JP3491492B2 - 窒化ガリウム結晶の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム結晶の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、短波長の半導体レ
ーザや高温動作高出力トランジスタなどに利用できる窒
化ガリウム結晶の製造方法に関するものである。
ーザや高温動作高出力トランジスタなどに利用できる窒
化ガリウム結晶の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは光ディスクの読み出し、
書き込みに広く用いられている。光ディスクの単位面積
当たり記録可能な情報量は半導体レーザの波長の２乗に
反比例するので、高密度記録実現のためにはレーザの短
波長化が有効である。窒化ガリウムは禁制帯幅が3.4eV
と大きくかつ直接遷移型半導体であり、窒化アルミニウ
ム及び窒化インジウムとの混晶が作製可能である。した
がって、半導体レーザ実現のために必要な禁制帯幅の異
なる半導体接合ダブルヘテロ構造を容易に作製できるの
で、波長400nm前後の短波長レーザ用材料として期待さ
れている。
書き込みに広く用いられている。光ディスクの単位面積
当たり記録可能な情報量は半導体レーザの波長の２乗に
反比例するので、高密度記録実現のためにはレーザの短
波長化が有効である。窒化ガリウムは禁制帯幅が3.4eV
と大きくかつ直接遷移型半導体であり、窒化アルミニウ
ム及び窒化インジウムとの混晶が作製可能である。した
がって、半導体レーザ実現のために必要な禁制帯幅の異
なる半導体接合ダブルヘテロ構造を容易に作製できるの
で、波長400nm前後の短波長レーザ用材料として期待さ
れている。
【０００３】あわせて前記窒化ガリウムは禁制帯幅が大
きく、絶縁破壊電界が5×106V/cm、電子の飽和ドリフト
速度が1.5×107cm/sと大きいという特長を有し、高温高
速トランジスタ用材料としても期待されている。
きく、絶縁破壊電界が5×106V/cm、電子の飽和ドリフト
速度が1.5×107cm/sと大きいという特長を有し、高温高
速トランジスタ用材料としても期待されている。
【０００４】窒化ガリウム系材料の結晶成長には、良好
な窒化ガリウム基板が存在しないため、一般にサファイ
アを基板に用いたヘテロエピタキシャル成長が行われて
きた。一般に用いられている有機金属気相成長法や分子
線エピタキシー法に加え、さらなる結晶性改善を目指し
て、アンモニアを窒素原料、加熱したガリウム表面を経
て供給される塩化水素ガスをガリウム原料にそれぞれ用
いたハライドVPE法による成長速度100μｍ/hr以上の高
速製膜法による厚膜成長が注目され、研究開発が活発に
行われている。
な窒化ガリウム基板が存在しないため、一般にサファイ
アを基板に用いたヘテロエピタキシャル成長が行われて
きた。一般に用いられている有機金属気相成長法や分子
線エピタキシー法に加え、さらなる結晶性改善を目指し
て、アンモニアを窒素原料、加熱したガリウム表面を経
て供給される塩化水素ガスをガリウム原料にそれぞれ用
いたハライドVPE法による成長速度100μｍ/hr以上の高
速製膜法による厚膜成長が注目され、研究開発が活発に
行われている。
【０００５】従来のハライドVPE法による窒化ガリウム
結晶の製造方法においては、基板材料としてサファイア
を用い、ハライドVPE法により膜厚100μｍ以上の窒化ガ
リウム結晶を形成していた。
結晶の製造方法においては、基板材料としてサファイア
を用い、ハライドVPE法により膜厚100μｍ以上の窒化ガ
リウム結晶を形成していた。
【０００６】以下、従来の窒化ガリウム結晶の製造方法
について図１０を用いて説明する。図１０は従来の窒化
ガリウム結晶の製造方法を示す図である。図１０におい
て、サファイア基板５上に、窒化ガリウム結晶９が形成
されている。
について図１０を用いて説明する。図１０は従来の窒化
ガリウム結晶の製造方法を示す図である。図１０におい
て、サファイア基板５上に、窒化ガリウム結晶９が形成
されている。
【０００７】サファイア基板５を例えば1000℃に昇温
し、アンモニアガスと、850℃に加熱した金属ガリウム
（図示せず）の表面を経由して塩化水素ガスを供給する
ことにより形成される塩化ガリウムを反応させることに
より、窒化ガリウム９を100μｍ形成する。
し、アンモニアガスと、850℃に加熱した金属ガリウム
（図示せず）の表面を経由して塩化水素ガスを供給する
ことにより形成される塩化ガリウムを反応させることに
より、窒化ガリウム９を100μｍ形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
窒化ガリウム結晶の製造方法では、サファイア基板上に
窒化ガリウムを形成する際に、サファイア基板への成長
核形成の密度が低く、かつ基板温度が高いため、成長速
度が大きく、結果として３次元成長が支配的となり、形
成された窒化ガリウム結晶の表面は凹凸が多く、かつ結
晶粒界が数多く存在し結晶転位密度が大きく、平坦性及
び結晶性に優れた厚膜窒化ガリウム結晶を得るのが困難
であった。
窒化ガリウム結晶の製造方法では、サファイア基板上に
窒化ガリウムを形成する際に、サファイア基板への成長
核形成の密度が低く、かつ基板温度が高いため、成長速
度が大きく、結果として３次元成長が支配的となり、形
成された窒化ガリウム結晶の表面は凹凸が多く、かつ結
晶粒界が数多く存在し結晶転位密度が大きく、平坦性及
び結晶性に優れた厚膜窒化ガリウム結晶を得るのが困難
であった。
【０００９】本発明は従来の課題を解決するもので、平
坦性、結晶性に優れた窒化ガリウム結晶の製造方法を提
供することを目的とする。
坦性、結晶性に優れた窒化ガリウム結晶の製造方法を提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム結
晶の製造方法は、窒化ガリウムのヘテロエピタキシャル
成長において、一原子のみの金属ガリウムを含む生成物
を高密度にかつ均一に基板表面に結合させ、これを成長
核として窒化ガリウムを成長することにより、平坦で結
晶性の良好な窒化ガリウム結晶を得ることができるこ
と、さらに低温で初期窒化ガリウム成長層を形成するこ
とにより、前記成長核の再蒸発が防止でき、平坦で結晶
性の良好な窒化ガリウム結晶を得ることができるという
知見を見いだし、知見に基づいて完成されたものであ
る。
晶の製造方法は、窒化ガリウムのヘテロエピタキシャル
成長において、一原子のみの金属ガリウムを含む生成物
を高密度にかつ均一に基板表面に結合させ、これを成長
核として窒化ガリウムを成長することにより、平坦で結
晶性の良好な窒化ガリウム結晶を得ることができるこ
と、さらに低温で初期窒化ガリウム成長層を形成するこ
とにより、前記成長核の再蒸発が防止でき、平坦で結晶
性の良好な窒化ガリウム結晶を得ることができるという
知見を見いだし、知見に基づいて完成されたものであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】請求項１記載の窒化ガリウム結晶
の製造方法は、ガリウムを含むガス雰囲気中で基板を加
熱する第一の工程と、前記基板上にＧａを含む成長核を
形成した後第一の窒化ガリウムを形成する第二の工程
と、前記第一の窒化ガリウム上に前記第一の窒化ガリウ
ムの形成温度よりも高い温度で第二の窒化ガリウムを形
成する第三の工程とを有する。これにより、窒化ガリウ
ム結晶のヘテロエピタキシャル成長において、基板上を
ガリウムを含むガス雰囲気中で加熱することにより、基
板上に一原子のみの金属ガリウムを含む前記ガスからの
生成物を前記基板上に高密度にかつ均一に結合させるこ
とができる。さらに、結合した金属ガリウムを含む生成
物を成長核として低温で第一の窒化ガリウムを形成する
ことにより、前記成長核の再蒸発を防止しながら、平坦
で均質な窒化ガリウムの初期成長を行うことができる。
前記第一の窒化ガリウム形成後、さらに高い温度で第二
の窒化ガリウムを形成することにより、高い温度での熱
処理を通して第一の窒化ガリウムの結晶性が改善されか
つその上に形成される第二の窒化ガリウムの結晶性は向
上し、良好な初期成長が行えるので、表面が平坦で結晶
性の良い第二の窒化ガリウムを形成することが可能とな
る。
の製造方法は、ガリウムを含むガス雰囲気中で基板を加
熱する第一の工程と、前記基板上にＧａを含む成長核を
形成した後第一の窒化ガリウムを形成する第二の工程
と、前記第一の窒化ガリウム上に前記第一の窒化ガリウ
ムの形成温度よりも高い温度で第二の窒化ガリウムを形
成する第三の工程とを有する。これにより、窒化ガリウ
ム結晶のヘテロエピタキシャル成長において、基板上を
ガリウムを含むガス雰囲気中で加熱することにより、基
板上に一原子のみの金属ガリウムを含む前記ガスからの
生成物を前記基板上に高密度にかつ均一に結合させるこ
とができる。さらに、結合した金属ガリウムを含む生成
物を成長核として低温で第一の窒化ガリウムを形成する
ことにより、前記成長核の再蒸発を防止しながら、平坦
で均質な窒化ガリウムの初期成長を行うことができる。
前記第一の窒化ガリウム形成後、さらに高い温度で第二
の窒化ガリウムを形成することにより、高い温度での熱
処理を通して第一の窒化ガリウムの結晶性が改善されか
つその上に形成される第二の窒化ガリウムの結晶性は向
上し、良好な初期成長が行えるので、表面が平坦で結晶
性の良い第二の窒化ガリウムを形成することが可能とな
る。
【００１２】請求項２記載の窒化ガリウム結晶の製造方
法は、前記第三の工程の終了後、前記基板を除去する請
求項１記載の窒化ガリウム結晶の製造方法である。この
発明によれば、請求項１記載の発明と同様、平坦性、結
晶性に優れた第二の窒化ガリウムを形成することが可能
となる。この第二の窒化ガリウム上に窒化ガリウム系半
導体レーザ、発光ダイオードなどのｐｎ接合構造を形成
することにより、前記基板の少なくとも一部が除去され
ているため、窒化ガリウムの両面にそれぞれ電極を形成
することが可能となる。本構成により、電気伝導性のな
いサファイアを基板に用い、窒化物系半導体を選択的に
エッチングした後に電極を形成していた従来の場合に比
べ、デバイス製造工程を大幅に簡単化でき、かつ基板表
面側、裏面側に電極を形成でき直列抵抗を低減できるの
で窒化ガリウム系半導体レーザ、発光ダイオードなどの
動作電圧を低減することが可能となる。また第二の窒化
ガリウム上に窒化ガリウム系トランジスタ構造を形成す
ることにより、熱伝導率が0.11W/cm・Kと小さいサファ
イアを基板に用いていた従来の場合に比べて放熱性を改
善することができ、より大電力の出力が可能となる。
法は、前記第三の工程の終了後、前記基板を除去する請
求項１記載の窒化ガリウム結晶の製造方法である。この
発明によれば、請求項１記載の発明と同様、平坦性、結
晶性に優れた第二の窒化ガリウムを形成することが可能
となる。この第二の窒化ガリウム上に窒化ガリウム系半
導体レーザ、発光ダイオードなどのｐｎ接合構造を形成
することにより、前記基板の少なくとも一部が除去され
ているため、窒化ガリウムの両面にそれぞれ電極を形成
することが可能となる。本構成により、電気伝導性のな
いサファイアを基板に用い、窒化物系半導体を選択的に
エッチングした後に電極を形成していた従来の場合に比
べ、デバイス製造工程を大幅に簡単化でき、かつ基板表
面側、裏面側に電極を形成でき直列抵抗を低減できるの
で窒化ガリウム系半導体レーザ、発光ダイオードなどの
動作電圧を低減することが可能となる。また第二の窒化
ガリウム上に窒化ガリウム系トランジスタ構造を形成す
ることにより、熱伝導率が0.11W/cm・Kと小さいサファ
イアを基板に用いていた従来の場合に比べて放熱性を改
善することができ、より大電力の出力が可能となる。
【００１３】請求項３記載の窒化ガリウム結晶の製造方
法は、サファイアまたは窒化アルミニウムまたは炭化ケ
イ素または酸化亜鉛またはシリコンで構成される膜、ま
たはこれらの材料の多層膜により前記基板を形成する窒
化ガリウム結晶の製造方法である。ここでは例えば、サ
ファイア上の窒化アルミニウム、シリコン上の炭化ケイ
素、サファイア上の酸化亜鉛、シリコン上の酸化亜鉛な
どの基板を用いる構成としてもよい。この構成によれ
ば、例えばシリコン上の炭化ケイ素を基板として用いた
場合には、炭化ケイ素の格子定数が六方晶a軸にて０．
３０８ｎｍ、窒化ガリウムの格子定数が六方晶a軸にて
０．３１９ｎｍとその格子不整合が3.45%程度と小さい
ために、前記炭化ケイ素をシリコン基板と窒化ガリウム
の間に挿入する形で形成することにより、直接シリコン
基板上に窒化ガリウムを形成する場合に比べて、窒化ガ
リウム表面での結晶転位密度を低減することが可能とな
る。また、例えばサファイア上の酸化亜鉛を基板として
用いた場合には、酸化亜鉛の格子定数が六方晶a軸にて
０．３２５ｎｍ、窒化ガリウムの格子定数が六方晶a軸
にて3.19オングストロームとその格子不整合が1.91%程
度と小さいために、前記酸化亜鉛をサファイア基板と窒
化ガリウムの間に挿入する形で形成することにより、直
接サファイア基板上に窒化ガリウムを形成する場合に比
べて、窒化ガリウム表面での結晶転位密度を低減するこ
とができる。
法は、サファイアまたは窒化アルミニウムまたは炭化ケ
イ素または酸化亜鉛またはシリコンで構成される膜、ま
たはこれらの材料の多層膜により前記基板を形成する窒
化ガリウム結晶の製造方法である。ここでは例えば、サ
ファイア上の窒化アルミニウム、シリコン上の炭化ケイ
素、サファイア上の酸化亜鉛、シリコン上の酸化亜鉛な
どの基板を用いる構成としてもよい。この構成によれ
ば、例えばシリコン上の炭化ケイ素を基板として用いた
場合には、炭化ケイ素の格子定数が六方晶a軸にて０．
３０８ｎｍ、窒化ガリウムの格子定数が六方晶a軸にて
０．３１９ｎｍとその格子不整合が3.45%程度と小さい
ために、前記炭化ケイ素をシリコン基板と窒化ガリウム
の間に挿入する形で形成することにより、直接シリコン
基板上に窒化ガリウムを形成する場合に比べて、窒化ガ
リウム表面での結晶転位密度を低減することが可能とな
る。また、例えばサファイア上の酸化亜鉛を基板として
用いた場合には、酸化亜鉛の格子定数が六方晶a軸にて
０．３２５ｎｍ、窒化ガリウムの格子定数が六方晶a軸
にて3.19オングストロームとその格子不整合が1.91%程
度と小さいために、前記酸化亜鉛をサファイア基板と窒
化ガリウムの間に挿入する形で形成することにより、直
接サファイア基板上に窒化ガリウムを形成する場合に比
べて、窒化ガリウム表面での結晶転位密度を低減するこ
とができる。
【００１４】請求項４記載の窒化ガリウム結晶の製造方
法は、前記第一の工程において、加熱した三塩化ガリウ
ム表面を経由して導入されるガスによりガリウムを含む
ガス雰囲気を形成することを特徴とする窒化ガリウム結
晶の製造方法である。この発明によれば、基板上に一原
子のみの金属ガリウムと塩素原子を含む前記ガスからの
生成物を前記基板上に高密度にかつ均一に結合させるこ
とができる。さらに、前記生成物を成長核として低温で
第一の窒化ガリウムを形成することにより、前記成長核
の再蒸発を防止しながら、平坦で均質な窒化ガリウムを
初期成長させることができる。前記第一の窒化ガリウム
形成後高い温度で第二の窒化ガリウムを形成することに
より、高温での熱処理を通して第一の窒化ガリウムの結
晶性が改善されかつその上に形成される第二の窒化ガリ
ウムの結晶性は向上し、良好な初期成長が行えるので、
表面が平坦で結晶性の良い窒化ガリウム結晶を形成する
ことができる。
法は、前記第一の工程において、加熱した三塩化ガリウ
ム表面を経由して導入されるガスによりガリウムを含む
ガス雰囲気を形成することを特徴とする窒化ガリウム結
晶の製造方法である。この発明によれば、基板上に一原
子のみの金属ガリウムと塩素原子を含む前記ガスからの
生成物を前記基板上に高密度にかつ均一に結合させるこ
とができる。さらに、前記生成物を成長核として低温で
第一の窒化ガリウムを形成することにより、前記成長核
の再蒸発を防止しながら、平坦で均質な窒化ガリウムを
初期成長させることができる。前記第一の窒化ガリウム
形成後高い温度で第二の窒化ガリウムを形成することに
より、高温での熱処理を通して第一の窒化ガリウムの結
晶性が改善されかつその上に形成される第二の窒化ガリ
ウムの結晶性は向上し、良好な初期成長が行えるので、
表面が平坦で結晶性の良い窒化ガリウム結晶を形成する
ことができる。
【００１５】請求項５記載の窒化ガリウム結晶の製造方
法は、前記第一の工程において、加熱した金属ガリウム
表面を経由して導入される塩化水素ガスによりガリウム
を含むガス雰囲気を形成する窒化ガリウム結晶の製造方
法である。本発明によれば、基板上に一原子のみの金属
ガリウムと塩素原子を含む前記ガスからの生成物を前記
基板上に高密度にかつ均一に結合させることができる。
さらに、前記生成物を成長核として低温で第一の窒化ガ
リウムを形成することにより、前記成長核の再蒸発を防
止しながら、平坦で均質な窒化ガリウム初期成長層を形
成することが可能となる。前記第一の窒化ガリウム形成
後高い温度で第二の窒化ガリウムを形成することによ
り、高い温度での熱処理を通して第一の窒化ガリウムの
結晶性が改善されかつその上に形成される第二の窒化ガ
リウムの結晶性は向上し、良好な初期成長が行えるの
で、表面が平坦で結晶性の良い窒化ガリウム結晶を形成
することができる。
法は、前記第一の工程において、加熱した金属ガリウム
表面を経由して導入される塩化水素ガスによりガリウム
を含むガス雰囲気を形成する窒化ガリウム結晶の製造方
法である。本発明によれば、基板上に一原子のみの金属
ガリウムと塩素原子を含む前記ガスからの生成物を前記
基板上に高密度にかつ均一に結合させることができる。
さらに、前記生成物を成長核として低温で第一の窒化ガ
リウムを形成することにより、前記成長核の再蒸発を防
止しながら、平坦で均質な窒化ガリウム初期成長層を形
成することが可能となる。前記第一の窒化ガリウム形成
後高い温度で第二の窒化ガリウムを形成することによ
り、高い温度での熱処理を通して第一の窒化ガリウムの
結晶性が改善されかつその上に形成される第二の窒化ガ
リウムの結晶性は向上し、良好な初期成長が行えるの
で、表面が平坦で結晶性の良い窒化ガリウム結晶を形成
することができる。
【００１６】請求項６記載の窒化ガリウム結晶の製造方
法は、前記第一の工程において、ガリウムを含む有機金
属表面を経由して導入されるガスによりガリウムを含む
ガス雰囲気を形成することを特徴とする窒化ガリウム結
晶の製造方法である。本発明によれば、基板上に一原子
のみの金属ガリウムと例えば炭化水素などの有機化合物
分子を含む前記ガスからの生成物を前記基板上に高密度
にかつ均一に結合させることができる。さらに、前記生
成物を成長核として低温で第一の窒化ガリウムを形成す
ることにより、前記成長核の再蒸発を防止しながら、平
坦で均質な窒化ガリウムを初期成長させることができ
る。前記第一の窒化ガリウム形成後高い温度で第二の窒
化ガリウムを形成することにより、高温での熱処理を通
して第一の窒化ガリウムの結晶性が改善されかつその上
に形成される第二の窒化ガリウムの結晶性は向上し、良
好な初期成長が行えるため、表面が平坦で結晶性の良い
窒化ガリウム結晶を形成することができる。
法は、前記第一の工程において、ガリウムを含む有機金
属表面を経由して導入されるガスによりガリウムを含む
ガス雰囲気を形成することを特徴とする窒化ガリウム結
晶の製造方法である。本発明によれば、基板上に一原子
のみの金属ガリウムと例えば炭化水素などの有機化合物
分子を含む前記ガスからの生成物を前記基板上に高密度
にかつ均一に結合させることができる。さらに、前記生
成物を成長核として低温で第一の窒化ガリウムを形成す
ることにより、前記成長核の再蒸発を防止しながら、平
坦で均質な窒化ガリウムを初期成長させることができ
る。前記第一の窒化ガリウム形成後高い温度で第二の窒
化ガリウムを形成することにより、高温での熱処理を通
して第一の窒化ガリウムの結晶性が改善されかつその上
に形成される第二の窒化ガリウムの結晶性は向上し、良
好な初期成長が行えるため、表面が平坦で結晶性の良い
窒化ガリウム結晶を形成することができる。
【００１７】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。 （実施の形態１） 図１は、本発明の実施の形態１における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。まず、78℃の融点以上に
加熱された三塩化ガリウム(GaCl3)（図示せず）表面を
経由して窒素ガスを、700℃に加熱されたシリコン基板
１と反応させることにより、図１（ａ）、（ｂ）に示す
ように、シリコン基板１の表面にて、シリコン原子とガ
リウム原子が結合する形で、二塩化ガリウム(GaCl2)で
構成される成長核２が形成させる。次に、図１（ｃ）に
示すように、成長核２の上にシリコン基板１の温度を60
0℃として、三塩化ガリウムとアンモニアを反応させる
ハライドVPE法により非晶質である第一の窒化ガリウム
３を約５０ｎｍ形成する。さらにシリコン基板１の温度
を1000℃とし、図１（ｄ）に示すように、第一の窒化ガ
リウム３上に、同様のハライドVPE法により単結晶であ
る第二の窒化ガリウム４を約100ミクロン形成する。こ
れにより、シリコン基板１上に成長核２を均一にかつ高
密度で形成することが可能となる。また、第一の窒化ガ
リウム３を低温で形成することにより、成長核２の再蒸
発を防止しながら、平坦で均質な窒化ガリウムの初期成
長を行うことができる。第一の窒化ガリウム３の形成
後、高温で第二の窒化ガリウム４を形成することによ
り、高温での熱処理を通して第一の窒化ガリウム３の結
晶性が改善されかつその上に形成される第二の窒化ガリ
ウム４の結晶性が向上し、良好な初期成長を行うことが
できるため、表面が平坦で結晶性の良い第二の窒化ガリ
ウム４である単結晶の窒化ガリウム結晶を形成すること
が可能となる。
る。 （実施の形態１） 図１は、本発明の実施の形態１における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。まず、78℃の融点以上に
加熱された三塩化ガリウム(GaCl3)（図示せず）表面を
経由して窒素ガスを、700℃に加熱されたシリコン基板
１と反応させることにより、図１（ａ）、（ｂ）に示す
ように、シリコン基板１の表面にて、シリコン原子とガ
リウム原子が結合する形で、二塩化ガリウム(GaCl2)で
構成される成長核２が形成させる。次に、図１（ｃ）に
示すように、成長核２の上にシリコン基板１の温度を60
0℃として、三塩化ガリウムとアンモニアを反応させる
ハライドVPE法により非晶質である第一の窒化ガリウム
３を約５０ｎｍ形成する。さらにシリコン基板１の温度
を1000℃とし、図１（ｄ）に示すように、第一の窒化ガ
リウム３上に、同様のハライドVPE法により単結晶であ
る第二の窒化ガリウム４を約100ミクロン形成する。こ
れにより、シリコン基板１上に成長核２を均一にかつ高
密度で形成することが可能となる。また、第一の窒化ガ
リウム３を低温で形成することにより、成長核２の再蒸
発を防止しながら、平坦で均質な窒化ガリウムの初期成
長を行うことができる。第一の窒化ガリウム３の形成
後、高温で第二の窒化ガリウム４を形成することによ
り、高温での熱処理を通して第一の窒化ガリウム３の結
晶性が改善されかつその上に形成される第二の窒化ガリ
ウム４の結晶性が向上し、良好な初期成長を行うことが
できるため、表面が平坦で結晶性の良い第二の窒化ガリ
ウム４である単結晶の窒化ガリウム結晶を形成すること
が可能となる。
【００１８】（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。図２（ａ）ないし図２
（ｄ）は、実施の形態１における図１（ａ）ないし図１
（ｄ）と同様の製造工程である。実施の形態２において
は、実施の形態１における図１（ｄ）に示す工程の終了
後、図２（ｅ）に示すように、シリコン基板１をフッ硝
酸(HF:HNO3=1:5)等の酸溶液に浸すことにより、成長核
２、第一の窒化ガリウム３および第二の窒化ガリウム４
からシリコン基板１を除去する。これにより、実施の形
態２では、実施の形態１と同様に、表面が平坦で結晶性
の良い窒化ガリウム結晶を形成することが可能となる。
またシリコン基板１を除去することにより、第二の窒化
ガリウム４上に窒化ガリウム系半導体から成るｐｎ接合
を形成すれば、窒化ガリウムの両側にそれぞれ電極を形
成できるので、従来のサファイア基板を用いた場合に比
べデバイス製造工程を簡単化でき、かつ直列抵抗を低減
できるので例えば半導体レーザの動作電圧を低減するこ
とができる。また、第二の窒化ガリウム４上に窒化ガリ
ウム系トランジスタ構造を形成することにより、窒化ガ
リウム結晶の熱伝導率が1.3W/cm・Kとサファイアの熱伝
導率0.11W/cm・Kと比べ共に大きいため、従来のサファ
イア基板を用いた場合に比べて放熱を改善でき、より高
出力のトランジスタを動作させることができる。
晶の製造方法を示す図である。図２（ａ）ないし図２
（ｄ）は、実施の形態１における図１（ａ）ないし図１
（ｄ）と同様の製造工程である。実施の形態２において
は、実施の形態１における図１（ｄ）に示す工程の終了
後、図２（ｅ）に示すように、シリコン基板１をフッ硝
酸(HF:HNO3=1:5)等の酸溶液に浸すことにより、成長核
２、第一の窒化ガリウム３および第二の窒化ガリウム４
からシリコン基板１を除去する。これにより、実施の形
態２では、実施の形態１と同様に、表面が平坦で結晶性
の良い窒化ガリウム結晶を形成することが可能となる。
またシリコン基板１を除去することにより、第二の窒化
ガリウム４上に窒化ガリウム系半導体から成るｐｎ接合
を形成すれば、窒化ガリウムの両側にそれぞれ電極を形
成できるので、従来のサファイア基板を用いた場合に比
べデバイス製造工程を簡単化でき、かつ直列抵抗を低減
できるので例えば半導体レーザの動作電圧を低減するこ
とができる。また、第二の窒化ガリウム４上に窒化ガリ
ウム系トランジスタ構造を形成することにより、窒化ガ
リウム結晶の熱伝導率が1.3W/cm・Kとサファイアの熱伝
導率0.11W/cm・Kと比べ共に大きいため、従来のサファ
イア基板を用いた場合に比べて放熱を改善でき、より高
出力のトランジスタを動作させることができる。
【００１９】（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。まず、サファイア基板５
を1000℃に加熱しアンモニアと反応させることにより、
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、サファイア基板５の
表面に窒化アルミニウム６を形成する。その後の図３
（ｃ）ないし図３（ｅ）においては、実施の形態１にお
ける図１（ｂ）ないし図１（ｄ）に示した工程と同様に
成長核２、第一の窒化ガリウム３および第二の窒化ガリ
ウム４を順次形成する。窒化アルミニウム６は、サファ
イア基板５よりも二塩化ガリウムが結合しやすい性質を
有しているため、成長核を直接サファイア基板５上に形
成する場合に比べ、成長核２をより高密度に形成するこ
とができ、平坦性に優れた第一の窒化ガリウム３および
第二の窒化ガリウム４を形成することができる。
晶の製造方法を示す図である。まず、サファイア基板５
を1000℃に加熱しアンモニアと反応させることにより、
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、サファイア基板５の
表面に窒化アルミニウム６を形成する。その後の図３
（ｃ）ないし図３（ｅ）においては、実施の形態１にお
ける図１（ｂ）ないし図１（ｄ）に示した工程と同様に
成長核２、第一の窒化ガリウム３および第二の窒化ガリ
ウム４を順次形成する。窒化アルミニウム６は、サファ
イア基板５よりも二塩化ガリウムが結合しやすい性質を
有しているため、成長核を直接サファイア基板５上に形
成する場合に比べ、成長核２をより高密度に形成するこ
とができ、平坦性に優れた第一の窒化ガリウム３および
第二の窒化ガリウム４を形成することができる。
【００２０】（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。まず、シリコン基板１を
1350℃に加熱し、モノシランガス(SiH4)及びメタンガス
(CH4)と反応させることにより、図４（ａ）、（ｂ）に
示すように、炭化ケイ素薄膜７を約１００ｎｍ形成す
る。続いて78℃の融点以上に保たれた三塩化ガリウム(G
aCl3)表面を経由して窒素ガスを700℃に加熱された炭化
ケイ素７と反応させることにより、図４（ｃ）に示すよ
うに、炭化ケイ素７の表面に炭素原子とガリウム原子が
結合する形で二塩化ガリウム(GaCl2)で構成される成長
核２を形成する。成長核２の上にシリコン基板１の温度
を600℃として、三塩化ガリウムとアンモニアを反応さ
せるハライドVPE法により第一の窒化ガリウム３を約５
０ｎｍ形成する。さらにシリコン基板１の温度を1000℃
とし、第一の窒化ガリウム３上に、同様のハライドVPE
法により単結晶の第二の窒化ガリウム４を約100μｍ形
成する。本実施の形態においては、炭化ケイ素と窒化ガ
リウムの格子不整合が3.45%程度と小さいために、シリ
コン基板１上に直接第一の窒化ガリウム３を形成する場
合に比べて、第一の窒化ガリウム３および第二の窒化ガ
リウム４表面の結晶転位密度を低減することができる。
晶の製造方法を示す図である。まず、シリコン基板１を
1350℃に加熱し、モノシランガス(SiH4)及びメタンガス
(CH4)と反応させることにより、図４（ａ）、（ｂ）に
示すように、炭化ケイ素薄膜７を約１００ｎｍ形成す
る。続いて78℃の融点以上に保たれた三塩化ガリウム(G
aCl3)表面を経由して窒素ガスを700℃に加熱された炭化
ケイ素７と反応させることにより、図４（ｃ）に示すよ
うに、炭化ケイ素７の表面に炭素原子とガリウム原子が
結合する形で二塩化ガリウム(GaCl2)で構成される成長
核２を形成する。成長核２の上にシリコン基板１の温度
を600℃として、三塩化ガリウムとアンモニアを反応さ
せるハライドVPE法により第一の窒化ガリウム３を約５
０ｎｍ形成する。さらにシリコン基板１の温度を1000℃
とし、第一の窒化ガリウム３上に、同様のハライドVPE
法により単結晶の第二の窒化ガリウム４を約100μｍ形
成する。本実施の形態においては、炭化ケイ素と窒化ガ
リウムの格子不整合が3.45%程度と小さいために、シリ
コン基板１上に直接第一の窒化ガリウム３を形成する場
合に比べて、第一の窒化ガリウム３および第二の窒化ガ
リウム４表面の結晶転位密度を低減することができる。
【００２１】（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。実施の形態５における図
５（ａ）ないし図５（ｅ）に示す工程は、実施の形態４
における図４（ａ）ないし図４（ｅ）に示す工程と同様
である。第二の窒化ガリウム４の形成後、シリコン基板
１をフッ硝酸(HF:HNO3=1:5)等の酸溶液に浸すことによ
り、シリコン基板１を除去する。これにより、第一の窒
化ガリウム３、第二の窒化ガリウム４および炭化ケイ素
薄膜７の導電型を同一に選び、かつ第二の窒化ガリウム
４上に窒化ガリウム系半導体から成るｐｎ接合を形成す
れば、基板の表側、裏側にそれぞれ電極を形成できるの
で、サファイアを基板に用いる場合に比べデバイス製造
工程を簡単化でき、かつ直列抵抗を低減できるので例え
ば半導体レーザの動作電圧を低減することができる。ま
た第二の窒化ガリウム４上に窒化ガリウム系トランジス
タ構造を形成することにより、窒化ガリウムの熱伝導率
が1.3W/cm・Kとサファイアの熱伝導率0.11W/cm・Kと比
べ大きいため、サファイアを基板として用いていた場合
に比べて放熱を改善でき、より高出力のトランジスタ動
作が可能となる。
晶の製造方法を示す図である。実施の形態５における図
５（ａ）ないし図５（ｅ）に示す工程は、実施の形態４
における図４（ａ）ないし図４（ｅ）に示す工程と同様
である。第二の窒化ガリウム４の形成後、シリコン基板
１をフッ硝酸(HF:HNO3=1:5)等の酸溶液に浸すことによ
り、シリコン基板１を除去する。これにより、第一の窒
化ガリウム３、第二の窒化ガリウム４および炭化ケイ素
薄膜７の導電型を同一に選び、かつ第二の窒化ガリウム
４上に窒化ガリウム系半導体から成るｐｎ接合を形成す
れば、基板の表側、裏側にそれぞれ電極を形成できるの
で、サファイアを基板に用いる場合に比べデバイス製造
工程を簡単化でき、かつ直列抵抗を低減できるので例え
ば半導体レーザの動作電圧を低減することができる。ま
た第二の窒化ガリウム４上に窒化ガリウム系トランジス
タ構造を形成することにより、窒化ガリウムの熱伝導率
が1.3W/cm・Kとサファイアの熱伝導率0.11W/cm・Kと比
べ大きいため、サファイアを基板として用いていた場合
に比べて放熱を改善でき、より高出力のトランジスタ動
作が可能となる。
【００２２】（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。まず、サファイア基板５
を550℃に加熱し、１．３３Ｐａの酸素ガス雰囲気中で
酸化亜鉛ターゲットをスパッタすることにより、図６
（ａ）、（ｂ）に示すように、酸化亜鉛薄膜８を約１０
０ｎｍ形成する。続いて78℃の融点以上に保たれた三塩
化ガリウム(GaCl3)表面を経由して窒素ガスを例えば700
℃に加熱された８の酸化亜鉛と反応させることにより、
図６（ｃ）に示すように、酸化亜鉛薄膜８の表面に、酸
素原子とガリウム原子が結合する形で二塩化ガリウム(G
aCl2)で構成される成長核２を形成する。成長核２の上
にサファイア基板５の温度を600℃として、三塩化ガリ
ウムとアンモニアを反応させるハライドVPE法により非
晶質である第一の窒化ガリウム３を約５０ｎｍ形成す
る。さらにサファイア基板５の温度を1000℃とし、第一
の窒化ガリウム３上に、同様のハライドVPE法により単
結晶である第二の窒化ガリウム４を約100μｍ形成す
る。
晶の製造方法を示す図である。まず、サファイア基板５
を550℃に加熱し、１．３３Ｐａの酸素ガス雰囲気中で
酸化亜鉛ターゲットをスパッタすることにより、図６
（ａ）、（ｂ）に示すように、酸化亜鉛薄膜８を約１０
０ｎｍ形成する。続いて78℃の融点以上に保たれた三塩
化ガリウム(GaCl3)表面を経由して窒素ガスを例えば700
℃に加熱された８の酸化亜鉛と反応させることにより、
図６（ｃ）に示すように、酸化亜鉛薄膜８の表面に、酸
素原子とガリウム原子が結合する形で二塩化ガリウム(G
aCl2)で構成される成長核２を形成する。成長核２の上
にサファイア基板５の温度を600℃として、三塩化ガリ
ウムとアンモニアを反応させるハライドVPE法により非
晶質である第一の窒化ガリウム３を約５０ｎｍ形成す
る。さらにサファイア基板５の温度を1000℃とし、第一
の窒化ガリウム３上に、同様のハライドVPE法により単
結晶である第二の窒化ガリウム４を約100μｍ形成す
る。
【００２３】本実施の形態では、酸化亜鉛と窒化ガリウ
ムの格子不整合が1.91%程度と小さいために、サファイ
ア基板５上に窒化ガリウムを形成する場合に比べて、窒
化ガリウム表面での結晶転位密度を低減することが可能
となる。
ムの格子不整合が1.91%程度と小さいために、サファイ
ア基板５上に窒化ガリウムを形成する場合に比べて、窒
化ガリウム表面での結晶転位密度を低減することが可能
となる。
【００２４】（実施の形態７）
図７は、本発明の実施の形態７における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。実施の形態７における図
７（ａ）ないし図７（ｅ）に示す工程は、実施の形態６
における図６（ａ）ないし図６（ｅ）に示す工程と同様
である。第二の窒化ガリウム４の形成後、サファイア基
板５および酸化亜鉛薄膜８を王水(HCl:HNO3=3:1)等の酸
溶液に浸すことにより、サファイア基板５および酸化亜
鉛薄膜８を除去する。これにより、第一の窒化ガリウム
３および第二の窒化ガリウム４上に窒化ガリウム系半導
体から成るｐｎ接合を形成すれば、基板の表側、裏側に
それぞれ電極を形成できるので、サファイア基板５が分
離されない場合に比べデバイス製造工程を簡単化でき、
かつ直列抵抗を低減できるので例えば半導体レーザの動
作電圧を低減することが可能となる。第二の窒化ガリウ
ム４上に窒化ガリウム系トランジスタ構造を形成するこ
とにより、窒化ガリウムの熱伝導率が1.3W/cm・Kとサフ
ァイアの熱伝導率0.11W/cm・Kと比べ共に大きいため、
サファイア基板が分離されない場合に比べて放熱を改善
でき、より高出力のトランジスタ動作が可能となる。
晶の製造方法を示す図である。実施の形態７における図
７（ａ）ないし図７（ｅ）に示す工程は、実施の形態６
における図６（ａ）ないし図６（ｅ）に示す工程と同様
である。第二の窒化ガリウム４の形成後、サファイア基
板５および酸化亜鉛薄膜８を王水(HCl:HNO3=3:1)等の酸
溶液に浸すことにより、サファイア基板５および酸化亜
鉛薄膜８を除去する。これにより、第一の窒化ガリウム
３および第二の窒化ガリウム４上に窒化ガリウム系半導
体から成るｐｎ接合を形成すれば、基板の表側、裏側に
それぞれ電極を形成できるので、サファイア基板５が分
離されない場合に比べデバイス製造工程を簡単化でき、
かつ直列抵抗を低減できるので例えば半導体レーザの動
作電圧を低減することが可能となる。第二の窒化ガリウ
ム４上に窒化ガリウム系トランジスタ構造を形成するこ
とにより、窒化ガリウムの熱伝導率が1.3W/cm・Kとサフ
ァイアの熱伝導率0.11W/cm・Kと比べ共に大きいため、
サファイア基板が分離されない場合に比べて放熱を改善
でき、より高出力のトランジスタ動作が可能となる。
【００２５】（実施の形態８）
図８は、本発明の実施の形態８における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。まず、シリコン基板１の
表面を550℃に加熱し、１．３３Ｐａの酸素ガス雰囲気
中で酸化亜鉛ターゲットをスパッタすることにより、図
８（ａ）、（ｂ）に示すように、酸化亜鉛薄膜８を約１
００ｎｍ形成する。続いて78℃の融点以上に保たれた三
塩化ガリウム(GaCl3)表面を経由して窒素ガスを700℃に
加熱された酸化亜鉛薄膜８と反応させることにより、酸
化亜鉛薄膜８の表面に、酸素原子とガリウム原子が結合
する形で二塩化ガリウム(GaCl2)で構成される成長核２
が形成される。成長核２の上に、シリコン基板１の温度
を600℃として、三塩化ガリウムとアンモニアを反応さ
せるハライドVPE法により非晶質の第一の窒化ガリウム
３を約５０ｎｍ形成する。さらにシリコン基板１の温度
を1000℃とし、第一の窒化ガリウム３上に、同様のハラ
イドVPE法により単結晶の第二の窒化ガリウム４を約100
μｍ形成する。本実施の形態において、酸化亜鉛と窒化
ガリウムの格子不整合が1.91%程度と小さいために、シ
リコン基板１上に直接第一の窒化ガリウム３を形成する
場合に比べて、第一の窒化ガリウム３および第二の窒化
ガリウム４の表面での結晶転位密度を低減することが可
能となる。さらに、シリコン基板はサファイア基板に比
べて安価なため、本発明の実施の形態６におけるサファ
イア基板５を用いた場合に比べて、低コスト化が可能と
なる。
晶の製造方法を示す図である。まず、シリコン基板１の
表面を550℃に加熱し、１．３３Ｐａの酸素ガス雰囲気
中で酸化亜鉛ターゲットをスパッタすることにより、図
８（ａ）、（ｂ）に示すように、酸化亜鉛薄膜８を約１
００ｎｍ形成する。続いて78℃の融点以上に保たれた三
塩化ガリウム(GaCl3)表面を経由して窒素ガスを700℃に
加熱された酸化亜鉛薄膜８と反応させることにより、酸
化亜鉛薄膜８の表面に、酸素原子とガリウム原子が結合
する形で二塩化ガリウム(GaCl2)で構成される成長核２
が形成される。成長核２の上に、シリコン基板１の温度
を600℃として、三塩化ガリウムとアンモニアを反応さ
せるハライドVPE法により非晶質の第一の窒化ガリウム
３を約５０ｎｍ形成する。さらにシリコン基板１の温度
を1000℃とし、第一の窒化ガリウム３上に、同様のハラ
イドVPE法により単結晶の第二の窒化ガリウム４を約100
μｍ形成する。本実施の形態において、酸化亜鉛と窒化
ガリウムの格子不整合が1.91%程度と小さいために、シ
リコン基板１上に直接第一の窒化ガリウム３を形成する
場合に比べて、第一の窒化ガリウム３および第二の窒化
ガリウム４の表面での結晶転位密度を低減することが可
能となる。さらに、シリコン基板はサファイア基板に比
べて安価なため、本発明の実施の形態６におけるサファ
イア基板５を用いた場合に比べて、低コスト化が可能と
なる。
【００２６】（実施の形態９）
図９は、本発明の実施の形態９における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図である。実施の形態９における図
９（ａ）ないし図９（ｅ）に示す工程は、実施の形態８
における図８（ａ）ないし図８（ｅ）に示す工程と同様
である。第二の窒化ガリウム４の形成後、シリコン基板
１をフッ硝酸(HF:HNO3=1:5)等の酸溶液に浸すことによ
りシリコン基板１を除去し、続いて酸化亜鉛薄膜８を王
水(HCl:HNO3=3:1)等の酸溶液に浸すことにより、酸化亜
鉛薄膜８を除去する。これにより、第二の窒化ガリウム
４上に窒化ガリウム系半導体から成るｐｎ接合を形成す
れば、基板の表側、裏側にそれぞれ電極を形成できるの
で、サファイア基板５上に形成する場合に比べデバイス
製造工程を簡単化でき、かつ直列抵抗を低減できるので
例えば半導体レーザの動作電圧を低減することが可能と
なる。また第二の窒化ガリウム４上に窒化ガリウム系ト
ランジスタ構造を形成することにより、窒化ガリウムの
熱伝導率が1.3W/cm・Kとサファイアの熱伝導率0.11W/cm
・Kと比べ共に大きいため、サファイア基板上に形成す
る場合に比べて放熱を改善でき、より高出力のトランジ
スタ動作が可能となる。さらに、シリコン基板１はサフ
ァイア基板５に比べて安価なため、実施の形態７におけ
るサファイア基板５に用いた場合に比べて、低コスト化
が可能となる。
晶の製造方法を示す図である。実施の形態９における図
９（ａ）ないし図９（ｅ）に示す工程は、実施の形態８
における図８（ａ）ないし図８（ｅ）に示す工程と同様
である。第二の窒化ガリウム４の形成後、シリコン基板
１をフッ硝酸(HF:HNO3=1:5)等の酸溶液に浸すことによ
りシリコン基板１を除去し、続いて酸化亜鉛薄膜８を王
水(HCl:HNO3=3:1)等の酸溶液に浸すことにより、酸化亜
鉛薄膜８を除去する。これにより、第二の窒化ガリウム
４上に窒化ガリウム系半導体から成るｐｎ接合を形成す
れば、基板の表側、裏側にそれぞれ電極を形成できるの
で、サファイア基板５上に形成する場合に比べデバイス
製造工程を簡単化でき、かつ直列抵抗を低減できるので
例えば半導体レーザの動作電圧を低減することが可能と
なる。また第二の窒化ガリウム４上に窒化ガリウム系ト
ランジスタ構造を形成することにより、窒化ガリウムの
熱伝導率が1.3W/cm・Kとサファイアの熱伝導率0.11W/cm
・Kと比べ共に大きいため、サファイア基板上に形成す
る場合に比べて放熱を改善でき、より高出力のトランジ
スタ動作が可能となる。さらに、シリコン基板１はサフ
ァイア基板５に比べて安価なため、実施の形態７におけ
るサファイア基板５に用いた場合に比べて、低コスト化
が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化ガリ
ウム結晶の製造方法は、ガリウムを含むガス雰囲気中で
基板を加熱することにより、一原子のみの金属ガリウム
を含む生成物を高密度にかつ均一に基板表面に結合さ
せ、これを成長核として低温にて第一の非晶質窒化ガリ
ウムあるいは多結晶窒化ガリウムあるいは単結晶窒化ガ
リウムを形成することにより、前記成長核の再蒸発を防
止しながら、平坦で均質な初期成長層を形成し、さらに
第一の窒化ガリウム形成温度よりも高い温度で第二の窒
化ガリウムを形成することにより、平坦性に優れ結晶性
の良好な窒化ガリウム結晶が形成できるという優れた効
果を有するものである。
ウム結晶の製造方法は、ガリウムを含むガス雰囲気中で
基板を加熱することにより、一原子のみの金属ガリウム
を含む生成物を高密度にかつ均一に基板表面に結合さ
せ、これを成長核として低温にて第一の非晶質窒化ガリ
ウムあるいは多結晶窒化ガリウムあるいは単結晶窒化ガ
リウムを形成することにより、前記成長核の再蒸発を防
止しながら、平坦で均質な初期成長層を形成し、さらに
第一の窒化ガリウム形成温度よりも高い温度で第二の窒
化ガリウムを形成することにより、平坦性に優れ結晶性
の良好な窒化ガリウム結晶が形成できるという優れた効
果を有するものである。
【００２８】また、基板上に第二の窒化ガリウム結晶を
形成した後に基板を除去することにより、導電性があり
かつ放熱に優れた窒化ガリウム結晶が形成できるという
優れた効果を有するものである。
形成した後に基板を除去することにより、導電性があり
かつ放熱に優れた窒化ガリウム結晶が形成できるという
優れた効果を有するものである。
【図１】本発明の実施の形態１における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図２】本発明の実施の形態２における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図３】本発明の実施の形態３における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図４】本発明の実施の形態４における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図５】本発明の実施の形態５における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図６】本発明の実施の形態６における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図７】本発明の実施の形態７における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図８】本発明の実施の形態８における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図９】本発明の実施の形態９における窒化ガリウム結
晶の製造方法を示す図
晶の製造方法を示す図
【図１０】従来の窒化ガリウム結晶の製造方法を示す図
１ シリコン基板
２ 成長核
３ 第一の窒化ガリウム
４ 第二の窒化ガリウム
５ サファイア基板
６ 窒化アルミニウム
７ 炭化ケイ素薄膜
８ 酸化亜鉛薄膜
９ 窒化ガリウム結晶
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭52−23600（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−140799（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−186078（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−50899（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−59700（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−268259（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−202265（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−229475（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−181070（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−134878（ＪＰ，Ａ)
国際公開95／27815（ＷＯ，Ａ１)
Ｗ．Ｓ． ＷＯＮＧ ｅｔ ａｌ．,
Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ ｂｙ ｇ
ａｓ−ｓｏｕｒｃｅ ｍｏｌｅｃｕｌａ
ｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ ｂｙ
ａｍｍｏｎｉａ ａｎｄ ｂｙ ｐｌａ
ｓｍａ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ・・・ｒａ
ｄｉｃａｌｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，1996年
７月 １日，Ｖｏｌ．164， Ｎｏｓ.
１−４，ｐｐ．159−166
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 1/00 - 35/00
H01L 21/205
H01S 3/18
H01S 1/00
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 ガリウムを含むガス雰囲気中で基板を加
熱する第一の工程と、前記基板上に、金属ガリウムを含
む生成物の成長核を形成した後、前記生成物の成長核の
成長温度よりも低い温度で第一の窒化ガリウムを形成す
る第二の工程と、前記第一の窒化ガリウム上に前記成長
核および前記第一の窒化ガリウムの形成温度よりも高い
温度で第二の窒化ガリウムを形成する第三の工程とを有
することを特徴とする窒化ガリウム結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記第三の工程の終了後、前記基板を除
去することを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム
結晶の製造方法。 - 【請求項３】 サファイアまたは窒化アルミニウムまた
は炭化ケイ素または酸化亜鉛またはシリコンで構成され
る膜、またはこれらの材料の多層膜により前記基板を形
成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の窒化ガリウム結晶の製造方法。 - 【請求項４】 前記第一の工程において、加熱した三塩
化ガリウム表面を経由して導入されるガスによりガリウ
ムを含むガス雰囲気を形成することを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の窒化ガリウム結晶の製造方
法。 - 【請求項５】 前記第一の工程において、加熱した金属
ガリウム表面を経由して導入される塩化水素ガスにより
ガリウムを含むガス雰囲気を形成することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の窒化ガリウム結晶の製
造方法。 - 【請求項６】 前記第一の工程において、ガリウムを含
む有機金属表面を経由して導入されるガスによりガリウ
ムを含むガス雰囲気を形成することを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の窒化ガリウム結晶の製造方
法。 - 【請求項７】 ガリウムを含むガス雰囲気中で基板を加
熱する第一の工程と、前記基板上に金属ガリウムを含む
生成物の成長核を形成した後前記生成物の成長核の成長
温度よりも低い温度で前記成長核の再蒸発を防止しつつ
第一の窒化ガリウムを形成する第二の工程とを有するこ
とを特徴とする窒化ガリウム結晶の製造方法。
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