(57)【要約】      （修正有）【課題】排出設備内の閉塞、特にフィルターの目詰まりを防止し、長時間安定的に結晶成長を行うことができる周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法を提供する。【解決手段】周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を結晶成長させる際に排出される低沸点成分を捕集するためトラップであって、前記トラップが、前記低沸点成分を捕集するフィルター１、及び前記フィルター１の表面に堆積した前記低沸点成分を掻き取る摺接部材４を備える。前記トラップ内の摺接部材４をモース硬度４以上とすることにより、フィルター１表面に固着してしまった低沸点成分を掻き取り、効率よく取り除くことができる。さらに前記フィルター１の材質もモース硬度４以上とすることによって、摺接部材４を長時間摺接させても毛羽立ち等のフィルターの劣化を抑制することができるので、長時間安定的に装置を稼働させることができる。【選択図】図１
2013203604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、前記反応容器から排出される排出ガスに含まれる低沸点成分を捕集するトラップとを含む結晶成長装置を用いて周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる成長工程を含む周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法であって、
前記トラップが、前記低沸点成分を捕集するフィルター、及び前記フィルターの表面に堆積した前記低沸点成分を掻き取る摺接部材を備えるものであり、
前記フィルター及び前記摺接部材が、モース硬度４以上の材質からなることを特徴とする、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項２】
前記フィルターの厚みが１００００μｍ以下である、請求項１に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項３】
前記フィルター及び／又は摺接部材の材質が金属である、請求項１又は２に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項４】
前記トラップが、トラップの内壁表面に摺接する摺接部材を備えるものである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項５】
前記結晶成長装置が、前記排出ガスを前記トラップに輸送するための排気配管を備えるものであり、前記成長工程において、前記排気配管内の温度を２００℃以上に制御する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属半導体結晶の製造方法。
【請求項６】
前記成長工程において、前記トラップの前記排気配管との接合部内の温度を２００℃以上に制御する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属半導体結晶の製造方法。
【請求項７】
前記成長工程が、気相中で周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる工程である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項８】
前記低沸点成分が塩化アンモニウムである、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
【請求項９】
前記成長工程が、前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長厚み１００μｍ以上に成長させる工程である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウムに代表される周期表第１３族金属窒化物半導体は、大きなバンドギャップを有し、さらにバンド間遷移が直接遷移型であることから、紫外、青色等の発光ダイオード、半導体レーザ等の比較的短波長側の発光素子として実用化されている。これらの素子は、同種の材料からなる高品質な基板を用いて製造されることが好ましく、このような基板となり得る周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造技術が盛んに研究されている。代表的な製造方法としては、ハライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）等のエピタキシャル成長法が知られている。
【０００３】
エピタキシャル成長法に利用される装置には、未反応の原料や反応副生成物等を反応容器外に排出するための排出設備が設けられており、これらの成分が含まれる排出ガスは配管を通って除害設備等に送られる。かかる排出設備については、反応副生成物等の析出物が配管等を閉塞したり、配管の継手部分のＯリングが変質してしまう等の課題が報告されており、断熱配管及び冷却トラップを利用する対策が提案されている（特許文献１参照）。
また、半導体製造工程や廃棄物処理工程等において発生する有害な粉塵を除去するための粉塵除去装置として、略筒状のフィルターと該フィルターの外表面に摺接するブラシとを備える装置が報告されており、フィルターの寿命を高めるために、フィルター表面をコーティングする改良も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１４１８３号公報
【特許文献２】特開２００５−３０５３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載されているような、フィルターとフィルター表面に摺接するブラシとを備える粉塵除去装置を、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を結晶成長させる際に排出される低沸点成分を捕集するためのトラップとして利用した場合に、低沸点成分がフィルター内部で析出したり、フィルター表面に固着してしまったりすることを本発明者らは確認している。この場合、粉塵除去装置に備えられているブラシをフィルター表面に摺接しても、低沸点成分を十分に取り除くことができず、長時間の結晶成長によってフィルターが目詰まりし、最終的に結晶成長装置が停止してしまうという課題が新たに見出された。
即ち、本発明は排出設備内の閉塞、特にトラップのフィルターの目詰まりを防止し、長時間安定的に結晶成長を行うことができる周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を結晶成長させる際に排出される低沸点成分を捕集するためトラップに関して、特定の材質からなるフィルター及び摺接部材を採用することにより、フィルターの目詰まり等の排出設備内の閉塞を効果的に防止することができることを見出し、本発明を
完成させた。
【０００７】
即ち本発明は以下の通りである。
（１） 反応容器と、前記反応容器から排出される排出ガスに含まれる低沸点成分を捕集
するトラップとを含む結晶成長装置を用いて周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる成長工程を含む周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法であって、前記トラップが、前記低沸点成分を捕集するフィルター、及び前記フィルターの表面に堆積した前記低沸点成分を掻き取る摺接部材を備えるものであり、前記フィルター及び前記摺接部材が、モース硬度４以上の材質からなることを特徴とする、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
（２） 前記フィルターの厚みが１００００μｍ以下である、（１）に記載の周期表第１
３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
（３） 前記フィルター及び／又は摺接部材の材質が金属である、（１）又は（２）に記
載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
（４） 前記トラップが、トラップの内壁表面に摺接する摺接部材を備えるものである、
（１）乃至（３）のいずれかに記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。（５） 前記結晶成長装置が、前記排出ガスを前記トラップに輸送するための排気配管を
備えるものであり、前記成長工程において、前記排気配管内の温度を２００℃以上に制御する、（１）乃至（４）のいずれかに記載の周期表第１３族金属半導体結晶の製造方法。（６） 前記成長工程において、前記トラップの前記排気配管との接合部内の温度を２０
０℃以上に制御する、（１）乃至（５）のいずれかに記載の周期表第１３族金属半導体結晶の製造方法。
（７） 前記成長工程が、気相中で周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャ
ル成長させる工程である、（１）乃至（６）のいずれかに記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
（８） 前記低沸点成分が、塩化アンモニウムである、（１）乃至（７）のいずれかに記
載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
（９） 前記成長工程が、前記周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長厚み１００μ
ｍ以上に成長させる工程である、（１）乃至（８）のいずれかに記載の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、本発明は排出設備内の閉塞、特にトラップのフィルターの目詰まりを防止して、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を長時間安定的に成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るトラップの概念図である。
【図２】本発明に係る結晶成長装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法について、以下詳細に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。
【００１１】
＜周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法＞
本発明の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法（以下、「本発明の製造方法」と略す場合がある。）は、反応容器と、反応容器から排出される排出ガスに含まれる低沸点成分を捕集するトラップとを含む結晶成長装置（以下、「本発明に係る結晶成長装置」と略す場合がある。）を用いて周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル
成長させる成長工程（以下、「本発明に係る成長工程」と略す場合がある。）を含む製造方法である。そして、低沸点成分を捕集するトラップ（以下、「本発明に係るトラップ」と略す場合がある。）が、モース硬度４以上の材質からなるフィルター（以下、「本発明に係るフィルター」と略す場合がある。）及び摺接部材（以下、「本発明に係る摺接部材」と略す場合がある。）を備えることを特徴とする。
本発明者らは、フィルターとフィルター表面に摺接する摺接部材（ブラシ）とを備える粉塵除去装置を、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を結晶成長させる際に排出される低沸点成分を捕集するためのトラップとして利用した場合に、低沸点成分がフィルター内部で析出したり、フィルター表面に固着してしまったりすることを確認した。そして粉塵除去装置に備えられたブラシをフィルター表面に摺接しても、低沸点成分を十分に取り除くことができず、長時間の結晶成長によってフィルターの目詰まりが生じ、最終的に結晶成長装置が停止してしまうことを明らかとした。
そこで本発明者らは、トラップ内のブラシをモース硬度４以上の材質からなる摺接部材に改良し、フィルター表面に固着してしまった低沸点成分を掻き取ることによって低沸点成分を効率よく取り除けることを見出した。さらに摺接部材のみならず、フィルターの材質もモース硬度４以上のものに改良することによって、摺接部材を長時間摺接させても毛羽立ち等のフィルターの劣化を抑制することができるとともに、低沸点成分を十分に捕集することができ、長時間安定的に装置を稼働できることを見出したのである。
なお、「低沸点成分」とは、沸点が低く、排出ガスを室温まで降温される際に固体として析出する成分を意味するものとする。具体的には、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）や
臭化アンモニウム（ＮＨ4Ｂｒ）等のハロゲン化アンモニウムが挙げられる。
また、「摺接部材」とは、フィルターの表面に摺接する、即ちフィルターの表面を滑らせて、捕集された低沸点成分を掻き取る部材を意味するものとする。
【００１２】
本発明に係るフィルター及び摺接部材は、モース硬度４以上の材質からなることを特徴としているが、「モース硬度」とは、表面をひっかいた際の傷の有無をもとに固体の硬さを１〜１０の整数で表した公知の指標を意味するものとする（例えば、滑石：１、ダイヤモンド：１０）。本発明に係るフィルター及び摺接部材は、モース硬度が４以上の材質であれば、具体的な材質は特に限定されないが、金属が好ましく、ステンレスであることが特に好ましい。上記材質であると、フィルター表面に固着してしまった低沸点成分を強く掻き取ることができるとともに、摺接部材を長時間摺接させても毛羽立ち等のフィルターの劣化を抑制することができる。
【００１３】
本発明に係るフィルターの形状は、特に限定されないが、フィルターの厚みは通常１００００μｍ以下、好ましくは５０００μｍ以下、より好ましくは１０００μｍ以下であり、通常５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上である。なお、「フィルターの厚み」とは、排出ガスが通過する方向の厚みを意味するものとする。また、フィルターの孔径は通常１００００μｍ以下、好ましくは５０００μｍ以下、より好ましくは３０００μｍ以下であり、通常１００μｍ以上、好ましくは３００μｍ以上、より好ましくは５００μｍ以上である。上記範囲であると、低沸点成分を十分に捕集することができる。
本発明に係るフィルターとしては、厚み及び孔径が前述の範囲であるステンレスメッシュフィルターが特に好ましい。
【００１４】
本発明に係る摺接部材の形状は、フィルターの表面に堆積した低沸点成分を掻き取ることができる形状であれば特に限定されないが、弾性のある板状又はブラシ状の部材が挙げられる。低沸点成分を効果的に掻き取ることができる観点から、ブラシ状の摺接部材が特に好ましい。ブラシ状の摺接部材である場合、ブラシの線径（毛材の断面最大径）は通常０．０１ｍｍ以上、好ましくは０．０５ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ以上であり、通常１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。ブラシ
幅（毛材の長さ）は通常０．１ｃｍ以上、好ましくは０．５ｃｍ以上、より好ましくは１ｃｍ以上であり、通常１００ｃｍ以下、好ましくは５０ｃｍ以下、より好ましくは１０ｃｍ以下である。ブラシの毛材の密度は通常１本／ｃｍ2以上、好ましくは５本／ｃｍ2以上、より好ましくは１０本／ｃｍ2以上であり、通常５０００本／ｃｍ2以下、好ましくは１０００本／ｃｍ2以下、より好ましくは５００本／ｃｍ2以下である。上記範囲内であると、フィルターの表面に堆積した低沸点成分を効率的に掻き取ることができる。
本発明に係る摺接部材としては、ブラシの線径等が前述の範囲であるステンレスブラシが特に好ましい。
【００１５】
本発明に係るトラップは、フィルター及び摺接部材を備えるものであるが、摺接部材をフィルターの表面に摺接させて捕集された低沸点成分を掻き取る動作が行われる必要がある（いわゆる自己再生トラップである）。即ち、本発明に係るトラップは、フィルター及び摺接部材のほかに、摺接部材を動かすための動力機構を備えることが必要である。具体的な動力機構及び摺接部材の動作方法等は、低沸点成分を掻き取ることができれば特に限定されないが、トラップの構造が簡略になることから、動力機構は回転機構であり、摺接部材は回転式、即ち回転してフィルターの表面に摺接するものであることが好ましい。摺接部材が回転式である場合には、フィルターの構造は円筒形状であることが好ましく、円筒形のフィルターの外側表面に摺接するもの、或いは内側表面に摺接するもの何れであってもよい。
本発明に係るトラップとして、具体的には図１に示す構造を有するトラップが特に好ましい。図１中、１はフィルター、２は摺接部材、３は回転機構を表している。摺接部材のブラシが、トラップの中心を軸として時計回りの方向に回転し、フィルターの表面に摺接することで、低沸点成分がトラップの下部に落ちて堆積する仕組みである。なお、図１に示すトラップは、トラップの内壁を向いた摺接部材４も備えているが、かかる摺接部材を備えることによって、トラップの内壁表面にも同時に摺接することができる。周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の排出ガス用のトラップとして利用する場合、トラップの内壁表面にも低沸点成分が堆積する傾向にあり、摺接部材の回転の障害となるほか、低沸点成分が断熱材として作用してしまうため、トラップ内の温度が上昇して低沸点成分の捕集効率が低下することになる。即ち、本発明に係るトラップは、トラップの内壁表面に摺接する摺接部材を備えるものであることが好ましい。
摺接部材の具体的な作動条件は特に限定されず、常時作動するものであっても、或いは断続的に作動するものであってもよいが、フィルターの毛羽立ち等の劣化を抑制する観点から断続的に作動するものであることが好ましい。断続的に作動する場合、作動時間を設定して定期的に作動するものであっても、或いはトラップ内の圧損等を感知して、基準値を超えた場合に作動するものであってもよい。また、回転式である場合の摺接部材の回転速度は特に限定されないが、通常１ｒｐｍ以上、好ましくは５ｒｐｍ以上、より好ましくは１０ｒｐｍ以上であり、通常１０００ｒｐｍ以下、好ましくは１００ｒｐｍ以下、より好ましくは５０ｒｐｍ以下である。
また、本発明に係るトラップは、排気配管等との接合部６内を加熱又は断熱するための加熱機構又は断熱機構を備えることが好ましい。反応容器から排出された排出ガスが排気配管等を通ってトラップ内に入る際に、排出ガスの温度が急激に低下し、トラップの排気配管との接合部において低沸点成分が大量に析出して、かかる接合部を閉塞してしまうおそれがある。加熱機構又は断熱機構を備えることによって接合部の閉塞を抑制することができる。加熱機構及び断熱機構の具体的な種類は特に限定されないが、加熱機構としてはリボンヒーター等が、断熱機構としてはグラスウール等の断熱材等が挙げられる。なお、トラップの排気配管との接合部内の温度条件については後述する。
【００１６】
本発明に係る結晶成長装置は、反応容器と前述のトラップを含むものであれば、その他については特に限定されず、具体的な結晶成長装置の構成についてはハライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）等のエピタキシャル成長法の種類
によって公知の構成を適宜採用することができる。但し、低沸点成分を効果的に捕集する観点から、排出ガスを前述のトラップに輸送するための排気配管を備えることが好ましい。さらにかかる排気配管内を加熱又は断熱するための加熱機構又は断熱機構を備えることが好ましい。排気配管内の温度が低いと低沸点成分が排気配管内で析出してしまい、排気配管を閉塞してしまうおそれがある。加熱機構又は断熱機構を備えることによって排気配管の閉塞を抑制することができる。加熱機構及び断熱機構の種類は特に限定されず、前述した接合部と同様のものが挙げられる。なお、排気配管の温度条件については後述する。
【００１７】
本発明に係る成長工程は、前述の結晶成長装置を用いて周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させるものであれば、具体的な成長方法は特に限定されず、ハライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）、有機金属塩化物気相成長法（ＭＯＣ法）、昇華法、融液成長、高圧溶液法、フラックス法、安熱法等の公知の成長法を適宜採用することができる。これらの内、気相中で周期表第１３族金属窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させるいわゆる気相成長法が好ましく、ＨＶＰＥ法が特に好ましい。以下、本発明に係る成長工程についての詳細を説明するに当たり、ＨＶＰＥ法の場合の結晶成長装置及び条件を具体的に挙げるが、本発明の趣旨を逸脱しない限りこれらに限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００１８】
ＨＶＰＥ法に用いる結晶成長装置として、図２の概念図に示さるような構成を有するものが挙げられる。かかる製造装置はリアクター（反応容器）１００、下地基板を載置するためのサセプター１０８、周期表第１３族金属源等を入れるリザーバー１０６、リアクターを加熱するためのヒーター１０７、リアクター内にガスを導入するための導入管１０１〜１０５、排気するための排気配管１０９を備えている。そして、本発明に係る結晶成長装置の特徴である低沸点成分を捕集するトラップ１１２を備えている。
【００１９】
リアクターの材質は、石英、焼結体窒化ホウ素、ステンレス等が用いられるが、特に石英であることが好ましい。サセプターの材質はカーボンであることが好ましく、特にＳｉＣで表面をコーティングしているものが好ましい。サセプターの形状は、下地基板を設置することができる形状であれば特に限定されないが、結晶成長の際に成長面付近に構造物が存在しないものであることが好ましい。成長面付近に成長する可能性のある構造物が存在すると、そこに多結晶体が付着し、その生成物としてＨＣｌガスが発生して結晶成長させようとしている結晶に悪影響が及ぶ可能性がある。下地基板とサセプターの接触面は、下地基板の主面（結晶成長面）から１ｍｍ以上離れていることが好ましく、３ｍｍ以上離れていることがより好ましく、５ｍｍ以上離れていることがさらに好ましい。
【００２０】
本発明に係る成長工程に使用するガス種としては、ガリウム源（周期表第１３族金属源）となる塩化ガリウム（ＧａＣｌ）、窒素源となるアンモニア（ＮＨ3）、キャリアガス
、セパレートガス、ドーパント等が挙げられる。ガリウム源となる塩化ガリウム（ＧａＣｌ）は、例えばリザーバー１０６内にガリウム（Ｇａ）を入れ、導入管１０３から塩化水素（ＨＣｌ）等のガリウム（Ｇａ）と反応するガスを供給することにより発生させ、供給することができる。リザーバー１０６内にはガリウム（Ｇａ）のほか、目的に応じてアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）等を入れることもできる。また、導入管１０３からは塩化水素（ＨＣｌ）とともにキャリアガスを供給してもよく、キャリアガスとしては水素ガス（Ｈ2）、窒素ガス（Ｎ2）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、ネオンガス（Ｎｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）又はこれらの混合ガス等を挙げることができる。窒素源となるアンモニアガス（ＮＨ3）、キャリアガス、セパレートガス、ドーパント等は導入管１０１、１０
２、１０４、１０５から供給することが挙げられ、セパレートガスとしては水素ガス（Ｈ2）、窒素ガス（Ｎ2）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、ネオンガス（Ｎｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）又はこれらの混合ガス等が、ドーパントガスとしては酸素（Ｏ2）、水（Ｈ2Ｏ）、シランガス（ＳｉＨ4）、硫化水素（Ｈ2Ｓ）等が挙げられる。
【００２１】
排気配管１０９は、リアクター１００内壁の上面、底面、側面の何れの位置に存在してもよいが、ゴミ落ちの観点から結晶成長端よりも下部にあることが好ましく、また、ガスを一定方向に向けて安定に流す観点から、ガス導入配管とは反対側の内壁に配置されることが好ましく、具体的には図２のようにリアクター底面に設置されていることが好ましい。また、排気配管の形状・構造も、特に限定されないが、排気配管が閉塞しにくいように、排気配管の長さはより短く、配管径はより大きくすることが好ましい。排気配管の長さは、１０００ｃｍ以下がより好ましく、５００ｃｍ以下がさらに好ましい。配管径は５ｍｍ以上であることがより好ましく、３０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。上記範囲であると、排気配管の閉塞を効果的に防止することができる。
【００２２】
本発明に係る成長工程における反応容器内の温度条件は、特に限定されないが、通常８００℃以上、好ましくは９００℃以上、より好ましくは９２５℃以上、さらに好ましくは９５０℃以上であり、通常１２００℃以下、好ましくは１１００℃以下、さらに好ましくは１０７０℃以下、特に好ましくは１０５０℃以下である。
また、反応容器内の圧力条件も、特に限定されないが、通常１．００×１０4Ｐａ以上
、好ましくは３．０×１０4Ｐａ以上、より好ましくは５．０×１０4Ｐａであり、通常２．０×１０5Ｐａ以下、好ましくは１．５×１０5Ｐａ以下、より好ましくは１．２×１０5Ｐａ以下である。
【００２３】
トラップの排気配管との接合部内を加熱又は断熱するための加熱機構又は断熱機構を備えることが好ましいことを前述したが、本発明に係る成長工程におけるかかる接合部内の温度条件は、特に限定されない。但し、通常２００℃以上、好ましくは２５０℃以上、より好ましくは３５０℃以上であり、通常５００℃以下、好ましくは４５０℃以下、さらに好ましくは４００℃以下である。上記範囲であると、トラップの排気配管との接合部における閉塞を防止することができる。
【００２４】
排気配管内を加熱又は断熱するための加熱機構又は断熱機構を備えることが好ましいことを前述したが、本発明に係る成長工程における排気配管内の温度条件は、特に限定されないない。但し、通常２００℃以上、好ましくは２５０℃以上、より好ましくは３５０℃以上であり、通常５００℃以下、好ましくは４５０℃以下、さらに好ましくは４００℃以下である。上記範囲であると、低沸点成分の排気配管内での析出を抑制し、排気配管の閉塞を防止することができる。
【００２５】
本発明に係る成長工程に使用する下地基板は、周期表第１３族金属窒化物半導体結晶を成長させることができる結晶面を有するものであれば、特に限定されないが、製造目的であるＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等の周期表第１３族金属窒化物半導体結晶と同種のものを用いるほか、サファイア、ＺｎＯ、ＢｅＯ等の金属酸化物、ＳｉＣ、Ｓｉ等の珪素含有物、又はＧａＡｓ等を用いることができる。
【００２６】
本発明に係る成長工程に使用する下地基板の形状も特に限定されないが、主面の最小幅が２０ｍｍ以上である下地基板を用いることが好ましい。なお、主面とは下地基板上にある面のうち、最も広い面を意味するものとする。また、下地基板の主面の結晶面（指数面）は特に限定されず、例えば｛０００１｝面、｛１０−１０｝面、｛１１−２０｝面、｛１１−２２｝面、｛２０−２１｝面等が挙げられ、中でも（０００１）面を用いることがより好ましい。
【００２７】
本発明に係る成長工程は、下地基板を回転させながら行うことが好ましい。下地基板の回転速度は特に限定されないが、通常１ｒｐｍ以上、好ましくは５ｒｐｍ以上であり、通常５０ｒｐｍ以下、好ましくは２０ｒｐｍ以下である。
【００２８】
本発明の製造方法には、前述した成長工程のほかに、得られた結晶を下地基板と分離する分離工程、そのほかスライス工程、表面研磨工程等の公知の処理工程が含まれてもよい。スライス工程としては、具体的にはワイヤースライス、内周刃スライス等が挙げられ、表面研磨工程としては、例えばダイヤモンド砥粒等の砥粒を用いて表面を研磨する操作、ＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、機械研磨後ＲＩＥでダメージ層エッチングする操作が挙げられる。
【００２９】
本発明の製造方法によって製造する周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の種類は、周期表第１３族金属を含む窒化物結晶であれば特に限定されないが、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ等の１種類の周期表第１３族金属からなる窒化物のほかに、ＧａＩｎＮ、ＧａＡｌＮ等の２種類以上の周期表第１３族金属からなる複合窒化物が挙げられる。
また、成長させる周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の成長厚みも特に限定されないが、通常１００μｍ以上、好ましくは１０００μｍ以上、より好ましくは３０００μｍ以上であり、通常１ｍ以下である。上記範囲内であると、排気設備等が閉塞し易くなるため、本発明の製造方法を好適に利用することができる。
【００３０】
本発明の製造方法によって製造される周期表第１３族金属窒化物半導体結晶は、さまざまな用途に用いることができる。特に紫外〜青色の発光ダイオード又は半導体レーザー等の比較的短波長側の発光素子、及び緑色〜赤色の比較的長波長側の発光素子を製造するための基板として、さらに電子デバイス等の半導体デバイスの基板としても有用である。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００３２】
＜実施例１＞
実施例１の詳細については、図１に示すトラップ及び図２に示す結晶成長装置の概念図を参照して説明する。
（１）サセプター１０８上の基板ホルダー１１０に、＋Ｃが上向きで窒化ガリウム基板をセットした。なお、排気配管１０９の後にはステンレスメッシュフィルター（モース硬度：６、厚み：５００ｍｍ、孔径：１ｍｍ）及びステンレスブラシ（モース硬度：６、ブラシの線径：φ０．２ｍｍ、ブラシ幅：３ｃｍ、ブラシの毛材の密度：１００本／ｃｍ2）
を内装した回転式の自己再生トラップ１１２が設置されている。ステンレスブラシは、図１に示されるようにフィルターの方向及びトラップの内壁方向にそれぞれ向いて取り付けられており、ステンレスブラシが取り付けられた回転機構がトラップの中心を軸として時計回りの方向に回転することにより、フィルターの表面のみならず、トラップの内壁表面にも同時に摺接することができる。なお、ステンレスブラシが取り付けられた回転機構の回転は、１５ｒｐｍの速度で１分毎の間欠回転するように設定されている。また、トラップ入口部の排気配管はヒーター１１１によって２７０℃に加温した。
（２）反応容器内の温度を１０３０℃に設定し、原料を＋Ｃ面方向から供給することにより（ＧａＣｌ：３００ｓｃｃｍ、ＮＨ3：４０００ｓｃｃｍ）、３０時間の結晶成長を行
った。
（３）結晶成長終了後、同様に排気配管及び排気トラップ内の状況を確認したところ、配管内にスラッジの堆積はなく、そのため閉塞していなかった。トラップ内を確認したところ、スラッジは、ステンレスメッシュフィルターに固着することなく、トラップ内のステンレスブラシにより掻きとられていた。内壁に吸着したスラッジも外方向のブラシにより掻き取られていた。さらにスラッジがトラップ下部に堆積していることが確認された。ま
た、そのスラッジは粉体状であり、主成分は塩化アンモニウムであることを確認した。
【００３３】
＜比較例１＞
（１）サセプター上の基板ホルダーに、＋Ｃが上向きで窒化ガリウム基板をセットした。なお、実施例１で用いた回転式の自己再生トラップ１１２を取り外した。
（２）反応容器内の温度を１０３０℃に設定し、原料を＋Ｃ面方向から供給することにより（ＧａＣｌ：３００ｓｃｃｍ、ＮＨ3：４０００ｓｃｃｍ）、３０時間結晶成長を行っ
た。
（３）開始から２９時間後、炉内の圧力が上昇したため運転を停止した。排気配管内を確認したところ、スラッジの堆積による閉塞が確認された。
【００３４】
＜比較例２＞
（１）サセプター上の基板ホルダーに、＋Ｃが上向きで窒化ガリウム基板をセットした。なお、排気配管の後にはフェルト製のフィルター（モース硬度：３、厚み：１ｍｍ、孔径：０．５ｍｍ以下）及びステンレスブラシ（モース硬度：６、ブラシの線径：φ０．２ｍｍ、ブラシ幅：３０ｍｍ、ブラシの毛材の密度：１００本／ｃｍ2）を内装した回転式の
自己再生トラップが設置されている。また、ステンレスブラシはフィルターの方向のみを向いて取り付けられている。
（２）反応容器内の温度を１０３０℃に設定し、原料を＋Ｃ面方向から供給することにより（ＧａＣｌ：３００ｓｃｃｍ、ＮＨ3：４０００ｓｃｃｍ）、１時間結晶成長を行った
。
（３）その結果、フィルターに毛羽立ちの劣化が確認された。加えて、フェルト製のフィルターにスラッジが目詰まりしていることが確認された。加えて、排気トラップの内壁にスラッジが堆積していることが確認された。さらに時間を延ばした場合、内壁へのスラッジの堆積層が厚くなることで、ブラシの回転の障害になることや、スラッジ自体が断熱材の役割を果たしてしまい、冷却効率が下がり、スラッジを排気トラップ内で効率よく回収できなくなる虞がある。
【００３５】
＜比較例３＞
（１）サセプター上の基板ホルダーに、＋Ｃが上向きで窒化ガリウム基板をセットした。なお、排気配管１０９の後にはステンレスメッシュフィルター（モース硬度：６、厚み：０．５ｍｍ、孔径：１ｍｍ）及びステンレスブラシ（モース硬度：６、ブラシの線径：φ０．２ｍｍ、ブラシ幅：３０ｍｍ、ブラシの毛材の密度：１００本／ｃｍ2）を内装した
。また、トラップ入口部の配管の内壁に断熱材を導入した。
（２）反応容器内の温度を１０３０℃に設定し、原料を＋Ｃ面方向から供給することにより（ＧａＣｌ：３００ｓｃｃｍ、ＮＨ3：４０００ｓｃｃｍ）、３０時間結晶成長を行っ
た。
（３）その結果、断熱材を導入した表面にスラッジが吸着し、さらに吸着物が吸着を繰り返すことで、配管内が閉塞寸前に状態となっていた。
【００３６】
モース硬度４以上の材質からなるフィルター及び摺接部材（ブラシ）を採用することにより、フィルターの目詰まりを防止し、長時間安定的に結晶成長を行うことができるとともに、毛羽立ち等のフィルターの劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１      フィルター
２      フィルターの表面に摺接する摺接部材
３      回転機構
４      トラップの内壁表面に摺接する摺接部材
５      排出ガスの流れ
６      トラップの排気配管との接合部
１００  リアクター（反応容器）
１０１〜１０５  導入管
１０６  リザーバー
１０７  ヒーター
１０８  サセプター
１０９  排気配管
１１０  基板ホルダー
１１１  加熱機構又は断熱機構
１１２  トラップ
【図１】
2013203604.tif 000003
【図２】
2013203604.tif 000004