WO2023181258A1 - ＡｌＮ単結晶基板及びデバイス - Google Patents

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WO2023181258A1
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aln single
crystal substrate
aln
substrate
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博治 小林
博久 小川
守道 渡邊
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日本碍子株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/38—Nitrides

Definitions

  • the present invention relates to an AlN single crystal substrate and a device equipped with the AlN single crystal substrate.
  • AlN aluminum nitride
  • AlN-based semiconductors For example, AlN, AlGaN, etc. are used as the AlN-based semiconductor. Since these AlN-based semiconductors have a direct transition type band structure, they are suitable for light emitting devices, and can be applied to LEDs (Light Emitting Diodes) and LDs (Laser Diodes) in the deep ultraviolet region.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • LDs Laser Diodes
  • Patent Document 1 (WO2015/108089A1) describes an ultraviolet light emitting diode having a laminated structure in which a substrate having a main light-emitting surface from which light is emitted, an n-type layer, an active layer, and a p-type layer are laminated in this order. Disclosed. This document states that when producing an ultraviolet light source such as an ultraviolet light emitting diode, the AlN single crystal used for the substrate having the main light emitting surface is required to have a high ultraviolet transmittance. Furthermore, Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
  • a method for growing an AlN crystal including a step of growing the crystal by a vapor phase growth method, in which the first layer is made of a material that is less likely to sublime than the base substrate at the growth temperature of the AlN crystal, and the second layer is It is said that the layer is made of a material whose thermal conductivity is higher than that of the first layer.
  • AlN crystal has high thermal conductivity and high electrical resistance, and is therefore attracting attention as a substrate material for semiconductor devices such as optical devices and electronic devices.
  • AlN single crystals are attracting attention for various uses.
  • AlN single crystal substrates as disclosed in Patent Documents 1 and 2 tend to crack when processed (grinding, polishing, cutting, etc.), resulting in a problem of reduced yield. Therefore, when processing an AlN single crystal substrate, it is desired to suppress cracks that occur in the AlN single crystal substrate.
  • an AlN single crystal substrate can be processed (grinding, polishing, cutting, etc.) by satisfying predetermined relational expressions regarding transmittance (of ultraviolet light and visible light), thermal conductivity, and electrical resistivity. ) was found to be less likely to cause cracks.
  • an object of the present invention is to provide an AlN single crystal substrate that is less likely to crack when processed (grinding, polishing, cutting, etc.).
  • the AlN single crystal substrate has a thermal conductivity (W/m ⁇ K) at 25°C of ⁇ 25 and a thermal conductivity (W/m ⁇ K) of the AlN single crystal substrate at 200°C.
  • the conductivity (W/m ⁇ K) is ⁇ 200
  • the electrical resistivity ( ⁇ cm) of the AlN single crystal substrate at 25°C is ⁇
  • the transmittance (%) in the transmission spectrum of the AlN single crystal substrate at 640 to 660 nm ) is T 640-660
  • the average value of the transmittance (%) at 260 to 280 nm in the transmission spectrum is T 260-280 , 5 ⁇ [( ⁇ 25 - ⁇ 200 ) ⁇ log 10 ⁇ ]/(T 640-660 - T 260-280 ) ⁇ 50
  • An AlN single crystal substrate is provided that satisfies the following relational expression.
  • a device that includes the AlN single crystal substrate.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a heat treatment apparatus used for producing AlN raw material powder.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a crystal growth apparatus used in a sublimation method.
  • the AlN single-crystal substrate according to the present invention has a relational expression regarding transmittance, thermal conductivity, and electrical resistivity: 5 ⁇ [( ⁇ 25 ⁇ 200 ) ⁇ log 10 ⁇ ]/(T 640-660 ⁇ T 260-280 ) ⁇ 50.
  • ⁇ 25 is the thermal conductivity (W/m ⁇ K) of the AlN single crystal substrate at 25°C
  • ⁇ 200 is the thermal conductivity (W/m ⁇ K) of the AlN single crystal substrate at 200°C.
  • ⁇ is the electrical resistivity ( ⁇ cm) at 25° C. of the AlN single crystal substrate.
  • T 640-660 is the average value of transmittance (%) at 640 to 660 nm in the transmission spectrum of the AlN single crystal substrate
  • T 260-280 is the average value of transmittance (%) at 260 to 280 nm in the transmission spectrum. .
  • the transmittance at this time it is preferable to use a transmittance T of 100 ⁇ m when the thickness of the AlN single crystal substrate is converted to 100 ⁇ m. This is because if there were variations in the thickness of the AlN single crystal substrate to be measured, the transmittance would change accordingly. For example, the thicker the AlN single crystal substrate, the lower the transmittance, and the thinner the AlN single crystal substrate, the higher the transmittance.
  • the transmittance in the transmission spectrum can be determined, for example, by the calculation method shown below.
  • the total light transmittance Ta of the AlN single crystal substrate is measured using a spectrophotometer.
  • the absorption coefficient ⁇ of the AlN single crystal substrate is determined using the measured value of T a and the theoretical transmittance T t of the AlN single crystal substrate. Then, the transmittance T 100 ⁇ m is calculated when the thickness of the AlN single crystal substrate is converted to 100 ⁇ m.
  • the difference (T 640-660 - T 260 ) between the average value of transmittance between 640 and 660 nm (T 640-660 ) and the average value of transmittance between 260 and 280 nm (T 260-280 ) -280 ) is preferably 10 to 80 percentage points (%pt), more preferably 20 to 75%pt, even more preferably 30 to 70%pt.
  • the AlN single crystal substrate preferably has a difference ( ⁇ 25 ⁇ 200 ) between thermal conductivity at 25°C ( ⁇ 25 ) and thermal conductivity ( ⁇ 200 ) at 200°C of 60 to 90 W/m ⁇ K. , more preferably 65 to 85 W/m ⁇ K, still more preferably 70 to 80 W/m ⁇ K.
  • the electrical resistivity ⁇ at 25° C. of the AlN single crystal substrate is preferably 1 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 17 ⁇ cm, more preferably 5 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 11 ⁇ cm, even more preferably is 1 ⁇ 10 4 to 1 ⁇ 10 6 ⁇ cm.
  • the AlN single crystal substrate satisfies the relational expression 5 ⁇ [( ⁇ 25 - ⁇ 200 ) ⁇ log 10 ⁇ ]/(T 640-660 -T 260-280 ) ⁇ 50, but preferably satisfies the relational expression 5 ⁇ [( ⁇ 25 ⁇ 200 ) ⁇ log 10 ⁇ ]/(T 640-660 ⁇ T 260-280 ) ⁇ 35, more preferably 5 ⁇ [( ⁇ 25 ⁇ 200 ) ⁇ log 10 ⁇ ]/(T 640-660 - T 260-280 ) ⁇ 20.
  • a relational expression it is possible to obtain an AlN single crystal substrate that is less likely to generate cracks when processed (grinding, polishing, cutting, etc.).
  • an AlN single crystal substrate can be manufactured at a higher yield.
  • the AlN single crystal substrate in the present invention preferably has an orientation layer oriented in both the c-axis direction and the a-axis direction, and may include a mosaic crystal.
  • a mosaic crystal is a collection of crystals that do not have clear grain boundaries but whose crystal orientation direction is slightly different from one or both of the c-axis and the a-axis.
  • Such an orientation layer has a structure in which crystal orientations are generally aligned in the normal direction (c-axis direction) and in-plane direction (a-axis direction). With such a configuration, it is possible to form thereon a semiconductor layer of excellent quality, particularly excellent orientation. That is, when forming a semiconductor layer on the orientation layer, the crystal orientation of the semiconductor layer generally follows the crystal orientation of the orientation layer. Therefore, the semiconductor film formed on the AlN single crystal substrate can easily be used as an alignment film.
  • the method for evaluating the orientation of the AlN single crystal substrate in the present invention is not particularly limited, but for example, known analysis methods such as the EBSD (Electron Back Scatter Diffraction Patterns) method and the X-ray pole figure may be used.
  • known analysis methods such as the EBSD (Electron Back Scatter Diffraction Patterns) method and the X-ray pole figure may be used.
  • EBSD Electro Back Scatter Diffraction Patterns
  • X-ray pole figure X-ray pole figure
  • the second axis It is oriented in a specific direction (second axis), in the obtained crystal orientation mapping, (C) the inclination angle from the first axis is distributed within ⁇ 10°, (D) the second axis It can be defined as being oriented along two axes, approximately in the normal direction and approximately in the direction of the plate surface, when four conditions are met: the angle of inclination from the surface is distributed within ⁇ 10°. In other words, when the above four conditions are satisfied, it can be determined that the orientation is along two axes, the c-axis and the a-axis.
  • the substantially in-plane direction may be oriented to a specific direction (for example, the a-axis) perpendicular to the c-axis.
  • the AlN single-crystal substrate may be oriented along two axes, a substantially normal direction and a substantially in-plane direction, but it is preferable that the substantially normal direction is oriented along the c-axis.
  • the smaller the tilt angle distribution in the substantially normal direction and/or the substantially in-plane direction the smaller the mosaic nature of the AlN single crystal substrate, and the closer it is to zero, the closer it becomes to a perfect single crystal.
  • the inclination angle distribution is preferably small in both the substantially normal direction and the substantially plate surface direction, for example, preferably ⁇ 5° or less, and more preferably ⁇ 3° or less.
  • One side of the AlN single crystal substrate preferably has an area of 20 cm 2 or more, more preferably 70 cm 2 or more, and still more preferably 170 cm 2 or more.
  • the upper limit of the size is not particularly limited, it is typically 710 cm 2 or less on one side.
  • the AlN single crystal substrate of the present invention can be manufactured by various methods as long as the above-mentioned relational expressions regarding transmittance, thermal conductivity, and electrical resistivity are satisfied.
  • a seed substrate may be prepared and an epitaxial film may be formed thereon, or an AlN single crystal substrate may be directly manufactured by spontaneous nucleation without using a seed substrate.
  • an AlN substrate may be used for homoepitaxial growth, or another substrate may be used for heteroepitaxial growth.
  • any of the vapor phase deposition method, liquid phase deposition method, and solid phase deposition method may be used to grow the single crystal, it is preferable to use the vapor phase deposition method to grow the AlN single crystal.
  • vapor phase film deposition methods include various CVD (chemical vapor deposition) methods (e.g. thermal CVD method, plasma CVD method, MOVPE method, etc.), sputtering method, and hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method. , molecular beam epitaxy (MBE), sublimation, pulsed laser deposition (PLD), and the like, with sublimation or HVPE being preferred.
  • CVD chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • PLD pulsed laser deposition
  • liquid phase film forming method include a solution growth method (for example, a flux method).
  • an oriented precursor layer without directly forming an AlN single crystal on the seed substrate, it is possible to form an oriented precursor layer, to turn the oriented precursor layer into an AlN single crystal layer by heat treatment, and to remove the seed substrate by polishing. It is also possible to obtain an AlN single crystal substrate.
  • Examples of manufacturing methods for forming the oriented precursor layer at this time include the AD (aerosol deposition) method and the HPPD (supersonic plasma particle deposition) method.
  • Known conditions can be used for any of the solid phase deposition method, vapor phase deposition method, and liquid phase deposition method described above, but for example, for a method of producing an AlN single crystal substrate using a sublimation method, This will be explained below. Specifically, it is produced by (a) heat treatment of AlN polycrystalline powder, (b) film formation of an AlN single crystal layer, and (c) polishing removal of a seed substrate and polishing of the surface of the AlN single crystal layer.
  • This step is a step of heat treating AlN polycrystalline powder to obtain AlN raw material powder.
  • AlN powder 12 is placed in a pod 10 as a raw material for an AlN single crystal, and heat treated in an N2 atmosphere.
  • the graphite powder 14 and the metal oxide (Y 2 O 3 , CaO, CeO 2 , Yb 2 O 3 , Sm 2 O 3 , etc.) powder 15 are separated into the pod 10 so that they do not come into direct contact with the AlN powder 12 .
  • the crucibles 16 and 17 are large enough to be housed within the pod 10.
  • the pressure in the furnace of the pod 10 is preferably 0.1 to 10 atm, more preferably 0.5 to 5 atm.
  • the heat treatment temperature is preferably 1900°C to 2300°C, more preferably 2000°C to 2200°C.
  • Preferred examples of materials constituting the sheath and crucible include tantalum carbide, tungsten, molybdenum, and boron nitride (BN), with BN being more preferred.
  • FIG. 2 shows an example of a crystal growth apparatus used in the sublimation method.
  • the film forming apparatus 20 shown in FIG. 2 includes a crucible 22, a heat insulating material 24 for insulating the crucible 22, and a coil 26 for heating the crucible 22 to a high temperature.
  • the crucible 22 includes an AlN raw material powder 28 in its lower part and a seed substrate 30 on which a sublimated product of the AlN raw material powder 28 is precipitated in its upper part.
  • the inside of the crucible 22 is pressurized in an N 2 atmosphere, and the crucible 22 is heated by the coil 26 to sublimate the AlN raw material powder 28.
  • the pressure is preferably 10 to 100 kPa, more preferably 20 to 90 kPa.
  • a temperature gradient is created so that the temperature near the seed substrate 30 at the top of the crucible 22 is lower than the temperature near the AlN raw material powder 28 at the bottom of the crucible 22 .
  • the part of the crucible 22 near the AlN raw material powder 28 is preferably heated to 1900 to 2250°C, more preferably 2000 to 2200°C, and the part of the crucible 22 near the seed substrate 30 is heated to 1400 to 2150°C.
  • the temperature is preferably from 1500 to 2050°C. At this time, it is preferable that the temperature of the area near the seed substrate 30 is lowered by 100 to 500°C, more preferably from 200 to 400°C, than the area near the AlN raw material powder .
  • the above heating is preferably maintained for 2 to 100 hours, more preferably 4 to 90 hours.
  • Temperature control can be performed by measuring the temperature at the top and bottom of the crucible 22 with a radiation thermometer (not shown) through a hole in the heat insulating material 24 covering the crucible 22, and feeding this back to the temperature control. In this way, the SiC single crystal is placed as the seed substrate 30, and AlN is redeposited on the surface thereof to form the AlN single crystal layer 32.
  • step (c) Grinding off the seed substrate and polishing the surface of the AlN single crystal layer This step involves grinding off the seed substrate to expose the AlN single crystal layer, and removing irregularities and defects on the surface of the AlN single crystal. Includes polishing process. Since the SiC single crystal remains in the AlN single crystal layer produced through the steps (a) and (b) using the SiC substrate as a seed substrate, the surface of the AlN single crystal layer is exposed by grinding. let In addition, in order to mirror-finish the surface of the AlN single crystal layer after film formation, the plate surface is smoothed by lapping using diamond abrasive grains, and then polished by chemical mechanical polishing (CMP) using colloidal silica, etc. do. In this way, an AlN single crystal substrate can be manufactured.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • a device can also be fabricated using the AlN single crystal substrate of the present invention. That is, a device is preferably provided that includes an AlN single crystal substrate. Examples of such devices include deep ultraviolet laser diodes, deep ultraviolet diodes, power electronic devices, radio frequency devices, heat sinks, and the like.
  • a method for manufacturing a device using an AlN single crystal substrate is not particularly limited, and can be manufactured by a known method.
  • Examples 1 to 12 (1) Preparation of AlN single crystal substrate (1a) Heat treatment of AlN polycrystalline powder As shown in FIG. Placed.
  • Commercially available graphite powder 14 with an average particle size of 1 ⁇ m was placed in the BN crucible 16 at the ratio shown in Table 1 for 100 parts by weight of AlN powder, while metal oxide powder 15 was added at the ratio shown in Table 1 for 100 parts by weight of AlN powder. It was put into BN crucible 17 at a ratio of
  • the metal oxide powder 15 in Examples 1 to 6 and 10 to 12
  • yttrium oxide powder with an average particle size of 0.1 ⁇ m in Example 7, cerium oxide powder with an average particle size of 1 ⁇ m, and in Example 8, with an average particle size of 1 ⁇ m.
  • Ytterbium oxide powder in Example 9, samarium oxide powder with an average particle size of 3 ⁇ m was used. These BN crucibles 16 and 17 were placed in the BN pod 10 so as not to directly touch the AlN powder 12. The BN crucibles 16 and 17 are large enough to be housed within the pod 10.
  • This BN pod 10 was heat-treated at 2200° C. in a N 2 atmosphere at 0.1 to 10 atm in a graphite heater furnace. In this way, the AlN polycrystalline powder was heat-treated to produce an AlN raw material powder.
  • a crucible 22 is used as a crystal growth container, and a SiC substrate is placed as a base material (seed substrate) 30 in this crucible and brought into contact with it.
  • the AlN raw material powder 28 prepared in the above (1a) was added to prevent this from occurring.
  • the crucible 22 is pressurized at 50 kPa in an N 2 atmosphere, and the part in the vicinity of the AlN raw material powder 28 in the crucible 22 is heated to 2100°C by high-frequency induction heating, while the part in the vicinity of the SiC substrate 30 in the crucible 22 is heated to 2100°C.
  • AlN single crystal layer 32 was reprecipitated on SiC substrate 30 by heating and holding at a low temperature (temperature difference of 200° C.). The holding time was 10 hours.
  • the total light transmittance Ta including the wavelength range of 200 to 800 nm was measured for the AlN single crystal substrate using a spectrophotometer (manufactured by Hitachi High-Tech Science, UH4150). After calculating the absorption coefficient ⁇ of the AlN single crystal substrate using the measured value of Ta and the theoretical transmittance T t of the AlN single crystal substrate, the transmittance T 100 ⁇ m when the thickness of the AlN single crystal substrate is converted to 100 ⁇ m was calculated.
  • the average value of transmittance (%) in 640 to 660 nm is T 640-660
  • the average value of transmittance (%) in 260 to 280 nm is T 260-280
  • T 640 The difference between ⁇ 660 and T 260-280 (T 640-660 ⁇ T 260-280 ) (%pt) was calculated. The results are shown in Table 1.
  • thermal diffusivity was measured by processing an AlN single crystal sample into a disk shape with a diameter of 10 mm and a thickness of 0.4 mm, and using a flash analyzer thermal diffusivity measurement device (manufactured by NETSCH, LFA467HT) at 25°C and 200°C. It was measured.
  • the specific heat was measured by processing an AlN single crystal sample into a disk shape with a diameter of 5 mm and a thickness of 0.4 mm at 25° C.

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Abstract

加工（研削、研磨、切断等）された際にクラックが発生しにくいＡｌＮ単結晶基板が提供される。このＡｌＮ単結晶基板は、ＡｌＮ単結晶基板の２５℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）をλ２５、ＡｌＮ単結晶基板の２００℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）をλ２００、ＡｌＮ単結晶基板の２５℃における電気抵抗率（Ω・ｃｍ）をρ、ＡｌＮ単結晶基板の透過スペクトルにおける６４０～６６０ｎｍにおける透過率（％）の平均値をＴ６４０－６６０、上記透過スペクトルにおける２６０～２８０ｎｍにおける透過率（％）の平均値をＴ２６０－２８０としたとき、５≦［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）≦５０の関係式を満たす。

Description

ＡｌＮ単結晶基板及びデバイス
　本発明は、ＡｌＮ単結晶基板、及びＡｌＮ単結晶基板を備えたデバイスに関する。
　近年、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）単結晶が、ＡｌＮ系半導体を用いた深紫外線発光素子の下地基板として注目されている。例えば、ＡｌＮ系半導体として、ＡｌＮやＡｌＧａＮ等が用いられる。これらのＡｌＮ系半導体は直接遷移型のバンド構造を有するため、発光デバイスに適しており、深紫外領域のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）への応用が可能である。
　例えば、特許文献１（ＷＯ２０１５／１０８０８９Ａ１）には、光が放射される発光主面を有する基板、ｎ型層、活性層及びｐ型層がこの順で積層された積層構造を有する紫外発光ダイオードが開示されている。この文献には、紫外発光ダイオード等の紫外光源を作製する場合には、発光主面を有する基板に用いられるＡｌＮ単結晶の紫外透過率が高いことが求められることが記載されている。また、特許文献２（特開２００９－１９０９６５号公報）には、下地基板／第１の層／第２の層の層構成を有する積層基板を準備する工程と、下地基板の主表面上にＡｌＮ結晶を気相成長法により成長させる工程とを含む、ＡｌＮ結晶の成長方法が開示されており、第１の層がＡｌＮ結晶の成長温度において下地基板よりも昇華しにくい材質からなり、第２の層が第１の層の熱伝導率よりも高い材質からなるとされている。この文献には、ＡｌＮ結晶は、高い熱伝導率及び高い電気抵抗を有しているため、光デバイスや電子デバイス等の半導体デバイス用の基板材料として注目されていることが記載されている。
ＷＯ２０１５／１０８０８９Ａ１ 特開２００９－１９０９６５号公報
　上述したように、ＡｌＮ単結晶は様々な用途で注目されている。しかしながら、特許文献１及び２に開示されるようなＡｌＮ単結晶基板は、加工（研削、研磨、切断等）された際にクラックが発生しやすく、歩留まりが低下する問題がある。そのため、ＡｌＮ単結晶基板を加工する際、ＡｌＮ単結晶基板に発生するクラックを抑制することが望まれている。
　本発明者らは、今般、ＡｌＮ単結晶基板が、（紫外光及び可視光の）透過率、熱伝導率及び電気抵抗率に関する所定の関係式を満たすことで、加工（研削、研磨、切断等）された際にクラックが発生しにくくなるとの知見を得た。
　したがって、本発明の目的は、加工（研削、研磨、切断等）された際にクラックが発生しにくいＡｌＮ単結晶基板を提供することにある。
　本発明の一態様によれば、ＡｌＮ単結晶基板であって、前記ＡｌＮ単結晶基板の２５℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）をλ２５、前記ＡｌＮ単結晶基板の２００℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）をλ２００、前記ＡｌＮ単結晶基板の２５℃における電気抵抗率（Ω・ｃｍ）をρ、前記ＡｌＮ単結晶基板の透過スペクトルにおける６４０～６６０ｎｍにおける透過率（％）の平均値をＴ６４０－６６０、前記透過スペクトルにおける２６０～２８０ｎｍにおける透過率（％）の平均値をＴ２６０－２８０としたとき、
　５≦［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）≦５０
の関係式を満たす、ＡｌＮ単結晶基板が提供される。
　本発明の他の一態様によれば、前記ＡｌＮ単結晶基板を備えた、デバイスが提供される。
ＡｌＮ原料粉末の作製に用いられる熱処理装置の構成を示す模式断面図である。 昇華法に用いられる結晶成長装置の構成を示す模式断面図である。
　ＡｌＮ単結晶基板
　本発明によるＡｌＮ単結晶基板は、透過率、熱伝導率及び電気抵抗率に関する関係式：５≦［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）≦５０を満たすものである。ここで、λ２５はＡｌＮ単結晶基板の２５℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、λ２００はＡｌＮ単結晶基板の２００℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。ρは、ＡｌＮ単結晶基板の２５℃における電気抵抗率（Ω・ｃｍ）である。Ｔ６４０－６６０はＡｌＮ単結晶基板の透過スペクトルにおける６４０～６６０ｎｍにおける透過率（％）の平均値であり、Ｔ２６０－２８０は透過スペクトルにおける２６０～２８０ｎｍにおける透過率（％）の平均値である。このように、ＡｌＮ単結晶基板が、（紫外光及び可視光の）透過率、熱伝導率及び電気抵抗率に関する所定の関係式を満たすことで、加工（研削、研磨、切断等）された際にクラックが発生しにくくなる。したがって、かかるＡｌＮ単結晶基板を加工に付することで、ＡｌＮ単結晶基板を高い歩留まりで製造することができる。すなわち、前述のとおり、従来のＡｌＮ単結晶基板は、加工（研削、研磨、切断等）された際にクラックが発生しやすく、歩留まりが低下する問題がある。この点、本発明のＡｌＮ単結晶基板によれば、上記問題を好都合に解消することができる。
　ここで、透過スペクトルにおける特定波長域の「透過率の平均値」とは、特定の波長範囲（例えば、２６０～２８０ｎｍ、６４０～６６０ｎｍ等のことをいう）において測定した各波長（ｎｍ）の透過率（％）の総和を、測定点数で除することによって求める。例えば、６４０～６６０ｎｍの領域において１ｎｍ刻みで透過率を測定し、それら透過率の総和が１０５０であった場合に、その透過率の総和を測定点数である２１で除することで透過率の平均値（例えば１０５０／２１＝５０％）を得ることができる。また、このときの透過率は、ＡｌＮ単結晶基板の厚さを１００μｍに換算した場合の透過率Ｔ１００μｍを用いるのが好ましい。これは、仮に測定するＡｌＮ単結晶基板の厚さにばらつきがあると、それにより透過率も変わるためである。例えば、ＡｌＮ単結晶基板が厚いと透過率は低くなり、ＡｌＮ単結晶基板が薄いと透過率は高くなる。
　透過スペクトルにおける透過率は、例えば以下に示す算出方法により求めることができる。ＡｌＮ単結晶基板の全光線透過率Ｔａを分光光度計を用いて測定する。Ｔａの測定値及びＡｌＮ単結晶基板の理論透過率Ｔｔを用いてＡｌＮ単結晶基板の吸収係数αを求める。そして、ＡｌＮ単結晶基板の厚さを１００μｍに換算した場合の透過率Ｔ１００μｍを計算する。このとき、α及びＴ１００μｍは下記式：
　α＝－１／ｔ×ｌｎ（Ｔａ／Ｔｔ）、及び
　Ｔ１００μｍ＝ｅｘｐ（－α／１００）
（式中、ｔはＡｌＮ単結晶サンプルの実際の厚さ（ｃｍ）を表す）により求めることができる。なお、透過率が低く吸収係数αの算出が困難なＡｌＮ単結晶サンプルについては実際の厚さを薄くして全光線透過率Ｔａを測定すればよい。こうして、厚さを１００μｍに換算した場合の透過率Ｔ１００μｍに基づく透過スペクトルが得られる。
　ＡｌＮ単結晶基板の透過スペクトルにおいて、６４０～６６０ｎｍにおける透過率の平均値（Ｔ６４０－６６０）と２６０～２８０ｎｍにおける透過率の平均値（Ｔ２６０－２８０）の差（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）が、１０～８０パーセントポイント（％ｐｔ）であるのが好ましく、より好ましくは２０～７５％ｐｔ、さらに好ましくは３０～７０％ｐｔである。
　ＡｌＮ単結晶基板は、２５℃における熱伝導率（λ２５）と２００℃における熱伝導率（λ２００）の差（λ２５－λ２００）が、６０～９０Ｗ／ｍ・Ｋであるのが好ましく、より好ましくは６５～８５Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに好ましくは７０～８０Ｗ／ｍ・Ｋである。
　ＡｌＮ単結晶基板の２５℃における電気抵抗率ρは、１×１０３～１×１０１７Ω・ｃｍであるのが好ましく、より好ましくは５×１０３～１×１０１１Ω・ｃｍ、さらに好ましくは１×１０４～１×１０６Ω・ｃｍである。
　上述のとおり、ＡｌＮ単結晶基板は、５≦［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）≦５０の関係式を満たすものであるが、好ましくは５≦［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）≦３５の関係式を満たし、より好ましくは５≦［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）≦２０の関係式を満たす。このような関係式を満たすことで、加工（研削、研磨、切断等）された際にクラックがより発生しにくいＡｌＮ単結晶基板とすることができる。また、かかるＡｌＮ単結晶基板を加工に付することで、ＡｌＮ単結晶基板をより高い歩留まりで製造することができる。
　本発明におけるＡｌＮ単結晶基板は、ｃ軸方向及びａ軸方向の両方に配向している配向層であるのが好ましく、モザイク結晶を含んでいてもよい。モザイク結晶とは、明瞭な粒界は有しないが、結晶の配向方位がｃ軸及びａ軸の一方又は両方とわずかに異なる結晶の集まりになっているものをいう。このような配向層は、略法線方向（ｃ軸方向）、及び面内方向（ａ軸方向）に結晶方位が概ね揃った構成を有している。このような構成とすることで、その上に、優れた品質、特に配向性に優れた半導体層を形成することが可能となる。すなわち、配向層上に半導体層を形成する際、半導体層の結晶方位は配向層の結晶方位に概ね倣ったものとなる。したがって、ＡｌＮ単結晶基板上に形成される半導体膜を配向膜としやすい。
　本発明におけるＡｌＮ単結晶基板における、配向性の評価方法は、特に限定されるものではないが、例えばＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂａｃｋ　Ｓｃａｔｔｅｒ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｐａｔｔｅｒｎｓ）法やＸ線極点図等の公知の分析手法を用いることができる。例えば、ＥＢＳＤ法を用いる場合、ＡｌＮ単結晶基板の表面（板面）又は板面と直交する断面の逆極点図マッピング、結晶方位マッピングを測定する。得られた逆極点図マッピングにおいて、（Ａ）板面の略法線方向の特定方位（第１軸）に配向していること、（Ｂ）第１軸に直交する、略板面内方向の特定方位（第２軸）に配向していること、得られた結晶方位マッピングにおいて、（Ｃ）第１軸からの傾斜角度が±１０°以内に分布していること、（Ｄ）第２軸からの傾斜角度が±１０°以内に分布していること、という４つの条件を満たすときに略法線方向と略板面方向の２軸に配向していると定義できる。言い換えると、上記４つの条件を満たしている場合に、ｃ軸及びａ軸の２軸に配向していると判断できる。例えば板面の略法線方向がｃ軸に配向している場合、略板面内方向がｃ軸と直交する特定方位（例えばａ軸）に配向していればよい。ＡｌＮ単結晶基板は、略法線方向と略板面内方向の２軸に配向していればよいが、略法線方向がｃ軸に配向していることが好ましい。略法線方向及び／又は略板面内方向の傾斜角度分布は小さい方がＡｌＮ単結晶基板のモザイク性が小さくなり、ゼロに近づくほど完全な単結晶に近くなる。このため、ＡｌＮ単結晶基板の結晶性の観点では、傾斜角度分布は略法線方向、略板面方向共に小さいほうが好ましく、例えば±５°以下が好ましく、±３°以下がさらに好ましい。
　ＡｌＮ単結晶基板は、その片面が、好ましくは２０ｃｍ２以上、より好ましくは７０ｃｍ２以上、さらに好ましくは１７０ｃｍ２以上の面積を有する。このようにＡｌＮ単結晶基板を大面積化することにより、その上に形成する半導体層の大面積化が可能となる。したがって、一枚の半導体層から半導体素子を多数個取りすることが可能となり、製造コストの低減が期待される。大きさの上限は特に限定されるものではないが、典型的には、片面７１０ｃｍ２以下である。
　製造方法
　本発明のＡｌＮ単結晶基板は、透過率、熱伝導率及び電気抵抗率に関する前述の関係式を満たす限り、様々な方法により製造することができる。種基板を用意しその上にエピタキシャル成膜させてもよいし、種基板を用いずに自発核形成によって直接ＡｌＮ単結晶基板を製造させてもよい。また、用いる種基板はホモエピタキシャル成長となるようにＡｌＮ基板を用いてもよいし、それ以外の基板を用いてヘテロエピタキシャル成長させてもよい。単結晶の成長には気相成膜法、液相成膜法及び固相成膜法のいずれの方法を用いてもよいが、好ましくは気相成膜法を用いてＡｌＮ単結晶を成膜し、その後に必要に応じ種基板部分を研削除去することによって、所望のＡｌＮ単結晶基板を得る。気相成膜法の例としては、各種ＣＶＤ（化学気相成長）法（例えば熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯＶＰＥ法等）、スパッタリング法、ハイドライド気相成長（Ｈｙｄｒｉｄｅ　ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　ｅｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｂｅａｍ　ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法、昇華法、パルスレーザーデポジション（Ｐｕｌｓｅｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ）法等が挙げられ、好ましくは昇華法又はＨＶＰＥ法である。液相成膜法の例としては、溶液成長法（例えばフラックス法）等が挙げられる。また、種基板上に直接ＡｌＮ単結晶を成膜せずとも、配向前駆体層を形成する工程、熱処理により配向前駆体層をＡｌＮ単結晶層とする工程、及び種基板を研削除去する工程によりＡｌＮ単結晶基板を得ることも可能である。その時の配向前駆体層を成膜する製法としてＡＤ（エアロゾルデポジション）法、ＨＰＰＤ（超音速プラズマ粒子堆積）法等が挙げられる。
　上述した固相成膜法、気相成膜法及び液相成膜法のいずれの手法も公知の条件を用いることができるが、例えば昇華法を用いてＡｌＮ単結晶基板を作製する手法について、以下に説明する。具体的には、（ａ）ＡｌＮ多結晶粉末の熱処理、（ｂ）ＡｌＮ単結晶層の成膜、並びに（ｃ）種基板の研削除去及びＡｌＮ単結晶層表面の研磨により作製される。
（ａ）ＡｌＮ多結晶粉末の熱処理
　この工程は、ＡｌＮ多結晶粉末を熱処理してＡｌＮ原料粉末を得る工程である。図１に示されるように、ＡｌＮ単結晶の原料としてＡｌＮ粉末１２をサヤ１０内に配置し、Ｎ２雰囲気で熱処理する。このとき、サヤ１０内にＡｌＮ粉末１２に直接接触しないように黒鉛粉末１４及び金属酸化物（Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３等）粉末１５を別々の坩堝１６及び１７に配置する。この坩堝１６及び１７はサヤ１０内に収納可能な大きさである。このとき、黒鉛及び金属酸化物の含有量を適宜調整することで、透過率、熱伝導率及び電気抵抗率に関する前述の関係式を満たすＡｌＮ単結晶基板を作製することができる。サヤ１０の炉内圧力は０．１～１０気圧が好ましく、より好ましくは０．５～５気圧である。熱処理温度は１９００℃～２３００℃が好ましく、より好ましくは２０００～２２００℃である。サヤ及び坩堝を構成する材料の好ましい例としては、タンタルカーバイト、タングステン、モリブデン、及び窒化ホウ素（ＢＮ）が挙げられ、より好ましくはＢＮである。
（ｂ）ＡｌＮ単結晶層の成膜
　この工程は、結晶成長装置内にて種基板上にＡｌＮ単結晶を成膜する工程である。昇華法で用いられる結晶成長装置の一例を図２に示す。図２に示される成膜装置２０は、坩堝２２と、坩堝２２を断熱するための断熱材２４と、坩堝２２を高温に加熱するコイル２６とを備えている。坩堝２２は、その下部にＡｌＮ原料粉末２８を含み、上部にＡｌＮ原料粉末２８の昇華物を析出させる種基板３０を備える。坩堝２２内をＮ２雰囲気下で加圧し、コイル２６で坩堝２２を加熱してＡｌＮ原料粉末２８を昇華させる。圧力は１０～１００ｋＰａが好ましく、より好ましくは２０～９０ｋＰａである。このとき、坩堝２２の下部におけるＡｌＮ原料粉末２８付近の温度よりも、坩堝２２の上部における種基板３０付近の温度が低くなるように温度勾配をつける。例えば、坩堝２２のＡｌＮ原料粉末２８付近の部分を１９００～２２５０℃に加熱するのが好ましく、より好ましくは２０００～２２００℃であり、坩堝２２の種基板３０付近の部分を１４００～２１５０℃に加熱するのが好ましく、より好ましくは１５００～２０５０℃である。このとき、ＡｌＮ原料粉末２８付近の部分に対して種基板３０付近の部分の温度を１００～５００℃低くするのが好ましく、より好ましくは２００～４００℃である。上記加熱は２～１００時間保持するのが好ましく、より好ましくは４～９０時間である。温度管理は、坩堝２２を覆った断熱材２４の穴を介して、放射温度計（図示せず）で坩堝２２の上下部の温度を測定し、温度調節にフィードバックすることにより行うことができる。こうして、種基板３０としてＳｉＣ単結晶を配置し、その表面上にＡｌＮを再析出させＡｌＮ単結晶層３２を形成することができる。
（ｃ）種基板の研削除去及びＡｌＮ単結晶層表面の研磨
　この工程は、種基板を研削除去しＡｌＮ単結晶層を露出させる研削工程、及びＡｌＮ単結晶表面の不規則性や欠陥を除去する研磨工程を含む。ＳｉＣ基板を種基板として用いて上記（ａ）及び（ｂ）の工程を経て作製したＡｌＮ単結晶層には、ＳｉＣ単結晶が残留するため、研削加工を施してＡｌＮ単結晶層の表面を露出させる。また、成膜後のＡｌＮ単結晶層表面を鏡面加工するため、ダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工により板面を平滑化した後に、コロイダルシリカ等を用いた化学機械的研磨（ＣＭＰ）等により研磨する。こうして、ＡｌＮ単結晶基板を作製することができる。
　デバイス
　本発明のＡｌＮ単結晶基板を用いてデバイスを作製することもできる。すなわち、好ましくはＡｌＮ単結晶基板を備えたデバイスが提供される。このようなデバイスの例としては、深紫外線レーザーダイオード、深紫外線ダイオード、パワー電子デバイス、高周波デバイス、ヒートシンク等が挙げられる。ＡｌＮ単結晶基板を使用したデバイスの製造方法は、特に限定されず、公知の手法により製造することができる。
　本発明を以下の例によってさらに具体的に説明する。
　例１～１２
（１）ＡｌＮ単結晶基板の作製
（１ａ）ＡｌＮ多結晶粉末の熱処理
　図１に示されるように、ＢＮサヤ１０内に、ＡｌＮ単結晶の原料として用いる市販の平均粒径１μｍのＡｌＮ粉末１２を配置した。市販の平均粒径１μｍの黒鉛粉末１４をＡｌＮ粉末１００重量部に対し表１に示される割合でＢＮ坩堝１６に入れる一方、金属酸化物粉末１５をＡｌＮ粉末１００重量部に対し表１に示される割合でＢＮ坩堝１７に入れた。ここで、金属酸化物粉末１５として、例１～６及び１０～１２では平均粒径０．１μｍの酸化イットリウム粉末、例７では平均粒径１μｍの酸化セリウム粉末、例８では平均粒径１μｍの酸化イッテルビウム粉末、例９では平均粒径３μｍの酸化サマリウム粉末を使用した。これらのＢＮ坩堝１６及び１７を、ＡｌＮ粉末１２に直接触れないようにＢＮサヤ１０内に配置した。ＢＮ坩堝１６及び１７はサヤ１０内に収納可能な大きさである。このＢＮサヤ１０を黒鉛ヒーター炉内にて、Ｎ２雰囲気中０．１～１０気圧で２２００℃にて熱処理した。こうして、ＡｌＮ多結晶粉末を熱処理してＡｌＮ原料粉末を作製した。
（１ｂ）ＡｌＮ単結晶層の成膜
　図２に示されるように、結晶成長容器として坩堝２２を用い、この坩堝内にて、基材（種基板）３０としてＳｉＣ基板を設置し、これと接触しないように上記（１ａ）で作製したＡｌＮ原料粉末２８を入れた。坩堝２２をＮ２雰囲気下で５０ｋＰａで加圧し、高周波誘導加熱により坩堝２２内のＡｌＮ原料粉末２８付近の部分を２１００℃に加熱する一方で坩堝２２内のＳｉＣ基板３０付近の部分をそれよりも低い温度（温度差が２００℃）に加熱して保持することにより、ＳｉＣ基板３０上にＡｌＮ単結晶層３２を再析出させた。保持時間は１０時間とした。
（１ｃ）ＳｉＣ基板の研削除去及びＡｌＮ単結晶層表面の研磨
　上記（１ｂ）で得られた、ＡｌＮが再析出したＳｉＣ基板をＡｌＮ単結晶が露出するまで、＃２０００までの番手の砥石を用いて研削した後、ダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工により、板面をさらに平滑化した。その後、板面に対してコロイダルシリカを用いた化学機械的研磨（ＣＭＰ）により鏡面仕上げを施した。こうして、ＡｌＮ単結晶基板を作製した。
（２）ＡｌＮ単結晶基板の評価
（２ａ）ＥＢＳＤ測定
　ＡｌＮ単結晶基板の表面及び裏面でＥＢＳＤ測定を実施したところ、ＡｌＮ結晶がｃ軸方向及びａ軸方向の両方に配向していることが分かった。
（２ｂ）透過スペクトル
　ＡｌＮ単結晶基板について２００～８００ｎｍの波長域を含む全光線透過率Ｔａを分光光度計（日立ハイテクサイエンス製、ＵＨ４１５０）を用いて測定した。Ｔａの測定値及びＡｌＮ単結晶基板の理論透過率Ｔｔを用いてＡｌＮ単結晶基板の吸収係数αを求めた後に、ＡｌＮ単結晶基板の厚さを１００μｍに換算した場合の透過率Ｔ１００μｍを計算した。α及びＴ１００μｍは下記式：
　α＝－１／ｔ×ｌｎ（Ｔａ／Ｔｔ）、及び
　Ｔ１００μｍ＝ｅｘｐ（－α／１００）
（式中、ｔはＡｌＮ単結晶サンプルの実際の厚さ（ｃｍ）を表す）
により求めた。こうして、厚さを１００μｍに換算した場合の透過率Ｔ１００μｍに基づく透過スペクトルを得た。得られた透過スペクトルに基づき、６４０～６６０ｎｍにおける透過率（％）の平均値をＴ６４０－６６０、２６０～２８０ｎｍにおける透過率（％）の平均値をＴ２６０－２８０としたときの、Ｔ６４０－６６０とＴ２６０－２８０の差（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）（％ｐｔ）を算出した。結果を表１に示す。
（２ｃ）熱伝導率
　ＡｌＮ単結晶基板の２５℃及び２００℃における熱伝導率λ２５及びλ２００を、（熱伝導率）＝（熱拡散率）×（比熱）×（密度）の式により求めた。ここで、熱拡散率は、ＡｌＮ単結晶サンプルを直径１０ｍｍ及び厚さ０．４ｍｍの円板状に加工し、フラッシュアナライザー熱拡散測定装置（ＮＥＴＳＣＨ製、ＬＦＡ４６７ＨＴ）を用いて２５℃及び２００℃で測定した。比熱は、ＡｌＮ単結晶サンプルを直径５ｍｍ及び厚さ０．４ｍｍの円板状に加工し、示差走査熱量計（ＮＥＴＳＣＨ製、ＤＳＣ４０４）にて２５℃及び２００℃で測定した。密度は、ＪＩＳ　Ｒ　１６３４：１９９８に準拠してアルキメデス法で測定した。２５℃における熱伝導率λ２５と２００℃における熱伝導率λ２００との差（λ２５－λ２００）（Ｗ／ｍ・Ｋ）を算出した。結果を表１に示す。
（２ｄ）電気抵抗率
　ＡｌＮ単結晶基板の表面と裏面にオーミック電極を形成し、２端子法により、２５℃における電気抵抗率を測定した。結果を表１に示す。
（２ｅ）関係式の計算
　上記（２ｂ）～（２ｄ）にて得られた数値に基づき、関係式：［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）により得られる値を算出した。結果を表１に示す。
（２ｆ）クラックの確認
　上記（１ｃ）にて研削及び研磨した後のＡｌＮ単結晶基板の表面を光学顕微鏡にて観察し、最大の長さが５０μｍ以上のクラックの有無を確認した。上記（１）と同様の方法で合計１０個のＡｌＮ単結晶基板を作製し、そのうち何個のＡｌＮ単結晶基板にクラックが発生するかを確認し、以下に示す評価基準にて格付け評価を行った。結果を表１に示す。
＜評価基準＞
‐評価Ａ：クラックが無かったＡｌＮ単結晶基板が９～１０個
‐評価Ｂ：クラックが無かったＡｌＮ単結晶基板が６～８個
‐評価Ｃ：クラックが無かったＡｌＮ単結晶基板が３～５個
‐評価Ｄ：全てのＡｌＮ単結晶基板にクラックが見られた
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (6)

  1. 　ＡｌＮ単結晶基板であって、前記ＡｌＮ単結晶基板の２５℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）をλ２５、前記ＡｌＮ単結晶基板の２００℃における熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）をλ２００、前記ＡｌＮ単結晶基板の２５℃における電気抵抗率（Ω・ｃｍ）をρ、前記ＡｌＮ単結晶基板の透過スペクトルにおける６４０～６６０ｎｍにおける透過率（％）の平均値をＴ６４０－６６０、前記透過スペクトルにおける２６０～２８０ｎｍにおける透過率（％）の平均値をＴ２６０－２８０としたとき、
    　５≦［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）≦５０
    の関係式を満たす、ＡｌＮ単結晶基板。
  2. 　５≦［（λ２５－λ２００）×ｌｏｇ１０ρ］／（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）≦２０
    の関係式を満たす、請求項１に記載のＡｌＮ単結晶基板。
  3. 　Ｔ６４０－６６０とＴ２６０－２８０の差（Ｔ６４０－６６０－Ｔ２６０－２８０）が３０～７０パーセントポイント（％ｐｔ）である、請求項１又は２に記載のＡｌＮ単結晶基板。
  4. 　λ２５とλ２００の差（λ２５－λ２００）が７０～８０Ｗ／ｍ・Ｋである、請求項１～３のいずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶基板。
  5. 　ρが１×１０４～１×１０６Ω・ｃｍである、請求項１～４のいずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶基板。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶基板を備えた、デバイス。
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