β－Ga2O3 系基板的制造方法和结晶层叠结构体的制造方法技术

本发明专利技术提供在还原气氛、惰性气氛中的施主浓度变化得到抑制的β－Ga2O3系基板的制造方法，以及能在还原气氛、惰性气氛下使品质偏差小的高品质结晶膜外延生长的结晶层叠结构体的制造方法。本发明专利技术提供的β－Ga2O3系基板的制造方法包括从含有IV族元素的β－Ga2O3系结晶中切出β－Ga2O3系基板的工序，其中，在包含还原气氛和惰性气氛中的至少一方的气氛下对切出上述β－Ga2O3系基板之前的β－Ga2O3系结晶或切出的上述β－Ga2O3系基板实施退火处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】β - Ga2O3系基板的制造方法和结晶层叠结构体的制造方法
本专利技术涉及β — Ga2O3系基板的制造方法及结晶层叠结构体的制造方法。
技术介绍
以往，已知有通过导入Si等掺杂剂来控制β — Ga2O3系基板的电阻率的方法(例如可参见专利文献I)。专利文献:专利文献1:日本特开2005-235961号公报
技术实现思路
但是，将含有掺杂剂的β — Ga2O3系基板暴露于用MOCVD (Metal-OrganicChemical Vapor Deposition)法进行的外延结晶生长等的还原气氛、惰性气氛下时,有基板自身被还原、施主浓度增加之虞。此外，随着施主浓度增加，主要在比近红外长的波长一侧区域，吸光特性会发生变化，在通过MOCVD等主要利用辐射进行加热的方法使结晶外延生长时，β 一 Ga2O3系基板的温度在外延生长过程中会发生变化。对外延结晶生长而言，基板的温度是影响结晶品质的非常重要的参数，因此，在基板的温度特性随着基板的吸光特性的变化而发生变化时，会有使在其上生长的结晶的品质产生偏差之虞。因此，本专利技术的目的在于提供还原气氛、惰性气氛中的施主浓度变化得到抑制的β - Ga2O3系基板的制造方法和能在还原气氛、惰性气氛下使品质偏差小的高品质的结晶膜外延生长的结晶层叠结构体的制造方法。为了达成上述目的，本专利技术的一实施方式提供〔I〕~〔4〕的β — Ga2O3系基板的制造方法和〔5〕~〔8〕的结晶层叠结构体的制造方法。〔 I〕β — Ga2O3系基板的制造方法,包括从含有IV族元素的β — Ga2O3系结晶中切出β — Ga2O3系基板的工序，其中，在包含还原气氛和惰性气氛中的至少一方的气氛下对切出上述β — Ga2O3系基板之前的β — Ga2O3系结晶或切出的上述β — Ga2O3系基板实施退火处理。〔2〕上述〔I〕所述的β — Ga2O3系基板的制造方法，其中，上述还原气氛为H2气氛。〔3〕上述〔I〕或〔2〕所述的β -Ga2O3系基板的制造方法，其中，上述惰性气氛为包含N2气氛、Ar气氛、Ne气氛和He气氛中的至少一方的气氛。〔4〕上述〔I〕或〔2〕所述的β — Ga2O3系基板的制造方法，其中，上述IV族元素为娃。〔5〕结晶层叠结构体的制造方法，包括从含有IV族元素的β - Ga2O3系结晶中切出β — Ga2O3系基板的工序和在包含第I还原气氛和第I惰性气氛中的至少一方的第I气氛下使结晶膜在上述β — Ga2O3系基板上外延生长的工序，其中，在包含第2还原气氛和第2惰性气氛中的至少一方的第2气氛下对切出上述β — Ga2O3系基板之前的上述β -Ga2O3系结晶或使上述结晶膜外延生长前的上述β — Ga2O3系基板实施退火处理。〔6〕上述〔5〕所述的结晶层叠结构体的制造方法，其中，上述第I和第2还原气氛为H2气氛。〔7〕上述〔5〕或〔6〕所述的结晶层叠结构体的制造方法，其中，上述第I和第2惰性气氛为含有N2气氛、Ar气氛、Ne气氛和He气氛中的至少一方的气氛。〔8〕上述〔5〕或〔6〕所述的结晶层叠结构体的制造方法，其中，IV族元素为Si。根据本专利技术，可提供还原气氛、惰性气氛中的施主浓度变化得到抑制的β - Ga2O3系基板的制造方法和能在还原气氛、惰性气氛下使品质偏差小的高品质的结晶膜外延生长的结晶层叠结构体的制造方法。【附图说明】图1是表示退火处理前后的β - Ga2O3系结晶中的Si浓度和施主浓度之间的关系的图表。图2是表示β - Ga2O3系基板的施主浓度和吸光特性之间的关系的图表。图3是结晶层叠结构体的一个例子的垂直截面图。图4是表示实施和不实施退火处理情况下的外延结晶生长前后的β - Ga2O3系基板的施主浓度变化的图表。图5Α是显示实施了退火处理的β - Ga2O3系基板的外延结晶生长后的状态的照片。图5Β是显示未实施退火处理的β - Ga2O3系基板的外延结晶生长后的状态的照片。图6是表示β - Ga2O3系基板的施主浓度和电阻率之间的关系的图表。【具体实施方式】(实施方式)本实施方式的要点之一在于在进行β — Ga2O3系基板上的外延结晶生长等在包含还原气氛和惰性气氛中的至少一方的气氛下的工序之前，预先增加β — Ga2O3系基板的施主浓度，由此消除上述工序中的施主浓度增加引起的问题。下面对实施方式的具体的一个例子进行说明。( β — Ga2O3系基板的制造)下面，对β -Ga2O3系基板的制造进行说明。由于氧化镓具有透明性和导电性，因此，β 一 Ga2O3系基板作为电极结构为垂直型的发光元件的基板是有用的，近年来一直受到关注。首先，利用EFG (Edge-defined Film-fed Growth)法、FZ (Floating Zone)法等结晶生长法形成含有Si作为掺杂剂的β — Ga2O3系结晶。β — Ga2O3系结晶中的Si浓度根据β — Ga2O3系基板的所希望的电阻率进行控制。在用EFG法使β - Ga2O3系结晶生长时，例如通过使用晶种进行提拉而使熔解有Ga2O3粉末和作为掺杂剂的Si材料SiO2粉末的熔液进行结晶生长、得到平板状的β - Ga2O3系结晶。使用FZ法时，例如通过对保持在垂直方向的由Ga2O3粉末和作为掺杂剂的Si材料SiO2粉末构成的试样棒的一部分进行加热、形成熔融部，利用表面张力在支承该熔融部的同时使其向上或向下方移动，进行结晶生长，得到圆柱状的β — Ga2O3系结晶。β — Ga2O3系结晶为β — Ga2O3单晶或添加了 Al、In等元素的β — Ga2O3单晶，含有Si作为掺杂剂。在这一阶段中，生成的β — Ga2O3系结晶中，施主浓度多低于Si浓度，此外，施主浓度与Si浓度之比因生成的结晶的不同而存在偏差。因此，在包含还原气氛和惰性气氛中的至少一方的气氛下对生成的β — Ga2O3系结晶实施退火处理，使生成的β — Ga2O3系结晶中的施主浓度接近生成的β - Ga2O3系结晶中的Si浓度，从而减少施主浓度相对于Si浓度的偏差。该退火处理中使用的还原气氛例如为H2气氛。此外，惰性气氛例如为N2气氛、Ar气氛、Ne气氛、He气氛或包含这些气氛中的2种以上的混合气氛。退火处理的温度例如在800°C以上、在氧化镓的熔点即1725°C以下。图1是表示上述退火处理前后的β - Ga2O3系结晶中的Si浓度和施主浓度之间的关系的图表。图1的纵轴表示施主浓度(/cm3)，横轴表示Si浓度(原子/cm3)。图1中的标记Λ和.分别表示退 火处理前的测定值、退火处理后的测定值。图1所示的测定值通过如下方法获得:准备Si浓度不同的多个β — Ga2O3系结晶，对于各结晶，在退火处理前后测定其施主浓度。该退火处理通过如下方法实施:在队占100%的气氛下，用19分钟升温至1000°C，在1000°C保持I小时，用19分钟降温至室温。另外，施主浓度是使用C 一 V测定装置进行测定的，Si浓度是通过SMS分析进行测定的。如图1所示，退火处理前，有β - Ga2O3系结晶中的Si浓度和施主浓度之差大的情况，施主浓度相对于Si浓度的偏差大。另一方面,退火处理后,在所有的β — Ga2O3系中，施主浓度接近Si浓度，施主浓度相对于Si浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
β－Ga2O3系基板的制造方法，包括从含有IV族元素的β－Ga2O3系结晶中切出β－Ga2O3系基板的工序，在包含还原气氛和惰性气氛中的至少一方的气氛下对切出所述β－Ga2O3系基板之前的所述β－Ga2O3系结晶或切出的所述β－Ga2O3系基板实施退火处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.14 JP 2011-2265541.β 一 Ga2O3系基板的制造方法，包括从含有IV族元素的β — Ga2O3系结晶中切出β — Ga2O3系基板的工序， 在包含还原气氛和惰性气氛中的至少一方的气氛下对切出所述β — Ga2O3系基板之前的所述β — Ga2O3系结晶或切出的所述β — Ga2O3系基板实施退火处理。2.根据权利要求1所述的β— Ga2O3系基板的制造方法，其特征在于，所述还原气氛为H2气氛。3.根据权利要求1或2所述的β— Ga2O3系基板的制造方法，其特征在于，所述惰性气氛为包含N2气氛、Ar气氛、Ne气氛和He气氛中的至少一方的气氛。4.根据权利要求1或2所述的β— Ga2O3系基板的制造方法，其特征在于，所述IV族元素为Si。5.结晶层叠结...

【专利技术属性】
技术研发人员：增井建和，山冈优，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，株式会社光波，
类型：发明
国别省市：日本;JP