本发明专利技术提供一种ScAlMgO4单晶基板及其制造方法,其能够减少晶向的错乱。提供一种ScAlMgO4单晶基板,将基板的中心设为坐标(0,0),且将测定光束的宽度设为1mm×7mm,在用X射线衍射法分别对在x轴方向上以1mm的间隔从(x‑m,0)到(xm,0)和在y轴方向上以1mm的间隔从(0,y‑n)到(0,yn)的坐标位置进行分析时,各所述坐标位置处的摇摆曲线的半峰全宽的最差值小于20秒,其中,m及n是使所述测定光束收敛在不超出基板的范围内的整数。
ScAlMgO4 Single Crystal Substrate and Its Manufacturing Method
【技术实现步骤摘要】
ScAlMgO4单晶基板及其制造方法
本专利技术涉及ScAlMgO4单晶基板及其制造方法。
技术介绍
近年来,作为用于形成氮化镓(GaN)的基板,ScAlMgO4正被关注。与以往的蓝宝石相比较,ScAlMgO4与GaN的晶格失配为1/10左右,作为用于发光二极管(LED)高亮度化的材料而被期待。作为ScAlMgO4单晶的制造方法,已知有切克劳斯基法(以下,也称作“CZ法”)。CZ法是如下方法:将材料放入到设置在腔体内的坩埚中,使该材料熔融后,使籽晶接触熔液,使用拉晶机构一边使籽晶缓慢旋转一边拉晶的方法。根据该方法,能够使具有与籽晶相同的晶向排列的单晶生长,得到圆柱状的晶锭。在此,在专利文献1、专利文献2中记载有ScAlMgO4的制造方法。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2015-48296号公报专利文献2:日本特开2017-119597号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在用CZ法拉单晶的情况下,为了使籽晶不熔融,需要使熔液正上方的环境气与熔液之间的交界面处的温度梯度变大。即,需要设为在熔液侧为材料充分熔融的高温,而熔液的表面侧(熔液正上方的环境气)为不使籽晶熔融的温度。但是,若使上述交界面处的温度梯度较大,则熔液(表面)的中心侧容易被冷却,拉出的单晶的中心的晶向容易错乱。图1是在c面将用以往的方法制作出的圆柱状的单晶切割而得到的晶片的照片。当用显微镜进行观察时,晶向的错乱作为黑的区域被观察到。而且,如图1所示,用以往的方法制作出的晶片在晶片的中心附近发生晶向的错乱。在图2中示出对该晶片的从中心起±20mm的区域,以约4mm的间隔进行基于X射线衍射法的分析并获得摇摆曲线时的各个位置上的半峰全宽[秒]。此外,图2的横轴表示距中心的距离。如图2所示,若晶向错乱,则通过基于X射线衍射法的分析得到的摇摆曲线的半峰全宽变大,不能说是高质量的晶体。因此,本专利技术的目的是提供一种晶向的错乱少的高质量的ScAlMgO4单晶基板及其制造方法。解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述问题而不断专心研究,发现通过将拉晶的ScAlMgO4单晶的晶粒直径和晶体生长速度设为特定条件,从而所得到的单晶的晶向的错乱变少,并得到本专利技术。本专利技术提供以下的ScAlMgO4基板。一种ScAlMgO4单晶基板,将基板的中心设为坐标(0,0),且将测定光束的宽度设为1[mm]×7[mm],在用X射线衍射法分别对在x轴方向上以1[mm]的间隔从(x-m,0)到(xm,0)和在y轴方向上以1[mm]的间隔从(0,y-n)到(0,yn)的坐标位置进行分析时,各所述坐标位置处的摇摆曲线的半峰全宽的最差值小于20[秒],其中,m及n是使所述测定光束收敛在不超出基板的范围内的整数。另外,本专利技术也提供以下的ScAlMgO4单晶基板的制造方法。一种ScAlMgO4单晶基板的制造方法,是使籽晶接触坩埚中的熔液进行拉晶的ScAlMgO4单晶的制造方法,使由下式1表示的晶体生长速度d与制作的ScAlMgO4单晶的直径的1/3次幂之积为大于等于2.6且小于3.0,晶体生长速度d=c+(c×b2×q)/(a2×p)(1)在式1中,a表示坩埚的内径,b表示制作的ScAlMgO4单晶的直径,c表示提拉速度,p表示ScAlMgO4的液体密度,q表示ScAlMgO4的固体密度。专利技术效果本专利技术的ScAlMgO4单晶基板的晶向的错乱少,质量高。另外,根据本专利技术的ScAlMgO4单晶基板的制造方法,能够对应于晶粒直径以最适的晶体生长速度制作晶体。由此,单晶的中心的晶向不会错乱,从而能够得到高质量的ScAlMgO4单晶基板。附图说明图1是示出通过以往的方法制作的ScAlMgO4单晶的晶向的错乱的图。图2是示出对图1所示的ScAlMgO4单晶进行基于X射线衍射法的分析,并获得摇摆曲线时的半峰全宽的图。图3是示出本专利技术的一实施方式的ScAlMgO4单晶基板的制造中使用的电阻加热方式炉的结构的示意图。图4是示出本专利技术的一实施方式的ScAlMgO4单晶基板的制造中使用的高频加热方式炉的结构的示意图。图5是示出ScAlMgO4单晶基板的半峰全宽与在该单晶基板上制作的GaN晶体的半峰全宽之间的关系的图。图6是示出本专利技术的实施例及比较例的ScAlMgO4单晶基板制作时的晶体生长速度与晶粒直径的1/3次幂之积与所制作的ScAlMgO4单晶基板的摇摆曲线的半峰全宽的最差值f[秒]之间的关系的图。附图标记说明100:电阻加热方式炉110:ScAlMgO4原料120:坩埚121:坩埚支撑轴122:耐火件130:隔热件140:加热器150:拉晶轴151:籽晶保持器152:籽晶200:高频加热方式炉230:隔热件240:加热线圈具体实施方式下面,参照附图对本专利技术的一实施方式进行说明。本专利技术的一实施方式的ScAlMgO4单晶基板能够用加热装置制作。在能够制作本实施方式的ScAlMgO4单晶基板的加热装置的示例中,包括电阻加热方式炉或高频加热方式炉。图3及图4是分别示出电阻加热方式炉100的结构及高频加热方式炉200的结构的示意图。以下,分别对通过电阻加热方式和高频加热方式制造ScAlMgO4单晶的方法进行说明。图3所示的电阻加热方式炉100是基于CZ法的拉晶装置,具有:坩埚120,其用于使ScAlMgO4原料110熔融;坩埚支撑轴121,其用于支撑坩埚120;耐火件122,其配置在坩埚120和坩埚支撑轴121之间;加热器140,其配置在坩埚120的周围;隔热件130,其包围坩埚120及加热器140;拉晶轴150,其用于拉晶;籽晶保持器151,其配置在拉晶轴150的端部,用于支撑籽晶152。此外,虽然图3中未示出,但是电阻加热方式炉100通常也可以还具有基于CZ法的拉晶所需要的腔体、真空泵、气体导入口、气体排出口、电源、以及温度等的控制装置等。可以将ScAlMgO4原料110设为将氧化钪(Sc2O3)、氧化铝(Al2O3)和氧化镁(MgO)混合,并在坩埚120内熔融一次后的原料。在本实施方式中,坩埚120是由铱制成的,是用于使ScAlMgO4原料110熔融且进行保持的容器。而且,在本实施方式中,坩埚支撑轴121是由钨制成的,具有以设定的速度旋转和升降的功能。在本实施方式中,耐火件122是由氧化锆制成的,且对坩埚120和坩埚支撑轴121中的无论哪个材质都具有耐反应性。在本实施方式中,隔热件130是由碳制成的圆柱状的部件,在顶面配置有用于插入拉晶轴150的贯通孔,在底面配置有用于插入坩埚支撑轴121的贯通孔。在本实施方式中,加热器140具有形成为筒状的碳制电阻加热式的发热部,若在加热器140流过电流,则发热部发热,坩埚120内的材料被加热。在本实施方式中,拉晶轴150是由氧化铝制成的,具有以设定的速度旋转或升降的功能。另外,籽晶保持器151是由铱制成的。籽晶保持器151与拉晶轴150的一个端部连接,能够在前端放置籽晶152。籽晶152是由ScAlMgO4制成的,形状是正四棱柱。在使用电阻加热方式炉100制作ScAlMgO4基板的情况下,首先,实施ScAlMgO4原料110的熔融工序。在熔融工序中,为了使环境气为惰性气体环境气,在对被隔热件130包围的空间抽真空之后,向该空间内填充惰性气体环境气并使该空间成为常本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种ScAlMgO4单晶基板,其特征在于,将基板的中心设为坐标(0,0),且将测定光束的宽度设为1mm×7mm,在用X射线衍射法分别对在x轴方向上以1mm的间隔从(x‑m,0)到(xm,0)和在y轴方向上以1mm的间隔从(0,y‑n)到(0,yn)的坐标位置进行分析时,各所述坐标位置处的摇摆曲线的半峰全宽的最差值小于20秒,其中,m及n是使所述测定光束收敛在不超出基板的范围内的整数。
【技术特征摘要】
2018.03.19 JP 2018-0509421.一种ScAlMgO4单晶基板,其特征在于,将基板的中心设为坐标(0,0),且将测定光束的宽度设为1mm×7mm,在用X射线衍射法分别对在x轴方向上以1mm的间隔从(x-m,0)到(xm,0)和在y轴方向上以1mm的间隔从(0,y-n)到(0,yn)的坐标位置进行分析时,各所述坐标位置处的摇摆曲线的半峰全宽的最差值小于20秒,其中,m及n是使所述测定光束收敛在不超出基板的范围内的整数。2.如权利要求1所述的ScAlMgO...
【专利技术属性】
技术研发人员:宫野谦太郎,柳田直人,领木直矢,旭雄大,信冈政树,
申请(专利权)人:松下电器产业株式会社,
类型:发明
国别省市:日本,JP
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