Iii族氮化物晶體的制造方法及制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及III族氮化物晶體的制造方法及制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] III族氮化物晶體被用于功率半導(dǎo)體領(lǐng)域等的異質(zhì)結(jié)高速電子器件或LED、激光 領(lǐng)域等的光電子器件中。作為III族氮化物晶體的制造方法，可以考慮以III族氧化物作 為原料的氧化物氣相生長法（例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 該氧化物氣相生長法的反應(yīng)體系如下所示。加熱Ga203，在該狀態(tài)下，導(dǎo)入氫氣。被 導(dǎo)入的氫氣（?)與Ga203反應(yīng)，生成Ga20氣體（下述式（I))。此后，導(dǎo)入氨氣，使之與所生 成的Ga20氣體反應(yīng)，在種基板上生成GaN晶體（下述式（II))。
[0004] Ga203+2H2-Ga2〇+2H20 (I)
[0005] Ga20+2NH3-2GaN+H20+2H2 (II)
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009 - 234800號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的問題
[0010] 然而，以往，氨氣之類的含氮元素氣體在導(dǎo)入過程中有發(fā)生熱分解的情況。于是， 在反應(yīng)式（II)中，就會因熱分解而產(chǎn)生作為含氮元素氣體的氨氣的不足，作為III族氮化 物晶體的GaN的生成量減少，從而會有生產(chǎn)率降低的問題。
[0011] 因而，本公開的目的在于，提供可以提高生產(chǎn)率的III族氮化物晶體的制造方法 及制造裝置。
[0012] 用于解決問題的方法
[0013] 為了達(dá)成上述目的，本公開的III族氮化物晶體制造裝置具備：
[0014]腔室、
[0015] 用于向所述腔室內(nèi)導(dǎo)入含氮元素氣體的含氮元素氣體導(dǎo)入管、
[0016] 用于保持III族元素的氧化物或金屬的保持部、
[0017] 加熱所述保持部的第一加熱器、
[0018] 向所述III族元素的所述氧化物或所述金屬供給反應(yīng)性氣體的反應(yīng)性氣體導(dǎo)入 管、
[0019] 將利用所述反應(yīng)性氣體反應(yīng)而得的所述III族元素的化合物氣體向所述腔室內(nèi) 供給的化合物氣體供給口、
[0020] 將所述化合物氣體和所述含氮元素氣體向所述腔室外排出的排出口、以及
[0021] 加熱所述腔室內(nèi)的種基板的第二加熱器，
[0022] 所述保持部與所述第一加熱器的距離比所述含氮元素氣體導(dǎo)入管與所述第一加 熱器的距離近。
[0023] 另外，本公開的III族氮化物晶體的制造方法具有：
[0024] 使III族元素的氧化物或金屬在加熱氣氛下反應(yīng)，生成所述III族元素的化合物 氣體的工序；
[0025] 將比所述化合物氣體溫度低的含氮元素氣體與所述化合物氣體混合的工序；以及
[0026] 使混合了的所述含氮元素氣體與所述化合物氣體反應(yīng)，生成III族氮化物晶體的 工序。
[0027] 發(fā)明效果
[0028] 如上所述，本公開的III族氮化物晶體制造裝置及方法通過使氣體溫度低溫化而 抑制熱分解量，可以在種基板上游的氣體混合區(qū)域中不產(chǎn)生含氮元素氣體不足，其結(jié)果是， 可以提尚III族氣化物晶體的生廣率。
【附圖說明】
[0029] 圖1是表示實施方式1的III族氮化物晶體制造裝置的構(gòu)成的一例的圖。
[0030] 圖2是剪切圖1的III族氮化物晶體制造裝置的腔室的上部而從上面看到的平面 透視圖。
[0031] 圖3是表示變形例1的III族氮化物晶體制造裝置的構(gòu)成的一例的圖。
[0032] 圖4是表示變形例2的III族氮化物晶體制造裝置的構(gòu)成的一例的圖。
[0033] 圖5是表示變形例3的III族氮化物晶體制造裝置的構(gòu)成的一例的圖。
【具體實施方式】
[0034] 本公開的第一方式的III族氮化物晶體制造裝置具備：
[0035]腔室、
[0036] 用于向所述腔室內(nèi)導(dǎo)入含氮元素氣體的含氮元素氣體導(dǎo)入管、
[0037] 用于保持III族元素的氧化物或金屬的保持部、
[0038] 加熱所述保持部的第一加熱器、
[0039] 向所述III族元素的所述氧化物或所述金屬供給反應(yīng)性氣體的反應(yīng)性氣體導(dǎo)入 管、
[0040] 將利用所述反應(yīng)性氣體反應(yīng)而得的所述III族元素的化合物氣體向所述腔室內(nèi) 供給的化合物氣體供給口、
[0041] 將所述化合物氣體和所述含氮元素氣體向所述腔室外排出的排出口、以及
[0042] 加熱所述腔室內(nèi)的種基板的第二加熱器，
[0043] 所述保持部與所述第一加熱器的距離比所述含氮元素氣體導(dǎo)入管與所述第一加 熱器的距離近。
[0044] 第二方式的III族氮化物晶體制造裝置也可以在上述第一方式中，所述含氮元素 氣體導(dǎo)入管由絕熱材料覆蓋。
[0045] 第三方式的III族氮化物晶體制造裝置也可以在上述第一或第二方式中，在所述 含氮元素氣體導(dǎo)入管與所述保持部之間，具備不活潑氣體導(dǎo)入管。
[0046] 第四方式的III族氮化物晶體制造方法具有：使III族元素的氧化物或金屬在加 熱氣氛下反應(yīng)，生成所述III族元素的化合物氣體的工序、
[0047] 將比所述化合物氣體溫度低的含氮元素氣體與所述III族氧化物的還原物氣體 混合的工序、以及
[0048] 使混合了的所述含氮元素氣體與所述III族氧化物的還原物氣體反應(yīng)，生成III 族氮化物晶體的工序。
[0049] 第五方式的III族氮化物晶體制造方法也可以在上述第四方式中，實施利用比所 述化合物氣體溫度低、并且比所述含氮元素氣體溫度高的不活潑氣體，將所述化合物氣體 和所述含氮元素氣體移送后，進(jìn)行所述混合的工序。
[0050] 第六方式的III族氮化物晶體制造方法也可以在上述第四或第五方式中，所述化 合物氣體與所述含氮元素氣體的溫度差為150°C以下。
[0051] 第七方式的III族氮化物晶體制造方法也可以在上述第四到第六的任意一個方 式中，所述化合物氣體為Ga20,含氮元素氣體為氨氣。
[0052] 第八方式的III族氮化物晶體制造方法也可以在上述第四到第六的任意一個方 式中，所述化合物氣體是使所述III族元素的金屬與氧化劑反應(yīng)而生成。
[0053] 以下，在參照附圖的同時，對本公開的實施方式的III族氮化物晶體的制造裝置 及III族氮化物晶體的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。而且，對于圖中實質(zhì)上相同的構(gòu)件使用相 同的符號。
[0054](實施方式1)
[0055] 圖1是表示實施方式1的III族氮化物晶體制造裝置的構(gòu)成的一例的圖。而且， 圖1中，各構(gòu)成構(gòu)件的大小、比率等有時與實際不同。實施方式1的ΠΙ族氮化物晶體制造 裝置具備：腔室101、用于向腔室101內(nèi)導(dǎo)入含氮元素氣體的含氮元素氣體導(dǎo)入管100、用于 保持III族氧化物的作為保持部的III族氧化物原料載放部105、加熱III族氧化物原料載 放部105的作為第一加熱器的原料加熱機構(gòu)104、向III族氧化物供給還原性氣體的還原 性氣體導(dǎo)入管111、將利用還原性氣體還原了的所述III族氧化物的還原物氣體向腔室101 內(nèi)供給的作為還原物氣體供給口發(fā)揮作用的石英管115、將III族氧化物的還原物氣體和 含氮元素氣體向腔室101外排出的作為排出口發(fā)揮作用的排氣口 108、和加熱腔室101內(nèi)的 種基板102的作為第二加熱器的基板加熱加熱器112。
[0056] 該III族氮化物晶體制造裝置中，III族氧化物原料載放部105位于含氮元素氣 體導(dǎo)入