本发明专利技术的氮化铝单晶的制造装置是具备将氮化铝原料和配置成与该氮化铝原料对置的晶种收容于内部的坩埚的氮化铝单晶的制造装置，其中，上述坩埚包含内侧坩埚和外侧坩埚，所述内侧坩埚在内部收纳上述氮化铝原料和上述晶种，并且对上述氮化铝原料的升华气体具有耐腐蚀性，并且由具有比铝的离子半径大的离子半径的金属的单体或其氮化物形成，所述外侧坩埚包覆上述内侧坩埚，且由氮化硼形成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氮化铝(AlN)单晶的制造装置和氮化铝单晶的制造方法以及氮化铝单晶。本申请基于2009年4月M日在日本申请的日本特愿2009-106689号主张优先权， 并将其内容援引于此。
技术介绍
氮化铝系半导体具有即便是在宽隙半导体中也属于非常大的6eV的带隙，作为紫外LED、激光元件的材料被寄予厚望。另外，氮化铝的晶格常数与作为高耐压高频功率器件而被期待的氮化镓(GaN)的晶格常数极其接近，所以氮化铝系半导体作为GaN器件制作用的基板材料也受到很大关注。作为通常的氮化铝单晶的制造方法，可以举出液相生长法(助熔剂法)、升华法 (升华再结晶生长法)、氢化物气相沉积法(气相生长法)等。其中，已知升华法是晶体的生长速度快且能够得到具有数mm以上厚度的大块晶体的方法。该升华法被当成作为下一代功率半导体材料受注目的碳化硅(SiC)的单晶的生长方法广为认知，以应用该技术的形式在进行氮化铝(AlN)单晶的生长的研究开发。在这里，对通常的氮化铝单晶生长中的升华法进行说明。图2表示通常的氮化铝单晶制造装置51的一个例子。在图2中，符号52为坩埚、 符号53为盖体、符号10为晶体生长用炉、符号11为氮化铝原料、符号12为晶种、符号13 为氮化铝单晶、符号15为加热装置、符号16为气体导入部、符号17为气体排出部。坩埚52是利用石墨或碳化钽(TaC)形成的容器。坩埚52中收纳有氮化铝原料 11。坩埚52的上表面载置有盖体53，由该盖体53和坩埚52形成内部空间14。盖体53的下表面粘合有由氮化铝或碳化硅(SiC)形成的晶种12。坩埚52被固定于具备加热装置15的晶体生长用炉10内。晶体生长用炉10的天井部上形成有用于将氮气等导入晶体生长用炉10内的气体导入部16。晶体生长用炉10的底部上形成有用于排出氮气等导入到晶体生长用炉10内的气体或者在晶体生长用炉10内产生的气体的气体排出部17。通过这些气体导入部16和气体排出部17而晶体生长用炉 10的内部被调整为规定的气体压力。在使氮化铝单晶13生长时，通过将氮化铝原料11利用加热装置15加热至约 2000°C来进行升华。由此，在内部空间14产生以氮化铝为组成的升华气体，被移送至晶种 12上。由此，氮化铝单晶13从升华气体向晶种12上再结晶化。此时，为了促进升华气体的移送，将晶种12的温度设定成低于氮化铝原料11的温度。作为通常的氮化铝单晶制造方法中的升华法，已知非专利文献1、非专利文献2中记载的那样的方法。在这些方法中，作为收纳氮化铝原料的坩埚可以使用TaC坩埚、钨坩埚、氮化硼(BN)坩埚、石墨坩埚、将坩埚内部用氮化物覆盖的石墨坩埚等。在氮化铝单晶的制造中使用高频加热炉的情况下，通常，作为加热炉的发热体利用石墨坩埚。此时，将用于收纳原料的坩埚设置在石墨坩埚内来进行氮化铝单晶的制造。从加热的氮化铝原料生成的升华气体的腐蚀性强。特别是，从加热至1900°C以上的氮化铝原料生成的升华气体随着加热温度的上升，其腐蚀性变格外强。TaC坩埚被认为是对氮化铝升华气体的耐腐蚀性最高的坩埚之一，可以在2000°C以上的条件下进行晶体生长。另一方面，产业上，在大块晶体生长中希望ΙΟΟμπι/h以上的晶体生长速度。在利用升华法的氮化铝单晶的生长中，为了得到ΙΟΟμπι/h以上的生长速度，需要使晶种的温度为 2000°C以上。因此，TaC坩埚是适合大块晶体生长的少数坩埚之一，使用该TaC坩埚的情况下，可以得到具有数mm以上的厚度的氮化铝大块晶体。现有技术文献非专利文献非专利文献1 :E. N. Mokhov et al. , Journal of Crystal Growth 281(2005)93非专利文献 2 :C. Hartmann et al. , Journal of CrystalGrowth 310(2008)930
技术实现思路
在升华法这样的利用了坩埚的晶体生长中，从构成坩埚的材料(以下有时称为坩埚材料)产生的杂质混入生长晶体的污染时常发生。已知利用使用了 TaC坩埚的升华法的氮化铝单晶的生长的情况下，氮化铝单晶中存在数百PPm左右的碳(参照非专利文献1)。 如此，使用由含碳的化合物(碳化物)构成的坩埚进行氮化铝单晶的生长时，存在碳在不经意间混入晶体中的危险。这样的碳的混入有可能引起以下的现象从而成为重大的问题。(a)碳作为碳簇进入晶体内时，各个碳簇成为核而进行晶体生长，诱发多晶体化。(b)混入晶体中的碳将成为影响导电率的载子的生成原因，从而导致与所需的载子浓度不同的浓度。(c)混入晶体中的碳在周围生成晶格缺陷，招致晶体品质的劣化。实际上，在使用上述TaC坩埚的晶体生长中得到的氮化铝单晶，在X射线衍射摇摆曲线中的(0002)反射的半高全宽(FWHM)为lOOarcsec以上，其结晶性不能说是良好。即使在使用钨等非碳化物系材料的坩埚的情况下也可能存在碳混入氮化铝单晶的情况。例如，作为加热器的石墨材料被配置在坩埚周边的情况下，在实施晶体生长的 2000°C以上的环境中，该坩埚材料和从加热器游离的碳进行反应，在晶体生长中该非碳化物系坩埚材料变质成碳化物。其结果，也如同使用TaC坩埚的晶体生长，存在碳混入氮化铝单晶中的危险。另一方面，从产业上的观点考虑，由于需要ΙΟΟμπι/h以上的晶体生长速度，所以需要使晶种处于2000°C以上的温度。然而，作为能够承受2000°C以上的氮化铝升华气体的腐蚀的坩埚，只报道有TaC坩埚和钨坩埚。本专利技术是鉴于上述情况而进行的，目的在于提供对氮化铝单晶的制造中产生的氮化铝的升华气体具有优异的耐腐蚀性且能够实现ΙΟΟμπι/h以上的氮化铝单晶生长速度的氮化铝单晶的制造装置。(1)本专利技术的氮化铝单晶的制造装置是具备将氮化铝原料和配置成与该氮化铝原料对置的晶种收容于内部的坩埚的氮化铝单晶的制造装置，其中，上述坩埚包含内侧坩埚和外侧坩埚，上述内侧坩埚在内部收纳上述氮化铝原料和上述晶种，并且对上述氮化铝原料的升华气体具有耐腐蚀性，并且由具有比铝的离子半径大的离子半径的金属的单体或其氮化物形成；上述外侧坩埚包覆上述内侧坩埚，且由氮化硼形成。(2)上述(1)所述的氮化铝单晶的制造装置，其中，优选上述金属的离子半径为上述铝的离子半径的1.3倍以上。(3)上述( 所述的氮化铝单晶的制造装置，其中，优选上述金属的离子半径为上述铝的离子半径的1. 37倍 1. 85倍。(4)上述C3)所述的氮化铝单晶的制造装置，其中，优选上述内侧坩埚由钼、钨、 钽、氮化钼、氮化锆、氮化钨、氮化钽中的至少一种形成。(5)上述(1)所述的氮化铝单晶的制造装置，其中，优选上述坩埚还具有包覆上述外侧坩埚的石墨坩埚。(6)本专利技术的氮化铝单晶是利用上述(1)所述的氮化铝单晶的制造装置而得到的氮化铝单晶，其中，上述氮化铝单晶内的碳浓度为IOOppm以下。(7)上述(6)所述的氮化铝单晶，其中，优选上述碳浓度为IOppm以下。(8)本专利技术的氮化铝单晶的制造方法是利用具备坩埚的氮化铝单晶的制造装置， 使氮化铝单晶在晶种上生长的氮化铝单晶的制造方法，其中，上述坩埚包含内侧坩埚和外侧坩埚，上述内侧坩埚在内部收纳氮化铝原料和配置成与该氮化铝原料对置的上述晶种，并且由具有比铝的离子半径大的离子半径的金属的单体或本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：加藤智久，长井一郎，三浦知则，鎌田弘之，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：
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