(57)【要約】【課題】転位密度の小さい良質のＩＩＩ族窒化物結晶およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板１上にＩＩＩ族窒化物結晶膜２を成長させ、さらにその上に金属膜３を堆積させた後、熱処理することによって前記金属膜３を金属窒化物膜４に変えかつ細孔４ｈを生じさせるとともに、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２中に空隙部２ｂを形成した後、さらにＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることにより、前記空隙部２ｂを埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶５で埋め込み、前記金属窒化物膜４上にＩＩＩ族窒化物結晶６を成長させることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させる工程、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜上に金属膜を堆積する工程、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させ前記金属膜を堆積した基板を、熱処理することにより、前記金属膜に細孔を生じさせるとともに、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜中に空隙部を形成する工程、
前記空隙部が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶膜上に、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中で埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させて、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜中の空隙部を埋め込む工程、
前記金属膜上に酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２】
基板上にＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させる工程、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜上に金属膜を堆積する工程、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させ前記金属膜を堆積した基板を、熱処理することにより、前記金属膜を金属窒化物膜に変え、かつ、前記金属窒化物膜に細孔を生じさせるとともに、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜中に空隙部を形成する工程、
前記空隙部が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶膜上に、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中で埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させて、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜中の空隙部を埋め込む工程、
前記金属窒化物膜上に酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項３】
埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶および／またはＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる際に、Ｈ２ガスを用いる方法およびカーボンを用いる方法のうち少なくとも１の方法により、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項４】
ＩＩＩ族窒化物結晶が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）である請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項５】
金属膜がチタン、バナジウム、または少なくともチタンもしくはバナジウムを含む合金からなる請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項６】
金属膜の厚さが１０ｎｍ〜１０００ｎｍである請求項１〜請求項５のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法であって、さらに前記基板を除去して、基板の金属膜上に成長させたＩＩＩ族窒化物結晶のみを得ることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法により得られたＩＩＩ族窒化物結晶の上に、さらに、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法により得られるＩＩＩ族窒化物結晶。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物結晶およびその製造方法に関し、より詳しくは、転位密度の低い良質なＩＩＩ族窒化物結晶およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）などのＩＩＩ族窒化物結晶は、ＬＥＤ（発光ダイオード；Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）またはＬＤ（レーザダイオード；Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）用の材料として脚光を浴びており、また、電子デバイス用素子としての展開も期待されている。
【０００３】
しかし、上記ＩＩＩ窒化物結晶は、バルク結晶成長が難しく、実用に耐えるＩＩＩ族窒化物結晶の自立基板が得られていない。現在実用化されているＩＩＩ族窒化物結晶成長の基板はサファイア基板であり、単結晶サファイア基板の上にＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長；Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法などによりＩＩＩ族窒化物結晶をエピタキシャル成長させる方法が一般的に用いられる。
【０００４】
ところが、サファイア基板は、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶と格子定数が異なるため、サファイア基板上に直接ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶を成長させても、単結晶を得ることができない。
【０００５】
そこで、サファイア基板基板上に、まず低温でＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮのバッファ層を成長させ、前記バッファ層の上にＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶を成長させる方法が提案された（たとえば、特許文献１参照。）。かかるバッファ層を設けることにより、基板の格子とＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶の格子との歪みを緩和し、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮの単結晶のエピタキシャル成長が可能になった。しかし、かかる方法においても、基板とＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶の格子の歪みにより、１０９〜１０１０ｃｍ−２の転位が発生し、ＬＤなどの製作の障害となる。
【０００６】
そこで、転位密度を低下するために、サファイア基板上に、ＧａＮ層を成長させ、さらにその上に金属膜を堆積させた後、熱処理することによりＧａＮ層に空隙部を形成させた後、その空隙部をＧａＮ結晶成長により埋め、さらに上記金属膜にＧａＮ結晶を成長させることが提案されている（たとえば、特許文献２参照。）。
【０００７】
しかし、上記の方法においては、ＧａＮ結晶以外のＩＩＩ族窒化物結晶の成長が行なわれていないのが現状である。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６３−１８８９８３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−３４３７２８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記現状に鑑み、本発明は、ＧａＮ結晶に限らず、転位密度の小さい良質のＩＩＩ族窒化物結晶およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、基板上にＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させる工程、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜上に金属膜を堆積する工程、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させ前記金属膜を堆積した基板を、熱処理することにより、前記金属膜に細孔を生じさせるとともに、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜中に空隙部を形成する工程、前記空隙部が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶膜上に、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中で埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させて、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜中の空隙部を埋め込む工程、前記金属膜上に酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、基板上にＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させる工程、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜上に金属膜を堆積する工程、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させ前記金属膜を堆積した基板を、熱処理することにより、前記金属膜を金属窒化物膜に変え、かつ、前記金属窒化物膜に細孔を生じさせるとともに、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜中に空隙部を形成する工程、前記空隙部が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶膜上に、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中で埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させて、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜中の空隙部を埋め込む工程、前記金属窒化物膜上に酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶は、上記ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法によって得られるＩＩＩ族窒化物結晶である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の一の製造方法は、図１を参照して、図１（ａ）に示すように基板１上にＩＩＩ族窒化物結晶膜２を成長させる工程、図１（ｂ）に示すように前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２上に金属膜３を堆積する工程、図１（ｃ）に示すように前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜を成長させ前記金属膜を堆積した基板を、熱処理することにより、前記金属膜に細孔４ｈを生じさせるとともに、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２中に空隙部２ｂを形成する工程、図１（ｄ）に示すように前記空隙部２ｂが形成されたＩＩＩ族窒化物結晶膜２上に、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中で埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶５（ＩＩＩ族窒化物結晶膜中の空隙部を埋め込むことを目的として成長させたＩＩＩ族窒化物結晶）を成長させて、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２中の空隙部を埋め込む工程、図１（ｅ）に示すように前記金属膜上に酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶６を成長させる工程を含む。
【００１５】
ＩＩＩ族窒化物膜２および金属膜３を形成した後熱処理を行なうことによって生じるＩＩＩ族窒化物膜２中の空隙部２ｂに、埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶５を成長させ前記空隙部２ｂを埋め込み、さらに上記熱処理によって細孔４ｈが生じた上記金属膜上にＩＩＩ族窒化物結晶６を成長させることにより、基板１とＩＩＩ族窒化物結晶６との格子定数の違いによる歪みを解消することができる。したがって、上記熱処理は、金属膜に細孔を形成し、かつＩＩＩ族窒化物膜に空隙部を形成するために必要な温度で行なえば足りる。かかる観点から、熱処理温度は７００℃以上とすることが好ましい。
【００１６】
さらに、上記空隙部２ｂでの埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶５の成長および細孔４ｈが生じた前記金属膜上でのＩＩＩ族窒化物結晶６の成長の際の雰囲気を酸素濃度０．１モル％以下とすることにより、ＧａＮ結晶に限られず、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶を含む広い範囲のＩＩＩ族窒化物結晶を良好に成長させることができる。酸素濃度が０．１モル％を超えると、転位密度が大きくなりまた酸化物が生成しやすくなり、あるいは酸素イオンの混入による点欠陥が生成しやすくなり、ＩＩＩ族窒化物結晶の良好な成長が阻害される。転位密度を小さくする観点から、酸素濃度は０．０１モル％以下がより好ましい。
【００１７】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の別の製造方法は、図１を参照して、図１（ａ）に示すように基板１上にＩＩＩ族窒化物結晶膜２を成長させる工程、図１（ｂ）に示すように前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２上に金属膜３を堆積する工程、図１（ｃ）に示すように前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２を成長させ前記金属膜を堆積した基板を、熱処理することにより、前記金属膜３を金属窒化物膜４に変え、前記金属窒化物膜４に細孔４ｈを生じさせるとともに、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２中に空隙部２ｂを形成する工程、図１（ｄ）に示すように前記空隙部２ｂが形成されたＩＩＩ族窒化物結晶膜２上に、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中で埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶５を成長させて、前記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２中の空隙部を埋め込む工程、図１（ｅ）に示すように前記金属窒化物膜４上に酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶６を成長させる工程を含む。
【００１８】
ＩＩＩ族窒化物膜２および金属膜３を形成した後熱処理を行なうことによって、通常、金属膜３の少なくとも表面は窒化されて金属窒化物膜４が形成されるが、金属膜の窒化を促進させるためには、熱処理の際に窒素源としてＮ２ガスまたは窒素原子を含有するガス（たとえば、ＮＨ３ガスなど）を添加することが好ましい。かかる金属窒化物の生成により細孔４ｈの形成が促進され、上記空隙部２ｂでの埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶５の成長が容易となる。
【００１９】
一方、上記熱処理によって、金属膜３の表面が窒化されなくても、少なくとも金属膜３に細孔４ｈが形成され、かつ、ＩＩＩ族窒化物結晶膜２に空隙部２ｂが形成されれば、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる際に、金属膜に生じた細孔を通じて、優先的に前記空隙部２ｂにＩＩＩ族窒化物結晶が埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶５として成長して、前記空隙部２ｂを埋めることができるため、基板１とＩＩＩ族窒化物結晶６との格子定数の違いによる歪みを解消することができる。
【００２０】
ここで、本発明においては、埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶およびＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる際の雰囲気として、酸素濃度０．１モル％以下の還元性雰囲気を形成する。酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気を形成する方法には、本発明の目的に反しない限り特に制限はない。たとえば、ＩＩＩ族窒化物結晶の窒素源となるＮ２ガスまたはＮＨ３ガスなどに加えて、酸素還元剤として、Ｈ２ガスを用いる方法またはカーボンを用いる方法などが好ましい方法として挙げられる。また、これらの方法を併用することも好ましい。ここで、酸素還元ガスであるＨ２ガスおよび窒素原料ガスであるＮＨ３ガスが共存すると、式（１）の反応により酸素が除去されると考えられる。かかる場合は、Ｈ２ガスのＮＨ３ガスに対するモル比は１０％以上が好ましい。１０％未満であると式（１）の反応による酸素低減効果が低下すると考えられる。
【００２１】
３Ｈ２＋２ＮＨ３＋Ｏ２  →  ２ＮＨ４＋２Ｈ２Ｏ          （１）
カーボン（Ｃ）としては、活性炭、カーボン製プレートなどが好ましく用いられる。カーボンを用いる場合は、全体の原料ガス１ｍ３に対する表面積（以下、単位表面積という）が１００ｃｍ２／ｍ３以上のカーボンを用いることが好ましい。
【００２２】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物結晶としては、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）が好ましい。ＩＩＩ族窒化物結晶においてＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ結晶は、ＬＥＤまたはＬＤ用の材料として極めて有用なものである。
【００２３】
また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法において、金属膜としては、チタン、バナジウム、または少なくともチタンもしくはバナジウムを含む合金が好ましく挙げられる。これら以外でも、ＩＩＩ族窒化物結晶膜の分解を促進する触媒作用をもつ金属または合金であれば使用できる。たとえば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｔまたはこれらのうち少なくとも１の金属元素を含む合金などが挙げられる。
【００２４】
また、金属膜の厚さは１０ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましい。１０ｎｍ未満であると窒化した際に金属膜が剥離する場合があり、１０００ｎｍを超えると窒化しても細孔が生じにくい。さらに、安定した細孔が生成する観点から、金属膜の厚さは２０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましい。
【００２５】
さらに、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法において、基板を除去して、基板の金属膜上に成長させたＩＩＩ族窒化物結晶のみを得ることができる。基板を除去する方法に特に制限はないが、基板を保持して研削あるいはレーザ照射により除去する方法、ヒートショックにより熱膨張係数の違う基板とＩＩＩ族窒化物結晶膜を分離する方法などが好ましく用いられる。
【００２６】
また、本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶のさらに別の製造方法は、上記のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法により得られたＩＩＩ族窒化物結晶の上に、さらに、酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気中でＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる工程を含む。本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、多段階のＩＩＩ族窒化物結晶の成長に適用することができ、転位密度の小さいＩＩＩ窒化物結晶の層の厚さを大きくしたり、転位密度の小さい２種以上のＩＩＩ窒化物結晶の層を形成することができる。
【００２７】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶は、上記の製造方法によって得られるものである。上記製造方法により、基板とＩＩＩ族窒化物結晶との格子定数の違いによる歪みを解消するとともに、ＩＩＩ族窒化物結晶成長の際の酸素濃度を０．１モル％以下の低濃度に維持することができ、転位密度の小さい良質のＩＩＩ族窒化物結晶が得られる。
【００２８】
【実施例】
さらに、以下の実施例によって、本発明をさらに具体的に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１を参照して、図１（ａ）に示すように、基板１であるサファイア基板上に、ＭＯＣＶＤ法によりＩＩＩ族窒化物結晶膜２であるＡｌＮ結晶膜を２００ｎｍ成長させた。この際、ＩＩＩ族原料としてトリメチルアルミニウム、窒素原料としてＮＨ３を用いた。次に、図１（ｂ）に示すように、上記ＩＩＩ族窒化物結晶膜２であるＡｌＮ結晶膜上に、蒸着法により金属膜３としてＴｉ膜を１００ｎｍ堆積させた。次に、図１（ｃ）に示すように、ＩＩＩ族窒化物結晶の結晶成長を行なうための炉（実施例１では、ＨＶＰＥ炉）で、ＮＨ３ガス雰囲気中１０００℃で３０分間熱処理を行なった。かかる熱処理により、金属膜３には細孔４ｈが形成され、ＩＩＩ族窒化物結晶膜２であるＡｌＮ結晶膜には空隙部２ｂが形成された。ＸＲＤ（Ｘ線回折法；Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により金属膜の表面を分析したところ、ＴｉＮが形成されていた。
【００３０】
その後、図１（ｄ）および図１（ｅ）に示すように、ＩＩＩ族原料としてＡｌ、窒素原料としてＮＨ３を用いて、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシャル成長；Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法により、酸素濃度０．００３モル％の雰囲気中１０００℃で、埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶５およびＩＩＩ族窒化物結晶６であるＡｌＮ結晶を成長させた。この際、Ａｌの輸送ガスとしてＨＣｌガスを用い、酸素還元剤としてＨ２ガスを窒素原料ガスであるＮＨ３ガスに対して４０％使用し、さらに単位表面積２００ｃｍ２／ｍ３のカーボン製プレートを用いた。このとき、ＨＶＰＥ法によるＡｌＮ結晶の成長は、まず、金属膜の細孔４ｈを通じて、上記ＡｌＮ結晶膜の空隙部２ｂに優先的に起こり、前記空隙部２ｂが埋まる。その後、表面に金属窒化物膜４であるＴｉＮ膜が形成されたＴｉ膜上にＩＩＩ族窒化物結晶６であるＡｌＮ結晶を４００μｍ成長させた。得られたＡｌＮ結晶は、ＸＲＤにおけるＦＷＨＭ（半値幅；Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）値は９０ａｒｓｅｃであり、ＴＥＭ観察により得られた転位密度は６×１０７ｃｍ−２であった。結果を表１にまとめた。
【００３１】
（実施例２〜実施例６）
表１または表２に示す条件にて、実施例１と同様の手順で、ＩＩＩ族窒化物結晶を作成し、ＸＲＤにおけるＦＷＨＭ値、転位密度を測定して、その結果を表１または表２にまとめた。
【００３２】
【表１】
2005005378.tif 000003
【００３３】
【表２】
2005005378.tif 000004
【００３４】
（比較例１）
サファイア基板上に、ＨＶＰＥ法により、まず雰囲気温度５００℃でＡｌＮのバッファ層を１０ｎｍ、次に雰囲気温度１０００℃でＡｌＮ結晶を１００μｍ成長させた。その際、ＩＩＩ族原料としてＡｌ、窒素原料としてＮＨ３を用い、Ａｌの輸送ガスとしてＨＣｌガスを用いた。また、酸素還元剤として窒素原料ガスであるＮＨ３ガスに対してＨ２ガスを５０％および単位表面積１０００ｃｍ２／ｍ３のカーボン製プレートを用いた。得られたＡｌＮ結晶は、ＸＲＤにおけるＦＷＨＭ値は２２０ａｒｓｅｃであり、ＴＥＭ観察により得られた転位密度は８×１０９ｃｍ−２であった。
【００３５】
（比較例２）
実施例１と同様に、サファイア基板にＡｌ結晶膜、Ｔｉ膜を形成した後、熱処理を行なった。その後、ＨＶＰＥ法により、ＡｌＮ結晶を成長させた。その際、ＩＩＩ族原料としてＡｌ、窒素原料としてＮＨ３ガスを用い、Ａｌの輸送ガスとしてＨＣｌガスを用いた。しかし、Ｈ２ガス、カーボンなどの酸素還元剤は用いず、酸素濃度は０．５％であった。このとき、ＡｌＮ結晶は得られなかった。
【００３６】
（実施例７）
実施例４で得られたＡｌ０．４Ｇａ０．６Ｎ結晶上に、ＩＩＩ族原料として４０モル％のＡｌおよび６０モル％のＧａ、窒素原料ＮＨ３ガスを用いて、ＨＶＰＥ法により、酸素濃度０．０２モル％の雰囲気中１０００℃で、さらに厚さ５００μｍのＡｌ０．４Ｇａ０．６Ｎ結晶を成長させた。この際、ＡｌおよびＧａの輸送ガスとしてＨＣｌガスを用い、酸素還元剤として、Ｈ２ガスを窒素原料ガスであるＮＨ３ガスに対して３０％使用した。本実施例で得られたＡｌ０．４Ｇａ０．６Ｎ結晶は、ＸＲＤにおけるＦＷＨＭ値は８２ａｒｓｅｃであり、ＴＥＭ観察により得られた転位密度は８×１０６ｃｍ−２であった。
【００３７】
表１および表２における実施例１〜実施例６に示すように、基板上にＩＩＩ族窒化物結晶膜および金属膜を形成し、熱処理した後、埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶およびＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる際に酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気を形成することにより、転位密度が１×１０９ｃｍ−２未満の良質なＩＩＩ族窒化物結晶が得られた。さらに、酸素濃度を０．０１モル％以下の雰囲気を形成することにより、転位密度が１×１０８ｃｍ−２未満の良質なＩＩＩ族窒化物結晶が得られた。
【００３８】
これに対して、比較例１は、基板上にＩＩＩ族窒化物結晶膜および金属膜を形成し熱処理する工程を含まないため、転位密度が８×１０９ｃｍ−２と大きくなり、比較例２は、埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶およびＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる際の酸素濃度が０．１モル％を超えるために、ＩＩＩ族窒化物結晶であるＡｌＮ結晶は得られなかった。
【００３９】
さらに、実施例７に示すように、本発明にかかる製造方法によりＩＩＩ族窒化物結晶上にさらにＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることにより、転位密度が１×１０８ｃｍ−２未満の良質なＩＩＩ族窒化物結晶が得られた。
【００４０】
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、上記した説明で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のすべての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、基板上にＩＩＩ族窒化物結晶膜および金属膜を形成し、熱処理した後、埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶およびＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる際に酸素濃度０．１モル％以下の雰囲気を形成することにより、ＧａＮ結晶に限らず、転位密度の小さい良質のＩＩＩ族窒化物結晶およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  基板、２  ＩＩＩ族窒化物結晶膜、２ａ  ＩＩＩ族窒化物結晶部、２ｂ  空隙部、３  金属膜、４  金属窒化物膜、４ｈ  細孔、５  埋め込み用ＩＩＩ族窒化物結晶、６  ＩＩＩ族窒化物結晶。
【図１】
2005005378.tif 000005