氧化镓晶体的制造装置和氧化镓晶体的制造方法以及用于它们的氧化镓晶体生长用的坩埚.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111041556A(43)申请公布日2020.04.21(21)申请号201910935595.2C30B11/00(2006.01)(22)申请日2019.09.29C22C5/04(2006.01)(30)优先权数据2018-1929142018.10.11JP(71)申请人国立大学法人信州大学地址日本长野县申请人不二越机械工业株式会社丰田自动车株式会社(72)发明人干川圭吾太子敏则小林拓实大叶悦子原淳雅加渡干尚(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人于洁褚瑶杨(51)Int.Cl.C30B29/16(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称氧化镓晶体的制造装置和氧化镓晶体的制造方法以及用于它们的氧化镓晶体生长用的坩埚(57)摘要本发明提供能够生长不着色且杂质少的高纯度的氧化镓单晶的氧化镓晶体的制造装置和氧化镓晶体的制造方法以及用于它们的氧化镓晶体生长用的坩埚。一种在大气气氛下使用Ir含量为20～30wt％的Pt-Ir系合金坩埚，应用VB法、HB法或VGF法来生长氧化镓晶体的制造装置和制造方法，其特征在于，该制造装置(10)由垂直布里奇曼炉构成，该垂直布里奇曼炉具备：基体(12)；炉主体(14)；盖体(18)；发热体(20)；坩埚支承轴(30)；和坩埚(34)，上述坩埚(34)是Ir含量为20～30wt％的Pt-Ir系合金制的坩埚(34)。CN111041556ACN111041556A权利要求书1/1页1.一种Pt-Ir系合金坩埚，其用于在大气气氛下应用VB法、HB法或VGF法来生长氧化镓晶体，Ir含量为20wt％～30wt％。2.一种氧化镓晶体的制造方法，其特征在于，在大气气氛下，使用Ir含量为20wt％～30wt％的Pt-Ir系合金坩埚，应用VB法、HB法或VGF法来生长氧化镓晶体。3.一种氧化镓晶体的制造装置，其为由垂直布里奇曼炉构成的氧化镓晶体的制造装置，所述垂直布里奇曼炉具备：基体；配设于该基体上的具有耐热性的筒状的炉主体；将该炉主体封闭的盖体；配置于所述炉主体内的发热体；贯通所述基体并以上下自由移动的方式设置的坩埚支承轴；和配设于该坩埚支承轴上并由所述发热体进行加热的坩埚，所述氧化镓晶体的制造装置的特征在于，所述坩埚是Ir含量为20wt％～30wt％的Pt-Ir系合金制的坩埚。4.如权利要求3所述的氧化镓晶体的制造装置，其特征在于，所述发热体为电阻加热发热体。5.如权利要求3所述的氧化镓晶体的制造装置，其特征在于，所述发热体为利用高频感应加热的发热体。2CN111041556A说明书1/8页氧化镓晶体的制造装置和氧化镓晶体的制造方法以及用于它们的氧化镓晶体生长用的坩埚技术领域[0001]本发明涉及被定位为后硅晶体材料之一的作为功率器件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以及用于它们的氧化镓晶体生长用的坩埚。背景技术[0002]近年来，作为替代硅(Si)器件的下一代器件，功率器件受到关注，正在进行开发。作为功率器件用宽带隙半导体，目前占据份额的是碳化硅(SiC)、其次是氮化镓(GaN)，但最近与SiC和GaN相比具有更大带隙的氧化镓(Ga2O3)引起了关注。[0003]因此，为了能够批量生产作为功率器件用宽带隙半导体的氧化镓，正在进行高品质、大型化、低成本的氧化镓单晶(特别是β-Ga2O3单晶，以下以β-Ga2O3晶体进行说明)的制造装置或制造方法的开发。[0004]迄今为止，作为装入用于生长β-Ga2O3晶体(熔解原料熔液并使其固化而制造单晶)的原料熔液的容器(坩埚)的材料，专门使用铱(Ir)。例如，专利文献1(日本特开2004-56098号公报)、专利文献2(日本特开2013-103863号公报)和专利文献3(日本特开2011-153054号公报)中均对β-Ga2O3晶体的生长进行了记载。另外，这些文献中均记载了使用铱(Ir)制的坩埚作为坩埚。[0005]但是，本发明人通过各种实验和理论性考察明确了：目前使用的作为坩埚材料的铱(Ir)存在问题。即，明确了：Ir在超过1800℃的高温炉内、在超过百分之几的氧分压下会进行Ir的氧化反应，难以用作稳定的坩埚材料。另一方面，还明确了：β-Ga2O3在超过1800℃的高温下、在10％以下的氧分压下会进行失去氧的分解反应，难以作为稳定的β-Ga2O3熔液存在。[0006]如上所述，明确了作为原料熔液的β-Ga2O3所要求的高温炉内的氧分压条件与保持上述原料熔液的Ir坩埚所要求的氧分压条件是相反的。即，认识到Ir不可能是适合容纳β-Ga2O3原料熔液的坩埚材料。[0007]进一步来说，由实验也表明，以往应用了Ir坩埚的β-G