JP4788397B2 - Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法に関する。
ＩＩＩ族窒化物結晶の中でもＧａＮ（以下、「窒化ガリウム」ということもある）結晶は、３．４ｅＶのエネルギバンドギャップおよび高い熱伝導率を有しているため、短波長の光デバイスやパワー電子デバイスなどの半導体デバイス用の材料として注目されている。
このＧａＮ結晶の従来の製造方法としては、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法を用いる方法がある。図１に、ＨＶＰＥ法による従来のＧａＮ結晶の製造方法に用いられる製造装置の一例の模式的な構成を示す。この製造装置は、石英反応管１と、石英反応管１の内部にガスを導入するためのガス導入管２、３と、石英反応管１の外部に設置されているヒータ５、６と、下地基板を加熱するための基板ヒータ７と、石英反応管１に連結されている排ガス処理装置８とを含む。
この石英反応管１の内部にガリウム（Ｇａ）が収容されたガリウムボート４と下地基板９を設置する。そして、ガス導入管２からキャリアガス（Ｎ2、ＡｒまたはＨ2など）およびアンモニアガス（ＮＨ3）を石英反応管１の内部に導入するとともに、ガス導入管３からキャリアガスおよび塩化水素ガス（ＨＣｌ）を導入し、ヒータ５、６および基板ヒータ７によって、ガリウムボート４および下地基板９を加熱する。これにより、ガリウムボート４中のガリウムと塩化水素ガスとが反応して塩化ガリウムガスが生成し、生成した塩化ガリウムガスがアンモニアガスと反応して下地基板９の表面上にＧａＮ結晶１０が成長する。
ＧａＮ結晶１０の成長後は、ヒータ５、６および基板ヒータ７による加熱を中止し、ＧａＮ結晶１０および下地基板９の温度を室温程度まで降下させる。その後、ＧａＮ結晶１０および下地基板９を石英反応管１から取り出し、下地基板９を研削により除去することでＧａＮ結晶１０が製造される。
Daniela GOGOVA et al., "High-Quality 2" Bulk-Like Free-Standing GaN Grown by Hydride Vapour Phase Epitaxy on a Si-doped Metal Organic Vapour Phase Epitaxial GaN Template with an Ultra Low Dislocation Density", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.44, No.3, 2005, pp.1181-1185
Daniela GOGOVA et al., "High-Quality 2" Bulk-Like Free-Standing GaN Grown by Hydride Vapour Phase Epitaxy on a Si-doped Metal Organic Vapour Phase Epitaxial GaN Template with an Ultra Low Dislocation Density", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.44, No.3, 2005, pp.1181-1185
ＨＶＰＥ法によって、サファイア基板やＧａＡｓ基板などの異種の下地基板上にＧａＮ結晶を成長させる場合、結晶系の違いや格子定数差を緩和するために種々の方法でバッファ層を形成する必要があるが、バッファ層と成長界面にて転位が多発してしまう問題がある。
また、この問題を回避するために、下地基板の表面上に形成したＳｉＯ2膜などでマスクパターンを形成し、マスクパターン上で横方向成長させることによって成長界面からの影響を低減させるEpitaxial Lateral Overgrowth（ＥＬＯ）法があるが、横方向成長した部分が接合するときに転位が発生してしまう。
さらに、ＨＶＰＥ法で作製したＧａＮ結晶自体を下地基板として用いてＧａＮ結晶を成長させる方法もあるが、現在は品質の良いＧａＮ結晶が得られておらず下地基板自体の結晶方位のゆらぎが大きいため、そのことが転位発生の原因となってしまう。
転位は、作製するデバイスの性能に大きく影響を及ぼすためにできるだけ少ない方がよいが、上記のように現状では低転位密度のＧａＮ結晶の製造が困難である。
たとえば、非特許文献１においては、サファイア基板上にＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法でＧａＮ結晶を成長した下地基板の表面上にＨＶＰＥ法でＧａＮ結晶を成長させてＧａＮ自立基板を作製しているが、転位密度は２×１０7ｃｍ-2と未だ転位は多い状況である。
そこで、本発明の目的は、低転位密度のＩＩＩ族窒化物結晶を得ることができるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を提供することにある。
本発明は、石英反応管の内部における、ハロゲン化ガリウムガス、ハロゲン化インジウムガスおよびハロゲン化アルミニウムガスからなる群から選択された少なくとも１種のガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって、下地基板の表面上にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物結晶の成長中に下地基板の温度を低下させるとともに、石英反応管の内部における原料ガスの分圧を低下させることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法である。
ここで、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、下地基板の温度を８００℃以上１５００℃以下の範囲で変化させることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物結晶の成長開始時における下地基板の温度は１１００℃よりも高く１５００℃以下であることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物結晶の成長開始時における下地基板の温度は１１５０℃以上１４００℃以下であることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物結晶の成長厚みが２０μｍ以上になるまで下地基板の温度を１１００℃よりも高く１５００℃以下とすることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物結晶の成長厚みが２０μｍ以上になるまで下地基板の温度を１１５０℃以上１４００℃以下とすることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物結晶の成長厚みが２０μｍよりも厚い時点で下地基板の温度を８００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法において、ハロゲン化ガリウムガス、ハロゲン化インジウムガスおよびハロゲン化アルミニウムガスからなる群から選択された少なくとも１種のガスは、ガリウム、インジウムおよびアルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のＩＩＩ族元素とハロゲンガスとを反応させて生成させることができる。ここで、ハロゲンガスは塩化水素ガスであることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、下地基板が、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3以下であるＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、ｎ型不純物がドーピングされたＩＩＩ族窒化物結晶を成長させてもよい。ここで、ｎ型不純物が酸素およびシリコンの少なくとも一方であることが好ましい。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法においては、２００μｍ以上の厚さのＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることが好ましい。
本発明によれば、低転位密度のＩＩＩ族窒化物結晶を得ることができるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の一例として下地基板の表面上にＧａＮ結晶を製造する場合について説明する。なお、本発明において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
本発明においては、図１に示す製造装置を用いてＧａＮ結晶１０を成長させる際に、下地基板９の温度を変化させながらＧａＮ結晶１０を成長させることに特徴がある。その他の説明は上記の背景技術の欄における説明と同様である。
すなわち、図１に示す製造装置においてＧａＮ結晶１０を成長させる際に、ＧａＮ結晶１０の成長初期は下地基板９の温度を比較的高温にし、その後は成長初期の温度よりも低い温度でＧａＮ結晶１０を成長させる。これにより、成長初期のＧａＮ結晶１０に発生する転位を抑制し、その後は下地基板９の温度を低下させてＧａＮ結晶１０を成長させた場合でも成長初期のＧａＮ結晶１０から引き継がれる転位の数が減少するため、全体として低転位密度のＧａＮ結晶１０を得ることができる。また、比較的高温で成長させられるのは成長初期の段階のみであるため、高温での成長に必要とされる原料ガス量もごくわずかに抑えることができ、製造コストの増大も抑制することができるのである。
ここで、ＧａＮ結晶１０の成長開始時から成長終了時までの間、下地基板９の温度は８００℃以上１５００℃以下の範囲で変化させられることが好ましい。下地基板９の温度が８００℃未満となった場合には結晶性の良いＧａＮ結晶１０を得ることができないおそれがあるとともにＧａＮ以外の副生成物やＧａの飛沫が多発するおそれがある。また、下地基板９の温度が１５００℃を超えた場合にはＧａＮ結晶１０の成長時においてＧａＮ結晶１０の生成速度よりも分解速度の方が著しく大きくなってＧａＮ結晶１０の成長速度が低下するおそれがある。
また、ＧａＮ結晶１０の成長速度を確保して、ＧａＮ結晶１０の成長初期におけるＧａＮ結晶１０の結晶性を良好にするという観点からは、ＧａＮ結晶１０の成長開始時における下地基板の温度を１１００℃よりも高く１５００℃以下とすることが好ましく、１１５０℃以上１４００℃以下とすることがより好ましい。
また、ＧａＮ結晶１０の成長初期に発生する転位を十分に抑制するという観点からは、ＧａＮ結晶１０の成長厚みが２０μｍ以上になるまで下地基板９の温度を１１００℃よりも高く１５００℃以下とすることが好ましく、１１５０℃以上１４００℃以下とすることがより好ましい。
また、図１に示す石英反応管１の内部に導入される原料ガス量を低減する観点からは、ＧａＮ結晶１０の成長厚みが２０μｍよりも厚い時点で下地基板９の温度を８００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。
本発明の方法によって得られたＧａＮ結晶１０からＧａＮ結晶基板を製造する観点からは、ＧａＮ結晶１０は２００μｍ以上の厚さに成長させられることが好ましい。
本発明によって得られたＧａＮ結晶１０は、たとえば、鏡面研磨された後に鏡面研磨によるダメージ層を除去することによってＧａＮ結晶基板とすることができる。また、本発明によって得られたＧａＮ結晶１０を所定の厚みに切断した後に鏡面研磨し、鏡面研磨によるダメージ層を除去することによってもＧａＮ結晶基板とすることができる。
上記においては、ＩＩＩ族窒化物結晶の一例としてＧａＮ結晶を成長させる場合について説明したが、本発明においては、ＧａＮ結晶に限られず、ＡｌxＧａyＩｎzＮ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ≠０）の式で表わされるＩＩＩ族窒化物結晶を製造することができる。なお、上記の式において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、Ｉｎはインジウムを示し、Ｎは窒素を示す。また、上記の式において、ｘはＡｌの組成比を示し、ｙはＧａの組成比を示し、ｚはインジウムの組成を示す。また、本発明においては、ＧａＮ結晶の場合と同様に、上記の式で表わされるＩＩＩ族窒化物結晶からＩＩＩ族窒化物結晶基板を製造することができることは言うまでもない。
また、上記においては、石英反応管１の内部におけるハロゲン化ガリウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって下地基板９の表面上にＧａＮ結晶１０を成長させる場合について説明したが、本発明においては、石英反応管の内部におけるハロゲン化ガリウムガス、ハロゲン化インジウムガスおよびハロゲン化アルミニウムガスからなる群から選択された少なくとも１種のガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって、下地基板の表面上にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることができる。
ここで、ハロゲン化ガリウムガスは、たとえば上記のように、ハロゲンガスとガリウムとを反応させて生成することができる。また、ハロゲン化インジウムガスは、たとえば、ハロゲンガスとインジウムとを反応させて生成することができる。また、ハロゲン化アルミニウムガスは、たとえば、ハロゲンガスとアルミニウムとを反応させて生成することができる。なお、ハロゲン化ガリウムガス、ハロゲン化インジウムガスおよびハロゲン化アルミニウムガスを安定して生成する観点から、ハロゲンガスは塩化水素ガスであることが好ましい。
また、本発明において、下地基板としては、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなる基板が用いられることが好ましい。特に、下地基板が窒化ガリウムからなる場合には、ＡｌxＧａyＩｎzＮ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ≠０）の式で表わされるＩＩＩ族窒化物結晶との格子整合性が良好であるため、より結晶性の高いＩＩＩ族窒化物結晶を製造することができる傾向にある。
また、本発明において成長させられるＩＩＩ族窒化物結晶の不純物濃度は、純度を高くする観点からは、１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。
また、本発明においては、上記の原料ガスにｎ型不純物を含むガスを加えて石英反応管の内部に導入することによって、ｎ型不純物がドーピングされたＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることもできる。ここで、ｎ型不純物は特に限定されないが、酸素およびシリコンの少なくとも一方であることが好ましい。
本発明におけるＩＩＩ族窒化物結晶からなるＩＩＩ族窒化物結晶基板は、光デバイス（発光ダイオード、レーザダイオードなど）、電子デバイス（整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴなど）、半導体センサ（温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視−紫外光検出器など）といった半導体デバイス、またはＳＡＷデバイス、振動子、共振子、発振器、ＭＥＭＳ部品、圧電アクチュエータなどの基板として用いることが可能である。すなわち、本発明におけるＩＩＩ族窒化物結晶基板の表面上に半導体層や金属層などを積層することなどによって、たとえば上記のようなデバイスを製造することができる。
（実施例１）
図１に示す石英反応管１の内部に、鏡面研磨後に研磨によるダメージ層が除去された窒化ガリウムからなる下地基板９を設置した。この下地基板９の口径は２インチで厚さは４００μｍであった。また、下地基板９の表面の面方位は（０００１）であった。
図１に示す石英反応管１の内部に、鏡面研磨後に研磨によるダメージ層が除去された窒化ガリウムからなる下地基板９を設置した。この下地基板９の口径は２インチで厚さは４００μｍであった。また、下地基板９の表面の面方位は（０００１）であった。
そして、石英反応管１の内部にガス導入管２、３からキャリアガスとして高純度の水素ガスを導入しながらヒータ５、６の加熱温度を１０００℃に上昇させるとともに基板ヒータ７の加熱温度を１３００℃に上昇させた。
続いて、ガス導入管２からアンモニアガスを、ガス導入管３から塩化水素ガスをそれぞれキャリアガスとともに導入した。ここで、アンモニアガスと塩化水素ガスの分圧を調整し、多結晶が発生せず、かつ成長速度が２０μｍ／ｈ以上となるようにした。
そして、基板ヒータ７の加熱温度を維持したまま２０μｍの厚さになるまでＧａＮ結晶１０を成長（すなわち、ＧａＮ結晶１０の成長開始時から２０μｍの厚さになるまでの下地基板９の温度は１３００℃となる）させた後、基板ヒータ７の加熱温度を１０５０℃に低下するとともにアンモニアガスと塩化水素ガスの分圧をそれぞれ１／８に低下させてＧａＮ結晶１０の厚みが４００μｍとなるまで成長を続けた（すなわち、ＧａＮ結晶１０の厚さが２０μｍを超えてから成長終了時までの下地基板９の温度は１０５０℃となる）。この場合、石英反応管１の内部におけるアンモニアガスと塩化水素ガスの分圧をそれぞれ１／８に低下させた場合でも多結晶が発生せず、かつ、ＧａＮ結晶の成長速度を２０μｍ／ｈ以上とすることができる。
ＧａＮ結晶１０の成長終了後、ＧａＮ結晶１０の温度を室温まで低下させて、下地基板９の表面上に成長したＧａＮ結晶１０を石英反応管１から取り出した。そして、下地基板９を研削により除去することによって得られたＧａＮ結晶１０を鏡面研磨した後、ダメージ層を除去することによって、実施例１のＧａＮ結晶基板を製造した。
この実施例１のＧａＮ結晶基板の表面を３５０℃のＫＯＨ−ＮａＯＨ混合融液でエッチングすると、転位に対応するエッチピットが形成された。そして、このエッチピットの数をカウントすることにより転位密度を評価したところ、実施例１のＧａＮ結晶基板の転位密度は５×１０5ｃｍ-2であり低転位密度であることが確認された。
また、実施例１のＧａＮ結晶基板についてＸＲＤ（Ｘ線回折法）による結晶性分析を行なったところ、（００４）面のロッキングカーブの半値幅が４０秒と良好であった。また、実施例１のＧａＮ結晶基板の表面粗さは、１０μｍ角の範囲でのＲＭＳ（Root Mean Square：平均自乗平方根）測定値で５０ｎｍ以下であり良好であった。また、実施例１のＧａＮ結晶基板についてＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）による分析を行なったところ、最も多く含まれていた不純物である酸素の濃度は２×１０17ｃｍ-3程度であって、実施例１のＧａＮ結晶基板に含まれる不純物の濃度をすべて合わせても１×１０18ｃｍ-3以下であった。
（実施例２）
実施例１と同一の条件および同一の方法によりＧａＮ結晶１０を５ｍｍの厚さに成長させた後に窒化ガリウムからなる下地基板９を研削により完全に除去した。そして、ＧａＮ結晶１０を除去前の下地基板９の表面に平行な方向に切断して５００μｍの厚さのＧａＮ結晶を４枚製造した。そして、これら４枚のＧａＮ結晶をそれぞれ鏡面研磨した後にダメージ層を除去することによって、４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板を製造した。
実施例１と同一の条件および同一の方法によりＧａＮ結晶１０を５ｍｍの厚さに成長させた後に窒化ガリウムからなる下地基板９を研削により完全に除去した。そして、ＧａＮ結晶１０を除去前の下地基板９の表面に平行な方向に切断して５００μｍの厚さのＧａＮ結晶を４枚製造した。そして、これら４枚のＧａＮ結晶をそれぞれ鏡面研磨した後にダメージ層を除去することによって、４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板を製造した。
そして、これら４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板の表面を３５０℃のＫＯＨ−ＮａＯＨ混合融液でエッチングすると、転位に対応するエッチピットが形成された。そして、このエッチピットの数をカウントすることにより転位密度を評価したところ、４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板の転位密度はそれぞれ５×１０5ｃｍ-2以下であり低転位密度であることが確認された。
また、４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板についてＸＲＤによる結晶性分析を行なったところ、（００４）面のロッキングカーブの半値幅はそれぞれ４０秒以下と良好であった。また、４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板の表面粗さは、１０μｍ角の範囲でのＲＭＳ測定値でそれぞれ５０ｎｍ以下であり良好であった。また、４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板はそれぞれ透明であり、それぞれのＧａＮ結晶基板について不純物の混入が少なく高純度であることが確認された。また、４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板についてそれぞれＳＩＭＳによる分析を行なったところ、それぞれのＧａＮ結晶基板に最も多く含まれていた不純物である酸素の濃度は２×１０17ｃｍ-3程度であった。また、４枚の実施例２のＧａＮ結晶基板にそれぞれ含有されているすべての不純物の合計濃度をそれぞれ算出したところ、それぞれのＧａＮ結晶基板で１×１０18ｃｍ-3以下であった。
（実施例３）
アンモニアガスおよび塩化水素ガスなどに加えてシリコンを含むガスを導入したこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で図１に示す窒化ガリウムからなる下地基板９の表面上にＧａＮ結晶１０を成長させた。そして、下地基板９を除去することによって、シリコンを含む厚さ４００μｍのＧａＮ結晶１０を製造した。そして、このＧａＮ結晶１０を鏡面研磨した後にダメージ層を除去することによって実施例３のＧａＮ結晶基板を製造した。
アンモニアガスおよび塩化水素ガスなどに加えてシリコンを含むガスを導入したこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で図１に示す窒化ガリウムからなる下地基板９の表面上にＧａＮ結晶１０を成長させた。そして、下地基板９を除去することによって、シリコンを含む厚さ４００μｍのＧａＮ結晶１０を製造した。そして、このＧａＮ結晶１０を鏡面研磨した後にダメージ層を除去することによって実施例３のＧａＮ結晶基板を製造した。
そして、実施例３のＧａＮ結晶基板の表面を３５０℃のＫＯＨ−ＮａＯＨ混合融液でエッチングすると、転位に対応するエッチピットが形成された。そして、このエッチピットの数をカウントすることにより転位密度を評価したところ、実施例３のＧａＮ結晶基板の転位密度は５×１０5ｃｍ-2以下であり低転位密度であることが確認された。
また、実施例３のＧａＮ結晶基板についてＸＲＤによる結晶性分析を行なったところ、（００４）面のロッキングカーブの半値幅は４０秒以下と良好であった。また、実施例３のＧａＮ結晶基板についてＳＩＭＳによる分析を行なったところ、不純物としてシリコンが最も多く含まれており、そのシリコンの濃度は１×１０18ｃｍ-3程度であった。
（比較例１）
ＧａＮ結晶の成長開始時から成長終了時にわたって、ヒータ５、６の加熱温度を１０００℃、基板ヒータ７の加熱温度を１０５０℃に維持するとともに、アンモニアガスと塩化水素ガスの分圧を実施例１の基板ヒータ７の加熱温度が１３００℃の時の１／８としたこと以外は、実施例１と同一の方法および同一の条件でＧａＮ結晶１０を成長させ、ＧａＮ結晶基板（比較例１のＧａＮ結晶基板）を製造した。
ＧａＮ結晶の成長開始時から成長終了時にわたって、ヒータ５、６の加熱温度を１０００℃、基板ヒータ７の加熱温度を１０５０℃に維持するとともに、アンモニアガスと塩化水素ガスの分圧を実施例１の基板ヒータ７の加熱温度が１３００℃の時の１／８としたこと以外は、実施例１と同一の方法および同一の条件でＧａＮ結晶１０を成長させ、ＧａＮ結晶基板（比較例１のＧａＮ結晶基板）を製造した。
そして、比較例１のＧａＮ結晶基板の表面を３５０℃のＫＯＨ−ＮａＯＨ混合融液でエッチングすると、転位に対応するエッチピットが形成された。そして、このエッチピットの数をカウントすることにより転位密度を評価したところ、比較例１のＧａＮ結晶基板の転位密度は５×１０7ｃｍ-2と、実施例１〜３のＧａＮ結晶基板と比較して転位密度が高いことが確認された。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明によれば、低転位密度のＩＩＩ族窒化物結晶を得ることができるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法を提供することができる。
１ 石英反応管、２，３ ガス導入管、４ ガリウムボート、５，６ ヒータ、７ 基板ヒータ、８ 排ガス処理装置、９ 下地基板、１０ ＧａＮ結晶。
Claims (14)
- 石英反応管の内部における、ハロゲン化ガリウムガス、ハロゲン化インジウムガスおよびハロゲン化アルミニウムガスからなる群から選択された少なくとも１種のガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって、下地基板の表面上にＩＩＩ族窒化物結晶を成長させるＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物結晶の成長中に下地基板の温度を低下させるとともに、前記石英反応管の内部における前記原料ガスの分圧を低下させることを特徴とする、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記下地基板の温度を８００℃以上１５００℃以下の範囲で変化させることを特徴とする、請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記ＩＩＩ族窒化物結晶の成長開始時における前記下地基板の温度は１１００℃よりも高く１５００℃以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記ＩＩＩ族窒化物結晶の成長開始時における前記下地基板の温度は１１５０℃以上１４００℃以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記ＩＩＩ族窒化物結晶の成長厚みが２０μｍ以上になるまで前記下地基板の温度を１１００℃よりも高く１５００℃以下とすることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記ＩＩＩ族窒化物結晶の成長厚みが２０μｍ以上になるまで前記下地基板の温度を１１５０℃以上１４００℃以下とすることを特徴とする、請求項１、２または４のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記ＩＩＩ族窒化物結晶の成長厚みが２０μｍよりも厚い時点で前記下地基板の温度を８００℃以上１１００℃以下とすることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- ハロゲン化ガリウムガス、ハロゲン化インジウムガスおよびハロゲン化アルミニウムガスからなる群から選択された少なくとも１種のガスは、ガリウム、インジウムおよびアルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種のＩＩＩ族元素とハロゲンガスとを反応させて生成させることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記ハロゲンガスが塩化水素ガスであることを特徴とする、請求項８に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記下地基板が、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3以下であるＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- ｎ型不純物がドーピングされたＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- 前記ｎ型不純物が酸素およびシリコンの少なくとも一方であることを特徴とする、請求項１２に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
- ２００μｍ以上の厚さのＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
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