JP2006335607A - アルミニウム系iii族窒化物結晶の製造方法および結晶積層基板 - Google Patents
アルミニウム系iii族窒化物結晶の製造方法および結晶積層基板 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 三塩化アルミニウム等のハロゲン化アルミニウムを含むIII族ハロゲン化物ガスとアンモニア等の窒素源ガスとを基板上で反応させることにより基板上に気相成長させてアルミニウム系III族窒化物結晶を製造する際に、予め300〜550℃で前記両ガスを反応させ、次いで1100℃〜1600℃で同両ガスを反応させる二段成長法を採用する。
【選択図】 なし
Description
尚、第一段階の成長温度から第二段階の成長温度への昇温時間を調整することによってアニーリング処理を代替しても良い。
本実施例においては、外部加熱装置と基板加熱支持台を併用して基板を加熱した。図1に示される横断面のようにバリアノズル16を同心円状に設置した構造の反応管を用い、III族ハロゲン化物の供給方法は、特開2003-303774号に従って金属アルミニウムと塩化水素ガスを反応させることにより三塩化アルミニウムガスを発生させた。加熱装置にはホットウォールタイプの抵抗加熱装置を用いており、先の三塩化アルミニウムガスを発生させる温度領域と、発生した三塩化アルミニウムガスと窒素源ガスを反応させて窒化アルミニウムを反応させる温度領域の2ゾーンの温度制御が可能な加熱装置を用いた。さらに基板加熱支持台として、図3のような形状を有し、且つ金属発熱線を内蔵した窒化アルミニウム製加熱支持台を図2のように設置した。該基板支持台上に1×1cmのサファイア(001)基板を設置した。
第一段階の成長温度を350℃とした以外は、実施例1と同じ手順と条件で窒化アルミニウム結晶を成長した。その結果、成長した窒化アルミニウム結晶の膜厚は約6μmであり、X線ロッキングカーブによるAlN(002)及びAlN(100)の半値幅は、それぞれ7.2min、20minであった。
第一段階の成長温度を450℃とし、第一段階で得られた窒化アルミニウムのうち非晶質部分の結晶化するための時間を設けなかった以外は、実施例1と同じ手順と条件で窒化アルミニウム結晶を成長した。すなわち、第一段階で得られた窒化アルミニウムの非晶質部分の結晶化は、第二段階目の成長温度である1400℃までの昇温中に起こる。その結果、成長した窒化アルミニウム結晶の膜厚は約6μmであり、X線ロッキングカーブによるAlN(002)及びAlN(100)の半値幅は、それぞれ10min、35minであった。
基板材質としてc面酸化亜鉛単結晶基を用いた以外は実施例1と同様の手順と条件で窒化アルミニウム結晶を成長した。酸化亜鉛単結晶基板には1cm×1cmサイズのものを使用した。
サファイア基板を用い、第一段階の成長を設けずに、1400℃において窒化アルミニウム単結晶をエピタキシャル成長した比較例である。実施例1と同様にして基板を設置し、ガスを流通した。1100℃で10分間サーマルクリーニングを行った後、基板温度を1400℃に昇温して窒化アルミニウム結晶を成長した。このときのガス流量も実施例1と同様にした。
サファイア基板を用い、第一段階の成長温度を250℃とした比較例である。第一段階の成長温度を低くした以外は実施例1と同じ手順と条件で窒化アルミニウム結晶を成長した。その結果、成長した窒化アルミニウム結晶の膜厚は約5μmであり、X線ロッキングカーブ測定によるAlN(002)及びAlN(100)の半値幅は、それぞれ21min、58minであった。
12 加熱装置
13 サセプタ
14 基板
15 ハロゲン化物ガス供給ノズル
16 バリアノズル
21 石英ガラス反応器
22 外部加熱装置
23 原料ガス供給ノズル
24 基板
25 加熱支持台
26 電線
27 電流導入端子
31 窒化アルミニウム加熱支持台
32 抵抗発熱体(タングステン)
33 電極(タングステン)
Claims (5)
- ハロゲン化アルミニウムを含むIII族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを基板上で反応させることにより基板上に気相成長させてアルミニウム系III族窒化物結晶を製造する方法において、300〜550℃で前記両ガスを反応させ、次いで1100℃〜1600℃で同両ガスを反応させることを特徴とするアルミニウム系III族窒化物結晶の製造方法。
- 300〜550℃で前記両ガスを反応させた後、III族ハロゲン化物ガスの供給を停止した状態で1100℃〜1600℃の温度域に10〜120分間保持することを特徴とする請求項1記載のアルミニウム系III族窒化物結晶の製造方法。
- ハロゲン化アルミニウムが三塩化アルミニウムである請求項1または2記載のアルミニウム系III族窒化物結晶の製造方法。
- アルミニウム系III族窒化物結晶が窒化アルミニウム結晶である請求項1〜3記載のアルミニウム系III族窒化物結晶の製造方法。
- 請求項1〜4記載の製造方法によって得られることを特徴とするアルミニウム系III族窒化物結晶積層基板。
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