JP2007059771A - MANUFACTURING APPARATUS OF GROUP III NITRIDE CRYSTAL, GROUP III NITRIDE CRYSTAL CONTAINING Al, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF - Google Patents
MANUFACTURING APPARATUS OF GROUP III NITRIDE CRYSTAL, GROUP III NITRIDE CRYSTAL CONTAINING Al, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007059771A JP2007059771A JP2005245576A JP2005245576A JP2007059771A JP 2007059771 A JP2007059771 A JP 2007059771A JP 2005245576 A JP2005245576 A JP 2005245576A JP 2005245576 A JP2005245576 A JP 2005245576A JP 2007059771 A JP2007059771 A JP 2007059771A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group iii
- iii nitride
- reaction tube
- reaction
- nitride crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、III族窒化物結晶の作製装置、特にAl元素を含むIII族窒化物結晶の作製に好適な装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing a group III nitride crystal, and more particularly to an apparatus suitable for producing a group III nitride crystal containing an Al element.
Al元素やGa元素などを含むIII族窒化物結晶の作製方法として、III族元素を含む気体化合物と、NH3などの窒素元素を含む気体とを気相反応させ、その反応生成物としてのIII族窒化物を所定の単結晶基板や種結晶その他の所定の基材上に析出させる、という方法が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。 As a method for producing a group III nitride crystal containing Al element, Ga element, etc., a gas compound containing a group III element and a gas containing a nitrogen element such as NH 3 are subjected to a gas phase reaction, and III as a reaction product thereof There is known a method of depositing a group nitride on a predetermined single crystal substrate, a seed crystal or other predetermined base material (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
特許文献1には、いわゆるHVPE法を用いる場合に、具体的には上記の気相反応に先立ち当該反応に用いるための気体化合物としてAlClやAlBrなどの一ハロゲン化物を生成すると、当該反応の反応容器の材料として一般的に用いられる石英と反応し、該反応容器を破損してしまう、という問題を解決すべく、反応の際の加熱温度を700℃以下とすることで一ハロゲン化物に代わり三ハロゲン化物を生成させ、これをIII族窒化物の生成に用いる、という態様が開示されている。 In Patent Document 1, when a so-called HVPE method is used, specifically, when a monohalide such as AlCl or AlBr is generated as a gaseous compound for use in the reaction prior to the gas phase reaction, the reaction of the reaction is performed. In order to solve the problem of reaction with quartz, which is generally used as a material for the container, and damaging the reaction container, the heating temperature during the reaction is set to 700 ° C. or lower to replace the monohalide. An embodiment is disclosed in which a halide is produced and used to produce a group III nitride.
また、特許文献2には、いわゆるMOCVD法を用いる場合に、具体的には上記の気相反応としてIII族元素のトリメチル化物とNH3とを反応させる場合に、トリメチル化物の供給管の出口において反応生成物が生成・付着するのを避けるべく、該供給管をサファイア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、またはフッ化バリウムにて構成する態様が開示されている。
特許文献1に開示されている方法によれば確かに、反応容器として石英を用いたとしてもその破損は防止されるが、反応の際の加熱温度に700℃以下という制約があるため、III族窒化物の生成における反応速度を大きくすることが難しいという問題がある。 According to the method disclosed in Patent Document 1, even if quartz is used as a reaction vessel, the breakage is surely prevented. However, since the heating temperature in the reaction is limited to 700 ° C. or less, the group III There is a problem that it is difficult to increase the reaction rate in the formation of nitride.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、Al元素を含むIII族窒化物を作製する場合であっても、その作製過程において反応容器の破損を生じさせることなく作製を行える装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an apparatus capable of producing a group III nitride containing an Al element without causing damage to the reaction vessel in the production process. The purpose is to provide.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、III族窒化物結晶を作製する装置であって、内部においてIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素と反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させるための第1反応管と、前記第1反応管と空間的に連通してなり、内部において前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させ、さらに前記III族窒化物を所定の種結晶上に析出させるための第2反応管と、を備え、前記第1反応管の少なくとも内面が前記III族元素の一ハロゲン化物に対する難反応性物質により形成されてなる、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is an apparatus for producing a group III nitride crystal, in which a group III element solid is reacted with a hydrogen halide provided from a predetermined source to form a group III A first reaction tube for generating an element halide, and a spatially communicating with the first reaction tube, in the vapor phase containing the halide and a nitrogen element-containing gas supplied from a predetermined supply source inside A second reaction tube for reacting to form a group III nitride and further precipitating the group III nitride on a predetermined seed crystal, wherein at least an inner surface of the first reaction tube has the group III element It is characterized by being formed of a material that is hardly reactive to monohalides.
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の作製装置であって、前記第1反応管の一方端が開放された状態で前記第2反応管に挿入されてなり、前記第2反応管においては、前記窒素元素含有ガスの流れが前記一方端を取り囲むように前記窒素元素含有ガスを供給する、ことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項3の発明は、Al元素を含むIII族窒化物結晶を作製する方法であって、少なくとも固体Alを含むIII族元素の固体源と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素と反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させる第1反応工程と、前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させる第2反応工程と、前記III族窒化物を所定の種結晶上に析出させる析出工程と、を備え、前記第1反応工程を、少なくとも内面が一ハロゲン化Alに対する難反応性物質により形成されてなる第1反応管の内部において行う、ことを特徴とする。 The invention of claim 3 is a method for producing a group III nitride crystal containing an Al element, which reacts with a solid source of at least a group III element containing solid Al and a hydrogen halide provided from a predetermined source. A first reaction step of generating a group III element halide, and a second reaction step of generating a group III nitride by performing a gas phase reaction between the halide and a nitrogen element-containing gas provided from a predetermined source. And a precipitation step of precipitating the group III nitride on a predetermined seed crystal, wherein the first reaction step comprises a first reaction in which at least an inner surface is formed of a hardly reactive substance with respect to Al monohalide. It is performed inside the tube.
また、請求項4の発明は、請求項3に記載の作製方法であって、前記第1反応管の一方の端部が開放された状態で第2反応管に挿入されてなり、前記第2反応工程を、前記第2反応管の内部において前記窒素元素含有ガスの流れが前記一方端を取り囲むように前記窒素元素含有ガスを供給しつつ行う、ことを特徴とする。 The invention of claim 4 is the manufacturing method according to claim 3, wherein one end of the first reaction tube is inserted into the second reaction tube in an open state, and the second reaction tube The reaction step is performed while supplying the nitrogen element-containing gas so that the flow of the nitrogen element-containing gas surrounds the one end in the second reaction tube.
また、請求項5の発明は、請求項3または請求項4に記載の作製方法であって、作製されるIII族窒化物におけるAl元素の含有比率以上のAl元素の含有比率を有するIII族窒化物を所定の基材上にエピタキシャル成長させてなるエピタキシャル基板を、前記所定の種結晶として用いる、ことを特徴とする。 Further, the invention of claim 5 is the manufacturing method according to claim 3 or claim 4, wherein the group III nitride has a content ratio of Al element equal to or higher than the content ratio of Al element in the manufactured group III nitride. An epitaxial substrate obtained by epitaxially growing an object on a predetermined base material is used as the predetermined seed crystal.
また、請求項6の発明は、請求項5に記載の作製方法であって、前記所定の種結晶として、AlNをエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板を用いる、ことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項7の発明は、請求項3ないし請求項6のいずれかに記載の作製方法であって、前記第1反応工程を、前記ハロゲン化物として一ハロゲン化物を生成する温度域で行う、ことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the manufacturing method according to any one of claims 3 to 6, wherein the first reaction step is performed in a temperature range in which a monohalide is generated as the halide. It is characterized by that.
また、請求項8の発明は、Alを含むIII族窒化物結晶を、請求項1または請求項2に記載の作製装置において、前記III族元素固体として少なくともAlを含むIII族元素固体の混合物を用いて作製するものである。
The invention of claim 8 is a manufacturing apparatus according to claim 1 or
また、請求項9の発明は、Al元素を含むIII族窒化物結晶を、請求項3ないし請求項7のいずれかに記載の作製方法によって作製するものである。 According to a ninth aspect of the invention, a group III nitride crystal containing an Al element is produced by the production method according to any one of the third to seventh aspects.
請求項1ないし請求項9の発明によれば、生成されるハロゲン化物がハロゲン化Alである場合であっても、第1反応管を破損させることがなく、III族窒化物結晶の生成に該ハロゲン化Alを供することができる。 According to the first to ninth aspects of the present invention, even when the halide to be produced is Al halide, the first reaction tube is not damaged, and the production of the group III nitride crystal is not affected. Al halide can be provided.
特に、請求項2および請求項4の発明によれば、ハロゲン化AlはNH3ガスとの反応によってほとんどが消費されるので、第2反応管ハロゲン化Alと反応しやすい物質で形成される場合であっても、反応によって破損されることはない。
In particular, according to the inventions of
また、請求項5および請求項6の発明によれば、種結晶上に析出形成されるIII族窒化物結晶にクラックが生じることがないので、良好な結晶品質のIII族窒化物結晶を得ることが出来る。
Further, according to the inventions of claim 5 and
また、請求項7の発明によれば、三ハロゲン化物の生成を経て一ハロゲン化物を生成させる場合よりも効率的にIII族窒化物結晶を作製することが出来る。 Further, according to the invention of claim 7, a group III nitride crystal can be produced more efficiently than the case of producing a monohalide through the production of a trihalide.
<装置構成>
図1は、本発明の実施の形態に係る、III族窒化物結晶の作製装置10の構造を概略的に示す断面模式図である。作製装置10は、主として、III族元素のハロゲン化物と窒素を含む物質との気相反応によってIII族窒化物を生成し、これを基板上に析出させることで所望のIII族窒化物結晶を得ることが出来るものである。
<Device configuration>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the structure of a group III nitride
作製装置10は、主として、第1反応管1と、第2反応管2と、第1加熱手段3と、第2加熱手段4と、HClガス供給源5と、NH3ガス供給源6と、排気手段7とから構成される。
The
第1反応管1は、その一方端が開放された状態で第2反応管2に挿入されてなる、筒状の部材である。なお、第1反応管1と第2反応管2とは空間的に連通されていることが必要ではあるが、必ずしも図1に示すような態様にて構成されていなくともよい。また、他方端には、HClガス供給源5が接続されてなる。第1反応管1は、その全体が、あるいは少なくともその内側面1sが、AlClとの反応性が十分に小さい物質(これをAlCl難反応性物質と称する)、によって形成されてなる。AlCl難反応性物質としては、例えば、BN、AlN、サファイア、アルミナなどを用いることが考えられるが、加工の容易さ等からサファイア、アルミナを用いることが好ましい。複雑形状とする場合には、石英部材で本体を形成し、少なくとも内面をAlCl難反応性物質でコーティングすることが望ましい。また、第1反応管1の内部には、固体源8を載置することが出来るようになっている。例えば、固体源8は、例えば、単体の固体Alや、固体Alと固体Gaや固体Inなどとの混合物である。図1においては、固体源8を載置した状態を示している。なお、図1においては、便宜上、固体源を一つとしたが、固体源を二つ以上個別に載置することもできるし、またAl以外の原料の反応管を別系統とすることもできる。
The first reaction tube 1 is a cylindrical member that is inserted into the
第2反応管2も管状の部材であり、上述のようにその一部には第1反応管1が挿入されてなる。すなわち、作製装置10は、一部に二重構造を有する反応管により構成されているともいえる。
The
ただし、第2反応管2は、相当の長さの第1反応管1が存在しない部分も有してなる。以降、第2反応管2において第1反応管が存在する部分を第1反応管1の内部も含めて第1反応ゾーンと称し、存在しない部分を第2反応ゾーンと称する。第2反応ゾーンには、III族窒化物を析出させるための種結晶9を載置出来るようになっている。図1においては、種結晶9を載置した状態を示している。図1では、ガス流れに対して水平に種結晶9を載置するように表示しているが、ガス流れに対して垂直に種結晶9を載置してもよい。
However, the
種結晶9としては、例えばサファイアなどの所定の単結晶基板を用いることが出来るほか、所定の基材にAlNをエピタキシャル成長させたいわゆるエピタキシャル基板の状態のものを用いる態様であってもよい。なお、Alを含むIII族窒化物結晶を、Alを含むIII族窒化物をエピタキシャル成長させてなるエピタキシャル基板上に形成する場合は、前者のIII族窒化物におけるAlの存在比率が、後者のIII族窒化物におけるAlの存在比率以下であることが、作製装置10において良好なIII族窒化物結晶を作製すると言う観点からは望ましい。これを満たさない場合、作製されるIII族窒化物結晶にクラックが生じる可能性があるからである。なお、析出させるAlを含むIII族窒化物結晶としては、Alの存在比率が全III族原料のうち過半すなわち50%以上であることが望ましいが、そのうちAlNが最も望ましい。Al原料の供給を効率的に行うことができるという本発明の長所が、最も活用できるからである。
As the
第2反応管2の材質としては、後述する加熱温度域で安定であり、かつ生成されるIII族窒化物との反応が生じない物質を用いる。例えば、上述したAlCl難反応性物質を用いてもよい。ただし、コスト面や加工の容易さの点からは、石英を用いるのが現実的であり、好ましい。石英部材を用いた場合、その加工容易性から膜厚の均一性を確保するための複雑形状を実現することも可能であるし、コスト面では、大型化にも対応が容易であるからである。なお、石英を用いた場合の、III族窒化物との反応の問題に関しては後述する。
As the material of the
また、第2反応管2の両端部のうち、第1反応管1が挿入されている方の端部には、NH3ガス供給源6が接続されてなる。他方の端部には、排気手段7が接続されてなる。
An NH 3
第1加熱手段3と第2加熱手段4とはそれぞれ、第2反応管2の周囲を取り囲むように設けられてなる。第1加熱手段3は第1反応ゾーンの加熱を担い、第2加熱手段4は第2反応ゾーンの加熱を担うように設けられてなる。第1加熱手段3と第2加熱手段4はいずれも、図示しない通電手段による通電によって発熱するヒーターである。つまり、作製装置10は、第1反応ゾーンと第2反応ゾーンとで異なる加熱温度による加熱を行うことが出来る、電気炉としての構成を有するともいえる。ただし、第1の反応ゾーンと第2の反応ゾーンの加熱温度を同じとし、一体の電気炉とすることも可能である。
The first heating means 3 and the second heating means 4 are each provided so as to surround the
HClガス供給源5は、第1反応管1の内部に対して、HClガスをキャリアガスともども供給するために備わる。なお、HClガスは、ハロゲン化水素ガスの一態様として例示するものである。また、NH3ガス供給源6は、第2反応管2の内部に対して、NH3ガスをキャリアガスともども供給するために備わる。キャリアガスとしては、例えばN2を用いることが出来る。これらの供給源の具体的構成は、公知の技術を用いて実現可能である。
The HCl gas supply source 5 is provided to supply the HCl gas together with the carrier gas to the inside of the first reaction tube 1. Note that the HCl gas is exemplified as one embodiment of the hydrogen halide gas. The NH 3
排気手段7は、第2反応管2の内部を排気する処理を担う。排気手段7も、公知の技術によって実現される。
The exhaust unit 7 performs a process of exhausting the inside of the
<III族窒化物結晶の作製>
次に、作製装置10を用いたIII族窒化物結晶の作製について説明する。ここでは、III族窒化物結晶としてAlN結晶を生成する場合を例に説明する。
<Preparation of group III nitride crystals>
Next, production of a group III nitride crystal using the
まず、第1反応管1の内部の所定位置に、固体源8として固体Alを載置する。また、第2反応管2の内部の所定位置には、種結晶9として、2inchサイズのサファイア単結晶基板あるいはSiC単結晶基板にAlNをエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板を載置する。
First, solid Al is placed as a solid source 8 at a predetermined position inside the first reaction tube 1. In addition, an epitaxial substrate obtained by epitaxially growing AlN on a 2-inch sapphire single crystal substrate or a SiC single crystal substrate is placed as a
このような状態で、第1加熱手段3によって第1反応ゾーンを1000℃に加熱し、第2加熱手段によって第2反応ゾーンを1200℃に加熱する。圧力は15Torrとした。 In such a state, the first reaction zone 3 is heated to 1000 ° C. by the first heating means 3, and the second reaction zone is heated to 1200 ° C. by the second heating means. The pressure was 15 Torr.
第1および第2反応ゾーンが、固体源8と種結晶9とを含めそれぞれの温度に達すれば、HClガス供給源5からHClガスを矢印AR1のようにキャリアガスとしてのN2ガスともども供給するとともに、NH3ガス供給源6からは、NH3ガスを矢印AR3のようにキャリアガスとしてのN2ガスともども供給する。それぞれの供給源から供給される反応性ガスとキャリアガスとの混合比率(反応性ガス:キャリアガス)は、1:10と1:150であり、合計流量はそれぞれ、20sccmと3000sccmである。
When the first and second reaction zones reach the respective temperatures including the solid source 8 and the
こうした温度およびガス雰囲気のもと、第1反応管1の内部では、供給されたHClガスと固体源8として与えられている固体Alとの反応が生じて、AlClが気体で生成される。第1反応ゾーンの温度を1000℃としたので、三ハロゲン化物であるAlCl3(三塩化物)ではなく一ハロゲン化物であるAlCl(一塩化物)が優先的に生成している。ここで、第1反応管1あるいは少なくともその内面1sはAlCl難反応性物質であるサファイアで形成されているので、反応によって生じたAlClとの間で反応が生じることはない。すなわち、第1反応管1が、AlClの生成に起因して破損することはない。
Under such temperature and gas atmosphere, the reaction between the supplied HCl gas and the solid Al provided as the solid source 8 occurs in the first reaction tube 1, and AlCl is generated as a gas. Since the temperature of the first reaction zone is set to 1000 ° C., AlCl 3 (monochloride) as a monohalide is preferentially generated instead of AlCl 3 (trichloride) as a trihalide. Here, since the first reaction tube 1 or at least the
生成したAlClガスは、キャリアガスであるH2ガスの流れに従って、矢印AR2にて示すように第2反応ゾーンへと送られることになる。 The generated AlCl gas is sent to the second reaction zone as shown by the arrow AR2 in accordance with the flow of the H 2 gas that is the carrier gas.
このとき、第2反応管2の内部では、矢印AR3にて示すように第1反応ゾーンから第2反応ゾーンに向けた、NH3ガスの流れが第1反応管1を取り囲むように存在するので、第2反応ゾーンに達したAlClガスは、第1反応管1の端部近傍でかつ第2反応ゾーンの第1反応管1寄りの領域REのあたりで、NH3ガスと直ちに反応することになる。すなわち、気体としてのAlNが生成されることになる。矢印AR4がAlNガスを示している。なお、上記したNH3ガスの供給条件は、第1反応ゾーンから輸送されるAlClがNH3との反応によって消費されるのに十分なものとなるように設定するので、第2反応管2の内部でAlClが残存することはほとんどない。
At this time, the flow of NH 3 gas from the first reaction zone toward the second reaction zone as shown by the arrow AR3 exists so as to surround the first reaction tube 1 in the
そして、このように気体として生成したAlNが、第2反応管2の内部に載置されている種結晶9の上において逐次に析出して、エピタキシャル成長することで、AlN結晶が得られることになる。
And the AlN produced | generated as gas in this way precipitates sequentially on the
上述のように、本実施の形態においてはAlClを直接に生成させてIII族窒化物結晶を作製するようにしているので、いったんAlCl3の生成を経た後にAlClを生成させる場合よりも効率的にIII族窒化物結晶を作製することが出来る。 As described above, in the present embodiment, AlCl is generated directly to produce a group III nitride crystal, so that it is more efficient than the case where AlCl is generated after the generation of AlCl 3 once. Group III nitride crystals can be produced.
なお、第2反応管2が石英で構成されている場合であっても、上述のように、第1反応管1内で生成したAlClは第2反応ゾーンに達すると直ちにNH3との反応に用いられ、消費されることから、第2反応管2の内部において、AlClと石英との反応が生じることはほとんどない。従って、このような構成を取る場合でも、ハロゲン化物の生成を700℃以下で行わずとも、作製装置10がAlClの生成に起因して破損することはない。
Even when the
また、ここまでの説明は、AlN結晶の生成を対象としているが、さらに他のIII族元素を含む結晶作製も、使用する固体源を作製対象となるIII族窒化物の組成に併せて選択することにより、同様の手法で実現できる。また、ガスの入手の容易性等からHClを用いるのが望ましいが、HClの代わりに他のハロゲン化水素を用いて第1反応管1の内部でハロゲン化物を生成する態様であってもよい。また、キャリアガスとしては、その安全性、III族窒化物材料のエッチングを抑止するという観点から、主成分としてN2ガスを用いることが望ましいが、例えばH2ガス、希ガス等のN2ガス以外のガスを用いることもできる。 In addition, the description so far has been directed to the generation of AlN crystals, but for crystal production including other group III elements, the solid source to be used is selected in accordance with the composition of the group III nitride to be produced. Therefore, it can be realized by the same method. In addition, it is desirable to use HCl from the standpoint of gas availability, but a mode in which a halide is generated inside the first reaction tube 1 using another hydrogen halide instead of HCl may be employed. As the carrier gas, it is desirable to use N 2 gas as a main component from the viewpoint of safety and suppression of etching of the group III nitride material. For example, N 2 gas such as H 2 gas or rare gas is used. Other gases can be used.
また、実施例では減圧雰囲気を用いているが、原料混合部より種結晶に到達する時間を短くすることができ、本発明においては好ましい雰囲気である。減圧雰囲気としない場合、特にAlを含むIII族窒化物の生成に際して、高温となっている領域REのあたりで生成される中間生成物の重合反応が進みすぎてIII族窒化物の粉末が発生してしまい、目的とするIII族窒化物結晶の結晶品質が劣化すると共に成膜効率が低下する可能性があるからである。このような状態が生じるのを回避するためには、原料混合部から種結晶までの原料ガスの到達時間を0.1秒以下となるように、圧力を設定することが望ましい。原料ガスの到達時間が0.1秒以下であれば、中間生成物の重合反応は十分に抑制され、成膜効率がほとんど低下しないからである。 Moreover, although the reduced pressure atmosphere is used in the examples, the time to reach the seed crystal from the raw material mixing part can be shortened, which is a preferable atmosphere in the present invention. In the absence of a reduced-pressure atmosphere, particularly when a group III nitride containing Al is generated, the polymerization reaction of the intermediate product generated around the region RE, which is at a high temperature, proceeds too much to generate a group III nitride powder. This is because there is a possibility that the crystal quality of the target group III nitride crystal is deteriorated and the film forming efficiency is lowered. In order to avoid the occurrence of such a state, it is desirable to set the pressure so that the arrival time of the raw material gas from the raw material mixing portion to the seed crystal is 0.1 seconds or less. This is because if the arrival time of the source gas is 0.1 second or less, the polymerization reaction of the intermediate product is sufficiently suppressed, and the film formation efficiency is hardly lowered.
以上、説明したように、本実施の形態によれば、作製の過程においてAlを含むIII族窒化物の固体源とハロゲン化水素との反応を700℃以上の温度で行ったとしても破損することのないIII族窒化物の作製装置を、提供することが出来る。 As described above, according to the present embodiment, even if the reaction between the solid source of the group III nitride containing Al and the hydrogen halide is performed at a temperature of 700 ° C. or higher, it is damaged in the manufacturing process. It is possible to provide a device for producing a group III nitride having no crystal.
<変形例>
図2は、上述の実施の形態に係る作製装置10の変形例としての、III族窒化物結晶の作製装置20の構造を概略的に示す断面模式図である。作製装置20は、作製装置10と同様に、第1反応管11と、第2反応管12と、第1加熱手段13と、第2加熱手段14と、HClガス供給源15と、NH3ガス供給源16と、排気手段17とから主として構成される。
<Modification>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing the structure of a Group III nitride crystal manufacturing apparatus 20 as a modification of the
作製装置20においては、第2反応管12が内側反応管12aと外側反応管12bとの2重構造になっており、NH3ガス供給源16は、内側反応管12aに接続されている。この点を除けば、作製装置20の構成は作製装置10の構成とほぼ同じであり、各部の作用も共通する。すなわち、第1反応管11あるいは少なくともその内面11sはAlClに対する難反応性物質で形成されてなり、第1反応管1の内部には、固体源18を載置することが出来るようになっている。また、第2反応管12においては、外側反応管12bに種結晶19が載置出来るようになっている。さらには、第1加熱手段13と第2加熱手段14とはそれぞれ、第2反応管12の周囲を取り囲むように設けられてなり、第1反応ゾーンおよび第2反応ゾーンも作製装置10と同様に同様に規定される。なお、第2反応管12も、例えば石英によって形成することができる。
In the production apparatus 20, the
このような作製装置20において、上述の実施の形態と同様に固体源18として固体Alを用いた場合も、第1反応ゾーンの温度を1000℃とすれば第1反応管11の内部でAlCl気体で生成されるが、該AlCl気体は第1反応管11とは反応することはなく、NH3ガス供給源16から供給されるNH3ガスと領域RE‘のあたりで直ちに反応してAlNが生成することになる。
In such a manufacturing apparatus 20, even when solid Al is used as the
この場合も、NH3ガスの供給条件は、第1反応ゾーンから輸送されるAlClがNH3との反応によって消費されるのに十分なものとなるように設定するので、第2反応管12の内部でAlClが残存することはほとんどなく、気体として生成したAlNが種結晶19の上において逐次に析出してエピタキシャル成長する。
Also in this case, the NH 3 gas supply condition is set so that the AlCl transported from the first reaction zone is sufficient to be consumed by the reaction with NH 3 . AlCl hardly remains inside, and AlN produced as a gas is sequentially deposited on the
従って、作製装置20によっても、上述の実施の形態に係る作製装置10と同様に、効率的にIII族窒化物結晶を作製することが出来る。
Therefore, the production apparatus 20 can also produce a group III nitride crystal efficiently as in the
1、11 第1反応管
1s、11s (第1反応管の)内面
2、12 第2反応管
3、13 第1加熱手段
4、14 第2加熱手段
5、15 HClガス供給源
6、16 NH3ガス供給源
7、17 排気手段
8、18 固体源
9、19 種結晶
10、20 作製装置
12a 内側反応管
12b 外側反応管
RE、RE‘ (III族窒化物が反応生成する)領域
1, 11
Claims (9)
内部においてIII族元素固体と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素と反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させるための第1反応管と、
前記第1反応管と空間的に連通してなり、内部において前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させ、さらに前記III族窒化物を所定の種結晶上に析出させるための第2反応管と、
を備え、
前記第1反応管の少なくとも内面が前記III族元素の一ハロゲン化物に対する難反応性物質により形成されてなる、
ことを特徴とするIII族窒化物結晶の作製装置。 An apparatus for producing a group III nitride crystal,
A first reaction tube for internally reacting with a group III element solid and a hydrogen halide provided from a predetermined source to form a group III element halide;
It is in spatial communication with the first reaction tube, and a group III nitride is generated by reacting the halide and a nitrogen element-containing gas provided from a predetermined supply source in a gas phase. A second reaction tube for depositing nitride on a predetermined seed crystal;
With
At least an inner surface of the first reaction tube is formed of a hardly-reactive substance with respect to a monohalide of the group III element,
An apparatus for producing a group III nitride crystal characterized by the above.
前記第1反応管の一方端が開放された状態で前記第2反応管に挿入されてなり、
前記第2反応管においては、前記窒素元素含有ガスの流れが前記一方端を取り囲むように前記窒素元素含有ガスを供給する、
ことを特徴とするIII族窒化物結晶の作製装置。 The manufacturing apparatus according to claim 1,
Inserted into the second reaction tube with one end of the first reaction tube open,
In the second reaction tube, the nitrogen element-containing gas is supplied so that the flow of the nitrogen element-containing gas surrounds the one end.
An apparatus for producing a group III nitride crystal characterized by the above.
少なくとも固体Alを含むIII族元素の固体源と所定の供給源から与えられるハロゲン化水素と反応させてIII族元素のハロゲン化物を生成させる第1反応工程と、
前記ハロゲン化物と所定の供給源から与えられる窒素元素含有ガスとを気相反応させてIII族窒化物を生成させる第2反応工程と、
前記III族窒化物を所定の種結晶上に析出させる析出工程と、
を備え、
前記第1反応工程を、少なくとも内面が一ハロゲン化Alに対する難反応性物質により形成されてなる第1反応管の内部において行う、
ことを特徴とするAl元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。 A method for producing a group III nitride crystal containing Al element,
A first reaction step of reacting with a solid source of a group III element containing at least solid Al and a hydrogen halide provided from a predetermined source to form a group III element halide;
A second reaction step of generating a group III nitride by performing a gas phase reaction between the halide and a nitrogen-containing gas supplied from a predetermined source;
A precipitation step of depositing the group III nitride on a predetermined seed crystal;
With
The first reaction step is performed inside a first reaction tube having at least an inner surface formed of a hardly-reactive substance with respect to Al monohalide;
A method for producing a group III nitride crystal containing an Al element.
前記第1反応管の一方の端部が開放された状態で第2反応管に挿入されてなり、
前記第2反応工程を、前記第2反応管の内部において前記窒素元素含有ガスの流れが前記一方端を取り囲むように前記窒素元素含有ガスを供給しつつ行う、
ことを特徴とするAl元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。 A manufacturing method according to claim 3,
Inserted into the second reaction tube with one end of the first reaction tube open,
Performing the second reaction step while supplying the nitrogen element-containing gas so that the flow of the nitrogen element-containing gas surrounds the one end inside the second reaction tube;
A method for producing a group III nitride crystal containing an Al element.
作製されるIII族窒化物におけるAl元素の含有比率以上のAl元素の含有比率を有するIII族窒化物を所定の基材上にエピタキシャル成長させてなるエピタキシャル基板を、前記所定の種結晶として用いる、
ことを特徴とするAl元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。 A manufacturing method according to claim 3 or claim 4, wherein
An epitaxial substrate formed by epitaxially growing a group III nitride having a content ratio of Al element equal to or higher than the content ratio of Al element in the group III nitride to be produced is used as the predetermined seed crystal.
A method for producing a group III nitride crystal containing an Al element.
前記所定の種結晶として、AlNをエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板を用いる、
ことを特徴とするAl元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。 A manufacturing method according to claim 5,
An epitaxial substrate obtained by epitaxially growing AlN is used as the predetermined seed crystal.
A method for producing a group III nitride crystal containing an Al element.
前記第1反応工程を、前記ハロゲン化物として一ハロゲン化物を生成する温度域で行う、
ことを特徴とするAl元素を含むIII族窒化物結晶の作製方法。 A manufacturing method according to any one of claims 3 to 6,
The first reaction step is performed in a temperature range that generates a monohalide as the halide.
A method for producing a group III nitride crystal containing an Al element.
A group III nitride crystal containing an Al element, produced by the production method according to claim 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005245576A JP4817042B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | Method for producing group III nitride crystal containing Al, and group III nitride crystal containing Al |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005245576A JP4817042B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | Method for producing group III nitride crystal containing Al, and group III nitride crystal containing Al |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007059771A true JP2007059771A (en) | 2007-03-08 |
JP4817042B2 JP4817042B2 (en) | 2011-11-16 |
Family
ID=37922970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005245576A Active JP4817042B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | Method for producing group III nitride crystal containing Al, and group III nitride crystal containing Al |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4817042B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011063776A2 (en) | 2009-11-25 | 2011-06-03 | Zentiva, K.S. | Soluble beta-glucan-api complexes for pharmaceutical use |
JP2014240331A (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 株式会社トクヤマ | Production method of aluminum-based group iii nitride single crystal |
JP2017122034A (en) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 株式会社トクヤマ | Method of manufacturing aluminum trihalide gas |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001253794A (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-18 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing semiconductor bulk single crystal |
JP2002173393A (en) * | 2000-09-01 | 2002-06-21 | Ngk Insulators Ltd | Device and method for producing group iii-v nitride film |
JP2002542142A (en) * | 1999-04-16 | 2002-12-10 | シービーエル テクノロジーズ インコーポレイテッド | Composite gas introduction system and method |
JP2003303774A (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-24 | Nokodai Tlo Kk | CHEMICAL VAPOR DEPOSITION FOR Al-BASED III-V COMPOUND SEMICONDUCTOR, AND METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING Al-BASED III-V COMPOUND SEMICONDUCTOR |
JP2005225756A (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Technologies & Devices Internatl Inc | Method for producing crack-free group iii nitride semiconductor material |
-
2005
- 2005-08-26 JP JP2005245576A patent/JP4817042B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002542142A (en) * | 1999-04-16 | 2002-12-10 | シービーエル テクノロジーズ インコーポレイテッド | Composite gas introduction system and method |
JP2001253794A (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-18 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing semiconductor bulk single crystal |
JP2002173393A (en) * | 2000-09-01 | 2002-06-21 | Ngk Insulators Ltd | Device and method for producing group iii-v nitride film |
JP2003303774A (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-24 | Nokodai Tlo Kk | CHEMICAL VAPOR DEPOSITION FOR Al-BASED III-V COMPOUND SEMICONDUCTOR, AND METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING Al-BASED III-V COMPOUND SEMICONDUCTOR |
JP2005225756A (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Technologies & Devices Internatl Inc | Method for producing crack-free group iii nitride semiconductor material |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011063776A2 (en) | 2009-11-25 | 2011-06-03 | Zentiva, K.S. | Soluble beta-glucan-api complexes for pharmaceutical use |
JP2014240331A (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 株式会社トクヤマ | Production method of aluminum-based group iii nitride single crystal |
JP2017122034A (en) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 株式会社トクヤマ | Method of manufacturing aluminum trihalide gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4817042B2 (en) | 2011-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5787324B2 (en) | Method for producing gallium trichloride gas and method for producing nitride semiconductor crystal | |
JP5009367B2 (en) | High volume delivery system of gallium trichloride | |
CN100376727C (en) | Method of manufacturing group-III nitride crystal | |
JP2009536605A (en) | A method and material for growing a group III nitride semiconductor compound containing aluminum. | |
JP6344688B2 (en) | Method for producing aluminum group III nitride single crystal | |
JP2012525718A (en) | Method for forming an in situ pre-GaN deposition layer in HVPE | |
JP4573713B2 (en) | Single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus | |
JP4817042B2 (en) | Method for producing group III nitride crystal containing Al, and group III nitride crystal containing Al | |
JP2011246749A (en) | Aluminum-based group iii nitride production apparatus and method for producing aluminum-based group iii nitride | |
JP7021750B2 (en) | Manufacturing method of gallium nitride crystal film | |
CN106057659B (en) | Vapor phase growth method | |
JP4924225B2 (en) | GaN crystal growth method | |
JP5333156B2 (en) | Vapor growth equipment | |
JP4590636B2 (en) | Method for producing aluminum nitride single crystal | |
JP2007042846A (en) | Hydride vapor phase epitaxy apparatus, method of manufacturing group iii nitride semiconductor substrate, and group iii nitride semiconductor substrate | |
JP4872075B2 (en) | Group III nitride crystal production apparatus and group III nitride crystal production method | |
JPH0380198A (en) | Method for growing single crystal film of nitrogen compound semiconductor | |
JP2007317949A (en) | Apparatus and method for creating group iii nitride crystal | |
KR100472630B1 (en) | Apparatus for growing multi-substrate of Nitride chemical semiconductor | |
JP2007042843A (en) | HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY EQUIPMENT OF Al CONTAINING NITRIDE, PROCESS FOR FABRICATING Al CONTAINING NITRIDE SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, AND Al CONTAINING NITRIDE SEMICONDUCTOR SUBSTRATE | |
JP2007039271A (en) | Hydride vapor growth system, method for producing group iii nitride semiconductor substrate and group iii nitride semiconductor substrate | |
JP5386303B2 (en) | Semiconductor substrate manufacturing method and hydride vapor phase growth apparatus | |
JP2007039275A (en) | Gas phase growing apparatus, manufacturing method of group iii nitride semiconductor substrate, and group iii nitride semiconductor substrate | |
KR20040014873A (en) | Method for acquiring Nitride chemical powder in growth chamber | |
JP2017017255A (en) | Nh3 atmosphere high-temperature heating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080613 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080613 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110222 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110425 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110524 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110719 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110817 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110818 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4817042 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |