JP2006265162A - Method for producing trialkylgallium - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a trialkylgallium, capable of producing the trialkylgallium in a high yield, by reacting gallium, magnesium, and an alkyl halide, without using a gallium-magnesium alloy. <P>SOLUTION: This method for producing the trialkylgallium comprises reacting the gallium, the magnesium, and at least one of the alkyl halide in at least one kind of ether compound and diluting the reaction system with at least one of the ether compound in the course of the reaction. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、MOCVD(Metal−Organic Chemical Vapor Deposition)法等を用いたエピタキシャル結晶成長によりGaNのような化合物半導体薄膜を形成するための材料として有用なトリアルキルガリウムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing trialkylgallium useful as a material for forming a compound semiconductor thin film such as GaN by epitaxial crystal growth using a MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) method or the like.

近年の携帯電話や光通信技術の進展により、化合物半導体の需要は、携帯電話に使用される高電子移動度トランジスタ(HEMT: High Electron Mobility Transistor)、ヘテロバイポーラトランジスタ(HBT: Heterojunction Bipolar Transistor)などの高速電子デバイス、光通信やDVDなどに使用される半導体レーザー、ディスプレーに使用される白色・青色の超高輝度LEDなどの光デバイス等の用途で急速に伸びている。   Due to recent advances in mobile phones and optical communication technologies, demand for compound semiconductors is increasing such as high electron mobility transistors (HEMTs) and heterobipolar transistors (HBTs) used in mobile phones. It is growing rapidly in applications such as high-speed electronic devices, semiconductor lasers used in optical communications and DVDs, and optical devices such as white and blue ultra-high brightness LEDs used in displays.

一般に化合物半導体の原料となる有機金属化合物(MO:MetalOrganics)としては、周期律表第II族元素やIII族元素のアルキル金属化合物、特にメチル化合物やエチル化合物が多用されている。中でも周期律表第III族のアルキルガリウムは、窒素、砒素のような周期律表第V族の元素とともに化合物半導体をMOCVDで製造するための材料としての需要が大きい。   In general, as organometallic compounds (MO: Metal Organics) used as raw materials for compound semiconductors, alkyl metal compounds of Group II elements and III elements of the periodic table, particularly methyl compounds and ethyl compounds are frequently used. Among them, the group III alkylgallium in the periodic table is in great demand as a material for producing a compound semiconductor by MOCVD together with elements of the group V of the periodic table such as nitrogen and arsenic.

アルキルガリウムの代表的な合成方法として、ガリウム−マグネシウム混合物またはガリウム−マグネシウム合金とハロゲン化アルキルとを反応させる方法が知られている。この方法は、出発原料として、入手し易い市販品である高純度の金属ガリウム及び金属マグネシウムをそのまま使用することができ、また取扱いに手間を要する試薬を必要としない点で有用である。
これらの方法の報告例を以下に示す。従来の方法では、ガリウムーマグネシウム混合物を原料とする方法に比べて、ガリウムーマグネシウム合金を原料とする方法の方が高収率でトリアルキルガリウムが得られることから、ガリウムーマグネシウム合金を用いた報告例の方が多い。
As a typical synthesis method of alkylgallium, a method of reacting a gallium-magnesium mixture or a gallium-magnesium alloy with an alkyl halide is known. This method is useful in that high-purity metallic gallium and metallic magnesium, which are commercially available products, can be used as they are as starting materials, and a reagent that requires labor is not required.
Examples of reports on these methods are shown below. In the conventional method, since a method using a gallium-magnesium alloy as a raw material yields trialkylgallium in a higher yield than a method using a gallium-magnesium mixture as a raw material, a gallium-magnesium alloy was used. There are more reports.

特許文献1(米国特許第5248800号公報)には、ガリウム−マグネシウム合金とヨウ化アルキルとの反応によりトリアルキルガリウムを合成する方法において、Mg/Gaモル比=1.6〜2.4となる範囲にすることにより、80〜90%という高収率でトリアルキルガリウムが得られることが記載されている。また、特許文献1には、ガリウムーマグネシウム混合物を用いた反応によるトリアルキルガリウムの収率は15%である旨が記載されている。即ち、特許文献1は、ガリウムーマグネシウム合金を原料とする方法の方がガリウムーマグネシウム混合物を原料とする方法に比べて、高収率でトリアルキルガリウムが得られることを明示している。
また、特許文献2(英国特許第2123423号公報)にも、ガリウムーマグネシウム合金とヨウ化アルキルとを、エーテル化合物存在下で反応させることによりトリアルキルガリウム化合物を合成する方法が記載されている。
In Patent Document 1 (US Pat. No. 5,248,800), in a method of synthesizing trialkylgallium by a reaction between a gallium-magnesium alloy and alkyl iodide, the Mg / Ga molar ratio is 1.6 to 2.4. It is described that trialkyl gallium can be obtained with a high yield of 80 to 90% by setting the range. Patent Document 1 describes that the yield of trialkylgallium by a reaction using a gallium-magnesium mixture is 15%. That is, Patent Document 1 clearly shows that the method using a gallium-magnesium alloy as a raw material yields trialkylgallium in a higher yield than the method using a gallium-magnesium mixture as a raw material.
Patent Document 2 (UK Patent No. 2123423) also describes a method of synthesizing a trialkylgallium compound by reacting a gallium-magnesium alloy and an alkyl iodide in the presence of an ether compound.

しかし、ガリウムーマグネシウム合金を用いる方法では、加熱により合金を調製する工程が余分に必要であるとともに、均一なガリウムーマグネシウム合金を調製するのが困難である。また、これに起因してトリアルキルガリウムの収率の再現性が得られないという報告もある(非特許文献1、2) (A.C.Jones,D.J.Cole−Hamilton,A.K.Holliday,M.J.Mahmad,J.Chem.Soc.,Dalton Trans.,1047(1983),K.B.Starowieski,K.J.Klabunde,Appl.Organomet.Chem.,,219(1989))。 However, in the method using a gallium-magnesium alloy, an extra step of preparing the alloy by heating is necessary, and it is difficult to prepare a uniform gallium-magnesium alloy. There is also a report that the reproducibility of the yield of trialkylgallium cannot be obtained due to this (Non-patent Documents 1 and 2) (AC Jones, DJ Cole-Hamilton, AK). .Holliday, M.J.Mahmad, J.Chem.Soc., Dalton Trans., 1047 (1983), K.B.Starowieski, K.J.Klabunde, Appl.Organomet.Chem., 3, 219 (1989) ).

従って、製造工程の単純化及び安定した生産性の観点から、より単純な原料であるガリウムーマグネシウム混合物を用いることが望まれる。   Therefore, it is desirable to use a gallium-magnesium mixture, which is a simpler raw material, from the viewpoint of simplification of the manufacturing process and stable productivity.

この点、特許文献3(ソビエト連邦国特許第388563号公報)には、ガリウムーマグネシウム混合物又はガリウム-マグネシウム合金とハロゲン化アルキルとを、ジブチルエーテル、ジイソアミルエーテル、又はジエチルエーテルのようなエーテル化合物に代表されるルイス塩基の存在下で反応させることによりトリアルキルガリウム化合物を合成することが記載されている。   In this regard, Patent Document 3 (Soviet Union Patent No. 388563) discloses that a gallium-magnesium mixture or a gallium-magnesium alloy and an alkyl halide are converted into ether compounds such as dibutyl ether, diisoamyl ether, or diethyl ether. The synthesis of a trialkylgallium compound by reacting in the presence of a Lewis base represented by

また、非特許文献3(L.I.Zakharkin,V.V.Gavrilenko,N.P.Fatyushina,Russ.Chem.Bull.,46,379(1997)には、ガリウム−マグネシウム混合物とヨウ化メチルとを、加熱下でボールミル粉砕することにより直接トリメチルガリウムを合成する方法が記載されている。また、非特許文献3には、溶媒の非存在下またはヘキサンの存在下で、ガリウム−マグネシウム−ヨウ素混合物を加熱真空脱気した後、ヨウ化エチルと反応させることにより、トリエチルガリウムを合成する方法が記載されている。非特許文献3では、粉末状マグネシウムを使用している。 Non-Patent Document 3 (LI Zakharkin, V. V. Gavrirenko, N.P. Fattyshina, Russ. Chem. Bull., 46 , 379 (1997) includes a gallium-magnesium mixture, methyl iodide, and A method of directly synthesizing trimethylgallium by ball milling under heating is described, and Non-Patent Document 3 discloses a gallium-magnesium-iodine mixture in the absence of a solvent or in the presence of hexane. A method for synthesizing triethylgallium by reacting with ethyl iodide after heating and vacuum degassing is described in Non-Patent Document 3. Powdered magnesium is used.

また、非特許文献4(V.I.Bregadze,L.M.Golubinskaya,B.I.Kozyrkin,J.Clust,Sci.,13,631(2002)には、ガリウム−マグネシウム混合物とヨウ化メチルとを、イソアミルエーテルの存在下で反応させることにより、トリメチルガリウムが80〜90%という高収率で得られることが記載されている。非特許文献4でも、粉末状マグネシウムを使用している。
しかし、ガリウム−マグネシウム混合物を用いる場合、ガリウム−マグネシウム合金を用いる場合に比べて収率が低くなる。また、ガリウム−マグネシウム混合物を用いて高収率を得ようとすると、使用できるマグネシウムの形状が非特許文献3,4のように粉末状のものに限定される。
Non-Patent Document 4 (VI Bregadze, LM Golubinskaya, BI Kozyrkin, J. Clust, Sci., 13 , 631 (2002) includes a gallium-magnesium mixture, methyl iodide, and In the presence of isoamyl ether, trimethylgallium is obtained in a high yield of 80 to 90% .Non-patent document 4 also uses powdered magnesium.
However, when a gallium-magnesium mixture is used, the yield is lower than when a gallium-magnesium alloy is used. Moreover, when it is going to obtain a high yield using a gallium-magnesium mixture, the shape of magnesium which can be used is limited to a powder form like a nonpatent literature 3 and 4.

本発明は、ガリウム−マグネシウム合金を用いることなく、ガリウムとマグネシウムとハロゲン化アルキルとの反応により高収率でトリアルキルガリウムを製造することができる方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a method capable of producing trialkylgallium in a high yield by a reaction of gallium, magnesium and an alkyl halide without using a gallium-magnesium alloy.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行い、少なくとも1種のエーテル化合物中で、ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のハロゲン化アルキルとを反応させ、反応途中で反応系を少なくとも1種のエーテル化合物で希釈してマグネシウム濃度を低下させることにより、トリアルキルガリウムを収率良く製造することができることを見出した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied, reacting gallium, magnesium, and at least one alkyl halide in at least one ether compound, and at least reacting the reaction system during the reaction. It has been found that trialkylgallium can be produced in good yield by diluting with one ether compound to lower the magnesium concentration.

本発明はこの知見に基づき完成されたものであり、以下のトリアルキルガリウムの製造方法を提供する。   The present invention has been completed based on this finding, and provides the following method for producing trialkylgallium.

項1. トリアルキルガリウムを製造する方法であって、少なくとも1種のエーテル化合物中で、ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のハロゲン化アルキルとを反応させ、反応途中で反応系を少なくとも1種のエーテル化合物で希釈する方法。   Item 1. A method for producing trialkylgallium, wherein gallium, magnesium and at least one alkyl halide are reacted in at least one ether compound, and the reaction system is diluted with at least one ether compound during the reaction. how to.

項2. 反応系中のマグネシウム濃度が反応開始時に5moL/L以上であり、反応系中の全マグネシウム濃度が4moL/L以下となるように希釈する項1に記載の方法。   Item 2. Item 2. The method according to Item 1, wherein the magnesium concentration in the reaction system is 5 moL / L or more at the start of the reaction, and the total magnesium concentration in the reaction system is 4 moL / L or less.

項3. ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のエーテル化合物との混合物中に少なくとも1種のハロゲン化アルキルを導入することにより、ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のハロゲン化アルキルとを反応させる項1又は2に記載の方法。   Item 3. Item 3. The gallium, magnesium, and at least one alkyl halide are reacted by introducing at least one alkyl halide into a mixture of gallium, magnesium, and at least one ether compound. Method.

項4. ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のエーテル化合物との混合物中に少なくとも1種のハロゲン化アルキルを滴下することにより導入する項3に記載の方法。   Item 4. Item 4. The method according to Item 3, wherein at least one alkyl halide is introduced dropwise into a mixture of gallium, magnesium and at least one ether compound.

項5. 反応系内にハロゲン化アルキルマグネシウム及びハロゲン化マグネシウムが析出して反応系の温度上昇が停止した時点(Ts)に対して、Ts±30分間の間に、反応系を希釈する項1〜4のいずれかに記載の方法。   Item 5. Items 1 to 4 for diluting the reaction system for Ts ± 30 minutes from the time (Ts) when alkylmagnesium halide and magnesium halide are precipitated in the reaction system and the temperature rise of the reaction system is stopped. The method according to any one.

項6. ガリウム1モルに対してマグネシウム1〜10モルを使用する項1〜5のいずれかに記載の方法。   Item 6. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 5, wherein 1 to 10 mol of magnesium is used per 1 mol of gallium.

項7. マグネシウムが、リボン状、削り状、チップ状、又は粒状である項1〜6のいずれかに記載の方法。   Item 7. Item 7. The method according to any one of Items 1 to 6, wherein the magnesium is in the form of a ribbon, a chip, a chip, or particles.

項8. 少なくとも1種のハロゲン化アルキルが、ヨウ化アルキル及び臭化アルキルからなる群より選ばれる少なくとも1種のハロゲン化アルキルである項1〜7のいずれかに記載の方法。   Item 8. Item 8. The method according to any one of Items 1 to 7, wherein the at least one alkyl halide is at least one alkyl halide selected from the group consisting of alkyl iodide and alkyl bromide.

項9. 少なくとも1種のハロゲン化アルキルが炭素数1〜10のアルキル基を有するものである項1〜8のいずれかに記載の方法。   Item 9. Item 9. The method according to any one of Items 1 to 8, wherein at least one alkyl halide has an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

項10. 項1〜9のいずれかに記載の方法により得られるトリアルキルガリウム。   Item 10. Item 10. A trialkylgallium obtained by the method according to any one of Items 1 to 9.

項11. 項10に記載のトリアルキルガリウムと、窒素含有化合物、リン含有化合物、及び砒素含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のIII族元素含有化合物とを原料とするエピタキシャル成長により形成されたガリウム系化合物半導体薄膜を備えるガリウム系化合物半導体素子。   Item 11. Item 11. A gallium compound formed by epitaxial growth using the trialkylgallium according to Item 10 and at least one group III element-containing compound selected from the group consisting of a nitrogen-containing compound, a phosphorus-containing compound, and an arsenic-containing compound. A gallium compound semiconductor device comprising a semiconductor thin film.

本発明により、ガリウム−マグネシウム合金を用いることなく、より簡便な原料であるガリウムとマグネシウムとの混合物をハロゲン化アルキルと反応させることにより収率良くトリアルキルガリウムを製造する方法が提供された。これにより、手間のかかる合金調製を行うことなく、また、再現性のよい高収率でトリアルキルガリウムを合成することができる。   According to the present invention, there has been provided a method for producing trialkylgallium in a high yield by reacting a mixture of gallium and magnesium, which is a simpler raw material, with an alkyl halide without using a gallium-magnesium alloy. This makes it possible to synthesize trialkylgallium with high reproducibility and high yield, without requiring time-consuming alloy preparation.

本発明方法においては、マグネシウム原料として粉末状のものを使用しなくても、取り扱いが容易な削り状またはチップ状などの形状のマグネシウムを用いることにより、高い反応性が得られ、その結果高収率が得られる。   In the method of the present invention, high reactivity can be obtained by using magnesium having a shape such as a chip shape or a chip shape that is easy to handle without using a powdery magnesium raw material. Rate is obtained.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のトリアルキルガリウムの製造方法は、少なくとも1種のエーテル化合物中でガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のハロゲン化アルキルとを反応させ、反応途中で反応系を少なくとも1種のエーテル化合物で希釈する方法である。
原料
<ガリウム>
ガリウムは、純度99.9%(3N)以上の純度の市販品を用いることができ、純度7Nまでのガリウムが市販されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the method for producing trialkylgallium according to the present invention, gallium, magnesium and at least one alkyl halide are reacted in at least one ether compound, and the reaction system is diluted with at least one ether compound during the reaction. Is the method.
material
<Gallium>
As the gallium, a commercial product having a purity of 99.9% (3N) or higher can be used, and gallium having a purity of up to 7N is commercially available.

MOCVDにより製造される化合物半導体の電気的特性及び光学的特性は、原料である有機金属化合物の純度に大きく左右される。従って、本発明方法においても高純度なトリアルキルガリウムを合成することが求められる。生成するトリアルキルガリウムの純度は原料であるガリウムの純度にも依存することから、ガリウムは高純度であることが望ましい。   The electrical characteristics and optical characteristics of the compound semiconductor produced by MOCVD are greatly influenced by the purity of the organometallic compound as a raw material. Therefore, it is required to synthesize high-purity trialkylgallium also in the method of the present invention. Since the purity of the generated trialkylgallium depends on the purity of gallium as a raw material, it is desirable that the gallium is highly pure.

本発明においては、ガリウムの純度は99.999%(5N)以上が好ましく、99.9999%(6N)以上がより好ましい。5N以上の高純度のガリウムは、上記のように市販品もあるが、3Nまたは4N純度の市販品を再結晶、減圧精製、電解精錬などにより精製することにより得ることができる。
<マグネシウム>
マグネシウムは99%(2N)〜99.9999%(6N)の純度の市販品を用いることができる。但し、5N以上の純度のマグネシウムは非常に高価であるため、2N〜4Nの純度のマグネシウムを真空蒸留、真空昇華などにより精製したものを使用すればよい。本発明方法において使用するマグネシウムの純度は、3N以上が好ましい。
In the present invention, the purity of gallium is preferably 99.999% (5N) or more, and more preferably 99.9999% (6N) or more. High purity gallium of 5N or more is commercially available as described above, but can be obtained by refining a commercially available product of 3N or 4N purity by recrystallization, vacuum purification, electrolytic refining or the like.
<Magnesium>
A commercially available product having a purity of 99% (2N) to 99.9999% (6N) can be used. However, since magnesium having a purity of 5N or higher is very expensive, it is sufficient to use a magnesium having a purity of 2N to 4N purified by vacuum distillation, vacuum sublimation, or the like. The purity of magnesium used in the method of the present invention is preferably 3N or more.

マグネシウムの形状は特に限定されない。例えば、グリニャール試薬合成で一般的に用いられているリボン状、削り状、チップ状(削り状より小さい削りクズ状)、粉末状、粒状などの形状のものを用いることができる。本発明において、粉末状マグネシウムは、平均粒径が500μm以下のマグネシウムをいう。本発明において、平均粒径はレーザー回折法により測定した値である。   The shape of magnesium is not particularly limited. For example, ribbons, shavings, chips (scraping smaller than shavings), powders, granules, and the like that are generally used in Grignard reagent synthesis can be used. In the present invention, powdered magnesium refers to magnesium having an average particle size of 500 μm or less. In the present invention, the average particle diameter is a value measured by a laser diffraction method.

一般に粉末状のものの方が、それより大きい形状のものに比べてハロゲン化アルキルとの反応性が高いが、本発明方法によれば、粉末状以外の形状のマグネシウムを用いる場合も高い反応性が得られる。粉末状マグネシウムは取り扱いや保管に配慮が必要であるが、本発明方法においてはこのような粉末状マグネシウムを必ずしも用いなくてよい。このため、リボン状、削り状、チップ状、粒状のマグネシウムが好ましく、中でも、ハロゲン化アルキルとの反応性が高く、かつ取り扱いが容易である点で、削り状、又はチップ状のものが好ましい。   In general, the powdery form is more reactive with alkyl halides than the larger form, but according to the method of the present invention, the reactivity is high even when magnesium other than the powder form is used. can get. Although powdered magnesium needs to be handled and stored, it is not always necessary to use such powdered magnesium in the method of the present invention. For this reason, ribbon-shaped, shaved-shaped, chip-shaped, and granular magnesium are preferable, and among them, a shaved-shaped or chip-shaped one is preferable in terms of high reactivity with alkyl halide and easy handling.

マグネシウムの表面は多かれ少なかれ酸化被膜で覆われている。この酸化被膜が厚いと反応の誘導期が長くなることから、反応前に、マグネシウムに対して機械的攪拌、粉砕、少量のヨウ素や臭素の添加、希塩酸での洗浄などを行い、その表面を活性化することが一般的に行われている。また、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、1,2−ジブロモエタンなどを少量加えてマグネシウムを活性化する方法も行われている(D.E.Peason,D.Cowan,J.D.Beckler,J.Org.Chem.,24,504(1959))。本発明方法によれば、このような活性化処理を行わなくともマグネシウムは十分な反応性を示すが、このような活性化処理を反応前に行うことにより、反応時間を一層短縮することができる。
<溶媒>
使用可能なエーテル化合物は特に限定されず、トリアルキルガリウム合成に使用されている公知のエーテル化合物を用いればよい。例えば、ジエチルエーテル、ジ−n−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジイソペンチルエーテル(ジイソアミルエーテル)等の脂肪族エーテル化合物;アニソール、メチルアニソール、ベンジルメチルエーテル、エチルアニソール、ジメチルアニソール、イソプロピルアニソール、フェネトール等の芳香族エーテル化合物を用いることができる。
The surface of magnesium is more or less covered with an oxide film. If this oxide film is thick, the induction period of the reaction becomes longer. Therefore, before the reaction, mechanical stirring, pulverization, addition of a small amount of iodine or bromine, washing with dilute hydrochloric acid, etc. are performed on the surface to activate the surface. It is generally performed. In addition, a method of activating magnesium by adding a small amount of methyl iodide, ethyl iodide, 1,2-dibromoethane or the like has been performed (DE Peason, D. Cowan, JD Beckler, J Org.Chem., 24 , 504 (1959)). According to the method of the present invention, magnesium shows sufficient reactivity without such activation treatment, but the reaction time can be further shortened by carrying out such activation treatment before the reaction. .
<Solvent>
Usable ether compounds are not particularly limited, and known ether compounds used for trialkylgallium synthesis may be used. For example, aliphatic ether compounds such as diethyl ether, di-n-propyl ether, diisopropyl ether, di-n-butyl ether, diisobutyl ether, di-sec-butyl ether, diisopentyl ether (diisoamyl ether); anisole, methylanisole Aromatic ether compounds such as benzyl methyl ether, ethyl anisole, dimethyl anisole, isopropyl anisole, and phenetole can be used.

エーテル化合物は生成物であるトリアルキルガリウム化合物と付加体を形成するため、合成工程の後、後述するように蒸留を行うことによりこのエーテル付加体を熱分解させて、トリアルキルガリウム化合物を単離することが好ましい。このため、エーテル化合物は、トリアルキルガリウムより高沸点の化合物を用いることが好ましい。また、トリアルキルガリウムのエーテル付加体の熱分解温度がトリアルキルガリウム化合物の熱分解温度より高い場合は、エーテル付加体の熱分解によりトリアルキルガリウム化合物の分解も進行するため、エーテル付加体の分解温度がトリアルキルガリウムの分解温度より低くなるようなエーテル化合物を選択することが好ましい。   Since the ether compound forms an adduct with the product trialkylgallium compound, the ether adduct is thermally decomposed by distillation as described later after the synthesis step to isolate the trialkylgallium compound. It is preferable to do. For this reason, the ether compound is preferably a compound having a boiling point higher than that of trialkylgallium. Also, when the thermal decomposition temperature of the trialkylgallium ether adduct is higher than the thermal decomposition temperature of the trialkylgallium compound, the decomposition of the trialkylgallium compound also proceeds due to the thermal decomposition of the ether adduct. It is preferable to select an ether compound whose temperature is lower than the decomposition temperature of trialkylgallium.

エーテル化合物は、1種を単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。但し、得られるトリアルキルガリウムの精製が容易になる点で、1種のエーテルを単独で使用することが好ましい。
<ハロゲン化アルキル>
ハロゲン化アルキルとしては、アルキル基の炭素数が、通常1〜10、好ましくは炭素数1〜4のものを用いればよい。上記炭素数のアルキル基を有するハロゲン化アルキルは、反応性に富み、かつこれらを使用することによりMOCVD原料として十分な揮発性を有するトリアルキルガリウムが得られる。
An ether compound can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. However, it is preferable to use one kind of ether alone because the resulting trialkylgallium can be easily purified.
<Alkyl halide>
As the alkyl halide, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms may be used. The alkyl halide having an alkyl group having the above carbon number is rich in reactivity, and by using these, a trialkylgallium having sufficient volatility as a MOCVD raw material can be obtained.

また、塩化アルキル、臭化アルキル、及びヨウ化アルキルのいずれを用いることもできるが、比較的反応性が高い点で、臭化アルキル、及びヨウ化アルキルが好ましい。   Also, any of alkyl chloride, alkyl bromide, and alkyl iodide can be used, but alkyl bromide and alkyl iodide are preferred from the viewpoint of relatively high reactivity.

炭素数1〜4のアルキル基を有する具体的なハロゲン化アルキルとしては、塩化メチル、塩化エチル、塩化n−プロピル、塩化イソプロピル、塩化n−ブチル、塩化イソブチル、塩化sec−ブチル、塩化tert−ブチルのような塩化アルキル;臭化メチル、臭化エチル、臭化n−プロピル、臭化イソプロピル、臭化n−ブチル、臭化イソブチル、臭化sec−ブチル、臭化tert−ブチルのような臭化アルキル;ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化n−プロピル、ヨウ化イソプロピル、ヨウ化n−ブチル、ヨウ化イソブチル、ヨウ化sec−ブチル、ヨウ化tert−ブチルのようなヨウ化アルキルが挙げられる。中でも、臭化メチル、臭化エチル、臭化n−プロピル、臭化イソプロピル、臭化n−ブチル、臭化イソブチル、臭化sec−ブチル、臭化tert−ブチルのような臭化メチル;ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化n−プロピル、ヨウ化イソプロピル、ヨウ化n−ブチル、ヨウ化イソブチル、ヨウ化sec−ブチル、ヨウ化tert−ブチルのようなヨウ化アルキルが好ましい。   Specific examples of the alkyl halide having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl chloride, ethyl chloride, n-propyl chloride, isopropyl chloride, n-butyl chloride, isobutyl chloride, sec-butyl chloride, and tert-butyl chloride. Alkyl chlorides such as; bromides such as methyl bromide, ethyl bromide, n-propyl bromide, isopropyl bromide, n-butyl bromide, isobutyl bromide, sec-butyl bromide, tert-butyl bromide Alkyl; alkyl iodides such as methyl iodide, ethyl iodide, n-propyl iodide, isopropyl iodide, n-butyl iodide, isobutyl iodide, sec-butyl iodide, and tert-butyl iodide. . Among them, methyl bromide such as methyl bromide, ethyl bromide, n-propyl bromide, isopropyl bromide, n-butyl bromide, isobutyl bromide, sec-butyl bromide, tert-butyl bromide; Alkyl iodides such as methyl, ethyl iodide, n-propyl iodide, isopropyl iodide, n-butyl iodide, isobutyl iodide, sec-butyl iodide, tert-butyl iodide are preferred.

ハロゲン化アルキルは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。2種以上を混合する場合は、ハロゲンの種類が異なるものや、アルキル基の種類が異なるものを混合して用いてもよい。
使用比率
ガリウムーマグネシウム混合物とハロゲン化アルキルとの反応によりトリアルキルガリウムを生成する反応は、下記式(1)に従うと考えられる
2Ga+aMg+(a+3)RX
→2GaR+3MgX+(a−3)RMgX (1)
(式中、Rはアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示す。aは正の整数を示す。)
このように、トリアルキルガリウムの生成にはハロゲン化アルキルマグネシウム(RMgX)すなわちグリニャール試薬が関与しているものと考えられる。
Alkyl halides can be used singly or in combination of two or more. When mixing 2 or more types, you may mix and use the thing from which the kind of halogen differs, and the kind from which an alkyl group differs.
Reaction producing trialkyl gallium by reaction with use ratio gallium over magnesium mixture and an alkyl halide, 2Ga + aMg + (a + 3) is considered to follow the following equation (1) RX
→ 2GaR 3 + 3MgX 2 + (a-3) RMgX (1)
(In the formula, R represents an alkyl group, X represents a halogen atom, and a represents a positive integer.)
Thus, it is considered that alkylmagnesium halide (RMgX), that is, Grignard reagent is involved in the generation of trialkylgallium.

マグネシウムとガリウムとのモル比は、ガリウム1モルに対するマグネシウムのモル比を1〜10モル程度とするのが好ましく、1〜5モル程度とするのがより好ましく、1〜3モル程度とするのがさらにより好ましい。上記範囲であれば、ガリウムと、マグネシウムと、ハロゲン化アルキルとの反応を実用上十分効率よく進めることができ、かつ高収率でトリアルキルガリウムが得られる。   Regarding the molar ratio of magnesium to gallium, the molar ratio of magnesium to 1 mol of gallium is preferably about 1 to 10 mol, more preferably about 1 to 5 mol, and about 1 to 3 mol. Even more preferred. If it is the said range, the reaction of a gallium, magnesium, and an alkyl halide can be advanced practically enough efficiently, and a trialkyl gallium will be obtained with a high yield.

ハロゲン化アルキルは、化学量論的には式(1)に示すように、ガリウム1モル、マグネシウムa/2モルに対して、(a+3)/2モルに相当する量がトリアルキルガリウムの合成に必要であり、用いるガリウムのモル数及びガリウムとマグネシウムとのモル比により変動する。ハロゲン化アルキルの使用量は、式(1)に示す(a+3)/2モルの通常50〜200%程度とすればよく、(a+3)/2モルの70〜150%程度が好ましい。上記範囲であれば、高収率でトリアルキルガリウムが得られる。
合成反応工程
本発明において、合成反応は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の不活性ガス雰囲気下で行う。これら不活性ガスの純度は、好ましく99.99%(4N)以上、特に好ましくは99.9999%(6N)以上である。
As shown in the formula (1), the alkyl halide has an amount equivalent to (a + 3) / 2 mol for the synthesis of trialkylgallium with respect to 1 mol of gallium and a / 2 mol of magnesium. Necessary and varies depending on the number of moles of gallium used and the mole ratio of gallium to magnesium. The amount of the halogenated alkyl used is usually about 50 to 200% of (a + 3) / 2 mol shown in Formula (1), and preferably about 70 to 150% of (a + 3) / 2 mol. If it is the said range, a trialkyl gallium will be obtained with a high yield.
Synthesis reaction step In the present invention, the synthesis reaction is carried out in an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton, or xenon. The purity of these inert gases is preferably 99.99% (4N) or more, particularly preferably 99.9999% (6N) or more.

特に、雰囲気ガス中の水分や酸素は、トリアルキルガリウムの収率を低下させるばかりでなく、純度低下の原因ともなり得るため、水分や酸素は極力除去した雰囲気ガスを使用することが望まれる。反応雰囲気ガスは好ましくは露点−80℃以下、酸素濃度100ppb以下、特に好ましくは露点−100℃以下、酸素濃度10ppb以下であることが望ましい。このような高純度の不活性ガスは、膜分離法、触媒反応法、液化精留法、PSA(Pressure Swing Adsorption)法などにより得ることができる。   In particular, moisture and oxygen in the atmospheric gas not only reduce the yield of trialkylgallium, but can also cause a decrease in purity, so it is desirable to use atmospheric gas from which moisture and oxygen have been removed as much as possible. The reaction atmosphere gas preferably has a dew point of −80 ° C. or lower and an oxygen concentration of 100 ppb or lower, particularly preferably a dew point of −100 ° C. or lower and an oxygen concentration of 10 ppb or lower. Such a high purity inert gas can be obtained by a membrane separation method, a catalytic reaction method, a liquefaction rectification method, a PSA (Pressure Swing Adsorption) method, or the like.

不活性ガス雰囲気下にした反応容器内に、ガリウム、マグネシウム、ハロゲン化アルキル、及びエーテルを入れることにより反応を行う。反応容器内へのこれらの化合物の導入順序は特に限定されないが、反応容器内に導入し易い点で、反応容器内に先ずガリウム、マグネシウム、及びエーテルを入れ、次いでここにハロゲン化アルキルを導入することが好ましい。この場合、ハロゲン化アルキルはゆっくりと導入することが好ましく、滴下するのがより好ましい。   The reaction is carried out by placing gallium, magnesium, alkyl halide, and ether in a reaction vessel under an inert gas atmosphere. The order of introduction of these compounds into the reaction vessel is not particularly limited, but gallium, magnesium, and ether are first placed in the reaction vessel, and then the alkyl halide is introduced into the reaction vessel, because it is easy to introduce into the reaction vessel. It is preferable. In this case, the alkyl halide is preferably introduced slowly and more preferably added dropwise.

本発明方法は、反応途中で反応系をエーテル化合物で希釈することを特徴としている。希釈に使用するエーテル化合物は、反応系中のエーテル化合物と同種のものであってもよく、又は異なる種類のものであってもよいが、同種のものを用いることが好ましい。   The method of the present invention is characterized in that the reaction system is diluted with an ether compound during the reaction. The ether compound used for the dilution may be the same kind as the ether compound in the reaction system or may be a different kind, but it is preferable to use the same kind.

本発明方法においては、反応開始時の反応系中のマグネシウム濃度を通常5moL/L以上、好ましくは6moL/L以上、より好ましくは7moL/L以上にしておく。これは、反応系中のマグネシウムを濃厚な状態にして、マグネシウムと、ガリウムと、ハロゲン化アルキルとの反応を確実に開始かつ進行させるためである。マグネシウム濃度が余りに高いと激しい発熱を伴い攪拌が困難となることから、反応開始時のマグネシウム濃度の上限は、通常10moL/L程度である。   In the method of the present invention, the magnesium concentration in the reaction system at the start of the reaction is usually 5 moL / L or more, preferably 6 moL / L or more, more preferably 7 moL / L or more. This is because the magnesium in the reaction system is concentrated and the reaction of magnesium, gallium, and alkyl halide is reliably started and progressed. If the magnesium concentration is too high, vigorous heat generation is caused and stirring becomes difficult, so the upper limit of the magnesium concentration at the start of the reaction is usually about 10 moL / L.

希釈後により、反応系中の全マグネシウム濃度が4moL/L以下にすることが好ましく、3moL/L以下にすることがより好ましい。   After dilution, the total magnesium concentration in the reaction system is preferably 4 moL / L or less, and more preferably 3 moL / L or less.

マグネシウム濃度が余りに低くなっても反応が進行しにくくなるため、希釈後の反応液中の全マグネシウム濃度の下限値は、0.1moL/L程度とすればよい。「全マグネシウム」とは、マグネシウム単体、ハロゲン化マグネシウム、及びハロゲン化アルキルマグネシウムの全量をいう。   Since the reaction does not proceed easily even if the magnesium concentration is too low, the lower limit of the total magnesium concentration in the diluted reaction solution may be about 0.1 moL / L. “Total magnesium” refers to the total amount of magnesium alone, magnesium halide, and alkylmagnesium halide.

希釈は、エーテル化合物を一度に加えることにより行ってもよく、又はエーテル化合物をゆっくり加えてもよい。   Dilution may be performed by adding the ether compound at once, or the ether compound may be added slowly.

反応の進行に伴い、過飽和になったハロゲン化アルキルマグネシウム及び副生物のハロゲン化マグネシウムが析出する。この際に反応系にエーテル化合物を添加することにより希釈すればよい。具体的には、上記析出の進行に伴い反応系の温度上昇が停止する。温度上昇が停止した時点(Ts)に対して、Ts±30分間程度の間に希釈するのが好ましく、Ts±20分間程度の間に希釈するのがより好ましい。  As the reaction proceeds, supersaturated alkylmagnesium halide and by-product magnesium halide precipitate. At this time, it may be diluted by adding an ether compound to the reaction system. Specifically, the temperature rise of the reaction system stops as the precipitation proceeds. It is preferable to dilute for about Ts ± 30 minutes, more preferably for about Ts ± 20 minutes, relative to the point in time when the temperature increase stops (Ts).

ガリウムとマグネシウムとエーテルとの混合物中にハロゲン化アルキルを少量づつ添加していく場合は、ハロゲン化アルキルの添加により反応系の温度が上昇し、さらにハロゲン化アルキルを添加していくとハロゲン化アルキルマグネシウム及びハロゲン化マグネシウムが析出し、さらに温度上昇が停止する。この際に反応系にエーテル化合物を添加すればよい。
反応温度は、用いるエーテル化合物、及びハロゲン化アルキルの種類などを考慮して、効率良く反応が進行する温度とすればよい。ガリウムとマグネシウムとエーテル化合物とハロゲン化アルキルとを混合すると、反応系の温度が上昇し、析出の進行に伴い温度上昇が停止し、さらに反応系の希釈により温度が上昇する。この後、反応系の温度を、通常0〜200℃程度、好ましくは40〜160℃程度、より好ましくは60〜120℃程度に設定して反応を行えばよい。ハロゲン化アルキルを徐々に添加する場合は、全量のハロゲン化アルキルを添加した後、上記温度で反応を行えばよい。
When adding a small amount of alkyl halide to a mixture of gallium, magnesium and ether, the temperature of the reaction system rises due to the addition of the alkyl halide, and further addition of the alkyl halide increases the alkyl halide. Magnesium and magnesium halide precipitate, and the temperature rise stops. At this time, an ether compound may be added to the reaction system.
The reaction temperature may be a temperature at which the reaction proceeds efficiently in consideration of the type of ether compound used and the alkyl halide. When gallium, magnesium, an ether compound and an alkyl halide are mixed, the temperature of the reaction system rises, the temperature rise stops as the precipitation proceeds, and the temperature rises due to dilution of the reaction system. Thereafter, the reaction may be carried out by setting the temperature of the reaction system to about 0 to 200 ° C., preferably about 40 to 160 ° C., more preferably about 60 to 120 ° C. In the case where the alkyl halide is gradually added, the reaction may be performed at the above temperature after adding the entire amount of the alkyl halide.

上記温度で、通常3〜30時間程度反応を行うことによりトリアルキルガリウムが生成する。   Trialkyl gallium is usually produced by reacting at the above temperature for about 3 to 30 hours.

また、合成反応圧力は特に限定されず、大気圧下、減圧下、または加圧下で合成反応を行うことができる。
精製工程
反応終了後に得られるトリアルキルガリウムには、エーテル化合物やハロゲン化アルキルが付加したトリアルキルガリウムが含まれている。従って、反応液を蒸留することにより、これらの付加体を分解してトリアルキルガリウムを分留により単離すればよい。加熱温度は、トリアルキルガリウムの分解温度より低く、かつトリアルキルガリウムのエーテル付加体やハロゲン化アルキル付加体の分解温度より高い温度とすることが好ましい。蒸留は、常圧で行えばよいが、減圧蒸留を行ってもよい。
The synthesis reaction pressure is not particularly limited, and the synthesis reaction can be performed under atmospheric pressure, reduced pressure, or increased pressure.
The trialkyl gallium obtained after the completion of the purification step reaction contains trialkyl gallium to which an ether compound or an alkyl halide is added. Therefore, by distilling the reaction solution, these adducts can be decomposed and the trialkylgallium can be isolated by fractional distillation. The heating temperature is preferably lower than the decomposition temperature of the trialkyl gallium and higher than the decomposition temperature of the trialkyl gallium ether adduct or halogenated alkyl adduct. Distillation may be performed at normal pressure, but vacuum distillation may be performed.

さらに、精密蒸留や昇華等により精製することにより、MOCVD原料として使用できる純度99.999%(5N)以上のトリアルキルガリウムが得られる。   Furthermore, by purifying by precision distillation, sublimation or the like, a trialkylgallium having a purity of 99.999% (5N) or more that can be used as a MOCVD raw material is obtained.

精製工程も、通常、不活性ガス雰囲気下で行う。
ガリウム系化合物半導体素子
本発明方法により得られるトリアルキルガリウムと、窒素含有化合物、リン含有化合物、及び砒素含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のIII族元素含有化合物とを原料として、例えばMOCVDによるエピタキシャル成長により、ガリウム系化合物半導体素子のガリウム系化合物半導体薄膜を形成することができる。ガリウム系化合物半導体薄膜の代表例としては、トリアルキルガリウムと、アンモニアのような窒素含有化合物とを原料として形成される窒化ガリウム系化合物半導体薄膜が挙げられる。
The purification step is also usually performed in an inert gas atmosphere.
Gallium-based compound semiconductor device Using trialkylgallium obtained by the method of the present invention and at least one group III element-containing compound selected from the group consisting of nitrogen-containing compounds, phosphorus-containing compounds, and arsenic-containing compounds as raw materials, for example, MOCVD The gallium-based compound semiconductor thin film of the gallium-based compound semiconductor device can be formed by epitaxial growth. A typical example of the gallium compound semiconductor thin film is a gallium nitride compound semiconductor thin film formed using trialkylgallium and a nitrogen-containing compound such as ammonia as raw materials.

半導体の構造としては、MIS(Metal Insulator Semiconductor)接合、PIN接合やpn接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。   Examples of the semiconductor structure include a MIS (Metal Insulator Semiconductor) junction, a homostructure having a PIN junction or a pn junction, a heterostructure, or a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. In addition, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated can be used.

窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を例に挙げて説明すれば、窒化ガリウム系化合物半導体の基板にはサファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO、およびGaN等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。このサファイア基板上にMOCVD法などを用いて窒化ガリウム系化合物半導体を形成することができる。サファイア基板上にGaN、AlN、GaAIN等のバッファー層を形成しその上にpn接合を有する窒化物半導体を形成する。   If the gallium nitride compound semiconductor thin film is described as an example, materials such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, and GaN are preferably used for the gallium nitride compound semiconductor substrate. In order to form a nitride semiconductor with good crystallinity with high productivity, it is preferable to use a sapphire substrate. A gallium nitride compound semiconductor can be formed on the sapphire substrate by MOCVD or the like. A buffer layer of GaN, AlN, GaAIN or the like is formed on the sapphire substrate, and a nitride semiconductor having a pn junction is formed thereon.

窒化ガリウム系化合物半導体を使用したpn接合を有する発光素子例として、バッファー層上に、n型窒化ガリウムで形成した第1のコンタクト層、n型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第1のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、p型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第2のクラッド層、p型窒化ガリウムで形成した第2のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。   As an example of a light emitting device having a pn junction using a gallium nitride compound semiconductor, a first contact layer formed of n-type gallium nitride and a first cladding layer formed of n-type aluminum nitride / gallium on a buffer layer A double hetero structure in which an active layer formed of indium gallium nitride, a second cladding layer formed of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride are sequentially stacked. It is done.

窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でn型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のn型窒化物半導体を形成させる場合は、n型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。一方、p型窒化ガリウム系化合物半導体を形成させる場合は、p型ドーパントであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化ガリウム系化合物半導体は、p型ドーパントをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光素子が得られる。
実施例
以下、本発明を実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]トリメチルガリウムの合成
窒素置換した300mL容量の4つ口フラスコに、室温でガリウム10.00g(143mmoL)、削り状マグネシウム9.53g(392mmoL)、モレキュラーシーブスで十分脱水したジイソアミルエーテル52mLを加え、ジイソアミルエーテル中のマグネシウムスラリー濃度を7.54moL/Lにする。
The gallium nitride compound semiconductor exhibits n-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired n-type nitride semiconductor, for example, to improve luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, etc. as an n-type dopant. On the other hand, when forming a p-type gallium nitride compound semiconductor, p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. Since the gallium nitride compound semiconductor is difficult to be p-type only by being doped with a p-type dopant, it is preferable to lower the resistance by heating in a furnace, plasma irradiation, or the like after introduction of the p-type dopant. After the electrodes are formed, a light emitting element made of a nitride semiconductor can be obtained by cutting the semiconductor wafer into chips.
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[Example 1] Synthesis of trimethylgallium A nitrogen-substituted four-necked flask with a capacity of 300 mL was filled with diisoamyl ether of 10.00 g (143 mmol) of gallium, 9.53 g (392 mmol) of ground magnesium, and molecular sieves. Add 52 mL and bring the magnesium slurry concentration in diisoamyl ether to 7.54 mol / L.

ガリウムの純度は6Nであり、マグネシウムの純度は3Nである。窒素は、純度6N、露点−110℃、酸素濃度1ppbである。   The purity of gallium is 6N, and the purity of magnesium is 3N. Nitrogen has a purity of 6N, a dew point of −110 ° C., and an oxygen concentration of 1 ppb.

ドライアイスコンデンサーを取り付け、内温20℃に調整した後、別途秤量したヨウ化メチル101.5g(715mmoL)を約1時間かけてフラスコ内溶液中に攪拌しながら滴下する。ヨウ化メチルの滴下と共にヨウ化マグネシウムの結晶が析出し、さらには過飽和となったヨウ化メチルマグネシウムが析出してくる。ヨウ化メチルマグネシウムの析出が進行するにつれ、フラスコ内の温度上昇が止まる。この時にモレキュラーシーブスで十分脱水したジイソアミルエーテル104mLをさらにフラスコ内に加える。反応系に加えるジイソアミルエーテル量はトータルで156mLとなり、ジイソアミルエーテル中のマグネシウムスラリー濃度は2.51moL/Lに希釈される。   After attaching a dry ice condenser and adjusting the internal temperature to 20 ° C., 101.5 g (715 mmol) of methyl iodide separately weighed is dropped into the solution in the flask over about 1 hour with stirring. When methyl iodide is dropped, magnesium iodide crystals are precipitated, and further, supersaturated methyl magnesium iodide is precipitated. As precipitation of methylmagnesium iodide proceeds, the temperature rise in the flask stops. At this time, 104 mL of diisoamyl ether sufficiently dehydrated with molecular sieves is further added to the flask. The total amount of diisoamyl ether added to the reaction system is 156 mL, and the magnesium slurry concentration in diisoamyl ether is diluted to 2.51 mol / L.

過飽和となったヨウ化メチルマグネシウムが再溶解し、ヨウ化メチルの添加と共に再びフラスコ内の温度が上昇する。全てのヨウ化メチルを加え、フラスコ内温を110℃に保持し18時間加熱攪拌する。   The supersaturated methylmagnesium iodide is redissolved, and the temperature in the flask rises again with the addition of methyl iodide. All methyl iodide is added, and the temperature inside the flask is kept at 110 ° C., and the mixture is heated and stirred for 18 hours.

反応終了後、白色のヨウ化マグネシウムが大量に析出する。ジイソアミルエーテルが沸騰する状態で反応混合物からガラスビーズを充填した長さ30cm、直径1.5cmのカラムを用いて粗トリメチルガリウムを分留する。   After completion of the reaction, a large amount of white magnesium iodide is precipitated. The crude trimethylgallium is fractionated using a 30 cm long, 1.5 cm diameter column packed with glass beads from the reaction mixture with diisoamyl ether boiling.

誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP−AES:Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer)によるガリウム定量により、13.8g(ガリウム換算で84.0%収率)の粗トリメチルガリウムが得られる。   13.8 g (84.0% yield in terms of gallium) of crude trimethylgallium is obtained by gallium quantification using an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES: Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer).

[実施例2]トリメチルガリウムの合成
窒素置換した300mLのガラス製オートクレーブに、室温でガリウム10.00g(143mmoL)、削り状マグネシウム9.41g(387mmoL)、モレキュラーシーブスで十分脱水したジイソアミルエーテル50mLを加え、ジイソアミルエーテル中のマグネシウムスラリー濃度を7.74moL/Lにする。
[Example 2] Synthesis of trimethylgallium A nitrogen-substituted 300 mL glass autoclave was charged with 10.00 g (143 mmol) of gallium, 9.41 g (387 mmol) of ground magnesium, and 50 mL of diisoamyl ether sufficiently dehydrated with molecular sieves at room temperature. In addition, the magnesium slurry concentration in diisoamyl ether is 7.74 moL / L.

ガリウムの純度は6Nであり、マグネシウムの純度は、3Nである。窒素は、純度6N、露点−110℃、酸素濃度1ppbである。   The purity of gallium is 6N, and the purity of magnesium is 3N. Nitrogen has a purity of 6N, a dew point of −110 ° C., and an oxygen concentration of 1 ppb.

ドライアイスコンデンサーを取り付け、内温20℃に調整した後、別途秤量した臭化メチル67.4g(710mmoL)を約2時間かけてフラスコ内溶液中に攪拌しながらバブリングする。臭化メチルのバブリングを行っていくうちに臭化マグネシウムの結晶が析出し始め、さらには過飽和となった臭化メチルマグネシウムが析出してくる。臭化メチルマグネシウムの析出が進行するにつれ、フラスコ内の温度上昇が止まる。この時にモレキュラーシーブスで十分脱水したジイソアミルエーテル100mLをさらにフラスコ内に加える。反応系に加えるジイソアミルエーテル量はトータルで150mLとなり、ジイソアミルエーテル中のマグネシウムスラリー濃度は2.58moL/Lに希釈される。   After attaching a dry ice condenser and adjusting the internal temperature to 20 ° C., 67.4 g (710 mmol) of methyl bromide separately weighed is bubbled into the solution in the flask for about 2 hours while stirring. As methyl bromide is bubbled, magnesium bromide crystals begin to precipitate, and supersaturated methyl magnesium bromide also precipitates. As precipitation of methylmagnesium bromide proceeds, the temperature rise in the flask stops. At this time, 100 mL of diisoamyl ether sufficiently dehydrated with molecular sieves is further added to the flask. The total amount of diisoamyl ether added to the reaction system is 150 mL, and the magnesium slurry concentration in diisoamyl ether is diluted to 2.58 mol / L.

過飽和となった臭化メチルマグネシウムが再溶解し、臭化メチルの添加と共に再びフラスコ内の温度が上昇する。全ての臭化メチルをバブリングし臭化メチルの還流が行われなくなったら、オートクレーブ内温を110℃に保持し18時間加熱攪拌する。   The supersaturated methylmagnesium bromide is redissolved and the temperature in the flask rises again with the addition of methyl bromide. When all the methyl bromide is bubbled and the reflux of methyl bromide is not carried out, the autoclave internal temperature is kept at 110 ° C. and the mixture is heated and stirred for 18 hours.

反応終了後、白色の臭化マグネシウムが大量に析出する。ジイソアミルエーテルが沸騰する状態で反応混合物よりガラスビーズを充填した長さ30cm、直径1.5cm、のカラムを用いて粗トリメチルガリウムを分留する。   After completion of the reaction, a large amount of white magnesium bromide precipitates. Crude trimethylgallium is fractionated using a 30 cm long, 1.5 cm diameter column packed with glass beads from the reaction mixture in a state where diisoamyl ether is boiling.

誘導結合プラズマ発光分析装置によるガリウム定量により、10.2g(ガリウム換算で62.0%収率)の粗トリメチルガリウムが得られる。
[比較例1]トリメチルガリウムの合成(イソアミルエーテルによる途中希釈なし)
反応前に加えるジイソアミルエーテルの使用量を156mLとし、反応途中でジイソアミルエーテルを加えない他は、全て実施例1と同様にしてトリメチルガリウムを合成する。
10.2 g (62.0% yield in terms of gallium) of crude trimethylgallium is obtained by gallium quantification using an inductively coupled plasma emission spectrometer.
[Comparative Example 1] Synthesis of trimethylgallium (no intermediate dilution with isoamyl ether)
Trimethylgallium is synthesized in the same manner as in Example 1 except that the amount of diisoamyl ether added before the reaction is 156 mL and diisoamyl ether is not added during the reaction.

誘導結合プラズマ発光分析装置によるガリウム定量により、3.3gの粗トリメチルガリウム(ガリウム換算で19.8%収率)が分留により得られる。
[比較例2]トリメチルガリウムの合成(粉末マグネシウムを使用)
削り状マグネシウム9.41g(387mmoL)に代えて、平均粒径45μm(Marvern社製Mastersiser2000を用いて測定した値)の粉末マグネシウム9.41g(387mmoL)を用い、反応前に加えるジイソアミルエーテルの使用量を156mLとし、反応途中でジイソアミルエーテルを加えない他は、全て実施例1と同様にしてトリメチルガリウムを合成する。
By gallium quantification using an inductively coupled plasma emission spectrometer, 3.3 g of crude trimethylgallium (19.8% yield in terms of gallium) is obtained by fractional distillation.
[Comparative Example 2] Synthesis of trimethylgallium (using powdered magnesium)
Use of 9.41 g (387 mmol) of powdered magnesium having an average particle size of 45 μm (measured using a Mastersizer 2000 manufactured by Marvern) instead of 9.41 g (387 mmol) of ground magnesium, and use of diisoamyl ether added before the reaction Trimethylgallium is synthesized in the same manner as in Example 1 except that the amount is 156 mL and diisoamyl ether is not added during the reaction.

誘導結合プラズマ発光分析装置によるガリウム定量により、13.5gの粗トリメチルガリウム(ガリウム換算で82.0%収率)が分留により得られる。   13.5 g of crude trimethylgallium (82.0% yield in terms of gallium) is obtained by fractional distillation by gallium quantification using an inductively coupled plasma emission spectrometer.

[比較例3]トリメチルガリウムの合成(ガリウムーマグネシウム合金使用)
ガリウムと削り状マグネシウムとの混合物に代えて、ガリウム−マグネシウム合金(モル比:ガリウム/マグネシウム=2/5)20.5gを用い、反応前に加えるジイソアミルエーテルの使用量を156mLとし、反応途中でジイソアミルエーテルを添加しない他は、全て実施例1と同様にしてトリメチルガリウムを合成する。
[Comparative Example 3] Synthesis of trimethylgallium (using gallium-magnesium alloy)
In place of the mixture of gallium and machined magnesium, 20.5 g of a gallium-magnesium alloy (molar ratio: gallium / magnesium = 2/5) was used, and the amount of diisoamyl ether added before the reaction was 156 mL. The trimethylgallium was synthesized in the same manner as in Example 1 except that diisoamyl ether was not added.

誘導結合プラズマ発光分析装置によるガリウム定量により、14.5gの粗トリメチルガリウム(ガリウム換算で84.0%収率)が分留により得られる。   14.5 g of crude trimethylgallium (84.0% yield in terms of gallium) is obtained by fractional distillation by gallium quantification using an inductively coupled plasma emission spectrometer.


以上の結果、比較例1では、反応途中でマグネシウム濃度を低下させないため、収率が非常に低く、これでは到底実用できない。比較例2では、反応途中でマグネシウムを希釈しないでも、高収率が得られるが、粉末マグネシウムを用いているため、その取り扱いが煩雑である。比較例3では、ガリウム−マグネシウム合金を用いているため、高収率が得られるが、合金調製の手間を要する。合金調製は非常に困難な工程である。また、合金を用いるためにトリアルキルガリウムの収率の再現性が得られない。

As a result, in Comparative Example 1, since the magnesium concentration is not lowered during the reaction, the yield is very low, which is not practical at all. In Comparative Example 2, a high yield can be obtained without diluting magnesium during the reaction, but since powdered magnesium is used, handling thereof is complicated. In Comparative Example 3, since a gallium-magnesium alloy is used, a high yield can be obtained, but it takes time to prepare the alloy. Alloy preparation is a very difficult process. In addition, since the alloy is used, the reproducibility of the yield of trialkylgallium cannot be obtained.

これに対して、本発明の実施例1及び2では、ガリウム−マグネシウム合金を調製することなく、また取り扱いが簡便な削り状マグネシウムを用いて、高収率でトリアルキルガリウムを合成できる。

[実施例3]窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造
サファイア(C面)よりなる基板をMOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)の反応容器内にセットし、水素を流しながら、基板の温度を1050℃まで上昇させ、基板のクリーニングを行う。
(バッファ層)
続いて、温度を510℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアと上記の実施例1で得られ、さらに精製されるトリメチルガリウムとを用い、基板上にGaNよりなるバッファ層を約150オングストロームの膜厚で成長させる。この反応は以下の式で表される。
On the other hand, in Examples 1 and 2 of the present invention, trialkylgallium can be synthesized in high yield without using a gallium-magnesium alloy and by using shaved magnesium that is easy to handle.

[Example 3] Manufacture of gallium nitride compound semiconductor device A substrate made of sapphire (C-plane) was set in a reaction vessel of MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy), and the temperature of the substrate was increased to 1050 ° C while flowing hydrogen. Raise the substrate and clean the substrate.
(Buffer layer)
Subsequently, the temperature is lowered to 510 ° C., hydrogen is used as a carrier gas, ammonia is used as a source gas, and trimethyl gallium obtained in the above-described Example 1 is further purified. Grow with angstrom thickness. This reaction is represented by the following formula.

Ga(CH+NH→GaN+3CH
(アンドープGaN層)
バッファ層成長後、トリメチルガリウムのみ止めて、温度を1050℃まで上昇させる。1050℃になったら、同じく原料ガスにトリメチルガリウム、アンモニアガスを用い、アンドープGaN層を1.5μmの膜厚で成長させる。
(n側コンタクト層)
続いて1050℃で、同じく原料ガスにTMG、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、Siを4.5×1018/cmドープしたGaNよりなるn側コンタクト層を2.25μmの膜厚で成長させる。
(n側第1多層膜層)
次にシランガスのみを止め、1050℃で、トリメチルガリウム、アンモニアガスを用い、アンドープGaN層を75オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しSiを4.5×1018/cmドープしたGaN層を25オングストロームの膜厚で成長させる。このようにして、75オングストロームのアンドープGaN層からなるA層と、SiドープGaN層を有する25オングストロームのB層とからなるペアを成長させる。そしてペアを25層積層して2500オングストローム厚として、超格子構造の多層膜よりなるn側第1多層膜層を成長させる。
(n側第2多層膜層)
次に、同様の温度で、アンドープGaNよりなる第2の窒化物半導体層を40オングストローム成長させ、次に温度を800℃にして、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、アンモニアを用い、アンドープIn0.13Ga0.87Nよりなる第1の窒化物半導体層を20オングストローム成長させる。そしてこれらの操作を繰り返し、第2+第1の順で交互に10層づつ積層させ、最後にGaNよりなる第2の窒化物半導体層を40オングストローム成長さた超格子構造の多層膜よりなるn側第2多層膜層を640オングストロームの膜厚で成長させる。
(活性層)
次に、アンドープGaNよりなる障壁層を200オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度を800℃にして、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、アンモニアを用いアンドープIn0.4Ga0.6Nよりなる井戸層を30オングストロームの膜厚で成長させる。そして障壁+井戸+障壁+井戸・・・・+障壁の順で障壁層を5層、井戸層を4層、交互に積層して、総膜厚1120オングストロームの多重量子井戸構造よりなる活性層を成長させる。
(p側多層膜クラッド層)
次に、温度1050℃でトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、アンモニア、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを用い、Mgを1×1020/cmドープしたp型Al0.2Ga0.8Nよりなる第3の窒化物半導体層を40オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度を800℃にして、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、アンモニア、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを用いMgを1×1020/cmドープしたIn0.03Ga0.97Nよりなる第4の窒化物半導体層を25オングストロームの膜厚で成長させる。そしてこれらの操作を繰り返し、第3+第4の順で交互に5層ずつ積層し、最後に第3の窒化物半導体層を40オングストロームの膜厚で成長させた超格子構造の多層膜よりなるp側多層膜クラッド層を365オングストロームの膜厚で成長させる。
(p側GaNコンタクト層)
続いて1050℃で、トリメチルガリウム、アンモニア、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを用い、Mgを1×1020/cmドープしたp型GaNよりなるp側コンタクト層を700オングストロームの膜厚で成長させる。
Ga (CH 3 ) 3 + NH 3 → GaN + 3CH 4
(Undoped GaN layer)
After growing the buffer layer, only trimethylgallium is stopped and the temperature is raised to 1050 ° C. When the temperature reaches 1050 ° C., trimethylgallium and ammonia gas are similarly used as source gases, and an undoped GaN layer is grown to a thickness of 1.5 μm.
(N-side contact layer)
Subsequently, at 1050 ° C., an n-side contact layer made of GaN doped with 4.5 × 10 18 / cm 3 of Si using TMG and ammonia gas as source gases and silane gas as impurity gas, with a thickness of 2.25 μm. Grow.
(N-side first multilayer film layer)
Next, the silane gas alone was stopped, and an undoped GaN layer was grown to a thickness of 75 Å at 1050 ° C. using trimethyl gallium and ammonia gas. Subsequently, silane gas was added at the same temperature to add Si to 4.5 × 10 18. A / cm 3 -doped GaN layer is grown to a thickness of 25 Å. In this way, a pair consisting of an A layer composed of an undoped GaN layer of 75 angstroms and a 25 angstrom B layer having an Si doped GaN layer is grown. Then, 25 pairs are stacked to have a thickness of 2500 Å, and an n-side first multilayer film made of a multilayer film having a superlattice structure is grown.
(N-side second multilayer film layer)
Next, a second nitride semiconductor layer made of undoped GaN is grown at a similar temperature by 40 Å, and then at a temperature of 800 ° C., using trimethylgallium, trimethylindium, and ammonia, and using undoped In 0.13 Ga. A first nitride semiconductor layer made of 0.87 N is grown by 20 Å. Then, these operations are repeated, and 10 layers are alternately stacked in the order of 2 + 1 and finally, the n-side formed of a multi-layer film having a superlattice structure in which a second nitride semiconductor layer made of GaN is grown by 40 angstroms. A second multilayer layer is grown to a thickness of 640 angstroms.
(Active layer)
Next, a barrier layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 200 angstroms, followed by a temperature of 800 ° C. and a well made of undoped In 0.4 Ga 0.6 N using trimethylgallium, trimethylindium, and ammonia. The layer is grown to a thickness of 30 angstroms. Then, an active layer having a multiple quantum well structure with a total film thickness of 1120 angstroms is formed by alternately laminating five barrier layers and four well layers in the order of barrier + well + barrier + well. Grow.
(P-side multilayer clad layer)
Next, a third layer of p-type Al 0.2 Ga 0.8 N doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg using trimethyl gallium, trimethyl aluminum, ammonia, biscyclopentadienyl magnesium at a temperature of 1050 ° C. The nitride semiconductor layer is grown to a thickness of 40 Å, and then the temperature is set to 800 ° C., and Mg is doped with 1 × 10 20 / cm 3 using trimethylgallium, trimethylindium, ammonia, and biscyclopentadienylmagnesium. A fourth nitride semiconductor layer made of In 0.03 Ga 0.97 N is grown to a thickness of 25 Å. Then, these operations are repeated, and 5 layers are alternately stacked in the order of 3 + 4, and finally, the third nitride semiconductor layer is grown to a thickness of 40 angstroms and is formed of a superlattice multilayer film. A side multilayer cladding layer is grown to a film thickness of 365 angstroms.
(P-side GaN contact layer)
Subsequently, at 1050 ° C., a p-side contact layer made of p-type GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg is grown to a thickness of 700 Å using trimethylgallium, ammonia, and biscyclopentadienylmagnesium.

反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲気中、ウエハーを反応容器内において、700℃でアニーリングを行い、p型層をさらに低抵抗化する。   After completion of the reaction, the temperature is lowered to room temperature, and the wafer is annealed in a reaction vessel at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere to further reduce the resistance of the p-type layer.

アニーリング後、ウエハーを反応容器から取り出し、最上層のp側コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)装置でp側コンタクト層側からエッチングを行い、n側コンタクト層の表面を露出させる。   After annealing, the wafer is taken out of the reaction vessel, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the uppermost p-side contact layer, and etching is performed from the p-side contact layer side with a reactive ion etching (RIE) apparatus. To expose the surface of the n-side contact layer.

エッチング後、最上層にあるp側コンタクト層のほぼ全面に膜厚200オングストロームのNiとAuを含む透光性のp電極10と、そのp電極の上にボンディング用のAuよりなるpパッド電極を0.5μmの膜厚で形成する。一方、エッチングにより露出させたn側コンタクト層の表面にはWとAlを含むn電極を形成して窒化ガリウム系化合物半導体素子とする。   After etching, a translucent p-electrode 10 containing Ni and Au having a thickness of 200 angstroms is formed on almost the entire surface of the p-side contact layer on the uppermost layer, and a p-pad electrode made of Au for bonding is formed on the p-electrode. It is formed with a film thickness of 0.5 μm. On the other hand, an n-electrode containing W and Al is formed on the surface of the n-side contact layer exposed by etching to form a gallium nitride compound semiconductor device.

この窒化ガリウム系化合物半導体素子は順方向電流20mAにおいて、520nmの純緑色発光を示す。   This gallium nitride-based compound semiconductor device emits pure green light of 520 nm at a forward current of 20 mA.

なお、別の構成を有する窒化ガリウム系化合物半導体素子にもトリメチルガリウムを使用することができる。例えば、原料ガスにアンモニアとトリメチルガリウムとを用い、基板上にGaNよりなるバッファ層を成長させる。このGaNよりなる第1のバッファ層の上に、アンドープGaNよりなる第2のバッファ層、SiドープGaNよりなるn側コンタクト層、多重量子井戸構造よりなる活性層、単一のMgドープAl0.1Ga0.9N層、MgドープGaNからなるp側コンタクト層を順に積層したものなどがある。 Trimethylgallium can also be used for a gallium nitride compound semiconductor device having another configuration. For example, ammonia and trimethyl gallium are used as source gases, and a buffer layer made of GaN is grown on the substrate. On the first buffer layer made of GaN, a second buffer layer made of undoped GaN, an n-side contact layer made of Si-doped GaN, an active layer made of a multiple quantum well structure, a single Mg-doped Al 0. For example, a 1 Ga 0.9 N layer and a p-side contact layer made of Mg-doped GaN are sequentially stacked.

本発明方法により得られるトリアルキルガリウムは、エピタキシャル結晶成長によりガリウム系化合物半導体薄膜を形成するための原料として好適に使用できる。   The trialkylgallium obtained by the method of the present invention can be suitably used as a raw material for forming a gallium compound semiconductor thin film by epitaxial crystal growth.

Claims (11)

トリアルキルガリウムを製造する方法であって、少なくとも1種のエーテル化合物中で、ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のハロゲン化アルキルとを反応させ、反応途中で反応系を少なくとも1種のエーテル化合物で希釈する方法。   A method for producing trialkylgallium, wherein gallium, magnesium and at least one alkyl halide are reacted in at least one ether compound, and the reaction system is diluted with at least one ether compound during the reaction. how to. 反応系中のマグネシウム濃度が反応開始時に5moL/L以上であり、反応系中の全マグネシウム濃度が4moL/L以下となるように希釈する請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the dilution is performed so that the magnesium concentration in the reaction system is 5 moL / L or more at the start of the reaction and the total magnesium concentration in the reaction system is 4 moL / L or less. ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のエーテル化合物との混合物中に少なくとも1種のハロゲン化アルキルを導入することにより、ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のハロゲン化アルキルとを反応させる請求項1又は2に記載の方法。   3. The gallium, magnesium and at least one alkyl halide are reacted by introducing at least one alkyl halide into a mixture of gallium, magnesium and at least one ether compound. the method of. ガリウムとマグネシウムと少なくとも1種のエーテル化合物との混合物中に少なくとも1種のハロゲン化アルキルを滴下することにより導入する請求項3に記載の方法。   4. The process according to claim 3, wherein at least one alkyl halide is introduced dropwise into a mixture of gallium, magnesium and at least one ether compound. 反応系内にハロゲン化アルキルマグネシウム及びハロゲン化マグネシウムが析出して反応系の温度上昇が停止した時点(Ts)に対して、Ts±30分間の間に、反応系を希釈する請求項1〜4のいずれかに記載の方法。   5. The reaction system is diluted within Ts ± 30 minutes from the time (Ts) when alkylmagnesium halide and magnesium halide are precipitated in the reaction system and the temperature rise of the reaction system stops (Ts). The method in any one of. ガリウム1モルに対してマグネシウム1〜10モルを使用する請求項1〜5のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein 1 to 10 mol of magnesium is used per 1 mol of gallium. マグネシウムが、リボン状、削り状、チップ状、又は粒状である請求項1〜6のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnesium is in the form of a ribbon, a chip, a chip, or a granule. 少なくとも1種のハロゲン化アルキルが、ヨウ化アルキル及び臭化アルキルからなる群より選ばれる少なくとも1種のハロゲン化アルキルである請求項1〜7のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the at least one alkyl halide is at least one alkyl halide selected from the group consisting of alkyl iodide and alkyl bromide. 少なくとも1種のハロゲン化アルキルが炭素数1〜10のアルキル基を有するものである請求項1〜8のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein at least one alkyl halide has an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. 請求項1〜9のいずれかに記載の方法により得られるトリアルキルガリウム。   A trialkylgallium obtained by the method according to claim 1. 請求項10に記載のトリアルキルガリウムと、窒素含有化合物、リン含有化合物、及び砒素含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のIII族元素含有化合物とを原料とするエピタキシャル成長により形成されたガリウム系化合物半導体薄膜を備えるガリウム系化合物半導体素子。   A gallium-based material formed by epitaxial growth using the trialkylgallium according to claim 10 and at least one group III element-containing compound selected from the group consisting of a nitrogen-containing compound, a phosphorus-containing compound, and an arsenic-containing compound. A gallium compound semiconductor device comprising a compound semiconductor thin film.
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