JP3533938B2 - Method for producing nitride crystal, mixture, liquid phase growth method, nitride crystal, nitride crystal powder, and vapor phase growth method - Google Patents

Method for producing nitride crystal, mixture, liquid phase growth method, nitride crystal, nitride crystal powder, and vapor phase growth method

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JP3533938B2 JP11205298A JP11205298A JP3533938B2 JP 3533938 B2 JP3533938 B2 JP 3533938B2 JP 11205298 A JP11205298 A JP 11205298A JP 11205298 A JP11205298 A JP 11205298A JP 3533938 B2 JP3533938 B2 JP 3533938B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、III 族元素の窒化
物結晶、特にGaN、AlN、InN等の窒化物結晶の
製造方法、混合物、液相成長方法、窒化物結晶、窒化物
結晶粉末、及び気相成長方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a nitride crystal of a group III element, particularly a nitride crystal such as GaN, AlN, InN, etc., a mixture, a liquid phase growth method, a nitride crystal, a nitride crystal powder, And a vapor phase growth method.

【0002】[0002]

【従来の技術】いまだかって、GaN、AlN、InN
等の大型のIII 族窒化物結晶を容易に製造することので
きる方法は存在していない。GaNバルク結晶ができれ
ば、青色レーザダイオードの実現等にとり、そのインパ
クトは計り知れない。また、ワイドキャップ半導体材料
のバルク結晶は、21世紀に入ると本格化するものと思
われる。
2. Description of the Related Art GaN, AlN, InN
There is no method capable of easily producing a large group III nitride crystal such as. If a GaN bulk crystal is created, its impact is immeasurable for realizing a blue laser diode and the like. In addition, bulk crystals of wide-cap semiconductor materials are expected to be in full swing in the 21st century.

【0003】GaNの結晶粉末を製造する方法として
は、Ga2 3 等のGaの酸化物をアンモニアと反応さ
せて製造する方法が実用化されており、これによって製
造された粉末が試薬用に市販される。
As a method of producing a GaN crystal powder, a method of producing an oxide of Ga such as Ga 2 O 3 by reacting with ammonia has been put into practical use, and the powder produced by this is used as a reagent. Commercially available.

【0004】III 族窒化物結晶のバルク結晶を容易に製
造することのできる方法は、未だ開発されていない。わ
ずかに、S.Porowskiらによって次の文献が発表されてい
るが、非常に高い圧力を必要とするため、結晶の製造が
危険かつ因難である割に、得られた結晶のサイズは数mm
程度と小さい。
A method capable of easily producing a bulk crystal of a group III nitride crystal has not been developed yet. Although S. Porowski et al. Published the following document, the size of the obtained crystal was several mm despite the fact that the production of the crystal was dangerous and difficult because it required a very high pressure.
Small and small.

【0005】”Prospects for high-pressure crystal
growth of III-V nitrides”S.porowski,J.Jun,P.Perli
n,I.Grzegory,H.Teisseyre and T.SuskiInst.Phys.Con
f.Ser.No.137 :Chapter 4Paper presented at the 5th
SiC and Related Materials Conf.,Washington,DC,l99
3 GaNに代表されるIII 族窒化物は、融点が非常に高
く、また融点以下の温度で昇華、分解が起こるため、そ
の融液を作ることができず、融液からの結晶成長ができ
ない。また、III 族融液に対する溶解度が非常に低いた
め、溶液からの結晶成長も難しい。これまでに実用化さ
れているIII 族窒化物の結晶成長方法は、HVPE(水
素化物気相成長法)、MOVPE(有機金属気相成長)
法、MBE(分子線エピタキシー)法の3種の気相エピ
タキシャル成長法だけである。また、これにより製造さ
れたGaN系のLEDが市販されるに到っている。MO
VPE法によるGaNの結晶成長の例としては、次のよ
うな文献が発表されている。
"Prospects for high-pressure crystal
growth of III-V nitrides ”S.porowski, J.Jun, P.Perli
n, I.Grzegory, H.Teisseyre and T.SuskiInst.Phys.Con
f.Ser.No.137: Chapter 4Paper presented at the 5th
SiC and Related Materials Conf., Washington, DC, l99
Group III nitrides typified by 3 GaN have a very high melting point, and sublimation and decomposition occur at a temperature below the melting point, so that a melt cannot be produced and crystal growth from the melt is impossible. Further, since the solubility in the group III melt is very low, it is difficult to grow crystals from the solution. The Group III nitride crystal growth methods that have been put to practical use so far are HVPE (hydride vapor phase epitaxy) and MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy).
Method and MBE (Molecular Beam Epitaxy) method. In addition, the GaN-based LED thus manufactured has been put on the market. MO
The following documents have been published as examples of crystal growth of GaN by the VPE method.

【0006】”Novel metalorganic chemical vapor de
position system for GaN growth”S.Nakamura、Y.Hara
da and M.Seno 、Appl.Phys.Lett.58(18)6,l991
[Novel metalorganic chemical vapor de
position system for GaN growth ”S. Nakamura, Y. Hara
da and M. Seno, Appl.Phys.Lett.58 (18) 6, l991

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】GaNに代表されるII
I 族元素の窒化物結晶は、近年青色発光素子用の材料と
して注目を集めている。素子を作成するためには、基板
の上に例えばGaN結晶等をエピタキシャル成長させる
必要がある。このエピタキシャル成長においては、成長
する結晶中の歪みの発生を防止するために、基板となる
結晶の格子定数や熱膨張率が、その上に成長する結晶と
同一であることが埋想的である。しかし、これまで基板
として使用できるような窒化物のバルク結晶は得られて
おらず、やむなく格子定数の異なるサファイア基板等で
代用し、その上にエピタキシャル成長してきた。
[Problems to be Solved by the Invention] II represented by GaN
In recent years, group I nitride crystals have been attracting attention as a material for blue light emitting devices. In order to create a device, it is necessary to epitaxially grow a GaN crystal or the like on the substrate. In this epitaxial growth, it is imperative that the lattice constant and the coefficient of thermal expansion of the substrate crystal be the same as those of the crystal grown thereon in order to prevent the occurrence of strain in the growing crystal. However, a bulk crystal of nitride that can be used as a substrate has not been obtained so far, and a sapphire substrate or the like having a different lattice constant has been used as a substitute, and epitaxial growth has been performed on it.

【0008】エピタキシャル成長法としては、現在MO
VPE法が主流となっているが、原料の、有機金属は、
発火しやすく危険であり、また高価であること。さら
に、大がかりで複雑、高価な成長装置を必要とするこ
と。成長結晶中に不純物として水素が入るのが避けられ
ず、これが原因となってp型結晶の高キャリア化が難し
いなどの問題がある。
The epitaxial growth method is currently MO
Although the VPE method is the mainstream,
It is easy to catch fire, dangerous, and expensive. In addition, it requires large, complex and expensive growth equipment. It is inevitable that hydrogen will enter the grown crystal as an impurity, which causes a problem that it is difficult to increase the carrier of the p-type crystal.

【0009】したがってp型結晶を高キャリア化するた
め、p型誘電層を素子表面に持ってきて、窒化物結晶処
理を施す必要がある。p型誘電層を素子表面に持ってく
る必要性があるため、素子構造の設計の自由度が狭かっ
た。
Therefore, in order to make the p-type crystal have a high carrier, it is necessary to bring the p-type dielectric layer to the surface of the device and perform the nitride crystal treatment. Since it was necessary to bring the p-type dielectric layer to the surface of the device, the degree of freedom in designing the device structure was narrow.

【0010】他のエピタキシャル成長法として、III 族
元素の溶媒にIII 族窒化物結晶を溶質として溶かし、L
PE(液相エピタキシャル)成長させる方法がある。し
かし、従来市販されていたIII 族窒化物結晶は、例えば
GaNであればGa2 3 等のGaの酸化物をアンモニ
アと反応させて製造した微粉末であり、その形状に起因
してGaN結晶の表面がGaと濡れにくく、したがって
Gaに解けにくいという問題があった。
As another epitaxial growth method, a group III nitride crystal is dissolved as a solute in a solvent of the group III element, and L
There is a method of PE (liquid phase epitaxial) growth. However, the group III nitride crystals that have hitherto been commercially available are fine powders produced by reacting Ga oxides such as Ga 2 O 3 with ammonia in the case of GaN. There is a problem in that the surface of is difficult to get wet with Ga and is therefore difficult to dissolve in Ga.

【0011】窒化物結晶の粉体は、蛍光材料としてや、
GaAs、GaP等の液相エピタキシャル成長における
ドーパント材料としても応用が期待される。しかし、従
来市販されていたGaN結晶粉末は、高価な割に純度が
低く、気相成長用の出発原料には不向きであった。ま
た、その形状に起因して半導体融液に解けにくいため、
液相成長用の原料やドーパント原料としても使いにくい
という問題があった。
The powder of the nitride crystal is used as a fluorescent material,
Application is expected as a dopant material in liquid phase epitaxial growth of GaAs, GaP, etc. However, the GaN crystal powder that has hitherto been commercially available has a low purity in spite of its high price, and is not suitable as a starting material for vapor phase growth. Also, due to its shape, it is difficult to dissolve in the semiconductor melt,
There is a problem that it is difficult to use as a raw material for liquid phase growth or a dopant raw material.

【0012】本発明の目的は、前述のような従来技術の
問題点を解消し、GaN等の高純度なIII 族元素の窒化
物結晶を容易かつ安価に得ることのできる新規な窒化物
結晶の製造方法、混合物、気相成長方法、窒化物結晶、
窒化物結晶粉末、および気相成長方法を提案することに
ある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a novel nitride crystal which can easily and inexpensively obtain a high-purity group III element nitride crystal such as GaN. Manufacturing method, mixture, vapor phase growth method, nitride crystal,
It is to propose a nitride crystal powder and a vapor phase growth method.

【0013】また、本発明の他の目的は、これまで得ら
れていなかったGaN等のIII 族元素の窒化物結晶のバ
ルク結晶を、容易に成長させることのできる新規な結晶
成長方法と、簡便かつ安全にIII 族窒化物結晶のエピタ
キシャル成長を行うことのできる新規な結晶成長方法を
提案することにある。
Another object of the present invention is to provide a novel crystal growth method capable of easily growing a bulk crystal of a group III element nitride crystal such as GaN, which has not been obtained so far, and a simple method. Another object of the present invention is to propose a new crystal growth method capable of safely performing group III nitride crystal epitaxial growth.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の要点は、
大きく分けて3つある。
The first essential point of the present invention is as follows.
There are three main types.

【0015】 アンモニア等の窒素を含有するガスを
高温のGa等のIII 族元素の融液に注入することで反応
させる。これにより、III 族元素の融液中にIII 族窒化
物の微結晶が大量に浮いてくる。
A nitrogen-containing gas such as ammonia is injected into a melt of a Group III element such as Ga at a high temperature to cause a reaction. As a result, a large amount of group III nitride fine crystals float in the melt of the group III element.

【0016】 こうして得られたIII 族元素とIII 族
窒化物微結晶の混合物を原料にして、III 族窒化物結晶
の液相エピタキシャル成長を行う。上述の方法で得られ
たIII 族元素窒化物微結晶はIII 族元素融液とのなじみ
が良く、III 族窒化物微結晶をIII 族元素融液に容易に
溶解させせることができる。
Liquid-phase epitaxial growth of Group III nitride crystals is performed using the mixture of Group III elements and Group III nitride microcrystals thus obtained as a raw material. The Group III element nitride microcrystals obtained by the above-described method are well compatible with the Group III element melt, and the Group III nitride microcrystals can be easily dissolved in the Group III element melt.

【0017】 上記の混合物から酸洗浄等でIII 族元
素を除去して得られるIII 族窒化物微結晶を原料にし
て、III 族窒化物結晶の気相成長や融解、焼結結晶を製
造する。この方法で得られた原料は、高純度かつ安価と
いう特徴がある。
A group III nitride crystallite obtained by removing a group III element from the above mixture by acid cleaning or the like is used as a raw material to produce a group III nitride crystal by vapor phase growth, melting, or sintering. The raw material obtained by this method is characterized by high purity and low cost.

【0018】詳述するに、III 族融液にV族元素の蒸気
を注入してIII −V族化合物を合成する手法は、インジ
ェクション(injection)法と呼ばれ、公知の技術であ
る。例えば、III −V族化合物半導体の1つであるIn
Pの多結晶を合成した例として、次のような学会報告も
ある。
More specifically, a method of injecting a vapor of a group V element into a group III melt to synthesize a group III-V compound is called an injection method and is a known technique. For example, In, which is one of III-V group compound semiconductors,
As an example of synthesizing a polycrystal of P, there are the following academic conference reports.

【0019】”P-injection 法によるInP多結晶の大
量合成”、 柴田他、第34回応用物理学関係連合講演会(1987)28
p-Z-1 しかし、injection 法は、III 族融液を合成するIII −
V族化合物の融点以上に加熱し、そこへV族元素の蒸気
を注入して、一旦、III −V族化合物の融液を作り、こ
れを冷却して結晶を作製する、いわゆる融液成長法の一
つであるのに対し、本発明の請求項1にかかる窒化物の
合成法は、合成する窒化物の融点よりもずっと低い温度
でIII 族融液中に窒素を含有するガスを注入し、液相の
III 族元素と気相のV族元素を反応させて、III 族元素
融液中で固相のIII 族窒化物結晶を直接生成する(窒化
物の融液はできない)という点で従来のinjection 法と
は全く異なる新しい合成法である。これは、窒化物のII
I 族元素融液への溶解度が非常に低いという特徴を逆手
に取って、積極的に利用したものである。
"Mass synthesis of InP polycrystals by P-injection method", Shibata et al., 34th Joint Lecture on Applied Physics (1987) 28
pZ-1 However, the injection method is used to synthesize Group III melts.
A so-called melt growth method in which a vapor of a group V element is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of a group V compound, a melt of the group III-V compound is once prepared, and this is cooled to prepare a crystal. On the other hand, in the method for synthesizing a nitride according to claim 1 of the present invention, a gas containing nitrogen is injected into a Group III melt at a temperature much lower than the melting point of the nitride to be synthesized. , Liquid phase
The conventional injection method in that the III-group element reacts with the vapor-phase V-group element to directly form the solid-phase III-nitride crystal in the III-element melt (it cannot melt the nitride). Is a completely new synthetic method. This is the nitride II
This is a positive use of the characteristics of very low solubility in Group I element melts.

【0020】この請求項1記載の窒化物結晶の製造方法
において、III 族金属元素に不純物元素を混ぜておくこ
とにより、不純物をドープしたIII 族の窒化物結晶を製
造することができる(請求項2)。そしてこの請求項1
または2記載の窒化物結晶の製造方法により、III 族の
窒化物粉末とIII 族金属原料の混合物が得られる
In the method for producing a nitride crystal according to the present invention, by mixing an impurity element with a group III metal element, an impurity-doped group III nitride crystal can be produced. 2). And this claim 1
Alternatively, a mixture of a group III nitride powder and a group III metal raw material can be obtained by the method for producing a nitride crystal described in 2 .

【0021】本発明の請求項にかかるIII 族窒化物結
晶とIII 族金属原料の混合物は、III 族窒化物結晶が微
結晶であるにもかかわらず、その表面が完全にIII 族金
属原料で濡れている点に大きな特徴がある。液相成長用
の原料や、ドーパントに結晶微粉末を加える際、その体
積に比して表面積の大きな徴粉末は、III 族融液になじ
みにくく、したがって非常に溶解しにくいという問題が
ある。特に、飽和溶解度の低い窒化物結晶においては、
この溶けにくさが結晶成長にとって致命的な欠点とな
る。従来市販されているようなIII 族窒化物は、ほとん
ど微粉末状態であり、一様に上述の欠点を有していた。
本発明にかかるIII 族窒化物微結晶粉末とIII 族金属原
料の混合物は、窒化物結晶がIII 族融液中で合成される
ため、その表面が完全にIII 族金属原料で覆われてお
り、液相成長原料として用いるとき、非常に溶解しやす
く、従来の原料に較べ、容易に飽和溶解度に達しさせる
ことができる。その結果、エピタキシャル成長の制御
性、再現性が飛躍的に向上し、高純度なIII 族の窒化物
結晶が得られる
The mixture of the group III nitride crystal and the group III metal raw material according to claim 3 of the present invention is a group III metal raw material whose surface is completely formed even though the group III nitride crystal is a fine crystal. The main feature is that it is wet. When a crystal fine powder is added as a raw material for liquid phase growth or as a dopant, a fine powder having a large surface area compared to its volume has a problem that it is difficult to adapt to the Group III melt and is therefore very difficult to dissolve. Especially in the case of nitride crystals with low saturation solubility,
This difficulty in melting becomes a fatal defect for crystal growth. The group III nitrides that have hitherto been commercially available are almost in a fine powder state, and uniformly have the above-mentioned drawbacks.
The mixture of the group III nitride fine crystal powder and the group III metal raw material according to the present invention has the surface completely covered with the group III metal raw material because the nitride crystal is synthesized in the group III melt. When it is used as a liquid phase growth raw material, it is very easily dissolved, and the saturated solubility can be easily reached as compared with conventional raw materials. As a result, the controllability and reproducibility of epitaxial growth are dramatically improved, and a high-purity group III nitride crystal can be obtained .

【0022】また、従来のIII 族窒化物合成法では、原
料にIII 族の酸化物や塩化物を用いるため、合成した窒
化物粉末から未反応物を除去する工程が必ず必要であっ
た。本発明の請求項1〜3にかかる製造方法では、原料
に酸化物や塩化物を用いていないので、未反応物が液相
成長時の不純物にならず、したがって液相成長の原料に
用いる際にIII 族窒化物だけを抽出することなしに、該
混合物を直接液相成長の原料とすることができる。この
抽出工程を省略できることは、工程の大幅短縮につなが
るだけでなく、抽出工程で発生しがちな原料の汚染を無
くすことができ、高純度な液相成長が可能となる。
Further, in the conventional group III nitride synthesis method, since a group III oxide or chloride is used as a raw material, a step of removing unreacted substances from the synthesized nitride powder is always necessary. In the production method according to claims 1 to 3 of the present invention, since no oxide or chloride is used as a raw material, the unreacted substance does not become an impurity during liquid phase growth, and therefore, when used as a raw material for liquid phase growth. The mixture can be directly used as a raw material for liquid phase growth without extracting the group III nitride alone. The fact that the extraction step can be omitted not only leads to a drastic reduction in the step, but also contamination of the raw material that tends to occur in the extraction step can be eliminated, and high-purity liquid phase growth is possible.

【0023】上記請求項に記載の発明は液相成長方法
に関するものであるが、本発明は、気相成長方法にも適
用できる。すなわち請求項1または2に記載の窒化物
結晶の製造方法により得られるIII 族の窒化物微結晶と
III 族金属原料の混合物からIII 族金属原料を除去して
III 族の窒化物結晶粉末を得られるのである。この窒化
物結晶粉末を出発原料に用いてIII 族の窒化物結晶を気
相成長させることができる(請求項)、その気相成長
によりIII 族の窒化物結晶を得ることができる
The invention described in claim 3 relates to a liquid phase growth method, but the present invention can also be applied to a vapor phase growth method. That is , a group III nitride microcrystal obtained by the method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2.
Removing the Group III metal source from the Group III metal source mixture
A group III nitride crystal powder can be obtained. By using this nitride crystal powder as a starting material, a group III nitride crystal can be vapor-grown (claim 4 ), and the group III nitride crystal can be obtained by the vapor phase growth .

【0024】また請求項に記載の発明は、上記のIII
族の窒化物粉末を、溶融、再凝固または焼結するIII 族
の窒化物結晶の製造方法であり、その製造方法により II
I 族の窒化物結晶が得られるのである。
The invention according to claim 5 is the above III.
II nitride powder families, melting, a method for producing a re-solidified or sintering Group III nitride crystal, the method of manufacturing the same
A group I nitride crystal can be obtained.

【0025】なお、請求項1または2記載の窒化物結晶
の製造方法において、上記III 族元素がAl、Ga、I
nのうちいずれかであり、かつ上記窒素原子を含有する
ガスをアンモニアガスとすることもできる(請求項
)。さらに、請求項3〜に記載の発明においても、
III 族元素をAl、Ga、Inのうちいずれかとするこ
とができる。
In the method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2, the group III element is Al, Ga or I.
The gas containing any one of n and containing the nitrogen atom may be ammonia gas.
6 ). Further, in the inventions according to claims 3 to 5 ,
The group III element can be any one of Al, Ga and In.

【0026】本発明の第2の要点は、ガリウム等のIII
族元素の融液中に種結晶または基板結晶を浸漬し、その
表面にアンモニア等の窒素を含有するガスの気泡を断続
的に接触させて、種結晶または基板結晶の表面でIII 族
元素と窒素を含有するガスを反応させることにより、そ
の表面にIII 族元素の窒化物結晶を成長させる方法であ
る。
The second important point of the present invention is that III such as gallium is used.
A seed crystal or substrate crystal is dipped in a melt of a group element, and bubbles of a gas containing nitrogen such as ammonia are intermittently brought into contact with the surface of the seed crystal or the substrate crystal. This is a method of growing a nitride crystal of a group III element on the surface by reacting a gas containing a.

【0027】この窒化物結晶の成長法も、合成する窒化
物の融点よりもずっと低い温度で、III 族融液中に窒素
を含有するガスを注入し、液相のIII 族元素と気相のV
族元素を反応させて、III 族元素融液中で固相のIII 族
窒化物結晶を直接生成すること(窒化物の融液はできな
い)を前提とする。これは、窒化物のIII 族元素融液へ
の溶解度が非常に低いという特徴を逆手に取って、積極
的に利用したものであり、この前提自体が、既に述べた
ように、上記injection 法のような融液成長法とは全く
異なる新しい概念に基づく結晶成長法である。
Also in this method of growing a nitride crystal, a gas containing nitrogen is injected into a group III melt at a temperature much lower than the melting point of the nitride to be synthesized, so that the group III element in the liquid phase and the gas in the gas phase are separated from each other. V
It is premised that the solid-state group III nitride crystal is directly generated in the melt of the group III element by reacting the group element (a melt of the nitride cannot be formed). This is a positive use of the feature that the solubility of the nitride in the Group III element melt is extremely low, and this premise itself is, as already mentioned, the injection method. It is a crystal growth method based on a new concept that is completely different from the melt growth method.

【0028】ガリウム、アルミニウム、インジウム等の
III 族元素とアンモニア、ヒドラジン等の窒素を含有す
るガスは、窒化物の融点(例えばGaNであれば200
0℃以上と言われている)に比べればかなり低い数百〜
1000℃程度の温度で反応し、III 族窒化物を生成す
ることが知られている。例えば、次のような報告があ
る。
Gallium, aluminum, indium, etc.
A gas containing a Group III element and nitrogen such as ammonia or hydrazine is used as a melting point of a nitride (for example, GaN is 200
It is said that it is more than 0 ℃)
It is known to react at a temperature of about 1000 ° C. to form a group III nitride. For example, there are the following reports.

【0029】”Crystal growth of GaN by reaction be
tween Ga and NH 3 ” D.E1well et.al., J.Crystal Growth 66 (l984)45-5
4 しかし、生成したGaNはIII 族融液には溶解せず、微
粉末となってIII 族融液の表面に析出するのみである。
[Crystal growth of GaN by reaction be
tween Ga and NH 3 ”D.E1well et.al., J. Crystal Growth 66 (l984) 45-5
4 However, the generated GaN does not dissolve in the group III melt, but only becomes fine powder and precipitates on the surface of the group III melt.

【0030】請求項又はに記載の窒化物結晶の製造
方法では、ガリウム等のIII 族元素の融液中に種結晶ま
たは基板結晶を浸漬し、その表面にアンモニア等の窒素
を含有するガスの気泡を断続的に接触させる。種結晶ま
たは基板結晶の表面でIII 族元素と窒素を含有するガス
を反応させることにより、種結晶または基板結晶の表面
に結合したIII 族原子を窒化させ、下地に対して窒化物
結晶を成長させていくことができる。この反応を連続的
に行えば、エピタキシャル膜の成長や、バルク結晶の成
長を行うことができる。
In the method for producing a nitride crystal according to claim 7 or 8 , a seed crystal or a substrate crystal is dipped in a melt of a Group III element such as gallium, and a gas containing nitrogen such as ammonia on the surface thereof. The air bubbles in are contacted intermittently. By reacting a gas containing nitrogen with a group III element on the surface of the seed crystal or the substrate crystal, the group III atoms bonded to the surface of the seed crystal or the substrate crystal are nitrided, and a nitride crystal is grown on the underlayer. You can go. By carrying out this reaction continuously, it is possible to grow an epitaxial film and a bulk crystal.

【0031】なお、請求項または記載の窒化物結晶
の製造方法において、上記III 族元素がAl、Ga、I
nのうちいずれかであり、かつ上記窒素原子を含有する
ガスをアンモニアガスとすることもできる(請求項
)。さらに、請求項またはに記載の窒化物結晶の
製造方法において、前記III 族元素融液の温度は、成長
させる窒化物結晶の融点よりも低くする(請求項
)。
In the method for producing a nitride crystal according to claim 7 or 8 , the group III element is Al, Ga or I.
The gas containing any one of n and containing the nitrogen atom may be ammonia gas.
9 ). Further, the production method for nitride crystals according to claim 7 or 8, the temperature of the Group III element melt is lower than the melting point of the grown nitride crystal (claim 1
0 ).

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、実
施例を中心に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below, focusing on examples.

【0033】(実施例1)本発明の一実施例として、図
1に示すような装置を製作した。この装置を用いて、G
aN微結晶の合成を行った例を述べる。
Example 1 As an example of the present invention, a device as shown in FIG. 1 was manufactured. With this device, G
An example in which aN microcrystals are synthesized will be described.

【0034】内径70mm高さ150mmの石英ルツボ1に
Gaを3000g収容し、ヒータ2でGaを950℃ま
で加熱してGa融液3を形成した。続いて、ガス導入配
管4を使ってGa融液3中にアンモニアガスを0.51
/min の流量で5時間吹き込み続けた。融液3に吹き込
まれたガスは、融液と反応してGaN微結晶を生成し、
微結晶は融液表面に浮かび上がった。反応に寄与しなか
ったアンモニアガスは、泡となって融液3内を通過し、
容器上部の空間に出て、排気管5を通じて容器外に排出
される。排出されたアンモニアガスは、湿式の除害装置
を通して大気に放出した。5時間のガス注入を行った
後、注入するガスを窒素に切り替え、Ga融液を室温ま
で冷却した。
3000 g of Ga was housed in a quartz crucible 1 having an inner diameter of 70 mm and a height of 150 mm, and Ga was heated to 950 ° C. by a heater 2 to form a Ga melt 3. Subsequently, 0.51 of ammonia gas was introduced into the Ga melt 3 using the gas introduction pipe 4.
Blowing was continued for 5 hours at a flow rate of / min. The gas blown into the melt 3 reacts with the melt to generate GaN microcrystals,
The crystallites floated on the surface of the melt. The ammonia gas that did not contribute to the reaction becomes bubbles and passes through the melt 3.
It goes out into the space above the container and is discharged to the outside of the container through the exhaust pipe 5. The discharged ammonia gas was discharged to the atmosphere through a wet type abatement device. After gas was injected for 5 hours, the gas to be injected was switched to nitrogen and the Ga melt was cooled to room temperature.

【0035】冷却したGa融液を容器から取り出して観
察したところ、Ga融液の上部にGaNの微結晶が大量
に浮かんでいた。GaN微結晶の表面は、完全にGa融
液と濡れた状態であった。Ga融液は、合成作業の前後
で10.2gの重量増加が認められた。ここから計算す
ると、61gのGaN微結晶が合成できたことになる。
When the cooled Ga melt was taken out of the container and observed, a large amount of GaN microcrystals floated above the Ga melt. The surface of the GaN microcrystal was completely wet with the Ga melt. The Ga melt had a weight increase of 10.2 g before and after the synthesis work. From this calculation, 61 g of GaN microcrystals could be synthesized.

【0036】(実施例2)実施例1のようにしてGaN
微結晶を合成し、Ga融液の上部に浮かぶGa融液とG
aN微結晶の混合物を原料に用いて、スライドボート法
でGaNの液相エピタキシャル成長を行った。成長に用
いた装置の断面模式図を図2に示す。グラファイトボー
ト11に、原料12としてGa融液とGaN徴結晶の混
合物を20g入れた。スライドボート17には、25mm
角のc面サファイア基板16をセットした。石英反応管
14内は、窒素ガス気流雰囲気とし、ヒータ13で熱電
対15出力が1150℃になるまで原料を加熱した。こ
の状態で4時間放置した後、温度を1100℃に下げ、
操作棒18を引いてスライドボート17を移動し、サフ
ァイア基板16を原料12と接触させた。これ以降は、
原料温度を毎分1℃割合で600℃まで下げ、操作棒1
8を押してスライドボート17を元の位置に戻し、基板
16と原料12を切り離した。その後ヒータ電源を切っ
て室温まで冷却した。液相エピタキシャル成長時の温度
プログラムを図3に示す。
Example 2 GaN as in Example 1
Microcrystals are synthesized, and Ga melt and G float on the top of Ga melt.
Liquid phase epitaxial growth of GaN was performed by a slide boat method using a mixture of aN microcrystals as a raw material. A schematic sectional view of the apparatus used for growth is shown in FIG. Into the graphite boat 11, 20 g of a mixture of Ga melt and GaN fine crystals was placed as the raw material 12. 25 mm for slide boat 17
A square c-plane sapphire substrate 16 was set. The inside of the quartz reaction tube 14 was set to a nitrogen gas flow atmosphere, and the raw material was heated by the heater 13 until the output of the thermocouple 15 reached 1150 ° C. After leaving for 4 hours in this state, lower the temperature to 1100 ° C,
The operation rod 18 was pulled and the slide boat 17 was moved to bring the sapphire substrate 16 into contact with the raw material 12. After this,
Lower the raw material temperature to 600 ℃ at a rate of 1 ℃ per minute,
The slide boat 17 was returned to its original position by pressing 8, and the substrate 16 and the raw material 12 were separated. After that, the heater power was turned off and the temperature was cooled to room temperature. A temperature program during liquid phase epitaxial growth is shown in FIG.

【0037】成長の終わった基板を取り出して表面及び
断面を観察した。サファイア基板の表面には透明な膜が
成長していた。断面のSEM観察から求めた膜厚は4.
2μmであった。成長した膜の室温でのフォトルミネッ
センス測定結果を図4に示す。GaNのバンド端発光に
対応する360nmの鋭い発光ピ−クが観察され、成長し
た膜が良質なGaN膜であることを確認した。成長した
膜の電気特性を、ファンデァポー(Van der Pauw)法で
測定したところ、キャリア濃度は1×1017cm-3、移動
度は520cm2 /V・sec と、良好な特性を示した。
The substrate after the growth was taken out and the surface and cross section were observed. A transparent film had grown on the surface of the sapphire substrate. The film thickness obtained from SEM observation of the cross section is 4.
It was 2 μm. The photoluminescence measurement result of the grown film at room temperature is shown in FIG. A sharp emission peak of 360 nm corresponding to the band edge emission of GaN was observed, and it was confirmed that the grown film was a good quality GaN film. When the electrical characteristics of the grown film were measured by the Van der Pauw method, the carrier concentration was 1 × 10 17 cm −3 and the mobility was 520 cm 2 / V · sec, which showed favorable characteristics.

【0038】(実施例3)実施例1と同様の方法で、あ
らかじめ原料Gaに20mgのSiを入れてGaN微結晶
を合成し、得られたGa融液とGaN微結晶の混合物を
原料に用いて、実施例2と同様のスライドボート法でG
aNの液相エピタシャル成長を行った。
Example 3 In the same manner as in Example 1, 20 mg of Si was added to Ga as a raw material in advance to synthesize GaN microcrystals, and the obtained mixture of Ga melt and GaN microcrystals was used as a raw material. Then, by the same slide boat method as in Example 2,
Liquid phase epitaxial growth of aN was performed.

【0039】得られたGaN膜の室温でのフォトルミネ
ッセンス測定結果を、図5に示す。SiドープGaNの
発光に対応する369nmの鋭い発光ピークが観察され、
成長した膜にSiがドープされていることを確認した。
成長した膜のキャリア濃度を、ファンデァポー法で測定
したところ、n型の6×1018cm-3であった。
The photoluminescence measurement result of the obtained GaN film at room temperature is shown in FIG. A sharp emission peak at 369 nm corresponding to the emission of Si-doped GaN was observed,
It was confirmed that the grown film was doped with Si.
When the carrier concentration of the grown film was measured by the Van der Pauw method, it was n type 6 × 10 18 cm −3 .

【0040】(実施例4)実施例1と同様の方法で、あ
らかじめ原料Gaに7mgのMgを入れてGaN微結晶を
合成し、得られたGa融液とGaN微結晶の混合物を原
料に用いて、実施例2と同様のスライドボート法でGa
Nの液相エピタキシャル成長を行った。
Example 4 In the same manner as in Example 1, 7 mg of Mg was added to Ga as a raw material in advance to synthesize GaN microcrystals, and the obtained mixture of Ga melt and GaN microcrystals was used as a raw material. By the same slide boat method as in Example 2.
Liquid phase epitaxial growth of N was performed.

【0041】得られたGaN膜の室温でのフォトルミネ
ッセンス測定結果を、図6に示す。MgドープGaNの
発光に対応する445nmの発光ピークが観察され、成長
した膜にMgがドープされていることを確認した。成長
した膜のキャリア濃度を、ファンデァポー法で測定した
ところ、p型の5×1017cm-3であった。本方法で得ら
れたMgドープGaN膜は、MOVPE成長で得られた
膜が熱処理を加えなければ結晶中のMgが活性化され
ず、p型電気特性を示さないのに対し、アズグロウンの
状態で良好なp型の電気特性を示した。これは、Mgの
活性化を妨げる水素原子の混入がなかったためと考えら
れる。
The photoluminescence measurement result of the obtained GaN film at room temperature is shown in FIG. An emission peak at 445 nm corresponding to the emission of Mg-doped GaN was observed, and it was confirmed that the grown film was doped with Mg. When the carrier concentration of the grown film was measured by the Van der Pauw method, it was p-type 5 × 10 17 cm −3 . In the Mg-doped GaN film obtained by this method, the Mg obtained in the MOVPE growth does not activate the Mg in the crystal and does not exhibit p-type electric characteristics unless heat treatment is applied, whereas in the as-grown state. It showed good p-type electrical characteristics. It is considered that this is because there was no mixing of hydrogen atoms which hinders activation of Mg.

【0042】(実施例5)実施例1と同様の方法で合成
した、アンドープGaN微結晶と金属Gaの混合物を採
取し、これに塩酸と過酸化水素水を加えてGaだけを溶
解した後、濾紙で濾してGaN徴結晶だけを取り出し
た。濾過した粉末は純水で十分に洗浄した後、真空高温
槽内で乾燥した。その結果、灰白色をした粉末が61g
得られた。この粉末を顕微鏡で観察したところ、粒径〜
10μm程度の6角柱を基本とする微結晶からなってい
た。本粉末の室温フォトルミネッセンス測定結果を図7
に示す。GaNのバンド端発光に対応する360nmの鋭
い発光ピークが観察され、得られた徴結晶が良質なGa
Nであることを確認した。得られた粉末中に混入する可
能性のある不純物の濃度を二次イオン質量分析法(SI
MS)で調べたが、石英容器からの混入と思われるSi
が5×1015cm-3程度検出された以外、すべて検出限界
以下であった。
Example 5 A mixture of undoped GaN microcrystals and metallic Ga synthesized by the same method as in Example 1 was sampled, and hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution were added thereto to dissolve only Ga. Only GaN fine crystals were taken out by filtering with filter paper. The filtered powder was thoroughly washed with pure water and then dried in a vacuum high temperature tank. As a result, 61 g of off-white powder
Was obtained. When this powder was observed with a microscope, the particle size
It was composed of fine crystals based on hexagonal prisms of about 10 μm. FIG. 7 shows the room temperature photoluminescence measurement result of this powder.
Shown in. A sharp emission peak at 360 nm corresponding to the band-edge emission of GaN was observed, and the obtained fine crystals were of high quality Ga.
It was confirmed to be N. The concentration of impurities that may be mixed in the obtained powder was measured by secondary ion mass spectrometry (SI
MS), but it seems that Si from the quartz container
Was detected at about 5 × 10 15 cm −3 , but all were below the detection limit.

【0043】(実施例6)実施例5で得られたGaN微
結晶粉末を原料に用いて、図8に示すような装置でGa
Nの気相エピタキシャル成長を行った。直径50mmの石
英ルツボ23に、原料としてGaN微結晶粉末26を2
5g入れ、これをグラファイトサセプタ25で支持して
石英容器21内にセットした。一方、25mm角のc面サ
ファイア基板28をグラファイト製の基板ホルダー22
に固定し、基板表面が原料26と対向するように、基板
を石英ルツボ23内に吊り下げた。この状態で石英容器
21内をアンモニアガス雰囲気に置換し、続けてアンモ
ニアガスを毎分0.5リッター流しながら、ヒータ24
で原料を加熱した。加熱は、ルツボ下に配した熱電対2
7の出力で、1100℃となるように制御した。この
時、基板28の表面温度は約850℃になっていた。結
晶成長は、原料を加熱した状態で24時間保持して昇華
させることにより行った。
(Example 6) Using the GaN microcrystalline powder obtained in Example 5 as a raw material, a Ga apparatus was used to produce Ga.
Vapor phase epitaxial growth of N was performed. Into a quartz crucible 23 having a diameter of 50 mm, 2 pieces of GaN fine crystal powder 26 as a raw material
5 g was put, and this was supported by the graphite susceptor 25 and set in the quartz container 21. On the other hand, a 25 mm square c-plane sapphire substrate 28 is attached to the graphite substrate holder 22.
The substrate was suspended in the quartz crucible 23 so that the surface of the substrate faced the raw material 26. In this state, the inside of the quartz container 21 was replaced with an ammonia gas atmosphere, and then the heater 24 was supplied while flowing 0.5 liters of ammonia gas per minute.
The raw material was heated at. For heating, thermocouple 2 placed under the crucible
The output of 7 was controlled so as to be 1100 ° C. At this time, the surface temperature of the substrate 28 was about 850 ° C. Crystal growth was carried out by holding the raw material for 24 hours while heating the material to sublimate it.

【0044】取り出したサファイア基板の表面には、透
明なGaNの膜が成長していた。GaN膜の表面を顕微
鏡で観察すると、三角〜六角形をしたモルフォロジが観
察された。成長した膜の平均厚さは、約400μmであ
った。成長した膜の電気特性を、ファンデァポー法で測
定したところ、キャリア濃度2×1017cm-3、移動度は
490cm2 /V・sec と、良好な特性を示した。
A transparent GaN film was grown on the surface of the sapphire substrate taken out. When the surface of the GaN film was observed with a microscope, triangular to hexagonal morphology was observed. The average thickness of the grown film was about 400 μm. When the electrical characteristics of the grown film were measured by the Van der Pauw method, the carrier concentration was 2 × 10 17 cm −3 and the mobility was 490 cm 2 / V · sec, which showed favorable characteristics.

【0045】(実施例7)実施例1と同様の方法で、G
aの代わりにInを用い、InNの合成を行った。合成
温度を600℃とした以外は、実施例1と同一条件であ
る。合成の終わったInを180℃まで冷却し、Inが
凝固しないうちに、In融液の上部に浮かんだInN微
結晶と金属Inの混合物を取り出した。
(Embodiment 7) In the same manner as in Embodiment 1, G
In was used instead of a to synthesize InN. The conditions are the same as in Example 1 except that the synthesis temperature was 600 ° C. The synthesized In was cooled to 180 ° C., and a mixture of InN microcrystals and metallic In floating above the In melt was taken out before In solidified.

【0046】この混合物に塩酸と過酸化水素水を加えて
Inだけを溶解した後、濾紙で濾してInN微結晶だけ
を取り出した。濾過した粉末は純水で十分に洗浄した
後、真空高温槽内で乾燥した。その結果、薄い灰白色を
した粉末約200g得られた。この粉末を顕微鏡で観察
したところ、粒径〜8μm程度の、6角柱を基本とする
微結晶からなっていた。得られた粉末のフォトルミスペ
クトルを測定したところ、InNのバンド端発光に相当
する650nmの発光が観察された。
Hydrochloric acid and aqueous hydrogen peroxide were added to this mixture to dissolve only In, and the mixture was filtered with a filter paper to take out only InN microcrystals. The filtered powder was thoroughly washed with pure water and then dried in a vacuum high temperature tank. As a result, about 200 g of a pale grayish white powder was obtained. When this powder was observed with a microscope, it was found to consist of hexagonal prism-based microcrystals with a grain size of approximately 8 μm. When the photolumi spectrum of the obtained powder was measured, emission at 650 nm corresponding to the band edge emission of InN was observed.

【0047】(変形例)上記実施例ではGaNの結晶成
長を中心に、さらにInNの結晶成長についても述べた
が、その他AlNや、AlNまたはInNの混晶である
AlGaN、GaInNなどの結晶成長にも適用でき
る。
(Modification) Although the crystal growth of GaN has been mainly described in the above-mentioned embodiment, the crystal growth of InN has been described. In addition, crystal growth of AlN, AlGaN or GaInN which is a mixed crystal of AlN or InN is also described. Can also be applied.

【0048】窒素を含むガスとしては、アンモニアの他
にヒドラジン、モノメチルヒドラジンなどの利用が考え
られる。
As the gas containing nitrogen, use of hydrazine, monomethylhydrazine, etc. in addition to ammonia can be considered.

【0049】液相成長の実施例は大気圧下での結晶成長
について述べたが、窒素またはアンモニア雰囲気の高圧
下で行えば、さらに結晶成長速度を上げることができ
る。
Although the example of the liquid phase growth has been described with respect to the crystal growth under the atmospheric pressure, the crystal growth rate can be further increased by performing the growth under the high pressure in the nitrogen or ammonia atmosphere.

【0050】液相成長、気相成長の実施例は、サファイ
ア基板上へのエピタキシャル成長について述べたが、他
の基板を用いたエピタキシャル成長や、さらに窒化物の
バルク結晶成長への応用展開も可能である。
In the examples of liquid phase growth and vapor phase growth, the epitaxial growth on the sapphire substrate was described, but the application development to the epitaxial growth using other substrates and the bulk crystal growth of nitride is also possible. .

【0051】合成で得られる窒化物微結晶の収率ならび
に粒径は、III 族融液中に注入されたアンモニア等のガ
スの滞在時間によって制御することが可能である。した
がって、ガスの注入管の先端形状を変えたり、融液中
に、石英細工などでガスの気泡が通る道を設けるなどの
変形例が考えられる。
The yield and grain size of the nitride fine crystals obtained by the synthesis can be controlled by the residence time of the gas such as ammonia injected into the Group III melt. Therefore, modifications such as changing the shape of the tip of the gas injection tube or providing a passage for gas bubbles in the melt by quartz work or the like are conceivable.

【0052】(他の実施形態)本発明により得られた窒
化物微結晶は、半導体材料や蛍光体材料として広く応用
が可能である。特に、本発明の1つにかかる液相成長方
法は、紫外〜黄色の発光素子の製造に応用すると効果的
である。
(Other Embodiments) The nitride microcrystals obtained by the present invention can be widely applied as semiconductor materials and phosphor materials. In particular, the liquid phase growth method according to one of the present invention is effective when applied to the production of ultraviolet to yellow light emitting devices.

【0053】例えば、実施例2で述べた液相成長装置に
原料収納部を2ケ所設けて、一方にMgドープGaN原
料を、他方にSiドープGaN原料を収容すれば、基板
上にp型とn型のGaN膜を連続して成長させることが
できる。こうして得られたエピタキシャル成長基板にL
ED製造プロセスを施せば、容易にpn接合型の青色L
EDを製造することができる。この方法によれば、従来
のMOVPE法よりも簡単かつ安全、安価にLEDを製
造することができる。また、従来のMOVPE法成長G
aNでは、p型結晶を作製するために後から熱処理を加
える必要があり、このため結晶表面が常にp型になるよ
うに素子構造を設計しなければならないという制約があ
った。本発明にかかる液相エピタキシャル成長法を用い
れば、p型の導電性が熱処理を施さなくとも得られるた
め、素子の構造設計の裕度が非常に大きくなる。
For example, if the liquid phase growth apparatus described in the second embodiment is provided with two raw material storage portions, and the Mg-doped GaN raw material is stored in one side and the Si-doped GaN raw material is stored in the other side, the substrate becomes p-type. The n-type GaN film can be continuously grown. L is added to the epitaxial growth substrate thus obtained.
A pn junction type blue L can be easily obtained by applying the ED manufacturing process.
EDs can be manufactured. According to this method, an LED can be manufactured more easily, safely, and cheaper than the conventional MOVPE method. Also, conventional MOVPE growth G
In the case of aN, it is necessary to perform heat treatment afterwards in order to produce a p-type crystal, and therefore there is a constraint that the device structure must be designed so that the crystal surface is always p-type. When the liquid phase epitaxial growth method according to the present invention is used, p-type conductivity can be obtained without heat treatment, so that the structural design margin of the device becomes extremely large.

【0054】なお、窒化物の合成温度や雰囲気圧力、原
料の使用量等は、合成する窒化物の種類や使用する原料
の種類によって異なるため、その最適条件を一義的に決
めることは困難である。
Since the synthesizing temperature of nitride, the atmospheric pressure, the amount of raw material used, etc. differ depending on the type of nitride to be synthesized and the type of raw material used, it is difficult to uniquely determine the optimum conditions. .

【0055】(実施例8)本発明の第8の実施例とし
て、図9に示すような装置を製作した。この装置を用い
て、GaN結晶の成長を行った例を述べる。
(Embodiment 8) As an eighth embodiment of the present invention, an apparatus as shown in FIG. 9 was manufactured. An example in which a GaN crystal is grown using this apparatus will be described.

【0056】内径70mm高さ200mmの石英容器31に
融解したGa33を3000g収容し、溶融Ga33中
には、一辺6mmのSiC単結晶のかけらを種結晶35と
して種結晶支持治具34の先端に取り付け、固定した。
この状態で、溶融Ga33をヒータ32により加熱し、
熱電対37の出力で1000℃になるよう制御した。
3000 g of melted Ga33 was stored in a quartz container 31 having an inner diameter of 70 mm and a height of 200 mm, and a piece of a SiC single crystal having a side of 6 mm as a seed crystal 35 was attached to the tip of a seed crystal supporting jig 34 in the molten Ga33. , Fixed.
In this state, the molten Ga33 is heated by the heater 32,
The output of the thermocouple 37 was controlled to 1000 ° C.

【0057】続いて、アンモニアガスを、内径6mmの石
英製アンモニア導入管36を通じて、石英容器の底から
毎分0.2リットルの割合で76時間導入し続けた。溶
融Ga33中に導入されたアンモニアガスは、融液中を
気泡となって立ち上った。気泡の数は、毎分約350個
であった。融液中を上昇するアンモニアガスの気泡は、
種結晶35の表面にぶつかり、種結晶表面で次々とGa
N結晶を生成していく。未反応のアンモニアガスは、そ
のまま気泡として溶融Ga表面まで達し、容器外へと排
出される。排出したガスは、湿式のスクラーバーで除害
して、大気放出した。アンモニアガスの気泡は、種結晶
の表面以外でもGaと反応してGaNを生成した。この
GaNは、直径数μm程度の微結晶で、溶融Ga表面に
浮き上がってきて、種結晶上の成長には寄与しなかっ
た。
Subsequently, ammonia gas was continuously introduced from the bottom of the quartz container at a rate of 0.2 liters per minute for 76 hours through a quartz ammonia introduction pipe 36 having an inner diameter of 6 mm. The ammonia gas introduced into the molten Ga33 stood up as bubbles in the melt. The number of bubbles was about 350 per minute. Ammonia gas bubbles rising in the melt
It collides with the surface of the seed crystal 35, and Ga is spun on the seed crystal surface one after another.
N crystals are generated. The unreacted ammonia gas reaches the surface of the molten Ga as bubbles as it is and is discharged to the outside of the container. The discharged gas was removed by a wet scrubber and released into the atmosphere. The bubbles of ammonia gas also reacted with Ga to form GaN on the surface other than the surface of the seed crystal. This GaN is a microcrystal with a diameter of about several μm, which floated up on the surface of molten Ga and did not contribute to the growth on the seed crystal.

【0058】成長の終わった結晶を冷却し、溶融Ga中
から取り出して、表面に付着している金属Gaを塩酸で
洗い落とした。その結果、SiCの種結晶上に、直径約
10mm高さ約6mmの六角柱状のGaN結晶が得られた。
得られた結晶は、透明な黄褐色を呈していた。得られた
結晶は、X線回折法によりGaN結晶であることを確認
した。X線回折ピークの半値幅(FWHM)は、約2mi
n であり、得られた結晶は良好な結晶性を有していると
言える。
The grown crystal was cooled, taken out from the molten Ga, and the metallic Ga adhering to the surface was washed off with hydrochloric acid. As a result, a hexagonal columnar GaN crystal having a diameter of about 10 mm and a height of about 6 mm was obtained on the SiC seed crystal.
The obtained crystals had a transparent yellowish brown color. The obtained crystal was confirmed to be a GaN crystal by an X-ray diffraction method. The full width at half maximum (FWHM) of the X-ray diffraction peak is about 2 mi.
Therefore, it can be said that the obtained crystal has good crystallinity.

【0059】図10に、得られた結晶の室温におけるフ
ォトルミネッセンス測定結果を示す。360nmに、アン
ドープGaNのバンド端発光に対応する鋭い発光ピーク
が観察され、フォトルミネッセンス測定によっても良質
なGaN結晶であることが確認できた。
FIG. 10 shows the photoluminescence measurement result of the obtained crystal at room temperature. At 360 nm, a sharp emission peak corresponding to the band-edge emission of undoped GaN was observed, and it was confirmed by photoluminescence measurement that the GaN crystal had good quality.

【0060】(実施例9)本発明の第9の実施例とし
て、図11に示すような装置を製作した。この装置を用
いて、GaN結晶のエピタキシャル成長を行った例を述
べる。
(Embodiment 9) As a ninth embodiment of the present invention, an apparatus as shown in FIG. 11 was manufactured. An example in which a GaN crystal is epitaxially grown using this apparatus will be described.

【0061】内径70mm高さ150mmの石英ルツボ45
をグラファイトサセプタ44に入れ、ステンレス容器4
3の内部に設置した。石英ルツボ45の内部には、融解
したGa48を3000g収容し、溶融Ga48中に
は、一辺25mmのc面サファイア単結晶基板(以下サフ
ァイア基板という)49を基板支持治具47の先端に取
り付けて浸漬した。サファイア基板49は、溶融Ga中
で、数度程度水平から傾けて固定した。また、溶融Ga
48中には、先端をJ字型に曲げた石英製のアンモニア
ガス導入管41を設置した。ガス導入管41の先端は、
サファイア基板49の低い方の端の直下になるよう固定
した。この状態で、溶融Ga48をヒータ42により加
熱し、熱電対46の出力で950℃になるよう制御し
た。続いて、アンモニアガスを、アンモニア導入管41
を通じて、溶融Ga48中に毎分0.1リットルの割合
で1時間導入した。導入されたアンモニアガスは、融液
中を気泡となって立ち上った。気泡の数は、毎分約20
0個であった。融液中を上昇したアンモニアガスの気泡
は、サファイア基板49の下端にぶつかり基板表面に沿
って上昇した後、溶融Ga48表面まで達し、容器外へ
と排出された。排出したガスは、湿式のスクラーバーで
除害して、大気放出した。
Quartz crucible 45 having an inner diameter of 70 mm and a height of 150 mm
Put in the graphite susceptor 44,
Installed inside 3. 3000 g of melted Ga48 is housed inside the quartz crucible 45, and a c-plane sapphire single crystal substrate (hereinafter referred to as sapphire substrate) 49 having a side of 25 mm is attached to the tip of the substrate support jig 47 and immersed in the melted Ga48. did. The sapphire substrate 49 was fixed in molten Ga by inclining from the horizontal by several degrees. In addition, molten Ga
A quartz ammonia gas introduction tube 41 having a J-shaped tip was installed in the tube 48. The tip of the gas introduction pipe 41 is
The sapphire substrate 49 was fixed immediately below the lower end. In this state, the molten Ga 48 was heated by the heater 42, and the output of the thermocouple 46 was controlled to 950 ° C. Then, the ammonia gas is introduced into the ammonia introducing pipe 41.
Was introduced into molten Ga 48 at a rate of 0.1 liter / min for 1 hour. The introduced ammonia gas stood up as bubbles in the melt. The number of bubbles is about 20 per minute
It was 0. The ammonia gas bubbles rising in the melt hit the lower end of the sapphire substrate 49 and ascended along the substrate surface, then reached the surface of the molten Ga 48 and were discharged to the outside of the container. The discharged gas was removed by a wet scrubber and released into the atmosphere.

【0062】成長の終わった結晶を冷却し、溶融Ga4
8中から取り出して、表面に付着している金属Gaを塩
酸で洗い落とした。その結果、サファイア基板49表面
に厚さ約4μmの透明な結晶薄膜が得られた。得られた
結晶は、X線回折法によりGaN結晶であることを確認
した。X線回折ピークの半値幅(FWHM)は、約5mi
n であった。
The grown crystal is cooled and molten Ga4
The metal Ga adhering to the surface was washed out with hydrochloric acid. As a result, a transparent crystal thin film having a thickness of about 4 μm was obtained on the surface of the sapphire substrate 49. The obtained crystal was confirmed to be a GaN crystal by an X-ray diffraction method. The full width at half maximum (FWHM) of the X-ray diffraction peak is about 5 mi.
It was n.

【0063】図12に、得られた結晶の室温におけるフ
ォトルミネッセンス測定果を示す。360nmに、アンド
ープGaNのバンド端発光に対応する鋭い発光ピークが
観察され、良質なGaN結晶であることが確認できた。
FIG. 12 shows the photoluminescence measurement result of the obtained crystal at room temperature. At 360 nm, a sharp emission peak corresponding to the band edge emission of undoped GaN was observed, and it was confirmed that the GaN crystal was a good quality.

【0064】なお、窒化物結晶の成長温度や成長中の雰
囲気圧力、原料の使用量等は、成長する窒化物の種類や
使用する原料の種類によって異なるため、一義的には決
められない。
The growth temperature of the nitride crystal, the atmospheric pressure during the growth, the amount of the raw material used, and the like differ depending on the type of the nitride to be grown and the type of the raw material used, and therefore cannot be uniquely determined.

【0065】窒素を含有するガスとして、アンモニアを
選ぶのは、化学的にある程度活性で、かつ安全性及び経
済性を考慮した結果によるためであるが、原理的にはヒ
ドラジンやモノメチルヒドラジン等のガスも使用が可能
である。ただし、これらのガスはアンモニアに較べて遥
かに爆発の危険が大きい。
Ammonia is selected as the nitrogen-containing gas because it is chemically active to some extent and is a result of considering safety and economy. In principle, a gas such as hydrazine or monomethylhydrazine is used. Can also be used. However, these gases have a much greater risk of explosion than ammonia.

【0066】結晶成長中のIII 族原料温度を、成長する
窒化物の融点以下としたのは、成長した結晶が分解した
り再融解するのを防ぐためである。
The temperature of the group III source material during the crystal growth is set to be equal to or lower than the melting point of the growing nitride in order to prevent the grown crystal from being decomposed or remelted.

【0067】(変形例)実施例ではGaN の結晶成長に
ついて述べたが、InNやAlN、またこれらの混晶で
あるAlGaN、GaInNなどの結晶成長にも適用で
きる。さらに、III 族融液中や窒素を含むガス中に、不
純物元素を混入することにより、不純物をドープした窒
化物結晶も成長が可能である。
(Modification) Although the crystal growth of GaN has been described in the embodiment, the present invention can be applied to the crystal growth of InN, AlN, and mixed crystals of these, such as AlGaN and GaInN. Furthermore, by mixing an impurity element into a Group III melt or a gas containing nitrogen, a nitride crystal doped with impurities can be grown.

【0068】窒素を含むガスとしては、アンモニアの他
にヒドラジン、モノメチルヒドラジンなどの利用が考え
られる。
As the gas containing nitrogen, it is possible to use hydrazine, monomethylhydrazine or the like in addition to ammonia.

【0069】III 族融液中にアンモニア等のガスを導入
する管の先端形状は、融液中におけるガスの気泡の大き
きや数を制御する目的で、いろいろと変形が考えられ
る。たとえば、ガス導入管の先端に気泡の吹き出し口を
複数個設けたり、ガス導入管の先端に網を設けることが
できる。
The tip shape of the tube for introducing a gas such as ammonia into the Group III melt can be modified in various ways for the purpose of controlling the size and number of gas bubbles in the melt. For example, a plurality of air bubble outlets may be provided at the tip of the gas introduction pipe, or a net may be provided at the tip of the gas introduction pipe.

【0070】III 族融液中に種結晶や基板結晶を複数個
設置する変形例も考えられる。
A modification in which a plurality of seed crystals or substrate crystals are placed in the Group III melt is also conceivable.

【0071】上記図1、図2、図8、図9及び図11に
示した実施例では、本発明の要点部分を示す結晶成長容
器だけについて述べたが、成長装置の周辺機器として、
ガス流量を調節するマスフローコントローラやヒータの
温度を自動的にプログラム制御することのできる温調器
を組み合わせたシステムを構築すると、より結晶成長の
制御が容易になる。
In the embodiments shown in FIGS. 1, 2, 8, 9 and 11 described above, only the crystal growth container showing the essential part of the present invention has been described.
By constructing a system that combines a mass flow controller that adjusts the gas flow rate and a temperature controller that can automatically control the temperature of the heater, it becomes easier to control the crystal growth.

【0072】本発明により得られる窒化物結晶は、半導
体材料や蛍光体材料として広く応用が可能である。特
に、窒化物のバルク単結晶基板は、青色レーザーダイオ
ードを製造する際の基板材料として最適である。
The nitride crystal obtained by the present invention can be widely applied as a semiconductor material or a phosphor material. In particular, a nitride bulk single crystal substrate is optimal as a substrate material when manufacturing a blue laser diode.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.

【0074】(1)請求項1〜請求項2に記載の製造方
法によれば、合成する窒化物の融点よりもずっと低い温
度でIII 族融液中に窒素を含有するガスを注入し、液相
のIII 族元素と気相のV族元素を反応させて、III 族元
素融液中で固相のIII 族窒化物結晶を直接生成するた
め、窒化物の融液を作る場合に比べ、簡単な装置で容易
にかつ安価に短時間の内に大量に製造することができ
る。
(1) According to the manufacturing method of claims 1 and 2, the gas containing nitrogen is injected into the Group III melt at a temperature much lower than the melting point of the nitride to be synthesized, and the liquid is added. Phase III group element and vapor phase V group element are reacted to directly generate a solid phase group III nitride crystal in the group III element melt, which is easier than the case of forming a nitride melt. Can be mass-produced easily and inexpensively in a short period of time with various devices.

【0075】(2)本発明の請求項1または2に記載の
窒化物結晶の製造方法により得られるIII 族窒化物微結
晶とIII 族金属原料の混合物は、窒化物微結晶がIII 族
融液中で合成されるため、その表面が完全にIII 族金属
原料で覆われており、この混合物を液相成長原料に使用
すれば、非常に溶解しやすく、従来の原料に比べ、容易
に飽和溶解度の溶液を得ることができるようになる。そ
の結果、エピタキシャル成長の制御性、再現性が飛躍的
に向上する。
(2) According to claim 1 or 2 of the present invention
The mixture of Group III nitride microcrystals and Group III metal raw materials obtained by the method for producing nitride crystals is completely composed of Group III metal raw materials because the surface of the nitride microcrystals is synthesized in the Group III melt. It is covered, and when this mixture is used as a liquid phase growth raw material, it is very easily dissolved, and it becomes possible to easily obtain a solution having a saturated solubility as compared with a conventional raw material. As a result, the controllability and reproducibility of epitaxial growth are dramatically improved.

【0076】(3)本発明の請求項3〜5にかかる成長
方法によると、III 族の高純度窒化物半導体結晶を簡単
な装置で容易にかつ安価に短時間の内に大量に製造する
ことができる。また、従来HVPE法で使用されてきた
塩素などのガスや、MOVPE法で使用されている有機
金属等の危険な原料を使用する必要もなく安全である。
また本発明の成長方法によれば、特に従来難しかった窒
化物結晶の液相成長や気相成長が容易にできるようにな
る。その結果、窒化物結晶に特別な処埋を施さなくとも
高キャリアのp型結晶を有するデバイスの製造が容易に
なり、p型導電層を素子表面に持ってくる必要性がなく
なるため、素子構造の設計の自由度が広がる。
(3) According to the growth methods of claims 3 to 5 of the present invention, it is possible to mass-produce a group III high-purity nitride semiconductor crystal easily and inexpensively in a large amount in a short time with a simple apparatus. You can Further, it is safe because it is not necessary to use a gas such as chlorine which has been conventionally used in the HVPE method and a dangerous raw material such as an organic metal which is used in the MOVPE method.
Further, according to the growth method of the present invention, it becomes possible to easily perform liquid phase growth or vapor phase growth of a nitride crystal, which has been particularly difficult in the past. As a result, a device having a high-carrier p-type crystal can be easily manufactured without special treatment of a nitride crystal, and it is not necessary to bring a p-type conductive layer to the element surface. Greater freedom of design.

【0077】(4)また、本発明の請求項3〜5にかか
る窒化物の成長方法では、原料に従来のような酸化物や
塩化物を用いていないので、未反応物が液相成長時の不
純物にならず、したがって液相成長の原料に用いる際に
III 族窒化物だけを抽出することなしに、該混合物を直
接液相成長の原料とすることができる。この抽出工程を
省略できることは、工程の大幅短縮につながるだけでな
く、抽出工程で発生しがちな原料の汚染を無くすことが
でき、高純度な液相成長が可能となる。
(4) Further, in the method for growing a nitride according to claims 3 to 5 of the present invention, since no conventional oxide or chloride is used as a raw material, an unreacted material is generated during liquid phase growth. Therefore, when used as a raw material for liquid phase growth,
The mixture can be directly used as a raw material for liquid phase growth without extracting the group III nitride alone. The fact that the extraction step can be omitted not only leads to a drastic reduction in the step, but also contamination of the raw material that tends to occur in the extraction step can be eliminated, and high-purity liquid phase growth is possible.

【0078】(5)さらに、本発明の請求項にか
かる製造方法によれば、III 族の窒化物半導体結晶、特
に従来成長させることができなかったバルク単結晶の成
長が可能になる。この結晶を基板に用いれば、青色LE
Dの高効率化や長寿命化に有効なだけでなく、未だ実用
化に至っていない青色LDの実用化を推進する上にも大
きく貢献するものである。また、そのようなIII 族の窒
化物半導体結晶を簡単な装置で容易にかつ安価に成長さ
せることができる。加えて、従来HVPE法で使用され
てきた塩素などのガスや、MOVPE法で使用されてい
る有機金属等の危険な原料を使用する必要もなく、安全
である。
[0078] (5) Further, according to the manufacturing method according to claim 7, 8 of the present invention, a nitride semiconductor crystal of Group III, it is possible to grow bulk single crystal can not be grown in particular conventional . If this crystal is used as a substrate, blue LE
Not only is it effective in increasing the efficiency and extending the life of D, it also contributes greatly to promoting the practical application of the blue LD, which has not yet been commercialized. Further, such a group III nitride semiconductor crystal can be grown easily and inexpensively with a simple device. In addition, it is safe because it is not necessary to use a gas such as chlorine that has been conventionally used in the HVPE method, or a dangerous raw material such as an organic metal used in the MOVPE method.

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

【図1】本発明の第1及び第7の実施例にかかるGaN
結晶合成装置の断面模式図である。
FIG. 1 is a GaN structure according to first and seventh embodiments of the present invention.
It is a cross-sectional schematic diagram of a crystal synthesizer.

【図2】本発明の第2の実施例にかかるGaN結晶の液
相成長装置の断面模式図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a GaN crystal liquid phase growth apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例にかかるGaN結晶の液
相成長時の温度プログラムを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a temperature program during liquid phase growth of a GaN crystal according to a second example of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例にかかる液相エピタキシ
ャル成長アンドープGaN結膜の室温でのフォトルミネ
ッセンス測定結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a photoluminescence measurement result at room temperature of a liquid phase epitaxial growth undoped GaN junction film according to a second example of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例にかかる液相エピタキシ
ャル成長SiドープGaN結晶膜の室温でのフォトルミ
ネッセンス測定結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a photoluminescence measurement result at room temperature of a liquid phase epitaxial growth Si-doped GaN crystal film according to a third example of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例にかかる液相エピタキシ
ャル成長MgドープGaN結晶膜の室温でのフォトルミ
ネッセンス測定結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a photoluminescence measurement result at room temperature of a liquid phase epitaxial growth Mg-doped GaN crystal film according to a fourth example of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施例にかかるアンドープGa
N微結晶粉末の室温でのフォトルミネッセンス測定結果
を示す図である。
FIG. 7 is an undoped Ga according to a fifth embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the photoluminescence measurement result at room temperature of N microcrystal powder.

【図8】本発明の第6の実施例にかかるGaN結晶の気
相成長装置の断面模式図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a GaN crystal vapor phase growth apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第8の実施例にかかるGaN結晶成長
装置の断面模式図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a GaN crystal growth apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第8の実施例で作製したGaN結晶
の室温におけるフォトルミネッセンス測定結果を示した
図である。
FIG. 10 is a diagram showing a photoluminescence measurement result at room temperature of a GaN crystal produced in an eighth example of the present invention.

【図11】本発明の第9の実施例にかかるGaN結晶エ
ピタキシャル成長装置の断面模式図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view of a GaN crystal epitaxial growth apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第9の実施例で作製したGaNエピ
タキシャル成長結晶の室温におけるフォトルミネッセン
ス測定結果を示した図である。
FIG. 12 is a diagram showing a photoluminescence measurement result at room temperature of a GaN epitaxially grown crystal produced in a ninth example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英ルツボ 2 ヒータ 3 Ga融液 4 アンモニアガス注入管 5 排気管 6 熱電対 11 グラファイトボート 12 GaN微粉末とGaの混合物 13 ヒータ 14 石英反応管 15 熱電対 16 サファイア基板 17 グラファイト製スライドボート 18 石英製操作棒 21 石英容器 22 グラファイト製基板ホルダー 23 石英ルツボ 24 ヒータ 25 グラファイト製サセプタ 26 GaN微結晶粉末 27 熱電対 28 サファイア基板 31 石英容器 32 ヒータ 33 溶融Ga 34 種結晶支持治具 35 種結晶 36 アンモニア導入管 37 熱電付 1 Quartz crucible 2 heater 3 Ga melt 4 Ammonia gas injection pipe 5 exhaust pipe 6 thermocouple 11 graphite boat 12 Mixture of GaN fine powder and Ga 13 heater 14 Quartz reaction tube 15 thermocouple 16 sapphire substrate 17 Graphite Slide Boat 18 Quartz control rod 21 Quartz container 22 Graphite substrate holder 23 Quartz crucible 24 heater 25 Graphite Susceptor 26 GaN microcrystalline powder 27 thermocouple 28 Sapphire substrate 31 Quartz container 32 heater 33 Molten Ga 34 Seed crystal support jig 35 seed crystals 36 Ammonia introduction tube 37 with thermoelectric

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−5902(JP,A) 特開 昭51−151299(JP,A) 特開 平1−145309(JP,A) 特開 平4−154607(JP,A) 国際公開95/004845(WO,A1) D. ELWELL et al., CRYSTAL GROWTH OF GaN BY THE REACTIO N BETWEEN GALLIUM AND AMMONIA,Journa l of Crystal Growt h,1984年, Vol.66,pp.45− 54 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 C01B 21/06 C01G 15/00 H01L 21/208 WPI(DIALOG) JSTPlus(JOIS)Continuation of front page (56) Reference JP-A 64-5902 (JP, A) JP-A 51-151299 (JP, A) JP-A 1-145309 (JP, A) JP-A 4-154607 (JP , A) International Publication 95/004845 (WO, A1) D.M. ELWELL et al. , CRYSTAL GROWTH OF GaN BY THE REACTIO N BETWEEN GALLIUM and AMMONIA, Journal of Crystal Growth, 1984, Vol. 66, pp. 45- 54 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00 C01B 21/06 C01G 15/00 H01L 21/208 WPI (DIALOG) JSTPlus (JOIS)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】III 族金属元素を加熱、融解し、得ようと
する窒化物の融点以下の温度で、III 族金属元素の融液
に窒素原子を含有するガスを注入して、III 族金属元素
の融液内でIII 族の窒化物微結晶を、表面が完全にIII
族金属原料で覆われるようにして製造することを特徴と
する窒化物結晶の製造方法。
1. A Group III metal is prepared by heating and melting a Group III metal element and injecting a nitrogen atom-containing gas into a melt of the Group III metal element at a temperature below the melting point of the nitride to be obtained. The group III nitride crystallites are completely crystallized on the surface in the melt of the element.
A method for producing a nitride crystal, which is produced by covering with a group III metal raw material.
【請求項2】請求項1記載の窒化物結晶の製造方法にお
いて、III 族金属元素に不純物元素を混ぜておくことに
より、該不純物元素をドープしたIII 族の窒化物結晶を
製造することを特徴とする窒化物結晶の製造方法。
2. The method for producing a nitride crystal according to claim 1, wherein the group III metal element is mixed with an impurity element to produce a group III nitride crystal doped with the impurity element. A method for producing a nitride crystal.
【請求項3】請求項1または2に記載の窒化物結晶の製
造方法により得られるIII 族の窒化物微結晶とIII 族
金属元素の混合物を出発原料に用いることを特徴とする
III 族の窒化物結晶の液相成長方法。
3. A mixture of a group III nitride microcrystal and a group III metal element, which is obtained by the method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2, is used as a starting material.
Liquid growth method for group III nitride crystals.
【請求項4】請求項1または2記載の窒化物結晶の製造
方法により得られる、III 族の窒化物微結晶とIII 族金
属元素の混合物から、 III 族金属元素を除去して得られ
III 族の窒化物結晶粉末を出発原料に用いることを特
徴とするIII 族の窒化物の気相成長方法。
4. A group III metal element is removed from a mixture of group III nitride microcrystals and a group III metal element obtained by the method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2.
Vapor growing method of a group III nitride, which comprises using the group III nitride crystal powder that the starting material.
【請求項5】請求項1または2記載の窒化物結晶の製造
方法により得られる、III 族の窒化物微結晶とIII 族金
属元素の混合物から、 III 族金属元素を除去して得られ
III 族の窒化物結晶粉末を溶融、再凝固または焼結す
ることを特徴とする III 族の窒化物結晶の製造方法。
5. A group III metal element is removed from a mixture of group III nitride microcrystals and a group III metal element obtained by the method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2.
Melting III nitride crystal powder that, to re-solidified or sintering
A method for producing a Group III nitride crystal, comprising:
【請求項6】請求項1または2記載の窒化物結晶の製造
方法において、上記 III 族元素がAl、Ga、Inのう
ちいずれかであり、かつ上記窒素原子を含有するガスが
アンモニアガスであることを特徴とする窒化物結晶の製
造方法。
6. Oite the process according to claim 1 or 2 nitride crystal, wherein said group III element is Al, Ga, In
And the gas containing the nitrogen atom is
Production of nitride crystals characterized by being ammonia gas
Build method.
【請求項7】加熱、融解した III 族元素中に種結晶を浸
漬し、 III 族元素中で該種結晶表面に窒素原子を含有す
るガスの気泡を断続的に接触させることにより、該種結
晶表面に III 族元素の窒化物結晶を成長させることを特
徴とする窒化物結晶の製造方法。
7. A seed crystal is immersed in a heated and melted Group III element.
Soaked in a group III element containing a nitrogen atom on the surface of the seed crystal
The gas bubbles of the
The growth of group III nitride crystals on the crystal surface
A method for manufacturing a nitride crystal.
【請求項8】加熱、融解した III 族元素中に基板結晶を
浸漬し、 III 族元素中で該基板結晶表面に窒素原子を含
有するガスの気泡を断続的に接触させることにより、該
基板結晶表面に III 族元素の窒化物単結晶をエピタキシ
ャル成長させることを特徴とする窒化物結晶の製造方
法。
8. A substrate crystal is placed in a heated and melted Group III element.
Immerse it in a group III element containing nitrogen atoms on the crystal surface of the substrate.
By intermittently contacting gas bubbles of the gas,
Epitaxy of group III nitride single crystal on substrate crystal surface
Method for producing a nitride crystal characterized in that
Law.
【請求項9】請求項7又は8記載の窒化物結晶の製造方
法において、前記 III 族元素がAl、Ga、Inのうち
のいずれかであり、かつ前記窒素原子を含有するガス物
質がアンモニアガスであることを特徴とする窒化物結晶
の製造方法。
9. A method for producing a nitride crystal according to claim 7 or 8.
In the method, the group III element is one of Al, Ga and In
And a gas containing any of the above nitrogen atoms
A method for producing a nitride crystal, the quality of which is ammonia gas .
【請求項10】請求項7又は8記載の窒化物結晶の製造
方法において、前記 III 族元素融液の温度が、成長させ
る窒化物結晶の融点よりも低いことを特徴とする窒化物
結晶の製造方法。
10. Production of a nitride crystal according to claim 7 or 8.
In the method, the temperature of the Group III element melt is set to grow.
Nitride having a melting point lower than that of the nitride crystal
Crystal manufacturing method.
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