【特許請求の範囲】
【請求項１】 反応容器内で、少なくともＩＩＩ族金属を含む融液とフラックスと窒素原料とが接する領域から、種結晶を用いてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させることを特徴とする結晶成長方法。
【請求項２】 反応容器内で、少なくともＩＩＩ族金属を含む融液とフラックスと窒素原料からＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長装置において、ＩＩＩ族窒化物の種結晶を保持する種結晶保持手段と、フラックス蒸気圧を制御可能にフラックスを供給するフラックス供給手段と、窒素圧力を制御可能に窒素原料を供給する窒素供給手段とを具備しており、前記種結晶保持手段を移動させることで、種結晶と前記融液と窒素原料が接することができる領域を移動可能となっていることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項３】 請求項２記載の結晶成長装置において、種結晶と融液とフラックスと窒素原料とが接する領域を限定する限定手段がさらに設けられていることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項４】 請求項２記載の結晶成長装置において、前記フラックス供給手段は、III族窒化物の種結晶を保持している周辺からフラックスを供給する機能を有していることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項５】 請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の結晶成長装置において、フラックスとしてＮａが用いられ、前記フラックス供給手段は、フラックスとしてのＮａの蒸気圧を制御する機能を有していることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項６】 請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の結晶成長装置において、反応容器の内壁のうち、前記融液が接する領域が窒化物で形成されていることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項７】 請求項２または請求項３記載の結晶成長装置において、前記種結晶保持手段を融液がある側とは反対側の上方に移動させて種結晶を引き上げ可能となっていることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項８】 請求項２記載の結晶成長装置において、種結晶を融液中に沈ませながら移動させるよう、前記種結晶保持手段を移動可能となっていることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項９】 請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の結晶成長装置において、種結晶は、気液界面と概ね平行な面の一辺が長く、かつ結晶成長初期において、気液界面と概ね平行な面が気液界面に接しているか、もしくは種結晶が融液中に浸っている形状となっていることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項１０】 請求項３記載の結晶成長装置において、前記限定手段は、所定の大きさに制御可能な開口部を有していることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項１１】 請求項２乃至請求項１０のいずれか一項に記載の結晶成長装置を用いてＩＩＩ族窒化物結晶を結晶成長させることを特徴とする結晶成長方法。
【請求項１２】 請求項１記載の結晶成長方法を用いて結晶成長させたＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項１３】
少なくともＩＩＩ族金属を含む融液と窒素原料とを含む反応容器内にフラックスを供給してIII族窒化物結晶を製造するＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１４】
少なくともＩＩＩ族金属を含む融液とフラックスと窒素原料とを含む反応容器内で種結晶を用いてＩＩＩ族窒化物結晶を製造するＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１５】
前記ＩＩＩ族金属は、Ｇａであり、
前記フラックスは、Ｎａである、請求項１４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１６】
前記種結晶を移動させながら前記ＩＩＩ族窒化物結晶を製造する、請求項１４または請求項１５に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１７】
前記種結晶を前記融液から遠ざけながら前記ＩＩＩ族窒化物結晶を製造する、請求項１４または請求項１５に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１８】
前記種結晶を気液界面から遠ざけながら前記ＩＩＩ族窒化物結晶を製造する、請求項１７に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項１９】
前記種結晶以外の核発生を抑制して前記ＩＩＩ族窒化物結晶を製造する、請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２０】
前記窒素原料を前記融液に供給する領域を制限して前記ＩＩＩ族窒化物結晶を製造する、請求項１９に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２１】
前記フラックスを前記融液に供給しながら前記III族窒化物結晶を製造する、請求項１４から請求項２０のいずれか１項に記載のIII族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２２】
前記種結晶は、棒形状からなる、請求項１３から請求項２１のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２３】
前記窒素原料を気液界面から前記融液に供給して前記ＩＩＩ族窒化物結晶を製造する、請求項１３から請求項２２のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の製造方法。
【請求項２４】
種結晶を含むＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項２５】
サイズが前記種結晶よりも大きい、請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項２６】
Ｇａと窒素との比が一定である、請求項２４または請求項２５に記載のＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項２７】
サイズが種結晶よりも大きいＩＩＩ族窒化物結晶基板。
【請求項２８】
Ｇａと窒素との比が一定であるＩＩＩ族窒化物結晶基板。
【請求項２９】
結晶方位が制御されたバルクＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項３０】
少なくともＩＩＩ族金属を含む融液と窒素原料とを含む反応容器と、
前記反応容器内にフラックスを供給する手段とを備える結晶製造装置。
【請求項３１】
少なくともＩＩＩ族金属を含む融液とフラックスと窒素原料とを含む反応容器と、
種結晶が前記融液に接するように、または前記種結晶が前記融液に浸漬するように前記種結晶を保持する保持手段とを備える結晶製造装置。
【請求項３２】
前記種結晶を前記融液から遠ざける手段をさらに備える、請求項３１に記載の結晶製造装置。
【請求項３３】
前記遠ざける手段は、前記種結晶を移動させることにより前記種結晶を前記融液から遠ざける、請求項３２に記載の結晶製造装置。
【請求項３４】
前記遠ざける手段は、前記融液を移動させることにより前記種結晶を前記融液から遠ざける、請求項３２に記載の結晶製造装置。
【請求項３５】
前記種結晶以外の核発生を抑制する手段をさらに備える、請求項３１から請求項３４のいずれか１項に記載の結晶製造装置。
【請求項３６】
前記抑制する手段は、前記窒素原料を前記融液に供給する領域を制限することにより前記核発生を抑制する、請求項３５に記載の結晶製造装置。
【請求項３７】
前記フラックスを前記融液に供給する手段をさらに備える、請求項３１から請求項３６のいずれか１項に記載の結晶製造装置。
【請求項３８】
前記種結晶は、棒形状である、請求項３１から請求項３７のいずれか１項に記載の結晶製造装置。
【請求項３９】
前記反応容器は、
前記フラックスおよび前記窒素原料を保持する第１の反応容器と、
前記第１の反応容器の内部に配置され、前記融液を保持する第２の反応容器とを含む、請求項３１から請求項３８のいずれか１項に記載の結晶製造装置。
【請求項４０】
前記反応容器の前記融液が接する領域は、窒化物からなる、請求項３１から請求項３９のいずれか１項に記載の結晶製造装置。
【請求項４１】
前記窒素原料を気液界面から前記融液へ供給する手段をさらに備える、請求項３１から請求項４０のいずれか１項に記載の結晶製造装置。
[Claims]
1. A method for growing a group III nitride crystal using a seed crystal from a region where a flux containing at least a group III metal, a flux and a nitrogen source are in contact with each other in a reaction vessel. .
2. A seed crystal holding apparatus for holding a group III nitride seed crystal in a crystal growth apparatus for growing a group III nitride crystal from a melt containing at least a group III metal, a flux and a nitrogen source in a reaction vessel. Means, a flux supply means for supplying a flux so that the flux vapor pressure can be controlled, and a nitrogen supply means for supplying a nitrogen raw material so that the nitrogen pressure can be controlled, by moving the seed crystal holding means. A crystal growth apparatus capable of moving a region where the seed crystal, the melt and the nitrogen source can come into contact with each other.
3. The crystal growth apparatus according to claim 2, further comprising a limiting means for limiting an area where the seed crystal, the melt, the flux, and the nitrogen source are in contact with each other.
4. The crystal growth apparatus according to claim 2, wherein said flux supply means has a function of supplying a flux from a periphery holding a group III nitride seed crystal. Crystal growth equipment.
5. The crystal growth apparatus according to claim 2, wherein Na is used as a flux, and said flux supply means has a function of controlling a vapor pressure of Na as a flux. A crystal growth apparatus, comprising:
6. The crystal growth apparatus according to claim 2, wherein a region of the inner wall of the reaction vessel in contact with the melt is formed of nitride. Crystal growth equipment.
7. The crystal growth apparatus according to claim 2, wherein the seed crystal holding means can be moved upward on the side opposite to the side where the melt is located, so that the seed crystal can be pulled up. A crystal growth apparatus characterized by the above-mentioned.
8. The crystal growth apparatus according to claim 2, wherein said seed crystal holding means is movable so as to move the seed crystal while sinking in the melt.
9. The crystal growth apparatus according to claim 2, wherein the seed crystal has a long side substantially parallel to a gas-liquid interface, and has a gas-liquid A crystal growth apparatus characterized in that a plane substantially parallel to the interface is in contact with the gas-liquid interface or a seed crystal is immersed in the melt.
10. The crystal growth apparatus according to claim 3, wherein said limiting means has an opening which can be controlled to a predetermined size.
11. A crystal growth method, wherein a group III nitride crystal is grown using the crystal growth apparatus according to any one of claims 2 to 10.
12. A group III nitride crystal grown using the crystal growth method according to claim 1.
Claim 13
A method for producing a group III nitride crystal, comprising supplying a flux into a reaction vessel containing a melt containing at least a group III metal and a nitrogen source to produce a group III nitride crystal.
14.
A method for producing a group III nitride crystal, wherein a group III nitride crystal is produced using a seed crystal in a reaction vessel containing a melt containing at least a group III metal, a flux and a nitrogen source.
15.
The Group III metal is Ga,
The method for producing a group III nitride crystal according to claim 14, wherein the flux is Na.
16.
The method for producing a group III nitride crystal according to claim 14 or claim 15, wherein the group III nitride crystal is produced while moving the seed crystal.
17.
16. The method for producing a group III nitride crystal according to claim 14, wherein the group III nitride crystal is produced while keeping the seed crystal away from the melt.
18.
The method for producing a group III nitride crystal according to claim 17, wherein the group III nitride crystal is produced while keeping the seed crystal away from a gas-liquid interface.
(19)
The method for producing a group III nitride crystal according to any one of claims 14 to 18, wherein the group III nitride crystal is produced by suppressing nucleation other than the seed crystal.
20.
20. The method for producing a group III nitride crystal according to claim 19, wherein the group III nitride crystal is produced by limiting a region where the nitrogen source is supplied to the melt.
21.
The method for producing a group III nitride crystal according to any one of claims 14 to 20, wherein the group III nitride crystal is produced while supplying the flux to the melt.
22.
22. The method for producing a group III nitride crystal according to claim 13, wherein the seed crystal has a rod shape.
23.
The method for producing a group III nitride crystal according to any one of claims 13 to 22, wherein the nitrogen source is supplied to the melt from a gas-liquid interface to produce the group III nitride crystal.
24.
Group III nitride crystals including seed crystals.
25.
25. The group III nitride crystal according to claim 24, wherein the size is larger than the seed crystal.
26.
26. The group III nitride crystal according to claim 24, wherein the ratio of Ga to nitrogen is constant.
27.
A group III nitride crystal substrate having a size larger than a seed crystal.
28.
A group III nitride crystal substrate having a constant ratio of Ga to nitrogen.
29.
A bulk group III nitride crystal having a controlled crystal orientation.
30.
A reaction vessel containing at least a melt containing a Group III metal and a nitrogen raw material;
Means for supplying a flux into the reaction vessel.
31.
A reaction vessel containing a melt containing at least a Group III metal, a flux, and a nitrogen source;
A crystal manufacturing apparatus comprising: holding means for holding the seed crystal such that the seed crystal is in contact with the melt or the seed crystal is immersed in the melt.
32.
The crystal manufacturing apparatus according to claim 31, further comprising a unit that keeps the seed crystal away from the melt.
33.
33. The crystal manufacturing apparatus according to claim 32, wherein the means for moving away moves the seed crystal away from the melt by moving the seed crystal.
34.
33. The crystal manufacturing apparatus according to claim 32, wherein the separating means moves the seed crystal away from the melt by moving the melt.
35.
The crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 31 to 34, further comprising means for suppressing generation of nuclei other than the seed crystal.
36.
36. The crystal manufacturing apparatus according to claim 35, wherein the suppressing unit suppresses the nucleation by restricting a region where the nitrogen source is supplied to the melt.
37.
37. The crystal manufacturing apparatus according to claim 31, further comprising a unit configured to supply the flux to the melt.
38.
The crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 31 to 37, wherein the seed crystal has a rod shape.
39.
The reaction vessel,
A first reaction vessel holding the flux and the nitrogen source,
The crystal production apparatus according to any one of claims 31 to 38, further comprising: a second reaction container disposed inside the first reaction container and holding the melt.
40.
The crystal production apparatus according to any one of claims 31 to 39, wherein a region of the reaction vessel in contact with the melt is made of a nitride.
41.
The crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 31 to 40, further comprising a unit configured to supply the nitrogen source from the gas-liquid interface to the melt.