(57)【要約】 【課題】反応ガス供給部の内壁の腐食を防止することができる気相成長装置、III族窒化物半導体基板の製造方法、III族窒化物半導体基板を提供すること。【解決手段】ＡｌＣｌ３ガスを生成する生成管１１２は、内側に反応ガスの流路Ｎが形成された円筒状の内壁１１４Ａと、この内壁１１４Ａの外周を覆うように設けられた外壁１１４Ｂとを有する。内壁１１４Ａには、複数の導入孔１１４Ａ１が形成されている。導入孔１１４Ａ１には、内壁１１４Ａと、外壁１１４Ｂとの間に供給される非反応性ガスが導入される。非反応性ガスの噴出により、反応ガスが生成管１１２の生成管本体部１１３の内壁１１４Ａに接触してしまうのを防止することができる。【選択図】 図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面上で反応ガスを反応させることにより、前記基板上に膜を成膜する気相成長装置であって、
前記基板表面上の前記反応ガスの反応領域に対し、前記反応ガスを供給する反応ガス供給部を備え、
前記反応ガス供給部は、前記反応ガスの流路が内側に形成された内壁と、この内壁の外側に配置された外壁とを有し、
前記内壁と、前記外壁との間には、前記反応ガスと反応しない非反応性ガスが通る非反応性ガス流路が形成されており、
前記内壁には、前記内壁内側に前記非反応性ガスを導入するための複数の導入孔が形成されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気相成長装置において、
前記反応ガス供給部は、前記反応ガスを生成し、前記反応領域に前記反応ガスを供給する反応ガス生成部を含み、
前記反応ガス生成部は、内部に前記反応ガスの原料が載置されるとともに、載置された前記原料と反応して前記反応ガスを生成する原料ガスが導入される生成管を備え、
前記生成管は、前記内壁および前記外壁を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の気相成長装置において、
前記基板を保持する保持部が形成された基板保持部材を有しており、
前記反応ガス供給部は、前記基板保持部材の前記保持部の近傍部分を含み、
前記保持部近傍部分は前記内壁および前記外壁を含むことを特徴とする気相成長装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の気相成長装置において、
ハイドライド気相成長を行う装置であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の気相成長装置において、
前記外壁の外側には、加熱部が配置されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項６】
請求項５に記載の気相成長装置において、
前記加熱部の外側には、壁部が設けられ、
前記壁部と、前記加熱部との間には、前記壁部への前記加熱部の熱の伝達を防止する断熱部が設けられていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項７】
請求項６に記載の気相成長装置において、
前記壁部および前記加熱部の間に配置され、前記壁部と加熱部とを隔てる隔壁を有し、
前記断熱部は、前記隔壁と、前記壁部との間に形成される真空断熱層を含むことを特徴とする気相成長装置。
【請求項８】
請求項６に記載の気相成長装置において、
前記壁部および前記加熱部の間に配置され、前記壁部と加熱部とを隔てる隔壁を有し、
前記断熱部は、前記壁部と、前記隔壁との間に形成される冷却媒体流通層を含むことを特徴とする気相成長装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の気相成長装置を用い、
前記反応ガス供給部により、III族元素を含有する反応ガスを、前記反応領域に対し、供給し、水素化窒素ガスを含む反応ガスと反応させることにより、前記基板上に、III族窒化物半導体膜を成長させ、前記III族窒化物半導体膜を含むIII族窒化物半導体基板を得る工程を含む、III族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記III族窒化物半導体膜を成長させた後、前記基板を除去する工程をさらに含むことを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法により得られたIII族窒化物半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置、III族窒化物半導体基板の製造方法、III族窒化物半導体基板
に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気相成長装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
図８に示すように、気相成長装置９は、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）を用いた窒化ガリウム系半導体の成長装置であり、結晶成長容器（反応ガス供給部）９１と、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを導入するための第１の導入管（反応ガス供給部）９２と、アンモニア（ＮＨ３）ガスを導入するための第２の導入管（反応ガス供給部）９３と、基板Ｓを保持する基板保持具９４とを備える。
結晶成長容器９１の側面にはガスの排気口９５が穿設されており、第１の導入管９２にはＧａ原料を載置する原料載置部９２１が設けられている。さらに、結晶成長容器９１の外周には、結晶成長容器９１内の空間を加熱する抵抗加熱ヒータ９６が設けられている。同文献記載の気相成長装置では、ガリウム（Ｇａ）とＨＣｌガスとを反応させて塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスを生成させた後、これをＮＨ３ガス満たされた空間に供給する。そして、かかる空間において、ＧａＣｌガスとＮＨ３ガスとを反応させ、その生成物である窒化ガリウム（ＧａＮ）膜を基板Ｓ表面に堆積させる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０５１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の気相成長装置は、以下の点で改善の余地を有している。
一般に、気相成長装置の結晶成長容器、第１の導入管、第２の導入管は、石英ガラス、あるいはセラミック製である。そのため、使用する反応ガスの種類によっては、反応ガスが結晶成長容器、第１の導入管、第２の導入管に接触することにより、結晶成長容器や、第１の導入管、第２の導入管の内壁が腐食してしまう場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、反応ガス供給部の内壁の腐食を防止することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、基板表面上で反応ガスを反応させることにより、前記基板上に膜を成膜する気相成長装置であって、前記基板表面上の前記反応ガスの反応領域に対し、前記反応ガスを供給する反応ガス供給部を備え、前記反応ガス供給部は、前記反応ガスの流路が内側に形成された内壁と、この内壁の外側に配置された外壁とを有し、前記内壁と、前記外壁との間には、前記反応ガスと反応しない非反応性ガスが通る非反応性ガス流路が形成されており、前記内壁には、前記内壁内側に前記非反応性ガスを導入するための複数の導入孔が形成されていることを特徴とする気相成長装置を提供することができる。
【０００７】
この構成によれば、反応ガス供給部の内壁には、非反応性ガスを導入するための複数の導入孔が形成されており、この導入孔からは、内壁内側に非反応性ガスが導入される。そのため、反応ガス供給部の内壁に、反応ガスが接触しにくくなり、反応ガスが接触する頻度が非常に低くなる。これにより、反応ガス供給部の内壁の腐食を防止することができる。
さらに、反応ガス供給部の内壁の腐食を防止することで、前記内壁の構成材料から発生する不純物により、反応ガスが汚染されてしまうのを抑制することができる。
【０００８】
また、本発明は、前記反応ガス供給部は、前記反応ガスを生成し、前記反応領域に前記反応ガスを供給する反応ガス生成部を含み、前記反応ガス生成部は、内部に前記反応ガスの原料が載置されるとともに、載置された前記原料と反応して前記反応ガスを生成する原料ガスが導入される生成管を備え、前記生成管は、前記内壁および前記外壁を有するものであってもよい。
この構成によれば、生成管の内壁には、非反応性ガスが導入される複数の導入孔が形成されているため、生成管の内壁に反応ガスが接触しにくくなり、反応ガスが接触する頻度が非常に低くなる。
【０００９】
さらには、本発明は、前記基板を保持する保持部が形成された基板保持部材を有しており、前記反応ガス供給部は、前記基板保持部材の前記保持部の近傍部分を含み、前記保持部近傍部分は前記内壁および前記外壁を含むものであってもよい。
基板保持部材の保持部近傍部分は、保持部に保持された基板上の反応領域に対し、反応ガスを供給する反応ガス供給部として機能する。
この構成によれば、基板保持部近傍部分の内壁には、非反応性ガスを導入するための複数の導入孔が形成されているため、反応ガスが基板保持部近傍部分に接触しにくくなり、反応ガスが接触する頻度が非常に低くなる。
【００１０】
また、本発明では、前記加熱部の外側には、壁部が設けられ、前記壁部と、前記加熱部との間には、前記壁部への前記加熱部の熱の伝達を防止する断熱部が設けられていることが好ましい。
ここで、本発明の気相成長装置は、前記壁部および前記加熱部の間に配置され、前記壁部と加熱部とを隔てる隔壁を有し、前記断熱部は、前記隔壁と、前記壁部との間に形成される真空断熱層を含むものであってもよく、前記壁部および前記加熱部の間に配置され、前記壁部と加熱部とを隔てる隔壁を有し、前記断熱部は、前記壁部と、前記隔壁との間に形成される冷却媒体流通層を含むものであってもよい。
このような構成によれば、壁部と、加熱部との間には、壁部への加熱部の熱の伝達を防止する断熱部が設けられているので、壁部の温度の上昇を防止することができる。これにより、安全性の高い気相成長装置とすることができる。
【００１１】
なお、上述した気相成長装置は、ハイドライド気相成長を行う装置であることが好ましい。
さらに、本発明によれば、上述した気相成長装置を用い、前記反応ガス供給部により、III族元素を含有する反応ガスを、前記反応領域に対し、供給し、水素化窒素ガスを含む反応ガスと反応させることにより、前記基板上に、III族窒化物半導体膜を成長させ、前記III族窒化物半導体膜を含むIII族窒化物半導体基板を得る工程を含む、III族窒化物半導体基板の製造方法を提供することができる。
この際、前記III族窒化物半導体膜を成長させた後、前記基板を除去する工程をさらに含むことが好ましい。
さらに、本発明によれば、前記III族窒化物半導体基板の製造方法により得られたIII族窒化物半導体基板も提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、反応ガス供給部の内壁の腐食を防止することができる技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態においては、ＨＶＰＥ法により、基板上にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ+ｙ+ｚ＝1）の膜を成長させる場合を例にとって説明する。
まず、本実施形態の気相成長装置１の概要を説明する。
この気相成長装置１は、ハイドライド気相成長装置であり、反応ガスを反応させることにより基板Ｓ上に膜を成膜する気相成長装置である。この気相成長装置１は、基板Ｓ表面上の反応ガスの反応領域に対し、反応ガスを供給する反応ガス供給部を備える。反応ガス供給部は、内側に反応ガスの流路Ｎが形成された内壁１１４Ａ，１１６Ａを有する（図４，５参照）。そして、内壁１１４Ａ，１１６Ａの外側には、外壁１１４Ｂ，１１６Ｂが配置されている。内壁１１４Ａ，１１６Ａと、外壁１１４Ｂ，１１６Ｂとの間には、反応ガスと反応しない非反応性ガスが供給される非反応性ガス流路Ｌが形成され、内壁１１４Ａ，１１６Ａには、内壁１１４Ａ，１１６Ａ内側に非反応性ガスを導入するための複数の導入孔１１４Ａ１が形成されている。
ここで、反応ガス供給部とは、基板Ｓ表面上の反応ガスの反応領域に至るまでの反応ガスの経路を構成する部分、すなわち、反応ガスが接触する部分のことである。詳しくは後述するが、本実施形態では、反応ガス供給部は、反応ガス生成部１１〜１３の生成管１１２、反応ガス予熱部１４、配管１７、配管２１、反応炉１５０、基板保持部材１５１の保持部近傍部分を含んで構成されている。
【００１４】
以下に、このような気相成長装置１の詳細な構成について説明する。
図１および図２に示すように、気相成長装置１は、複数の反応ガス生成部１１〜１３と、反応ガスを予熱する反応ガス予熱部１４と、前記反応ガス生成部１１〜１３からの反応ガス、および反応ガス予熱部１４からの反応ガスが供給される反応部１５と、この反応部１５内のガスを排出するための排出部１６と、反応ガス生成部１１〜１３および反応部１５を接続する配管１７とを有する。
【００１５】
反応部１５は、図２および図３に示すように、円筒状の反応炉１５０と、この反応炉１５０の内部に配置された一対の基板保持部材１５１とを有する。
基板保持部材１５１は、基板Ｓを保持するものである。この基板保持部材１５１は、両端が開口した円筒状の壁部１５１Ａと、この壁部１５１Ａの一方の開口をふさぐように設けられた基板保持面部１５１Ｂとを有する。
壁部１５１Ａの内側には、ヒータＨが設置されている。なお、図３の符号Ｈ１は、ヒータＨの電極である。
【００１６】
基板保持面部１５１Ｂは、平面略円形形状の平板であり、基板保持面部１５１Ｂには、複数の凹部あるいは、開口部が形成されている。この凹部あるいは、開口部は、基板Ｓを保持する保持部である。本実施形態では、基板保持面部１５１Ｂには、３つの保持部が形成されており、基板保持面部１５１Ｂには、３枚の基板Ｓが保持されている。
詳しくは後述するが、この基板保持面部１５１Ｂに保持された基板Ｓ上の反応領域には、複数の反応ガスが相異なる方向から供給される。
基板保持部材１５１は、図示しない回転駆動手段により、その中心軸を回転軸として回転可能に構成されている。基板保持部材１５１の材料としては、例えば、炭化ケイ素、窒化アルミニウム又は窒化ケイ素でコーティングされたカーボン等を用いることができる。
なお、一対の基板保持部材１５１は、各基板保持面部１５１Ｂが対向するように設置されている。基板保持面部１５１Ｂ間の寸法、すなわち、基板Ｓ表面上の空間高さ寸法は、基板保持面部１５１Ｂの直径以下となっている。
【００１７】
図１，２，４，５を参照して、反応ガス生成部１１〜１３について説明する。
反応ガス生成部１１は、反応ガスとしての塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガスを生成するためのものである。この反応ガス生成部１１と、反応部１５とは、バルブ１７１が取り付けられた配管１７を介して接続されている。
反応ガス生成部１１は、反応ガスの固体原料ＭであるＡｌ原料を載置する原料載置部１１１と、この原料載置部１１１を収容する生成管１１２とを備える。
【００１８】
生成管１１２内には、原料ガスであるＨＣｌガスが供給され、原料載置部１１１内のＡｌ原料と反応して、ＡｌＣｌ３ガスを生成する。
この生成管１１２は、反応ガスを生成するとともに、生成した反応ガスを、反応部１５の基板Ｓ上の反応領域へ導くものである。
ここで、生成管１１２内では、生成された反応ガスは、原料載置部１１１の下流側のみならず、上流側にも広がることがある。従って、基板Ｓ上の反応領域への反応ガスの流路Ｎは、生成管１１２の原料載置部１１１の下流側のみならず、上流側にも存在するといえ、生成管１１２全体が、生成した反応ガスを反応部１５の基板Ｓ上の反応領域へ導く反応ガス供給部に含まれる。
この生成管１１２は、図示しないヒータにより、加熱されている。
生成管１１２は、図４、５に示すように、原料載置部１１１を収容する生成管本体部１１３と、この生成管本体部１１３に連通する中空の先端部１１６とを備える。
図４は、生成管１１２を長手方向に沿って切断した状態を示す斜視図である。
生成管本体部１１３は、円筒状の内壁（内管）１１４Ａと、この内壁１１４Ａの外周を覆うように設けられた外壁（外管）１１４Ｂとを有し、２重管構造となっている。内壁１１４Ａと、外壁１１４Ｂとの間には、隙間が形成されている。
内壁１１４Ａの内側には、生成した反応ガスを、反応部１５の基板Ｓ上の反応領域へ導くための流路Ｎが形成されている。
内壁１１４Ａは、耐熱、耐腐食性材料で構成されており、この内壁１１４Ａには、図５に示すように、複数の導入孔１１４Ａ１が形成されている。
【００１９】
円筒状の内壁１１４Ａの両端部には、フランジ部１１４Ａ２が形成されている（図４参照）。このフランジ部１１４Ａ２は、外壁１１４Ｂの内面にまで達している。このフランジ部１１４Ａ２により、内壁１１４Ａと、外壁１１４Ｂとの間の隙間が密閉されることとなる。
フランジ部１１４Ａ２には、図示しないが非反応性ガスを供給するための配管が接続され、内壁１１４Ａと、外壁１１４Ｂとの間の隙間には、非反応性ガスが供給される。すなわち、内壁１１４Ａと、外壁１１４Ｂとの間の隙間は、非反応性ガスの流路（非反応性ガス流路）Ｌとして機能する。換言すると、内壁１１４Ａの外側に、非反応性ガス流路Ｌが形成されているといえる。内壁１１４Ａの導入孔１１４Ａ１には、非反応性ガス流路Ｌからの非反応性ガスが導入される。非反応性ガスは、導入孔１１４Ａ１から、内壁１１４Ａ内側、すなわち、反応ガスの流路Ｎ側に向かって排出される。図５に示す矢印は、非反応性ガスの流れを示している。
ここで、非反応性ガスとは、反応ガス生成部１１で生成される反応ガス、原料載置部１１１中の原料、さらには、原料ガスであるＨＣｌガスと反応しないガスである。非反応性ガスとしては、例えば、窒素ガス、水素ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等があげられる。
【００２０】
先端部１１６は、反応部１５側に向かって縮径している。
この先端部１１６も反応ガスの流路Ｎを区画する内壁１１６Ａと、この内壁１１６Ａの外周を覆うように設けられた外壁１１６Ｂとを有し、２重管構造となっている。
ここで、内壁１１６Ａと、外壁１１６Ｂとの間にも、反応ガス生成部１１で生成される反応ガス、原料載置部１１１中の原料、さらには、原料ガスであるＨＣｌガスと反応しない非反応性ガスを供給してもよい。この非反応性ガスを供給する場合には、内壁１１６Ａと、外壁１１６Ｂとの間の隙間は、非反応性ガス流路Ｌとして機能する。
内壁１１６Ａにも、内壁１１４Ａと同様、複数の導入孔（図示略）が形成されている。そのため、前記隙間に、非反応性ガスを供給した場合には、この導入孔からは、非反応性ガスが、内壁１１６Ａ内側に向かって噴出することとなる。
ここで、本実施形態では、導入孔が形成されていないセラミックス材料に、導入孔を形成して、内壁１１４Ａ，１１６Ａとしてもよく、また、導入孔に該当する多数の孔が形成された多孔質材料を内壁１１４Ａ，１１６Ａとして使用してもよい。
さらには、セラミックスの繊維から作った布や、ウール等を内壁１１４Ａ，１１６Ａとして使用してもよい。例えば、石英ガラスの繊維（石英ウール）を焼き固めて、多孔質体を形成し、これを内壁１１４Ａ，１１６Ａとして使用してもよい。
【００２１】
反応ガス生成部１２は、反応ガスとしての塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスを生成するためのものである。反応ガス生成部１２の詳細な構成は、ここでは、図示しないが、反応ガス生成部１１と同様である。すなわち、反応ガス生成部１２も、原料載置部１１１と、この原料載置部１１１を収容する生成管１１２とを備えたものとなっている。なお、反応ガス生成部１２の原料載置部１１１には、反応ガスの固体原料であるＧａ原料が載置される。
【００２２】
また、反応ガス生成部１３は、反応ガスとしての塩化インジウム（ＩｎＣｌ）ガスを生成するためのものである。反応ガス生成部１３の詳細な構成も、反応ガス生成部１１と同様である。すなわち、反応ガス生成部１３も、原料載置部１１１と、この原料載置部１１１を収容する生成管１１２とを備えたものとなっている。なお、反応ガス生成部１３の原料載置部１１１には、反応ガスの固体原料であるＩｎ原料が載置される。
【００２３】
反応ガス予熱部１４は、反応ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスを予熱するものである。この反応ガス予熱部１４は、配管２１を介して、反応部１５に接続されている。配管２１にはバルブ２１１が取り付けられている。
ここでは、反応ガス予熱部１４の構成は特に限定されないが、アンモニア（ＮＨ３）ガスを基板Ｓ表面上の反応ガスの反応領域に導く供給部に該当するため、上述した生成管１１２と同様の構成としてもよい。
【００２４】
以上のような反応ガス生成部１１〜１３、反応ガス予熱部１４は、反応部１５の外周を取り囲むように配置されている（図１参照）。従って、反応部１５の反応領域には、複数の反応ガスが相異なる方向から供給されることとなる。
【００２５】
このような気相成長装置１では、以下のようにして基板Ｓ上に、III族窒化物半導体膜であるＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ膜（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ+ｙ+ｚ＝1）を成膜し、ＡｌＧａＩｎＮ基板を得る。
ここでは、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ膜（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ+ｙ+ｚ＝1）として、Ｉｎの組成ｚ＝０である、ＡｌｘＧａｙＮ膜（０<ｘ<１、０<ｙ<１、ｘ+ｙ＝１）を成膜し、ＡｌＧａＮ基板を製造する例をあげて説明する。
まず、所定の反応ガス生成部１１，１２にＨＣｌガスを供給する。所定の反応ガス生成部１１，１２の原料載置部１１１に載置された原料と、ＨＣｌガスとを反応させて、反応ガス（ＡｌＣｌ３ガス、ＧａＣｌガス）を生成する。
この際、予め、反応ガス生成部１１，１２の内壁１１４Ａと、外壁１１４Ｂとの間の隙間に、非反応性ガスを導入しておく。非反応性ガスは、内壁１１４Ａの導入孔１１４Ａ１から内壁１１４Ａ内部に向かって排出される。
また、各反応ガス生成部１１，１２の内壁１１６Ａと、外壁１１６Ｂとの間の隙間にも、非反応性ガスを導入してもよい。非反応性ガスは、内壁１１６Ａの導入孔から、内壁１１６Ａ内部に向かって排出される。
ここで、内壁１１４Ａの導入孔１１４Ａ１から排出される非反応性ガスの量、および、内壁１１６Ａの導入孔から排出される非反応性ガスの量は、生成管１１２内部を流れる反応ガスの流れを阻害しない程度の量である。
【００２６】
各反応ガス生成部１１，１２で生成された反応ガス（ＡｌＣｌ３ガス、ＧａＣｌガス）は、生成管１１２、配管１７を介して、反応炉１５０に導入される。反応炉１５０に導入された各反応ガス（ＡｌＣｌ３ガス、ＧａＣｌガス）は、基板保持部材１５１の基板保持面部１５１Ｂの保持部近傍部分により、保持部に保持された基板Ｓ側に導かれる。そして、各反応ガス（ＡｌＣｌ３ガス、ＧａＣｌガス）基板Ｓ上の反応領域に供給される。従って、生成管１１２、配管１７、反応炉１５０、基板保持部材１５１の基板保持面部１５１Ｂの保持部近傍部分が本発明の反応ガス供給部に該当する。
また、反応炉１５０には、反応ガス予熱部１４から、予熱されたＮＨ３ガスが供給される。反応炉１５０に導入されたＮＨ３ガスも、基板保持部材１５１の基板保持面部１５１Ｂの保持部近傍部分により、保持部に保持された基板Ｓ側に導かれる。そして、基板Ｓ上の反応領域に供給される。反応領域に供給されたＡｌＣｌ３ガス、ＧａＣｌガスは、それぞれＮＨ３ガスと反応し、基板Ｓ表面にＡｌＧａＮの膜が堆積することとなる。これにより、基板Ｓ上にＡｌＧａＮの膜が成膜され、III族窒化物半導体基板としてのＡｌＧａＮ基板が得られることとなる。
なお、基板Ｓ上にＡｌＧａＮ膜を成膜した後、基板Ｓを除去し、基板Ｓを除去したものをＡｌＧａＮ基板としてもよい。
基板Ｓを除去する場合には、薬液によるエッチングまたは研磨により基板を除去し、ＡｌＧａＮ膜からなるＡｌＧａＮ基板を得る。
【００２７】
なお、ここでは、基板Ｓ上にＡｌＧａＮ膜を成膜する場合について説明したが、ＩｎＧａＮ膜を成膜する場合には、反応ガス生成部１２，１３にＨＣｌガスを送ればよい。
【００２８】
次に、本実施形態の気相成長装置１の効果について説明する。
反応ガス供給部を構成する生成管１１２の生成管本体部１１３の内壁１１４Ａには、非反応性ガスが噴出する複数の導入孔１１４Ａ１が形成されており、この導入孔１１４Ａ１からは、反応ガスの流路Ｎ側に向かって、非反応性ガスが噴出している。この非反応性ガスの噴出により、反応ガスが生成管１１２の生成管本体部１１３の内壁１１４Ａに接触しにくくなる。これにより、反応ガスが生成管１１２の生成管本体部１１３の内壁１１４Ａに反応ガスが接触する頻度が非常に低くなる。
本実施形態では、反応ガス生成部１１において、反応性の高いＡｌＣｌ３ガスを生成するため、ＡｌＣｌ３ガスの内壁１１４Ａへの接触の頻度を少なくすることは、内壁１１４Ａの腐食を防止するうえで、特に有用である。
このように、本実施形態では、各反応ガス生成部１１〜１３の生成管１１２の生成管本体部１１３の内壁１１４Ａの腐食を防止することができる。
【００２９】
さらに、生成管１１２の先端部１１６の内壁１１６Ａにも、複数の導入孔が形成され、この導入孔からも非反応性ガスを排気させれば、反応ガスが内壁１１６Ａに接触しにくくなる。
このように、先端部１１６の内壁１１６Ａの腐食も防止できるので、各反応ガス生成部１１〜１３の生成管１１２全体の腐食を防止できる。
【００３０】
また、本実施形態では、上述したように、生成管１１２の内壁１１４Ａ，１１６Ａの腐食を防止できるので、内壁１１４Ａ，１１６Ａからの不純物による反応ガスの汚染を防止することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態では、基板Ｓ上の反応領域に対し、各反応ガスが相異なる方向から供給されるので、反応領域外で、反応ガス同士が反応してしまうことを防止できる。
反応領域外部の空間での反応ガスの反応は、基板Ｓ上での成膜に寄与しないため、反応領域外部の空間で、反応ガス同士が反応してしまうと反応ガスが無駄になる。本実施形態では、反応領域外で、反応ガス同士が反応してしまうことを防止できるので、反応ガスの利用効率を高めることができる。
【００３２】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、反応ガス生成部１１〜１３の生成管１１２は、内壁１１４Ａ、１１６Ａ、外壁１１４Ｂ，１１６Ｂを有する２重管構造であるとしたが、これに限らず、例えば、図６に示すように、５重管構造としてもよい。
【００３３】
図６に示す生成管２１２の生成管本体部２１３は、前記実施形態と同様の第一の管としての内壁１１４Ａと、第二の管としての外壁１１４Ｂと、外壁１１４Ｂの外側に設けられた第三の管２１３Ｃと、この第三の管２１３Ｃの外側に設けられた第四の管２１３Ｄと、第四の管２１３Ｄの外側に設けられた第五の管（壁部）２１３Ｅとを有する。
第三の管２１３Ｃと、第四の管２１３Ｄとの間にはヒータ（加熱部）Ｈが設置されている。
第三の管２１３Ｃは、耐熱材料で構成され、第四の管２１３Ｄは、耐熱性の高い金属材料で構成されている。
第四の管２１３Ｄは、第五の管２１３Ｅとヒータ（加熱部）Ｈとを隔てる隔壁である。
第五の管２１３Ｅは金属材料で構成され、第五の管２１３Ｅと、第四の管２１３Ｄとの間は、冷却媒体が供給される冷却媒体流通層が形成されている。冷却媒体流通層は、ヒータ（加熱部）Ｈから第五の管２１３Ｅへの熱の伝達を遮断する断熱部である。
なお、ここでは、図示しないが、生成管２１２の先端部の構造も、生成管本体部２１３と同様の構造とする。
【００３４】
このような構造の生成管２１２では、第五の管２１３Ｅと、第四の管２１３Ｄとの間に冷却媒体が供給されるので、ヒータ（加熱部）Ｈから第五の管２１３Ｅへの熱の伝達が遮断され、さらには、第五の管２１３Ｅの温度を低く保つことができる。最も外側に配置される管である第五の管２１３Ｅの表面温度を低下させることで、安全性の高い気相成長装置とすることができる。
なお、第五の管２１３Ｅと、第四の管２１３Ｄとの間を真空とし、真空断熱層を有するものとしてもよい。真空断熱層は、ヒータ（加熱部）Ｈから第五の管２１３Ｅへの熱の伝達を遮断する断熱部である。このようにすることによっても、第五の管２１３Ｅの表面温度を低温に保つことができ、安全性の高い気相成長装置とすることができる。
【００３５】
さらに、前記実施形態では、反応ガス生成部１１〜１３の生成管１１２の腐食を防止するために、生成管１１２の内壁１１４Ａ、１１６Ａから非反応性ガスが排気される構成としたが、これに限られるものではない。
例えば、基板保持部材の腐食を防止するために、基板保持部材を内壁及び外壁を有する構成としてもよい。
具体的には、図７に示すように、基板保持部材１５１の基板保持面部１５１Ｂのうち、保持部１５１Ｃ近傍部分を、内壁１５１Ｄと、外壁１５１Ｅとを有する構成とする。
内壁１５１Ｄの内側には、反応ガスの流路Ｎが形成されており、この内壁１５１Ｄは、反応領域に反応ガスを導いている。この内壁１５１Ｄは、保持部１５１Ｃと一体的に構成されている。
この内壁１５１Ｄには、複数の導入孔１５１Ｄ１が形成されている。内壁１５１Ｄと外壁１５１Ｅとの間には、非反応性ガスが供給され、内壁１５１Ｄと外壁１５１Ｅとの間は非反応性ガスの流路Ｌとなっている。非反応性ガスは、内壁１５１Ｄの導入孔１５１Ｄ1から反応炉１５０内部、すなわち、反応ガスの流路Ｎ側に向かって排気される。
これにより、基板保持部材１５１の基板保持面部１５１Ｂの保持部１５１Ｃ近傍部分に反応ガスが接触することを防止することができる。
また、内壁１５１Ｄの導入孔１５１Ｄ１から非反応性ガスを排気することで、反応領域で生成されたＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ+ｙ+ｚ＝1）が内壁１５１Ｄ側に付着することも防止することができる。
【００３６】
さらに、反応ガス生成部１１〜１３と、反応部１５とを接続する配管１７を、非反応性ガスが噴出する複数の導入孔を有する内壁と、この内壁を覆う外壁とを有する構成としてもよい。
また、反応部１５の反応炉１５０を、非反応性ガスが噴出する複数の導入孔を有する内壁と、この内壁を覆う外壁とを有する構成としてもよい。
本発明は、反応ガスの経路となる部分、すなわち、反応ガスが接触するような全ての部分において、適用可能である。
【００３７】
さらに、前記実施形態では、気相成長装置１は、反応領域に対し、反応ガスが相異なる方向から供給される構成としたが、これに限らず、反応ガスが同じ方向から反応領域に対し供給される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態にかかる気相成長装置を示す斜視図である。
【図２】気相成長装置を示す模式図である。
【図３】気相成長装置の反応部を示す図である。
【図４】気相成長装置の生成管を示す図である。
【図５】前記生成管の要部を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の他の変形例を示す断面図である。
【図８】従来の気相成長装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    気相成長装置
９    気相成長装置
１１    反応ガス生成部
１３    反応ガス生成部
１２    反応ガス生成部
１４    反応ガス予熱部
１５    反応部
１６    排出部
１７    配管
２１    配管
９１    結晶成長容器
９２    導入管
９３    導入管
９４    基板保持具
９５    排気口
９６    抵抗加熱ヒータ
１１１    原料載置部
１１２    生成管
１１３    生成管本体部
１１４Ａ２    フランジ部
１１４Ａ    内壁
１１４Ａ１    導入孔
１１４Ｂ    外壁
１１６    先端部
１１６Ａ    内壁
１１６Ｂ    外壁
１５０    反応炉
１５１    基板保持部材
１５１Ａ    壁部
１５１Ｂ    基板保持面部
１５１Ｃ    保持部
１５１Ｄ    内壁
１５１Ｅ    外壁
１５１Ｄ１    導入孔
１７１    バルブ
２１１    バルブ
２１２    生成管
２１３    生成管本体部
２１３Ｃ    第三の管
２１３Ｄ    第四の管
２１３Ｅ    第五の管
９２１    原料載置部
Ｈ    ヒータ
Ｈ１    電極
Ｌ    非反応性ガス流路
Ｍ    固体原料
Ｓ    基板
【図１】
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【図２】
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【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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