特許 7644812 複合基板、複合基板の製法及び酸化ガリウム結晶膜の製法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-04

(45)【発行日】2025-03-12

(54)【発明の名称】複合基板、複合基板の製法及び酸化ガリウム結晶膜の製法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/16 20060101AFI20250305BHJP

   C30B 7/10 20060101ALI20250305BHJP

   H01L 21/20 20060101ALI20250305BHJP

   H01L 21/368 20060101ALI20250305BHJP

【ＦＩ】

C30B29/16

C30B7/10

H01L21/20

H01L21/368 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023517095

(86)(22)【出願日】2022-02-28

(86)【国際出願番号】 JP2022008148

(87)【国際公開番号】W WO2022230342

(87)【国際公開日】2022-11-03

【審査請求日】2023-09-14

(31)【優先権主張番号】P 2021075004

(32)【優先日】2021-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉川 潤

(72)【発明者】

【氏名】前田 美穂

(72)【発明者】

【氏名】柴田 宏之

【審査官】神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０２８４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０６４８０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０４２１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１９４７６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０７８４１７８５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１９９３１１０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ３０Ｂ ２９／１６

Ｃ３０Ｂ ７／１０

Ｈ０１Ｌ ２１／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／３６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下地基板と、
前記下地基板上に設けられ、膜厚が１０μｍ以上で、アルカリ金属元素の少なくとも１種の含有量が１．２×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であるα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と、
を備え、
前記下地基板は、α－Ｃｒ ₂ Ｏ ₃ 基板である、
複合基板。

【請求項2】

前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜は、前記下地基板との（０００１）面及び（１０－１０）面の結晶方位差がいずれも０．４°以下である、
請求項１に記載の複合基板。

【請求項3】

前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜は、（００６）面及び（１０４）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅がいずれも２０００ａｒｃｓｅｃ以下である、
請求項１又は２に記載の複合基板。

【請求項4】

前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜は、Ｃｒ及びＮｉの少なくとも一方の含有量が２．０×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上１．０×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の複合基板。

【請求項5】

前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜は、Ｌｉ、Ｎａ及びＫの各々の含有量が１．２×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である、
請求項１～４のいずれか１項に記載の複合基板。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の複合基板を製造する製法であって、
Ｇａイオンを含有する水溶液に下地基板を浸漬させた状態で、温度３９０℃以上かつ圧力２２．１ＭＰａ以上の超臨界状態にすることで、前記下地基板の表面に前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を生成させる、
複合基板の製法。

【請求項7】

前記水溶液は、アルカリ金属元素を含む、
請求項６に記載の複合基板の製法。

【請求項8】

請求項１～５のいずれか１項に記載の複合基板から前記下地基板を除去して自立した前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を得る、
酸化ガリウム結晶膜の製法。

【請求項9】

請求項６又は７に記載の複合基板の製法で製造した複合基板から前記下地基板を除去して自立した前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を得る、
酸化ガリウム結晶膜の製法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合基板、複合基板の製法及び酸化ガリウム結晶膜の製法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）が半導体用材料として着目されている。酸化ガリウムはα、β、γ、δ及びεの５つの結晶形を有することが知られているが、この中で、準安定相であるα－Ｇａ₂Ｏ₃はバンドギャップが５．３ｅＶと非常に大きく、パワー半導体用材料として期待を集めている。例えば、特許文献１には、コランダム型結晶構造を有する下地基板と、コランダム型結晶構造を有する半導体層と、コランダム型結晶構造を有する絶縁膜とを備えた半導体装置が開示されており、サファイア基板上に、半導体層としてα－Ｇａ₂Ｏ₃膜を形成した例が記載されている。また、特許文献２には、コランダム構造を有する結晶性酸化物半導体を主成分として含むｎ型半導体層と、六方晶の結晶構造を有する無機化合物を主成分とするｐ型半導体層と、電極とを備えた半導体装置が開示されている。この特許文献２の実施例には、ｃ面サファイア基板上に、ｎ型半導体層として準安定相であるコランダム構造を有するα－Ｇａ₂Ｏ₃膜を、ｐ型半導体層として六方晶の結晶構造を有するα－Ｒｈ₂Ｏ₃膜を形成して、ダイオードを作製することが開示されている。また、α－Ｇａ₂Ｏ₃は蛍光体への応用も期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－７２５３３号公報

【文献】特開２０１６－２５２５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を厚膜化しようとすると、サファイア基板などの下地基板上にα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を成長させる際に下地基板との間に剥離が発生し、剥離部やその周辺でクラックが多発することがあった。このため、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との間の剥離を抑制することが望まれていた。

【0005】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との間の剥離を抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために鋭意研究したところ、本発明者らは、Ｇａイオンを含有する水溶液に下地基板としてα－Ｃｒ₂Ｏ₃基板を浸漬させ、温度３９０℃以上かつ圧力２２．１ＭＰａ以上の超臨界状態にすることに想到した。そして、この方法では、下地基板の表面にα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜が生成し、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を１０μｍ以上などまで厚膜化させてもα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との間に剥離が生じにくいことを見出した。また、下地基板上に生成したα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜は、アルカリ金属元素の少なくとも１種の含有量が所定範囲内であることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0007】

すなわち、本発明の複合基板は、
下地基板と、
前記下地基板上に設けられ、膜厚が１０μｍ以上で、アルカリ金属元素の少なくとも１種の含有量が１．２×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であるα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と、
を備えたものである。

【0008】

本発明の複合基板の製法は、
上述した複合基板を製造する製法であって、
Ｇａイオンを含有する水溶液に下地基板を浸漬させた状態で、温度３９０℃以上かつ圧力２２．１ＭＰａ以上の超臨界状態にすることで、前記下地基板の表面に前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を生成させるものである。

【0009】

本発明の酸化ガリウム結晶膜の製法は、
上述した複合基板から前記下地基板を除去して自立した前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を得るものである。なお、自立したα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜とは、複合基板から下地基板が除去されたものをいい、下地基板が除去されていれば別の基材上に転載されていてもよい。

【0010】

あるいは、本発明の酸化ガリウム結晶膜の製法は、
上述した複合基板の製法で製造した複合基板から前記下地基板を除去して自立した前記α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を得るものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明の複合基板及び複合基板の製法では、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との間の剥離が抑制された複合基板を提供できる。こうした効果が得られる理由は、例えば、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜中にアルカリ金属元素の少なくとも１種が好適な濃度で含まれているためと推察される。本発明の複合基板の製法は、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との間の剥離が抑制された複合基板を製造するのに適している。また、本発明の酸化ガリウム結晶膜の製法では、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との間の剥離が抑制されたクラックの少ない複合基板から下地基板を除去して自立したα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を得るため、クラックの少ない酸化ガリウム結晶膜が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】複合基板５０の断面図。

【図2】耐圧容器１０の縦断面図。

【図3】水熱合成システム２０の概略説明図。

【図4】実施例１で得られた複合基板の表面ＳＥＭ画像。

【図5】実施例１で得られた複合基板の断面ＳＥＭ画像。

【図6】ＡＤ装置１２０の構成を示す模式断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１は複合基板５０の断面図、図２は耐圧容器１０の縦断面図、図３は水熱合成システム２０の概略説明図である。

【0014】

［複合基板］
複合基板５０は、板状の部材であり、下地基板５２と下地基板５２上に設けられたα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４と、を備えたものである。この複合基板５０の面積は、例えば１ｍｍ²以上、好ましくは１０ｍｍ²以上である。

【0015】

下地基板５２は、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４の種結晶となる基板である。下地基板５２は、コランダム構造を有する基板が好ましく、特にｃ軸及びｃ軸に垂直な軸（ａ軸やｍ軸など）の二軸に配向した基板（二軸配向基板）が好ましい。二軸配向基板は、多結晶やモザイク結晶（結晶方位が若干ずれた結晶の集合）であってもよいし、単結晶であってもよい。下地基板５２は、基板法線方向にオフ角１０°以下でｃ軸配向しているものとしてもよい。下地基板５２は、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４が形成される面（形成面５２ａ）とは反対側の面に、さらに別の基板が設けられていてもよい。

【0016】

下地基板５２は、α－Ｃｒ₂Ｏ₃基板である。α－Ｃｒ₂Ｏ₃基板は、例えば、不可避的不純物以外の成分を含まないα－Ｃｒ₂Ｏ₃からなるもの（α－Ｃｒ₂Ｏ₃高純度基板という）としてもよいし、α－Ｃｒ₂Ｏ₃を含み総量がＣｒのモル数を超えない範囲でＴｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、ＣａなどのＣｒ以外の金属元素及び／又は半金属元素を含むものとしてもよい。これらの金属元素及び／又は半金属元素は、α－Ｃｒ₂Ｏ₃に固溶していてもよく、酸化物結晶などの結晶相（例えばα－Ａｌ₂Ｏ₃）としてα－Ｃｒ₂Ｏ₃に固溶していてもよい。こうした固溶体をα－Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体とも称する。α－Ｃｒ₂Ｏ₃基板としては、α－Ｃｒ₂Ｏ₃高純度基板、Ｆｅ及びＴｉのうちの少なくとも一方を含むα－Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体基板が特に好適である。

【0017】

α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、下地基板５２の片面（形成面５２ａ）に１０μｍ以上の膜厚で形成されている。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４を構成するα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶５５は、コランダム構造を有する結晶である。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、ｃ軸及びｃ軸に垂直な軸の二軸に配向（二軸配向）していることが好ましい。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、多結晶やモザイク結晶であってもよいし、単結晶であってもよい。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、基板法線方向にオフ角１０°以下でｃ軸配向しているものとしてもよい。このα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、アルカリ金属元素の少なくとも１種の含有量が１．２×１０¹⁵～１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³である。アルカリ金属元素としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどが挙げられる。Ｌｉ、Ｎａ及びＫの各々の含有量が１．２×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であってもよい。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、下地基板５２との（０００１）面及び（１０－１０）面の結晶方位差がいずれも０．４°以下であるものとしてもよい。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、（００６）面及び（１０４）面のＸ線ロッキングカーブ（ＸＲＣ）半値幅がいずれも２０００ａｒｃｓｅｃ以下であるものとしてもよい。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、Ｃｒ及びＮｉの少なくとも一方の含有量が２．０×１０¹⁵～１．０×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³であるものとしてもよい。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、Ｌｉ、Ｎａ及びＫの各々の含有量が１．２×１０¹⁵～１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³であるものとしてもよい。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４はドーパントを含むものとしてもよい。ドーパントとしては、例えば炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）などの１４族元素が挙げられる。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４にドーパントを含有させることでα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４の導電性を制御することができる。

【0018】

［複合基板の製法］
次に、複合基板５０の製法について説明する。複合基板５０の製法は、Ｇａイオンを含有する水溶液に下地基板５２を浸漬させた状態で、温度３９０℃以上（好ましくは４００℃以上）かつ圧力２２．１ＭＰａ以上の超臨界状態にすることで、下地基板５２の表面にα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４を生成させるものである。

【0019】

Ｇａイオンを含有する水溶液としては、ハロゲン化ガリウム水溶液、硝酸ガリウム水溶液、硫酸ガリウム水溶液、水酸化ガリウム水溶液などが挙げられる。ハロゲン化ガリウムとしては、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウムなどが挙げられる。Ｇａイオンを含有する水溶液は、アルカリ金属元素（アルカリ金属イオン）を含有していてもよい。アルカリ金属元素としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどが挙げられる。Ｇａイオンを含有する水溶液は、ｐＨ調整剤で好ましくはｐＨ９．０～１１．０（より好ましくは９．５～１０．５）に調整したものである。ｐＨ調整剤としては、アルカリ金属水酸化物の水溶液（例えばＫＯＨ水溶液）を用いてもよいし、アンモニウムイオンを含有する水溶液（例えばアンモニウム水）を用いてもよい。Ｇａイオンを含有する水溶液のＧａイオン濃度は、特に限定するものではないが、例えば０．１Ｍ以上１０Ｍ以下としてもよい。

【0020】

Ｇａイオンを含有する水溶液に浸漬させる下地基板５２は、少なくとも一方の面（形成面５２ａになる面）において、ＣＭＰ（化学機械研磨）、アニール、エッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などによって加工変質層が除去されたものであることが好ましい。この下地基板５２をＧａイオンを含有する水溶液に浸漬させる際には、加工変質層が除去された面がＧａイオンを含有する水溶液と接触するように配置すると、加工変質層を除去した面にα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４が生成する。下地基板５２をＧａイオンを含有する水溶液に浸漬させる際には、Ｐｔ製の治具などに下地基板５２を載置又は固定して浸漬させてもよい。

【0021】

Ｇａイオンを含有する水溶液を温度３９０℃以上且つ圧力２２．１ＭＰａ以上の超臨界状態にするには、Ｇａイオンを含有する水溶液を耐圧容器に入れて温度３９０℃以上且つ圧力２２．１ＭＰａ以上にすることが好ましい。圧力は、耐圧容器の内容積と耐圧容器に入れる水溶液の液量と耐圧容器内の温度及び圧力調整弁の設定によって決定される。反応時間は特に限定するものではないが、例えば０．５時間以上１００時間以下としてもよい。反応終了後、耐圧容器内の温度を下げ、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４が付着した下地基板５２（複合基板５０）を耐圧容器から取り出す。

【0022】

ドーパントを含有したα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４を生成させたい場合には、Ｇａイオンを含有する水溶液にドーパントに対応するイオンを含有させておけばよい。ドーパントとしては、例えば炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）などの１４族元素が挙げられる。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４にドーパントを含有させることでα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４の導電性を制御することができる。

【0023】

耐圧容器の一例を図２に示す。図２の耐圧容器１０は、ステンレス製であり、有底筒状の容器本体１１の開口部に設けられた雌ネジに、雄ネジが設けられた突起１２ａの付いた蓋１２がねじ込まれたものである。耐圧容器１０の内容積は、５０ｍＬ以上が好ましい。耐圧容器１０の容器本体１１には、Ｇａイオンを含有する水溶液１４が入っている。この水溶液１４は、好ましくはｐＨ９．０～１１．０（より好ましくはｐＨ９．５～１０．５）に調整されている。この水溶液１４には、Ｐｔ製の箱状の治具１６の底面に配置された下地基板５２が浸漬されている。下地基板５２は、加工変質層が除去された面が上を向くように配置されている。

【0024】

図３は水熱合成システム２０の概略説明図である。この水熱合成システム２０では、電気炉筐体２２に耐圧容器１０がセットされている。電気炉筐体２２の内部には、ヒーター２４及び炉内温度測定用熱電対２６が取り付けられている。耐圧容器１０には、耐圧容器１０の内部温度を測定する耐圧容器用熱電対２８が取り付けられている。ヒーター２４へ供給する電力は、炉内温度測定用熱電対２６によって測定される炉内温度が設定温度になるように制御される。耐圧容器１０には、配管３０が接続されている。配管３０の一端３０ａは、耐圧容器１０の内部に配置され、配管３０の他端３０ｂは、大気中に配置されている。配管３０は、冷却水槽４０内の冷却水によって冷却される。配管３０のうち冷却水槽４０から他端３０ｂまでの間には、圧力計３２と安全弁３４と圧力調整弁３６とが取り付けられている。ヒーター２４により耐圧容器１０の全体を加熱し、耐圧容器１０の内部温度が３９０℃以上で且つ耐圧容器１０の内部圧力が２２．１ＭＰａ以上になるようにする。耐圧容器１０の内部圧力は、耐圧容器１０の内容積と耐圧容器１０に入れる水溶液１４の液量と容器内温度及び圧力調整弁３６の設定によって決定される。そのため、容器内温度を３９０℃以上にしたときに容器内圧力が２２．１ＭＰａ以上になるように、耐圧容器１０に入れる水溶液１４の液量を調整すればよい。この状態で所定時間保持し、その後、耐圧容器１０の内部温度を室温まで冷却した後、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４が付着した下地基板５２（複合基板５０）を耐圧容器１０から取り出し、純水にてリンスした後、乾燥器で乾燥させる。

【0025】

［酸化ガリウム結晶膜の製法］
続いて、酸化ガリウム結晶膜の製法について説明する。酸化ガリウム結晶膜の製法の一例は、複合基板５０から下地基板５２を除去して自立したα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４を得るものである。複合基板５０から下地基板５２を除去する方法としては、研削、研磨、レーザーリフトオフ、基板部分の酸又はアルカリによるエッチング、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などが挙げられる。複合基板５０から下地基板５２を除去することで、自立したα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４を得ることができる。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、下地基板５２が除去されていれば、別の基板上に転載されていてもよい。

【0026】

以上説明した複合基板５０及び複合基板５０の製法では、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４と下地基板５２との間の剥離が抑制された複合基板を提供できる。こうした効果が得られる理由は、例えば、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４中にアルカリ金属元素の少なくとも１種が好適な濃度で含まれているためと推察される。また、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４中にアルカリ金属元素の少なくとも１種が好適な濃度で含まれていることにより、β－Ｇａ₂Ｏ₃等の異相が抑制され、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶が安定して生成されるという効果も期待される。複合基板５０の製法は、複合基板５０を製造するのに適している。酸化ガリウム結晶膜の製法では、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４と下地基板５２との間の剥離が抑制されたクラックの少ない複合基板５０から下地基板５２を除去するため、クラックの少ないα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４が自立膜として得られる。なお、複合基板５０において、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４と下地基板５２との剥離面積の割合は、例えば形成面５２ａの１０％以下であるものとしてもよく、３％以下が好ましい。

【0027】

また、複合基板５０では、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４の膜厚が１０μｍ以上であるため、下地基板５２を除去すれば、１０μｍ以上の厚膜の自立したα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４が得られる。このようなα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、厚さ方向に電流を流す必要のある縦型構造のパワー半導体に用いるのに適している。なお、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４の膜厚は、用途に応じて適宜調整すればよいが、例えば１００μｍ以下としてもよい。α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４の膜厚は、例えば、使用するＧａの量や濃度、水熱合成の時間を変えることによって調整できる。

【0028】

さらに、複合基板５０において、下地基板５２はα－Ｃｒ₂Ｏ₃基板であるため、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜が好適な状態で生成されることなどにより、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４と下地基板５２との間の剥離がより抑制されたものとなる。

【0029】

さらにまた、複合基板５０において、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、下地基板５２との（０００１）面及び（１０－１０）面の結晶方位差がいずれも０．４°以下であること、換言すれば、下地基板５２と結晶方位がほぼ同一であることが好ましい。結晶方位がほぼ同一であれば、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４と下地基板５２との間にひずみが生じにくいため、両者の間の剥離がより抑制されたものとなる。なお、（０００１）面及び（１０－１０）面の結晶方位差は、各々、０．３°以下がより好ましく、０．２°以下がさらに好ましく、０．１°以下が一層好ましい。

【0030】

更にまた、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶を、高耐圧が要求されるパワー半導体等に利用する場合、結晶品質によって絶縁破壊電界特性が左右されるため、高い結晶品質が要求される。そのため、複合基板５０において、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、（００６）面及び（１０４）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅がいずれも２０００ａｒｃｓｅｃ以下であること、換言すれば、結晶性（結晶品質）が十分高いことが好ましい。なお、（００６）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅は、１６００ａｒｃｓｅｃ以下であることが好ましく、１０００ａｒｃｓｅｃ以下としてもよく、１００ａｒｃｓｅｃ以下としてもよい。（１０４）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅は、１９００ａｒｃｓｅｃ以下であることが好ましく、１０００ａｒｃｓｅｃ以下としてもよく、４００ａｒｃｓｅｃ以下としてもよい。（００６）面及び（１０４）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅は、各々、５０ａｒｃｓｅｃ以上としてもよい。

【0031】

そしてまた、複合基板５０において、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、Ｃｒ及びＮｉの少なくとも一方の含有量が２．０×１０¹⁵～１．０×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³であることが好ましい。こうすれば、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４と下地基板５２との間の剥離がより抑制されたものとなる。また、Ｃｒ及びＮｉの各々の含有量が２．０×１０¹⁵～１．０×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³であることが好ましい。また、Ｃｒ及びＮｉの含有量の総和が１．６×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であることが好ましく、５．０×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であることがより好ましい。

【0032】

そしてさらに、複合基板５０において、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４は、Ｌｉ、Ｎａ及びＫの各々の含有量が１．２×１０¹⁵～１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³であることが好ましい。また、Ｌｉ、Ｎａ及びＫの各々の含有量の総和が１．２×１０¹⁵～１．２×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³であることが好ましい。

【0033】

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0034】

例えば、上述した実施形態では、下地基板５２は、α－Ｃｒ₂Ｏ₃基板としたが、下地基板５２は、サファイア基板や、α－Ｆｅ₂Ｏ₃基板、α－Ｇａ₂Ｏ₃基板などとしてもよい。ただし、下地基板５２の種類によっては、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶が膜状でなく粒子状に生成したり、β－Ｇａ₂Ｏ₃結晶などの異相が生成したりしやすいことがある。下地基板５２がα－Ｃｒ₂Ｏ₃基板であれば、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶が膜状に生成しやすく、異相も生じにくいため、好ましい。なかでも、下地基板５２がα－Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体基板であれば、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４の結晶性がより高く、また、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜５４と下地基板５２との結晶方位差がより小さいため、好ましい。

【実施例】

【0035】

以下に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は本発明を何ら限定するものではない。

【0036】

［実施例１］
１．下地基板準備
α－Ｃｒ₂Ｏ₃高純度基板である市販のｃ面（オフ角無し）α－Ｃｒ₂Ｏ₃単結晶基板を約４ｍｍ角（□４ｍｍ）に切り出し、両面をダイヤモンドスラリーにて鏡面研磨した後、更に片面をＣＭＰ処理で仕上げた。ＣＭＰ処理で仕上げた面を下地ＣＭＰ面、他方の面を下地非ＣＭＰ面とも称する。

【0037】

２．水熱合成
硝酸ガリウム八水和物（キシダ化学製）０．１Ｍ水溶液を作製し、ｐＨ調整剤として１Ｍ ＫＯＨ水溶液を用いてｐＨを１０．０に調整し、原料溶液を得た。続いて、図２に示すＳＵＳ３１６製の耐圧容器１０（内径１９ｍｍ、内容積５０ｍＬ）に、４ｍｍ角のｃ面α－Ｃｒ₂Ｏ₃単結晶基板（下地基板５２）を、厚さ５０μｍのＰｔ箔で作製した高さ１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、奥行き１０ｍｍの治具１６内に下地ＣＭＰ面を上にした状態で入れ、更に前出の原料溶液４５ｍＬを入れ、密閉した。続いて、耐圧容器１０を水熱合成システム２０の電気炉筐体２２にセットした。なお、圧力調整弁３６は予め耐圧容器１０の内部圧力が３０．０ＭＰａとなるようにセットしておいた。次に、電気炉筐体２２のヒーター２４により耐圧容器１０の全体を加熱し、耐圧容器１０の内部温度を４１０℃とした。このとき、耐圧容器１０の内部圧力は３０．０ＭＰａであった。この状態で２４時間保持した。耐圧容器１０の内部温度を室温まで冷却した後、得られた基板（複合基板）を耐圧容器１０から取り出し、純水にてリンスした後、乾燥器で乾燥させた。この複合基板では、下地ＣＭＰ面上に結晶膜が生成していた。

【0038】

３．下地基板の除去
上記２．で得られた複合基板の下地側の面（下地非ＣＭＰ面）を研磨用プレートにワックスで貼りつけ、結晶膜の表面をダイヤモンドスラリーで研磨し、ＣＭＰにて平滑に仕上げた（結晶膜ＣＭＰ面）。研磨用プレートから複合基板を外し、複合基板の結晶膜ＣＭＰ面に、ワックスを用いてサファイア基板を接合して接合体を得た。更に、接合体のサファイア面を研磨用プレートにワックスで貼りつけ、グラインダにて＃１０００及び＃６０００の砥石を用いて下地基板（Ｃｒ₂Ｏ₃部分）を研削除去した。これにより、サファイア基板に転載された酸化ガリウム結晶膜が得られた。サファイア基板はワックスで酸化ガリウム結晶膜に貼り付けられているため、容易に除去できる。これにより、自立した酸化ガリウム結晶膜が得られる。

【0039】

４．評価
（１）結晶相
上記２．で下地ＣＭＰ面上に生成した結晶に対し、ＸＲＤ装置（リガク製、ＲＩＮＴ－ＴＴＲ ＩＩＩ）を用い、下記の条件にてＸＲＤプロファイルを取得した。その結果、生成した結晶膜の主相はα－Ｇａ₂Ｏ₃であると同定された。
・Ｘ線管球 Ｃｕターゲット
・管電圧 ５０ｋＶ
・管電流 ３００ｍＡ
・２θ／θ法
・２θ範囲 １０°～８０°

【0040】

（２）剥離有無
上記２．で得られた複合基板に対し、下地基板とα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜との間の剥離有無を目視にて確認したところ、複合基板外周部にわずか（３％以下）に剥離が見られたものの、全体的な剥離は認められなかった。

【0041】

（３）微構造観察
上記２．で得られた複合基板の表面（α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜表面）を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ，日本電子製ＪＳＭ－ＩＴ５００）により観察した結果、図４のような結晶膜が確認された。基板を樹脂埋めした後、マイクロカッターにて断面を作製し、クロスセクションポリッシャ（日本電子製ＩＢ－１９５００ＣＰ）で断面観察用試料を作製した。得られた断面の反射電子像を走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ製、ＳＵ－５０００）にて撮影した。このとき、図５に示されるように、コントラスト差により複合基板のα－Ｃｒ₂Ｏ₃（下地基板）とα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜とを容易に見分けることができる。この断面ＳＥＭ像よりα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜の膜厚を計測した。結果を表１に示す。図４、５からわかるように、下地基板上に生成した結晶膜には、微細な孔がほとんど確認されなかった。

【0042】

（４）Ｘ線ロッキングカーブ半値幅
ＸＲＤ装置（Ｂｒｕｋｅｒ－ＡＸＳ製、Ｄ８－ＤＩＳＣＯＶＥＲ）を用い、上記２．で下地ＣＭＰ面上に生成した結晶の（００６）面および（１０４）面のＸＲＣ測定を行った。具体的には２θ、ω、χ及びφを調整してα－Ｇａ₂Ｏ₃の（００６）面又は（１０４）面のピークが出るように軸立てを行った後、管電圧４０ｋＶ、管電流４０ｍＡ、アンチスキャッタリングスリット３ｍｍで、（００６）面測定の場合はω＝２０．０～２０．４°の範囲、（１０４）面測定の場合はω＝１６．５～１７．５°の範囲、ωステップ幅０．００１°、及び計数時間０．５秒の条件を用いた。また、Ｘ線源にはＧｅ（０２２）非対称反射モノクロメーターでＣｕＫα線を平行単色光化したものを用いた。得られたα－Ｇａ₂Ｏ₃のＸＲＣプロファイルの半値幅は、ＸＲＤ解析ソフトウェア（Ｂｒｕｋｅｒ－ＡＸＳ製、「ＬＥＰＴＯＳ」Ｖｅｒ４．０３）を使用し、プロファイルのスムージングを行った後にピークサーチを行うことにより決定した。結果を表１に示す。

【0043】

（５）ＥＢＳＤ（後方散乱電子回折）
上記（３）で断面観察用に作製した試料を用い、ＥＢＳＤ（オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製、Ｎｏｒｄｌｙｓ Ｎａｎｏ）を組み合わせた走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ製、ＳＵ－５０００）を用いて、ＥＢＳＤ測定を行った。得られた逆極点図方位マッピングより、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜は基板法線方向にｃ軸配向した配向層であると共に、基板面内方向にも配向した二軸配向層であることが分かった。さらに得られた結晶方位マッピングにおいて、（０００１）方位および（１０－１０）方位に対するα－Ｇａ₂Ｏ₃、α－Ｃｒ₂Ｏ₃の傾斜角度分布を解析し、得られた角度分布のピークトップ位置の差を算出した。具体的には、まずα－Ｇａ₂Ｏ₃膜とα－Ｃｒ₂Ｏ₃基板の双方を含む視野で測定した結晶方位マッピング像に対して、解析プログラムのＬｅｇｅｎｄにより表示される傾斜角度分布のヒストグラムにおいて、ヒストグラムのＣｌａｓｓ ｗｉｄｔｈを０．０１０に設定した上で、α－Ｇａ₂Ｏ₃膜部分の（０００１）方位の傾斜角度分布のピークトップ位置が１０～１１度の範囲内になるように、かつα－Ｇａ₂Ｏ₃膜部分の（１０－１０）方位の傾斜角度分布のピークトップ位置が１０～１１度の範囲内になるように、解析プログラムのｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｍｂｅｒを用いて軸合わせを行った。この時のα－Ｇａ₂Ｏ₃膜部分の（０００１）方位の傾斜角度分布のピークトップ位置の角度をｃ１[°]（１０＜ｃ１＜１１）、α－Ｇａ₂Ｏ₃膜部分の（１０－１０）方位の傾斜角度分布のピークトップ位置の角度をａ１[°]（１０＜ａ１＜１１）とした。続いて、軸合わせの状態を維持したままで、下地基板（α－Ｃｒ₂Ｏ₃）部分の（０００１）方位の傾斜角度分布のピークトップ位置の角度ｃ２[°]を求め、下地基板とα－Ｇａ₂Ｏ₃膜の（０００１）方位差を｜ｃ１－ｃ２｜[°]で算出した。同様に、下地基板（α－Ｃｒ₂Ｏ₃）部分の（１０－１０）方位の傾斜角度分布のピークトップ位置の角度ａ２[°]を求め、下地基板とα－Ｇａ₂Ｏ₃膜の（１０－１０）方位差を｜ａ１－ａ２｜[°]で算出した。結果を表１に示す。この結果より、実施例１では、下地基板とα－Ｇａ₂Ｏ₃膜の方位差は（０００１）方位で０．１０度、（１０－１０）方位で０．１３度であり、下地基板と結晶方位をほぼ同一にしたα－Ｇａ₂Ｏ₃膜が得られたことがわかった。なお、上記の説明では、（０００１）面の結晶方位［０００１］を（０００１）方位とし、（１０－１０）面の結晶方位［１０－１０］を（１０－１０）方位として説明した。ＥＢＳＤ測定の諸条件は以下のとおりとした。
＜ＥＢＳＤ測定条件＞
・加速電圧： １５ｋＶ
・スポット強度： ７０
・ワーキングディスタンス： ２２．５ｍｍ
・ステップサイズ： ０．４μｍ
・試料傾斜角：７０°
・測定プログラム： ＡＺｔｅｃ
・解析プログラム： ＯＸＦＯＲＤ ＨＫＬ ＣＨＡＮＮＥＬ５

【0044】

（６）組成分析
二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用いて、上記２．で得られた複合基板の表面のα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜の組成分析（Ｄ－ＳＩＭＳ分析）を行った。このＤ－ＳＩＭＳ分析の諸条件は以下のとおりとした。
＜Ｄ－ＳＩＭＳ分析条件＞
・装置：ＣＡＭＥＣＡ社製 ＩＭＳ－７ｆ
・一次イオン種：Ｏ₂ ⁺
・一次イオン加速電圧：８．０ｋＶ
各イオンの含有量はＧａ₂Ｏ₃標準試料を用いて「ａｔｏｍｓ／ｃｍ³」の単位に換算し、デプスプロファイルを作成、表面より１μｍから２μｍの深さの値の平均値として求めた。結果を表１に示す。

【0045】

［実施例２］
原料溶液を調製するにあたり、ｐＨ調整剤として１Ｍ ＬｉＯＨ水溶液を用い、硝酸ガリウム八水和物０．１Ｍ水溶液のｐＨを１０．５に調整し、耐圧容器１０の内部温度を４００℃とした以外は実施例１と同様の方法で試料を作製、評価した。下地基板上に生成した結晶膜の主相はα－Ｇａ₂Ｏ₃であった。各種評価結果を表１に示す。

【0046】

［実施例３］
原料溶液を調製するにあたり、ｐＨ調整剤として１Ｍ ＮａＯＨ水溶液を用い、硝酸ガリウム八水和物０．１Ｍ水溶液のｐＨを９．５に調整した以外は実施例１と同様の方法で試料を作製、評価した。下地基板上に生成した結晶膜の主相はα－Ｇａ₂Ｏ₃であった。各種評価結果を表１に示す。

【0047】

［実施例４］
α－Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体基板である下地基板を以下のように作製した。原料粉末としてＣｒ₂Ｏ₃粉末１００重量部に、ＴｉＯ₂粉末５重量部及びＦｅ₂Ｏ₃粉末１６重量部を添加し、湿式混合した混合粉末を用い、図６に示されるＡＤ（エアロゾルデポジション）装置１２０によりサファイア基板（直径５０．８ｍｍ（２インチ）、厚さ１．０ｍｍ、ｃ面、オフ角０．５°）上にＡＤ膜を形成した。図６に示されるＡＤ装置１２０は、大気圧より低い気圧の雰囲気下で原料粉末を基板上に噴射するＡＤ法に用いられる装置として構成されている。この成膜装置１２０は、原料成分を含む原料粉末のエアロゾルを生成するエアロゾル生成部１２２と、原料粉末をサファイア基板１２１に噴射して原料成分を含む膜を形成する成膜部１３０とを備えている。エアロゾル生成部１２２は、原料粉末を収容し図示しないガスボンベからのキャリアガスの供給を受けてエアロゾルを生成するエアロゾル生成室１２３と、生成したエアロゾルを成膜部１３０へ供給する原料供給管１２４と、エアロゾル生成室１２３及びその中のエアロゾルに１０～１００Ｈｚの振動数で振動を付与する加振器１２５とを備えている。成膜部１３０は、サファイア基板１２１にエアロゾルを噴射する成膜チャンバ１３２と、成膜チャンバ１３２の内部に配設されサファイア基板１２１を固定する基板ホルダ１３４と、基板ホルダ１３４をＸ軸－Ｙ軸方向に移動するＸ－Ｙステージ１３３とを備えている。また、成膜部１３０は、先端にスリット１３７が形成されエアロゾルをサファイア基板１２１へ噴射する噴射ノズル１３６と、成膜チャンバ１３２を減圧する真空ポンプ１３８とを備えている。

【0048】

ＡＤ成膜条件は以下のとおりとした。すなわち、キャリアガスはＡｒとし、長辺５ｍｍ×短辺０．３ｍｍのスリットが形成されたセラミックス製のノズルを用いた。ノズルのスキャン条件は、０．５ｍｍ／ｓのスキャン速度で、スリットの長辺に対して垂直かつ進む方向に５５ｍｍ移動、スリットの長辺方向に５ｍｍ移動、スリットの長辺に対して垂直かつ戻る方向に５５ｍｍ移動、スリットの長辺方向かつ初期位置とは反対方向に５ｍｍ移動、とのスキャンを繰り返し、スリットの長辺方向に初期位置から５５ｍｍ移動した時点で、それまでとは逆方向にスキャンを行い、初期位置まで戻るサイクルを１サイクルとし、これを４００サイクル繰り返した。室温での１サイクルの成膜において、搬送ガスの設定圧力を０．０７ＭＰａ、流量を９Ｌ／ｍｉｎ、チャンバ内圧力を１００Ｐａ以下に調整した。このようにして形成したＡＤ膜は厚み約１００μｍであった。

【0049】

ＡＤ膜を形成したサファイア基板をＡＤ装置から取り出し、窒素雰囲気中で１６８０℃にて４時間アニールした。このようにして得た基板をセラミックスの定盤に固定し、ＡＤ膜を形成した側の面を砥石を用いて＃２０００まで研削して板面を平坦にした。次いで、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。砥粒のサイズを３μｍから０．５μｍまで段階的に小さくしつつ、平坦性を高めた。□４ｍｍのサイズにダイサーを用いて切断した後、コロイダルシリカを用いた化学機械研磨（ＣＭＰ）により鏡面仕上げ加工を行い、複合下地基板を得た。加工後の算術平均粗さＲａは０．１ｎｍ、研削及び研磨量は５０μｍであり、研磨完了後の複合下地基板の厚みは１．０５ｍｍとなった。なお、ＡＤ膜を形成した側の面を「表面」と称することとする。

【0050】

電子線プローブマイクロアナライザー（ＦＥ－ＥＰＭＡ）（日本電子株式会社製、電子線プローブマイクロアナライザー、ＪＸＡ－８５００Ｆ）を用いて、複合下地基板表面の組成分析をプローブサイズ３０μｍ×３０μｍで実施した。ＦＥ－ＥＰＭＡ測定は、加速電圧１５ｋＶ、照射電流５０ｎＡの測定条件で行った。その結果、Ｃｒ、Ｏ、Ｔｉ及びＦｅが検出された。検出された元素の定量値（Ｏを除く原子の原子組成百分率）は、Ｃｒが８３．７ａｔ％、Ｔｉが３．７ａｔ％、Ｆｅが１２．６ａｔ％であった。

【0051】

上述のように作製した複合下地基板をＡＤ膜（α－Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体基板）側の面を上にした状態で用いた以外は、実施例１と同様の方法で試料を作製、評価した。下地基板上に生成した結晶膜の主相はα－Ｇａ₂Ｏ₃であった。各種評価結果を表１に示す。

【0052】

【表1】

【0053】

［比較例１］
下地基板として□４ｍｍのｃ面サファイア基板（オフ角無し、表面ＣＭＰ処理済み）を用い、ミストＣＶＤ法にて以下のようにα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を作製した。原料溶液として、ガリウムアセチルアセトナート濃度が０．０８ｍｏｌ／Ｌで、３６％塩酸を体積比で１．５％を含有する水溶液を用いた。この原料溶液を超音波振動子を用いて２．４ＭＨｚで振動させることによりミスト化させ、窒素ガスによって成膜室に導入した。成膜室では、予め、内部に配設されたサセプタ上に基板を配置し、室内を４９０℃まで昇温させておいた。ミスト化された原料溶液は、下地基板の表面でのＣＶＤ反応によって膜状に積層されるので、こうした成膜を６０分行い、それを５回繰り返すことで、下地基板上に結晶膜を積層させた。下地基板上に生成した結晶膜の主相はＸＲＤにてα－Ｇａ₂Ｏ₃と確認された。比較例１では、目視にて膜の５０％以上が剥離し、剥離部分の周辺でクラックが多発していたため、膜厚は一部剥離が起きていなかった部分での断面観察にて計測した。各種評価結果を表２に示す。

【0054】

［比較例２］
下地基板として実施例１と同様のα－Ｃｒ₂Ｏ₃基板を用い、ミストＣＶＤ法により比較例１と同様にしてα－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜を作製した。但し、６０分の成膜を１０回繰り返し、計６００分とした。下地基板上に生成した結晶膜の主相は、ＸＲＤにてα－Ｇａ₂Ｏ₃と確認された。比較例２では、目視にて膜の４０％以上が剥離し、剥離部分の周辺でクラックが多発していた。膜厚は一部剥離が起きていなかった部分での断面観察にて計測した。各種評価結果を表２に示す。

【0055】

【表2】

【0056】

表２に示すように、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜に含まれるアルカリ金属元素の各々の含有量が全て１．２×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満である比較例１及び比較例２では、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との間の広い範囲に剥離が発生した。一方で、表１に示すように、アルカリ金属元素の少なくとも１種の含有量が１．２×１０¹⁵～１．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³である実施例１～４では、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との間の剥離が抑制されており、剥離面積はいずれも３％以下であった。また、実施例１～４では、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜と下地基板との（０００１）面及び（１０－１０）面の結晶方位差がいずれも０．４°以下であり、α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜の（００６）面及び（１０４）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅がいずれも２０００ａｒｃｓｅｃ以下であった。

【0057】

なお、本明細書において数値範囲を示す「～」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

【0058】

本出願は、２０２１年４月２７日に出願された日本国特許出願第２０２１－０７５００４号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は、例えばパワー半導体用材料などに利用可能である。

【符号の説明】

【0060】

１０ 耐圧容器、１１ 容器本体、１２ 蓋、１２ａ 突起、１４ Ｇａイオンを含有する水溶液、１６ 治具、２０ 水熱合成システム、２２ 電気炉筐体、２４ ヒーター、２６ 炉内温度測定用熱電対、２８ 耐圧容器用熱電対、３０ 配管、３０ａ 一端、３０ｂ 他端、３２ 圧力計、３４ 安全弁、３６ 圧力調整弁、４０ 冷却水槽、５０ 複合基板、５２ 下地基板、５２ａ 形成面、５４ α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶膜、５５ α－Ｇａ₂Ｏ₃結晶、１２０ ＡＤ装置、１２１ サファイア基板、１２２ エアロゾル生成部、１２３ エアロゾル生成室、１２４ 原料供給管、１２５ 加振器、１３０ 成膜部、１３２ 成膜チャンバ、１３３ Ｘ－Ｙステージ、１３４ 基板ホルダ、１３６ 噴射ノズル、１３７ スリット、１３８ 真空ポンプ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】