JP4456856B2 - Method for producing Group III metal nitride crystals - Google Patents

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Description

本発明はIII族金属の窒化物結晶を製造するための製法に関するものであり、より詳細には、寒色(紫外〜紫〜青〜緑色)の光源として使用する半導体発光素子を構成するIII族金属窒化物結晶の製法に関するものである。
The present invention relates to method for producing nitride crystals of group III metal, and more particularly, III of the semiconductor light-emitting element used as a light source of cold (ultraviolet to violet to blue to green) The present invention relates to a method for producing a group metal nitride crystal.

紫外〜紫〜青〜緑色の光源として、III族金属の窒化物結晶を用いた半導体発光素子が用いられている。その基本的な構造を図1に示す。   Semiconductor light-emitting elements using Group III metal nitride crystals are used as ultraviolet-violet-blue-green light sources. The basic structure is shown in FIG.

図1は、従来から知られている半導体発光素子の構造を説明するための断面図であり、支持基板101の上に、n型半導体からなるn層102、発光層103、p型半導体からなるp層104が順次積層されている。そしてp層104の上にp型電極105が設けられており、一方n層102上の一部には、発光層103やp層104が設けられていない露出面107が形成されており、この露出面107の上にはn型電極106が設けられている。そして前記p型電極105と前記n型電極106との間に、順方向バイアスを印加(即ち、p型電極に正電圧を印加)することにより、発光層103内で電子とホールが結合して発光する。このときn層102や発光層103、p層104の素材としてIII族金属の窒化物結晶を用いることによって、紫外〜紫〜青〜緑色の光源となる。   FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the structure of a conventionally known semiconductor light emitting device. On a support substrate 101, an n layer 102 made of an n type semiconductor, a light emitting layer 103, and a p type semiconductor are formed. The p layer 104 is sequentially laminated. A p-type electrode 105 is provided on the p layer 104, while an exposed surface 107 on which the light emitting layer 103 and the p layer 104 are not provided is formed on a part of the n layer 102. An n-type electrode 106 is provided on the exposed surface 107. Then, by applying a forward bias between the p-type electrode 105 and the n-type electrode 106 (that is, applying a positive voltage to the p-type electrode), electrons and holes are combined in the light emitting layer 103. Emits light. At this time, by using a group III metal nitride crystal as a material for the n-layer 102, the light-emitting layer 103, and the p-layer 104, an ultraviolet-violet-blue-green light source is obtained.

ところで上記支持基板101の素材としては、従来からサファイアやSiCなどが用いられていた。しかしサファイアやSiCなどの上にIII族金属の窒化物結晶を形成すると、支持基板101とIII族金属の窒化物結晶(n層)との格子不整合による転位の発生が避けられず、107〜108cm-1レベルの結晶欠陥が生じ、界面に応力が生じる。またサファイアやSiCとIII族金属窒化物結晶との熱膨張係数の差は大きいため、半導体発光素子の品質低下を招く。さらに、特にサファイアは硬いため成形加工性が悪く、所望の形状に成形することは困難であった。 By the way, as a material of the support substrate 101, sapphire, SiC, or the like has been conventionally used. However, to form the nitride crystal of the Group III metal on a sapphire or SiC, generation of dislocations due to lattice mismatch can not be avoided between the nitride crystal of the supporting substrate 101 and the group III metal (n layer), 10 7 Crystal defects of ˜10 8 cm −1 level are generated, and stress is generated at the interface. Further, since the difference in thermal expansion coefficient between sapphire or SiC and the group III metal nitride crystal is large, the quality of the semiconductor light emitting device is deteriorated. Furthermore, since sapphire is particularly hard, it has poor molding processability, and it has been difficult to form it into a desired shape.

こうした問題を解決するために、支持基板の素材としてサファイアやSiCなどを用いない半導体発光素子の開発が進められており、支持基板の素材としてIII族金属の窒化物結晶自体を用いることが検討されている。即ち、III族金属の窒化物結晶の上にn層や発光層、p層等(これらを、「III族金属の窒化物結晶層」と称する場合がある)を設けてやれば、III族金属窒化物結晶の上にIII族金属窒化物結晶を積層することになるので、結晶欠陥や熱膨張係数の差は殆ど生じず、しかもIII族金属窒化物結晶はサファイアやSiCより軟らかいため加工し易い。   In order to solve these problems, semiconductor light emitting devices that do not use sapphire or SiC as a support substrate material are being developed, and the use of a group III metal nitride crystal itself as a support substrate material has been studied. ing. That is, if an n-layer, a light-emitting layer, a p-layer, etc. (sometimes referred to as a “group III metal nitride crystal layer”) are provided on a group III metal nitride crystal, the group III metal Since the group III metal nitride crystal is laminated on the nitride crystal, there is almost no difference in crystal defects and thermal expansion coefficient, and the group III metal nitride crystal is softer than sapphire and SiC, so it is easy to process. .

そこでIII族金属窒化物結晶の成長方法として、例えば特許文献1には、III族金属を含む融液とフラックス(例えば、金属NaやNaを含む化合物)と窒素原料とが接する領域から、種結晶を用いてIII族金属の窒化物結晶を成長させる技術が提案されている。しかしこの技術では、GaN結晶を成長させるには反応容器内を750℃、100kg/cm2Gという高温・高圧に保持する必要があった。
特開2001-64098号公報([特許請求の範囲],[0026],[0058]参照)
Therefore, as a method for growing a group III metal nitride crystal, for example, Patent Document 1 discloses that a seed crystal is formed from a region where a melt containing a group III metal, a flux (for example, a compound containing metal Na or Na) and a nitrogen source are in contact. A technique for growing a nitride crystal of a group III metal by using a metal has been proposed. However, with this technique, it was necessary to maintain the inside of the reaction vessel at a high temperature and high pressure of 750 ° C. and 100 kg / cm 2 G in order to grow GaN crystals.
JP 2001-64098 A (see [Claims], [0026], [0058])

そこでIII族金属窒化物結晶を上記特許文献1に提案されているNaフラックス法よりも低圧で製造できる方法について種々検討されており、III族金属から選ばれる少なくとも1種の金属の他に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属を混合した融液を用いることによって、低圧でもIII族金属の窒化物結晶の製造が可能となることが既に提案されている[非特許文献1(「日本結晶成長学会誌」,日本結晶成長学会,2003年7月,Vol.30,No.2,p.38〜45)]。この技術によってIII族金属の窒化物結晶を比較的低圧で製造できる。   Thus, various methods for producing a Group III metal nitride crystal at a lower pressure than the Na flux method proposed in Patent Document 1 have been studied. In addition to at least one metal selected from Group III metals, It has already been proposed that by using a melt obtained by mixing two or more metals selected from the group consisting of metals or alkaline earth metals, it is possible to produce group III metal nitride crystals even at low pressure [ Non-Patent Document 1 (Journal of the Japanese Society for Crystal Growth, Japanese Society for Crystal Growth, July 2003, Vol. 30, No. 2, p. 38-45)]. This technique makes it possible to produce Group III metal nitride crystals at a relatively low pressure.

ところが、III金属の窒化物結晶表面が粗くなると、半導体発光素子を構成したときに特性を劣化させる原因となるため、表面凹凸の少ないIII族金属の窒化物結晶が望まれており、この点において上記非特許文献1に開示の技術にもさらなる改善の余地が残されていた。即ち、前記図1に示した様に、半導体発光素子は基板表面に、n層や発光層、p層が形成されているが、n層からp層までの総厚みは数μm程度(具体的には、3〜5μm程度)である。そのためIII金属の窒化物結晶の表面にこの大きさの凹凸を生じると、デバイス自体を形成できなくなるので、デバイスの特性に大きく影響を与えるからである。   However, when the surface of the III metal nitride crystal becomes rough, it causes deterioration of characteristics when a semiconductor light emitting device is constructed. Therefore, a group III metal nitride crystal with less surface irregularities is desired. The technology disclosed in Non-Patent Document 1 also has room for further improvement. That is, as shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting device has an n layer, a light emitting layer, and a p layer formed on the substrate surface, and the total thickness from the n layer to the p layer is about several μm (specifically Is about 3 to 5 μm). For this reason, if irregularities of this size are generated on the surface of the nitride crystal of the metal III, the device itself cannot be formed, which greatly affects the characteristics of the device.

本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面に凹凸の少ないIII族金属の窒化物結晶を製造できる方法を提供することにある。本発明の他の目的は、こうした製法で得られたIII族金属の窒化物結晶を基材として用いた半導体発光素子を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the method which can manufacture the nitride crystal of a group III metal with few unevenness | corrugations on the surface. Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device using a group III metal nitride crystal obtained by such a manufacturing method as a base material.

上記課題を解決することのできた本発明に係るIII族金属窒化物結晶の製法とは、反応容器内で、III族金属から選ばれる少なくとも1種と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上とを混合した融液に、種結晶を浸漬し、前記融液と窒素を接触させることにより前記種結晶表面にIII族金属の窒化物結晶を製造する方法であって、前記種結晶の表面近傍における前記融液の停滞を回避するように操業する点に要旨を有するものである。融液の停滞を回避することによりIII族金属の窒化物結晶の成長が均一とることから凹凸の少ないIII族金属の窒化物結晶が得られる。   The method for producing a Group III metal nitride crystal according to the present invention that has solved the above-mentioned problems includes, in a reaction vessel, at least one selected from Group III metals and a group consisting of alkali metals or alkaline earth metals. A method for producing a group III metal nitride crystal on the surface of a seed crystal by immersing a seed crystal in a melt obtained by mixing two or more selected, and bringing the melt into contact with nitrogen. It has a gist in that it operates so as to avoid the stagnation of the melt near the surface of the seed crystal. By avoiding the stagnation of the melt, the growth of the group III metal nitride crystal becomes uniform, so that the group III metal nitride crystal with less unevenness can be obtained.

本発明によれば、III族金属の窒化物結晶を均一に成長させることができるので、表面に凹凸の少ないIII族金属の窒化物結晶を確実に製造できる。   According to the present invention, since a group III metal nitride crystal can be grown uniformly, a group III metal nitride crystal with less irregularities on the surface can be reliably produced.

また、本発明の方法で得られたIII族金属窒化物結晶を半導体発光素子の基材として用いることにより、該基材上に形成されるIII族金属の窒化物結晶層の結晶欠陥の発生を抑制できるため、非発光センターを減少させ(即ち、熱に変化するのを減少させ)、高輝度で高寿命の半導体発光素子となり、さらに基材とIII族金属の窒化物結晶層との熱膨張係数の差も低減できるため、熱応力によるクラックの発生がなく、高輝度発光が可能な半導体発光素子となる。   In addition, by using the group III metal nitride crystal obtained by the method of the present invention as a base material of a semiconductor light emitting device, generation of crystal defects in the group III metal nitride crystal layer formed on the base material is prevented. Since it can be suppressed, the non-luminescent center is reduced (ie, the change to heat is reduced), the semiconductor light emitting device has a high brightness and a long life, and the thermal expansion of the base material and the nitride crystal layer of the group III metal Since the difference in coefficients can also be reduced, a semiconductor light emitting device capable of emitting light with high brightness without generating cracks due to thermal stress.

本発明者らは、上記非特許文献1に示した技術に対し、III族金属の窒化物結晶の表面性状を改善する方策について鋭意検討を重ねた。その結果、III族金属の窒化物結晶を製造する際に、種結晶の表面近傍における融液の停滞を回避するように操業してやれば、こうした課題を見事解決できることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明について詳細に説明する。   With respect to the technique shown in Non-Patent Document 1, the present inventors have conducted intensive studies on measures for improving the surface properties of Group III metal nitride crystals. As a result, when manufacturing a nitride crystal of a group III metal, it has been found that such problems can be solved brilliantly if the operation is performed so as to avoid the stagnation of the melt near the surface of the seed crystal, and the present invention has been completed. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明におけるIII族金属の窒化物結晶の製法とは、反応容器内で、III族金属から選ばれる少なくとも1種の金属と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属とを混合した融液に、種結晶を浸漬し、前記融液と窒素を接触させることにより前記種結晶表面にIII族金属の窒化物結晶を製造するものであるが、このとき前記種結晶の表面近傍における前記融液の停滞を回避するように操業することが重要である。   The method for producing a nitride crystal of a group III metal in the present invention includes, in a reaction vessel, at least one metal selected from group III metals and two or more selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals. A seed crystal is immersed in a melt mixed with a metal, and a nitride crystal of a group III metal is produced on the surface of the seed crystal by bringing the melt into contact with nitrogen. It is important to operate so as to avoid the stagnation of the melt in the vicinity of the surface.

本発明の製法で用いる融液とは、III族金属から選ばれる少なくとも1種の金属と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属とを混合したものである。   The melt used in the production method of the present invention is a mixture of at least one metal selected from Group III metals and two or more metals selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals.

III族(13族)金属とは、Al,GaおよびInであり、本発明ではこれらの群から選ばれる少なくとも1種の金属を含む融液を用いる。但し、基材上に形成されるIII族金属の窒化物結晶層の組成は半導体発光素子として要求される発光波長に応じて異なるため、III族金属の窒化物結晶層における結晶欠陥の発生を抑制したり、基材とIII族金属の窒化物結晶層との熱膨張係数の差を低減する観点から、基材(基板)の組成はIII族金属の窒化物結晶層の組成に合わせることが好ましい。即ち、波長が250〜500nm程度の光源となる半導体発光素子を得るには、その基材としてGa金属を必須的に含むものを用いることが好ましく、必要に応じてAlやInなどの元素を混合すればよい。こうした基材を得るには、Ga金属を必須的に含む融液を用いればよく、必要に応じてAlやInなどの元素を混合した融液を用いればよい。アルカリ金属とは、Li,Na,K,Rb,CsおよびFrであり、アルカリ土類金属とは、Ca,St,BaおよびRaである。   Group III (Group 13) metals are Al, Ga and In, and in the present invention, a melt containing at least one metal selected from these groups is used. However, since the composition of the Group III metal nitride crystal layer formed on the substrate differs depending on the emission wavelength required for the semiconductor light emitting device, the generation of crystal defects in the Group III metal nitride crystal layer is suppressed. From the viewpoint of reducing the difference in thermal expansion coefficient between the base material and the group III metal nitride crystal layer, the composition of the base material (substrate) is preferably matched to the composition of the group III metal nitride crystal layer. . That is, in order to obtain a semiconductor light-emitting device that serves as a light source having a wavelength of about 250 to 500 nm, it is preferable to use a material containing Ga metal as a base material, and if necessary, an element such as Al or In is mixed. do it. In order to obtain such a substrate, a melt that essentially contains Ga metal may be used, and a melt in which an element such as Al or In is mixed may be used as necessary. The alkali metal is Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr, and the alkaline earth metal is Ca, St, Ba, and Ra.

そして本発明では、アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属を含む融液を用いる。2種以上を併用することにより融液への窒素の溶解度が大きくなり、III族金属の窒化物結晶が生成し易くなるからである。   In the present invention, a melt containing two or more metals selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals is used. This is because the use of two or more types increases the solubility of nitrogen in the melt and facilitates the formation of group III metal nitride crystals.

ここでアルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属を含む融液とは、(a)アルカリ金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属を含む融液であってもよいし、(b)アルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属を含む融液であってもよいし、(c)アルカリ金属よりなる群から少なくとも1種の金属とアルカリ土類金属よりなる群から少なくとも1種の金属を含む融液であってもよい。これらの中でも特に前記(c)の融液を用いるのが好ましく、アルカリ金属とアルカリ土類金属を併用することにより融液中へ窒素が溶解し易くなり、III族金属の窒化物結晶の成長を促進させることができる。   Here, the melt containing two or more metals selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals is (a) a melt containing two or more metals selected from the group consisting of alkali metals. Or (b) a melt containing two or more metals selected from the group consisting of alkaline earth metals, or (c) at least one metal and alkaline earth selected from the group consisting of alkali metals. It may be a melt containing at least one metal from the group consisting of similar metals. Among these, it is particularly preferable to use the melt of the above (c). By using an alkali metal and an alkaline earth metal in combination, nitrogen is easily dissolved in the melt, and the growth of a nitride crystal of a group III metal is promoted. Can be promoted.

アルカリ金属としては、LiまたはNaまたはKを用いることが好ましく、特にNaを用いることがより好ましい。従って、上記融液としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれ、且つ、LiまたはNaまたはKを必須的に含む2種以上の金属を含むものが好ましい。より好ましくはアルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれ、且つ、少なくともNaを必須的に含む2種以上の金属を含む融液である。一方、アルカリ土類金属としては、Caを用いることが好ましい。よって、上記融液としては、NaとCaを含むものが最も好ましい。   As the alkali metal, Li, Na, or K is preferably used, and Na is particularly preferably used. Therefore, the melt is preferably selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals and containing two or more metals that essentially contain Li, Na, or K. More preferably, it is a melt containing two or more metals selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals and containing at least Na. On the other hand, it is preferable to use Ca as the alkaline earth metal. Therefore, the melt containing Na and Ca is most preferable.

上記融液に占めるIII族金属から選ばれる金属の割合は、少なくとも合計で0.1mol%とすることが好ましく、アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属の割合は、少なくとも合計で0.1mol%とすることが好ましい。例えば、III族金属からGaを選択し、アルカリ金属またはアルカリ土類金属からNaとCaを選択して混合した融液の場合は、Gaを0.1〜99.9mol%、NaとCaを合計で0.1〜99.9mol%とすればよい。このときNaとCaの比率は、mol比で、0.1:99.9〜99.9:0.1程度とする。   The proportion of metals selected from Group III metals in the melt is preferably at least 0.1 mol% in total, and the proportion of two or more metals selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals is: The total amount is preferably at least 0.1 mol%. For example, in the case of a melt obtained by selecting Ga from Group III metal and selecting and mixing Na and Ca from alkali metal or alkaline earth metal, Ga is 0.1 to 99.9 mol%, and Na and Ca are 0.1 to What is necessary is just to set it as 99.9 mol%. At this time, the ratio of Na and Ca is about 0.1: 99.9 to 99.9: 0.1 in terms of mol ratio.

上記融液に浸漬する種結晶とは、III族金属の窒化物が結晶化したものであればよく、予め形成しておいたIII族金属の窒化物結晶自体を種結晶として用いてもよいし、例えば、サファイアやSiC、Si、ZrB2、AlNなどの基材上に、公知の方法で予めIII族金属の窒化物結晶を形成した積層体を種結晶として用いてもよい。 The seed crystal immersed in the melt is not limited as long as the nitride of the group III metal is crystallized, and the group III metal nitride crystal formed in advance may be used as the seed crystal. For example, a laminate in which a group III metal nitride crystal is previously formed on a base material such as sapphire, SiC, Si, ZrB 2 , or AlN by a known method may be used as a seed crystal.

なお、前記積層体を種結晶として用いる場合は、前記基材表面に種(核)となるIII族金属の窒化物結晶が設けられたものであればよく、その厚みは特に限定されない。こうした基材はレーザ等を用いてやれば、III族金属の窒化物結晶から剥離・除去できる。   In addition, when using the said laminated body as a seed crystal, what is necessary is just to provide the nitride crystal of the group III metal used as a seed | species (nucleus) on the said base material surface, The thickness is not specifically limited. Such a substrate can be peeled off and removed from the group III metal nitride crystal by using a laser or the like.

種結晶と該種結晶表面に形成するIII族金属の窒化物結晶とを容易に剥離・除去するには、種結晶の表面にSiN膜やSiO2膜などを予め形成しておき、この膜を部分的にエッチングしたものを種結晶として用い、エッチング面にIII族金属の窒化物結晶を形成することが好ましい。 In order to easily peel and remove the seed crystal and the group III metal nitride crystal formed on the surface of the seed crystal, an SiN film or an SiO 2 film is formed in advance on the surface of the seed crystal, and this film is formed. It is preferable to use a partially etched seed crystal and form a group III metal nitride crystal on the etched surface.

上記のように、種結晶とIII族金属の窒化物結晶との間に、SiN膜やSiO2膜などを形成しておくことにより、III族金属の窒化物結晶が成長した後、SiN膜やSiO2膜などをリン酸などで溶解させれば、III族金属の窒化物結晶を容易に回収できるからである。 As described above, by forming a SiN film or SiO 2 film between the seed crystal and the group III metal nitride crystal, the group III metal nitride crystal grows, This is because the nitride crystal of the group III metal can be easily recovered by dissolving the SiO 2 film with phosphoric acid or the like.

種結晶の表面に、SiN膜やSiO2膜などを形成する方法としては、例えば、CVD法などの方法が採用できる。 As a method for forming a SiN film, a SiO 2 film or the like on the surface of the seed crystal, for example, a method such as a CVD method can be employed.

種結晶として用いるIII族金属の窒化物結晶には、予めドナーまたはアクセプターとなる不純物をドープしておくことが好ましい。即ち、種結晶として用いるIII族金属の窒化物結晶に、不純物としてSiやMgを予めドープしておき、n型やp型としておくことが好ましい。不純物がドープされたIII族金属の窒化物結晶を種結晶として用い、後述する方法によりIII族金属の窒化物結晶を成長させると、新たに形成されるIII族金属の窒化物結晶層へ種結晶中のSiやMg等の不純物が拡散し、n型やp型の窒化物結晶を得ることができるからである。不純物がドープされていないIII族金属の窒化物結晶は抵抗率が高くなり、半導体発光素子の高出力化を達成できない。   It is preferable that the group III metal nitride crystal used as the seed crystal is doped in advance with an impurity serving as a donor or an acceptor. That is, it is preferable that a group III metal nitride crystal used as a seed crystal is doped in advance with Si or Mg as an impurity to be n-type or p-type. When a group III metal nitride crystal doped with impurities is used as a seed crystal and a group III metal nitride crystal is grown by the method described later, the seed crystal is formed into a newly formed group III metal nitride crystal layer. This is because impurities such as Si and Mg diffuse therein, and n-type and p-type nitride crystals can be obtained. Group III metal nitride crystals that are not doped with impurities have high resistivity and cannot achieve high output of the semiconductor light emitting device.

種結晶として用いるIII族金属の窒化物結晶に不純物としてSiやMgを予めドープさせるには、例えば、サファイアなどの基材表面に種結晶とするIII族金属の窒化物結晶を形成する際に用いる気相成長法[例えば、有機金属気相成長法(MOCVD法)など]などにおいて、公知のドーピング法を採用すればよい。   In order to dope a group III metal nitride crystal used as a seed crystal with impurities such as Si or Mg in advance, for example, when forming a group III metal nitride crystal as a seed crystal on a substrate surface such as sapphire A known doping method may be employed in a vapor deposition method [for example, a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or the like].

なお、種結晶の形状は特に限定されず、一般的には、板状のものを用いればよい。   Note that the shape of the seed crystal is not particularly limited, and generally a plate-like shape may be used.

本発明の製法では、前記融液と窒素を接触させることにより前記種結晶表面にIII族金属の窒化物結晶を形成する。即ち、反応容器内の融液と窒素を接触させることにより、融液内へ窒素が溶解し、この窒素は融液中のIII族金属と結合してIII族金属の窒化物結晶を形成する。生成した窒化物結晶の一部は融液内に浮遊するが、融液内には種結晶としてIII族金属の窒化物結晶が浸漬されているので、生成した窒化物結晶の大半は、種結晶表面から順次成長していく。   In the production method of the present invention, a group III metal nitride crystal is formed on the surface of the seed crystal by bringing the melt into contact with nitrogen. That is, by bringing the melt in the reaction vessel into contact with nitrogen, nitrogen is dissolved into the melt, and this nitrogen combines with the group III metal in the melt to form a group III metal nitride crystal. A part of the generated nitride crystal floats in the melt, but since the group III metal nitride crystal is immersed in the melt as a seed crystal, most of the generated nitride crystal is a seed crystal. Grows sequentially from the surface.

そして本発明の製法では、種結晶の表面近傍における融液の停滞を回避するように操業することが重要である。即ち、種結晶は、III族金属とNイオンとを含む融液と接触することにより成長するが、このとき結晶の成長が進むと、種結晶近傍に存在するIII族金属とNイオンは夫々順次消費される。そのため種結晶近傍におけるIII族金属とNイオンとの濃度にバラツキを生じ、III族金属が過多となったり、Nイオンが過多となることがある。この濃度のバラツキによって結晶の成長にバラツキを生じ、結晶の表面性状が悪くなると考えた。   In the production method of the present invention, it is important to operate so as to avoid the stagnation of the melt near the surface of the seed crystal. That is, the seed crystal grows by coming into contact with a melt containing a group III metal and N ions. When the crystal growth proceeds at this time, the group III metal and N ions present in the vicinity of the seed crystal are sequentially Is consumed. Therefore, the concentration of the group III metal and the N ion in the vicinity of the seed crystal varies, and the group III metal may be excessive or the N ion may be excessive. It was considered that the variation in the crystal concentration caused the crystal growth and the surface properties of the crystal were deteriorated.

ここでN濃度とは、N原子に換算したときの濃度であり、窒化物を構成しているNや、フリーのNイオンなどをN原子換算して算出する。   Here, the N concentration is a concentration when converted to N atoms, and is calculated by converting N constituting the nitride, free N ions, and the like into N atoms.

融液中のN濃度の大小は、III族金属の窒化物結晶の成長度合いを用いて評価する。即ち、本発明の製法では、詳細は後述するが、N濃度を高めるための具体的な手段として、窒素ラジカルを融液と接触させたり、種結晶近傍の融液を加熱したり、窒素を融液中へ吹き込む等の方法を採用する。このとき、窒素ラジカルの有無、加熱の有無、吹き込みの有無等の条件のみを変え、その他の温度や圧力、時間等の条件を全て等しくしてやれば、種結晶表面に形成されるIII族金属の窒化物結晶の厚みを測定することにより、窒素ラジカルの有無、加熱の有無、吹き込みの有無等の条件が、結晶成長に与える影響を評価できる。つまり、生成する窒化物結晶の厚みは、融液中に存在するIII金属とNイオンが結合して結晶化したことを示しているので、厚みが厚いほど融液中のNイオン濃度が高いことを示していると本発明者等は考えている。   The magnitude of the N concentration in the melt is evaluated using the degree of growth of the nitride crystal of the group III metal. That is, in the production method of the present invention, details will be described later, but as specific means for increasing the N concentration, nitrogen radicals are brought into contact with the melt, the melt near the seed crystal is heated, or nitrogen is melted. A method such as blowing into the liquid is adopted. At this time, if only the conditions such as presence / absence of nitrogen radicals, presence / absence of heating, presence / absence of blowing are changed and other conditions such as temperature, pressure and time are all made equal, nitriding of the group III metal formed on the surface of the seed crystal By measuring the thickness of the product crystal, it is possible to evaluate the influence of conditions such as presence / absence of nitrogen radicals, presence / absence of heating, presence / absence of blowing on crystal growth. In other words, the thickness of the generated nitride crystal indicates that the III metal and N ions present in the melt are combined and crystallized, so that the thicker the thickness, the higher the N ion concentration in the melt. The present inventors consider that this is shown.

次に、本発明の製法を実施するための具体的な形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Next, specific modes for carrying out the production method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図2は、III族金属窒化物結晶を製造する際に用いる装置の概略説明図であって、種結晶の表面近傍における融液の停滞を回避するために、超音波発生装置が設けられている。即ち、窒素ボンベ1と坩堝5は配管2で接続されており、窒素ボンベ1内の窒素ガスは、配管2を通して坩堝5へ供給されている。坩堝5内には、III族金属から選ばれる少なくとも1種の金属と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上の金属とを混合した融液7が貯留されており、上記窒素ガスがこの融液7と接触すると、融液7内へ溶解してNイオンまたはIII族金属の窒化物となる。また、融液7内には種結晶6が浸漬されており、この種結晶6を核としてIII族金属の窒化物結晶が成長する。そして、上記配管2の途中には超音波発生装置3が設けられており、超音波発生装置3で発生した振動は、配管2aを通じて坩堝5へ伝わり、坩堝5を振動させる。   FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of an apparatus used for producing a group III metal nitride crystal, and an ultrasonic generator is provided to avoid stagnation of the melt near the surface of the seed crystal. . That is, the nitrogen cylinder 1 and the crucible 5 are connected by the pipe 2, and the nitrogen gas in the nitrogen cylinder 1 is supplied to the crucible 5 through the pipe 2. In the crucible 5 is stored a melt 7 in which at least one metal selected from Group III metals and two or more metals selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals are mixed. When the nitrogen gas comes into contact with the melt 7, it dissolves into the melt 7 and becomes a nitride of N ions or Group III metals. Further, a seed crystal 6 is immersed in the melt 7, and a group III metal nitride crystal grows using the seed crystal 6 as a nucleus. An ultrasonic generator 3 is provided in the middle of the pipe 2, and vibration generated by the ultrasonic generator 3 is transmitted to the crucible 5 through the pipe 2 a to vibrate the crucible 5.

上記のように、坩堝5を振動させてやれば、種結晶6の表面にIII族金属の窒化物結晶が成長していく過程でIII族金属やNイオンが消費されても、坩堝5の振動に伴って種結晶6自体も振動し、融液7中に対流が生じる結果、III族金属やNイオン濃度のバラツキを抑えることができる。   As described above, if the crucible 5 is vibrated, even if a group III metal or N ion is consumed in the process of growing a group III metal nitride crystal on the surface of the seed crystal 6, As a result, the seed crystal 6 itself also vibrates and convection occurs in the melt 7. As a result, variations in Group III metal and N ion concentration can be suppressed.

この様に、種結晶6の表面近傍における融液7の停滞を回避することで、表面に凹凸の少ないIII族金属の窒化物結晶を製造できる。   Thus, by avoiding the stagnation of the melt 7 in the vicinity of the surface of the seed crystal 6, a group III metal nitride crystal with less irregularities on the surface can be produced.

なお、坩堝5はマッフル炉4内に配置されており、炉内の温度は600〜850℃程度に加熱されている。また坩堝5内の圧力は、0.1〜15MPa程度とするのがよい。   In addition, the crucible 5 is arrange | positioned in the muffle furnace 4, and the temperature in a furnace is heated by about 600-850 degreeC. The pressure in the crucible 5 is preferably about 0.1 to 15 MPa.

前記図2には、配管2の途中に超音波発生装置を設け、該超音波発生装置において発生した振動を、配管2aを通して坩堝5へ伝えることにより坩堝5を振動させる構成を示したけれども、超音波発生装置3をマッフル炉内に設け、坩堝5を直接振動させる様に構成してもよい(図示しない)。但し、マッフル炉内の温度は上述した様に600〜850℃程度に加熱する必要があるため、耐熱性の超音波発生装置を設ける必要がある。   FIG. 2 shows a configuration in which an ultrasonic generator is provided in the middle of the pipe 2 and the crucible 5 is vibrated by transmitting vibration generated in the ultrasonic generator to the crucible 5 through the pipe 2a. The sound wave generator 3 may be provided in a muffle furnace and the crucible 5 may be directly vibrated (not shown). However, since the temperature in the muffle furnace needs to be heated to about 600 to 850 ° C. as described above, it is necessary to provide a heat-resistant ultrasonic generator.

図3は、III族金属窒化物結晶を製造する際に用いる他の装置の概略説明図であり、前記図2と同じ箇所には同一の符合を付すことにより重複説明を避ける。図3に示す装置では、種結晶の表面近傍における融液の停滞を回避するために、種結晶を回転させながら融液から引き上げる手段を備えている。即ち、坩堝5の上方には、回転台8aを備えた回転引き上げ装置8が設けられており、種結晶6を回転しつつ上方へ引き上げている。また窒素ボンベ1と坩堝5を接続している配管2の先端2b(窒素吹き込み位置)は種結晶6の直下に配置されており、融液7内へ窒素ガスを吹き込んでいる。   FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of another apparatus used when manufacturing a group III metal nitride crystal. The same parts as those in FIG. The apparatus shown in FIG. 3 includes means for pulling up the melt from the melt while rotating the seed crystal in order to avoid the stagnation of the melt near the surface of the seed crystal. That is, above the crucible 5, a rotary pulling device 8 having a turntable 8 a is provided, and the seed crystal 6 is pulled upward while rotating. Further, the tip 2b (nitrogen blowing position) of the pipe 2 connecting the nitrogen cylinder 1 and the crucible 5 is arranged immediately below the seed crystal 6, and nitrogen gas is blown into the melt 7.

上記のように、種結晶6を回転させながら上方へ引き上げてやれば、種結晶6近傍の融液7は種結晶6の回転に追随する様に移動するため、種結晶6近傍における融液の滞留を回避することができる。そのため種結晶6の表面にIII族金属の窒化物結晶が成長していく過程でIII族金属やNイオンが消費されても、種結晶6の表面には順次新たな融液7が供給されるためIII族金属やNイオンの濃度のバラツキを抑えることができる。また、配管2の先端2b(窒素吹き込み位置)を融液7内へ浸漬することにより、融液7と窒素ガスの気泡9との接触面積が大きくなり、融液7中へ効率良く窒素が溶解する。しかもIII族金属やNイオンの濃度は、坩堝5の下方よりも上方の方が高くなるため、III族金属の窒化物結晶の成長速度を大きくすることができ、より短時間でIII族金属の窒化物結晶を製造できる。   As described above, if the seed crystal 6 is pulled upward while rotating, the melt 7 in the vicinity of the seed crystal 6 moves so as to follow the rotation of the seed crystal 6. Residence can be avoided. Therefore, even if a group III metal or N ion is consumed in the process of growing a group III metal nitride crystal on the surface of the seed crystal 6, new melt 7 is sequentially supplied to the surface of the seed crystal 6. Therefore, variation in group III metal and N ion concentrations can be suppressed. Also, by dipping the tip 2b (nitrogen blowing position) of the pipe 2 into the melt 7, the contact area between the melt 7 and the nitrogen gas bubbles 9 is increased, and nitrogen is efficiently dissolved into the melt 7. To do. Moreover, since the concentration of the group III metal or N ion is higher in the upper part than in the lower part of the crucible 5, the growth rate of the nitride crystal of the group III metal can be increased, and the group III metal can be grown in a shorter time. Nitride crystals can be produced.

前記図3では、配管2の先端2bを融液7へ浸漬し、種結晶6の下方から窒素ガスを融液7中へ吹き込む構成を示したが、このとき吹き込んだ窒素ガスの気泡9が種結晶6と直接接触すると、III族金属の窒化物結晶の表面性状が却って悪くなる場合がある。そこで融液7へ窒素ガスを吹き込む場合は、吹き込んだ窒素ガスの気泡9が種結晶6と直接接触しない様に構成することが好ましい。即ち図4に示す様に、窒素の吹き込み位置(即ち、配管2の先端2b)を種結晶6の下方から離して配置し、融液7内へ吹き込んだ窒素が直接種結晶6と接触しない様に構成するのがよい。   FIG. 3 shows a configuration in which the tip 2b of the pipe 2 is immersed in the melt 7 and nitrogen gas is blown into the melt 7 from below the seed crystal 6, but the nitrogen gas bubbles 9 blown at this time are seeds. In direct contact with the crystal 6, the surface properties of the group III metal nitride crystal may be deteriorated. Therefore, when nitrogen gas is blown into the melt 7, it is preferable that the blown nitrogen gas bubbles 9 are not in direct contact with the seed crystal 6. That is, as shown in FIG. 4, the nitrogen blowing position (that is, the tip 2b of the pipe 2) is arranged away from the lower side of the seed crystal 6 so that the nitrogen blown into the melt 7 does not directly contact the seed crystal 6. It is good to configure.

上記のように、窒素の吹き込み位置を種結晶6の下方から離すことにより、窒素ガスはIII族金属の窒化物結晶表面と接触しないため、III族金属の窒化物結晶が成長する際に表面に凹凸は生じず、表面性状が良好に保たれる。しかも融液7へ窒素を吹き込んでいるので、融液7中のN濃度が高くなり、結晶の成長速度も大きくなる。   As described above, by separating the nitrogen blowing position from below the seed crystal 6, the nitrogen gas does not come into contact with the surface of the group III metal nitride crystal, so that the group III metal nitride crystal grows on the surface. Unevenness does not occur, and the surface properties are kept good. In addition, since nitrogen is blown into the melt 7, the N concentration in the melt 7 increases and the crystal growth rate also increases.

図5は、III族金属窒化物結晶を製造する際に用いる他の装置の概略説明図であり、種結晶の表面近傍における融液の停滞を回避するために、回転している種結晶表面に、融液を供給しつつ操業する構成を採用している。即ち、坩堝5の底部にはテーパ状に傾斜が設けられており、このテーパ部の先端には開口部5aが設けられている。この開口部5aは、図示しない制御手段により開閉自由となっている。坩堝5の下方には回転装置11が設けられており、この回転装置11に備えられている回転台11aの上には、種結晶6が配置されている。開口部5aが開口すると、坩堝5内の融液は開口部5aから排出され(図5中、融液7の流れを点線で示す)、坩堝5の下方に配置されている種結晶表面へ供給される。   FIG. 5 is a schematic explanatory view of another apparatus used for producing a group III metal nitride crystal. In order to avoid the stagnation of the melt near the surface of the seed crystal, FIG. The structure which operates while supplying melt is adopted. That is, the bottom of the crucible 5 is provided with a tapered slope, and an opening 5a is provided at the tip of the tapered portion. The opening 5a can be freely opened and closed by a control means (not shown). A rotating device 11 is provided below the crucible 5, and a seed crystal 6 is disposed on a rotating table 11 a provided in the rotating device 11. When the opening 5a is opened, the melt in the crucible 5 is discharged from the opening 5a (the flow of the melt 7 is indicated by a dotted line in FIG. 5) and supplied to the surface of the seed crystal disposed below the crucible 5. Is done.

上記のように、種結晶6の表面に順次融液7を供給することにより、種結晶6と接触する融液7におけるIII族金属やNイオンの濃度はほぼ均一となる。しかも図5に示す構成では種結晶6を回転させているため、融液7と種結晶6とはほぼ均一に接触するので、III族金属の窒化物結晶成長にバラツキを生じず、表面に凹凸の少ないIII族金属の窒化物結晶が得られる。   As described above, by sequentially supplying the melt 7 to the surface of the seed crystal 6, the concentrations of Group III metal and N ions in the melt 7 in contact with the seed crystal 6 become substantially uniform. In addition, since the seed crystal 6 is rotated in the configuration shown in FIG. 5, the melt 7 and the seed crystal 6 are in almost uniform contact with each other, so that there is no variation in the group III metal nitride crystal growth and the surface is uneven. A nitride crystal of a Group III metal with a low content can be obtained.

次に、上記製法で得られたIII族金属窒化物結晶を用いた半導体発光素子について前記図1を用いて説明する。   Next, a semiconductor light emitting device using a group III metal nitride crystal obtained by the above manufacturing method will be described with reference to FIG.

本発明の半導体発光素子は、上記製法で得られたIII族金属窒化物結晶を支持基板101の基材として用い、III族金属の窒化物系化合物半導体をn層102や発光層103、p層104の素材として用いる。即ち、従来では、支持基板101の素材としてサファイアやSiCなどを用い、この上にIII族金属の窒化物系化合物半導体を形成していたが、上述した様に、サファイアやSiCなどの上にIII族金属の窒化物系化合物半導体を形成すると、支持基板とIII族金属の窒化物結晶との格子不整合による結晶欠陥が生じることがあった。   The semiconductor light emitting device of the present invention uses a group III metal nitride crystal obtained by the above production method as a base material of the support substrate 101, and uses a group III metal nitride compound semiconductor as the n layer 102, the light emitting layer 103, and the p layer. Used as 104 material. That is, conventionally, sapphire, SiC, or the like is used as a material for the support substrate 101, and a group III metal nitride compound semiconductor is formed thereon. However, as described above, III is formed on sapphire, SiC, or the like. When a group III metal nitride compound semiconductor is formed, crystal defects may occur due to lattice mismatch between the support substrate and the group III metal nitride crystal.

そこで本発明の半導体発光素子では、支持基板101の素材として本発明に係るIII族金属窒化物結晶を用い、この上にIII族金属の窒化物系化合物半導体からなるn層102や発光層103、p層104を形成してやれば、上記問題は解決される。なお、支持基板の厚みは、通常、30〜500μm程度である。   Therefore, in the semiconductor light emitting device of the present invention, the group III metal nitride crystal according to the present invention is used as the material of the support substrate 101, and the n layer 102 and the light emitting layer 103 made of a group III metal nitride compound semiconductor are formed thereon. If the p layer 104 is formed, the above problem is solved. In addition, the thickness of a support substrate is about 30-500 micrometers normally.

n層102は、n型III族金属窒化物系化合物半導体からなる層であり、n型GaN系化合物半導体からなる層を形成するのが好ましい。具体的には、AlaInbGa1-a-bN(0≦a,0≦b,a+b≦1)で表される化合物から構成される。例えば、aが0.5以下であるAlaGa1-aNや、bが0.5以下であるInbGa1-bNが好ましい。 The n layer 102 is a layer made of an n-type group III metal nitride compound semiconductor, and preferably a layer made of an n-type GaN compound semiconductor. Specifically, it is composed of a compound represented by Al a In b Ga 1-ab N (0 ≦ a, 0 ≦ b, a + b ≦ 1). For example, Al a Ga 1-a N where a is 0.5 or less and In b Ga 1-b N where b is 0.5 or less are preferable.

なお前記図1では、n層102として単層を形成した場合を示したが、該n層として積層を形成してもよい。即ち、支持基板側から、n型コンタクト層、n型クラッド層の順に積層された積層構造としてもよい。n型コンタクト層としては、n層を構成する上記化合物の中でもGaNからなる層が一般的である。また、n型クラッド層としては、n層を構成する上記化合物のうち、Al0.3Ga0.7Nからなる層やAlNからなる層、GaNからなる層などが一般的である。 Although FIG. 1 shows the case where a single layer is formed as the n layer 102, a stacked layer may be formed as the n layer. That is, a stacked structure in which an n-type contact layer and an n-type cladding layer are stacked in this order from the support substrate side may be employed. As the n-type contact layer, a layer made of GaN is common among the above-mentioned compounds constituting the n layer. As the n-type cladding layer, among the above-mentioned compounds constituting the n layer, a layer made of Al 0.3 Ga 0.7 N, a layer made of AlN, a layer made of GaN, etc. are common.

上記n層(n型コンタクト層やn型クラッド層も含む)にSiなどのn型不純物をドープしてやれば、キャリア濃度を高めることができるので望ましい。   If the n layer (including the n-type contact layer and the n-type cladding layer) is doped with an n-type impurity such as Si, the carrier concentration can be increased, which is desirable.

上記n層の厚みとしては、n層が単層構造の場合には、0.5〜10μm程度が一般的である。一方、n層がn型コンタクト層とn型クラッド層の積層構造の場合には、n型コンタクト層は0.2〜10μm程度が一般的であり、n型クラッド層は特に限定されないが、通常は、0.01〜3μm程度である。   When the n layer has a single layer structure, the thickness of the n layer is generally about 0.5 to 10 μm. On the other hand, when the n layer has a laminated structure of an n-type contact layer and an n-type cladding layer, the n-type contact layer is generally about 0.2 to 10 μm, and the n-type cladding layer is not particularly limited. It is about 0.01 to 3 μm.

発光層103は、III族金属窒化物系化合物半導体からなる層であり、GaN系化合物半導体からなる層を形成するのが好ましい。具体的には、AlcIndGa1-c-dN(0≦c,0≦d,c+d≦1)で表される化合物から構成される。この発光層において、例えば、上記化合物のInとAlの組成比を調整したり、該発光層にSiやGe、Sなどのn型不純物やMgやZnなどのp型不純物をドープしてやれば、発生する光の波長を青色から紫外の範囲で調整できる。 The light emitting layer 103 is a layer made of a group III metal nitride compound semiconductor, and it is preferable to form a layer made of a GaN compound semiconductor. Specifically, composed of Al c In d Ga 1-cd N (0 ≦ c, 0 ≦ d, c + d ≦ 1) represented by compounds. In this light emitting layer, for example, if the composition ratio of In and Al in the above compound is adjusted, or if the light emitting layer is doped with an n-type impurity such as Si, Ge or S or a p-type impurity such as Mg or Zn The wavelength of the light to be adjusted can be adjusted in the range from blue to ultraviolet.

なお前記図1では、発光層103として単層を形成した場合を示したが、例えば、発光層103として複数層からなる積層構造とし、各層を構成する化合物の組成を変えた所謂多重量子井戸構造とすることも好ましい。発光層の厚みは全厚みで、0.001〜0.5μm程度とすることが一般的である。   Although FIG. 1 shows the case where a single layer is formed as the light emitting layer 103, for example, a so-called multiple quantum well structure in which the light emitting layer 103 has a laminated structure composed of a plurality of layers and the composition of the compounds constituting each layer is changed. It is also preferable that The total thickness of the light emitting layer is generally about 0.001 to 0.5 μm.

p層104は、III族金属窒化物系化合物半導体からなる層であり、p型GaN系化合物半導体からなる層を形成するのが好ましい。前記図1ではp層104として単層を形成した場合を示したけれども、発光層側から、p型クラッド層、p型コンタクト層の順に積層された積層構造とすることが一般的である。   The p layer 104 is a layer made of a group III metal nitride compound semiconductor, and preferably a layer made of a p-type GaN compound semiconductor. Although FIG. 1 shows a case where a single layer is formed as the p layer 104, it is general to have a laminated structure in which a p-type cladding layer and a p-type contact layer are laminated in this order from the light emitting layer side.

p型クラッド層としては、例えば、AleGa1-eN(0<e≦1)で表される化合物により構成され、さらにp型不純物がドープされている。eの値は0.05以上であることが好ましい。p型コンタクト層としては、例えば、p型不純物がドープされたp型GaNにより構成される。これらp型クラッド層およびp型コンタクト層にドープされるp型不純物は、MgやZnなどが挙げられる。p型クラッド層の厚みは、通常、0.001〜1.5μm程度であり、p型コンタクト層の厚みは0.01〜2μm程度が一般的である。 The p-type cladding layer is made of, for example, a compound represented by Al e Ga 1-e N (0 <e ≦ 1), and is further doped with a p-type impurity. The value of e is preferably 0.05 or more. The p-type contact layer is composed of, for example, p-type GaN doped with p-type impurities. Examples of the p-type impurity doped in the p-type cladding layer and the p-type contact layer include Mg and Zn. The thickness of the p-type cladding layer is generally about 0.001 to 1.5 μm, and the thickness of the p-type contact layer is generally about 0.01 to 2 μm.

p型電極105を構成する素材としては、p層とオーミック接触できるものが要求され、例えば、NiやRh、Pd、Pt、これらの合金などが挙げられる。p型電極の厚みは、通常、0.05〜5μm程度である。   The material constituting the p-type electrode 105 is required to be in ohmic contact with the p-layer, and examples thereof include Ni, Rh, Pd, Pt, and alloys thereof. The thickness of the p-type electrode is usually about 0.05 to 5 μm.

n型電極106を構成する素材としては、n層とオーミック接触できるものが要求され、例えば、AlやTi、V、これらの合金などが挙げられる。n型電極の厚みは、通常、0.05〜5μm程度である。   The material constituting the n-type electrode 106 is required to have an ohmic contact with the n layer, and examples thereof include Al, Ti, V, and alloys thereof. The thickness of the n-type electrode is usually about 0.05 to 5 μm.

n層102、発光層103およびp層104を形成するに当たっては、公知の気相成長法(MOCVD法)などの公知の製膜法を採用することができる。n層への上記n型不純物のドーピング、およびp層への上記p型不純物のドーピングは、これらの層の形成と同時に実施する。   In forming the n layer 102, the light emitting layer 103, and the p layer 104, a known film forming method such as a known vapor phase growth method (MOCVD method) can be employed. The doping of the n-type impurity into the n layer and the doping of the p-type impurity into the p layer are performed simultaneously with the formation of these layers.

半導体発光素子の構造を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of a semiconductor light-emitting device. III族金属窒化物結晶を製造する際に用いる装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the apparatus used when manufacturing a group III metal nitride crystal. III族金属窒化物結晶を製造する際に用いる他の装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the other apparatus used when manufacturing a group III metal nitride crystal. 図3に示した装置の他の構成例を説明するための概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing for demonstrating the other structural example of the apparatus shown in FIG. III族金属窒化物結晶を製造する際に用いる他の装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the other apparatus used when manufacturing a group III metal nitride crystal.

符号の説明Explanation of symbols

1 窒素ボンベ
2 配管
2a 配管
2b 配管の先端
3 超音波発生装置
4 マッフル炉
5 坩堝
5a 開口部
6 種結晶
7 融液
8 回転引き上げ装置
8a 回転台
9 気泡
11 回転装置
11a 回転台
101 支持基板
102 n層
103 発光層
104 p層
105 p型電極
106 n型電極
107 露出面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nitrogen cylinder 2 Piping 2a Piping 2b Piping tip 3 Ultrasonic generator 4 Muffle furnace 5 Crucible 5a Opening 6 Seed crystal 7 Melt 8 Rotating pulling device 8a Rotating table 9 Bubble 11 Rotating device 11a Rotating table 101 Support substrate 102 n Layer 103 light emitting layer 104 p layer 105 p-type electrode 106 n-type electrode 107 exposed surface

Claims (4)

反応容器内で、
III族金属から選ばれる少なくとも1種と、
アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上と
を混合した融液に、種結晶を浸漬し、前記融液と窒素を接触させることにより前記種結晶表面にIII族金属の窒化物結晶を製造する方法であって、
前記種結晶を回転させながら前記融液から引き上げることにより、前記種結晶の表面近傍における前記融液の停滞を回避するように操業することを特徴とするIII族金属窒化物結晶の製法。
In the reaction vessel,
At least one selected from Group III metals;
The seed crystal is immersed in a melt obtained by mixing two or more selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals, and the surface of the seed crystal is nitrided by bringing the melt into contact with nitrogen. A method for producing a physical crystal comprising:
A method for producing a group III metal nitride crystal, wherein the seed crystal is pulled up from the melt while rotating to avoid stagnation of the melt near the surface of the seed crystal.
反応容器内で、
III族金属から選ばれる少なくとも1種と、
アルカリ金属またはアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる2種以上と
を混合した融液に、種結晶を浸漬し、前記融液と窒素を接触させることにより前記種結晶表面にIII族金属の窒化物結晶を製造する方法であって、
回転している種結晶表面に前記融液を供給しつつ操業することにより、前記種結晶の表面近傍における前記融液の停滞を回避するように操業することを特徴とするIII族金属窒化物結晶の製法。
In the reaction vessel,
At least one selected from Group III metals;
The seed crystal is immersed in a melt obtained by mixing two or more selected from the group consisting of alkali metals or alkaline earth metals, and the surface of the seed crystal is nitrided by bringing the melt into contact with nitrogen. A method for producing a physical crystal comprising:
A Group III metal nitride crystal, which is operated so as to avoid stagnation of the melt in the vicinity of the surface of the seed crystal by operating while supplying the melt to the surface of the rotating seed crystal The manufacturing method.
前記種結晶として、ドナーまたはアクセプターとなる不純物をドーピングしたものを用いる請求項1又は2に記載の製法。   The manufacturing method of Claim 1 or 2 which uses what doped the impurity used as a donor or an acceptor as said seed crystal. 前記種結晶として、表面の一部にSiN膜またはSiO膜を設けたものを用いる請求項1〜3のいずれかに記載の製法。
The manufacturing method according to claim 1, wherein a seed crystal provided with a SiN film or a SiO 2 film on a part of its surface is used.
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