基单晶基板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及P-Ga2O3基单晶基板。
【背景技术】
[0002] 通过EFG方法生长β -Ga2O3单晶是已知的（例如参见非专利文献： uGrowth of β -Ga2O3Single Crystals by the Edge-Defined Film Fed Growth Method"，Hideo Aida，Kengo Nishiguchij Hidetoshi Takeda，Natsuko Aotaj Kazuhiko Sunakawaj Yoichi Yaguchi，Japanese Journal of Applied Physics,Volume 47，No. ll，pp. 8506-8509(2008))。该非专利文献公开了在从与籽晶的接触部分向底部逐渐 加宽PGa2O 3单晶的宽度的同时，即在宽度方向上加宽肩部的同时，生长β-Ga2O3单晶的方 法，从而可以获得具有比籽晶更大的宽度的板状晶体。
[0003] 该非专利文献还公开了所生长的β -Ga2O3单晶的X射线摇摆曲线的半高宽（FWHM) 为75秒，并且坑密度为9 X IO4CnT2。
【发明内容】
[0004] 迄今为止还没有生产出高品质的氧化镓单晶。另外，传统技术只能生产出像该非 专利文献中所公开的那样的低质量氧化镓单晶，并且还不知道是否存在生产更高质量的氧 化镓单晶的方法。
[0005] 本发明的目的是提供一种具有优良的晶体质量的β -Ga2O3基单晶基板。
[0006] 根据本发明的一个实施方式，提供以下[1]至[10]中列出的PGa2O 3基单晶基 板。
[0007] [1] 一种β-Ga2O3基单晶基板，包括β-Ga 203基单晶，其中所述β-Ga203基单晶具 有小于75秒的X射线摇摆曲线的半高宽。
[0008] [2]根据[1]的^-Ga2O3基单晶基板，其中所述X射线摇摆曲线的半高宽是在所 述β-Ga 2O3基单晶的（-201)面或（001)面获得的。
[0009] [3]根据[1]或[2]的β -Ga2O3基单晶基板，其中所述β -Ga 203基单晶具有 (-201)、（101)或（001)面取向的主面。
[0010] [4]根据[1]至[3]中任一项的β-Ga2O3基单晶基板，其中所述半高宽不大于35 秒。
[0011] [5] -种β -Ga2O3基单晶基板，具有小于9X 10 4CnT2的平均位错密度。
[0012] [6]根据[5]的^-Ga2O3基单晶基板，其中所述平均位错密度不超过7.8X10 4cnT2。
[0013] [7]根据[5]或[6]的β -Ga2O3基单晶基板，还具有（-201)、（101)或（001)面取 向的主面。
[0014] [8]根据[1]至[7]中任一项的β-Ga2O3基单晶基板，其中所述基板不含孪晶。
[0015] [9]根据[1]至[8]中任一项的β-Ga2O3基单晶基板，其中所述基板还具有不小 于2英寸的直径。
[0016] [10]根据[1]至[7]中任一项的β -Ga2O3基单晶基板，还具有不含孪晶面的区域， 并且其中所述区域在垂直于孪晶面与主面的交叉线的方向上具有不小于2英寸的最大宽 度。
[0017] 发明效果
[0018] 根据本发明的一个实施方式，可以提供一种具有优良的晶体质量的P-Ga2O 3基单 晶基板。
【附图说明】
[0019] 接下来，结合附图更详细地说明本发明，其中：
[0020] 图IA和图IB是示出第一实施方式中的β -Ga2O3基单晶基板的平面图；
[0021] 图2Α和图2Β是示出第一实施方式中的具有少量孪晶的β -Ga2O3基单晶基板的剖 面图；
[0022] 图3Α和图3Β是示出通过对第一实施方式中的具有（-201)取向的主面的Ii-Ga2O 3 基单晶基板进行X射线摇摆曲线测量而获得的X射线衍射谱的图；
[0023] 图3C是示出通过对具有（-201)取向的主面的传统β -Ga2O3基单晶基板进行X射 线摇摆曲线测量而获得的X射线衍射谱的图；
[0024] 图4Α和图4Β是示出通过对第一实施方式中的具有（001)取向的主面4的P-Ga2O 3 基单晶基板1进行X射线摇摆曲线测量而获得的X射线衍射谱的图；
[0025] 图5是示出第一实施方式中的EFG晶体制造设备的垂直剖面图；
[0026] 图6是示出第一实施方式中的β -Ga2O3基单晶的生长期间的状态的立体图；
[0027] 图7是示出生长从其切除籽晶的β -Ga2O3基单晶的状态的立体图；
[0028] 图8是示出第二实施方式中的半导体多层结构的垂直剖面图；以及
[0029] 图9是示出第三实施方式中的LED元件的垂直剖面图。
【具体实施方式】
[0030] 第一实施方式
[0031] β -Ga2O2基单晶基板的构诰
[0032] 图IA和图IB是示出第一实施方式中的β-Ga2O3基单晶基板1的平面图。图IA 不出没有孪晶的β -Ga2O3基单晶基板1，图IB不出具有少量孪晶的β -Ga2O3基单晶基板1。
[0033] β -Ga2O3基单晶基板1由β -Ga 203基单晶形成。在此β -Ga 203基单晶是β -Ga 203 单晶或者掺杂有诸如Mg, Fe, Cu, Ag, Zn, Cd, Al, In, Si, Ge, Sn或Nb元素的β -Ga2O3单晶。
[0034] β -Ga2O3基晶体具有属于单斜晶系的β -gallia结构，并且不含杂质的β -Ga2O3 晶体的典型晶格常数是a〇=12.23A·，b()=3.04A·,, c()=5.80.A，α = γ = 90。以及 β =103. 8。。
[0035] β -Ga2O3基单晶基板1的主面的取向不局限于特定取向，例如是（-201)、（101)或 (001) 〇
[0036] 图IA中所示的没有孪晶的β -Ga2O3基单晶基板1的直径优选不小于2英寸。 β -Ga2O3基单晶基板1是从通过下述新方法生长的β -Ga 203基单晶切割出的，并且不含或 者几乎不含孪晶。因此，可以切割出不含孪晶的不小于2英寸的大基板作为P-Ga 2O3基单 晶基板1。
[0037] 该β -Ga2O3基单晶在（100)面具有高可裂解性，并且在晶体生长期间可能形成以 (100)面为孪晶面（对称面）的孪晶。
[0038] 图IB中所示的具有少量孪晶的β -Ga2O3基单晶基板1优选具有不小于2英寸的 直径，并且更优选具有宽度Ws不小于2英寸且不含孪晶面3的区域2。在此区域2的宽度 Ws是在垂直于孪晶面3与P-Ga2O3基单晶基板1的主面的交叉线的方向上的最大宽度。区 域2的宽度Ws优选较大，因为具有孪晶面3的区域优选不作为用于外延晶体生长的基底。
[0039] 图2Α和图2Β是示出具有少量孪晶的β -Ga2O3基单晶基板1的剖面图。图2Α和 图2Β各示出穿过β -Ga2O3基单晶基板1的中心并且垂直于孪晶面3的剖面。在图的右侧 示出的轴表示作为β -Ga2O3基单晶基板1的基材的β -Ga 203单晶的a、b和c轴的方向。 [0040] 图2A示出在β -Ga2O3基单晶基板1的一侧存在孪晶面3时的区域2的例子，图2B 示出在β -Ga2O3基单晶基板1的两侧都存在孪晶面3时的区域2的另一个例子。在图2Α 和图2Β中，作为例子示出以（-201)面为主面的P-Ga2O3基单晶基板1的剖面。
[0041] β -Ga^X基单晶基板的晶体取向和位错密度
[0042] 图3Α和图3Β是示出通过对具有（-201)取向的主面4的2个Ii-Ga2O 3基单晶基板 1进行X射线摇摆曲线测量而获得的X射线衍射谱的图。图3C是示出通过对具有（-201) 取向的主面的传统β -Ga2O3基单晶基板进行X射线摇摆曲线测量而获得的X射线衍射谱的 图。该传统P-Ga 2O3基单晶基板是从由不具有下述后加热器20和反射板21的传统EFG晶 体制造设备生长的β -Ga2O3基单晶切割出的基板。
[0043] 图3Α至图3C中示出在每个β-Ga2O3基单晶基板1的主面4的中心点和传统 β -Ga2O3基单晶基板的主面的中心点测得的X射线衍射谱。
[0044] 在图3Α至图3C中，横轴表示X射线在β -Ga2O3基单晶基板1或者传统β -Ga 203 基单晶基板上的入射角ω (度），纵轴表示X射线的衍射强度（任意单位）。
[0045] 图3Α至图3C中所示的衍射峰归因于来自构成β -Ga2O3基单晶基板1或该传统 β-Ga2O3基单晶基板的P-Ga2O3基单晶的（-201)面的衍射，并且它们的半高宽（FWHM)分 别为14秒（弧秒）、74秒和200秒。β -Ga2O3基单晶基板1的小FWHM意味着β -Ga 203基 单晶基板1在垂直于（