JP2003300799A - Method and apparatus for growing group iii nitride crystal - Google Patents
Method and apparatus for growing group iii nitride crystalInfo
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Abstract
Description
【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 group III nitride crystal growth method applicable to blue-violet light sources for optical disks, ultraviolet light sources (LD and LED), blue-violet light sources for electrophotography, group III nitride electronic devices, and the like. 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 (group III nitride) devices currently used as light sources of purple to blue to green are
Most of them are M on a sapphire substrate or SiC substrate.
It is produced by crystal growth using an O-CVD method (metal organic chemical vapor deposition method), MBE method (molecular beam crystal growth method), or the like. When sapphire or SiC is used as the substrate, there are many crystal defects due to a large difference in thermal expansion coefficient or lattice constant with the group III nitride. 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, since the sapphire substrate is insulative, it is impossible to take out the electrode from the substrate side as in the conventional light emitting device, and the electrode from the crystal-grown group III nitride semiconductor surface side is not possible. It needs to be taken out. As a result, there is a problem that the device area becomes large, leading to high cost. Also, it was fabricated on a sapphire substrate.
In the group III nitride semiconductor device, chip separation by cleavage is difficult, and it is not easy to obtain the cavity end face required for a laser diode (LD) by cleavage. For this reason, currently, 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 shape close to the cleavage, but in this case also, the resonator end face and the chip separation as in the conventional LD are separated by a single step. Therefore, it is impossible to easily carry out the process, and the process becomes complicated and the cost becomes high.
【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。この手法では、サファイア基板上にＧ
ａＮ膜を選択横方向成長しない場合に比較して、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、工程が複雑化するこ
と、及びサファイア基板とＧａＮ薄膜という異種材料の
組み合わせに伴う基板の反りという問題が生じる。これ
らは高コスト化につながっている。In order to solve these problems, it has been proposed to reduce the crystal defects by selectively laterally growing a group III nitride semiconductor film on a sapphire substrate or by taking other measures. In this method, G on the sapphire substrate
Although it becomes possible to reduce the crystal defects as compared with the case where the aN film is not selectively laterally grown, the above-mentioned problems regarding the insulating property and the cleavage due to the use of the sapphire substrate still remain. Furthermore, there are problems that the process becomes complicated and that the substrate warps due to the combination of different materials such as the sapphire substrate and the GaN thin film. These lead to higher costs.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述したような問題を
解決するためには、基板としては、基板上に結晶成長す
るIII族窒化物材料（ここでは、ＧａＮとする）と同一
であるＧａＮ基板が最も適切である。そのため、気相成
長，融液成長等によりバルクＧａＮの結晶成長の研究が
なされている。しかし、未だ高品質で且つ実用的な大き
さを有するＧａＮ基板は実現していない。In order to solve the above-mentioned problems, the substrate is a GaN substrate which is the same as the group III nitride material (here, GaN) crystal-grown on the substrate. Is the most appropriate. Therefore, research on crystal growth of bulk GaN has been conducted by vapor phase growth, melt growth and the like. However, a GaN substrate having high quality and practical size has not yet been realized.
【０００６】ＧａＮ基板を実現する一つの手法として、
文献「Chemistry of Materials Vol.9 (1997) p.413-41
6」（以下、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。As one method for realizing a GaN substrate,
Reference `` Chemistry of Materials Vol.9 (1997) p.413-41
6 ”(hereinafter referred to as“ conventional technology ”), a GaN crystal growth method using Na as a flux has been proposed. In this method, sodium azide (NaN 3 ) and metallic Ga are used as raw materials and sealed in a stainless steel reaction vessel (inside dimensions; inner diameter = 7.5 mm, length = 100 mm) in a nitrogen atmosphere, and the reaction vessel is sealed. 24 ~ at a temperature of 600 ~ 800 ℃
The GaN crystal is grown by holding it for 100 hours.
【０００７】この従来技術の場合には、６００〜８００
℃と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程度と比較的圧力が低く、実
用的な成長条件であることが特徴である。しかし、この
従来技術の方法では、得られる結晶の大きさが１ｍｍに
満たない程度に小さいという問題がある。In the case of this prior art, 600 to 800
The crystal growth is possible at a relatively low temperature of ℃, and the pressure inside the container is relatively low at about 100 kg / cm 2, which is a practical growth condition. However, this conventional method has a problem in that the size of the obtained crystal is small to less than 1 mm.
【０００８】上述の従来技術の問題を解決するために、
本願出願人は、III族原料および／またはＶ族原料を外
部より反応容器内に供給する発明を数多く案出し、特許
出願している。In order to solve the above-mentioned problems of the prior art,
The applicant of the present application has devised a large number of inventions for supplying the group III raw material and / or the group V raw material into the reaction vessel from the outside and applied for a patent.
【０００９】しかしながら、いずれの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も、III族金属
とアルカリ金属の混合融液の液面（気液界面）を積極的
に変化させてIII族窒化物結晶を成長させるようにはな
っていない。However, in any III-nitride crystal growth method and III-nitride crystal growth apparatus, the liquid level (vapor-liquid interface) of the mixed melt of the III-metal and the alkali metal is positively changed to III. It is not designed to grow group nitride crystals.
【００１０】本発明は、混合融液の液面（気液界面）の
変動を積極的に利用することで、III族窒化物結晶の結
晶成長速度を高め、実用的な結晶サイズのIII族窒化物
結晶を低コストで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。The present invention positively utilizes the fluctuation of the liquid surface (gas-liquid interface) of the mixed melt to increase the crystal growth rate of the group III nitride crystal, thereby making the group III nitride having a practical crystal size. An object of the present invention is to provide a group III nitride crystal growth method and a group III nitride crystal growth apparatus capable of growing a product crystal at low cost.
【００１１】[0011]
【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
属と少なくとも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族窒化物結晶成長方法であって、混合融液
の表面近傍である気液界面付近でIII族窒化物結晶を成
長させ、結晶成長の進行とともに、III族窒化物結晶に
対する混合融液表面の相対的位置を変動させることを特
徴としている。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that in a reaction vessel, an alkali metal and a substance containing at least a Group III metal form a mixed melt, From the mixed melt and a substance containing at least nitrogen,
A group III nitride crystal growth method for growing a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen, comprising growing a group III nitride crystal near a gas-liquid interface which is near the surface of a mixed melt. It is characterized in that the relative position of the surface of the mixed melt with respect to the group III nitride crystal is changed as the crystal growth progresses.
【００１２】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、結晶成長の進
行とともに、III族窒化物結晶に対する混合融液表面の
相対的位置を低下させることを特徴としている。The invention according to claim 2 is the method for growing group III nitride crystals according to claim 1, wherein the relative position of the surface of the mixed melt with respect to the group III nitride crystals is lowered as the crystal growth progresses. It is characterized by that.
【００１３】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載のIII族窒化物結晶成長方法において、混合融液に含
まれるアルカリ金属を蒸発させることによって、混合融
液表面の相対的位置を低下させることを特徴としてい
る。According to the invention of claim 3, in the Group III nitride crystal growth method of claim 2, the relative position of the surface of the mixed melt is changed by evaporating the alkali metal contained in the mixed melt. It is characterized by reducing.
【００１４】また、請求項４記載の発明は、請求項２記
載のIII族窒化物結晶成長方法において、混合融液が保
持されている領域から混合融液を移動させることによ
り、混合融液表面の相対的位置を低下させることを特徴
としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the Group III nitride crystal growth method according to the second aspect, the mixed melt is moved from a region where the mixed melt is held, whereby the mixed melt surface is formed. It is characterized by lowering the relative position of.
【００１５】また、請求項５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、結晶成長の進
行とともに、III族窒化物結晶に対する混合融液表面の
相対的位置を上昇させることを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the group III nitride crystal growth method according to the first aspect, the relative position of the surface of the mixed melt with respect to the group III nitride crystal is increased as the crystal growth proceeds. It is characterized by that.
【００１６】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載のIII族窒化物結晶成長方法において、混合融液が保
持されている領域外から混合融液が保持されている領域
内に混合融液を移動させることにより、混合融液表面の
相対的位置を上昇させることを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the Group III nitride crystal growth method according to the fifth aspect, the mixture is mixed from outside the area where the mixed melt is held to inside the area where the mixed melt is held. It is characterized in that the relative position of the surface of the mixed melt is raised by moving the melt.
【００１７】また、請求項７記載の発明は、反応容器内
で、アルカリ金属と少なくとも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族窒化物結晶成長装置であ
って、混合融液の表面近傍である気液界面付近でIII族
窒化物を成長させ、結晶成長の進行とともに混合融液の
表面を変動させる機構を有していることを特徴としてい
る。Further, in the invention as set forth in claim 7, in the reaction vessel, a mixed melt of an alkali metal and a substance containing at least a Group III metal forms a mixed melt, and the mixed melt and a substance containing at least nitrogen, A group III nitride crystal growth apparatus for crystal growing a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen, wherein the group III nitride is grown in the vicinity of the gas-liquid interface which is near the surface of the mixed melt, It is characterized by having a mechanism for varying the surface of the mixed melt with the progress of crystal growth.
【００１８】また、請求項８記載の発明は、請求項７記
載のIII族窒化物結晶成長装置において、混合融液を保
持する混合融液保持容器に、混合融液に含まれているア
ルカリ金属を蒸発させる機構が設けられていることを特
徴としている。The invention according to claim 8 is the group III nitride crystal growth apparatus according to claim 7, wherein the mixed melt holding container for holding the mixed melt contains an alkali metal contained in the mixed melt. It is characterized in that a mechanism for vaporizing the is provided.
【００１９】また、請求項９記載の発明は、請求項７記
載のIII族窒化物結晶成長装置において、混合融液を保
持する混合融液保持容器内から混合融液保持容器の外に
混合融液を移動させる機構が設けられていることを特徴
としている。According to a ninth aspect of the present invention, in the group III nitride crystal growth apparatus according to the seventh aspect, the mixed melt is held from inside the mixed melt holding container holding the mixed melt to outside the mixed melt holding container. It is characterized in that a mechanism for moving the liquid is provided.
【００２０】また、請求項１０記載の発明は、請求項７
記載のIII族窒化物結晶成長装置において、混合融液を
保持する混合融液保持容器内に混合融液保持容器の外か
ら混合融液を追加導入する機構が設けられていることを
特徴としている。The invention according to claim 10 is the invention according to claim 7.
In the III-nitride crystal growth apparatus described, characterized in that a mechanism for additionally introducing the mixed melt from outside the mixed melt holding container is provided in the mixed melt holding container holding the mixed melt .
【００２１】[0021]
【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。本願の発明者は、III族窒化物結晶
をフラックス法で結晶成長させるとき、混合融液（III
族金属（例えばＧａ）とアルカリ金属（例えばＮａ）と
の混合融液）の表面近傍が、混合融液に溶解する窒素
（Ｎ）の濃度が最も高く、これにより、III族窒化物の
結晶成長速度も大きいことに着目して、本発明を完成さ
せた。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The inventor of the present application has found that when a group III nitride crystal is grown by the flux method, the mixed melt (III
The concentration of nitrogen (N) dissolved in the mixed melt is the highest in the vicinity of the surface of the mixed melt of the group metal (for example, Ga) and the alkali metal (for example, Na), which causes the crystal growth of the group III nitride. The present invention has been completed, paying attention to the high speed.
【００２２】すなわち、本発明は、混合融液の液面（気
液界面）の変動を積極的に利用することで、III族窒化
物結晶の結晶成長速度を高め、実用的な結晶サイズのII
I族窒化物結晶を低コストで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
を提供することを意図している。That is, in the present invention, by positively utilizing the fluctuation of the liquid surface (gas-liquid interface) of the mixed melt, the crystal growth rate of the group III nitride crystal is increased, and the practical crystal size II
Possible to grow group I nitride crystal at low cost III
It is intended to provide a group nitride crystal growth method and a group III nitride crystal growth apparatus.
【００２３】図１は本発明に係るIII族窒化物結晶成長
装置の一構成例を示す図である。図１を参照すると、こ
のIII族窒化物結晶成長装置では、反応容器１０１内
に、アルカリ金属(以下の例では、Ｎａ)と少なくともII
I族金属を含む物質(以下の例では、Ｇａ)との混合融液
１０３を保持する混合融液保持容器１０２が設置されて
いる。FIG. 1 is a diagram showing a structural example of a group III nitride crystal growth apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 1, in this Group III nitride crystal growth apparatus, in a reaction vessel 101, an alkali metal (Na in the following example) and at least II
A mixed melt holding container 102 for holding a mixed melt 103 with a substance containing a Group I metal (Ga in the following example) is installed.
【００２４】なお、アルカリ金属は、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 alkali metal may be supplied from the outside or may be present in the reaction vessel 101 from the beginning.
【００２５】また、混合融液保持容器１０２の上には蓋
１０９があり、混合融液保持容器１０２と蓋１０９との
間には、気体が出入できる程度の僅かな隙間がある。A lid 109 is provided on the mixed melt holding container 102, and there is a small gap between the mixed melt holding container 102 and the lid 109 so that gas can flow in and out.
【００２６】また、図１のIII族窒化物結晶成長装置で
は、混合融液保持容器１０２の蓋１０９に、混合融液１
０３に含まれているアルカリ金属（Ｎａ）の蒸気を逃す
ための孔１１３が設けられている。すなわち、この孔１
１３は、混合融液保持容器１０２から混合融液１０３に
含まれているアルカリ金属を蒸発させる機構として機能
するようになっている。In the group III nitride crystal growth apparatus of FIG. 1, the mixed melt 1 is placed on the lid 109 of the mixed melt holding container 102.
A hole 113 for letting out an alkali metal (Na) vapor contained in No. 03 is provided. That is, this hole 1
13 functions as a mechanism for evaporating the alkali metal contained in the mixed melt 103 from the mixed melt holding container 102.
【００２７】また、図１のIII族窒化物結晶成長装置で
は、混合融液保持容器１０２の蓋１０９には、III族窒
化物結晶１１０が先端部に成長する治具１１９が設けら
れている。Further, in the III-nitride crystal growth apparatus of FIG. 1, the lid 109 of the mixed melt holding container 102 is provided with a jig 119 for growing the III-nitride crystal 110 at the tip.
【００２８】また、反応容器１０１は、例えばステンレ
スで形成されている。また、混合融液保持容器１０２お
よび蓋１０９は、例えば、ＢＮ（窒化ホウ素）、あるい
は、ＡｌＮ、あるいは、パイロリティックＢＮで形成さ
れていても良いし、タングステン（Ｗ）やステンレスス
チール（ＳＵＳ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属で形成さ
れていても良い。また、治具１１９の先端部は、III族
窒化物結晶の核発生が生じ易いＢＮやＡＩＮあるいはＳ
ＵＳ等で良いが、種結晶を先端に設ける場合には、核発
生が生じ難いＷを用いることも可能である。The reaction vessel 101 is made of stainless steel, for example. Further, the mixed melt holding container 102 and the lid 109 may be formed of, for example, BN (boron nitride), AlN, or pyrolytic BN, or tungsten (W), stainless steel (SUS), or the like. It may be formed of a metal such as nickel (Ni). Further, the tip portion of the jig 119 has a BN, AIN, or S that easily causes nucleation of group III nitride crystals.
Although US or the like may be used, when a seed crystal is provided at the tip, it is possible to use W that is less likely to generate nuclei.
【００２９】また、反応容器１０１には、III族窒化物
（ＧａＮ）を結晶成長可能な温度に反応容器１０１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。Further, the reaction vessel 101 is provided with a heating device 106 for controlling the inside of the reaction vessel 101 to a temperature at which Group III nitride (GaN) can be crystal-grown. That is, by the temperature control function of the heating device 106, it is possible to raise the temperature in the reaction vessel 101 to a temperature at which crystal growth is possible, lower it to a temperature at which crystal growth is stopped, and hold those temperatures for an arbitrary time. It is possible.
【００３０】また、図１のIII族窒化物結晶成長装置に
は、反応容器１０１内に少なくとも窒素を含む物質（例
えば、窒素ガスやアンモニアガス）を供給するための供
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 group III nitride crystal growth apparatus of FIG. 1 is provided with a supply pipe 104 for supplying a substance containing at least nitrogen (for example, nitrogen gas or ammonia gas) into the reaction vessel 101. . The term "nitrogen" as used herein means a nitrogen molecule or atomic nitrogen produced from a nitrogen molecule or a compound containing nitrogen, and an atomic group or molecular group containing nitrogen, and in the present invention, nitrogen means Let's say that
【００３１】また、少なくとも窒素を含む物質は、容器
１０７に収納されている。ここで、少なくとも窒素を含
む物質として窒素ガスを用いるときには、容器１０７に
は窒素ガスが収納されている。Further, a substance containing at least nitrogen is contained in the container 107. Here, when nitrogen gas is used as the substance containing at least nitrogen, the container 107 stores the nitrogen gas.
【００３２】また、少なくとも窒素を含む物質として窒
素ガスを用いるときには、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（例えば、圧力調
整弁）１０５が設けられている。また、図１の装置に
は、反応容器１０１内の窒素ガスの圧力を検知する圧力
センサー１１１と、混合融液保持容器１０２の温度を検
知する温度センサー１１２とが設置され、反応容器１０
１内の圧力が所定の圧力となるように、圧力センサー１
１１は圧力調整機構１０５にフィードバックをかけるよ
うに構成されている。また、温度センサー１１２は、加
熱装置１０６にフィードバックをかけるように構成され
ている。When nitrogen gas is used as the substance containing at least nitrogen, the supply pipe 104 is provided with a pressure adjusting mechanism (for example, a pressure adjusting valve) 105 for adjusting the pressure of the nitrogen gas. Further, the apparatus of FIG. 1 is provided with a pressure sensor 111 that detects the pressure of the nitrogen gas in the reaction vessel 101 and a temperature sensor 112 that detects the temperature of the mixed melt holding vessel 102.
Pressure sensor 1 so that the pressure in 1 becomes a predetermined pressure
Reference numeral 11 is configured to give feedback to the pressure adjusting mechanism 105. The temperature sensor 112 is also configured to provide feedback to the heating device 106.
【００３３】本発明の具体例では、少なくとも窒素を含
む物質として、窒素ガスを用い、窒素ガスを、反応容器
１０１外に設置されている容器１０７から供給管１０４
を通して反応容器１０１内の空間１０８に供給すること
ができる。この際、窒素ガスは、図１に示されているよ
うに、反応容器１０１の下側から供給されるようにして
いる。この窒素ガスの圧力は、圧力調整機構１０５によ
って調整することができる。In the embodiment of the present invention, nitrogen gas is used as the substance containing at least nitrogen, and the nitrogen gas is supplied from the container 107 installed outside the reaction container 101 to the supply pipe 104.
Can be supplied to the space 108 in the reaction vessel 101 through. At this time, the nitrogen gas is supplied from the lower side of the reaction vessel 101 as shown in FIG. The pressure of the nitrogen gas can be adjusted by the pressure adjusting mechanism 105.
【００３４】図１の装置を用いてIII族窒化物（Ｇａ
Ｎ）の結晶を成長させる場合、混合融液保持容器１０２
の蓋１０９に設置されている治具１１９の先端部が混合
融液１０３の気液界面付近に位置するよう、混合融液１
０３の量を設定する。しかる後、反応容器１０１内の温
度，圧力を所定の温度，所定の圧力に設定し、この状態
を一定時間保持することで、混合融液保持容器１０２の
蓋１０９に設置されている治具１１９の先端部にはIII
族窒化物結晶としてＧａＮ結晶１１０が成長する。Using the apparatus of FIG. 1, a group III nitride (Ga
In the case of growing the crystal of N), the mixed melt holding container 102
The mixed melt 1 so that the tip of the jig 119 installed on the lid 109 of the mixed melt 103 is located near the gas-liquid interface of the mixed melt 103.
Set the amount of 03. Thereafter, the temperature and pressure inside the reaction vessel 101 are set to a predetermined temperature and a predetermined pressure, and this state is held for a certain time, whereby the jig 119 installed on the lid 109 of the mixed melt holding vessel 102 is set. III at the tip of
A GaN crystal 110 grows as a group nitride crystal.
【００３５】このとき、図１の装置では、混合融液保持
容器１０２の蓋１０９の設けられている孔１１３から、
混合融液１０３に含まれているアルカリ金属（Ｎａ）の
蒸気が逃げ、これにより、混合融液１０３の気液界面
は、III族窒化物結晶（ＧａＮ）１１０が成長するにと
もなって、低下する。すなわち、図１の装置では、混合
融液１０３に含まれるアルカリ金属を蒸発させることに
よって、混合融液表面の相対的位置を低下させることが
できる。これによって、III族窒化物結晶（ＧａＮ）１
１０を治具１１９の先端部から下方に向けて継続的に成
長させることができる。すなわち、窒素濃度が高く、結
晶成長速度の大きい混合融液表面の位置を低下させるこ
とにより、III族窒化物結晶１１０の結晶成長速度を高
め、実用的な結晶サイズのIII族窒化物結晶１１０を低
コストで成長させることができる。At this time, in the apparatus of FIG. 1, from the hole 113 provided in the lid 109 of the mixed melt holding container 102,
The vapor of the alkali metal (Na) contained in the mixed melt 103 escapes, whereby the gas-liquid interface of the mixed melt 103 lowers as the Group III nitride crystal (GaN) 110 grows. . That is, in the apparatus of FIG. 1, the relative position of the surface of the mixed melt can be lowered by evaporating the alkali metal contained in the mixed melt 103. As a result, a group III nitride crystal (GaN) 1
10 can be continuously grown downward from the tip of the jig 119. That is, by lowering the position of the surface of the mixed melt having a high nitrogen concentration and a high crystal growth rate, the crystal growth rate of the Group III nitride crystal 110 is increased, and the Group III nitride crystal 110 having a practical crystal size is obtained. It can be grown at low cost.
【００３６】また、図２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。図２を参照す
ると、反応容器２０１内には、アルカリ金属(例えば、
Ｎａ)と少なくともIII族金属を含む物質(例えば、Ｇａ)
との混合融液２０３を保持する混合融液保持容器２０２
が設置されている。FIG. 2 is a diagram showing another structural example of the group III nitride crystal growth apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 2, in the reaction vessel 201, an alkali metal (for example,
Na) and a substance containing at least a Group III metal (for example, Ga)
Mixed melt holding container 202 holding mixed melt 203 with
Is installed.
【００３７】また、混合融液保持容器２０２の上には、
蓋２１７があり、蓋２１７には、III族窒化物結晶２２
０が先端部に成長する治具２１９が設けられている。Further, on the mixed melt holding container 202,
There is a lid 217, and the lid 217 has a group III nitride crystal 22.
A jig 219 for growing 0 at the tip is provided.
【００３８】ここで、混合融液保持容器２０２と蓋２１
７との間には、気体が出入できる程度の僅かな隙間があ
る。Here, the mixed melt holding container 202 and the lid 21
There is a small gap between the and 7 so that gas can flow in and out.
【００３９】また、反応容器２０１は、例えばステンレ
スで形成されている。また、混合融液保持容器２０２お
よび蓋２１７は、例えば、ＢＮ（窒化ホウ素）、あるい
は、ＡｌＮ、あるいは、パイロリティックＢＮで形成さ
れていても良いし、タングステン（Ｗ）で形成されてい
ても良い。また、治具２１９は、例えば、ＢＮ（窒化ホ
ウ素）、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。The reaction container 201 is made of stainless steel, for example. Further, the mixed melt holding container 202 and the lid 217 may be formed of, for example, BN (boron nitride), AlN, or pyrolytic BN, or may be formed of tungsten (W). . The jig 219 is formed of, for example, BN (boron nitride), AlN, or pyrolytic BN.
【００４０】また、図２のIII族窒化物結晶成長装置に
は、反応容器２０１内に少なくとも窒素を含む物質（例
えば、窒素ガスやアンモニアガス）を供給するための窒
素供給管２０４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 group III nitride crystal growth apparatus shown in FIG. 2 is provided with a nitrogen supply pipe 204 for supplying a substance containing at least nitrogen (for example, nitrogen gas or ammonia gas) into the reaction vessel 201. There is. Note that the nitrogen referred to here is a nitrogen molecule or atomic nitrogen produced from a nitrogen molecule or a compound containing nitrogen, and an atomic group and a molecular group containing nitrogen, and in the present invention, nitrogen is
Let's say this is the case.
【００４１】また、窒素供給管２０４には、窒素ガスの
圧力を調整するために圧力調整機構２０５が設けられて
いる。なお、この圧力調整機構２０５は、圧力センサー
及び圧力調整弁等から構成されている。Further, the nitrogen supply pipe 204 is provided with a pressure adjusting mechanism 205 for adjusting the pressure of nitrogen gas. The pressure adjusting mechanism 205 is composed of a pressure sensor, a pressure adjusting valve, and the like.
【００４２】また、反応容器２０１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２０
１内を制御するための第１の加熱装置２０６が設けられ
ている。すなわち、第１の加熱装置２０６による温度制
御機能によって、反応容器２０１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。In the reaction vessel 201, the reaction vessel 20 is heated to a temperature at which Group III nitride (eg, GaN) can be grown.
A first heating device 206 for controlling the inside of the device 1 is provided. That is, the temperature control function of the first heating device 206 raises the temperature in the reaction vessel 201 to a temperature at which crystal growth is possible, lowers it to a temperature at which crystal growth is stopped, and holds those temperatures for an arbitrary time. It is possible to do.
【００４３】また、図２のIII族窒化物結晶成長装置に
は、アルカリ金属と少なくともIII族金属を含む物質
（以下、III族原料と称す）とにより形成される混合融
液２１０を反応容器２０１の外部から反応容器２０１に
供給するために、反応容器２０１の外部には、混合融液
２１０を収容する容器２０９が設けられている。具体的
には、アルカリ金属としての例えばＮａとIII族原料と
しての例えばＧａとにより形成された混合融液２１０が
この容器２０９内に収容されている。In the group III nitride crystal growth apparatus of FIG. 2, the reaction vessel 201 is provided with a mixed melt 210 formed of an alkali metal and a substance containing at least a group III metal (hereinafter referred to as a group III raw material). In order to supply the reaction mixture to the reaction container 201 from outside, a container 209 for accommodating the mixed melt 210 is provided outside the reaction container 201. Specifically, a mixed melt 210 formed of Na as an alkali metal and Ga as a Group III raw material is contained in this container 209.
【００４４】そして、この容器２０９と反応容器２０１
とは、図示しないが、反応容器２０１内の圧力と混合融
液２１０を収容している容器２０９の圧力とが同一とな
るように構成されており、また、容器２０９と反応容器
２０１とは、容器２０９に収容されている混合融液２１
０を混合融液保持容器２０２内に送り込むために、供給
管２０７により連通している。Then, the container 209 and the reaction container 201
Although not shown, the pressure in the reaction vessel 201 and the pressure in the vessel 209 containing the mixed melt 210 are configured to be the same, and the vessel 209 and the reaction vessel 201 are Mixed melt 21 contained in container 209
In order to send 0 into the mixed melt holding container 202, it is connected by a supply pipe 207.
【００４５】ここで、反応容器２０１内の圧力と混合融
液２１０を収容している容器２０９の圧力とが同一であ
るということは、反応容器２０１内の気体の圧力と混合
融液２１０を収容している容器２０９内の気体の圧力と
が、同一であるということである。The fact that the pressure in the reaction vessel 201 and the pressure in the vessel 209 containing the mixed melt 210 are the same means that the pressure of the gas in the reaction vessel 201 and the mixed melt 210 are accommodated. That is, the pressure of the gas inside the container 209 is the same.
【００４６】また、図２のIII族窒化物結晶成長装置で
は、混合融液２１０と混合融液保持容器２０２に保持さ
れている混合融液２０３との相対的高さを制御する機構
が設けられている。具体的に、混合融液２１０と混合融
液保持容器２０２に保持されている混合融液２０３との
相対的高さを制御する機構は、図２の例では、支柱２１
３と、支柱２１３に支持され、容器２０９の高さを調整
するための高さ調整ユニット２１２とにより構成されて
いる。この機構によって、混合融液２１０を収容してい
る容器２０９は、例えば、混合融液２１０を混合融液保
持容器２０２内部に自重で送り込むことが可能なよう
に、混合融液保持容器２０２よりも高く位置決めされ
る。The group III nitride crystal growth apparatus of FIG. 2 is provided with a mechanism for controlling the relative height of the mixed melt 210 and the mixed melt 203 held in the mixed melt holding container 202. ing. Specifically, the mechanism for controlling the relative heights of the mixed melt 210 and the mixed melt 203 held in the mixed melt holding container 202 is, in the example of FIG.
3 and a height adjustment unit 212 that is supported by the support 213 and adjusts the height of the container 209. By this mechanism, the container 209 containing the mixed melt 210 is more than the mixed melt holding container 202, for example, so that the mixed melt 210 can be fed into the mixed melt holding container 202 by its own weight. Positioned high.
【００４７】また、図２のIII族窒化物結晶成長装置に
は、供給管２０７，容器２０９を加熱制御するための第
２の加熱装置２１４が設けられている。この第２の加熱
装置２１４によって、供給管２０７，容器２０９の温度
を混合融液が液体状態で保持できる温度に設定すること
ができ、この場合には、容器２０９から供給管２０７を
通って反応容器２０１に送られるまでの混合融液２１０
を、後述のように、液体状態に保持することができる。Further, the group III nitride crystal growth apparatus of FIG. 2 is provided with a second heating device 214 for heating and controlling the supply pipe 207 and the container 209. By the second heating device 214, the temperature of the supply pipe 207 and the container 209 can be set to a temperature at which the mixed melt can be maintained in a liquid state. In this case, the reaction is performed from the container 209 through the supply pipe 207. Mixed melt 210 until it is sent to the container 201
Can be held in a liquid state, as described below.
【００４８】図２のIII族窒化物結晶成長装置では、混
合融液保持容器２０２の蓋２１７に設置されている治具
２１９の先端部が混合融液２０３の気液界面付近に位置
するよう、混合融液２０３の量を設定する。しかる後、
反応容器２０１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、II
I族窒化物の結晶成長を開始させることができる。In the group III nitride crystal growth apparatus of FIG. 2, the tip of the jig 219 installed on the lid 217 of the mixed melt holding container 202 is located near the gas-liquid interface of the mixed melt 203. The amount of the mixed melt 203 is set. After that,
By setting the temperature and the effective nitrogen partial pressure in the reaction vessel 201 to the conditions under which the Group III nitride crystal grows, II
Crystal growth of group I nitride can be initiated.
【００４９】具体的に、反応容器２０１内の窒素圧力を
５０気圧にし、反応容器２０１内の温度を結晶成長が開
始する温度７５０℃まで昇温する。この成長条件を一定
時間保持することで、III族窒化物結晶（例えば、Ｇａ
Ｎ結晶）２２０が混合融液保持容器２０２の蓋２１７に
設置されている治具２１９の先端部に成長する。Specifically, the nitrogen pressure in the reaction vessel 201 is set to 50 atm, and the temperature in the reaction vessel 201 is raised to a temperature of 750 ° C. at which crystal growth starts. By maintaining this growth condition for a certain period of time, a Group III nitride crystal (for example, Ga
N crystal) 220 grows on the tip of the jig 219 installed on the lid 217 of the mixed melt holding container 202.
【００５０】このときに、反応容器２０１外にある混合
融液２１０を収容している容器２０９の高さを高くする
ことで、混合融液２１０の自重により、反応容器２０１
内に混合融液２１０を送り込むことができる。At this time, the height of the container 209 containing the mixed melt 210 outside the reaction container 201 is increased so that the weight of the mixed melt 210 itself causes the reaction container 201 to move.
The mixed melt 210 can be fed into the inside.
【００５１】このように、III族窒化物結晶の成長が開
始して以降、混合融液２１０を反応容器２０１内に送り
込むことで、混合融液２０３の気液界面は上昇し、これ
により、III族窒化物結晶（ＧａＮ）２２０を治具２１
９の先端部から上方に向けて継続的に成長させることが
できる。As described above, after the growth of the Group III nitride crystal is started, the mixed melt 210 is fed into the reaction vessel 201, so that the gas-liquid interface of the mixed melt 203 rises. The group nitride crystal (GaN) 220 is attached to the jig 21.
It is possible to continuously grow from the tip of 9 upward.
【００５２】このようにして、混合融液を反応容器２０
１内に安定して供給して、混合融液２０３の気液界面を
上昇させることで、窒素濃度が高く、結晶成長速度の大
きい混合融液表面の位置が上昇し、その結果、III族窒
化物結晶の結晶成長速度を高め、実用的な結晶サイズの
III族窒化物結晶を低コストで成長させることができ
る。In this way, the mixed melt is added to the reaction vessel 20.
1 is stably supplied to the mixed melt 203 and the gas-liquid interface of the mixed melt 203 is raised to raise the position of the surface of the mixed melt having a high nitrogen concentration and a high crystal growth rate. The crystal growth rate of the target crystal,
Group III nitride crystals can be grown at low cost.
【００５３】このように、図２のIII族窒化物結晶成長
装置では、混合融液２０３を保持する混合融液保持容器
２０２内に混合融液保持容器２０２の外から混合融液２
１０を追加導入する機構が設けられており、混合融液２
０３が保持されている領域外から混合融液２０３が保持
されている領域内に、混合融液２１０を移動させる（追
加導入する）ことにより、混合融液表面の相対的位置を
上昇させるようになっている。すなわち、結晶成長の進
行とともに、III族窒化物結晶２２０に対する混合融液
表面の相対的位置を上昇させるようになっている。これ
により、III族窒化物結晶（ＧａＮ）２２０を治具２１
９の先端部から上方に向けて継続的に成長させることが
できる。As described above, in the group III nitride crystal growth apparatus of FIG. 2, the mixed melt 2 is introduced into the mixed melt holding container 202 holding the mixed melt 203 from outside the mixed melt holding container 202.
A mechanism for additionally introducing 10 is provided, and the mixed melt 2
By moving (adding) the mixed melt 210 from outside the area where 03 is held to inside the area where the mixed melt 203 is held, the relative position of the surface of the mixed melt is raised. Has become. That is, as the crystal growth progresses, the relative position of the surface of the mixed melt with respect to the group III nitride crystal 220 is raised. As a result, the group III nitride crystal (GaN) 220 is attached to the jig 21.
It is possible to continuously grow from the tip of 9 upward.
【００５４】なお、図２の構成例では、混合融液２０３
を保持する混合融液保持容器２０２内に混合融液保持容
器２０２の外から混合融液２１０を追加導入する構成と
なっているが、これとは反対に、混合融液２０３を保持
する混合融液保持容器２０２内から混合融液保持容器２
０２の外に混合融液を移動させる構成にすることも可能
である。この場合には、図１の構成例と同様に、混合融
液表面の相対的位置を低下させることができる。これに
よって、III族窒化物結晶（ＧａＮ）を治具の先端部か
ら下方に向けて継続的に成長させることができる。そし
て、この場合にも、III族窒化物結晶の結晶成長速度を
高め、実用的な結晶サイズのIII族窒化物結晶を低コス
トで成長させることができる。In the configuration example of FIG. 2, the mixed melt 203
Although the mixed melt 210 is additionally introduced from the outside of the mixed melt holding container 202 into the mixed melt holding container 202 for holding the mixed melt holding container 202, on the contrary, the mixed melt holding the mixed melt 203 is held. From inside the liquid holding container 202, the mixed melt holding container 2
It is also possible to have a configuration in which the mixed melt is moved to the outside of 02. In this case, the relative position of the surface of the mixed melt can be lowered as in the configuration example of FIG. As a result, the group III nitride crystal (GaN) can be continuously grown downward from the tip of the jig. Also in this case, the crystal growth rate of the group III nitride crystal can be increased, and the group III nitride crystal having a practical crystal size can be grown at low cost.
【００５５】以上のように、本発明は、反応容器内で、
アルカリ金属と少なくとも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族窒化物結晶成長装置およびIII
族窒化物結晶成長方法であって、混合融液の表面近傍で
ある気液界面付近でIII族窒化物を成長させ、結晶成長
の進行とともに混合融液の表面を変動させる機構を有し
ていることを特徴としている。すなわち、混合融液の表
面近傍である気液界面付近でIII族窒化物結晶を成長さ
せ、結晶成長の進行とともに、III族窒化物結晶に対す
る混合融液表面の相対的位置を変動させることを特徴と
している。As described above, according to the present invention, in the reaction vessel,
A mixed melt is formed by an alkali metal and a substance containing at least a group III metal, 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. Group III nitride crystal growth apparatus and III
A group-nitride crystal growth method, which has a mechanism for growing a group-III nitride near the gas-liquid interface, which is near the surface of the mixed melt, and varying the surface of the mixed melt as the crystal growth progresses. It is characterized by that. That is, a group III nitride crystal is grown near the gas-liquid interface which is near the surface of the mixed melt, and the relative position of the mixed melt surface with respect to the group III nitride crystal is changed as the crystal growth progresses. I am trying.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至請
求項１０記載の発明によれば、反応容器内で、アルカリ
金属と少なくとも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
晶成長させるとき（III族窒化物結晶をフラックス法で
結晶成長させるとき）、混合融液の表面近傍である気液
界面付近でIII族窒化物結晶を成長させ、結晶成長の進
行とともに、III族窒化物結晶に対する混合融液表面の
相対的位置を変動させるようにしており、窒素濃度が高
く、結晶成長速度の大きい混合融液の液面（気液界面）
の変動を積極的に利用することで、III族窒化物結晶の
結晶成長速度を高め、実用的な結晶サイズのIII族窒化
物結晶を低コストで成長させることができる。As described above, according to the inventions of claims 1 to 10, the alkali metal and the substance containing at least a Group III metal form a mixed melt in the reaction vessel, When a group III nitride composed of a group III metal and nitrogen is grown from the mixed melt and a substance containing at least nitrogen (when the group III nitride crystal is grown by the flux method), the mixed melt A group III nitride crystal is grown near the gas-liquid interface, which is near the surface of the liquid, and the relative position of the mixed melt surface with respect to the group III nitride crystal is changed as the crystal growth progresses. And the liquid surface (gas-liquid interface) of the mixed melt with high crystal growth rate
By positively utilizing the fluctuation of (3), the crystal growth rate of the group III nitride crystal can be increased, and a group III nitride crystal having a practical crystal size can be grown at low cost.
【００５７】ここで、請求項２乃至請求項４，請求項
８，請求項９記載の発明では、結晶成長の進行ととも
に、III族窒化物結晶に対する混合融液表面の相対的位
置を低下させることで、III族窒化物結晶の結晶成長速
度を高め、実用的な結晶サイズのIII族窒化物結晶を低
コストで成長させることができる。Here, in the inventions of claims 2 to 4, claim 8 and claim 9, the relative position of the surface of the mixed melt with respect to the group III nitride crystal is lowered as the crystal growth progresses. Thus, the crystal growth rate of the group III nitride crystal can be increased, and a group III nitride crystal having a practical crystal size can be grown at low cost.
【００５８】また、請求項５，請求項６，請求項１０記
載の発明では、結晶成長の進行とともに、III族窒化物
結晶に対する混合融液表面の相対的位置を上昇させるこ
とで、III族窒化物結晶の結晶成長速度を高め、実用的
な結晶サイズのIII族窒化物結晶を低コストで成長させ
ることができる。In the inventions of claims 5, 6, and 10, the group III nitride is increased by increasing the relative position of the surface of the mixed melt with respect to the group III nitride crystal as the crystal growth progresses. The crystal growth rate of the product crystal can be increased, and a Group III nitride crystal having a practical crystal size can be grown at low cost.
【図１】本発明に係るIII族窒化物結晶成長装置の一構
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】本発明に係るIII族窒化物結晶成長装置の一構
成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a group III nitride crystal growth apparatus according to the present invention.
１０１ 反応容器 １０２ 混合融液保持容器 １０３ 混合融液 １０４ 供給管 １０５ 圧力調整弁 １０６ 加熱装置 １０７ 容器 １０８ 反応容器内の空間 １０９ 混合融液保持容器の蓋 １１０ III族窒化物（ＧａＮ）結晶 １１１ 圧力センサー １１２ 温度センサー １１３ 混合融液保持容器の蓋の孔 １１９ 治具 ２０１ 反応容器 ２０２ 混合融液保持容器 ２０３ 混合融液 ２０４ 窒素供給管 ２０５ 圧力調整機構 ２０６ 第１の加熱装置 ２０７ 供給管 ２０８ 反応容器内の空間 ２０９ 容器 ２１０ 混合融液 ２１１ 圧力調整管 ２２０ III族窒化物（ＧａＮ）結晶 ２１２ 高さ調整ユニット ２１３ 支柱 ２１４ 第２の加熱装置 ２１５ 供給管の先端部 ２１７ 蓋 ２１９ 治具 101 reaction vessel 102 mixed melt holding container 103 mixed melt 104 supply pipe 105 Pressure control valve 106 heating device 107 containers 108 Space inside reaction vessel 109 Lid of mixed melt holding container 110 Group III nitride (GaN) crystal 111 Pressure sensor 112 Temperature sensor 113 Hole in lid of mixed melt holding container 119 jig 201 reaction vessel 202 Mixed Melt Holding Container 203 mixed melt 204 nitrogen supply pipe 205 Pressure adjustment mechanism 206 First heating device 207 Supply pipe 208 Space inside reaction vessel 209 containers 210 mixed melt 211 Pressure adjusting tube 220 Group III nitride (GaN) crystal 212 Height adjustment unit 213 prop 214 Second heating device 215 Supply pipe tip 217 lid 219 jig
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 島田 昌彦 宮城県仙台市青葉区貝ヶ森３−29−５ Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BE15 CC04 EA02 EA04 EG25 HA02 HA12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hisanori Yamane 1-12-4 Tsurugaya, Miyagino-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture (72) Inventor Masahiko Shimada 3-29-5 Kaigamori, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture F-term (reference) 4G077 AA02 BE15 CC04 EA02 EA04 EG25 HA02 HA12
Claims (10)
も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
族窒化物結晶成長方法であって、混合融液の表面近傍で
ある気液界面付近でIII族窒化物結晶を成長させ、結晶
成長の進行とともに、III族窒化物結晶に対する混合融
液表面の相対的位置を変動させることを特徴とするIII
族窒化物結晶成長方法。1. A reaction vessel, in which an alkali metal and a substance containing at least 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. Growth of group III nitrides III
A group III nitride crystal growth method, in which a group III nitride crystal is grown in the vicinity of the gas-liquid interface, which is near the surface of the mixed melt, and as the crystal growth progresses, the relative surface of the mixed melt to the group III nitride crystal To change the target position III
Group nitride crystal growth method.
法において、結晶成長の進行とともに、III族窒化物結
晶に対する混合融液表面の相対的位置を低下させること
を特徴とするIII族窒化物結晶成長方法。2. The group III nitride crystal growth method according to claim 1, wherein the relative position of the surface of the mixed melt with respect to the group III nitride crystal is lowered as the crystal growth progresses. Crystal growth method.
法において、混合融液に含まれるアルカリ金属を蒸発さ
せることによって、混合融液表面の相対的位置を低下さ
せることを特徴とするIII族窒化物結晶成長方法。3. The Group III nitride crystal growth method according to claim 2, wherein the relative position of the surface of the mixed melt is lowered by evaporating the alkali metal contained in the mixed melt. Group nitride crystal growth method.
法において、混合融液が保持されている領域から混合融
液を移動させることにより、混合融液表面の相対的位置
を低下させ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 2, wherein the relative position of the surface of the mixed melt is lowered by moving the mixed melt from a region where the mixed melt is held. And a method for growing a group III nitride crystal.
法において、結晶成長の進行とともに、III族窒化物結
晶に対する混合融液表面の相対的位置を上昇させること
を特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。5. The Group III nitride crystal growth method according to claim 1, wherein the relative position of the surface of the mixed melt with respect to the Group III nitride crystal is increased as the crystal growth progresses. Crystal growth method for objects.
法において、混合融液が保持されている領域外から混合
融液が保持されている領域内に混合融液を移動させるこ
とにより、混合融液表面の相対的位置を上昇させること
を特徴とするIII族窒化物結晶成長方法。6. The group III nitride crystal growth method according to claim 5, wherein the mixed melt is moved from outside the area where the mixed melt is held to inside the area where the mixed melt is held, A method for growing a group III nitride crystal, which comprises raising the relative position of the surface of a mixed melt.
も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
族窒化物結晶成長装置であって、混合融液の表面近傍で
ある気液界面付近でIII族窒化物を成長させ、結晶成長
の進行とともに混合融液の表面を変動させる機構を有し
ていることを特徴とするIII族窒化物結晶成長装置。7. An alkali metal and a substance containing at least a group III metal form a mixed melt in a reaction vessel, and the mixture melt and the substance containing at least nitrogen are composed of a group III metal and nitrogen. Growth of group III nitrides III
A group-nitride crystal growth apparatus having a mechanism for growing a group-III nitride near the gas-liquid interface, which is near the surface of the mixed melt, and varying the surface of the mixed melt as the crystal growth progresses. A group III nitride crystal growth apparatus characterized by the above.
置において、混合融液を保持する混合融液保持容器に、
混合融液に含まれているアルカリ金属を蒸発させる機構
が設けられていることを特徴とするIII族窒化物結晶成
長装置。8. The group III nitride crystal growth apparatus according to claim 7, wherein the mixed melt holding container holding the mixed melt,
A Group III nitride crystal growth apparatus, which is provided with a mechanism for evaporating an alkali metal contained in a mixed melt.
置において、混合融液を保持する混合融液保持容器内か
ら混合融液保持容器の外に混合融液を移動させる機構が
設けられていることを特徴とするIII族窒化物結晶成長
装置。9. The group III nitride crystal growth apparatus according to claim 7, further comprising a mechanism for moving the mixed melt from the mixed melt holding container holding the mixed melt to the outside of the mixed melt holding container. And a group III nitride crystal growth apparatus.
装置において、混合融液を保持する混合融液保持容器内
に混合融液保持容器の外から混合融液を追加導入する機
構が設けら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 growth apparatus according to claim 7, wherein a mechanism for additionally introducing the mixed melt from outside the mixed melt holding container is provided in the mixed melt holding container holding the mixed melt. And a group III nitride crystal growth apparatus.
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|---|---|---|---|---|
| JP2006169027A (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for growing group iii nitride crystal, and group iii nitride crystal |
| JP2006342043A (en) * | 2005-05-12 | 2006-12-21 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for producing group iii element nitride crystal, and group iii element nitride crystal |
| JP2008222452A (en) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Ricoh Co Ltd | Apparatus for manufacturing crystal, method for manufacturing crystal, and group iii nitride crystal |
| US7833346B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-11-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Method and apparatus for manufacturing group III nitride crystals |
| JP2012136432A (en) * | 2005-05-12 | 2012-07-19 | Ricoh Co Ltd | Device for producing group iii nitride crystal |
| US8323404B2 (en) | 2005-11-21 | 2012-12-04 | Ricoh Company, Ltd. | Group III nitride crystal and manufacturing method thereof |
| US8337617B2 (en) | 2005-03-14 | 2012-12-25 | Ricoh Company, Ltd. | Manufacturing method and manufacturing apparatus of a group III nitride crystal |
| US8475593B2 (en) | 2006-03-14 | 2013-07-02 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal preparing device, crystal preparing method, and crystal |
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2002
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4722471B2 (en) * | 2004-12-15 | 2011-07-13 | 株式会社リコー | Group III nitride crystal production method and group III nitride crystal growth apparatus |
| JP2006169027A (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for growing group iii nitride crystal, and group iii nitride crystal |
| US8337617B2 (en) | 2005-03-14 | 2012-12-25 | Ricoh Company, Ltd. | Manufacturing method and manufacturing apparatus of a group III nitride crystal |
| US9376763B2 (en) | 2005-03-14 | 2016-06-28 | Ricoh Company, Ltd. | Manufacturing method and manufacturing apparatus of a group III nitride crystal, utilizing a melt containing a group III metal, an alkali metal, and nitrogen |
| JP2006342043A (en) * | 2005-05-12 | 2006-12-21 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for producing group iii element nitride crystal, and group iii element nitride crystal |
| US8888912B2 (en) | 2005-05-12 | 2014-11-18 | Ricoh Company, Ltd. | Method of producing group III nitride crystal, apparatus for producing group III nitride crystal, and group III nitride crystal |
| JP2012136432A (en) * | 2005-05-12 | 2012-07-19 | Ricoh Co Ltd | Device for producing group iii nitride crystal |
| US8323404B2 (en) | 2005-11-21 | 2012-12-04 | Ricoh Company, Ltd. | Group III nitride crystal and manufacturing method thereof |
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