"単結晶窒化アルミニウムAlNを形成する方法であって、前記方法は、成長チャンバ内においてアルミニウムおよび窒素を含む蒸気を凝縮させ、これによって成長方向に沿って大きさを増大するAlN単結晶を形成すること、およびその間、前記成長チャンバ内で、1成長方向に実質的に平行な方向における第1の0でない熱勾配、および2成長方向に対して実質的に垂直な方向における第2の0でない熱勾配を形成、維持すること、を含み、前記第2の熱勾配に対する前記第1の熱勾配の比率が10未満であることを特徴とする単結晶窒化アルミニウムAlNを形成する方法。前記成長チャンバ内で個体原料を昇華して前記蒸気を形成することをさらに含む請求項1に記載の単結晶窒化アルミニウムAlNを形成する方法。前記個体原料は多結晶AlNから構成される請求項1に記載の方法。前記第2の熱勾配は4°C/cmより大きい請求項1に記載の方法。前記第2の熱勾配は85°C/cmより小さい請求項1に記載の方法。前記第2の熱勾配に対する前記第1の熱勾配の前記比率は1.2より大きい請求項1に記載の方法。前記第1の熱勾配は5°C/cmより大きい請求項1に記載の方法。前記第1の熱勾配は100°C/cmより大きい請求項1に記載の方法。前記第2の熱勾配に対する前記第1の熱勾配の前記比率は5.5より小さい請求項1に記載の方法。前記第2の熱勾配に対する前記第1の熱勾配の前記比率は3より小さい請求項1に記載の方法。前記第2の熱勾配を形成することは、前記成長チャンバの外に複数の熱シールドを配列することを含む請求項1に記載の方法。前記熱シールドはそれぞれ耐火材料から構成される請求項11に記載の方法。前記熱シールドはそれぞれタングステンから構成される請求項11に記載の方法。前記熱シールドはそれぞれを貫通する開口を有する請求項11に記載の方法。前記熱シールドの開口はそれぞれ互いに大きさが実質的に等しい請求項14に記載の方法。前記熱シールドの開口はそれぞれ、前記成長方向に実質的に垂直な前記成長チャンバの寸法より10mm~2mm短い範囲である請求項14に記載の方法。少なくとも2つの前記熱シールドの前記開口は大きさが異なる請求項14に記載の方法。第1の開口を有する第1の熱シールドは前記成長チャンバと第2の熱シールドの間に配置され、前記第2の熱シールドは前記第1の開口より大きい第2の開口を有する請求項17に記載の方法。前記熱シールドの少なくとも2つは異なる厚さを有する請求項11に記載の方法。前記熱シールドのそれぞれの厚さは0.125mm~0.5mmの範囲である請求項11に記載の方法。前記成長チャンバは、前記AlN単結晶と前記熱シールドの少なくとも1つとの間に配置される蓋を含む請求項11に記載の方法。前記蓋の厚さは0.5mmより小さい請求項21に記載の方法。前記蓋はタングステンから構成される請求項21に記載の方法。前記AlN単結晶を形成する前に、前記成長チャンバ内で種結晶を配置させ、前記AlN単結晶は前記種の上に生成し前記種から前記成長方向に伸長する請求項1に記載の方法。前記種の直径は25mmより大きい請求項1に記載の方法。前記AlN単結晶の成長速度は0.5mm/時間より大きい請求項24に記載の方法。前記AlN単結晶は前記成長チャンバ内に配置される種の上に生成する請求項1に記載の方法。結晶成長装置であって、成長方向に沿って、その内側で昇華-凝縮によって単結晶半導体材料を形成するための成長チャンバ、前記成長チャンバを加熱する加熱装置、および前記成長チャンバ内で、1前記成長方向に実質的に平行な方向における第1の0でない熱勾配、および2前記成長方向い実質的に垂直な方向における第2の0でない熱勾配、を形成するために配置される複数の熱シールドを含み、前記第2の熱勾配に対する前記第1の熱勾配の比は10未満である結晶成長装置。それぞれの熱シールドはそれぞれを貫通する開口を規定する請求項28に記載の装置。前記熱シールドの少なくとも2つの前記開口は大きさが異なる請求項29に記載の装置。第1の開口を有する第1の熱シールドは前記成長チャンバと第2の熱シールドの間に配置され、前記第2の熱シールドは前記第1の開口より大きな第2の開口を有する請求項30に記載の装置。前記熱シールドの少なくとも2つは異なる厚さを有する請求項28に記載の装置。前記熱シールドの厚さはそれぞれ0.125mm~0.5mmの範囲である請求項28に記載の装置。前記熱シールドはそれぞれ耐火材料から構成される請求項28に記載の装置。前記熱シールドはそれぞれタングステンから構成される請求項28に記載の装置。前記熱シールドはそれぞれの間が実質的に等しい間隔で配置される請求項28に記載の装置。前記成長装置に配列され、前記単結晶半導体材料がその上に核生成するための種をさらに含む請求項28に記載の装置。前記種の直径は25mmより大きい請求項37に記載の装置。前記種は窒化アルミニウムから構成される請求項37に記載の装置。図1は、上記の従来技術のAlNの成長のために利用される装置100を表す。示されるように、るつぼ105は、円筒状サセプタ115の内でるつぼスタンド110の上に配置される。成長プロセスの間、サセプタ115は、加熱コイル図示せずを囲むことによってつくられる被加熱ゾーンの中に移動され、るつぼの底面125の多結晶AIN原材料120は高温で昇華し、得られた蒸気は底面125と先端130の間の軸熱勾配のためるつぼのより冷たい先端部で再凝結して、AINの結晶135を形成する。上記したように、高い成長率でAlN単結晶を発達させる能力は、技術の付加的な商業的応用を刺激する。A1Nクリスタルの成長率はより大きい軸熱勾配を使用してAl過飽和を増加させることによって理論的に可能であるが、Al過飽和の増加は、単結晶成長より、むしろ多結晶成長においても結晶の材料品質を悪化させる。また、AlN結晶成長の間の放射熱勾配の最小化または除去は特に試みが相当な成長率例えば>0.5mm/時間で大きな例えば>25mmの直径結晶を発達させるために実行されるときに、A1Nの結晶の品質に予想外に有害である。このように、まだA1Nの結晶の高い具体的な品質を保存すると共に、高い成長率でこの種の大きなA1Nの結晶の成長を可能にしているシステムおよび技術の必要性が存在する。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。放射熱勾配熱勾配比率に対する軸熱勾配の比率がゼロより大きくおよび10未満になるように、本発明の実施形態は、成長装置において、ゼロでない軸および放射性熱勾配を形成、保持することにより、大きな、高品質の単結晶半導体例えばAlN高い成長率例えばほぼ0.5mm/時間を超えるを達成する本願明細書において利用されるように、維持されている熱勾配は時間の関数として一定の状態に保たれることを必ずしも意味するわけではなく、単に一定期間にわたりゼロでない一定または変動していることを意味する。成長結晶の寸法および品質は、通常、成長セルの中の熱分野によって影響される。軸熱勾配は、円筒状座標系の縦の左右対称軸に投射される熱領域の大きさである。放射熱勾配は、方位方向上の熱領域の大きさの突起である。従って、いかなる他方向の熱勾配も、軸および放射熱勾配の重ね合せと言うことができるこのように、軸および/または放射熱勾配が制御されるにつれて、制御される。慎重な形成および10未満の熱勾配比率に結果としてなるのに十分な放射熱勾配の制御は、形成されると全て全放射状熱勾配それは、例えば、意図せずに除去されるか少ない大きさに最小化されるという従来の知見と矛盾する。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。いくつかの実施形態では、放射熱勾配および軸熱勾配は実質的にバランスが保たれる、そして、好ましくは、熱勾配比率はほぼ1.2からほぼ5.5にわたる。放射熱勾配の形成および制御を容易にするために、特に成長結晶すなわち、図1の最高の軸盾140の位置に対応するの後の領域で、本発明の各種実施形態の結晶成長装置は、熱シールドの異なるタイプ、厚みおよび/または配置を利用する。このように、AlN単結晶の接種された成長を特徴としている実施態様のために、一つ以上のシールドが通常種の延長部分接合面の反対側に位置する。本発明の好ましい実施例において利用される一つ以上のシールドは、一つ以上の耐火性材料例えばタングステンを含むかまたは基本的に成って、すなわち、実質的に薄くてもよい0.125mmから0.5mm.にわたって、例えば、0.5mm未満、厚みを有する。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。一つの態様では、本発明の実施例は、単結晶窒化アルミニウムAlNを形成する方法を特徴とする。アルミニウムおよび窒素を含むか本質的に成りたつ蒸気は、成長チャンバの中で凝縮される。それによって、成長方向に沿って大きさが増加するAlN単結晶を形成する。形成している間、第1の例えば、軸性のゼロでない熱勾配は、成長チャンバの中で、成長方向と実質的に平行して形成維持され、第2の例えば、放射状ゼロでない熱勾配は、成長方向に対して実質的に垂直な方向で成長チャンバの中で形成され、維持される。第2の熱勾配に対する第1の熱勾配の比率は、10未満である。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。本発明の実施態様は、以下の一つ以上を様々な組合せのいずれかを含むことができる。固体の原材料例えば多結晶AlNを含むことができまたは本質的に成ることができるは、蒸気を形成するために、成長チャンバの中で昇華にされることができる。第2の熱勾配は、4°C/cmより大きくおよび/または85未満°C/cmでもよい。第2の熱勾配に対する第1の熱勾配の比率は、1.2より大きくてもよい。第1の熱勾配は、5°C/cmより大きくおよび/または100未満°C/cmでもよい。第2の熱勾配に対する第1の熱勾配の比率は、5.5未満でもよいか、3未満であってもよい。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。第2の熱勾配の形成は、成長チャンバの外側に複数の熱シールドを配置することを含むか本質的に成ることができる。熱シールドの各々は、耐火性材料例えばタングステンを含むことができるかまたは本質的に成ることができる。各熱シールドは、それによって開口部を定めることができる。熱シールドの開口部は、大きさにおいて各々に実質的に等しくてもよい。各熱シールドの開口部は、ほぼ10mmから成長方向に対して実質的に垂直な成長チャンバの寸法より少ないほぼ2mmにわたることができる。熱シールドのうちの少なくとも2つの開口部は、大きさにおいて異なってもよい。第一開口部を有する第1の熱シールドは成長チャンバと第一開口部より大きな第2の開口部を有する第2の熱シールドとの間に配置されていてもよい。熱シールドのうちの少なくとも2つは、異なる厚みを有することができる。熱シールドの各々の厚みは、約0.125mmから約0.5mmにわたることができる。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。成長チャンバは、自身の単結晶および熱シールドのうちの少なくとも1つまたは全てさえとの間に配置される蓋を含むことができる。蓋の厚さは、0.5mmをほぼ下回ってもよい。蓋は、タングステンを含むかまたは本質的に成ることができる。種はAIN単結晶を形成する前に成長チャンバ内に配置されることができる、そして、AIN単結晶は種の上に生ずることができて、成長方向に伸びることができる。種の直径は、約25mmより大きくてもよい。AIN単結晶の成長率は、約0.5mm/モミより大きくてもよい。AlN単結晶は、成長チャンバ内の種の上に生成することができる。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。別の側面において、本発明の実施態様は、成長方向に沿ってその中に昇華―再凝縮により単結晶半導体材料を形成のための成長チャンバ、成長チャンバを加熱する加熱装置、並びにi成長方向に実質的に平行でゼロでない第1の熱勾配、およびiiに成長方向に対して実質的に垂直な方向のゼロでない第2の熱勾配を形成するために配列された複数の熱シールドを含む結晶成長システムを特徴とする。第2の熱勾配に対する第1の熱勾配の比率は、10未満である。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。本発明の実施態様は、以下の一つ以上を様々な組合せのいずれかに含むことができる。各熱シールドは、それによって開口部を定めることができる。熱シールドのうちの少なくとも2つの開口部は、大きさにおいて異なってもよい。第一開口部を有する第1の熱シールドは成長チャンバと第2の熱シールドとの間に配置されていてもよい。そして、第2の熱シールドが第一開口部より大きな第2の開口部を有する。熱シールドのうちの少なくとも2つは、異なる厚みを有することができる。熱シールドの各々の厚みは、ほぼ0.125mmからほぼ0.5mmにわたることができる。熱シールドの各々は、耐火性材料例えばタングステンを含むことができるかまたは本質的に成ることができる。熱シールドは、実質的に等しい間隔によって配置されることができる。単結晶半導体材料を核とするための種は、成長チャンバ内に配置されることができる。種の直径は約25mmより大きくてもよいおよび/または、種は窒化アルミニウムを含むことができるかまたは本質的に成ることができる。第2の熱勾配に対する第1の熱勾配の比率は、5.5未満でもよいか、3未満でさえあってもよい。第2の熱勾配に対する第1の熱勾配の比率は、1.2より大きくてもよい。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。これらおよび他の目的、効果および本発明の特徴を、以下の説明、添付の図面および請求項の参照によってより明らかにする。さらにまた、本願明細書において記載されている各種実施形態の特徴が排他的でなくて、さまざまな組合せおよび改良が存在できることを理解すべきである。特に明記しない限り、ラジアルタイヤは、一般に主要な結晶成長方向および/または結晶および/または結晶成長装置の長い軸に対して実質的に垂直な方向を意味する。耐火性材料は、通常、ここで使用しているように、ほぼ500の°C.より上に温度で物理的に、そして、化学的に安定である材料である。実質的にの用語は±10を意味し、若干の実施例において±5を意味する。本質的に成るの用語は、本願明細書において定められない限り、基本的に、機能するために貢献する他の材料を除外することを意味する。それにもかかわらず、他の材料は、集合的に、または、個々に、トレース総計に存在してもよい。A1Nの結晶の高い具体的な品質を保存すると共に、高い成長率でこの種の大きなA1Nの結晶の成長を可能とする。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。図2は、本発明の各種実施形態の単結晶半導体材料例えば、A1N、AlxGai_xN、BxAli_xNおよび/またはBxGayAli_x_yNの成長に適している結晶成長装置200を表す。図示されるように、装置200は、サセプタ215内でるつぼスタンド210の上に配置されるるつぼ205を含む。るつぼ205およびサセプタ215は、いかなる適切な幾何学的形状でもよく、例えば、円筒状にすることができる。典型的な成長プロセスの間、半導体の結晶220は、半導体の結晶220の単体および/または化合物前駆体を含むかまたは本質的に成る蒸気225の凝結によって形成される。例えば、AlNを含んでいるかまたは基本的に成っている半導体の結晶220のために、蒸気225は、AlおよびN原子および/またはN2分子を含むことができるかまたは基本的に成ることができる。好ましい実施形態では、蒸気225は原材料230の昇華に起因し、多結晶の形においてのみ、半導体の結晶220と同一材料を含むかまたは本質的に成ることができる。原材料230は、実質的にドーピングされていなくても、または、一つ以上のドーパントを有する添加してドーピングされてもよい。また、ドーピングした原材料の使用は、ドーパントsを組み込んだ半導体結晶220を得る結果になる。半導体の結晶220は、種晶235に生ずることができて、伸びることができる。あるいは、半導体の結晶220は、図1において表される様に、るつぼ205の一部から核になり、伸びることができる。種結晶235は、半導体結晶220として同一材料を含んでいるかまたは基本的に成っている単結晶例えば磨かれたウェーハでもよいかまたは、異なる材料でもよい。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。るつぼ205は、一つ以上の耐火性材料例えばタングステン、レニウムおよび/またはタンタル窒化物を含むことができるかまたは本質的に成ることができる。’135特許および’153特許にて説明したように、るつぼ205は、選択的にそれによって窒素の拡散ができるようにして、それによって選択的にアルミニウムの拡散を防止するように構成される一つ以上の表面例えば壁を有することができる。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。図2に示すように、半導体の結晶220の形成の間、種結晶235によってカバーされないるつぼ205の内の一つ以上の場所で多結晶材240が生ずることができる。しかしながら、半導体の結晶220の形成の間、半導体の結晶220の直径または他の半径寸法は拡大、すなわち、増大することができる。それによって、多結晶材料240の領域を蒸気225からふさぎ、および実質的に制限またはそれらの成長を排除する。図2に示すように、半導体の直径または、より大きな種晶235を利用して、開始時においてもは、るつぼ205の内径に実質的に等しい半導体の結晶220の横方向の膨張はどのケースでもうそれ以上生じることができない。成長方向245に沿った半導体の結晶220の成長は、通常、るつぼ205の内で形成される比較的大きな軸熱勾配、例えば、約5°C/cmから約100°C/cmまでによって進行する。加熱装置明確にするため図2に示されない、例えばRFヒーター、一つ以上の加熱コイルおよび/または他の加熱要素または炉は、サセプタ215そして、それ故、るつぼ205を、通常約1800の°Cと約2300°Cの間の高い温度まで加熱する。装置200は、下部軸熱シールド255の1組以上と共に、熱シールド250の1組以上を特徴とし、大きな軸熱勾配例えば、るつぼ205および成長する半導体の結晶220の頂端部よりもるつぼ205および原材料230の底端部を熱損失から隔絶することによってをつくる調整をした。成長プロセスの間、サセプタ215そして、るつぼ205は、発達する半導体の結晶220の表面の近くで軸熱勾配を維持するために駆動メカニズム260によって加熱装置によってつくられる加熱ゾーンの内に移動されることができる。一つ以上の高温計265または他の特徴的装置および/またはセンサは、サセプタ215内で一つ以上の場所で温度を監視するために利用されることができる。頂部の熱シールド250および/または下部の熱シールド255は、一つ以上の耐火性材料例えばタングステンを含むことができるかまたは成ることができて、好ましくは全く薄くなることができる例えば、ほぼ0.125mmおよび厚さ0.5mmとの間に。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。上記したように、原資料230および/または蒸気225したがって、半導体の結晶220の成長率からの最大の大規模な移動は、るつぼ205すなわち、成長結晶220がより大きな過飽和を有するように原資料230および成長結晶220との間に温度差を最大にすることの範囲内で軸熱勾配を最大にすることによって、典型的に成し遂げられる。他の好ましい実施形態では、クリスタル―品質悪化例えば増加したずれ転位密度、粒界の形成および/または多結晶成長の開始は、任意の成長温度における過飽和の近似の上限をセットする。しかしながら、半導体の結晶220の断面積が増加するおよび/または大きな領域種結晶235のためににつれて、寄生の核生成種晶235に、または、他の場所においての確率は増加する。各寄生の核生成は、付加的な成長センターの形成につながることができ、粒界またはサブ粒界の形成そして、このような低品質および/または多結晶材をもたらす。寄生の核形成の確率を最小化することは、横方向の成長を促進する成長方向245に実質的に垂直な方向にゼロでない放射熱勾配を提供することによって、好ましくは成し遂げられる。前述のように、放射熱勾配の形成も、高い成長率でより大きな、高品質の結晶の成長を可能にする。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。本発明の各種実施形態によれば、頂部の熱シールド250は、るつぼ205の内でゼロ以外の放射熱勾配を形成するようにも調整される。放射熱勾配は4°C/cmより好ましくは大きく、4°C/cmと85°C/cmの範囲で軸熱勾配と関連して上記の通りで、これらの値が特定の寸法および/またはるつぼの形状に依存することができるにもかかわらず変動する。他の好ましい実施形態では、軸および放射温度勾配は、バランスが保たれる。勾配の大きさがそれらの上限下記としての範囲内であるときに、放射状および軸熱勾配はバランスが保たれる。好ましくは、軸および放射勾配熱勾配比率間の比率は、10未満であるか、5.5未満であるか、るつぼ205内部のいかなる所与の位置においてさえ3未満である。例えば、熱勾配比率は好ましくは1.2を超え、1.2から5.5にわたる。最大すなわち上限放射温度勾配は、成長温度の機能であって、割れの開始によって好ましくは定義されておよび/または半導体の結晶220のずれ密度および/または粒界構造を上昇させた。成長温度で、転位部または粒子境界でさえ、高い放射熱勾配を形成すことができる。この種の欠陥は、通常中心対称パターンを呈する。放射状熱勾配の最小値すなわち下限は、好ましくは成長方向245に対して垂直な半導体の結晶220の横成長を完全に欠くことによって設定される。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。上記の如く、半導体の結晶220がるつぼ205の内側寸法に横に伸長したあと伸長は通常終了する。しかしながら、本発明の好ましい実施例においては、半導体の結晶200の横方向の伸長が、高い結晶品質を維持するために終了した後でさえ、ゼロでない放射熱勾配それは、半導体の結晶220の伸長の間放射熱勾配と異なってもよいを維持する。ゼロでない正の本明細書で定義されるように放射熱勾配は、成長例えば、図2に示すようにの間、一般に凸面を有する半導体の結晶220をもたらす。半導体の結晶220の横方向の成長は、成長中心への併合を促進し、好ましくは、1つの成長中心からのみ成長が開始し進行する。この様な場合でさえ、追加の成長中心の形成を防ぐために、放射性勾配のいくらかのゼロでない大きさがあることが好ましい。約2インチの直径を有する半導体の結晶の成長のためのバランスのよい軸および放射熱勾配の実施例は、下表に記載される。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。他の好ましい実施形態では、るつぼ205は、最高の熱シールド250の配置を経てるつぼ205内で熱プロフィールの最も少なく部分的な制御で可能にする充分な放射線透明度を有する蓋270を有する。さらに、種晶235を特徴としている実施例において、種結晶235は、半導体の結晶220の成長の前に、蓋270に通常載置する。蓋270は、成長温度例えば、最高約2300°Cまで通常機械的に安定で、好ましくは実質的に、それによってAlを含有する蒸気の拡散を防止する。蓋270は、一般に一つ以上の耐火性材料例えばタングステン、レニウムおよび/またはタンタル窒化物を含むかまたは基本的に成って、好ましくはかなり薄い例えば厚さ0.5mmをほぼ下回る。本発明は、窒化物系結晶を製造するためのシステムと方法に関する。特に、結晶成長の間、軸および放射熱勾配の強化された制御を特徴とするステム及び方法に関するものである。放射サーマルの制御に提供する最高の熱シールド250の配置は、放射性熱プロフィールの制御を提供し、これによって高い結晶品質を高い成長率に維持して、好ましくは所望の熱勾配比率を形成し維持する放射勾配を提供する。同時に、シールドの配列は、最大の成長率を確保するために、必要な熱伝達を提供する。軸および放射熱勾配の間の釣合いは、シールドの特定の始めの配置を提供することによって成し遂げられることができる。図2に示すように、最高の熱盾の各々は、開口部275を有する。開口部275は、通常、るつぼ205例えば、開口部275は、円筒状るつぼ205のために実質的に円を描いてもよいのジオメトリおよび/または左右対称を反映する。各開始275のサイズは変化し得る。通常、好ましい実施態様において、サイズは最低10mmからるつぼ205の直径より少ない最高ほぼ5mmまたは2mmにわたる。例えば、好ましい実施例で、5つの熱シールド25068.5mmの直径および45mmの始めのサイズ直径を有する各々が、用いられる。熱シールド250の各々の厚みは0.125mmである、そして、熱シールド250は各々からほぼ7mmで間隔を置かれる。2065の°Cの典型的成長温度で、このシールド装置は、27°C/cmの放射熱勾配半導体の結晶の中心からるつぼの内側縁部まで正確に計ったに結果としてなる。図2に示すように、頂部の熱シールド250は下部熱シールド255に存在するいずれの種類の開口部より大きな開口部275を有することができ、および/または、頂部の熱シールド250はさまざまな下部熱シールド255間のそれより大きいシールドとの間に一つ以上の間隔で積層されることができる。間隔は、約1mmおよび約20mmの間、および好ましく約7mmおよび約20mm.間の範囲である。また、図示するように、最高の熱シールド250の開口部275の全ては、各々に実質的に等しくてもよい。所望の成長状況例えば圧力、温度、るつぼ寸法、種結晶および原材料の間の距離、その他によって、頂部の熱シールド250の数、シールド250間の間隔および/または開口部275のサイズは、所望の放射熱勾配および、それ故、所望の熱勾配比率を形成するために変化してもよい。放射熱勾配は、放射熱勾配の決定に基づいたフィードバックに応答して半導体の結晶220の成長の間、例えば、リアルタイムで変化するこができる。例えば、放射熱勾配は、蓋270およびるつぼ215例えば、図2に示すように高温計265で測定されるの一つ以上の側の温度に基づいて決定されることができる。同様に、頂部の熱シールド250の各々が好ましくは0.5mm未満の厚みを有するにもかかわらず、シールド250の一つ以上の厚さは他に関して変化することができる。例えば、一つ以上の他がほぼ0.125mmの厚さを有すると共に、一つ以上の頂部の熱シールド250はほぼ0.25mmの厚さを有することができる。最高の熱シールド250の厚みは、蓋270すなわちいずれの増減することもから間隔をおいて配置される距離の関数として、変化することさえできる。異なる厚みを有するこの種の熱シールド250は、るつぼ215より上でかつ範囲内で熱領域を調整するために利用されることができる。例えば、より厚いシールドは、より放射性熱流れを妨げるために用いることができるが、概して、熱流が熱伝導率低い温度例えば<1500°~1800°によって支配される温度で、より高い熱衝撃を有する。従って、同じ頂部熱シールド250の同じ配列についてさえ、結果として生じる放射熱勾配は成長温度の関数として変化することができる。図3Aおよび3Bは、るつぼ205の範囲内で放射熱勾配を生じるための頂部の熱シールド250の他の配置を表す。具体的には、頂部の熱シールド250の開口部275は、蓋270から間隔をおいて配置される距離の関数として変化することができる。図3Aに示すように、それらの開口部275が蓋270から距離の増加と共に大きさにおいて増加するように、最高の熱シールド250は配置されることができる。図3Bは、それらの開口部275が蓋270から距離の増加と共に大きさにおいて減少するように、最高の熱盾が配置される交互の装置を表す。もちろん、図3Aおよび3Bの配列のどちらでも、以前に記載されている他の装置バリエーションのいずれかと結合されることができる。いくつかの実施形態では、成長の最初の段階で単一の成長中心を形成、維持する可能性があるため、図3Aの配列が好ましい。本発明操作方法の各種実施形態の原則および装置を記載して、すなわち、上記のシステムを使用しているAlNのための成長プロセスは、表2に関連して記載する。リストされるように、いくつかの実施例において、結晶成長は、最初に、例えば、真空ポンプを使用して約0.01のmbar1Paのオーダーの圧力でサセプタ215ステップ400を真空にすることを含む。次いで、サセプタ215は、窒素ステップ405を含んでいるかまたは基本的に成っている不活性ガスまたはガスによって補充される。これらのステップは好ましくは酸素および水分汚染を最小化するためにステップ410一以上の回数で繰り替えされる。ステップ400~410はサセプタ215および装置200の他の部分を収納する処理チャンバ図2に示されないを真空にして、再度充満することによって実行されることができる、そして、下記のチャンバの引用はこの種のチャンバまたはサセプタ215を意味する。チャンバは、次いで少量の水素ステップ415を好ましくは混ぜ合わせられる窒素ガスにより1バール100kPaに気圧調節をされる。例えば、約95~100のN2および0~5のH2を含んでいるかまたは基本的に成っているガスは、多くの実施例において適切である。特別な実施例において、市販されている約3のH2および97のN2の混合ガスが使用される。多結晶A1N原材料230は、るつぼ230ステップ420の近端部に配置される。るつぼ230は、それから空にされることができて、封止されることができるか、または、前述のように選択的な開口部を備えていることができる。るつぼ230は、次いで、加熱装置によってできる加熱ゾーンの高温領域の原材料230の反対側にそこに、種晶235は、配置されることができる、同心でその末端を有するサセプタ215内に配置される例えば、炉ステップ425。温度は、次いで、約15分ステップ430以内に、具体例において、ほぼ1800の°Cの温度にるつぼ205の末端を持ってくるために増加する。この温度傾斜の端部において、ガス圧力はセットされて、予め定められた超気圧ステップ435に維持され、温度は約5時間において最終的な結晶成長温度ステップ440に傾斜をつけられる。上記したように、最終的な結晶成長温度は約1800の°Cおよび約2300の°C.の間で変動する。温度傾斜の間、例えば、圧力は連続的に調整されることができる。そして、通気弁図示せずをそれをその一定の超大気の値ステップ445に維持するために用いる。この傾斜をつける1つの考えられる利点は、るつぼ205例えば、るつぼ壁によって中に含まれる酸素の一部を外部に放出できるようにすることによって原材料230の高純度化にある。この拡散は、原材料230中の酸素の存在により生成されたアルミニウム亜酸化物例えば、Al20AIOその他の蒸気圧は同じ温度のAlNの上のAlのそれより高いことで知られるために生じる。一旦成長温度に達すると、駆動メカニズム260は室の末端の方へ、そして、上部および下部熱シールドステップ450の加熱装置および配置によって、部分的には、少なくとも生じられる軸熱勾配と関連してるつぼ205の末端を移動する。好ましくは、るつぼ205の末端は、最初に、成長の始めにおいてサセプタ215の最高温度領域内に位置する。るつぼ205が上方へ移動するにつれて、るつぼ205の末端は原材料230より冷たくなる。そして、それは原材料230からるつぼ205のより冷えた領域まで有効な大量輸送を促進する。成長プロセスの間、圧力は、固定予め定められた値ステップ455に、好ましくは維持される。この圧力のための最適な値は、るつぼ壁を通過する窒素拡散または他の開口部を通過する流れの率と同様に、通常、原材料230と成長結晶220の最も近い表面との間の軸間隔に依存する。結晶成長の間、昇華する原材料230と成長結晶面の表層との間の間隔の変化を補償するため比較的狭い範囲以上のガス圧力が調整することが適当である。特別な実施例において、約18psiの圧力は原材料230と約2cmの結晶220の表面との間の分離を有して0.9mm/時間の成長率を示すために用いた。そして、いずれの化学蒸着もまたは粉末冶金法例えば、米国特許第6,719,843号に一般的に割り当てた記載であって、それの全部は本願明細書において引用したものとするによって作られるタングステンるつぼを使用した。成長結晶面の面積が原資料230の表面積と異なる場合、ソース―成長することに水晶の表層距離は動く成長の間、変化することができる、そして、成長率すなわち気温傾度によるるつぼの動きの軸率はいずれの種類の変化の原因に調整されることができる。しかしながら、通常、ソースおよび成長結晶面間の分離が大部分の成長の間、実質的に一定になるように、原材料30の表面積および成長結晶面の表面積は名目上一定およびほぼ同一サイズにしておかれる。最後に、るつぼ205の動きは止められるステップ460そして、冷却ランプステップ465は室温に装置および結晶220を持ってくるために決められる。100kPa~150kPa1気圧~1.5気圧範囲の圧力を使用して、単結晶ブールは、約0.4および0.9mm/hの間で、例えば、0.455mm/hの速度の軸押し速度で成長した。原材料および成長結晶面との間の距離を調整すること、および軸および放射温度勾配を調整することによって、他の有益な成長条件を得られることができる。これ故、当業者は、50kPa~1MPa0.5気圧~10気圧のチャンバ圧および0.3~約3mm/hまたはそれより高い軸押し/成長速度を有する本発明の多様な実施例を有益に使用することができる。例えば、本発明結晶質の基板の実施例の大きさの単結晶をスライスするかまたは切ることによって、所望の厚み、例えば約500のμmまたは350のμmの厚さの、例えばAlNの結晶基板を製造することができる。次いで、これらの基板は通常研磨されて製造され、AlN、GaN、InNおよび/またはそれらの2成分および3成分合金の適当な層の高品質のエピタキシャル成長によって電子および光電子装置、例えばUVレーザダイオードおよび高効率UVLEDを形成する。上述した窒化層は化学式AlxGayIn1-x―yNによって記載されることができる。ここで、0≦x≦1および0≦y≦1―xである。各種実施形態において、AlNを含んでいるかまたは本質的に成っている結晶表面の製造は、AlN基板上に窒化層の高品質のエピタキシャル成長を可能にする。表面損傷は、高性能窒化物半導体装置の製作のために必要とされる高品質のエピタキシャル層を得るために、好ましくは慎重に取り除かれる。例えば米国特許第7,037,838号’838特許にて説明したように、AIN基板から表面損傷を取り除く1つの成功した方法は化学的機械的研磨CMP方法を使用することであり、この記載は完全にここにて組み込まれる。この方法によって、特にxが0.5を上回るときに、低いずれ密度を有するAlxGayIn1-x-yNの非常に高品質のエピタキシャル層は有機金属化合物気相成長OMVPEを使用して生じることができる。当業者は、分子線エピタキシーMBEまたは水素化物気相成長HVPEのような他のエピタキシャル成長技術が本発明の実施例にて生産される高品質の半導体の結晶上の高品質のエピタキシャル層を生産するために使用することもできることを認識するであろう。大きさ単結晶の成長は、AlNの製造のために、AlNの結晶個体またはAlN、AlまたはNを含む他の固体または液体が優先して昇華するときに、原料蒸気が少なくとも部分的に製造される昇華または昇華―再凝結法と一般に呼ばれる方法を採用することによって行うとして、本願明細書において記載された。しかしながら、原料蒸気は原料ガスの注入によって、または、いくつかが高温CVDとして引用される技術によって、全体的または部分的に成し遂げられることができる。また、他の用語は時々これらを記載するために使用され、他の方法は本発明の大容積単結晶AINの成長のために使用される。本発明の大容積単結晶AINの成長のために使用される。従って、蒸着する、蒸気種を蒸着する及びこのような用語は、一般に、結晶が本発明の実施例に従って大きくなることができるそれらの技術をカバーするために、本願明細書において使用される。このように、上記の実施例を用いて製作される単結晶半導体は、大きな単結晶からウェーハまたはシリンダを切って基板を製造し、ウェーハのまたはシリンダの表面をエピタキシャル層を受容するように準備して、従来の堆積技術を使用してその表面にエピタキシャル層を積層するために用いることができる。これらの実施例の若干のバージョンにおいて、最初に、ブールは高品質の単結晶種を実らせることによって大きくなる。そうすると、動くクリスタル―拡大成長によるより大きい直径単結晶ブールを生成する核として種結晶を使用する。第2の結晶の成長プロセスからの大径部スライスは、それから、直径展開のない大径部クリスタルを発達させるために利用することができる。代わりのバージョンにおいて、結晶成長は、自動接種される、すなわち、結晶は、単結晶種を使用せずに大きくなる。各種実施形態において、AlNを含んでいるかまたは基本的に成っている高純度原資料230が、反応している高純度Alによってるつぼ205または他の適切な容器において、高純度AlWardHillMAのAiphaAesarUSAから入手可能である例えば99.999の純度を有すると高純度N2ガス例えば99.999の純度を有する、オールバニー、NY、米国のAwescoから入手可能であるを反応することによって、製造され得る。特定の実施例では、高純度AINセラミックの部分は、例えば約9g以下の重さで、るつぼの底の部分に置かれて、AINを昇華するためにガス雰囲気および再濃縮の約2300°Cまで加熱した。その結果、セラミックの密度は、原材料の量と関連して表面積を減少させるために、昇華輸送によってほぼ理論的な密度に増やされることができる。結果として生じるAINセラミック原材料230は、約500ppm未満の不純物濃度を有することができる。本発明の各種実施形態に従う成長プロセスにおいて、原材料230を積んでいるるつぼ205はアセンブルされることができ、および/または、加熱装置、例えば具体的には、アーサーディーリトル社から入手可能な高圧結晶成長炉に配置されて、るつぼ205はサセプタ215の範囲内でるつぼスタンド210に配置されることができる。頂部の熱シールド250および下部の熱シールド255は、それからるつぼ205および熱シールド周辺にサセプタ215を有するるつぼ205周辺に取り付けられることができる。蓋270および/または235がかなりの軸熱勾配の位置の下で、または、より上にある種晶が熱シールドによって生じるように、るつぼ205は好ましくは配置される。ほとんど核形成がウォームアップの間、発生しないように、第1のケースすなわちかなりの軸勾配以下でにおいて、種結晶235は、最初に原材料230より高い温度に維持される。種結晶235が大きな軸勾配を越える場合、最初の核形成は通常、温度ランプ-アッププロフィールの変更態様によって制御される。核形成プロセスおよび結果として生じる単結晶のトレース気圧汚染を減らすために、上記の通りで、成長チャンバは、それから閉じて、空にされる。各種実施形態において、排出の後に、例えば、約―0.5Paの最小圧力を有する機械式ウェルチポンプを使用している約1Pa未満まで、室は、約100キロパスカルの圧力に3のH2および97のN2の形成ガス配合物で満たされて、それから10未満のmTorrに再び空にされる。この再充満およびポンププロセスは、3回以上であるか、または室汚染を減らす以上でもたらされることができる。ポンプおよび補充プロセスの後に、例えば、室は、117キロパスカルの圧力に、形をなしているガスを充填される。例えば、GTS―WELCO99.999から入手可能な高純度級のガスは、更にきれいな成長チャンバ空気を確保にするために用いることができる。成長温度に対するランプの間、124kPaの目標成長圧に、例えば、達するまで、室の圧力は増加する。作業圧力に達した後に、チャンバ圧は、周期的に点検されることができて、室から、例えば、124kPaおよび125KPaチャンバ圧を保つ順序のベントラインまでガスを自由にすることによって、逐次調整されることができる。いくつかの実施形態では、成長装置200を作動するための電力供給は、10kHzの75kWの最大の電力出力を有するRF発振器である。加熱装置内部の成長温度は、2つのランプ部分において増加することができる。例えば、ランプの第1の部分は、上部に第2のランプ部分がそれから上部に室がそれから約1時間、期間の間の成長温度および圧力に維持されることができる約2050の°Cまでの軸温度を持っていってほぼ3.5時間線形でもよい約1800の°Cまでの軸光学高温計温度を持っていって、約1.5時間線形でもよい。それから、例えば、るつぼ205は、ほぼ0.5mm/時間の速度で、ドライブ装置によって上に移動することができる。動く成長の間、このプッシュ率は一定の状態に保たれる。そうすると、完全な移動は約30mmである。そして、長さ約35mmおよび直径約50mmに達した単結晶A1Nブールを生じる。より短いかより長い結晶は、移動距離それは、プッシュ時間に直接関連があるを変化させることによって生じることができる。成長温度からのクールダウンは、ほぼ1およびほぼ24時間との間に、期間の間線形にされることができる。一旦装置が室温になると、チャンバは1Pa未満までポンプされ、形成ガスを有する気圧に充満されることができる。そして、チャンバを開放し、成長るつぼアセンブリを評価のための加熱装置から取り外すことを許容する。特定の実施態様において、約0.4mPaの最低気圧を有するターボポンプを使用して、7mPa未満まで減圧した後、約122kPaの圧力まで3のH2と97のN2の混合形成ガスを充填した。減圧および再充填プロセスの後、117kPaの圧力までチャンバは成長プロセスの開始のための形成ガスで充填される。上述の通り、GTS―WELCO99.999保証から入手可能な高純度級のガスは、更にきれいな成長チャンバ空気を確保にするために用いることができる。成長温度に対するランプの間、目標成長圧に達するまで、室の圧力は増加する。作業圧力に達した後に、チャンバ圧は、周期的に点検される、チャンバから、例えば、ガスを解放にすることによって、124キロパスカルおよび125キロパスカルチャンバ圧を保つためにベントラインまで逐次調整される。加熱装置およびるつぼ内部の成長温度は、2つの部分において増加することができる。例えば、第1の部分で、温度は、室温から1.5時間の約1800°Cに直線的に増やされる。次いで、光学高温計で測定される最終的な成長温度に対する第2のランプ部分は、例えば3.5時間、オペレータ検査の後、始められることができる。例えば、チャンバは、次いで1時間の期間の間の成長温度および圧力に維持される。ドライブ装置260は、次いで、約0.5mm/時間で約0.2~1.0mm/時間の範囲の速度で、るつぼ205を押し上げる。特定のバージョンにおいて、成長の間、この押上げ速度は一定の状態に保たれ、全体の移動は約30mmとなり、直径約50mmおよび長さ35mmに達する単結晶AlNブールを生じる。より短いかまたはより長い結晶は、るつぼ205が押される距離を変化させるか、または同等に押上げ時間を変化させることによって生じることができる。垂直移動の完了後に、るつぼ205の上下運動は止められる、そして、圧力はより多くの高純度形成ガスを加えることによって157kPaに増やされる。加熱装置に対する力は次いで6時間においてゼロに、例えば、直線的に減少する、そして、システムは室温に冷却することができる。冷却後に、チャンバは、例えば、約1mPa未満までポンプされて、ガスを形成することで大気圧にされる。チャンバは次いで開かれ、成長るつぼ205が評価のために取り出される。各種実施形態において、例えば、X線ラウエ回折テクニックを使用することによって得られた単結晶ブール方位付した後に、ブールがエポキシ、例えばValtechから入手可能なVALTRONに入れられ、次いで、所望の結晶学的な方向に沿って25―mm、その縦軸を有する直径シリンダは正しい位置に置いた。一旦正しい位置に置かれたシリンダができると、正確な方向/―0.2°の中でを決定することはX線ラウエ回折テクニックによってもう一度調べられる、そうすると、導線鋸でスライスされて、例えば、ダイアモンドWireTechnologiesから入手可能なModelDT480鋸でスライスされてウェーハとなる。半導体ウェーハ製造業の当業者は、ダイヤモンドコートのIDおよびOD鋸を使用して結晶をスライスするには多くの選択肢だがあることが容易にわかる。ウェーハの表面は、次いで、例えば、’838の特許に記載される一つ以上の技術を利用してエピタキシャル成長のために用意される。いくつかの実施形態では、周知の結晶方位を有する半導体材料例えば、A1Nを含んでいるかまたは基本的に成っているが、バルク材料から大きくなることができる種として用いられる。特定の実施態様では、大きさ結晶から切り出される研磨されたAlNウェーハは種として使用され、標準化および成長方向の改良された制御を含む多くの利点を提供する。高品質の結晶を発達させるために、例えば2100°Cを上回る非常に高い温度が通常望ましい。同時に、上記のように、高い軸熱勾配は、原材料から種結晶まで充分な大量輸送を提供するために必要である。加えて、上記のように、10未満の熱勾配比率をもたらすゼロでない放射熱勾配が、高い結晶品質を維持すると共により速い速度率でより大きな結晶の成長を可能にするために好ましくは利用される。しかしながら、適切に選択されない場合、これらの成長条件は種材料の蒸発またはその完全な破壊および損失をもたらす。好ましくは、AlN種を固定するためにこれらの実施例において使用される取付技術は次を含む。1成長する種および結晶を固定するために十分にホルダおよび/または粘着性の合成物を使用すること;2AlNの再凝結を回避するために、成長の間、種の反対側を保護すること、これにより平面および/または拡張空所欠陥の形成をもたらす;および3接着剤としての反対側を保護するために選ばれる材料によって結晶およびるつぼの汚染を回避すること。いくつかの実施形態では、大きさ―結晶成長位に入るAlNは、高純度AlNソース230を使用しているるつぼ205において実施される。いくつかの実施形態では、単結晶AlNブールの成長のための装置200は、基本的にタングステンから成って米国特許第6,719,842号’842の特許完全にここにて組み込まれるにおいて開示されて、CVDプロセスによって作られるもののようなるつぼ205を含む。最終的な壁厚が得られる前に、るつぼの壁の中の複数の粒層は数回タングステン堆積を中断することによって得られることができる。タングステンレニウムW―Re合金、レニウムRe、炭化タンタルTaC、Ta2CおよびTaCの混成、Ta2C、TaCおよびTaの混成、窒化タンタルTa2N、TaおよびTa2Nの混成、窒化ハフニウムHfN、HfおよびHfNの混成、タングステンおよびタンタルW―Taの混成、タングステンW並びに、それらの組み合わせのようなるつぼ材料が使用される。上記のように、タングステンるつぼは誘導的に被加熱炉に入れられ、原材料230および種結晶235間の温度勾配は蒸気225をより熱い高純度A1Nセラミックソースからより冷たい種結晶へ移動させる。種結晶の境界の温度および温度勾配は監視されて、種上の高品質の単結晶材料を核としてAlNの種を破壊しないために、必要に応じて慎重に調整される。本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者は、結晶成長を促進するために種晶を利用することについて本願明細書において記載される各種の実施態様があり、本願明細書の教示は種なしの結晶成長のために使われることもできるとも容易に認識できる。本明細書で採用された用語及び表現は、表記のために使用されるものであり限定を意図するものではなく、このような用語及び表現の使用においては、示され及び記載される特徴またはその部分を除外して限定する意図はない。しかし、本発明のクレームの範囲内において、多様な変形が可能であることは自明である。"