蓝宝石基板的研究.pdf

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1、第１４回窒化物半導体応用研究会名古屋市工業研究所平成２４年１１月１２日GaN系LEDと光デバイスの研究開発動向についてサファイア基板の研究・技術動向東北大学名誉教授㈱福田結晶技術研究所福田承生ＧａＮＬＥＤ及びパワーデバイス結晶基板１．サファイア単結晶２．Ｓｉ単結晶３．ＧａＮ単結晶４．低格子不整単結晶ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＳＣＡＭ、etc…サファイア基板市場動向US$mSapphireLED(US$m)200018001600140012001000800600400200020082009201020

2、11201220132014201520162017201820192020MarketshareofSapphiresubstrateinY2007VolumeandRevenueForecastForFinishedWafers2"3"4"6"8"US$perSquarecm2008200920102011201220132014201520162017201820192020FinishedSapphireASPperUnitsurfaceサファイア単結晶市場動向と結晶方位・ＧａＮＬＥＤ用基板・・・

3、Ｃ面(ｍ面）・ＧａＮパワーデバイス用基板・・・(ｍ面、ａ面、Ｃ面)?・SOSデバイス用基板・・・Ｒ面・窓材(ｽﾏｰﾄﾌｫﾝ、時計、指紋認証用等）・・・ａ面171615窓材14131211109LED87654ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽ3SOS210200920102011201220132014201520162017C板ウエハーは横にくりぬきKYmethod６“φ２１．５＝２．２５timesa軸成長サンテック４“φ＝１０２１１５≒１００wafers１枚／１ｍｍ８“φ＝２０４２００wafersVerticalH

4、orizontalGradient619ｱｰｸｴﾅｼﾞｰ法結晶成長炉結晶製造方法EFGKyVHGHHEMｱｰｸｴﾅｼﾞｰＣＺ(RF)ＣＺ(R)成長方位ａａａａＣＣＣ＝Onaxisgrowth(Ｃ面)ａａｍ,Ｒｍ,Ｒ現状重量・・30kg8～10kg製造60kg100kg37kg30kg10kg開発100kg～200kg50kg50kgｳｪﾊｰｻｲｽﾞ2”ー4”2”ー4”2”ー4”2”ー4”2”ー4”2”ー4”2”ー4”6”Φ～～6”Φ8”Φ8”Φ8”Φ8”ΦルツボMo,WMo,WMo,WMo,WMo,WIr

5、Mo,WサイクルMMSSMMM㈱福田結晶技術研究所ＣＺ法サファイア結晶技術開発20072008200920102011201220132014201520161”Φ,2”ΦＣＺ結晶成長実験4”Φ×600L高周波加熱4”Φ6”Φ×400L6”Φ8”Φ×300L8”Φ10”Φ1”Φ,2”ΦＣＺ結晶成長実験抵抗加熱3”Φ4”Φ×300L4”Φ6”Φ6”Φ×400L8”Φ×300L8”Φ12”Φ×300Lサファイア単結晶の欠陥１．形状(曲がり、表面荒れ・・・)２．クラック３．気泡４．サブグレイン５．熱歪６．転位７

6、．光散乱８．着色９．不純物高周波加熱炉2～4”φ用CZ-2KDNCZ-12CZ-4KDNNSGCybestar炉SS炉STK炉CZ-7NSGKSS高周波加熱炉6”φ用NSGCZ-9KDNCZ-14KDNNSGCZ-10CZ-18(CZ-13,CZ-15,CZ-17)高周波加熱炉8”φ～10”φ用KDNCZ-11抵抗加熱炉2”φ～4”φ用R-4KDNR-1R-2R-3R-5SFTKDN抵抗加熱炉６”φ用６”φ～８”φ用KDNSFTR-6R-7４“φsapphirecrystalsLessthermalgra

7、dient１．Normalhotzone２．Lowthermal３．Lowerthermal４．Lowerthermalgradientgradientgradient50KW30KW200L130L100L2mm/h~8mm/h2mm/h2mm/hCross-Nicoleobservation•KYwafer•VHGFwafer•CZwafer17引上げのメリットCZ法作製サファイア単結晶CZmethod(RF)６“φc軸引上げ4”φ１．５２＝２．２５timesGrowthrate2～5mm/h４“φ＝

8、１０２１１５≒１００wafers(4”φ)１枚／１ｍｍ6”φ８“φ＝２０４２００wafers8”φ引上げのメリットCZ法作製サファイア単結晶CZmethod(RF)c軸φ6”×300LΦ４”×４５０ＬｍｍΦ４”×５００Ｌｍｍ抵抗加熱CZ法作製サファイア単結晶低温度勾配、カーボンヒーター、Moルツボ3”φ～4”φc軸引上げRequirementforbulkGaNHighreliabilityandhighThehigh-qua