(57)【要約】【課題】ＨＶＰＥ法により結晶品質のよいＡｌＮ厚膜を形成することができ、かつ長寿命化を図られたＡｌＮ系III族窒化物結晶の作製装置を提供する。【解決手段】ＡｌＣｌxとＮＨ3との反応によりIII族窒化物結晶を生成する第２反応ゾーンＺ２において、III族窒化物結晶を析出させる種結晶９の加熱を、赤外加熱手段４によって行う。赤外加熱手段４は、赤外線を集光させることにより、種結晶のみを選択的かつ優先的に加熱することができる。これにより、反応管１として石英管を用い、種結晶を１２００℃以上に加熱したとしても、第２反応ゾーンＺ２において石英管が１２００℃以上の加熱されて破損が生じることがない。【選択図】図１
2007059772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ元素を含むIII族窒化物結晶を作製する装置であって、
第１の加熱手段によって加熱され、固体Ａｌを含むIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素とを反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させるための第１反応ゾーンと、
前記第１反応ゾーンと空間的に連通してなり、前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させ、さらに前記III族窒化物を所定の種結晶上に析出させるための第２反応ゾーンと、
を備え、
前記第１の加熱手段は前記第１反応ゾーン全体を周囲から加熱する所定の加熱手段であり、
前記第２反応ゾーンは、所定の局所的加熱手段である第２の加熱手段によって前記種結晶を優先的に加熱するように構成されてなる、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作製装置であって、
前記第２の加熱手段が赤外加熱手段である、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の作製装置であって、
前記第２反応ゾーンと空間的に連通してなるとともに、所定の加熱手段である第３の加熱手段によって全体を周囲から加熱され、前記第２反応ゾーンにおける未反応物を熱分解させるための第３反応ゾーンをさらに備える、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製装置。
【請求項４】
請求項３に記載の作製装置であって、
前記第１ないし第３の反応ゾーンが一の管状体を用いて連接的に構成されてなる、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製装置。
【請求項５】
Ａｌ元素を含むIII族窒化物結晶を作製する装置であって、
第１の加熱手段によって加熱され、固体Ａｌを含むIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素とを反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させるための第１反応ゾーンと、
前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させ、さらに前記III族窒化物を第２の加熱手段によって加熱されてなる所定の種結晶上に析出させるための第２反応ゾーンと、
第３の加熱手段によって加熱され、前記第２反応ゾーンにおける未反応物を熱分解させるための第３反応ゾーンと、
が、一の管状体を用いて順に構成されてなり、
前記第１および第３の加熱手段は、前記第１および第３反応ゾーン全体をそれぞれ周囲から加熱する所定の加熱手段であり、
前記第２の加熱手段は、前記種結晶を優先的に加熱する所定の局所的加熱手段である、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製装置。
【請求項６】
請求項５に記載の作製装置であって、
前記第２の加熱手段が赤外加熱手段である、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製装置。
【請求項７】
Ａｌ元素を含むIII族窒化物結晶を作製する方法であって、
第１の加熱手段によって加熱しつつ、第１反応ゾーンにおいて、固体Ａｌを含むIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素とを反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させる第１反応工程と、
第２反応ゾーンにおいて、前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させる第２反応工程と、
前記第２反応ゾーンにおいて前記III族窒化物を所定の種結晶上に析出させる析出工程と、
を備え、
前記所定の第１の加熱手段は前記第１反応ゾーン全体を周囲から加熱する所定の加熱手段であり、
前記第２反応工程においては、所定の局所的加熱手段である第２の加熱手段によって前記種結晶を優先的に加熱する、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。
【請求項８】
請求項７に記載の作製方法であって、
前記第２の加熱手段として赤外加熱手段を用いる、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の作製方法であって、
所定の加熱手段である第３の加熱手段によって全体を周囲から加熱しつつ、第３反応ゾーンにおいて前記第２反応ゾーンにおける未反応物を熱分解させる分解工程をさらに備える、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の作製方法であって、
前記第１ないし第３の反応工程を一の管状体を用いて連接的に構成されてなる前記第１ないし第３反応ゾーンにおいて行う、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。
【請求項１１】
Ａｌ元素を含むIII族窒化物結晶を作製する方法であって、
第１の加熱手段によって加熱しつつ、第１反応ゾーンにおいて固体Ａｌを含むIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素とを反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させる第１反応工程と、
第２反応ゾーンにおいて、前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させる第２反応工程と、
前記III族窒化物を第２の加熱手段によって加熱した所定の種結晶上に析出させる析出工程と、
第３の加熱手段によって加熱しつつ、第３反応ゾーンにおいて、前記第２反応ゾーンにおける未反応物を熱分解させる分解工程と、
を、前記第１ないし第３反応ゾーンが一の管状体を用いて順に構成されてなる作製装置を用いて行い、
前記第１および第３の加熱手段は、前記第１および第３反応ゾーン全体をそれぞれ周囲から加熱する所定の加熱手段であり、
前記第２の加熱手段は、前記種結晶を優先的に加熱する所定の局所的加熱手段である、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の作製方法であって、
前記第２の加熱手段として赤外加熱手段を用いる、
ことを特徴とするＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の作製装置を用いて作製したＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶。
【請求項１４】
請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載の作製方法を用いて作製したＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物結晶の作製装置、特にＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶の作製に好適な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
III族元素としてＡｌ元素を主に含むＡｌＮ系III族窒化物結晶の厚膜作製方法として、III族元素の固体源とハロゲン化水素との反応により生成させたIII族元素のハロゲン化物気体を、ＮＨ3などの窒素元素を含む気体と反応させ、その反応生成物としてのIII族窒化物を所定の種結晶上に析出させる、という方法、いわゆるＨＶＰＥ法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、ＨＶＰＥ法を用いる場合に、具体的には上記の気相反応に先立ち当該反応に用いるための気体化合物としてＡｌＣｌやＡｌＢｒなどの一ハロゲン化物を生成すると、当該反応の反応容器の材料として一般的に用いられる石英と反応し、該反応容器を破損してしまう、という問題を解決すべく、反応の際の加熱温度を７００℃以下とすることで一ハロゲン化物に代わり三ハロゲン化物を生成させ、これをIII族窒化物の生成に用いる、という態様が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０３７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＨＶＰＥ法を用いてＡｌＮ系のIII族窒化物結晶の厚膜成長を行う場合、形成されるIII族窒化物結晶の結晶品質を確保するためには、種結晶を１１００℃以上、より好ましくは１２００℃以上の高温に加熱することが必要となる。
【０００６】
しかしながら、ＨＶＰＥ法の反応管として通常使用される石英管を用い、係る石英管の外周から抵抗加熱などにより内部の種結晶を加熱するという態様では、特に１２００℃以上の加熱は、石英管の劣化を引き起こし、その使用寿命を維持することが難しい。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＨＶＰＥ法により結晶品質のよいＡｌＮ厚膜を形成することができ、かつ長寿命化を図られたＡｌＮ系III族窒化物結晶の作製装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、Ａｌ元素を含むIII族窒化物結晶を作製する装置であって、第１の加熱手段によって加熱され、固体Ａｌを含むIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素とを反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させるための第１反応ゾーンと、前記第１反応ゾーンと空間的に連通してなり、前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させ、さらに前記III族窒化物を所定の種結晶上に析出させるための第２反応ゾーンと、を備え、前記第１の加熱手段は前記第１反応ゾーン全体を周囲から加熱する所定の加熱手段であり、前記第２反応ゾーンは、所定の局所的加熱手段である第２の加熱手段によって前記種結晶を優先的に加熱するように構成されてなる、ことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の作製装置であって、前記第２の加熱手段が赤外加熱手段である、ことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の作製装置であって、前記第２反応ゾーンと空間的に連通してなるとともに、所定の加熱手段である第３の加熱手段によって全体を周囲から加熱され、前記第２反応ゾーンにおける未反応物を熱分解させるための第３反応ゾーンをさらに備える、ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の作製装置であって、前記第１ないし第３の反応ゾーンが一の管状体を用いて連接的に構成されてなる、ことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、Ａｌ元素を含むIII族窒化物結晶を作製する装置であって、第１の加熱手段によって加熱され、固体Ａｌを含むIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素とを反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させるための第１反応ゾーンと、前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させ、さらに前記III族窒化物を第２の加熱手段によって加熱されてなる所定の種結晶上に析出させるための第２反応ゾーンと、第３の加熱手段によって加熱され、前記第２反応ゾーンにおける未反応物を熱分解させるための第３反応ゾーンとが、一の管状体を用いて順に構成されてなり、前記第１および第３の加熱手段は、前記第１および第３反応ゾーン全体をそれぞれ周囲から加熱する所定の加熱手段であり、前記第２の加熱手段は、前記種結晶を優先的に加熱する所定の局所的加熱手段である、ことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の作製装置であって、前記第２の加熱手段が赤外加熱手段である、ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、Ａｌ元素を含むIII族窒化物結晶を作製する方法であって、第１の加熱手段によって加熱しつつ、第１反応ゾーンにおいて、固体Ａｌを含むIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素とを反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させる第１反応工程と、第２反応ゾーンにおいて、前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させる第２反応工程と、前記第２反応ゾーンにおいて前記III族窒化物を所定の種結晶上に析出させる析出工程と、を備え、前記所定の第１の加熱手段は前記第１反応ゾーン全体を周囲から加熱する所定の加熱手段であり、前記第２反応工程においては、所定の局所的加熱手段である第２の加熱手段によって前記種結晶を優先的に加熱する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の作製方法であって、前記第２の加熱手段として赤外加熱手段を用いる、ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、請求項７または請求項８に記載の作製方法であって、所定の加熱手段である第３の加熱手段によって全体を周囲から加熱しつつ、第３反応ゾーンにおいて前記第２反応ゾーンにおける未反応物を熱分解させる分解工程をさらに備える、ことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０の発明は、請求項９に記載の作製方法であって、前記第１ないし第３の反応ゾーンが一の管状体を用いて連接的に構成されてなる、ことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１の発明は、Ａｌ元素を含むIII族窒化物結晶を作製する方法であって、第１の加熱手段によって加熱しつつ、第１反応ゾーンにおいて固体Ａｌを含むIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素とを反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させる第１反応工程と、第２反応ゾーンにおいて、前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させる第２反応工程と、前記III族窒化物を第２の加熱手段によって加熱した所定の種結晶上に析出させる析出工程と、第３の加熱手段によって加熱しつつ、第３反応ゾーンにおいて、前記第２反応ゾーンにおける未反応物を熱分解させる分解工程とを、前記第１ないし第３反応ゾーンが一の管状体を用いて順に構成されてなる作製装置を用いて行い、前記第１および第３の加熱手段は、前記第１および第３反応ゾーン全体をそれぞれ周囲から加熱する所定の加熱手段であり、前記第２の加熱手段は、前記種結晶を優先的に加熱する所定の局所的加熱手段である、ことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２の発明は、請求項１１に記載の作製方法であって、前記第２の加熱手段として赤外加熱手段を用いる、ことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の作製装置を用いて作製したＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶である。
【００２１】
また、請求項１４の発明は、請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載の作製方法を用いて作製したＡｌ元素を含むIII族窒化物結晶である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１ないし請求項１４の発明によれば、Ａｌを含むIII族窒化物結晶の作製を、III族元素のハロゲン化物と窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させ、さらにこれを種結晶上へ析出させエピタキシャル成長させることによって行う場合に、ハロゲン化物の生成は反応管全体を加熱する第１反応ゾーンによって行う一方で、必要となる種結晶の加熱は第２反応ゾーンにおいて局所的加熱手段によって行うようにしている。これにより、加熱が必要な種結晶のみを、選択的かつ優先的に加熱することができる。よって、種結晶を載置する第２反応ゾーンにおいては反応管が直接的に加熱されることがないので、例えば反応管として石英管を用い、種結晶を１２００℃以上に加熱したとしても、第２反応ゾーンにおいて該石英管が１２００℃以上の加熱されて破損が生じることがない。従って、結晶品質のよいＡｌＮ系III族窒化物結晶の形成と、当該結晶の作製装置の長寿命化との両立が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜装置構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る、III族窒化物結晶の作製装置１０の構造を概略的に示す断面模式図である。作製装置１０は、III族元素のハロゲン化物と窒素を含む物質との気相反応によってIII族窒化物を生成し、これを基板上に析出させることで所望のIII族窒化物結晶を得ることができる、ＨＶＰＥ法によるIII族窒化物結晶の作製装置である。
【００２４】
作製装置１０は、主として、反応管１と、供給管２と、抵抗加熱手段３（３ａ、３ｂ）と、赤外加熱手段４と、ＨＣｌガス供給源５と、ＮＨ3ガス供給源６と、排気手段７とから構成される。
【００２５】
反応管１は管状の部材であり、後述する加熱温度域で安定な物質により形成される。コスト面や加工の容易さの点からは、石英を用いるのが現実的である。なお、本実施の形態においては、その構成および機能上の特徴に基づいて、反応管１の内部を図１において左側より順に、第１反応ゾーンＺ１、第２反応ゾーンＺ２、および第３反応ゾーンＺ３と称することとする。概略的にいえば、第１反応ゾーンＺ１は、III族元素の固体源とハロゲン化水素との反応によりIII族元素のハロゲン化物を生成させるゾーンである。第２反応ゾーンＺ２はハロゲン化物と窒素元素含有気体との気相反応によってIII族窒化物を生成させるとともにこれを種結晶上に析出させるゾーンである。そして、第３反応ゾーンＺ３は、第２反応ゾーンＺ２における未反応物についての熱分解反応を行うゾーンである。
【００２６】
第１反応ゾーンＺ１には、固体源８を載置することが出来るようになっている。例えば、固体源８は、例えば、単体の固体Ａｌや、固体Ａｌと固体Ｇａや固体Ｉｎなどとの混合物である。図１においては、固体源８を載置した状態を示している。あるいは、複数の元素の固体源を独立に多段に載置出来る構成となっていてもよい。
【００２７】
また、第１反応ゾーンＺ１側の端部には、供給管２が挿入されてなる。供給管２は、その一方端が開放された状態で反応管１に挿入されてなる、筒状の部材である。供給管２も、後述する加熱温度域で安定な物質により形成すればよいが、コスト面や加工の容易さの点からは、やはり石英を用いるのが現実的である。なお、反応管１と供給管２とは空間的に連通されていることが必要ではあるが、必ずしも図１に示すような態様にて構成されていなくともよい。また、供給管２の他方端には、ＨＣｌガス供給源５が接続されてなる。なお、第１の反応ゾーンＺ１に高純度の例えばＡｌＣｌ3のようなIII族窒化物の塩化物の固体や前記固体を溶かし込んだ溶液を載置し、昇華あるいは蒸発することによりＡｌＣｌ3ガスを供給する方法を採用することもできるが、この場合は、必ずしもＨＣｌガスを供給する必要はなく、キャリアガスのみを供給することも可能である。
【００２８】
さらに、第１反応ゾーンＺ１側の端部には、ＮＨ3ガス供給源６の接続もされてなる。
【００２９】
第２反応ゾーンＺ２には、III族窒化物を析出させるための種結晶９を載置出来るようになっている。図１においては、種結晶９を載置した状態を示している。
【００３０】
種結晶９としては、例えばサファイアなどの所定の単結晶基板を用いることが出来るほか、所定の基材にＡｌＮ系III族窒化物結晶をエピタキシャル成長させたいわゆるエピタキシャル基板の状態のものを用いる態様であってもよい。なお、ＡｌＮ系III族窒化物結晶を、やはりＡｌＮ系III族窒化物をエピタキシャル成長させてなるエピタキシャル基板上に形成する場合は、前者のIII族窒化物におけるＡｌの存在比率が、後者のIII族窒化物におけるＡｌの存在比率以下であることが、作製装置１０において良好なIII族窒化物結晶を作製すると言う観点からは望ましい。これを満たさない場合、作製されるIII族窒化物結晶にクラックが生じる可能性があるからである。
【００３１】
抵抗加熱手段３は、反応管１の周囲を取り囲むように設けられてなる。抵抗加熱手段３ａは第１反応ゾーンＺ１の加熱を担い、抵抗加熱手段３ｂは第３反応ゾーンＺ３の加熱を担うように設けられてなる。抵抗加熱手段３ａ、３ｂはいずれも、図示しない通電手段による通電によって発熱するヒーターである。第１反応ゾーンＺ１および第３反応ゾーンＺ３は、抵抗加熱手段３により、最高１０００℃にまで加熱される。
【００３２】
赤外加熱手段４は、反応管１の外側であって図１においては種結晶９の下方に設けられてなる。赤外加熱手段４は、内部に備わる図示しない赤外線ランプが点灯することにより放射される赤外線が、種結晶９の位置で集光されるように構成されてなる。このような赤外加熱手段４によれば、集光位置にある種結晶９は赤外線によって直接に加熱されるものの、種結晶９と赤外加熱手段４の間に介在する反応管１の部分は、集光位置にないことから、該赤外線によって直接に加熱されることはない。すなわち、赤外加熱手段４は、種結晶９のみを選択的かつ優先的に加熱することができる、局所的加熱手段であるといえる。係る赤外加熱手段４は、公知の技術を用いて実現可能である。
【００３３】
赤外加熱手段４により、種結晶９は最高１５００℃にまで加熱される。従って、赤外加熱手段４によって種結晶９を１２００℃以上に加熱したとしても、反応管１の第２反応ゾーンＺ２の部分の温度上昇は、せいぜい１１００℃程度に抑制される。従って、反応管１として石英管を用いる場合であっても、種結晶９を１２００℃以上に加熱することによって直ちに該石英管が破損することはない。すなわち、反応管１の長寿命化が実現されてなる。
【００３４】
ＨＣｌガス供給源５は、反応管１の内部に対して、ＨＣｌガスをキャリアガスともども供給するために備わる。なお、ＨＣｌガスは、ハロゲン化水素ガスの一態様として例示するものである。また、ＮＨ3ガス供給源６は、供給管２の内部に対して、ＮＨ3ガスをキャリアガスともども供給するために備わる。キャリアガスとしては、例えばＨ2を用いることが出来る。これらの供給源の具体的構成は、公知の技術を用いて実現可能である。
【００３５】
さらに、第３反応ゾーンＺ３の端部には、排気手段７が接続されてなる。排気手段７は、反応管１の内部を排気する処理を担う。排気手段７は、公知の技術によって実現される。
【００３６】
＜III族窒化物結晶の作製＞
次に、図１に例示する作製装置１０を用いたIII族窒化物結晶の作製について説明する。ここでは、III族窒化物結晶としてＡｌＮ結晶を生成する場合を例に説明する。
【００３７】
まず、反応管１の第１反応ゾーンＺ１の所定位置に、固体源８として固体Ａｌを載置する。また、第２反応ゾーンＺ２の所定位置には、種結晶９として、サファイア単結晶基板にＡｌＮをエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板を載置する。
【００３８】
このような状態で、抵抗加熱手段３によって第１反応ゾーンＺ１を５００℃に、第３反応ゾーンＺ３を１０００℃にそれぞれ加熱する。また、赤外加熱手段４によって種結晶を１２００℃に加熱する。
【００３９】
第１反応ゾーンＺ１および第２反応ゾーンＺ２が、固体源８と種結晶９とを含めそれぞれの温度に達すれば、ＨＣｌガス供給源５からＨＣｌガスを矢印ＡＲ１のようにキャリアガスとしてのＨ2ガスともども供給するとともに、ＮＨ3ガス供給源６からは、ＮＨ3ガスを矢印ＡＲ３のようにキャリアガスとしてのＨ2ガスともども供給する。それぞれの供給源から供給されるガスの濃度（キャリアガスとの混合比率＝反応性ガス：キャリアガス）は、１：１０と１：１５０であり、合計流量はそれぞれ、２０ｓｃｃｍと３０００ｓｃｃｍである。
【００４０】
こうした温度およびガス雰囲気のもと、反応管の内部では、供給されたＨＣｌガスと固体源８として与えられている固体Ａｌとの反応が生じて、ハロゲン化物であるＡｌＣｌxが生成する。なお第１反応ゾーンＺ１の温度は５００℃であるので、ＡｌＣｌxとしては主に三塩化物であるＡｌＣｌ3が生成する。
【００４１】
生成したＡｌＣｌxガスは、キャリアガスであるＨ2ガスの流れに従って、矢印ＡＲ２にて示すように第２反応ゾーンＺ２へと送られることになる。
【００４２】
このとき、第２反応ゾーンＺ２に対しては、供給管２によって矢印ＡＲ３にて示すようにＮＨ3ガスが供給されているので、第２反応ゾーンＺ２に達したＡｌＣｌxガスは、図１において破線で示す領域ＲＥのあたりで、ＮＨ3ガスと反応することになる。すなわち、気体としてのＡｌＮが生成されることになる。矢印ＡＲ４がＡｌＮガスを示している。
【００４３】
そして、このように気体として生成したＡｌＮが、反応管１の内部に載置され、赤外加熱手段４によって１２００℃に加熱されている種結晶９の上において逐次に析出して、エピタキシャル成長することで、ＡｌＮ結晶が得られることになる。
【００４４】
なお、第２反応ゾーンＺ２においては、直接に加熱されているのは種結晶９のみであるので、上記したＡｌＮの生成反応に寄与しなかった未反応のＡｌＣｌxガスやＮＨ3ガス、あるいは種結晶９上析出しなかったＡｌＮなどが存在しうる。これらの残存物は、キャリアガスの流れによって、第２反応ゾーンＺ２から第３反応ゾーンＺ３へと輸送される。そして、１０００℃に加熱されてなる第３反応ゾーンＺ３において適宜に加熱を受けて適宜に分解されたうえで、排気手段７によって排気されることになる。このような第３反応ゾーンＺ３を設けておくことで、第２反応ゾーンＺ２における種結晶９の加熱を局所的加熱手段によって行ったとしても、未反応物の残存に起因した特段の問題が生じることはない。
【００４５】
なお、ここまでの説明は、ＡｌＮ結晶の生成を対象としているが、さらに他のIII族元素を含む結晶作製も、使用する固体源を作製対象となるIII族窒化物の組成に併せて選択することにより、同様の手法で実現できる。また、ＨＣｌの代わりに他のハロゲン化水素を用いて反応管１の内部でハロゲン化物を生成する態様であってもよい。
【００４６】
以上、説明したように、本実施の形態に係る作製装置１０においては、ＨＶＰＥ法によりIII族窒化物結晶を作製する際、III族窒化物結晶を析出させる種結晶の加熱を、赤外線を集光させることにより加熱する赤外加熱手段によって行うことにより、種結晶のみを選択的かつ優先的に加熱することができるようになっている。これにより、反応管として石英管を用い、種結晶を１２００℃以上に加熱したとしても、第２反応ゾーンＺ２において石英管が１２００℃以上の加熱されて破損が生じることがない。よって、結晶品質のよいIII族窒化物結晶厚膜の形成と、作製装置の長寿命化との両立が実現される。
【００４７】
＜変形例＞
上述の実施の形態においては、赤外加熱手段によって種結晶を局所的に加熱する態様を示しているが、これに代わり、ＲＦ加熱やランプ加熱などによる局所的加熱を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係る、III族窒化物結晶の作製装置１０の構造を概略的に示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  反応管
２  供給管
３（３ａ、３ｂ）  抵抗加熱手段
４  赤外加熱手段
５  ＨＣｌガス供給源
６  ＮＨ3ガス供給源
７  排気手段
８  固体源
９  種結晶
１０  作製装置
ＲＥ  （III族窒化物が反応生成する）領域
【図１】
2007059772.tif 000003