(57)【要約】      （修正有）【課題】気相成長の際に析出物が付着する領域を、取り外しが容易な最内挿管で覆うことにより、気相成長工程の都度毎回新しく綺麗な環境で育成を行うことができ、育成を安定化させることができるようにした半導体結晶膜の気相成長装置を提供する。【解決手段】半導体結晶膜を気相エピタキシャル成長させる気相成長装置１０において、反応管１２と、基板１４を支持するサセプタ１６が先端に設けられた回転軸１８が中央に設けられ、前記反応管１２と間隙２０を有して摺動自在に前記反応管１２に内挿される可動内挿管２２と、前記反応管１２と前記可動内挿管２２との前記間隙２０を閉鎖する間隙閉鎖部材２４が設けられ、かつ前記可動内挿管２２の内表面を覆うように形成された被覆本体部２６を有する最内挿管２８と、を含み、前記最内挿管２８が出入自在に前記可動内挿管２２に収容されてなるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体結晶膜を気相エピタキシャル成長させる気相成長装置において、
反応管と、
基板を支持するサセプタが先端に設けられた回転軸が中央に設けられ、前記反応管と間隙を有して摺動自在に前記反応管に内挿される可動内挿管と、
前記反応管と前記可動内挿管との前記間隙を閉鎖する間隙閉鎖部材が設けられ、かつ前記可動内挿管の内表面を覆うように形成された被覆本体部を有する最内挿管と、を含み、
前記最内挿管が出入自在に前記可動内挿管に収容されてなることを特徴とする半導体結晶膜の気相成長装置。
【請求項２】
前記最内挿管の被覆本体部が、管状本体部と、前記管状本体部の基端部に設けられた析出物溜まり部と、前記管状本体部の先端部に開口された開口部と、を有し、
前記最内層管の前記間隙閉鎖部材と前記被覆本体部とが、一体的に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の半導体結晶膜の気相成長装置。
【請求項３】
前記間隙閉鎖部材が、前記最内層管の被覆本体部の先端部に設けられたフランジ部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体結晶膜の気相成長装置。
【請求項４】
前記反応管、可動内挿管及び最内挿管が、石英ガラス製であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の半導体結晶膜の気相成長装置。
【請求項５】
前記半導体が、ＧａＮであることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の半導体結晶膜の気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体結晶膜の気相成長装置に関わり、特に発光素子の材料を気相エピタキシャル成長させる際のバッチごとの成長速度を安定化させるのに好適な半導体結晶膜の気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＮ（窒化ガリウム）などのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を気相成長させる方法として、ＨＶＰＥ（ｈｙｄｒｉｄｅ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）法が知られている。
【０００３】
ＨＶＰＥ法による気相成長を行うにあたっては、例えば、特許文献１の図６に示されるような半導体結晶膜の気相成長装置が用いられてきた。この従来の半導体結晶膜の気相成長装置の概略図を、本願の図４に示す。
【０００４】
図４において、符号１００は従来の半導体結晶膜の気相成長装置を示す。気相成長装置１００は、石英ガラス製の反応管１０２と、基板１０４を支持するサセプタ１０６が先端に設けられた回転軸１０８を有し、前記反応管１０２の内部に摺動自在に内挿される石英ガラス製の可動内挿管１１０と、前記反応管１０２の内部に内挿された可動内挿管１１０が抜けないように固定するキャップ１１２を含む構成とされている。なお、符号１１４は、キャップ１１２との接合部材である。また、符号１１６は、可動内挿管１１０の後端近傍に形成された排気口である。
【０００５】
しかしながら、図４によく示される如く、前記反応管１０２と前記可動内挿管１１０との間には、間隙１１８があり、気相成長中に発生した析出物１２０がこの間隙１１８に入り込んでしまう。間隙１１８に入り込んだ析出物１２０は奥の方に堆積してしまい、その堆積した堆積析出物１２２を除去するのに手間がかかってしまうという問題があった。
【０００６】
また、前記反応管１０２の内部に内挿された可動内挿管１１０の奥に堆積析出物１２２がたまっていくことにより、気相成長の際の成長速度が低下していってしまうという問題があった。上記した反応管及び内挿管の２つの石英管は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のフランジや支持台に固定されている必要があるため、取り外しやメンテナンスが容易ではない。そのため、１．５〜２ヶ月に１回程度、成長速度が低下してくると大掛かりなメンテナンスを行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−４２８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、気相成長の際に析出物が付着する領域を、取り外しが容易な最内挿管で覆うことにより、気相成長工程の都度毎回新しく綺麗な環境で育成を行うことができ、育成を安定化させることができるようにした半導体結晶膜の気相成長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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の半導体結晶膜の気相成長装置は、半導体結晶膜を気相エピタキシャル成長させる気相成長装置において、反応管と、基板を支持するサセプタが先端に設けられた回転軸が中央に設けられ、前記反応管と間隙を有して摺動自在に前記反応管に内挿される可動内挿管と、前記反応管と前記可動内挿管との前記間隙を閉鎖する間隙閉鎖部材が設けられ、かつ前記可動内挿管の内表面を覆うように形成された被覆本体部を有する最内挿管と、を含み、前記最内挿管が出入自在に前記可動内挿管に収容されてなることを特徴とする。
【００１０】
前記反応管としては、横置き型でもよいし、縦置き型でもよい。
【００１１】
前記最内挿管の被覆本体部が、管状本体部と、前記管状本体部の基端部に設けられた析出物溜まり部と、前記管状本体部の先端部に開口された開口部と、を有し、前記最内層管の前記間隙閉鎖部材と前記被覆本体部とが、一体的に形成されてなるのが好適である。
【００１２】
また、前記間隙閉鎖部材が、前記最内挿管の被覆本体部の先端部に設けられたフランジ部材であるのが好ましい。
【００１３】
前記反応管、可動内挿管及び最内挿管としては、石英ガラス製であるのが好ましい。
【００１４】
さらに、前記半導体が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が好ましく、ＧａＮが特に好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気相成長の際に析出物が付着する領域を、取り外しが容易な最内挿管で覆うことにより、気相成長工程の都度毎回新しく綺麗な環境で育成を行うことができ、育成を安定化させることができるようにした半導体結晶膜の気相成長装置を提供することができるという著大な効果を有する。
【００１６】
本発明によれば、析出物がついた最内挿管を毎回洗浄して育成を行えばよく、従来のように大変なメンテナンス作業を行う必要がなくなった。また、本発明によれば、気相成長する際の成長速度が安定するばかりでなく、析出物が、反応管と可動内挿管との間隙に入り込みづらくなることにより、安全面でも大きく改善した。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る半導体結晶膜の気相成長装置の一つの実施の形態を示す模式図である。
【図２】最内挿管の一つの実施の形態を示す斜視図であって、（ａ）が使用前の状態、（ｂ）が使用後の状態を示す。
【図３】実施例１と比較例１の成長速度を示すグラフである。
【図４】従来の半導体結晶膜の気相成長装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一つの実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、これらの説明は例示的に示されるもので限定的に解釈すべきものでないことはいうまでもない。
【００１９】
図1において、符号１０は、本発明に係る半導体結晶膜の気相成長装置の一つの実施の形態を示す。
【００２０】
気相成長装置１０は、反応管１２と、基板１４を支持するサセプタ１６が先端に設けられた回転軸１８が中央に設けられ、前記反応管１２と間隙２０を有して摺動自在に前記反応管１２に内挿される可動内挿管２２と、前記反応管１２と前記可動内挿管２２との前記間隙２０を閉鎖する間隙閉鎖部材２４が設けられ、かつ前記可動内挿管２２の内表面を覆うように形成された被覆本体部２６を有する最内挿管２８と、を含み前記最内挿管２８が出入自在に前記可動内挿管２２に収容されてなる構成とされている。
【００２１】
また、図示例では、図２によく示される如く、前記最内挿管２８の被覆本体部２６が、管状本体部３２と、前記管状本体部３２の基端部に設けられ、析出物３４が溜められる析出物溜まり部３５と、前記管状本体部３２の先端部に開口された開口部３６と、を有しており、前記最内層管２８の前記間隙閉鎖部材２４と前記被覆本体部２６とが、一体的に形成されてなる構成とされている。また、図２において、符号３８は、回転軸１８が内挿されるガイド部であり、先端にガイド穴４０を有している。したがって、前記ガイド部３８に、回転軸１８が内挿されることで、前記析出物溜まり部３５は閉塞せしめられることになる。
【００２２】
また、気相成長装置１０は、反応管１２の内部に内挿された可動内挿管２２が抜けないように固定するキャップ４２を含み、接合部材４４と接合することで、反応管１２の後端部が閉塞される。なお、符号４６は、可動内挿管２２の後端近傍に形成された排気口である。キャップ４２と接合部材４４との接合構造については、例えば特許文献１の段落００１５から００１６に記載されたようなフランジとジョイント部材を用いた接合構造とすることができる。
【００２３】
図示例では、前記間隙閉鎖部材２４は、前記最内層管２８の被覆本体部２６の先端部に設けられたフランジ部材とされており、前記反応管１２、可動内挿管２２及び最内挿管２８を、石英ガラスで作製した例を示した。
【００２４】
また、前記半導体としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が好ましく、ＧａＮが特に好ましい。
【００２５】
上記のように構成することにより、気相エピタキシャル成長の際に発生する析出物３４が付着した最内層管２８を取り外して毎回洗浄するようにすれば、気相成長工程の都度毎回新しく綺麗な環境で育成を行うことができ、育成を安定化させることができる。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想から逸脱しない限り様々の変形が可能であることは勿論である。
【００２７】
（実施例1）
上記した構成の半導体結晶膜の気相成長装置を用いて、ＨＶＰＥ法により、ＧａＮ結晶膜を作製した。反応管、可動内挿管及び最内挿管は、石英ガラス製のものを使用した。反応管内に支持したサファイア基板に対し、キャリアガスとしてＨ２を用いＧａとＨＣｌと反応させたＧａＣｌガスをＮＨ３ガスとともに供給し、サファイア基板上にＧａＮを気相成長させた。１バッチ終了毎に、最内挿管を外して洗浄し使用した。
【００２８】
実施例１では、図３に示すように、３０バッチを過ぎても成長速度が落ちることなく、安定した成長速度が実現できた。また、１８０バッチの育成を行ったところで、反応管の透明度を目視にて確認したが、変化は見られなかった。
【００２９】
（比較例１）
図４に示した従来の半導体結晶膜の気相成長装置を用いて、実施例１と同様に、ＨＶＰＥ法により、ＧａＮ結晶膜を作製した。反応管、可動内挿管及び最内挿管は、石英ガラス製のものを使用した。反応管内に支持したサファイア基板に対し、キャリアガスとしてＨ２を用いＧａとＨＣｌと反応させたＧａＣｌガスをＮＨ３ガスとともに供給し、サファイア基板上にＧａＮを気相成長させた。
【００３０】
比較例１では、育成を進めるにつれて、析出物が可動内挿管の奥に溜まってしまった。これにより、ＧａＣｌガス及びＮＨ３ガスの原料ガスの流れが変化し、成長速度が落ちてしまった。比較例１では、図３に示される如く、２０バッチくらいから成長速度が明らかに落ちてしまい、２０〜３０バッチの育成で、成長速度が５０μm/hrよりも落ちてしまった。したがって、２０〜３０バッチ毎に可動内挿管を交換する必要が生じた。また、５０〜６０バッチの育成を行ったところで、反応管の透明度を目視にて確認したところ、透明度が落ちていたため、反応管も交換する必要が生じた。
【００３１】
このように、本発明では、気相成長の際に析出物が付着する領域を、取り外しが容易な最内挿管で覆っているため、気相成長工程の都度毎回新しく綺麗な環境で育成を行うことができ、育成を安定化させることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０：半導体結晶膜の気相成長装置、１２，１０２：反応管、１４，１０４：基板、１６，１０６：サセプタ、１８，１０８：回転軸、２０，１１８：間隙、２２，１１０：可動内挿管、２４：間隙閉鎖部材、２６：被覆本体部、２８：最内挿管、３２：管状本体部、３４，１２０：析出物、３５：析出物溜まり部、３６：開口部、３８：ガイド部、４０：ガイド穴、４２，１１２：キャップ、４４，１１４：接合部材、４６，１１６：排気口、１００：従来の半導体結晶膜の気相成長装置、１２２：堆積析出物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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