[发明专利]氧化镓晶体的制造装置和氧化镓晶体的制造方法

说明书

本发明的课题在于提供能够实现氧化镓晶体的大型化、高品质化的氧化镓晶体的制造装置和氧化镓晶体的制造方法。本发明的氧化镓晶体的制造装置(10)由具备基体(12)、炉主体(14)、盖体(18)、发热体(20)、坩埚支承轴(24)和坩埚(30)的垂直布里奇曼炉构成，本发明的氧化镓晶体的制造装置(10)的特征在于，坩埚(30)为Pt系合金制的坩埚，炉主体(14)的内壁形成为由两个以上具有所需高度的环状的耐热部件(32b)层叠而成的耐热壁(32)，并且，环状的耐热部件(32b)通过将两个以上的分割片(32a)接合而形成为环状。

技术领域

本发明涉及被定位为后硅晶体材料之一的作为电源设备用宽带隙半导体的氧化镓晶体的制造装置和氧化镓晶体的制造方法。

背景技术

氧化镓的单晶(特别是β-Ga₂O₃单晶，下文中以β-Ga₂O₃单晶进行说明)自2000年由Y.Tomm等人报道了利用FZ法、CZ法进行单晶生长(非专利文献3、4)以来，最初作为LED用GaN薄膜制作用基板进行了晶体生长的研究开发。

最近，由M.Higashiwaki等人报道了使用β-Ga₂O₃单晶实现了电源设备用FET(非专利文献11)，用于实现电源设备用宽带隙半导体基板的高品质、大型、低价格的β-Ga₂O₃单晶的制造引起了强烈的关注。

如图18所示，认为考虑了设备应用的β-Ga₂O₃单晶可以利用浮区(Floating Zone：FZ)法、CZ法、EFG法、VB法、HB法等方法进行生长。

在这些晶体生长方法中，FZ法从其晶体生长原理来看不需要用于保持原料熔液的容器，因而将原料加热至熔解的高温(熔点)的装置比较容易实现，迄今为止也进行了大量的研究(非专利文献1～3、5、7、8)。但是，从其生长原理、温度环境来看，FZ法在抑制了错位等结构缺陷的高品质晶体的大型化方面存在技术上的极限，虽然在过去十几年间进行了大量的研究(非专利文献1～3、5、7、8、专利文献6)，但还未达到充分满足设备应用的程度。

另一方面，作为一直以来工业上可应用的制造大型且高品质的单晶的方法，CZ法和EFG法被用于许多单晶生长。关于β-Ga₂O₃单晶生长，可推测在2000年之后也积极进行了CZ法(非专利文献4、10)和EFG法(非专利文献9、专利文献1～5)的研究开发。但是，尚无法提供可满足今后的电源设备应用的大型、高品质、低价格的β-Ga₂O₃单晶体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-237591号公报

专利文献2：日本特开2011-190134号公报

专利文献3：日本特开2011-190127号公报

专利文献4：日本特开2011-153054号公报

专利文献5：日本特开2006-312571号公报

专利文献6：日本特开2004-262684号公报

非专利文献

非专利文献1：N.Ueda,H.Hosono,R.Waseda,H.Kawazoe,Appl.Phys.Lett.70(1997)3561.

非专利文献2：V.I.Vasyltsiv,Ya.I.Rym,Ya.M.Zakharo,Phys.Stat.Sol.B 195(1996)653.