特許6623736IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

化合物単結晶製造装置、及び化合物単結晶の製造方法に関し、さらに詳しくは、金属含有ガス(金属蒸気を含むガス)と反応ガスとを用いて、種結晶の表面に無機化合物からなる単結晶を成長させる化合物単結晶製造装置、及びこれを用いた化合物単結晶の製造方法

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明が解決しようとする課題は、金属含有ガスと反応ガスとを用いて、種結晶の表面に無機化合物からなる単結晶を長時間に渡って成長させることが可能な化合物単結晶製造装置を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、化合物単結晶の製造コストの低減、及び、結晶サイズの大型化が可能な化合物単結晶製造装置を提供することにある。
さらに、本発明が解決しようとする他の課題は、このような化合物単結晶製造装置を用いた化合物単結晶の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するために本発明に係る化合物単結晶製造装置は、以下の構成を備えていることを要旨とする。 (1)前記化合物単結晶製造装置は、 種結晶を保持するためのサセプタを備えた結晶成長部と、 金属源から発生させた金属含有ガス(金属蒸気を含むガス)、及びこれと反応して無機化合物を生成する反応ガスを前記種結晶に向かって供給するためのガス供給部と、 前記種結晶及び前記金属源を加熱するた・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
昇華法を用いて良好な結晶成長を実現するには、金属蒸気又は昇華ガスが成長表面まで原子状又は分子状で到達すること、及び、成長表面において金属蒸気又は昇華ガスと反応ガスとを反応させること、が必要がある。しかし、一般に、このような方法でバルク単結晶を安定的に成長させるのは困難である。これは、
(a)気相反応により気相中で化合物粉末が生成すること、
(b)気相中、成長結晶の表面、又は他の構造部材上で金属が液化又は固化すること、
(c)反応ガスがルツボ内の金属源と直接反応し、金属源の表面に不働態膜を形成したり、あるいは、急激な反応により突沸現象がおきるために、金属蒸気又は昇華ガスの供給が不安定となること、
などが主要な原因と考えられる。 これに対し、昇華法を用いて結晶成長を行う場合において、金属源を充填したルツボの開口部に多孔バッフル板を設け、ルツボ内にキャリアガスを流すと、ルツボから混合ガスが排出されると同時に、ルツボ内への反応ガスの逆流が抑制される。そのため、金属含有ガスの供給が安定化する。
さらに、単結晶を成長させる場合において、各部の温度を最適化すると、気相中での化合物粉末の生成や、意図しない部位での金属の液化又は固化を抑制することができる。そのため、化合物単結晶の製造コストの低減や結晶サイズの大型化が可能となる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る化合物単結晶製造装置の断面模式図である。

【図2】サセプタとルツボの位置関係を説明するための断面模式図である。

【図3】ルツボとRFコイルの位置関係を説明するための断面模式図である。

【図4】本発明の第2の実施の形態に係る化合物単結晶製造装置の断面模式図である。

【図5】HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法を説明するための断面模式図である。

【図6】従来の昇華法を説明するための断面模式図である。

【図7】GaN成長速度のGa源温度依存性を示す図である。

【図8】GaN成長結晶中のパーティクル密度のルツボ出口ガス流速依存性を示す図である。

【図9】GaN収率の成長圧力依存性及びバッフル−成長結晶間距離依存性を示す図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

10 化合物単結晶製造装置   20 結晶成長部   22 種結晶   24 サセプタ   40 ガス供給部   42 ルツボ   48 多孔バッフル板   50 金属源   60 加熱部   62 加熱装置

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