(57)【要約】【課題】結晶性に優れた高品質な単結晶窒化インジウム膜を作成する。【解決手段】サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を第１バッファ層として積層し、この第１バッファ層上にアモルファス窒化インジウムを第２バッファ層として積層し、この第２バッファ層上に単結晶窒化インジウム層を例えば１２００ｎｍの厚さまで成長させてゆくと、第１バッファ層と単結晶窒化インジウム層との格子不整合による歪みの臨界膜厚を超えた時に、第１バッファ層と第２バッファ層の間の結合が切れて離隔空部が生じ、単結晶窒化インジウム層の成長終了後、基板を室温まで降温していくと、サファイア基板と単結晶窒化インジウム層との間の熱膨張係数差に起因する歪み力が第２バッファ層に集中することとなり、第２バッファ層の結合部と第１バッファ層との間の結合が切れて、単結晶窒化インジウム層が自立的に剥離する。【選択図】　　図１
2004107117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素源としてＲＦプラズマにより窒素を含む原料ガスを分解して得た窒素ラジカルを用いる分子線エピタキシー成長法により、サファイア基板上にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で表される窒化ガリウム系化合物半導体の第１バッファ層を形成し、該第１バッファ層上に分子線エピタキシー成長法によりアモルファス窒化インジウムの第２バッファ層を形成し、該第２バッファ層上に単結晶窒化インジウム層を成長させ、成長終了後の基板の降温過程で生じる歪み（成長温度と降温後の室温との温度差とサファイア基板と窒化インジウムの熱膨張係数差に起因する歪み）を上記第２バッファ層に集中させて、第２バッファ層を第１バッファ層もしくは単結晶窒化インジウム層から剥離させ、サファイア基板から分離した単結晶窒化インジウム層を単結晶窒化インジウム膜として取得するようにしたことを特徴とする単結晶窒化インジウム膜の取得方法。
【請求項２】
上記第１バッファ層を形成するＡｌｘＧａ１−ｘＮの結晶成長温度を三次元成長する２００℃〜６００℃、第１バッファ層の厚さを０．５〜１００ｎｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の単結晶窒化インジウム膜の取得方法。
【請求項３】
上記第２バッファ層を形成するアモルファス窒化インジウムの結晶成長温度を三次元アモルファス成長する２００℃〜４００℃、第２バッファ層の厚さを０．５〜１００ｎｍとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単結晶窒化インジウム膜の取得方法。
【請求項４】
上記第２バッファ層上に形成する単結晶窒化インジウム層は、その成長温度を二次元成長により単結晶窒化インジウムが成長する成長温度にあたる４００℃〜６００℃、層の厚さを熱膨張係数差による歪みの大きさが基板温度の降温過程で窒化インジウム層が基板から剥離するのに十分な大きさになる５００ｎｍ以上としたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の単結晶窒化インジウム膜の取得方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波トランジスタや赤外発光ダイオード、赤外レーザーダイオード等に用いることができる窒化インジウム半導体自立薄膜を得る方法で、サファイア基板上に形成し、成長温度と降温後の温度差と熱膨張係数差を利用して単結晶窒化インジウム薄膜を基板から剥離して自立薄膜を得る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＮ）等の窒化インジウム系化合物半導体は、その用途として、電子デバイスとしては超高速高周波トランジスタの材料、光デバイスとしては赤外発光ダイオードや赤外発光レーザーダイオードの材料などに有望視されている。
【０００３】
窒化インジウム化合物半導体の結晶成長方法として、従来から用いられている方法としては、有機金属化合物気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）、ガスソース分子線エピタキシー成長法（以下、ＧＳ−ＭＢＥ法という）、ＲＦプラズマ分子線エピタキシー成長法（以下、ＲＦ−ＭＢＥ法という）が知られている。
【０００４】
たとえば、ＲＦ−ＭＢＥ法による窒化インジウム（以下ＩｎＮ）の結晶成長法について簡単に説明すると、超高真空成長室内に設置したサファイア基板を成長温度２００℃〜７００℃程度に加熱し、クヌーセンセル内で熱したインジウムソースから蒸発したインジウム分子線と、ＲＦプラズマによって窒素ガス（Ｎ２）を分解して得た窒素ラジカル分子線とを同時にサファイア基板上へ供給することにより、ＩｎＮ薄膜を結晶成長させるものである。ＩｎＮが属するＩＩＩ族窒化物半導体の薄膜をＲＦプラズマ分子線エピタキシー法により形成する技術文献としては、下記のようなものがある。
【０００５】
【非特許文献１】
赤崎勇編著，「アドバンストエレクトロニクスシリーズ　カテゴリーＩ：エレクトロニクス材料、物性、デバイス　Ｉ−２１　ＩＩＩ族窒化物半導体」，初版，日本，株式会社培風館，１９９９年１２月８日初版発行，ｐ．１２７−１４６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＯＣＶＤ法、ＧＳ−ＭＢＥ法、ＲＦ−ＭＢＥ法等でＩｎＮを結晶成長させるにあたり、最も重要なことは優れた結晶性を有する結晶を基板上に密着性良く成長させることであるが、格子整合した基板が存在しないために、結晶性良好なＩｎＮの積層状態を実現することは困難な現状である。
【０００７】
ＩｎＮの結晶成長を困難なものにしている原因としては、（１）格子定数の近い基板材料が存在しないこと（例えば、ＩｎＮと、最も一般的に用いられるサファイア基板の場合、格子定数差が約２５％と非常に大きい）、（２）ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で表される窒化ガリウム系化合物半導体とＩｎＮとの格子定数差も最大１１〜１４％程度あること、（３）ＩｎＮ分解温度が約５００℃〜６００℃と低いこと、の３点が挙げられる。
【０００８】
特に、上記（１），（２）の要因に関しては、ＩｎＮの結晶性が上がらない大きな原因となる。
【０００９】
（３）の要因に関しては、分解温度が低いことから結晶成長温度も通常３００℃〜６００℃と必然的に低くなり、加熱した基板上でアンモニアガスを分解することにより窒素ラジカルを得るＭＯＣＶＤ法やＧＳ−ＭＢＥ法を用いる場合には、低温のためにアンモニアの分解効率が非常に低くなることで大量のアンモニアガスが必要となり、結晶成長中に結晶に取り込まれる水素、酸素等の不純物の量が増大するという結果を招いてしまうため、残留キャリア密度が１×１０１９ｃｍ−３以上という低品質の結晶しか得られないというのが実状である。
【００１０】
このように、超高速高周波トランジスタや赤外発光ダイオードを実現させるために、結晶性に優れた高品質な単結晶窒化インジウム膜の取得方法の実現が強く望まれている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、窒素源としてＲＦプラズマにより窒素を含む原料ガスを分解して得た窒素ラジカルを用いる分子線エピタキシー成長法により、サファイア基板上にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で表される窒化ガリウム系化合物半導体の第１バッファ層を形成し、該第１バッファ層上に分子線エピタキシー成長法によりアモルファスの窒化インジウムの第２バッファ層を形成し、該第２バッファ層上に単結晶窒化インジウム層を成長させ、成長終了後の基板の降温過程で生じる歪み（成長温度と降温後の室温との温度差とサファイア基板と窒化インジウムの熱膨張係数差に起因する歪み）を上記第２バッファ層に集中させて、第２バッファ層を第１バッファ層もしくは単結晶窒化インジウム層から剥離させ、サファイア基板から分離した単結晶窒化インジウム層を単結晶窒化インジウム膜として取得するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
上記のようにして取得した単結晶窒化インジウム膜を基板として用い、その上にもう一度単結晶窒化インジウム薄膜を格子整合した状態で成長させることにより、より高品質な単結晶窒化インジウム層を作製することが期待でき、格子整合した基板が存在しない窒化インジウムによって超高速高周波トランジスタや赤外発光ダイオード等の高性能デバイスを実現させるための大きな可能性を秘めた有用な技術である。
【００１３】
また、取得した単結晶窒化インジウム膜の結晶品質は高いので、この単結晶窒化インジウム膜を半導体デバイスの活性層として用いることもできる。よって、取得した単結晶窒化インジウム膜を適当な基板上に分子間力等を利用して張り付けることにより、デバイス作製へ応用することも可能である。
【００１４】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の単結晶窒化インジウム膜の取得方法において、第１バッファ層を形成するＡｌｘＧａ１−ｘＮの結晶成長温度を２００℃〜６００℃、第１バッファ層の厚さを０．５〜１００ｎｍとしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に記載の単結晶窒化インジウム膜の取得方法において、第２バッファ層を形成するアモルファス窒化インジウム層の結晶成長温度を、窒化インジウムが三次元アモルファス成長をおこす２００℃〜４００℃、第２バッファ層の厚さを０．５〜１００ｎｍとしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に係る発明は、上記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の単結晶窒化インジウム膜の取得方法において、第２バッファ層上に形成する単結晶窒化インジウム層は、その成長温度を二次元成長により単結晶窒化インジウムが成長する成長温度にあたる４００℃〜６００℃、層の厚さを熱膨張係数差による歪みの大きさが基板温度の降温過程で窒化インジウム層が基板から剥離するのに十分な大きさになる５００ｎｍ以上としたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明に係る単結晶窒化インジウム膜の取得方法の実施形態を説明する。
【００１８】
図１に示すのは、本発明に係る単結晶窒化インジウム膜の取得方法の概略工程を示すもので、これを簡単に説明すると、サファイア基板上に単結晶窒化インジウム層を形成して、この単結晶窒化インジウム層を剥離させ、単結晶窒化インジウム膜を得るのである。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、４４０μｍ厚のサファイア基板上に、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で表される窒化ガリウム系化合物半導体を第１バッファ層として積層し、この第１バッファ層上にアモルファス窒化インジウムを第２バッファ層として積層しておく。そして、この第２バッファ層上に単結晶窒化インジウム層を例えば１２００ｎｍの厚さまで成長させる（図１（ｂ）〜（ｄ）参照）。
【００２０】
上記のように、サファイア基板と単結晶窒化インジウム層との間に介在させた第１バッファ層と第２バッファ層の機能について説明する。
【００２１】
サファイア基板と窒化インジウムとの間には最大２５％もの格子不整合が存在するため、例えば、窒化インジウムをサファイア基板上に成長させた場合および低温成長アモルファス窒化インジウムバッファをサファイア基板上に成長させた上に単結晶窒化インジウムを成長させた場合ともに、基板と窒化インジウム層の間の結合が弱すぎ密着性が悪いため、結晶成長中に非常に剥がれ易く、また基板表面に均一に成長することが難しい。
【００２２】
しかし、サファイア基板上に第１バッファ層（ＡｌＧａＮバッファ層）を形成した上に、第２バッファ層（アモルファス窒化インジウムバッファ層）、単結晶窒化インジウム層を順に積層させると、サファイア基板と第１バッファ層との密着性は非常に良好であり、また第１バッファ層と第２バッファ層との密着性もサファイア基板上に直接第２バッファ層（アモルファス窒化インジウムバッファ層）を成長する場合と比べて良好なため、第２バッファ層の上に積層する単結晶窒化インジウム層の結晶品質が大幅に改善されるのである。
【００２３】
また、第２バッファ層（アモルファス窒化インジウムバッファ層）を第１バッファ層（ＡｌＧａＮバッファ層）と単結晶窒化インジウム層との間に介在させることにより、単結晶窒化インジウム層成長初期は第２バッファ層上に均一に積層（図１（ｂ）参照）していくが、単結晶窒化インジウム層の膜厚が増して、第１バッファ層と単結晶窒化インジウム層との格子不整合による歪みの臨界膜厚を超えると、歪みが第２バッファ層に集中し、結果大部分の第１バッファ層と第２バッファ層の間の結合が切れて離隔空部が生じ、単結晶窒化インジウム層と第１バッファ層とは第２バッファ層に部分的に残った結合部のみを介してつながっている状態になる（図１（ｃ）参照）。
【００２４】
すなわち、第２バッファ層に離隔空部が生じて単結晶窒化インジウム層と第１バッファ層との格子不整合による歪みを吸収することによって、第１バッファ層と単結晶窒化インジウム層との間の歪みが解消されると共に単結晶窒化インジウム層が第１バッファ層から剥離することを防止する。その後は、単結晶窒化インジウム層の膜厚が更に厚くなっても、テーブルのように部分的に残った結合部によって第１バッファ層と単結晶窒化インジウム層とは結合された状態が安定的に保持され、単結晶窒化インジウム層が所望の膜厚になるまで積層する（図１（ｄ）参照）。斯くして、サファイア基板と結合する形で完全に格子緩和した単結晶窒化インジウム層が得られるのである。
【００２５】
また、単結晶窒化インジウム層の成長終了後、基板を室温まで降温していく過程では、サファイア基板と単結晶窒化インジウム層との間の熱膨張係数差に起因して、おのおのの温度が下がることによる体積の縮み量が異なり、その結果再び歪みが生ずる。その歪み力（成長温度と降温後の室温との温度差とサファイア基板と窒化インジウムの熱膨張係数差に起因する歪み力）は、離隔空部が生じて部分的に残った結合部のみで単結晶窒化インジウム層および第１バッファ層と繋がっている第２バッファ層に集中することとなり、第２バッファ層の結合部と第１バッファ層との間の結合（もしくは第２バッファ層の結合部と単結晶窒化インジウム層との間の結合）が今度は完全に切れ、基板から剥離した単結晶窒化インジウム層を単結晶窒化インジウム膜として取得できる。
【００２６】
次に、上述したような単結晶窒化インジウム薄膜の積層、剥離を実現するための方法、すなわち、本発明に係る窒化インジウム自立薄膜の作製方法について詳述する。
【００２７】
本発明においては、結晶成長方法としてＲＦ−ＭＢＥ法を用いる。そのためのＲＦ−ＭＢＥ装置の概略構成を図２に示す。ＲＦ−ＭＢＥ装置は、真空ポンプ（図示省略）によって超高真空を実現できる成長室１内に加熱手段２を設け、この加熱手段によってサファイア基板３を昇温する。また、サファイア基板３上へ分子線を照射するためのＩｎセル４ａ，Ａｌセル４ｂ，Ｇａセル４ｃ，ＲＦプラズマセル４ｄを設け、夫々シャッター５によって適宜に開閉できる。
【００２８】
上述したＲＦ−ＭＢＥ装置を用いて、サファイア基板３上に窒化インジウムの結晶を成長させる。先ず、サファイア基板３の有機洗浄を行い、昇温性を良くするためにサファイア基板３の裏面に高融点金属を真空蒸着し、成長室１内の加熱手段２に裏面を向けてサファイア基板３を設置し、加熱手段２によって８００℃以上に加熱して、サファイア基板３の基板表面の高温クリーニングを行う。
【００２９】
次いで、同温度で高純度窒素ガスをＲＦプラズマで分解することにより得られる窒素ラジカル分子線をサファイア基板３上に供給してサファイア基板表面を窒化し、表面に薄い窒化アルミニウム層を形成する。
【００３０】
次いで、サファイア基板３の基板温度を下げ、クヌーセンセル内で加熱することにより得られるガリウム分子線とＲＦプラズマで生成した窒素ラジカル分子線を、同時にサファイア基板３上へ供給することで、ＧａＮバッファ層（第１バッファ層）を成長させる。なお、ＡｌＧａＮバッファ層とする場合には、Ａｌセル４ｂからアルミニウム分子線を同時に供給すれば良い。
【００３１】
ここで、低温成長ＧａＮバッファ層の成長温度としては、６００℃以下であれば良いが、好ましい温度範囲は３００℃〜６００℃程度である。６００℃以上であると、ＧａＮの成長が３次元成長よりも２次元成長の傾向が顕著な状態に変化し始め、サファイア基板３の基板表面上を均一にＧａＮバッファ層が覆わなくなり、また、３００℃以下であると、ＧａＮバッファ層の結晶性がアモルファスからポリへと変化し始めるためである。
【００３２】
次いで、Ｇａセル４ｃのシャッター５を閉じて、Ｉｎセル４ａのシャッター５を開けることにより、インジウム分子線と窒素ラジカル分子線を同時にサファイア基板３上へ供給し、ＧａＮバッファ層（第１バッファ層）の上にアモルファスＩｎＮバッファ層（第２バッファ層）を成長させる。
【００３３】
ここで、低温成長ＩｎＮ層（アモルファスＩｎＮバッファ層）の成長温度としては、４００℃以下であれば良いが、好ましい温度範囲は２５０℃〜４００℃程度である。４００℃以上であると、ＩｎＮの成長が３次元成長よりも２次元成長の傾向が顕著な状態に変化し始めて、格子定数が１０％以上も違うＧａＮバッファ層の表面を均一にアモルファスＩｎＮバッファ層が覆わなくなり、また、２００℃以下であると、アモルファスＩｎＮバッファ層の結晶性があまり良くないものとなって、このアモルファスＩｎＮバッファ層の上に成長させる単結晶ＩｎＮ層の結晶性も劣化してしまうためである。
【００３４】
また、アモルファスＩｎＮバッファ層の膜厚に関しては、１００ｎｍ以下であれば効果があるものの、好ましい厚さの範囲は０．５〜２０ｎｍ程度である。膜厚が２０ｎｍ以上であるとアモルファスＩｎＮバッファ層の上に成長させる単結晶ＩｎＮ層の結晶品質が劣化する要因となると同時に、降温時の熱膨張係数差を利用したサファイア基板からの剥離が困難となる。膜厚が０．５ｎｍ以下であるとアモルファスＩｎＮがＧａＮバッファ層表面を均一に覆わなくなり、アモルファスＩｎＮバッファ層の効果が得られないためである。
【００３５】
上記のようにして、アモルファスＩｎＮバッファ層が所要の厚さまで成長した後、窒素ラジカルのシャッター５は開けたままで、Ｉｎセル４ａのシャッター５を閉じ、サファイア基板３の基板温度を４００℃〜６００℃程度に昇温し、再びＩｎセル４ａのシャッター５を開けることにより、単結晶ＩｎＮ層を成長させる。
【００３６】
ここで、単結晶ＩｎＮ層の成長温度に関しては、４００℃〜６００℃であれば良いが、好ましい温度範囲は４００℃〜５００℃程度である。５００℃以上であると、ＩｎＮが分解しやすくなり、アモルファスＩｎＮバッファ層上に成長しずらくなる。また、４００℃以下では上述したアモルファスＩｎＮバッファ層と同様に３次元成長の傾向が顕著な状態となるために、横方向のエピ膜の連続性が劣化してしまい、結晶性が余り良くないものとなる。なお、前述のＧａＮバッファ層上に成長させるアモルファスＩｎＮバッファ層の場合は表面を均一に覆うためと、後で剥離するように基板と結晶の結合を適度に弱めるために３次元成長的な傾向が望ましかったのであるが、単結晶ＩｎＮ層の場合には、２次元成長の傾向が顕著な状態で成長させた方が単結晶ＩｎＮ膜の結晶性および膜の横方向の連続性の向上を期せるのである。
【００３７】
また、単結晶ＩｎＮ層の結晶性および横方向連続性が低い結晶の場合、歪みがそれぞれの結晶粒界に分散されてしまい、熱膨張係数に起因する歪みが小さくなってしまい、サファイア基板から自然に単結晶ＩｎＮ層を剥離することが出来なくなってしまう。
【００３８】
【実施例】
以下に、上述した単結晶窒化インジウム膜の取得方法により、サファイア基板上に単結晶窒化インジウムを積層後、剥離して単結晶窒化インジウム膜を取得した実施例を示す。
【００３９】
▲１▼　サファイア基板を有機洗浄し、基板の昇温性を改善するために裏面に高融点金属チタンを蒸着したサファイア基板を、超高真空に保たれているＭＢＥ成長室内の基板ヒーターに設置する。そして、基板を８００℃程度まで昇温して、そのまま３０分間保持し、サファイア基板表面の高温クリーニングを行う。その後、同温度で基板にＲＦプラズマで窒素ガスを分解して得た窒素ラジカルを照射してサファイア基板表面を３０分間窒化し、表面に薄い窒化アルミニウムを形成する。
【００４０】
▲２▼　ＲＦプラズマセルのシャッターを閉じて基板表面への窒素ラジカルの照射を中断し、基板温度を３８０℃まで降温する。
【００４１】
▲３▼　その後、ＧａセルとＲＦプラズマセルのシャッターを同時に開けて、ＧａＮバッファ層を膜厚１０ｎｍとなるまで成長させる。
【００４２】
▲４▼　Ｇａセルのシャッターを閉じると同時にＩｎセルのシャッターを開き、基板温度３８０℃のままで、アモルファスＩｎＮバッファ層を膜厚１０ｎｍとなるまで成長させる。
【００４３】
▲５▼　アモルファスＩｎＮバッファ層の成長終了後、Ｉｎセルのシャッターを閉じ、ＲＦプラズマセルのシャッターを開け、窒素ラジカルだけを試料表面に照射しつづけながら基板を４８０℃に昇温する。
【００４４】
▲６▼　基板温度が４８０℃に達したらＩｎセルのシャッターを開き、基板温度４８０℃で単結晶ＩｎＮ層を膜厚１２００ｎｍとなるまで成長させる。
【００４５】
▲７▼　成長終了後、基板温度を２００℃まで降温し、基板を成長室内から取り出す。
【００４６】
本実施例では、単結晶ＩｎＮ層は基板から完全に自然剥離し、単結晶ＩｎＮ膜を自立的に得ることができた。
【００４７】
本実施例のホール移動度と残留キャリア密度を測定した。移動度は大きいほど、残留キャリア密度は小さいほど、その結晶性、電気的特性が優れていると見なすことができる。その結果、実施例のものは、移動度１３００〔ｃｍ２／Ｖｓ〕、残留キャリア密度１．２×１０１８〔ｃｍ−３〕であり、ＩｎＮエピ膜として非常に良好な特性を示した。
【００４８】
［比較例１］
この比較例１では、上記実施例の▲６▼の工程において単結晶ＩｎＮ層を膜厚２５０ｎｍとした他は、全て上記実施例と同様の工程でサファイア基板上に各層を形成したものである。
【００４９】
比較例１では、単結晶ＩｎＮ薄膜の膜厚が２５０ｎｍと薄いため、熱膨張係数差に起因する歪みの大きさが剥離に必要なレベルに達しておらず、そのためアモルファスＩｎＮバッファ層によるＧａＮバッファ層と単結晶ＩｎＮ層との結合が保たれ、基板上にテーブル状の単結晶ＩｎＮ薄膜がはがれることなく残っている状態となっている。図３に、比較例１の断面透過電子顕微鏡観察像を示す。
【００５０】
また、比較例１のホール移動度と残留キャリア密度を測定した。その結果、比較例１のものは、移動度１６００〔ｃｍ２／Ｖｓ〕、残留キャリア密度１．６×１０１８〔ｃｍ−３〕であった。
【００５１】
［比較例２］
この比較例２では、上記実施例の▲５▼の工程を省き、基板温度を４８０℃に昇温することなく３８０℃にてＩｎＮ膜１２００ｎｍを成長する他は、全て実施例と同様の工程でサファイア基板上に各層を形成したものである。
【００５２】
この比較例２においては、アモルファスＩｎＮバッファ層上に成長するＩｎＮ層も、基板温度が３８０℃であるためにアモルファスとなり、ＧａＮバッファ層とＩｎＮ層との歪みはほとんど存在せず、そのため結合が保たれ、基板上にアモルファスＩｎＮ薄膜が剥がれることなく残った。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本願請求項１に係る単結晶窒化インジウム膜の取得方法によれば、分子線エピタキシー成長法により、サファイア基板上にＡｌＧａＮの第１バッファ層を形成し、その上にアモルファス窒化インジウムの第２バッファ層を形成し、その上に単結晶窒化インジウム層を成長させ、成長終了後基板温度を降温するようにしたので、サファイア基板と第２バッファ層との密着性を第１バッファ層を用いることにより適度に調節し、且つ、第２バッファ層により結晶性を整えて単結晶窒化インジウム層の結晶性を高め、且つ、成長終了後、熱膨張係数差に起因する歪みを第２バッファ層に集中させることにより基板から単結晶窒化インジウム層を剥離させ、これを単結晶窒化インジウム膜として取得出来る。
【００５４】
すなわち、サファイア基板と単結晶窒化インジウム層との間に２段構えのバッファ層を持つような積層方法を導入することにより、上に積層する単結晶窒化インジウム層に対して、サファイア基板との間に剥離に必要となる条件を満たすように適度な弱さの結合が得られ、また単結晶窒化インジウム層に高い結晶性を持たせることが可能となる。
【００５５】
また、上記のように取得した単結晶窒化インジウム膜を基板として使用したり、或いは単結晶窒化インジウム膜を任意の基板に分子間力等を用いて張り付けることにより、今まで実用化されていないテラヘルツ帯の周波数で動作する超高速高周波トランジスタや、窒化物化合物半導体による赤外発光ダイオードおよび赤外発光レーザーダイオード等の実用化も現実のものとできる可能性が高まり、産業上のメリットも非常に多大なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る単結晶窒化インジウム膜の取得方法の概略工程を示す工程説明図である。
【図２】ＲＦ−ＭＢＥ装置の概略構成図である。
【図３】比較例１の断面透過電子顕微鏡観察像である。
【符号の説明】
１　　成長室
２　　加熱手段
３　　サファイア基板（単結晶基板）
４ａ　Ｉｎセル
４ｂ　Ａｌセル
４ｃ　Ｇａセル
４ｄ　ＲＦプラズマセル
５　　シャッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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