TW200403361A

TW200403361A - Method for producing Group III element nitride single crystal and Group III element nitride transparent single crystal prepared thereby

Info

Publication number: TW200403361A
Application number: TW092120632A
Authority: TW
Inventors: Masashi Yoshimura; Yusuke Mori; Tomoya Iwahashi; Fumio Kawamura; Kunimichi Omae
Original assignee: Osaka Ind Promotion Org
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2004-03-01
Also published as: KR100989507B1; JPWO2004013385A1; CN1327044C; EP1548160A1; US7507292B2; EP1548160A4; WO2004013385A1; KR20050030644A; CN1671892A; TWI322202B; JP4001170B2; US20060051942A1; AU2003246117A1

Description

200403361 玫、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於111族元素氮化物的單結晶之製造方法【先前技術】 111族元素氮化物的半導體，被使用於，例如，異質接合南速電子元件與光電子元件（半導體雷射、發光二極體、感應器等）領域，尤其是氮化鎵（GaN)特別受到矚目。過去’為了得到氮化鎵的單結晶，係使鎵與氮氣直接進行反應來製得（J.Phys.Chem.Solids，1 995，56，639)。然而此％合’須 1300〜1600 C，8000〜17000atm(約 800'約 1 700MPa)的超高溫高壓。為了解決此問題，而有在鈉（Na) 助炼劑中進行氮化鎵單結晶的成長之技術（以下，稱為r Na助熔劑法」）的開發（例如，美國專利公報第5868837號 )。使用此方法，加熱溫度可大幅下降至6 〇 ~ 8 〇〇〇c，且壓力亦可降低至約50atm(約5MPa)的程度。然而，用此方法得到的單結晶會黑化，於品質上有問題。又，此方法與直接合成的場合相比，雖說溫度及壓力可大幅降低，惟，條件嚴苛，尤其是壓力之再降低是所企盼的。再者，於習知的技術中，並無法製得透明且差排密度低且為高品質、並為塊狀的大的氮化鎵之單結晶，並且產率差。亦即，於習知的技術中，由於成長速度相當慢，為例如數小時的程度’故即使成長1 〇〇〇小時也不過只能得到數毫米程度的 200403361 氮化鎵，迄今經報告之氮化鎵單結晶之最大者，其最大徑也不過lcm程度，這樣的狀況下，氮化鎵的實用化仍有其困難。例如’雖曾有使氮化鋰（Li3N)與鎵反應以生成氮化叙單結晶的方法被提出（journal 〇f Crystal Growth 247(2003) 275〜278)，惟，得到之結晶大小為丨〜4mm的程度。此等問題’不僅限於氮化鎵，於其他的丨π族元素氮化物的半導體亦同。【發明内容】本發明’係有鑑於上述之情況而提出者，其目的在於提供可在良好的產率下製得透明且差排密度低且為高品質、並為塊狀的大的氮化鎵之單結晶的製造方法。為達成前述目的，本發明之第i製造方法為一種ΠΙ 族元素氮化物單結晶之製造方法，其係在鈉（Na)和選自鹼金屬（Na除外）及鹼土金屬中至少一者而組成的混合助熔劑 (Flux)中，使得選自鎵（Ga)、鋁（A1)及銦（In)所構成群中至少1種的III族元素與氮（N)進行反應，來生成ΙΠ族元素氮化物單結晶。如此般，在鈉（Na)和擇自鹼金屬（Na除外）及鹼土金屬中至少一者而組成的混合助熔劑中，使鎵等之丨〗〗族元素氮化物與氮進行反應，則可製得差排密度低且為高品質、並為大的塊狀的氮化鎵之單結晶。而且，反應時的壓力可較過去者減低。又，於前述的美國專利中，雖記述有使用鈉的單獨助熔劑與作為觸媒之鹼土金屬，惟，前述第丨製 200403361 造方法’係鈉和鹼金屬（Na除外）及鹼土金屬中至少一者的此口助溶劑’驗土金屬並非作為觸媒而使用。此點乃前述第1製造方法與前述美國專利之重大差異處，因為此相異處’藉由此製造方法，可得到高品質、並為大的透明塊狀的1Π族元素氮化物之單結晶。本發明之第2製造方法，係在鹼金屬及鹼土金屬中至夕一者的金屬助熔劑中，使選自鎵（Ga)、鋁（A1)及銦（In) 所構成群中至少1種的Ιπ族元素與氮“彡進行反應來生成 1 π私το素氮化物單結晶；其中，預先準備丨丨丨族元素氮化物，使其與該金屬助熔劑接觸，而以該丨丨I族元素氮化物為核生成新的I Π族元素氮化物單結晶。藉由此方法，亦可製造高品質、並為大的塊狀透明的 111無元素氮化物之單結晶。而且，其反應條件可較習用者更穩定。而I，此製造方法的最重要的特徵在於可快速地製這大尺寸的單結晶。亦即，於此方法中，只要使作為核之111族元素氮化物儘量的大，則可快速得到大的！ J J 無凡素亂化物之單結晶。例如，若核使用薄膜狀氮化錄，則與此相同的面積之氮化鎵單結晶會沿厚度方向成長，故，例如，若使用最大徑為5cm的前述薄膜，使與此相同面積的氮化鎵單結晶沿厚度方向成長數“至數mm，則可得到相當大的塊狀氮化鎵。此情形，於其他的丨丨丨族元素氮化物亦同。【實施方式】 200403361 用以實施發明之最佳形態以下，就本發明舉例進一步詳細地加以說明。本發明中，III族元素為鎵（Ga)、鋁（A1)、銦（111)， -中乂鎵為佳。又，11J族元素氮化物單結晶以氮化鎵 (㈣單結晶為佳。以下所示之條件，雖特別是用以製造氮化鎵單結晶之較佳者，惟亦同樣地適用於其他的川族元素氮化物單結晶的製造。本發明之第1製造方法中，鹼金屬為鋰(Li)、鉀⑴、蜘⑽、鉋as)及紡(Fr)，鹼土金屬為輸)、锶(sr)、類⑽及鐵（Ra)e此等可單獨使用，亦可至少2種併用。其中，以U、Ca、K、Rb、CS為佳，更佳者為u及Ca。鹼金屬（Na除外）及驗土金屬#添加比例（莫耳％)對納㈤）和驗金屬（Na除外）及驗土金屬的合計宜為例如q.卜99莫耳%的乾圍’而以〇.卜5〇莫耳%的範圍為佳，以〇.卜扣莫 ^ %的範圍更佳’尤以〇. U莫耳％的範圍為特佳。又，於單獨使用鈣(Ca)的場合，鈣(Ca)對鈉(Na)與鈣(ca)的合計之比例（莫爾％)宜為例如〇.卜99莫耳％的範圍，而以 0.卜50莫耳%的範圍為佳’以〇.卜35莫耳%的範圍更佳， U 〇·1〜30莫耳％的範圍為特佳。又’納（Na)對録（⑻與納（Na)的合計之比例（莫耳％)宜為例如〇.卜99. 9莫耳％的範 ::而以30’莫耳%的範圍為佳，以6〇，莫耳%的範圍鎵：鈉：鈣之莫耳比以3,7: 9.75: 〇.25或27: 51 • 22為特佳，惟，本發明並非限定於此等。本《明之第1製造方法中，前述熔融的條件為例如溫 200403361 100〜1 500°C、壓力 loop 9nru iuuPa〜200MPa，而以溫度 300〜1200 、壓力 0· OIMPa〜50MPa 土丄、 M^a為佳，尤以溫度500〜110(TC、壓度 °C 力0· IMPa〜6MPa更佳。本^明之第1製造方法中，前述含有氮(N)之氣體為例如氮（N2)氣體、氨（NH3)氣體等，此等亦可混合使用，混合比例並無限制4其是使用氨氣體由於可減低反應壓力，是較佳者。本發明之第1製造方法中，亦可與後述之第2製造方法組合使用。亦即，亦可預先準備氮化鎵等之ΙΠ族元素氮化物，使其與該混合助熔劑接觸，以該丨丨〗族元素氮化物為核來生成新的III族元素氮化物單結晶。此場合的條件等，係與後述之第2製造方法相同。則述弟1製造方法中之前述混合助、熔劑中，亦可存在有欲摻雜的雜質。如此，則可製造含有雜質之氮化鎵單結晶。前述之雜質，為碳（C)、氧（〇)、矽（Si)、氧化鋁（Α卜 203)、銦（In)、|呂（A1)、氮化銦（InN)、氧化碎（si2〇3)、氧化銦（In203)、鋅（Zn)、鎂（Mg)、氧化鋅（Zn〇)、氧化鎂 (MgO)及鍺（Ge)等。本發明之第1製造方法，可使用例如圖1所示之裝置來實施。如圖1 (A)所示般，此裝置具有氣體鋼瓶1、電爐 4、與配置於電爐4中的耐壓耐熱容器3。於氣體鋼瓶}連接有配管21，於此配管21，配置有壓力調節器5及壓力調節閥2 5，又於中途裝設有洩漏管，於其前端則配置有浪漏閥24。配管21與配管22相連，配管22與配管23相連， 200403361 配管23則進入到電爐4中與对屋财熱容器3連接著。又，如圖UB)所示般，於耐壓耐熱容器3 _，配置有坩堝6，於其中放5著鎵及納、與擇自驗金屬（Na除外）及驗土金属之任一者或兩者。作為前述坩堝可使用例如βΝ坩堝。使用此裝置之ΠΙ族元素氮化物的單結晶之製造，可用例如下述的做法進行。首先，將鎵等ΠΙ族元素、納、鈣等之材料置入掛禍6中，將其配置於耐屢耐熱容器3内將此耐麼耐熱容器3，在與配管23的前端部連接的狀能 I’配置到電爐4心在此狀態下，自氣體鋼瓶以祕官（2卜22、23)將含有氮之氣體送到耐麼並同時以電爐4進行加熱。财壓财熱容器3、、内；;3力内經由昼力調節器5進行調節。並且，藉由—料間之加執、加，’使前述材料熔融而使氮化鎵⑴族元素氮化物的單結晶進行成長。然後，將得到之單結晶自㈣取出。其次，如前述般，本發明之第2製造方法，係在驗金屬及驗土金屬中至少-者的金屬助溶劑中，使選自録（㈤、紹（AU及銦（Ιη)所構成群中至少1種的ιπ族元辛盘氮 ⑻進行反應，來生成UI族元素氮化物單結晶；其中…，、預先準備III族元素氮化物，使其與該助熔劑接觸，以該 ⑴族S素氮化物為核進行新的⑴族元素氮化物單之成長。作為核之III族元素氮化物，可為單結晶、多結晶及非晶質（綱rphGUS)之任_者，而以單結晶或非日日日質為佳。又’核的形態’並無特別限制’以例如基板或薄膜的形態 12 200403361 為佳。此薄膜，可為形成於基板上者。作為基板的材質，可為例如：非晶質氮化鎵（GaN)、非晶質氮化鋁（A1N)、藍寶石、矽（Si)、砷化鎵（GaAs)、氮化鎵（GaN)、氮化鋁 (A1N)、碳化矽（Sic)、氮化硼（BN)、氧化鋰鎵（LiGa〇2)、硼化鍅（ZrB2)、氧化鋅（Zn0)、各種玻璃 '各種金屬、磷化硼（BP)、M〇S2、LaA103、NbN、MnFe204、ZnFe204、ZrN、

TiN、磷化鎵（GaP)、MgA12〇4、NdGa〇3、UAi〇2、、Ca8La2(P04)602等。薄膜狀的核之厚度，並無特別限制 ’宜為例如G.GGG5〜l〇()〇叫„的範圍，而以Q謝㈤刚 ”的範圍為佳’尤以〇·〇卜5〇〇〇"m的範圍更佳。薄膜狀的核，可藉由例如有機金屬氣相成長法⑽CVD法）、鹵素氣相生成法（隨法）、分子束蟲晶法（舰法）等形成於基板上。又’在基板上形成氮化鎵薄膜者，有市售者，故可使用市售品。又，如前述般，亦可用基板作為核。前述薄膜或基板的最大徑，宜為2cm以上，而卩^以上為佳，以4Cm以上更佳，尤卩5cm以上為特佳，愈大愈佳，盆上限並無限定。又，由於塊狀化合物半導體的規格為卜寸，二尤：觀點考量’前述最大徑的大小以^為佳，， ,c 為例如2〜5cm，而以3〜5Cm為佳，以 “cm更佳’尤以5cm為最適。又，前前述薄膜或基板的表面的外工係私之最長的線之長度。*點與其他的點之連結線於此製造方法中’藉由前述助炫劑，會有昇之前預先準備的氫化 /又上今I 無7L素氮化物（核）即已 13 200403361 溶解的顧慮。為了化物存在於前述助、隨、細、別、如^刖述氮化物為例如：咖可至少2聽田1nN#，此等可單獨使用，亦又，前述氮化物在助熔劑中之比例，宜為例如〇._卜99莫耳％，而以例: 0.005-5 t . 旲斗/為佳，尤以更佳。又，於第1製造方法中，為了防,卜作為核之氮化鎵等之11Τ - 化物存在於助㈣巾為佳^ 物之溶解，亦以使氮 2製造方法相同。、、種類與比例等之條件係與第與前述第1劁袢古、i Π j ， _ 方法同樣地，於第2製造方法中，於别述助溶劑中亦可能存同。于社有雜貝，其種類等係與前述者相於則述第2製造方法中，鹼金屬為鋰鉀⑴、麵（Rb)、铯（Csu你、納⑽） rQ , _ S(CS)及鲂（Fr)，鹼土金屬為鈣（Ca)、勰 =)至鋇⑽及鐳（Ra)，此等可單獨制（單獨助 :可種併用(混合助溶劑)。又，與前述第^製造方

法同樣地，亦可為如j H 為鈉與其他金屬之混合助熔劑，其種類及條件等係與前述者相同。 ::第2製造方法，除了預先準備ιη族元素氮化物 :使其與助熔劑接觸之外，可與前述第！製造方法同樣地亍例士於圖1的裝置中，將形成有氮化鎵等⑴族元素氮化物薄膜的基板配置於掛财，使III族元素氮化物在助熔劑中與氮進行反應即可。如上述般的做法，可得到本發明之Jn族元素氮化物

14 200403361 透明單結晶，惟，本發明之單結晶亦可藉由此等方的方法製造。本發明之111族元素氮化物透明單m 差排密度為105/cni2以下，最大徑的長度為^以上2 透明且為塊㈣ΠΙ族元素氮化物單結晶。於本發明之單結晶中，差排密度以104/cm2以下為佳，而以1〇3_以下更佳’尤以1〇福以下為特佳，最適者則為幾差排(例如，m/cra2以下)者。又，其最大徑的長例如2αη以上，而以3cm以下為佳，以4cm以上更佳尤以5cm以上為特佳，愈大愈佳，其上限並無限定。又，於塊狀化合物半導體的規格為2彳，就此觀點考量，前述最大徑的大小a 5cm為佳，此場合，前述最大徑的範圍^ 為例如2〜5cm，而以3〜5cm為佳，以4〜5cm更佳，尤以心阳為最適。又，前述之最大徑，係指單結晶的外周之一點= 其他的點之連結線之最長的線之長度。又，本發明之m 族元素氮化物+，GaN #、结晶，#如實施例中所顯示般，係不含Na之雜質，且可提高電阻（半絕緣性或絕緣性），藉由進行雜質之摻雜亦可作成為優異的導體。而且，本發明日之GaN單結晶，光致發光（pL)強度亦高，再者，於其上 ^藉由M0VPE法等形成GaN單結晶薄膜，該薄臈可作成為高品質者，是其優點。其次，就使用本發明之丨丨〗族元素氮化物透明單結晶之半導體裝置舉例加以說明。又，雖下述列舉的裝置為場效電晶體、發光二極體（LED)、半導體雷射（LD)及光感應器 ’惟’本發明之裝置並非限定於此等裝置。除了此等之外 200403361

、，/亦有使用本發明之單結晶之半導體裝置，例如只由p型半導體與η型半導體接合的單純的構造之半導體裝前述半導體使用本發明之單結晶者（例如，卿型電晶體: 聊型電晶體、ηρηρ型閘流電晶體等），與導電性層、導性基板或導電性半導體、絕緣性層' 絕緣性基板或絕緣性半導體使用本發明之單結晶之半導體裝置等。本發明之半導體裝置：可組合本發明之製造方法與習知的方法來製造。例如，藉由本發明之製造方法製造GaN基板，在其上，藉由M0CVD法等，進行半導體層之積層亦可。在藉由本發明之製造方法所製造之GaN基板上，以m〇cvd法等生成之 GaN」薄膜等，由於是高品質者，,支其特性優異。此外，亦可藉由本發明之製造方法來形成半導體層。亦即，將既定的材料置入坩堝中，在含有氮氣的環境氣氛下，藉由本發明之製造方法形成η型G則，在其上，除了改變材料：外，以與前述相同的做法來形成Ρ型GaN層，則可製造卯接合的半導體裝置。如此做法，亦可製造如下所示之場效電晶體、LED、LD、半導體光感應器及其他的半導體裝置。惟，本發明之半導體裝置，並非限定於上述所示之製造方法’亦可用其他的製造方法製造。圖11中所不者，為使用本發明之丨丨丨族元素氮化物透

明單結晶之場效電晶體的一例。如圖所示般，此場效電晶體30係在絕緣性半導體層31上形成導電性半導體層32，在其上形成有源極3 3、閑極3 4及;及極35。該圖中，37表不局》辰度2維電子。於此場效電晶體中，用以生成絕緣性 16 403361

之基板、前述絕緣性半導體層31及前述導電透一者須由本發明之⑴族元素氮化物還明早結晶所形成。太太成本發明之透明單結晶，缺陷少，只要不摻雜入雜質其半絕緣性飞vS緣性優異，故前述絕緣性半層以本發明之單結晶來形成亦可。例如，GaN單結 Γ，雖於理論上有優異的高頻特性由於習知的㈣早、”曰有缺陷’欲實現高頻特性優異之場效電晶體有其困

:。然而，本發明之GaN單結晶，幾乎沒有差排，為高品貝者故右使用此GaN單結晶，可得到所預期之高頻特性優異之場效電晶體。本發明之場效電晶體，亦可進一步具有基板，在此基板上形成前述場效電晶體元件。此場合，該基板可由本發明之III族元素氮化物透明單結晶所形成，又，sic基板、A1N基板、藍寶石等之其他材質的基板亦可。

其-人，使用本發明之單結晶之發光二極體（LED)，係依序積層η型半導體層、活性區域層及p型半導體層所構成者，前述三層之至少一層，係由本發明之ΠΙ族元素氮化物透明單結晶所形成^ η型或ρ型半導體，可摻雜適當的雜質藉由本發明之製造方法來製造單結晶而製得。本發明之LED的一例示如圖12。如圖示般，此LED 40，係於η型 GaN層41與ρ型GaN層43之間形成有作為活性層之inGaN 層42。又，於η型GaN層41之下配置有η電極44，於p 型GaN層43之上配置有ρ電極45，成為簡潔的構造。相對於此，於習知的構造中，由於基板所使用的材質為絕緣 17 200403361 =故須使n型半導體層形成為L字狀，& n電極形成於 °申出的部分上’因此，無法作成為簡潔的構造。本發明之LED，亦可進一步具有基板，在此基板上形 ,f ^光一極體兀件。此場合，該基板可由本發明之

1知兀素氮化物透明單結晶所形成，X，以。基板、AM 日土板时k寶石等之其他材質的基板亦可。然而，若用本發明之單結晶來形成，由於可賦予導電性，其結果，電極‘ 配置於基板之下。，於本發明之LED中，p型半導體層、活性區域層及n 型半導體層可為單層構造，亦可為積層構造。例如，於圖 12的半導體裝置中，以形成？型A1GaN層與Μ㈣層的積層體來代替P型GaN層43亦可。其次，使用本發明之單結晶之半導體雷射⑽，係依 ^積層η型半導體層、活性區域層及p型半導體層所構成 ’：述三層之至少一層係由本發明4⑴族元素氮化物、明皁結晶所形成。其-例示如圖13。如圖所示般，此LD 5〇,係於η型GaN層5UP型GaN層53之間形成有作為活性層之InGaN層52。又，於„型^層51之下配置有n ，極54,於ρ型GaN|53之上配置有ρ電極55,成為簡潔的構造。相對於此’於習知的構造中，由於基板所使用的材質為絕緣體，故須使η型半導體層形成為L字狀，使 η電極形成於橫向伸出的部分上，因此，無法作成為簡潔的構造。本發明之LD，亦可進一步具有基板，在此基板上形成 18 200403361 剷述半導體雷射元件。此場合，該基板可由本發明之m 族70素氮化物透明單結晶所形成，又，SiC基板、A1N基板、藍寶石等之其他材質的基板亦可。然而，若用本發明之單、纟° θθ來形成’由於可賦予導電性，其結果，電極可配置於基板之下。於本發明之LD中之ρ型半導體層、活性區域層及η型半導體層可為單層構造，亦可為積層構造。例如，於圖j 3 的半導體裝置中，可形成依序積層？型A1GaN頂蓋 (capping)層、ρ 型 GaN 導波（waveguiding)層、p 型 AlGaN/GaNMD-SLS包覆（cladding)層及p型GaN層之積層體’來代替ρ型GaN層53，形成依序積層n型AlGaN/GaN MD-SLS 包覆（cladding)層及 η 型 GaN 導波（waveguiding) 層的積層體，來代替n型GaN層。其次’本發明之半導體光感應器，係ρ型半導體層與 η型半導體層所接合而成者，前述兩半導體層之至少一層係由本發明之Π I族元素氮化物透明單結晶所形成。此半導體光感應器之一例示如圖14。如圖所示般，此半導體光感應器60，係於具有3個突起部之GaN基板65的前述各個犬起上依序積層有η型GaN層61及p楚GaN層62，此等之中之至少一層係由本發明之單結晶所形成。於前述基板65的下側形成有n電極（Au/Ti電極），於ρ型GaN層62 的上側形成有ρ電極（Au/Ti電極）。本發明之半導體光感應器，亦可進一步具有基板，在此基板上形成前述半導體光感應器。此場合，該基板可由 200403361 本發明之111族元素氮化物透明單結晶所形成，又，s i c 基板、A1N基板、藍寶石等之其他材質的基板亦可。然而，若用本發明之單結晶來形成，由於可賦予導電性，其結果，電極可配置於基板之下。實施例其次，就本發明之實施例併同比較例加以說明。 (實施例1) 用圖1所示之裝置，以與上述同樣做法，製得氮化鎵的單結晶。亦即，將鎵、鈉、鈣置入BN坩堝中，在氮氣 (N 2 )環境氣氛下’以下述的條件進行加熱加壓熔融，生成氮化鎵的單結晶。又，鈉與鉀的配合比，係作成為如下所示之6種的配合比。 (製造條件）成長溫度：800°C 成長壓力（N2) : 30atm(3. 04MPa) 成長日守間：9 6小時使用坩堝：BN坩堝 (配合比例）對lg的鎵（Ga)以下表的比例來配合鈉（Na)與飼（Ca): 樣品編號 t Na : Ca(莫耳比） Na(g) Ca(g) 1. 9. 75:0.25 0.85956 〇· 038422 2. 9:1 0. 79344 〇. 153688 3. 8. 5:1.5 0. 74936 〇· 230531 4. 8:2 0. 70528 〇· 307375 5. 7. 5:2. 5 0. 6612 〇. 384219 6. 7:3 0.61712 〇.461063 20 200403361 對如此得到之6種的氮化鎵之單結晶（樣品卜6),使用下述的方法，確認其是否為氮化鎵，並就氮化鎵的生成量進打測定。Χ，單結晶的黑化，經由目視觀察及光學顯微鏡觀察進行評價。其結果示如後述。又，作為比㈣，除了將壓力作成為5MPa ’未添加詞以外，係與實施例同樣的做法（Ga: Na(質量比）=3: 7)製得氮化鎵的單結晶。 (氮化鎵之確認）氮化鎵之確認，係經由元素分析⑽χ)、光致發光⑽ 進行。元素分析，係一邊以電子顯微鏡進行試料的位置之確認，一邊以加速電壓15kV的電子束照射而進行。光致發光測定，係在常溫下以氦_鎘雷射光照射來進行。 (氮化鎵生成量之測定方法）就知到之結晶求出其體積，由體積換算成生成量。

Na:Ca(莫耳比）氮化鎵的生成 9. 75:0. 25 0.09102 9:1 〇. 16016 8.5:1.5 0.11704 8:2 〇. 13543 7. 5:2.5 〇. 13827 7:3 0.01699 (只有Na) 0.01549 3. 比較例如上述般，於貫施例的場合，可在低遂力下得到氮化鎵的單結晶，且與只使用鈉的比較例相比，生成量為同等或其以上。圖2顯示實施例之氮化鎵的單結晶之照片。該圖中，上方為樣品編號1的單結晶之照片，下方為樣品編號2的 21 200403361 單結晶之照片。該圖中，左方為光學顯微鏡照片，倍率為上下皆為245倍，右方為SEM照片，上方為6〇〇〇倍，下方為15000倍的倍率。如該圖中所示般，此等單结晶為無色透明且高品質者。其他樣品亦同樣地為無色透明且高品質者。相對於此，比較例的單結晶則有黑化的情形。 (實施例2)

將成長塵力設定為15atm，製得氮化鎵的單結晶。又，對鎵（Ga)lg，配合以鈉（Na) 〇 74936g、鈣（ca) 〇.156388g(Na: Ca=9: Π。除此之外，係以與實施例！同樣的做法製得氮化鎵的單結晶。其結果，所得之氮化録的生成量為0. 06902g。 (實施例3 ) 備妥在長方形的藍寶石基板（長4職、寬15關” 0.3mm)上形成有氮化鎵單結晶的薄膜（厚a"…者。將其：入Μ掛禍（内徑19麗、深5職）中，再置入鎵㈤、納^

、鈣(㈤。然後，將其安裝至圖！所示之裝置的耐麗而” 容器内。接著將氮氣注人前述容器内，進行加熱，在^ 薄膜上進行氮化鎵的單結晶之生成。此條件示如下述。戈，得到之單結晶的SEM照片示如圖3。 (製造條件）成長溫度·· 800°C 成長壓力·· 30atm(3.04MPa) 成長時間·· 24小時

Na · Ca=9 ·· 1 (對鎵1 g之莫耳比 22 200403361 於圖3中， SFM 0g y U)為500倍的SEM照片，（B)為6000倍的 ύϋΜ照片。士〇岡一 Α 般，可確認得知在藍寶石基板12上生成有虱化鎵單結晶j j。又 (實施例4)

用圖 1 的梦I 、置，以下述般的做法製得氮化鎵單結晶。將展入^有房刺· f 1 Λ 、" · 0g)與助熔劑（鈉及弼）的氮化硼坩禍置入耐壓用不錄鋼裳哭 ^ 8ηπ〇鋼谷為内，將各不銹鋼容器昇溫至成長溫度、、w C°於昇溫之同時亦以氮氣昇壓至30大氣壓，維持 :显度、壓力為恆定丨96小時。此處，助熔劑成分之鈣與納’係設定為下表> μμ加 π Θ卜表之比例。又，鎵對助熔劑之組成比係以經常保持於莫耳屮q 照片示如圖 Na:Ca

，一、耳比3· 7 · 1〇的方式而調整。氮化鎵單結晶的產率不如下表°又’得到之單結晶（Na : Ca=9 : 1)的SEM 氮化鎵的產率(％) 7.58% 13. 94% 13.34% 9. 75% 11.28% 11.51% 1.41% 1.29% 9. 75:0. 25 9.5:0.5 9:1 8.5:1.5 8:2 7. 5:2. 5 7:3

Na單獨之助熔劑的場合如上表所示I’可於高產率下製得氮化鎵。又，如圖 1所示般，所得之氮化鎵為透明者，其最大㈣^以上，藉由#刻法加以調查之結果為A致沒有差排存在。 (實施例5) 用圖1的裝置，以下述般的做法製得氮化錄單結晶。 23 有原料（叙l.Og)與助溶劑（納〇•及氮化硼坩讽罢X U膝 u.iUg)的 m w 、迻用不銹鋼容器内，將各不銹鋼容器昇 ✓皿至成長溫度之8 〇〇。。曰口口 C於幵溫之同時亦以氮氣昇壓至既 :的-昼，維持溫度.壓力為怪定達9“、用之鎵對助熔劑之組处所卜作為比較例，為納單獨之：10’納軸為9: 做法製得二t 炼劑，亦以與前述同樣的表侍虱化銥早結晶。此等之結果示如圖5。如圖5所示般’於鈉單獨的場合，生成GaN結晶原本壓。AM上的氮氣壓力’藉由詞之混人，降低至15氣 (實施例6 ) 用圖1的裝置，以下述般的做法製得氮化鎵單結晶。 :凌^有原料（鎵1〇g)與助熔劑（鈉及鋰）的氮化硼坩堝置子I。用不銹鋼容器内，將各不銹鋼容器昇溫至成長溫度加850 C。於昇溫之同時亦以氮氣昇壓至大氣壓，維持 '[力為恆定彡96小時。此處，助熔劑成分之鋰與，、係由〇 · 1至1 : 0作變化。又，鎵對助溶劑之組成比二、:书保持於莫耳比3· 7 : 1 〇的方式而調整。其結果，贫氣[力50氣壓之GaN塊狀結晶的產率由於鋰之幅地* _ 4 θ 口。又，生成之GaN塊狀結晶的顏色如圖6之光學 Ή鏡^片所不般為透明的，其最大徑為—&上，經由蝕刻法加以調查之結果為大致沒有差排存在。 (實施例7) 用圖1的裝置，以下述般的做法製得氮化鎵單結晶。 24 200403361 對氮化硼坩堝裝入原料（鎵L 〇〇g)、助熔劑（鈉〇· 88lg)、以及藉M0VCD法於藍寶石基板上形成膜厚3 a m的GaN薄膜者，然後置入耐壓用不銹鋼容器内，將各不銹鋼容器昇溫至成長溫度之800°C。於昇溫之同時亦以氮氣昇壓至5()大氣壓，維持溫度、壓力為恆定達96小時。其結果，如圖7 之光學顯微鏡照片所示般，在使用M〇CVD法進行成膜之 GaN基板上生成膜厚8〇〇// m的GaN塊狀結晶。對此ο"塊狀結晶進行光致發光（PL)測定之結果，如圖8之曲線圖所不般，對於做為生成底膜之使用M〇CVD所形成GaN膜，可觀測到強度比$ 43倍的發光。x，藉由餘刻法測定差排密度，結果使用M0CVD法所成膜之GaN基板上可觀測到 106/M2程度的差排，而GaN塊狀結晶部位則大致沒有差排存在（參照圖9的SEM照片）。 (實施例8 ) 用圖1的裝置，以下述般的做法製得氮化鎵單結晶。 l.OOg)、助熔劑（鈉0e50g及約

對氮化硼坩堝裝入原料（鎵〇· l〇g)以及藉M0VCD法於 GaN薄膜者，然德詈入紛； 25 200403361 (貫施例9) 用圖1的裝置，以下述般的做法製得氮化鎵單結晶。將裝入有原料（鎵1·〇0§)與助熔劑（鈉〇881g)的氮化侧掛塌置入耐壓用不銹鋼容器内，將各不銹鋼容器昇溫至成長溫度之8〇〇°c。於昇溫之同時亦以原料氣體昇壓至規定的氣壓’維持溫度、壓力為恆定達96小時。原料氣體係使用混合氨氣的氮氣，氮氣與氨氣的混合比係在〇%至1〇〇%間做變化。其結果示如下表。

jg3比例⑻ 氮化鎵單結晶生成壓力（atm) 0 25 4 20 10 15 15 15 25 10 40 10 100 10

由前表的結果可知：藉由使用氨氣，於低壓力下可得到氮化鎵的單結晶。所得之氮化鎵單結晶為透明者，其最大徑為2cm以上，經由蝕刻法加以調查之結果，大致沒有差排存在。 (實施例10) 將Ga 1 · Og、助熔劑成分、藍寶石基板配置於BN坩堝内。前述藍寶石基板，係在其表面上，藉由M〇CVD法形成厚度3 // m的GaN薄膜。Ga與助熔劑的莫耳比為Ga :助熔劑=2. 7 : 7· 3 °助熔劑成分，係設定為Na97%Ca3%與Nal00°/〇這兩種。然後’用圖1的裝置，導入氮氣，於壓力5〇氣 26 200403361

96小時的結晶生成。於成長結 PL強度為47倍，而強度為86倍。又，；| 束後，用乙醇與水對殘留物進行處理，得到2種的GaN單結晶。對此等單結晶進行光致發光（pL)之測定。PL測定係藉由He-Cd雷射（波長325nm)作為抽運光（pumpinglight) 乂 1 OmW的輸出對鈿述單結晶表面進行照射而施行。其結果不如圖15。於該圖中，上方之曲線，為作為對照基準之前述藍寶石基板上的GaN薄膜的PL測定結果；中間的曲線，為用NalOO%助熔劑所生成之GaN單結晶的Pl測定結果，下方的曲線，為Na-Ca混合助熔劑的測定結果。如該圖所示般，與對照基準比較，Nal〇〇%助熔劑的GaN單結晶之而Na-Ca混合助熔劑的GaN單結晶之pL 於Na-Ca混合助熔劑之GaN單結晶中，看不到如同Na單獨的助熔劑之GaN單結晶所能見到之由 4〇〇nm至570nm的區域的寬廣的波峰。由此可認定·· Na單蜀的助、熔劑之GaN單結晶的品質較習知品為高，而Na — ca 混合助熔劑之GaN單結晶，則可說是更高品質者。其次，對Na-Ca混合助熔劑的GaN單結晶，藉由2次離子質量分析（SIMS)就雜質加以調查。其結果示如圖16 ^ 曲線。於5亥圖中，上方的曲線為背景（backgr〇un(j)，下方為SIMS的結果。如圖示般，於此單結晶可偵測出Ca，而

Na、κ則未能偵測出。又，由於偵測出之Ca為微量且為p 型摻質，故對GaN單結晶的品質沒有影響。 (實施例11) 將Ga 1· Og、助熔劑成分（如）、摻質（Si)、藍寶石美 27 200403361 板配置於BN坩堝内。前述藍寶石基板，係在其表，藉由M0CVD法形成厚度3 # m的GaN薄膜去r t面上 /寻腰者。Ga與Na的苴耳比為 Ga ·· Na=2. 7 ·· 7· 3，Ga 與 Si·沾替甘、 >、的莫耳比為Ga ··

Sl = 100 : 〇.丨。然後，用圖1的裝置，導入氮氣，於廢力 50氣麼、加熱溫度隱下進行15小時的結晶生成：長結束後，用乙醇與水對殘留物進彳、观進仃處理，得到摻雜著Si 的GaN單結晶。對此GaN單結晶，用/貝i 5式斋測定電阻之名士果’於電極間距離5mm時為15〇〇。山，ι_ 口丁勹。由此可知摻雜著si之

GaN単結晶可說是極低電阻者。χ，作為對照組，除未許雜Si之外係以與前述同樣的做法製造⑽單結晶，以鱼^ 述同樣的做法測定其電阻之結果，豆 η月，、冤阻為1010 Ω以上，幾乎是絕緣體。 (實施例12) 將Ga的种取值固定為1〇g。並將^與助溶劑的莫比固定為Ga:助熔劑=2.7:7.3,其中係以助熔劑之Μ

Ca的莫耳比(Ca/Na)連續地由…變化而進行秤取。

科取之材料置入掛竭中，將且莊门T將其藉由圖1的裝置導入氮氣行加熱加壓而進行GaN單結晶之生成。前述生成條件為熱溫度_。(：、壓力15氣壓、成長時間為Μ小時。於長結束後，用乙醇與水對殘留物進行處理，㈣㈣單晶。Ca的比例與GaN單結晶的產率之關係示如圖”的線。於該圖中，橫軸為&的比例，縱轴為㈣單結晶的率。如圖示般，氮氣壓力15氣壓之_塊狀結晶的產率鈣比例為30%時（Na70%)達到29%。 28 200403361 (實施例13) % 於前述實施例1 〇中以鈉單獨的助熔劑所製作之GaN單結晶之上，進一步藉由下述條件之M0VPE法形成GaN單結晶薄膜。 (M0VPE 條件）氣體：Ga(CH3)3、NH3、H2 成長溫度：ll〇〇°c 成長膜厚：約2/zm 對藉由前述M0VPE法製得之GaN薄膜，使用穿透型電麵子顯微鏡（TEM)，就其截面加以調查。其結果，如圖18的 TEM照片所示般，在以鈉助熔劑所形成之GaN單結晶上可確i有GaN單結晶薄膜之存在，前述兩GaN單結晶的界面亦得到確認。其次，對藉由前述M0VPE法製得之GaN(M〇_GaN/NF 一 GaN/Mo-GaN)進行了 PL測定。PL測定之條件，係與實施例 10相同。又，作為對照組’亦對在此實施例中所使用之藍貝石基板上以M0VPE法形成之GaN單結晶薄膜（jjO-GaN)、鲁與在其上以Na單獨之助熔劑所形成之GaN單結晶（nf_ GaN/MO-GaN)做了 PL測定。其結果示如圖19之曲線。如圖示般，相對於形成在藍寶石基板上之GaN單結晶薄膜（m〇_

GaN)，在以Na助熔劑形成之GaN單結晶（NF_GaN/M〇—Ga们上用M0VPE法所形成t GaN f結晶薄膜⑽一層一 GaN/Mo-GaN)顯示出4倍強度的pL發光強度。由其結果可知：若將本發明之Na助炼劑所得之GaN卩結晶作為基板使 29 200403361 用，在其上藉由MOFP£法可形成高品質的

GaiV單結晶薄膜 . 產業上之可利用性如上述般，本發明之氣化鎵單結晶，為高品質者，且為體積大的透明塊狀物，其實用價值極高。【圖式簡單說明】 (一）圖式部分圖1(A)及⑻為顯示用以製造氮化録的單結晶的裝置之一例之構成的概略圖。 ^ 。。圖2為藉由本發明之製造方法的一例所得之氣化嫁的單結晶之掃描式電子顯微鏡（SEM)的照片。圖3為藉由本發明之製造方法的其他例子所得之氮化鎵的單結晶之掃描式電子顯微鏡（SEM)的照片，為5⑽ 倍的照片，（B)為6000倍的照片。圖4為藉由本發明之製造方法的其他例子所得之氮化錄的單結晶之光學顯微鏡的照片（倍率245)。圖5為顯示本發明之製造方法的其他例子申之反應壓力與氮化鎵單結晶的產率之關係的曲線圖。圖6為藉由本發明之製造方法的其他例子所得之氮化 1家的單結晶之光學顯微鏡的照片（倍率245)。圖7為藉由本發明之製造方法的其他例子所得之氣化錄的單結晶之照片。圖8為顯示本發明之製造方法的其他例子之發光強产

30 200403361 的曲線圖。圖9為藉由本發明之製造方法的其他例子所得之氮化蘇的早結晶之掃描式電子顯微鏡（SEM)的照片，圖率1 000倍，圖9B為倍率130倍。：4 圖1 〇為藉由本發明之製造方法的其他例子所得之氮化鎵的早結晶之掃描式電子顯微鏡（SEM)的照片（倍率7〇〇〇化 )。倍圖11為顯示本發明之場效電晶體元件的_例之截面〇圖12為顯示本發明之LED的一例之截面圖。圖1 3為顯示本發明之ld的一例之截面圖。圖14為顯示本發明之半導體感應器的一例之截面圖。圖15為顯示藉由本發明之製造方法之又一其他的例子所得之GaN單結晶的PL測定之結果的曲線圖。圖16A為SIMS分析的背景圖（background)，圖16]g為顯不藉由前述例子所得之GaN單結晶的SIMS分析之結果的曲線圖。圖17為顯示本發明之製造方法的又一其他的例子之

Na-Ca混合助熔劑中之Ca比例與GaN單結晶的產率之關係的曲線圖。圖18為顯示本發明之製造方法的又一其他的例子中之用M0VPE法製作之GaN單結晶薄膜的截面之TEM的照片。圖19為用前述M0VPE法製作之GaN單結晶薄膜的pL 測定結果之圖。 31 200403361 元件代表符號 1 氣體鋼瓶 3 耐壓耐熱容器 4 電爐 5 壓力調節器 6 坩堝 7 材料 11 氮化鎵單結晶 12 藍寶石基板 2卜 22、 23 配管 24 洩漏閥 25 壓力調節閥 30 場效電晶體 31 絕緣性半導體層 32 導電性半導體層 33 源極 34 閘極 35 汲極 37 高濃度2維電子 40 LED 41 、 51 、 61 η型GaN層 42、52 InGaN 層 43 、 53 、 62 p型GaN層 44、54 η電極 32 200403361 45、55 p電極 50 LD 60 半導體光感應器 65 GaN基板

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Claims

200403361 拾、申請專利範圍： 1 · 一種III族元素氮化物單結晶之製造方法，係在鈉 (Na)和選自鹼金屬（Na除外）及鹼土金屬中至少一者而組成的混合助熔劑（Flux)中，使得選自鎵（Ga)、鋁（A1)及銦 (In)所構成群中至少1種的in族元素與氮（N)進行反應，來生成111族元素氮化物單結晶。 2.如申請專利範圍第1項之製造方法，其中，I丨I族元素為鎵（Ga)’ III族元素氮化物單結晶為氮化鎵（(jaN)單結晶。籲 3·如申請專利範圍第1項之製造方法，其中，鹼金屬係選自鋰（Li)、鉀（K)、铷（Rb)、鉋（Cs)及鲂（Fr)所構成群中至少1種’驗土金屬係選自弼（Ca)、錄（sr)、鋇（Ba)及鐳（Ra)所構成群中至少1種。 4·如申請專利範圍第1項之製造方法，其中，該混合助溶劑係鈉與約的混合助溶劑。 5·如申請專利範圍第4項之製造方法，其中，約（Ca) 對於鈉（Na)與鈣（Ca)的合計之比例為〇· 〜99莫耳％的範圍 _ 〇 6·如申請專利範圍第1項之製造方法，其中，該混合助炫劑係納（Na)與鋰（Li)的混合助熔劑。 7·如申請專利範圍第6項之製造方法，其中，鐘（Li) 對於鈉（Na)與鋰（Li)的合計之比例為〇#1~99莫耳％的範圍〇 8 ·如申请專利範圍第1項之製造方法，其中，該反應 34 200403361 條件為溫度100〜12〇〇°c、壓力1〇〇Pa〜2〇〇MPa。 …9·如申請專利範圍帛i項之製造方法，其中，作為氮源係使用含有氮（N)之氣體。 1 〇·如申請專利範圍第9項之製造方法，其中，含有氮 (N)之氣體係氮（N2)氣及氨（NH3)氣中至少一者。 11·如申請專利範圍第9項之製造方法，其中，含有氮 (N)之氣體係氨（NH3)氣或其與氮（N)氣之混合氣體。 12·如申請專利範圍第丨項之製造方法，係預先準備 111族元素氮化物，使其與該混合助熔劑接觸，以該J J工族元素氮化物為核來生成新的n丨族元素氮化物單結晶。 13·如申請專利範圍第12項之製造方法，其中，作為核之111族元素氮化物係單結晶或非晶質者。 14·如申請專利範圍第12項之製造方法，其中，作為核之111族元素氮化物係薄膜的形態。 15.如申請專利範圍第14項之製造方法，其中，該薄膜係形成於基板上。 16·如申請專利範圍第1項之製造方法，係於該混合助熔劑中存在有欲摻雜的雜質。 17 ·如申請專利範圍第16項之製造方法，其中，該雜質係選自碳（C)、氧（〇)、矽（si)、氧化鋁（A1203)、銦（In) 、無（A1)、氮化銦（I·)、氧化矽（si203)、氧化銦（ln2〇3) 、鋅（Ζη)、鎂（Mg)、氧化鋅（ΖηΟ)、氧化鎂（MgO)及鍺（Ge) 所構成群中至少1種。 18.如申請專利範圍第1項之製造方法，係生成透明單 35 200403361 結晶。 - I9· 一種III族元素氮化物單結晶之製造方法，係在鹼金屬及鹼土金屬中至少一者的金屬助熔劑中，使選自鎵 (Ga)鋁（A1)及銦（In)所構成群中至少1種的111族元素與虱（N)進行反應來生成ΠΙ族元素氮化物單結晶；係預先準備111族元素氮化物，使其與該金屬助熔劑接觸，而以省πI無元素氮化物為核生成新的丨丨丨族元素氮化物單姓晶、、’σ 2〇·如申請專利範圍第19項之製造方法，其中，ιπ φ 族元素氮化物單結晶係氮化鎵（GaN)單結晶。 21 ·如申請專利範圍第丨9項之製造方法，其中，作為核之111族元素氮化物係單結晶或非晶質者。 22·如申請專利範圍第21項之製造方法，其中，作為核之111族元素氮化物係薄膜的形態。 23·如申請專利範圍第22項之製造方法，其中，該薄膜係形成於基板上。 24·如申請專利範圍第19項之製造方法，其中，作為肇核之111族元素氮化物的最大徑為2cm以上。 25·如申請專利範圍第19項之製造方法，其中，作為核之III族元素氮化物的最大徑為3cm以上。 26·如申請專利範圍第19項之製造方法，其中，作為核之I Π族元素氮化物的最大徑為4cm以上。 27·如申請專利範圍第19項之製造方法，其中，作為核之111無元素氮化物的最大徑為5 cm以上。 … 36 200403361

28·如申請專利範圍第1 9項之製造方法，係至少在反應初期使氮化物存在於該助熔劑中。 29·如申請專利範圍第28項之製造方法，其中，氮化物為選自Ca3N2、Li3N、NaN3、BN、Si3N4及InN所構成群中至少1種。 30·如申請專利範圍第19項之製造方法，係於該混合助熔劑中存在有欲摻雜的雜質。

31·如申請專利範圍第3〇項之製造方法，其中，該雜質係選自碳（C)、氧（〇)、矽（si)、氧化鋁（Α12〇3)、銦（ιη) 、鋁（Α1)、氮化銦（ΙηΝ)、氧化矽（Si2〇3)、氧化銦（Ιη2〇3) 、鋅（Ζη)、鎂（Mg)、氧化鋅（Ζη〇)、氧化鎂（_)及鍺（Ge) 所構成群中至少1種。

32·如申請專利範圍第19項之製造方法，其中，鹼金屬係選自鋰（Li)、鈉（Na)、鉀（K)、铷（Rb)、铯（Cs)及紡 (Fr)所構成群中至少1種，鹼土金屬係選自鈣（cy、勰 (Sr)、鋇（Ba)及鐳（Ra)所構成群中至少1種。 33·如申請專利範圍第19項之製造方法，係生成透明單結晶。 4 ·種111力矢元素氮化物透明單結晶，其特徵在於，係藉由申請專利範圍第i至第33項中任一項之製造方法所製得。 35·—種III族元素氮化物單結晶，其特徵在於，差杂密度為105/Cin2以下，最大徑的長度為2cm以上，為透印之塊狀物。 37 200403361 36·如申請專利範圍第35項之單結晶，其差排密度為· 104/cm2 以下。 37. 如申請專利範圍第35項之單結晶，其差排密度為 103/cm2 以下。 38. 如申請專利範圍第35項之單結晶，其差排密度為 102/cm2 以下。 39·如申請專利範圍第35項之單結晶，其差排密度為 101/cm2 以下。 40· —種111族元素氮化物單結晶，其特徵在於，差排 ^ 密度為105/cm2以下，最大徑的長度為3cm以上，為透明之塊狀物。 41 ·如申請專利範圍第40項之單結晶，其最大徑的長度為4cm以上。 42·如申請專利範圍第40項之單結晶，其最大徑的長度為5cm以上。 43· —種111族元素氮化物單結晶，其特徵在於，差排密度為104/cm2以下，最大徑的長度為5cm以上，為透明 < 之塊狀物。 44·如申請專利範圍第43項之單結晶，其差排密度為 103/cm2 以下。 45.如申請專利範圍第43項之單結晶，其差排密度為 102/cm2 以下。 46·如申請專利範圍第43項之單結晶，其差排密度為 1 01/cm2 以下。 38 200403361 47· —種半導體裝置，其特徵在於，係含有申請專利範 ^第34至第46項中任一項之ΙΠ族元素氮化物透明單^ 晶。〇二48. —種半導體裝置，其特徵在於，係含有半導體層，且該半導體層係由申請專利範圍第34至第46項中任—項之ΠI族元素氮化物透明單結晶所形成。、 49. -種半導體裝置，其特徵在於，係由ρ型半導體層與η型半導體層接合而成者，且該兩半導體層之至少係由申請專利範圍第34至第46項中任一項之ιπ族元^ 氮化物透明單結晶所形成。 ” 50·—種半導體裝置，其特徵在於，選自ηρη型電晶體元件、ρηρ型電晶體元件及ηρηρ閘流電晶體中至少一種半導體元件中，所使用之半導體層中至少一層係由申請專利範圍第34至帛46項中任一項之Ιη族元素氮化物透明單結晶所形成。 51· —種半導體裝置，係包含場效電晶體元件，係在絕緣性半導體層上形成導電性半導體層、且於該導電性半導體層上形成源極、閘極及汲極而構成該場效電晶體；其特徵在於，該絕緣性半導體層及該導電性半導體層中至少一者係由申請專利範圍第34至第46項中任一項之111族元素氮化物透明單結晶所形成。 52·如申請專利範圍第51項之半導體裝置，係進一步具有基板’在此基板上形成該場效電晶體元件，該基板係由申請專利範圍第34至第46項中任一項之111族元素氮 39 200403361 化物透明單結晶所形成。 53· —種半導體裝置，係含有依序積層η型半導體層、活性區域層及ρ型半導體層所構成之發光二極體（Led)元件者，其特徵在於，該三層中至少一層係由申請專利範圍第 3 4至第4 6項中任一項之111族元素氮化物透明單結晶所形成。 54·如申請專利範圍第53項之半導體裝置，係進一步具有基板’在此基板上形成該發光二極體元件，該基板係由申請專利範圍第34至第46項中任一項之111族元素氮化物透明單結晶所形成。 55· —種半導體裝置，係含有依序積層η型半導體層、活性區域層及ρ型半導體層所構成之半導體雷射（LD)元件者；其特徵在於，該三層中至少一層係由申請專利範圍第 34至第46項中任一項之I π族元素氮化物透明單結晶所形成。 56.如申請專利範圍第55項之半導體裝置，係進—步具有基板，在此基板上形成該半導體雷射元件，該基板係由申請專利範圍第34至第46項中任一項之ΠΙ族㈣^ 化物透明單結晶所形成。 57· —種半導體裝置，係含有由ρ型半導體層與η型導體層所接合而成之光感應元件者；其特徵在於，該導體層中至少一層係由申請專利範圍第34至第46項中佐一項之111族元素氮化物透明單結晶所形成。 58.如申請專利範圍第57項之半導體裝置，係進—步 200403361 具有基板，在此基板上形成該光感應元件，該基板係由申請專利範圍第34至第46項中任—項之ΙΠ族元素氮化物透明早結晶所形成。 59.如申請專利範圍第47至第58項中任一項之半導體裝置，係含有將申請專利範圍第34至第46項中任一項之 hi族元素氮化物透明單結晶用於基板所生成之ΙΠ族元素氮化物薄膜。 60·如申明專利範圍第59項之半導體裝置，其中，基板上之111族元素氮化物係藉由Μ〇νρΕ法所生成者。拾壹、圖式··