(57)【要約】      （修正有）【課題】ＧａＮ物結晶に対する酸素又は水素の影響を低減し、結晶品質を向上させることを可能とする酸化物気相成長法によるＧａＮ結晶製造方法の提供。【解決手段】出発Ｇａ源１０５として、Ｇａ２Ｏ３と還元性ガスとを反応させ、又はＧａ金属と酸化性ガスとを反応させて、Ｇａ２Ｏガスを生成する工程と、Ｇａ２Ｏガスを育成チャンバ１１１内に供給する工程と、Ｂガス、Ｇａガス、Ｉｎガス、Ｔｌガス、ＣＨ４ガス、ＨＣＮガスの少なくとも１つの被酸化性ガスを被酸化性ガス供給口１１３から供給する工程と、ＮＨ３ガスを窒素元素含有ガス供給口１１２から供給する工程と、被酸化性ガスの雰囲気下でＧａ２ＯガスとＮＨ３ガスとを反応させて、ＧａＮ結晶を生成する工程と、被酸化性ガスと育成チャンバ１１１内に存在して酸素元素を含む物質とを反応させて、酸化物ガスを生成する工程と、酸化物ガスを育成チャンバ外に排出する工程と、を含むＧａＮ結晶の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族元素の酸化物と還元性ガスとを反応させ、又は前記ＩＩＩ族元素の金属と酸化性ガスとを反応させて、ＩＩＩ族元素酸化物ガスを生成する工程と、
前記ＩＩＩ族元素酸化物ガスを育成チャンバ内に供給する工程と、
Ｂガス、Ｇａガス、Ｉｎガス、Ｔｌガス、ＣＨ４ガス、ＨＣＮガスのうちの少なくとも１つの被酸化性ガスを前記育成チャンバ内に供給する工程と、
窒素元素含有ガスを前記育成チャンバ内に供給する工程と、
前記被酸化性ガスの雰囲気下で前記ＩＩＩ族元素酸化物ガスと前記窒素含有ガスとを反応させて、ＩＩＩ族窒化物結晶を生成する工程と、
前記被酸化性ガスと前記育成チャンバ内に存在して酸素元素を含む物質とを反応させて、酸化物ガスを生成する工程と、
前記酸化物ガスを前記育成チャンバ外に排出する工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２】
前記ＩＩＩ族窒化物結晶の表面における前記被酸化性ガスの濃度は０．０１ａｔｍ％以上かつ５%以下である、請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項３】
前記育成チャンバ内における前記被酸化性ガスの流路は、前記化合物ガスの流路と前記窒素元素含有ガスの流路との間に位置する、請求項１又は２のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項４】
前記還元性ガスは、Ｈ２ガス、ＣＯガス、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ６ガス、Ｈ２Ｓガス、ＳＯ２ガスのいずれかであり、
前記酸化性ガスは、Ｈ２Ｏガス、Ｏ２ガス、およびＣＯガスのいずれかである、請求項１から３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項５】
前記ＩＩＩ族元素は、Ｇａであり、
前記被酸化性ガスは、前記Ｉｎガス又はＣＨ４ガスであり、
前記窒素元素含有ガスは、ＮＨ３ガスであり、
前記酸素元素を含む前記物質は、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＳＯ、ＳＯ２、又はＯ２である、請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物結晶は、パワー半導体分野などのヘテロ接合高速電子デバイスやＬＥＤ、レーザー分野などの光電子デバイスに利用されている。ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法として、ＩＩＩ族酸化物を原料とする酸化物気相成長法が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。図４は、特許文献１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶製造装置の構成の一例を示す図である。この酸化物気相成長法における反応系は以下に示す通りである。Ｇａ２Ｏ３を加熱し、この状態で、水素ガスを導入する。導入された水素ガス（Ｈ２）は、Ｇａ２Ｏ３と反応して、Ｇａ２Ｏガスを生成させる（下記式（Ｉ））。そして、ＮＨ３ガスを導入し、生成されたＧａ２Ｏガスと反応させて、種基板上に、ＧａＮ結晶を生成する（下記式（ＩＩ））。
Ｇａ２Ｏ３＋２Ｈ２→Ｇａ２Ｏ＋２Ｈ２Ｏ    （Ｉ）
Ｇａ２Ｏ＋２ＮＨ３→２ＧａＮ＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ２    （ＩＩ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３４８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の反応系では、ＩＩＩ族源であるＩＩＩ族酸化物ガスを生成する際に発生するＩＩＩ族酸化物ガス以外の酸化物ガス、および未反応の酸素元素を含む酸化性ガスがＧａＮ結晶表面に到達し、ＧａＮ結晶に酸素又は水素が影響して結晶品質が悪化するという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、ＧａＮ結晶に対する酸素又は水素の影響を低減し、結晶品質を向上させることを可能とするＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法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】
【０００６】
本願の第一発明のＩＩＩ族窒化物結晶製造方法は、ＩＩＩ族元素の酸化物と還元性ガスとを反応させ、又は前記ＩＩＩ族元素の金属と酸化性ガスとを反応させて、前記ＩＩＩ族元素の酸化物ガスを生成する工程と、
前記ＩＩＩ族元素酸化物ガスをチャンバ内に供給する工程と、
Ｂガス、Ｇａガス、Ｉｎガス、Ｔｌガス、ＣＨ４ガス、ＨＣＮガスのうちの少なくとも１つの被酸化性ガスを前記育成チャンバ内に供給する工程と、
窒素元素含有ガスを前記育成チャンバ内に供給する工程と、
前記被酸化性ガスの雰囲気下で前記ＩＩＩ族元素酸化物ガスと前記窒素含有ガスとを反応させて、ＩＩＩ族窒化物結晶を生成する工程と、
前記被酸化性ガスと前記育成チャンバ内に存在して酸素元素を含む物質とを反応させて、酸化物ガスを生成する工程と、
前記酸化物ガスを前記育成チャンバ外に排出する工程と、を含む、ＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法によって、ＩＩＩ族窒化物結晶の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物結晶製造方法のフローチャートを示す図。
【図２】本発明の実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物結晶製造装置の構成の一例を示す図。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＩＩＩ族窒化物結晶の酸素濃度の熱力学解析結果を示す図。
【図４】特許文献１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶製造装置の構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の態様に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、ＩＩＩ族元素の酸化物と還元性ガスとを反応させ、又は前記ＩＩＩ族元素の金属と酸化性ガスとを反応させて、ＩＩＩ族元素酸化物ガスを生成する工程と、
前記ＩＩＩ族元素酸化物ガスを育成チャンバ内に供給する工程と、
Ｂガス、Ｇａガス、Ｉｎガス、Ｔｌガス、ＣＨ４ガス、ＨＣＮガスのうちの少なくとも１つの被酸化性ガスを前記育成チャンバ内に供給する工程と、
窒素元素含有ガスを前記育成チャンバ内に供給する工程と、
前記被酸化性ガスの雰囲気下で前記ＩＩＩ族元素酸化物ガスと前記窒素含有ガスとを反応させて、ＩＩＩ族窒化物結晶を生成する工程と、
前記被酸化性ガスと前記育成チャンバ内に存在して酸素元素を含む物質とを反応させて、酸化物ガスを生成する工程と、
前記酸化物ガスを前記育成チャンバ外に排出する工程と、を含む。
【００１０】
第２の態様に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、上記第１の態様において、前記ＩＩＩ族窒化物結晶の表面における前記被酸化性ガスの濃度は０．０１ａｔｍ％以上かつ５%以下であってもよい。
【００１１】
第３の態様に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、上記第１又は第２の態様において、前記育成チャンバ内における前記被酸化性ガスの流路は、前記化合物ガスの流路と前記窒素元素含有ガスの流路との間に位置してもよい。
【００１２】
第４の態様に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記還元性ガスは、Ｈ２ガス、ＣＯガス、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ６ガス、Ｈ２Ｓガス、ＳＯ２ガスのいずれかであり、
前記酸化性ガスは、Ｈ２Ｏガス、Ｏ２ガス、およびＣＯガスのいずれかであってもよい。
【００１３】
第５の態様に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法は、上記第４の態様において、前記ＩＩＩ族元素は、Ｇａであり、
前記被酸化性ガスは、前記Ｉｎガス又はＣＨ４ガスであり、
前記窒素元素含有ガスは、ＮＨ３ガスであり、
前記酸素元素を含む前記物質は、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＳＯ、ＳＯ２、又はＯ２であってもよい。
【００１４】
以下、実施の形態に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００１５】
（実施の形態１）
＜製造方法の概要＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物結晶製造方法のフローチャートである。本発明の実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法の概要を図１のフローチャートを参照して説明する。実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物結晶製造方法は、ＩＩＩ族元素酸化物ガス生成工程、ＩＩＩ族元素酸化物ガス供給工程、窒素元素含有ガス供給工程、被酸化性ガス供給工程、ＩＩＩ族窒化物結晶生成工程、被酸化性ガス反応工程、および残留ガス排出工程を有する。ＩＩＩ族元素酸化物ガス生成工程では、出発ＩＩＩ族元素源と反応性ガス（出発ＩＩＩ族元素源が酸化物の場合は還元性ガス、金属の場合は酸化性ガス）を反応させ、ＩＩＩ族元素酸化物ガスを生成する。ＩＩＩ族元素酸化物ガス供給工程では、ＩＩＩ族元素酸化物ガス生成工程で製造されたＩＩＩ族元素酸化物ガスを育成チャンバへ供給する。窒素元素含有ガス供給工程では、窒素元素含有ガスを育成チャンバへ供給する。被酸化性ガス供給工程では、被酸化性ガスを育成チャンバへ供給する。ＩＩＩ族窒化物結晶生成工程では、ＩＩＩ族元素酸化物ガス供給工程で育成チャンバ内へ供給されたＩＩＩ族元素酸化物ガスと、窒素元素含有ガス供給工程で育成チャンバ内へ供給された窒素元素含有ガスを反応させ、ＩＩＩ族窒化物結晶を製造する。被酸化性ガス反応工程では、育成チャンバ内に供給されるＩＩＩ族元素酸化物ガス以外の酸化物と被酸化性ガスを反応させＩＩＩ族窒化物結晶中への酸素の混入を抑制する。残留ガス排出工程では、ＩＩＩ族窒化物結晶の生成に寄与しない未反応のガスをチャンバ外に排出する。
【００１６】
＜製造装置の概要＞
図２は、本発明の実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物結晶製造装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る製造装置の概要を図２の製造装置の概念図を参照して説明する。
図２において、各構成部材の大きさ、比率等は実際とは異なっている。本発明におけるＩＩＩ族窒化物結晶の製造装置は、原料チャンバ１００内に、原料反応室１０１が配置されており、原料反応室１０１内に出発ＩＩＩ族元素源１０５を載置した原料ボート１０４が配置されている。原料反応室１０１には、出発ＩＩＩ族元素源１０５と反応するガスを供給する反応性ガス供給管１０３が接続されており、またＩＩＩ族酸化物ガス排出口１０７を有する。反応性ガスは、出発ＩＩＩ族源が酸化物の場合は還元性ガス、金属の場合は酸化性ガスを用いる。また原料チャンバ１００には、第１搬送ガス供給口１０２が備わっており、ＩＩＩ族酸化物ガスと搬送ガスは、ＩＩＩ族酸化物ガス及び搬送ガス排出口１０８から接続管１０９を通過し育成チャンバ１１１へと流れる。育成チャンバ１１１は、ＩＩＩ族酸化物ガス及び搬送ガス供給口１１８と被酸化性ガス供給口１１２と窒素元素含有ガス供給口１１３と第２搬送ガス供給口１１４と排気口１１９を有し、種基板１１６を設置する基板サセプタ１１７を備える。
【００１７】
＜製造方法、および製造装置の詳細＞
図２において本発明の実施の形態１に係るＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法、および製造装置の詳細を説明する。
ここでは、出発ＩＩＩ族元素源１０５にＧａ２Ｏ３を用いた場合の説明を行う。
ＩＩＩ族元素酸化物ガス生成工程では、まず反応性ガス供給管１０３より反応性ガスを供給する。供給された反応性ガスは出発ＩＩＩ族元素源１０５であるＧａ２Ｏ３と反応し、ＩＩＩ族酸化物ガスであるＧａ２Ｏガスを生成する。生成されたＧａ２ＯガスはＩＩＩ族酸化物ガス排出口１０７を経由し、原料反応室１０１から原料チャンバ１００に排出される。排出されたＧａ２Ｏガスは第一搬送ガス供給口１０２から原料チャンバへと供給される第一搬送ガスと混合され、ＩＩＩ族酸化物ガスおよび搬送ガス排出口１０８へと供給される。
【００１８】
ここで、第１ヒータ１０６の温度を、Ｇａ２Ｏガスの沸点の観点から８００℃以上とし、第２ヒータ１１５よりも低温とすべく１８００℃未満とする。
出発Ｇａ源は、原料ボート１０４内に載置されている。原料ボート１０４は、反応性ガスと出発Ｇａ源の接触面積を大きくできる形状であることが好ましい。
なお、ＩＩＩ族酸化物ガスを生成する方法には、大別して、出発Ｇａ源１０５を還元する方法と、出発Ｇａ源１０５を酸化する方法とがある。
【００１９】
例えば、還元する方法においては、出発Ｇａ源１０５に酸化物（例えばＧａ２Ｏ３）、反応性ガスとして還元性ガス（例えばＨ２ガス、ＣＯガス、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ６ガス、Ｈ２Ｓガス、ＳＯ２ガス）を用いる。Ｈ２ガスを還元性ガスとして用いた場合、副生成物である酸化物ガスとしてＨ２Ｏガスが発生する。このＨ２Ｏガスが、結晶品質の悪化を招くため、後述の被酸化性ガスを育成チャンバ１１１へと供給する。ＣＯガスを還元性ガスとして用いた場合は、副生成物である酸化物ガスとしてＣＯ２ガスが発生する。このＣＯ２ガスが、結晶品質の悪化を招くため、後述の被酸化性ガスを育成チャンバ１１１へと供給する。ＣＨ４ガスまたはＣ２Ｈ６ガスを還元性ガスとして用いた場合は、副生成物である酸化物ガスとしてＣＯ２ガスが発生する。このＣＯ２ガスが、結晶品質の悪化を招くため、後述の被酸化性ガスを育成チャンバ１１１へと供給する。Ｈ２Ｓガスを還元性ガスとして用いた場合は、副生成物である酸化物ガスとしてＨ２Ｏガスが発生する。このＨ２Ｏガスが、結晶品質の悪化を招くため、後述の被酸化性ガスを育成チャンバ１１１へと供給する。ＳＯ２ガスを還元性ガスとして用いた場合は、副生成物である酸化物ガスとしてＳＯ３ガスが発生する。このＳＯ３ガスが、結晶品質の悪化を招くため、後述の被酸化性ガスを育成チャンバ１１１へと供給する。
【００２０】
一方、酸化する方法においては、出発Ｇａ源１０５に非酸化物（例えば液体Ｇａ）、反応性ガスとしては酸化性ガス（例えばＨ２Ｏガス、Ｏ２ガス、ＣＯガス）を用いる。未反応のＨ２Ｏガス、Ｏ２ガス、ＣＯガスが育成チャンバ１１１へと混入すると、結晶品質の悪化を招く。これを防止するため、後述の被酸化性ガスを育成チャンバ１１１へと供給する。尚、出発Ｇａ源１０５が液体Ｇａの場合のみ、反応性ガスとして還元性ガスであるＨ２ガスを使用してもよい。
また、出発Ｇａ源１０６の他に、Ｉｎ源、Ａｌ源を出発ＩＩＩ族元素として採用できる。
【００２１】
ここで第一搬送ガスとしては、不活性ガス、またはＨ２ガスを用いることができる。
ＩＩＩ族元素酸化物ガス供給工程では、ＩＩＩ族元素酸化物ガス生成工程で生成されたＧａ２Ｏガスを、ＩＩＩ族酸化物ガスおよび搬送ガス排出口１０８、接続管１０９、ＩＩＩ族酸化物ガスおよび搬送ガス供給口１１８を経由し育成チャンバ１１２へと供給する。
【００２２】
原料チャンバ１００と育成チャンバ１１１を接続する接続管１０９の温度が、原料チャンバ１００の温度より低下すると、ＩＩＩ族酸化物ガスを生成する反応の逆反応が生じ、出発Ｇａ源１０５が接続管１０９内で析出する。したがって、接続管１０９は第３ヒータ１１０によって、原料チャンバ１００の温度より低下しないよう第１ヒータ１０６より高温に加熱する。
【００２３】
窒素元素含有ガス供給工程では、窒素元素含有ガスを窒素元素含有ガス供給口１１２から育成チャンバ１１１に供給する。
【００２４】
窒素元素含有ガスとしては、ＮＨ３ガス、ＮＯガス、ＮＯ２ガス、Ｎ２Ｈ２ガス、Ｎ２Ｈ４ガス、等を使用できる。
【００２５】
被酸化性ガス供給工程では、被酸化性ガス供給口１１３から被酸化性ガスを育成チャンバ１１１へと供給する。被酸化性ガスを供給する理由は、ＩＩＩ族酸化物ガス以外の酸化物ガスを還元するためである。
【００２６】
被酸化性ガスとしては、Ｇａ源以外の酸化物ガスとの反応性の観点から、Ｂガス、Ｇａガス、Ｉｎガス、Ｔｌガス等を使用できる。被酸化性ガスの供給濃度は、酸素濃度の抑制、およびメンテナンス性を考慮し結晶表面上で０．０１ａｔｍ％以上かつ５ａｔｍ％以下の範囲で供給する。一例として、Ｉｎガスを０．２ａｔｍ％添加した場合の結晶中の酸素濃度の熱力学解析結果を図３に示す。このように、Ｉｎガスにより副生成物である酸化物ガスを還元して排出することで、結晶に酸素が取り込まれるのを防止する。また、Ｉｎガス以外の被酸化性ガスとしてＢガス、Ｇａガス、Ｔｌガスも第１３族元素でありＩｎガスと同様の効果を示す。
【００２７】
一方で、被酸化性ガスとして、ＣＨ４ガス、ＨＣＮガス、等を使用することも可能である。なぜなら結晶中への水素原子の取りこまれを抑制することができ、結晶表面での水素原子に起因するピニング効果を低減することができる。ピニング効果を低減できるので結晶表面でのステップバンチングが生じにくくなり、表面モフォロジーが改善する。これによりＧａＮ結晶の成長安定性を向上させることができる。
【００２８】
ＩＩＩ族窒化物結晶生成工程では、各供給工程を経て、育成チャンバ内へと供給された原料ガスを合成しＩＩＩ族窒化物結晶の製造を行う。
【００２９】
育成チャンバ１１１は第２ヒータ１１５により、ＩＩＩ族酸化物ガスと窒素元素含有ガスが反応する温度まで高温化する。この際、育成チャンバ１１１の温度は、ＩＩＩ族酸化物ガスを生成する反応の逆反応が生じないようにするため、原料チャンバ１００の温度より低下しないよう加熱する。また、ＩＩＩ族窒化物結晶を成長する際に不純物（酸素、炭素、シリコン、塩素、水素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、ニッケル、モリブデン、タンタル、等）を低減させ、かつＩＩＩ族窒化物結晶の分解を抑制する必要がある。加えて、原料チャンバ１００で生成されたＧａ２Ｏガス、及び第１搬送ガスによる育成チャンバ１１１の温度変動を抑制する理由から第２ヒータ１１５と第３ヒータ１１１の温度は同じとする。ゆえに、第２ヒータ１１５の温度は、１０００℃以上かつ１８００℃以下とする。
【００３０】
ＩＩＩ族酸化物供給工程を経て、育成チャンバ１１１へと供給されたＩＩＩ族酸化物ガスと、窒素元素含有ガス供給工程を経て、育成チャンバ１１１へと供給される窒素元素含有ガスを種基板１１６より上流で混合することによって、種基板１１６上でＩＩＩ族窒化物結晶の成長を行うことができる。
【００３１】
この際、窒素元素含有ガスが育成チャンバ１１１からの熱で分解することを抑制するために、窒素元素含有ガス供給口１１２、及び育成チャンバ１１１の外壁を断熱材で被覆することが好ましい。
【００３２】
また、育成チャンバ１１１の炉壁や基板サセプタ１１７上へのＩＩＩ族窒化物結晶の寄生成長が問題として挙げられる。そこで第２搬送ガス供給口１１４より育成チャンバ１１２へと供給された搬送ガスにより、ＩＩＩ族酸化物ガス、及び窒素元素含有ガスの濃度を制御することにより、育成チャンバ１１１の炉壁や基板サセプタ１１７へのＩＩＩ族窒化物結晶の寄生成長を抑制することができる。
【００３３】
また、種基板１１６としては、例として、窒化ガリウム、ガリウム砒素、シリコン、サファイア、炭化珪素、酸化亜鉛、酸化ガリウム、ＳｃＡｌＭｇＯ４を用いることができる。
【００３４】
第二搬送ガスとしては、不活性ガス、またはＨ２ガスを用いることができる。
【００３５】
さらにＩＩＩ族窒化物結晶の酸素濃度の低減のために、被酸化性ガス供給工程を経て、育成チャンバ１１１内に被酸化性ガスを供給する。ＩＩＩ族酸化物ガス生成工程、ＩＩＩ族酸化物ガス供給工程を経て育成チャンバ１１１に供給されるＧａ源以外の酸化物ガスが、ＩＩＩ族窒化物結晶の酸素濃度の増加に起因する。したがってＧａ源以外の酸化物ガスが種基板１１６に到達する前に、被酸化性ガスと反応させることで、結晶中への酸素の取り込まれを抑制することができる。例えば、被酸化性ガスとして、Ｉｎガスを用いて、Ｇａ源以外の酸化物ガスであるＨ２Ｏを反応させる場合、ＩｎガスとＨ２Ｏガスが反応し、Ｉｎ２ＯガスとＨ２ガスが生成される。Ｉｎ２Ｏガスは、本発明のように１０００℃を超える成長温度では固体中に極めて取り込まれにくい。
【００３６】
未反応のＩＩＩ族酸化物ガス、窒素元素含有ガス、被酸化性ガス、および搬送ガスは排気口１１９から排出される。
以上により、ＩＩＩ族窒化物結晶の酸素濃度が低減し、結晶品質が向上する。
【００３７】
（実施例１）
本発明におけるＩＩＩ族窒化物製造装置は、図２に示すとおりである。本実施例において、原料ボート１０５の面積を３００ｍｍ×１５０ｍｍ、深さを１０ｍｍとした。原料反応室１０１の床面積を４５０ｍｍ×１７０ｍｍ、高さを１２ｍｍとした。第１ヒータ１０７には、カーボンヒータを用いた。出発Ｇａ源１０５にＧａ２Ｏ３、反応性ガスにＨ２を４ｓｌｍ、第１搬送ガスにＮ２を１ｓｌｍ使用し、第１ヒータ１０６の温度を１０００℃とし、ＩＩＩ族酸化物ガスであるＧａ２Ｏガスを生成した。第３ヒータ１１０は１２００℃とし、接続管１０９を高温に保持した。また、窒素元素含有ガス供給口１１２から育成チャンバ１１１にＮＨ３ガス１０ｓｌｍを供給し、第２搬送ガス供給口１１４から搬送ガスとしてＮ２を２０ｓｌｍ供給した。さらに被酸化性ガス供給口１１３からＩｎガスを０．１ｓｌｍ、Ｎ２ガスを５ｓｌｍ供給した。本実施例では、ＩＩＩ族酸化物ガス供給口１１８と窒素元素含有ガス供給口１１２と被酸化性ガス１１３と第二搬送ガス供給口は同心円状のノズルを用い、最内からＩＩＩ族元素酸化物ガス供給口１１８、内から二番目に被酸化性ガス供給口１１３、内から三番目に窒素元素含有ガス供給口１１２、最外に第二搬送ガス供給口とした。各開口面積は、ＩＩＩ族元素供給口１１８は、半径２５ｍｍの６２５ｍｍ２とし、被酸化性ガス供給口１１３は、半径３５ｍｍでありＩＩＩ族元素供給口１１８の面積を除いた６００ｍｍ２とし、窒素元素含有ガス供給口１１２は、半径４５ｍｍでありＩＩＩ族元素供給口１１８、および被酸化性ガス供給口１１３の面積を除いた８００ｍｍ２とし、第二搬送ガス供給口は、半径５５ｍｍでありＩＩＩ族酸化物ガス供給口１１８、被酸化性ガス供給口１１３、および窒素元素含有ガス供給口１１２の面積を除いた１０００ｍｍ２とした。
【００３８】
種基板１１６にＧａＮ単結晶基板を使用し、種基板１１６の直径を１１０ｍｍ、基板サセプタ１１７の直径を１１５ｍｍとした。第２ヒータ１１５にはカーボンヒータを用いた。第２ヒータ１１５を１２００℃とした。
【００３９】
（比較例１）
前記Ｉｎガスの供給を無くし、それ以外は実施例１と同様の条件で結晶成長を行った。
実施例１と比較例１との評価項目として、ＧａＮ結晶の成長速度と酸素濃度の評価を行った。ＧａＮ結晶の成長速度に関しては、育成前後の種基板の重量変化から見積もり、酸素濃度に関しては二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により見積もった。その結果を表１に示す。表１に示すとおり、実施例１では、比較例１より、酸素濃度が低減していることを確認できた。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によるＩＩＩ族窒化物結晶製造方法および製造装置を用いれば、高品質なＩＩＩ族窒化物結晶を得ることができ、ＬＥＤやレーザー等の光デバイス、トランジスタやダイオード等のパワーデバイスの高性能化に有利である。
【符号の説明】
【００４３】
１００    原料チャンバ
１０１    原料反応室
１０２    第１搬送ガス供給口
１０３    反応性ガス供給管
１０４    原料ボート
１０５    出発Ｇａ源
１０６    第１ヒータ
１０７    ＩＩＩ族酸化物ガス排出口
１０８    ＩＩＩ族酸化物ガス及び搬送ガス排出口
１０９    接続管
１１０    第３ヒータ
１１１    育成チャンバ
１１２    窒素元素含有ガス供給口
１１３    被酸化性ガス供給口
１１４    第２搬送ガス供給口
１１５    第２ヒータ
１１６    種基板
１１７    基板サセプタ
１１８    ＩＩＩ族酸化物ガス及び搬送ガス供給口
１１９    排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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