(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｇａ−Ａｌ合金融液中の保持治具に保持された種結晶基板上に窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させる液相成長法による窒化アルミニウム結晶の製造方法において、
上記保持治具は、窒素含有ガスを供給するガス導入管に固定される固定プレートと、該固定プレートと対向して設けられ、上記種結晶基板を上記ガス導入管側に保持する保持プレートと、上記固定プレートと上記保持プレートとの間に介在する支柱とを有し、上記固定プレートと上記保持プレートと上記支柱とによって囲まれた空間内の上記Ｇａ−Ａｌ合金融液に上記窒素含有ガスを滞留させることができ、
上記種結晶基板の上面の対向する位置から上記窒素含有ガスを供給し、該種結晶基板を保持する上記保持治具により上記窒素含有ガスを一時的に滞留させながら上記窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させ、
上記窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させた後の上記基板の冷却を上記Ｇａ−Ａｌ合金融液中で行うことを特徴とする窒化アルミニウム結晶の製造方法。
【請求項２】
上記Ｇａ−Ａｌ合金融液中での上記基板の冷却を該Ｇａ−Ａｌ合金融液の温度が７００〜８００℃に低下するまで行い、その後、該Ｇａ−Ａｌ合金融液から上記基板を引き上げて室温まで冷却することを特徴とする請求項１に記載の窒化アルミニウム結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相成長法（ＬＰＥ）によりＡｌＮをエピタキシャル成長させる窒化アルミニウム結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外発光素子は、蛍光灯の代替、高密度ＤＶＤ、生化学用レーザ、光触媒による公害物質の分解、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、水銀灯の代替等、次世代の光源として幅広く注目されている。この紫外発光素子は、ワイドギャップ半導体と呼ばれるＡｌＧａＮ系窒化物半導体からなり、表１に示すようなサファイア、４Ｈ−ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ等の異種基板上に積層される。
【０００３】
しかしながら、サファイアは、ＡｌＧａＮとの格子不整合が大きいため、多数の貫通転位が存在してしまい、非発光再結合中心となって内部量子効率を著しく低下させてしまう。また、４Ｈ−ＳｉＣ及びＧａＮは、格子整合性は高いが、高価である。また、４Ｈ−ＳｉＣ及びＧａＮは、それぞれ波長３８０ｎｍ以下及び３６５ｎｍ以下の紫外線を吸収してしまう。
【０００４】
これに対して、ＡｌＮは、ＡｌＧａＮと格子定数が近く、２００ｎｍの紫外領域まで透明であるため、発光した紫外線を吸収することなく、紫外光を効率よく外部へ取り出すことができる。つまり、紫外光発光素子を作製する場合には、ＡｌＮ単結晶を基板として用いてＡｌＧａＮ系発光素子を準ホモエピタキシャル成長させることにより、結晶の欠陥密度を低く抑えた紫外光発光素子を作製することができる。
【０００５】
【表１】
0006362555.tif 000002
【０００６】
現在、ＡｌＮのバルク単結晶の作製は、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）、液相成長法、昇華再結晶法等の方法により試行されている。例えば、特許文献１には、ＩＩＩ族窒化物結晶の液相成長法において、フラックスへの窒素の溶解量を増加させるために圧力を印加し、ナトリウム等のアルカリ金属をフラックスに添加することが開示されている。また、特許文献２には、Ａｌ融液に窒素原子を含有するガスを注入して、ＡｌＮ微結晶を製造する方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、２の技術を用いてＡｌＮ結晶を製造する場合には、高い成長温度が必要となり、コスト及び結晶品質に関して満足するものが得られない。
【０００８】
これに対し、本願発明者らの一部は、このような問題に応えるものとして、液相成長法におけるフラックスとしてＧａ−Ａｌ合金融液を用いることにより、低温でのＡｌＮの結晶成長が可能であり、基板表面の結晶性を引き継ぎかつＡｌ極性を有する良好なＡｌＮ結晶が得られることを見出した（例えば、特許文献３参照。）。
【０００９】
具体的に、特許文献３では、Ｇａ−Ａｌ合金融液中の種結晶基板（以下、シード基板という）上にＡｌＮ結晶をエピタキシャル成長させるにあたり、シード基板として窒化サファイア基板を用いる。特許文献３に記載の方法は、Ｇａ−Ａｌ合金融液にＮ原子を含有するガスを、ガス導入管を通して導入し、Ｇａ−Ａｌ合金融液内に窒素含有ガスを溶存させ、そのＧａ−Ａｌ合金融液にシード基板を浸漬させる。これにより、特許文献３に記載の方法では、窒化サファイア基板表面に形成された窒素極性の窒化アルミニウム膜上に、表面の良好な結晶性を引き継いだＡｌ極性の窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させることができる。
【００１０】
特許文献３に記載されている窒化アルミニウム結晶の製造装置は、シード基板より下側から窒素含有ガスを供給して、Ｇａ−Ａｌ合金融液内を循環させてＡｌＮ結晶を育成するものである。このような装置による窒化アルミニウム結晶の製造方法では、液相成長させる際、Ｇａ−Ａｌ合金融液内に供給した窒素含有ガスのほとんどが上方に抜けてしまい、シード基板に十分に窒素を供給することができない場合がある。
【００１１】
なぜなら、図５に示す従来の窒化アルミニウム結晶の製造装置１００は、坩堝１０１内のＧａ−Ａｌ合金融液１０２中に、ガス導入管１０３の供給口１０３ａ側に設けた保持プレート１０４を浸漬させ、シード基板１０５が上側を向くように保持プレート１０４が保持している。この窒化アルミニウム結晶の製造装置１００では、下側から窒素含有ガスがＧａ―Ａｌ合金融液１０２内を回って、シード基板１０５に窒素含有ガスが供給されるようになっている。しかしながら、窒化アルミニウム結晶の製造装置１００では、窒素含有ガスが上へ抜けてしまい、シード基板１０５に十分に窒素が供給されず、ＡｌＮ結晶膜の成長速度が不十分となる。
【００１２】
また、図６に示す従来の窒化アルミニウム結晶の製造装置２００は、坩堝２０１内のＧａ―Ａｌ合金融液２０２中に、ガス導入管２０３の供給口２０３ａ側に設けた保持プレート２０４を浸漬させ、シード基板２０５が下側を向くように保持プレート２０４を逆さにして設けている。このため、この窒化アルミニウム結晶の製造装置２００では、シード基板２０５に窒素含有ガスが直接供給されるようになる。しかしながら、このような窒化アルミニウム結晶の製造装置２００では、ＡｌＮ結晶の成長が得られるが、窒素含有ガスがシード基板２０５に直に接触するため、その結果、ＡｌＮ結晶膜表面が急峻な凹凸を持ち、表面平坦性の悪い結晶膜となる。
【００１３】
このため、本願出願人が出願した特願２０１４−０６９９１８号の明細書（便宜的に、特許文献４とする。）では、図２（Ａ）に示すようにＧａ−Ａｌ合金融液にＮ原子を含有するガスを供給する供給口と対向する位置にシード基板を配置し、供給口とシード基板との間のＧａ−Ａｌ合金融液にガスを一時的に滞留させてシード基板上に窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させることにより、従来よりも膜厚の厚い窒化アルミニウム結晶膜を成長することが可能となることを示した。
【００１４】
しかしながら、特許文献４の方法では、得られたＡｌＮ結晶膜表面に雑晶（微結晶）が強固に付着し、このＡｌＮ結晶膜上にさらにＡｌＧａＮ系半導体膜をエピタキシャル成長させるための表面加工が難しくなってしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−２２４６００号公報
【特許文献２】特開平１１−１８９４９８号公報
【特許文献３】国際公開第２０１２／００８５４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、Ｇａ−Ａｌ合金融液を用いてシード基板上にＡｌＮ結晶をエピタキシャル成長させる液相成長法において、シード基板上に成長したＡｌＮ結晶膜表面に雑晶が付着しない窒化アルミニウム結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した目的を達成するための本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法は、Ｇａ−Ａｌ合金融液中の保持治具に保持された種結晶基板上に窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させる液相成長法による製造方法において、保持治具は、窒素含有ガスを供給するガス導入管に固定される固定プレートと、固定プレートと対向して設けられ、種結晶基板をガス導入管側に保持する保持プレートと、固定プレートと保持プレートとの間に介在する支柱とを有し、固定プレートと保持プレートと支柱とによって囲まれた空間内のＧａ−Ａｌ合金融液に窒素含有ガスを滞留させることができ、種結晶基板の上面の対向する位置から窒素含有ガスを供給し、種結晶基板を保持する保持治具により窒素含有ガスを一時的に滞留させながら窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させ、窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させた後の基板の冷却をＧａ−Ａｌ合金融液中で行う。
【００１８】
または、Ｇａ−Ａｌ合金融液中での基板の冷却をＧａ−Ａｌ合金融液の温度が７００〜８００℃に低下するまで行い、その後、Ｇａ−Ａｌ合金融液から基板を引き上げて室温まで冷却してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、結晶膜表面への雑晶の付着がなく、表面状態が良好で、かつ、良好な結晶性を有するＡｌＮ結晶膜をシード基板全面に成長することが可能になる。
【００２０】
したがって、本発明により得られる良好な結晶性を有するＡｌＮ結晶を備えた基板を用いることにより、この基板上に転位密度の低いＡｌＧａＮ系半導体膜をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法等によりエピタキシャル成長させることが可能となり、ＡｌＧａＮ系半導体膜で構成される半導体素子の高性能化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＡｌＮ結晶製造装置の構成例を示す図である。
【図２】（Ａ）は、ＡｌＮ結晶製造装置における保持治具が固定されたガス導入管の先端側の一部拡大図である（実施例１）。（Ｂ）は、ＡｌＮ結晶製造装置において、保持プレートの外周部に堰を有する保持治具が固定されたガス導入管の先端側の一部拡大図である（実施例２）。
【図３】ＡｌＮ結晶成長後の基板の冷却を融液中で行うことにより得られる基板の表面を示すＳＥＭ観察写真である（実施例１）。
【図４】ＡｌＮ結晶成長後に、基板を融液から引き上げた後に冷却を行うことにより得られる基板の表面を示すＳＥＭ観察写真である（比較例）。
【図５】従来のＡｌＮ結晶製造装置の構成例を示す図である。
【図６】従来のＡｌＮ結晶製造装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態における窒化アルミニウム結晶の製造方法について、以下の順序に沿って図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
１．窒化アルミニウム結晶の製造装置
２．窒化アルミニウム結晶の製造方法
【００２３】
＜１．窒化アルミニウム結晶の製造装置＞
先ず、本発明の一実施形態に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法において用いられる窒化アルミニウム結晶の製造装置の構成例について説明する。
【００２４】
図１は、窒化アルミニウム結晶の製造装置１（以下、ＡｌＮ結晶製造装置１という）の構成例を示す図である。ＡｌＮ結晶製造装置１は、ガス導入管２と、坩堝３と、坩堝３内に配置される種結晶基板４（以下、シード基板４という）と、シード基板４を保持する保持治具５と、Ｇａ−Ａｌ合金融液６を加熱するヒータ７と、ガス排出管８と、熱電対９とを備える。
【００２５】
ガス導入管２は、坩堝３内のＧａ−Ａｌ合金融液６にＮ原子を含有するガス（以下、窒素含有ガスという。）を供給するものである。ガス導入管２は、管部２ａの後端から送り込まれた窒素含有ガスを、先端側に設けられ、Ｇａ−Ａｌ合金融液６に窒素含有ガスを供給する供給口２ｂから排出する。ＡｌＮ結晶製造装置１では、Ｇａ−Ａｌ合金融液６にガス導入管２から窒素含有ガスを供給することでバブリングすることができる。
【００２６】
また、ガス導入管２は、Ｇａ−Ａｌ合金融液６に窒素含有ガスを供給するだけではなく、保持治具５がＧａ−Ａｌ合金融液６内で浮いたり、動いたりしないように保持治具５を保持する役割も有している。ガス導入管２は、管部２ａの先端側に、管部２ａの断面よりも広い断面を有し、例えば円盤状の保持部２ｃを有する。保持部２ｃには、上面に保持治具５の固定プレート２２が置かれ、後述するようにボルト１０とナット１１とにより保持治具５が一体となるように固定されている。
【００２７】
坩堝３は、耐高温性のものが用いられ、例えばアルミナ、ジルコニア等のセラミックを用いることができる。
【００２８】
シード基板４は、ＡｌＮ結晶と格子不整合率が小さい格子整合基板であり、例えば、ＡｌＮ薄膜を表面に形成した窒化サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板等が用いられる。ＡｌＮ結晶製造装置１では、この中でも窒化サファイア基板を用いることにより、表面の良好な結晶性を引き継いだ窒化アルミニウム結晶（ＡｌＮ結晶）をホモエピタキシャル成長させることができる。
【００２９】
窒化サファイア基板は、例えば、特開２００５−１０４８２９号公報、特開２００６−２１３５８６号公報、特開２００７−３９２９２号公報等に開示されている方法により得ることができる。具体的には、例えばｃ面サファイア基板を窒素分圧０．９ａｔｍ／ＣＯ分圧０．１ａｔｍ、温度１５００℃で１時間保持した後、窒素分圧１．０ａｔｍで５時間保持することにより、ＡｌＮ薄膜の結晶性に優れた窒化サファイア基板を得ることができる。この窒化サファイア基板は、表面のＡｌＮ膜がｃ軸配向単結晶膜である。
【００３０】
ＡｌＮ結晶製造装置１では、後述するようにシード基板４を保持プレート２３の上面に配置し、窒素含有ガスが供給されるガス導入管２の供給口２ｂと対向させる。シード基板４は、保持治具５内で窒素含有ガスが滞留するため、窒素含有ガスが溶存したＧａ−Ａｌ合金融液６と表面が接するようになる。これにより、比較的膜厚の厚いＡｌＮ結晶膜を得ることができる。
【００３１】
また、シード基板４に窒化サファイア基板を用いる場合は、予め９００℃以上１５００℃以下の温度で窒化サファイア基板のアニール処理を行うことが望ましい。シード基板４は、窒化サファイア基板にアニール処理を行うことで、ＡｌＮ薄膜に回転ドメインが存在した場合であっても、ドメインの再配列が促され、ｃ軸配向したシングルドメインとなる。
【００３２】
シード基板４を保持する保持治具５は、ガス導入管２の先端に設けられ、供給口２ｂを囲むようにガス導入管２に取り付けられている。保持治具５は、供給口２ｂとシード基板４との間のＧａ−Ａｌ合金融液６に窒素含有ガスを一時的に滞留させるガス滞留部２１を形成するものである。
【００３３】
保持治具５は、ガス導入管２の先端に固定される固定プレート２２と、固定プレート２２に対向して設けられ、シード基板４を押さえ部材２７を介して保持する保持プレート２３と、固定プレート２２と保持プレート２３との間に介在する支柱２４とを有する。保持治具５は、固定プレート２２と保持プレート２３との間に支柱２４を介在させ、固定プレート２２、保持プレート２３及び支柱２４にボルト２５を通し、ボルト２５とナット２６によって、固定プレート２２と保持プレート２３と支柱２４が図２（Ａ）に示すように組み合わされてなる。
【００３４】
保持治具５は、固定プレート２２と保持プレート２３と支柱２４とによって囲まれた空間内のＧａ−Ａｌ合金融液６に窒素含有ガスを滞留させる。保持治具５は、支柱２４間が開いているため、窒素含有ガスが内部でこもることなく、一時的に滞留した後、排出され、新たな窒素含有ガスが内部に供給される。
【００３５】
また、保持プレート２３の外周部には、図２（Ｂ）に示すように、支柱２４よりも高さの低い堰２８を設けることができる。保持プレート２３の外周部に堰２８を設けることにより、Ｇａ−Ａｌ合金融液からなるフラックスから保持治具５を引き上げた後もシード基板４がＧａ−Ａｌ合金融液６に浸漬された状態となるようすることができる。
【００３６】
保持治具５は、耐高温性のものが用いられ、例えばアルミナ、ジルコニア等のセラミックを用いることができる。
【００３７】
ＡｌＮ結晶製造装置１では、シード基板４上にＡｌＮ結晶をエピタキシャル成長させる上で、窒素含有ガスとシード基板４の間に常にＧａ−Ａｌ合金融液６が存在しなければ、ＡｌＮ結晶を安定して形成することができない。このため、保持治具５では、窒素含有ガスとシード基板４との間にＧａ−Ａｌ合金融液６が存在し、かつそのＧａ−Ａｌ合金融液６中に窒素含有ガスが溶解しているように、供給口２ｂとシード基板４との距離を調整する。この保持治具５では、支柱２４の長さ及びボルト２５の長さを変更することで、供給口２ｂとシード基板４との距離を適宜調整することができる。
【００３８】
供給口２ｂとシード基板４との距離は、５ｍｍより大きく、２０ｍｍ未満であることが好ましい。供給口２ｂとシード基板４との距離を５ｍｍより大きく、２０ｍｍ未満とすることで、窒素含有ガスが溶存したＧａ−Ａｌ合金融液６をシード基板４に確実に接触させることができる。供給口２ｂとシード基板４との距離が５ｍｍ以下の場合には、供給口２ｂとシード基板４との距離が近すぎるため、シード基板４が窒素含有ガスで覆われてしまい、ＡｌＮ結晶表面の平坦性が悪くなってしまう。一方、供給口２ｂとシード基板４との距離が２０ｍｍ以上の場合には、窒素含有ガスが十分に供給されず、ＡｌＮ結晶膜の成長速度が不十分となってしまう。
【００３９】
Ｇａ−Ａｌ合金融液６は、ＧａとＡｌとのモル比率が９９：１〜１：９９の範囲のものを用いることができる。Ｇａ−Ａｌ合金融液６としては、この中でも、低温成長及び結晶性の観点から、ＧａとＡｌとのモル比率が９８：２〜４０：６０の範囲のものが好ましく、さらに好ましくは９８：２〜５０：５０の範囲のものである。
【００４０】
窒素含有ガスとしては、Ｎ２、ＮＨ３等を用いることができるが、安全性の観点からＮ２を用いることが好ましい。また、窒素含有ガスの圧力は、通常０．０１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下である。
【００４１】
＜２．窒化アルミニウム結晶の製造方法＞
続いて、窒化アルミニウム結晶（ＡｌＮ結晶）の製造方法について説明する。上述したようなＡｌＮ結晶製造装置１において、先ず、保持部２ｃに保持治具５の固定プレート２２を取り付け、保持プレート２３に押さえ部材２７を介してシード基板４をセットし、支柱２４、ボルト２５、ナット２６を用いて保持治具５を組み立て、先端に保持治具５が固定されたガス導入管２をＧａ−Ａｌ合金融液６上に待機させる。
【００４２】
次に、窒素ガス、アルゴンガス等の雰囲気中でＧａ−Ａｌ合金融液６の昇温を開始し、Ａｌの融点に達した後、供給口２ｂから窒素含有ガスを供給させつつＧａ−Ａｌ合金融液６中に保持治具５を浸漬する。
【００４３】
そして、坩堝３内のＧａ−Ａｌ合金融液６の温度をヒータ７で更に昇温させ、１０００℃以上１５００℃以下の目標温度に保持した状態で保持治具５内のＧａ−Ａｌ合金融液６に窒素含有ガスを一時的に滞留させて、シード基板４上にＡｌＮ結晶を生成させる。なお、浸漬するタイミングは、目標温度に達してからでも良い。
【００４４】
また、シード基板４に窒化サファイア基板を用いる場合には、ガス導入管２に固定した保持治具５に取り付けた窒化サファイア基板をＧａ−Ａｌ合金融液６中に浸漬する直前に、Ｇａ−Ａｌ合金融液６の直上で保持することで、窒化サファイア基板のアニール処理をＡｌＮ結晶製造装置１内で行うことができる。アニール処理時のシード基板温度は、窒化サファイア基板がＧａ−Ａｌ合金融液６の直上で保持されているため、Ｇａ−Ａｌ合金融液６の温度と同等になる。
【００４５】
シード基板４上にＡｌＮ結晶を生成させる際のＧａ−Ａｌ合金融液６の温度は、１０００℃以上とすることが好ましい。これにより、注入された窒素とＧａ−Ａｌ合金融液６中のガリウム及びアルミニウムのそれぞれとが化合して生成されたＧａＮ及びＡｌＮの微結晶のうち、ＧａＮ微結晶が解離し、ガリウムと窒素に分解するため、ＡｌＮ結晶成長の阻害を防ぐことができる。なお、ＡｌＮ結晶の融点は２０００℃以上であり、１５００℃以下では安定である。
【００４６】
また、ＡｌＮ結晶は、１気圧の常圧条件でも成長させることができ、窒素の溶解度が小さい場合には加圧してもよい。
【００４７】
そして、所定時間が経過した後、冷却工程に入る。この際、供給口２ｂからの窒素含有ガスの供給は停止しても、停止しなくてもどちらでもよい。
【００４８】
ここで、本実施の形態に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法においては、シード基板４をＧａ−Ａｌ合金融液６に浸漬したまま徐冷を行う。そして、冷却が進み、Ｇａ−Ａｌ合金融液６が固化する温度に達する前にシード基板４（すなわち、保持治具５）をＧａ−Ａｌ合金融液６から引き上げる。その温度は７００〜８００℃が好ましい。
【００４９】
あるいは、保持治具５の構造を工夫して、例えば、保持プレート２３の外周部に堰２８を設けてＧａ−Ａｌ合金融液６から引き上げた後も保持プレート２３上に融液が溜まる構造とし、シード基板４が融液に浸漬された状態となるようにして徐冷を行ってもよい。すなわち、所定時間の結晶成長工程後に、窒素含有ガスの供給を停止すると同時に、上述のような構造を持った保持治具に取り付けられたシード基板をＧａ−Ａｌ合金融液６から引き上げて室温まで冷却する。
【００５０】
冷却固化により保持プレート上、及びシード基板上に堆積したＧａ−Ａｌ合金は、塩酸水溶液等の薬品で除去可能である。あるいは、Ｇａ−Ａｌ合金は典型的な共晶合金であり、熱風加温により融点の低いＧａ成分が溶融し、合金がシャーベット状になるため比較的容易に除去可能である。
【００５１】
以上のようにして冷却を行うことにより、表面に雑晶(微結晶)の付着が見られず、表面状態の良好なＡｌＮ結晶膜をシード基板４上に液相エピタキシャル成長させることができる。この理由については、現在のところ明確ではないが、冷却工程中にＧａ−Ａｌ合金融液中の残留溶存窒素によりＡｌＮ微結晶が発生するためではないかと考えられる。
【００５２】
ＡｌＮ結晶の成長工程終了後にシード基板４をすぐに引き上げた場合、シード基板４上にＧａ−Ａｌ合金融液が薄い膜のように残り、ここでＡｌＮ微結晶が発生した場合、基板上に析出しＡｌＮ結晶膜表面に癒着する。一方、Ｇａ−Ａｌ合金融液に浸漬された状態で徐冷が行われた場合、ＡｌＮはＧａ−Ａｌ合金融液より比重が小さいため、ＡｌＮ微結晶が発生しても融液中を浮上し、基板上には析出しないためではないかと考えられる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５４】
［実施例１］
実施例１では、先ず、ｃ面サファイア基板を窒素分圧０．９ａｔｍ／ＣＯ分圧０．１ａｔｍ、温度１５００℃で１時間保持した後、窒素分圧１．０ａｔｍで５時間保持し、窒化サファイア基板を得た。
【００５５】
次に、ガリウムとアルミニウムのモル比率が６０：４０のＧａ−Ａｌ合金融液からなるフラックスを窒素ガス中で昇温させた。アルミニウムの融点に達した後、フラックス中に０．１ＭＰａの窒素ガスを１００ｃｃ／ｍｉｎの流速で吹き込んだ。ジルコニア式酸素センサーで測定したところ、酸素分圧は１．５８×１０−６ａｔｍであった。
【００５６】
そして、坩堝内のフラックスの温度を１３００℃に保ち、上述の窒化サファイア基板をシード基板として取り付けた保持治具５を常圧でフラックス中に浸漬させた（図１参照）。保持治具５において供給口とシード基板との距離は７ｍｍで行った。
【００５７】
５時間経過した後、窒素含有ガスの供給口からの窒素ガス供給を停止し、保持治具５はフラックス中に浸漬したまま徐冷を開始した。フラックスの温度が７５０℃に達したところで、上述の窒化サファイア基板をシード基板として取り付けた保持治具５をフラックス中から引き上げ、さらに室温まで徐冷を行った。
【００５８】
図３に、実施例１のエピタキシャル成長後の基板表面を示すＳＥＭ観察写真を示す。図３からも分かるように、実施例１では、ＡｌＮ結晶表面に雑晶（微結晶）の付着はほとんど見られなかった。
【００５９】
［実施例２］
実施例２では、基板保持治具として、実施例１で用いた治具の外周部にリング状の堰（高さ５ｍｍ）を設けた構造とした保持治具を用い、フラックスから治具を引き上げた後も基板が融液に浸漬された状態となるようにした。この治具を用いたこと、及び、５時間のＡｌＮ結晶成長工程が終了後、窒素含有ガスの供給口からの窒素ガス供給を停止するとともに、基板保持治具をフラックスから引き上げて徐冷を開始したこと以外は、実施例１と同様にしてＡｌＮ結晶を生成させた。
【００６０】
その結果、実施例２では、ＡｌＮ結晶表面に雑晶（微結晶）の付着はほとんど見られなかった。
【００６１】
［比較例］
比較例では、５時間のＡｌＮ結晶成長工程が終了後、窒素含有ガスの供給口からの窒素ガス供給を停止するとともに、基板保持治具をフラックスから引き上げて徐冷を開始したこと以外は、実施例１と同様にしてＡｌＮ結晶を生成させた。
【００６２】
図４に、比較例のエピタキシャル成長後の基板表面を示すＳＥＭ観察写真を示す。図４からも分かるように、ＡｌＮ結晶表面に雑晶（微結晶）の付着が見られ、表面状態の悪いものであった。
【００６３】
以上の実施例及び比較例の結果から、ＡｌＮ結晶成長工程後の基板の冷却を融液中で行うことにより、表面に雑晶(微結晶)の付着が見られず、表面状態の良好なＡｌＮ結晶膜が得られることが分かった。
【符号の説明】
【００６４】
１  ＡｌＮ結晶製造装置、２  ガス導入管、２ａ  管部、２ｂ  供給口、２ｃ  保持部、３  坩堝、４  シード基板、５  保持治具、６  Ｇａ−Ａｌ溶融液、７  ヒータ、８  ガス排出管、９  熱電対、１０  ボルト、１１  ナット、２１  ガス滞留部、２２  固定プレート、２３  保持プレート、２４  支柱、２５  ボルト、２６  ナット、２７  押さえ部材、２８  堰
【図１】
0006362555.tif 000003
【図２】
0006362555.tif 000004
【図３】
0006362555.tif 000005
【図４】
0006362555.tif 000006
【図５】
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【図６】
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