JPH10330199A

JPH10330199A - ＧａＮ単結晶の製造方法

Info

Publication number: JPH10330199A
Application number: JP8835098A
Authority: JP
Inventors: Akira Miyata; 章宮田; Yoji Seki; 洋二関
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】良質なＧａＮ単結晶膜を工業的に十分な成長
速度で育成することのできるＧａＮ単結晶の製造方法を
提供することを課題とする。【解決手段】耐熱性の容器内にＧａＡｓ単結晶基板と
砒素源とを配置し、かつ、当該容器内の空気を窒素を含
む気体で置換した後、その容器を所定の加熱炉内に設置
して、前記基板への砒素圧を適宜制御しながら、窒素を
含む気体の雰囲気下で加熱処理を施すことにより、当該
ＧａＡｓ単結晶基板上にＧａＮ単結晶を育成させるよう
にしたものであり、前記容器は、窒素ガスを外部から導
入可能な配管を備え、前記砒素源から発せられる砒素の
前記ＧａＡｓ単結晶基板上への導入および拡散を、前記
配管から前記容器に流入する窒素ガスを介して行なうよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶の構成元素
を他の元素で置換することにより、単結晶表面に異種の
単結晶膜を形成する技術に関し、特にＧａＡｓ単結晶基
板上にＧａＮ単結晶膜を育成するのに適用して有効な技
術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、蒸気圧の非常に高い窒素
（Ｎ）を構成元素として有する化合物半導体（例えばＧ
ａＮ等）については、ＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導
体のようにＬＥＣ（Liquid Encapsulated Czochralski
Method）法などの融液成長を行なうことが困難であるた
め単結晶が得られ難い。

【０００３】ところで、単結晶基板の構成元素の一部を
固相で置換することにより所望の単結晶基板を得る方法
では、蒸気圧の高い物質を蒸気圧の低い物質で置換し得
ることが報告されている。

【０００４】即ち、蒸気圧の高い物質を、基板の構成元
素より蒸気圧の低い物質で連続的に置換することにより
固相置換が行なわれる。

【０００５】例えば、ＺｎＳｅ基板を封入したアンプル
等の封管を加熱炉内に設置し、基板の構成元素である蒸
気圧の高いセレン（Ｓｅ）を蒸気圧の低いテルル（Ｔ
ｅ）で置換してＺｎＴｅ膜を形成する方法が報告されて
いる（L.A.Kosyachenko et.al.:Journal of Crystal Gr
owth 110(1991) P523-527)。

【０００６】しかしながら、置換反応が上記のように元
素間によるものである場合と違い、置換反応が原料気体
と固相である単結晶基板の化学反応を伴うような場合に
は、封管内における固相置換は、原料気体が高温下で容
易に分解し、しかも、その分解生成物が安定である場
合、置換反応が進む前に原料気体の分解が進行してしま
う。そのため、置換反応が進行せず、工業的に十分な速
度で所望の化合物を得ることができないという不都合が
あった。

【０００７】このような状態の解決策として、開管法に
より原料を連続的に供給する方法が報告されている（例
えば、川口等：第４３回応用物理学関係連合講演会１０
ｐ−ＺＧ−５Ｐ３０５（１９９６））。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この系で工業
的に十分な速度でＧａＮ膜を作製しようとすると８００
〜９００℃といった高温条件下における反応が必要であ
る。このような高温下ではＧａＡｓ単結晶基板からのＡ
ｓの解離速度が速くなるため、荒れた表面となり高品質
のＧａＮ単結晶膜を得ることができないという問題があ
った。

【０００９】一方、低温の条件下では、平坦な表面のＧ
ａＮ単結晶膜を生成可能であるが、低温での結晶成長で
あるため、成長速度が小さく、結晶性も悪いという難点
があった。

【００１０】また、基板面積が増加した場合には、育成
したＧａＮ単結晶膜の均一性が低下するという問題もあ
った。

【００１１】本発明は上述のような課題を解決すべく案
出されたものであり、固相置換によりＧａＮ単結晶膜を
得る方法において、良質なＧａＮ単結晶膜を工業的に十
分な成長速度で育成することのできるＧａＮ単結晶の製
造方法を提供することを目的とし、また他の発明の目的
は、基板面積が増加した場合でもＧａＮ単結晶膜の均一
性が低下することのないようにすることにある。

【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、本発明は、耐熱性の容器内にＧａＡｓ単結晶基板と
砒素源とを配置し、かつ、当該容器内の空気を窒素を含
む気体で置換して密閉した後、その容器を所定の加熱炉
内に設置して、前記基板への砒素圧を適宜制御しなが
ら、窒素を含む気体の雰囲気下で加熱処理を施すことに
より、当該ＧａＡｓ単結晶基板上にＧａＮ単結晶を育成
させるようにしたものである。ここで、前記窒素を含む
気体がＮＨ₃であるようにしてもよい。

【００１３】また、前記耐熱性の気密容器は、窒素ガス
を外部から導入可能な配管を備え、前記砒素源から発せ
られる砒素の前記ＧａＡｓ単結晶基板上への導入および
拡散を、前記配管から前記容器に流入する窒素ガスを介
して行なうようにすることもできる。

【００１４】さらに、前記配管として、前記容器内にお
いて前記ＧａＡｓ単結晶基板に対向して複数のガス噴出
口を備える多岐管を用いるとよい。

【００１５】また、前記配管の途中に、前記砒素源が配
置されるようにするとよく、さらに、前記配管の途中
に、前記砒素源の温度を調節するための加熱手段が設け
られるようにしてもよい。

【００１６】以下に、本発明者等が、本発明に到るまで
の考察内容及び研究経過について概説する。

【００１７】本発明者等の実験によれば、上述したよう
な開管法によるＧａＡｓ単結晶とＮＨ₃の反応の場合、
低温条件下における反応速度では、表面が平坦なＧａＮ
膜を得ることができるが、高温条件下の反応速度では、
ＧａＮ膜の表面が荒れてしまうことが分かった。

【００１８】このことは、高温ではＧａＡｓ単結晶から
のＡｓの解離速度に比べてＧａとＮＨ₃との反応速度が
遅く、表面反応律速になっていることを示しているもの
と考えられる。そして、この考察結果から、ＧａＡｓ単
結晶のＡｓの解離が速い場合に基板表面にＧａの不均一
な組織が発生して、ＧａＮ膜の表面を荒らしてしまうた
め、平坦な表面を得ることができなかったものと推測し
た。

【００１９】これらの考察結果に基づいて、本発明者等
は、ＧａＡｓ単結晶とＮＨ₃の反応をＡｓ圧下で行なう
ならば、高温条件下でのＧａＡｓ単結晶からのＡｓの解
離速度を抑えることができ、平坦でかつ高品質のＧａＮ
単結晶膜を形成することができるものと考えた。

【００２０】ここで、開管法の場合には、ＡｓＨ₃等の
危険なガスを取り扱うこととなり、工業生産上難しい面
があり、製造コストも嵩むという難点がある。そこで、
封管法によるＧａＮ膜形成法について研究を重ねた結
果、本発明を完成したものである。

【００２１】なお、上述の通り本発明によれば、耐熱性
の容器内にＧａＡｓ単結晶基板と砒素源とを配置し、か
つ、当該容器内の空気を窒素を含む気体で置換して密閉
した後、その容器を所定の加熱炉内に設置して、前記基
板への砒素圧を適宜制御しながら、窒素を含む気体の雰
囲気下で加熱処理を施すことにより、当該ＧａＡｓ単結
晶基板上にＧａＮ単結晶を育成させることによって、基
板からのＡｓの解離を防止するという所期の目的を達成
することはできるが、閉管内の対流等により、基板上の
Ｇａと窒素を含む気体としてのＮＨ₃ガスが反応し難い
ため、形成されたＧａＮ膜は基板上での均一性が未だ不
十分で、ＥＰＤもやや高い場合があった。

【００２２】そこで、本出願に係る他の発明では、上述
の通り、耐熱性の容器が窒素ガスを外部から導入可能な
配管を備え、前記砒素源から発せられる砒素の前記Ｇａ
Ａｓ単結晶基板上への導入および拡散を、前記配管から
前記容器に流入する窒素ガスを介して行なうようにし、
さらに、前記配管として、前記ＧａＡｓ単結晶基板に対
向して複数のガス噴出口を備える多岐管を用いるように
した。

【００２３】これにより、多岐管のガス噴出口から噴出
される窒素ガスによって砒素（Ａｓ）を基板上に均等に
供給することが可能となり、基板上のＧａと窒素を含む
気体としてのＮＨ₃ガスとの反応を起こし易くして、よ
り良質のＧａＮ単結晶を成長させることが可能となる。

【００２４】なお、多岐管から流出される混合ガス（Ｎ
₂＋Ａｓ）は、基板上方の窒素を含む気体としてのＮＨ₃
ガスを基板に対して押圧し、かつ、当該ガスを基板上に
均一に流す役割を果たす。これにより、基板上のＧａと
窒素を含む気体としてのＮＨ₃ガスの反応が促進され、
ＧａＡｓ単結晶基板上に均一なＧａＮ単結晶膜を成長さ
せることができるものと推察される。

【００２５】また、加熱処理温度において、上記砒素圧
（Ａｓ蒸気圧）は、ＧａＡｓ単結晶表面のＡｓ／（Ｇａ
＋Ａｓ）の組成が０．４９９７０〜０．５００３０とな
るように制御することが望ましい。

【００２６】また、窒素を含む気体としては、アンモニ
ア（ＮＨ₃），ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄），モノメチルヒド
ラジンやジメチルヒドラジン等を用いることができる
が、特にＮＨ₃が安価で取り扱いが容易であるので好ま
しい。

【００２７】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）ここで、本発明の第１の実施形態に
ついて図１を参照して説明する。

【００２８】図１は、本発明に係るＧａＮ単結晶の製造
方法を実施可能なＧａＮ単結晶の結晶成長装置Ｒ１の一
例を示す概略図である。

【００２９】図１において、符号１は耐熱性容器として
の石英アンプルであり、この容器１内の所定位置には、
ＧａＡｓ単結晶２と砒素源３が設置されるようになって
いる。そして、この容器１は、加熱炉４に設置される。

【００３０】加熱炉４は、ＧａＡｓ単結晶２を加熱する
ための円筒状のヒータ４ａと、砒素源３を加熱するため
の円筒状のヒータ４ｂとを備えており、各ヒータ４ａ，
４ｂはそれぞれ独立に温度制御できるようになってい
る。

【００３１】ＧａＮ単結晶の結晶成長装置Ｒ１の構成は
概略上記の通りであり、次に当該結晶成長装置Ｒ１によ
りＧａＮの単結晶を成長させる工程を簡単に説明する。

【００３２】結晶育成にあたって、まず、耐熱性容器１
内の所定位置に、ＧａＡｓ単結晶２と砒素源３を置く。
なお、砒素源３としては、単体Ａｓを用いることができ
る。

【００３３】次いで、容器１を図示しない真空ポンプ等
によって一旦真空排気し、窒素を含む気体を所定圧で封
入した後に密閉する。

【００３４】なお、窒素を含む気体としては、アンモニ
ア（ＮＨ₃），ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄），モノメチルヒド
ラジンやジメチルヒドラジン等を用いることができ、特
にＮＨ₃が安価で取り扱いが容易であるので好ましい。

【００３５】そして、その耐熱性容器１を加熱炉４内の
所定位置に設置し、ヒータ４ａの出力を調整してＧａＡ
ｓ単結晶２を所定の温度となるように加熱する。また、
同時にヒータ４ｂの出力を調整して砒素源３を加熱し、
耐熱性容器１内の砒素圧が所定の圧力となるようにす
る。

【００３６】なお、上記砒素圧は、ＧａＡｓ単結晶２の
熱処理温度において、ＧａＡｓ単結晶２表面のＡｓ／
（Ｇａ＋Ａｓ）の組成が、０．４９９７０〜０．５００
３０となるように制御することが望ましい。

【００３７】また、ＧａＡｓ単結晶２の熱処理温度は、
６５０〜９００℃の範囲とされる。このような条件下で
ＧａＡｓ単結晶２を熱処理することにより、ＧａＡｓ単
結晶２表面からのＡｓの過剰な解離を抑制することがで
き、ＧａＡｓ単結晶２の表面に均一でＧａリッチなＧａ
Ａｓ層を形成することができる。

【００３８】したがって、このＧａリッチなＧａＡｓ層
と窒素を含む気体（例えばＮＨ₃ガス）とが所定の砒素
圧下で反応するため、均一なＧａＮ単結晶膜５を得るこ
とができる。

【００３９】そして、ＧａＡｓ単結晶２表面上のＧａＮ
単結晶膜５が所望の膜厚となるまで所定温度にて所定時
間保持した後、所定温度まで冷却し、耐熱性容器１から
ＧａＡｓ単結晶２を取り出す。

【００４０】これにより、表面に均一で高品質のＧａＮ
単結晶膜５を成長させたＧａＡｓ単結晶基板を得ること
ができる。

【００４１】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について図２を参照して説明する。

【００４２】図２は、本発明に係るＧａＮ単結晶の製造
方法を実施可能な他のＧａＮ単結晶の結晶成長装置Ｒ２
の一例を示す概略図である。

【００４３】図２において、符号１０は耐熱性容器とし
ての石英アンプルであり、一側面（図上は右側面）には
耐熱性容器１０内にＮ₂ガスおよびＮＨ₃ガスを導入する
ガス導入管１１，１２が設けられている。なお、ガス導
入管１２を介して耐熱性容器１０内に導入されるＮＨ₃
ガスは、成長させるＧａＮ単結晶膜の窒素源となる。

【００４４】また、耐熱性容器１０内の所定位置にはＧ
ａＡｓ単結晶２が設置されるようになっている。

【００４５】耐熱性容器１０の下方の所定位置には、容
器１０内にＮ₂ガスを導入するガス導入管１３が接続さ
れ、そのガス導入管１３は、耐熱性容器１０内に延設さ
れる多岐管１４と連結されている。

【００４６】耐熱性容器１０内におけるガス導入管１３
と多岐管１４の接続部には、砒素源設置部としての金属
容器１５が設けられ、この金属容器１５内には単体Ａｓ
等の砒素源３が収容されている。

【００４７】また、ガス導入管１３の耐熱性容器１０近
傍位置には、砒素源３を加熱するための円筒状ヒータ１
６が設けられている。

【００４８】耐熱性容器１０内に延設された多岐管１４
の端部に形成される複数の分岐管１４ａ，１４ａ・・・
は、各ガス噴出口１４ｂ，１４ｂ・・・が前記ＧａＡｓ
単結晶２の表面に対向するように設置されている。

【００４９】また、耐熱性容器１０の外部にはＧａＡｓ
単結晶２を加熱する加熱炉を構成する円筒状のヒータ１
７が設けられている。

【００５０】ＧａＮ単結晶の結晶成長装置Ｒ２の概略構
成は上記の通りであり、次に当該結晶成長装置Ｒ２によ
りＧａＮの単結晶を成長させる工程を簡単に説明する。

【００５１】結晶育成を行なうにあたって、まず、耐熱
性容器１０内の所定位置に、ＧａＡｓ単結晶２を設置す
る。なお、砒素源３は金属容器１５内に予め収容されて
いる。

【００５２】次いで、耐熱性容器１０を図示しない真空
ポンプ等によって一旦真空排気し、ガス導入管１１，１
２を介して窒素を含む気体を所定圧で封入した後、各ガ
ス導入管１１，１２，１３のバルブを閉じるなどして耐
熱性容器１０を密閉状態とする。

【００５３】なお、本実施形態では窒素を含む気体とし
て安価で取り扱いが容易なアンモニア（ＮＨ₃）を用い
たが、ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄），モノメチルヒドラジンや
ジメチルヒドラジン等を用いることもできる。

【００５４】そして、その耐熱性容器１０を加熱炉とし
てのヒータ１７の所定位置に設置し、ヒータ１７の出力
を調整してＧａＡｓ単結晶２を所定の温度となるように
加熱する。

【００５５】また、同時にヒータ１６の出力を調整して
砒素源３を加熱すると共に、ガス導入管１３を介して所
定流量でＮ₂ガスの供給を開始する。

【００５６】これにより、砒素源３から蒸散したＡｓガ
スは、ガス導入管１３を介して流入するＮ₂ガスと混合
されて、混合ガス（Ｎ₂＋Ａｓ）となる。

【００５７】そして、この混合ガスは、多岐管１４を介
して耐熱性容器１０内へ導入され、その分岐管１４ａ，
１４ａ・・・のガス噴出口１４ｂ，１４ｂ・・・からＧ
ａＡｓ単結晶２の表面に向けて流出される。

【００５８】なお、この際に、ガス導入管１３からのＮ
2ガスの流量調節や、ヒータ１６の出力の調整によっ
て、ＧａＡｓ単結晶２の熱処理温度における砒素圧は、
ＧａＡｓ単結晶２表面のＡｓ／（Ｇａ＋Ａｓ）の組成
が、０．４９９７０〜０．５００３０となるように制御
される。

【００５９】また、ＧａＡｓ単結晶２の熱処理温度は、
６５０〜９００℃の範囲とされる。このような条件下で
ＧａＡｓ単結晶２を熱処理することにより、ＧａＡｓ単
結晶２表面からのＡｓの過剰な解離を抑制することがで
き、ＧａＡｓ単結晶２の表面に均一でＧａリッチなＧａ
Ａｓ層を形成することができる。

【００６０】したがって、このＧａリッチなＧａＡｓ層
と窒素を含む気体（例えばＮＨ₃ガス）とが所定の砒素
圧下で反応するため、均一なＧａＮ単結晶膜１８を得る
ことができる。

【００６１】そして、ＧａＡｓ単結晶２表面上のＧａＮ
単結晶膜１８が所望の膜厚となるまで所定温度にて所定
時間保持した後、所定温度まで冷却し、耐熱性容器１０
からＧａＡｓ単結晶２を取り出す。

【００６２】これにより、表面により均一で高品質のＧ
ａＮ単結晶膜１８を成長させた高品質のＧａＡｓ単結晶
基板を得ることができる。

【００６３】

【実施例】以下に、上記第１の実施形態および第２の実
施形態に基づく具体的な実施例を掲げて、本発明の特徴
をより明らかにする。

【００６４】なお、以下の各実施例は本発明の例示に過
ぎず、これらの実施例により本発明が何等の制限を受け
るものでないことはいうまでもない。

【００６５】（実施例１）上記第１の実施形態におい
て、ＧａＡｓ単結晶基板２と砒素源３としての単体Ａｓ
を石英アンプル１内の所定位置に設置し、石英アンプル
１内を真空とした後、ＮＨ₃を圧力が０．２６ａｔｍと
なるように封入し、石英アンプル１を封止した。

【００６６】そして、ヒータ４ａ，４ｂを制御し、Ｇａ
Ａｓ単結晶基板２の温度が８５０℃、単体Ａｓの温度が
６１５℃となるように加熱した。

【００６７】この時、石英アンプル１内の砒素圧は約１
ａｔｍ、ＧａＡｓ単結晶基板２表面のＡｓ／（Ｇａ＋Ａ
ｓ）の組成が、約０．５００００となるように制御し
た。

【００６８】この状態で５時間保持した後、石英アンプ
ル１を冷却して、ＧａＡｓ単結晶基板２を取り出した。

【００６９】この結果、ＧａＡｓ単結晶基板２上に約５
００Åの均一な厚さのＧａＮ単結晶膜５を形成すること
ができた。このＧａＮ単結晶膜５を電子線回折測定した
ところ立方晶であることが確認された。

【００７０】（比較例１）砒素源３として単体Ａｓを用
いない以外は、上記実施例１と同様の条件下でＧａＮ単
結晶膜の形成を試みた。

【００７１】その結果、ＧａＡｓ単結晶基板２が分解し
てしまうためＧａＮ単結晶膜を得ることはできなかっ
た。

【００７２】（実施例２）上記第２の実施形態におい
て、ＧａＡｓ単結晶基板２と砒素源３としての単体Ａｓ
を石英アンプル１０内の所定位置に設置し、石英アンプ
ル１０内を真空とした後、ガス導入管１２を介してＮＨ
₃を圧力が０．２ａｔｍとなるように封入し、石英アン
プル１０を封止した。

【００７３】そして、ヒータ１６，１７をそれぞれ制御
し、ＧａＡｓ単結晶基板２の温度が８５０℃、単体Ａｓ
の温度が６１５℃となるように加熱した。

【００７４】この時、ガス導入管１３からのＮ₂ガスの
流量調節や、ヒータ１６の出力の調整によって、石英ア
ンプル１０内の砒素圧は約１ａｔｍ、ＧａＡｓ単結晶基
板２表面のＡｓ／（Ｇａ＋Ａｓ）の組成が、約０．５０
０００となるように制御した。

【００７５】なお、ＧａＡｓ単結晶基板２は、直径２イ
ンチと３インチの二種類を用いて、同一条件下で実験を
行なった。

【００７６】そして、上記の状態で５時間保持した後、
石英アンプル１０を冷却して、ＧａＡｓ単結晶基板２を
取り出した。

【００７７】この結果、２インチと３インチのどちらの
ＧａＡｓ単結晶基板２上にも、約５００Åの均一な厚さ
のＧａＮ単結晶膜１８を形成することができた。このＧ
ａＮ単結晶膜１８を電子線回折測定したところ立方晶で
あることが確認された。

【００７８】（比較例２）砒素源３として単体Ａｓを用
いない以外は、上記実施例２と同様の条件下でＧａＮ単
結晶膜の形成を試みた。

【００７９】その結果、使用基板の如何に関わらず、Ｇ
ａＡｓ単結晶基板２からＡｓが解離するためＧａＮ単結
晶膜を得ることはできなかった。

【００８０】（比較例３）砒素源３を覆う金属容器１５
およびガス導入管１３，多岐管１４を用いない以外は、
上記実施例２と同様の条件下でＧａＮ単結晶膜の形成を
試みた。

【００８１】その結果、直径２インチのＧａＡｓ単結晶
基板においては、平坦でかつ基板表面に対して均一な高
品質の厚さ約５００ÅのＧａＮ単結晶膜を形成できた。

【００８２】しかし、直径３インチのＧａＡｓ単結晶基
板では、基板全体としては平坦性、膜厚の均一性につい
て基板位置によりばらつきが見られた。

【００８３】このように、実施例２と比較例２，比較例
３の対比からも明らかなように、本発明に係る実施例２
によれば、ＧａＡｓ単結晶基板が直径２インチから直径
３インチへと大きくなった場合、即ち基板面積が増加し
た場合であってもＧａＮ単結晶膜の均一性が低下するこ
とを有効に防止することができる。

【００８４】

【発明の効果】本発明は、耐熱性容器内にＧａＡｓ単結
晶基板と砒素源とを配置し、かつ、当該耐熱性の容器内
の空気を窒素を含む気体で置換した後、その容器を所定
の加熱炉内に設置して、前記基板への砒素圧を適宜制御
しながら、窒素を含む気体の雰囲気下で加熱処理を施す
ことにより、当該ＧａＡｓ単結晶基板上にＧａＮ単結晶
を育成させるようにしたので、平坦でかつ高品質なＧａ
Ｎ単結晶膜を形成することができるという効果がある。

【００８５】また、本願に係る他の発明によれば、前記
耐熱性の容器は、窒素ガスを外部から導入可能な配管を
備え、前記砒素源から発せられる砒素の前記ＧａＡｓ単
結晶基板上への導入および拡散を、前記配管から前記容
器に流入する窒素ガスを介して行なうようにしたので、
ＧａＡｓ単結晶基板が直径２インチから直径３インチ程
度へと大きくなった場合、即ち基板面積が増加した場合
であってもＧａＮ単結晶膜の均一性が低下することを有
効に防止することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＧａＮ単結晶の製造方法を実施可
能なＧａＮ単結晶の結晶成長装置Ｒ１の一例を示す概略
図である。

【図２】本発明に係るＧａＮ単結晶の製造方法を実施可
能な他のＧａＮ単結晶の結晶成長装置Ｒ２の一例を示す
概略図である。

【符号の説明】

Ｒ１ＧａＮ単結晶の結晶成長装置１耐熱性容器（石英アンプル）２ＧａＡｓ単結晶基板３砒素源４加熱炉４ａ，４ｂヒータ５ＧａＮ単結晶Ｒ２ＧａＮ単結晶の結晶成長装置１０耐熱性容器（石英アンプル）１１ガス導入管１２ガス導入管１３ガス導入管１４多岐管１５金属容器１６ヒータ１７ヒータ１８ＧａＮ単結晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱性の容器内にＧａＡｓ単結晶基板と砒
素源とを配置し、かつ、当該容器内の空気を窒素を含む
気体で置換して密閉した後、その容器を所定の加熱炉内
に設置して、前記基板への砒素圧を適宜制御しながら、
窒素を含む気体の雰囲気下で加熱処理を施すことによ
り、当該ＧａＡｓ単結晶基板上にＧａＮ単結晶を育成さ
せることを特徴とするＧａＮ単結晶の製造方法。
【請求項２】前記窒素を含む気体が、ＮＨ₃であること
を特徴とする請求項１記載のＧａＮ単結晶の製造方法。
【請求項３】前記耐熱性の容器は、窒素ガスを外部から
導入可能な配管を備え、前記砒素源から発せられる砒素
の前記ＧａＡｓ単結晶基板上への導入および拡散を、前
記配管から前記容器内に流入する窒素ガスを介して行な
うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＧ
ａＮ単結晶の製造方法。
【請求項４】前記配管として、前記容器内において前記
ＧａＡｓ単結晶基板に対向して複数のガス噴出口を備え
る多岐管を用いることを特徴とする請求項３記載のＧａ
Ｎ単結晶の製造方法。
【請求項５】前記配管の途中に、前記砒素源が配置され
ることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のＧ
ａＮ単結晶の製造方法。
【請求項６】前記配管の途中に、前記砒素源の温度を調
節するための加熱手段が設けられていることを特徴とす
る請求項５記載のＧａＮ単結晶の製造方法。