JP2007056349A - Iii族窒化物の単結晶作製方法およびiii族窒化物単結晶層を含む積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サファイア基材1の上にAlNの成長下地層2を形成した下地基板3の上に、第1中間層4を形成したうえで、さらにAlN単結晶層7をHVPE法によって形成し、積層体10を得る。ここで、第1中間層4は単結晶層7よりも分解温度の低い物質、好ましくはAlGaNなどのIII族窒化物により形成される。この積層体10を第1中間層4の分解温度よりも高く単結晶層7の分解温度よりも低い温度、例えば1650℃に加熱すると、第1中間層4が分解消失し、主としてAlN単結晶層7の部分からなる自立した状態のAlN系III族窒化物単結晶7aを得ることが出来る。
【選択図】図1
Description
<単結晶層を含む積層体の構成>
図1は、第1の実施の形態に係るAlN系III族窒化物の単結晶の作製方法について説明するための図である。なお、図示の都合上、図1の図面における各層の厚みの比率および縦横の比率は、実際の比率を反映したものではない。図1(a)は、係る単結晶の作製に供される積層体10の積層構造を概略的に示す断面模式図である。
次に、積層体10に対してなされる分離処理について説明する。本実施の形態においては、積層体10からの単結晶層7の分離をもって、自立したAlN系III族窒化物単結晶の作製が実現されることになるが、この分離を、積層体10を加熱することによって実現する。
<単結晶層を含む積層体の構成>
本実施の形態においては、第1の実施の形態とは異なる構成の積層体から、AlN系III族窒化物の単結晶を得る得る態様について説明する。
次に、積層体20に対してなされる分離処理について説明する。本実施の形態においても、積層体20を加熱することによって、自立したAlN系III族窒化物単結晶の作製が実現されることになる。
上述の実施の形態にかかる単結晶の作製、具体的には加熱による分離処理は、単結晶層と下地基板との間に、上述した中間層以外の層が介在していても、同様に適用可能である。また、成長下地層を設けることなく、基材上に直接に中間層を形成するような態様であってもよい。
実施例1においては、第1の実施の形態に対応する方法にて単結晶の作製を試みた。
第1中間層4に相当する層としてのAl0.5Ga0.5N層を、1130℃、50Torrの条件下で、TMA:TMGを1:2となるように供給することによって5nmの厚みに形成した点を除いては、実施例1と同じように処理を行い、積層体を形成した。
実施例3においては、第2の実施の形態に対応する方法にて単結晶の作製を試みた。すなわち、成長下地層2の形成までは、実施例1と同様に行った。
第1中間層4に相当する層としてのAl0.9In0.1N層を、900℃、100Torrの条件下で、TMA:TMI(トリメチルインジウム)を9:1となるように供給することによって1nmの厚みに形成した点を除いては、実施例1と同じように処理を行い、積層体を形成した。
第1中間層の形成を省略した以外は、実施例1と同様に積層体を形成した。その後、実施例1と同様に加熱処理を行った。
2 成長下地層
10、20 積層体
3 下地基板
4 第1中間層
5 第2中間層
6 第3中間層
7 単結晶層
7a (自立したAlN系III族窒化物の)単結晶
8 中間層
8a 第1中間層
8b 第2中間層
9 単結晶層
9a (自立したAlN系III族窒化物の)単結晶
Claims (17)
- 含有される全てのIII族元素に対するAl元素のモル分率が80%以上である、Alを含むIII族窒化物の単結晶作製方法であって、
所定の基材と前記Alを含むIII族窒化物である第1のIII族窒化物からなる単結晶層とを含むとともに、前記基材と前記単結晶層との間の所定位置に前記単結晶層の形成温度以下の温度では分解しない中間層を設けてなる積層体を、エピタキシャル形成する積層工程と、
前記積層体を前記中間層を構成する物質の分解温度よりも高い温度に加熱することによって前記中間層を分解させることにより前記積層体から前記単結晶層を分離する分離工程と、
を備えることを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 請求項1に記載の単結晶作製方法であって、
前記分離工程における加熱の温度が、前記第1のIII族窒化物の分解温度よりも低い、
ことを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 請求項1または請求項2に記載の単結晶作製方法であって、
前記積層工程においては、前記単結晶層においてクラックが生じない厚みに前記中間層が形成される、
ことを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の単結晶作製方法であって、
前記中間層が、含有される全てのIII族元素に対するAl元素のモル分率が前記第1のIII族窒化物よりも小さい第2のIII族窒化物である、
ことを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 請求項4に記載の単結晶作製方法であって、
前記第1のIII族窒化物がAlNである、
ことを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の単結晶作製方法であって、
前記積層工程においては、前記中間層が前記単結晶層に隣接して形成される、
ことを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の単結晶作製方法であって、
前記積層工程においては、前記中間層が前記基材に隣接して形成される、
ことを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の単結晶作製方法であって、
前記積層工程においては、前記基材と前記単結晶層との間に前記中間層以外の層が形成されてなる、
ことを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の単結晶作製方法であって、
前記積層工程においては、前記単結晶層がHVPE法で形成される、
ことを特徴とするIII族窒化物の単結晶作製方法。 - 所定の基材と、
含有される全てのIII族元素に対するAl元素のモル分率が80%以上である、Alを含む第1のIII族窒化物からなる単結晶層と、
前記基材と前記単結晶層との間の所定位置に設けられてなり、前記単結晶層の形成温度以下の温度では分解しない中間層と、
備えるエピタキシャル形成された積層体であって、
前記中間層を構成する物質の分解温度よりも高い温度に加熱することによって前記中間層を分解させることにより前記単結晶層を前記積層体から分離可能であるように形成されてなる、
ことを特徴とするIII族窒化物単結晶層を含む積層体。 - 請求項10に記載の積層体であって、
前記中間層を構成する物質の分解温度が前記第1のIII族窒化物の分解温度よりも低い、
ことを特徴とするIII族窒化物単結晶層を含む積層体。 - 請求項10または請求項11に記載の積層体であって、
前記中間層が、前記単結晶層においてクラックが生じない厚みに形成されてなる、
ことを特徴とするIII族窒化物単結晶層を含む積層体。 - 請求項10ないし請求項12のいずれかに記載の積層体であって、
前記中間層が、含有される全てのIII族元素に対するAl元素のモル分率が前記第1のIII族窒化物よりも小さい第2のIII族窒化物である、
ことを特徴とするIII族窒化物単結晶層を含む積層体。 - 請求項13に記載の積層体であって、
前記第1のIII族窒化物がAlNである、
ことを特徴とするIII族窒化物単結晶層を含む積層体。 - 請求項10ないし請求項14のいずれかに記載の積層体であって、
前記中間層が前記単結晶層に隣接して形成されてなる、
ことを特徴とするIII族窒化物単結晶層を含む積層体。 - 請求項10ないし請求項15のいずれかに記載の積層体であって、
前記中間層が前記基材に隣接して形成されてなる、
ことを特徴とするIII族窒化物単結晶層を含む積層体。 - 請求項10ないし請求項16のいずれかに記載の積層体であって、
前記基材と前記単結晶層との間に前記中間層以外の層が形成されてなる、
ことを特徴とするIII族窒化物単結晶層を含む積層体。
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