JPH09213998A

JPH09213998A - 窒化物半導体単結晶薄膜の成長方法及び同装置

Info

Publication number: JPH09213998A
Application number: JP1453396A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Nagata; 清一永田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-15
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JP3774257B2

Abstract

(57)【要約】【課題】結晶成長温度を低下させ、併せて結晶成長速
度を増加させること。Ｖ族元素原材料ガスであるアンモ
ニアの必要供給量を減少させること。基板の選択幅を拡
大することを目的とする。【解決手段】 III族元素原料ガスと窒素元素を含有す
るＶ族元素原料ガスを供給して、結晶成長室内の加熱さ
れた基板上に窒化物半導体単結晶薄膜を成長させる窒化
物半導体単結晶薄膜の成長方法において、前記基板表面
上の雰囲気圧力を約１０Ｔｏｒｒから数気圧の範囲に制
御し、この雰囲気圧力以上の圧力にある窒素を主成分と
するガスを放電領域を通過させて前記基板上に供給しな
がら前記窒化物半導体単結晶薄膜を成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は III族窒化物半導体
単結晶薄膜の新規な成長方法及び同薄膜の成長装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】窒化
物系半導体、主に窒化アルミ（ＡｌＮ）、窒化ガリュウ
ム（ＧａＮ）、窒化インジュウム（ＩｎＮ）及びこれら
の混晶の単結晶薄膜の化学気層成長法（以下ＭＯＣＶＤ
法と言う）による成長方法の従来の典型例は熱分解によ
るものである。 III族『元素』原材料ガスの典型例とし
ては例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジュウム（Ｔ
ＭＩ）等が用いられ、Ｖ族元素原材料ガスとしては例え
ばアンモニアガス（ＮＨ₃）が主に用いられ、これらの
原材料ガスのキャリアガスとしては水素（Ｈ₂）、窒素
（Ｎ₂）ガスが主に用いられている。

【０００３】この方法で発光ダイオードやレーザダイオ
ード等を作成する為の良質なデバイスグレードのＧａ
Ｎ、ＡｌＮまたはそれらの混晶の単結晶薄膜を実用的な
成長速度（数μｍ／時) で成長させるためには１０００
℃またはそれ以上の高い加熱温度を必要とする。

【０００４】またこの方法では、原材料ガスの供給比率
（Ｖ族元素原料ガス供給量／ III族元素原料ガス供給
量：以下Ｖ／ III比と言う）は通常数千倍から数万倍に
達し、極めて多量のＶ族元素原材料ガスであるアンモニ
ア（ＮＨ₃）を消費する。

【０００５】他方、ＩｎＮはＧａＮ、ＡｌＮに比べ、図
４（出典：T.Matsuoka J. of Crystal Growth, Vol.12
4, p433(1992)) に示すように、非常に高い窒素 (Ｎ₂)
の解離平衡蒸気圧をもつ。この図４から、ＩｎＮは５
００℃では、約０．４Ｔｏｒｒ、６００℃では約７０Ｔ
ｏｒｒ、７００℃では３０００Ｔｏｒｒ（約４気圧）も
の高い解離平衡蒸気圧をもつことが解る。

【０００６】ＩｎＮがこのように高温で極めて高い解離
平衡蒸気圧を有するため、良質なＧａＩｎＮ混晶薄膜形
成のためには、基板温度を８００℃程度に保ち、ＧａＮ
成長時より更に高いＶ／III 比とより高い窒素背圧 (大
気圧下) の下で、結晶の蒸発分を僅かに勝る程度の成長
を行う。実質僅か数ｎｍ／分と極めて低い成長速度の条
件が選ばれている。また、ＧａＩｎＮ混晶成長時には前
記したように、III 族元素原料ガスとしてトリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩ）とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を
用いるが、この両ガスの供給比に比べ結晶に取り込まれ
るＩｎの割合は非常に小さくなっているのが現状であ
る。

【０００７】これらの半導体単結晶薄膜を用いて緑色・
青色・紫外の発光ダイオード、レーザ等のデバイスを形
成するには、上記のような高温且つ極めて還元性の強い
雰囲気で単結晶薄膜を成長させている。この為、基板材
料の選択幅が大きく制限される。良好なエピタキシーの
為には格子定数や熱膨張係数の一致が基板材料の第１の
選択条件であり、レーザへの応用を考えるなら結晶の劈
開面をその共振反射面として利用できることが次の選択
条件である。しかしながら、現状では１０００℃以上の
温度に耐える高耐熱性や、高温で且つ多量のＮＨ₃を含
有する厳しい還元性雰囲気に耐える耐化学反応特性等の
副次的条件で基板材料を選択せざるを得ない。この為、
例えば格子定数の一致がよいとされるＮｄＧａＯ₃等は
上記のような高温且つ還元性の強い雰囲気では、この材
料の耐化学反応特性が不十分なため使用困難となってい
る。以上のことから、単結晶サファイアが最も通常に基
板として用いられている。格子定数がほぼ一致し、上記
のような高温且つ強い還元性の雰囲気にも耐える材料と
してＳｉＣが好ましいとされているが、この材料を大型
基板結晶として産業界に供給するだけの量産技術が未だ
確立されていないため、極めて高価であり且つ供給量が
制限されている即ち、高温・強い還元性の成長条件が基板の選択幅を厳
しく制限しているのが現状である。このため、この III
族窒化物半導体による最近のレーザの試作に於いても光
の共振反射面として基板材料の劈開面を使用したいとこ
ろであるが、良好な劈開面の無いサファイア基板を用い
る現状では研磨面等を使用せざるを得ない。このような
状況の下では、例え特性的に十分必要仕様を満足するレ
ーザが実現されたとしても、その製造コストは極めて高
価なものとなり、使用範囲が制限されざるを得ない。

【０００８】成長温度が高いことによる第２の困難点
は、ヒータや基板ホルダ等の部品材料の損耗が激しく、
頻繁な保守を必要とすることである。このことは保守費
用が嵩むことと同時に、結晶成長装置の実稼働時間を制
限する。他方これらの部品材料の損耗が激しいことはこ
れら部品材料の構成元素が一旦気化する事を意味してい
る。気層成長法による結晶成長の最中に結晶構成元素以
外の材料の元素が気化することは、即ちこれら気化した
元素が結晶中に取り込まれる可能性を示している。言い
替えればこれら損耗した部品材料の構成元素が結晶中に
オートドーピングされ、結晶の品質を低下させている可
能性が高いことを意味している。

【０００９】他方、結晶成長温度の低下を図るものとし
て基板上の熱分解機構に加え、原料ガスの補助的解離手
段を併用する方法が提案されている。その第１はプラズ
マによる原料ガスの励起法である。しかしながら、すで
に提案されているものはほぼ１０Ｔｏｒｒ程度以下の真
空圧力下、いわゆるグロー放電領域の圧力範囲のみであ
る。第２の方法として紫外線を基板面に照射する方法が
ある。この方法でも数ｍＴｏｒｒ以下で作動する減圧Ｃ
ＶＤ、または分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法に適用され
た例があるのみである。

【００１０】これら補助的励起手段を用いた成長法の共
通の短所として、成長中の結晶の分解解離圧以上の平衡
蒸気圧としての背圧を高く保持し得ないことにある。こ
れらIII族窒化物半導体、なかでもＩｎＮは上記のよう
な高い成長温度においては高い解離圧を有するため、こ
れを補償する活性な窒素雰囲気の高い背圧を必要とす
る。現状ではこの高い窒素背圧下で原料ガスの補助解離
手段を有効に利用することができていない。

【００１１】本発明は上記のような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものである。その目的とするところは、
結晶成長温度を低下させ、併せて結晶成長速度を増加さ
せること。Ｖ族元素原材料ガスであるアンモニアの必要
供給量を減少させること。基板の選択幅を拡大すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る窒化物半導体単結晶薄膜の成長方法で
は、 III族元素原料ガスと窒素元素を含有するＶ族元素
原料ガスを供給して、結晶成長室内の加熱された基板上
に窒化物半導体単結晶薄膜を成長させる窒化物半導体単
結晶薄膜の成長方法において、前記基板表面上の雰囲気
圧力を約１０Ｔｏｒｒから数気圧の範囲に制御し、この
雰囲気圧力以上の圧力にある窒素を主成分とするガスを
放電領域を通過させて前記基板上に供給しながら前記窒
化物半導体単結晶薄膜を成長させることを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る窒化物半導体結晶薄膜
の成長装置では、 III族元素原料ガスの供給手段、窒素
元素を含有するＶ族元素原料ガスの供給手段、結晶成長
室内の基板を加熱する基板加熱手段を有し、該基板上に
窒化物半導体単結晶薄膜を成長させる窒化物半導体単結
晶薄膜の成長装置において、前記基板表面上の雰囲気圧
力を約１０Ｔｏｒｒから数気圧の範囲に制御する手段を
有し、この雰囲気圧力以上の圧力にある窒素を主成分と
するガスが通過して前記基板上に供給される放電領域を
有することを特徴とする。

【００１４】グロー放電の真空領域より高い圧力の状
態、即ち数１０Ｔｏｒｒから大気圧と同等または数気圧
の範囲内で放電により励起された窒素の励起原子または
分子（以下窒素ラジカルと言う）を基板表面に供給す
る。また紫外光により基板表面を照射する。このような
高い圧力での放電は、通常アーク放電、及びコロナ放電
と呼ばれている異なった放電形態がある。

【００１５】結晶成長室外に設けた窒素供給配管の途中
にこのアーク放電領域を形成し、該放電により励起され
た窒素ラジカルを結晶成長面に供給する。また、結晶成
長室そのものを放電容器としてその内部に直接アーク放
電手段を設け、放電により形成された窒素ラジカルのみ
でなく、該放電により発光する紫外光により基板表面を
照射し該表面を活性化する。さらに、前記のような高い
圧力の状態にある結晶成長室内に紫外線ランプを設け、
該紫外線により結晶成長面を照射する。

【００１６】

【作用】前記した手段を講じることにより、高度に励起
された窒素ラジカルが高い雰囲気背圧として結晶成長面
を覆うことになる。この圧力は成長中の単結晶薄膜が成
長温度で有する解離圧を補償する。また、窒素ラジカル
及び紫外線は III族元素原料ガスの分解促進効果をも有
する。以上により前記した本発明の目的を達することが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面に基づき、本発明の実施
形態を説明する。

【００１８】−実施形態１− 図１に本発明の第１の実施形態の要部断面図を示す。１
は結晶成長室であり、外壁１ａによって結晶成長室１内
の圧力と雰囲気を所定の条件に保つ。２は円形の基板ホ
ルダでその上面に複数の基板２０が設置される。基板ホ
ルダ２は回転軸３により保持され、高速に回転できる。
４はヒータであり、基板ホルダ２を必要な結晶成長温度
に加熱する。５はIII 族元素原料ガス及びドーピングガ
スの導入管であり、この管５は回転する基板ホルダ２に
近い上部で横行し、この管５に設けられた多数の細口
（図示せず）より基板２ａ面に向かってIII 族元素原料
ガス及びドーピングガスを放出する。６は窒素元素を含
有するＮＨ₃などのＶ族元素原料ガスの導入管で、この
管６も基板ホルダ２に近い上部で横行し、その管６に設
けられた多数の細口から基板２ａ面に向かい窒素元素を
含有するＮＨ₃などのＶ族元素原料ガスを放出する。７
は第１のバリアガスの導入管であり、結晶成長室１の上
部外壁１ａに近い（基板ホルダ２から最も離れた）位置
で横行し、同様に管７に設けられた細口からＨ₂ガス及
び／又はＮ₂ガスを第１のバリアガスとして放出する。
８はＮ₂ガス導入管で前記第１のバリアガスの導入管７
に比べ基板ホルダ２に近い位置で横行し、管８に設けら
れた細口から基板ホルダ２に向かいＮ₂ガスを放出す
る。９はアーク放電励起部であり、放電を励起しない場
合は通常のＮ₂ガスが結晶成長室１に導かれる。アーク
放電励起部９にアーク放電を励起すると、該放電により
生成された窒素ラジカルが導入管８を通じて結晶成長室
１に導かれる。１０は結晶成長室１の外壁１ａに反応生
成物が付着することを防止するための第２のバリアガス
の導入管であり、結晶成長室１の外壁１ａの上部近くよ
りＨ₂ガス、Ｎ₂ガスまたはそれらの混合ガスを外壁１
ａに沿った層流として導入ガスを放出する。なお、ガス
導入管５、６、７、８、１０より導かれたガスはそれぞ
れ結晶成長室１内では層流となるような流出条件で制御
されている。１１は排気管で可変コンダクタンスバルブ
（図示せず）を介して排気ポンプ（図示せず）につなが
り、結晶成長室１に導入されたガスを加減して排気す
る。１２は圧力計で結晶成長室１内の圧力を計測し、前
記可変コンダクタンスバルブを制御する。

【００１９】図２は図１中のアーク放電励起部９の詳細
図である。２６は石英製の放電管外壁であり、Ｎ₂ガス
は導入口２１より放電領域２７を経由して出口２２より
図１の導入管８に導かれる。２３は放電のための第１の
電極、２４は第２の電極である。第１の電極２３と第２
の電極２４間は電流制限回路（図示せず）を介して高圧
発生電源（図示せず）に接続されている。２５は放電を
トリガーするための第３の電極であり、高圧を発生する
テスラーコイル（図示せず）に接続されている。この放
電領域２７は典型的には１ｋＶ・１Ａ、即ち１ｋＷ程度
で安定に放電する。結晶成長室１内の雰囲気圧力以上に
ある窒素を主成分とするガスをこの放電領域２７を通過
させると、窒素ガスはこの放電領域２７で励起され、系
の圧力差により、約１０Ｔｏｒｒから数気圧の範囲に保
持された結晶成長室１内の結晶成長面に自然供給され
る。

【００２０】以上の構成によるガスの流れを図１に基づ
いて説明すると、結晶成長室１の最も上流より第１のバ
リアガス１５、放電により励起された窒素ラジカル１
６、最も基板近傍で III族元素原料ガス１７及びＶ族元
素原料ガス１８がそれぞれ層流に近い状態で基板２０面
に向かって流れる。なお、第２のバリアガス１９は結晶
成長室１の外壁１ａに沿って同様に層流状態で流れてい
る。第１のバリアガス１５、第２のバリアガス１９は反
応生成物が外壁１ａに付着するのを防止する。

【００２１】第１のバリアガス１５、窒素ラジカル１
６、III 族元素原料ガス、Ｖ族元素原料ガス１８は上記
のように基板ホルダ２面に向かい層流状態で流れる。基
板ホルダ２が高速回転すると層流状態で流れてきた粘性
流の圧力範囲にある各ガスは、ガスの粘性により基板ホ
ルダ２面に吸引され、基板ホルダ２の中心より外周に向
かい基板表面に密着した流れ（図中矢印１００）とな
る。この際、管８より導かれ、III 族元素原料ガスと混
合された長寿命の窒素ラジカル１６が III族元素原料ガ
ス１７の分解を促進すると共に III族元素と反応するＶ
族窒素の有効な背圧として作用する。

【００２２】−実施形態２− 次に、第２の実施形態として、窒素ガスを励起させるた
めの放電領域４０を結晶成長室１内に直接設置した例を
図３に示す。第１の電極２３、第２の電極２４、第３の
電極２５は結晶成長室１内の層流条件を可能な限り乱さ
ぬ為、セルフサポートができることを考慮し、１ｍｍφ
の裸線により形成した。この放電領域４０を原料ガスの
横行放出管５、６より上流で、窒素ガス１６の横行放出
管８より下流側の領域に設けた。尚、図３に示す結晶成
長装置でも、管７からＨ₂ガス及び／又はＮ₂ガスが供
給され、管１０から第２のバリアガスが供給される。本
構成では、放電により励起された窒素ガス、水素ガス、
その混合ガスのラジカルのみならず、放電部４０の放電
により放出される紫外光による基板２０面の活性化をも
利用できる。

【００２３】本実施形態では、圧力と放電条件によりア
ーク放電またはコロナ放電の両放電形態のうち、より効
率よく安定に放電し、高効率でラジカルおよび放電によ
る紫外線を生成できる放電形態を選択して利用できる。

【００２４】−実施形態３− 第２の実施形態の放電領域４０の下流側で、原料ガスの
横行放出管５、６より上流に微細な金属線により形成さ
れた網目状のイオン捕集電極５０を設けた。放電領域４
０の放電により発生したイオンが基板２０面を照射して
悪影響を及ぼすような場合、この悪影響を取り去ること
が可能となる。

【００２５】

【実施例】

−実施例１− 図２のアーク放電励起領域２７を１ｋＷで放電できるよ
うに設定した状態では、導入管６からのＮＨ₃の供給を
停止しても、ＧａＮ、ＡｌＮ単結晶薄膜の成長が可能で
あった。また同様にＮＨ₃供給を停止した状態でもＧａ
ＩｎＮ混晶の成長が認められた。即ち、アーク放電励起
領域２７で活性化された窒素ラジカル１６はＶ族元素原
料ガスとして有効に作用し、ＮＨ₃に代替して使用でき
る。

【００２６】また、５００℃でＡｌＮのバッファー層を
２０ｎｍ形成後、９００℃でＧａＮの成長を試みた。Ｖ
属元素原料ガスとＮＨ₃も同時に供給したが、窒素ラジ
カル１６を供給すると、４μｍ／時でＧａＮ結晶が安定
に成長した。平滑な表面形状を有しており、室温でのそ
のフォトルミネッセンス（ＰＬ）は強く、ＧａＮのバン
ドギャップに相当するλ＝３６５ｎｍの鋭く細いピーク
を示した。このような良質結晶を通常より低い９００℃
の基板温度で成長できた。

【００２７】上記で作成したＧａＮ上に、基板温度８０
０℃でＩｎＧａＮの成長を試みた。Ｖ族元素原料ガスと
してＮＨ₃を供給し、窒素ラジカルを励起した場合とそ
うでない場合を比較した。窒素ラジカルの励起を行い、
２０ｎｍ／ｍｉｎの成長速度で形成させた結晶のＰＬは
バンドギャップに相当すると思われる細く鋭いピークの
みを示した。一方、窒素ラジカルの励起を行わないで成
長させた場合、バンドギャップ遷移に相当する細く鋭い
ピークのみを示すには５ｎｍ／ｍｉｎ以下の低い成長速
度のもののみであった。即ち、窒素ラジカルの励起によ
り通常より格段に早い成長速度で良質のＧａＩｎＮ混晶
を成長できた。

【００２８】また、窒素ラジカル１６を供給しながら成
長させたＩｎＧａＮのＰＬピークと窒素ラジカル１６を
供給せずに成長させたＩｎＧａＮのＰＬピーク波長を比
較した。窒素ラジカル１６の励起下で成長させた結晶で
は、窒素ラジカル１６の励起無しで成長したものに比べ
ＰＬピークは長波長に位置した。このことは解離蒸気圧
の高いＩｎＮを含むＧａＩｎＮ混晶成長に於いて窒素ラ
ジカル１６を用いると、相対的にＩｎが多量に混晶中に
取り込まれることを示している。

【００２９】上記のように通常の従来例より低温で良質
結晶の成長が可能となることは、基板加熱ヒータ４や基
板ホルダ２等の材料の損耗を減少させることが可能とな
ることを示している。

【００３０】−実施例２− 図３の放電領域４０を設置した位置に、放電電極２３、
２４に替えて小型重水素放電管を複数設置し、網目状電
極５０は撤去して紫外光により基板２０面を照射した。

【００３１】５００℃でＡｌＮバッファー層を２０ｎｍ
形成後、９００℃でＧａＮを２μｍ成長させ放電管点灯
による紫外光照射の有無による成長膜質を比較した。紫
外線照射下で成長させたＧａＮは室温でのバンドギャッ
プエネルギーに相当する鋭いＰＬピーク（λ＝３６５ｎ
ｍ）を示した。一方比較として紫外線を照射せずに成長
させた試料では、３６５ｎｍの発光を示さず長波長の幅
の広い発光のみを示した。

【００３２】なお、図３に示すように放電管設置位置周
辺のガス雰囲気は、下方に層流として流れるＮ₂、Ｈ₂
のみであり、 III族元素原料ガス、Ｖ族元素原料ガスは
ほとんど存在しない。この為、約１ヶ月間連続的に製膜
を実施したが、放電管（不図示）壁面にはほとんど付着
膜は認められなかった。即ち本発明によれば放電管壁面
に III−Ｖ族化合物による膜付着がほとんどなく、安定
に放電発光により基板２０表面を照射できることを確認
した。

【００３３】

【発明の効果】本発明の方法によれば、基板表面上の雰
囲気圧力を約１０Ｔｏｒｒから数気圧の範囲に制御し、
この雰囲気圧力以上の圧力にある窒素を主成分とするガ
スを放電領域を通過させて前記基板上に供給しながら前
記窒化物半導体単結晶薄膜を成長させることから、単結
晶薄膜の成長温度の低下、成長の促進、更にはＩｎＧａ
Ｎ混晶等の高解離圧を有する材料に対する解離抑制平衡
蒸気圧を増加させ、成長促進等の著しい効果を有する。
この結果として、基板選択の幅が増加する。従って、加
工が極めて困難であり、極めて高価で且つ供給が制限さ
れているＳｉＣのような材料を基板として用いなくても
よく、より結晶成長に適合し安価な基板選択の自由度を
大きく増加させる。従って格子定数の一致、熱膨張係数
の一致、更には劈開面を有効利用できる基板選択の可能
性を大きく増加させることができる。

【００３４】また、ＮＨ₃ガスの供給量を減少（Ｖ／ I
II比の減少）させても良質の単結晶薄膜を形成でき、材
料ガスコストを大きく減少させるばかりでなく、環境に
好ましくないＮＨ₃の大量廃棄とその処理コストを減少
させ得る。

【００３５】更には、高温加熱されるヒータ、基板ホル
ダ等の材料の損耗を著しく減少させ、これらの部品費、
同交換保守費、保守時間の低減、機器稼働時間率の向上
を図れる。

【００３６】また、上記した部品損耗の減少は、即ちこ
れら部品構成元素の単結晶薄膜中へのオートドーピング
が減少することを意味する。従って、従来より更に良質
な単結晶薄膜を成長させる潜在能力を有しているといえ
る。

【００３７】上記より、ＩｎＧａＮを用いたデバイスで
ある緑色・青色・紫外の発光ダイオードやレーザダイオ
ードを安価に供給する為に極めて有効な発明である。

【００３８】一方、本発明の装置では、基板表面上の雰
囲気圧力を約１０Ｔｏｒｒから数気圧の範囲に制御する
手段を有し、この雰囲気圧力以上の圧力にある窒素を主
成分とするガスが通過して前記基板上に供給される放電
領域を有することから、上述のような本発明の方法を実
施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。

【図２】図１のアーク放電励起部の詳細を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態、第３の実施形態の機
能要素部品の配置を示す図である。

【図４】結晶の解離平行蒸気圧を示す図である。

【符号の説明】

１：結晶成長室、２：基板ホルダ、３：基板ホルダ回転
軸、４：基板ヒータ、５： III族元素原料ガス及びドー
ピングガス導入管、６：Ｖ族元素原料ガス導入管、７：
第１のバリアガス導入管、８：窒素ガス導入管、９：ア
ーク放電励起部、１０：第２のバリアガス導入管、１
１：排気管、１２：圧力計、２０：基板、２３：第１の
放電電極、２４：第２の放電電極、２５：放電を開始す
る第３のトリガー電極、２７：アーク放電部、５０：網
目状電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 III族元素原料ガスと窒素元素を含有す
るＶ族元素原料ガスを供給して、結晶成長室内の加熱さ
れた基板上に窒化物半導体単結晶薄膜を成長させる窒化
物半導体単結晶薄膜の成長方法において、前記基板表面
上の雰囲気圧力を約１０Ｔｏｒｒから数気圧の範囲に制
御し、この雰囲気圧力以上の圧力にある窒素を主成分と
するガスを放電領域を通過させて前記基板上に供給しな
がら前記窒化物半導体単結晶薄膜を成長させることを特
徴とする窒化物半導体単結晶薄膜の成長方法。
【請求項２】請求項１に記載した窒化物半導体単結晶
薄膜の成長方法において、前記窒素を主成分とするガス
を前記結晶成長室の外に設けられた放電領域を通過させ
て前記結晶成長室内に導入することを特徴とする窒化物
半導体単結晶薄膜の成長方法。
【請求項３】請求項１に記載した窒化物半導体単結晶
薄膜の成長方法において、前記放電領域が前記結晶成長
室内に設けられていることを特徴とする窒化物半導体単
結晶薄膜の成長方法。
【請求項４】請求項３に記載した窒化物半導体単結晶
薄膜の成長方法において、前記放電が励起される領域と
基板との間に網目状電極が設置され、該網目状電極で放
電により発生したイオンが捕集されることを特徴とする
窒化物半導体単結晶薄膜の成長方法。
【請求項５】請求項１に記載した窒化物半導体単結晶
薄膜の製造方法において、前記結晶成長室内に設けた紫
外線ランプを照射しながら前記窒化物半導体単結晶膜を
成長させることを特徴とする窒化物半導体単結晶薄膜の
成長方法。
【請求項６】 III族元素原料ガスの供給手段、窒素元
素を含有するＶ族元素原料ガスの供給手段、結晶成長室
内の基板を加熱する基板加熱手段を有し、該基板上に窒
化物半導体単結晶薄膜を成長させる窒化物半導体単結晶
薄膜の成長装置において、前記基板表面上の雰囲気圧力
を約１０Ｔｏｒｒから数気圧の範囲に制御する手段を有
し、この雰囲気圧力以上の圧力にある窒素を主成分とす
るガスが通過して前記基板上に供給される放電領域を有
することを特徴とする窒化物半導体単結晶薄膜の成長装
置。
【請求項７】請求項６に記載した窒化物半導体単結晶
薄膜の成長装置において、前記『放電領域にガスの放電
を励起する手段を有し、このガスの放電を励起する手段
が主放電電極以外に放電開始を誘発する第３の電極を有
することを特徴とする窒化物半導体単結晶薄膜の成長装
置。