(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶材料からなる基材を準備する第１の工程と、
前記基材上に、少なくともＡｌを含有するIII族窒化物下地膜を形成する第２の工程と、
前記III族窒化物下地膜を所定の材料が溶解されてなる酸溶液中に浸漬し、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位を制御することによって、前記III族窒化物下地膜表面の酸化物を除去するとともに、前記III族窒化物下地膜上に酸化防止膜を形成する第３の工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項２】
前記第３の工程は、前記酸溶液のｐＨを４以下、酸化還元電位を−１．８Ｖ以上に設定して行なうことを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項３】
前記第３の工程は、前記酸溶液中にＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｅ及びハロゲン元素から構成される群よりより選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料を溶解させて行ない、前記酸化防止膜は前記少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項４】
単結晶材料からなる基材を準備する第１の工程と、
前記基材上に、少なくともＡｌを含有するIII族窒化物下地膜を形成する第２の工程と、
前記III族窒化物下地膜を第１の酸溶液中に浸漬し、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位を制御することによって、前記III族窒化物下地膜表面の酸化物を除去する第３の工程と、
前記前記III族窒化物下地膜を所定の材料が溶解されてなる第２の酸溶液中に浸漬し、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位を制御することによって、前記III族窒化物下地膜上に酸化防止膜を形成する第４の工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル基板の製造方法。
【請求項５】
前記第３の工程は、前記第１の酸溶液のｐＨを４以下、酸化還元電位を−１．８Ｖ以上に設定して行なうことを特徴とする、請求項４に記載のエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項６】
前記第４の工程は、前記第２の酸溶液のｐＨを４以下、酸化還元電位を−１．８Ｖ以上に設定して行なうことを特徴とする、請求項４又は５に記載のエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項７】
前記第４の工程は、前記第２の酸溶液中にＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｅ及びハロゲン元素から構成される群よりより選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料を溶解させて行ない、前記酸化防止膜は前記少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一に記載のエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項８】
前記III族窒化物下地膜中におけるＡｌ含有量が、全III族元素に対して５０原子％以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載のエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項９】
前記III族窒化物下地膜はＡｌＮからなることを特徴とする、請求項８に記載のエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項１０】
前記III族窒化物下地膜の（００２）面におけるＸ線ロッキングカーブ半値幅が２００秒以下であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載のエピタキシャル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エピタキシャル基板及びその製造方法に関し、詳しくは、発光ダイオード素子又は高速ＩＣチップなどを構成する半導体素子の基板として好適に用いることのできる、エピタキシャル基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
III族窒化物膜は、発光ダイオード素子などを構成する半導体膜として用いられており、近年においては、携帯電話などに用いられる高速ＩＣチップなどを構成する半導体膜としても注目を浴びている。また、特にＡｌを含むIII族窒化物膜は、その特性に起因してフィールドエミッタなど種々の半導体素子への応用が期待されている。
【０００３】
このようなIII族窒化物膜を形成する基板として、所定の基材上にエピタキシャル成長により形成した下地膜を具える、いわゆるエピタキシャル基板がある。前記下地膜は、前記III族窒化物膜のエピタキシャル成長を容易にすべく、Ａｌ含有III族窒化物から構成することが好ましい。また、Ａｌ含有窒化物は大きなバンドギャップを有するため、このようなバンドギャップの大きな材料からなる層を半導体素子を構成するIII族窒化物膜と基板との間に挿入することにより、前記半導体素子の効率を向上させることもできる。
【０００４】
そして、上記エピタキシャル基板を反応管内に設けられたサセプタ上に設置した後、前記サセプタ内外の加熱機構によって所定の温度に加熱する。次いで、III族金属供給原料及び窒素供給原料、並びに必要に応じて他の元素の供給原料をキャリアガスとともに前記反応管内に導入するとともに、前記エピタキシャル基板上に供給し、ＭＯＣＶＤ法にしたがってIII族窒化物膜を形成する。
【０００５】
【発明解決しようとする課題】
しかしながら、エピタキシャル基板と、上記ＭＯＣＶＤ法にしたがったIII族窒化物膜とは、両者の製造条件が異なることなどに起因して、それぞれ異なる成膜装置を用いて行われる。したがって、製造されたエピタキシャル基板は、前記III族窒化物膜の製造に際して大気中に晒されることになる。
【０００６】
すると、エピタキシャル基板表面のIII族窒化物下地膜の表面が直ちに酸化され、この酸化物などに起因した表面欠陥が生成されるようになり、前記III族窒化物膜のエピタキシャル成長に悪影響を及ぼして、良好な結晶品質を有するものを得ることできない場合があった。この結果、このようなIII族窒化物膜からなる半導体素子の特性も劣化してしまっていた。
【０００７】
上記傾向は、前記III族窒化物下地膜がＡｌを含む場合に顕著になり、前記下地膜中のＡｌ含有量の増大とともにより顕著になる。したがって、このようなＡｌ含有III族窒化物下地膜上に、種々のＡｌ含有III族窒化物膜を形成し、このＡｌ含有III族窒化物膜が本来的に有する特性を利用して、優れた特性の半導体素子を得ようとしても、実際的には、そのような半導体素子を得ることができないでいた。
【０００８】
そこで、前記Ａｌ含有III族窒化物下地膜を比較的厚く形成した後、酸化した表面層部分をエッチングにより除去することが試みられた。しかしながら、前記III族窒化物膜の製造の際に用いる水素ガスやアンモニアガスでは、前記酸化層を容易に除去することができないでいた。
【０００９】
本発明は、単結晶材料からなる基材と、この基材上に形成されたＡｌ含有III族窒化物下地膜とを具えるエピタキシャル基板上に、所定のIII族窒化物膜を形成した際の、前記III族窒化物下地膜の酸化及び表面欠陥に起因した前記III族窒化物膜の結晶品質の劣化を抑制することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、
単結晶材料からなる基材と、この基材上に形成された少なくともＡｌを含むIII族窒化物下地膜と、このIII族窒化物下地膜上に形成された酸化防止膜とを含むエピタキシャル基板において、前記酸化防止膜は、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｅ及びハロゲン元素から構成される群より選ばれる少なくとも一つの元素を含み、且つ前記下地膜上の他のIII族窒化物膜の形成に供される成膜装置内においてエッチング除去されるものであることを特徴とする、エピタキシャル基板に関する。
【００１１】
本発明者らは、エピタキシャル基板のＡｌ含有III族窒化物下地膜表面の酸化を防止すべく鋭意検討を行った。その結果、前記Ａｌ含有III族窒化物下地膜上に酸化防止膜を形成することを想到した。
【００１２】
したがって、エピタキシャル基板を所定の成膜装置によって製造した後、成膜装置を変更して所定のIII族窒化物膜を作製し、例えば目的とする半導体素子を製造するに際して、前記エピタキシャル基板を大気中に晒した場合においても、前記Ａｌ含有III族窒化物下地膜は、前記酸化防止膜によって酸化されず、また表面欠陥の発生も防止される。したがって、前記エピタキシャル基板上に形成した前記III族窒化物膜の結晶品質の劣化が抑制され、前記半導体素子の特性劣化も抑制される。
【００１３】
なお、前記酸化防止膜は、目的とするIII族窒化物膜を形成するに際し、適宜にエッチング除去する。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様においては、前記酸化防止膜はＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｅ及びハロゲン元素から構成される群より選ばれる少なくとも一つの元素を含むことが好ましい。具体的には、前記酸化防止膜は、これら元素の単体、酸化物、又はハロゲン化物などから構成する。これによって、前記酸化防止膜は、後の工程において、例えば、半導体素子を構成するIII族窒化物膜を形成すべき成膜装置内において、水素ガスやアンモニアガスなどによって、容易にエッチング除去できる。
【００１５】
本発明は、さらに、単結晶材料からなる基材を準備する第１の工程と、
前記基材上に、少なくともＡｌを含有するIII族窒化物下地膜を形成する第２の工程と、
前記III族窒化物下地膜を所定の材料が溶解されてなる酸溶液中に浸漬し、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位を制御することによって、前記III族窒化物下地膜表面の酸化物を除去するとともに、前記III族窒化物下地膜上に酸化防止膜を形成する第３の工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル基板の製造方法（第１の製造方法）に関する。
【００１６】
また、本発明は、
単結晶材料からなる基材を準備する第１の工程と、
前記基材上に、少なくともＡｌを含有するIII族窒化物下地膜を形成する第２の工程と、
前記III族窒化物下地膜を第１の酸溶液中に浸漬し、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位を制御することによって、前記III族窒化物下地膜表面の酸化物を除去する第３の工程と、
前記前記III族窒化物下地膜を所定の材料が溶解されてなる第２の酸溶液中に浸漬し、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位を制御することによって、前記III族窒化物下地膜上に酸化防止膜を形成する第４の工程と、
を含むことを特徴とする、エピタキシャル基板の製造方法（第２の製造方法）に関する。
【００１７】
上述した本発明の製造方法によれば、エピタキシャル基板のＡｌ含有III族窒化物下地膜の酸化を防止しながら、この下地膜上に酸化防止膜を形成することができる。これによって、前記酸化防止膜中に酸素の混入が防止され、前記酸化防止膜としての機能を実効あらしめることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のエピタキシャル基板の概略を示す構成図である。図１に示すエピタキシャル基板１０は、本発明にしたがって、所定の単結晶材料からなる基材１と、この基材１上に形成されたIII族窒化物下地膜２と、この下地膜２上に形成された酸化防止膜３とを具えている。
【００２０】
酸化防止膜３はIII族窒化物下地膜２の酸化を防止できるものであれば、その材料の種類及び組成などについては特に限定されるものではない。しかしながら、上述したように、後に形成すべきIII族窒化物膜の成膜装置を用いて簡易にエッチング除去できるようにするためには、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｅ及びハロゲン元素から構成される群よりより選ばれる少なくとも一つの元素を含むことが好ましい。具体的には、上述したように、前記酸化防止膜は、これら元素の単体、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＴｅＯ２のような酸化物、又はＧａＣｌ３、ＡｌＣｌ３及びＩｎＣｌ３などのハロゲン化物などから構成する。
【００２１】
なお、酸化防止膜３の厚さは０．１ｎｍ〜１００ｎｍ、さらには、０．１ｎｍ〜１ｎｍであることが好ましい。これによって、III族窒化物下地膜２に対する酸化を十分に防止することができるとともに、エッチング除去する際のエッチング時間を十分に短くすることができる。
【００２２】
III族窒化物下地膜２は、少なくともＡｌを含むことが必要であり、全III族元素に対して５０原子％以上含むことが好ましく、さらにはIII族元素の総てがＡｌより構成され、III族窒化物下地膜２がＡｌＮから構成されることが好ましい。上述したように、III族窒化物下地膜２中のＡｌ含有量が増大するにつれて、その酸化及び表面欠陥発生の度合いが顕著になるが、下地膜２上に形成した酸化防止膜３によって、前記酸化及び表面欠陥の発生は抑制される。すなわち、III族窒化物下地膜２中のＡｌ含有量が増大するにつれて、本発明の作用効果が顕著に発現する。
【００２３】
また、本発明者らは、Ａｌ含有III族窒化物膜は以下に示すような利点を有することを明らかにした。すなわち、Ａｌ含有III族窒化物においては、Ａｌ含有量が増大するにつれて、例えばバンドギャップが増大する。したがって、Ａｌを比較的多量に含むIII族窒化物膜、特にはＡｌＮ膜を図１に示すようなエピタキシャル基板１０上に形成し、半導体発光素子や電子デバイスなどを製造した場合において、その発光効率や移動度、すなわち応答性などを向上させることができる。
【００２４】
このような高Ａｌ含有III族窒化物膜を良好な結晶品質の下に形成するに際しては、エピタキシャル基板１０の、III族窒化物下地膜２についてもＡｌを同程度の割合で含むことが要求される。しかしながら、従来においては、上述したように、高Ａｌ含有III族窒化物下地膜表面は顕著に酸化され、この酸化物に起因した比較的多量の表面欠陥が生成されるようになる。したがって、このような下地膜上に形成した高Ａｌ含有III族窒化物膜の結晶品質も劣化してしまい、この高Ａｌ含有III族窒化物膜が本来的に有する利点を十分に引き出すことができないでいた。
【００２５】
本発明によれば、III族窒化物下地膜２が比較的多量のＡｌを含有する場合においても、酸化防止膜３によってその酸化や欠陥の発生を抑制することができる。したがって、酸化防止膜３を除去した後に、III族窒化物下地膜２上に高Ａｌ含有III族窒化物膜を形成した場合においても、その結晶品質を良好な状態に保持しておくことができ、前記高Ａｌ含有III族窒化物膜が本来的に有する特性を利用し、高発光効率の半導体発光素子や高応答性の電子デバイスなどを得ることができるようになる。
【００２６】
なお、III族窒化物下地膜２は、Ａｌ以外のＧａ及びＩｎなどのIII族元素の他、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｂｅ及びＭｇなどの添加元素を含むこともできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件などに依存して必然的に取り込まれる微量元素、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含むこともできる。
【００２７】
なお、III族窒化物下地膜２の厚さは、後に形成すべきIII族窒化物膜の結晶品質を向上させるべく、好ましくは０．５μｍ〜３μｍに設定する。
【００２８】
同様の観点から、III族窒化物下地膜２の（００２）面におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅が２００秒以下であることが好ましく、さらには１００秒以下、特には６０秒以下であることが好ましい。このような高結晶性の下地膜は、以下に示す本発明の好ましい製造方法によって簡易に形成することができる。
【００２９】
基材１を構成する単結晶材料は、サファイア単結晶、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＡｌ２Ｏ４単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶などのIV族あるいはIV−IV族単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶、及びＡｌＧａＮ単結晶などのIII−Ｖ族単結晶、ＺｒＢ２などのホウ化物単結晶などの公知の基板材料を用いることができる。
【００３０】
また、このような単結晶材料からなる基材１の表面に窒化物層を形成し、この窒化物層を介してIII族窒化物下地膜２を形成することもできる。
【００３１】
次いで、本発明の製造方法について図１を参照しながら説明する。上述した本発明の第１の製造方法及び第２の製造方法共に、上述したような基板材料からなる基材１を準備した後、この基材１上に公知の成膜方法を用いてIII族窒化物下地膜２を形成する。
【００３２】
III族窒化物下地膜２をエピタキシャル成長させて、良好な結晶品質のものを簡易に得るためにはＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましい。この場合は、基材１をＭＯＣＶＤ装置内に設置した後、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）などのＡｌ原料ガスと、アンモニアなどの窒素原料ガス、及び必要に応じてその他のIII族原料ガスなどを前記ＭＯＣＶＤ装置内に導入するとともに、基材１上に供給する。そして、基材１を好ましくは１１００℃以上、さらに好ましくは１１００℃〜１２５０℃に加熱して、前記原料ガスから所定のＡｌ含有III族窒化物下地膜２を形成する。
【００３３】
次いで、所定の酸溶液を準備し、この酸溶液中にＭＯＣＶＤ装置から取り出されたIII族窒化物下地膜２を浸漬させることによって酸化防止膜３を形成する。
【００３４】
第１の製造方法においては、前記酸溶液中に酸化防止膜３の原料となるべく所定の材料を予め溶解させておく。前記ＭＯＣＶＤ装置から取り出すことによって、III族窒化物下地膜２の表面は直ちに酸化されるとともに、この酸化物に起因した欠陥が生成される。したがって、前記酸溶液のｐＨと酸化還元電位とを適宜に制御することによって、前記酸化物を除去すると同時に前記材料の構成成分をIII族窒化物下地膜２上で合成させて、酸化防止膜３を析出させる。すなわち、第１の製造方法では、酸化物の除去と酸化防止膜３の形成とを同時に行なう。
【００３５】
具体的には、前記酸溶液のｐＨを４以下に設定することが好ましく、さらには２以下に設定することが好ましい。また、前記酸溶液の前記酸化還元電位を−１．８Ｖ以上に設定することが好ましい。
【００３６】
なお、浸漬時間は、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位、III族窒化物下地膜２の材料成分及び組成、並びに形成すべき酸化防止膜３の材料成分及び厚さなどに応じて適宜に設定する。
【００３７】
また、前記材料は酸化防止膜３の材料成分及び組成などに応じて異なるが、上述したように酸化防止膜３がＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｅ及びハロゲン元素から構成される群よりより選ばれる少なくとも一つの元素を含む場合は、これらの元素を含むような材料から構成する。具体的には、これら元素単体、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＴｅＯ２のような酸化物、又はＧａＣｌ３、ＡｌＣｌ３及びＩｎＣｌ３などのハロゲン化物などから構成する。
【００３８】
上記ｐＨを実現するためには、塩酸、フッ酸及びリン酸などの酸、及びこれらの混合溶液を用いることが好ましい。なお、必要に応じて水で希釈することができる。
【００３９】
また、前記酸化還元電位は、前記酸溶液中に配置した電極に印加すべき電圧値を適宜に制御することによって実現することができる。さらに、過酸化水素などの溶液を加えることによっても電位を調整することができる。
【００４０】
なお、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位は上記範囲内に限定されるものではない。例えばｐＨ＝４より大きい場合においても、酸化還元電位を調節することによって、前記酸化物の除去と酸化防止膜３の形成とを同時に行なうことができる。但し、除去効率や析出効率などは、ｐＨ及び酸化還元電位を上記範囲内に限定した場合と比較して劣化する。
【００４１】
第２の製造方法においては、第１の酸溶液及び酸化防止膜３の原料となるべく材料が溶解された第２の酸溶液を準備する。そして、前記ＭＯＣＶＤ装置より取り出されたIII族窒化物下地膜２を前記第１の酸溶液中に浸漬し、そのｐＨ及び酸化還元電位を適宜に制御することによって、III族窒化物下地膜２表面に形成された酸化物を除去する。次いで、III族窒化物下地膜２を前記第２の酸溶液中に浸漬させ、III族窒化物下地膜２表面に他の不純物を析出させることなく、目的とする酸化防止膜３を前記材料より合成及び析出させて形成する。すなわち、第２の製造方法においては、酸化物の除去と酸化防止膜３の形成とを分離して行なう。
【００４２】
前記第１の酸溶液のｐＨは４以下であることが好ましく、さらには２以下であることが好ましい。また、前記第１の酸溶液の前記酸化還元電位は−１．８Ｖ以上であることが好ましい。
【００４３】
また、前記第２の酸溶液のｐＨは４以下であることが好ましく、さらには２以下であることが好ましい。また、前記第２の酸溶液の前記酸化還元電位は−１．８Ｖ以上であることが好ましい。
【００４４】
なお、前記第１の酸溶液及び前記第２の酸溶液中への浸漬時間は、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位、III族窒化物下地膜２の材料成分及び組成、並びに形成すべき酸化防止膜３の材料成分及び厚さなどに応じて適宜に設定する。
【００４５】
また、前記材料は酸化防止膜３の材料成分及び組成などに応じて異なるが、上述したように酸化防止膜３がＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｅ及びハロゲン元素から構成される群よりより選ばれる少なくとも一つの元素を含む場合は、これらの元素を含むような材料から構成する。具体的には、上述したように、これら元素単体、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＴｅＯ２のような酸化物、又はＧａＣｌ３、ＡｌＣｌ３及びＩｎＣｌ３などのハロゲン化物などから構成する。
【００４６】
上記ｐＨを実現するためには、上述した第１の製造方法と同様に、塩酸、フッ酸及びリン酸などの酸、及びこれらの混合溶液を用いることが好ましい。なお、必要に応じて水で希釈することができる。また、前記酸化還元電位についても、上述したように前記酸溶液中に配置した電極に印加すべき電圧値を適宜に制御することによって実現することができる。
【００４７】
なお、第２の製造方法においても、前記酸溶液のｐＨ及び酸化還元電位は上記範囲内に限定されるものではない。例えばｐＨ＝４より大きい場合においても、酸化還元電位を調節することによって、前記酸化物の除去又は酸化防止膜３の形成を行なうことができる。但し、除去効率や析出効率などは、ｐＨ及び酸化還元電位を上記範囲内に限定した場合と比較して劣化する。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。本実施例では、最終的に得られたＧａＮ膜表面に存在する１μｍ以上の点状の異常成長部分を数えることから欠陥密度を算出し、結晶品質を評価した。
【００４９】
（実施例１）
基材としてサファイア単結晶基材を用い、これをＭＯＣＶＤ装置内に設置されたサセプタ上に載置した後、吸引固定した。次いで、前記サセプタ内のヒータにより、前記基材を１２００℃まで加熱した。
【００５０】
次いで、Ａｌ供給原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、窒素供給原料としてアンモニアガス（ＮＨ３）を用い、これら原料ガスを水素キャリアガスとともに、ＮＨ３／ＴＭＡ＝４００となる流量で、前記反応管内に導入するとともに、前記基材上に供給してＡｌＮ下地膜を厚さ１μｍに形成した。
【００５１】
次いで、前記ＡｌＮ下地膜を含む前記サファイア単結晶基材を前記ＭＯＣＶＤ装置から取り出し、所定時間大気に晒した後、前記ＡｌＮ下地膜をｐＨ＝１、酸化還元電位＝０．４Ｖ、Ａｓ酸化物を溶かした塩酸溶液中に５分間浸漬させ、前記ＡｌＮ下地膜上にＡｓ２Ｏ３膜を酸化防止膜として形成し、エピタキシャル基板を作製した。
【００５２】
次いで、前記Ａｓ２Ｏ３膜を含むサファイア単結晶基材を再度ＭＯＣＶＤ装置内に入れ、前記基材を１０００℃に加熱するとともに、水素ガスを１０００ｓｃｃｍの流量で流して、前記Ａｓ２Ｏ３膜を除去した。
【００５３】
次いで、前記サファイア単結晶基材を１０５０℃に加熱するとともに、Ｇａ供給原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用い、窒素供給原料としてアンモニアガス（ＮＨ３）を用い、これら原料ガスを水素及び窒素キャリアガスとともに、ＮＨ３／ＴＭＧ＝３０００となる流量で、前記反応管内に導入するとともに、前記ＡｌＮ下地膜上に供給して、ＧａＮ膜を厚さ３μｍに形成した。
【００５４】
得られたＧａＮ膜表面の内径０．１μｍ以上のピット密度を調べたところ、０．１個／ｍｍ２であることが確認された。
【００５５】
（実施例２）
実施例１と同様にしてサファイア単結晶基材上に厚さ１μｍのＡｌＮ下地膜を形成した後、これをｐＨ＝１、酸化還元電位＝０．２Ｖの塩酸容器中に５分間浸漬させた後、連続させてｐＨ＝１、酸化還元電位＝０．４Ｖ、Ａｓ酸化物を溶解させた塩酸溶液中に５分間浸漬させ、前記ＡｌＮ下地膜上に、Ａｓ２Ｏ３膜を酸化防止膜として形成し、エピタキシャル基板を作製した。
【００５６】
次いで、実施例１と同様にして前記Ａｓ２Ｏ３膜をエッチング除去した後、ＧａＮ膜を厚さ３μｍに形成した。得られたＧａＮ膜表面の内径０．１μｍ以上のピット密度を調べたところ、０．１個／ｍｍ２であることが確認された。
【００５７】
（比較例）
上記実施例において、酸化防止膜としてのＡｓ２Ｏ３膜を形成することなく、ＡｌＮ下地膜を含むサファイア単結晶基材をＭＯＣＶＤ装置から取り出した後、再度ＭＯＣＶＤ装置内に設置し、実施例と同様にして厚さ３μｍのＧａＮ膜を形成した。得られたＧａＮ膜表面の内径０．１μｍ以上のピット密度を調べたところ、５個／ｍｍ２の欠陥密度を有することが確認された。
【００５８】
以上、実施例及び比較例から明らかなように、酸化防止膜である前記Ａｓ２Ｏ３膜を除去した後に、前記ＡｌＮ下地膜上に形成したＧａＮ膜は、前記Ａｓ２Ｏ３膜を形成することなく、前記ＡｌＮ下地膜上に直接的に形成したＧａＮ膜と比較して表面欠陥が極めて多いことが分かる。したがって、前記Ａｓ２Ｏ３膜を有するエピタキシャル基板を大気中に晒した場合においても、下地膜であるＡｌＮ膜表面は酸化されることなく、この酸化物に起因した表面欠陥の発生が抑制されていることが分かる。
【００５９】
以上、具体例を挙げながら、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記発明の実施に形態に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲であらゆる変更や変形が可能である。例えば、上記実施例において、ＧａＮ膜とエピタキシャル基板との間にバッファ層やひずみ超格子などの多層積層膜を挿入したり、成長条件を多段階としたりして、前記ＧａＮ膜の結晶品質を向上させることもできる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単結晶材料からなる基材と、この基材上に形成されたＡｌ含有III族窒化物下地膜とを具えるエピタキシャル基板において、前記下地膜上に酸化防止膜を設けるようにしたので、前記下地膜の酸化及び表面欠陥の発生が抑制され、前記エピタキシャル基板上に形成したIII族窒化物膜の結晶品質の劣化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のエピタキシャル基板の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
１  基材、２  （Ａｌ含有）III族窒化物下地膜、３  酸化防止膜、１０  エピタキシャル基板
【図１】
0003905785.tif 000002