(57)【要約】【課題】  成長初期から高品質のIII族窒化物結晶を成長させることが可能であり、さらには、従来よりも大型かつ高品質のIII族窒化物結晶を成長させることの可能なIII族窒化物の結晶成長方法を提供する。【解決手段】  少なくともアルカリ金属とIII族金属原料と窒素とが溶解した融液２５からIII族窒化物結晶を成長させるときに、窒素原料を融液２５外から融液２５中に溶解してIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法であって、融液２５中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、III族窒化物２６の結晶成長を開始させる。【選択図】      図２
2006176370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともアルカリ金属とIII族金属原料と窒素とが溶解した融液からIII族窒化物結晶を成長させるときに、窒素原料を融液外から融液中に溶解してIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法であって、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
【請求項２】
請求項１記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程は、融液にIII族窒化物を溶解することで行うことを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、窒素圧力を増加して融液中の窒素溶解量をさらに増加させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液温度を低下させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液から熱を奪う物質を融液に接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
【請求項６】
請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液に種結晶を接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
【請求項７】
請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液を局所的に冷却することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、III族窒化物の結晶成長の途中で、少なくともIII族金属を追加補給することを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法で作製されたIII族窒化物結晶。
【請求項１０】
請求項９記載のIII族窒化物結晶を用いた半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物の結晶成長方法およびIII族窒化物結晶および半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、紫外、紫〜青〜緑色光源として用いられているＩｎＧａＡｌＮ系（III族窒化物）デバイスは、その殆どがサファイア基板あるいはＳｉＣ基板上に、ＭＯ−ＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）やＭＢＥ法（分子線結晶成長法）等を用いた結晶成長により製作されている。サファイアやＳｉＣを基板として用いた場合の問題点としては、III族窒化物との熱膨張係数差や格子定数差が大きいことに起因する結晶欠陥が多くなることが挙げられる。このためにデバイス特性が悪く、例えば発光デバイスの寿命を長くすることが困難であったり、動作電力が大きくなったりするという欠点につながっている。
【０００３】
更に、サファイア基板の場合には絶縁性であるために、従来の発光デバイスのように基板側からの電極取り出しが不可能であり、結晶成長した窒化物半導体表面側からの電極取り出しが必要となる。その結果、デバイス面積が大きくなり、高コストにつながるという問題点がある。また、サファイア基板上に作製したIII族窒化物半導体デバイスは、劈開によるチップ分離が困難であり、レーザダイオード（ＬＤ）で必要とされる共振器端面を劈開で得ることが容易ではない。このため、現在はドライエッチングによる共振器端面形成や、あるいはサファイア基板を１００μｍ以下の厚さまで研磨した後に、劈開に近い形での共振器端面形成を行っている。この場合にも従来のＬＤのような共振器端面とチップ分離を単一工程で、容易に行うことが不可能であり、工程の複雑化ひいてはコスト高につながる。
【０００４】
これらの問題を解決するために、サファイア基板上にIII族窒化物半導体膜を選択横方向成長することやその他の工夫を行うことで、結晶欠陥を低減させることが提案されている。この手法では、サファイア基板上にＧａＮ膜を選択横方向成長しない場合に比較して、結晶欠陥を低減させることが可能となっているが、サファイア基板を用いることに依る、絶縁性と劈開に関する前述の問題は依然として残っている。更には、工程が複雑化すること、及びサファイア基板とＧａＮ薄膜という異種材料の組み合わせに伴う基板の反りという問題が生じる。これらは高コスト化につながっている。
【０００５】
こうした問題を解決するためには、基板上に結晶成長する材料と同一であるＧａＮ基板が最も適切である。そのため、気相成長，融液成長等によりバルクＧａＮの結晶成長の研究がなされている。しかし、未だ高品質で且つ実用的な大きさを有するＧａＮ基板は実現されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、成長初期から高品質のIII族窒化物結晶を成長させることが可能であり、さらには、従来よりも大型かつ高品質のIII族窒化物結晶を成長させることの可能なIII族窒化物の結晶成長方法およびIII族窒化物結晶および半導体デバイスを提供することを目的としている。
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、少なくともアルカリ金属とIII族金属原料と窒素とが溶解した融液からIII族窒化物結晶を成長させるときに、窒素原料を融液外から融液中に溶解してIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法であって、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程は、融液にIII族窒化物を溶解することで行うことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、窒素圧力を増加して融液中の窒素溶解量をさらに増加させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液温度を低下させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液から熱を奪う物質を融液に接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液に種結晶を接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項７記載の発明は、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液を局所的に冷却することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、III族窒化物の結晶成長の途中で、少なくともIII族金属を追加補給することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法で作製されたIII族窒化物結晶である。
【００１６】
また、請求項１０記載の発明は、請求項９記載のIII族窒化物結晶を用いた半導体デバイスである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１乃至請求項７記載の発明によれば、少なくともアルカリ金属とIII族金属原料と窒素とが溶解した融液からIII族窒化物結晶を成長させるときに、窒素原料を融液外から融液中に溶解してIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法であって、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、III族窒化物の結晶成長を開始させるので、窒素欠損が少ない高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。例えば、種結晶を用いる場合に、低品質結晶を成長させることなく、高品質な結晶を成長させることができる。
【００１８】
特に、請求項２記載の発明では、請求項１記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程は、融液にIII族窒化物を溶解することで行うので、融液中に溶解している窒素濃度を容易に飽和濃度以上にすることが可能となる。従って、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００１９】
また、請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、窒素圧力を増加して融液中の窒素溶解量をさらに増加させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させるので、融液中に窒素が十分溶解した過飽和状態からIII族窒化物の結晶成長を開始させることができる。従って、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００２０】
また、請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液温度を低下させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させるようにしており、融液温度を低下させることで、融液中に溶解しているIII族窒化物の濃度が飽和溶解度を超えて過飽和となり、窒素が十分溶解した過飽和状態から結晶成長を開始させることができる。従って、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長することができる。
【００２１】
また、請求項５記載の発明では、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液から熱を奪う物質を融液に接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させるようにしており、融液より低温である物質を融液に接することで、低温物質の近傍の温度が低下し、過飽和となり、低温物質表面に優先的に結晶成長が起こる。融液は、窒素が十分溶解した過飽和状態であるので、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。また、成長は低温物質表面に優先的に起こるので、大きなIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００２２】
また、請求項６記載の発明では、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液に種結晶を接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させるので、種結晶近傍に濃度差が生じ種結晶表面に優先的に結晶成長が起こる。融液は、窒素が十分溶解した過飽和状態であるので、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。また、成長は種結晶に優先的に起こるので、大きなIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００２３】
また、請求項７記載の発明では、請求項１または請求項２記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液を局所的に冷却することで、III族窒化物の結晶成長を開始させるようにしており、融液を局所的に冷却することで、その部分が過飽和となり、そこに優先的に結晶成長が起こる。融液は、窒素が十分溶解した過飽和状態にあるので、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。また、成長は、局所的に冷却された部分に優先的に起こるので、大きな結晶を成長させることができる。
【００２４】
また、請求項８記載の発明によれば、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、III族窒化物の結晶成長の途中で、少なくともIII族金属を追加補給するので、さらに大型のIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００２５】
また、請求項９記載の発明によれば、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法で作製されたIII族窒化物結晶であるので、窒素欠損の少ない高品質なIII族窒化物結晶を提供することができる。
【００２６】
また、請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載のIII族窒化物結晶を用いた半導体デバイスであるので、従来よりも高性能，長寿命な半導体デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２８】
本願の発明者は、先ず、高品質なIII族窒化物結晶を成長させることを意図し、III族窒化物の結晶開始時における、融液（少なくともアルカリ金属とIII族金属原料と窒素とが溶解した融液）中に溶解している窒素濃度に着目した。
【００２９】
図１は窒素を融液外から融液中に溶解して成長する場合の融液中の窒素溶解量の経時変化を表した図である。本願の発明者は、融液中に窒素が十分溶解していない状態Ａで、結晶成長を開始させるときには、窒素欠損の多いIII族窒化物結晶が成長することを見出した。すなわち、この場合には、種結晶成長において、高品質の種結晶を使用しても、結晶性の良くない結晶が成長してしまうことを見出した。
【００３０】
これに対し、融液中の窒素が十分溶解して、融液中の窒素溶解量（窒素濃度）が飽和溶解量（飽和濃度）となっている状態（図１のＢ）で、III族窒化物の結晶成長を開始させるときには、窒素欠損の少ない高品質のIII族窒化物結晶が得られることを見出して、本発明を完成させた。
【００３１】
（第１の形態）
本発明の第１の形態は、少なくともアルカリ金属とIII族金属原料と窒素とが溶解した融液からIII族窒化物結晶を成長させるときに、窒素原料を融液外から融液中に溶解してIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法であって、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００３２】
本発明の第１の形態では、少なくともアルカリ金属とIII族金属原料と窒素とが溶解した融液からIII族窒化物結晶を成長させるときに、窒素原料を融液外から融液中に溶解してIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法であって、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、III族窒化物の結晶成長を開始させるので、窒素欠損が少ない高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。例えば、種結晶を用いる場合に、低品質結晶を成長させることなく、高品質な結晶を成長させることができる。
【００３３】
（第２の形態）
本発明の第２の形態は、第１の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程は、融液にIII族窒化物を溶解することで行うことを特徴としている。
【００３４】
本発明の第２の形態では、第１の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程は、融液にIII族窒化物を溶解することで行うので、融液中に溶解している窒素濃度を容易に飽和濃度以上にすることが可能となる。従って、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００３５】
（第３の形態）
本発明の第３の形態は、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、窒素圧力を増加して融液中の窒素溶解量をさらに増加させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００３６】
本発明の第３の形態では、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、窒素圧力を増加して融液中の窒素溶解量をさらに増加させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させるので、融液中に窒素が十分溶解した過飽和状態からIII族窒化物の結晶成長を開始させることができる。従って、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００３７】
（第４の形態）
本発明の第４の形態は、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液温度を低下させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００３８】
本発明の第４の形態では、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液温度を低下させることで、III族窒化物の結晶成長を開始させるようにしており、融液温度を低下させることで、融液中に溶解しているIII族窒化物の濃度が飽和溶解度を超えて過飽和となり、窒素が十分溶解した過飽和状態から結晶成長を開始させることができる。従って、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長することができる。
【００３９】
（第５の形態）
本発明の第５の形態は、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液から熱を奪う物質を融液に接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００４０】
本発明の第５の形態では、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液から熱を奪う物質を融液に接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させるようにしており、融液より低温である物質を融液に接触することで、低温物質の近傍の温度が低下し、過飽和となり、低温物質表面に優先的に結晶成長が起こる。融液は、窒素が十分溶解した過飽和状態であるので、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。また、成長は低温物質表面に優先的に起こるので、大きなIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００４１】
（第６の形態）
本発明の第６の形態は、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液に種結晶を接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００４２】
本発明の第６の形態では、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液に種結晶を接することで、III族窒化物の結晶成長を開始させるので、種結晶近傍に濃度差が生じ種結晶表面に優先的に結晶成長が起こる。融液は、窒素が十分溶解した過飽和状態であるので、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。また、成長は種結晶に優先的に起こるので、大きなIII族窒化物結晶を成長させることができる。
【００４３】
（第７の形態）
本発明の第７の形態は、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液を局所的に冷却することで、III族窒化物の結晶成長を開始させることを特徴としている。
【００４４】
本発明の第７の形態では、第１または第２の形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、融液中に溶解している窒素濃度を飽和濃度以上にする工程を行った後に、融液を局所的に冷却することで、III族窒化物の結晶成長を開始させるようにしており、融液を局所的に冷却することで、その部分が過飽和となり、そこに優先的に結晶成長が起こる。融液は、窒素が十分溶解した過飽和状態にあるので、結晶成長初期から、高品質のIII族窒化物結晶を成長させることができる。また、成長は、局所的に冷却された部分に優先的に起こるので、大きな結晶を成長させることができる。
【００４５】
（第８の形態）
本発明の第８の形態は、第１乃至第７のいずれかの形態のIII族窒化物の結晶成長方法において、III族窒化物の結晶成長の途中で、少なくともIII族金属を追加補給することを特徴としている。
【００４６】
従来、ＧａＮ基板を実現する一つの手法として、文献「Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｖｏｌ．９  （１９９７）  ４１３−４１６」には、Ｎａをフラックスとして用いたＧａＮ結晶成長方法が提案されている。この方法はアジ化ナトリウム（ＮａＮ３）と金属Ｇａを原料として、ステンレス製の反応容器（容器内寸法；内径＝７．５ｍｍ、長さ＝１００ｍｍ）に窒素雰囲気で封入し、その反応容器を６００〜８００℃の温度で２４〜１００時間保持することにより、ＧａＮ結晶が成長するものである。
【００４７】
しかしながら、上述した文献の仕方では、反応容器が完全に閉じた系であり、外部から原料を補充する事ができない。そのため、結晶成長中に原料が枯渇し、結晶成長が停止するので、得られる結晶の大きさは１ｍｍ程度と小さい。この程度の大きさではデバイスを実用化するには小さすぎる。
【００４８】
これに対し、この第８の形態のように、少なくともIII族金属の追加補給を結晶成長の途中で行うことで、より一層大型の結晶を作製する事が可能となる。
【００４９】
（第９の形態）
本発明の第９の形態は、第１乃至第８のいずれかの形態のIII族窒化物の結晶成長方法で作製されたIII族窒化物結晶である。
【００５０】
本発明の第９の形態では、第１乃至第８のいずれかの形態のIII族窒化物の結晶成長方法で作製されたIII族窒化物結晶であるので、窒素欠損の少ない高品質なIII族窒化物結晶を提供することができる。
【００５１】
（第１０の形態）
本発明の第１０の形態は、第９の形態のIII族窒化物結晶を用いた半導体デバイスである。
【００５２】
本発明の第１０の形態では、第９の形態のIII族窒化物結晶を用いた半導体デバイスであるので、従来よりも高性能，長寿命な半導体デバイスを提供することができる。
【実施例１】
【００５３】
本発明の実施例１は、第１，第２，第３，第９の形態に関わるものである。
【００５４】
本実施例１では、アルカリ金属としてＮａ（ナトリウム）を用い、III族元素の原料として金属Ｇａ（ガリウム）を用い、窒素原料として窒素ガスを使用し、III族窒化物としてＧａＮを結晶成長させる。ここで、Ｎａ，Ｇａはあらかじめ混合融液として融液保持容器中に保持し、窒素は結晶成長中に気相から融液中に溶解して供給し、ＧａＮを結晶成長させる。
【００５５】
また、実施例１では、結晶成長開始前に、ＧａＮを融液中に溶解して、融液中に窒素濃度を飽和濃度まで溶解しておき、その後に、窒素圧力を増加することで融液中の窒素溶解度（窒素濃度）を飽和濃度以上に増加して、結晶成長を開始させる。
【００５６】
図２は実施例１に用いられる結晶成長装置の構成例を示す図（断面図）である。
【００５７】
図２の結晶成長装置は、ステンレス製の閉じた形状の反応容器１１に、アルカリ金属とIII族金属を含む融液２５を保持し、結晶成長を行なうための融液保持容器１２が設けられている。
【００５８】
この融液保持容器１２は固定冶具２４で吊り下げられており、反応容器１１から取り外すことができる。また、この融液保持容器１２の材質はＢＮである。
【００５９】
また、図２の結晶成長装置では、反応容器１１の内部空間２３に窒素原料となる窒素（Ｎ２）ガスを充満させ、かつ反応容器１１内の窒素（Ｎ２）圧力を調整することを可能にするガス供給管１４が反応容器１１を貫通して装着されている。窒素ガスの圧力は圧力制御装置１６で調整する事ができる。
【００６０】
また、ガス供給管１４はバルブ１８で分岐され、Ａｒガスを導入することができる。Ａｒガスの圧力は、圧力制御装置１９で調整する事ができる。
【００６１】
また、反応容器１１内の全圧力は圧力計２２でモニターされる。また、反応容器１１の外側にはヒーター１３が設置されている。また、反応容器１１はバルブ２１の部分で結晶成長装置から取り外すことが可能であり、反応容器１１の部分のみをグローブボックスに入れて作業することができる。
【００６２】
以下に、図２の結晶成長装置を使用した実施例１でのＧａＮの結晶成長方法を説明する。
【００６３】
実施例１では、まず、反応容器１１をバルブ２１の部分で結晶成長装置から分離し、Ａｒ雰囲気のグローブボックスに入れる。
【００６４】
次いで、ＢＮ製の融液保持容器１２に、III族金属原料としてＧａを入れ、アルカリ金属としてナトリウム（Ｎａ）を入れる。融液２５中のＮａの比率はＮａ／（Ｎａ＋Ｇａ）＝０．７とした。
【００６５】
次いで、結晶成長開始前に融液２５中の窒素濃度を飽和濃度以上にするために、融液２５中にＧａＮ粉末を入れる。
【００６６】
次いで、融液保持容器１２を反応容器１１内に設置する。次いで、反応容器１１を密閉し、バルブ２１を閉じ、反応容器１１内部を外部雰囲気と遮断する。次いで、反応容器１１をグローブボックスから出し、結晶成長装置に組み込む。すなわち、反応容器１１をヒーター１３がある所定の位置に設置し、バルブ２１の部分で窒素（Ｎ２）とアルゴン（Ａｒ）のガス供給ライン１４に接続する。
【００６７】
次いで、バルブ１５，２１を開け、反応容器１１内に窒素ガスを入れる。このとき、圧力制御装置１６で窒素圧力を０．４ＭＰａにした。この圧力は、本実施例１で使用した装置において、結晶成長温度（８００℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が０．８ＭＰａになる圧力である。
【００６８】
次いでバルブ１５を閉じる。次いで、バルブ１８を開け、反応容器１１内にＡｒガスを入れる。このとき、圧力制御装置１９で圧力を２．５ＭＰａにした。すなわち、反応容器１１内のＡｒの分圧は２．１ＭＰａとなる。この圧力（２．５ＭＰａ）は、本実施例１で使用した装置において、結晶成長温度（８００℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が５ＭＰａになる圧力である。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧がそれぞれ０．８ＭＰａと４．２ＭＰａとなる圧力である。
【００６９】
次いで、バルブ１８とバルブ２１を閉じる。すなわち、反応容器１１は密閉される。次いで、ヒーター１３に通電し、融液２５を室温（２７℃）から結晶成長温度（８００℃）まで１時間で昇温する。昇温に追随して、密閉された反応容器１１内の圧力は上昇し、結晶成長温度８００℃に達した時の反応容器１１内の全圧は５ＭＰａになった。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧は、それぞれ０．８ＭＰａと４．２ＭＰａとなった。
【００７０】
この状態で５０時間保持し、融液２５中のＧａＮ粉末を溶解し、融液２５中の窒素濃度（窒素溶解量）を図１のＢ点で示される飽和濃度にした。
【００７１】
その後、窒素ガスを加圧し、窒素分圧を４ＭＰａにした。窒素分圧の増加によって窒素の溶解量が増加するので、融液中の窒素濃度は過飽和になり、ＧａＮの結晶成長が開始される。３００時間成長を継続した後、反応容器１１を開けると、融液保持容器１２の内壁に着色領域の無い、無色透明なｃ軸方向の長さが３ｍｍ以上に伸びた柱状のＧａＮ２６が多数成長していた。
【実施例２】
【００７２】
本発明の実施例２は、第１，第２，第４，第９の形態に関わるものである。
【００７３】
本実施例２では、アルカリ金属としてＮａ（ナトリウム）を用い、III族元素の原料として金属Ｇａ（ガリウム）を用い、窒素原料として窒素ガスを使用し、III族窒化物としてＧａＮを結晶成長させる。ここで、Ｎａ，Ｇａはあらかじめ混合融液として融液保持容器中に保持し、窒素は結晶成長中に気相から融液中に溶解して供給し、ＧａＮを結晶成長させる。
【００７４】
また、実施例２では、結晶成長開始前に、ＧａＮを融液中に溶解して、融液中に窒素濃度を飽和濃度まで溶解しておく。
【００７５】
実施例２では、結晶成長は、融液温度を低下することで開始する。
【００７６】
以下に本実施例２でのＧａＮの結晶成長方法を説明する。
【００７７】
なお、結晶成長装置は、実施例１と同様のもの（図２の結晶成長装置）を使用した。
【００７８】
実施例２では、まず、反応容器１１をバルブ２１の部分で結晶成長装置から分離し、Ａｒ雰囲気のグローブボックスに入れる。
【００７９】
次いで、ＢＮ製の融液保持容器１２に、III族金属原料としてＧａを入れ、アルカリ金属としてナトリウム（Ｎａ）を入れる。融液２５中のＮａの比率はＮａ／（Ｎａ＋Ｇａ）＝０．７とした。
【００８０】
次いで、結晶成長開始前に融液２５中の窒素濃度を飽和濃度以上にするために、融液２５中にＧａＮ粉末を入れる。
【００８１】
次いで融液保持容器１２を反応容器１１内に設置する。次いで、反応容器１１を密閉し、バルブ２１を閉じ、反応容器１１内部を外部雰囲気と遮断する。次いで、反応容器１１をグローブボックスから出し、結晶成長装置に組み込む。すなわち、反応容器１１をヒーター１３がある所定の位置に設置し、バルブ２１の部分で窒素（Ｎ２）とアルゴン（Ａｒ）のガス供給ライン１４に接続する。
【００８２】
次いで、バルブ１５，２１を開け、反応容器１１内に窒素ガスを入れる。このとき、圧力制御装置１６で窒素圧力を０．６ＭＰａにした。この圧力は、本実施例２で使用した装置において、ＧａＮ粉末を溶解する温度（８７５℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が１．５ＭＰａになる圧力である。
【００８３】
次いでバルブ１５を閉じる。次いで、バルブ１８を開け、反応容器１１内にＡｒガスを入れる。このとき、圧力制御装置１９で圧力を３．２ＭＰａにした。すなわち、反応容器１１内のＡｒの分圧は２．６ＭＰａとなる。この圧力（３．２ＭＰａ）は、本実施例２で使用した装置において、ＧａＮ粉末を溶解する温度（８７５℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が８ＭＰａになる圧力である。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧がそれぞれ１．５ＭＰａと６．５ＭＰａとなる圧力である。
【００８４】
次いで、バルブ１８とバルブ２１を閉じる。すなわち、反応容器１１は密閉される。次いで、ヒーター１３に通電し、融液２５を室温（２７℃）からＧａＮ粉末の溶解温度（８７５℃）まで１時間で昇温する。昇温に追随して、密閉された反応容器１１内の圧力は上昇し、ＧａＮ粉末溶解温度８７５℃に達した時の反応容器１１内の全圧は８ＭＰａになった。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧はそれぞれ１．５ＭＰａと６．５ＭＰａとなった。
【００８５】
この状態で５０時間保持し、融液２５中のＧａＮ粉末を溶解し、融液２５中の窒素濃度（窒素溶解量）を図１のＢ点で示される飽和濃度にした。
【００８６】
その後、圧力を一定に保った状態で融液温度を７７５℃に下げることにより、融液２５中の窒素濃度は過飽和になり、結晶成長が開始される。３００時間成長を継続した後、反応容器１１を開けると、融液保持容器１２の内壁に着色領域の無い、無色透明なｃ軸方向の長さが３ｍｍ以上に伸びた柱状のＧａＮ２６が多数成長していた。
【実施例３】
【００８７】
本発明の実施例３は、第１，第２，第５，第９の形態に関わるものである。
【００８８】
本実施例３では、アルカリ金属としてＮａ（ナトリウム）を用い、III族元素の原料として金属Ｇａ（ガリウム）を用い、窒素原料として窒素ガスを使用し、III族窒化物としてＧａＮを結晶成長させる。ここで、Ｎａ，Ｇａはあらかじめ混合融液として融液保持容器中に保持し、窒素は結晶成長中に気相から融液中に溶解して供給し、ＧａＮを結晶成長させる。
【００８９】
また、実施例３では、結晶成長開始前に、融液中の窒素濃度を飽和濃度にしておく。
【００９０】
そして、ＢＮ製のロッドを融液表面に接することで、ロッド表面にＧａＮの結晶核を発生させて、ＧａＮの結晶成長を開始させる。
【００９１】
以下に本実施例３でのＧａＮの結晶成長方法を説明する。
【００９２】
図３は実施例３に用いられる結晶成長装置の構成例を示す図（断面図）である。
【００９３】
図３の結晶成長装置は、図２のものと同様のものであるが、融液保持容器１２の上部に上下移動可能なＢＮ製のロッド３１が設けられており、融液２５表面にロッド３１を接することが可能になっている。
【００９４】
実施例３では、まず、反応容器１１をバルブ２１の部分で結晶成長装置から分離し、Ａｒ雰囲気のグローブボックスに入れる。
【００９５】
次いで、ＢＮ製の融液保持容器１２に、III族金属原料としてＧａを入れ、アルカリ金属としてナトリウム（Ｎａ）を入れる。融液２５中のＮａの比率はＮａ／（Ｎａ＋Ｇａ）＝０．７とした。
【００９６】
次いで、融液保持容器１２を反応容器１１内に設置する。次いで、反応容器１１を密閉し、バルブ２１を閉じ、反応容器１１内部を外部雰囲気と遮断する。次いで、反応容器１１をグローブボックスから出し、結晶成長装置に組み込む。すなわち、反応容器１１をヒーター１３がある所定の位置に設置し、バルブ２１の部分で窒素（Ｎ２）とアルゴン（Ａｒ）のガス供給ライン１４に接続する。
【００９７】
次いで、バルブ１５，２１を開け、反応容器１１内に窒素ガスを入れる。このとき、圧力制御装置１６で窒素圧力を０．９ＭＰａにした。この圧力は、本実施例３で使用した装置において、結晶成長温度（８５０℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が２ＭＰａになる圧力である。
【００９８】
次いで、バルブ１５を閉じる。次いで、バルブ１８を開け、反応容器１１内にＡｒガスを入れる。このとき、圧力制御装置１９で圧力を３．８ＭＰａにした。すなわち、反応容器１１内のＡｒの分圧は２．９ＭＰａとなる。この圧力（３．８ＭＰａ）は、本実施例３で使用した装置において、結晶成長温度（８５０℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が８ＭＰａになる圧力である。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧がそれぞれ２ＭＰａと６ＭＰａとなる圧力である。
【００９９】
次いで、バルブ１８とバルブ２１を閉じる。すなわち、反応容器１１は密閉される。次いで、ヒーター１３に通電し、融液２５を室温（２７℃）から結晶成長温度８５０℃まで１時間で昇温する。昇温に追随して、密閉された反応容器１１内の圧力は上昇し、結晶成長温度８５０℃に達した時の反応容器１１内の全圧は８ＭＰａになった。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧は、それぞれ２ＭＰａと６ＭＰａとなった。この温度，圧力では、融液２５中の窒素濃度は飽和濃度を越えないので、ＧａＮの結晶成長は起こらず、気相から融液２５中へ窒素の溶解が進み、飽和濃度まで増加する。
【０１００】
この状態で５０時間保持し、融液２５中に気相から窒素を溶解して飽和濃度にした。
【０１０１】
その後、ＢＮ製のロッド３１を下げ、融液２５表面に接する。このとき、融液２５からロッド３１へ熱の流れが生じるので、ロッド３１表面にＧａＮの結晶核が発生してＧａＮの結晶成長が開始される。結晶成長を３００時間継続した後、反応容器１１を開けると、ロッド３１表面に着色領域の無い無色透明なｃ軸方向の長さが５ｍｍ以上に伸びた柱状のＧａＮ３０が成長していた。
【実施例４】
【０１０２】
本発明の実施例４は、第１，第２，第６，第９の形態に関わるものである。
【０１０３】
本実施例４では、アルカリ金属としてＮａ（ナトリウム）を用い、III族元素の原料として金属Ｇａ（ガリウム）を用い、窒素原料として窒素ガスを使用し、III族窒化物としてＧａＮを結晶成長させる。ここで、Ｎａ，Ｇａはあらかじめ混合融液として融液保持容器中に保持し、窒素は結晶成長中に気相から融液中に溶解して供給し、ＧａＮを結晶成長させる。
【０１０４】
また、実施例４では、結晶成長開始前に、結晶成長温度よりも高温で融液中に窒素を溶解し、融液中の窒素濃度を飽和濃度にしておく。
【０１０５】
結晶成長は、ＢＮ製のロッドに保持した種結晶ＧａＮを融液表面に接することで、種結晶にＧａＮの結晶成長を開始させる。
【０１０６】
以下に本実施例４でのＧａＮの結晶成長方法を説明する。
【０１０７】
図４は実施例４に用いられる結晶成長装置の構成例を示す図（断面図）である。
【０１０８】
図４の結晶成長装置は、図２のものと同様のものであるが、融液保持容器１２の上部に、先端に種結晶３２を取り付けることが可能であって上下移動が可能なＢＮ製のロッド３１が設けられており、融液２５表面に種結晶３２を接することが可能になっている。
【０１０９】
実施例４では、まず、反応容器１１をバルブ２１の部分で結晶成長装置から分離し、Ａｒ雰囲気のグローブボックスに入れる。
【０１１０】
次いで、ＢＮ製の融液保持容器１２に、ガリウム（Ｇａ），ナトリウム（Ｎａ）を入れる。融液２５中のＮａの比率はＮａ／（Ｎａ＋Ｇａ）＝０．４とした。
【０１１１】
次いで、融液保持容器１２を反応容器１１内に設置する。次いで、ロッド３１の先端に種結晶ＧａＮ３２を取り付ける。次いで、反応容器１１を密閉し、バルブ２１を閉じ、反応容器１１内部を外部雰囲気と遮断する。次いで、反応容器１１をグローブボックスから出し、結晶成長装置に組み込む。すなわち、反応容器１１をヒーター１３がある所定の位置に設置し、バルブ２１の部分で窒素（Ｎ２）とアルゴン（Ａｒ）のガス供給ライン１４に接続する。
【０１１２】
次いで、バルブ１５，２１を開け、反応容器１１内に窒素ガスを入れる。このとき、圧力制御装置１６で窒素圧力を１．６ＭＰａにした。この圧力は、本実施例４で使用した装置において、結晶成長を開始する前に窒素を飽和溶解度まで溶解する温度（８７５℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が４ＭＰａになる圧力である。
【０１１３】
次いで、バルブ１５を閉じる。次いで、バルブ１８を開け、反応容器１１内にＡｒガスを入れる。このとき、圧力制御装置１９で圧力を３．２ＭＰａにした。すなわち、反応容器１１内のＡｒの分圧は１．６ＭＰａとなる。この圧力（３．２ＭＰａ）は、本実施例４で使用した装置において、結晶成長を開始する前に窒素を飽和溶解度まで溶解する温度（８７５℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が８ＭＰａになる圧力である。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧がそれぞれ４ＭＰａとなる圧力である。
【０１１４】
次いで、バルブ１８とバルブ２１を閉じる。すなわち、反応容器１１は密閉される。次いで、ヒーター１３に通電し、融液２５を室温（２７℃）から結晶成長を開始する前に窒素を飽和溶解度まで溶解する温度（８７５℃）まで１時間で昇温する。昇温に追随して、密閉された反応容器１１内の圧力は上昇し、温度８７５℃に達した時の反応容器１１内の全圧は８ＭＰａになった。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧はそれぞれ４ＭＰａとなった。この温度，圧力では、融液２５中の窒素濃度は飽和濃度を越えないので、ＧａＮの結晶成長は起こらず、気相から融液２５中へ窒素の溶解が進み、飽和濃度まで増加する。
【０１１５】
この状態で５０時間保持し、融液２５中に気相から窒素を溶解して飽和濃度にした。
【０１１６】
その後、圧力を一定に保ち、温度を結晶成長温度８５０℃まで徐々に下げ、窒素濃度を過飽和にする。次いで、ＢＮ製のロッド３１を下げ、種結晶ＧａＮ３２を融液２５表面に接し、種結晶ＧａＮ３２にＧａＮの結晶成長を開始させる。
【０１１７】
結晶成長を３００時間継続した後、反応容器１１を開けると、種結晶ＧａＮ３２上に、着色領域の無い、無色透明なＧａＮ結晶３３が成長していた。
【実施例５】
【０１１８】
本発明の実施例５は、第１，第２，第７，第９の形態に関わるものである。
【０１１９】
本実施例５では、アルカリ金属としてＮａ（ナトリウム）を用い、III族元素の原料として金属Ｇａ（ガリウム）を用い、窒素原料として窒素ガスを使用し、III族窒化物としてＧａＮを結晶成長させる。ここで、Ｎａ，Ｇａはあらかじめ混合融液として融液保持容器中に保持し、窒素は結晶成長中に気相から融液中に溶解して供給し、ＧａＮを結晶成長させる。
【０１２０】
また、実施例５では、結晶成長開始前に、融液中の窒素濃度を飽和濃度にしておく。
【０１２１】
結晶成長は、ニッケル（Ｎｉ）製のロッドを融液保持容器の底に接することで、融液保持容器底部を局所的に冷却し、ＧａＮの結晶核を発生させて開始する。
【０１２２】
以下に本実施例５でのＧａＮの結晶成長方法を説明する。
【０１２３】
図５は実施例５に用いられる結晶成長装置の構成例を示す図（断面図）である。
【０１２４】
図５の結晶成長装置は、図２のものと同様のものであるが、融液保持容器１２の下部に上下移動可能なニッケル（Ｎｉ）製のロッド２８が設けられており、融液保持容器１２の底部にロッド２８を接することが可能になっている。
【０１２５】
実施例５では、まず、反応容器１１をバルブ２１の部分で結晶成長装置から分離し、Ａｒ雰囲気のグローブボックスに入れる。
【０１２６】
次いで、ＢＮ製の融液保持容器１２に、III族金属原料としてＧａを入れ、アルカリ金属としてナトリウム（Ｎａ）を入れる。融液２５中のＮａの比率はＮａ／（Ｎａ＋Ｇａ）＝０．７とした。
【０１２７】
次いで、融液保持容器１２を反応容器１１内に設置する。次いで、反応容器１１を密閉し、バルブ２１を閉じ、反応容器１１内部を外部雰囲気と遮断する。次いで、反応容器１１をグローブボックスから出し、結晶成長装置に組み込む。すなわち、反応容器１１をヒーター１３がある所定の位置に設置し、バルブ２１の部分で窒素（Ｎ２）とアルゴン（Ａｒ）のガス供給ライン１４に接続する。
【０１２８】
次いで、バルブ１５，２１を開け、反応容器１１内に窒素ガスを入れる。このとき、圧力制御装置１６で窒素圧力を０．９ＭＰａにした。この圧力は、本実施例５で使用した装置において、結晶成長温度（８５０℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が２ＭＰａになる圧力である。
【０１２９】
次いで、バルブ１５を閉じる。次いで、バルブ１８を開け、反応容器１１内にＡｒガスを入れる。このとき、圧力制御装置１９で圧力を３．８ＭＰａにした。すなわち、反応容器１１内のＡｒの分圧は２．９ＭＰａとなる。この圧力（３．８ＭＰａ）は、本実施例５で使用した装置において、結晶成長温度（８５０℃）に昇温したときに、反応容器１１内の全圧が８ＭＰａになる圧力である。すなわち窒素とＡｒの分圧がそれぞれ２ＭＰａと６ＭＰａとなる圧力である。
【０１３０】
次いでバルブ１８とバルブ２１を閉じる。すなわち反応容器１１は密閉される。
【０１３１】
次いで、ヒーター１３に通電し、融液２５を室温（２７℃）から結晶成長温度８５０℃まで１時間で昇温する。昇温に追随して、密閉された反応容器１１内の圧力は上昇し、結晶成長温度８５０℃に達した時の反応容器１１内の全圧は８ＭＰａになった。すなわち、窒素（Ｎ２）とＡｒの分圧はそれぞれ２ＭＰａと６ＭＰａとなった。この温度，圧力では、融液２５中の窒素濃度は飽和濃度を越えないので、ＧａＮの結晶成長は起こらず、気相から融液２５中へ窒素の溶解が進み、飽和濃度まで増加する。
【０１３２】
この状態で５０時間保持し、融液２５中に気相から窒素を溶解して飽和濃度にした。
【０１３３】
その後、ニッケル（Ｎｉ）製のロッド２８を上昇させて、融液保持容器１２の底部に接する。このとき、融液保持容器１２底部のニッケル（Ｎｉ）製のロッド２８に接した部分からロッド２８へ熱の流れが生じ、さらに、融液２５からこの部分へ熱が流れるため、局所的にＧａＮの結晶核が発生してＧａＮの結晶成長が開始される。
【０１３４】
結晶成長を３００時間継続した後、反応容器１１を開けると、融液保持容器１２底部に着色領域の無い、無色透明なｃ軸方向の長さが５ｍｍ以上に伸びた柱状のＧａＮ２７が成長していた。
【実施例６】
【０１３５】
本発明の実施例６は、第１０の形態の半導体デバイスの一実施例（半導体レーザー）である。
【０１３６】
図６は本実施例６の半導体レーザーの斜視図である。図７は図６の光出射方向に垂直な面での断面図である。
【０１３７】
本実施例６の半導体レーザーは、第９の形態のＧａＮ結晶で作製したｎ型ＧａＮ基板５０上に、III族窒化物半導体積層構造４００が積層されて作製されている。
【０１３８】
具体的に、半導体レーザー積層構造４００は、２５０μｍの厚さのｎ型ＧａＮ基板５０上に、ｎ型ＧａＮ層４０、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層４１、ｎ型ＧａＮ光ガイド層４２、Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ／Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ量子井戸活性層４３、ｐ型ＧａＮ光ガイド層４４、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層４５、ｐ型ＧａＮキャップ層４６が順次に積層されて構成されている。なお、このような積層構造４００は、ＭＯＣＶＤで結晶成長して作製される。
【０１３９】
そして、積層構造４００は、ｐ型ＧａＮキャップ層４６からｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層４５の途中までをストライプ状に残してエッチングされ、電流狭窄リッジ導波路構造５１が形成されている。この電流狭窄リッジ導波路構造は、ＧａＮ基板の［１０−１０］方向に沿って形成されている。
【０１４０】
そして、積層構造４００の表面には、ＳｉＯ２からなる絶縁膜４７が形成されており、リッジ５１上の絶縁膜４７には、開口部が形成されている。そして、この開口部で露出したｐ型ＧａＮキャップ層４６表面には、ｐ側のオーミック電極４８が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板５０の裏面には、ｎ側のオーミック電極４９が形成されている。ｎ側オーミック電極４９は、Ｔｉ／Ａｌを蒸着して形成され、ｐ側オーミック電極４８は、Ｎｉ／Ａｕを蒸着して形成されている。
【０１４１】
また、リッジ５１と活性層４３に垂直に、光共振器面４０１，４０２が形成されている。光共振器面４０１，４０２は、ＧａＮ基板の［１０−１０］方向に沿った電流狭窄リッジ導波路構造５１に垂直な（１０−１０）面をへき開することにより形成されている。
【０１４２】
ｎ側オーミック電極４９と光共振器面４０１，４０２は、ｎ型ＧａＮ基板５０の裏面を８０μｍまで研磨した後に形成した。
【０１４３】
このような構成の半導体レーザーでは、ｐ側のオーミック電極４８とｎ側のオーミック電極４９に電流を注入することによって、活性層４３にキャリアが注入され、発光、光の増幅が起り、光共振器面４０１，４０２から、レーザー光４１１，４１２が出射される。
【０１４４】
本実施例６の半導体レーザーは、従来のサファイア基板等のIII族窒化物と異なる基板上にレーザー構造を結晶成長して作製されたものや、気相成長や、その他の手法で作製されたＧａＮ基板上に作製されたものに比べて、基板上に積層されたレーザー構造の結晶欠陥が低く、結晶品質が高いので、高出力動作下においても長寿命であった。
【０１４５】
以上、実施例１乃至実施例５では、アルカリ金属としてＮａ（ナトリウム）を用い、III族元素の原料として金属Ｇａ（ガリウム）を用い、窒素原料として窒素ガスを使用し、III族窒化物としてＧａＮを結晶成長しているが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１４６】
すなわち、本発明において、III族窒化物とは、Ｇａ（ガリウム），Ａｌ（アルミニウム），Ｉｎ（インジウム），Ｂ（ボロン）から選ばれる１種類あるいは複数の種類のIII族金属と窒素との化合物を意味する。
【０１４７】
また、アルカリ金属としては、通常、Ｎａ（ナトリウム）やＫ（カリウム）が使用されるが、Ｌｉ（リチウム）やその他のアルカリ金属、あるいは複数の種類のアルカリ金属を混合して使用する事もできる。
【０１４８】
また、III族金属原料も、特に限定されるものではなく、III族金属、III族窒化物、III族元素を構成元素とする物質、その他適宜使用することができる。
【０１４９】
また、窒素の原料も、特に限定されるものではなく、窒素ガスのみならず、窒素を構成元素に含む物質を使用できる。
【０１５０】
また、III族窒化物あるいはその他の窒素化合物を融液中に溶解させてもよいし、窒素ガスやその他の窒素化合物の気体として気相から融液中に溶解させても良い。
【０１５１】
また、半導体デバイスも実施例６の半導体レーザーに限定されるものではなく、発光ダイオード，受光デバイス，電子デバイスなどにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明は、光ディスク用光源、紫外光源（ＬＤ，ＬＥＤ）、白色ＬＥＤ光源、電子写真用光源、III族窒化物電子デバイス、受光デバイスなどに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】融液中の窒素溶解量の経時変化を示す図である。
【図２】実施例１に用いられる結晶成長装置の構成例を示す図（断面図）である。
【図３】実施例３に用いられる結晶成長装置の構成例を示す図（断面図）である。
【図４】実施例４に用いられる結晶成長装置の構成例を示す図（断面図）である。
【図５】実施例５に用いられる結晶成長装置の構成例を示す図（断面図）である。
【図６】実施例６に係る半導体レーザーの斜視図である。
【図７】図６の半導体レーザーの光出射方向に垂直な面での断面図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１１        反応容器
１２        融液保持容器
１３        ヒーター
１４        ガス供給管
１５，１８，２１        バルブ
１６，１９        圧力調整器
１７        窒素供給管
２０        アルゴン供給管
２２        圧力計
２３        内部空間
２４        固定冶具
２５        融液
２６，２７，３３，３３        ＧａＮ柱状結晶
２８        ニッケル（Ｎｉ）製のロッド
３０        Ｎａ保持容器
３１        ＢＮ製のロッド
３２        種結晶ＧａＮ
４０        ｎ型ＧａＮ層
４１        ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層
４２        ｎ型ＧａＮ光ガイド層
４３        Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ／Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ量子井戸活性層
４４        ｐ型ＧａＮ光ガイド層
４５        ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層
４６        ｐ型ＧａＮキャップ層
４７        絶縁膜
４８        ｐ側のオーミック電極
４９        ｎ側のオーミック電極
５０        ｎ型ＧａＮ基板
５１        電流狭窄リッジ導波路構造
４００        積層構造
４０１，４０２        光共振器面
４１１，４１２        レーザー光
【図１】
2006176370.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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