(57)【要約】【課題】  ＨＶＰＥ法による効果的なＡｌ含有窒化物の結晶成長を実現できるＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置を提供する。【解決手段】  ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）装置３０は、反応管と、反応管にＡｌのハロゲン化物を含む原料ガスを導入する第１ガス導入部である原料供給口領域５３と、当該反応管に水素化窒素ガスを含む原料ガスを導入する第２ガス導入部である原料供給口領域５３と、反応管内に配置されたウェハ保持部である基板ホルダ４１と、を備えるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管と、
前記反応管にＡｌのハロゲン化物を含む原料ガスを導入する第１ガス導入部と、
前記反応管に水素化窒素ガスを含む原料ガスを導入する第２ガス導入部と、
前記反応管内に配置されたウェハ保持部と、
を備え、
前記反応管が、アルミナ，カーボン，ＡｌＮ，ＢＮ，ＳｉＣのいずれか、またはそれらのいずれかを主な原料とした材料で構成されることを特徴とするＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置において、
前記反応管が、二層構造であることを特徴とするＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置において、
前記反応管の内側の管がカーボンまたはＳｉＣで構成され、かつ、外側の管がアルミナ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＳｉＣで構成されることを特徴とするＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置。
【請求項４】
請求項２に記載のＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置において、
前記反応管の内側の管と外側の管との間に、ガス流通路が設けられていることを特徴とするＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置において、
前記ガス流通路には、不活性ガスが導入されることを特徴とするＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のハイドライド気相成長装置を用い、前記ウェハ保持部に基板を設置した後、前記基板上にＡｌ含有窒化物半導体膜を成長させ、前記Ａｌ含有窒化物半導体膜を含むＡｌ含有窒化物基板を得る工程を含む、Ａｌ含有窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記Ａｌ含有窒化物半導体膜を成長させた後、前記基板を除去する工程をさらに含むことを特徴とするＡｌ含有窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の方法により得られるＡｌ含有窒化物半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置、およびこの装置を用いたＡｌ含有窒化物半導体基板の製造方法、ならびにこの方法により得られるＡｌ含有窒化物半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム系半導体は、バンドギャップが大きく、またバンド間遷移が直接遷移型であることから、短波長発光素子や電子素子への展開が大いに期待されている。
従来、窒化物半導体デバイスには、サファイア基板上にＧａＮバッファ層を成長させて得られた基板が用いられていた。このＧａＮのバンドギャップエネルギーが３．４ｅＶであるため、このバンドギャップエネルギーに相当するフォトンの波長３６５ｎｍ以下の光を吸収する。そのため、ＧａＮバッファ層を有するサファイア基板を用いて製造した３６５ｎｍ以下の短波長発光デバイスでは、このＧａＮバッファ層の光吸収によって、光出力の著しい低下が生じる問題があった。
【０００３】
一方、三元混晶であるＡｌｚＧａ1-ｚＮ、すなわち（ＡｌＮ）ｚ（ＧａＮ）1-ｚはＡｌＮとＧａＮ結晶の混晶である。ＡｌＮ組成ｚを変化させることによって、各ｚの値に対応して、３．４〜６．２ｅＶまでのバンドギャップ、すなわち光波長２００〜３６５ｎｍに相当するバンドギャップを有する結晶が得られる。たとえば、発光波長が２５０ｎｍ以下の紫外発光デバイス用であれば、ＡｌＮ組成ｚが０．６以上の高ＡｌＮ組成であるＡｌＧａＮ基板を得ればよい。また、基板としてＡｌＮやＡｌＧａＮからなる基板を用いることができれば、欠陥が少なく、高性能なＡｌＮ系深紫外ＬＤを実現することができ、卓上レーザー加工機や医療用途等の新分野での応用が期待できる。深紫外発光デバイスの開発において、バンドギャップが大きい高ＡｌＮ組成のＡｌＧａＮ基板またはＡｌＮ基板が切望されている。
【０００４】
現在、ＡｌＧａＮ基板やＡｌＮ基板を製造する技術は確立されていないが、成長方法としては、ハイドライド気相成長法（以下、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法）が有望と考えられる。ＨＶＰＥ法は、成長速度が速く（数十μｍ／ｈｒ以上）、ＡｌＧａＮのような混晶における組成の制御が可能であり、さらに、直径２インチを超える大口径の下地基板上への成長も可能である。
【０００５】
ＨＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物半導体を結晶成長させる場合、Ｖ族原料を水素化物で供給し、ＩＩＩ族原料をＩＩＩ族金属の塩化物で供給する。「ハイドライド法」の呼称は、Ｖ族元素の原料として、その水素化物を用いることに由来する。ＡｌＧａＮ成長の場合、Ｖ族原料である窒素を水素化物であるアンモニア（ＮＨ３）として供給し、一方、ＩＩＩ族原料である金属Ａｌと金属Ｇａとを反応容器中に配置し、高温で塩酸（ＨＣｌ）と反応させて、それぞれ塩化物（ＡｌＣｌ３、ＧａＣｌ）で供給する方法である。
ＨＶＰＥ成長装置においては、抵抗加熱ヒータで石英製の反応容器を覆い、反応容器およびその中に配置されるホルダや基板、金属原料ごと加熱する方法、いわゆるホットウォール法と呼ばれる加熱方法が広く採用されている。ホットウォール法によれば、原料ガスを充分に加熱して基板表面に供給することができ、供給原料の飽和蒸気圧を高くすることができる。この結果、多量の原料供給が可能となり高速成長を実現できる。
【０００６】
従来のＨＶＰＥ成長装置としては、以下のものが挙げられる。
特許文献１には、壁面を石英で形成した反応管を備え、ＮＨ3導入管をｐＢＮで構成したＨＶＰＥ法に適用される結晶成長装置が開示されている。この結晶成長装置では、ＮＨ3導入管を石英ではなく、ｐＢＮで構成することで、ＧａＮの成長温度（１０００℃付近）で軟化して変形しやすくなる石英で構成したときよりもＧａ含有原料ガスのＧａとＮＨ3のＮとの反応により得られるＧａＮ膜の堆積を防ぐことができ、耐久性およびメンテナンス性が向上する。
【特許文献１】特開２００２−３０５１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＧａＮ成長では１０００℃〜１０５０℃程度の基板温度で気相成長しても、良質の結晶が得られることがわかっている。
しかしながら、Ａｌ含有窒化物、たとえばＡｌＧａＮやＡｌＮは成長温度が著しく高く、１１００℃〜１６００℃が求められることが明らかになってきた。
【０００８】
１１００℃〜１６００℃の加熱は、ホットウォール法による外部からの加熱により実現できるとともに、結晶成長装置の構成も簡素化できるため有用である。前述したように、石英は融点が１１５０℃であり、Ａｌ含有窒化物の成長温度の下限である１１００℃にて軟化が激しくなって変形するという問題があり、ＨＶＰＥ法でＡｌＮ成長を行う場合であっても、ホットウォール法による加熱では１１００℃で行うことが限界であり、ＨＶＰＥ法特有の利点である充分に大きい成長速度を得ることが困難であった。
【０００９】
そこで、ホットウォール法による加熱以外の方法での加熱、例えば石英製の反応管内にカーボン製の基板サセプター配置して、高周波（ＲＦ）加熱方式で外部からこの基板サセプターのみを加熱する方法も考えられるが、結晶成長装置の構造が複雑になり実現が難しい。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＨＶＰＥ法による効果的なＡｌ含有窒化物の結晶成長を実現できるＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置を提供すること、およびこのようなＡｌ含有窒化物を半導体膜として含む半導体基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置は、反応管と、
前記反応管にＡｌのハロゲン化物を含む第１の原料ガスを導入する第１ガス導入部と、
前記反応管に水素化窒素ガスを含む第２の原料ガスを導入する第２ガス導入部と、
前記反応管内に配置されたウェハ保持部と、
を備え、
前記反応管が、アルミナ，カーボン，ＡｌＮ，ＢＮ，ＳｉＣのいずれか、またはそれらのいずれかを主な原料とした材料で構成されることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、反応管中で、第１ガス導入部からの第１の原料ガスに含まれるＡｌのハロゲン化物と、第２ガス導入部からの第２の原料ガスに含まれる水素化窒素ガスとが反応して、ウェハ保持部に保持されたウェハ（基板）上でＡｌ含有窒化物が形成される。このとき、従来は石英で構成されていた反応管を石英とは別の所定の物質で構成することにより、反応管の内部を石英では軟化するほどの高温にしても、反応管自体の軟化、変形を抑止することができる。これにより、反応管の内部において、良質なＡｌ含有窒化物を成長させる温度ほどの高温を実現することができ、ＨＶＰＥ法による効果的で良質なＡｌ含有窒化物の成長が可能になる。
【００１３】
前記のＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置において、反応管を、二層構造としてもよい。
このような構成によれば、高温にさらされる内側の管（以下、「内管」という）を高温加熱に好適な材料で構成し、外気にさらされる外側の管（以下「外管」という）を外気に対して耐久性の高い材料で構成することができるようになる。また、外気に接触する外管にクラックが生じたとしても、反応性ガスは内管にあるので、この反応性ガスを外気に漏洩しないようにすることができる。
【００１４】
さらに、前記のＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置において、反応管の内側の管と外側の管との間に、ガス流通路を設けてもよい。
このような構成によれば、このガス流通路にガスを流すことで、反応管の局所加熱によるクラックを防止することができる。
【００１５】
また、本発明に係るＡｌ含有窒化物半導体基板の製造方法は、
前記のいずれかのハイドライド気相成長装置を用い、ウェハ保持部に基板を設置した後、この基板上にＡｌ含有窒化物半導体膜を成長させ、Ａｌ含有窒化物半導体膜を含むＡｌ含有窒化物基板を得る工程を含む。
【００１６】
前記の方法において、Ａｌ含有窒化物半導体膜を成長させた後、基板を除去する工程をさらに含むことができる。
【００１７】
また、本発明に係るＡｌ含有窒化物半導体基板は、前記の方法により得られるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＨＶＰＥ法による効果的なＡｌ含有窒化物の結晶成長を実現できる。また、このようなＡｌ含有窒化物を半導体膜として含む半導体基板を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るＡｌ含有窒化物のハイドライド気相成長装置を示す模式図である。
【００２０】
ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）装置３０は、反応管と、反応管にＡｌのハロゲン化物を含む原料ガスを導入する第１ガス導入部である原料供給口領域５３と、当該反応管に水素化窒素ガスを含む原料ガスを導入する第２ガス導入部である原料供給口領域５３と、反応管内に配置されたウェハ保持部である基板ホルダ４１と、を備えるものである。
【００２１】
反応管が、アルミナ，カーボン，ＡｌＮ，ＢＮ，ＳｉＣのいずれか、またはそれらのいずれかを主な原料とした材料で構成されることを特徴としている。
【００２２】
図１に示したＨＶＰＥ装置３０では、反応管が、気相成長反応が行われる成長領域４６を提供する内管４０Ｂおよび内管４０Ｂを覆うとともに外気と接触する外管４０Ａで構成されており、外管４０Ａおよび内管４０Ｂの間には不活性ガス導入口４５Ｄおよびガス排出口４７が設けられたガス流通路が設けられている。なお、内管４０Ｂは従来におけるＨＶＰＥ装置と同じ構成を有する反応管とすることができる。このように、反応管を二層で形成することにより、高温にさらされる内側の管を高温加熱に好適な材料で構成し、外気にさらされる外側の管を外気に対して耐久性の高い材料で構成することができるようになる。また、外気に接触する外管４０Ａにクラックが生じたとしても、反応性ガスは内管４０Ｂにあるので、この反応性ガスを外気に漏洩しないようにすることができる。
【００２３】
内管４０には、所定の反応性ガスが導入される第１ガス導入口４５Ａが設けられたＧａＣｌ生成領域４９および所定の反応性ガスが導入される第２ガス導入口４５Ｃが設けられたＡｌＣｌ3生成領域５２からなる第１ガス導入部と、所定の反応性ガスが導入される第３ガス導入口４５Ｂが設けられた第２ガス導入部とで構成される原料供給口領域５３が設けられている。また、内管４０Ｂには、ガスを排出するガス排出口４７が設けられている。
【００２４】
ＧａＣｌ生成領域４９には、高純度のガリウム（Ｇａ）を含むＧａソース４４を載置したＧａソースボート４８が設けられている。このＧａソースボート４８では、Ｇａソース４４を沸点以下であって、第１ガス導入口４５Ａより導入される反応性ガスとＧａとを接触、反応させて、ＧａＣｌが生成される。この生成されたＧａＣｌは、第１ガス導入口４５Ａより導入されたキャリアガスにより、原料供給口領域５３からＡｌ含有窒化物の成長反応が行われる成長領域４６に送られる。
【００２５】
ＡｌＣｌ3生成領域５２には、高純度のアルミニウム（Ａｌ）を含むＡｌソース５０を載置したＡｌソースボート５１が設けられている。このＡｌソースボート５１では、Ａｌソース５０を沸点以下であって、第３ガス導入口４５Ｃより導入される反応性ガスとＡｌとを接触、反応させて、ＡｌＣｌ3が生成される。この生成されたＡｌＣｌ3は、第３ガス導入口４５Ｃより導入されたキャリアガスにより、原料供給口領域５３から前記成長領域４６に送られる。
【００２６】
また、第２ガス導入口４５Ｂより導入される反応性ガスは、ＧａＣｌ生成領域４９、ＡｌＣｌ3生成領域５２とは異なる区画を経由して原料供給口領域５３から成長領域４６に送られる。
【００２７】
ここで、第１ガス導入口４５Ａ，第３ガス導入口４５Ｃより導入される反応性ガスとしては、Ａｌおよび必要に応じて他のＩＩＩ族元素と反応するガス、例えばＨＣｌが挙げられ、キャリアガスとしては反応不活性なガスであって、例えばＮ2が挙げられる。また、第２ガス導入口４５Ｂより導入される反応性ガスとしては、水素化窒素ガスとしてのアンモニア（ＮＨ3）ガスなどが挙げられ、またキャリアガスとしては反応不活性なガスであって、例えばＮ2が挙げられる。
【００２８】
また、不活性ガス導入口４５Ｄから導入され、外管４０Ａおよび内管４０Ｂの間のガス流通路を流れる不活性ガスとしては、後述するようなガスを用いることができる。
【００２９】
基板ホルダ４１は、ウェハ保持部として作用し、反応管の内管４０Ｂの下流側、すなわち原料供給口領域５３よりもガス排出口４７の側に回転自在に設けられている。基板ホルダ４１には、ウェハとして、Ａｌ含有窒化物の形成を行うための単結晶基板２０が載置されている。また、基板ホルダ４１に保持される単結晶基板２０に相対する箇所に成長領域４６が形成される。
【００３０】
ここで、反応管を構成する外管４０Ａは、アルミナ，ＡｌＮおよびＢＮおよびこれらの焼結体，およびＳｉＣのいずれか、またはそれらのいずれかを主な原料とした材料、例えばＳｉＣを主な原料とした材料で構成される。このような原料としては、高純度のＳｉＣ、ＳｉＣを主成分としてＳｉを混入したもの等が考えられる。これらは高温で空気中に接触しても分解しない材料である。
【００３１】
Ａｌ含有窒化物、例えばＡｌＮ，ＡｌＧａＮなどの成長温度は１２００℃を超えると考えられている。したがって、外管４０Ａには、１１００〜１６００℃程度の間で変形しない耐熱性が要求される。この観点からは、外管４０Ａに使用される材料としては、非カーボンであるアルミナ，ＡｌＮおよびＢＮおよびこれらの焼結体，およびＳｉＣのいずれか、またはそれらのいずれかを主な原料とした材料が好ましい。一方で、成長温度が１３００℃以下にて気相成長反応を行う場合においては、上述していないが、カーボンも使用してもよい。
【００３２】
一方、内管４０Ｂは、カーボンまたはＳｉＣ、または主にそれらのいずれかを主な原料とした材料、例えばＳｉＣを主な原料とした材料で構成される。このような原料としては、高純度のＳｉＣ、ＳｉＣを主成分としてＳｉを混入したもの等が考えられる。これらは高温で空気中に接触しても分解しない材料である。また、これらの材料は、通常用いられる石英では軟化するほどの高温である１１００〜１６００℃にまで加熱しても安定するとともに、原料として用いる塩化物やアンモニアと接触しても浸食されることがない。
【００３３】
また、ＳｉＣやカーボンなどの導電性を有する材質を少なくとも内管４０Ｂに用いれば、高周波（ＲＦ）方式による部位選択的な加熱を容易に行うことができ、ホットウォール法による有効な加熱を行うことが可能になる。
【００３４】
また、内管４０Ｂの内部の各構成は、内管４０Ｂと同じ材質の材料から選択することができる。その中でも、カーボンおよび、カーボンにＳｉＣコートしたもの、ＳｉＣなどが、加工が容易にできるので好ましい。
【００３５】
また、内管４０Ｂと外管４０Ａとの間のガス流通路には、不活性ガス導入口４５Ｄからの不活性ガスを流す。このような不活性ガスとしては、主に窒素、またはアルゴンを用いることができ、この不活性ガスが内管４０Ｂに接触することで、内管４０Ｂと空気とが高温で反応するのを防ぐ。また、外管４０Ａと内管４０Ｂとの間にガスが滞留できる空間としてのガス流通路を設けて、このガス流通路に所定の不活性ガスを流すことにより、外管４０Ａおよび内管４０Ｂの温度を均等に加熱できるので、特に外側の外管４０Ａの熱的な破損を防止できる。したがって、反応性ガスやＡｌ含有窒化物の反応管外部への析出を抑制できる。
【００３６】
また、外管４０Ａを取り囲む外周に、ヒータ４３が設けられており、ホットウォール法により内管４０Ｂの加熱処理を行うことができる。このヒータ４３としては、通常の抵抗加熱ヒータを用いることにより、装置が簡単になるので好ましい。また、少なくとも内管４０Ｂの材料がカーボンなどの導電性を有するものである場合、前述したように、ＲＦ方式による加熱を行うこともできる。このように、従来の加熱装置を用いてホットウォール法による加熱が可能であり、反応管を１１００〜１６００℃に加熱することが容易である。
【００３７】
このような構成によれば、反応管中で、第１ガス導入部からの第１の原料ガスに含まれるＡｌのハロゲン化物と、第２ガス導入部からの第２の原料ガスに含まれる水素化窒素ガスとが反応して、基板ホルダ４１に保持されたサファイアなどの異種基板を下地基板として用いて、その表面に、ＨＶＰＥ法によりＡｌ含有窒化物、例えばＡｌＧａＮ層を成長させて、Ａｌ基含有窒化物基板を得ることができる。
【００３８】
このとき、従来は石英で構成されていた反応管を石英とは別の所定の物質で構成することにより、反応管の内部を石英では軟化するほどの高温、例えば１１００〜１６００℃に加熱しても、反応管自体の軟化、変形を抑止することができる。
【００３９】
したがって、反応管の内部において、良質なＡｌ含有窒化物、例えばＡｌxＧａ1-xＮ（０<ｘ<１）やＡｌＮを成長させるほどの高温を実現することが可能になり、ＨＶＰＥ法による高速で良質なＡｌ含有窒化物の効果的な成長が可能になる。
【００４０】
また、装置の他の部分は、従来のＨＶＰＥ法に用いられる装置と同様の構成を取ることができるため、Ａｌ含有窒化物の成長においても、装置構造を複雑にすることがなく、コストを低減させることができる。
【００４１】
また、Ａｌ含有窒化物の層を成長させた後に、薬液によるエッチングまたは研磨によりサファイア基板を除去し、Ａｌ含有窒化物、例えばＡｌＧａＮ層からなるＡｌ含有窒化物半導体基板を得ることができる。
【００４２】
以上、図面を参照して本実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上
記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００４３】
また、本実施形態では、図１のような横型のＨＶＰＥ装置を用いた例を示したが、縦型のＨＶＰＥ成長装置を用いても同様な効果が得られる。また、ウェハ保持部としての基板ホルダ４１に１個のウェハが保持される態様を示したが、これに限られず、基板ホルダ４１上に複数のウェハが保持される構成としてもよい。
【００４４】
たとえば、Ａｌ含有窒化物はＡｌＧａＮ、ＡｌＮのみならず、ＩｎＡｌＮ、ＩｎＧａＡｌＮなどのＩｎを含むＡｌ含有窒化物にも適用することができる。
【実施例】
【００４５】
（実施例）
本実施例においては、図１に示すＨＶＰＥ装置を用いて、１３００℃の成長温度にて、Ａｌ含有窒化物半導体基板を製造した。
外管４０Ａは主にＳｉＣを原料とした外管４０Ａで直径１１７ｍｍ、内管４０Ｂは直径１００ｍｍのカーボン製のものを用いた。また、内管４０Ｂ内部の構造物は主にカーボンで構成し、基板ホルダ４１はカーボンにＳｉＣコートしたものを用いた。また、加熱温度が、１１００℃以下になるような部分では必要に応じて石英を用いた。
【００４６】
まず、単結晶基板２０としてサファイア基板を基板ホルダ４１に載置し、高純度ガリウム（Ｇａ）を石英製のＧａソースボート４８の中に充填して、高純度アルミニウム（Ａｌ）をアルミナ製のＡｌソースボート５１の中に充填して、水平型の内管４０Ｂ内の所定配置にそれぞれ配置した。なお、サファイア基板は直径２インチの円形で、（０００１）ｃ面（Ｇａ）面で（１０−１０）方向に０．２５°に偏位した面を有するものを用いた。
【００４７】
続いて、第１〜第３ガス導入口４５Ａ〜４５Ｃ、および不活性ガス導入口４５Ｄより、窒素（Ｎ2）ガスを、内管４０Ｂ内に供給して、内管４０Ｂ内の空気を窒素に置換した。また、ヒータ４３により、外管４０Ａの外側から内管４０Ｂおよびその内部の各構成ならびに基板ホルダ４１を直接加熱した。なお、ここでの加熱方法は、外管４０Ａの外壁をヒータ４３により加熱する所謂ホットウォール法で行った。
【００４８】
ガスの上流側からＡｌソースボート、Ｇａソースボート、サファイア基板が配置されたことを確認した後、加熱を開始した。
【００４９】
次に、第２ガス導入口４５Ｂより、ＮＨ3ガスを導入して、サファイア基板を窒化しながら加熱して、Ａｌソースボート５１、Ｇａソースボート４８、前記サファイア基板の温度が、それぞれ５００℃、８００℃、１３００℃に保持されていることを確認した。
【００５０】
第２ガス導入口４５ＢよりＮＨ3ガスを供給しながら、その流量を変えることなく、第３ガス導入口４５ＣよりＨＣｌガスをＡｌソースボート５１に導入して、ＡｌＣｌ3を生成した。このＡｌＣｌ3を、前記サファイア基板上に６０分間供給を行った。これにより、サファイア基板上に第１の層であるＡｌＮ層が形成された。
【００５１】
さらに、第１ガス導入口４５ＡからのＮＨ3ガスの供給量と、第３ガス導入口４５ＣからのＨＣｌガスの供給量とを一定にして、第１ガス導入口４５ＡよりＨＣｌガスをＧａソースボート４８に導入して、ＧａＣｌを生成し、このＧａＣｌを前記サファイア基板上に６０分間供給して、前記第１の層表面にＡｌＧａＮ層（第２の層）を成長させて、成長工程を終了した。
【００５２】
このようにして形成された第１と第２のＡｌ含有窒化物のエピタキシャル層の層厚は、それぞれ４５μｍ、５６μｍであった。エピタキシャル層の表面は透明であった。一方で、反応管を構成する外管４０Ａおよび内管４０Ｂの両方にクラックの発生は見られず、軟化による変形も見られなかった。
【００５３】
さらに、Ａｌ含有窒化物のエピタキシャル層からなる基板からサファイア基板を除去して、Ａｌ含有窒化物半導体基板を得た。
【００５４】
（比較例１）
図１のＨＶＰＥ装置において、外管４０Ａおよび内管４０Ｂをすべて石英で構成したものを作製した。しかしながら、Ａｌ含有窒化物の成長のために、サファイア基板を１３００℃に加熱したところ、石英が軟化してしまい、Ａｌ含有窒化物の成長を行うことができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態のハイドライド気相成長法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２０  単結晶基板
３０  装置
４０Ａ  外管
４０Ｂ  内管
４１  基板ホルダ
４３  ヒータ
４４  Ｇａソース
４５Ａ  第１ガス導入口
４５Ｂ  第２ガス導入口
４５Ｃ  第３ガス導入口
４５Ｄ  不活性ガス導入口
４６  成長領域
４７  ガス排出口
４８  Ｇａソースボート
４９  ＧａＣｌ生成領域
５０  Ａｌソース
５１  Ａｌソースボート
５２  ＡｌＣｌ3生成領域
５３  原料供給口領域
【図１】
2007042843.tif 000003