(57)【要約】【課題】品質を向上した結晶の製造方法および結晶を提供する。【解決手段】結晶の製造方法は、昇華法により結晶１０を製造する方法であって、結晶１０と異なる材料の下地基板を配置する工程と、設定温度まで昇温することで、下地基板上に第１の結晶１１を成長する工程と、設定温度以上の温度で、第１の結晶１１上に第２の結晶１２を成長する工程とを備えている。第１の結晶１１を成長する工程の雰囲気圧力は、第２の結晶１２を成長する工程の雰囲気圧力よりも低い。【選択図】図１
2011121835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇華法により結晶を製造する方法であって、
前記結晶と異なる材料の下地基板を配置する工程と、
設定温度まで昇温することで、前記下地基板上に第１の結晶を成長する工程と、
前記設定温度以上の温度で、前記第１の結晶上に第２の結晶を成長する工程とを備え、
前記第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力は、前記第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも低い、結晶の製造方法。
【請求項２】
前記第１および第２の結晶を成長する工程では、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０≦ｘ≦１）結晶を成長する、請求項１に記載の結晶の製造方法。
【請求項３】
前記第１の結晶を成長する工程は、３０分以下である、請求項１または２に記載の結晶の製造方法。
【請求項４】
前記第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力は、前記第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも５０ｋＰａ以下低い、請求項１〜３のいずれか１項に記載の結晶の製造方法。
【請求項５】
前記第２の結晶を成長する工程は、
前記設定温度で、前記第２の結晶の一部を成長する工程と、
前記設定温度を超えた温度で、前記第２の結晶の残部を成長する工程とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の結晶の製造方法。
【請求項６】
第１の結晶と、
前記第１の結晶上に形成された第２の結晶とを備え、
前記第１および第２の結晶の空孔数は、８１％以下である、結晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は結晶の製造方法および結晶に関し、たとえばＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０≦ｘ≦１）（以下、ＡｌＧａＮとも言う）結晶の製造方法およびＡｌＧａＮ結晶に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０≦ｘ≦１）（アルミニウムガリウム窒素）などの結晶は、発光素子、電子素子、および半導体センサなどの半導体デバイスを形成するための材料として非常に有用である。
【０００３】
このようなＡｌＧａＮ結晶の成長方法として、たとえば、昇華法により、下地基板を用いない自然核生成により成長する方法と、下地基板を用いて成長する方法とが挙げられる。自然核生成による成長では、大きなＡｌＧａＮ結晶を安定して成長することが困難であった。このため、大きなＡｌＧａＮ結晶を製造する場合には、一般的に下地基板を用いている。
【０００４】
下地基板を用いてＡｌＧａＮ結晶を成長させる方法として、たとえば非特許文献１に、昇華法により炭化珪素（ＳｉＣ）基板上にＡｌＮを成長する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】M. Miyanaga et al., "Evaluation of AlN single-crystal grown by sublimation method", Journal of Crystal Growth 300(2007), pp.45-49
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の結晶の成長方法には、以下の問題があることを本発明者は見出した。
【０００７】
すなわち、大気圧付近でＡｌＮ結晶を成長させると、ＳｉＣ基板が高温に曝されるので、ＳｉＣ基板が劣化しやすいという問題があることを本発明者は鋭意研究の結果見い出した。上記特許文献１では、窒素（Ｎ2）圧力を１０〜９０ｋＰａに維持してＡｌＮ結晶を成長することが開示されている。このため、上記特許文献１では、ＳｉＣ基板に孔があくなど下地基板が劣化する場合がある。下地基板に孔があくと、成長する結晶にも孔が発生してしまい、製造する結晶の品質が悪くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、品質を向上した結晶の製造方法および結晶を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の結晶の製造方法は、昇華法により結晶を製造する方法であって、結晶と異なる材料の下地基板を配置する工程と、設定温度まで昇温することで、下地基板上に第１の結晶を成長する工程と、設定温度以上の温度で、第１の結晶上に第２の結晶を成長する工程とを備えている。第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力は、第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも低い。
【００１０】
本発明者が鋭意研究した結果、減圧して結晶を成長することで、下地基板に孔があくことを抑制できることを見い出した。このため、第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力が第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも低い場合、第１の結晶を成長する際に下地基板に孔があくことを抑制できる。このため、下地基板に孔があくことを抑制した状態で、下地基板に第１の結晶を形成することができる。第１の結晶で下地基板を覆った状態で、設定温度以上で第２の結晶を成長すると、原料と第１の結晶とは同じ組成であるので、第１の結晶により下地基板が雰囲気に曝されることを抑制できる。このため、下地基板および第１の結晶に孔があくことを抑制できる。したがって、設定温度を第２の結晶の品質を向上する温度に設定することにより、孔があくことを抑制し、さらに品質を向上した結晶を製造することができる。
【００１１】
上記結晶の製造方法において好ましくは、第１および第２の結晶を成長する工程では、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０≦ｘ≦１）結晶を成長する。これにより、品質を向上したＡｌＧａＮ結晶を製造することができる。
【００１２】
上記結晶の製造方法において好ましくは、第１の結晶を成長する工程は、３０分以下である。
【００１３】
本発明者が鋭意研究した結果、第１の結晶を成長する時間、つまり設定温度までの昇温時間が３０分以内の場合に、下地基板に孔が発生することをより効果的に低減できることを見い出した。このため、第１の結晶を成長する工程が３０分以下の場合、より品質を向上した結晶を製造することができる。
【００１４】
上記結晶の製造方法において好ましくは、第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力は、第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも５０ｋＰａ以下低い。
【００１５】
本発明者が鋭意研究した結果、第１の結晶を成長する雰囲気圧力を第２の結晶を成長する雰囲気圧力よりも５０ｋＰａ以下低くした場合に、下地基板に孔が発生することをより効果的に低減できることを見い出した。このため、第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力を第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも５０ｋＰａ以下低くすることにより、品質を向上した結晶を製造することができる。
【００１６】
上記結晶の製造方法において好ましくは、第２の結晶を成長する工程は、設定温度で、第２の結晶の一部を成長する工程と、設定温度を超えた温度で、第２の結晶の残部を成長する工程とを含む。
【００１７】
これにより、第２の結晶の残部の成長速度を向上できるので、製造コストを低減できる。
【００１８】
本発明の結晶は、第１の結晶と、第１の結晶上に形成された第２の結晶とを備え、第１および第２の結晶の空孔数は、８１％以下である。
【００１９】
本発明の結晶は、孔の発生が抑制された第１の結晶上に第２の結晶が形成されているので、第２の結晶に発生する孔が抑制され、品質を向上することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の結晶の製造方法および結晶によれば、結晶の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における結晶を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における結晶の製造装置を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における結晶の製造工程を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２における結晶を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２における結晶の製造工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態における結晶１０を説明する。結晶１０は、第１の結晶１１と、第１の結晶１１上に形成された第２の結晶１２とを備えている。
【００２４】
第１の結晶１１および第２の結晶１２は、同じ材料であり、たとえばＡｌＧａＮ、ＳｉＣ、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）などであり、好ましくはＡｌＧａＮであり、より好ましくはＡｌＮである。
【００２５】
第１および第２の結晶１１、１２の空孔数の割合は、８１％以下であり、６３％以下が好ましく、４５％以下がより好ましい。第１および第２の結晶１１、１２の空孔数の割合が上記範囲内の場合、第１および第２の結晶１１、１２を備えた結晶１０を用いて半導体デバイス等の材料に好適に用いることができる。なお、第１および第２の結晶１１、１２の空孔数の割合はほぼ同じである。
【００２６】
上記空孔数の割合は、光学顕微鏡により、視野を５０μｍ四方として、１０点以上において、主面上の空孔の面積を測定し、主表面の面積に対する空孔の面積の割合を求めた値である。
【００２７】
第１の結晶１１の厚みＨ１１は、たとえば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、第２の結晶１２の厚みＨ１２は、たとえば１ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。
【００２８】
第１および第２の結晶１１、１２は、低転位領域１１ａ、１２ａと、高転位領域１１ｂ、１２ｂとをそれぞれ有している。なお、「高転位領域１１ｂ、１２ｂ」とは、低転位領域１１ａ、１２ａよりも転位密度が高い領域を意味し、低転位領域１１ａ、１２ａと比べて、たとえば２桁程度以上転位密度が高い領域である。たとえば、高転位領域１１ｂ、１２ｂの転位密度は１×１０8ｃｍ-2を超えており、低転位領域１１ａ、１２ａの転位密度は１×１０8ｃｍ-2以下であり、好ましくは１×１０6ｃｍ-2以下である。
【００２９】
本実施の形態では、第１の結晶１１の高転位領域１１ｂは積層方向に延びており、第２の結晶１２の高転位領域１２ｂは第１の結晶１１の高転位領域１１ｂを引継ぎ、かつ積層方向と交差する方向に延びている。つまり、第２の結晶１２の転位密度は、第１の結晶１１の転位密度よりも低い。
【００３０】
続いて、図１〜図３を参照して、本実施の形態における結晶１０の製造方法について説明する。本実施の形態では、図２に示す結晶製造装置１００を用いて、昇華法により結晶１０を製造する。
【００３１】
ここで、図２を参照して、本実施の形態の結晶の製造に使用可能な成長装置である結晶製造装置１００の主要な構成について説明する。この結晶製造装置１００は、昇華法により結晶成長する装置である。
【００３２】
図２に示すように、結晶製造装置１００は、チャンバー１０１と、加熱体１２１と、反応容器１２３と、加熱部１２５と、制御部１３１、１３２とを主に備えている。
【００３３】
チャンバー１０１は、排気口１０１ａを有している。このチャンバー１０１の周りには、チャンバー１０１の内部と外部との通気を確保するように加熱体１２１が設けられている。この加熱体１２１の周りには、反応容器１２３が設けられている。この反応容器１２３の外側中央部には、加熱体１２１を加熱するための高周波加熱コイルなどの加熱部１２５が設けられている。
【００３４】
加熱体１２１および反応容器１２３の一方端部には、反応容器１２３内に配置されたチャンバー１０１へたとえば窒素ガスなどのキャリアガスを流すための導入口１２１ａ、１２３ａと、反応容器１２３の外部へキャリアガスを排出するための排出口１２１ｂ、１２３ｂとを有している。
【００３５】
反応容器１２３の導入口１２３ａおよび排出口１２３ｂには、制御部１３１、１３２がそれぞれ設けられている。制御部１３１、１３２は、反応容器１２３の導入口１２３ａおよび排出口１２３ｂをそれぞれ介して、チャンバー１０１の内部の雰囲気圧力を制御する。制御部１３１、１３２は、たとえば導入口１２３ａに導入されるキャリアガスの流量および排出口１２３ｂから排出されるキャリアガスの流量を調整することにより、チャンバー１０１の内部の雰囲気圧力を制御する。
【００３６】
また、反応容器１２３の上部および下部には、チャンバー１０１の上方および下方の温度を測定するための放射温度計１２７ａ、１２７ｂが設けられている。
【００３７】
なお、上記結晶製造装置１００は、上記以外の様々な要素を含んでいてもよいが、説明の便宜上、これらの要素の図示および説明は省略する。
【００３８】
まず、図２および図３に示すように、下地基板１３を準備する。下地基板は、製造する結晶１１と異なる材料であり、ＡｌＮ結晶を成長させる場合にはＳｉＣ基板、サファイア基板などの異種基板を用いる。また、たとえば２インチ以上の大きさの主表面を有する下地基板１３を準備することが好ましい。これにより、大口径のＡｌＧａＮバルク結晶を成長させることができる。準備した下地基板１３は、チャンバー１０１の上部に設置する。
【００３９】
次に、結晶１０の原料１７を準備する。原料１７は、たとえばＡｌＮ結晶を製造する場合には、多結晶のＡｌＮである。準備した原料１７は、下地基板１３と互いに向かい合うように、チャンバー１０１の下部に設置する。
【００４０】
次に、設定温度まで昇温することで、下地基板１３上に第１の結晶１１を成長する。この第１の結晶１１を成長する工程の雰囲気圧力は、後述する第２の結晶１２を成長する工程での雰囲気圧力よりも低く、５０ｋＰａ以下低いことが好ましく、８０ｋＰａ以下低いことが好ましい。この場合、第１の結晶１１を成長している間に、下地基板１３に孔が発生することをより効果的に低減できるので、後述する第２の結晶１２の品質を向上することができる。第１の結晶１１を成長する工程の雰囲気圧力は、たとえば１０ｋＰａ以上４０ｋＰａ以下である。なお、第１の結晶１１を成長する工程の雰囲気圧力は、結晶性を維持する観点からたとえば１０ｋＰａ以上であることが好ましい。
【００４１】
具体的には、設定温度まで原料１７を加熱部１２５により加熱する。なお、設定温度は、原料１７が昇華する温度以上の温度である。この加熱により、原料１７が昇華して昇華ガスを生成する。この昇華ガスを、原料１７よりも低温に設置されている下地基板１３の表面に再度固化させる。これにより、下地基板１３上に第１のＮ結晶１１が成長する。
【００４２】
第１の結晶１１を成長する工程では、チャンバー１０１の内部を設定温度まで昇温する。設定温度は、たとえば２１５０℃以上である。また、設定温度は、たとえばチャンバー１０１において原料１７の温度を意味する。
【００４３】
また、第１の結晶１１を成長する時間、つまり室温（たとえば２５℃程度）から設定温度までの昇温時間は、６０分以下が好ましく、３０分以下がより好ましい。この場合、第１の結晶１１を成長している間に、下地基板１３に孔が発生することをより効果的に低減できるので、後述する第２の結晶１２の品質をより向上することができる。
【００４４】
この工程では、下地基板１３を保護する観点から、たとえば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚みの第１の結晶１１を成長する。
【００４５】
この工程の雰囲気圧力は低いので、下地基板１３の昇華を抑制できるため、図３に示すように、下地基板１３を覆うように第１の結晶１２を形成できる。しかし、雰囲気圧力が低いので、第１の結晶１１には、高転位領域１１ｂが発生する。
【００４６】
次に、図３に示すように、設定温度以上の温度で、第１の結晶１１上に第２の結晶１２を成長する。この第２の結晶１２を成長する工程の雰囲気圧力は、第１の結晶１１を成長する工程の雰囲気圧力よりも高く、５０ｋＰａ以上高いことが好ましい。たとえばＡｌＧａＮ結晶を成長する場合、窒素（Ｎ）の蒸気圧が高いため、アルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）が堆積しＮが抜けやすいが、第２の結晶１２を成長する工程の雰囲気圧力を第１の結晶１１を成長する工程の雰囲気圧力の５０ｋＰａ以上高くできるので、Ｎ抜けを抑制することができる。これにより、成長する第２の結晶１２の品質を向上できる。第２の結晶１２を成長する工程での雰囲気圧力は、たとえば９０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下である。
【００４７】
具体的には、チャンバー１０１内が設定温度に到達しているので、設定温度以上で原料１７を加熱部１２５により加熱する。この加熱により、原料１７が昇華して昇華ガスを生成する。この昇華ガスを、原料１７よりも低温に設置されている下地基板１３上の第１の結晶１１の表面に再度固化させる。これにより、第１の結晶１１上に第２の結晶１２を成長できる。
【００４８】
第２の結晶１２を成長する工程では、設定温度で、第１の結晶１１に接するように第２の結晶１２の一部を成長し、その後、設定温度を超えた温度で、第２の結晶１２の一部上に、第２の結晶１２の残部を成長してもよい。この場合には、第２の結晶１２の残部の成長速度を向上できるので、製造コストを低減できる。また、この場合、コストを低減して厚みの大きな結晶１０を製造する観点から、たとえば、設定温度で１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の厚みの第２の結晶の一部を成長した後に、設定温度を超える温度で１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の厚みの第２の結晶１２を成長する。
【００４９】
第１の結晶１１は原料１７よりも低温に設定されているので、第１の結晶は昇華されにくく、この第１の結晶１１に下地基板１３が覆われているので、第２の結晶１２の下地基板になる第１の結晶１１および下地基板１３に孔が発生することを抑制できる。このため、この工程では、孔の発生が抑制された第２の結晶１２を成長することができる。また、第１の結晶１１に発生した高転位領域１１ｂは、第２の結晶１２において、図３に示すように、高転位領域１１ｂを引き継ぐが、成長方向と交差する方向（本実施の形態では、成長方向と直交する方向）に広がる。このため、第２の結晶１２の成長方向にしたがって、高転位領域１２ｂを低減することができる。さらに、この工程の雰囲気圧力は高いので、品質を向上した第２の結晶１２を成長することができる。
【００５０】
第１および第２の結晶１１、１２を成長する工程では、雰囲気圧力を制御している。たとえば図２に示す制御部１３１、１３２により、キャリアガスの流量、速度を調整する。具体的には、第１の結晶１１を成長する工程と、第２の結晶１２を成長する工程との間に、制御部１３１によりチャンバー１０１内へ流すキャリアガスの流量（または流速）を増加するとともに、制御部１３２によりチャンバー１０１からキャリアガスを排出する排出量を減少する。この場合、チャンバー１０１内の雰囲気圧力を高めることができる。制御部１３１によりキャリアガスの流速を上げることにより、チャンバー１０１内の雰囲気を加圧する速度を高めることもできる。
【００５１】
次に、少なくとも下地基板１３を除去する。本実施の形態では、下地基板１３のみを除去しているが特に限定されず、下地基板１３、および、第１の結晶１２、第２の結晶の一部を除去してもよい。
【００５２】
除去する方法は特に限定されず、たとえば切断、研削、へき開など機械的な除去方法を用いることができる。切断とは、電着ダイヤモンドホイールの外周刃を持つスライサーなどで機械的に少なくとも下地基板１３を除去することをいう。研削とは、砥石を回転させながら表面に接触させて、厚み方向に削り取ることをいう。へき開とは、結晶格子面に沿って下地基板１３を分割することをいう。なお、エッチングなど化学的な除去方法を用いてもよい。その後、結晶１０の両面を研削、研磨などにより平坦化してもよい。
【００５３】
上記工程を実施することにより、図１に示す本実施の形態の結晶１０を製造することができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態における結晶１０およびその製造方法によれば、結晶１０と異なる材料の下地基板１３を配置する工程と、設定温度まで昇温することで、下地基板１３上に第１の結晶１１を成長する工程と、設定温度以上の温度で、第１の結晶１１上に第２の結晶１２を成長する工程とを備え、第１の結晶１１を成長する工程の雰囲気圧力は、第２の結晶１２を成長する工程の雰囲気圧力よりも低い。
【００５５】
本発明者が鋭意研究した結果、減圧して結晶を成長することで、下地基板１３に孔があくことを抑制できることを見い出した。このため、第１の結晶１１を成長する工程の雰囲気圧力が第２の結晶１２を成長する工程の雰囲気圧力よりも低い場合、第１の結晶１１を成長する条件において下地基板１３に孔があくことを抑制できる。このため、下地基板１３に孔があくことを抑制した状態で、下地基板に第１の結晶１１を形成することができる。第１の結晶１１で下地基板１３を覆った状態で、設定温度以上で第２の結晶を成長すると、原料１７と第１の結晶１１とは同じ組成であるので、第１の結晶１１により下地基板１３が雰囲気に曝されることを抑制できる。このため、下地基板１３および第１の結晶１１に孔があくことを抑制できる。したがって、設定温度を第２の結晶１２の品質を向上する温度に設定することにより、孔があくことを抑制し、さらに品質を向上した結晶１０を製造することができる。
【００５６】
特に、第１の結晶１１に発生した高転位領域１１ｂは、第２の結晶１２において、成長方向と交差する方向（本実施の形態では、成長方向と直交する方向）に延びる。このため、第２の結晶１２の転位密度を低減することもできる。
【００５７】
本実施の形態における結晶１０の製造方法において好ましくは、下地基板１３はＳｉＣであり、結晶１０はＡｌＧａＮである。大気圧付近ではＡｌＧａＮは昇華してガスになりにくい一方、ＳｉＣ基板はＡｌＧａＮを昇華させる温度では昇華しやすい。このため、従来、ＡｌＧａＮを成長する雰囲気では、ＳｉＣ基板の昇華により、原料１７の昇華ガス（ＡｌＧａＮガス）が下地基板１３に到達する前にＳｉＣ基板が昇華してしまうという問題があった。しかし、本実施の形態では、上述したように、減圧して第１の結晶１１を成長することにより、下地基板１３が昇華されることを抑制できるので、ＳｉＣ基板を下地基板に用いても、品質を向上したＡｌＧａＮ結晶を成長できる。このため、大きなＡｌＧａＮ結晶を成長することもできる。
【００５８】
このように本実施の形態における結晶１０は、品質を向上できるので、たとえばトンネル磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子などの種々の磁気抵抗効果を利用した機能デバイス、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、スピンＦＥＴ、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor：高電子移動度トランジスタ）などの電子素子、温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視−紫外光検出器などの半導体センサ、ＳＡＷデバイスなどに好適に広く用いることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図４を参照して、本実施の形態における結晶２０について説明する。本実施の形態における結晶２０は、実施の形態１の結晶１０の第２の結晶１０において、高転位領域１２ｂが低減されている。
【００６０】
結晶２０の空孔数は、８１％以下であり、６３％以下が好ましく、４５％以下がより好ましい。空孔率が上記範囲内の場合、半導体デバイス等の材料に好適に用いることができる。
【００６１】
続いて、図４および図５に示すように、本実施の形態における結晶２０の製造方法について説明する。
【００６２】
まず、実施の形態１にしたがって、下地基板１３上に、第１および第２の結晶１１、１２を成長する。
【００６３】
次に、図５に示すように、下地基板１３、第１の結晶１１および第２の結晶１２の一部を除去する。第２の結晶１２の高転位領域１２ｂが多く発生している領域を除去することが好ましい。本実施の形態では、図５における線２１で除去している。
【００６４】
第１および第２の結晶１１、１２の高転位領域１１ｂ、１２ｂは、たとえばＴＥＭで観察できるので、高転位領域１１ｂ、１２ｂを特定することができる。このため、第２の結晶１２の高転位領域１２ｂを低減した位置（線２１）で下地基板１３、第１の結晶１１および第２の結晶１２の高転位領域１２ｂを除去することができる。
【００６５】
上記工程を実施することにより、図４に示す本実施の形態の結晶２０を製造することができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態における結晶２０およびその製造方法によれば、第２の結晶１２の品質の良好な部分のみを切り出すことにより、結晶２０を製造している。このため、品質を向上した結晶２０を製造することができる。
【実施例】
【００６７】
本実施例では、第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力が、第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも低いことによる効果について調べた。
【００６８】
（本発明例１〜６）
本発明例１〜６のＡｌＧａＮ結晶は、基本的には実施の形態１にしたがって、製造した。
【００６９】
具体的には、まず、下地基板１３として、２インチで、主面が（０００１）面のＳｉＣ単結晶基板を準備した。また、下記の表１に記載のそれぞれの結晶の原料１７をチャンバー１０１の内部に配置した。
【００７０】
次に、チャンバー１０１の雰囲気圧力を下記の表１に記載の圧力にして、下記の表１に記載の時間で、室温から設定温度まで昇温して、下記の表１の組成比のＡｌＧａＮを第１の結晶１１として成長した。設定温度は、原料１７の温度とし、本発明例１〜６では、２２５０℃とした。
【００７１】
次に、キャリアガスの流量を２００ｓｃｃｍまで増加して、チャンバー１０１の雰囲気圧力を９０ｋＰａに加圧し、設定温度（原料１７の温度が２２５０℃）で、下記の表１に記載の組成比のＡｌＧａＮを第２の結晶１２として成長した。
【００７２】
以上の工程を実施することにより、本発明例１〜６の２インチのＡｌＧａＮ結晶を製造した。
【００７３】
（比較例１および２）
比較例１および２のＡｌＧａＮ結晶は、基本的には、本発明２および５と同様に製造したが、第１の結晶１１を成長する雰囲気圧力と第２の結晶１２を成長する雰囲気圧力とを同じ９０ｋＰａとした点において異なっていた。
【００７４】
（評価方法）
本発明例１〜６および比較例１、２の結晶について、下地基板１３および第１の結晶１１との界面の空孔密度を測定した。空孔数の割合の測定は、光学顕微鏡により、視野を５０μｍ四方とし、１０点において、主面上の空孔の面積を測定し、主表面の面積に対する空孔の面積の割合を求めた値である。その結果を下記の表１に記載する。
【００７５】
【表１】
2011121835.tif 000003
【００７６】
（評価結果）
表１に示すように、第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも低い雰囲気圧力で第１の結晶を成長した本発明例１〜６は、第１および第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力を同じにした比較例１および２に比べて、空孔数の割合を８１％以下に低減できた。
【００７７】
特に、第１の結晶を成長する工程が第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも８０ｋＰａ以下低かった本発明例１、２、４および５は、空孔数の割合を６３％と非常に低減できた。
【００７８】
さらに、第１の結晶を成長する工程が３０分以下で、かつ第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力が第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも８０ｋＰａ以下低かった本発明例１および４は、空孔数の割合を４５％以下と最も低減できた。
【００７９】
以上より、本実施例によれば、第１の結晶を成長する工程の雰囲気圧力を、第２の結晶を成長する工程の雰囲気圧力よりも低くすることにより、結晶に発生する空孔を低減できることが確認できた。
【００８０】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８１】
１０，２０  結晶、１１  第１の結晶、１１ａ，１２ａ  低転位領域、１１ｂ，１２ｂ  高転位領域、１２  第２の結晶、１３  下地基板、１７  原料、２１  線、１００  結晶製造装置、１０１  チャンバー、１０１ａ  排気口、１２１  加熱体、１２１ａ，１２３ａ  導入口、１２１ｂ，１２３ｂ  排出口、１２３  反応容器、１２５  加熱部、１２７ａ，１２７ｂ  放射温度計、１３１，１３２  制御部。
【図１】
2011121835.tif 000004
【図２】
2011121835.tif 000005
【図３】
2011121835.tif 000006
【図４】
2011121835.tif 000007
【図５】
2011121835.tif 000008