(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
III 族金属とアルカリ金属とを少なくとも含む混合融液と、種結晶とを坩堝に保持し、前記混合融液と、少なくとも窒素を含む気体とを反応させ、前記種結晶にIII 族窒化物半導体を結晶成長させるIII 族窒化物半導体結晶の製造方法において、
前記III 族窒化物半導体結晶を結晶成長させる工程中、
前記混合融液と前記気体との界面である気液界面の位置変動に追随して前記種結晶または前記坩堝を移動させることにより、前記混合融液中の前記III 族窒化物半導体結晶の表面から、前記気液界面までの距離を、１０ｍｍ以下に保持し、
前記種結晶と前記坩堝をそれぞれ独立に回転させ、かつ、前記種結晶の回転方向を前記坩堝の回転方向とは逆方向とし、
前記種結晶および前記坩堝の回転速度は、１〜３０ｒｐｍとする、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項２】
前記種結晶および前記坩堝の回転方向を、一定の周期で交互に反転させることを特徴とする請求項１に記載のIII 族窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項３】
回転方向を切り換える周期は、８秒〜８分であることを特徴とする請求項２に記載のIII 族窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項４】
結晶成長開始時における前記混合融液全体に対するIII 族金属のモル比は、１５〜３０％であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項５】
結晶成長させる圧力は、２．５〜４．０ＭＰａである、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項６】
前記III 族窒化物半導体結晶は、１ｍｍ以上の厚さに結晶成長させる、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項７】
結晶成長開始時における前記坩堝底面から気液界面までの距離は、２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項８】
前記坩堝底面から気液界面までの距離は、１５０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックス法によって種結晶上にIII 族窒化物半導体結晶を製造する方法に関するものであり、結晶の育成時間の短縮、育成量の増加を図り、かつ、結晶の面内均一性を高めることができるIII 族窒化物半導体結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮなどのIII 族窒化物半導体結晶の製造方法として、いわゆるＮａフラックス法が知られている。このＮａフラックス法は、坩堝にＮａ（ナトリウム）とＧａ（ガリウム）との混合融液と種結晶を保持し、約８００℃、数十気圧下で混合融液に窒素を溶かして拡散させ、混合融液中の窒素を過飽和な状態とし、Ｇａと窒素とを反応させて種結晶上にＧａＮを結晶成長させる方法である。
【０００３】
Ｎａフラックス法によるＧａＮ結晶の製造において、ＧａＮ結晶の厚さを均一にする方法として、特許文献１、２に記載の方法がある。
【０００４】
特許文献１では、気液界面から種結晶表面までの距離を５ｍｍ以上とすることで、窒素が十分に融液中に拡散し、面内に均一な厚さのＧａＮ結晶を育成できるようにしている。
【０００５】
また、特許文献２では、結晶成長が進むにつれて、気液界面と種結晶との距離を大きくして成長速度を遅くすることで、窒素が融液中に十分に拡散するようにし、均一な厚さのＧａＮ結晶が得られるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５４１６１
【特許文献２】特開２００９−２０３１３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ｎａフラックス法では、窒素は気液界面から混合融液中へと溶けていくが、気液界面から混合融液中の種結晶表面までの距離が長いと、種結晶表面まで窒素が拡散するのに時間がかかり、ＧａＮ結晶の成長開始が遅くなってしまい、結晶の育成に時間がかかる。したがって、ＧａＮの育成量を増やすために混合融液の量を多くしたとしても、液位（坩堝底面から気液界面までの高さ）が高くなって混合融液への窒素の拡散により時間がかかり、ＧａＮの成長開始が遅くなってしまい、ＧａＮ結晶を厚く形成するのに時間がかかってしまう。
【０００８】
種結晶を気液界面に近づけることで、結晶成長速度を速くすることも考えられるが、気液界面から種結晶までの距離が短すぎると、窒素が混合融液に均一に拡散せず、混合融液中の窒素濃度にばらつきが生じてしまうため、ＧａＮ結晶の表面に凹凸が生じ、均一な厚さとならない。
【０００９】
特許文献１、２の方法では、均一なＧａＮ結晶を得ることと、ＧａＮ結晶の成長速度を速めることとがトレードオフの関係にあり、双方を同時に満たすことができない点が問題である。また、特許文献２の方法は、混合融液の量を少なくして結晶速度を向上させ、厚さ数十μｍ程度の薄いＧａＮ結晶を製造するための方法であることが記載されており、数百μｍ〜数ｍｍ程度の厚いＧａＮ結晶を製造する方法には適用できない技術である。
【００１０】
そこで本発明の目的は、フラックス法によるIII 族窒化物半導体結晶の製造方法において、結晶成長の速度を速めて育成量を増加させることと、結晶の厚さを均一とすることを両立させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、III 族金属とアルカリ金属とを少なくとも含む混合融液と、種結晶とを坩堝に保持し、混合融液と、少なくとも窒素を含む気体とを反応させ、種結晶上にIII 族窒化物半導体を結晶成長させるIII 族窒化物半導体結晶の製造方法において、III 族窒化物半導体結晶を結晶成長させる工程中、混合融液と気体との界面である気液界面の位置変動に追随して種結晶または坩堝を移動させることにより、混合融液中のIII 族窒化物半導体結晶の表面から、気液界面までの距離を、１０ｍｍ以下に保持し、種結晶と坩堝をそれぞれ独立に回転させ、かつ、種結晶の回転方向を坩堝の回転方向とは逆方向とし、種結晶および坩堝の回転速度は、１〜３０ｒｐｍとする、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体結晶の製造方法である。
【００１２】
ここでIII 族窒化物半導体とは、一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１）で表される半導体であり、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの一部を他の第１３族元素（第３Ｂ族元素）であるＢやＴｌで置換したもの、Ｎの一部を他の第１５族元素（第５Ｂ族元素）であるＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉで置換したものをも含むものとする。より一般的には、Ｇａを少なくとも含むＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮを示す。
【００１３】
III 族金属は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも１つであり、特にＧａのみを用いてＧａＮ結晶を製造するのが望ましい。
【００１４】
アルカリ金属は、通常はＮａ（ナトリウム）を用いるが、Ｋ（カリウム）を用いてもよく、ＮａとＫの混合物であってもよい。さらには、Ｌｉ（リチウム）やアルカリ土類金属を混合してもよい。また、混合融液には、結晶成長させるIII 族窒化物半導体の伝導型、磁性などの物性の制御や、結晶成長の促進、雑晶の抑制、成長方向の制御、などの目的でドーパントを添加してもよい。たとえばＣ（炭素）を添加すると、雑晶の抑制や結晶成長促進の効果を得られる。また、ｎ型ドーパントしてＧｅ（ゲルマニウム）などを用いることができ、ｐ型ドーパントとしてＺｎ（亜鉛）などを用いることができる。
【００１５】
また、窒素を含む気体とは、窒素分子や、アンモニア等の窒素を構成元素として含む化合物の気体であり、それらの混合ガスでもよく、さらには希ガス等の不活性ガスを含んでいてもよい。
【００１６】
III 族窒化物半導体結晶の表面から気液界面まで距離は、１０ｍｍ以下であればよく、１０ｍｍ以下となる範囲で距離が変動してもよい。ただし、１０ｍｍ以下の範囲でなるべく一定の距離を保持することが望ましい。また、気液界面までの距離は１ｍｍ以上とすることが望ましい。III 族窒化物半導体結晶表面における混合融液の窒素濃度がより均一となっているためである。より望ましいのは、２〜１０ｍｍである。気液界面までの距離は、種結晶と坩堝のどちらか一方を移動させることで制御してもよいし、双方を移動させることで制御してもよい。
【００１７】
種結晶および坩堝の回転速度は、１〜３０ｒｐｍであることが望ましい。１ｒｐｍよりも遅いと、混合融液をほとんど撹拌することができないためIII 族窒化物半導体結晶の厚さや結晶性にばらつきが生じて望ましくなく、３０ｒｐｍよりも速いと、混合融液中のIII 族金属の濃度に偏りが生じ、坩堝側壁に雑晶が発生して付着してしまうため望ましくない。より望ましい回転速度は１〜２５ｒｐｍである。種結晶の回転速度と坩堝の回転速度は異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００１８】
坩堝および種結晶の回転方向は、周期的に反転させることが望ましい。一方向の回転のみでは、回転軸付近の混合融液が停留してしまうため、回転軸付近の結晶成長が遅くなったり、未成長となってしまい、中央部分が凹んだIII 族窒化物半導体結晶が成長してしまう。反転させる周期は、８秒〜８分であることが望ましい。この範囲であれば、効率的に混合融液を撹拌して均一な濃度分布とすることができ、III 族窒化物半導体結晶の結晶性や厚さをより一層均一にすることができる。さらに望ましいのは、１５秒〜７分の周期で反転させることである。また、回転方向を反転させる際、間に坩堝と種結晶の一方または両方を回転させない時間を設けてもよい。急に回転方向を反転させると、混合融液中に乱流を生じてしまう場合があり、III 族窒化物半導体結晶の結晶性や厚さの均一性が悪化してしまう。同じく結晶性や厚さの均一性の悪化を防止するために、反転させる際、徐々に回転速度を低下させ、その後逆方向に徐々に回転速度を増加させるようにするのがよい。また、ある一方の回転方向での回転速度と、反転した回転方向での回転速度とは異なっていてもよい。
【００１９】
坩堝の回転軸と種結晶の回転軸とは必ずしも同一軸である必要はなく、同一方向である必要もない。さらには、堝の回転軸と種結晶の回転軸とが角度を成していてもよい。また、単なる回転ではなく、歳差運動のような回転軸が変動するような運動であってもよい。
【００２０】
結晶成長開始時における混合融液全体に対するIII 族金属のモル比は、１５〜３０％とすることが望ましい。この範囲外ではIII 族窒化物半導体結晶の成長速度が遅く、III 族窒化物半導体結晶の育成量が低下して生産性が損なわれるので望ましくない。より望ましいのは、１８〜３０％である。なお、混合融液全体とは、アルカリ金属とIII 族金属とを合わせた全体であり、アルカリ金属、III 族金属、他のドーパント等のすべてを合わせた全体であってもよい。
【００２１】
結晶成長させる圧力は、２．５〜４．０ＭＰａとすることが望ましい。２．５ＭＰａよりも低い圧力ではIII 族窒化物半導体結晶が結晶成長せず、４．０ＭＰａよりも高い圧力では雑晶が多く発生して望ましくない。より望ましい圧力は、２．７〜４ＭＰａである。
【００２２】
【００２３】
第２の発明は、第１の発明において、種結晶および坩堝の回転方向を、一定の周期で交互に反転させることを特徴とするIII 族窒化物半導体結晶の製造方法である。
【００２４】
第３の発明は、第２の発明において、回転方向を切り換える周期は、８秒〜８分であることを特徴とするIII 族窒化物半導体結晶の製造方法である。
【００２５】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、結晶成長開始時における混合融液全体に対するIII 族金属のモル比は、１５〜３０％であることを特徴とするIII 族窒化物半導体結晶の製造方法である。
【００２６】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明において、結晶成長させる圧力は、２．５〜４．０ＭＰａである、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体結晶の製造方法である。
【００２７】
第６の発明は、第１の発明から第５の発明において、III 族窒化物半導体結晶は、１ｍｍ以上の厚さに結晶成長させる、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体結晶の製造方法である。
【００２８】
第７の発明は、第１の発明から第６の発明において、結晶成長開始時における前記坩堝底面から気液界面までの距離は、２０ｍｍ以上であることを特徴とするIII 族窒化物半導体結晶の製造方法である。
【００２９】
ただし、坩堝底面から気液界面までの距離は１５０ｍｍ以下とすることが望ましい。これよりも距離が大きいと、混合融液の量が多く効率的に撹拌することが難しくなるからである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、混合融液中のIII 族窒化物半導体結晶表面から気液界面までの距離を１０ｍｍ以下としているため、III 族窒化物半導体結晶表面において混合融液中の窒素が過飽和となるまでの時間が早く、III 族窒化物半導体結晶の成長開始を速めることができ、結晶の育成量の向上を図ることができる。また、坩堝と種結晶を独立に回転させ、坩堝の回転方向と種結晶の回転方向とが逆となるようにしているため、混合融液を効率的に撹拌することができ、III 族窒化物半導体結晶表面における混合融液の濃度を均一とすることができる。そのため、III 族窒化物半導体結晶の厚さ、および結晶性を均一にすることができる。特に本発明は、III 族窒化物半導体結晶の育成量を増やすために、混合融液の量を増やした場合であっても、厚いIII 族窒化物半導体結晶を短時間で育成することができ、かつ厚さも均一にすることができる。
【００３１】
また、第２、３の発明によれば、混合融液をより効率的に撹拌することができ、混合融液を構成する元素がより均一に分散して濃度分布が均一となるため、III 族窒化物半導体結晶の厚さ、結晶性をより均一にすることができる。
【００３２】
また、第４の発明によれば、III 族窒化物半導体結晶の成長速度を速め、育成量をより向上させることができる。
【００３３】
また、第５の発明によれば、III 族窒化物半導体結晶の結晶性をより向上させることができる。
【００３４】
また、第６の発明のように、本発明はフラックス法によってIII 族窒化物半導体結晶を１ｍｍ以上に成長させる場合に特に有効であり、従来の製造方法に比べて結晶育成時間を短縮することができ、かつ厚さを均一とすることができる。
【００３５】
また、第７の発明のように、本発明は液位（坩堝底面から気液界面までの高さ）を２０ｍｍ以上として混合融液の量を多くし、III 族窒化物半導体結晶の育成量を多くしたい場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１のＧａＮ結晶の製造方法に用いる製造装置１の構成を示した図。
【図２】坩堝１２および種結晶１８の回転モードを示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３８】
図１は、実施例１のＧａＮ結晶の製造方法に用いる製造装置１の構成を示した図である。製造装置１は、圧力容器１０と、反応容器１１と、坩堝１２と、加熱装置１３と、供給管１４、１６と、排気管１５、１７と、坩堝を回転させる回転装置１９と、種結晶を保持する保持具２０と、によって構成されている。
【００３９】
圧力容器１０は、円筒形のステンレス製であり、耐圧性を有している。また、圧力容器１０には、供給管１６、排気管１７が接続されている。圧力容器１０の内部には、反応容器１１と加熱装置１３が配置されている。反応容器１１は耐熱性を有している。反応容器１１内には、坩堝１２が配置される。坩堝１２は、たとえばＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、ＢＮ（窒化ホウ素）、アルミナ、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）などである。坩堝１２には、ＧａとＮａを含む混合融液２１が保持され、混合融液２１中には種結晶１８が保持される。反応容器１１には、供給管１４、排気管１５が接続されており、供給管１４、排気管１５に設けられた弁（図示しない）により反応容器１１内の換気、窒素の供給、反応容器１１内の圧力の制御、を行う。また、圧力容器１０にも供給管１６より窒素が供給され、供給管１６、排気管１７の弁（図示しない）で窒素の供給量、排気量を調整することで、圧力容器１０内の圧力と反応容器１１内の圧力とがほぼ同じになるよう制御する。また、加熱装置１３により、反応容器１１内の温度を制御する。
【００４０】
回転装置１９は、坩堝１２を保持する台座１９１と、台座１９１に接続し鉛直下方向に伸びる回転軸１９２と、駆動装置１９３によって構成されている。駆動装置１９３は、回転軸１９２をその軸方向（鉛直方向）に上下に移動させて台座１９１および坩堝１２の鉛直方向における位置を制御し、回転軸１９２をその軸回りに回転させて台座１９１および台座１９１に保持される坩堝１２を回転させる。坩堝１２の回転方向、回転速度は、駆動装置１９３による回転軸１９２の回転によって任意の回転方向、速度に制御することができ、回転方向の反転も可能である。
【００４１】
保持具２０は、種結晶１８を保持する台座２０１と、台座２０１に接続し、鉛直上方向に伸びる回転軸２０２と、駆動装置２０３によって構成されている。駆動装置２０３は、回転軸２０２をその軸方向（鉛直方向）に上下に移動させて台座２０１および種結晶１８の鉛直方向における位置を制御し、ＧａＮ結晶育成時には、種結晶１８が混合融液２１中に保持されるよう位置制御し、さらに種結晶１８上に成長するＧａＮ結晶表面から気液界面（混合融液２１と窒素との界面）までの距離が１０ｍｍ以下となるように種結晶１８の位置を制御する。また、駆動装置２０３は、回転軸２０２をその軸回りに回転させて台座２０１を回転させ、台座２０１に保持される種結晶１８を回転させることができる。種結晶１８の回転方向、回転速度は、駆動装置２０３による回転軸２０２の回転によって任意の回転方向、速度に制御することができ、回転方向の反転も可能である。
【００４２】
また、ＧａＮ結晶育成中のＮａの蒸発を防止するために、坩堝１２を覆う蓋２２が設けられている。蓋２２は円筒状であり、上部は開口して保持具２０の回転軸２０２が貫通する。
【００４３】
なお、反応容器１１として耐圧性を有したものを使用すれば、必ずしも圧力容器１０は必要ではない。
【００４４】
次に、製造装置１を用いた実施例１のＧａＮ結晶の製造方法について説明する。
【００４５】
まず、種結晶１８として、直径２インチのＧａＮテンプレート基板を用意した。ＧａＮテンプレート基板は、サファイア基板上にＨＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法などによってＧａＮ層を形成した基板である。
【００４６】
次に、Ｎａ、Ｇａ、Ｃを坩堝１２内に配置し、その坩堝１２を反応容器１１の中に入れて台座１９１上に配置し、蓋２２で坩堝１２を覆った。さらにその反応容器１１を圧力容器１０内に配置し、保持具２０の台座２０１に種結晶１８を配置して圧力容器１０に封をした。ＮａやＧａは、固体の状態で坩堝１２内に配置してもよいし、液体のＮａ、Ｇａをそれぞれ坩堝１２内に入れたり、液体のＮａ、Ｇａを混合してから坩堝１２内に入れてもよい。Ｎａ、Ｇａ、Ｃを合わせた全体に対するＧａのモル比は１８％とした。Ｃは雑晶の発生を抑制し、結晶成長を促進するために添加した。
【００４７】
次に、加熱装置１３によって坩堝１２を８６０℃まで加熱するとともに、回転装置１９によって坩堝１２を回転させ、坩堝１２中に濃度が均一な混合融液２１を生じさせた。液位（坩堝１２底面から気液界面までの高さ）また、供給管１４、排気管１５により反応容器１１内に窒素を供給して、反応容器１１内の圧力を３ＭＰａとするとともに、圧力容器１０内にも供給管１６、排気管１７より窒素を供給して、圧力容器１０内の圧力が反応容器１１内の圧力と同程度となるようにした。
【００４８】
次に、保持具２０を鉛直下方向に移動させて種結晶１８を混合融液２１中に保持し、温度８６０℃、圧力３ＭＰａの状態を２００時間維持して種結晶１８上にＧａＮ結晶を育成した。
【００４９】
このＧａＮ結晶の結晶成長により、混合融液２１中のＧａが消費されて気液界面の位置は時間経過に従って鉛直下方向に移動していく。この気液界面の位置変動に追随して、種結晶１８も鉛直下方向に移動させ、ＧａＮ結晶の育成中において種結晶１８上に成長するＧａＮ結晶表面から気液界面までの距離が常に１０ｍｍ以下になるよう制御した。
【００５０】
このように種結晶１８の位置を制御すると、ＧａＮ結晶表面から気液界面までの距離が近いために、ＧａＮ結晶表面における混合融液２１中の窒素が過飽和に達するまでの時間が短くなる。その結果、ＧａＮ結晶の成長開始が早くなり、ＧａＮ結晶の育成量も向上させることができる。
【００５１】
なお、ＧａＮ結晶表面から気液界面までの距離が１０ｍｍ以下となる範囲で、なるべく一定の距離を保持することが望ましい。ＧａＮ結晶の結晶性をより均一にすることができる。また、ＧａＮ結晶表面から気液界面までの距離は１ｍｍ以上とすることが望ましい。これよりも距離が近いと、窒素が拡散する距離が短すぎるため、ＧａＮ結晶表面において混合融液２１中の窒素濃度に偏りが生じ、ＧａＮ結晶の厚さや結晶性の均一性が損なわれてしまう。より望ましいのは、２〜１０ｍｍである。
【００５２】
また、ＧａＮ結晶の育成中、種結晶１８および坩堝１２の回転を、図２に示すように制御した。図２（ａ）は、坩堝１２の回転モードを示し、図２（ｂ）は、種結晶１８の回転モードを示した図である。坩堝１２の回転モードは、図２（ａ）のように、回転速度が正方向に線形増加する正漸増区間Ａ、回転速度が正方向に一定の正回転区間Ｂ、正方向の回転速度が線形減少する正漸減区間Ｃ、回転を停止する停止区間Ｄ、回転速度が負方向に線形増加する負漸増区間Ｅ、回転速度が負方向に一定の負回転区間Ｆ、負方向の回転速度が線形減少する負漸減区間Ｇ、回転を停止する停止区間Ｄ、を１周期とする回転モードである。１周期は２０秒で、正回転区間Ｂ、負回転区間Ｆでの回転速度は１０ｒｐｍとした。また、種結晶１８の回転モードは、図２（ｂ）のように、坩堝１２の回転モードを完全に反転した回転モードであり、負漸増区間Ｅ、負回転区間Ｆ、負漸減区間Ｇ、停止区間Ｄ、正漸増区間Ａ、正回転区間Ｂ、正漸減区間Ｃ、停止区間Ｄ、を１周期２０秒とする回転モードである。
【００５３】
このように坩堝１２および種結晶１８を回転させることにより、混合融液２１を構成する元素の分布が均一となり、混合融液２１に溶け込んだ窒素の濃度分布も均一となる。その結果、ＧａＮ結晶の厚さ、結晶性を均一に成長させることができる。
【００５４】
なお、坩堝１２および種結晶１８の回転速度（回転速度の最大値）を１０ｒｐｍ、回転を反転させる周期（回転モードの１周期）を２０秒としているが、回転速度は１〜３０ｒｐｍの範囲であればよく、回転モードの１周期は８秒〜８分の範囲であればよい。この範囲であれば、混合融液を効率的に撹拌することができる。より望ましい回転速度は１〜２５ｒｐｍであり、より望ましい回転モードの１周期は１５秒〜７分である。また、停止区間Ｄや、回転速度を反転させる際に徐々に回転速度を増加、減少させる区間（正漸増区間Ａ、正漸減区間Ｃ、負漸増区間Ｅ、負漸減区間Ｇ）は、必ずしも設ける必要はないが、これらの区間を回転モードにおいて設けることで、混合融液２１中の乱流が防止され、が結晶の厚さおよび結晶性をより均一にすることができる。
【００５５】
上記のようにしてＧａＮ結晶表面から気液界面までの距離が１０ｍｍ以下とするように保持具２０によって種結晶１８の位置を制御し、図２に示す回転モードで坩堝１２および種結晶１８の回転を制御しながら、２００時間ＧａＮ結晶を育成した後、加熱、加圧を停止して常温、常圧に戻し、ＧａＮ結晶の結晶成長を終了させ、種結晶１８および種結晶１８上に成長したＧａＮ結晶を取り出し、付着したＮａをエタノールなどによって除去した。得られたＧａＮ結晶の厚さは約２．５ｍｍであり、結晶性や厚さが均一な良質のＧａＮ結晶であった。
【００５６】
なお、実施例１では、種結晶を鉛直方向に移動させることで、ＧａＮ結晶表面から気液界面までの距離を１０ｍｍ以下となるように制御しているが、坩堝を鉛直方向に移動させることで、あるいは坩堝と種結晶の双方を鉛直方向に移動させることで、ＧａＮ結晶表面から気液界面までの距離を１０ｍｍ以下となるように制御してもよい。
【００５７】
また、実施例１では、種結晶としてテンプレート基板を用いたが、ＧａＮ自立基板を用いてもよい。
【００５８】
また、実施例１は、ＧａＮ結晶の製造方法であったが、本発明はＧａＮ以外のIII 族窒化物半導体、たとえばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどの製造にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によるIII 族窒化物半導体は、III 族窒化物半導体からなる電子デバイス（たとえばＬＥＤ、ＬＤなどの発光デバイスや、ＨＥＭＴなどの電界効果トランジスタ）を作製する際の成長基板として利用することができる。また、光触媒や太陽電池の材料としても利用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０：圧力容器
１１：反応容器
１２：坩堝
１３：加熱装置
１４、１６：供給管
１５、１７：排気管
１８：種結晶
１９：回転装置
２０：保持具
１９１、２０１：台座
１９２、２０２：回転軸
１９３、２０３：駆動装置
【図１】
0005464007.tif 000002
【図２】
0005464007.tif 000003