JP2007039292A - 窒化アルミニウム単結晶積層基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 単結晶α−アルミナ基板をカーボン、窒素および一酸化炭素の存在下に加熱して還元窒化反応で基板上に窒化アルミニウム単結晶膜を製造する方法において、原料単結晶α−アルミナ基板および生成窒化アルミニウム単結晶以外のアルミニウム化合物であって反応雰囲気中のアルミニウム濃度を制御可能なアルミニウム化合物、例えば窒化アルミニウムやアルミナ等を反応系中に共存させて前記反応を進行させる。
【選択図】図2
Description
図2に示す構成よりなる反応系を用い、原料サファイア基板以外のアルミニウム化合物にAlN焼結体を用いて、1675℃でN2−CO混合ガスによって、a面で切り出した直径50.8mmの円板状の原料サファイア基板を窒化し、徐冷することにより、AlN/原料サファイア界面に転位層を有するAlN単結晶膜を作製した。
排気弁は1.02barで開放する設定として、加熱中はほぼ1barに保持した。
実施例1と同様にして、1600℃でN2−CO混合ガスによって、c面で切り出した直径50.8mmの円板状の原料サファイア基板を窒化し、徐冷することにより、AlN/原料サファイア界面に転位層を有するAlN単結晶膜を作製した。炉内の雰囲気は一酸化炭素分圧が0.10bar、窒素分圧が0.90barである混合ガスを用いた。その他の反応条件は実施例1と同じとした。すなわち、アルミニウム供給源であるAlN焼結体の目標温度を1615℃となるように管理して反応に供した。
実施例1と同様にして、1675℃でN2−CO混合ガスによって、c面で切り出した直径50.8mmの円板状の原料サファイア基板を窒化し、徐冷することにより、AlN/原料サファイア界面に転位層を有するAlN単結晶膜を作製した。炉内の雰囲気は一酸化炭素分圧が0.40bar、窒素分圧が0.60barである混合ガスを用いた。その他の反応条件は実施例1と同じとした。すなわち、アルミニウム供給源であるAlN焼結体の目標温度を1690℃となるように管理して反応に供した。TEM観察像においてAlN/原料サファイア界面に転位層の存在を確認した。
実施例1と同様にして、原料サファイア基板以外のアルミニウム化合物をAlN焼結体からアルミナ焼結体に変更して、1675℃でN2−CO混合ガスによって、a面で切り出した直径50.8mmの円板状の原料サファイア基板を窒化し、徐冷することにより、AlN/原料サファイア界面に転位層を有するAlN単結晶膜を作製した。用いるアルミニウム化合物以外の条件は実施例1と同じとした。すなわち、アルミニウム供給源であるアルミナ焼結体の目標温度を1690℃となるように管理して反応に供した。TEM観察像においてAlN/原料サファイア界面に転位層の存在を確認した。
図2に示す構成において、アルミニウム供給源であるAlN焼結体を撤去し、排ガスポート寄りに設置してある原料サファイア基板をAlN焼結体の位置に移動させた反応系に変更した実験を行った。この構成で1675℃でN2−CO混合ガスによって、a面で切り出した直径50.8mmの円板状の原料サファイア基板を窒化し、徐冷することにより、AlN/原料サファイア界面に転位層を有するAlN単結晶膜を作製した。加熱時に放射温度計の測定対象となる黒鉛ブロックの上には原料サファイア基板が載っているため、目標温度を1675℃となるように管理して反応に供した。炉内の雰囲気は一酸化炭素分圧が0.10bar、窒素分圧が0.90barである混合ガスを用いた。その他の運転操作にかかる詳細は実施例1と同様に行った。TEM観察像においてAlN/原料サファイア界面に転位層の存在を確認した。
比較例1と同様にして、1600℃でN2−CO混合ガスによって、c面で切り出した直径50.8mmの円板状の原料サファイア基板を窒化し、徐冷することにより、AlN/原料サファイア界面に転位層を有するAlN単結晶膜を作製した。炉内の雰囲気は一酸化炭素分圧が0.10bar、窒素分圧が0.90barである混合ガスを用いた。その他の反応条件は比較例1と同じとした。TEM観察像においてAlN/原料サファイア界面に転位層の存在を確認した。
比較例1と同様にして、1675℃でN2−CO混合ガスによって、c面で切り出した直径50.8mmの円板状の原料サファイア基板を窒化し、徐冷することにより、AlN/原料サファイア界面に転位層を有するAlN単結晶膜を作製した。炉内の雰囲気は一酸化炭素分圧が0.40bar、窒素分圧が0.60barである混合ガスを用いた。その他の反応条件は比較例1と同じとした。TEM観察像においてAlN/原料サファイア界面に転位層の存在を確認した。
比較例1と同様にして、1675℃でN2−CO混合ガスによって、a面で切り出した直径50.8mmの円板状の原料サファイア基板を窒化し、徐冷することにより、AlN/原料サファイア界面に転位層を有するAlN単結晶膜を作製した。炉内の雰囲気は一酸化炭素分圧が0.40bar、窒素分圧が0.60barである混合ガスを用いた。その他の反応条件は比較例1と同じとした。TEM観察像においてAlN/原料サファイア界面に転位層の存在を確認した。
22 加熱炉
23 断熱材
24 黒鉛支持台
25 アルミニウム供給源
26 原料サファイア基板
Claims (10)
- 面積が15平方センチメートル以上の窒化アルミニウム単結晶からなり、単結晶の貫通転位密度が5×106cm-2以下であることを特徴とする窒化アルミニウム単結晶膜。
- 窒化アルミニウム単結晶の{0 0 0 2}面の結晶配向性が200arcsec以下であり{1 −1 0 0}面の結晶配向性が900arcsec以下であることを特徴とする第1項記載の窒化アルミニウム単結晶膜。
- 単結晶α−アルミナのa面からなる基板上に窒化アルミニウム単結晶からなる膜が積層されてなる積層基板であって、両結晶の界面近傍に転位層が存在し且つ窒化アルミニウム単結晶の貫通転位密度が5×106cm-2以下であることを特徴とする窒化アルミニウム単結晶積層基板。
- 窒化アルミニウム単結晶の{0 0 0 2}面の結晶配向性が200arcsec以下であり{1 −1 0 0}面の結晶配向性が300arcsec以下であることを特徴とする請求項3記載の窒化アルミニウム単結晶積層基板。
- 面積が15平方センチメートル以上であることを特徴とする請求項3または請求項4記載の窒化アルミニウム単結晶積層基板。
- 単結晶α−アルミナのc面からなる基板上に窒化アルミニウム単結晶からなる膜が積層されてなる積層基板であって、両結晶の界面近傍に転位層が存在し且つ窒化アルミニウム単結晶の貫通転位密度が5×106cm-2以下であることを特徴とする窒化アルミニウム単結晶積層基板。
- 窒化アルミニウム単結晶の{0 0 0 2}面の結晶配向性が200arcsec以下であり{1 −1 0 0}面の結晶配向性が900arcsec以下であることを特徴とする請求項6記載の窒化アルミニウム単結晶積層基板。
- 面積が15平方センチメートル以上であることを特徴とする請求項6または請求項7記載の窒化アルミニウム単結晶積層基板。
- 単結晶α−アルミナ基板をカーボン、窒素および一酸化炭素の存在下に加熱して還元窒化反応で基板上に窒化アルミニウム単結晶膜を製造する方法において、原料単結晶α−アルミナ基板および生成窒化アルミニウム単結晶以外のアルミニウム化合物であって反応雰囲気中のアルミニウム濃度を制御可能なアルミニウム化合物を反応系中に共存させることを特徴とする前記窒化アルミニウム単結晶膜の製造方法。
- 反応系中に共存するアルミニウム化合物が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび酸窒化アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも一種のアルミニウム化合物、或いは当該アルミニウム化合物と黒鉛を任意の割合で混合した混合物であり、発生した気体を原料単結晶α−アルミナ基板および生成窒化アルミニウム単結晶に到達させることを特徴とする請求項9記載の窒化アルミニウム単結晶膜の製造方法。
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