發(fā)明。自然地，各種修改依照本發(fā)明的主旨是可以的。
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方案的用于緩沖層的成膜的濺射裝置S的示例性構成圖。此處，分別地，附圖標記101表示真空室，附圖標記102表示室護罩(chamber shield)，附圖標記103表示濺射陰極，附圖標記104表示濺射靶，附圖標記105表示靶護罩，附圖標記106表示磁體單元，附圖標記107表示濺射電源，附圖標記108表示基板保持件，附圖標記109表示加熱器，附圖標記110表示反射器，附圖標記111表示基板載置機構，附圖標記112表示藍寶石基板，附圖標記113表示處理氣體供給單元，并且附圖標記114表示真空排氣單元。
[0029]真空室101由例如Al合金和SUS等的金屬構件來形成。真空室101的內(nèi)部可以通過真空排氣單元114來保持高真空。室護罩102是能夠抑制膜對真空室101的粘附的構件，并且由可以經(jīng)受相對高的溫度的例如SUS和鎳合金等的金屬構件來形成。濺射陰極103與真空室101電絕緣并且起到將從濺射電源107輸入的電力供給至濺射靶104的作用。濺射靶104經(jīng)由未示出的粘合板安裝至濺射陰極103。濺射靶104通過以下來制備:將C、S1、Ge、Mg、Zn、Mn和Cr中的至少一種元素以5原子％以下的濃度均一分散在Al金屬或AlGa合金中。
[0030]靶護罩105由例如Al合金和SUS等的金屬構件來形成。磁體單元106內(nèi)置于濺射陰極103中，并且通過在靶104的表面上產(chǎn)生磁場來實現(xiàn)磁控濺射。濺射電源107將電力供給至濺射陰極103從而產(chǎn)生等離子體，因此引起濺射現(xiàn)象。此處，13.56-MHz射頻(RF)電源優(yōu)選用作濺射電源107。與此同時，電源可以采用將RF電力和直流(DC)電力通過將13.56-MHz RF電源和DC電源組合來疊加的方法，或可以采用可以轉換13.56-MHz RF電力并因此以低頻率的脈沖的形式供給電力的電源。另外，也可以使用在60MHz或其它頻率下操作的電源?；灞３旨?08由加熱器109、反射器110和基板載置機構111來形成?？梢杂行У貙⒒寮訜嶂疗谕臏囟鹊臒峤馐?PG)或由熱解氮化硼(PBN)覆蓋的PG優(yōu)選用作加熱器109。
[0031]此處，PG具有加熱器電極的功能，并且通過將DC或AC電流供給至由PG形成的加熱器電極，加熱器109起到加熱元件的作用。反射器110由鉬或PBN等制成，并且用于有效地加熱加熱器109?；遢d置機構111由例如石英等的絕緣構件來形成，并且在其外周部處保持藍寶石基板112。此處，將基板載置機構111遠離基板保持件108 (加熱器109)的表面P (基板相對面)預定距離來保持藍寶石基板112。以此方式，更容易獲得+c極性的緩沖層。優(yōu)選使用具有c面((0001)面)的表面的藍寶石基板112?？蛇x擇地，具有從基板的法線方向傾斜的c軸的偏離基板(off-substrate)可以用作藍寶石基板112。
[0032]此處，如果藍寶石基板112是小直徑的基板，則基板可以安裝在由例如石英等的絕緣材料制成的托盤上。處理氣體供給單元113包括未示出的質量流量控制器和未示出的處理氣體供給源，并且將稀有氣體以及含氮的氣體各自以預定的流速導入真空室101中。此處，Ar優(yōu)選用作稀有氣體并且隊優(yōu)選用作含氮的氣體。真空排氣單元114包括例如渦輪分子栗(TMP)和低溫栗等的主排氣栗，和例如干式栗等的低真空栗(輔助栗)。真空室101的內(nèi)部可以通過使用這些真空栗來真空排氣。
[0033]根據(jù)本實施方案的形成緩沖層的過程如下。首先，將藍寶石基板112導入未示出的加載鎖定機構。在將加載鎖定機構排氣從而達到真空狀態(tài)之后，將藍寶石基板112經(jīng)由未示出的真空輸送機構輸送至圖1示出的濺射裝置S中。將輸送至濺射裝置S中的藍寶石基板112配置在基板載置機構111上。之后，將稀有氣體和含氮的氣體各自以預定的流速通過使用處理氣體供給單元113導入真空室101中，并且將電力供給至濺射靶104，由此在真空室101的內(nèi)部產(chǎn)生等離子體。將電力經(jīng)由濺射陰極103從濺射電源107供給至濺射靶104。
[0034]在產(chǎn)生的等離子體中的正離子組分中，進入陰極鞘的那些通過施加至靶104的表面的負電壓吸引至靶104，并且攻擊靶104，由此引起濺射現(xiàn)象。存在于氣相中的活性氮與通過上述濺射現(xiàn)象從靶放出的靶構成元素在靶的表面上、在氣相中或在基板的表面上反應。因此，形成了根據(jù)本實施方案的緩沖層。此處，未示出的RF偏置電極可以配置在加熱器109的內(nèi)部或基板載置機構111的外周部，并且在形成根據(jù)本實施方案的緩沖層之前，基板可以在含氮的氣氛中使用由RF偏置電極產(chǎn)生的等離子體來進行預處理。
[0035]當Al用作靶時，本實施方案的緩沖層在緩沖層與藍寶石基板之間的界面處附近的面內(nèi)晶格常數(shù)與依照公知技術(例如，參見專利文獻I)形成的緩沖層沒有明顯的差別，所述緩沖層作為具有纖鋅礦結構的外延成膜形成在藍寶石基板上。此外，就這些緩沖層之間的取向性而言，也不存在明顯的差別。換言之，本實施方案的緩沖層的晶格匹配性與公知技術的緩沖層沒有差別。結果，認為在它們之間也不存在取向性的明顯差別。注意的是，隨后將描述取向性的詳細說明。
[0036]另一方面，本實施方案的緩沖層在其表面附近的面內(nèi)晶格常數(shù)變得高于緩沖層在緩沖層與藍寶石基板之間的界面處附近的面內(nèi)晶格常數(shù)。此外，本實施方案的緩沖層在其表面附近的面內(nèi)晶格常數(shù)也高于公知技術的緩沖層在其表面附近的面內(nèi)晶格常數(shù)。另外，本實施方案的緩沖層的在表面附近的+c極性的比例變得高于公知技術的緩沖層的在表面附近的+C極性的比例。
[0037]換言之，本實施方案的緩沖層從緩沖層與藍寶石之間的界面向其表面?zhèn)让黠@地晶格弛豫，并且+c極性的比例也高。另一方面，在公知技術的緩沖層中，上述晶格弛豫小，并且+C極性的比例也低。另外，本實施方案的緩沖層與公知技術的緩沖層之間在取向性方面似乎幾乎沒有差別。
[0038]如上所述，認為在本實施方案的緩沖層中的從緩沖層與藍寶石之間的界面向其表面?zhèn)鹊木Ц癯谠ビ捎谝韵略?。具體地，通過使用由AlxGa1 ,NiC^AlxGa1 ,NiSi^AlxGa1 xN:Ge、AlxGa1 xN:Mg、AlxGa1 xN:Zn、AlxGa1 xN:Mn 和 AlxGa1 XN:Cr (其中，符號“:”表示左側處記載的物質和右側處記載的物質的混合物)(其中O < X < 1，并且相對于整個緩沖層，物質C、S1、Ge、Mg、Zn、Mn和Cr的任何的總計百分比是5原子％以下)的任何形成的纖鋅礦晶體結構的緩沖層，上述物質C、S1、Ge、Mg、Zn、Mn和Cr的任何不進入構成母體材料的纖鋅礦晶體的晶格點，但反而進入其晶格間隙，由此相對容易地引起晶格弛豫。此處，必要的是，相對于整個緩沖層，物質C、S1、Ge、Mg、Zn、Mn和Cr的任何的百分比是5原子％以下。該百分比設定為高于5原子％導致取向性的明顯惡化，因此不優(yōu)選。與此同時，本實施方案的緩沖層的+c極性的比例趨于高于公知技術。這是將藍寶石基板112如圖1示所示保持為遠離基板保持件108的基板相對面的效果。認為具有上述+c極性的緩沖層的使用是容易引起晶格弛豫的另一原因。
[0039]當具有高的+C極性的比例的緩沖層用于本實施方案時，與同時包括+C極性區(qū)域和-C極性區(qū)域的緩沖層相比，面內(nèi)方向上的晶體不連續(xù)性改善。換言之，在反轉邊界處在整個緩沖層中累積的應變的松弛較不可能發(fā)生，由此認為各區(qū)域更可能引起晶格弛豫。另一方面，由AlN膜形成并且擁有較低的+c極性比例的緩沖層同時包括+c極性區(qū)域和-C極性區(qū)域，并且作為反轉邊界的面內(nèi)方向上的晶體不連續(xù)性可能在它們之間的界面處發(fā)生。因為反轉邊界以高密度存在，在整個緩沖層的反轉邊界處累積的應變松弛，由此認為在各區(qū)域中累積的晶格應變變得相對地小。換言之，預期的是，各區(qū)域較不可能晶格弛豫。
[0040]注意的是，不必要的是，在本發(fā)明中獲得具有高的+c極性比例的緩沖層，這是因為晶格弛豫更可能通過以下來引起:使用由AlxGa1 XN:C、AlxGa1 xN:S1、AlxGa1 xN:Ge