JP2003212696A - Method and apparatus for growing crystal of group iii nitride - Google Patents

Method and apparatus for growing crystal of group iii nitride

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JP2003212696A
JP2003212696A JP2002009651A JP2002009651A JP2003212696A JP 2003212696 A JP2003212696 A JP 2003212696A JP 2002009651 A JP2002009651 A JP 2002009651A JP 2002009651 A JP2002009651 A JP 2002009651A JP 2003212696 A JP2003212696 A JP 2003212696A
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iii nitride
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昌彦 島田
Hisanori Yamane
久典 山根
Takashi Araki
隆司 新木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably grow a crystal of a group III nitride. <P>SOLUTION: When the crystal of the group III nitride 25 constituted of a group III metal and nitrogen is grown from a mixed melt 24, formed from an alkali metal and a group III metal, and a substance containing at least nitrogen in a reaction vessel 12, a part brought into contact with the mixed melt 24 of the reaction vessel 12 is constituted of a dense material. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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などに用いられるIII族
窒化物の結晶成長方法および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 crystal growth method for a group III nitride used for 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, and the like. And a crystal growth apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、青色のLEDは、赤色や緑色のL
EDに比べて輝度が小さく、実用化に難点があったが、
近年、一般式InAlGaNで表されるIII族窒化物化
合物半導体において、低温AlNバッファー層あるいは
低温GaNバッファー層を用いることによる結晶成長技
術の向上と、Mgをドープした低抵抗のp型半導体層が
得られたことにより、高輝度青色LEDが実用化され、
さらには、青色波長領域で発振する半導体レーザが実現
された。
2. Description of the Related Art Conventionally, a blue LED is a red or green LED.
The brightness was smaller than that of the ED, and it was difficult to put it into practical use.
In recent years, in a group III nitride compound semiconductor represented by the general formula InAlGaN, improvement of crystal growth technology by using a low temperature AlN buffer layer or a low temperature GaN buffer layer, and a low resistance p-type semiconductor layer doped with Mg have been obtained. As a result, a high-intensity blue LED has been put into practical use,
Furthermore, a semiconductor laser that oscillates in the blue wavelength region has been realized.

【0003】一般に、高品質の半導体層を基板上にエピ
タキシャル成長させる場合には、基板と半導体層の格子
定数や熱膨張係数が同程度である必要がある。しかし、
III族窒化物半導体はこれらを同時に満足する基板が現
在世の中には存在しない。
Generally, when a high quality semiconductor layer is epitaxially grown on a substrate, the lattice constant and the coefficient of thermal expansion of the substrate and the semiconductor layer need to be about the same. But,
Currently, there is no substrate in the world that can satisfy these requirements for group III nitride semiconductors.

【0004】従って、III族窒化物では、一般に、サフ
ァイアやGaAsのようなIII族窒化物半導体とは格子
定数や熱膨張係数の大きく異なる異種基板上に、ELO
等の結晶成長技術を用いて厚膜GaNを成長し、それを
基板として半導体レーザー結晶を作製している。
Therefore, in the group III nitride, the ELO is generally formed on a different kind of substrate whose lattice constant and thermal expansion coefficient are largely different from those of the group III nitride semiconductors such as sapphire and GaAs.
A thick film GaN is grown by using a crystal growth technique such as the above, and a semiconductor laser crystal is produced by using it as a substrate.

【0005】しかるに、異種基板を用いて結晶成長され
たGaN基板は、転位密度が107cm-2程度と非常に
多くの結晶欠陥が含まれており、実用的な高出力のレー
ザ素子や電子デバイスを作製するには未だ十分な品質で
あるとはいえない。
However, a GaN substrate crystal-grown by using a heterogeneous substrate has a very large number of crystal defects with a dislocation density of about 10 7 cm -2 , and a practical high-power laser element or electron It cannot be said that the quality is still sufficient for manufacturing a device.

【0006】一方、高品質なGaN基板を作製するため
のGaNバルク単結晶を作製する試みが様々な研究機関
においてなされているが、いまだに数ミリ程度のものし
か得られていないのが実状であり、実用化には程遠い状
態である。
On the other hand, various research institutes have made attempts to produce a GaN bulk single crystal for producing a high quality GaN substrate, but in reality, only a few millimeters have been obtained. , It is far from practical use.

【0007】文献「Chemistry of Materials Vol.9
(1997) p.413-416」(従来技術1)には、Naをフラ
ックスとして用いたGaN結晶成長方法が示されてい
る。この方法は、フラックスとしてのアジ化ナトリウム
(NaN3)と金属Gaとを原料として、ステンレス製
の反応容器(容器内寸法;内径=7.5mm、長さ=1
00mm)に窒素雰囲気で封入し、この反応容器を60
0〜800℃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。この方法で
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100kg/cm2程度
と低くできる点が特徴である。この方法で1mm程度の
大きさのGaN結晶が作製できている。
Reference “Chemistry of Materials Vol.9
(1997) p.413-416 ”(Prior Art 1) describes a GaN crystal growth method using Na as a flux. In this method, sodium azide (NaN 3 ) as a flux and metallic Ga are used as raw materials, and a reaction vessel made of stainless steel (inner dimension of vessel; inner diameter = 7.5 mm, length = 1)
(00 mm) in a nitrogen atmosphere, and the reaction vessel is filled with 60 mm.
The GaN crystal is grown by maintaining the temperature at 0 to 800 ° C. for 24 to 100 hours. This method is characterized in that crystals can be grown at a relatively low temperature of about 600 to 800 ° C., and the pressure inside the container can be as low as about 100 kg / cm 2 . A GaN crystal having a size of about 1 mm can be produced by this method.

【0008】また、特開2001−58900(従来技
術2)には、III族窒化物結晶の大きさを大きくするた
めに、III族窒化物結晶の結晶成長時に、III族金属を追
加補充する方法が示されている。図3には、この従来技
術2の方法が示されている。図3を参照すると、従来技
術2の方法では、反応容器101内に、フラックスの収
容された成長容器102と、III族金属供給管103と
を設け、III族金属供給管103に外部から圧力を加
え、成長容器102にIII族金属104を追加補給する
ようになっている。なお、図3において、106は加圧
装置、107は反応容器の内部空間、108はガス供給
管、109は圧力制御装置、110は下部ヒーター、1
11は側部ヒーターである。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-58900 (Prior Art 2), in order to increase the size of a group III nitride crystal, a group III metal is additionally replenished during crystal growth of the group III nitride crystal. It is shown. FIG. 3 shows the method of the prior art 2. Referring to FIG. 3, in the method of the conventional technique 2, a growth container 102 containing a flux and a group III metal supply pipe 103 are provided in a reaction container 101, and a pressure is applied to the group III metal supply pipe 103 from the outside. In addition, the group III metal 104 is additionally supplied to the growth container 102. In FIG. 3, 106 is a pressurizing device, 107 is the internal space of the reaction vessel, 108 is a gas supply pipe, 109 is a pressure control device, 110 is a lower heater, and 1 is a lower heater.
11 is a side heater.

【0009】また、特開2001−64098(従来技
術3)には、図4に示すように、第2の反応容器120
に収容されたフラックス(Na)とIII族金属(Ga)
との混合融液から、種結晶を用いて大型のIII族窒化物
を結晶成長する方法が開示されている。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-64098 (Prior Art 3), as shown in FIG.
Flux (Na) and Group III metal (Ga)
There is disclosed a method for growing a large group III nitride crystal by using a seed crystal from a mixed melt with.

【0010】また、特開2001−119103(従来
技術4)には、立方晶のIII族窒化物を結晶成長する方
法として、フラックス(アルカリ金属)にカリウム
(K)を用いて結晶成長する方法が開示されている。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-119103 (Prior Art 4), a method of crystallizing cubic III-nitride by using potassium (K) as a flux (alkali metal) is known. It is disclosed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の結晶成長技術(従来技術2,従来技術3,従来技
術4)を用いることによって、六方晶や立方晶の大型の
III族窒化物を結晶成長することが可能となった。
As described above, by using the above-mentioned conventional crystal growth technique (prior art 2, conventional technique 3, conventional technique 4), a large hexagonal crystal or cubic crystal can be obtained.
It became possible to grow a group III nitride crystal.

【0012】しかしながら、反応容器内への混合融液の
保持に関して、上述の従来技術では次のような問題があ
った。
[0012] However, the above-mentioned conventional technique has the following problems with respect to holding the mixed melt in the reaction vessel.

【0013】すなわち、従来技術2では、混合融液を保
持する反応容器の材料にニオブやニッケルを使用してい
るが、これらの材料は、成長条件によっては、NaとII
I族金属原料との混合融液に濡れてしまうため、混合融
液が反応容器の壁を伝わり外部へ這い出してしまうこと
がある。
That is, in the prior art 2, niobium or nickel is used as the material for the reaction vessel holding the mixed melt, but these materials may be Na and II depending on the growth conditions.
Since the mixed melt with the Group I metal raw material gets wet, the mixed melt may travel down the wall of the reaction vessel and may crawl to the outside.

【0014】これに対し、従来技術3では、反応容器の
材料として、BN、SiN、TiN等の窒化物を使用し
ており、これらの材料は、混合融液と濡れにくいため、
混合融液が反応容器の壁を伝わり外部へ這い出すといっ
たことはあまりない。しかし、これらの材料で作製され
る反応容器は、焼結成形で作製されるために、多孔質に
なりやすく、混合融液が反応容器に浸透し、外部に染み
出ることがある。
On the other hand, in the prior art 3, nitrides such as BN, SiN, and TiN are used as the material of the reaction vessel, and since these materials are difficult to wet with the mixed melt,
The mixed melt rarely travels along the wall of the reaction vessel and crawls to the outside. However, since the reaction vessel made of these materials is made by sintering, it tends to be porous, and the mixed melt may permeate into the reaction vessel and exude to the outside.

【0015】特に、染み出しは、ナトリウムよりもカリ
ウムにおいて起こりやすく、カリウムとIII族金属との
混合融液では、結晶成長中に混合融液が反応容器に浸透
して外部に染み出し、反応容器の外壁にIII族窒化物が
生成されたり、あるいは、反応容器が割れるといった場
合があった。
In particular, leaching is more likely to occur in potassium than in sodium, and in a mixed melt of potassium and a Group III metal, the mixed melt permeates into the reaction vessel during crystal growth and oozes out to the outside. In some cases, group III nitrides were formed on the outer wall of the, or the reaction vessel cracked.

【0016】このように、従来では、混合融液の這い出
しや染み出しによって、原料の仕込み量に対し、III族
窒化物として消費される量が低くなることもあり、これ
らは原料の消費効率の低下を招く原因になっていた。
As described above, conventionally, the amount of the Group III nitride consumed is lower than the charged amount of the raw material due to the bleeding or leaching of the mixed melt. It was the cause of the decline.

【0017】本発明は、反応容器内に保持されたアルカ
リ金属とIII族金属を含む混合融液からIII族窒化物を結
晶成長する上での、混合融液保持の問題点を解決し、安
定してIII族窒化物の結晶成長を行なうことの可能なIII
族窒化物の結晶成長方法および結晶成長装置を提供する
ことを目的としている。
The present invention solves the problem of holding a mixed melt in crystal growth of a Group III nitride from a mixed melt containing an alkali metal and a Group III metal held in a reaction vessel, and stabilizes the stability. It is possible to perform group III nitride crystal growth III
An object of the present invention is to provide a crystal growth method and a crystal growth device for a group nitride.

【0018】[0018]

【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、反応容器内で、アルカリ金
属とIII族金属を含む物質とが混合融液を形成し、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
と窒素とから構成されるIII族窒化物を結晶成長させるI
II族窒化物の結晶成長方法において、混合融液と接する
部分を緻密質の材質で構成した反応容器内で、III族窒
化物を結晶成長させることを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is such that a substance containing an alkali metal and a group III metal forms a mixed melt in a reaction vessel, and the mixture is formed. Crystal growth of a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen from a melt and a substance containing at least nitrogen I
The Group II nitride crystal growth method is characterized in that Group III nitride is crystal-grown in a reaction vessel in which a portion in contact with the mixed melt is made of a dense material.

【0019】また、請求項2記載の発明は、反応容器内
で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混合融液
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化物を結
晶成長させるIII族窒化物の結晶成長装置において、前
記反応容器は、混合融液と接する部分が緻密質の材質で
構成されていることを特徴としている。
According to the second aspect of the invention, in the reaction vessel, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing a Group III metal forms a mixed melt, and the mixed melt and a substance containing at least nitrogen In a group III nitride crystal growth apparatus for crystal-growing a group III nitride composed of a group metal and nitrogen, the reaction vessel is configured such that a portion in contact with the mixed melt is made of a dense material. It has a feature.

【0020】また、請求項3記載の発明は、反応容器内
で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混合融液
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化物を結
晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法において、混
合融液には、反応容器内の混合融液と接する部分と混合
融液との接触角を大きくする物質が含まれていることを
特徴としている。
According to a third aspect of the invention, in the reaction vessel, a substance containing an alkali metal and a group III metal forms a mixed melt, and from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen, III In the group III nitride crystal growth method for crystal-growing a group III nitride composed of a group metal and nitrogen, the mixed melt includes a portion in contact with the mixed melt in the reaction vessel and a contact with the mixed melt. It is characterized by the fact that it contains substances that increase the angle.

【0021】また、請求項4記載の発明は、反応容器内
で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混合融液
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化物を結
晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法において、混
合融液は、アルカリ金属としてナトリウム(Na)とカ
リウム(K)を含むことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the invention, in the reaction vessel, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing a Group III metal forms a mixed melt, and the mixed melt and a substance containing at least nitrogen In the Group III nitride crystal growth method of crystal-growing a Group III nitride composed of a Group metal and nitrogen, the mixed melt contains sodium (Na) and potassium (K) as alkali metals. There is.

【0022】また、請求項5記載の発明は、反応容器内
で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混合融液
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化物を結
晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法において、混
合融液は、アルカリ金属として少なくともカリウム
(K)を含み、反応容器は、混合融液と接する部分の材
質がタングステン(W)であることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the invention, in the reaction vessel, a substance containing an alkali metal and a group III metal forms a mixed melt, and from the mixture melt and a substance containing at least nitrogen, III In the group III nitride crystal growth method for crystal-growing a group III nitride composed of a group metal and nitrogen, the mixed melt contains at least potassium (K) as an alkali metal, and the reaction vessel is a mixed melt. It is characterized in that the material of the portion in contact with is tungsten (W).

【0023】また、請求項6記載の発明は、反応容器内
で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混合融液
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化物を結
晶成長させるIII族窒化物の結晶成長装置において、前
記反応容器は、混合融液と接する部分の材質がタングス
テン(W)であることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the reaction vessel, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing a Group III metal forms a mixed melt, and from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen, III In a group III nitride crystal growth apparatus for crystal-growing a group III nitride composed of a group metal and nitrogen, the reaction vessel is characterized in that a material of a portion in contact with the mixed melt is tungsten (W). I am trying.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.

【0025】第1の実施形態 本発明の第1の実施形態のIII族窒化物の結晶成長方法
および結晶成長装置は、反応容器内で、アルカリ金属と
III族金属を含む物質とが混合融液を形成し、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
素とから構成されるIII族窒化物を結晶成長させる場合
において、混合融液と接する反応容器の部分を緻密質の
材質で構成し、この反応容器内で、III族窒化物を結晶
成長させるようにしている。
First Embodiment A Group III nitride crystal growth method and a crystal growth apparatus according to the first embodiment of the present invention are designed so that alkali metal and
In the case of forming a mixed melt with a substance containing a Group III metal and crystallizing a Group III nitride composed of a Group III metal and nitrogen from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen, a mixture is formed. The portion of the reaction vessel that is in contact with the melt is made of a dense material, and the group III nitride is crystal-grown in this reaction vessel.

【0026】ここで、混合融液と接する反応容器の部分
を緻密質の材質で構成するとは、アルカリ金属とIII族
金属を含む物質との混合融液が反応容器の材質内部に浸
透しない緻密度を有する材質で、混合融液と接する反応
容器の部分が構成されていることを意味している。
Here, the fact that the portion of the reaction vessel contacting the mixed melt is made of a dense material means that the mixed melt of the substance containing the alkali metal and the group III metal does not penetrate into the material of the reaction vessel. It means that the part of the reaction vessel that is in contact with the mixed melt is made of a material having

【0027】なお、反応容器は、全てが緻密質の材質で
構成されている必要は無く、混合融液と接する部分が緻
密質の材料で構成されていれば良い。例えば、多孔質の
材質の表面に緻密質の材料をコーティングしても良い。
The reaction container does not have to be made of a dense material in its entirety, and the portion in contact with the mixed melt may be made of a dense material. For example, the surface of a porous material may be coated with a dense material.

【0028】また、本発明で使用できる緻密質の材質に
関しては、結晶成長温度で安定であり、混合融液に溶解
あるいは反応してIII族窒化物の結晶成長を阻害するも
ので無ければ、特に限定されるものではない。具体的
に、緻密質の材質としては、例えば、タングステン等の
金属や、種々のセラミックス等から選択可能である。
The dense material that can be used in the present invention is particularly stable as long as it is stable at the crystal growth temperature and does not dissolve or react in the mixed melt to inhibit the crystal growth of the group III nitride. It is not limited. Specifically, the dense material can be selected from metals such as tungsten and various ceramics.

【0029】また、本発明において、III族金属とは、
Ga,Al,Inを意味している。また、窒素を含む物
質とは、窒素ガスや、アジ化ナトリウムなどの窒素を構
成元素に含む化合物である。また、III族窒化物は、ガ
リウム,アルミニウム,インジウムから選ばれるIII族
金属と窒素との化合物を意味している。
In the present invention, the group III metal means
It means Ga, Al, In. A substance containing nitrogen is a compound containing nitrogen gas or nitrogen such as sodium azide as a constituent element. Further, the group III nitride means a compound of a group III metal selected from gallium, aluminum and indium and nitrogen.

【0030】また、アルカリ金属としては、通常、Na
(ナトリウム)やK(カリウム)が使用されるが、その
他のアルカリ金属を使用することもできる。
The alkali metal is usually Na
(Sodium) and K (potassium) are used, but other alkali metals can also be used.

【0031】また、アルカリ金属とIII族金属を含む混
合融液中には、別の元素を溶融させておくこともでき
る。例えば、混合融液に、さらに、n型不純物やp型不
純物を溶融させドーピングしてもよい。
Another element may be melted in the mixed melt containing the alkali metal and the group III metal. For example, n-type impurities or p-type impurities may be melted and doped in the mixed melt.

【0032】この第1の実施形態によれば、混合融液と
接する反応容器の部分を緻密質の材質にすることによ
り、混合融液は反応容器壁面に浸透することなく反応容
器内部に保持される。そして、所定の結晶成長温度で、
混合融液に拡散した窒素がアルカリ金属の存在下でIII
族金属と結合し、III族窒化物が結晶成長する。すなわ
ち、この第1の実施形態によれば、反応容器内に保持さ
れたアルカリ金属とIII族金属を含む混合融液からIII族
窒化物を結晶成長する上での、混合融液保持の問題点を
解決し、安定してIII族窒化物の結晶成長を行なうこと
が可能となる。
According to the first embodiment, the portion of the reaction vessel which is in contact with the mixed melt is made of a dense material so that the mixed melt is held inside the reaction vessel without permeating the wall surface of the reaction vessel. It Then, at a predetermined crystal growth temperature,
Nitrogen diffused in a mixed melt in the presence of alkali metals III
Bonds with the group metal and crystallizes the group III nitride. That is, according to the first embodiment, the problem of holding the mixed melt in crystal growth of the group III nitride from the mixed melt containing the alkali metal and the group III metal held in the reaction vessel Therefore, it becomes possible to stably perform the group III nitride crystal growth.

【0033】換言すれば、この第1の実施形態において
は、反応容器内で、アルカリ金属とIII族金属を含む物
質とが混合融液を形成し、該混合融液と少なくとも窒素
を含む物質とから、III族金属と窒素とから構成されるI
II族窒化物を結晶成長させる場合に、反応容器の融液と
接する部分を緻密質の材質で構成した反応容器内で、II
I族窒化物を結晶成長させるので、従来問題であった、
結晶成長中にアルカリ金属(特にカリウム)とIII族金
属原料の混合融液が反応容器を通して外部に染み出すこ
とがなくなり、その結果、反応容器の外壁にIII族窒化
物が生成されたり、あるいは、反応容器が割れるなどの
問題が解決され、安定して高品質なIII族窒化物の結晶
成長を行うことができる。
In other words, in the first embodiment, the alkali metal and the substance containing the Group III metal form a mixed melt in the reaction vessel, and the mixed melt and the substance containing at least nitrogen. From I, composed of Group III metals and nitrogen
In the case of crystal growth of a group II nitride, a portion of the reaction vessel in contact with the melt is made of a dense material,
Since the group I nitride is crystal-grown, it has been a problem in the past.
During the crystal growth, the mixed melt of the alkali metal (particularly potassium) and the Group III metal raw material does not exude to the outside through the reaction vessel, resulting in the formation of Group III nitride on the outer wall of the reaction vessel, or Problems such as cracking of the reaction vessel are solved, and stable high-quality Group III nitride crystal growth can be performed.

【0034】第2の実施形態 本発明の第2の実施形態のIII族窒化物の結晶成長方法
は、反応容器内で、アルカリ金属とIII族金属を含む物
質とが混合融液を形成し、該混合融液と少なくとも窒素
を含む物質とから、III族金属と窒素とから構成されるI
II族窒化物を結晶成長させる場合において、混合融液に
は、反応容器内の混合融液と接する部分と混合融液との
接触角を大きくする物質が含まれていることを特徴とし
ている。
Second Embodiment A method for growing a group III nitride crystal according to a second embodiment of the present invention is to prepare a mixed melt of a substance containing an alkali metal and a group III metal in a reaction vessel, I composed of a Group III metal and nitrogen from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen
In the case of crystal growth of a Group II nitride, the mixed melt is characterized in that it contains a substance that increases the contact angle between the portion of the reaction vessel in contact with the mixed melt and the mixed melt.

【0035】ここで、反応容器内の混合融液と接する部
分と混合融液との接触角が大きいとは、混合融液と反応
容器の内壁との濡れ性が悪く、反応容器内に混合融液が
保持されることを意味している。逆に、反応容器内の混
合融液と接する部分と混合融液との接触角が小さいと
は、混合融液と反応容器の内壁との濡れ性が良いことを
意味し、この場合は、混合融液は、反応容器の内壁を伝
って外部に出るなどして、反応容器の内部に保持されな
い。
Here, the fact that the contact angle between the mixed melt and the portion in contact with the mixed melt in the reaction vessel is large means that the wettability between the mixed melt and the inner wall of the reaction vessel is poor and the mixed melt is mixed in the reaction vessel. This means that the liquid is retained. Conversely, a small contact angle between the mixed melt and the portion in contact with the mixed melt in the reaction vessel means that the wettability between the mixed melt and the inner wall of the reaction vessel is good, and in this case, the mixing The melt is not retained inside the reaction container by, for example, passing through the inner wall of the reaction container and exiting to the outside.

【0036】この第2の実施形態は、アルカリ金属とII
I族金属を含む物質との混合融液と反応容器との接触角
が小さい場合に、接触角を大きくする物質を混合融液中
に混合することによって接触角を大きくし、混合融液を
反応容器内に保持しようとするものである。接触角を大
きくする物質は、その効果が得られるものであり、III
族窒化物の結晶成長を阻害するもので無ければ、特に限
定されるものではない。具体的に、接触角を大きくする
物質としては、p型あるいはn型のドーパント材料、あ
るいは、アルカリ金属であっても良い。
This second embodiment is based on alkali metal and II
When the contact angle between the mixed melt of a substance containing a Group I metal and the reaction vessel is small, the contact angle is increased by mixing the substance that increases the contact angle into the mixed melt to react the mixed melt. It is intended to be held in the container. A substance that increases the contact angle is one that can achieve that effect.
There is no particular limitation as long as it does not hinder the crystal growth of the group nitride. Specifically, the substance that increases the contact angle may be a p-type or n-type dopant material or an alkali metal.

【0037】この第2の実施形態の結晶成長方法では、
反応容器内の混合融液と接する部分と混合融液との接触
角を大きくする物質を、混合融液に混合することによ
り、混合融液は、反応容器の壁面を伝わって、外部に出
ることなく、反応容器内部に保持される。そして、所定
の結晶成長温度で、混合融液に拡散した窒素がアルカリ
金属の存在下でIII族金属と結合しIII族窒化物が結晶成
長する。すなわち、この第2の実施形態によれば、反応
容器内に保持されたアルカリ金属とIII族金属を含む混
合融液からIII族窒化物を結晶成長する上での、混合融
液保持の問題点を解決し、安定してIII族窒化物の結晶
成長を行なうことが可能となる。
According to the crystal growth method of the second embodiment,
By mixing a substance that increases the contact angle between the mixed melt in the reaction container and the mixed melt with the mixed melt, the mixed melt travels along the wall surface of the reaction container and exits to the outside. Instead, it is retained inside the reaction vessel. Then, at a predetermined crystal growth temperature, the nitrogen diffused in the mixed melt is combined with the group III metal in the presence of the alkali metal to crystallize the group III nitride. That is, according to the second embodiment, the problem of holding the mixed melt in crystal growth of the group III nitride from the mixed melt containing the alkali metal and the group III metal held in the reaction vessel Therefore, it becomes possible to stably perform the group III nitride crystal growth.

【0038】換言すれば、この第2の実施形態において
は、反応容器内で、アルカリ金属とIII族金属を含む物
質とが混合融液を形成し、該混合融液と少なくとも窒素
を含む物質とから、III族金属と窒素とから構成されるI
II族窒化物を結晶成長させる場合に、混合融液には、混
合融液と反応容器内の融液と接する部分との接触角を大
きくする物質を含むので、反応容器に混合融液が濡れに
くくなり、混合融液が反応容器の壁を伝わり、反応容器
外部へ這い出すといったことがなくなり、安定して高品
質なIII族窒化物の結晶成長を行うことができる。ま
た、この第2の実施形態の方法を用いることで、従来は
混合融液との濡れ性が良かったために使用できなかった
反応容器を使用できるようになり、より結晶成長に適し
た反応容器を選択することができ、その結果、さらに高
品質なIII族窒化物の結晶成長を行うことができる。
In other words, in the second embodiment, the alkali metal and the substance containing the group III metal form a mixed melt in the reaction vessel, and the mixed melt and the substance containing at least nitrogen. From I, composed of Group III metals and nitrogen
In the case of crystal growth of a Group II nitride, the mixed melt contains a substance that increases the contact angle between the mixed melt and the portion in contact with the melt in the reaction vessel, so the reaction vessel is wet with the mixed melt. It becomes difficult to prevent the mixed melt from traveling along the wall of the reaction vessel and crawling out of the reaction vessel, and stable high-quality Group III nitride crystal growth can be performed. Further, by using the method of the second embodiment, it becomes possible to use a reaction container that could not be used because the wettability with the mixed melt was good in the past, and a reaction container more suitable for crystal growth can be provided. It is possible to make a selection, and as a result, it is possible to perform crystal growth of a higher quality group III nitride.

【0039】第3の実施形態 本発明の第3の実施形態は、反応容器内で、アルカリ金
属とIII族金属を含む物質とが混合融液を形成し、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
と窒素とから構成されるIII族窒化物を結晶成長させる
場合に、混合融液は、アルカリ金属としてナトリウム
(Na)とカリウム(K)を含むことを特徴としてい
る。
Third Embodiment In the third embodiment of the present invention, the alkali metal and the substance containing the group III metal form a mixed melt in the reaction vessel, and the mixed melt and at least nitrogen are contained. When crystallizing a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen from a substance, the mixed melt is characterized by containing sodium (Na) and potassium (K) as alkali metals.

【0040】より具体的に、この第3の実施形態は、第
2の実施形態の特別な場合となっており、ナトリウムと
III族金属との混合融液にカリウムを混合することによ
って、接触角を大きくしている。
More specifically, this third embodiment is a special case of the second embodiment, where sodium
The contact angle is increased by mixing potassium with the mixed melt of the Group III metal.

【0041】ここで、カリウムの混合量は、微量であっ
ても接触角を大きくする効果があるが、その量は特に限
定されるものではなく、使用される反応容器の材質によ
って適宜選択することができる。また、ナトリウムとカ
リウムの比と結晶成長条件によって、成長する結晶の結
晶系を立方晶か六方晶かに制御できるので、所望とする
結晶系に合った混合比を選択することができる。
Here, the amount of potassium mixed has the effect of increasing the contact angle even if it is a small amount, but the amount is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the material of the reaction vessel used. You can Further, since the crystal system of the growing crystal can be controlled to be cubic or hexagonal depending on the ratio of sodium to potassium and the crystal growth conditions, it is possible to select a mixing ratio suitable for a desired crystal system.

【0042】この第3の実施形態の結晶成長方法では、
混合融液に、アルカリ金属としてカリウムとナトリウム
を混合させることによって、反応容器との濡れ角が大き
くなり、混合融液は、反応容器の壁面を伝わって外部に
出ることなく、反応容器内部に保持される。そして、所
定の結晶成長温度で、混合融液に拡散した窒素がアルカ
リ金属の存在下でIII族金属と結合しIII族窒化物が結晶
成長する。
In the crystal growth method of the third embodiment,
By mixing potassium and sodium as alkali metals in the mixed melt, the wetting angle with the reaction vessel increases, and the mixed melt is retained inside the reaction vessel without passing through the wall surface of the reaction vessel to the outside. To be done. Then, at a predetermined crystal growth temperature, the nitrogen diffused in the mixed melt is combined with the group III metal in the presence of the alkali metal to crystallize the group III nitride.

【0043】換言すれば、この第3の実施形態において
は、反応容器内で、アルカリ金属とIII族金属を含む物
質とが混合融液を形成し、該混合融液と少なくとも窒素
を含む物質とから、III族金属と窒素とから構成されるI
II族窒化物を結晶成長させる場合に、混合融液は、アル
カリ金属としてナトリウム(Na)とカリウム(K)を
含むので、アルカリ金属としてナトリウムだけを用いた
混合融液では使用できなかった反応容器が使用可能とな
る。すなわち、ナトリウムとIII族金属との混合融液に
カリウムを混合することによって、反応容器と混合融液
との接触角を大きくすることができるので、アルカリ金
属としてナトリウムだけを用いた混合融液では容器と濡
れ性が良くて混合融液が反応容器外部へ這い出すために
混合融液を保持できなかったものが、カリウムを混合す
ることによって、混合融液を反応容器内に保持できるよ
うになる。このように、この第3の実施形態によれば、
アルカリ金属としてナトリウムのみしか含まない混合融
液では使用できなかった反応容器を使用できるようにな
るので、より結晶成長に適した反応容器を選択すること
ができる。その結果、さらに高品質なIII族窒化物の結
晶成長を行うことができる。また、Na−K合金は、混
合比によって、室温においても液体であるので、結晶成
長温度から室温に冷却する際に混合融液が凝固し、III
族窒化物結晶に力が加わりダメージを与えることが無
く、従って、高品質なIII族窒化物の結晶を作製するこ
とができる。
In other words, in the third embodiment, in the reaction vessel, the substance containing the alkali metal and the group III metal forms a mixed melt, and the mixed melt and the substance containing at least nitrogen. From I, composed of Group III metals and nitrogen
In the case of crystal growth of Group II nitride, the mixed melt contains sodium (Na) and potassium (K) as alkali metals, so a reaction vessel that could not be used in a mixed melt using only sodium as an alkali metal Can be used. That is, by mixing potassium into a mixed melt of sodium and a Group III metal, it is possible to increase the contact angle between the reaction vessel and the mixed melt, so in a mixed melt using only sodium as the alkali metal Although the mixed melt could not be held because the mixed melt crawled out of the reaction container because of good wettability with the container, by mixing potassium, the mixed melt can be held in the reaction container. Thus, according to this third embodiment,
Since it becomes possible to use a reaction vessel that could not be used in a mixed melt containing only sodium as an alkali metal, it is possible to select a reaction vessel more suitable for crystal growth. As a result, it is possible to perform higher quality group III nitride crystal growth. Also, since the Na-K alloy is a liquid even at room temperature depending on the mixing ratio, the mixed melt solidifies when cooled from the crystal growth temperature to room temperature,
A force is not applied to the group nitride crystal to give damage, and therefore a high quality group III nitride crystal can be produced.

【0044】第4の実施形態 本発明の第4の実施形態は、反応容器内で、アルカリ金
属とIII族金属を含む物質とが混合融液を形成し、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
と窒素とから構成されるIII族窒化物を結晶成長させる
場合に、混合融液は、アルカリ金属として少なくともカ
リウム(K)を含み、反応容器は、混合融液と接する部
分の材質がタングステン(W)であることを特徴として
いる。
Fourth Embodiment In the fourth embodiment of the present invention, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing a group III metal is formed in a reaction vessel, and the mixed melt and at least nitrogen are contained. When crystallizing a Group III nitride composed of a Group III metal and nitrogen from a substance, the mixed melt contains at least potassium (K) as an alkali metal, and the reaction vessel is in contact with the mixed melt. It is characterized in that the material of the portion is tungsten (W).

【0045】本願の発明者は、これまでに種々の材質を
検討し、その結果、アルカリ金属としてカリウムを用い
た混合融液を保持しIII族窒化物の結晶成長を行える反
応容器の材質は、タングステンが最適であることを見出
した。
The inventor of the present application has studied various materials so far, and as a result, the material of the reaction vessel for holding the mixed melt using potassium as the alkali metal and performing the crystal growth of the group III nitride is We have found that tungsten is the most suitable.

【0046】また、アルカリ金属としてナトリウムを用
いた混合融液では、混合融液とタングステンとの濡れ性
が良く、混合融液が反応容器外へ這い出すため結晶成長
を行うことができないが、ナトリウムにカリウムを混合
することで、混合融液とタングステンとの接触角が大き
くなり、反応容器内部に混合融液が保持されることを見
出した。
In the case of a mixed melt using sodium as an alkali metal, the wettability between the mixed melt and tungsten is good, and the mixed melt crawls out of the reaction vessel so that crystal growth cannot be performed, but sodium It has been found that by mixing potassium, the contact angle between the mixed melt and tungsten is increased, and the mixed melt is retained inside the reaction vessel.

【0047】従って、本発明の第4の実施形態の特徴
は、混合融液中にカリウムを含み、反応容器の材質とし
てタングステンを使用することにある。
Therefore, a feature of the fourth embodiment of the present invention is that the mixed melt contains potassium and tungsten is used as the material of the reaction vessel.

【0048】ここで、混合融液には、アルカリ金属とし
てカリウムだけを混合しても良いし、ナトリウムとカリ
ウムとを混合させても良い。
Here, potassium alone as the alkali metal may be mixed in the mixed melt, or sodium and potassium may be mixed.

【0049】ナトリウムとカリウムとを混合させる場合
には、その量比は適宜選択することができる。すなわ
ち、立方晶系のIII族窒化物を結晶成長する場合には、
カリウムの量を多くすることができる。また、六方晶系
のIII族窒化物を結晶成長する場合には、ナトリウムの
量を多くすることができる。
When sodium and potassium are mixed, the amount ratio can be appropriately selected. That is, when crystallizing a cubic group III nitride,
The amount of potassium can be increased. Further, in the case of crystal growth of a hexagonal group III nitride, the amount of sodium can be increased.

【0050】また、ナトリウムとカリウムの合金は、量
比によって融点が室温以下になるので、量比を適宜選択
して室温においても液体状態に保持することもできる。
Further, since the melting point of the sodium-potassium alloy falls below room temperature depending on the quantity ratio, the quantity ratio can be appropriately selected and kept in the liquid state even at room temperature.

【0051】この第4の実施形態では、所定の結晶成長
温度で、アルカリ金属として少なくともカリウム(K)
を含むIII族金属との混合融液を、混合融液と接する部
分がタングステン(W)である反応容器に保持する。そ
して、混合融液に拡散した窒素がアルカリ金属の存在下
でIII族金属と結合しIII族窒化物が結晶成長する。
In the fourth embodiment, at least a potassium (K) alkali metal is used at a predetermined crystal growth temperature.
The mixed melt with the Group III metal containing is held in a reaction vessel in which the portion in contact with the mixed melt is tungsten (W). Then, the nitrogen diffused in the mixed melt is combined with the group III metal in the presence of the alkali metal to crystallize the group III nitride.

【0052】この第4の実施形態によれば、反応容器内
で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混合融液
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化物を結
晶成長させる場合に、混合融液がアルカリ金属として少
なくともカリウム(K)を含むものであっても、反応容
器は、融液と接する部分がタングステン(W)であるの
で、カリウムを含む混合融液を保持することができる。
すなわち、タングステンは、アルカリ金属としてカリウ
ムだけしか使用しない場合であっても、従来問題であっ
た、結晶成長中にカリウムとIII族金属原料の混合融液
が反応容器を通して外部に染み出すことがない。その結
果、反応容器の外壁にIII族窒化物が生成されたり、あ
るいは、反応容器が割れるなどの問題を解決できる。ま
た、混合融液とタングステンとの接触角は大きく、混合
融液はタングステンに濡れないため、混合融液は反応容
器内に保持され、安定して高品質なIII族窒化物の結晶
成長を行うことができる。一方、アルカリ金属としてナ
トリウムだけしか使用しない場合は、混合融液はタング
ステンに濡れるため、反応容器内に保持することが困難
であるが、カリウムを混合すると、混合融液とタングス
テンとの接触角は大きくなり、混合融液はタングステン
に濡れなくなる。その結果、混合融液は反応容器内に保
持され、安定して高品質なIII族窒化物の結晶成長を行
うことができる。また、タングステンは、高純度化が可
能であるため、結晶中への不純物の混入も少なく、高品
質のIII族窒化物を結晶成長することができる。
According to this fourth embodiment, the alkali metal and the substance containing the group III metal form a mixed melt in the reaction vessel, and the mixture melt and the substance containing at least nitrogen When a group III nitride composed of a group metal and nitrogen is crystal-grown, even if the mixed melt contains at least potassium (K) as an alkali metal, the reaction vessel has a portion in contact with the melt. Since it is tungsten (W), it can hold a mixed melt containing potassium.
That is, even if only potassium is used as an alkali metal, tungsten does not bleed out to the outside through the reaction vessel, which was a problem in the past, because the mixed melt of potassium and the group III metal raw material was grown during crystal growth. . As a result, it is possible to solve the problem that the group III nitride is generated on the outer wall of the reaction container or the reaction container is cracked. Further, since the contact angle between the mixed melt and tungsten is large and the mixed melt does not wet with tungsten, the mixed melt is held in the reaction vessel, and stable and high quality Group III nitride crystal growth is performed. be able to. On the other hand, when only sodium is used as the alkali metal, the mixed melt is wet with tungsten and is difficult to hold in the reaction vessel, but when potassium is mixed, the contact angle between the mixed melt and tungsten is It grows in size and the mixed melt does not wet the tungsten. As a result, the mixed melt is held in the reaction vessel, and stable high-quality Group III nitride crystal growth can be performed. Further, since tungsten can be highly purified, impurities are hardly mixed into the crystal and high quality group III nitride can be crystal-grown.

【0053】第5の実施形態 本発明の第5の実施形態は、アルカリ金属とIII族金属
を含む混合融液を保持する反応容器を具備し、該反応容
器内で該混合融液と少なくとも窒素を含む物質とから、
III族金属と窒素とから構成されるIII族窒化物を結晶成
長させるIII族窒化物の結晶成長装置において、反応容
器は、混合融液と接する部分がタングステン(W)であ
ることを特徴としている。
Fifth Embodiment A fifth embodiment of the present invention comprises a reaction vessel holding a mixed melt containing an alkali metal and a Group III metal, and the mixed melt and at least nitrogen are held in the reaction vessel. From substances containing
In a group III nitride crystal growth apparatus for crystal growing a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen, the reaction vessel is characterized in that the portion in contact with the mixed melt is tungsten (W). .

【0054】ここで、結晶成長装置の形態は、特に限定
されるものではなく、アルカリ金属とIII族金属を含む
混合融液を保持する反応容器を具備するものであれば、
いずれの装置形態をとっても良い。すなわち、混合融液
中で結晶成長を行う装置であっても、混合融液から結晶
を引き上げる装置であっても、その他の形態であっても
良い。
Here, the form of the crystal growth apparatus is not particularly limited, as long as it has a reaction vessel for holding a mixed melt containing an alkali metal and a Group III metal.
Either device may be used. That is, it may be an apparatus for growing crystals in the mixed melt, an apparatus for pulling crystals from the mixed melt, or any other form.

【0055】この第5の実施形態の結晶成長装置を使用
した結晶成長では、混合融液と接する部分がタングステ
ン(W)である反応容器内に、アルカリ金属とIII族金
属を含む混合融液が、所定の結晶成長温度で保持され
る。そして、反応容器内に保持された混合融液中に拡散
した窒素が、アルカリ金属の存在下でIII族金属と結合
し、III族窒化物が結晶成長する。
In the crystal growth using the crystal growth apparatus of the fifth embodiment, a mixed melt containing an alkali metal and a group III metal is placed in a reaction vessel in which the portion in contact with the mixed melt is tungsten (W). , Is maintained at a predetermined crystal growth temperature. Then, the nitrogen diffused in the mixed melt held in the reaction vessel is combined with the group III metal in the presence of the alkali metal, and the group III nitride is crystal-grown.

【0056】この第5の実施形態の結晶成長装置におい
ては、アルカリ金属とIII族金属を含む混合融液を保持
する反応容器を具備し、該混合融液と少なくとも窒素を
含む物質とから、III族金属と窒素とから構成されるIII
族窒化物を結晶成長させる場合に、反応容器は混合融液
と接する部分がタングステン(W)であるので、反応容
器内にカリウムを含む混合融液を保持することができ
る。その結果、安定して高品質なIII族窒化物の結晶成
長を行うことができる。
The crystal growth apparatus of the fifth embodiment is provided with a reaction vessel for holding a mixed melt containing an alkali metal and a Group III metal, and the mixed melt and a substance containing at least nitrogen are used to Composed of group metals and nitrogen III
When crystallizing a group nitride, since the portion of the reaction vessel that is in contact with the mixed melt is tungsten (W), the mixed melt containing potassium can be held in the reaction vessel. As a result, it is possible to stably perform high-quality Group III nitride crystal growth.

【0057】次に、本発明の具体的な装置構成例につい
て説明する。
Next, a concrete apparatus configuration example of the present invention will be described.

【0058】図1は本発明に係る結晶成長装置の第1の
構成例を示す図である。図1の結晶成長装置は、アルカ
リ金属とIII族金属を含む混合融液24を保持し結晶成
長を行なうための反応容器12が、ステンレス製の閉じ
た形状の耐圧容器11内に設けられている。
FIG. 1 is a diagram showing a first structural example of a crystal growth apparatus according to the present invention. In the crystal growth apparatus of FIG. 1, a reaction vessel 12 for holding a mixed melt 24 containing an alkali metal and a group III metal and performing crystal growth is provided in a closed pressure vessel 11 made of stainless steel. .

【0059】また、耐圧容器11の内部空間23には、
窒素原料となる窒素(N2)ガスとアルカリ金属の蒸発
を抑制する為のアルゴン(Ar)ガスを充満させ、か
つ、耐圧容器11内の窒素(N2)圧力とアルゴン(A
r)ガス圧力を制御することを可能にするガス供給管1
4が耐圧容器11を貫通して装着されている。
In the internal space 23 of the pressure resistant container 11,
A nitrogen (N 2 ) gas as a nitrogen raw material and an argon (Ar) gas for suppressing evaporation of an alkali metal are filled, and the nitrogen (N 2 ) pressure and the argon (A) in the pressure vessel 11 are filled.
r) Gas supply pipe 1 that makes it possible to control the gas pressure
4 is attached through the pressure resistant container 11.

【0060】ガス供給管14は、窒素供給管17と、ア
ルゴン供給管20とに分岐しており、それぞれ、バルブ
15,18で分離することが可能となっている。また、
それぞれの圧力を圧力制御装置16,19で調整するこ
とが可能となっている。
The gas supply pipe 14 is branched into a nitrogen supply pipe 17 and an argon supply pipe 20, which can be separated by valves 15 and 18, respectively. Also,
The respective pressures can be adjusted by the pressure control devices 16 and 19.

【0061】また、耐圧容器11内の全圧力をモニター
する為の圧力計22が設置されている。なお、不活性気
体としてのアルゴンを混合するのは、アルカリ金属の蒸
発を抑制しつつ、窒素ガスの圧力を独立して制御するた
めである。これにより、制御性の高い結晶成長が可能と
なる。また、反応容器12は、耐圧容器11から取り外
すことができる。
Further, a pressure gauge 22 for monitoring the total pressure inside the pressure resistant container 11 is installed. The reason for mixing argon as an inert gas is to control the pressure of nitrogen gas independently while suppressing the evaporation of alkali metal. This enables crystal growth with high controllability. Further, the reaction container 12 can be removed from the pressure resistant container 11.

【0062】なお、図1において、反応容器12の材質
はタングステンである。また、耐圧容器11の外側には
ヒーター13が設置されている。ヒーター13は任意の
温度に制御可能となっている。
In FIG. 1, the material of the reaction vessel 12 is tungsten. Further, a heater 13 is installed outside the pressure resistant container 11. The heater 13 can be controlled to any temperature.

【0063】また、耐圧容器11は、バルブ21の部分
で結晶成長装置から取り外すことが可能であり、耐圧容
器11の部分のみをグローブボックスに入れて作業する
ことができる。
The pressure-resistant container 11 can be detached from the crystal growth apparatus at the valve 21, and only the pressure-resistant container 11 can be put in the glove box for work.

【0064】以下に、図1の結晶成長装置を使用したG
aNの結晶成長方法を説明する。まず、耐圧容器11を
バルブ21の部分で結晶成長装置から分離し、Ar雰囲
気のグローブボックスに入れる。
Below, G using the crystal growth apparatus of FIG.
The crystal growth method of aN is demonstrated. First, the pressure resistant container 11 is separated from the crystal growth apparatus at the valve 21 and placed in a glove box in an Ar atmosphere.

【0065】次いで、タングステン製の反応容器12
に、III族金属原料としてGaを入れ、アルカリ金属と
してカリウム(K)を入れる。次いで、反応容器12を
耐圧容器11内に設置する。次いで、耐圧容器11を密
閉し、バルブ21を閉じ、反応容器12の内部を外部雰
囲気と遮断する。一連の作業は高純度のArガス雰囲気
のグローブボックス内で行うので、耐圧容器11の内部
はArガスが充填されている。次いで、耐圧容器11を
グローブボックスから出し、結晶成長装置に組み込む。
すなわち、耐圧容器11をヒーター13がある所定の位
置に設置し、バルブ21の部分で窒素とアルゴンのガス
供給ライン14に接続する。次いで、ヒーター13に通
電し、反応容器12を結晶成長温度まで昇温する。結晶
成長温度は675℃とした。
Next, the reaction container 12 made of tungsten
Ga is added as a group III metal raw material, and potassium (K) is added as an alkali metal. Next, the reaction container 12 is installed in the pressure resistant container 11. Then, the pressure vessel 11 is closed, the valve 21 is closed, and the inside of the reaction vessel 12 is shut off from the external atmosphere. Since a series of operations is performed in a glove box in a high-purity Ar gas atmosphere, the pressure vessel 11 is filled with Ar gas. Next, the pressure resistant container 11 is taken out from the glove box and incorporated in the crystal growth apparatus.
That is, the pressure vessel 11 is installed at a predetermined position where the heater 13 is located, and is connected to the nitrogen and argon gas supply line 14 at the valve 21. Then, the heater 13 is energized to raise the temperature of the reaction vessel 12 to the crystal growth temperature. The crystal growth temperature was 675 ° C.

【0066】次いで、バルブ21とバルブ18を開け、
Arガス供給管20からArガスを入れ、圧力制御装置
19で圧力を調整して、耐圧容器11内の全圧を3MP
aにしてバルブ18を閉じる。次いで、窒素ガス供給管
17から窒素ガスを入れ、圧力制御装置16で圧力を調
整してバルブ15を開け、耐圧容器11内の全圧を5M
Paにする。すなわち、耐圧容器11の内部空間23の
窒素の分圧は、2MPaである。この状態で200時間
保持した後、室温まで降温する。
Then, the valves 21 and 18 are opened,
Ar gas is introduced from the Ar gas supply pipe 20, the pressure is adjusted by the pressure control device 19, and the total pressure in the pressure vessel 11 is adjusted to 3MP.
Then, the valve 18 is closed. Next, nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas supply pipe 17, the pressure is adjusted by the pressure control device 16, the valve 15 is opened, and the total pressure in the pressure vessel 11 is adjusted to 5M.
Set to Pa. That is, the partial pressure of nitrogen in the internal space 23 of the pressure vessel 11 is 2 MPa. After maintaining this state for 200 hours, the temperature is lowered to room temperature.

【0067】耐圧容器11内のガスの圧力を下げた後、
耐圧容器11を開けると、アルカリ金属として使用した
カリウムの一部が蒸発して低温部に輸送され、反応容器
12の下部の台座26部分に付着していたが、混合融液
24がタングステン製の反応容器12外に染み出すとい
うことはなく、混合融液24の大部分は反応容器12内
に残っていた。
After reducing the pressure of the gas in the pressure vessel 11,
When the pressure vessel 11 was opened, part of the potassium used as the alkali metal was evaporated and transported to the low temperature part, and adhered to the pedestal 26 portion at the bottom of the reaction vessel 12, but the mixed melt 24 was made of tungsten. It did not seep out of the reaction vessel 12, and most of the mixed melt 24 remained in the reaction vessel 12.

【0068】そして、反応容器12内には、100μm
前後の大きさの無色透明な立方晶GaNの単結晶25が
多数、結晶成長していた。
Then, in the reaction vessel 12, 100 μm
A large number of colorless and transparent cubic GaN single crystals 25 having front and rear sizes were grown.

【0069】なお、反応容器12として、焼結成形した
BN製の反応容器を使用した場合には、混合融液の保持
性が悪いために、Gaの仕込み量の極くわずかしかGa
Nとして生成されなかったが、タングステン製の反応容
器を使用したときには、原料として仕込んだGaのほと
んど全てがGaNとして生成された。
When a reaction vessel made of BN which is sintered and molded is used as the reaction vessel 12, the holding capacity of the mixed melt is poor.
Although not produced as N, almost all of the Ga charged as the raw material was produced as GaN when the reaction vessel made of tungsten was used.

【0070】また、図2は本発明に係る結晶成長装置の
第2の構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a second configuration example of the crystal growth apparatus according to the present invention.

【0071】図2の結晶成長装置は、ステンレス製の閉
じた形状の耐圧容器31内に、アルカリ金属とIII族金
属を含む混合融液を保持し結晶成長を行なうための反応
容器34が設けられている。
In the crystal growth apparatus shown in FIG. 2, a pressure vessel 31 made of stainless steel and having a closed shape is provided with a reaction vessel 34 for holding a mixed melt containing an alkali metal and a group III metal for crystal growth. ing.

【0072】また、耐圧容器31の内部空間48には、
窒素原料となる窒素(N2)ガスとアルカリ金属の蒸発
を抑制する為のアルゴン(Ar)ガスを充満させ、か
つ、耐圧容器31内の窒素(N2)圧力とアルゴン(A
r)ガス圧力を制御することを可能にするためのガス供
給管50が耐圧容器31を貫通して装着されている。ガ
ス供給管50は、窒素供給管37と、アルゴン供給管4
0とに分岐しており、それぞれ、バルブ35,38で分
離することが可能となっている。また、それぞれの圧力
を圧力制御装置36,39で調整することができる。
In the internal space 48 of the pressure resistant container 31,
A nitrogen (N 2 ) gas as a nitrogen source and an argon (Ar) gas for suppressing evaporation of an alkali metal are filled, and the nitrogen (N 2 ) pressure and the argon (A) in the pressure vessel 31 are filled.
r) A gas supply pipe 50 for allowing control of the gas pressure is attached to penetrate the pressure resistant container 31. The gas supply pipe 50 includes a nitrogen supply pipe 37 and an argon supply pipe 4.
It is branched into 0 and can be separated by valves 35 and 38, respectively. Further, the respective pressures can be adjusted by the pressure control devices 36 and 39.

【0073】また、耐圧容器31内の全圧力をモニター
する為の圧力計42が設置されている。また、反応容器
34は、耐圧容器31から取り外すことができる。
Further, a pressure gauge 42 for monitoring the total pressure inside the pressure resistant container 31 is installed. Further, the reaction container 34 can be removed from the pressure resistant container 31.

【0074】なお、図2において、反応容器34の材質
はタングステンである。また、反応容器34の外側に
は、アルカリ金属や原料蒸気の飛散による耐圧容器31
内部の汚染防止のため、カバー32がかぶせてある。図
2の例では、カバー32として、ステンレス製のカバー
を使用した。
In FIG. 2, the material of the reaction vessel 34 is tungsten. Further, on the outside of the reaction container 34, a pressure resistant container 31 due to scattering of alkali metal or raw material vapor
A cover 32 is covered to prevent contamination inside. In the example of FIG. 2, a stainless cover is used as the cover 32.

【0075】ここで、カバー32と耐圧容器31との間
には、隙間43がわずかに開いている。窒素及びアルゴ
ンガスは、カバー32と耐圧容器31との隙間43を通
してカバー32内に入り、フラックスとIII族金属の混
合融液44に窒素とアルゴンガスの圧力がかかる。
Here, a gap 43 is slightly opened between the cover 32 and the pressure resistant container 31. Nitrogen and argon gases enter the cover 32 through the gap 43 between the cover 32 and the pressure-resistant container 31, and the nitrogen and argon gas pressure is applied to the mixed melt 44 of the flux and the group III metal.

【0076】また、カバー32の外側にはヒーター33
が設置されている。ヒーター33は任意の温度に制御す
ることが可能となっている。なお、ヒーター33は取り
外すことが可能である。
A heater 33 is provided outside the cover 32.
Is installed. The heater 33 can be controlled to any temperature. The heater 33 can be removed.

【0077】また、耐圧容器31は、バルブ41の部分
で結晶成長装置から取り外すことが可能であり、耐圧容
器31の部分のみをグローブボックスに入れて作業する
ことができる。
The pressure-resistant container 31 can be detached from the crystal growth apparatus at the valve 41, and only the pressure-resistant container 31 can be put in the glove box for work.

【0078】以下に、この結晶成長装置を使用したGa
Nの成長方法を説明する。まず、耐圧容器31をバルブ
41の部分で結晶成長装置から分離し、Ar雰囲気のグ
ローブボックスに入れる。
Below, Ga using this crystal growth apparatus was used.
A method of growing N will be described. First, the pressure resistant container 31 is separated from the crystal growth apparatus at the valve 41 and placed in a glove box in an Ar atmosphere.

【0079】次いで、タングステン製の反応容器34
に、III族金属原料としてGaを入れ、アルカリ金属と
してナトリウム(Na)とカリウム(K)を入れる。ナ
トリウムとカリウムの量比は、モル比で10:1とし
た。ナトリウムとカリウムはそれぞれ室温で固体である
が、これらを混合すると、室温においても液体となる。
Then, the reaction container 34 made of tungsten is used.
Ga is added as a group III metal source, and sodium (Na) and potassium (K) are added as alkali metals. The molar ratio of sodium and potassium was 10: 1. Sodium and potassium are solids at room temperature, but when they are mixed, they become liquid even at room temperature.

【0080】次いで、反応容器34を耐圧容器31内に
設置する。次に、反応容器34にステンレス製のカバー
32をかぶせ、ヒーター33を所定の位置に設置する。
次いで、耐圧容器31を密閉し、バルブ41を閉じ、耐
圧容器31の内部を外部雰囲気と遮断する。
Next, the reaction container 34 is placed in the pressure resistant container 31. Next, the reaction container 34 is covered with a stainless cover 32, and the heater 33 is installed at a predetermined position.
Next, the pressure-resistant container 31 is closed, the valve 41 is closed, and the inside of the pressure-resistant container 31 is shut off from the external atmosphere.

【0081】一連の作業は高純度のArガス雰囲気のグ
ローブボックス内で行うので、耐圧容器31の内部はA
rガスが充填されている。次いで、耐圧容器31をグロ
ーブボックスから出し、結晶成長装置に組み込む。すな
わち、耐圧容器31をバルブ41の部分で窒素とアルゴ
ンのガス供給ライン50に接続する。
Since a series of operations are performed in a glove box in a high-purity Ar gas atmosphere, the inside of the pressure resistant container 31 is A
It is filled with r gas. Next, the pressure resistant container 31 is taken out of the glove box and incorporated in the crystal growth apparatus. That is, the pressure vessel 31 is connected to the nitrogen and argon gas supply line 50 at the valve 41.

【0082】次いで、ヒーター33に通電し、反応容器
34を結晶成長温度まで昇温する。結晶成長温度は80
0℃とした。次いで、バルブ41,38を開け、Arガ
ス供給管40からArガスを入れ、圧力制御装置39で
圧力を調整して、耐圧容器31内の全圧を5MPaにし
てバルブ38を閉じる。
Next, the heater 33 is energized to raise the temperature of the reaction vessel 34 to the crystal growth temperature. Crystal growth temperature is 80
It was set to 0 ° C. Next, the valves 41 and 38 are opened, Ar gas is introduced from the Ar gas supply pipe 40, the pressure is adjusted by the pressure control device 39, the total pressure in the pressure vessel 31 is set to 5 MPa, and the valve 38 is closed.

【0083】次いで、窒素ガス供給管37から窒素ガス
を入れ、圧力制御装置36で圧力を調整してバルブ35
を開け、耐圧容器31内の全圧を10MPaにする。す
なわち、耐圧容器31内の窒素の分圧は、5MPaであ
る。この状態で200時間保持した後、室温まで降温す
る。
Then, nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas supply pipe 37, the pressure is adjusted by the pressure control device 36, and the valve 35 is adjusted.
Is opened, and the total pressure in the pressure resistant container 31 is set to 10 MPa. That is, the partial pressure of nitrogen in the pressure vessel 31 is 5 MPa. After maintaining this state for 200 hours, the temperature is lowered to room temperature.

【0084】耐圧容器31内のガスの圧力を下げた後、
耐圧容器31を開けると、アルカリ金属として使用した
ナトリウムとカリウムの一部が蒸発して低温部に輸送さ
れ、反応容器34下部の台座部分47に付着していた
が、混合融液44がタングステン製の反応容器34に濡
れて外部に這い出すということはなく、混合融液44の
大部分は反応容器34内に残っていた。
After reducing the pressure of the gas in the pressure resistant container 31,
When the pressure vessel 31 was opened, part of the sodium and potassium used as alkali metals was evaporated and transported to the low temperature part, and adhered to the pedestal portion 47 at the bottom of the reaction vessel 34, but the mixed melt 44 was made of tungsten. Most of the mixed melt 44 remained in the reaction container 34 without getting wet to the reaction container 34 and crawling out.

【0085】そして、反応容器34内には、10mm程
度の大きさの六方晶GaNの板状単結晶45と、2mm
程度の大きさの柱状の六方晶GaN46が結晶成長して
いた。
Then, in the reaction vessel 34, a hexagonal GaN plate single crystal 45 having a size of about 10 mm and 2 mm
A columnar hexagonal GaN 46 having a size of about 3 was crystal-grown.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1,請求
項2記載の発明によれば、反応容器内で、アルカリ金属
とIII族金属を含む物質とが混合融液を形成し、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
窒素とから構成されるIII族窒化物を結晶成長させる場
合に、混合融液と接する部分を緻密質の材質で構成した
反応容器内で、III族窒化物を結晶成長させるので、従
来問題であった、結晶成長中にアルカリ金属(特にカリ
ウム)とIII族金属原料の混合融液が反応容器を通して
外部に染み出すことがない。その結果、反応容器の外壁
にIII族窒化物が生成されたり、あるいは、反応容器が
割れるなどの問題が解決され、安定して高品質なIII族
窒化物の結晶成長を行うことができる。
As described above, according to the first and second aspects of the invention, the substance containing the alkali metal and the group III metal forms a mixed melt in the reaction vessel, In a case where a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen is crystal-grown from a mixed melt and a substance containing at least nitrogen, a portion in contact with the mixed melt is made of a dense material in a reaction vessel Since the group III nitride is crystal-grown, the mixed melt of the alkali metal (particularly potassium) and the group III metal raw material does not seep out through the reaction vessel during crystal growth, which has been a problem in the past. As a result, problems such as generation of group III nitride on the outer wall of the reaction vessel or cracking of the reaction vessel are solved, and stable high-quality group III nitride crystal growth can be performed.

【0087】また、請求項3記載の発明によれば、反応
容器内で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化
物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法におい
て、混合融液には、反応容器内の混合融液と接する部分
と混合融液との接触角を大きくする物質が含まれている
ので、反応容器に混合融液が濡れにくくなり、混合融液
が反応容器の壁を伝わって反応容器外部へ這い出すとい
ったことが無くなり、安定して高品質なIII族窒化物の
結晶成長を行うことができる。また、請求項3記載の発
明の結晶成長方法を用いることで、従来は混合融液との
濡れ性が良かったために使用できなかった反応容器を使
用できるようになり、より結晶成長に適した反応容器を
選択することができ、その結果、さらに高品質なIII族
窒化物の結晶成長を行うことができる。
Further, according to the invention of claim 3, in the reaction vessel, the substance containing the alkali metal and the group III metal forms a mixed melt, and the mixed melt and the substance containing at least nitrogen are formed. A group III nitride crystal growth method in which a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen is grown, and the mixed melt includes a portion in contact with the mixed melt in the reaction vessel and a mixed melt. Since it contains a substance that increases the contact angle of the reaction vessel, it becomes difficult for the mixed melt to get wet in the reaction vessel, and the mixed melt does not travel along the wall of the reaction vessel and crawl out of the reaction vessel. High quality III-nitride crystal growth can be performed. Further, by using the crystal growth method of the present invention according to claim 3, it becomes possible to use a reaction vessel which could not be used because of its good wettability with the mixed melt, and a reaction more suitable for crystal growth can be used. A container can be selected, and as a result, higher quality III-nitride crystal growth can be performed.

【0088】また、請求項4記載の発明によれば、反応
容器内で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化
物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法におい
て、混合融液は、アルカリ金属としてナトリウム(N
a)とカリウム(K)を含むので、アルカリ金属として
ナトリウムだけを用いた混合融液では使用できなかった
反応容器が使用可能となる。すなわち、ナトリウムとII
I族金属との混合融液にカリウムを混合することによっ
て、反応容器と混合融液との接触角を大きくすることが
できるので、アルカリ金属としてナトリウムだけを用い
た混合融液では容器と濡れ性が良くて混合融液が反応容
器外部へ這い出すために混合融液を保持できなかったも
のが、カリウムを混合することによって、混合融液を反
応容器内に保持することができるようになる。従って、
請求項4記載の発明の結晶成長方法を用いることで、ア
ルカリ金属としてナトリウムのみしか含まない混合融液
では使用できなかった反応容器を使用できるようにな
り、より結晶成長に適した反応容器を選択することがで
きる。その結果、さらに高品質なIII族窒化物の結晶成
長を行うことができる。また、Na−K合金は、混合比
によって、室温においても液体であるので、結晶成長温
度から室温に冷却する際に混合融液が凝固し、III族窒
化物結晶に力が加わりダメージを与えることが無く、従
って、高品質なIII族窒化物の結晶を作製することがで
きる。
Further, according to the invention of claim 4, in the reaction vessel, the substance containing the alkali metal and the group III metal forms a mixed melt, and the mixed melt and the substance containing at least nitrogen are formed. In the Group III nitride crystal growth method of growing a Group III nitride composed of a Group III metal and nitrogen, the mixed melt is sodium (N
Since it contains a) and potassium (K), it becomes possible to use a reaction vessel that could not be used in a mixed melt using only sodium as an alkali metal. Ie sodium and II
By mixing potassium into a mixed melt with a Group I metal, the contact angle between the reaction vessel and the mixed melt can be increased. However, the mixed melt could not be held because the mixed melt crawled out of the reaction container, but by mixing potassium, the mixed melt can be held in the reaction container. Therefore,
By using the crystal growth method of the invention according to claim 4, it becomes possible to use a reaction vessel that could not be used in a mixed melt containing only sodium as an alkali metal, and a reaction vessel more suitable for crystal growth can be selected. can do. As a result, it is possible to perform higher quality group III nitride crystal growth. Further, since the Na-K alloy is a liquid even at room temperature depending on the mixing ratio, the mixed melt is solidified when cooled from the crystal growth temperature to room temperature, and a force is applied to the group III nitride crystal to cause damage. Therefore, a high-quality group III nitride crystal can be produced.

【0089】また、請求項5記載の発明によれば、反応
容器内で、アルカリ金属とIII族金属を含む物質とが混
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族金属と窒素とから構成されるIII族窒化
物を結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長方法におい
て、混合融液がアルカリ金属として少なくともカリウム
(K)を含む場合にも、反応容器は、融液と接する部分
がタングステン(W)であるので、カリウムを含む混合
融液を保持することができる。すなわち、タングステン
は、アルカリ金属としてカリウムだけしか使用しない場
合であっても、従来問題であった、結晶成長中にカリウ
ムとIII族金属原料の混合融液が反応容器を通して外部
に染み出すことがない。その結果、反応容器の外壁にII
I族窒化物が生成されたり、あるいは、反応容器が割れ
るなどの問題を解決できる。また、混合融液とタングス
テンとの接触角は大きく、混合融液はタングステンに濡
れないため、混合融液は反応容器内に保持され、安定し
て高品質なIII族窒化物の結晶成長を行うことができ
る。一方、アルカリ金属としてナトリウムだけしか使用
しない場合は、混合融液はタングステンに濡れるため、
反応容器内に保持することが困難であるが、カリウムを
混合すると、混合融液とタングステンとの接触角は大き
くなり、混合融液はタングステンに濡れなくなる。その
結果、混合融液は反応容器内に保持され、安定して高品
質なIII族窒化物の結晶成長を行うことができる。ま
た、タングステンは、高純度化が可能であるため、結晶
中への不純物の混入も少なく、高品質のIII族窒化物を
結晶成長することができる。
According to the invention of claim 5, the alkali metal and the substance containing the group III metal form a mixed melt in the reaction vessel, and the mixed melt and the substance containing at least nitrogen are mixed. In the method for growing a group III nitride crystal in which a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen is grown, even when the mixed melt contains at least potassium (K) as an alkali metal, the reaction vessel is Since the portion in contact with the melt is tungsten (W), the mixed melt containing potassium can be held. That is, even if only potassium is used as an alkali metal for tungsten, the conventional problem is that the mixed melt of potassium and the group III metal raw material does not exude to the outside through the reaction vessel during crystal growth. . As a result, II is formed on the outer wall of the reaction vessel.
Problems such as the formation of group I nitrides or the cracking of the reaction vessel can be solved. Further, since the contact angle between the mixed melt and tungsten is large and the mixed melt does not wet with tungsten, the mixed melt is held in the reaction vessel, and stable and high quality Group III nitride crystal growth is performed. be able to. On the other hand, when only sodium is used as the alkali metal, the mixed melt gets wet with tungsten,
Although it is difficult to keep it in the reaction vessel, when potassium is mixed, the contact angle between the mixed melt and tungsten becomes large, and the mixed melt does not get wet with tungsten. As a result, the mixed melt is held in the reaction vessel, and stable high-quality Group III nitride crystal growth can be performed. Further, since tungsten can be highly purified, impurities are hardly mixed into the crystal and high quality group III nitride can be crystal-grown.

【0090】また、請求項6記載の発明によれば、アル
カリ金属とIII族金属を含む混合融液を保持する反応容
器を具備し、該混合融液と少なくとも窒素を含む物質と
から、III族金属と窒素とから構成されるIII族窒化物を
結晶成長させるIII族窒化物の結晶成長装置において、
反応容器は、混合融液と接する部分がタングステン
(W)であるので、反応容器内にカリウムを含む混合融
液を保持することができる。その結果、安定して高品質
なIII族窒化物の結晶成長を行うことができる。
According to the invention of claim 6, there is provided a reaction vessel for holding a mixed melt containing an alkali metal and a group III metal, and the group III is selected from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen. In a group III nitride crystal growth apparatus for crystal growing a group III nitride composed of metal and nitrogen,
Since the reaction vessel is made of tungsten (W) at the portion in contact with the mixed melt, the mixed melt containing potassium can be held in the reaction vessel. As a result, it is possible to stably perform high-quality Group III nitride crystal growth.

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

【図1】本発明に係る結晶成長装置の第1の構成例を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first configuration example of a crystal growth apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る結晶成長装置の第2の構成例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a second configuration example of the crystal growth apparatus according to the present invention.

【図3】従来技術2に示されている結晶成長装置の構成
例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a crystal growth apparatus shown in Related Art 2.

【図4】従来技術3に示されている結晶成長装置の構成
例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a crystal growth apparatus shown in Related Art 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,31 耐圧容器 12,34 反応容器 13,33 ヒーター 14,50 ガス供給管 15,18,21,35,38,41 バルブ 16,19,36,39 圧力制御装置 17,37 窒素供給管 20,40 アルゴン供給管 22,42 圧力計 23,48 耐圧容器の内部空間 24,44 混合融液 25 立方晶GaNの単結晶 26,47 台座 32 カバー 43 隙間 45 六方晶GaNの板状単結晶 46 柱状の六方晶GaN 11,31 Pressure vessel 12,34 Reaction vessel 13,33 heater 14,50 gas supply pipe 15, 18, 21, 35, 38, 41 valves 16, 19, 36, 39 Pressure control device 17,37 Nitrogen supply pipe 20,40 Argon supply pipe 22,42 pressure gauge 23,48 Internal space of pressure vessel 24,44 mixed melt 25 Cubic GaN Single Crystal 26,47 pedestal 32 covers 43 Gap 45 Plate-shaped single crystal of hexagonal GaN 46 columnar hexagonal GaN

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 昌彦 宮城県仙台市青葉区貝ヶ森3−29−5 (72)発明者 山根 久典 宮城県仙台市宮城野区鶴ヶ谷1−12−4 (72)発明者 新木 隆司 宮城県仙台市太白区松ヶ丘31−10−105 Fターム(参考) 4G077 AA02 BE15 CB01 CB06 EA02 EA04 EA06 EG02 HA02 HA12   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masahiko Shimada             3-29-5 Kaigamori, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture (72) Inventor Hisanori Yamane             1-12-4 Tsurugaya, Miyagino-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture (72) Inventor Takashi Araki             31-10-105 Matsugaoka, Taihaku-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture F term (reference) 4G077 AA02 BE15 CB01 CB06 EA02                       EA04 EA06 EG02 HA02 HA12

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応容器内で、アルカリ金属とIII族金
属を含む物質とが混合融液を形成し、該混合融液と少な
くとも窒素を含む物質とから、III族金属と窒素とから
構成されるIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の
結晶成長方法において、混合融液と接する部分を緻密質
の材質で構成した反応容器内で、III族窒化物を結晶成
長させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方
法。
1. A reaction vessel, in which a substance containing an alkali metal and a group III metal forms a mixed melt, and the mixture melt and a substance containing at least nitrogen are used to form a group III metal and nitrogen. In the method for crystal growth of a group III nitride for crystallizing a group III nitride according to claim 1, characterized in that the group III nitride is crystal-grown in a reaction vessel in which a portion in contact with the mixed melt is made of a dense material. Method for growing group III nitride crystal.
【請求項2】 反応容器内で、アルカリ金属とIII族金
属を含む物質とが混合融液を形成し、該混合融液と少な
くとも窒素を含む物質とから、III族金属と窒素とから
構成されるIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の
結晶成長装置において、前記反応容器は、混合融液と接
する部分が緻密質の材質で構成されていることを特徴と
するIII族窒化物の結晶成長装置。
2. A reaction vessel, wherein an alkali metal and a substance containing a group III metal form a mixed melt, and the mixed melt and a substance containing at least nitrogen are used to form a group III metal and nitrogen. In a group III nitride crystal growth apparatus for crystal-growing a group III nitride according to claim 1, the reaction vessel is characterized in that a portion in contact with the mixed melt is made of a dense material. Crystal growth equipment.
【請求項3】 反応容器内で、アルカリ金属とIII族金
属を含む物質とが混合融液を形成し、該混合融液と少な
くとも窒素を含む物質とから、III族金属と窒素とから
構成されるIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の
結晶成長方法において、混合融液には、反応容器内の混
合融液と接する部分と混合融液との接触角を大きくする
物質が含まれていることを特徴とするIII族窒化物の結
晶成長方法。
3. A reaction vessel, wherein an alkali metal and a substance containing a group III metal form a mixed melt, and the mixture melt and the substance containing at least nitrogen are composed of a group III metal and nitrogen. In the group III nitride crystal growth method for crystal-growing a group III nitride according to claim 1, the mixed melt contains a substance that increases the contact angle between the portion of the reaction vessel in contact with the mixed melt and the mixed melt. And a method for growing a group III nitride crystal.
【請求項4】 反応容器内で、アルカリ金属とIII族金
属を含む物質とが混合融液を形成し、該混合融液と少な
くとも窒素を含む物質とから、III族金属と窒素とから
構成されるIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の
結晶成長方法において、混合融液は、アルカリ金属とし
てナトリウム(Na)とカリウム(K)を含むことを特
徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
4. A reaction vessel, wherein an alkali metal and a substance containing a group III metal form a mixed melt, and the mixture melt and the substance containing at least nitrogen are composed of a group III metal and nitrogen. A group III nitride crystal growth method for growing a group III nitride crystal according to claim 1, wherein the mixed melt contains sodium (Na) and potassium (K) as alkali metals. Method.
【請求項5】 反応容器内で、アルカリ金属とIII族金
属を含む物質とが混合融液を形成し、該混合融液と少な
くとも窒素を含む物質とから、III族金属と窒素とから
構成されるIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の
結晶成長方法において、混合融液は、アルカリ金属とし
て少なくともカリウム(K)を含み、反応容器は、混合
融液と接する部分の材質がタングステン(W)であるこ
とを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
5. A reaction vessel, wherein an alkali metal and a substance containing a group III metal form a mixed melt, and the mixture melt and the substance containing at least nitrogen are composed of a group III metal and nitrogen. In the method for growing a group III nitride crystal for crystallizing a group III nitride according to claim 1, the mixed melt contains at least potassium (K) as an alkali metal, and the reaction vessel is made of tungsten ( W) A method for growing a group III nitride crystal.
【請求項6】 反応容器内で、アルカリ金属とIII族金
属を含む物質とが混合融液を形成し、該混合融液と少な
くとも窒素を含む物質とから、III族金属と窒素とから
構成されるIII族窒化物を結晶成長させるIII族窒化物の
結晶成長装置において、前記反応容器は、混合融液と接
する部分の材質がタングステン(W)であることを特徴
とするIII族窒化物の結晶成長装置。
6. A reaction vessel, in which a substance containing an alkali metal and a group III metal forms a mixed melt, and the mixture melt and a substance containing at least nitrogen are used to form a group III metal and nitrogen. In a group III nitride crystal growth apparatus for crystallizing a group III nitride according to claim 3, the material of a portion of the reaction vessel in contact with the mixed melt is tungsten (W). Growth equipment.
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