JP2002326898A - Method of crystal growth of group iii nitride and equipment for crystal growth of group iii nitride - Google Patents

Method of crystal growth of group iii nitride and equipment for crystal growth of group iii nitride

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JP2002326898A
JP2002326898A JP2001134171A JP2001134171A JP2002326898A JP 2002326898 A JP2002326898 A JP 2002326898A JP 2001134171 A JP2001134171 A JP 2001134171A JP 2001134171 A JP2001134171 A JP 2001134171A JP 2002326898 A JP2002326898 A JP 2002326898A
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group iii
iii nitride
nitride crystal
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of crystal growth of group III nitride and equipment for crystal growth of group III nitride capable of crystal growing a group III nitride having a preferable size for practically manufacturing a device such as a light emitting diode of high performance, or an LD, with low cost and high performance. SOLUTION: A mixed molten liquid vessel 102 is filled with a mixed melt 103 which is composed of Ga as group III metal, and Na as alkali metal, wherein, pulity of Na is 99%, purity of Ga is 99.9999%, and purity of nitrogen gas is 99.999%, in the case of the material of vessel for mixed melt is sintered BN, solid matter 110 is formed in a shape having holes 111. Through the holes 111 the nitrogen gas is dissolved into the mixed melt 103, thereby the single crystal of GaN 109 as a group III nitride can be grown in the mixed melt 103.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用青紫
色光源,紫外光源(LDやLED),電子写真用青紫色
光源、III族窒化物電子デバイス,LED照明機器など
に利用可能なIII族窒化物結晶成長方法およびIII族窒化
物結晶成長装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blue-violet light source for an optical disk, an ultraviolet light source (LD or LED), a blue-violet light source for electrophotography, a group III nitride electronic device, a group III nitride usable for LED lighting equipment, and the like. The present invention relates to a nitride crystal growth method and a group III nitride crystal growth apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、紫〜青〜緑色光源として用いられ
ているInGaAlN系(III族窒化物)デバイスは、
その殆どがサファイア基板あるいはSiC基板上に、M
O−CVD法(有機金属化学気相成長法)やMBE法
(分子線結晶成長法)等を用いた結晶成長により作製さ
れている。サファイアやSiCを基板として用いる場合
には、III族窒化物との熱膨張係数差や格子定数差が大
きいことに起因する結晶欠陥が多くなる。このために、
デバイス特性が悪く、例えば発光デバイスの寿命を長く
することが困難であったり、動作電力が大きくなったり
するという問題がある。
2. Description of the Related Art InGaAlN-based (group III nitride) devices currently used as violet-blue-green light sources are:
Most of them are on a sapphire or SiC substrate.
It is manufactured by crystal growth using O-CVD (metal organic chemical vapor deposition), MBE (molecular beam crystal growth), or the like. When sapphire or SiC is used as a substrate, crystal defects due to a large difference in thermal expansion coefficient and lattice constant from group III nitrides increase. For this,
There are problems that the device characteristics are poor, for example, it is difficult to extend the life of the light emitting device, and the operating power is increased.

【0003】更に、サファイア基板の場合には絶縁性で
あるために、従来の発光デバイスのように基板側からの
電極取り出しが不可能であり、結晶成長したIII族窒化
物半導体表面側からの電極取り出しが必要となる。その
結果、デバイス面積が大きくなり、高コストにつながる
という問題がある。また、サファイア基板上に作製した
III族窒化物半導体デバイスは、劈開によるチップ分離
が困難であり、レーザダイオード(LD)で必要とされ
る共振器端面を劈開で得ることが容易ではない。このた
め、現在はドライエッチングによる共振器端面形成や、
あるいはサファイア基板を100μm以下の厚さまで研
磨した後に、劈開に近い形での共振器端面形成を行って
いるが、この場合にも、従来のLDのような共振器端面
とチップ分離を単一工程で容易に行うことが不可能であ
り、工程の複雑化ひいてはコスト高につながる。
Further, in the case of a sapphire substrate, since it is insulative, it is impossible to take out an electrode from the substrate side as in a conventional light emitting device. They need to be removed. As a result, there is a problem in that the device area increases and the cost increases. It was also fabricated on a sapphire substrate
In the group III nitride semiconductor device, it is difficult to separate a chip by cleavage, and it is not easy to obtain a cavity facet required for a laser diode (LD) by cleavage. For this reason, at present, cavity end face formation by dry etching,
Alternatively, after the sapphire substrate is polished to a thickness of 100 μm or less, the resonator end face is formed in a form close to cleavage. In this case as well, the resonator end face such as a conventional LD is separated from the chip by a single process. It is not possible to easily perform the process, which leads to an increase in the complexity of the process and an increase in cost.

【0004】これらの問題を解決するために、サファイ
ア基板上にIII族窒化物半導体膜を選択横方向成長やそ
の他の工夫を行うことで、結晶欠陥を低減させることが
提案されている。
In order to solve these problems, it has been proposed to reduce the crystal defects by selectively growing a group III nitride semiconductor film on a sapphire substrate in a lateral direction or by taking other measures.

【0005】例えば文献「Japanese Journal of Applie
d Physics Vol.36(1997) Part 2, No.12A, L1568-157
1」(以下、第1の従来技術という)には、図10に示
すようなレーザダイオード(LD)が示されている。図
10のレーザダイオードは、MO−VPE(有機金属気
相成長)装置にてサファイア基板1上にGaN低温バッ
ファ層2とGaN層3を順次成長した後に、選択成長用
のSiO2マスク4を形成する。このSiO2マスク4
は、別のCVD(化学気相堆積)装置にて、SiO2
を堆積した後に、フォトリソグラフィ,エッチング工程
を経て形成される。次に、このSiO2マスク4上に再
度、MO−VPE装置にて20μmの厚さのGaN膜
3’を成長することで、横方向にGaNが選択成長し、
選択横方向成長を行わない場合に比較して結晶欠陥を低
減させている。更に、その上層に形成されている変調ド
ープ歪み超格子層(MD−SLS)5を導入すること
で、活性層6へ結晶欠陥が延びることを防いでいる。こ
の結果、選択横方向成長及び変調ドープ歪み超格子層を
用いない場合に比較して、デバイス寿命を長くすること
が可能となる。
[0005] For example, the document "Japanese Journal of Applie"
d Physics Vol.36 (1997) Part 2, No.12A, L1568-157
"1" (hereinafter referred to as a first conventional technique) shows a laser diode (LD) as shown in FIG. In the laser diode of FIG. 10, a GaN low-temperature buffer layer 2 and a GaN layer 3 are sequentially grown on a sapphire substrate 1 by an MO-VPE (metal organic chemical vapor deposition) apparatus, and then a SiO 2 mask 4 for selective growth is formed. I do. This SiO 2 mask 4
Is formed through a photolithography and etching process after depositing a SiO 2 film with another CVD (chemical vapor deposition) apparatus. Next, a GaN film 3 ′ having a thickness of 20 μm is grown on the SiO 2 mask 4 again by the MO-VPE apparatus, whereby GaN is selectively grown in the lateral direction.
Crystal defects are reduced as compared with the case where selective lateral growth is not performed. Further, by introducing a modulation-doped strained superlattice layer (MD-SLS) 5 formed thereon, it is possible to prevent crystal defects from extending to the active layer 6. As a result, the device lifetime can be extended as compared with the case where the selective lateral growth and the modulation-doped strained superlattice layer are not used.

【0006】この第1の従来技術の場合には、サファイ
ア基板上にGaN膜を選択横方向成長しない場合に比べ
て、結晶欠陥を低減させることが可能となるが、サファ
イア基板を用いることによる、絶縁性と劈開に関する前
述の問題は依然として残っている。更には、SiO2
スク形成工程を挟んで、MO−VPE装置による結晶成
長が2回必要となり、工程が複雑化するという問題が新
たに生じる。
In the case of the first prior art, it is possible to reduce crystal defects as compared with a case where a GaN film is not selectively grown in a lateral direction on a sapphire substrate. The aforementioned problems with insulation and cleavage remain. Further, the crystal growth by the MO-VPE apparatus is required twice with the SiO 2 mask forming step interposed therebetween, which causes a new problem that the process becomes complicated.

【0007】また、別の方法として、例えば文献「Appl
ied Physics Letters, Vol.73, No.6, p.832-834(199
8)」(以下、第2の従来技術という)には、GaN厚膜
基板を応用することが提案されている。この第2の従来
技術では、前述の第1の従来技術での20μmの選択横
方向成長後に、H−VPE(ハイドライド気相成長)装
置にて200μmのGaN厚膜を成長し、その後に、こ
の厚膜成長したGaN膜を150μmの厚さになるよう
に、サファイア基板側から研磨することにより、GaN
基板を作製する。このGaN基板上に、MO−VPE装
置を用いて、LDデバイスとして必要な結晶成長を順次
行ない、LDデバイスを作製することで、結晶欠陥を低
減させることが可能になるとともに、サファイア基板を
用いることによる絶縁性と劈開に関する前述の問題点を
解決することが可能となる。なお、この第2の従来技術
と同様のものとして、特開平11−4048号が提案さ
れており、図11には特開平11−4048号の半導体
レーザが示されている。
As another method, for example, the document “Appl
ied Physics Letters, Vol. 73, No. 6, p. 832-834 (199
8) "(hereinafter referred to as a second prior art) proposes applying a GaN thick film substrate. In the second prior art, after the selective lateral growth of 20 μm in the above first prior art, a 200 μm thick GaN film is grown by an H-VPE (hydride vapor phase epitaxy) apparatus. By polishing the GaN film grown as a thick film from the sapphire substrate side to a thickness of 150 μm,
Make a substrate. On this GaN substrate, MO-VPE equipment is used to sequentially grow crystals necessary for an LD device, and by manufacturing an LD device, it is possible to reduce crystal defects and use a sapphire substrate. It is possible to solve the above-mentioned problems relating to the insulating property and the cleavage by the method. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-4048 has been proposed as a device similar to the second prior art, and FIG. 11 shows a semiconductor laser disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-4048.

【0008】しかしながら、この第2の従来技術は、第
1の従来技術よりも更に工程が複雑になっており、より
一層のコスト高になる。また、この第2の従来技術の方
法で200μm程度の厚さのGaN厚膜を成長する場合
には、基板であるサファイアとの格子定数差及び熱膨張
係数差に伴う応力が大きくなり、基板の反りやクラック
が生じるという問題が新たに発生する。
However, the second prior art has a more complicated process than the first prior art, resulting in a further increase in cost. Further, when a GaN thick film having a thickness of about 200 μm is grown by the method of the second prior art, stress due to a difference in lattice constant and a difference in thermal expansion coefficient from sapphire as a substrate increases, and the A new problem that warpage and cracks occur.

【0009】この問題を回避するために、特開平10−
256662号には、厚膜成長する元の基板(サファイ
アとスピネル)の厚さを1mm以上とすることが提案さ
れている。このように、厚さ1mm以上の基板を用いる
ことにより、200μmの厚膜のGaN膜を成長させて
も、基板の反りやクラックを生じさせないようにしてい
る。しかしながら、このように厚い基板は、基板自体の
コストが高く、また研磨に多くの時間を費やす必要があ
り、研磨工程のコストアップにつながる。すなわち、厚
い基板を用いる場合には、薄い基板を用いる場合に比べ
て、コストが高くなる。また、厚い基板を用いる場合に
は、厚膜のGaN膜を成長した後には基板の反りやクラ
ックが生じないが、研磨の工程で応力緩和し、研磨途中
で反りやクラックが発生する。このため、厚い基板を用
いても、容易に、結晶品質の高いGaN基板を大面積化
で作製することはできない。
To avoid this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 256662 proposes that the thickness of a substrate (sapphire and spinel) from which a thick film is to be grown be 1 mm or more. Thus, by using a substrate having a thickness of 1 mm or more, even if a GaN film having a thickness of 200 μm is grown, the substrate is prevented from warping or cracking. However, such a thick substrate requires a high cost of the substrate itself and requires much time for polishing, leading to an increase in the cost of the polishing process. That is, when a thick substrate is used, the cost is higher than when a thin substrate is used. When a thick substrate is used, the substrate does not warp or crack after growing a thick GaN film, but stress is relaxed in the polishing step, and warpage or cracks occur during polishing. For this reason, even if a thick substrate is used, a GaN substrate with high crystal quality cannot be easily manufactured with a large area.

【0010】一方、文献「Journal of Crystal Growth,
Vol.189/190, p.153-158(1998)」(以下、第3の従来
技術という)には、GaNのバルク結晶を成長させ、そ
れをホモエピタキシャル基板として用いることが提案さ
れている。この第3の従来技術は、1400〜1700
℃の高温、及び数10kbarもの超高圧の窒素圧力中
で、液体GaからGaNを結晶成長させる手法となって
いる。この場合には、このバルク成長したGaN基板を
用いて、デバイスに必要なIII族窒化物半導体膜を成長
することが可能となる。従って、第1及び第2の従来技
術のように工程を複雑化させることなく、GaN基板を
提供できる。
On the other hand, the literature "Journal of Crystal Growth,
Vol.189 / 190, pp.153-158 (1998) ”(hereinafter referred to as a third conventional technique) proposes growing a GaN bulk crystal and using it as a homoepitaxial substrate. This third prior art is 1400-1700.
In this method, GaN is crystal-grown from liquid Ga at a high temperature of ° C. and an extremely high nitrogen pressure of several tens of kbar. In this case, a group III nitride semiconductor film required for a device can be grown using the bulk-grown GaN substrate. Therefore, a GaN substrate can be provided without complicating the process unlike the first and second prior arts.

【0011】しかしながら、第3の従来技術では、高
温,高圧中での結晶成長が必要となり、それに耐えうる
反応容器が極めて高価になるという問題がある。加え
て、このような成長方法をもってしても、得られる結晶
の大きさは高々1cm程度であり、デバイスを実用化す
るには小さ過ぎるという問題がある。
However, the third prior art has a problem in that crystal growth at a high temperature and a high pressure is required, and a reaction vessel capable of withstanding the growth is extremely expensive. In addition, even with such a growth method, the size of the obtained crystal is at most about 1 cm, which is too small for practical use of the device.

【0012】この高温,高圧中でのGaN結晶成長の問
題点を解決する手法として、文献「Chemistry of Mater
ials Vol.9 (1997) p.413-416」(以下、第4の従来技
術という)には、Naをフラックスとして用いたGaN
結晶成長方法が提案されている。この方法はアジ化ナト
リウム(NaN3)と金属Gaを原料として、ステンレ
ス製の反応容器(容器内寸法;内径=7.5mm、長さ
=100mm)に窒素雰囲気で封入し、その反応容器を
600〜800℃の温度で24〜100時間保持するこ
とにより、GaN結晶を成長させるものである。この第
4の従来技術の場合には、600〜800℃程度の比較
的低温での結晶成長が可能であり、容器内圧力も高々1
00kg/cm2程度と第3の従来技術に比較して圧力
を低くできる点が特徴である。しかし、この第4の従来
技術の問題点としては、得られる結晶の大きさが1mm
に満たない程度に小さい点である。この程度の大きさで
はデバイスを実用化するには第3の従来技術と同様に小
さすぎる。
As a method for solving the problem of the GaN crystal growth at a high temperature and a high pressure, the literature "Chemistry of Mater
ials Vol. 9 (1997) p. 413-416 ”(hereinafter referred to as“ fourth prior art ”) includes GaN using Na as a flux.
Crystal growth methods have been proposed. In this method, sodium azide (NaN 3 ) and metal Ga are used as raw materials, and the reaction vessel is sealed in a stainless steel reaction vessel (container inner dimensions; inner diameter = 7.5 mm, length = 100 mm) in a nitrogen atmosphere, and the reaction vessel is placed in a reactor. The GaN crystal is grown by maintaining the temperature at 800800 ° C. for 24 to 100 hours. In the case of the fourth prior art, crystal growth can be performed at a relatively low temperature of about 600 to 800 ° C., and the pressure in the vessel is at most 1
A feature is that the pressure can be reduced to about 00 kg / cm 2 as compared with the third conventional technique. However, a problem with the fourth prior art is that the size of the obtained crystal is 1 mm.
It is a point small enough to be less than. Such a size is too small to make the device practical, as in the third prior art.

【0013】また、特開2000−327495号(以
下、第5の従来技術という)には、上述の第4の従来技
術と基板を用いたエピタキシャル法を組み合わせた技術
が提案されている。この第5の従来技術では、予め基板
表面にGaNあるいはAlNを成長させたものを基板と
して用い、この上に第4の従来技術を用いてGaN膜を
エピタキシャル成長させる。しかし、この第5の従来技
術は基本的にエピタキシャル成長であり、第1や第2の
従来技術と同様に結晶欠陥の問題解決には至らない。更
に、予めGaN膜あるいはAlN膜を基板上に成長させ
るため、工程が複雑となり高コストにつながる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-327495 (hereinafter referred to as a fifth conventional technique) proposes a technique in which the above-described fourth conventional technique is combined with an epitaxial method using a substrate. In the fifth prior art, a substrate in which GaN or AlN is previously grown on a substrate surface is used as a substrate, and a GaN film is epitaxially grown thereon using the fourth prior art. However, the fifth prior art is basically epitaxial growth, and does not solve the problem of crystal defects as in the first and second prior arts. Further, since a GaN film or an AlN film is grown on the substrate in advance, the process becomes complicated, leading to a high cost.

【0014】また、最近、特開2000−12900号
及び特開2000−22212号(以下、第6の従来技
術という)には、GaAs基板を用いてGaN厚膜基板
を作製する方法が提案されている。図12,図13に
は、この第6の従来技術によるGaN厚膜基板の作製方
法が示されている。先ず、図12を参照すると、(11
1)GaAs基板60上に第1の従来技術と同様にSi
2膜やSiN膜をマスク61として、GaN膜63を
70μm〜1mmの厚さに選択成長する(図12(1)
〜(3))。この結晶成長はH−VPEにより行う。そ
の後、王水によりGaAs基板60をエッチング,除去
し、GaN自立基板63を作製する(図12(4))。
このGaN自立基板63を元に、更に再度H−VPEに
より、数10mmの厚さのGaN結晶64を気相成長さ
せる(図13(1))。この数10mmの厚さのGaN
結晶64をスライサーによりウェハ状に切り出し、Ga
Nウェハを作製する(図13(2),(3))。
Recently, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2000-12900 and 2000-22212 (hereinafter, referred to as a sixth prior art) propose a method of manufacturing a GaN thick film substrate using a GaAs substrate. I have. 12 and 13 show a method of manufacturing the GaN thick film substrate according to the sixth conventional technique. First, referring to FIG. 12, (11
1) Si on the GaAs substrate 60 as in the first prior art.
Using the O 2 film or SiN film as a mask 61, a GaN film 63 is selectively grown to a thickness of 70 μm to 1 mm (FIG. 12A).
~ (3)). This crystal growth is performed by H-VPE. Thereafter, the GaAs substrate 60 is etched and removed with aqua regia to produce a GaN free-standing substrate 63 (FIG. 12 (4)).
Based on the GaN free-standing substrate 63, a GaN crystal 64 having a thickness of several tens of millimeters is grown again by H-VPE (FIG. 13A). This GaN with a thickness of several tens mm
The crystal 64 is cut into a wafer by a slicer and Ga
An N wafer is manufactured (FIGS. 13 (2) and (3)).

【0015】この第6の従来技術では、GaN自立基板
63が得られ、更に数10mmの厚さのGaN結晶64
を得ることができる。しかしながら、第6の従来技術に
は次のような問題点がある。すなわち、SiN膜やSi
2膜を選択成長用マスクとして用いるため、その作製
工程が複雑になり、コスト高につながる。また、H−V
PEにより数10mmの厚さのGaN結晶を成長させる
際に、反応容器内にも同様の厚さのGaN結晶(単結晶
や多結晶)やアモルファス状のGaNが付着し、このた
め、量産性に問題がある。また、GaAs基板が犠牲基
板として一回の成長毎にエッチング,除去されるため、
コスト高につながる。また、結晶品質に関しても、基本
的にはGaAsという異種基板上の結晶成長からくる、
格子不整、熱膨張係数の違いによる、欠陥密度が高いと
いう問題も残る。
According to the sixth prior art, a GaN free-standing substrate 63 is obtained, and a GaN crystal 64 having a thickness of several tens mm is further provided.
Can be obtained. However, the sixth related art has the following problems. That is, SiN film or SiN film
Since the O 2 film is used as a mask for selective growth, the manufacturing process is complicated, leading to an increase in cost. Also, HV
When a GaN crystal having a thickness of several tens of mm is grown by PE, a GaN crystal (single crystal or polycrystal) and an amorphous GaN having the same thickness adhere to the inside of the reaction vessel. There's a problem. Further, since the GaAs substrate is etched and removed each time of growth as a sacrificial substrate,
This leads to higher costs. Also, regarding the crystal quality, it basically comes from crystal growth on a heterogeneous substrate called GaAs.
There remains a problem that the defect density is high due to lattice irregularities and differences in thermal expansion coefficients.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、第1,第
2,第5あるいは第6の従来技術の問題点である工程を
複雑化させることなく、また、第3の従来技術の問題点
である高価な反応容器を用いることも無く、かつ、第
3,第4の従来技術の問題点である結晶の大きさが小さ
くなることなく、高性能の発光ダイオードやLD等のデ
バイスを作製するために実用的な大きさで、かつ、低コ
スト,高品質のIII族窒化物結晶を成長させることの可
能なIII族窒化物結晶成長方法およびIII族窒化物結晶成
長装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention does not complicate the steps which are the problems of the first, second, fifth or sixth prior art, and has the problem of the third prior art. A high-performance device such as a light-emitting diode or an LD is manufactured without using an expensive reaction vessel and without reducing the size of a crystal which is a problem of the third and fourth prior arts. To provide a group III nitride crystal growth method and a group III nitride crystal growth apparatus capable of growing a low cost, high quality group III nitride crystal with a practical size. And

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、所定の容器内において、ア
ルカリ金属と少なくともIII族金属を含む物質との混合
融液を形成し、該混合融液と少なくとも窒素を含む物質
とから、III族金属と窒素から構成されるIII族窒化物を
結晶成長させるIII族窒化物結晶成長方法であって、混
合融液の表面を混合融液内に窒素が導入可能な状態にし
て、III族窒化物を成長させることを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal is formed in a predetermined container, A group III nitride crystal growth method for growing a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen, wherein the surface of the mixed melt is mixed. The method is characterized in that a group III nitride is grown in a state in which nitrogen can be introduced.

【0018】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載のIII族窒化物結晶成長方法において、前記アルカリ
金属の純度、および/または、III族金属を含む物質の
純度、および/または、窒素を含む物質の純度は、混合
融液の表面の少なくとも一部が多結晶もしくは非品質の
III族窒化物で覆われない状態となるのに必要な純度と
なっていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the method of growing a group III nitride crystal according to the first aspect, wherein the purity of the alkali metal and / or the purity of the substance containing the group III metal is improved. The purity of the substance containing nitrogen is such that at least a part of the surface of the mixed melt is polycrystalline or non-quality.
It is characterized in that it has a purity required to be not covered with the group III nitride.

【0019】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載のIII族窒化物結晶成長方法におい
て、前記アルカリ金属には、Naが用いられることを特
徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the method of growing a group III nitride crystal according to the first or second aspect, Na is used as the alkali metal.

【0020】また、請求項4記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載のIII族窒化物結晶成長方法におい
て、前記III族金属には、Gaが用いられることを特徴
としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of growing a group III nitride crystal according to the first or second aspect, Ga is used as the group III metal.

【0021】また、請求項5記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載のIII族窒化物結晶成長方法におい
て、少なくとも窒素を含む物質には、窒素ガス,アンモ
ニアガスまたはアジ化ナトリウムが用いられることを特
徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of growing a group III nitride crystal according to the first or second aspect, nitrogen gas, ammonia gas or sodium azide is used as the substance containing at least nitrogen. It is characterized by being able to.

【0022】また、請求項6記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載のIII族窒化物結晶成長方法におい
て、前記所定の容器は、BNで形成されていることを特
徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of growing a group III nitride crystal according to the first or second aspect, the predetermined container is formed of BN.

【0023】また、請求項7記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載のIII族窒化物結晶成長方法におい
て、前記所定の容器は、AlNで形成されていることを
特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of growing a group III nitride crystal according to the first or second aspect, the predetermined container is formed of AlN.

【0024】また、請求項8記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載のIII族窒化物結晶成長方法におい
て、前記所定の容器は、パイロリティックBNで形成さ
れていることを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the method of growing a group III nitride crystal according to the first or second aspect, the predetermined container is formed of pyrolytic BN. .

【0025】また、請求項9記載の発明は、アルカリ金
属と少なくともIII族金属を含む物質との混合融液を保
持する混合融液保持容器と、混合融液保持容器が設置さ
れる反応容器と、前記反応容器内に少なくとも窒素を含
む物質を導入するための窒素導入手段とを少なくとも有
しており、前記混合融液が混合融液保持容器と接する領
域は、不純物が少ない十分な純度を有していることを特
徴としている。
Further, the invention according to claim 9 provides a mixed melt holding container for holding a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal, and a reaction container provided with the mixed melt holding container. At least nitrogen introducing means for introducing at least a nitrogen-containing substance into the reaction vessel, and a region where the mixed melt is in contact with the mixed melt holding vessel has sufficient purity with a small amount of impurities. It is characterized by doing.

【0026】また、請求項10記載の発明は、請求項9
記載のIII族窒化物結晶成長装置において、前記混合融
液保持容器は、パイロリティックBNで形成されている
ことを特徴としている。
The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9
In the above-described group III nitride crystal growth apparatus, the mixed melt holding container is formed of pyrolytic BN.

【0027】また、請求項11記載の発明は、請求項9
記載のIII族窒化物結晶成長装置において、前記混合融
液保持容器の内側には、III族窒化物結晶成長装置によ
って結晶成長されるIII族窒化物と同種のIII族窒化物が
予め塗布されていることを特徴としている。
The invention according to claim 11 is the same as the claim 9.
In the III-nitride crystal growing apparatus according to the above, the same type of III-nitride as the III-nitride crystal grown by the III-nitride crystal growing apparatus is applied in advance to the inside of the mixed melt holding vessel. It is characterized by having.

【0028】また、請求項12記載の発明は、アルカリ
金属と少なくともIII族金属を含む物質との混合融液を
保持する反応容器と、前記反応容器内に少なくとも窒素
を含む物質を導入するための窒素導入手段とを少なくと
も有し、前記反応容器は、容器外壁と、混合融液を実質
的に保持するための容器内壁とにより構成されており、
前記混合融液が前記容器内壁と接する領域は、不純物が
少ない十分な純度を有していることを特徴としている。
The invention according to claim 12 provides a reaction vessel for holding a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal, and a method for introducing a substance containing at least nitrogen into the reaction vessel. At least nitrogen introducing means, the reaction vessel is configured by a vessel outer wall, and a vessel inner wall for substantially holding the mixed melt,
A region where the mixed melt contacts the inner wall of the container is characterized in that it has a sufficient purity with a small amount of impurities.

【0029】また、請求項13記載の発明は、請求項1
2記載のIII族窒化物結晶成長装置において、前記容器
外壁はステンレスで形成されていることを特徴としてい
る。
[0029] Further, the invention according to claim 13 is based on claim 1.
3. The group III nitride crystal growing apparatus according to item 2, wherein the outer wall of the container is formed of stainless steel.

【0030】また、請求項14記載の発明は、請求項1
2記載のIII族窒化物結晶成長装置において、前記容器
内壁はパイロリティックBNで形成されていることを特
徴としている。
The invention according to claim 14 is the first invention.
3. The group III nitride crystal growth apparatus according to item 2, wherein the inner wall of the container is formed of pyrolytic BN.

【0031】また、請求項15記載の発明は、請求項1
2記載のIII族窒化物結晶成長装置において、前記容器
内壁の内側には、III族窒化物結晶成長装置によって結
晶成長されるIII族窒化物と同種のIII族窒化物が予め塗
布されていてことを特徴としている。
The invention according to claim 15 is the first invention.
3. The group III nitride crystal growth apparatus according to item 2, wherein the same type of group III nitride as the group III nitride to be crystal-grown by the group III nitride crystal growth apparatus is applied in advance to the inner wall of the container. It is characterized by.

【0032】また、請求項16記載の発明は、請求項9
または請求項12記載のIII族窒化物結晶成長装置にお
いて、前記アルカリ金属には、Naが用いられることを
特徴としている。
The invention according to claim 16 is the invention according to claim 9
Alternatively, in the group III nitride crystal growth apparatus according to claim 12, Na is used as the alkali metal.

【0033】また、請求項17記載の発明は、請求項9
または請求項12記載のIII族窒化物結晶成長装置にお
いて、前記III族金属には、Gaが用いられることを特
徴としている。
The invention according to claim 17 is based on claim 9.
Alternatively, in the apparatus for growing a group III nitride crystal according to claim 12, Ga is used for the group III metal.

【0034】また、請求項18記載の発明は、請求項9
または請求項12記載のIII族窒化物結晶成長装置にお
いて、少なくとも窒素を含む物質には、窒素ガス,アン
モニアガスまたはアジ化ナトリウムが用いられることを
特徴としている。
The invention according to claim 18 is the invention according to claim 9
Alternatively, in the group III nitride crystal growing apparatus according to the twelfth aspect, the substance containing at least nitrogen is nitrogen gas, ammonia gas or sodium azide.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明に係るIII族窒化物結
晶成長装置の構成例を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a group III nitride crystal growth apparatus according to the present invention.

【0036】図1を参照すると、反応容器101内に
は、アルカリ金属(例えば、Na)と少なくともIII族金
属(例えば、Ga)を含む物質との混合融液を保持する混
合融液保持容器102が設置されている。
Referring to FIG. 1, a mixed melt holding vessel 102 for holding a mixed melt of an alkali metal (for example, Na) and a substance containing at least a Group III metal (for example, Ga) is provided in a reaction vessel 101. Is installed.

【0037】なお、アルカリ金属と少なくともIII族金
属を含む物質は、外部から供給されても良いし、あるい
は、最初から反応容器101内に存在していても良い。
The substance containing the alkali metal and at least the group III metal may be supplied from the outside or may be present in the reaction vessel 101 from the beginning.

【0038】また、反応容器101は、例えばステンレ
スで形成されている。
The reaction vessel 101 is made of, for example, stainless steel.

【0039】また、反応容器101には、反応容器10
1内の空間108に少なくとも窒素を含む物質(例え
ば、窒素ガス,アンモニアガスまたはアジ化ナトリウ
ム)を供給するための窒素供給管104が設けられてい
る。なお、ここで言う窒素とは、窒素分子あるいは窒素
を含む化合物から生成された窒素分子や原子状窒素、お
よび窒素を含む原子団および分子団のことであり、本発
明において、窒素とは、このようなものであるとする。
The reaction vessel 101 includes the reaction vessel 10
A nitrogen supply pipe 104 for supplying a substance containing at least nitrogen (for example, nitrogen gas, ammonia gas, or sodium azide) to the space 108 in 1 is provided. Note that the term nitrogen as used herein refers to a nitrogen molecule or an atomic nitrogen generated from a nitrogen molecule or a compound containing nitrogen, and an atomic group and a molecular group containing nitrogen. Let's say something like

【0040】また、窒素供給管104には、窒素ガスの
圧力を調整するために圧力調整機構105が設けられて
いる。なお、この圧力調整機構105は、圧力センサー
及び圧力調整弁等から構成されている。
The nitrogen supply pipe 104 is provided with a pressure adjusting mechanism 105 for adjusting the pressure of the nitrogen gas. The pressure adjusting mechanism 105 includes a pressure sensor, a pressure adjusting valve, and the like.

【0041】また、反応容器101には、III族窒化物
(例えばGaN)を結晶成長可能な温度に反応容器10
1内を制御するための加熱装置106が設けられてい
る。すなわち、加熱装置106による温度制御機能によ
って、反応容器101内を結晶成長可能な温度に上げる
こと、及び、結晶成長が停止する温度に下げること、及
び、それらの温度に任意の時間保持することが可能とな
っている。
The reaction vessel 101 is set to a temperature at which a group III nitride (for example, GaN) can be crystal-grown.
A heating device 106 for controlling the inside of the device 1 is provided. That is, by the temperature control function of the heating device 106, the temperature inside the reaction vessel 101 can be raised to a temperature at which crystal growth can be performed, and the temperature can be lowered to a temperature at which crystal growth stops, and the temperature can be maintained at those temperatures for an arbitrary time. It is possible.

【0042】図1のIII族窒化物結晶成長装置では、反
応容器101内の温度および実効窒素分圧をIII族窒化
物結晶が結晶成長する条件に設定することにより、III
族窒化物の結晶成長を開始させることができるようにな
っている。
In the apparatus for growing a group III nitride crystal of FIG. 1, the temperature and the effective nitrogen partial pressure in the reaction vessel 101 are set to the conditions under which the group III nitride crystal grows.
The crystal growth of the group nitride can be started.

【0043】このような、III族窒化物結晶成長装置,
III族窒化物結晶成長方法では、所定の容器内におい
て、アルカリ金属と少なくともIII族金属を含む物質と
の混合融液を形成し、該混合融液と少なくとも窒素を含
む物質とから、III族金属と窒素から構成されるIII族窒
化物を結晶成長させるようにしているので、第1あるい
は第2の従来技術のように複雑な工程を必要とせず、低
コストで高品質なIII族窒化物結晶を得ることができ
る。
Such a group III nitride crystal growing apparatus,
In the group III nitride crystal growth method, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal is formed in a predetermined vessel, and the mixed melt and a substance containing at least nitrogen are mixed with a group III metal. Since a group III nitride composed of nitrogen and nitrogen is grown, low-cost, high-quality group III nitride crystals do not require complicated steps as in the first or second prior art. Can be obtained.

【0044】更に、成長温度が1000℃以下と低く、
圧力も100気圧程度以下と低い条件下でIII族窒化物
の結晶成長が可能となることから、第3の従来技術のよ
うに超高圧,超高温に耐えうる高価な反応容器を用いる
必要がない。その結果、低コストでIII族窒化物結晶を
作製することが可能となる。
Further, the growth temperature is as low as 1000 ° C. or less,
Since the group III nitride crystal can be grown under the condition that the pressure is as low as about 100 atm or less, it is not necessary to use an expensive reaction vessel that can withstand an ultra-high pressure and an ultra-high temperature unlike the third related art. . As a result, it becomes possible to produce a group III nitride crystal at low cost.

【0045】ところで、図1のようなIII族窒化物結晶
成長装置において、アルカリ金属,III族金属を含む物
質,窒素を含む物質,あるいは混合融液を収容する所定
の容器に不純物が多い場合には、その不純物が核となっ
たり、あるいは触媒的作用を生じさせたりして、アルカ
リ金属と少なくともIII族金属を含む物質とから構成さ
れる混合融液の表面を固体物が覆ってしまう。この固体
物によって混合融液の表面が覆われてしまうと、それ以
降の混合融液中への窒素の溶け込みが阻害され、III族
窒化物結晶の結晶成長が進行しなくなってしまう。
In a group III nitride crystal growing apparatus as shown in FIG. 1, when a substance containing an alkali metal, a substance containing a group III metal, a substance containing nitrogen, or a mixed container containing a large amount of impurities contains a large amount of impurities. In the case, the solids cover the surface of a mixed melt composed of an alkali metal and a substance containing at least a Group III metal, because the impurities serve as nuclei or cause a catalytic action. If the surface of the mixed melt is covered with this solid, the subsequent dissolution of nitrogen into the mixed melt is inhibited, and the crystal growth of the group III nitride crystal does not proceed.

【0046】本願の発明者は、混合融液の表面を覆う固
体物の発生原因が、III族窒化物を主成分としており
(固体物が多結晶もしくは非品質のIII族窒化物であ
り)、アルカリ金属に含まれる不純物、および/また
は、少なくともIII族金属を含む物質に含まれる不純
物、および/または、窒素を含む物質に含まれる不純
物、および/または、混合融液を収容する所定の容器の
不純物(所定の容器の表面もしくは所定の容器の内部か
ら出てくる不純物)に起因していることを見出した。
The inventor of the present application has found that the cause of generation of a solid material covering the surface of the mixed melt is mainly a group III nitride (the solid material is a polycrystalline or non-quality group III nitride), The impurities contained in the alkali metal, and / or the impurities contained in the substance containing at least the group III metal, and / or the impurities contained in the substance containing nitrogen, and / or the predetermined container containing the mixed melt. It has been found that it is caused by impurities (impurities coming out of the surface of the predetermined container or the inside of the predetermined container).

【0047】本発明は、本願の発明者による上記知見に
基づいてなされたものであり、所定の容器内において、
アルカリ金属と少なくともIII族金属を含む物質との混
合融液を形成し、該混合融液と少なくとも窒素を含む物
質とから、III族金属と窒素から構成されるIII族窒化物
を結晶成長させるときに、混合融液の表面を混合融液内
に窒素が導入可能な状態にして、III族窒化物を成長さ
せることを特徴としている。
The present invention has been made based on the above findings by the inventor of the present application.
When a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal is formed, and a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen is crystal-grown from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen. Further, the present invention is characterized in that a group III nitride is grown while the surface of the mixed melt is in a state where nitrogen can be introduced into the mixed melt.

【0048】より詳細に、本発明は、アルカリ金属に含
まれる不純物、および/または、少なくともIII族金属
を含む物質に含まれる不純物、および/または、窒素を
含む物質に含まれる不純物、および/または、混合融液
を収容する所定の容器の不純物(所定の容器の表面もし
くは所定の容器の内部から出てくる不純物)に基づく固
体物によって、混合融液の表面全面が覆われないように
することを意図している。
More specifically, the present invention relates to an impurity contained in an alkali metal and / or an impurity contained in a substance containing at least a group III metal and / or an impurity contained in a substance containing nitrogen and / or To prevent the entire surface of the mixed melt from being covered by a solid based on impurities in a predetermined container containing the mixed melt (impurities coming out of the surface of the predetermined container or the inside of the predetermined container). Is intended.

【0049】このため、本発明では、アルカリ金属の純
度、および/または、III族金属を含む物質の純度、お
よび/または、窒素を含む物質の純度を、混合融液の表
面の少なくとも一部が多結晶もしくは非品質のIII族窒
化物で覆われない状態となるのに必要な純度のものにし
ている。
For this reason, in the present invention, the purity of the alkali metal and / or the purity of the substance containing the group III metal and / or the purity of the substance containing nitrogen is adjusted at least partially on the surface of the mixed melt. It is of the purity necessary to be uncovered by polycrystalline or non-quality Group III nitrides.

【0050】具体的に、本願の発明者による実験の結
果、アルカリ金属の純度が99%未満の場合には、混合
融液表面を、固体物が覆ってしまうことがわかった。こ
れに対し、アルカリ金属の純度が99%以上の場合に
は、混合融液の表面を固体物が覆うことが少なくなる。
Specifically, as a result of an experiment conducted by the inventor of the present application, it was found that when the purity of the alkali metal was less than 99%, the surface of the mixed melt was covered with a solid. On the other hand, when the purity of the alkali metal is 99% or more, the surface of the mixed melt is less likely to be covered with the solid.

【0051】さらに、本願の発明者による実験の結果、
アルカリ金属の純度が99.9%以上の場合には、混合
融液表面を固体物が覆うことは非常に少なくなることが
わかった。
Further, as a result of an experiment by the inventor of the present application,
It was found that when the purity of the alkali metal was 99.9% or more, the surface of the mixed melt was hardly covered by the solid matter.

【0052】さらに、アルカリ金属の純度が99.95
%以上になると、混合融液表面を固体物が覆うことはほ
とんどなくなることがわかった。なお、現在の一般入手
可能な高純度のアルカリ金属としては99.95%が最
も純度が高い。
Further, the purity of the alkali metal is 99.95.
%, It was found that the solid material hardly covered the surface of the mixed melt. Note that 99.95% is the highest purity among the currently available high-purity alkali metals that are generally available.

【0053】また、III族金属を含む物質の純度、窒素
を含む物質の純度も高くするのが良い。
It is also preferable to increase the purity of the substance containing the group III metal and the purity of the substance containing nitrogen.

【0054】さらに、混合融液を収容する所定の容器に
は、不純物の少ない所定の材質のものを用いるのが良
い。
Further, it is preferable to use a predetermined container containing a small amount of impurities for the predetermined container for storing the mixed melt.

【0055】例えば、所定の容器は、BNで形成するこ
とができる。
For example, the predetermined container can be formed of BN.

【0056】あるいは、所定の容器は、AlNで形成す
ることができる。
Alternatively, the predetermined container can be formed of AlN.

【0057】あるいは、所定の容器は、パイロリティッ
クBNで形成することができる。
Alternatively, the predetermined container can be formed of pyrolytic BN.

【0058】ここで、所定の容器の材質としては、Al
NよりもBNの方が不純物が少ないので、好ましい。ま
た、AlN,BNよりもパイロリティックBNの方が不
純物が少ないので、より一層好ましい。
Here, the material of the predetermined container is Al
BN is preferable because it has less impurities than N. Further, pyrolytic BN is more preferable because it has less impurities than AlN and BN.

【0059】なお、パイロリティックBNとは、PBN
(Pyrolytic BoronNitride)と
も言われており、通常、塩化ホウ素とアンモニアのCV
D(Chemical Vapor Depositi
on)により合成されるものである。一般的に普及して
いる焼結(Hot Press)により作製されるBN
に比較して不純物が少なく、高純度である。すなわち、
焼結体のBNにはB 23,CaO,SiO2等が数%含
まれているのが一般的であるが、パイロリティックBN
は、これらの不純物の含有量が少ない。
Note that the pyrolytic BN is a PBN.
(Pyrolytic BoronNitride) and
It is usually said that CV of boron chloride and ammonia
D (Chemical Vapor Depositi
on)). Commonly spread
BN manufactured by hot sintering
With less impurities and higher purity. That is,
B for sintered body BN TwoOThree, CaO, SiOTwoIncludes several%
It is generally rare, but pyrolytic BN
Has a low content of these impurities.

【0060】本願の発明者による実験によると、所定の
容器の材質として焼結体のBNを用いる場合に混合融液
表面を固体物が覆ってしまう条件と同じ条件でも、パイ
ロリティックBNを用いる場合には混合融液表面を固体
物が覆うことが抑制されることがわかった。
According to an experiment conducted by the inventor of the present application, when a BN of a sintered body is used as a material of a predetermined container, even when the pyrolytic BN is used under the same conditions as those in which the solid material covers the surface of the mixed melt. It was found that the surface of the mixed melt was prevented from being covered with the solid.

【0061】このように、本発明では、アルカリ金属に
含まれる不純物、および/または、少なくともIII族金
属を含む物質に含まれる不純物、および/または、窒素
を含む物質に含まれる不純物、および/または、混合融
液を収容する所定の容器の不純物(所定の容器の表面も
しくは所定の容器の内部から出てくる不純物)を少なく
することで、固体物によって混合融液の表面全面が覆わ
れないようにすることができ、これにより、混合融液へ
の窒素の継続的な溶け込みが進み、III族窒化物結晶の
結晶成長を継続させることができる。更に、固体物を構
成するIII族金属が少なくなることで、III族金属の混合
融液表面での消費を少なくすることができ、混合融液中
のIII族窒化物結晶にIII族金属を多く供給することが可
能となる。これらの結果、所望の大きさのIII族窒化物
結晶にまで大きく結晶成長させることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the impurities contained in the alkali metal and / or the impurities contained in the substance containing at least the group III metal and / or the impurities contained in the substance containing nitrogen and / or By reducing impurities (impurities coming out of the surface of the predetermined container or the inside of the predetermined container) of the predetermined container containing the mixed melt, the entire surface of the mixed melt is not covered with the solid material. Thereby, the continuous dissolution of nitrogen into the mixed melt proceeds, and the crystal growth of the group III nitride crystal can be continued. Furthermore, since the amount of the group III metal constituting the solid is reduced, the consumption of the group III metal on the surface of the mixed melt can be reduced, and the group III metal in the group III nitride crystal in the mixed melt contains a large amount of the group III metal. It becomes possible to supply. As a result, it is possible to grow a large group III nitride crystal of a desired size.

【0062】第1の実施形態 第1の実施形態では、図2に示すように、混合融液保持
容器102には、III族金属としてのGaとアルカリ金
属としてのNaとから構成される混合融液103が収容
されている。
First Embodiment In a first embodiment, as shown in FIG. 2, a mixed melt holding vessel 102 contains a mixed melt composed of Ga as a group III metal and Na as an alkali metal. The liquid 103 is stored.

【0063】第1の実施形態(図2の例)では、III族
金属としてのGaは99.9999%の純度であり、ア
ルカリ金属としてのNaは99%の純度のものとなって
いる。
In the first embodiment (the example of FIG. 2), Ga as a group III metal has a purity of 99.9999%, and Na as an alkali metal has a purity of 99%.

【0064】また、第1の実施形態(図2の例)では、
窒素供給管104から供給される窒素ガスの純度は9
9.999%となっている。
In the first embodiment (example of FIG. 2),
The purity of the nitrogen gas supplied from the nitrogen supply pipe 104 is 9
9.999%.

【0065】また、混合融液保持容器102の材質は、
焼結体のBN(窒素ホウ素)となっている。
The material of the mixed melt holding container 102 is
The sintered body is BN (nitrogen boron).

【0066】図1のような構成のIII族窒化物結晶成長
装置でIII族窒化物を結晶成長させる場合、第1の実施
形態では、反応容器101内の窒素ガスの圧力を50気
圧にし、また、反応容器101内の温度を結晶成長が開
始する温度750℃まで昇温し、この成長条件を一定時
間保持することで、図2に示すように、III族窒化物で
あるGaN結晶109が混合融液保持容器102内に成
長する。このとき、混合融液103の表面は、固体物1
10によって覆われるが、この固体物110の所々には
穴111が開いており、固体物110は混合融液103
の全面を覆ってはいない。これにより、その穴111を
通して窒素が混合融液103中に溶け込むことができ
る。この固体物110が覆う程度は、前述したように、
Naの純度、あるいは、Gaの純度、あるいは、窒素ガ
スの純度、あるいは、混合融液保持容器102の材質に
依存することが本願の発明者による実験によってわかっ
た。そのうち、この固体物110が覆う程度は、Naの
純度による影響が最も大きいことがわかった。また、分
析の結果、混合融液103の表面を覆っている固体物1
10は多結晶GaNまたは非品質GaNが主な構成物質
となっていることがわかった。
When a group III nitride crystal is grown by a group III nitride crystal growth apparatus having the structure shown in FIG. 1, in the first embodiment, the pressure of nitrogen gas in the reaction vessel 101 is set to 50 atm. By raising the temperature in the reaction vessel 101 to 750 ° C., at which crystal growth starts, and maintaining this growth condition for a certain period of time, the GaN crystal 109, which is a group III nitride, is mixed as shown in FIG. It grows in the melt holding container 102. At this time, the surface of the mixed melt 103 is
10, a hole 111 is formed in each part of the solid material 110, and the solid material 110 is mixed with the mixed melt 103.
It does not cover the whole area of. Thereby, nitrogen can be dissolved into the mixed melt 103 through the holes 111. As described above, the degree to which the solid object 110 covers,
Experiments by the inventor of the present application have found that it depends on the purity of Na, the purity of Ga, the purity of nitrogen gas, or the material of the mixed melt holding vessel 102. Among them, it was found that the extent to which the solid substance 110 was covered was most affected by the purity of Na. As a result of the analysis, the solid substance 1 covering the surface of the mixed melt 103
10 was found to be mainly composed of polycrystalline GaN or non-quality GaN.

【0067】上述の例のように、Naの純度が99%、
Gaの純度が99.9999%、窒素ガスの純度が9
9.999%、混合融液保持容器102の材質が焼結体
のBNの場合には、図2に示すように、固体物110は
一部に穴111が開いたような形状となる。その穴11
1を通して窒素が混合融液103中に溶け込むことによ
り、混合融液103中に、III族窒化物としてのGaN
の単結晶109を結晶成長させることができる。
As in the above example, the purity of Na is 99%,
The purity of Ga is 99.9999% and the purity of nitrogen gas is 9
In the case where the material of the mixed melt holding container 102 is 9.999%, and the material of the mixed melt holding container 102 is BN of a sintered body, as shown in FIG. That hole 11
The nitrogen melts into the mixed melt 103 through 1 to form GaN as a group III nitride in the mixed melt 103.
Single crystal 109 can be grown.

【0068】第2の実施形態 第2の実施形態も第1の実施形態と同様に、図1と同様
のIII族窒化物結晶成長装置を用い、第1の実施形態と
同様の方法で結晶成長させるようにしている。
Second Embodiment As in the first embodiment, the second embodiment uses the same group III nitride crystal growth apparatus as in FIG. 1 and uses the same method as in the first embodiment to grow a crystal. I try to make it.

【0069】ここで、III族金属としてのGaの純度は
99.9999%であり、窒素ガスの純度は99.99
99%であり、混合融液保持容器102の材質は焼結体
のBNである。温度、圧力等の成長条件は第1の実施形
態と同様である。
Here, the purity of Ga as a group III metal is 99.9999%, and the purity of nitrogen gas is 99.9999%.
99%, and the material of the mixed melt holding container 102 is BN of a sintered body. The growth conditions such as temperature and pressure are the same as in the first embodiment.

【0070】第1の実施形態と異なるところは、第1の
実施形態ではアルカリ金属としてのNaは99%の純度
のものとなっているが、第2の実施形態ではアルカリ金
属としてのNaの純度を99.9%にしていることであ
る。この場合、混合融液保持容器102内の状態は図3
のようになる。
The difference from the first embodiment is that Na as an alkali metal has a purity of 99% in the first embodiment, whereas Na has a purity of 99% in the second embodiment. Is 99.9%. In this case, the state inside the mixed melt holding container 102 is shown in FIG.
become that way.

【0071】すなわち、第2の実施形態においても第1
の実施形態と同様に窒素ガス圧力,温度を設定し、成長
条件を一定に保持することで、混合融液103中にIII
族窒化物であるGaN単結晶109が結晶成長するが、
このとき、第2の実施形態においては、混合融液保持容
器102内の混合融液103の表面は、固体物110に
よって混合融液103の半分程度が覆われていた。混合
融液103の表面をこの固体物110が覆う割合は、半
分程度の場合もあれば、それよりも大きかったり小さか
ったりと、その成長ロット毎で異なっているが、少なく
とも第1の実施形態のように穴が開いたような状態では
無い。
That is, in the second embodiment, the first
The nitrogen gas pressure and temperature are set in the same manner as in the first embodiment, and the growth conditions are kept constant.
GaN single crystal 109, which is a group nitride, grows,
At this time, in the second embodiment, the surface of the mixed melt 103 in the mixed melt holding container 102 was covered with about half of the mixed melt 103 by the solid substance 110. The ratio of the solid material 110 covering the surface of the mixed melt 103 may be about half, or may be larger or smaller than that, depending on the growth lot, but at least in the first embodiment. It is not like a hole.

【0072】この混合融液103の表面を固体物110
が覆っていない領域111を通して窒素が混合融液10
3中に溶け込み、GaN結晶109の結晶成長を進行さ
せることになる。第2の実施形態では、この混合融液1
03の表面を固体物110が覆わない領域111が第1
の実施形態に比較して多いことで、より大きなGaN単
結晶109を成長させることが可能となる。すなわち、
多結晶GaNまたは非品質GaNが主な構成物質となっ
ている固体物110の発生が少ないことで、混合融液1
03中のGaがより効率的に所望のGaN単結晶109
の成長に寄与することが可能となる。更に窒素の溶け込
む速度が大きいことで、多数の核発生を防止し、優先的
に大きな核に窒素が取り込まれ、大きなGaN単結晶の
成長が可能となる。
The surface of this mixed melt 103 is solid 110
Through the region 111 that is not covered by nitrogen.
3, and the crystal growth of the GaN crystal 109 proceeds. In the second embodiment, the mixed melt 1
The area 111 where the solid object 110 does not cover the surface of
By increasing the number as compared with the embodiment, it is possible to grow a larger GaN single crystal 109. That is,
Since the generation of the solid material 110 mainly composed of polycrystalline GaN or non-quality GaN is small, the mixed melt 1
03 is more efficiently used for the desired GaN single crystal 109.
It is possible to contribute to the growth of. Further, since the dissolution rate of nitrogen is high, generation of many nuclei is prevented, nitrogen is preferentially taken into large nuclei, and large GaN single crystals can be grown.

【0073】以上のように、第2の実施形態では、Na
の純度を99.9%と第1の実施形態の場合よりも高め
ることで、混合融液103の表面を覆う固体物110が
少なくなり、より大きなGaN単結晶109を結晶成長
させることが可能となる。
As described above, in the second embodiment, Na
Is increased to 99.9%, which is higher than that in the first embodiment, the amount of the solid substance 110 covering the surface of the mixed melt 103 is reduced, and a larger GaN single crystal 109 can be grown. Become.

【0074】第3の実施形態 第3の実施形態も第1,第2の実施形態と同様に、図1
と同様のIII族窒化物結晶成長装置を用い、第1,第2
の実施形態と同様の方法で結晶成長させるようにしてい
る。
Third Embodiment As in the first and second embodiments, the third embodiment is similar to FIG.
Using the same group III nitride crystal growth apparatus as
The crystal is grown in the same manner as in the embodiment.

【0075】ここで、III族金属としてのGaの純度は
99.9999%であり、窒素ガスの純度は99.99
99%であり、混合融液保持容器102の材質は焼結体
のBNである。温度、圧力等の成長条件は第1,第2の
実施形態と同様である。
Here, the purity of Ga as a group III metal is 99.9999%, and the purity of nitrogen gas is 99.9999%.
99%, and the material of the mixed melt holding container 102 is BN of a sintered body. The growth conditions such as temperature and pressure are the same as in the first and second embodiments.

【0076】第1,第2の実施形態と異なるところは、
第3の実施形態ではアルカリ金属としてのNaの純度を
99.95%以上にしていることである。この場合、混
合融液保持容器102内の状態は図4のようになる。
The difference from the first and second embodiments is that
In the third embodiment, the purity of Na as an alkali metal is set to 99.95% or more. In this case, the state inside the mixed melt holding container 102 is as shown in FIG.

【0077】すなわち、第3の実施形態においても第
1,第2の実施形態と同様に窒素ガス圧力,温度を設定
し、成長条件を一定に保持することで、混合融液103
中にIII族窒化物であるGaN単結晶109が結晶成長
するが、このとき、第3の実施形態においては、固体物
110は混合融液保持容器102内の混合融液103の
表面の一部に点在するのみである。この固体物110の
混合融液103を覆う割合は、多くて10%程度であ
る。これは第1の実施形態において固体物110が覆う
領域と覆わない領域(穴が開いた領域)111の割合と
ほぼ逆の関係となっている。
That is, in the third embodiment, as in the first and second embodiments, the nitrogen gas pressure and the temperature are set and the growth conditions are kept constant.
A GaN single crystal 109, which is a group III nitride, grows therein. At this time, in the third embodiment, the solid substance 110 is a part of the surface of the mixed melt 103 in the mixed melt holding vessel 102. Only scattered around. The ratio of the solid material 110 covering the mixed melt 103 is at most about 10%. This is substantially opposite to the ratio of the region covered by the solid object 110 and the region 111 not covered (perforated region) 111 in the first embodiment.

【0078】この混合融液103表面を固体物110が
覆っていない領域111を通して窒素が混合融液103
中に溶け込み、GaN結晶109の結晶成長を進行させ
ることになる。第3の実施形態では、この混合融液10
3の表面を固体物110が覆わない領域111が第1の
実施形態や第2の実施形態よりもさらに多いことで、よ
り大きなGaN単結晶109を成長させることが可能と
なる。すなわち、多結晶GaNまたは非品質GaNが主
な構成物質となっている固体物110の発生が少ないこ
とで、混合融液103中のGaがより効率的に所望のG
aN単結晶109の成長に寄与することが可能となる。
更に窒素の溶け込む速度が大きいことで、多数の核発生
を防止し、優先的に大きな核に窒素が取り込まれ、大き
なGaN単結晶の成長が可能となる。
Nitrogen flows through the region 111 where the surface of the mixed melt 103 is not covered with the solid substance 110.
The GaN crystal 109 melts into the GaN crystal 109 and advances the crystal growth. In the third embodiment, the mixed melt 10
Since the number of regions 111 where the surface of 3 is not covered by the solid substance 110 is larger than in the first and second embodiments, a larger GaN single crystal 109 can be grown. That is, since the generation of the solid substance 110 mainly composed of polycrystalline GaN or non-quality GaN is small, Ga in the mixed melt 103 can be more efficiently converted to the desired G.
It is possible to contribute to the growth of the aN single crystal 109.
Further, since the dissolution rate of nitrogen is high, generation of many nuclei is prevented, nitrogen is preferentially taken into large nuclei, and large GaN single crystals can be grown.

【0079】以上のように、第3の実施形態では、Na
の純度を99.95%と第1の実施形態,第2の実施形
態の場合よりも高めることで、混合融液103表面を覆
う固体物110が僅かとなり、より大きなGaN単結晶
109を結晶成長させることが可能となる。
As described above, in the third embodiment, Na
Is increased to 99.95%, which is higher than that in the first and second embodiments, so that the solid material 110 covering the surface of the mixed melt 103 becomes small, and a larger GaN single crystal 109 is grown. It is possible to do.

【0080】第4の実施形態 第4の実施形態も第1乃至第3の実施形態と同様に、図
1と同様のIII族窒化物結晶成長装置を用い、第1乃至
第3の実施形態と同様の方法で結晶成長させるようにし
ている。
Fourth Embodiment As in the first to third embodiments, the fourth embodiment uses the same III-nitride crystal growth apparatus as in FIG. 1 and uses the same as the first to third embodiments. The crystal is grown by the same method.

【0081】ここで、III族金属としてのGaの純度は
99.9999%であり、窒素ガスの純度は99.99
99%である。温度、圧力等の成長条件は第1乃至第3
の実施形態と同様である。
Here, the purity of Ga as a group III metal is 99.9999%, and the purity of nitrogen gas is 99.9999%.
99%. The growth conditions such as temperature and pressure are first to third.
This is the same as the embodiment.

【0082】第1乃至第3の実施形態と異なるところ
は、第4の実施形態では、アルカリ金属としてのNaの
純度を99.95%以上にしていること、および、混合
融液保持容器102の材質をパイロリティックBNにし
ていることである。この場合、混合融液保持容器102
内の状態は図5のようになる。
The fourth embodiment differs from the first to third embodiments in that the purity of Na as an alkali metal is set to 99.95% or more in the fourth embodiment. The material is pyrolytic BN. In this case, the mixed melt holding container 102
The state inside is as shown in FIG.

【0083】すなわち、第4の実施形態においても第1
乃至第3の実施形態と同様に窒素ガス圧力,温度を設定
し、成長条件を一定に保持することで、混合融液103
中にIII族窒化物であるGaN単結晶109が結晶成長
するが、このとき、第4の実施形態においては、混合融
液保持容器102内の混合融液103の表面には、第
1,第2,第3の実施形態において存在した固体物11
0は存在しない。すなわち、この第4の実施形態の場合
には、窒素の混合融液103中への溶け込みを遮る固体
物110が無い。従って、GaN結晶109の結晶成長
をよりスムーズに進行させることが可能となる。
That is, also in the fourth embodiment, the first
By setting the nitrogen gas pressure and temperature and keeping the growth conditions constant in the same manner as in the third to third embodiments, the mixed melt 103
A GaN single crystal 109, which is a group III nitride, grows therein. At this time, in the fourth embodiment, the surface of the mixed melt 103 in the mixed melt holding vessel 102 has first and second crystals. 2, the solid substance 11 present in the third embodiment
0 does not exist. That is, in the case of the fourth embodiment, there is no solid substance 110 that blocks the dissolution of nitrogen into the mixed melt 103. Therefore, the crystal growth of the GaN crystal 109 can proceed more smoothly.

【0084】このように、第4の実施形態では、固体物
110が全く無いことで、より大きなGaN単結晶10
9を成長させることが可能となる。すなわち、多結晶G
aNまたは非品質GaNが主な構成物質となっている固
体物110の発生が無いことで、混合融液103中のG
aがより効率的に所望のGaN単結晶109の成長に寄
与することが可能となる。更に、窒素の溶け込む速度が
大きいことで、多数の核発生を防止し、優先的に大きな
核に窒素が取り込まれ、大きなGaN単結晶の成長が可
能となる。
As described above, in the fourth embodiment, since there is no solid object 110, the larger GaN single crystal 10
9 can be grown. That is, polycrystalline G
Since there is no generation of the solid material 110 in which aN or non-quality GaN is a main constituent material, G in the mixed melt 103 is reduced.
a can more efficiently contribute to the growth of the desired GaN single crystal 109. Further, since the rate of nitrogen dissolution is high, generation of a large number of nuclei is prevented, nitrogen is preferentially taken into large nuclei, and a large GaN single crystal can be grown.

【0085】以上のように、第4の実施形態では、Na
の純度を99.95%以上と第1,第2,第3の実施形
態の場合よりも高めること、および、混合融液保持容器
402の材質をパイロリティックBNとすることで、混
合融液103の表面を覆う固体物110が無くなり、よ
り大きなGaN単結晶109を結晶成長させることが可
能となる。また、パイロリティックBNを使用し、Na
純度が高いことから、混合融液103中に含まれる不純
物が少なくなり、得られるGaN単結晶109の結晶品
質も向上する。
As described above, in the fourth embodiment, Na
Of the mixed melt 103 by increasing the purity of the mixed melt 103 to 99.95% or more as compared with the first, second, and third embodiments, and by setting the material of the mixed melt holding container 402 to pyrolytic BN. The solid object 110 covering the surface of the GaN single crystal is eliminated, and a larger GaN single crystal 109 can be grown. Also, using pyrolytic BN, Na
Since the purity is high, impurities contained in the mixed melt 103 are reduced, and the crystal quality of the obtained GaN single crystal 109 is also improved.

【0086】なお、上述の例では、アルカリ金属とし
て、Naを用いているが、Na以外にもK(カリウム)
等のアルカリ金属を用いることも可能である。また、上
述の例では、少なくともIII族金属を含む物質として、
Gaを用いているが、GaNa合金、あるいは、Alや
Inのような他のIII族金属を用いることも可能であ
る。また、上述の例では、少なくとも窒素を含む物質と
して、窒素ガス(N2)を用いているが、窒素ガス以外
にも、アンモニアガスやアジ化ナトリウム(NaN 3
等を用いることもできる。
In the above example, the alkali metal is used.
Na is used, but K (potassium) is used in addition to Na
It is also possible to use an alkali metal such as Also on
In the example described above, as a substance containing at least a Group III metal,
Although Ga is used, a GaNa alloy or Al or
It is also possible to use other Group III metals such as In
You. In the above example, the substance containing at least nitrogen
And nitrogen gas (NTwo) But other than nitrogen gas
Also, ammonia gas and sodium azide (NaN Three)
Etc. can also be used.

【0087】また、混合融液保持容器102は、第1,
第2,第3の実施形態ではBNの材質のものを用いてい
るが、BNのかわりに、例えば、AlNを用いることも
できる。ただし、混合融液保持容器102の材質として
は、AlNよりもBNの方が良い。また、混合融液保持
容器102の材質としては、BNよりも第4の実施形態
のようにパイロリティックBNの方が良い。
Further, the mixed melt holding container 102 includes
Although the BN material is used in the second and third embodiments, for example, AlN can be used instead of BN. However, as a material of the mixed melt holding container 102, BN is better than AlN. As a material of the mixed melt holding container 102, pyrolytic BN is better than BN as in the fourth embodiment.

【0088】換言すれば、本発明のIII族窒化物結晶成
長装置は、アルカリ金属と少なくともIII族金属を含む
物質との混合融液を保持する混合融液保持容器102
と、混合融液保持容器102が設置される反応容器10
1と、反応容器101内に少なくとも窒素を含む物質を
導入するための窒素導入手段(104,105)とを少
なくとも有しており、前記混合融液が混合融液保持容器
102と接する領域は、不純物が少ない十分な純度を有
していることを特徴としている。
In other words, the apparatus for growing a group III nitride crystal of the present invention comprises a mixed melt holding vessel 102 for holding a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal.
And the reaction vessel 10 in which the mixed melt holding vessel 102 is installed.
1 and nitrogen introducing means (104, 105) for introducing a substance containing at least nitrogen into the reaction vessel 101, and a region where the mixed melt contacts the mixed melt holding vessel 102 is It is characterized by having sufficient purity with few impurities.

【0089】このように、本発明では、混合融液が混合
融液保持容器102と接する領域は、不純物が少ない十
分な純度を有しているので、固体物によって混合融液の
表面全面が覆われないようにすることができ、これによ
り、混合融液への窒素の継続的な溶け込みが進み、III
族窒化物結晶の結晶成長を継続させることができる。更
に、固体物を構成するIII族金属が少なくなることで、I
II族金属の混合融液表面での消費を少なくすることがで
き、混合融液中のIII族窒化物結晶にIII族金属を多く供
給することが可能となる。これらの結果、所望の大きさ
のIII族窒化物結晶にまで大きく結晶成長させることが
可能となる。また、混合融液中に含まれる不純物が少な
くなり、得られるIII族窒化物単結晶の結晶品質も向上
する。
As described above, according to the present invention, the region where the mixed melt contacts the mixed melt holding vessel 102 has sufficient purity with a small amount of impurities, so that the entire surface of the mixed melt is covered with the solid material. And promotes the continuous dissolution of nitrogen into the mixed melt, III
Crystal growth of the group nitride crystal can be continued. Further, by reducing the amount of Group III metal constituting the solid,
The consumption of the group II metal on the surface of the mixed melt can be reduced, and a large amount of the group III metal can be supplied to the group III nitride crystal in the mixed melt. As a result, it is possible to grow a large group III nitride crystal of a desired size. Further, impurities contained in the mixed melt are reduced, and the crystal quality of the obtained group III nitride single crystal is improved.

【0090】また、図6に示すように、混合融液保持容
器102の内側に、III族窒化物結晶成長装置によって
結晶成長されるIII族窒化物(例えばGaN)と同種のI
II族窒化物115(例えばGaN)を予め塗布(コーテ
ィング)しておくこともできる。この場合には、不純物
をより一層低減でき、より高品質なIII族窒化物結晶
(例えばGaN)を成長させることが可能になる。
As shown in FIG. 6, the same type of I-nitride (eg, GaN) as a III-nitride (for example, GaN) crystal-grown by a III-nitride crystal growth apparatus is provided inside mixed-liquid holding vessel 102.
Group II nitride 115 (for example, GaN) can be applied (coated) in advance. In this case, impurities can be further reduced, and a higher quality group III nitride crystal (for example, GaN) can be grown.

【0091】また、図1の例では、混合融液保持容器1
02を反応容器101とは別に設けているが、反応容器
101と混合融液保持容器102とを一体のものにする
こともできる。図7は、本発明に係るIII族窒化物結晶
成長装置の他の構成例を示す図である。なお、図7にお
いて、図1と同様の箇所には同じ符号を付している。図
7を参照すると、このIII族窒化物結晶成長装置では、
図1の反応容器と混合融液保持容器とが一体のものとし
て構成されている。すなわち、反応容器200は、容器
外壁201と、混合融液を実質的に保持するための容器
内壁202とにより構成されている。
Further, in the example shown in FIG.
Although 02 is provided separately from the reaction vessel 101, the reaction vessel 101 and the mixed melt holding vessel 102 may be integrated. FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the group III nitride crystal growth apparatus according to the present invention. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Referring to FIG. 7, in this group III nitride crystal growing apparatus,
The reaction container of FIG. 1 and the mixed melt holding container are configured as an integral unit. That is, the reaction container 200 is constituted by the container outer wall 201 and the container inner wall 202 for substantially holding the mixed melt.

【0092】ここで、容器外壁201は、図1の反応容
器101に対応するものであって、例えばステンレスで
形成されている。
Here, the vessel outer wall 201 corresponds to the reaction vessel 101 of FIG. 1, and is made of, for example, stainless steel.

【0093】また、容器内壁202は、図1の混合融液
保持容器102に対応するものであって、BN、あるい
は、AlN、あるいは、パイロリティックBNで形成さ
れている。ただし、容器内壁202の材質としては、前
述のように、AlNよりもBNの方が良く、また、BN
よりもパイロリティックBNの方が良い。
The container inner wall 202 corresponds to the mixed melt holding container 102 shown in FIG. 1, and is made of BN, AlN, or pyrolytic BN. However, as the material of the container inner wall 202, as described above, BN is better than AlN, and BN is better.
Pyrolytic BN is better than BN.

【0094】また、図7の構成の場合には、窒素供給管
104は反応容器200の上部もしくは側面から反応容
器200内に導入されるようになっている。なお、図7
においても、図1と同様に、窒素供給管104には、窒
素ガスの圧力を調整するために圧力調整機構105が設
けられている。
In the case of the configuration shown in FIG. 7, the nitrogen supply pipe 104 is introduced into the reaction vessel 200 from above or from the side of the reaction vessel 200. FIG.
1, similarly to FIG. 1, the nitrogen supply pipe 104 is provided with a pressure adjusting mechanism 105 for adjusting the pressure of the nitrogen gas.

【0095】図7の構成のIII族窒化物結晶成長装置で
は、反応容器200の容器内壁202内において、アル
カリ金属(例えば、Na)と少なくともIII族金属(例
えば、Ga)を含む物質との混合融液を形成し、窒素供
給管104から反応容器200内の空間208に少なく
とも窒素を含む物質(例えば、窒素ガス,アンモニアガ
スまたはアジ化ナトリウム)を供給して、III族金属と
窒素から構成されるIII族窒化物(例えば、GaN)を
結晶成長させるようにしている。
In the group III nitride crystal growth apparatus having the structure shown in FIG. 7, a mixture of an alkali metal (eg, Na) and a substance containing at least a group III metal (eg, Ga) is formed in the inner wall 202 of the reaction vessel 200. A melt is formed, and a substance containing at least nitrogen (for example, nitrogen gas, ammonia gas or sodium azide) is supplied from the nitrogen supply pipe 104 to the space 208 in the reaction vessel 200, and is made of a group III metal and nitrogen. A group III nitride (for example, GaN) is grown.

【0096】このとき、前述したと同様に、アルカリ金
属の純度、および/または、III族金属を含む物質の純
度、および/または、窒素を含む物質の純度を、混合融
液の表面の少なくとも一部が多結晶もしくは非品質のII
I族窒化物で覆われない状態となるのに必要な純度のも
のにする。
At this time, as described above, the purity of the alkali metal and / or the purity of the substance containing the group III metal and / or the purity of the substance containing nitrogen are determined by at least one of the surfaces of the mixed melt. Polycrystalline or non-quality II
It must be of the purity required to be not covered with Group I nitride.

【0097】具体的には、前述した第1,第2,第3ま
たは第4の実施形態と同様にして、III族窒化物(例え
ば、GaN)を結晶成長させることができ、この場合、
第1,第2,第3または第4の実施形態と同様の効果を
得ることができる。
Specifically, a group III nitride (for example, GaN) can be grown in the same manner as in the first, second, third, or fourth embodiment described above.
The same effect as in the first, second, third or fourth embodiment can be obtained.

【0098】換言すれば、図7のIII族窒化物結晶成長
装置は、アルカリ金属と少なくともIII族金属を含む物
質との混合融液を保持する反応容器200と、反応容器
200内に少なくとも窒素を含む物質を導入するための
窒素導入手段(104,105)とを少なくとも有し、
反応容器200は、容器外壁201と、混合融液を実質
的に保持するための容器内壁202とにより構成されて
おり、混合融液が容器内壁202と接する領域は、不純
物が少ない十分な純度を有していることを特徴としてい
る。
In other words, the apparatus for growing a group III nitride crystal in FIG. 7 includes a reaction vessel 200 for holding a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal, and at least nitrogen in the reaction vessel 200. Nitrogen introduction means (104, 105) for introducing a substance containing
The reaction vessel 200 is composed of a vessel outer wall 201 and a vessel inner wall 202 for substantially holding the mixed melt, and a region where the mixed melt is in contact with the vessel inner wall 202 has sufficient purity with few impurities. It is characterized by having.

【0099】このように、図7のIII族窒化物結晶成長
装置では、混合融液が容器内壁202と接する領域は、
不純物が少ない十分な純度を有しているので、固体物に
よって混合融液の表面全面が覆われないようにすること
ができ、これにより、混合融液への窒素の継続的な溶け
込みが進み、III族窒化物結晶の結晶成長を継続させる
ことができる。更に、固体物を構成するIII族金属が少
なくなることで、III族金属の混合融液表面での消費を
少なくすることができ、混合融液中のIII族窒化物結晶
にIII族金属を多く供給することが可能となる。これら
の結果、所望の大きさのIII族窒化物結晶にまで大きく
結晶成長させることが可能となる。また、混合融液中に
含まれる不純物が少なくなり、得られるIII族窒化物単
結晶の結晶品質も向上する。
As described above, in the group III nitride crystal growth apparatus shown in FIG. 7, the region where the mixed melt contacts the inner wall 202 of the container is:
Since the impurity has sufficient purity with few impurities, it is possible to prevent the entire surface of the mixed melt from being covered by the solid substance, thereby continuously dissolving nitrogen into the mixed melt, The crystal growth of the group III nitride crystal can be continued. Furthermore, since the amount of the group III metal constituting the solid is reduced, the consumption of the group III metal on the surface of the mixed melt can be reduced, and the group III metal in the group III nitride crystal in the mixed melt contains a large amount of the group III metal. It becomes possible to supply. As a result, it is possible to grow a large group III nitride crystal of a desired size. Further, impurities contained in the mixed melt are reduced, and the crystal quality of the obtained group III nitride single crystal is improved.

【0100】また、図8に示すように、図7のIII族窒
化物結晶成長装置において、容器内壁202の内側に、
III族窒化物結晶成長装置によって結晶成長されるIII族
窒化物(例えばGaN)と同種のIII族窒化物215
(例えばGaN)を予め塗布(コーティング)しておく
こともできる。この場合には、不純物をより一層低減で
き、より高品質なIII族窒化物結晶(例えばGaN)を
成長させることが可能になる。
As shown in FIG. 8, in the group III nitride crystal growth apparatus shown in FIG.
A group III nitride 215 similar to a group III nitride (for example, GaN) grown by a group III nitride crystal growing apparatus
(Eg, GaN) may be applied (coated) in advance. In this case, impurities can be further reduced, and a higher quality group III nitride crystal (for example, GaN) can be grown.

【0101】このように、本発明によれば、高性能の発
光ダイオードやLD等のデバイスを作製するために実用
的な大きさで、かつ、低コスト,高品質のIII族窒化物
結晶を作製し、提供することができる。
As described above, according to the present invention, a low-cost, high-quality group III nitride crystal of a practical size for manufacturing high-performance devices such as light-emitting diodes and LDs is manufactured. And can be provided.

【0102】従って、このようにして得られた実用的な
大きさの高品質のIII族窒化物結晶を用いて、高品質,
高性能のIII族窒化物半導体デバイスを作製することが
できる。なお、ここで言う高性能とは、例えば半導体レ
ーザや発光ダイオードの場合には、従来実現できていな
い高出力かつ長寿命なものであり、電子デバイスの場合
には、低消費電力、低雑音、高速動作、高温動作可能な
ものであり、受光デバイスの場合には、低雑音、長寿命
等のものである。
Therefore, by using the high quality group III nitride crystal of practical size obtained in this way, high quality,
A high-performance group III nitride semiconductor device can be manufactured. Note that the high performance referred to here is, for example, a semiconductor laser or a light emitting diode that has a high output and a long life, which has not been realized conventionally, and a low power consumption, low noise, and It is capable of high-speed operation and high-temperature operation, and in the case of a light receiving device, has low noise, long life, and the like.

【0103】例えば、III族窒化物半導体デバイスとし
て、400nmより短い波長で発光する半導体発光デバ
イスを作製することができる。すなわち、従来技術で
は、GaN膜の発光スペクトルが深い順位からの発光が
支配的となり、400nmより短い波長ではデバイス特
性が悪いという問題があったが、本発明では、紫外領域
でも良好な特性を有する発光デバイスを提供することが
できる。すなわち、本発明により得られた高品質のIII
族窒化物結晶を基板に用いることで、結晶欠陥,不純物
の少ないIII族窒化物半導体デバイスが実現可能とな
り、その結果、深い順位からの発光が抑制された、高効
率な発光特性を実現することが可能となる。
For example, a semiconductor light emitting device that emits light at a wavelength shorter than 400 nm can be manufactured as a group III nitride semiconductor device. That is, in the prior art, the emission spectrum of the GaN film from the deeper order becomes dominant, and there is a problem that the device characteristics are poor at a wavelength shorter than 400 nm. However, the present invention has good characteristics even in the ultraviolet region. A light emitting device can be provided. That is, the high quality III obtained by the present invention
By using a group III nitride crystal for the substrate, it becomes possible to realize a group III nitride semiconductor device with few crystal defects and impurities, and as a result, to achieve high-efficiency light emission characteristics in which light emission from a deep order is suppressed. Becomes possible.

【0104】図9は本発明により得られたIII族窒化物
結晶を用いて作製されたIII族窒化物半導体デバイスの
一例を示す図であり、図9の例では、III族窒化物半導
体デバイスは半導体レーザとして構成されている。図9
を参照すると、このIII族窒化物半導体デバイスは、本
発明により得られたIII族窒化物結晶(GaN)を用い
て作製したn型GaN基板501上に、n型AlGaN
クラッド層502、n型GaNガイド層503、InG
aN MQW(多重量子井戸)活性層504、p型Ga
Nガイド層505、p型AlGaNクラッド層506、
p型GaNコンタクト層507が順次に結晶成長されて
積層構造として構成されている。なお、この結晶成長方
法としては、MO−VPE(有機金属気相成長)法やM
BE(分子線エピタキシー)法等の薄膜結晶成長方法を
用いることができる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a group III nitride semiconductor device manufactured using the group III nitride crystal obtained according to the present invention. In the example of FIG. 9, the group III nitride semiconductor device is It is configured as a semiconductor laser. FIG.
With reference to this, a group III nitride semiconductor device is provided with an n-type AlGaN on an n-type GaN substrate 501 manufactured using a group III nitride crystal (GaN) obtained according to the present invention.
Clad layer 502, n-type GaN guide layer 503, InG
aN MQW (multiple quantum well) active layer 504, p-type Ga
N guide layer 505, p-type AlGaN cladding layer 506,
A p-type GaN contact layer 507 is formed as a stacked structure by sequentially growing crystals. As the crystal growth method, MO-VPE (metal organic chemical vapor deposition) method and M
A thin film crystal growth method such as a BE (molecular beam epitaxy) method can be used.

【0105】そして、上記積層構造にはリッジ構造が形
成され、SiO2絶縁膜508がコンタクト層507の
領域のみ取り除かれた状態で形成され、コンタクト層5
07上にはp側オーミック電極Al/Ni509が形成
されている。また、基板501の裏面にはn側オーミッ
ク電極Al/Ti510が形成されている。
Then, a ridge structure is formed in the laminated structure, and the SiO 2 insulating film 508 is formed in a state where only the region of the contact layer 507 is removed.
On p. 07, a p-side ohmic electrode Al / Ni 509 is formed. An n-side ohmic electrode Al / Ti 510 is formed on the back surface of the substrate 501.

【0106】この半導体レーザでは、p側オーミック電
極Al/Ni509及びn側オーミック電極Al/Ti
510から電流を注入することで、レーザ発振し、図の
矢印方向にレーザ光が出射される。
In this semiconductor laser, the p-side ohmic electrode Al / Ni 509 and the n-side ohmic electrode Al / Ti
By injecting current from 510, laser oscillation occurs, and laser light is emitted in the direction of the arrow in the figure.

【0107】この半導体レーザは、本発明により得られ
たGaN結晶を基板501として用いているため、半導
体レーザデバイス中の結晶欠陥が少なく、大出力動作か
つ長寿命のものとなる。また、GaN基板501はn型
であることから、基板501に直接電極を形成すること
ができ、第1の従来技術(図10)のようにp側とn側
の2つの電極を表面からのみ取り出すことが必要なく、
低コスト化を図ることが可能となる。更に、光出射端面
を劈開で形成することが可能となり、チップの分離と併
せて、低コストで高品質のデバイスを実現することがで
きる。
Since this semiconductor laser uses the GaN crystal obtained by the present invention as the substrate 501, it has few crystal defects in the semiconductor laser device, has a large output operation, and has a long life. Further, since the GaN substrate 501 is n-type, an electrode can be formed directly on the substrate 501, and two electrodes on the p-side and the n-side are formed only from the surface as in the first related art (FIG. 10). Without having to take it out,
Cost reduction can be achieved. Further, the light emitting end face can be formed by cleavage, and together with chip separation, a low-cost, high-quality device can be realized.

【0108】なお、図9の例では、InGaN MQW
を活性層504としたが、AlGaN MQWを活性層
504として、発光波長の短波長化を図ることも可能で
ある。いずれにしても、図9の例では、GaN基板50
1の欠陥及び不純物が少ないことによって、深い順位か
らの発光が少なくなり、短波長化しても高効率な発光デ
バイスが可能となる。すなわち、より発光波長の短い発
光デバイスの作製が容易となる。
In the example of FIG. 9, the InGaN MQW
Is used as the active layer 504, but it is also possible to shorten the emission wavelength by using the AlGaN MQW as the active layer 504. In any case, in the example of FIG.
Since the number of defects and impurities in 1 is small, light emission from a deep order is reduced, and a highly efficient light-emitting device can be realized even if the wavelength is shortened. That is, it becomes easy to manufacture a light emitting device having a shorter emission wavelength.

【0109】また、上述の例では、本発明により得られ
たIII族窒化物結晶の光デバイスへの適用について述べ
たが、本発明により得られたIII族窒化物結晶を電子デ
バイスに適用することもできる。すなわち、欠陥の少な
いGaN基板を用いることで、その上にエピタキシャル
成長したGaN系薄膜も結晶欠陥が少なく、その結果、
リーク電流を抑制できたり、量子構造にした場合のキャ
リア閉じ込め効果を高めたり、高性能なデバイスが実現
可能となる。
In the above-described example, the application of the group III nitride crystal obtained by the present invention to an optical device has been described. However, the group III nitride crystal obtained by the present invention is applied to an electronic device. Can also. That is, by using a GaN substrate with few defects, the GaN-based thin film epitaxially grown thereon also has few crystal defects, and as a result,
Leakage current can be suppressed, the effect of confining carriers in a quantum structure can be enhanced, and a high-performance device can be realized.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1乃至請
求項8記載の発明によれば、所定の容器内において、ア
ルカリ金属と少なくともIII族金属を含む物質との混合
融液を形成し、該混合融液と少なくとも窒素を含む物質
とから、III族金属と窒素から構成されるIII族窒化物を
結晶成長させるIII族窒化物結晶成長方法であって、混
合融液の表面を混合融液内に窒素が導入可能な状態にし
て、III族窒化物を成長させるので、高性能の発光ダイ
オードやLD等のデバイスを作製するために実用的な大
きさで、かつ、低コスト,高品質のIII族窒化物結晶を
成長させることができる。すなわち、混合融液の表面を
混合融液内に窒素が導入可能な状態にして、III族窒化
物を成長させることで、窒素が混合融液中に効率的に溶
け込むことが可能となり、その結果、混合融液内でのII
I族窒化物単結晶の成長が継続し、大きな形状のIII族窒
化物結晶を得ることが可能となる。
As described above, according to the first to eighth aspects of the present invention, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal is formed in a predetermined container. A group III nitride crystal growth method for growing a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen, wherein the surface of the mixed melt is mixed and melted. The group III nitride is grown in a state in which nitrogen can be introduced into the liquid, so it is of a practical size for manufacturing devices such as high performance light emitting diodes and LDs, and is low cost and high quality. Can be grown. In other words, the surface of the mixed melt is brought into a state in which nitrogen can be introduced into the mixed melt, and by growing a group III nitride, nitrogen can be efficiently dissolved into the mixed melt. , II in the mixed melt
The growth of the group I nitride single crystal continues, and it becomes possible to obtain a large-sized group III nitride crystal.

【0111】特に、請求項2記載の発明では、請求項1
記載のIII族窒化物結晶成長方法において、前記アルカ
リ金属の純度、および/または、III族金属を含む物質
の純度、および/または、窒素を含む物質の純度は、混
合融液の表面の少なくとも一部が多結晶もしくは非品質
のIII族窒化物で覆われない状態となるのに必要な純度
となっていることにより、混合融液への窒素の継続的な
溶け込みが進み、III族窒化物結晶の結晶成長を継続さ
せることができる。更に、固体物(多結晶もしくは非品
質のIII族窒化物)を構成するIII族金属が少なくなるこ
とで、III族金属の混合融液表面での消費を少なくする
ことができ、混合融液中のIII族窒化物結晶にIII族金属
を多く供給することが可能となる。これらの結果、所望
の大きさのIII族窒化物結晶にまで大きく結晶成長させ
ることが可能となる。また、混合融液中に含まれる不純
物が少なくなることにより、得られるIII族窒化物単結
晶の結晶品質も向上する。
In particular, according to the second aspect of the present invention, the first aspect
In the method for growing a group III nitride crystal, the purity of the alkali metal and / or the purity of a substance containing a group III metal and / or the purity of a substance containing nitrogen is at least one of the surface of the mixed melt. The part has the purity necessary to prevent it from being covered with polycrystalline or non-quality Group III nitrides. Crystal growth can be continued. Furthermore, since the amount of the group III metal constituting the solid material (polycrystalline or non-quality group III nitride) is reduced, the consumption of the group III metal on the surface of the mixed melt can be reduced. A large amount of group III metal can be supplied to the group III nitride crystal. As a result, it is possible to grow a large group III nitride crystal of a desired size. In addition, since the impurities contained in the mixed melt are reduced, the crystal quality of the obtained group III nitride single crystal is also improved.

【0112】また、請求項9乃至請求項11,請求項1
6乃至請求項18記載の発明では、アルカリ金属と少な
くともIII族金属を含む物質との混合融液を保持する混
合融液保持容器と、混合融液保持容器が設置される反応
容器と、前記反応容器内に少なくとも窒素を含む物質を
導入するための窒素導入手段とを少なくとも有してお
り、前記混合融液が混合融液保持容器と接する領域は、
不純物が少ない十分な純度を有していることにより、固
体物(多結晶もしくは非品質のIII族窒化物)によって
混合融液の表面全面が覆われないようにすることがで
き、これにより、混合融液への窒素の継続的な溶け込み
が進み、III族窒化物結晶の結晶成長を継続させること
ができる。更に、固体物を構成するIII族金属が少なく
なることで、III族金属の混合融液表面での消費を少な
くすることができ、混合融液中のIII族窒化物結晶にIII
族金属を多く供給することが可能となる。これらの結
果、所望の大きさのIII族窒化物結晶にまで大きく結晶
成長させることが可能となる。また、混合融液中に含ま
れる不純物が少なくなることにより、得られるIII族窒
化物単結晶の結晶品質も向上する。
Also, claims 9 to 11, and claim 1
The invention according to claims 6 to 18, wherein the mixed melt holding container for holding a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a Group III metal, a reaction container provided with the mixed melt holding container, At least nitrogen introducing means for introducing a substance containing at least nitrogen into the container, the region where the mixed melt is in contact with the mixed melt holding container,
By having sufficient purity with few impurities, it is possible to prevent the entire surface of the mixed melt from being covered with a solid substance (polycrystalline or non-quality Group III nitride), thereby making it possible to mix The continuous dissolution of nitrogen into the melt proceeds, and the crystal growth of the group III nitride crystal can be continued. Furthermore, since the amount of the group III metal constituting the solid material is reduced, the consumption of the group III metal on the surface of the mixed melt can be reduced, and the group III nitride crystal in the mixed melt has
A large amount of group metal can be supplied. As a result, it is possible to grow a large group III nitride crystal of a desired size. In addition, since the impurities contained in the mixed melt are reduced, the crystal quality of the obtained group III nitride single crystal is also improved.

【0113】また、請求項12乃至請求項18記載の発
明によれば、アルカリ金属と少なくともIII族金属を含
む物質との混合融液を保持する反応容器と、前記反応容
器内に少なくとも窒素を含む物質を導入するための窒素
導入手段とを少なくとも有し、前記反応容器は、容器外
壁と、混合融液を実質的に保持するための容器内壁とに
より構成されており、前記混合融液が前記容器内壁と接
する領域は、不純物が少ない十分な純度を有しているの
で、固体物(多結晶もしくは非品質のIII族窒化物)に
よって混合融液の表面全面が覆われないようにすること
ができ、これにより、混合融液への窒素の継続的な溶け
込みが進み、III族窒化物結晶の結晶成長を継続させる
ことができる。更に、固体物を構成するIII族金属が少
なくなることで、III族金属の混合融液表面での消費を
少なくすることができ、混合融液中のIII族窒化物結晶
にIII族金属を多く供給することが可能となる。これら
の結果、所望の大きさのIII族窒化物結晶にまで大きく
結晶成長させることが可能となる。また、混合融液中に
含まれる不純物が少なくなることにより、得られるIII
族窒化物単結晶の結晶品質も向上する。
According to the twelfth aspect of the present invention, there is provided a reaction vessel for holding a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal, and the reaction vessel containing at least nitrogen. At least nitrogen introducing means for introducing a substance, the reaction vessel is constituted by a vessel outer wall, and a vessel inner wall for substantially holding the mixed melt, wherein the mixed melt is Since the region in contact with the inner wall of the container has sufficient purity with few impurities, it is necessary to prevent the solid (polycrystalline or non-quality Group III nitride) from covering the entire surface of the mixed melt. Thereby, the continuous dissolution of nitrogen into the mixed melt proceeds, and the crystal growth of the group III nitride crystal can be continued. Furthermore, since the amount of the group III metal constituting the solid is reduced, the consumption of the group III metal on the surface of the mixed melt can be reduced, and the group III metal in the group III nitride crystal in the mixed melt contains a large amount of the group III metal. It becomes possible to supply. As a result, it is possible to grow a large group III nitride crystal of a desired size. In addition, the amount of impurities contained in the mixed melt is reduced, thereby obtaining III.
The crystal quality of the group III nitride single crystal is also improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るIII族窒化物結晶成長装置の構成
例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a group III nitride crystal growth apparatus according to the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態を説明するための図で
ある。
FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施形態を説明するための図で
ある。
FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態を説明するための図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施形態を説明するための図で
ある。
FIG. 5 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図6】図1のIII族窒化物結晶成長装置において、混
合融液保持容器の内側に、III族窒化物結晶成長装置に
よって結晶成長されるIII族窒化物と同種のIII族窒化物
を予め塗布しておく構成を示す図である。
FIG. 6 shows a group III nitride crystal growth apparatus of FIG. 1 in which a group III nitride of the same kind as the group III nitride grown by the group III nitride crystal growth apparatus is previously placed inside a mixed melt holding vessel. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration in which coating is performed.

【図7】本発明に係るIII族窒化物結晶成長装置の他の
構成例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the group III nitride crystal growth apparatus according to the present invention.

【図8】図7のIII族窒化物結晶成長装置において、容
器内壁の内側に、III族窒化物結晶成長装置によって結
晶成長されるIII族窒化物と同種のIII族窒化物を予め塗
布しておく構成を示す図である。
FIG. 8: In the III-nitride crystal growth apparatus of FIG. 7, a III-nitride of the same type as the III-nitride crystal grown by the III-nitride crystal growth apparatus is applied in advance to the inner wall of the container. FIG. 2 is a diagram showing a configuration to be put.

【図9】本発明により得られたIII族窒化物結晶を用い
て作製されたIII族窒化物半導体デバイスの一例を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a group III nitride semiconductor device manufactured using a group III nitride crystal obtained according to the present invention.

【図10】従来のレーザダイオードを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a conventional laser diode.

【図11】従来の半導体レーザを示す図である。FIG. 11 is a view showing a conventional semiconductor laser.

【図12】第6の従来技術によるGaN厚膜基板の作製
方法を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a method of manufacturing a GaN thick film substrate according to a sixth conventional technique.

【図13】第6の従来技術によるGaN厚膜基板の作製
方法を示す図である。
FIG. 13 is a view illustrating a method of manufacturing a GaN thick film substrate according to a sixth conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 反応容器 102 混合融液保持容器 103 混合融液 104 窒素供給管 105 圧力調整機構 106 加熱装置 108 反応容器内の空間 109 III族窒化物(G
aN)結晶 115 III族窒化物 200 反応容器 201 容器外壁 202 容器内壁 208 反応容器内の空間 215 III族窒化物 501 n型GaN基板 502 n型AlGaNク
ラッド層 503 n型GaNガイド
層 504 InGaN MQ
W活性層 505 p型GaNガイド
層 506 p型AlGaNク
ラッド層 507 p型GaNコンタ
クト層 508 SiO2絶縁膜 509 p側オーミック電
極 510 n側オーミック電
Reference Signs List 101 Reaction vessel 102 Mixed melt holding vessel 103 Mixed melt 104 Nitrogen supply pipe 105 Pressure adjusting mechanism 106 Heating device 108 Space in reaction vessel 109 Group III nitride (G
aN) Crystal 115 Group III nitride 200 Reaction vessel 201 Container outer wall 202 Container inner wall 208 Space in reaction vessel 215 Group III nitride 501 n-type GaN substrate 502 n-type AlGaN cladding layer 503 n-type GaN guide layer 504 InGaN MQ
W active layer 505 p-type GaN guide layer 506 p-type AlGaN cladding layer 507 p-type GaN contact layer 508 SiO 2 insulating film 509 p-side ohmic electrode 510 n-side ohmic electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G077 AA02 BE15 CC04 CC06 EA06 EC07 EG02 5F041 AA40 AA44 CA40 CA63 FF11 FF13 5F073 BA06 BA09 CA01 CB02 DA02 DA04 DA06 DA35  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G077 AA02 BE15 CC04 CC06 EA06 EC07 EG02 5F041 AA40 AA44 CA40 CA63 FF11 FF13 5F073 BA06 BA09 CA01 CB02 DA02 DA04 DA06 DA35

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の容器内において、アルカリ金属と
少なくともIII族金属を含む物質との混合融液を形成
し、該混合融液と少なくとも窒素を含む物質とから、II
I族金属と窒素から構成されるIII族窒化物を結晶成長さ
せるIII族窒化物結晶成長方法であって、混合融液の表
面を混合融液内に窒素が導入可能な状態にして、III族
窒化物を成長させることを特徴とするIII族窒化物結晶
成長方法。
In a predetermined container, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal is formed, and the mixed melt is mixed with a substance containing at least nitrogen.
A group III nitride crystal growth method for growing a group III nitride composed of a group I metal and nitrogen, comprising: bringing a surface of a mixed melt into a state in which nitrogen can be introduced into the mixed melt; A method for growing a group III nitride crystal, comprising growing a nitride.
【請求項2】 請求項1記載のIII族窒化物結晶成長方
法において、前記アルカリ金属の純度、および/また
は、III族金属を含む物質の純度、および/または、窒
素を含む物質の純度は、混合融液の表面の少なくとも一
部が多結晶もしくは非品質のIII族窒化物で覆われない
状態となるのに必要な純度となっていることを特徴とす
るIII族窒化物結晶成長方法。
2. The method for growing a group III nitride crystal according to claim 1, wherein the purity of the alkali metal and / or the purity of a substance containing a group III metal and / or the purity of a substance containing nitrogen are: A group III nitride crystal growth method, characterized in that at least a part of the surface of the mixed melt has a purity required to be not covered with polycrystal or non-quality group III nitride.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載のIII族窒
化物結晶成長方法において、前記アルカリ金属には、N
aが用いられることを特徴とするIII族窒化物結晶成長
方法。
3. The method for growing a group III nitride crystal according to claim 1, wherein the alkali metal includes N.
a group III nitride crystal growth method, wherein a is used.
【請求項4】 請求項1または請求項2記載のIII族窒
化物結晶成長方法において、前記III族金属には、Ga
が用いられることを特徴とするIII族窒化物結晶成長方
法。
4. The group III nitride crystal growth method according to claim 1, wherein the group III metal is Ga
A method for growing a group III nitride crystal, comprising:
【請求項5】 請求項1または請求項2記載のIII族窒
化物結晶成長方法において、少なくとも窒素を含む物質
には、窒素ガス,アンモニアガスまたはアジ化ナトリウ
ムが用いられることを特徴とするIII族窒化物結晶成長
方法。
5. The group III nitride crystal growth method according to claim 1, wherein the substance containing at least nitrogen is nitrogen gas, ammonia gas or sodium azide. Nitride crystal growth method.
【請求項6】 請求項1または請求項2記載のIII族窒
化物結晶成長方法において、前記所定の容器は、BNで
形成されていることを特徴とするIII族窒化物結晶成長
方法。
6. The method for growing a group III nitride crystal according to claim 1, wherein the predetermined container is formed of BN.
【請求項7】 請求項1または請求項2記載のIII族窒
化物結晶成長方法において、前記所定の容器は、AlN
で形成されていることを特徴とするIII族窒化物結晶成
長方法。
7. The method for growing a group III nitride crystal according to claim 1, wherein the predetermined container is made of AlN.
A group III nitride crystal growth method, characterized by being formed by:
【請求項8】 請求項1または請求項2記載のIII族窒
化物結晶成長方法において、前記所定の容器は、パイロ
リティックBNで形成されていることを特徴とするIII
族窒化物結晶成長方法。
8. The method for growing a group III nitride crystal according to claim 1, wherein the predetermined container is formed of pyrolytic BN.
Group nitride crystal growth method.
【請求項9】 アルカリ金属と少なくともIII族金属を
含む物質との混合融液を保持する混合融液保持容器と、
混合融液保持容器が設置される反応容器と、前記反応容
器内に少なくとも窒素を含む物質を導入するための窒素
導入手段とを少なくとも有しており、前記混合融液が混
合融液保持容器と接する領域は、不純物が少ない十分な
純度を有していることを特徴とするIII族窒化物結晶成
長装置。
9. A mixed melt holding vessel for holding a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a Group III metal,
A reaction vessel in which the mixed melt holding vessel is installed, and at least nitrogen introducing means for introducing a substance containing nitrogen into the reaction vessel, wherein the mixed melt is a mixed melt holding vessel; A group III nitride crystal growth apparatus, characterized in that the contacting region has a sufficient purity with few impurities.
【請求項10】 請求項9記載のIII族窒化物結晶成長
装置において、前記混合融液保持容器は、パイロリティ
ックBNで形成されていることを特徴とするIII族窒化
物結晶成長装置。
10. The group III nitride crystal growing apparatus according to claim 9, wherein said mixed melt holding vessel is formed of pyrolytic BN.
【請求項11】 請求項9記載のIII族窒化物結晶成長
装置において、前記混合融液保持容器の内側には、III
族窒化物結晶成長装置によって結晶成長されるIII族窒
化物と同種のIII族窒化物が予め塗布されていることを
特徴とするIII族窒化物結晶成長装置。
11. The group III nitride crystal growth apparatus according to claim 9, wherein said mixed melt holding vessel has
A group III nitride crystal growth apparatus characterized in that a group III nitride of the same kind as a group III nitride grown by a group nitride crystal growth apparatus is applied in advance.
【請求項12】 アルカリ金属と少なくともIII族金属
を含む物質との混合融液を保持する反応容器と、前記反
応容器内に少なくとも窒素を含む物質を導入するための
窒素導入手段とを少なくとも有し、前記反応容器は、容
器外壁と、混合融液を実質的に保持するための容器内壁
とにより構成されており、前記混合融液が前記容器内壁
と接する領域は、不純物が少ない十分な純度を有してい
ることを特徴とするIII族窒化物結晶成長装置。
12. A reaction vessel holding a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal, and at least nitrogen introducing means for introducing a substance containing at least nitrogen into the reaction vessel. The reaction vessel is constituted by a vessel outer wall and a vessel inner wall for substantially holding the mixed melt, and a region where the mixed melt is in contact with the vessel inner wall has sufficient purity with few impurities. A group III nitride crystal growth apparatus, comprising:
【請求項13】 請求項12記載のIII族窒化物結晶成
長装置において、前記容器外壁はステンレスで形成され
ていることを特徴とするIII族窒化物結晶成長装置。
13. The group III nitride crystal growing apparatus according to claim 12, wherein the outer wall of the container is formed of stainless steel.
【請求項14】 請求項12記載のIII族窒化物結晶成
長装置において、前記容器内壁はパイロリティックBN
で形成されていることを特徴とするIII族窒化物結晶成
長装置。
14. The group III nitride crystal growing apparatus according to claim 12, wherein the inner wall of the container is a pyrolytic BN.
A group III nitride crystal growth apparatus characterized by being formed by:
【請求項15】 請求項12記載のIII族窒化物結晶成
長装置において、前記容器内壁の内側には、III族窒化
物結晶成長装置によって結晶成長されるIII族窒化物と
同種のIII族窒化物が予め塗布されていてことを特徴と
するIII族窒化物結晶成長装置。
15. The group III nitride crystal growth apparatus according to claim 12, wherein the same type of group III nitride as the group III nitride crystal grown by the group III nitride crystal growth apparatus is provided inside the container inner wall. A group III nitride crystal growth apparatus, wherein is coated in advance.
【請求項16】 請求項9または請求項12記載のIII
族窒化物結晶成長装置において、前記アルカリ金属に
は、Naが用いられることを特徴とするIII族窒化物結
晶成長装置。
16. III according to claim 9 or claim 12.
A group III nitride crystal growth apparatus, wherein Na is used as the alkali metal.
【請求項17】 請求項9または請求項12記載のIII
族窒化物結晶成長装置において、前記III族金属には、
Gaが用いられることを特徴とするIII族窒化物結晶成
長装置。
17. III according to claim 9 or claim 12.
In the group nitride crystal growth apparatus, the group III metal includes
An apparatus for growing a group III nitride crystal, wherein Ga is used.
【請求項18】 請求項9または請求項12記載のIII
族窒化物結晶成長装置において、少なくとも窒素を含む
物質には、窒素ガス,アンモニアガスまたはアジ化ナト
リウムが用いられることを特徴とするIII族窒化物結晶
成長装置。
18. The method according to claim 9 or 12, wherein
A group III nitride crystal growth apparatus, characterized in that the substance containing at least nitrogen is nitrogen gas, ammonia gas or sodium azide.
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