Iii族氮化物晶体的制造装置及制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及III族氮化物晶体的制造装置及制造方法。
【背景技术】
[0002] 作为III族氮化物晶体的制造装置，可以考虑以III族氧化物作为原料的制造方 法（例如专利文献1)。
[0003] 对该制造方法的反应体系进行说明。加热Ga203，在该状态下，导入氢气。被导入 的氢气与Ga203反应，生成Ga20气体（下述式（I))。使所生成的Ga20气体与氨气反应，在 种基板上生成GaN晶体（下述式（II))。
[0004] Ga203+2H2- Ga 2〇+2H20 (I)
[0005] Ga20+2NH3-2GaN+H 20+2H2 (II)
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2009 - 234800号公报
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的问题
[0010] 然而，在上述以往的方法中，在种基板以外的场所中也发生式（II)的反应，有GaN 晶体析出的情况。特别是，在气体的流路的上游侧析出的晶体有时随气体的流动而移动并 附着于种基板上，成为导致所生成的GaN晶体的品质降低的原因。
[0011] 因而，本公开的目的在于，提供可以生成高品质的晶体的III族氮化物晶体的制 造装置及制造方法。
[0012] 用于解决问题的方法
[0013] 为了达成上述目的，本公开的III族氮化物晶体的制造装置的特征在于，具备：
[0014]腔室；
[0015]向所述腔室内供给含氮元素气体的含氮元素气体供给口；
[0016] 将III族元素的化合物气体向所述腔室内供给以使其与所述含氮元素气体混合 的化合物气体供给口；
[0017] 将混合后的所述化合物气体和所述含氮元素气体向所述腔室外排出的排出口；
[0018] 用于在所述化合物气体与所述含氮元素气体的混合点的下游侧、并且在所述排出 口的上游侧保持种基板的支持物；
[0019] 加热所述种基板的第一加热器；
[0020] 对从所述混合点到所述种基板的空间以比所述第一加热器高的温度进行加热的 第二加热器。
[0021] 另外，为了达成上述目的，本公开的制造方法的特征在于，使用本公开的III族氮 化物晶体的制造装置。
[0022] 发明效果
[0023] 利用本公开的III族氮化物晶体的制造装置及制造方法，可以制造高品质的晶 体。
【附图说明】
[0024] 图1是本实施方式的制造装置的示意性剖面图。
[0025] 图2是本实施方式的制造装置的另一个示意性剖面图。
[0026] 图3是本实施方式的制造装置的变形例的示意图。
[0027] 图4是本实施方式的制造装置的另一个变形例的示意图。
【具体实施方式】
[0028] 本公开的第一方式的III族氮化物晶体的制造装置具备：
[0029]腔室、
[0030]向所述腔室内供给含氮元素气体的含氮元素气体供给口、
[0031] 将III族元素的化合物气体向所述腔室内供给以使其与所述含氮元素气体混合 的化合物气体供给口、
[0032] 将混合后的所述化合物气体和所述含氮元素气体向所述腔室外排出的排出口、
[0033] 用于在所述化合物气体与所述含氮元素气体的混合点的下游侧、并且在所述排出 口的上游侧保持种基板的支持物、
[0034] 加热所述种基板的第一加热器、和
[0035] 对从所述混合点到所述种基板的空间以比所述第一加热器高的温度进行加热的 第二加热器。
[0036] 第二方式的III族氮化物晶体的制造装置也可以在上述第一方式中，具备包围所 述种基板及所述支持物的环，
[0037] 所述第二加热器将所述环加热。
[0038] 第三方式的III族氮化物晶体的制造装置也可以在上述第二方式中，在所述支持 物与所述环之间具备空气层。
[0039] 第四方式的III族氮化物晶体的制造装置也可以在上述第一方式到第三方式的 任意一个方式中，所述第二加热器以所述化合物气体与所述含氮元素气体的反应物不会析 出的温度进行加热，
[0040] 所述第一加热器以所述化合物气体与所述含氮元素气体的反应物析出的温度进 行加热。
[0041] 第五方式的III族氮化物晶体的制造装置也可以在上述第一方式到第四方式的 任意一个方式中，从所述混合点到所述种基板的距离为40mm以上且为50mm以下。
[0042] 第六方式的III族氮化物晶体的制造装置也可以在上述第一方式到第五方式的 任意一个方式中，所述第一加热器与所述第二加热器的温度差为50°C以上且为100°C以 下。
[0043] 第七方式的III族氮化物晶体的制造方法使用上述第一方式到第六方式的III族 氮化物晶体的制造装置制造III族氮化物晶体。
[0044] 第八方式的III族氮化物晶体的制造方法也可以在上述第七方式中，所述化合物 气体为所述III族元素的氧化物气体。
[0045] 第九方式的III族氮化物晶体的制造方法也可以在上述第八方式中，所述化合物 气体通过将含有所述III族元素的物质氧化或还原而生成。
[0046] 以下，在参照附图的同时，对本公开的实施方式的III族氮化物晶体的制造装置 及III族氮化物晶体的制造方法进行详细说明。而且，对于图中实质上相同的构件使用相 同的符号。
[0047](实施方式）
[0048] 图1中，表示出本实施方式的III族氮化物晶体的制造装置的示意性剖面图。同 图中，为了容易理解，各构成构件的大小、比率等与实际不同。本制造装置在腔室101内配 置有作为ΠΙ族氧化物的还原物气体供给口发挥作用的石英管115。石英管115的右侧被 固定于腔室101的内壁，从还原性气体导入管111导入还原性气体。另外，在石英管115的 内部具有III族氧化物原料载放部105。对于III族氧化物原料的形状，为了促进反应，优 选与通过的还原性气体的接触面积大的形状。此处作为III族氧化物原料例如使用纯度4N 以上的Ga203的粉末。
[0049] 作为还原性气体，有一氧化碳气体、甲烧气体、乙烧气体等经系气体、氢气、硫化氢 气体、或二氧化硫气体。此处，还原性气体采用氢气。另外，虽然气体优选被加热后向腔室 101内供给，然而也可以是常温。气体的流量根据种基板102的尺寸而变更。此外，在石英 管115的周围设有原料加热机构104,在该石英管115内进行上述的反应式（I)的反应。由 此，从石英管115将III族氧化物的还原物气体向腔室101内供给。即，石英管115的头端 部115a作为向腔室101内供给III族氧化物的还原物气体的还原物气体供给口发挥作用。
[0050] 另一方面，在腔室101内，在支持物109处载放有种基板102。支持物109也可以 具备基板旋转机构。如果使种基板102以10~lOOrpm的转速旋转，则可以提高所生长的 晶体的平坦性。
[0051] 在腔室101的外部，配置有加热种基板102的基板加热加热器112 (第一加热器）、 以及将种基板102的上游侧的空间、或者以包围种基板102及支持物109的方式配置的环 116加热的基板上游部加热加热器113 (第二加热器）。
[0052] 基板上游部加热加热器113将从头端部115a到环116的范围的空间加热。含氮 元素气体被从含氮元素气体供给口 100导入腔室101内。
[0053] 作为含氮元素气体，有氨气、肼气、烷基胺气体。它们当中，如果考虑安全性、生产 成本，则优选采用氨气。
[0054] 环116被以包围种基板102及支持物109的周围的方式配置，通过将环116维持 在比种基板102高的温度，而具有防止附着物向种基板102的周围的析出的效果。支持物 109及环116的材质例如为导热率高的碳或碳化硅。特别是环116优选使用显示出比支持 物109的材质更高的导热率的材质。或者，作为环116的材质，优选使用蓝宝石等耐热性高 的材质。另外，作为环116,最适合采用环，然而也可以像C状构件那样采用在一部分具有被 开放了的区域的构件。然而，在环116采用C状构件的情况下，从温度控制及气流控制的观 点考虑，最好不使开放区域位于上游侧，而是配置于下游侧。
[0055] 而且，相对于种基板102及支持物109分开地设置环116。即，在支持物109与环 116之间配置空气层116a。利用该空气层116a，可以防止达到高温的环116的温度向种基 板102及支持物109移动，可以将种基板102保持为所需的温度。另外，在支持物109具备 基板旋转机构的情况下，利用空气层116a，抑制支持物109与环116的干扰，可以实现顺畅 的基板旋转。此时，作为空气层116a，优选为0. 5mm以上10mm以下。如果小于0. 5mm，则会 因支持物109与环116的干扰而难以实现顺畅的基板旋转，如果在10mm以上，则种基板102 与环116的距离变大而在中间形成温度低的区