β−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法
【課題】β−Ｇａ２Ｏ３結晶の双晶密度を許容値以下とすることが可能なβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】ＥＦＧ（Edge-defined film-fed growth）法によるβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の成長時における双晶密度が許容値以下となるように、許容値が小さいほど種結晶２０の引き上げ方向に対するβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度θの目標値を大きく設定する第１ステップと、第１ステップで設定した目標値の肩広げ角度でβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５が成長するように結晶成長時における温度又は種結晶２０の引き上げ速度を制御して、β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる第２ステップとを有する。
【解決手段】ＥＦＧ（Edge-defined film-fed growth）法によるβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の成長時における双晶密度が許容値以下となるように、許容値が小さいほど種結晶２０の引き上げ方向に対するβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度θの目標値を大きく設定する第１ステップと、第１ステップで設定した目標値の肩広げ角度でβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５が成長するように結晶成長時における温度又は種結晶２０の引き上げ速度を制御して、β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる第２ステップとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば発光素子等の基板としては、サファイア等が用いられていたが、近年では酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）が注目されている。Ｇａ２Ｏ３は、透光性及び導電性を有することから電極構造が垂直型のＬＥＤを作ることができ、基板全体を電流通路にすることができる。この結果、電流密度が低くなり、発光素子の寿命を長くすることができる。また、電極構造が垂直型であることにより、ｎ層をエッチングによって露出させる必要がないことから素子製造工数が少なくて済み、基板の単位面積当たりの素子数を多く取れるので、製造コストの低減を図ることができる。また、Ｇａ２Ｏ３は、例えばＳｉＣに比べ、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体の発光領域の全波長範囲、特に、紫外領域での利用が可能になるという特長がある。
【０００３】
このようなＧａ２Ｏ３結晶の製造方法として、ＥＦＧ(Edge Defined Film Fed Growth)法を用いるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１２５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のＧａ２Ｏ３系結晶の製造方法では、種結晶をそのｃ軸方向が引き上げ方向となるように製造装置にセットし、ｃ軸と平行な方向に移動させて結晶成長させることにより、Ｇａ２Ｏ３系結晶のへき開性を弱くして加工性を向上することが可能になったが、結晶成長中に双晶と呼ばれる欠陥が発生することがあった。双晶とは、一つの結晶の中で結晶格子の構造は同じであるが、ある面を境にして互いに鏡面対称となっている結晶である。双晶が発生すると、その発生部位を起点としてＧａ２Ｏ３系結晶の成長方向に沿って双晶が帯状に延びるように形成されるため、その部分を避けて基板となる結晶を切り出す必要がある。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の双晶密度を許容値以下とすることが可能なβ−Ｇａ２Ｏ３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】
【０００７】
そこで、本発明者らは鋭意研究を重ね、双晶はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の幅を種結晶の大きさからダイの幅まで徐々に広げる肩広げ工程で発生することが多いことに着目し、様々な実験を行った結果、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の肩広げ角度と双晶の密度との間に相関があることを見出した。そして、肩広げ角度を大きくすることにより双晶の発生を抑制できるとの知見を得、本発明をなすに至ったのである。
【０００８】
すなわち、本発明は、上記目的を達成するために、［１］〜［３］のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法を提供する。
【０００９】
［１］ＥＦＧ法によるβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の成長時における双晶密度が許容値以下となるように、前記許容値が小さいほど種結晶の引き上げ方向に対する前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶の肩広げ角度の目標値を大きく設定する第１ステップと、前記第１ステップで設定した目標値の肩広げ角度で前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶が成長するように結晶成長時における温度又は前記種結晶の引き上げ速度を制御して、前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる第２ステップとを有するβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【００１０】
［２］前記第２ステップにおいて、前記種結晶は、β−Ｇａ２Ｏ３融液を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの幅広面と（−２０１）面もしくは（１０１）面とが平行になるように固定され、前記種結晶をその［０１０］方向に引き上げることにより前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる前記［１］に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【００１１】
［３］前記第２ステップにおいて、前記種結晶は、β−Ｇａ２Ｏ３融液を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの幅広面と（３１０）面もしくは（３−１０）面とが平行になるように固定され、前記種結晶をその［００１］方向に引き上げることにより前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる前記［１］に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の双晶密度を許容値以下とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るＥＦＧ法による単結晶製造装置を示す縦断面である。
【図２】β−Ｇａ２Ｏ３の結晶面を示す立体図である。
【図３Ａ】（ａ）及び（ｂ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（−２０１）面を示す斜視図及び平面図、（ｃ）及び（ｄ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（１０１）面を示す斜視図及び平面図である。
【図３Ｂ】（ａ）及び（ｂ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面を示す斜視図及び平面図、（ｃ）及び（ｄ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３−１０）面を示す斜視図及び平面図である。
【図４】単結晶製造装置におけるβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の引き上げの状態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の平面図、（ｂ）は肩広げ角度と双晶密度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（単結晶製造装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るＥＦＧ(Edge Defined Film Fed Growth)法による単結晶製造装置を示す縦断面である。ＥＦＧ法とは、縁部限定薄膜供給結晶成長法とも呼ばれ、加熱により融解した原料を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの開口部に原料を導き、この開口部における原料に種結晶を接触させ、その後種結晶を引き上げることにより、結晶を成長させる方法である。
【００１５】
この単結晶製造装置１０は、石英管１１の内側にＧａ２Ｏ３融液１２を受容するルツボ１３と、このルツボ１３内に立設されたスリット１４Ａを有するダイ１４と、スリット１４Ａの開口１４Ｂを除くルツボ１３の上面を閉塞する蓋１５と、ルツボ１３を載置する支持台１６と、ルツボ１３の周囲を包囲する断熱材１７と、石英管１１及び断熱材１７を介してルツボ１３を誘導加熱する高周波コイル１８と、β−Ｇａ２Ｏ３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、石英管１１及び断熱材１７を支持する基部２３と、基部２３に取り付けられた脚部２４とを有する。
【００１６】
ルツボ１３は、Ｇａ２Ｏ３融液１２を受容し得る耐熱性を有した金属材料で形成されており、本実施の形態ではイリジウムを用いて作られたルツボ１３を用いている。このルツボ１３は、内部に収容された粒状のβ−Ｇａ２Ｏ３を溶解させて得られたＧａ２Ｏ３融液１２を受容する。
【００１７】
高周波コイル１８は、石英管１１の外周囲に螺旋状に配置され、図示しない電源から供給される高周波の電流により、ルツボ１３を誘導加熱する。この電力の調整によってルツボ１３の温度を制御することが可能であり、これによりルツボ１３内部に収容された粒状のβ−Ｇａ２Ｏ３を溶解させる。
【００１８】
ダイ１４は、その中間部にβ−Ｇａ２Ｏ３融液１２を毛細管現象により上昇させる、例えば０．１〜１ｍｍの間隙を備えたスリット１４Ａを有している。スリット１４Ａは、紙面奥方向に延びるダイ１４の幅広面１４Ｃに沿って形成されており、ダイ１４の上部には、毛細管現象で上昇したＧａ２Ｏ３融液１２に接触するように、種結晶２０が位置決めされる。
【００１９】
蓋１５は、ルツボ１３から高温のＧａ２Ｏ３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融液１２の蒸気が付着することを抑制する。
【００２０】
断熱材１７は、高周波コイル１８への通電に基づいて誘導加熱されたルツボ１３の急激な温度変化を抑制する保温性を有し、ルツボ１３の周囲に所定の間隔を有して設けられている。
【００２１】
シャフト２２は、例えばモータによって駆動される図示しない駆動機構により昇降動作し、この駆動機構による上昇時及び下降時における移動速度を制御可能である。
【００２２】
そして、単結晶製造装置１０は、シャフト２２を下降させて種結晶２０の下面をダイ１４の開口１４ＢにおけるＧａ２Ｏ３融液１２に接触させ、その後所定の速度でシャフト２２を上昇させて種結晶２０を引き上げることにより、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を成長させる。
【００２３】
（結晶面）
図２は、β−Ｇａ２Ｏ３の結晶面を示す立体図である。β−Ｇａ２Ｏ３は単斜晶であり、α＝γ＝９０°、β＝１０３．８°で、ａ軸格子定数（ａ０）＝１２．２３Å、ｂ軸格子定数（ｂ０）＝３．０４Å、ｃ軸格子定数（ｃ０）＝５．８Åで形成されている。
【００２４】
図３Ａ（ａ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（−２０１）面を示す斜視図、図３Ａ（ｂ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の［０１０］方向から見た（−２０１）面を示す正面図、図３Ａ（ｃ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（１０１）面を示す斜視図、図３Ａ（ｄ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の［０１０］方向から見た（１０１）面を示す正面図である。また、図３Ｂ（ａ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面を示す斜視図、図３Ｂ（ｂ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の［００１］方向から見た（３１０）面を示す正面図、図３Ｂ（ｃ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３−１０）面を示す斜視図、図３Ｂ（ｄ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の［００１］方向から見た（３−１０）面を示す正面図である。
【００２５】
本実施の形態では、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（−２０１）面もしくは（１０１）面が平行になるように、［０１０］方向（ｂ軸方向）にβ−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる。又は、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（３１０）面もしくは（３−１０）面が平行になるように、［００１］方向（ｃ軸方向）にβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を成長させる。
【００２６】
図４は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（１０１）面がダイ１４の幅広面１４Ｃと平行になるように、［０１０］方向にβ−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる場合の単結晶製造装置１０におけるβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２４の引き上げを示す斜視図である。
【００２７】
種結晶２０は、ダイ１４の幅に対して微小なサイズを有することにより、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５は、種結晶２０の引き上げに伴ってダイ１４の幅広面１４Ｃに沿った方向に拡張しながら結晶成長する。β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の幅方向寸法がダイ１４の開口１４Ｂの幅に対応する寸法に達すると、それ以上は拡張せず、ほぼ一定の幅でβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５が成長する。従って、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５は、種結晶２０からダイ１４の幅方向に沿って徐々に幅が広がる肩部２５ａと、肩部２５ａに連続して形成され、ダイ１４の開口１４Ｂの幅方向寸法に対応する幅で形成された胴部２５ｂとを有している。
【００２８】
図４に一点鎖線で示す種結晶２０の引き上げ方向（図４の例では［０１０］方向）に対するβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩部２５ａの端面とがなす角度θ（以下、この角度を「肩広げ角度」という。）は、種結晶２０の引き上げ速度（β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の育成速度）によって変化し、引き上げ速度が速いと肩広げ角度が小さくなり、引き上げ速度が緩いと肩広げ角度が大きくなる。また、肩広げ角度θは、肩部２５ａの形成時における、ルツボ１３の温度の制御方法によっても変化し、ルツボ１３の温度を速く下げると肩広げ角度が大きくなり、ルツボ１３の温度をゆっくりと下げると肩広げ角度が小さくなる。
【００２９】
（β−Ｇａ２Ｏ３単結晶の製造方法）
次に、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の製造方法について説明する。β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５は、次に述べる第１ステップと、単結晶製造装置１０によってβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を成長させる第２ステップとを含む手順で製造される。
【００３０】
（第１ステップ）
第１ステップではまず、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の大きさやβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５から切り出す基板の大きさを考慮して、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５のダイ１４の幅広面１４Ｃに沿った単位長さあたりの双晶の数、すなわち双晶密度の許容値を定める。なお、この双晶密度はβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の単位体積あたりの双晶の数で定めてもよい。
【００３１】
そして、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度と双晶密度との関係に基づいて、双晶密度の許容値が小さいほどβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度の目標値を大きく設定する。この場合、大きな肩広げ角度のβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を得るために、種結晶２０の引き上げ速度を緩くする必要がある。また、双晶密度の許容値を大きくすれば、発生し得る双晶の数は多くなるが、種結晶２０の引き上げ速度を速くすることができ、時間当たりに製造できるβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の体積は大きくなる。
【００３２】
なお、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度と双晶密度との関係は、使用する単結晶製造装置によって異なるため、例えば対象の単結晶製造装置について実験を行うことによって規定することができる。
【００３３】
（第２ステップ）
第２ステップでは、第１ステップで設定した肩広げ角度の目標値に対応した肩広げ角度でβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩部２５ａが成長するように、結晶成長時の条件を調整してβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を成長させる。
【００３４】
第２ステップではまず、ルツボ１３に粒状のβ−Ｇａ２Ｏ３原料を所定量充填し、ルツボ１３の上面を蓋１５で閉塞する。
【００３５】
次に、種結晶２０がダイ１４に対して所定の角度になるように、種結晶２０を種結晶保持具２１に固定する。より具体的には、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（−２０１）面もしくは（１０１）面が平行となり、かつ［０１０］方向が種結晶２０の引き上げ方向となるように、種結晶２０を種結晶保持具２１に固定する。又は、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面もしくは（３−１０）面面が平行となり、かつ［００１］方向が種結晶２０の引き上げ方向となるように、種結晶２０を種結晶保持具２１に固定する。なお、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（−２０１）面，（１０１）面，（３１０）面，もしくは（３−１０）面とは完全に平行でなくともよく、±３°以下の誤差があってもよい。
【００３６】
次に、断熱材１７の内部におけるルツボ１３の周辺の領域（ホットゾーン）に窒素と酸素の混合ガスを供給すると共に、高周波コイル１８に通電してルツボ１３を誘導加熱し、β−Ｇａ２Ｏ３原料を融解させる。
【００３７】
ルツボ１３の誘導加熱によりβ−Ｇａ２Ｏ３原料が融解し、およそ１７２５°程度のＧａ２Ｏ３融液１２がダイ１４のスリット１４Ａを上昇して開口１４Ｂに達した後、種結晶保持具２１をダイ１４に向かって下方向（矢印Ａ方向）に降下させ、種結晶２０をＧａ２Ｏ３融液１２に接触させる。
【００３８】
次に、高周波コイル１８に供給する電流を徐々に小さくしながら種結晶保持具２１を種結晶２０と共にダイ１４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に移動させる。この移動速度は、例えば１時間当たり５ｍｍである。また、高周波コイル１８に供給する電流を徐々に小さくすることにより、Ｇａ２Ｏ３融液１２の温度も徐々に低くなる。
【００３９】
種結晶２０の引き上げにつれてβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５が成長し、所望の大きさになったら、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５をＧａ２Ｏ３融液１２から引き離すテールカットを行い、所定の温度勾配でβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を降温させる。
【００４０】
次に、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を所定の大きさに切り出す。この際、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５に双晶がある場合には、双晶の部分を避けてβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を切り出す。このようにして得られた基板は、例えばＬＥＤ素子のエピタキシャル成長用基板として用いられる。
【００４１】
（肩広げ角度と双晶密度との関係）
図５（ａ）は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５をその幅広面から見た平面図である。図５（ｂ）は、図４に示した単結晶製造装置１０の構成において、肩広げ角度θがθ１（＝４５°）、θ２（＝６０°）、θ３（＝６３°）、θ４（＝９０°）となるようにβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を製造した場合の肩広げ角度と双晶密度との関係を示す実験結果のグラフである。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、肩広げ角度をθ１からθ４に変化させると、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩部２５ａの種結晶２０の引き上げ方向に沿った方向の長さが短くなる。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、肩広げ角度がθ１（＝４５°）となるように製造したβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５では、双晶密度が３７本／ｃｍ、３０．７本／ｃｍであった。肩広げ角度がθ２（＝６０°）となるように製造したβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５では、双晶密度が３２本／ｃｍであった。肩広げ角度がθ３（＝６３°）となるように製造したβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５では、双晶密度が３３．８本／ｃｍ、３１．７本／ｃｍ、２８本／ｃｍであった。肩広げ角度がθ４（＝９０°）となるように製造したβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５では、双晶密度が１．５８本／ｃｍ、０．７本／ｃｍであった。
【００４４】
このように、肩広げ角度が大きくなるほど、双晶密度が小さくなる傾向が見られた。ここで、双晶密度は、種結晶２０の引き上げ方向に直交するβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の幅方向（図５（ａ）の矢印Ｃ方向）における１ｃｍあたりの双晶の数の平均値で表している。
【００４５】
また、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（−２０１）面もしくは（１０１）面が平行で［０１０］方向に種結晶２０を引き上げた場合、及びダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面もしくは（３−１０）面が平行で［００１］方向に種結晶２０を引き上げた場合の何れの実験でも、図５（ｂ）に示すグラフと同様の結果が得られた。種結晶２０の種結晶保持具２１への固定角度が上記以外の場合には、肩広げ角度を大きくすると双晶密度が小さくなる傾向があるものの、図５（ｂ）のグラフに示す程度の顕著な効果は現れなかった。
【００４６】
（実施の形態の効果）
この実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度を調整することで、所望の双晶密度のβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を得ることができる。例えば、必要な基板の大きさが小さい場合には、双晶の数が多くても、隣り合う２つの双晶の間から相当数の基板を切り出すことができるため、種結晶２０の引き上げ速度を速くして時間当たりに製造できるβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の体積を大きくすることが考えられる。また、必要な基板の大きさが大きい場合、又は基板の切り出し時における双晶を避けるための工数を削減したい場合には、肩広げ角度を大きくして双晶密度を低くすることが考えられる。
【００４７】
（２）ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（−２０１）面もしくは（１０１）面を平行にして［０１０］方向に種結晶２０を引き上げること、又はダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面もしくは（３−１０）面を平行にして［００１］方向に種結晶２０を引き上げることにより、肩広げ角度を大きくした場合に双晶密度を大きく低減することができる。
【００４８】
［他の実施の形態］
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々の変形、応用が可能である。例えば、上記実施の形態では、結晶成長時の温度を制御することでβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度を調整する場合について説明したが、種結晶２０の引き上げ速度を制御してβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度を調整してもよい。また、結晶成長時の温度及び種結晶２０の引き上げ速度を制御してβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度を調整してもよい。
【００４９】
また、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５は、ノンドープのものに限定されず、例えばＳｉ等のドーパントをドープしたものでもよく、アルミニウムやインジウム、あるいはハフニウム等の元素を固溶させたものでもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…単結晶製造装置、１１…石英管、１２…β−Ｇａ２Ｏ３融液、１３…ルツボ、１４…ダイ、１４Ｂ…開口、１４Ａ…スリット、１４Ｂ…開口、１４Ｃ…幅広面、１５…蓋、１６…支持台、１７…断熱材、１８…高周波コイル、２０…種結晶、２１…種結晶保持具、２２…シャフト、２３…基部、２４…脚部、２５…β−Ｇａ２Ｏ３結晶、２５ａ…肩部、２５ｂ…胴部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば発光素子等の基板としては、サファイア等が用いられていたが、近年では酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）が注目されている。Ｇａ２Ｏ３は、透光性及び導電性を有することから電極構造が垂直型のＬＥＤを作ることができ、基板全体を電流通路にすることができる。この結果、電流密度が低くなり、発光素子の寿命を長くすることができる。また、電極構造が垂直型であることにより、ｎ層をエッチングによって露出させる必要がないことから素子製造工数が少なくて済み、基板の単位面積当たりの素子数を多く取れるので、製造コストの低減を図ることができる。また、Ｇａ２Ｏ３は、例えばＳｉＣに比べ、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体の発光領域の全波長範囲、特に、紫外領域での利用が可能になるという特長がある。
【０００３】
このようなＧａ２Ｏ３結晶の製造方法として、ＥＦＧ(Edge Defined Film Fed Growth)法を用いるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１２５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のＧａ２Ｏ３系結晶の製造方法では、種結晶をそのｃ軸方向が引き上げ方向となるように製造装置にセットし、ｃ軸と平行な方向に移動させて結晶成長させることにより、Ｇａ２Ｏ３系結晶のへき開性を弱くして加工性を向上することが可能になったが、結晶成長中に双晶と呼ばれる欠陥が発生することがあった。双晶とは、一つの結晶の中で結晶格子の構造は同じであるが、ある面を境にして互いに鏡面対称となっている結晶である。双晶が発生すると、その発生部位を起点としてＧａ２Ｏ３系結晶の成長方向に沿って双晶が帯状に延びるように形成されるため、その部分を避けて基板となる結晶を切り出す必要がある。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の双晶密度を許容値以下とすることが可能なβ−Ｇａ２Ｏ３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】
【０００７】
そこで、本発明者らは鋭意研究を重ね、双晶はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の幅を種結晶の大きさからダイの幅まで徐々に広げる肩広げ工程で発生することが多いことに着目し、様々な実験を行った結果、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の肩広げ角度と双晶の密度との間に相関があることを見出した。そして、肩広げ角度を大きくすることにより双晶の発生を抑制できるとの知見を得、本発明をなすに至ったのである。
【０００８】
すなわち、本発明は、上記目的を達成するために、［１］〜［３］のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法を提供する。
【０００９】
［１］ＥＦＧ法によるβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の成長時における双晶密度が許容値以下となるように、前記許容値が小さいほど種結晶の引き上げ方向に対する前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶の肩広げ角度の目標値を大きく設定する第１ステップと、前記第１ステップで設定した目標値の肩広げ角度で前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶が成長するように結晶成長時における温度又は前記種結晶の引き上げ速度を制御して、前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる第２ステップとを有するβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【００１０】
［２］前記第２ステップにおいて、前記種結晶は、β−Ｇａ２Ｏ３融液を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの幅広面と（−２０１）面もしくは（１０１）面とが平行になるように固定され、前記種結晶をその［０１０］方向に引き上げることにより前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる前記［１］に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【００１１】
［３］前記第２ステップにおいて、前記種結晶は、β−Ｇａ２Ｏ３融液を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの幅広面と（３１０）面もしくは（３−１０）面とが平行になるように固定され、前記種結晶をその［００１］方向に引き上げることにより前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる前記［１］に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の双晶密度を許容値以下とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るＥＦＧ法による単結晶製造装置を示す縦断面である。
【図２】β−Ｇａ２Ｏ３の結晶面を示す立体図である。
【図３Ａ】（ａ）及び（ｂ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（−２０１）面を示す斜視図及び平面図、（ｃ）及び（ｄ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（１０１）面を示す斜視図及び平面図である。
【図３Ｂ】（ａ）及び（ｂ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面を示す斜視図及び平面図、（ｃ）及び（ｄ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３−１０）面を示す斜視図及び平面図である。
【図４】単結晶製造装置におけるβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の引き上げの状態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の平面図、（ｂ）は肩広げ角度と双晶密度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（単結晶製造装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るＥＦＧ(Edge Defined Film Fed Growth)法による単結晶製造装置を示す縦断面である。ＥＦＧ法とは、縁部限定薄膜供給結晶成長法とも呼ばれ、加熱により融解した原料を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの開口部に原料を導き、この開口部における原料に種結晶を接触させ、その後種結晶を引き上げることにより、結晶を成長させる方法である。
【００１５】
この単結晶製造装置１０は、石英管１１の内側にＧａ２Ｏ３融液１２を受容するルツボ１３と、このルツボ１３内に立設されたスリット１４Ａを有するダイ１４と、スリット１４Ａの開口１４Ｂを除くルツボ１３の上面を閉塞する蓋１５と、ルツボ１３を載置する支持台１６と、ルツボ１３の周囲を包囲する断熱材１７と、石英管１１及び断熱材１７を介してルツボ１３を誘導加熱する高周波コイル１８と、β−Ｇａ２Ｏ３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、石英管１１及び断熱材１７を支持する基部２３と、基部２３に取り付けられた脚部２４とを有する。
【００１６】
ルツボ１３は、Ｇａ２Ｏ３融液１２を受容し得る耐熱性を有した金属材料で形成されており、本実施の形態ではイリジウムを用いて作られたルツボ１３を用いている。このルツボ１３は、内部に収容された粒状のβ−Ｇａ２Ｏ３を溶解させて得られたＧａ２Ｏ３融液１２を受容する。
【００１７】
高周波コイル１８は、石英管１１の外周囲に螺旋状に配置され、図示しない電源から供給される高周波の電流により、ルツボ１３を誘導加熱する。この電力の調整によってルツボ１３の温度を制御することが可能であり、これによりルツボ１３内部に収容された粒状のβ−Ｇａ２Ｏ３を溶解させる。
【００１８】
ダイ１４は、その中間部にβ−Ｇａ２Ｏ３融液１２を毛細管現象により上昇させる、例えば０．１〜１ｍｍの間隙を備えたスリット１４Ａを有している。スリット１４Ａは、紙面奥方向に延びるダイ１４の幅広面１４Ｃに沿って形成されており、ダイ１４の上部には、毛細管現象で上昇したＧａ２Ｏ３融液１２に接触するように、種結晶２０が位置決めされる。
【００１９】
蓋１５は、ルツボ１３から高温のＧａ２Ｏ３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融液１２の蒸気が付着することを抑制する。
【００２０】
断熱材１７は、高周波コイル１８への通電に基づいて誘導加熱されたルツボ１３の急激な温度変化を抑制する保温性を有し、ルツボ１３の周囲に所定の間隔を有して設けられている。
【００２１】
シャフト２２は、例えばモータによって駆動される図示しない駆動機構により昇降動作し、この駆動機構による上昇時及び下降時における移動速度を制御可能である。
【００２２】
そして、単結晶製造装置１０は、シャフト２２を下降させて種結晶２０の下面をダイ１４の開口１４ＢにおけるＧａ２Ｏ３融液１２に接触させ、その後所定の速度でシャフト２２を上昇させて種結晶２０を引き上げることにより、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を成長させる。
【００２３】
（結晶面）
図２は、β−Ｇａ２Ｏ３の結晶面を示す立体図である。β−Ｇａ２Ｏ３は単斜晶であり、α＝γ＝９０°、β＝１０３．８°で、ａ軸格子定数（ａ０）＝１２．２３Å、ｂ軸格子定数（ｂ０）＝３．０４Å、ｃ軸格子定数（ｃ０）＝５．８Åで形成されている。
【００２４】
図３Ａ（ａ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（−２０１）面を示す斜視図、図３Ａ（ｂ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の［０１０］方向から見た（−２０１）面を示す正面図、図３Ａ（ｃ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（１０１）面を示す斜視図、図３Ａ（ｄ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の［０１０］方向から見た（１０１）面を示す正面図である。また、図３Ｂ（ａ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面を示す斜視図、図３Ｂ（ｂ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の［００１］方向から見た（３１０）面を示す正面図、図３Ｂ（ｃ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３−１０）面を示す斜視図、図３Ｂ（ｄ）はβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の［００１］方向から見た（３−１０）面を示す正面図である。
【００２５】
本実施の形態では、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（−２０１）面もしくは（１０１）面が平行になるように、［０１０］方向（ｂ軸方向）にβ−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる。又は、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（３１０）面もしくは（３−１０）面が平行になるように、［００１］方向（ｃ軸方向）にβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を成長させる。
【００２６】
図４は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（１０１）面がダイ１４の幅広面１４Ｃと平行になるように、［０１０］方向にβ−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる場合の単結晶製造装置１０におけるβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２４の引き上げを示す斜視図である。
【００２７】
種結晶２０は、ダイ１４の幅に対して微小なサイズを有することにより、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５は、種結晶２０の引き上げに伴ってダイ１４の幅広面１４Ｃに沿った方向に拡張しながら結晶成長する。β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の幅方向寸法がダイ１４の開口１４Ｂの幅に対応する寸法に達すると、それ以上は拡張せず、ほぼ一定の幅でβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５が成長する。従って、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５は、種結晶２０からダイ１４の幅方向に沿って徐々に幅が広がる肩部２５ａと、肩部２５ａに連続して形成され、ダイ１４の開口１４Ｂの幅方向寸法に対応する幅で形成された胴部２５ｂとを有している。
【００２８】
図４に一点鎖線で示す種結晶２０の引き上げ方向（図４の例では［０１０］方向）に対するβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩部２５ａの端面とがなす角度θ（以下、この角度を「肩広げ角度」という。）は、種結晶２０の引き上げ速度（β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の育成速度）によって変化し、引き上げ速度が速いと肩広げ角度が小さくなり、引き上げ速度が緩いと肩広げ角度が大きくなる。また、肩広げ角度θは、肩部２５ａの形成時における、ルツボ１３の温度の制御方法によっても変化し、ルツボ１３の温度を速く下げると肩広げ角度が大きくなり、ルツボ１３の温度をゆっくりと下げると肩広げ角度が小さくなる。
【００２９】
（β−Ｇａ２Ｏ３単結晶の製造方法）
次に、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の製造方法について説明する。β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５は、次に述べる第１ステップと、単結晶製造装置１０によってβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を成長させる第２ステップとを含む手順で製造される。
【００３０】
（第１ステップ）
第１ステップではまず、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の大きさやβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５から切り出す基板の大きさを考慮して、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５のダイ１４の幅広面１４Ｃに沿った単位長さあたりの双晶の数、すなわち双晶密度の許容値を定める。なお、この双晶密度はβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の単位体積あたりの双晶の数で定めてもよい。
【００３１】
そして、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度と双晶密度との関係に基づいて、双晶密度の許容値が小さいほどβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度の目標値を大きく設定する。この場合、大きな肩広げ角度のβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を得るために、種結晶２０の引き上げ速度を緩くする必要がある。また、双晶密度の許容値を大きくすれば、発生し得る双晶の数は多くなるが、種結晶２０の引き上げ速度を速くすることができ、時間当たりに製造できるβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の体積は大きくなる。
【００３２】
なお、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度と双晶密度との関係は、使用する単結晶製造装置によって異なるため、例えば対象の単結晶製造装置について実験を行うことによって規定することができる。
【００３３】
（第２ステップ）
第２ステップでは、第１ステップで設定した肩広げ角度の目標値に対応した肩広げ角度でβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩部２５ａが成長するように、結晶成長時の条件を調整してβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を成長させる。
【００３４】
第２ステップではまず、ルツボ１３に粒状のβ−Ｇａ２Ｏ３原料を所定量充填し、ルツボ１３の上面を蓋１５で閉塞する。
【００３５】
次に、種結晶２０がダイ１４に対して所定の角度になるように、種結晶２０を種結晶保持具２１に固定する。より具体的には、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（−２０１）面もしくは（１０１）面が平行となり、かつ［０１０］方向が種結晶２０の引き上げ方向となるように、種結晶２０を種結晶保持具２１に固定する。又は、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面もしくは（３−１０）面面が平行となり、かつ［００１］方向が種結晶２０の引き上げ方向となるように、種結晶２０を種結晶保持具２１に固定する。なお、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（−２０１）面，（１０１）面，（３１０）面，もしくは（３−１０）面とは完全に平行でなくともよく、±３°以下の誤差があってもよい。
【００３６】
次に、断熱材１７の内部におけるルツボ１３の周辺の領域（ホットゾーン）に窒素と酸素の混合ガスを供給すると共に、高周波コイル１８に通電してルツボ１３を誘導加熱し、β−Ｇａ２Ｏ３原料を融解させる。
【００３７】
ルツボ１３の誘導加熱によりβ−Ｇａ２Ｏ３原料が融解し、およそ１７２５°程度のＧａ２Ｏ３融液１２がダイ１４のスリット１４Ａを上昇して開口１４Ｂに達した後、種結晶保持具２１をダイ１４に向かって下方向（矢印Ａ方向）に降下させ、種結晶２０をＧａ２Ｏ３融液１２に接触させる。
【００３８】
次に、高周波コイル１８に供給する電流を徐々に小さくしながら種結晶保持具２１を種結晶２０と共にダイ１４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に移動させる。この移動速度は、例えば１時間当たり５ｍｍである。また、高周波コイル１８に供給する電流を徐々に小さくすることにより、Ｇａ２Ｏ３融液１２の温度も徐々に低くなる。
【００３９】
種結晶２０の引き上げにつれてβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５が成長し、所望の大きさになったら、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５をＧａ２Ｏ３融液１２から引き離すテールカットを行い、所定の温度勾配でβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を降温させる。
【００４０】
次に、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を所定の大きさに切り出す。この際、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５に双晶がある場合には、双晶の部分を避けてβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を切り出す。このようにして得られた基板は、例えばＬＥＤ素子のエピタキシャル成長用基板として用いられる。
【００４１】
（肩広げ角度と双晶密度との関係）
図５（ａ）は、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５をその幅広面から見た平面図である。図５（ｂ）は、図４に示した単結晶製造装置１０の構成において、肩広げ角度θがθ１（＝４５°）、θ２（＝６０°）、θ３（＝６３°）、θ４（＝９０°）となるようにβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を製造した場合の肩広げ角度と双晶密度との関係を示す実験結果のグラフである。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、肩広げ角度をθ１からθ４に変化させると、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩部２５ａの種結晶２０の引き上げ方向に沿った方向の長さが短くなる。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、肩広げ角度がθ１（＝４５°）となるように製造したβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５では、双晶密度が３７本／ｃｍ、３０．７本／ｃｍであった。肩広げ角度がθ２（＝６０°）となるように製造したβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５では、双晶密度が３２本／ｃｍであった。肩広げ角度がθ３（＝６３°）となるように製造したβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５では、双晶密度が３３．８本／ｃｍ、３１．７本／ｃｍ、２８本／ｃｍであった。肩広げ角度がθ４（＝９０°）となるように製造したβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５では、双晶密度が１．５８本／ｃｍ、０．７本／ｃｍであった。
【００４４】
このように、肩広げ角度が大きくなるほど、双晶密度が小さくなる傾向が見られた。ここで、双晶密度は、種結晶２０の引き上げ方向に直交するβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の幅方向（図５（ａ）の矢印Ｃ方向）における１ｃｍあたりの双晶の数の平均値で表している。
【００４５】
また、ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（−２０１）面もしくは（１０１）面が平行で［０１０］方向に種結晶２０を引き上げた場合、及びダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面もしくは（３−１０）面が平行で［００１］方向に種結晶２０を引き上げた場合の何れの実験でも、図５（ｂ）に示すグラフと同様の結果が得られた。種結晶２０の種結晶保持具２１への固定角度が上記以外の場合には、肩広げ角度を大きくすると双晶密度が小さくなる傾向があるものの、図５（ｂ）のグラフに示す程度の顕著な効果は現れなかった。
【００４６】
（実施の形態の効果）
この実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度を調整することで、所望の双晶密度のβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５を得ることができる。例えば、必要な基板の大きさが小さい場合には、双晶の数が多くても、隣り合う２つの双晶の間から相当数の基板を切り出すことができるため、種結晶２０の引き上げ速度を速くして時間当たりに製造できるβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の体積を大きくすることが考えられる。また、必要な基板の大きさが大きい場合、又は基板の切り出し時における双晶を避けるための工数を削減したい場合には、肩広げ角度を大きくして双晶密度を低くすることが考えられる。
【００４７】
（２）ダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の（−２０１）面もしくは（１０１）面を平行にして［０１０］方向に種結晶２０を引き上げること、又はダイ１４の幅広面１４Ｃとβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の（３１０）面もしくは（３−１０）面を平行にして［００１］方向に種結晶２０を引き上げることにより、肩広げ角度を大きくした場合に双晶密度を大きく低減することができる。
【００４８】
［他の実施の形態］
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々の変形、応用が可能である。例えば、上記実施の形態では、結晶成長時の温度を制御することでβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度を調整する場合について説明したが、種結晶２０の引き上げ速度を制御してβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度を調整してもよい。また、結晶成長時の温度及び種結晶２０の引き上げ速度を制御してβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５の肩広げ角度を調整してもよい。
【００４９】
また、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶２５は、ノンドープのものに限定されず、例えばＳｉ等のドーパントをドープしたものでもよく、アルミニウムやインジウム、あるいはハフニウム等の元素を固溶させたものでもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…単結晶製造装置、１１…石英管、１２…β−Ｇａ２Ｏ３融液、１３…ルツボ、１４…ダイ、１４Ｂ…開口、１４Ａ…スリット、１４Ｂ…開口、１４Ｃ…幅広面、１５…蓋、１６…支持台、１７…断熱材、１８…高周波コイル、２０…種結晶、２１…種結晶保持具、２２…シャフト、２３…基部、２４…脚部、２５…β−Ｇａ２Ｏ３結晶、２５ａ…肩部、２５ｂ…胴部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＦＧ法によるβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の成長時における双晶密度が許容値以下となるように、前記許容値が小さいほど種結晶の引き上げ方向に対する前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶の肩広げ角度の目標値を大きく設定する第１ステップと、
前記第１ステップで設定した目標値の肩広げ角度で前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶が成長するように結晶成長時における温度又は前記種結晶の引き上げ速度を制御して、前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる第２ステップとを有するβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【請求項２】
前記第２ステップにおいて、前記種結晶は、β−Ｇａ２Ｏ３融液を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの幅広面と（−２０１）面もしくは（１０１）面とが平行になるように固定され、前記種結晶をその［０１０］方向に引き上げることにより前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる請求項１に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記種結晶は、β−Ｇａ２Ｏ３融液を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの幅広面と（３１０）面もしくは（３−１０）面とが平行になるように固定され、前記種結晶をその［００１］方向に引き上げることにより前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる請求項１に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【請求項１】
ＥＦＧ法によるβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の成長時における双晶密度が許容値以下となるように、前記許容値が小さいほど種結晶の引き上げ方向に対する前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶の肩広げ角度の目標値を大きく設定する第１ステップと、
前記第１ステップで設定した目標値の肩広げ角度で前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶が成長するように結晶成長時における温度又は前記種結晶の引き上げ速度を制御して、前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる第２ステップとを有するβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【請求項２】
前記第２ステップにおいて、前記種結晶は、β−Ｇａ２Ｏ３融液を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの幅広面と（−２０１）面もしくは（１０１）面とが平行になるように固定され、前記種結晶をその［０１０］方向に引き上げることにより前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる請求項１に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記種結晶は、β−Ｇａ２Ｏ３融液を受容するルツボに立設されたスリットを有するダイの幅広面と（３１０）面もしくは（３−１０）面とが平行になるように固定され、前記種結晶をその［００１］方向に引き上げることにより前記β−Ｇａ２Ｏ３結晶を成長させる請求項１に記載のβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０３８６３（Ｐ２０１３−１０３８６３Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９８９０（Ｐ２０１１−２４９８９０）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【出願人】（０００１５３２３６）株式会社光波 (98)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【出願人】（０００１５３２３６）株式会社光波 (98)
【Ｆターム（参考）】
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