N_2Oガスの多結晶生成抑制効果によるOVPE-GaN結晶の高速成長

摘要

【はじめに】低コストGaNウエハの作製のためには、大型かつ高品質のバルク結晶成長技術の開発が重要である。我々が行っているGa2Oを用いたGaN気相成長(Oxide Vapor Phase Epitaxy:OVPE)法はHClフリーのため原理的に長時間の育成が期待でき、この手法によって作製されるGaN結晶は市販のGaNウエハと比較して極めて低抵抗な特徴を持つ[1]。低コスト化のためには更なる高速成長条件での厚膜化が必要であるが、現状では100 μm/h 以上の高速成長条件において基板上に発生する多結晶により厚膜化が阻害されるという問題がある。これまで、多結晶の生成原因としてGaNの分解により生じるGa dropletに着眼し、高温成長かつH_2Oガスを添加することで100 µm/hの成長速度において多結晶を低減させることに成功した[2]。しかし、H_2Oガス添加では添加量の増加に伴いGaN結晶成長の駆動力が低下するため、更なる高速成長と多結晶抑制効果の両立には新たなアプローチが必要である。そこで本研究では、成長の駆動力に影響せずにGa dropletを除去する添加物としてN2Oガスに着目し実験を行った。1250 °Cでの高温成長かつ高速成長条件において、キャリアガスにN2Oガスを添加しGaN基板の厚膜化を試みたので報告する。