗さはＲａ０．０５～０．１ｎｍくらいである。
　図９は、上記の工程によりβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から製造されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板４０の写真である。β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板４０は双晶を含まず、また、主面の平坦性に優れるため、透けて見えるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板４０の下の“β－Ｇａ２Ｏ３”の文字に途切れや歪みが見られない。
　なお、育成したβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から種結晶を切り出し、その種結晶を用いて新たなβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させ、その新たなβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造してもよい。次に、その方法の一例について述べる。
　例えば、平板状の部分の厚さが１８ｍｍのβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成した後、種結晶２０とβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を分離し、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を育成方向に垂直な方向に沿って２０～４０ｍｍの幅で切断する。まず、カーボン系のステージに熱ワックスを介してβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を固定する。切断機にカーボン系ステージに固定されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をセッティングし、ダイヤモンドブレードを用いて切断を行う。ダイヤモンドブレードの粒度は＃２００～＃６００（ＪＩＳＢ４１３１による規定）程度であることが好ましく、切断速度は毎分６～１０ｍｍくらいが好ましい。切断後は、分離された種結晶２０と育成方向に垂直な方向に沿って２０～４０ｍｍの幅で切断されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５をカーボン系ステージから熱をかけて取外す。２０～４０ｍｍの幅で切断されたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の各々が新たな種結晶（以下、第２の種結晶と呼ぶ）となる。
　次に、通常の単結晶育成方法、例えば通常のＥＦＧ法により第２の種結晶を用いて新たなβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶（以下、第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶と呼ぶ）を育成する。ただし、上述の種結晶２０を用いたβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成と同様に、幅方向の肩広げを行わずに第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成することが好ましい。
　次に、上述のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法と同様の方法により、育成した第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する。
〔第２の実施の形態〕
　第２の実施の形態は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の平板状の部分に蒸発物の結晶情報を引き継いだ部分が含まれることを防止する方法において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
　図１０Ａ～１０Ｃは、第２の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。図１０Ａ～１０Ｃは、幅方向ｗに平行な方向から視た側面図である。
　まず、第１の実施の形態と同様の種結晶２０を用意する。
　そして、図１０Ａに示されるように、種結晶２０を降下させて、その底部近傍の一方の主面２０ａをダイ１４の縁に接触させて溶かす。続けて、他方の主面２０ａについても同様の処理を行う。その結果、種結晶２０の底部近傍の主面２０ａ上の蒸発物２３が除去される。
　次に、図１０Ｂに示されるように、種結晶２０をダイ１４の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後、引き上げる。このとき、種結晶２０の底部近傍の主面２０ａ上の蒸発物２３が除去されているため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に、種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されない。
　なお、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３は除去しなくてもよい。種結晶２０の幅方向ｗの幅がダイ１４の幅方向ｗの幅以上である場合は、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触しないため、この蒸発物２３の結晶情報はβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に引き継がれない。また、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触する場合は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５にこの蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されるが、後の工程において幅方向ｗの肩広げを行わないため、この部分の体積が増加することはなく、大きな問題にならない。
　続けて、図１０Ｃに示されるように、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。このとき、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗには肩を広げない。
　その後、所望の大きさになるまでβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成を続ける。少なくとも種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されないため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分は、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分をまったく又はほとんど含まない。
　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を作製する方法については、第１の実施の形態と同様である。また、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を第２の種結晶に加工し、第２の種結晶を用いて育成した第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法についても、第１の実施の形態と同様である。
　図１１は、第２の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程の変形例を表す。
　この変形例においては、図１１に示されるように、専門の器具２８を用いて種結晶２０の底部近傍の主面２０ａ上の蒸発物２３を除去する。器具２８は、例えば、２本の線状の部材からなり、種結晶２０を降下させて底部近傍の両側の主面２０ａを器具２８の縁に接触させて溶かす。その結果、種結晶２０の底部近傍の主面２０ａ上の蒸発物２３が除去される。その後の工程は、上記第２の実施の形態と同様である。
〔第３の実施の形態〕
　第３の実施の形態は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の平板状の部分に蒸発物の結晶情報を引き継いだ部分が含まれることを防止する方法において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
　図１２Ａ～１２Ｃは、第３の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。図１２Ａ～１２Ｃは、幅方向ｗに平行な方向から視た側面図である。
　まず、第１の実施の形態と同様の種結晶２０を用意する。本実施の形態のダイ２９は、上面のスリット２９ａの開口部２９ｂを含む部分が突出した凸形状を有し、この凸形状の凸部分２９ｃの厚さ方向ｔの幅は、種結晶２０の厚さ方向ｔの幅以下である。
　そして、図１２Ａに示されるように、種結晶２０を降下させてダイ２９の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に近づける。ここで、種結晶２０には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３が付着している。
　次に、図１２Ｂに示されるように、種結晶２０を凸部分２９ｃの表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させた後、引き上げる。このとき、凸部分２９ｃの厚さ方向ｔの幅は、種結晶２０の厚さ方向ｔの幅以下であり、種結晶２０は凸部分２９ｃの表面のＧａ２Ｏ３系融液１２にのみ接触するため、種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３はＧａ２Ｏ３系融液１２に接触しない。このため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に、種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されない。
　なお、種結晶２０の幅方向ｗの幅がダイ２９の幅方向ｗの幅以上である場合は、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３もＧａ２Ｏ３系融液１２に接触しないため、この蒸発物２３の結晶情報はβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５に引き継がれない。また、種結晶２０の側面２０ｂ上の蒸発物２３がＧａ２Ｏ３系融液１２に接触する場合は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５にこの蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されるが、後の工程において幅方向ｗの肩広げを行わないため、この部分の体積が増加することはなく、大きな問題にならない。
　続けて、図１２Ｃに示されるように、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。このとき、引き上げ速度や温度を制御し、ダイ２９の表面の凸部２９ｃの両側の領域のＧａ２Ｏ３系融液１２からもβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させる。なお、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗには肩を広げない。
　その後、所望の大きさになるまでβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成を続ける。少なくとも種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されないため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分は、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分をまったく又はほとんど含まない。
　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を作製する方法については、第１の実施の形態と同様である。また、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を第２の種結晶に加工し、第２の種結晶を用いて育成した第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法についても、第１の実施の形態と同様である。
〔第４の実施の形態〕
　第４の実施の形態は、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の平板状の部分に蒸発物の結晶情報を引き継いだ部分が含まれることを防止する方法において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
　図１３Ａ～１３Ｃ、図１４Ａ～１４Ｃは、第４の実施の形態に係るβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程を表す。図１３Ａ～１３Ｃ、図１４Ａ～１４Ｃは、幅方向ｗに平行な方向から視た側面図である。
　まず、第１の実施の形態と同様の種結晶２０を用意する。本実施の形態のダイ３０は、スリット３０ａを有する。ダイ３０は、後述する理由により、複数のスリット３０ａを有することが好ましい。
　そして、図１３Ａに示されるように、種結晶２０を降下させてダイ３０の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に近づける。ここで、種結晶２０には、Ｇａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３が付着している。
　そして、図１３Ｂに示されるように、種結晶２０をダイ３０の表面のＧａ２Ｏ３系融液１２に接触させる。
　次に、図１３Ｃに示されるように、種結晶２０をダイ３０の表面に接触させた状態で、種結晶２０の一方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０に接触しない位置までスライドさせる。このとき、種結晶２０をほぼ水平にスライドさせることが好ましい。
　次に、図１４Ａに示されるように、種結晶２０を引き上げる。このとき、ダイ３０に接触する主面２０ａ上の蒸発物２３からは結晶が成長し、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分２５ｂが形成されるが、ダイ３０に接触しない主面２０ａ上の蒸発物２３からは結晶が成長しない。ここで、種結晶２０を引き上げる距離は、例えば、数ミリである。
　次に、図１４Ｂに示されるように、図１３Ｃに示される工程におけるスライド方向と反対の方向に、部分２５ｂがダイ３０に接触しない位置（種結晶２０の他方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０の真上の領域から外れる位置）まで種結晶２０をスライドさせた後、種結晶２０を引き上げる。これより、部分２５ｂの成長が途切れる。このとき、種結晶２０をほぼ水平にスライドさせることが好ましい。また、種結晶２０を引き上げる距離は、例えば、数ミリである。
　次に、図１４Ｃに示されるように、ダイ３０の厚さ方向ｔの中心近傍の上方までスライドさせた後、引き上げ、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させながら、厚さ方向ｔに肩を広げる。なお、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の幅方向ｗには肩を広げない。
　その後、所望の大きさになるまでβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の育成を続ける。少なくとも種結晶２０の主面２０ａ上の蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分が形成されないため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分は、蒸発物２３の結晶情報を引き継いだ部分をまったく又はほとんど含まない。
　図１４Ａ～１４Ｃに示される工程において、種結晶２０を引き上げる際に、結晶を効率的に成長させるために、種結晶２０がスリット３０ａの真上に位置することが好ましい。このため、スリット３０ａが広い範囲で配置されていることが好ましく、ダイ３０は、複数のスリット３０ａを有することが好ましい。この場合、種結晶２０は、少なくとも１つのスリット３０ａの真上に位置すればよい。
　なお、図１３Ｃに示される種結晶２０をスライドさせる工程の前に種結晶２０がダイ３０の表面から離れており、種結晶２０の両方の主面２０ａ上の蒸発物２３から結晶が成長している場合であっても、一方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０の真上の領域から外れる位置まで種結晶２０をスライドさせることにより、図１４Ｂに示される工程のように、ダイ３０の真上の領域から外れた位置の蒸発物２３の情報を引き継いだ部分の結晶成長を途切れさせることができる。
　すなわち、本実施の形態においては、種結晶２０の一方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０の真上の領域から外れる位置で少なくとも一度種結晶２０を引き上げ、さらに、他方の主面２０ａ上の蒸発物２３がダイ３０の真上の領域から外れる位置で少なくとも一度種結晶２０を引き上げればよい。
　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を作製する方法については、第１の実施の形態と同様である。また、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を第２の種結晶に加工し、第２の種結晶を用いて育成した第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶からβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造する方法についても、第１の実施の形態と同様である。
（実施の形態の効果）
　上記第１～４の実施の形態によれば、種結晶２０に付着したＧａ２Ｏ３系融液１２の蒸発物２３の結晶情報を引き継がないように平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を成長させることにより、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５の肩広げ後に形成される平板状の部分の双晶化、多結晶化を抑えることができる。そのため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から面積の大きいβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を製造することができる。
　また、劈開性の強い（１００）面と交わる主面２６ａを有するβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５を、厚さ方向ｔにのみβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の肩を広げることにより、肩広げによって生じる双晶面によって分けられる部分の体積を小さくし、基板として切り出し可能な部分の体積を増やすことができる。そのため、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶２５から多くの枚数のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板を切り出すことができる。
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。例えば、上記実施の形態においては、ＥＦＧ法を用いてβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成する例を示したが、他の育成方法を用いてもよい。例えば、マイクロＰＤ（pulling-down）法等の引き下げ法を用いてもよい。また、ブリッジマン法に本実施の形態のダイ１４のようなスリットを有するダイを適用し、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成してもよい。
　また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
　結晶品質の高い平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を得ることができるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法を提供する。
１２…Ｇａ２Ｏ３系融液、２０…種結晶、２３…蒸発物、２５…β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶、ｔ…厚さ方向、ｗ…幅方向
 

Claims (10)

  1. 　平板状の種結晶をＧａ２Ｏ３系融液に接触させる工程と、
    　前記種結晶を引き上げ、前記種結晶の主面に付着した前記Ｇａ２Ｏ３系融液の蒸発物の結晶情報を引き継がないように、（１００）面と交わる主面を有する平板状のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる工程と、
    　を含み、
    　前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させるときに、厚さ方向にのみβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の肩を広げる、β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
  2. 　前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶をｂ軸方向に成長させる、
    　請求項１に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
  3. 　前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶は、（１０１）面、（－２０１）面、又は（００１）面を主面とする平板状の単結晶である、
    　請求項２に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
  4. 　厚さ方向のネッキングにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
  5. 　前記種結晶の底部近傍の前記主面上の前記蒸発物を除去した後に前記種結晶を前記Ｇａ２Ｏ３系融液に接触させることにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
  6. 　前記種結晶の前記主面上の前記蒸発物をＧａ２Ｏ３系融液に接触させずに、前記種結晶を前記Ｇａ２Ｏ３系融液に接触させることにより、前記蒸発物の結晶情報を引き継がないように前記β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を成長させる、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法。
  7. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶をβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に加工する、
    　β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法。
  8. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を第２の種結晶に加工する工程と、
    　前記第２の種結晶を用いて第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶を育成する工程と、
    　前記第２のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶をβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板に加工する工程と、
    　を含むβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法。
  9. 　請求項７に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法により製造されるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板。
  10. 　請求項８に記載のβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法により製造されるβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板。
PCT/JP2014/062193 2013-05-13 2014-05-02 β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法 WO2014185302A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14797616.1A EP2998419A4 (en) 2013-05-13 2014-05-02 METHOD FOR CULTIVATING -Ga2O3 SINGLE CRYSTAL, AND -Ga2O3-SINGLE-CRYSTAL SUBSTRATE AND METHOD FOR PRODUCING SAME
US14/890,723 US9915009B2 (en) 2013-05-13 2014-05-02 Method for growing beta-Ga2O3-based single crystal, and beta-Ga2O3-based single crystal substrate and method for producing same
CN201480026184.7A CN105229208B (zh) 2013-05-13 2014-05-02 β-Ga2O3系单晶的培育方法以及β-Ga2O3系单晶基板及其制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013101428A JP5865867B2 (ja) 2013-05-13 2013-05-13 β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法
JP2013-101428 2013-05-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014185302A1 true WO2014185302A1 (ja) 2014-11-20

Family

ID=51898281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/062193 WO2014185302A1 (ja) 2013-05-13 2014-05-02 β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9915009B2 (ja)
EP (1) EP2998419A4 (ja)
JP (1) JP5865867B2 (ja)
CN (1) CN105229208B (ja)
TW (1) TWI628319B (ja)
WO (1) WO2014185302A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024078704A1 (en) 2022-10-11 2024-04-18 Forschungsverbund Berlin E.V. MELT-GROWN BULK ß-(AlxGa1-x)2O3 SINGLE CRYSTALS AND METHOD FOR PRODUCING BULK ß-(AlxGA1-x)2O3 SINGLE CRYSTALS

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5836999B2 (ja) * 2013-05-14 2015-12-24 株式会社タムラ製作所 β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、及びβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法
JP5816343B1 (ja) * 2014-06-30 2015-11-18 株式会社タムラ製作所 酸化ガリウム基板及びその製造方法
EP3042986A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-13 Forschungsverbund Berlin e.V. Method for growing beta phase of gallium oxide (ß-Ga2O3) single crystals from the melt contained within a metal crucible by controlling the partial pressure of oxygen.
JP6390568B2 (ja) * 2015-09-24 2018-09-19 株式会社Sumco 酸化ガリウム単結晶育成用ルツボおよび酸化ガリウム単結晶の製造方法
CN106521625B (zh) * 2016-12-14 2018-12-28 山东大学 掺四价铬氧化镓晶体及制备方法与应用
JP7147213B2 (ja) * 2018-03-23 2022-10-05 Tdk株式会社 Ｅｆｇ法による単結晶育成用のダイ、ｅｆｇ法による単結晶育成方法及びｅｆｇ法による単結晶
JP7222669B2 (ja) * 2018-11-16 2023-02-15 株式会社タムラ製作所 単結晶育成方法、種結晶、及び単結晶

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006312571A (ja) 2005-05-09 2006-11-16 Koha Co Ltd Ｇａ２Ｏ３系結晶の製造方法
JP2013082587A (ja) * 2011-10-11 2013-05-09 Tamura Seisakusho Co Ltd β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5885344A (en) * 1997-08-08 1999-03-23 Memc Electronic Materials, Inc. Non-dash neck method for single crystal silicon growth
JP3679097B2 (ja) 2002-05-31 2005-08-03 株式会社光波 発光素子
JP2006335616A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Nippon Light Metal Co Ltd 酸化ガリウム単結晶
CN103781948B (zh) 2011-09-08 2017-11-17 株式会社田村制作所 晶体层叠结构体及其制造方法
JP5491483B2 (ja) 2011-11-15 2014-05-14 株式会社タムラ製作所 β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長方法
US9539130B2 (en) 2012-10-29 2017-01-10 Cook Medical Technologies Llc Low profile stepped delivery system
JP5788925B2 (ja) 2013-04-04 2015-10-07 株式会社タムラ製作所 β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006312571A (ja) 2005-05-09 2006-11-16 Koha Co Ltd Ｇａ２Ｏ３系結晶の製造方法
JP2013082587A (ja) * 2011-10-11 2013-05-09 Tamura Seisakusho Co Ltd β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2998419A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024078704A1 (en) 2022-10-11 2024-04-18 Forschungsverbund Berlin E.V. MELT-GROWN BULK ß-(AlxGa1-x)2O3 SINGLE CRYSTALS AND METHOD FOR PRODUCING BULK ß-(AlxGA1-x)2O3 SINGLE CRYSTALS

Also Published As

Publication number Publication date
TWI628319B (zh) 2018-07-01
TW201512471A (zh) 2015-04-01
EP2998419A4 (en) 2017-01-11
JP5865867B2 (ja) 2016-02-17
CN105229208A (zh) 2016-01-06
JP2014221692A (ja) 2014-11-27
CN105229208B (zh) 2019-03-19
US9915009B2 (en) 2018-03-13
US20160122899A1 (en) 2016-05-05
EP2998419A1 (en) 2016-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014185302A1 (ja) β－Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、並びにβ－Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板及びその製造方法
EP3045571B1 (en) Method for producing sic single crystal
JP5836999B2 (ja) β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の育成方法、及びβ−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法
EP2857562B1 (en) Sic single-crystal ingot and production method for same
EP2733239B1 (en) Sic single crystal and manufacturing process therefor
KR102654261B1 (ko) Ga2O3계 단결정 기판
CN104878449B (zh) β-Ga２O３基单晶基板
US20130068157A1 (en) Method of manufacturing silicon carbide crystal
KR20160002323A (ko) β-Ga2O3계 단결정 기판
KR101310292B1 (ko) 사파이어 시드 및 그 제조방법과 사파이어 단결정의 제조방법
JP2016117643A (ja) β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板
JP2014224041A (ja) β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板
JP6567865B2 (ja) Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板
JP2019182744A (ja) Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板
Koshi et al. Method for cultivating β-Ga 2 O 3-based single crystal, and β-Ga 2 O 3-based single crystal substrate and method for producing same
WO2022202767A1 (ja) Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板と、Ｇａ２Ｏ３系単結晶基板の製造方法
WO2015166996A1 (ja) 単結晶育成方法及び単結晶育成装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480026184.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14797616

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14890723

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014797616

Country of ref document: EP