JP2017160106A - Production of aluminum nitride crystal - Google Patents
Production of aluminum nitride crystal Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017160106A JP2017160106A JP2016173355A JP2016173355A JP2017160106A JP 2017160106 A JP2017160106 A JP 2017160106A JP 2016173355 A JP2016173355 A JP 2016173355A JP 2016173355 A JP2016173355 A JP 2016173355A JP 2017160106 A JP2017160106 A JP 2017160106A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- nitride crystal
- substrate
- gas
- template substrate
- 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
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、窒化アルミニウム結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aluminum nitride crystal.
紫外発光素子は、殺菌光源や蛍光体と組み合わせた高輝度白色光源、高密度情報記録光源、樹脂硬化光源など、幅広い用途での使用が期待される次世代光源である。この紫外発光素子は、ＡｌＧａＮ系窒化物半導体から成っている。 Ultraviolet light-emitting elements are next-generation light sources that are expected to be used in a wide range of applications such as high-intensity white light sources combined with bactericidal light sources and phosphors, high-density information recording light sources, and resin curing light sources. This ultraviolet light emitting element is made of an AlGaN nitride semiconductor.
このＡｌＧａＮ系窒化物半導体の基板材料の候補として、ＡｌＧａＮとの格子整合性の高さから、ＳｉＣ、ＧａＮ、およびＡｌＮが挙げられる。しかし、ＳｉＣやＧａＮは、それぞれ３８０ ｎｍ、３６５ ｎｍよりエネルギーの高い光を吸収するため、取り出せる波長領域が制限されてしまう。一方、ＡｌＮは、ＳｉＣやＧａＮのような波長領域の制限がないため、基板材料として最も優れていると考えられるが、高温において高い解離圧を示すため、常圧下では融液状態にはならない。このため、シリコン単結晶のように、自身の融液からＡｌＮ単結晶を作製することは、極めて困難である。 As candidates for the substrate material of the AlGaN-based nitride semiconductor, SiC, GaN, and AlN are cited because of the high lattice matching with AlGaN. However, since SiC and GaN absorb light with energy higher than 380 nm and 365 nm, respectively, the wavelength region that can be extracted is limited. On the other hand, AlN is considered to be the most excellent as a substrate material because there is no limitation on the wavelength region like SiC and GaN, but it does not enter a molten state under normal pressure because it exhibits a high dissociation pressure at high temperatures. For this reason, it is extremely difficult to produce an AlN single crystal from its own melt like a silicon single crystal.
そこで、従来、ＡｌＮ単結晶を作製するために、ハイドライド気相成長法や液相成長法、昇華法などの製造方法が試みられている。例えば、高圧下でＩＩＩ族元素とアルカリ金属を含む融液に基板を接触させることにより、ＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる手法（例えば、特許文献１参照）や、ＩＩＩ族金属元素の融液に、窒素原子を含有するアンモニアガスを注入して、ＩＩＩ族元素の融液内でＩＩＩ族窒化物微結晶を製造する手法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。しかし、これらのＡｌＮ結晶の製造方法では、高圧や高温が必要となり、サイズ、品質およびコストに対して、実用化に耐えうる結晶を製造することはできないという問題があった。 Therefore, conventionally, production methods such as a hydride vapor phase growth method, a liquid phase growth method, and a sublimation method have been attempted to produce an AlN single crystal. For example, a method of growing a group III nitride crystal by bringing a substrate into contact with a melt containing a group III element and an alkali metal under high pressure (see, for example, Patent Document 1) or a melt of a group III metal element A method of injecting ammonia gas containing nitrogen atoms to produce Group III nitride microcrystals in a Group III element melt has been proposed (see, for example, Patent Document 2). However, these AlN crystal manufacturing methods require high pressure and high temperature, and there is a problem that crystals that can withstand practical use cannot be manufactured with respect to size, quality, and cost.
この問題を解決するために、本発明者等は、Ｇａ−Ａｌ合金融液をフラックスとした液相成長法を開発した。すなわち、この方法は、Ｇａ−Ａｌ合金融液にＮ原子を含有するガスを導入し、Ｇａ−Ａｌ合金融液中に配置された種結晶基板上に、窒化アルミニウム結晶をエピタキシャル成長させるものである（例えば、特許文献３参照）。 In order to solve this problem, the present inventors have developed a liquid phase growth method using a Ga—Al compound financial liquid as a flux. That is, in this method, a gas containing N atoms is introduced into a Ga—Al compound liquid, and an aluminum nitride crystal is epitaxially grown on a seed crystal substrate placed in the Ga—Al compound liquid ( For example, see Patent Document 3).
なお、本発明者等により、サファイア基板（α−アルミナ単結晶基板）の表面に、結晶性が高く、欠陥密度が低い窒化アルミニウム単結晶薄膜を形成した窒化サファイア基板が開発されている（例えば、特許文献４参照）。 In addition, the present inventors have developed a sapphire nitride substrate in which an aluminum nitride single crystal thin film having high crystallinity and low defect density is formed on the surface of a sapphire substrate (α-alumina single crystal substrate) (for example, (See Patent Document 4).
特許文献３に記載の窒化アルミニウム結晶の製造方法によれば、低温・常圧下で、安価かつ良質な窒化アルミニウム結晶を得ることができる。しかし、窒化アルミニウム結晶の成長速度は、毎時０．２μｍ程度であり、実用化のためには、さらに速い成長速度が必要であるという課題があった。また、速い成長速度を実現するためには、Ｇａ−Ａｌ合金融液にＮ原子を含有するガスを導入する際、Ｎを融液中に溶解させるために融液の温度を高くする必要があるが、それによりＡｌとＮとの反応が促進されて、ガスを導入するための供給口付近にもＡｌＮ結晶が付着してしまい、ガスの供給口が塞がれてＡｌＮの製造が中断されることがあるという課題があった。 According to the method for producing an aluminum nitride crystal described in Patent Document 3, an inexpensive and high-quality aluminum nitride crystal can be obtained at low temperature and normal pressure. However, the growth rate of the aluminum nitride crystal is about 0.2 μm per hour, and there is a problem that a higher growth rate is necessary for practical use. Further, in order to realize a high growth rate, it is necessary to increase the temperature of the melt in order to dissolve N in the melt when introducing a gas containing N atoms into the Ga—Al compound financial liquid. However, the reaction between Al and N is promoted, and AlN crystals adhere to the vicinity of the supply port for introducing the gas, thereby blocking the gas supply port and interrupting the production of AlN. There was a problem that there was something.
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、中断されることなく連続的に、かつ比較的早い成長速度で窒化アルミニウム結晶を製造することができる窒化アルミニウム結晶の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and provides an aluminum nitride crystal manufacturing method capable of manufacturing an aluminum nitride crystal continuously and at a relatively high growth rate without interruption. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明者等は、特許文献３に記載の窒化アルミニウム結晶の製造方法よりも速い成長速度を実現するために鋭意検討を行なった結果、Ｇａ−Ａｌ合金融液中のみではなく、合金融液付近の気相においてもＡｌＮが成長することを見出し、本発明に至った。 In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive studies in order to realize a faster growth rate than the method for producing an aluminum nitride crystal described in Patent Document 3, and as a result, As a result, the present inventors have found that AlN grows in the gas phase in the vicinity of the joint financial liquid, and has reached the present invention.
すなわち、本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法は、Ｇａ−Ａｌ合金融液に、窒素を含むガスを吹き込んでＡｌを含む蒸気を発生させ、前記Ｇａ−Ａｌ合金融液の外部に配置したテンプレート基板に、前記蒸気をあてることにより、前記テンプレート基板の表面に窒化アルミニウム結晶を成長させることを特徴とする。 That is, in the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, a gas containing nitrogen is blown into a Ga-Al compound financial solution to generate a vapor containing Al, and the template is arranged outside the Ga-Al compound solution. An aluminum nitride crystal is grown on the surface of the template substrate by applying the vapor to the substrate.
本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法では、Ｇａ−Ａｌ合金融液に、窒素（Ｎ）を含むガスを吹き込むことにより、Ａｌを含む蒸気を発生させるとともに、Ｇａ−Ａｌ合金融液に吹き込んだ窒素も融液の内部に留まらず、融液から出てくる。このため、テンプレート基板にＡｌを含む蒸気をあてることにより、テンプレート基板の表面で蒸気中のＡｌと融液から出てきた窒素とを反応させることができ、テンプレート基板の表面に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）結晶を成長させることができる。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, a gas containing nitrogen (N) is blown into the Ga-Al compound liquid, thereby generating Al-containing vapor and the Ga-Al compound liquid being blown into the Ga-Al compound liquid. Nitrogen also does not stay inside the melt and comes out of the melt. Therefore, by applying Al-containing vapor to the template substrate, Al in the vapor can react with nitrogen emitted from the melt on the surface of the template substrate, and aluminum nitride (AlN) is applied to the surface of the template substrate. Crystals can be grown.
本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法では、ＡｌとＮとを、Ｇａ−Ａｌ合金融液中ではなく、融液の外部の気相中で反応させるため、融液の温度を高くしておく必要がなく、Ｎを融液中に吹き込むための吹込口にＡｌＮ結晶が付着して、その吹込口を塞ぐことがない。このため、反応が中断されることなく連続的に、融液の外部に配置したテンプレート基板の表面に、窒化アルミニウム結晶を製造することができる。また、本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法は、融液中でＡｌＮ結晶を成長させる特許文献３に記載の方法と比べて、早い成長速度で窒化アルミニウム結晶を製造することができる。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, since the Al and N are reacted in the gas phase outside the melt, not in the Ga—Al compound liquid, the temperature of the melt is kept high. There is no need to attach the AlN crystal to the blowing port for blowing N into the melt, and the blowing port is not blocked. For this reason, an aluminum nitride crystal can be continuously produced on the surface of the template substrate disposed outside the melt without interruption of the reaction. Further, the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention can produce an aluminum nitride crystal at a higher growth rate than the method described in Patent Document 3 in which an AlN crystal is grown in a melt.
本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法で、Ｇａ−Ａｌ合金融液は、Ａｌを含んでいればよく、特に、ＧａとＡｌとのモル比が９９：１〜１：９９の範囲であることが好ましい。また、Ｇａ−Ａｌ合金融液に吹き込む窒素を含むガスは、Ｎ２のみから成るガスであっても、他の物質を含む混合ガスであっても、窒素を含む化合物から成るガスであってもよい。Ｇａ−Ａｌ合金融液に吹き込む窒素を含むガスは、Ａｌを含む蒸気を発生させるためのキャリアガスとしての役割だけでなく、ＡｌＮ結晶を成長させるための窒素源としての役割も果たすことができる。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, the Ga—Al compound financial liquid only needs to contain Al, and in particular, the molar ratio of Ga to Al is in the range of 99: 1 to 1:99. Is preferred. Further, the gas containing nitrogen blown into the Ga—Al compound liquid may be a gas made of only N 2 , a mixed gas containing another substance, or a gas made of a compound containing nitrogen. Good. The gas containing nitrogen blown into the Ga—Al compound financial liquid can serve not only as a carrier gas for generating vapor containing Al but also as a nitrogen source for growing an AlN crystal.
本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法は、融液を攪拌してＡｌを含む蒸気の発生を促進するために、前記窒素を含むガスを、前記Ｇａ−Ａｌ合金融液中でバブリングすることが好ましい。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, the gas containing nitrogen is bubbled in the Ga-Al combined liquid in order to promote the generation of vapor containing Al by stirring the melt. preferable.
本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法は、前記テンプレート基板の表面を、前記Ｇａ−Ａｌ合金融液の温度より高い温度にしておくことが好ましい。特に、Ｇａ−Ａｌ合金融液の温度を、融液中でＡｌＮが結晶化しにくい温度にし、テンプレート基板の表面の温度を、ＡｌＮ結晶が成長する温度にすることが好ましく、例えば、前記Ｇａ−Ａｌ合金融液の温度は、１２００℃〜１５５０℃であり、前記テンプレート基板の表面の温度は、１４００℃〜１６５０℃であることが好ましい。また、Ｇａ−Ａｌ合金融液の温度は、蒸気圧を高くしてＡｌを含む蒸気を発生しやすくするために、融液中でＡｌＮが結晶化しにくい範囲で、できるだけ高い温度であることが好ましい。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, the surface of the template substrate is preferably set to a temperature higher than the temperature of the Ga—Al compound liquid. In particular, the temperature of the Ga—Al compound liquid is preferably set to a temperature at which AlN is not easily crystallized in the melt, and the temperature of the surface of the template substrate is preferably set to a temperature at which the AlN crystal grows. The temperature of the combined liquid is preferably 1200 ° C. to 1550 ° C., and the temperature of the surface of the template substrate is preferably 1400 ° C. to 1650 ° C. In addition, the temperature of the Ga—Al compound liquid is preferably as high as possible within a range in which AlN is not easily crystallized in the melt in order to increase the vapor pressure and easily generate vapor containing Al. .
本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法で、前記テンプレート基板は、窒素を含む雰囲気中に配置されていることが好ましい。この場合、Ａｌが窒素以外の物質と反応するのを防ぐことができる。雰囲気用のガスとしては、例えば、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガスなどを用いることができる。また、雰囲気の全圧は、０．００８ＭＰａ以上１ＭＰａ以下であることが好ましい。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, the template substrate is preferably arranged in an atmosphere containing nitrogen. In this case, it is possible to prevent Al from reacting with a substance other than nitrogen. As the atmosphere gas, for example, N 2 gas, NH 3 gas or the like can be used. Moreover, it is preferable that the total pressure of atmosphere is 0.008 MPa or more and 1 MPa or less.
本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法で、前記テンプレート基板は、表面にＡｌＮ薄膜を有する窒化サファイア基板またはＳｉＣ基板から成ることが好ましい。この場合、テンプレート基板とＡｌＮ結晶との格子整合性が高くなるため、ＡｌＮ結晶を付着させやすく、ＡｌＮ結晶の成長を促進することができる。特に、テンプレート基板として窒化サファイア基板を用いると、窒化サファイア薄膜の高い結晶配向性を引き継いだＡｌＮ結晶をホモエピタキシャル成長させることができる。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, the template substrate is preferably made of a sapphire nitride substrate or SiC substrate having an AlN thin film on the surface. In this case, since the lattice matching between the template substrate and the AlN crystal becomes high, the AlN crystal can be easily attached and the growth of the AlN crystal can be promoted. In particular, when a sapphire nitride substrate is used as the template substrate, an AlN crystal that inherits the high crystal orientation of the sapphire nitride thin film can be homoepitaxially grown.
本発明に係る窒化アルミニウム結晶の製造方法は、前記テンプレート基板の表面に膜状、錐状またはウィスカー状の窒化アルミニウム結晶を成長させることが好ましい。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the present invention, it is preferable to grow a film-like, conical or whisker-like aluminum nitride crystal on the surface of the template substrate.
本発明によれば、中断されることなく連続的に、かつ比較的早い成長速度で窒化アルミニウム結晶を製造することができる窒化アルミニウム結晶の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the aluminum nitride crystal which can manufacture an aluminum nitride crystal continuously with a comparatively high growth rate without being interrupted can be provided.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図１０は、本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 10 show a method for manufacturing an aluminum nitride crystal according to an embodiment of the present invention.
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法は、Ｇａ−Ａｌ合金融液に、窒素を含むガスを吹き込んでＡｌを含む蒸気を発生させ、Ｇａ−Ａｌ合金融液の外部の気相中に配置したテンプレート基板に、その蒸気をあてることにより、テンプレート基板の表面に窒化アルミニウム結晶を成長させる。
<Outline of Embodiment of the Present Invention>
In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the embodiment of the present invention, a gas containing nitrogen is blown into a Ga-Al compound financial liquid to generate a vapor containing Al, and the gas phase outside the Ga-Al compound liquid is generated. An aluminum nitride crystal is grown on the surface of the template substrate by applying the vapor to the template substrate arranged in (1).
Ｇａ−Ａｌ合金融液を用いず、単体のＡｌ融液を用いて、同様のＡｌＮ成長を試みた場合、１２００℃を超えるＡｌ融液に窒素ガスを吹き込むと、融液中および融液表面に多量のＡｌＮが生成し、窒素ガスの吹込ノズルを閉塞させるため、連続的な吹き込みができなくなり、Ａｌ蒸気の発生を阻害してしまう。 When similar AlN growth is attempted using a single Al melt without using a Ga-Al compound financial liquid, if nitrogen gas is blown into an Al melt exceeding 1200 ° C., the melt is introduced into the melt and the melt surface. Since a large amount of AlN is generated and the nitrogen gas blowing nozzle is closed, continuous blowing cannot be performed and the generation of Al vapor is hindered.
一方、ＧａＮは、８４７℃以上の窒素雰囲気下では解離することが報告されている（K.T.Jacob, Jounrnal of Crystal Growth, 311(2009)3806）。すなわち、８４７℃以上の温度ではＧａは窒化物を形成しない。 On the other hand, GaN has been reported to dissociate in a nitrogen atmosphere at 847 ° C. or higher (K. T. Jacob, Jounrnal of Crystal Growth, 311 (2009) 3806). That is, Ga does not form nitrides at temperatures above 847 ° C.
本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法は、ＧａとＡｌとの合金を原料に用いることにより、Ｇａ−Ａｌ合金融液中のＡｌの活量を制御することができる。このため、たとえ合金融液中でＡｌＮ微結晶が生成されたとしても、融液の流動性を確保することができ、窒素ガスの吹込ノズルを閉塞することなく、長時間連続的にテンプレート基板へＡｌを含む蒸気を供給することができる。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the embodiment of the present invention, the activity of Al in the Ga—Al compound financial liquid can be controlled by using an alloy of Ga and Al as a raw material. For this reason, even if AlN microcrystals are generated in the combined financial liquid, the fluidity of the melt can be secured, and the template substrate can be continuously applied for a long time without closing the nitrogen gas blowing nozzle. Steam containing Al can be supplied.
さらに、本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法は、Ｇａ−Ａｌ合金融液と結晶成長を行うテンプレート基板の表面との間に温度差をつけ、融液の温度を低く保つことにより、融液中での微結晶の生成を抑制しながら、結晶成長部を高温に保ち、蒸気中のＡｌと窒素ガスとの反応を促進することができる。 Furthermore, the manufacturing method of the aluminum nitride crystal according to the embodiment of the present invention creates a temperature difference between the Ga—Al compound financial liquid and the surface of the template substrate on which crystal growth is performed, and keeps the temperature of the melt low. The crystal growth part can be kept at a high temperature while suppressing the formation of microcrystals in the melt, and the reaction between Al in the vapor and nitrogen gas can be promoted.
＜本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法＞
本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法は、図１に示すような窒化アルミニウム結晶の製造装置により好適に実施される。図１に示すように、窒化アルミニウム結晶の製造装置は、テンプレート基板１と、坩堝２と、坩堝２の内部のＧａ−Ａｌ合金融液３と、バブリング用ガス導入管４と、雰囲気用ガス導入管５と、ガス排出管６と、基板用ヒーター７と、融液用ヒーター８と、基板用熱電対９と、融液用熱電対１０と、反応室１１とを有している。
<Method for Producing Aluminum Nitride Crystal of Embodiment of the Present Invention>
The method for producing an aluminum nitride crystal according to the embodiment of the present invention is preferably carried out by an apparatus for producing an aluminum nitride crystal as shown in FIG. As shown in FIG. 1, an aluminum nitride crystal manufacturing apparatus includes a template substrate 1, a crucible 2, a Ga—Al compound liquid 3 inside the crucible 2, a bubbling gas introduction pipe 4, and an atmosphere gas introduction. It has a tube 5, a gas discharge tube 6, a substrate heater 7, a melt heater 8, a substrate thermocouple 9, a melt thermocouple 10, and a reaction chamber 11.
テンプレート基板１は、特許文献４に記載の方法により製造された窒化サファイア基板から成っている。テンプレート基板１は、ＡｌＮ結晶との格子整合性が高いため、ＡｌＮ結晶を付着させやすく、ＡｌＮ結晶の成長を促進可能である。また、テンプレート基板１は、表面に形成された窒化サファイア薄膜の高い結晶配向性を引き継いだＡｌＮ結晶を、ホモエピタキシャル成長可能である。 The template substrate 1 is made of a sapphire nitride substrate manufactured by the method described in Patent Document 4. Since the template substrate 1 has high lattice matching with the AlN crystal, the AlN crystal can be easily attached and the growth of the AlN crystal can be promoted. The template substrate 1 can homoepitaxially grow an AlN crystal that inherits the high crystal orientation of the sapphire nitride thin film formed on the surface.
坩堝２は、例えばアルミナ、ジルコニアなどのセラミック製で、耐高温性のものから成っている。坩堝２は、反応室１１の内部に設置されている。Ｇａ−Ａｌ合金融液３は、ＧａとＡｌとのモル比が９９：１〜１：９９の範囲のものから成っており、坩堝２の内部に収納されている。なお、Ｇａ−Ａｌ合金は、２６．６℃以下で固体、２６．６℃以上では組成に応じて６６０℃まで固液共存状態をとる。テンプレート基板１は、坩堝２の内側で、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の上方に配置されている。 The crucible 2 is made of a ceramic such as alumina or zirconia, and is made of a high temperature resistant material. The crucible 2 is installed inside the reaction chamber 11. The Ga—Al compound financial liquid 3 is made of a material in which the molar ratio of Ga and Al is in the range of 99: 1 to 1:99, and is stored in the crucible 2. Note that the Ga—Al alloy is solid at 26.6 ° C. or lower, and is in a solid-liquid coexistence state at 26.6 ° C. or higher depending on the composition. The template substrate 1 is disposed inside the crucible 2 and above the Ga—Al combined financial liquid 3.
バブリング用ガス導入管４は、反応室１１の上方から反応室１１の内部の坩堝２の内側まで伸びるよう配置されている。バブリング用ガス導入管４は、上下方向に可動するよう設けられ、Ｇａ−Ａｌ合金が完全に融解した後、その先端をＧａ−Ａｌ合金融液３に浸漬させるよう構成されている。また、バブリング用ガス導入管４は、先端から窒素を含むガスとしてＮ２ガスを噴出するよう構成されている。これにより、バブリング用ガス導入管４は、先端をＧａ−Ａｌ合金融液３に浸漬して、Ｇａ−Ａｌ合金融液３にＮ２ガスを吹き込み可能になっている。なお、バブリング用のガスとしてＮＨ３ガスを用いることもできるが、ＮＨ３ガスは高温の融液に接することで解離するため、Ｎ２とＨ２との混合ガスを使用することと変わりがない。 The bubbling gas introduction pipe 4 is arranged so as to extend from above the reaction chamber 11 to the inside of the crucible 2 inside the reaction chamber 11. The bubbling gas introduction pipe 4 is provided so as to be movable in the vertical direction, and is configured to immerse its tip in the Ga—Al compound liquid 3 after the Ga—Al alloy is completely melted. The bubbling gas introduction pipe 4 is configured to eject N 2 gas as a gas containing nitrogen from the tip. As a result, the bubbling gas introduction tube 4 can be blown with N 2 gas into the Ga—Al combined liquid 3 by immersing the tip of the bubbling gas introduction pipe 4 in the Ga—Al combined liquid 3. NH 3 gas can also be used as a bubbling gas, but NH 3 gas is dissociated by contact with a high-temperature melt, and therefore is no different from using a mixed gas of N 2 and H 2. .
雰囲気用ガス導入管５は、反応室１１の内部に雰囲気用のガスを供給可能に、反応室１１の上部に設けられている。雰囲気用ガス導入管５は、先端から雰囲気用のガスとしてＮ２ガスを噴出可能になっている。これにより、雰囲気用ガス導入管５は、反応室１１の内部をＮ２ガス雰囲気にするようになっている。なお、雰囲気用ガス導入管５は、反応室１１の雰囲気の全圧が、０．００８ＭＰａ以上１ＭＰａ以下となるように、Ｎ２ガスを噴出可能になっている。 The atmosphere gas introduction pipe 5 is provided in the upper part of the reaction chamber 11 so that the atmosphere gas can be supplied into the reaction chamber 11. The atmosphere gas introduction pipe 5 can eject N 2 gas as an atmosphere gas from the tip. As a result, the atmosphere gas introduction pipe 5 is configured to make the inside of the reaction chamber 11 an N 2 gas atmosphere. The atmosphere gas introduction pipe 5 can eject N 2 gas so that the total pressure of the atmosphere in the reaction chamber 11 is 0.008 MPa or more and 1 MPa or less.
ガス排出管６は、反応室１１の内部のガスを排出可能に、反応室１１の下部に設けられている。ガス排出管６は、例えば、反応室１１の内部のガスを入れ換える際や、反応室１１の雰囲気の全圧を調整する際に使用される。 The gas discharge pipe 6 is provided in the lower part of the reaction chamber 11 so that the gas inside the reaction chamber 11 can be discharged. The gas discharge pipe 6 is used, for example, when replacing the gas inside the reaction chamber 11 or adjusting the total pressure of the atmosphere in the reaction chamber 11.
結晶成長用ヒーター７は、反応室１１の内部に配置されたテンプレート基板１を加熱可能に、テンプレート基板１の設置高さに合わせて、反応室１１の外側面に沿って配置されている。融液用ヒーター８は、坩堝２の内部のＧａ−Ａｌ合金融液３を加熱可能に、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の配置高さに合わせて、反応室１１の外側面に沿って配置されている。融液用ヒーター８は、基板用ヒーター７より下方に配置されている。 The crystal growth heater 7 is disposed along the outer surface of the reaction chamber 11 in accordance with the installation height of the template substrate 1 so that the template substrate 1 disposed in the reaction chamber 11 can be heated. The melt heater 8 is arranged along the outer surface of the reaction chamber 11 in accordance with the arrangement height of the Ga—Al compound liquid 3 so that the Ga—Al compound solution 3 inside the crucible 2 can be heated. ing. The melt heater 8 is disposed below the substrate heater 7.
基板用熱電対９は、テンプレート基板１の表面の温度を測定可能に、反応室１１の外部から反応室１１の内部のテンプレート基板１の近傍まで伸びるよう設けられている。融液用熱電対１０は、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度を測定可能に、反応室１１の外部から反応室１１の内部のＧａ−Ａｌ合金融液３の近傍まで伸びるよう設けられている。 The substrate thermocouple 9 is provided so as to extend from the outside of the reaction chamber 11 to the vicinity of the template substrate 1 inside the reaction chamber 11 so that the temperature of the surface of the template substrate 1 can be measured. The melt thermocouple 10 is provided to extend from the outside of the reaction chamber 11 to the vicinity of the Ga—Al composite liquid 3 inside the reaction chamber 11 so that the temperature of the Ga—Al composite liquid 3 can be measured. .
本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法は、まず、坩堝２の内部にＧａ−Ａｌ合金を入れ、雰囲気用ガス導入管５からＮ２ガスを噴出して、反応室１１を窒素ガス雰囲気にする。その窒素ガス雰囲気中で、融液用ヒーター８により坩堝２の内部のＧａ−Ａｌ合金を加熱して溶解させ、Ｇａ−Ａｌ合金融液３とする。融液用ヒーター８で、Ｇａ−Ａｌ合金融液３を１０００℃以上１５５０℃以下に保ち、基板用ヒーター７で、テンプレート基板１の温度をＧａ−Ａｌ合金融液３よりも高い温度に保つ。このとき、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度を、ＡｌＮが結晶化しにくい範囲で、できるだけ高い温度にしておくことが好ましい。この状態で、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の中に、バブリング用ガス導入管４の先端を浸漬させ、Ｎ２ガスを吹き込んでバブリングを行う。このとき、雰囲気用ガス導入管５からもＮ２ガスを噴出する。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the embodiment of the present invention, first, a Ga—Al alloy is put into the crucible 2, N 2 gas is ejected from the atmospheric gas introduction pipe 5, and the reaction chamber 11 is filled with nitrogen gas. Make the atmosphere. In the nitrogen gas atmosphere, the Ga—Al alloy inside the crucible 2 is heated and melted by the melt heater 8 to obtain a Ga—Al combined financial liquid 3. The melt heater 8 keeps the Ga—Al composite liquid 3 at 1000 ° C. or more and 1550 ° C. or less, and the substrate heater 7 keeps the temperature of the template substrate 1 higher than the Ga—Al composite liquid 3. At this time, it is preferable to keep the temperature of the Ga—Al compound financial liquid 3 as high as possible within a range in which AlN is difficult to crystallize. In this state, the tip of the bubbling gas introduction tube 4 is immersed in the Ga—Al compound liquid 3 and bubbling is performed by blowing N 2 gas. At this time, N 2 gas is also ejected from the atmospheric gas introduction pipe 5.
Ｇａ−Ａｌ合金融液３にＮ２ガスを吹き込んでバブリングすることにより、Ａｌを含む蒸気を発生させるとともに、Ｇａ−Ａｌ合金融液３に吹き込んだＮ２ガスも、Ｇａ−Ａｌ合金融液３から放出させる。このＡｌを含む蒸気とＮ２ガスとを、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の上方に配置したテンプレート基板１にあてることにより、テンプレート基板１の表面で蒸気中のＡｌと窒素とを反応させることができ、テンプレート基板１の表面に窒化アルミニウム結晶を成長させることができる。 A Ga-Al alloy melt 3 by bubbling by blowing N 2 gas, with generating a vapor containing Al, N 2 gas was blown to the Ga-Al alloy melt 3 also, Ga-Al alloy melt 3 To release from. By applying this Al-containing vapor and N 2 gas to the template substrate 1 disposed above the Ga—Al compound financial liquid 3, Al in the vapor can react with nitrogen on the surface of the template substrate 1. In addition, an aluminum nitride crystal can be grown on the surface of the template substrate 1.
Ｇａ−Ａｌ合金融液３の中へのＮ２ガスの吹き込み開始から所定時間が経過した後、徐冷を行うことにより、窒化アルミニウム結晶の製造を終了することができる。なお、徐冷中も、Ｇａ−Ａｌ合金融液３が液相線温度に低下するまでＮ２ガスの吹き込みを続けて、ＡｌＮ結晶を成長させてもよい。 After a predetermined time has elapsed from the start of blowing of N 2 gas into the Ga—Al compound financial liquid 3, the production of the aluminum nitride crystal can be completed by performing slow cooling. Even during the slow cooling, the AlN crystal may be grown by continuing to blow N 2 gas until the Ga—Al compound liquid 3 is lowered to the liquidus temperature.
本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法では、ＡｌとＮとを、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の中ではなく、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の外部の気相中で反応させるため、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度を高くしておく必要がない。このため、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度を、ＡｌＮが結晶化しにくい温度にし、テンプレート基板１の表面の温度を、それよりも高い、ＡｌＮ結晶が成長する温度にしておくことにより、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の中でのＡｌＮ発生を抑制しながら，テンプレート基板１の表面にＡｌＮ結晶を生成させることができる。これにより、ＮをＧａ−Ａｌ合金融液３の中に吹き込むための吹込口にＡｌＮ結晶が付着して、その吹込口を塞ぐのを防ぐことができ、反応が中断されることなく、連続的に安定してＡｌＮ結晶を製造することができる。 In the method for producing an aluminum nitride crystal according to the embodiment of the present invention, Al and N are reacted in the gas phase outside the Ga—Al compound liquid 3, not in the Ga—Al compound liquid 3. It is not necessary to keep the temperature of the Ga—Al compound financial liquid 3 high. For this reason, the temperature of the Ga—Al compound liquid 3 is set to a temperature at which AlN is difficult to crystallize, and the temperature of the surface of the template substrate 1 is set to a temperature at which the AlN crystal grows higher than that. An AlN crystal can be generated on the surface of the template substrate 1 while suppressing generation of AlN in the Al compound financial liquid 3. Thereby, it is possible to prevent AlN crystals from adhering to the blowing port for blowing N into the Ga—Al compound liquid 3 and block the blowing port, and the reaction is continuously performed without being interrupted. AlN crystals can be produced stably.
また、本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法は、Ｎ２ガスをＧａ−Ａｌ合金融液３の中でバブリングすることにより、Ｇａ−Ａｌ合金融液３を攪拌してＡｌを含む蒸気の発生を促進することができる。また、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の中でＡｌＮ結晶を成長させる方法と比べて、早い成長速度で窒化アルミニウム結晶を製造することができる。Ｇａ−Ａｌ合金融液３に吹き込むＮ２ガスは、Ａｌを含む蒸気を発生させるためのキャリアガスとしての役割だけでなく、ＡｌＮ結晶を成長させるための窒素源としての役割も果たすことができる。 The manufacturing method of the embodiment of the aluminum nitride crystal of the present invention, by bubbling N 2 gas in the Ga-Al alloy melt 3, containing Al by stirring Ga-Al alloy melt 3 Steam generation can be promoted. Moreover, compared with the method of growing an AlN crystal | crystallization in the Ga-Al compound financial liquid 3, an aluminum nitride crystal | crystallization can be manufactured at a quick growth rate. The N 2 gas blown into the Ga—Al compound liquid 3 can serve not only as a carrier gas for generating vapor containing Al but also as a nitrogen source for growing an AlN crystal.
また、本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法では、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法やＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法で用いる有機金属ガスや塩素ガス・塩化水素ガスを用いる必要がないため、排ガス処理が容易であり、安全である。また、昇華法などの高温環境を必要とする従来の手法と比べ、製造コストを低減させることもできる。 Further, in the method for producing an aluminum nitride crystal according to the embodiment of the present invention, it is necessary to use an organic metal gas, chlorine gas or hydrogen chloride gas used in the MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) method or the HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method. Therefore, exhaust gas treatment is easy and safe. In addition, the manufacturing cost can be reduced as compared with a conventional method requiring a high temperature environment such as a sublimation method.
＜実施例＞
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<Example>
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated using an Example, this invention is not limited to these Examples.
まず、ｃ面サファイア（Sapphire）基板を、グラファイト炉内において、窒素分圧０．９ａｔｍ、ＣＯ分圧０．１ａｔｍで１時間保持した後、窒素分圧１．０ａｔｍで５時間保持し、テンプレート基板１として窒化サファイア基板を得た。 First, a c-plane sapphire (Sapphire) substrate is held in a graphite furnace for 1 hour at a nitrogen partial pressure of 0.9 atm and a CO partial pressure of 0.1 atm, and then held at a nitrogen partial pressure of 1.0 atm for 5 hours. A sapphire nitride substrate was obtained as 1.
次に、ＧａとＡｌとのモル比率が６０：４０のＧａ−Ａｌ合金を、アルミナ製の坩堝２に入れ、全圧が０．１ＭＰａの窒素雰囲気下で昇温した。Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度が１３００℃に到達した後、窒化サファイア基板の表面を１５００℃にし、その表面が鉛直となるように設置し、Ｇａ−Ａｌ合金融液３に窒素ガスを６０ｓｃｃｍの流量で吹き込んでバブリングさせた。その状態で５時間保持してＡｌＮ結晶を成長させた後、バブリングを停止して、Ｇａ−Ａｌ合金融液３および窒化サファイア基板を徐冷した。 Next, a Ga—Al alloy having a molar ratio of Ga and Al of 60:40 was placed in an alumina crucible 2 and heated in a nitrogen atmosphere having a total pressure of 0.1 MPa. After the temperature of the Ga—Al compound liquid 3 reaches 1300 ° C., the surface of the sapphire nitride substrate is set to 1500 ° C., and the surface is set to be vertical. Bubbling was carried out at a flow rate of. After maintaining the state for 5 hours to grow an AlN crystal, bubbling was stopped, and the Ga—Al compound liquid 3 and the sapphire nitride substrate were gradually cooled.
図２に、ＡｌＮ結晶成長後のテンプレート基板１の断面ＳＥＭ像を示す。図２に示すように、テンプレート基板１の表面に、高さ２．５〜３μｍの六角錐状の良質なＡｌＮ結晶が成長していることが確認された。また、図３に、同じテンプレート基板１の鳥瞰ＳＥＭ像を示す。図３に示すように、六角錐状のＡｌＮ結晶が合体しており、膜状になっていることが確認された。 FIG. 2 shows a cross-sectional SEM image of the template substrate 1 after AlN crystal growth. As shown in FIG. 2, it was confirmed that high-quality hexagonal pyramid AlN crystals having a height of 2.5 to 3 μm were grown on the surface of the template substrate 1. FIG. 3 shows a bird's-eye view SEM image of the same template substrate 1. As shown in FIG. 3, it was confirmed that hexagonal pyramidal AlN crystals were united and formed into a film.
Ｇａ−Ａｌ合金融液３に吹き込んだ窒素ガスの流量を２０ｓｃｃｍとし、それ以外は実施例１と同様にして、ＡｌＮ結晶を成長させた。図４に、ＡｌＮ結晶成長後のテンプレート基板１の断面ＳＥＭ像を示す。図４に示すように、テンプレート基板１の表面に、高さ３μｍの六角錐状の良質なＡｌＮ結晶が成長していることが確認された。また、図５に、同じテンプレート基板１の鳥瞰ＳＥＭ像を示す。図５では、実施例１で見られたＡｌＮ結晶の合体は認められなかった。 An AlN crystal was grown in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of nitrogen gas blown into the Ga—Al compound liquid 3 was 20 sccm. FIG. 4 shows a cross-sectional SEM image of the template substrate 1 after AlN crystal growth. As shown in FIG. 4, it was confirmed that a high-quality hexagonal pyramid AlN crystal having a height of 3 μm was grown on the surface of the template substrate 1. FIG. 5 shows a bird's-eye view SEM image of the same template substrate 1. In FIG. 5, the coalescence of AlN crystals found in Example 1 was not observed.
［比較例１］
Ｇａ−Ａｌ合金融液３に吹き込んだ窒素ガスの流量を０ｓｃｃｍ（窒素ガスの吹き込み無し）、またテンプレート基板１の表面温度を１４００℃とし、それ以外は実施例１と同様にして、ＡｌＮ結晶の成長を試みた。図６に、実験後のテンプレート基板１の鳥瞰ＳＥＭ像を示す。図６に示すように、テンプレート基板１の表面には荒れが生じており、ＡｌＮ結晶の成長は確認できなかった。
[Comparative Example 1]
The flow rate of nitrogen gas blown into the Ga—Al compound liquid 3 is 0 sccm (no nitrogen gas blown), and the surface temperature of the template substrate 1 is 1400 ° C. Tried to grow. FIG. 6 shows a bird's-eye view SEM image of the template substrate 1 after the experiment. As shown in FIG. 6, the surface of the template substrate 1 is rough, and the growth of AlN crystals could not be confirmed.
Ｇａ−Ａｌ合金融液３に吹き込んだ窒素ガスの流量を２０ｓｃｃｍとし、それ以外は比較例１と同様にして、ＡｌＮ結晶を成長させた。図７に、ＡｌＮ結晶成長後のテンプレート基板１の断面ＳＥＭ像を示す。図７に示すように、テンプレート基板１の表面に、長さ数十から百数十μｍ、太さ５μｍ程度のウィスカー状のＡｌＮ結晶が生成していることが確認された。 An AlN crystal was grown in the same manner as in Comparative Example 1 except that the flow rate of nitrogen gas blown into the Ga—Al compound financial liquid 3 was 20 sccm. FIG. 7 shows a cross-sectional SEM image of the template substrate 1 after AlN crystal growth. As shown in FIG. 7, it was confirmed that whisker-like AlN crystals having a length of several tens to several hundreds of μm and a thickness of about 5 μm were formed on the surface of the template substrate 1.
Ｇａ−Ａｌ合金融液３に吹き込んだ窒素ガスの流量を２０ｓｃｃｍ、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度を１５００℃、窒化サファイア基板の表面を１５００℃とし、窒化サファイア基板の表面が水平下向きになるように設置し、それ以外は実施例１と同様にして、ＡｌＮを成長させた。図８に、ＡｌＮ結晶成長後のテンプレート基板１の断面ＳＥＭ像を示す。図８に示すように、テンプレート基板１の表面に、長さ数十μｍ、太さ２μｍ程度のウィスカー状のＡｌＮ結晶が生成していることが確認された。 The flow rate of nitrogen gas blown into the Ga—Al compound liquid 3 is 20 sccm, the temperature of the Ga—Al compound liquid 3 is 1500 ° C., the surface of the sapphire nitride substrate is 1500 ° C., and the surface of the sapphire nitride substrate is horizontally downward. Otherwise, AlN was grown in the same manner as in Example 1. FIG. 8 shows a cross-sectional SEM image of the template substrate 1 after AlN crystal growth. As shown in FIG. 8, it was confirmed that whisker-like AlN crystals having a length of several tens of μm and a thickness of about 2 μm were formed on the surface of the template substrate 1.
実施例１と同じＧａ−Ａｌ合金、アルミナの製の坩堝２および窒化サファイア基板を用い、真空ポンプを用いてガス排出管６から排気を続けることで、全圧が０．０１ＭＰａに保たれた窒素雰囲気下で、坩堝２に入れたＧａ−Ａｌ合金および窒化サファイア基板を昇温した。Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度を１５００℃、窒化サファイア基板の表面を１６００℃、Ｇａ−Ａｌ合金融液３に吹き込んだ窒素ガスの流量を２０ｓｃｃｍとし、窒化サファイア基板の表面が水平下向きとなるように設置して、実施例１と同様の手順でＡｌＮを成長させた。 Using the same Ga—Al alloy, alumina crucible 2 and sapphire nitride substrate as in Example 1, nitrogen was maintained at a total pressure of 0.01 MPa by continuing exhaust from the gas exhaust pipe 6 using a vacuum pump. Under the atmosphere, the temperature of the Ga—Al alloy and the sapphire nitride substrate placed in the crucible 2 was increased. The temperature of the Ga—Al compound liquid 3 is 1500 ° C., the surface of the sapphire nitride substrate is 1600 ° C., the flow rate of nitrogen gas blown into the Ga—Al compound liquid 3 is 20 sccm, and the surface of the sapphire nitride substrate is horizontally downward. The AlN was grown in the same procedure as in Example 1.
図９および図１０に、ＡｌＮ結晶成長後のテンプレート基板１の断面ＳＥＭ像を示す。図９に示すように、テンプレート基板１の表面に、厚さ４．１μｍの膜状のＡｌＮ結晶が生成していることが確認された。また、図１０に示すように、テンプレート基板１の一部に、高さ１０ｎｍの六角錐状のＡｌＮ結晶が生成していることも確認された。 9 and 10 show cross-sectional SEM images of the template substrate 1 after the AlN crystal growth. As shown in FIG. 9, it was confirmed that a film-like AlN crystal having a thickness of 4.1 μm was generated on the surface of the template substrate 1. Further, as shown in FIG. 10, it was also confirmed that a hexagonal pyramid-shaped AlN crystal having a height of 10 nm was generated on a part of the template substrate 1.
これらの実施例から、Ｇａ−Ａｌ合金融液３を原料とし、バブリングにより発生した蒸気を気相中で反応させることにより、低温でのＡｌＮの結晶成長が可能であり、テンプレート基板１の表面にＡｌＮ結晶が得られることが確認された。特に、全圧が０．１ＭＰａの窒素雰囲気下では、バブリングガスの流量を６０ｓｃｃｍ以上とし、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度を１３００℃、テンプレート基板１の温度を１５００℃とし、テンプレート基板１を表面が鉛直となるように設置することにより、六角錐上のＡｌＮが合体し、膜状のＡｌＮ厚膜が得られることが確認された。また、全圧が０．０１ＭＰａの窒素雰囲気下では、バブリングガスの流量を２０ｓｃｃｍ以上とし、Ｇａ−Ａｌ合金融液３の温度を１５００℃、テンプレート基板１の温度を１６００℃とし、テンプレート基板１を表面が水平下向きとなるように設置することにより、厚さ４．１μｍの膜状のＡｌＮ結晶が得られることが確認された。 From these examples, it is possible to grow AlN crystals at a low temperature by reacting vapor generated by bubbling in the gas phase using Ga—Al compound liquid 3 as a raw material, and on the surface of template substrate 1. It was confirmed that an AlN crystal was obtained. In particular, in a nitrogen atmosphere with a total pressure of 0.1 MPa, the flow rate of the bubbling gas is 60 sccm or more, the temperature of the Ga—Al compound liquid 3 is 1300 ° C., the temperature of the template substrate 1 is 1500 ° C., and the template substrate 1 is It was confirmed that the AlN on the hexagonal pyramid coalesces by installing the surface so that the surface is vertical, and a film-like AlN thick film is obtained. In a nitrogen atmosphere with a total pressure of 0.01 MPa, the flow rate of the bubbling gas is set to 20 sccm or more, the temperature of the Ga—Al compound liquid 3 is 1500 ° C., the temperature of the template substrate 1 is 1600 ° C., and the template substrate 1 is It was confirmed that a film-like AlN crystal having a thickness of 4.1 μm can be obtained by setting the surface to be horizontally downward.
また、実施例１、実施例２および実施例５でのＡｌＮ結晶の成長速度は、０．５〜０．８μｍ／ｈｒであった。これに対し、融液中でＡｌＮ結晶を成長させる特許文献３に記載の従来の方法では、ＡｌＮ結晶の成長速度は、０．２〜０．２５μｍ／ｈｒである。このことから、本発明の実施の形態の窒化アルミニウム結晶の製造方法によれば、融液中でＡｌＮ結晶を成長させる従来の方法と比べて、２倍以上の速度でＡｌＮ結晶を成長させることができることが確認された。 Moreover, the growth rate of the AlN crystal in Example 1, Example 2, and Example 5 was 0.5 to 0.8 μm / hr. In contrast, in the conventional method described in Patent Document 3 in which an AlN crystal is grown in the melt, the growth rate of the AlN crystal is 0.2 to 0.25 μm / hr. Therefore, according to the aluminum nitride crystal manufacturing method of the embodiment of the present invention, it is possible to grow the AlN crystal at a speed twice or more as compared with the conventional method of growing the AlN crystal in the melt. It was confirmed that it was possible.
１ テンプレート基板
２ 坩堝
３ Ｇａ−Ａｌ合金融液
４ バブリング用ガス導入管
５ 雰囲気用ガス導入管
６ ガス排出管
７ 基板用ヒーター
８ 融液用ヒーター
９ 基板用熱電対
１０ 融液部用熱電対
１１ 反応室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Template substrate 2 Crucible 3 Ga-Al compound financial liquid 4 Gas introduction pipe for bubbling 5 Gas introduction pipe for atmosphere 6 Gas exhaust pipe 7 Heater for board 8 Heater for melt 9 Thermocouple for board 10 Thermocouple for melt part 11 Reaction chamber
Claims (8)
前記テンプレート基板の表面の温度は、１４００℃〜１６５０℃であることを
特徴とする請求項３記載の窒化アルミニウム結晶の製造方法。 The temperature of the Ga—Al compound financial liquid is 1200 ° C. to 1550 ° C.,
The temperature of the surface of the said template board | substrate is 1400 degreeC-1650 degreeC, The manufacturing method of the aluminum nitride crystal | crystallization of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
The method for producing an aluminum nitride crystal according to any one of claims 1 to 7, wherein a film-like, conical or whisker-like aluminum nitride crystal is grown on the surface of the template substrate.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016041571 | 2016-03-03 | ||
| JP2016041571 | 2016-03-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017160106A true JP2017160106A (en) | 2017-09-14 |
| JP6797398B2 JP6797398B2 (en) | 2020-12-09 |
Family
ID=59853743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016173355A Active JP6797398B2 (en) | 2016-03-03 | 2016-09-06 | Manufacturing method of aluminum nitride crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6797398B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020147464A (en) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | サムコ株式会社 | Manufacturing method of metal nitride film |
-
2016
- 2016-09-06 JP JP2016173355A patent/JP6797398B2/en active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020147464A (en) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | サムコ株式会社 | Manufacturing method of metal nitride film |
| JP7258339B2 (en) | 2019-03-13 | 2023-04-17 | サムコ株式会社 | Metal nitride film manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6797398B2 (en) | 2020-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5129527B2 (en) | Crystal manufacturing method and substrate manufacturing method | |
| EP1977028B1 (en) | Process for growth of low dislocation density gan | |
| JP5328931B2 (en) | Low defect density free-standing gallium nitride substrate manufacturing method and device manufactured thereby | |
| CN100423297C (en) | Method for manufacturing N0.3 family nitride substrate | |
| JP5656697B2 (en) | Method for producing aluminum nitride crystal | |
| JP2007254161A (en) | Method of and device for producing group iii nitride crystal | |
| JP4489446B2 (en) | Method for producing gallium-containing nitride single crystal | |
| JP2005252248A (en) | Method for growing aluminum nitride epitaxial layer and vapor growth apparatus | |
| JP6362378B2 (en) | Method for producing aluminum nitride crystal | |
| JP5865728B2 (en) | Method for producing aluminum nitride crystal | |
| WO2023162936A1 (en) | Method for producing aln single crystals, aln single crystals, and device for producing aln single crystals | |
| JP5005266B2 (en) | AlN crystal fabrication method and AlN thick film | |
| JP6797398B2 (en) | Manufacturing method of aluminum nitride crystal | |
| JP2009126771A (en) | Method and apparatus for growing crystal | |
| JP2008230868A (en) | Method for growing gallium nitride crystal and gallium nitride crystal substrate | |
| JP6596692B2 (en) | Group III element nitride crystal manufacturing method, group III element nitride crystal, semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and group III element nitride crystal manufacturing apparatus | |
| JP2018016499A (en) | Method for manufacturing group iii nitride semiconductor | |
| JP2014172797A (en) | MANUFACTURING METHOD OF GALLIUM NITRIDE (GaN) SELF-STANDING SUBSTRATE AND MANUFACTURING APPARATUS OF THE SAME | |
| JP2010132491A (en) | Method for growing group iii nitride crystal | |
| JP2016155711A (en) | Method for manufacturing aluminium nitride crystal | |
| JP7448925B2 (en) | AlN single crystal manufacturing method, AlN single crystal, and AlN single crystal manufacturing apparatus | |
| JP2015006975A (en) | Method and apparatus for producing aluminum nitride crystal | |
| JP4016553B2 (en) | III-V compound semiconductor growth method | |
| JP2023124333A (en) | Manufacturing method of aluminum nitride single crystal and manufacturing apparatus of aluminum nitride single crystal | |
| JP2010024125A (en) | Method for growing group iii nitride crystal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160907 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190906 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20190909 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200529 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200623 |
|
| 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: 20201110 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201111 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6797398 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |