JP2001217193A - ＡｌＮバッファ層の作成方法、ＡｌＮバッファ層、ＧａＮ単結晶膜の作成方法およびＧａＮ単結晶膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板温度を低温に保ち、安全で、製品品質を
向上させることのできるＡlＮバッファ層の作成方法お
よびＧaＮ単結晶膜の作成方法を提供すること。 【解決手段】 ＡlＮバッファ層の作成方法は、電気炉
１０によりサファイヤ基板９を所定温度に加熱する加熱
工程と、サファイヤ基板９の周囲にボンベ７により所定
濃度のＮ2−Ｈ2ガスを供給するＮ2−Ｈ2ガス供給工程
と、Ｎ2−Ｈ2ガスを含みサファイヤ基板９の周囲におい
てプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、を含む。
また、ＧaＮ単結晶膜作成方法は、電気炉１０によりＡl
Ｎバッファ層を有するサファイヤ基板９を所定温度に加
熱する加熱工程と、サファイヤ基板９の周囲にボンベ６
により所定濃度のＴＭＧガスを供給するＴＭＧガス供給
工程と、ＴＭＧガスを含みサファイヤ基板９の周囲にお
いてプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化アルミニウム
（以降においてＡlＮと称することとする）バッファ層
の作成方法、ＡlＮバッファ層、窒化ガリウム（以降に
おいてＧaＮと称することとする）単結晶膜の作成方法
およびＧaＮ単結晶膜に関し、特に、プラズマＣＶＤ法
を用いたＡlＮバッファ層の作成方法、ＡlＮバッファ
層、ＧaＮ単結晶膜の作成方法およびＧaＮ単結晶膜に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＧaＮに代表されるＩＩＩ族窒化
物半導体や窒化ガリウム系化合物半導体等（以降におい
てＧaＮ等と称することとする）は、青色発光素材とし
て特に注目を集めている。従来では、青色発光素材とし
てのＧaＮ等は、熱ＣＶＤ法によりサファイヤ基板表面
にエピタキシャル成長させることにより得ていた。ま
た、この際、ＧaＮ等を良好にエピタキシャル成長させ
るために、サファイヤ基板にバッファ層を設けていた。

【０００３】バッファ層は、サファイヤ（Ａl2Ｏ3）と
ＧaＮ等の格子定数の相違に由来するエピタキシャル成
長の困難性を緩衝することを目的として設けられるもの
であり、ＧaＮ等をサファイヤ基板にエピタキシャル成
長させるためのバッファ層としては、ＡlＮとＧaＮとの
２種類が知られている。以降において、ＡlＮのバッフ
ァ層をＡlＮバッファ層と、ＧaＮのバッファ層をＧaＮ
バッファ層と称することとする。

【０００４】従来では、これらのバッファ層は熱ＣＶＤ
法により作成され、このうちＡlＮバッファ層について
は、サファイヤ基板をＴＭＡl（テトラメチルアルミニ
ウム：（ＣＨ3）3Ａl）ガスにさらし、1500Ｋ程度の高
温に加熱して作成していた。また、ＧaＮバッファ層に
ついてはＴＭＧ（トリメチルガリウム：Ｇa（ＣＨ3）
3）ガスを用いて、まず800Ｋ程度の温度でサファイヤ基
板上にＧaＮを多結晶に成長させ、その後1500Ｋ程度の
高温に加熱して再結晶化させて作成していた。

【０００５】従来ではこのように、サファイヤ基板表面
にバッファ層を設けて、ＧaＮ等をエピタキシャル成長
させやすくし、これによりＧaＮ等の良質な単結晶膜を
作成していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では以下の問題点があった。ＡlＮバッファ層を作
成する場合は、必ずＴＭＡlガスを使用する必要がある
が、このＴＭＡlガスはきわめて有毒なガスであり、か
つ、常温大気中で自然に燃焼（発火）するので、取り扱
いが極めて困難であるという問題点があった。

【０００７】また、従来では、ＧaＮ等の単結晶膜を熱
ＣＶＤ法により得ているが、熱ＣＶＤ法では熱ひずみに
よるサファイヤ基板の反り返りが発生する。すなわち、
熱ＣＶＤ法を採用する結果、基板および基板周囲を1300
Ｋ程度に加熱する必要性があるため、ＧaＮの熱膨張係
数が700Ｋ程度の転移点で断続的に変化し（転移点以上
で7.75×10-6／Ｋ、転移点未満で3.17×10-6／Ｋ）、基
板温度が室温まで降下する過程において、薄厚基板に応
力が発生し、基板が反り返ってしまう。

【０００８】図１０は、サファイヤ基板の反り返りを示
す概念図であり、同図（ａ）（ｂ）はそれぞれ単結晶膜
成長前後のサファイヤ基板の断面を示している。なお、
図において２０はサファイヤ基板を、２１はＧaＮ等の
単結晶膜を示す。

【０００９】また、バッファ層としてＧaＮバッファ層
を用いる場合は、ＡlＮバッファ層を用いる場合に比し
て膜厚が大きくなるため、この傾向が更に強まる。この
反り返りは、基板を微少チップに分断する際など、その
後の工程に不具合を生じさせる場合があり、製品品質を
低下させるという問題点があった。

【００１０】また、青色発光素子として注目されるＧa
Ｎ等は、今後の適用範囲の拡大により、複合素子として
用いられることが想定される。例えば、ある素子（ここ
ではベース素子と称することとする）を形成した後に、
ＧaＮ等を積層させて複合素子を作成する場合が想定さ
れる。このとき、ＧaＮ等を積層させる際に従来と同様
に熱ＣＶＤ法により1300Ｋ程度の高温にしなければなら
ないとすると、ベース素子を損傷させてしまうことが考
えられる。

【００１１】また、有機化合物が含まれているようなベ
ース素子であると、もともと1300Ｋの温度に耐えること
ができない。したがって、基板温度を熱ＣＶＤ法の様な
高温でなく、より低い温度範囲に保ちながらＧaＮ等を
エピタキシャル成長させたいという要請が存在する。

【００１２】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、基板温度を低温に保ち、安全で、製品品質を向上さ
せることのできるＡlＮバッファ層作成方法およびＧaＮ
単結晶膜作成方法を提供することを目的とする。

【００１３】また、同時に良質なＡlＮバッファ層およ
びＧaＮ単結晶膜を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係るＡlＮバッファ層の作成方法は、
サファイヤ基板を所定温度に加熱する加熱工程と、前記
サファイヤ基板の周囲に所定濃度のＮ2−Ｈ2ガスを供給
するＮ2−Ｈ2ガス供給工程と、前記Ｎ2−Ｈ2ガス供給工
程で供給したＮ2−Ｈ2ガスを含み、前記加熱工程で加熱
したサファイヤ基板の周囲においてプラズマを発生させ
るプラズマ発生工程と、を含むことを特徴とする。この
発明によれば、有毒ガスであるＴＭＡlを使用しなくて
すみ、また、サファイヤ基板の表面状態をそのまま反映
させて当該表面自体をＡlＮバッファ層とすることがで
きる。

【００１５】また、請求項２に係るＡlＮバッファ層の
作成方法は、請求項１に記載のＡlＮバッファ層の作成
方法において、前記加熱工程における前記所定温度を40
0Ｋ以上600Ｋ以下とすることを特徴とする。

【００１６】また、請求項３に係るＡlＮバッファ層
は、請求項１または２に記載のＡlＮバッファ層の作成
方法により作成されたことを特徴とする。

【００１７】また、請求項４に係るＧaＮ単結晶膜の作
成方法は、ＡlＮバッファ層を有する基板を所定温度に
加熱する加熱工程と、前記基板の周囲に所定濃度のＴＭ
Ｇガスを供給するＴＭＧガス供給工程と、前記ＴＭＧガ
ス供給工程で供給したＴＭＧガスを含み、前記加熱工程
で加熱した基板の周囲においてプラズマを発生させるプ
ラズマ発生工程と、を含むことを特徴とする。

【００１８】また、請求項５に係るＧaＮ単結晶膜の作
成方法は、請求項４に記載のＧaＮ単結晶膜の作成方法
において、前記ＡlＮバッファ層が請求項１または２に
記載のＡlＮバッファ層の作成方法により作成されたＡl
Ｎバッファ層であることを特徴とする。この発明によれ
ば、ＡlＮバッファ層作成後、外部に取り出すなどの工
程が不要であり、引き続きＧaＮの単結晶膜を作成する
ことができる。また、同時に良質な結晶成長面を有する
ＡlＮバッファ層を用いることにより良質なＧaＮ単結晶
膜を作成することができる。

【００１９】また、請求項６に係るＧaＮ単結晶膜の作
成方法は、請求項４または５に記載のＧaＮ単結晶膜の
作成方法において、前記加熱工程における前記所定温度
を600Ｋ以上、800Ｋ以下とすることを特徴とする。

【００２０】また、請求項７に記載のＧaＮ単結晶膜の
作成方法は、請求項４または５に記載のＧaＮ単結晶膜
の作成方法において、前記加熱工程における前記所定温
度を800Ｋ以上、1200Ｋ以下とすることを特徴とする。

【００２１】また、請求項８に記載のＧaＮ単結晶膜の
作成方法は、請求項５に記載のＧaＮ単結晶膜の作成方
法において、前記加熱工程における前記所定温度を600
Ｋ以上、ＧaＮの熱膨張係数の転移点温度以下とするこ
とを特徴とする。

【００２２】また、請求項９に記載のＧaＮ単結晶膜
は、請求項４〜８のいずれか一つに記載のＧaＮ単結晶
膜の作成方法により作成されたことを特徴とする。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施の形態を図面を参照しな
がら詳細に説明する。 （実施例１）実施例１では、ＡlＮバッファ層の作成方
法について説明する。図１は、実施例１のＡlＮバッフ
ァ層を作成するＡlＮ析出装置の概略構成図である。な
お、実施例１のＡlＮ析出装置は、プラズマＣＶＤ装置
の一つであるので、以降においては、このＡlＮ析出装
置を単にプラズマＣＶＤ装置と称することとする。

【００２４】図において、プラズマＣＶＤ装置１は、図
示しないマイクロ波電源を用いて発生するマイクロ波
（周波数2.45ＧＨｚ）を伝搬する導波管２およびキャビ
ティ３とから構成されるマイクロ波供給系と、キャビテ
ィ３内に挿入した石英放電管４と、石英放電管４内を所
定の真空度に調整する真空ポンプ５と、石英放電管４内
に供給するＴＭＧガスが詰められているボンベ６と、窒
素水素（Ｎ2−Ｈ2）混合ガスが詰められているボンベ７
と、ボンベ６から供給されるＴＭＧガスの流量を測定す
る流量計８と、サファイヤ基板９を加熱する電気炉（El
ectric Furnace）１０と、マイクロ波のマッチングをと
るプランジャ（Plunger）１１と、プラズマの状態を検
知するＱＭＡ（Ｑuadrupole Ｍass Ａnalyzer：四重
極質量分析装置）１２と、光ファイバ１３を通じて発光
種のエネルギーレベルを測定する発光分光分析装置（Ｏ
ＥＳ）１４と、から構成される。

【００２５】本願発明者らは、プラズマＣＶＤ装置１を
用いてＡlＮバッファ層を以下のように作成した。図２
は、ＡlＮバッファ層を作成する際の条件を示した図表
である。まず、ｃ軸配向のサファイヤ基板９をキャビテ
ィ３の外側に載置し、石英放電管４の外部から電気炉１
０を用いて550Ｋに加熱した。つぎに、石英放電管４内
を1×10-1Ｐａ以下まで排気後、Ｎ2−Ｈ2（配合比率
１：１）混合ガスをボンベ７から1.2ｄｍ3／ｈの流量で
供給し、石英放電管４内の圧力を650Ｐａに調整した。

【００２６】続いて、150Ｗのバイアスパワーをマイク
ロ波電源から供給し、サファイヤ基板９の周囲にプラズ
マを発生させた。なお、プラズマはエネルギーが高く、
キャビティ３の中心に基板９を載置すると、サファイヤ
基板９を損傷させてしまうおそれがあり、また、温度上
昇をもたらす場合もある。したがって、比較的エネルギ
ーの低いプラズマを使用するため、サファイヤ基板９は
キャビティ３の外側に配置した。

【００２７】ここで、実際にプラズマが発生しているか
否かを発光分光分析装置１４を用いて調べた。図３(a)
は、石英放電管４内の発光スペクトルを測定した図であ
り、同図(b)は同図(a)の波長336ｎｍ近辺を拡大表記し
た図である。同図(b)から明らかなように、波長336ｎｍ
近辺にＮＨの発光スペクトルが観測され、ボンベ７から
供給したＮ2−Ｈ2ガスは、石英放電管４内でプラズマと
なっていることが確認された。

【００２８】このプラズマを用いてサファイヤ基板９の
表面を５分間窒化し、サファイヤ基板表面をＡlＮバッ
ファ層とすることに成功した。なお、ここでは詳述しな
いが、ＮＨはＡl2Ｏ3との間で吸着脱離を起こし、Ａl2
Ｏ3をＡlＮに置換することが知られている。

【００２９】実施例１のＡlＮバッファ層の作成方法
は、サファイヤ基板自体のＡlを用いて、ＡlＮバッファ
層を作成するものである。換言すれば、サファイヤ基板
の表面状態をそのまま維持してＡlＮバッファ層を作成
するものである。一方、近年の表面加工技術の向上によ
りｃ軸配向のサファイヤ基板を、ＧaＮ等がエピタキシ
ャル成長しやすい、いわゆるジャスト基板もしくは極微
少角度（2度以下で、かつ精度が±5／100度以下）の傾
斜を設けた基板に加工することが可能となっている。

【００３０】したがって、本実施例のＡlＮバッファ層
の作成方法により、精細に加工されたサファイヤ基板の
表面状態を反映させた、良質なＡlＮバッファ層を得る
ことが可能となる。また、このＡlＮバッファ層を用い
れば、きわめて良好にＧaＮ等をエピタキシャル成長さ
せることが可能となる。

【００３１】また、本実施例のＡlＮバッファ層の作成
方法を用いることにより、有毒なＴＭＡlガスを使用し
なくて済み、処理装置等の取り扱いが容易で、安全にＡ
lＮバッファ層を得ることが可能となる。

【００３２】（実施例２）つぎに、前記実施例１で作成
されたＡlＮバッファ層を有するサファイヤ基板を用い
てＧaＮ等をエピタキシャル成長させ、ＧaＮ単結晶膜を
作成する方法について説明する。本実施例において使用
する装置は、前記実施例１において使用したプラズマＣ
ＶＤ装置１をそのまま用いるので、ここではその説明を
省略する。

【００３３】なお、ＡlＮバッファ層を有する基板を別
途作成しておき、その後プラズマＣＶＤ装置１に載置し
てもよいが、本実施例では、前記実施例１のサファイヤ
基板の表面窒化を終えたものをそのまま使用する。これ
により、サファイヤ基板の導入からＧaＮ単結晶膜を作
成するまでを一連の工程とすることができ、プロセスを
単純化することが可能となる。図４は、ＧaＮ単結晶膜
を作成する際の条件を示した図表である。

【００３４】前記実施例１の窒化工程後、まず、電気炉
１０を用いてサファイヤ基板９の温度Ｔｓを770Ｋ程度
に上昇させた。続いてボンベ６からＴＭＧガスを、その
流量を0.003ｄｍ3／ｈとして供給し、石英放電管４内の
圧力を650Ｐａに維持した。なお、実施例１と同様に、
ボンベ７からはＮ2−Ｈ2混合ガスを1.2ｄｍ3／ｈの流量
で供給し、石英放電管４内では150Ｗのバイアスパワー
でサファイヤ基板９の周辺にプラズマを発生させた。

【００３５】ここで、実際にＧaのプラズマが発生して
いるか否かを発光分光分析装置１４を用いて調べた。図
５(a)は、石英放電管４内の発光スペクトルを測定した
図であり、同図(b)は同図(a)の波長336ｎｍ近辺を拡大
表記した図である。同図(b)から明らかなように、波長3
36ｎｍ近辺にＮＨの発光スペクトルが観測され、また、
405ｎｍ近辺にＧaの発光スペクトルが観測された。した
がって、ボンベ６から供給したＴＭＧガスは石英放電管
４内でプラズマとなっていることが確認された。

【００３６】本願発明者らは、基板温度Ｔｓを770Ｋの
ほか、670Ｋおよび550Ｋに設定し、ＧaＮ単結晶膜の作
成も試みた。なお、基板温度Ｔｓは設定温度±30Ｋ程度
の揺らぎがあった。図６は、基板温度ＴｓとＸ線回折に
よる結晶状態との関係を示す図である。同図（ｃ）に示
すように、基板温度Ｔｓ＝550Ｋ±30Ｋでは、ＧaＮはＡ
lＮバッファ層の上に結晶成長するが多結晶であった。
また、同図（ｂ）に示すように、基板温度Ｔｓ＝670Ｋ
±30Ｋでは、ＧaＮは単結晶に成長していることが観測
されたが、一部多結晶であった。

【００３７】しかしながら、同図（ａ）に示すように、
基板温度Ｔｓ＝770Ｋ±30Ｋでは、単結晶を示す鋭いピ
ークが立ち上がり、ＡlＮバッファ層に単結晶のＧaＮが
成長したことが確認された。なお、図示は省略するが、
基板温度Ｔｓ＝900Ｋ前後ではさらに良好な単結晶が得
られることが確認された。

【００３８】図６に示したＧaＮ単結晶膜の作成実験で
は、基板温度Ｔｓを770Ｋまで上昇させている。ここ
で、本実施例におけるＧaＮ単結晶膜が熱ＣＶＤ法でな
くプラズマＣＶＤ法により成長したものであることを確
認する実験をおこなった。すなわち、プラズマを発生さ
せないで、基板温度Ｔｓを770Ｋより高い880Ｋに設定
し、ＧaＮの単結晶膜が成長するか否かを調べる実験を
おこなった。実験の条件は、上記基板温度を880Ｋ、供
給電力量を0（プラズマなし）とした以外は、図４に示
した条件と同一の条件とした。

【００３９】結果を図７に示す。図から明らかなよう
に、ＡlＮバッファ層が設けてあっても、基板温度Ｔｓ
が880Ｋ程度ではＧaＮが析出しないことが確認された。
すなわち、本実施例のＧaＮ単結晶膜の作成方法によ
り、基板温度Ｔｓが熱ＣＶＤ法としてはエピタキシャル
成長しない温度であっても、エピタキシャル成長させる
ことが可能であることが確認された。

【００４０】つぎに、本願発明者らは、ＧaＮ単結晶膜
の作成方法においてバッファ層の有無による膜質の違い
を観察する実験をおこなった。ここでは、基板温度Ｔｓ
を670Ｋ±30Ｋとして、ＡlＮバッファ層を設けないサフ
ァイヤ基板を用いて、図４に示した条件でＧaＮを成長
させてみた。

【００４１】結果を図８に示す。図８を図６（ｂ）と比
較してみると明らかなように、プラズマを発生させる場
合であっても、窒化されていない基板（バッファ層のな
い基板）では、ＧaＮが多結晶に成長することが確認さ
れた。したがって、本実施の形態におけるプラズマＣＶ
Ｄ法を用いる場合であっても、基板にはバッファ層が形
成されている必要があることがわかった。換言すると、
バッファ層の形成された基板を用いることで、良質なＧ
aＮ単結晶膜を得ることが可能であることがわかった。

【００４２】なお、本実験により、熱ＣＶＤ法のような
加熱をおこなわない場合は、プラズマＣＶＤ法を用いて
も、サファイヤ基板にＧaＮバッファ層を形成し難いこ
とが示唆される。

【００４３】つぎに、各基板温度（Ｔｓ＝770Ｋ、670
Ｋ、540Ｋ）においてエピタキシャル成長させたＧaＮの
偏光解析法による屈折率ｎおよび膜厚を測定した。図９
は、基板温度とＧaＮの屈折率ｎおよび膜厚との関係を
示す図表である。サファイヤ基板９の表面の窒化の有無
（バッファ層の有無）に係わらず、基板温度が低い場合
（Ｔｓ＝540Ｋ）では、ＧaＮ膜の屈折率ｎは、ＧaＮ単
結晶の屈折率ｎ＝2.3より小さく2.1程度である。これ
は、結晶がアモルファス状もしくは多結晶を含むもので
あることを示している。

【００４４】一方、表面を窒化し（バッファ層有）基板
温度が高い場合（Ｔｓ＝670Ｋ、770Ｋ）では屈折率ｎ約
2.3であり、結晶が単結晶に成長したことが確認され
た。なお、図において、膜厚はサファイヤ基板９の表面
がＡlＮ（屈折率ｎ＝1.9〜2.0）のバッファ層と仮定し
て求めたものである。

【００４５】また、窒化後の基板上に析出したＧaＮ膜
の紫外／可視吸収スペクトルを測定した結果、370ｎｍ
付近に鋭い吸収端が認められた。直接電子遷移を仮定し
た場合、バンドギャップが3.4ｅＶと計算され、文献値
に相当する値が得られた。また、ＡlＮバッファ層表面
の析出物の膜厚は表面を窒化した場合にはしない場合に
比して小さいが、基板温度Ｔｓの上昇とともに増加する
傾向が認められた。なお、ＡlＮバッファ層は５分間の
プラズマ雰囲気下で、30ｎｍの厚さとなった。

【００４６】また、基板温度の関数としてのＧaＮ単結
晶膜の析出速度を測定したところ析出速度は約5ｎｍ／
ｍｉｎと大きく、また、見かけの活性エネルギーは約0.
2ｅＶと小さく、プラズマ中でのプレカーサーの分解が
示唆された。

【００４７】実施例２のＧaＮ単結晶膜の作成方法は、
実施例１で作成したＡlＮバッファ層をそのまま用い、
基板温度を所定温度に上昇させてＴＭＧを供給し、プラ
ズマを発生する。これにより、良質なＧaＮ単結晶膜を
作成することが可能となる。また、バッファ層のないサ
ファイヤ基板を導入してからＧaＮ単結晶膜を得るま
で、一連の工程とすることができ、プロセスを単純化す
ることが可能となる。

【００４８】また、本実施例では、ＧaＮの熱膨張係数
の転移点以下で、良質のＧaＮ単結晶膜を成長させるこ
とができるので、サファイヤ基板の反り返りが発生しな
い。したがって、スクライビング・分断等の加工性が向
上し、不良品が発生しにくくなり、歩留りが向上する。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項
１、２、４〜８）により、基板温度を比較的低温域に保
ち、安全で、かつ製品品質を向上させることのできるＡ
lＮバッファ層の作成方法およびＧaＮ単結晶膜の作成方
法を提供することが可能となった。

【００５０】また、本発明（請求項３および９）によ
り、良質なＡlＮバッファ層およびＧaＮ単結晶膜を安定
して提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のＡlＮバッファ層を作成するＡlＮ析
出装置の概略構成図である。

【図２】実施例１のＡlＮバッファ層を作成する際の条
件を示した図表である。

【図３】(a)実施例１のＡlＮバッファ層を作成する際の
石英放電管内の発光スペクトルを測定した図である。 (b)同図(a)の波長336ｎｍ近辺を拡大表記した図であ
る。

【図４】実施例２のＧaＮ単結晶膜を作成する際の条件
を示した図表である。

【図５】(a)実施例２のＧaＮ単結晶膜を作成する際の石
英放電管内の発光スペクトルを測定した図である。 (b)同図(a)の波長336ｎｍ近辺を拡大表記した図であ
る。

【図６】実施例２のＧaＮ単結晶膜を作成する際の基板
温度ＴｓとＸ線回折による結晶状態との関係を示す図で
ある。

【図７】基板温度Ｔｓ〜880Ｋ程度における熱ＣＶＤ法
によるＧaＮの結晶成長の有無を調べた実験のＸ線回折
図である。

【図８】実施例２におけるＧaＮ単結晶膜作成方法にお
いて、バッファ層がない場合のＧaＮの結晶成長の様子
を示すＸ線回折図である。

【図９】基板温度とＧaＮの屈折率ｎおよび膜厚との関
係を示す図表である。

【図１０】従来のサファイヤ基板の反り返りを示す概念
図である。

【符号の説明】

１ プラズマＣＶＤ装置 ２ 導波管 ３ キャビティ ４ 石英放電管 ６、７ ボンベ ８ 流量計 ９ 基板 １０ 電気炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸嶋 博昭 秋田県湯沢市愛宕町４丁目６番56号 並木 精密宝石株式会社秋田湯沢工場内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE15 DB08 DB16 EA02 EF03 5F041 AA40 CA34 CA40 CA46 CA67 CA77 5F045 AA09 AB09 AB14 AC08 AC18 AD05 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AD13 AE21 AF09 BB07 BB08 BB11 BB20 DA53 DP04 DQ06 GB08

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サファイヤ基板を所定温度に加熱する加
   熱工程と、前記サファイヤ基板の周囲に所定濃度のＮ2
   −Ｈ2ガスを供給するＮ2−Ｈ2ガス供給工程と、前記Ｎ2
   −Ｈ2ガス供給工程で供給したＮ2−Ｈ2ガスを含み、前
   記加熱工程で加熱したサファイヤ基板の周囲においてプ
   ラズマを発生させるプラズマ発生工程と、を含むことを
   特徴とするＡlＮバッファ層の作成方法。
2. 【請求項２】 前記加熱工程における前記所定温度を40
   0Ｋ以上600Ｋ以下とすることを特徴とする請求項１に記
   載のＡlＮバッファ層の作成方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のＡlＮバッフ
   ァ層の作成方法により作成されたことを特徴とするＡl
   Ｎバッファ層。
4. 【請求項４】 ＡlＮバッファ層を有する基板を所定温
   度に加熱する加熱工程と、前記基板の周囲に所定濃度の
   ＴＭＧ（トリメチルガリウム：Ｇa（ＣＨ3）3）ガスを
   供給するＴＭＧガス供給工程と、前記ＴＭＧガス供給工
   程で供給したＴＭＧガスを含み、前記加熱工程で加熱し
   た基板の周囲においてプラズマを発生させるプラズマ発
   生工程と、を含んだことを特徴とするＧaＮ単結晶膜の
   作成方法。
5. 【請求項５】 前記ＡlＮバッファ層は請求項１または
   ２に記載のＡlＮバッファ層作成方法により作成された
   ＡlＮバッファ層であることを特徴とする請求項４に記
   載のＧaＮ単結晶膜の作成方法。
6. 【請求項６】 前記加熱工程における前記所定温度を60
   0Ｋ以上、800Ｋ以下とすることを特徴とする請求項４ま
   たは５に記載のＧaＮ単結晶膜の作成方法。
7. 【請求項７】 前記加熱工程における前記所定温度を80
   0Ｋ以上、1200Ｋ以下とすることを特徴とする請求項４
   または５に記載のＧaＮ単結晶膜の作成方法。
8. 【請求項８】 前記加熱工程における前記所定温度を60
   0Ｋ以上、ＧaＮの熱膨張係数の転移点温度以下とするこ
   とを特徴とする請求項５に記載のＧaＮ単結晶膜の作成
   方法。
9. 【請求項９】 請求項４〜８のいずれか一つに記載のＧ
   aＮ単結晶膜の作成方法により作成されたことを特徴と
   するＧaＮ単結晶膜。