(57)【要約】【課題】ＨＶＰＥ法によって幅の広い基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる場合に、成長膜厚の均一性を向上させることが可能な結晶成長装置を提供する。【解決手段】  基板を回転可能に支持する支持台を反応域に有する反応器と、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段と、窒素源ガス供給手段とを有し；ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段は、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを支持台の側上方から支持台の上方へ向けて吹き出すように配設されており、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口と、第１の吹き出し口を取り囲んで配設されバリアガスが流出する第２の吹き出し口とを有し；第１の吹き出し口は、水平方向における最大幅ａが鉛直方向における最大幅ｂよりも大きく且つ支持台の最大幅Ｄとの比ａ／Ｄが０．０５以上２以下である形状を有する、結晶成長装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを反応させることにより基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる反応域を有する反応器と、
前記反応域に前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを供給する、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段と、
前記反応域に前記窒素源ガスを供給する、窒素源ガス供給手段と
を有する結晶成長装置において、
前記反応器は、前記基板を回転可能に支持する支持台を前記反応域に有し、
前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段は、前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを前記支持台の側上方から前記支持台の上方へ向けて吹き出すように配設されており、
前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段は、前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口とを有し、該第２の吹き出し口は、前記第１の吹き出し口を取り囲んで配設されており、
前記第１の吹き出し口は、Ｙ方向における最大幅が鉛直方向における最大幅よりも大きい形状を有し、前記Ｙ方向は、水平方向であって上面視において該第１の吹き出し口の一方の最外端と他方の最外端とを結ぶ線分の中点および前記支持台上面の回転中心を通る直線と直交する方向であり、前記一方の最外端及び他方の最外端はそれぞれ上面視において、前記回転中心を通る直線が前記第１の吹き出し口の最も外側の開口部に対して外側から接する接点であり、
前記第１の吹き出し口の前記Ｙ方向における最大幅ａと、前記支持台の最大幅Ｄとの比ａ／Ｄが、０．０５以上２以下である、結晶成長装置。
【請求項２】
前記第１の吹き出し口が、１以上の隔壁によって前記Ｙ方向に離隔された複数の開口部を有する、
請求項１に記載の結晶成長装置。
【請求項３】
前記第１の吹き出し口の前記複数の開口部が、上面視において重複する部分を有しない、
請求項２に記載の結晶成長装置。
【請求項４】
前記第１の吹き出し口の前記複数の開口部のうち隣接する２つの開口部の組のいずれについても、該２つの開口部が上面視において水平方向に離隔している距離ｄと、該２つの開口部のそれぞれの水平方向の最大幅ｃ１及びｃ２との比ｄ／ｃ１及びｄ／ｃ２の両方が０．１以上１０以下である、
請求項２又は３に記載の結晶成長装置。
【請求項５】
前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段が単一のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管を有し、
前記第１の吹き出し口の前記複数の開口部のいずれにも、前記単一のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管を通じて前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれる、
請求項２〜４のいずれかに記載の結晶成長装置。
【請求項６】
前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段が、第１のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管と第２のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管とを含む複数のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管を有し、
前記第１の吹き出し口の前記複数の開口部は、前記第１のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管を通じて前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれる第１の開口部と、第２のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管を通じて前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれる第２の開口部とを少なくとも有する、
請求項２〜４のいずれかに記載の結晶成長装置。
【請求項７】
前記第２の吹き出し口が、前記第１の吹き出し口の全周を取り囲むように設けられた一の開口部により構成されている、
請求項１〜６のいずれかに記載の結晶成長装置。
【請求項８】
前記第２の吹き出し口が、前記第１の吹き出し口の前記複数の開口部のそれぞれを取り囲むように離隔して設けられた複数の開口部により構成されている、
請求項２〜６のいずれかに記載の結晶成長装置。
【請求項９】
前記第１の吹き出し口が、前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの流路を狭めるように設けられた突出部を、少なくとも前記第１の吹き出し口の開口部において有し、
前記第１の吹き出し口の開口部が、第１の領域と、該第１の領域から前記Ｙ方向に離隔した第２の領域と、前記第１の領域及び前記第２の領域を連結し且つ前記第１の領域及び前記第２の領域よりも鉛直方向の幅が狭い第３の領域とを含む、
請求項１に記載の結晶成長装置。
【請求項１０】
前記窒素源ガス供給手段は、前記支持台の側上方かつ前記第１の吹き出し口及び前記第２の吹き出し口の上方から前記支持台の上方へ向けて前記窒素源ガスを吹き出すように配設されている、請求項１〜９のいずれかに記載の結晶成長装置。
【請求項１１】
前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが、ハロゲン化アルミニウムガスであり、
前記バリアガスが窒素ガス又はアルゴンガスを含み、
前記窒素源ガスがアンモニアガスであり、
前記ＩＩＩ族窒化物単結晶が、窒化アルミニウム単結晶である、
請求項１〜１０のいずれかに記載の結晶成長装置。
【請求項１２】
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを反応させることにより、加熱された基板上にＩＩＩ族窒化物単結晶を成長させる、ＩＩＩ族窒化物の製造方法であって、
請求項１〜１１のいずれかに記載の結晶成長装置を用いてＩＩＩ族窒化物単結晶を製造することを特徴とする、ＩＩＩ族窒化物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応容器内に配置された基板を加熱しながら、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを反応させることにより、ＩＩＩ族窒化物結晶を基板上に気相成長させる結晶成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウムといったＩＩＩ族窒化物半導体結晶は広範囲のバンドギャップエネルギーの値を有しており、それらのバンドギャップエネルギーは、それぞれ６．２ｅＶ程度、３．４ｅＶ程度、０．７ｅＶ程度である。これらのＩＩＩ族窒化物半導体は任意の組成の混晶半導体をつくることが可能であり、その混晶組成によって、上記のバンドギャップの間の値を取ることが可能である。
【０００３】
したがって、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶を用いることにより、原理的には赤外光から紫外光までの広範囲な発光素子を作ることが可能となる。特に、近年ではアルミニウム系ＩＩＩ族窒化物半導体（主に窒化アルミニウムガリウム混晶）を用いた発光素子の開発が精力的に進められている。アルミニウム系ＩＩＩ族窒化物半導体を用いることにより紫外領域の短波長発光が可能となり、白色光源用の紫外発光ダイオード、殺菌用の紫外発光ダイオード、高密度光ディスクメモリの読み書きに利用できるレーザー、通信用レーザー等の発光光源が製造可能になる。
【０００４】
ＩＩＩ族窒化物半導体（例えばアルミニウム系ＩＩＩ族窒化物半導体）を用いた発光素子は、従来の半導体発光素子と同様に基板上に厚さが数ミクロン程度の半導体単結晶の薄膜（具体的にはｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層となる薄膜）を順次積層することにより形成可能である。このような半導体単結晶の薄膜の形成は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法、有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ：Metalorganic Vapor Phase Epitaxy）法等の結晶成長方法を用いて行うことが可能であり、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子についてもこのよう方法を採用して発光素子として好適な積層構造を形成することが試みられている。
【０００５】
現在、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造にあたっては、基板としての結晶品質、紫外光透過性、量産性やコストの観点からサファイア基板が一般的に採用されている。しかし、サファイア基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させた場合、サファイア基板と半導体積層膜を形成するＩＩＩ族窒化物（例えば窒化アルミニウムガリウム等）との間の格子定数や熱膨張係数等の違いに起因して、結晶欠陥（ミスフィット転位）やクラック等が生じ、素子の発光性能を低下させる原因になる。
【０００６】
これらの問題を解決するためには、半導体積層膜の形成にあたり、格子定数が半導体積層膜の格子定数に近く、および熱膨張係数が半導体積層膜の熱膨張係数に近い基板を採用することが望ましい。ＩＩＩ族窒化物半導体薄膜を形成する基板としては、ＩＩＩ族窒化物単結晶基板が最も適しているといえる。例えばアルミニウム系ＩＩＩ族窒化物半導体薄膜を形成する基板としては、窒化アルミニウム単結晶基板や窒化アルミニウムガリウム単結晶基板が最適である。したがって大面積かつ均質なＩＩＩ族窒化物単結晶基板を量産できる方法の開発が望まれている。
【０００７】
ＩＩＩ族窒化物単結晶を基板として用いるには、機械的強度の観点から少なくとも１００μｍ以上の厚さが必要であるところ、上記のＭＢＥ法やＭＯＶＰＥ法は成膜速度が遅いという問題がある。成膜速度の速いＩＩＩ族窒化物単結晶の成長方法としては、ハイドライド気相エピタキシー（ＨＶＰＥ：Hydride Vapor Phase Epitaxy）法が知られている（特許文献１〜３参照）。ＨＶＰＥ法はＭＢＥ法やＭＯＶＰＥ法と比較すると膜厚を精密に制御することには適していない一方で、結晶性の良好な単結晶を速い成膜速度で成長させることが可能であるため、単結晶基板の量産に適しているといえる。ＨＶＰＥ法によるＩＩＩ族窒化物単結晶の成長は、ＩＩＩ族元素源ガスであるＩＩＩ族ハロゲン化物ガス（例えばハロゲン化アルミニウムガス等）と、窒素源ガス（例えばアンモニアガス）とを反応器中に供給し、両者のガスを加熱された基板上で反応させることにより行われる。
【０００８】
例えば特許文献３には、ＨＶＰＥ法によるアルミニウム系ＩＩＩ族窒化物の製造方法として、ハロゲン化アルミニウムガスを含むＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを反応域に保持された基板上で反応させることにより、基板上に気相成長させてアルミニウム系ＩＩＩ族窒化物を製造する方法において、該ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとの間にバリアガスを介在させて両反応ガスを反応域に流出せしめ、次いで基板上で両反応ガスを接触させて反応させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３０３７７４号公報
【特許文献２】特開２００６−０７３５７８号公報
【特許文献３】特開２００６−１１４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら本発明者らがさらに検討したところ、従来公知の気相成長装置を用いて幅の広い（径の大きい）基板上にＨＶＰＥ法でＩＩＩ族窒化物単結晶を成長させる場合には、基板の中心部と端部との間で成長速度に大きな差が生じることが判明した。中心部と端部の間で成長速度に大きな差があると、中心部と端部の間で単結晶基板の品質に差が生じるおそれがある。また成長後の単結晶において中心部と端部の間の厚みの差が大きいと、その後の加工に悪影響を及ぼすおそれもある。
【００１１】
本発明は、ＨＶＰＥ法によって幅の広い基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる場合に、成長膜厚の均一性を向上させることが可能な結晶成長装置を提供することを課題とする。また該結晶成長装置を用いたＩＩＩ族窒化物の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様は、
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを反応させることにより基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる反応域を有する反応器と、
反応域に前記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを供給する、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段と、
反応域に前記窒素源ガスを供給する、窒素源ガス供給手段と
を有する結晶成長装置において、
反応器は、基板を回転可能に支持する支持台を反応域に有し、
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段は、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを支持台の側上方から支持台の上方へ向けて吹き出すように配設されており、
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段は、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口とを有し、該第２の吹き出し口は、第１の吹き出し口を取り囲んで配設されており、
第１の吹き出し口は、Ｙ方向における最大幅が鉛直方向における最大幅よりも大きい形状を有し、該Ｙ方向は、水平方向であって上面視において該第１の吹き出し口の一方の最外端と他方の最外端とを結ぶ線分の中点および支持台上面の回転中心を通る直線と直交する方向であり、当該一方の最外端及び他方の最外端はそれぞれ上面視において、上記回転中心を通る直線が第１の吹き出し口の最も外側の開口部に対して外側から接する接点であり、
第１の吹き出し口のＹ方向における最大幅ａと、支持台の最大幅Ｄとの比ａ／Ｄが、０．０５以上２以下であることを特徴とする、結晶成長装置である。
【００１３】
本発明の第２の態様は、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを反応させることにより、加熱された基板上にＩＩＩ族窒化物単結晶を成長させる、ＩＩＩ族窒化物の製造方法であって、本発明の第１の態様に係る結晶成長装置を用いてＩＩＩ族窒化物単結晶を製造することを特徴とする、ＩＩＩ族窒化物の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の態様に係る結晶成長装置によれば、ＨＶＰＥ法によって幅の広い基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる場合において成長膜厚の均一性を向上させることが可能である。
【００１５】
本発明の第２の態様に係るＩＩＩ族窒化物の製造方法によれば、幅の広い基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる場合においても成長膜厚の均一性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一の実施形態に係る結晶成長装置１００を模式的に説明する図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’矢視図であり、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のノズル部分をＸ方向正面から見た図である。
【図４】本発明の他の一の実施形態において、図２に対応する図である。
【図５】本発明の他の一の実施形態において、図３に対応する図である。
【図６】本発明の他の一の実施形態において、図３に対応する図である。
【図７】本発明の他の一の実施形態において、図３に対応する図である。
【図８】本発明の他の一の実施形態において、図３に対応する図である。
【図９】本発明の他の一の実施形態において、図３に対応する図である。
【図１０】本発明の他の一の実施形態において、図３に対応する図である。
【図１１】比較例１で使用した従来型のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段のノズル部分を正面から見た図であり、図３に対応する図である。
【図１２】実施例１〜２及び比較例１の結果をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図では、符号を一部省略することがある。本明細書において、数値Ａ及びＢについて「Ａ〜Ｂ」は、特に別途規定されない限り、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。該表記において数値Ａの単位を省略する場合には、数値Ｂに付された単位が数値Ａの単位として適用されるものとする。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明がこれらの形態に限定されるものではない。
【００１８】
＜１．結晶成長装置＞
本発明の第１の態様に係る結晶成長装置について説明する。図１は、本発明の一の実施形態に係る結晶成長装置１００の模式図である。結晶成長装置１００は、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを反応させることにより基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる反応域２０を有する反応器１０と、反応域２０にＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを供給する、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０と、反応域２０に窒素源ガスを供給する、窒素源ガス供給手段４０とを有する。
【００１９】
反応器１０は、外チャンバ１１と、外チャンバ１１の内側に形成された内チャンバ１２とを有しており、内チャンバ１２は、内チャンバ１２内部に反応域２０を有している。反応域２０には支持台（サセプタ）２２が設置されており、該支持台２２は基板２１を回転可能に支持するために、回転駆動軸２３に連結されている。回転駆動軸２３は、電動機（不図示）からの動力を支持台２２に伝達し、支持台２２を適切な回転速度で回転させる。反応器１０はさらに、支持台２２を加熱するための、高周波コイル等の加熱手段２４を有する。なお加熱手段２４としては、支持台２２を適切に加熱できる限りにおいて、高周波コイル以外にも、抵抗式ヒータその他の公知の加熱手段を採用可能である。
【００２０】
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０は、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを支持台２２の側上方から支持台２２の上方へ向けて吹き出すように配設されている。ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０は、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口３１と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口３２とを有する。第２の吹き出し口３２は、第１の吹き出し口を取り囲んで設けられている。
【００２１】
窒素源ガス供給手段４０は、支持台２２の側上方かつＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０の第１の吹き出し口３１及び第２の吹き出し口３２の上方から支持台２２の上方へ向けて窒素源ガスを吹き出すように配設されている。
窒素源ガス供給手段４０をＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０よりも上方に配設することにより、支持台２２上に均一に窒素源ガスを供給することができる。また、窒素源ガス供給手段４０は、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０よりも上方に配設することが好ましいが、窒素源ガスとしてアンモニアガスを使用する場合には、アンモニアガスは比較的拡散し易いため、窒素源ガス供給手段４０をＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０の下方に配設することもできる。
【００２２】
本実施形態において、反応器１０の内チャンバ１２は、反応域２０を内部に有することから、石英ガラス、アルミナ、サファイア、耐熱ガラス等の耐熱性および耐酸性の非金属材料で構成されることが好ましく、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０及び窒素源ガス供給手段４０も同様の材質で構成されることが好ましい。外チャンバ１１は、内チャンバ１２と同様の材質で構成してもよい。ただし外チャンバ１１は反応域２０に直接には接していないので、一般的な金属材料、たとえばステンレス鋼等で構成することも可能である。
【００２３】
図１において、紙面左右方向がＸ方向であり、紙面上下方向がＺ方向であり、紙面に垂直な方向がＹ方向である。第１の吹き出し口３１は、Ｙ方向における最大幅が鉛直方向（すなわちＺ方向）における最大幅よりも大きい形状を有している。図２は、図１においてＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０及び支持台２２を上面視で示した図（図１のＡ−Ａ’矢視図）である。図２においては説明の便宜のため、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のうち第１の吹き出し口３１及びＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの流路のみを図示し、第２の吹き出し口３２およびバリアガスの流路は図から省略している。図２を参照しつつ、Ｙ方向についてさらに説明する。
【００２４】
図２において、第１の吹き出し口３１の一方の最外端Ｐは、支持台２２の回転中心Ｃを通る直線が第１の吹き出し口３１の一方の最も外側の開口部３１ａに対して外側（図２において回転中心Ｃを通る直線がＸ方向となす角度の絶対値が大きくなる側）から接する接点である。また第１の吹き出し口３１の他方の最外端Ｑは、支持台２２の回転中心Ｃを通る直線が第１の吹き出し口３１の他方の最も外側の開口部３１ｂに対して外側から接する接点である。
図２においてＹ方向は、線分ＰＱの中点Ｍ及び支持台２２の回転中心Ｃを通る直線ＭＣと直交する方向である。図２においてＹ方向は紙面上下方向と同一になっており、図１においてＹ方向は紙面に垂直な方向と同一になっている。
【００２５】
第１の吹き出し口３１のＹ方向における最大幅ａ、及び、支持台２２の最大幅Ｄを、図２に併せて示している。本発明の結晶成長装置１００において、比ａ／Ｄの値は０．０５〜２であることが必要であり、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．３以上であり、また好ましくは１．８以下、より好ましくは１．５以下である。
上記比ａ／Ｄの値が０．０５〜２であることにより、支持台２２上に均一にＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを供給することができる。
【００２６】
図３は、図１のＢ−Ｂ’矢視図であり、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のノズルをＸ方向の正面から見た図である。図３を参照しつつ、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のノズルについてさらに説明する。
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のノズルは、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口３１と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口３２とを有する。第１の吹き出し口３１は、隔壁３１ｗａ、３１ｗｂによって画定され且つＹ方向に離隔された、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する２つの開口部３１ａ、３１ｂを有している。２つの開口部３１ａ、３１ｂは、上面視（Ｚ方向）において重複する部分を有していない。２つの開口部３１ａ、３１ｂ、及び隔壁３１ｗａ、３１ｗｂを外壁３０ｗが取り囲むことにより、外壁３０ｗと隔壁３１ｗａ、３１ｗｂとの間に、第２の吹き出し口３２が第１の吹き出し口３１を取り囲むように設けられている。すなわち、第２の吹き出し口３２は、第１の吹き出し口３１の全周を取り囲むように設けられた一の開口部により構成されている。第１の吹き出し口３１は、Ｙ方向における最大幅ａが、鉛直方向（Ｚ方向）における最大幅ｂよりも大きい形状を有している。
【００２７】
図３において、第１の吹き出し口３１が有する隣接する２つの開口部３１ａ、３１ｂについて、該２つの開口部３１ａ、３１ｂが水平方向（Ｙ方向）に離隔している距離ｄａｂと、該２つの開口部３１ａ、３１ｂのそれぞれの水平方向（Ｙ方向）の最大幅ｃａ及びｃｂとの比：ｄａｂ／ｃａ及びｄａｂ／ｃｂの値が、いずれも０．１〜１０であることが好ましい。その下限はより好ましくは０．２以上、さらに好ましくは０．５以上であり、その上限はより好ましくは５以下、さらに好ましくは３以下である。
開口部３１ａ、３１ｂから排出されたＩＩＩ族ハロゲン化物ガスは、放射状に広がって排出されるため、上記比（ｄａｂ／ｃａ及びｄａｂ／ｃｂ）の値が０．１〜１０であることにより、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを効率よく支持台２２上に（基板２１上に）供給することができる。
【００２８】
なお、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０は、単一のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管３０ａを有し、第１の吹き出し口３１の複数の開口部３１ａ、３１ｂのいずれにも、単一のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管３０ａを通じてＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれるように構成されている（図２参照）。このような構成によれば、装置の構成を単純化することができる。
【００２９】
本発明の結晶成長装置によれば、ＨＶＰＥ法によって幅の広い基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる場合において成長膜厚の均一性を向上させることが可能であるが、本発明者らはその理由を次のように推測している。すなわち、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段のノズルが扁平かつ上記所定のａ／Ｄ比を有することにより、基板の成長表面におけるＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの供給量と、基板の成長表面における窒素源ガスの供給量との両方がより均一になり、その結果基板上の位置によるＩＩＩ族窒化物の生成速度のムラが低減されるものと考えている。
そのため、本発明の結晶成長装置は、径の大きな基板上、例えば、２０ｍｍ以上の最長径を有する基板上へ結晶成長させる場合に好適に用いることができる。また、本発明の結晶成長装置は、支持台２２上に複数の基板を配置して、それぞれの基板上へ結晶成長させる場合にも好適に用いることができる。
【００３０】
本発明に関する上記説明では、図２に示したように、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０が単一のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管３０ａを有し、第１の吹き出し口３１の複数の開口部３１ａ、３１ｂのいずれにも、単一のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管３０ａを通じてＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれる形態の結晶成長装置１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段が、第１のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管と第２のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管とを含む複数のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管を有し、第１の吹き出し口の複数の開口部が、第１のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管を通じてＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれる第１の開口部と、第２のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管を通じてＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれる第２の開口部とを少なくとも有する形態とすることも可能である。そのような他の実施形態における図２に対応する図を図４に示す。図４において、第１の吹き出し口３１の第１の開口部３１ａには第１のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管３０ａを通じてＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれ、第２の開口部３１ｂには第２のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管３０ｂを通じてＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが導かれる。このような形態によれば、複数のＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管３０ａ、３０ｂのそれぞれについて流量制御装置を個別に設けることにより、基板上におけるＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの供給量の均一性を高めることが容易になる。
【００３１】
本発明に関する上記説明では、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０が有する第１の吹き出し口３１の複数の開口部３１ａ、３１ｂが、上面視において重複する部分を有しない形態の結晶成長装置１００（図３参照）を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段が有する第１の吹き出し口の複数の開口部が、上面視において重複する部分を有する形態の結晶成長装置とすることも可能である。そのような他の一の実施形態における、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０’のノズルをＸ方向の正面から見た図を図５に示す。図５は図３に対応する図である。図５に示すＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０’のノズルは、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口３１’と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口３２’とを有する。第１の吹き出し口３１’は、隔壁３１ｗａ’、３１ｗｂ’によって画定され且つＹ方向に離隔された、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する２つの開口部３１ａ’、３１ｂ’を有している。２つの開口部３１ａ’、３１ｂ’は、上面視（Ｚ方向）において重複する部分を有している。２つの開口部３１ａ’、３１ｂ’、及び隔壁３１ｗａ’、３１ｗｂ’を外壁３０ｗ’が取り囲むことにより、外壁３０ｗ’と隔壁３１ｗａ’、３１ｗｂ’との間に、第２の吹き出し口３２’が第１の吹き出し口３１’を取り囲むように設けられている。このような形態の第１の吹き出し口３１’及び第２の吹き出し口３２’を有するＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段を備える結晶成長装置によっても本発明の効果を奏することが可能である。
【００３２】
本発明に関する上記説明では、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０が有する第１の吹き出し口３１の複数の開口部、すなわち第１の開口部３１ａと第２の開口部３１ｂとが、分離した２つの隔壁３１ｗａ及び３１ｗｂによって隔てられている形態の結晶成長装置１００を主に例示したが、本発明は当該形態に限定されない。第１の吹き出し口の複数の開口部を隔てる隔壁が一体に形成されている形態の結晶成長装置とすることも可能である。そのような他の一の実施形態におけるＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０''のノズルをＸ方向の正面から見た図を図６に示す。図６は図３に対応する図である。図６において、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０''のノズルは、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口３１''と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口３２''とを有する。第１の吹き出し口３１''は、単一の一体型の隔壁３１ｗａｂによって画定され且つＹ方向に離隔された、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する２つの開口部３１ａ''、３１ｂ''を有している。２つの開口部３１ａ''、３１ｂ''は、上面視（Ｚ方向）において重複する部分を有していない。２つの開口部３１ａ''、３１ｂ''、及び隔壁３１ｗａｂを外壁３０ｗ''が取り囲むことにより、外壁３０ｗ''と隔壁３１ｗａｂとの間に、第２の吹き出し口３２''が第１の吹き出し口３１''を取り囲むように設けられている。なお図６に示すように、第１の吹き出し口の各開口部（３１ａ''、３１ｂ''）のＹ方向の最大幅（ｃａ、ｃｂ）は、第１の吹き出し口（３１''）の鉛直方向（Ｚ方向）における最大幅（ｂ）と異なっていてもよい。このような形態によれば、反応域２０において、窒素源ガスとＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが混合しやすくなり反応効率が向上する。
【００３３】
本発明に関する上記説明では、第２の吹き出し口３２が、第１の吹き出し口３１の全周を取り囲むように設けられた一の開口部により構成されている形態の結晶成長装置１００を主に例示したが、本発明は当該形態に限定されない。ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段の第２の吹き出し口が、第１の吹き出し口の複数の開口部のそれぞれを取り囲むように離隔して設けられた、バリアガスが流出する複数の開口部により構成されている形態の結晶製造装置とすることも可能である。そのような他の一の実施形態における、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０'''のノズルをＸ方向の正面から見た図を図７に示す。図７は図３に対応する図である。図７において、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０'''のノズルは、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口３１'''と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口３２'''とを有する。第１の吹き出し口３１'''は、隔壁３１ｗａ'''、３１ｗｂ'''によって画定され且つＹ方向に離隔された、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する２つの開口部３１ａ'''、３１ｂ'''を有している。２つの開口部３１ａ'''、３１ｂ'''は、上面視（Ｚ方向）において重複する部分を有していない。第１の吹き出し口３１'''の開口部３１ａ'''及び隔壁３１ｗａ'''を外壁３０ｗａ'''が取り囲むことにより、外壁３０ｗａ'''と隔壁３１ｗａ'''との間に、第２の吹き出し口３２'''の開口部３２ａ'''が第１の吹き出し口３１'''の開口部３１ａ'''を取り囲むように設けられている。また第１の吹き出し口３１'''の開口部３１ｂ'''及び隔壁３１ｗｂ'''を外壁３０ｗｂ'''が取り囲むことにより、外壁３０ｗｂ'''と隔壁３１ｗｂ'''との間に、第２の吹き出し口３２'''の開口部３２ｂ'''が第１の吹き出し口３１'''の開口部３１ｂ'''を取り囲むように設けられている。第２の吹き出し口３２'''の２つの開口部３２ａ'''及び３２ｂ'''は、隔壁３０ｗａ'''及び３０ｗｂ'''によりＹ方向に離隔して設けられている。このようにして、第２の吹き出し口３２'''は、第１の吹き出し口３１'''の複数の開口部３１ａ'''、３１ｂ'''のそれぞれを取り囲むように離隔して設けられた、バリアガスが流出する複数の開口部３２ａ'''、３２ｂ'''により構成されている。
【００３４】
本発明に関する上記説明では、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０の第１の吹き出し口３１が２つの開口部３１ａ、３１ｂを有する形態の結晶成長装置１００を主に例示したが、本発明は当該形態に限定されない。ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段の第１の吹き出し口が、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する開口部を３つ以上有する形態の結晶成長装置とすることも可能である。そのような他の一の実施形態におけるＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０（４）のノズルをＸ方向の正面から見た図を図８に示す。図８は図３に対応する図である。図８において、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０（４）のノズルは、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口３１（４）と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口３２（４）とを有する。第１の吹き出し口３１（４）は、隔壁３１ｗａ（４）、３１ｗｂ（４）、３１ｗｃ（４）によって画定され且つＹ方向に離隔された３つの開口部３１ａ（４）、３１ｂ（４）、３１ｃ（４）を有している。３つの開口部３１ａ（４）、３１ｂ（４）、３１ｃ（４）は、上面視（Ｚ方向）において重複する部分を有していない。３つの開口部３１ａ（４）、３１ｂ（４）、３１ｃ（４）及び隔壁３１ｗａ（４）、３１ｗｂ（４）、３１ｗｃ（４）を外壁３０ｗ（４）が取り囲むことにより、外壁３０ｗ（４）と隔壁３１ｗａ（４）、３１ｗｂ（４）、３１ｗｃ（４）との間に、第２の吹き出し口３２（４）が第１の吹き出し口３１（４）を取り囲むように設けられている。
図８において、第１の吹き出し口３１（４）が有する複数の開口部３１ａ（４）、３１ｂ（４）、３１ｃ（４）のうち隣接する２つの開口部の組（すなわち３１ａ（４）と３１ｂ（４）の組、及び、３１ｂ（４）と３１ｃ（４）の組）のいずれについても、該隣接する２つの開口部が上面視においてＹ方向に離隔している距離ｄ（すなわちｄａｂ、ｄｂｃ）と、該隣接する２つの開口部のそれぞれのＹ方向の最大幅ｃ１及びｃ２との比ｄ／ｃ１及びｄ／ｃ２の両方（すなわちｄａｂ／ｃａ及びｄａｂ／ｃｂの両方、並びに、ｄｂｃ／ｃｂ及びｄｂｃ／ｃｃの両方。言い換えれば、ｄａｂ／ｃａ、ｄａｂ／ｃｂ、ｄｂｃ／ｃｂ、ｄｂｃ／ｃｃの全て）が０．１以上１０以下であることが好ましく、その下限はより好ましくは０．２以上、さらに好ましくは０．５以上であり、その上限はより好ましくは５以下、さらに好ましくは３以下である。
なお、第１の吹き出し口３１（４）が有する、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する開口部の数は、本発明の効果を損ねないために８以下であることが好ましく、４以下であることがより好ましい。
【００３５】
本発明に関する上記説明では、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０の第１の吹き出し口３１が、１以上の隔壁３１ｗａ、３１ｗｂによってＹ方向に離隔された、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する２つの開口部３１ａ、３１ｂを有する形態の結晶成長装置１００を主に例示したが、本発明は当該形態に限定されない。ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段の第１の吹き出し口が、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの流路を狭めるように設けられた突出部を、少なくとも第１の吹き出し口の開口部において有し、第１の吹き出し口の開口部が、第１の領域と、該第１の領域からＹ方向に離隔した第２の領域と、第１の領域及び第２の領域を連結し且つ第１の領域及び第２の領域よりも鉛直方向の幅が狭い第３の領域とを含む形態の結晶成長装置とすることも可能である。そのような他の一の実施形態におけるＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０（５）のノズルをＸ方向の正面から見た図を図９に示す。図９は図３に対応する図である。図９において、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０（５）のノズルは、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する第１の吹き出し口３１（５）と、バリアガスが流出する第２の吹き出し口３２（５）とを有する。第１の吹き出し口３１（５）は、一体の隔壁３１ｗ（５）によって第２の吹き出し口３２（５）と隔てられており、外壁３０ｗ（５）が隔壁３１ｗ（５）を取り囲むことによって、第２の吹き出し口３２（５）が第１の吹き出し口３１（５）の全周を取り囲むように設けられている。隔壁３１ｗ（５）は、第１の吹き出し口３１（５）の開口部において、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの流路を狭めるように設けられた突出部３１ｐ、３１ｐを有している。該突出部３１ｐ、３１ｐの存在により、第１の吹き出し口３１（５）の開口部は、第１の領域３１Ｒ１と、第１の領域３１Ｒ１からＹ方向に離隔した第２の領域３１Ｒ２と、第１の領域３１Ｒ１及び第２の領域３１Ｒ２を連結し且つ第１の領域３１Ｒ１及び第２の領域３１Ｒ２よりも鉛直方向（Ｚ方向）の幅が狭い第３の領域３１Ｒ３とを有している。このような形態によっても、本発明の効果を奏することが可能である。かかる形態においては、第１の吹き出し口３１（５）の開口部において、その鉛直方向（Ｚ方向）における最大幅ｂに対して鉛直方向（Ｚ方向）における幅が８０％（図９中のｂｔｈ）以下である部分のＹ方向の幅をｃｎａｒｒｏｗとするとき、ｃｎａｒｒｏｗは第１の吹き出し口３１（５）の開口部のＹ方向の最大幅ａの１０〜９０％であることが好ましい。さらに、ｃｎａｒｒｏｗが第１の吹き出し口３１（５）の開口部のＹ方向の最大幅ａの１０〜９０％を満足する場合には、第３の領域３１Ｒ３は、図９に示した通り１箇所であってもよいし、図１０に示すように複数箇所あってもよい。図１０は図９に対応する図であり、図１０中の隔壁３１ｗ（６）は、第１の吹き出し口３１（６）の開口部において、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの流路を狭めるように設けられた突出部３１ｐ’、３１ｐ’、３１ｐ’、３１ｐ’（以下単に「３１ｐ’」ということがある。）を有している。該突出部３１ｐ’の存在により、第１の吹き出し口３１（６）の開口部は、第１の領域３１Ｒ１’と、第１の領域３１Ｒ１’からＹ方向に離隔した第２の領域３１Ｒ２’と、第１の領域３１Ｒ１’及び第２の領域３１Ｒ２’を連結し且つ第１の領域３１Ｒ１’及び第２の領域３１Ｒ２’よりも鉛直方向（Ｚ方向）の幅が狭い第３の領域３１Ｒ３’と、第２の領域３１Ｒ２’からＹ方向に離隔したさらなる第１の領域３１Ｒ１''と、第１の領域３１Ｒ１''及び第２の領域３１Ｒ２’を連結し且つ第１の領域３１Ｒ１''及び第２の領域３１Ｒ２’よりも鉛直方向（Ｚ方向）の幅が狭い第３の領域３１Ｒ３''と、を有している。図１０におけるように第３の領域が複数箇所（例えば図１０においては３１Ｒ３’、３１Ｒ３''）存在する場合には、ｃｎａｒｒｏｗは、それらの合計幅（例えば図１０においてはｃｎａｒｒｏｗ１＋ｃｎａｒｒｏｗ２）とする。また、第３の領域が複数箇所存在する場合には、第３の領域以外の領域（すなわち第１の領域および／または第２の領域）が３つ以上存在することになるが、この場合、第３の領域以外の領域の数（すなわち、第３の領域の数＋１。例えば図９においては２であり、図１０においては３である。）は、本発明の効果を損なわないために８以下であることが好ましく、４以下であることがより好ましい。
なお図９及び図１０においては突出部３１ｐを隔壁３１ｗ（５）、３１ｗ（６）の内壁の上下両方に設けているが、片方のみに設けてもよい。
【００３６】
図１〜図１０で本発明の形態を例示したが、その中でも、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０の第１の吹き出し口３１および第２の吹き出し口３２は左右対称（すなわちＹＺ平面への正射影がＺ軸について対称）となることが好ましい。具体的には、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のノズル部分をＸ方向正面から見た図（すなわちＹＺ平面への正射影）において、図３、図６、図７、図８、図９、図１０のように、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０の第１の吹き出し口３１および第２の噴出し口３２が左右対称（すなわちＺ軸について対称）となることが好ましい。第１の吹き出し口３１及び第２の吹き出し口３２を左右対称とすることによって、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスおよび窒素源ガスを支持台２２上へ（基板２１上へ）より均一に供給することが可能となる。
【００３７】
＜２．ＩＩＩ族窒化物の製造方法＞
本発明の第２の態様に係るＩＩＩ族窒化物の製造方法について説明する。本発明のＩＩＩ族窒化物の製造方法は、ＨＶＰＥ法によってＩＩＩ族窒化物を製造する方法であって、上記本発明の第１の態様に係る結晶成長装置を用いてＩＩＩ族窒化物単結晶を成長させることを特徴とする。
【００３８】
結晶成長装置１００（図２）においてＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０から流出させるＩＩＩ族ハロゲン化物ガスとしては、三塩化アルミニウム、三臭化アルミニウム等のハロゲン化アルミニウム；三塩化ガリウム、一塩化ガリウム等のハロゲン化ガリウム；三塩化インジウム等のハロゲン化インジウム、等のＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを特に制限なく使用可能である。混晶を製造する場合には、複数のＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを含有する混合ガスを使用する。なお一般に、反応速度の速いハロゲン化アルミニウムガスを使用する場合には特に基板上の場所に依存して成長速度にムラが生じやすいことから、本発明の結晶成長装置はＩＩＩ族元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ族窒化物（以下「Ａｌ系ＩＩＩ族窒化物」ということがある。）の単結晶を成長させる場合に特に好ましく用いることができ、窒化アルミニウムの単結晶を成長させる場合に最も好ましく用いることができる。この観点から、本発明のＩＩＩ族窒化物の製造方法においては、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスがハロゲン化アルミニウムガスを含むことが好ましく、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスがハロゲン化アルミニウムガスであることが特に好ましい。
【００３９】
結晶成長装置１００においてＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０から流出させるバリアガスとしては、不活性である点、及び、分子量が大きいためにＩＩＩ族ハロゲン化物ガスや窒素源ガスのバリアガスへの拡散が遅い（バリア効果が高い）点で、窒素ガス若しくはアルゴンガス、又はこれらの混合ガスを好ましく用いることができる。ただしバリアガスの効果を調整するために、窒素ガス若しくはアルゴンガス又はこれらの混合ガスに、水素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等の、不活性な（すなわち、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス及び窒素源ガスと反応しない）低分子量ガスを混合してもよい。
【００４０】
ＩＩＩ族窒化物単結晶を析出させる基板２１の材質としては、例えばサファイア、シリコン、シリコンカーバイド、酸化亜鉛、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化アルミニウムガリウム、ガリウムヒ素、ホウ素化ジルコニウム、ホウ素化チタニウム等を特に制限なく採用できる。
【００４１】
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０から反応域２０に供給されたＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを窒化してＩＩＩ族窒化物単結晶を得るために、窒素源ガス供給手段４０から窒素源ガスを流出させる。この窒素源ガスは通常キャリアガスによって希釈した状態で供給する。窒素源ガスとしては、窒素を含有する反応性ガスを特に制限なく採用可能であるが、コストと取扱の容易性の点で、アンモニアガスを好ましく用いることができる。キャリアガスとしては、水素ガス、窒素ガス、ヘリウムガス、若しくはアルゴンガス、又はこれらの混合ガスを特に制限なく用いることができ、水素ガスを含むキャリアガスを用いることが好ましい。
【００４２】
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスと窒素源ガスとを反応させる前に、基板２１に付着している有機物を除去するため、反応域２０に水素ガスを含むキャリアガスを流通しながら基板２１を支持台２２を介して加熱することにより、サーマルクリーニングを行うことが好ましい。基板２１としてサファイア基板を用いる場合、一般的には１１００℃で１０分間程度保持する。その後、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０からＩＩＩ族ハロゲン化物ガスを反応域２０に供給し、窒素源ガス供給手段４０から窒素源ガスを反応域２０に供給しながら、好ましくは１０００〜１７００℃に加熱された基板２１上にＩＩＩ族窒化物単結晶を成長させる。本発明におけるＩＩＩ族窒化物の成長は通常大気圧付近の圧力下で行われる。
【００４３】
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの供給量は、標準状態における体積流量により管理しても良いが、分圧により決定すると理解し易い。すなわち、基板上に供給される全ガス（キャリアガス、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス、窒素源ガス、バリアガス）の標準状態における体積の合計に対するＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの標準状態における体積の割合がＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの供給分圧とされる。
【００４４】
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの供給分圧は１Ｐａ〜１０００Ｐａの濃度範囲が選択される。窒素源ガスの供給量は特に制限されるものではないが、一般的には、供給する上記ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの０．５〜５００倍の供給量が好適に選択される。成長時間は所望の成長膜厚が達成されるように適宜調節される。一定時間結晶成長を行った後、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスの供給を停止することにより結晶成長を終了する。その後基板２１を室温まで降温する。以上の操作により、基板２１上にＩＩＩ族窒化物単結晶を成長させることができる。  
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明についてさらに詳述するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４６】
＜実施例１＞
図１の結晶成長装置１００により、サファイア単結晶基板上に窒化アルミニウム単結晶を成長させた。支持台２２に保持した最大径４８ｍｍの正方形状の基板を１０回転／分の速度で回転しながら、ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０から塩化アルミニウムガスを供給し、窒素源ガス供給手段４０からアンモニアガスを供給して、２０分間成長させた。なお支持台２２の平面形状は基板と同一であった（すなわちＤ＝４８ｍｍ）。ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のノズル形状は、図６において、ａ＝１５ｍｍ、ｂ＝ｃａ＝ｃｂ＝５ｍｍ、ｄａｂ＝５ｍｍ、ａ／Ｄ＝０．３１、ｄａｂ／ｃａ＝ｄａｂ／ｃｂ＝１である形状とした。成長終了後、基板の中心から４ｍｍ毎に成長膜厚を測定し、成長速度を評価した。結果を図１２に示す。
【００４７】
＜実施例２＞
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のノズル形状を、図６においてａ＝２０ｍｍ、ｂ＝ｃａ＝ｃｂ＝５ｍｍ、ｄａｂ＝１０ｍｍ、ａ／Ｄ＝０．４２、ｄａｂ／ｃａ＝ｄａｂ／ｃｂ＝２である形状とした以外は実施例１と同様にして、サファイア単結晶基板上に窒化アルミニウム単結晶を成長させた。結果を図１２に示す。
【００４８】
＜比較例１＞
ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段３０のノズル形状を、図１１に示す従来型の形状であってａ＝ｃ＝ｂ＝７．５ｍｍ、ｄ＝０ｍｍ、ａ／Ｄ＝０．１６、ｄ／ｃ＝０である形状とした以外は実施例１と同様にして、サファイア単結晶基板上に窒化アルミニウム単結晶を成長させた。結果を図１２に示す。
【００４９】
＜評価結果＞
図１２に示すように、従来型の形状を有するノズルから塩化アルミニウムガスを供給する形態の結晶成長装置によって窒化アルミニウムを成長させた比較例１に対し、本発明に係る結晶成長装置によって窒化アルミニウムを成長させた実施例１及び２では、基板中心からの距離による成長速度の違いが緩和されていた。
【００５０】
以上の結果から、本発明によれば、ＨＶＰＥ法によって幅の広い基板上にＩＩＩ族窒化物を成長させる場合に、成長膜厚の均一性を向上できることが示された。
【符号の説明】
【００５１】
１００  結晶成長装置
１０  反応器
１１  外チャンバ
１２  内チャンバ
２０  反応域
２１  基板
２２  支持台（サセプタ）
２３  回転駆動軸
２４  加熱手段
３０  ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段
３０ａ、３０ｂ  ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給管
３０ｗ  外壁
３１  （ＩＩＩ族ハロゲン化物ガスが流出する）第１の吹き出し口
３１ａ、３１ｂ  （ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段の）開口部
３１ｗ、３１ｗａ、３１ｗｂ  隔壁
３１ｐ  突出部
３１Ｒ１  （ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段の開口部の）第１の領域
３１Ｒ２  （ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段の開口部の）第２の領域
３１Ｒ３  （ＩＩＩ族ハロゲン化物ガス供給手段の開口部の）第３の領域
３２  （バリアガスが流出する）第２の吹き出し口
４０  窒素源ガス供給手段
５０  排気口
【図２】
2015191956.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１】
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