JP2005343705A

JP2005343705A - METHOD FOR PRODUCING AlxGayIn1-x-yN CRYSTAL

Info

Publication number: JP2005343705A
Application number: JP2004161763A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Kamimura; 智喜上村; Shinsuke Fujiwara; 伸介藤原; Mitsuru Shimazu; 充嶋津
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: JP4513421B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an Al<SB>x</SB>Ga<SB>y</SB>In<SB>1-x-y</SB>N (wherein 0<x≤1, 0≤y≤1, and x+y≤1) crystal at an improved crystal growth rate, to provide an Al<SB>x</SB>Ga<SB>y</SB>In<SB>1-x-y</SB>N (0<x≤1, 0≤y≤1, and x+y≤1) crystal substrate obtained thereby, and to provide a semiconductor device. <P>SOLUTION: The method for growing the Al<SB>x</SB>Ga<SB>y</SB>In<SB>1-x-y</SB>N (wherein 0<x≤1, 0≤y≤1, and x+y≤1) crystal on the surface of a substrate by reacting a raw material gas containing an aluminum halide gas with an ammonia gas in the inside of a quartz reaction tube is one for producing an Al<SB>x</SB>Ga<SB>y</SB>In<SB>1-x-y</SB>N (wherein 0<x≤1, 0≤y≤1, and x+y≤1) crystal both by locally heating the substrate and by heating it from the outside of the quartz reaction tube during the growth of the Al<SB>x</SB>Ga<SB>y</SB>In<SB>1-x-y</SB>N (wherein 0<x≤1, 0≤y≤1, and x+y≤1) crystal. The Al<SB>x</SB>Ga<SB>y</SB>In<SB>1-x-y</SB>N (0<x≤1, 0≤y≤1, and x+y≤1) crystal substrate obtained thereby and the semiconductor device are also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法、その製造方法を用いて得られるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板および半導体デバイスに関する。 The present invention relates to a method for producing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal, and Al _x Ga _y In ₁₋ obtained using the production method. _{The present invention} relates to a crystal substrate and a semiconductor device, where _xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1).

Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の中でもＡｌＮ結晶（窒化アルミニウム結晶）は、６．２ｅＶのエネルギバンドギャップ、約３．３ＷＫ^-1ｃｍ^-1の熱伝導率およ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などの半導体デバイス用の基板材料として注目されている。 Among Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystals, an AlN crystal (aluminum nitride crystal) has an energy band gap of 6.2 eV and about 3.3 WK. ^Since it has a thermal conductivity of ⁻¹ cm ⁻¹ and a high electric resistance, it has been attracting attention as a substrate material for semiconductor devices such as optical devices and electronic devices.

このＡｌＮ結晶の従来の製造方法としては、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法を用いる方法がある。図２に、ＨＶＰＥ法を用いた従来のＡｌＮ結晶の製造方法に用いられる製造装置の一例の模式的な構成を示す。この製造装置は、石英反応管１と、石英反応管１の内部にガスを導入するためのガス導入管２、３と、石英反応管１の外部に設置されているヒータ４、５と、石英反応管１に連結されている排ガス処理装置７とを含む。 As a conventional method for producing the AlN crystal, there is a method using a HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method. FIG. 2 shows a schematic configuration of an example of a manufacturing apparatus used in a conventional method for manufacturing an AlN crystal using the HVPE method. This manufacturing apparatus includes a quartz reaction tube 1, gas introduction tubes 2 and 3 for introducing gas into the quartz reaction tube 1, heaters 4 and 5 installed outside the quartz reaction tube 1, quartz And an exhaust gas treatment device 7 connected to the reaction tube 1.

そして、この石英反応管１の内部に下地基板６を設置し、キャリアガス（Ｎ₂、ＡｒまたはＨ₂など）、塩化アルミニウムガス（ＡｌＣｌまたはＡｌＣｌ₃）およびアンモニアガス（ＮＨ₃）をガス導入管２、３を通して石英反応管１の内部に導入して、ヒータ４、５によって約１０００℃に下地基板６を加熱する。これにより、塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとが反応し、下地基板６の表面上にＡｌＮ結晶１１が成長する。ＡｌＮ結晶１１の成長後は、ヒータ４、５による加熱を中止し、ＡｌＮ結晶１１および下地基板６の温度を室温程度まで降下させる。その後、ＡｌＮ結晶１１および下地基板６を石英反応管１から取り出し、下地基板６を研削により除去することでＡｌＮ結晶１１が製造される。
W.M.Yim et al., “Epitaxially grown AlN and its optical band gap”, J.Appl.Phys,Vol.44, No.1, January 1973, pp.292-296 Then, a base substrate 6 is installed inside the quartz reaction tube 1 and a carrier gas (N ₂ , Ar or H ₂ or the like), aluminum chloride gas (AlCl or AlCl ₃ ), and ammonia gas (NH ₃ ) are introduced into the gas introduction tube. 2 and 3 are introduced into the quartz reaction tube 1, and the base substrate 6 is heated to about 1000 ° C. by the heaters 4 and 5. As a result, the aluminum chloride gas and the ammonia gas react and an AlN crystal 11 grows on the surface of the base substrate 6. After the growth of the AlN crystal 11, heating by the heaters 4 and 5 is stopped, and the temperature of the AlN crystal 11 and the base substrate 6 is lowered to about room temperature. Thereafter, the AlN crystal 11 and the base substrate 6 are taken out from the quartz reaction tube 1, and the base substrate 6 is removed by grinding, whereby the AlN crystal 11 is manufactured.
WMYim et al., “Epitaxially grown AlN and its optical band gap”, J.Appl.Phys, Vol.44, No.1, January 1973, pp.292-296

上記における従来のＨＶＰＥ法を用いたＡｌＮ結晶の製造方法においては、ヒータ４、５による加熱温度を１１００℃よりも高い温度にした場合には、石英反応管１が溶融してしまう。しかしながら、ヒータ４、５による加熱温度を１１００℃以下とした温度条件でＡｌＮ結晶を成長させようとすると結晶成長速度を３０μｍ／ｈ程度までにしか上昇させることができず、これ以上の結晶成長速度で成長させた場合には多結晶のＡｌＮ結晶が成長するという問題があった。非特許文献１においては、ＨＶＰＥ法によってサファイア基板上にＡｌＮ結晶を成長させているが、その結晶成長速度は最高でも１５μｍ／ｈである（非特許文献１のＴａｂｌｅＩ参照）。 In the AlN crystal manufacturing method using the conventional HVPE method described above, when the heating temperature by the heaters 4 and 5 is higher than 1100 ° C., the quartz reaction tube 1 is melted. However, if an AlN crystal is grown under a temperature condition where the heating temperature of the heaters 4 and 5 is 1100 ° C. or less, the crystal growth rate can only be increased to about 30 μm / h, and the crystal growth rate higher than this. In the case of growing at a high temperature, there is a problem that a polycrystalline AlN crystal grows. In Non-Patent Document 1, an AlN crystal is grown on a sapphire substrate by the HVPE method, and the crystal growth rate is 15 μm / h at the maximum (see Table I of Non-Patent Document 1).

本発明の目的は、結晶成長速度を向上させたＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法、その製造方法を用いて得られるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板および半導体デバイスを提供することにある。 An object of the present invention is to use a manufacturing method of Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal with improved crystal growth rate, and the manufacturing method thereof The object is to provide an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate and semiconductor device obtained.

本発明は、石英反応管の内部におけるハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって下地基板の表面上にＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法であって、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の成長時に石英反応管の外部からの加熱に加えて下地基板を局所的に加熱するＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法である。ここで、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶は、アルミニウム（Ａｌ）を含む窒化物結晶のことであり、アルミニウムおよび窒素に加えて、ガリウム（Ｇａ）および／またはインジウム（Ｉｎ）を含んでいてもよい。 In the present invention, Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y) is formed on the surface of the base substrate by the reaction of the source gas containing aluminum halide gas and ammonia gas inside the quartz reaction tube. ≦ 1, x + y ≦ 1) A method for producing Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal for growing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Al _x Ga _y In ₁ for locally heating the base substrate in addition to heating from the outside of the quartz reaction tube during crystal growth _This is a method for producing a _-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal. Here, the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal is a nitride crystal containing aluminum (Al). In addition, gallium (Ga) and / or indium (In) may be included.

また、本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、下地基板の裏面側にヒータを設置することによって、下地基板を局所的に加熱することが好ましい。 In the method for producing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal of the present invention, a heater is provided on the back side of the base substrate. It is preferable to locally heat the base substrate.

また、本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、下地基板が、シリコン、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなることが好ましい。 Further, in the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal manufacturing method of the present invention, the base substrate is made of silicon, sapphire, silicon carbide, or nitride. It is preferably made of either gallium or aluminum nitride.

また、本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、ハロゲン化アルミニウムガスが、ＡｌＣｌおよびＡｌＣｌ₃の少なくとも一方であることが好ましい。 In the method for producing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal of the present invention, the aluminum halide gas contains at least AlCl and AlCl ₃ . On the other hand, it is preferable.

また、本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることができる。 In the method for producing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal of the present invention, the impurity concentration is 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or less. A certain Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal can be grown.

また、本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、ｎ型不純物がドーピングされたＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることができる。 In the _{_{_{Al x Ga y In 1-xy}}} N (0 <x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) production method of the crystal of the present invention, Al n-type impurity is doped _x Ga _y an In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystals can be grown.

また、本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、ｎ型不純物が、酸素およびシリコンの少なくとも一方であることが好ましい。 In the method for producing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal of the present invention, the n-type impurity is at least one of oxygen and silicon. Preferably there is.

また、本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、２００μｍ以上の厚さのＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることができる。 In the _{_{_{Al x Ga y In 1-xy}}} N (0 <x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) production method of the crystal of the present invention, the above 200μm thick Al _x Ga _y In _{1 -xy} N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystals can be grown.

また、本発明は、上記のいずれかに記載の製造方法により得られたＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶からなる、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板である。 Further, the present invention provides an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal obtained by any one of the production methods described above, _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate.

さらに、本発明は、上記のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を含有する半導体デバイスである。 Furthermore, the present invention is a semiconductor device containing the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate.

本発明によれば、結晶成長速度を向上させたＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法、その製造方法を用いて得られるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板および半導体デバイスを提供することができる。 According to the present invention, a method for producing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal with an improved crystal growth rate is used. The obtained Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate and semiconductor device can be provided.

以下、本発明の一例としてＧａＮ結晶基板の表面上にＡｌＮ結晶を製造する場合について説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Hereinafter, a case where an AlN crystal is manufactured on the surface of a GaN crystal substrate will be described as an example of the present invention. In the drawings of the present application, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.

図１に、本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法に用いられる製造装置の好ましい一例の模式的な構成を示す。図１に示す製造装置は、反応容器としての石英反応管１と、石英反応管１の内部にガスを導入するためのガス導入管２、３と、石英反応管１の外部に設置されているヒータ４、５と、石英反応管１に連結されている排ガス処理装置７とを含む。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a preferable example of a manufacturing apparatus used in a method for manufacturing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal according to the present invention. Indicates. The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is installed outside a quartz reaction tube 1 as a reaction vessel, gas introduction tubes 2 and 3 for introducing gas into the quartz reaction tube 1, and the quartz reaction tube 1. Heaters 4 and 5 and an exhaust gas treatment device 7 connected to the quartz reaction tube 1 are included.

このような構成の製造装置の石英反応管１の内部に下地基板６を設置し、下地基板６の裏面側に局所加熱ヒータ１０を設置する。ここで、局所加熱ヒータ１０は、たとえばＰｔからなる配線９を介して電源８に接続される。 The base substrate 6 is installed inside the quartz reaction tube 1 of the manufacturing apparatus having such a configuration, and the local heater 10 is installed on the back side of the base substrate 6. Here, the local heater 10 is connected to the power source 8 via a wiring 9 made of Pt, for example.

そして、ガス導入管２、３を通して石英反応管１の内部にキャリアガスを導入しながら、石英反応管１の外部に設置されているヒータ４、５の加熱温度を４００℃以上１１００℃以下、より好ましくは７００℃以上１１００℃以下、さらに好ましくは８００℃以上１１００℃以下に上昇させるとともに、下地基板６の裏面側に設置されている局所加熱ヒータ１０の加熱温度を１１００℃以上１４００℃以下、より好ましくは１２００℃以上１４００℃以下、さらに好ましくは１３００℃以上１４００℃以下に上昇させる。これにより、ヒータ４、５による石英反応管１の外部からの加熱によって石英反応管１が溶融するのを防止しつつ、局所加熱ヒータ１０による下地基板６の局所的な加熱によって下地基板６の表面温度をヒータ４、５の加熱温度および石英反応管１の溶融温度よりもさらに高い温度に上昇させることができる。 Then, while introducing the carrier gas into the quartz reaction tube 1 through the gas introduction tubes 2 and 3, the heating temperature of the heaters 4 and 5 installed outside the quartz reaction tube 1 is set to 400 ° C. or more and 1100 ° C. or less. Preferably, the temperature is raised to 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, and the heating temperature of the local heater 10 installed on the back side of the base substrate 6 is 1100 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower. The temperature is preferably raised to 1200 to 1400 ° C., more preferably 1300 to 1400 ° C. Thus, the surface of the base substrate 6 is heated by the local heating of the base substrate 6 by the local heater 10 while preventing the quartz reaction tube 1 from being melted by heating from the outside of the quartz reaction tube 1 by the heaters 4 and 5. The temperature can be raised to a temperature higher than the heating temperature of the heaters 4 and 5 and the melting temperature of the quartz reaction tube 1.

次いで、ガス導入管３を通してたとえばハロゲン化アルミニウムガスとしてのＡｌＣｌおよびＡｌＣｌ₃の少なくとも一方のガスを、ガス導入管２を通してアンモニアガスをそれぞれキャリアガスとともに石英反応管１の内部に導入する。そして、ハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスが上記のように加熱された下地基板６の表面に到達し、原料ガスの反応（たとえば、３ＡｌＣｌ＋ＮＨ₃→３ＡｌＮ＋３ＨＣｌ、ＡｌＣｌ₃＋ＮＨ₃→ＡｌＮ＋３ＨＣｌ）によって下地基板６の表面上にＡｌＮ結晶１１が成長する。ここで、ハロゲン化アルミニウムガスの流量とアンモニアガスの流量との比（ハロゲン化アルミニウムガスの流量／アンモニアガスの流量）が１／１０〜１／１０００に設定されている場合には、ＡｌＮ結晶１１の成長速度を速くできる傾向にある点で好ましい。また、キャリアガスとしては、たとえばＮ₂、ＡｒおよびＨ₂からなる群のうち少なくとも１種類のガスを用いることができる。 Next, for example, at least one of AlCl and AlCl ₃ as an aluminum halide gas is introduced into the quartz reaction tube 1 together with the carrier gas through the gas introduction tube ₃ and the carrier gas. Then, the source gas containing the aluminum halide gas and the ammonia gas reaches the surface of the base substrate 6 heated as described above, and the reaction of the source gases (for example, 3AlCl + NH ₃ → 3AlN + 3HCl, AlCl ₃ + NH ₃ → AlN + 3HCl). As a result, the AlN crystal 11 grows on the surface of the base substrate 6. Here, when the ratio between the flow rate of the aluminum halide gas and the flow rate of the ammonia gas (the flow rate of the aluminum halide gas / the flow rate of the ammonia gas) is set to 1/10 to 1/1000, the AlN crystal 11 It is preferable in that it tends to increase the growth rate. Further, as the carrier gas, for example, at least one kind of gas out of the group consisting of N ₂ , Ar and H ₂ can be used.

ここで、本発明においては、局所加熱ヒータ１０の加熱により下地基板６の表面温度をヒータ４、５による石英反応管１の外部の加熱温度（石英反応管１の溶融温度よりも低い温度）よりも高い温度にすることができることから、ハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応が促進されるため、ＡｌＮ結晶１１の結晶成長速度を向上することができるのである。 Here, in the present invention, the surface temperature of the base substrate 6 is heated by the local heater 10 from the heating temperature outside the quartz reaction tube 1 by the heaters 4 and 5 (temperature lower than the melting temperature of the quartz reaction tube 1). Since the reaction of the raw material gas containing the aluminum halide gas and the ammonia gas is promoted, the crystal growth rate of the AlN crystal 11 can be improved.

そして、ＡｌＮ結晶１１の成長後は、ＡｌＮ結晶１１の温度を室温付近まで降下させ、下地基板６の表面上に成長したＡｌＮ結晶１１が石英反応管１から取り出される。次いで、下地基板６を研削などによって除去することでＡｌＮ結晶１１が製造される。このようにして得られたＡｌＮ結晶１１について鏡面研磨した後、研磨によるダメージ層の除去を行なうことによってＡｌＮ結晶基板を製造することができる。また、ＡｌＮ結晶１１を所定の厚みに切断した後に鏡面研磨し、さらに研磨によるダメージ層の除去を行なうことによってもＡｌＮ結晶基板を製造することができる。ここで、ＡｌＮ結晶１１の切断方向は特に限定されず、除去前の下地基板６の表面に対して平行な方向または任意に傾いた方向とすることができる。 After the growth of the AlN crystal 11, the temperature of the AlN crystal 11 is lowered to near room temperature, and the AlN crystal 11 grown on the surface of the base substrate 6 is taken out from the quartz reaction tube 1. Next, the AlN crystal 11 is manufactured by removing the base substrate 6 by grinding or the like. An AlN crystal substrate can be manufactured by mirror-polishing the AlN crystal 11 thus obtained and then removing the damaged layer by polishing. The AlN crystal substrate can also be manufactured by cutting the AlN crystal 11 to a predetermined thickness and then mirror-polishing and further removing the damaged layer by polishing. Here, the cutting direction of the AlN crystal 11 is not particularly limited, and can be a direction parallel to the surface of the base substrate 6 before removal or a direction inclined arbitrarily.

なお、上記においてはＡｌＮ結晶を製造する場合について説明したが、本発明においてはハロゲン化アルミニウムガスおよびアンモニアガスに加えて、ハロゲン化ガリウムガスおよび／またはハロゲン化インジウムガスを含む原料ガスを導入することによって、ＡｌＮ結晶以外のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を製造することもできる。 In the above description, the case of producing an AlN crystal has been described. However, in the present invention, a source gas containing a gallium halide gas and / or an indium halide gas is introduced in addition to an aluminum halide gas and an ammonia gas. Thus, an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal other than the AlN crystal can be produced.

また、本発明に用いられる下地基板としては、シリコン、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなる基板が用いられることが好ましい。特に、下地基板が窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなる場合には、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶との格子整合性が良好であるため、より結晶性の高いＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を製造することができる。 In addition, as the base substrate used in the present invention, a substrate made of any of silicon, sapphire, silicon carbide, gallium nitride, or aluminum nitride is preferably used. In particular, when the base substrate is made of either gallium nitride or aluminum nitride, lattice matching with an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal. Therefore, Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal having higher crystallinity can be produced.

また、本発明におけるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の不純物濃度は、純度を高くする観点からは１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であることが好ましい。 Further, the impurity concentration of the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal in the present invention is 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻ from the viewpoint of increasing the purity. It is preferably ³ or less.

また、ＡｌＮ結晶の場合と同様にして、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶からＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を製造することができることは言うまでもない。 Similarly to the case of the AlN crystal, the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal is changed from the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <X ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Needless to say, a crystal substrate can be manufactured.

また、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を製造する観点からは、本発明におけるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の厚さは２００μｍ以上であることが好ましい。 Further, from the viewpoint of manufacturing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate, the Al _x Ga _y In _1-xy N ( 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) The thickness of the crystal is preferably 200 μm or more.

また、上記においては下地基板の表面上にＡｌＮ結晶を成長させているが、本発明においては下地基板の表面上に何らかの中間層を形成した後にＡｌＮ結晶を成長させることもできる。 In the above description, the AlN crystal is grown on the surface of the base substrate. However, in the present invention, the AlN crystal can be grown after an intermediate layer is formed on the surface of the base substrate.

また、本発明においては、上記の原料ガスにｎ型不純物を含むガスを加えて導入することによって、ｎ型不純物がドーピングされたＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることもできる。ここで、ｎ型不純物は特に限定されないが、酸素およびシリコンの少なくとも一方であることが好ましい。 Further, in the present invention, by introducing a gas containing an n-type impurity in addition to the source gas described above, Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Crystals can also be grown. Here, the n-type impurity is not particularly limited, but is preferably at least one of oxygen and silicon.

本発明におけるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶からなるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板は、光デバイス（発光ダイオード、レーザダイオードなど）、電子デバイス（整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴなど）、半導体センサ（温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視−紫外光検出器など）またはＳＡＷデバイスなどの半導体デバイス用の基板として用いることが可能である。すなわち、本発明におけるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板の表面上に半導体層や金属層などを積層することなどによって、たとえば上記のような半導体デバイスを製造することができる。 _{_{_{Al x Ga y In 1-xy}}} N (0 <x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Al x Ga y In 1-xy N (0 consisting of crystal in the present invention <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Crystal substrates are optical devices (light emitting diodes, laser diodes, etc.), electronic devices (rectifiers, bipolar transistors, field effect transistors, HEMTs, etc.), semiconductor sensors (temperature sensors, pressure sensors, radiation sensors) , Visible-ultraviolet light detector, etc.) or a substrate for a semiconductor device such as a SAW device. That is, by laminating a semiconductor layer, a metal layer, etc. on the surface of the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate in the present invention, etc. For example, the semiconductor device as described above can be manufactured.

（実施例１）
図１に示す石英反応管１の内部に、鏡面研磨後に研磨によるダメージ層が除去された六方晶のサファイアからなる下地基板６を設置した。この下地基板６の口径は２インチで厚さは４００μｍであった。また、下地基板６の表面の面方位は（０００１）面であった。 (Example 1)
Inside the quartz reaction tube 1 shown in FIG. 1, a base substrate 6 made of hexagonal sapphire from which a damaged layer by polishing was removed after mirror polishing was placed. The diameter of the base substrate 6 was 2 inches and the thickness was 400 μm. Further, the surface orientation of the surface of the base substrate 6 was the (0001) plane.

そして、ガス導入管２、３を通して石英反応管１の内部にキャリアガスとして高純度の窒素ガスを導入しながらヒータ４、５の加熱温度を１０００℃に上昇させるとともに下地基板６の裏面側に設置された局所加熱ヒータ１０の加熱温度を１３００℃に上昇させた。続いて、ガス導入管３を通してＡｌＣｌ₃を、ガス導入管２を通してアンモニアガス（ＮＨ₃）をそれぞれキャリアガスとともに導入した。ここで、ＡｌＣｌ₃およびＮＨ₃の流量をＡｌＮ結晶１１の結晶成長速度が変化するように調整したところ、多結晶が成長しない最速の結晶成長速度は２００μｍ／ｈであることが確認された。 Then, while introducing high-purity nitrogen gas as a carrier gas into the quartz reaction tube 1 through the gas introduction tubes 2 and 3, the heating temperature of the heaters 4 and 5 is increased to 1000 ° C. and installed on the back side of the base substrate 6. The heating temperature of the local heater 10 was increased to 1300 ° C. Subsequently, AlCl ₃ was introduced through the gas introduction pipe ₃ and ammonia gas (NH ₃ ) was introduced through the gas introduction pipe 2 together with the carrier gas. Here, when the flow rates of AlCl ₃ and NH ₃ were adjusted so that the crystal growth rate of the AlN crystal 11 changed, it was confirmed that the fastest crystal growth rate at which a polycrystal did not grow was 200 μm / h.

この結晶成長速度で４００μｍの厚さのＡｌＮ結晶１１を成長させた後、ＡｌＮ結晶１１の温度を室温まで降下させた。その後、下地基板６の表面上に成長したＡｌＮ結晶１１を石英反応管１から取り出した。そして、下地基板６を研削により除去して得られたＡｌＮ結晶１１を鏡面研磨した後、研磨によるダメージ層を除去することによって、ＡｌＮ結晶基板を製造した。 After growing an AlN crystal 11 having a thickness of 400 μm at this crystal growth rate, the temperature of the AlN crystal 11 was lowered to room temperature. Thereafter, the AlN crystal 11 grown on the surface of the base substrate 6 was taken out from the quartz reaction tube 1. Then, the AlN crystal 11 obtained by removing the base substrate 6 by grinding was mirror-polished, and then the damaged layer was removed by polishing to produce an AlN crystal substrate.

このＡｌＮ結晶基板の表面粗さは、１０μｍ角の範囲でのＲＭＳ測定値で５０ｎｍ以下であり良好であった。また、このＡｌＮ結晶基板は無色透明であるため、不純物の混入が少なく高純度であることが確認された。また、このＡｌＮ結晶基板について、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）による分析を行なったところ、最も多く含まれていた不純物である酸素の濃度は２×１０¹⁷ｃｍ^-3程度であって、ＡｌＮ結晶基板に含まれる不純物の濃度をすべて合わせても１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であった。 The surface roughness of the AlN crystal substrate was 50 nm or less as measured by RMS in the range of 10 μm square, which was good. In addition, since this AlN crystal substrate is colorless and transparent, it was confirmed that the AlN crystal substrate has a high purity with few impurities. Further, when this AlN crystal substrate was analyzed by SIMS (secondary ion mass spectrometry), the concentration of oxygen which was the most abundant impurity was about 2 × 10 ¹⁷ cm ^−3. The total concentration of impurities contained in the substrate was 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or less.

（実施例２）
実施例１と同様の方法によって、図１に示すＡｌＮ結晶１１を５ｍｍの厚さに成長させた後に六方晶のサファイアからなる下地基板６を研削により完全に除去した。そして、ＡｌＮ結晶１１を除去前の下地基板６の表面に対して平行な方向にスライスして５００μｍの厚さのＡｌＮ結晶を４枚製造した。そして、これら４枚のＡｌＮ結晶をそれぞれ鏡面研磨した後に研磨によるダメージ層を除去し、４枚のＡｌＮ結晶基板を製造した。 (Example 2)
In the same manner as in Example 1, after growing the AlN crystal 11 shown in FIG. 1 to a thickness of 5 mm, the base substrate 6 made of hexagonal sapphire was completely removed by grinding. Then, four AlN crystals having a thickness of 500 μm were manufactured by slicing the AlN crystal 11 in a direction parallel to the surface of the base substrate 6 before removal. The four AlN crystals were each mirror-polished, and then the damaged layer was removed by polishing to produce four AlN crystal substrates.

これら４枚のＡｌＮ結晶基板の表面粗さは、それぞれ１０μｍ角の範囲でのＲＭＳ測定値で５０ｎｍ以下であり良好であった。また、これら４枚のＡｌＮ結晶基板は無色透明であり、それぞれ不純物の混入が少なく高純度であることが確認された。また、これら４枚のＡｌＮ結晶基板について、ＳＩＭＳによる分析を行なったところ、それぞれのＡｌＮ結晶基板に最も多く含まれていた不純物は酸素であって、その濃度はそれぞれ２×１０¹⁷ｃｍ^-3程度であった。また、それぞれのＡｌＮ結晶基板について、含有されるすべての不純物の合計濃度を算出したところ、それぞれ１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であった。 The surface roughness of these four AlN crystal substrates was 50 nm or less as measured by RMS in the range of 10 μm square, respectively. Further, these four AlN crystal substrates were colorless and transparent, and it was confirmed that each of them had little impurities and had high purity. Further, when these four AlN crystal substrates were analyzed by SIMS, the impurity contained most in each AlN crystal substrate was oxygen, and the concentration thereof was about 2 × 10 ¹⁷ cm ^−3, respectively. Met. Moreover, when the total concentration of all impurities contained in each AlN crystal substrate was calculated, it was 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or less, respectively.

（実施例３）
ＡｌＣｌ₃およびＮＨ₃などの原料ガスに加えてシリコンを含むガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして、図１に示す六方晶のサファイアからなる下地基板６の表面上にｎ型不純物としてシリコンを含むＡｌＮ結晶１１を成長させた。そして、下地基板６を除去することによって、シリコンを含む厚さ４００μｍのＡｌＮ結晶１１を製造した。 (Example 3)
An n-type impurity is formed on the surface of the base substrate 6 made of hexagonal sapphire shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that a gas containing silicon is introduced in addition to source gases such as AlCl ₃ and NH ₃ . As shown, an AlN crystal 11 containing silicon was grown. Then, by removing the base substrate 6, a 400 μm thick AlN crystal 11 containing silicon was manufactured.

また、このＡｌＮ結晶１１を鏡面研磨した後に、研磨によるダメージ層を除去することによってＡｌＮ結晶基板を製造した。 In addition, after the AlN crystal 11 was mirror-polished, an AlN crystal substrate was manufactured by removing a damaged layer caused by polishing.

このＡｌＮ結晶基板について、ＳＩＭＳによる分析を行なったところ、不純物としてシリコンが最も多く含まれており、そのシリコンの濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度であった。 When this AlN crystal substrate was analyzed by SIMS, silicon was the most contained as an impurity, and the silicon concentration was about 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ .

（比較例１）
図２に示す製造装置を用いたこと以外は実施例１と同様にして結晶成長速度を２００μｍ／ｈとしてＡｌＮ結晶を成長させたところ、多結晶のＡｌＮ結晶が成長した。この結果から、本発明においては、石英反応管を外部から加熱するとともに下地基板を局所的に加熱することによって、結晶成長速度を向上できることが確認された。 (Comparative Example 1)
When an AlN crystal was grown at a crystal growth rate of 200 μm / h in the same manner as in Example 1 except that the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 was used, a polycrystalline AlN crystal was grown. From this result, in the present invention, it was confirmed that the crystal growth rate can be improved by heating the quartz reaction tube from the outside and locally heating the base substrate.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板およびＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を含有する半導体デバイスの製造に利用することができる。特に、本発明は、ＡｌＮ結晶の製造、ＡｌＮ結晶基板の製造およびＡｌＮ結晶基板を含有する半導体デバイスの製造に好適に利用することができる。 In the present invention, Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal, Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate and Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) to be used for manufacturing a semiconductor device containing a crystal substrate Can do. In particular, the present invention can be suitably used for the manufacture of AlN crystals, the manufacture of AlN crystal substrates, and the manufacture of semiconductor devices containing AlN crystal substrates.

本発明のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法に用いられる製造装置の好ましい一例の模式的な構成を示す図である。A diagram showing an _{_{_{Al x Ga y In 1-xy}}} N (0 <x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) A preferred example schematic configuration of a manufacturing apparatus used in the production process of the crystal of the present invention is there. 従来のＡｌＮ結晶の製造方法に用いられる製造装置の一例の模式的な構成を示す図である。It is a figure which shows the typical structure of an example of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the conventional AlN crystal | crystallization.

符号の説明Explanation of symbols

１石英反応管、２，３ガス導入管、４，５ヒータ、６下地基板、７排ガス処理装置、８電源、９配線、１０局所加熱ヒータ、１１ＡｌＮ結晶。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz reaction tube, 2,3 Gas introduction tube, 4,5 heater, 6 Substrate, 7 Exhaust gas processing apparatus, 8 Power supply, 9 Wiring, 10 Local heating heater, 11 AlN crystal.

Claims

石英反応管の内部におけるハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって下地基板の表面上にＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法であって、前記Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の成長時に前記石英反応管の外部からの加熱に加えて前記下地基板を局所的に加熱することを特徴とする、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。 Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y) is formed on the surface of the base substrate by the reaction of the source gas containing aluminum halide gas and ammonia gas inside the quartz reaction tube. ≦ 1) Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal manufacturing method for growing a crystal, wherein the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Al is characterized in that the base substrate is locally heated in addition to heating from the outside of the quartz reaction tube at the time of crystal growth. _A method for producing _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal.

前記下地基板の裏面側にヒータを設置することによって、前記下地基板を局所的に加熱することを特徴とする、請求項１に記載のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。 By installing a heater on the back side of the base substrate, wherein characterized in that the starting substrate to locally _{_{heat, Al x Ga y In 1-}} xy N (0 of Claim 1 <x ≦ 1 , 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Crystal production method.

前記下地基板が、シリコン、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする、請求項１または２に記載のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。 The base substrate, silicon, sapphire, silicon carbide, characterized in that it consists either of gallium nitride or aluminum _{_{nitride, Al x Ga y In 1-}} xy N (0 according to claim 1 or 2 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Crystal production method.

前記ハロゲン化アルミニウムガスが、ＡｌＣｌおよびＡｌＣｌ₃の少なくとも一方であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。 4. The Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0) according to claim 1, wherein the aluminum halide gas is at least one of AlCl and AlCl _3. ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) Crystal production method.

不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。 An Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal having an impurity concentration of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or less is grown. Item 5. A method for producing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal according to any one of Items 1 to 4.

ｎ型不純物がドーピングされたＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。 The Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal doped with an n-type impurity is grown. A method for producing an Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal.

前記ｎ型不純物が、酸素およびシリコンの少なくとも一方であることを特徴とする、請求項６に記載のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。 The Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦) according to claim 6, wherein the n-type impurity is at least one of oxygen and silicon. 1) Crystal production method.

２００μｍ以上の厚さのＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。 The Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal having a thickness of 200 μm or more is grown. _{_{_{Al x Ga y in 1-xy}}} N (0 <x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) method for producing a crystal according to.

請求項１から８のいずれかに記載の製造方法により得られたＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶からなる、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板。 Consisting resulting _{_{_{Al x Ga y In 1-xy}}} N (0 <x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal by the method according to any one of claims 1 8, Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate.

請求項９に記載のＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を含有することを特徴とする、半導体デバイス。 10. A semiconductor device comprising the Al _x Ga _y In _1-xy N (0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) crystal substrate according to claim 9.