JP2003183099A

JP2003183099A - 単結晶の製造方法および製造装置

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Publication number: JP2003183099A
Application number: JP2001384975A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yamane; 山根　　真; Hiromi Takasu; 高須　　広海
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、製造が安全かつ容易で、基板から
他の層への転位が少ない、単結晶の製造方法および製造
装置を提供するものである。【解決手段】一種類又は複数種類の原料４を原料容器
２に収納させ、管１１の中へ落下させ、第１温度にて加
熱された第１窒素２０および落下中の前記原料４を接触
させ、窒化化合物を生成させ、冷却させ、第２温度にて
加熱された第２窒素２６および落下中の前記窒化化合物
を接触させ、保温しつつ第３窒素３４の雰囲気にて前記
窒化化合物を落下させ、載置部４０上の種単結晶４１の
上に、前記窒化化合物の単結晶を成長させる。また、前
記原料４としてＡｌを用い、前記単結晶として、ＡｌＮ
の単結晶を成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶の製造方法
および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の製造方法（昇華法）は例
えば特開平１１−２４６２９７号公報に示されている。
この公報によると、石英ルツボ１の中に、ガリウム融液
３が収納されている。そして、石英ルツボ１はヒータ２
により加熱され、ガリウム融液の中にアンモニアガスが
導入され、基板（窒化ガリウム）が合成されている。し
かし、窒素の分解蒸気圧が高いので、供給されるアンモ
ニアガスは、非常に高い圧力を必要とするため、基板の
製造が危険かつ困難である、第１の欠点が有る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記欠点を解決するた
めに、一般には、図４の断面図に示す様に、ＭＯＣＶＤ
法にて、サファイア基板１１１上に、バッファ層１１２
と、マスク層１１３と、下部クラッド層１１４と、発光
層１１５と、上部クラッド層１１６と、コンタクト層１
１７等が形成されている。

【０００４】この様に、サファイア基板１１１と、バッ
ファ層１１２と、下部クラッド層１１４は、各々、格子
定数が異なる。その結果、サファイア基板１１１から上
方へ向かって、転位（格子定数の違いによる歪み）が移
動する。この転位部分には不純物が集まり易い。その結
果、発光層１１５に不純物が侵入し、発光量が劣化する
第２の欠点が有る。

【０００５】そこで、本発明はこの様な従来の欠点を考
慮し、製造が安全かつ容易で、基板から他の層への転位
が少ない、単結晶の製造方法および製造装置を提供す
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の本発明では、一種類又は複数種類の原料
を原料容器に収納させ、管の中へ落下させ、第１温度に
て加熱された第１窒素および落下中の前記原料を接触さ
せ、窒化化合物を生成させ、冷却させ、第２温度にて加
熱された第２窒素および落下中の前記窒化化合物を接触
させ、保温しつつ第３窒素の雰囲気にて前記窒化化合物
を落下させ、載置部上の種単結晶の上に前記窒化化合物
の単結晶を成長させる。

【０００７】請求項２の本発明では、前記原料としてＡ
ｌを用い、前記単結晶として、ＡｌＮの単結晶を成長さ
せる。

【０００８】請求項３の本発明では、前記原料としてＧ
ａおよびＡｌを用い、前記単結晶として、ＧａＡｌＮの
単結晶を成長させる。

【０００９】請求項４の本発明では、前記原料として
ＡｌおよびＧａＮ合成物を用い、前記単結晶として、Ｇ
ａＡｌＮの単結晶を成長させる。

【００１０】請求項５の本発明では、前記第１温度にて
前記原料を溶かし、前記第２温度にて前記窒化化合物中
の窒素量を所望値に設けた。

【００１１】請求項６の本発明では、一種類又は複数種
類の原料を収納し、振動等により落下させる原料容器
と、前記原料が落下する管と、前記管の上部に接続さ
れ、第１窒素が導入される第１入口と、前記第１窒素お
よび落下中の前記原料を第１温度にて加熱する第１加熱
器と、前記管の中にて生成された窒化化合物を冷却する
冷却器と、第２窒素が導入される第２入口と、前記第２
窒素および落下中の前記窒化化合物を第２温度にて加熱
する第２加熱器と、第３窒素が導入される第３入口と、
前記第３窒素を保温する保温器と、種単結晶を載置する
載置部とを備え、前記保温器の内部に於て、落下した前
記窒化化合物を前記種単結晶の上に、成長させる様に構
成した。

【００１２】請求項７の本発明では、前記種単結晶を前
記保温器の内部又は外部に移動させる様に、移動器を設
けた。

【００１３】請求項８の本発明では、前記管に対し、位
置の高い方から順に、前記第１加熱器と、前記冷却器
と、前記第２加熱体と、前記保温器が設けられた。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１の断面図に従って、本
発明の実施の形態に係る製造装置１を説明する。図１に
於て原料容器２は例えば、上方が開放した箱体状に形成
されている。その底面には、フィルタ３が設けられてい
る。

【００１５】原料容器２は、一種類または複数種類の原
料４が収納される。例えば、図１に於て、原料（アルミ
ニウムの粉末）４が収納されている。

【００１６】蓋５が開かれて、原料４が投入部６を介し
て投入され、収納された後、蓋５が閉じられる。

【００１７】振動器７は例えば、アーム８と、ハンマー
９と、支点１０等により構成されている。アーム８は支
点１０を中心として、回転可能に固定されている。アー
ム８の一端に当接するハンマー９が振動する事により、
アーム８の他端に当接するフィルタ３が振動し、原料４
が下方へ落下する様に、構成されている。この様に、振
動器７も含めて、原料容器２と呼ぶ。

【００１８】管１１は例えば、入口部１２と、胴部１３
と、出口部１４等から構成されている。入口部１２の上
部は、原料容器の底面（即ち、フィルタ３）に接続さ
れ、下方に行く程、断面積が小さくなる様に形成されて
いる。入口部１２の下部は、断面積が大きい中間部１５
が形成されている。

【００１９】胴部１３は略円筒状に形成され、胴部１３
の上部は、中間部１５に接続されている。胴部１３の下
部は、下方に行く程、断面積が小さくなる様に形成され
ている。出口部１４は略円筒状に形成され、胴部１３の
下部に接続されている。

【００２０】ノズル管１６は、上部が略円筒状に形成さ
れ、下に行く程、断面積が小さくなる様に形成され、最
下部はノズル１７が形成されている。ノズル管１６は、
中間部１５の下方に位置し、管１１の内部に位置し、胴
部１３の上部に位置する様に配置されている。

【００２１】この様な構成により、原料４は、入口部１
２と、中間部１５と、ノズル管１６と、胴部１３の下部
と、出口部１４を介して、下方に落下する様に、設けら
れている。即ち、管１１の内部に於て、原料４は落下す
る様に構成されている。

【００２２】第１加熱器１８は例えば、ヒータブロック
から成り、ヒータ（図示せず）が内蔵されている。第１
加熱器１８は、管１１を構成する胴部１３の上部の周囲
に配置され、管１１およびその周辺を加熱するものであ
る。

【００２３】第１入口１９は例えば円筒から成り、第１
加熱器１８を貫く様に、一端は管１１の上部（即ち、胴
部１３の上部）に接続され、他端は第１窒素２０の供給
源（図示せず）に接続されている。この様に、第１入口
１９を介して、管１１の内部に第１窒素２０（Ｎ₂）が
導入される。

【００２４】また、第１加熱器１８は、上記導入された
第１窒素２０および落下中の原料４を共に、第１温度
（例えば１７００℃〜２０００℃）にて加熱する。

【００２５】その結果、ノズル１７の下方に於て、落下
する原料４（アルミニウム）は溶けて、導入された第１
窒素２０は、常圧にて、上記溶触した原料４に溶け込
み、窒化化合物（例えば、ＡｌＮ）が生成される。これ
を、以下の化学式で示す。Ａｌ＋Ｎ₂→ＡｌＮ＋１／２
Ｎ₂。

【００２６】冷却器２１は第１加熱器１８の下方に位置
し（即ち、胴部１３の下部に位置）胴部１３の周囲に配
置されている。冷却器２１には、入口２２と出口２３が
設けられている。入口２２は給水源（図示せず）に接続
され、出口２３は排水部（図示せず）に接続されてい
る。

【００２７】また、冷却器２１の内部は空洞状に形成さ
れ、入口２２から入った水が、この空洞部を通り、出口
２３を介して排水される様に構成されている。この様に
して冷却器２１は管１１を冷却し、管１１の中にて生成
された窒化化合物（例えば、ＡｌＮ）を冷却する。

【００２８】第２加熱器２４は例えば、ヒータブロック
から成り、ヒータ（図示せず）が内蔵されている。第２
加熱器２４は、胴部１３の下部の周囲に配置され、管１
１およびその周辺を加熱するものである。

【００２９】第２入口２５は例えば円筒から成り、第２
加熱器２４を貫通する様に、一端は管１１の下部（即
ち、胴部１３の下部）に接続され、他端は第２窒素２６
の供給源（図示せず）に接続されている。この様にし
て、第２入口２５を介して、管１１の内部に、第２窒素
２６が導入される。

【００３０】この様にして、第２窒素２６が導入される
第２入口２５が設けられている。そして、胴部１３の下
方に於て、落下中の窒化化合物（ＡｌＮ等）と、導入さ
れた第２窒素２６は共に、第２温度（例えば、約８４０
℃）にて、第２加熱器２４により加熱される。

【００３１】その結果、胴部１３の下部に於て、導入さ
れた第２窒素２６は、落下中の窒化化合物（ＡｌＮ等）
の中に、所望値（即ち、最適値）だけ溶け込む。即ち、
落下中の窒化化合物（ＡｌＮ等）の中には、窒素がムラ
の無い様に、溶け込んだ状態となる。

【００３２】基部２７は例えば、台２８と、保温器２９
と、スペーサ３０と、箱体３１等から構成されている。
台２８の中央部には開口が形成され、筒１１を構成する
出口部１４は、上記開口に挿入され、固定されている。

【００３３】保温器２９は例えば、ヒータブロックから
成り、ヒータ（図示せず）が内蔵されている。保温器２
９は、台２８の下に配置され、台２８に固定されてい
る。

【００３４】保温器２９の中央には、開口部３２が形成
され、開口部３２は、出口部１４の下に位置する様に、
配置されている。

【００３５】第３入口３３は例えば円筒から成り、保温
器２９を貫通する様に、一端は保温器２９の開口部３２
に接続され、他端は第３窒素３４の供給源（図示せず）
に接続されている。この様にして、第３入口３３を介し
て、開口部３２の内部に、保温器２９にて、約６００℃
に保温された第３窒素３４が導入される。

【００３６】スペーサ３０は保温器２９の下に配置さ
れ、保温器２９に固定されている。スペーサ３０の中央
には開口が形成され、上記開口は、保温器２９の開口部
３２の下に位置する様に、配置されている。

【００３７】箱体３１は、上方が開放した略箱状に形成
され、スペーサ３０の下に配置されスペーサ３０に固定
されている。上記部品２８、２９、３０、３１、３３等
により、基部２７は構成されている。

【００３８】移動器３５は例えば、駆動部３６と、被駆
動部３７と、接続部３８と、支持部３９と、載置部４０
等から構成されている。駆動部３６は例えば、モータ
と、歯車等から構成されている。上記歯車は中心に孔が
形成されている。モータの軸はこの歯車の孔に挿入さ
れ、固定されている。

【００３９】被駆動部３７は、一側に平歯車部が形成さ
れ、この平歯車部と駆動部３６の歯車が噛合う様に、構
成されている。被駆動部３７の上部は、接続部３８を介
して支持部３９の下部に接続されている。

【００４０】載置部４０の下部は支持部３９の上部に接
続されている。載置部４０の上部には、窒化化合物（例
えばＡｌＮ）の種単結晶４１が載置されている。

【００４１】駆動部３６が時計回りに回転すると、駆動
部３６に噛合う被駆動部３７は上方に移動する。被駆動
部３７に接続された載置部４０は上方に移動する。この
様にして、載置部４０に載置された種単結晶４１が保温
器２９の内部（即ち、開口部３２）に位置した時、駆動
部３６の運動が停止する様に、構成されている。

【００４２】また、駆動部３６が反時計回りに回転する
と、駆動部３６に噛合う被駆動部３７は下方に位置す
る。そして、載置部４０上に載置された種単結晶４１が
下方に移動し、保温器２９の外部（即ち、開口部３２の
下方）に位置した時、駆動部３６の運動が停止する様
に、構成されている。

【００４３】この様に、種単結晶４１を保温器２９の内
部又は外部に移動する様に、移動器３５が設けられてい
る。また、上述した様に、管１１に対して、位置の高い
方から順に、第１加熱器１８と、冷却器２１と、第２加
熱器２４と、保温器２９とが設けられている。

【００４４】また、保温器２９の内部（開口部３２）に
於て、落下中の窒化化合物４２（例えば、ＡｌＮ等）
は、約６００℃に保温された第３窒素３４の雰囲気の中
で、落下し、種単結晶４１上に付着する。

【００４５】この時に、種単結晶４１も、約６００℃の
第３窒素３４の雰囲気の中に存在する。その結果とし
て、保温器２９の内部３２に於て、落下した窒化化合物
（ＡｌＮ等）４２は、種単結晶４１の上に成長し、単結
晶の窒化化合物（ＡｌＮ等）が生成される。上記部品に
より、この製造装置１は構成されている。

【００４６】そして、図１に従って、本発明の実施の形
態に係る単結晶の製造方法を説明する。最初に、蓋５を
開き、原料容器２の中に、原料４（例えば、アルミニウ
ムの粉末）を収納する工程が実施される。即ち、一種類
又は、複数種類の原料が原料容器２に収納される。

【００４７】そして、ハンマー９を振動させ、フィルタ
３を振動させる事により、原料４を振動させ、管１１の
中へ落下させる工程が実施される。

【００４８】次に、第１入口１９を介し、導入され、第
１加熱器１８により第１温度（１７００℃〜１８００
℃）にて加熱された第１窒素２０と、第１加熱器１８に
より第１温度にて加熱された原料４を接触させる工程が
実施される。

【００４９】その後、ノズル１７の下方に於て、落下す
る原料４（アルミニウム）は溶けて導入され、第１温度
に加熱された第１窒素２０は、常圧にて、溶解した原料
４に溶け込み、窒化化合物（ＡｌＮ等）が生成される。

【００５０】次に、冷却器２１が管１１を冷却する工程
が実施される。即ち、この時、冷却器２１の入口２２か
ら給水が取入れられ、出口２３を介して、排水される。
その結果、管１１および管１１内の窒化化合物は冷却さ
れる。

【００５１】その後、第２入口２５を介し導入され、第
２加熱器２４により第２温度（例えば８４０℃）にて加
熱された第２窒素２６と、第２温度に加熱され、落下中
の窒化化合物を接触させる工程が実施される。

【００５２】その結果、胴部１３の下部に於て、導入さ
れた第２窒素２６は、落下中の窒化化合物の中に、所望
値だけ溶け込む。即ち、落下中の窒化化合物の中には、
窒素がムラの無い様に、溶け込んだ状態となる。

【００５３】次に、第３入口３３を介し導入され、保温
器２９により約６００℃に保温された第３窒素３４の雰
囲気に於て、窒化化合物を落下させる工程が実施され
る。

【００５４】その後、載置部４０上の種単結晶４１の上
に、窒化化合物（ＡｌＮ等）の単結晶を成長させる工程
が実施される。

【００５５】この様にして、上記単結晶が所望の量だけ
生成（成長）された後に、移動器３５の運転により、種
単結晶４１を載置した載置部４０は、下方に移動され、
保温器２９の外部に移動される。

【００５６】その後、種単結晶４１は室温までに、冷や
されて、載置部４１から取り外される。以上の様に、単
結晶の一連の製造方法の説明を終わる。

【００５７】上記説明では、原料４としてＡｌ（アルミ
ニウム）を用い、単結晶として、ＡｌＮの単結晶４２を
成長させた。

【００５８】本発明では、これ以外に、原料４として、
ＧａおよびＡｌの各粉末を用い、単結晶として、ＧａＡ
ｌＮの単結晶を成長させる事ができる。

【００５９】また、本発明では、原料としてＡｌおよび
ＧａＮの合成物の各粉末を用い、単結晶として、ＧａＡ
ｌＮの単結晶を成長させる事ができる。

【００６０】更に、本発明では、原料として３族材料に
限らず、窒化化合物の単結晶を成長させる事ができる。
また、装置全体をチャンバーに入れて、加圧する事も可
能である。

【００６１】また、本発明は、上記説明の通り、第１加
熱器１８による第１温度（比較的高い温度）にて、原料
４を溶かし、第２加熱器２４に第２温度（比較的低い温
度）にて、窒化化合物中の窒素量を所望値に設けた事
も、特徴とする。

【００６２】次に、図２の断面図に従い、本発明の製造
方法で得られたＡｌＮの単結晶を用いた発光ダイオード
４４を説明する。図２に於て、基板４５は、図１で説明
した種単結晶４１およびその上に成長された窒化化合物
４２とから成るＡｌＮの単結晶４３にＮ型不純物が添加
された材質にて構成されている。

【００６３】下部クラッド層４６は例えばＮ型ＧａＮか
ら成り、基板４５の上に形成され、断面形状が略凸状に
形成されている。マスク層４７は例えばＳｉＯ₂から成
り、下部クラッド層４６内に於て、略直線上に所定の間
隔を置いて形成されている。

【００６４】発光層４８は例えばＩｎＧａＮから成り、
下部クラッド層４６の表面上に形成されている。上部ク
ラッド層４９は例えばＰ型ＧａＡｌＮから成り、発光層
４８の表面上に形成されている。

【００６５】コンタクト層５０は例えばＰ型ＧａＮから
成り、上部クラッド層４９の表面上に形成されている。
Ｐ電極５１は例えば金から成り、コンタクト層５０の表
面上に形成されている。

【００６６】Ｎ電極５２は例えば金から成り、下部クラ
ッド層４６に設けられた、位置が低い表面上に形成され
ている。これらの層により、発光ダイオード４４が構成
されている。

【００６７】この発光ダイオード４４に於て、基板４５
のＮ型ＡｌＮ単結晶と、下部クラッド層４６のＮ型Ｇａ
Ｎに於ける、結合長の違いは約３％である。従って、Ｎ
型ＡｌＮ単結晶４５の上にＮ型ＧａＮを形成しても、貫
通する転位の影響は少ない。

【００６８】また、マスク層４７と４７との間に於て、
転位密度は３×１０⁴〜３×１０⁵ｃｍ^-2であり、マスク
層４７の上に於て転位密度は５×１０³〜５×１０⁴ｃｍ
^-2である。これは、図４に示した従来のサファイア基板
１１１からその上の層へ移動する転位密度１０⁶ｃｍ^-2
に比べて、極めて小さい。

【００６９】この様に、この発光ダイオード４４に於け
る、移動する転位が小さいのは、本発明の製造方法によ
り得られたＡｌＮの単結晶に於て、結晶の欠陥が少ない
からである。

【００７０】この様に、発光ダイオード４４では、基板
４５から上方へ移動する転位が少ない。その結果、転位
部分に集まる不純物の量が少なく、発光層４８に不純物
が侵入し、発光量を劣化させる事を防止できる。

【００７１】また、Ｎ型ＡｌＮ単結晶から成る基板４５
は絶縁性であるので、Ｎ電極５２を基板の裏面に形成で
きない。従って、Ｎ電極５２は、下部クラッド層４６の
低い表面上に形成されている。

【００７２】更に、Ｎ型ＡｌＮ単結晶から成る基板４５
は熱伝導率が２．８５Ｗ／ｃｍ・Ｋと比較的高い。これ
に比べて、図４に従した従来のサファイア基板１１１お
よび下部クラッド層１１４の熱伝導率は各々、０．４２
Ｗ／ｃｍ・Ｋと１．３Ｗ／ｃｍ・Ｋと比較的低い。

【００７３】それ故、Ｎ型ＡｌＮ単結晶から成る基板４
５を有する発光ダイオード４４は放熱性が良いため、従
来に比べ、高出力化および長寿命が得られる。

【００７４】次に、図３の断面図に従い、本発明の製造
方法で得られたＧａＡｌＮの単結晶を用いた発光ダイオ
ード５９を説明する。図３に於て、基板６０は、図１で
説明した種単結晶およびその上に成長された窒化化合物
とから成るＧａＡｌＮの単結晶に、Ｎ型不純物が添加さ
れた材質にて構成されている。

【００７５】下部クラッド層６１は例えばＮ型ＧａＮか
ら成り、基板６０の上に形成されている。マスク層６２
は例えばＳｉＯ₂から成り、下部クラッド層６１内に於
て、略直線上に、所定の間隔を置いて形成されている。

【００７６】発光層６３は例えばＩｎＧａＮから成り、
下部クラッド層６１の表面上に形成されている。上部ク
ラッド層６４は例えばＰ型ＡｌＧａＮから成り、発光層
６３の表面上に形成されている。

【００７７】コンタクト層６５は例えばＰ型ＧａＮから
成り、上部クラッド層６４の表面上に形成されている。
表面電極６６は例えば金から成り、コンタクト層６５の
表面上に形成されている。

【００７８】裏面電極６７は例えば金から成り、基板６
０の裏面に設けられている。これらの層により、発光ダ
イオード５９が構成されている。

【００７９】この発光ダイオード５９に於て、基板６０
から下部クラッド層６１へ移動する転位密度は約１０⁵
ｃｍ^-2である。また、マスク層６２上の転位密度は約１
０³ｃｍ^-2である。

【００８０】この様に、この発光ダイオード５９に於
て、Ｎ型ＧａＡｌＮ単結晶から成る基板６０から上方へ
移動する転位が、従来（図４に示した）に比べて、少な
い。その結果、転位部分に集まる不純物の量が少なく、
発光層６３に不純物が侵入し、発光量を劣化させる事を
防止できる。

【００８１】また、この様に、裏面電極６７を基板６０
の裏面に設ける事により、通常の発光ダイオード（例え
ばＧａＰ、ＧａＡｓ等）と同様に、上部に表面電極と、
下部に裏面電極を持つ構成となる。従って、この発光ダ
イオード５９は、従来の発光ダイオード（ＧａＰ、Ｇａ
Ａｓ等）用の生産設備により、生産できる。

【００８２】また、この発光ダイオード５９では、外形
に段差がないので、段差が有る従来の発光ダイオード
（図４参照）に比べ、素子の外形サイズを小さくでき
る。

【００８３】更に、従来の発光ダイオード（図４参照）
では、Ｐ電極１１８およびＮ電極１１９が表面側に設け
てあるので、２個のワイヤーで接続する手間が有った。

【００８４】これに対して、この発光ダイオード５９で
は、裏面電極６７を、基板６０の裏面に設けるので、裏
面電極６７をダイボンドする事ができる。その結果、表
面電極６６に対し、１個のワイヤーで接続すれば良く、
配線作業が容易となる。

【００８５】なお、上記説明では発光ダイオードを例示
したが、本発明の製造方法にて製造された、ＡｌＮの単
結晶又はＧａＡｌＮの単結晶から成る基板の上に各層を
ＭＯＣＶＤ法等により形成された半導体レーザ又は受光
素子又は他の機能半導体素子等にも、本発明は適用され
る。

【００８６】

【発明の効果】請求項１の本発明では、一種類又は複数
種類の原料を原料容器に収納させ、管の中へ落下させ、
第１温度にて加熱された第１窒素および落下中の前記原
料を接触させ、窒化化合物を生成させ、冷却させ、第２
温度にて加熱された第２窒素および落下中の前記窒化化
合物を接触させ、保温しつつ第３窒素の雰囲気にて前記
窒化化合物を落下させ、載置部上の種単結晶の上に、前
記窒化化合物の単結晶を成長させる事を特徴とする単結
晶の製造方法。上記構成により、常圧の第１窒素と第２
窒素、第３窒素を導入する事により、窒化化合物の単結
晶を製造できる。その結果、従来の昇華法に比べ、基板
の製造が安全であり、かつ容易に製造できる。また、高
純度な単結晶が得られ易く、高融点結晶が得られ易い。
短時間で大きな結晶が得られるので、生産コストが安
い。

【００８７】請求項２の本発明では、前記原料としてＡ
ｌを用い、前記単結晶として、ＡｌＮの単結晶を成長さ
せる事を特徴とする請求項１の単結晶の製造方法。この
様にして、Ａｌを原料として、ＡｌＮの単結晶を成長さ
せるので、上記単結晶は格子欠陥が少なく、転位密度も
小さい。また、ＡｌＮの単結晶を基板として用いる事に
より、ＡｌＮは熱伝導率が大きいので、この基板を用い
た半導体素子の放熱性能が良い。

【００８８】請求項３の本発明では、前記原料としてＧ
ａおよびＡｌを用い、前記単結晶として、ＧａＡｌＮの
単結晶を成長させる。この様にして、ＧａおよびＡｌを
原料として、ＧａＡｌＮの単結晶を成長させるので、上
記単結晶は格子欠陥が少なく転位密度も小さい。また、
ＧａＡｌＮは電気伝導率が高いので、裏面に裏面電極を
設ける事ができる。その結果、１個のワイヤーボンドで
済み、かつ、素子サイズを小さくできる。

【００８９】請求項４の本発明では、前記原料としてＡ
ｌおよびＧａＮ合成物を用い、前記単結晶として、Ｇａ
ＡｌＮの単結晶を成長させる。この様に、ＡｌおよびＧ
ａＮ合成部を原料として、ＧａＡｌＮの単結晶を成長さ
せるので、この単結晶は格子欠陥が少なく、転位密度も
少ない。その結果として、基板から他の層への転位も少
ない。

【００９０】請求項５の本発明では、前記第１温度にて
前記原料を溶かし、前記第２温度にて前記窒化化合物中
の窒素量を所望値に設けた。上記構成により、落下中の
窒化化合物の中には、窒素がムラの無い様に、溶け込ん
だ状態となる。これにより、格子欠陥が少ない窒化化合
物の単結晶が得られる。

【００９１】請求項６の本発明では、一種類又は複数種
類の原料を収納し、振動等により落下させる原料容器
と、前記原料が落下する管と、前記管の上部に接続さ
れ、第１窒素が導入される第１入口と、前記第１窒素お
よび落下中の前記原料を第１温度にて加熱する第１加熱
器と、前記管の中にて生成された窒化化合物を冷却する
冷却器と、第２窒素が導入される第２入口と、前記第２
窒素および落下中の前記窒化化合物を第２温度にて加熱
する第２加熱器と、第３窒素が導入される第３入口と、
前記第３窒素を保温する保温器と、種単結晶を載置する
載置部とを備え、前記保温器の内部に於て、落下した前
記窒化化合物を前記種単結晶の上に、成長させる様に構
成した。上記構成により、常圧の第１窒素、第２窒素、
第３窒素を導入する事により、窒化化合物の単結晶を製
造できる。その結果、従来の昇華法を用いた製造装置に
比べ、基板の製造が完全であり、かつ容易に基板（窒化
化合物の単結晶）を製造できる装置を提供できる。

【００９２】請求項７の本発明では、前記種単結晶を前
記保温器の内部又は外部に移動させる様に、移動器を設
けた。この様に移動器を設ける事により、保温器の内部
で成長した窒化化合物を、保温器の外部に容易に取出す
事ができる。

【００９３】請求項８の本発明では、前記管に対し、位
置の高い方から順に、前記第１加熱器と、前記冷却器
と、前記第２加熱体と、前記保温器が設けられた。上記
構成により、管の中の温度プロファイルを正確に制御す
る事ができ、格子欠陥が少ない窒化化合物の単結晶を得
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る製造装置１の断面図
である。

【図２】上記製造装置１にて成長した窒化化合物が用い
られた発光ダイオ−ド４４の断面図である。

【図３】上記製造装置１にて成長した窒化化合物が用い
られた発光ダイオ−ド５９の断面図である。

【図４】従来の発光ダイオ−ドの断面図である。

【符号の説明】

２原料容器４原料１１管２０第１窒素２６第２窒素３４第３窒素４０載置部４１種単結晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高須広海鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地鳥取三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE11 BE13 DA02 DA20 EA01 EG20 EG21 HA02 SA04 5F041 AA40 CA04 CA40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一種類又は複数種類の原料を原料容器に
収納させ、管の中へ落下させ、第１温度にて加熱された
第１窒素および落下中の前記原料を接触させ窒化化合物
を生成させ、冷却させ、第２温度にて加熱された第２窒
素および落下中の前記窒化化合物を接触させ、保温しつ
つ第３窒素の雰囲気にて前記窒化化合物を落下させ、載
置部上の種単結晶の上に、前記窒化化合物の単結晶を成
長させる事を特徴とする単結晶の製造方法。
【請求項２】前記原料としてＡｌを用い、前記単結晶
として、ＡｌＮの単結晶を成長させる事を特徴とする請
求項１の単結晶の製造方法。
【請求項３】前記原料としてＧａおよびＡｌを用い、
前記単結晶として、ＧａＡｌＮの単結晶を成長させる事
を特徴とする請求項１の単結晶の製造方法。
【請求項４】前記原料としてＡｌおよびＧａＮ合成物
を用い、前記単結晶として、ＧａＡｌＮの単結晶を成長
させる事を特徴とする請求項１の単結晶の製造方法。
【請求項５】前記第１温度にて前記原料を溶かし、前
記第２温度にて前記窒化化合物中の窒素量を所望値に設
けた事を特徴とする請求項１の単結晶の製造方法。
【請求項６】一種類又は複数種類の原料を収納し、振
動等により落下させる原料容器と、前記原料が落下する
管と、前記管の上部に接続され、第１窒素が導入される
第１入口と、前記第１窒素および落下中の前記原料を第
１温度にて加熱する第１加熱器と、前記管の中にて生成
された窒化化合物を冷却する冷却器と第２窒素が導入さ
れる第２入口と、前記第２窒素および落下中の前記窒化
化合物を第２温度にて加熱する第２加熱器と、第３窒素
が導入される第３入口と、前記第３窒素を保温する保温
器と、種単結晶を載置する載置部とを備え、前記保温器
の内部に於て、落下した前記窒化化合物を前記種単結晶
の上に、成長させる様に構成した事を特徴とする製造装
置。
【請求項７】前記種単結晶を前記保温器の内部又は外
部に移動させる様に、移動器を設けた事を特徴とする請
求項６の製造装置。
【請求項８】前記管に対し、位置の高い方から順に、
前記第１加熱器と、前記冷却器と、前記第２加熱体と、
前記保温器が設けられた事を特徴とする請求項６の製造
装置。