JP5032406B2 - Group III nitride crystal growth method - Google Patents
Group III nitride crystal growth method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5032406B2 JP5032406B2 JP2008186976A JP2008186976A JP5032406B2 JP 5032406 B2 JP5032406 B2 JP 5032406B2 JP 2008186976 A JP2008186976 A JP 2008186976A JP 2008186976 A JP2008186976 A JP 2008186976A JP 5032406 B2 JP5032406 B2 JP 5032406B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitrogen
- reaction vessel
- group iii
- containing gas
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 93
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 title description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 176
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 172
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 137
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 124
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 21
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 17
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 239000002585 base Substances 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005136 cathodoluminescence Methods 0.000 description 2
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002060 Fe-Cr-Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910000953 kanthal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
本発明は、液相法、特にフラックス法によるIII族窒化物結晶の成長方法に関する。 The present invention, liquid phase method, relates to growth method of a group III nitride crystal according to particular flux method.
III族窒化物結晶は、各種半導体デバイスの基板などに広く用いられている。近年、各種半導体デバイスを効率的に製造するために、大型で転位密度の低いIII族窒化物結晶が求められている。 Group III nitride crystals are widely used for substrates of various semiconductor devices. In recent years, in order to efficiently manufacture various semiconductor devices, a large group III nitride crystal having a low dislocation density has been demanded.
III族窒化物結晶を成長させる方法としては、HVPE(ハイドライド気相成長)法、MOCVD(有機金属化学気相堆積)法などの気相法、高圧溶液法、フラックス法などの液相法などがある。ここで、液相法は、気相法に比べて、その結晶成長において有毒なガスを使用しないため環境保護の面で優れている。 As a method for growing a group III nitride crystal, there are a gas phase method such as HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method, a liquid phase method such as high pressure solution method and flux method. is there. Here, the liquid phase method is superior to the gas phase method in terms of environmental protection because no toxic gas is used in crystal growth.
かかる液相法においてIII族窒化物結晶を成長させる方法として、国際公開WO2005/103341号パンフレット(特許文献1)は、III族元素と、窒素と、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも一方とを含む結晶原料液を用いて、III族窒化物結晶を成長させる装置および方法を開示する。
国際公開WO2005/103341号パンフレット(特許文献1)に開示されているIII族窒化物結晶の製造装置は、結晶原料液を配置するための反応容器と、反応容器を収容する耐圧容器と、この反応容器に窒素含有ガスを供給するための窒素含有ガス供給装置と、この窒素含有ガス供給装置から反応容器に窒素含有ガスを導入する配管と、反応容器から耐圧容器に窒素含有ガスを排出する配管と、を備え、反応容器に導入された窒素含有ガスのうちIII族窒化物結晶の成長により消費されなかった窒素含有ガスが反応容器から排出される構造を有する装置である。
As a method for growing a group III nitride crystal in such a liquid phase method, International Publication WO2005 / 103341 (Patent Document 1) discloses a group III element, nitrogen, and at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal. Disclosed is an apparatus and a method for growing a group III nitride crystal using a crystal raw material liquid containing the same.
An apparatus for producing a group III nitride crystal disclosed in International Publication WO2005 / 103341 (Patent Document 1) includes a reaction vessel for placing a crystal raw material liquid, a pressure vessel containing the reaction vessel, and this reaction. A nitrogen-containing gas supply device for supplying the nitrogen-containing gas to the vessel, a pipe for introducing the nitrogen-containing gas from the nitrogen-containing gas supply device to the reaction vessel, and a pipe for discharging the nitrogen-containing gas from the reaction vessel to the pressure vessel The nitrogen-containing gas that has not been consumed by the growth of the group III nitride crystal among the nitrogen-containing gas introduced into the reaction vessel is discharged from the reaction vessel.
すなわち、国際公開WO2005/103341号パンフレット(特許文献1)に開示されているIII族窒化物結晶の製造装置においては、室温に配置されている窒素含有ガス供給装置から十分に加熱された反応容器内の結晶原料液に窒素含有ガスが供給されるため、結晶原料液の温度が変動する。また、反応容器内部ではアルカリ金属の一部が気化しており、その蒸気が窒素含有ガスの供給ならびに排出に伴い、反応容器の内部から外部へと漏れ出す。そのため、結晶原料液の液量が変動する。かかる結晶原料液の温度および液量の変動により、高品質のIII族窒化物結晶を安定して成長させることが困難であるという問題点がある。
本発明は、上記III族窒化物結晶の製造装置の問題点を解決して、高品質のIII族窒化物結晶を安定して成長させることができるIII族窒化物結晶の成長方法を提供することを目的とする。 The present invention is to solve the problems of the manufacturing device for the Group III nitride crystal, the growth method of a group III nitride crystal of high quality III-nitride crystal can be grown stably For the purpose.
本発明は、III族金属とアルカリ金属とを含む溶媒を収容する反応容器と、反応容器を収容する耐圧容器と、反応容器および耐圧容器に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給装置と、窒素含有ガス供給装置から耐圧容器に窒素含有ガスを導入する第1配管と、第1配管の途中の第1部分から反応容器に窒素含有ガスを導入する第2配管と、を備える成長装置を用いたIII族窒化物結晶の成長方法であって、反応容器にIII族金属とアルカリ金属とを含む溶媒を収容する工程と、反応容器に窒素含有ガスを供給してIII族窒化物結晶を成長させる工程と、を備え、III族窒化物結晶を成長させる工程において、III族窒化物結晶の成長により消費された量の窒素含有ガスを供給するIII族窒化物結晶の成長方法である。 The present invention relates to a reaction vessel containing a solvent containing a Group III metal and an alkali metal, a pressure vessel containing the reaction vessel, a nitrogen-containing gas supply device for supplying a nitrogen-containing gas to the reaction vessel and the pressure vessel, nitrogen A growth apparatus comprising a first pipe for introducing a nitrogen-containing gas from a contained gas supply device into a pressure-resistant vessel and a second pipe for introducing a nitrogen-containing gas into a reaction vessel from a first part in the middle of the first pipe was used. A method for growing a group III nitride crystal, the step of containing a solvent containing a group III metal and an alkali metal in a reaction vessel, and the step of growing a group III nitride crystal by supplying a nitrogen-containing gas to the reaction vessel And in the step of growing a group III nitride crystal, a method for growing a group III nitride crystal is provided in which an amount of nitrogen-containing gas consumed by the growth of the group III nitride crystal is supplied.
本発明にかかるIII族窒化物結晶の成長方法において、反応容器に窒素含有ガスを供給して反応容器を所定の内圧とした後に、耐圧容器に窒素含有ガスを供給することができる。また、反応容器の内圧を耐圧容器の内圧に比べて高くすることができる。また、窒素含有ガスにより、反応容器の内圧および前記耐圧容器の内圧を制御することができる。 In the group III nitride crystal growth method according to the present invention, the nitrogen-containing gas can be supplied to the pressure-resistant vessel after the nitrogen-containing gas is supplied to the reaction vessel to bring the reaction vessel to a predetermined internal pressure. Moreover, the internal pressure of the reaction vessel can be made higher than the internal pressure of the pressure vessel. Further, the internal pressure of the reaction vessel and the internal pressure of the pressure vessel can be controlled by the nitrogen-containing gas.
また、本発明は、III族金属とアルカリ金属とを含む溶媒を収容する反応容器と、反応容器を収容する耐圧容器と、反応容器および耐圧容器に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給装置と、窒素含有ガス供給装置から耐圧容器に窒素含有ガスを導入する第1配管と、第1配管の途中の第1部分から反応容器に窒素含有ガスを導入する第2配管と、耐圧容器からガスを排出する第3配管と、第3配管の途中の部分に配置された圧力調整器と、第1配管の窒素含有ガス供給装置と第1部分との間の部分に配置されたガス流量調整器と、を備える成長装置を用いたIII族窒化物結晶の成長方法であって、反応容器にIII族金属とアルカリ金属とを含む溶媒を収容する工程と、反応容器に窒素含有ガスを供給してIII族窒化物結晶を成長させる工程と、を備え、III族窒化物結晶を成長させる工程において、III族窒化物結晶の成長により消費された量の窒素含有ガスを供給し、窒素含有ガスにより、圧力調整器と、ガス流量調整器とを用いて、反応容器の内圧および耐圧容器の内圧が制御されているIII族窒化物結晶の成長方法である。 The present onset Ming, III metals and a reaction vessel containing a solvent containing an alkali metal, a pressure vessel for accommodating the reaction vessel, the nitrogen-containing gas supply device for supplying a nitrogen-containing gas to the reaction vessel and pressure vessel A first pipe for introducing nitrogen-containing gas into the pressure vessel from the nitrogen-containing gas supply device, a second pipe for introducing nitrogen-containing gas into the reaction vessel from the first part in the middle of the first pipe, and gas from the pressure vessel The third pipe for discharging the gas, the pressure regulator arranged in the middle part of the third pipe, and the gas flow regulator arranged in the part between the nitrogen-containing gas supply device and the first part of the first pipe A method of growing a group III nitride crystal using a growth apparatus comprising: a step of containing a solvent containing a group III metal and an alkali metal in a reaction vessel; and supplying a nitrogen-containing gas to the reaction vessel Growing group III nitride crystals Comprising a step of, a, in the process of growing the Group III nitride crystal, to supply the amount of nitrogen-containing gas consumed by the growth of the group III nitride crystal, the nitrogen-containing gas, a pressure regulator, gas by using the flow regulator, a growing method of a group III nitride crystal the internal pressure of the inner pressure and resistant vessel anti reaction container unit is controlled.
本発明によれば、高品質のIII族窒化物結晶を安定して成長させることができるIII族窒化物結晶の成長方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a growth method of a group III nitride crystal of high quality III-nitride crystal can be grown stably.
(実施形態1)
図1を参照して、本発明にかかるIII族窒化物結晶の成長装置の一実施形態は、液相法によるIII族窒化物結晶の成長装置であって、III族金属とアルカリ金属とを含む溶媒132を収容する反応容器120と、反応容器120を収容する耐圧容器110と、反応容器120および耐圧容器110に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給装置180と、窒素含有ガス供給装置180から耐圧容器110に窒素含有ガスを導入する第1配管122と、第1配管122の途中の第1部分122sから反応容器120に窒素含有ガスを導入する第2配管124とを、備える。
(Embodiment 1)
Referring to FIG. 1, one embodiment of a group III nitride crystal growth apparatus according to the present invention is a group III nitride crystal growth apparatus by a liquid phase method, and includes a group III metal and an alkali metal. From the
本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置を用いることにより、III族金属とアルカリ金属とを含む溶媒の温度および液量の変動を抑制して、高品質のIII族窒化物結晶を安定して成長させることができる。 By using the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment, it is possible to suppress variations in the temperature and liquid volume of a solvent containing a group III metal and an alkali metal, and to stabilize a high quality group III nitride crystal. Can grow.
図1を参照して、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置は、III族金属とアルカリ金属を含む溶媒132を収容する反応容器120を備える。反応容器120内に溶媒132を直接配置しても、反応容器120内に坩堝130を配置してその坩堝130内に溶媒132を配置してもよい。この反応容器120は、反応容器本体120aと反応容器蓋120bとで形成されており、反応容器本体120aから反応容器蓋120bを開閉することにより、反応容器120に溶媒132、坩堝130などを出し入れすることができる。
Referring to FIG. 1, the group III nitride crystal growth apparatus of this embodiment includes a
反応容器本体120aおよび反応容器蓋120bの材料は、耐熱性および機械的強度が高いものであれば特に制限はなく、ステンレス、耐熱鋼などが好ましく挙げられる。また、坩堝130の材料は、溶媒132および窒素含有ガスと反応せず、耐熱性および機械的強度が高いものであれば特に制限はなく、酸化アルミニウム(Al2O3)、単結晶サファイア、窒化ホウ素(BN)、熱分解窒化ホウ素(PBN)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)などが好ましく挙げられる。
The materials for the reaction vessel
また、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置において、反応容器120の周囲には反応容器120の内部を加熱するための加熱器112が配設されている。かかる加熱器112としては、特に制限はなく、Ni−Cr合金(ニクロム合金)、Fe−Cr−Al合金(カンタル合金)、SiCなどの電気を流すと熱を発する発熱体などが挙げられる。また、加熱器112の周囲には断熱材114が配設されている。かかる断熱材114の材料は、特に制限はなく、セラミックウール(たとえば、イソライト工業社製イソウール)などが挙げられる。
In the group III nitride crystal growth apparatus of this embodiment, a
また、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置は、反応容器120、加熱器112および断熱材114を収容する耐圧容器110を備える。この耐圧容器110は、耐圧容器本体110aと耐圧容器蓋110bとで形成されており、耐圧容器本体110aから耐圧容器蓋110bを開閉することにより、耐圧容器110に反応容器120などを出し入れすることができる。耐圧容器本体110aおよび耐圧容器蓋110bの材料は、熱性および機械的強度が高いものであれば特に制限はなく、ステンレス、耐熱鋼などが好ましく挙げられる。
Further, the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment includes a
また、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置は、反応容器120および耐圧容器110に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給装置180を備える。窒素含有ガス供給装置180は、窒素含有ガスを供給できるものであれば特に制限はなく、ガスボンベ、コンプレッサなどが好ましく挙げられる。
Further, the group III nitride crystal growth apparatus of this embodiment includes a nitrogen-containing
また、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置は、窒素含有ガス供給装置180から耐圧容器110に窒素含有ガスを導入する第1配管122を備える。かかる第1配管122により、耐圧容器110への窒素含有ガスの導入が可能となる。ここで、第1配管122のガス出口122e付近にはバルブ122vが配置されている。かかるバルブ122vの開閉により耐圧容器110への窒素含有ガスの導入が調節される。
Further, the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment includes a
また、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置は、第1配管122の途中の第1部分122sから反応容器120に窒素含有ガスを導入する第2配管124を備える。かかる第2配管124により、反応容器120への窒素含有ガスの導入が可能となる。
Further, the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment includes a
ここで、第2配管124は、その一端が反応容器120(さらに具体的には反応容器蓋120b)に接続して固定されており、その他端が接続部124cによって第1配管122の第1部分122sに接続されている。また、第2配管124の反応容器120と接続部124cとの間にはバルブ124vが配置されている。これにより、反応容器120に固定されている第2配管124と第1配管122との分離および接続が可能となり、耐圧容器110外で反応容器120内にIII族金属およびアルカリ金属を含む溶媒132を配置した後、反応容器120を耐圧容器110内に配置することができる。
Here, one end of the
本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置においては、反応容器120には、窒素含有ガスを導入するための第2配管124が接続されているが、反応容器120からガスを排出する配管はない。このため、溶媒132から気化したアルカリ金属の蒸気が反応容器120から外部に漏れることがなく、溶媒132の液量の変動が抑制される。また、反応容器120内の窒素含有ガスの圧力を制御することにより、III族窒化物結晶の成長により消費された量の窒素含有ガスを第2配管124から導入することが可能となる。このため、溶媒132の温度の変動が抑制される。このように、溶媒132の温度および液量の変動が抑制されるため、高品質のIII族窒化物結晶を安定して成長させることができる。
In the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment, the
また、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置においては、第1配管122は、第1部分122sとガス出口122eとの間の部分122bに所定の圧力Pcにおいて窒素含有ガスを第1部分122sからガス出口122eまでの一方向のみに窒素含有ガスを流す差圧弁122wを有することが好ましい。かかる差圧弁122wにより、まず反応容器120に窒素含有ガスが導入される。次いで、反応容器120の内圧と耐圧容器110の内圧の差圧ΔPが所定の圧力Pcに達すると、差圧弁122wが開いて、耐圧容器110に窒素含有ガスが導入される。こうして、反応容器120および耐圧容器110への窒素含有ガスの供給および結晶成長の際に、反応容器120の内圧は耐圧容器110の内圧に比べて高く維持される。また、かかる差圧弁122wは、窒素含有ガスを第1配管122の第1部分122sからガス出口122eまでの一方向のみに流し、その反対方向には流さないため、耐圧容器110から反応容器120に窒素含有ガスが流入することはない。このため、反応容器120への不純物の流入が抑制され、品質の高いIII族窒化物結晶を成長させることができる。
Further, in the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment, the
また、図3を参照して、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置においては、第2配管124の最小内部断面積Spに対する反応容器120(具体的には反応容器本体120a)の最小内部断面積Srの比Sr/Spは10以上であることが好ましい。比Sr/Spを10以上とすることにより反応容器120への窒素含有ガスの流入速度を十分に低くして、溶媒の蒸発量を抑制することにより溶媒の液量の変動を抑制することができる。かかる観点から、比Sr/Spは100以上がより好ましい。ここで、配管または容器の最小内部断面積とは、配管または反応容器の内部空間において最小となる断面積をいうものとする。
Referring to FIG. 3, in the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment, the minimum of reaction vessel 120 (specifically, reaction vessel
また、図1を参照して、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置は、耐圧容器110からガスを排出する第3配管116と、第3配管116の途中に配置されている圧力調整器116pと、第1配管122の窒素含有ガス供給装置180と第1部分122sとの間の部分122aに配置されているガス流量調整器122fと、をさらに備えることが好ましい。かかる圧力調整器116pにより耐圧容器110の内圧の制御が容易となり、ガス流量調整器122fにより反応容器120の内圧の制御が容易となる。また、圧力調整器116pおよびガス流量調整器122fとを連動させることにより、耐圧容器110の内圧および反応容器120の内圧の総合的な制御が容易となる。
Referring to FIG. 1, the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment includes a
また、図1を参照して、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長装置は、真空排気装置190と、第1配管122のガス流量調整器122fと第1部分122sとの間の第2部分122tから管内のガスを真空排気装置190で排気する第4配管126と、をさらに備えることが好ましい。かかる真空排気装置190および第4配管126を備えることにより、反応容器120および耐圧容器110に窒素含有ガスを供給する前に、第1配管122の管内のガスおよび不純物を排気することができ、不純物が少なく高品質のIII族窒化物結晶が得られやすくなる。かかる第4配管の途中には真空排気を制御するためのバルブ126vが配置されている。なお、図1に、参考のために、第1配管122の窒素含有ガス供給装置180と第2部分122tとの間の部分122aaと、第2部分122tと第1部分122sとの間の部分122abとを示す。
Referring to FIG. 1, the group III nitride crystal growth apparatus of the present embodiment includes a
(実施形態2)
図1を参照して、本発明にかかるIII族窒化物結晶の成長方法は、実施形態1の結晶成長装置を用いたIII族窒化物結晶の成長方法であって、反応容器120にIII族金属とアルカリ金属とを含む溶媒132を収容する工程と、反応容器120に窒素含有ガスを供給してIII族窒化物結晶400を成長させる工程と、を備え、III族窒化物結晶を成長させる工程において、III族窒化物結晶400の成長により消費された量の窒素含有ガスを供給する。
(Embodiment 2)
Referring to FIG. 1, the method for growing a group III nitride crystal according to the present invention is a method for growing a group III nitride crystal using the crystal growth apparatus according to the first embodiment. And a step of growing a group III nitride crystal by supplying a nitrogen-containing gas to the
本実施形態のIII族窒化物結晶の成長方法によれば、実施形態1の結晶成長装置を用いてIII族窒化物結晶400を成長させる際、III族窒化物結晶の成長により消費された量の窒素含有ガスを供給することにより、反応容器120から窒素含有ガスを排気することなく必要最小限の窒素含有ガスの供給により結晶成長させるため、溶媒132の温度および液量の変動が抑制され、高品質のIII族窒化物結晶400を安定して成長させることができる。
According to the Group III nitride crystal growth method of the present embodiment, when the Group
図1を参照して、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長方法は、反応容器120にIII族金属とアルカリ金属とを含む溶媒132を収容する工程を備える。アルカリ金属が水分と極めて反応しやすいため、ドライボックス中で溶媒132を反応容器120に収容することが好ましい。ここで、溶媒132に含まれるIII族金属とアルカリ金属とのモル比は、(III族金属):(アルカリ金属)で90:10〜10:90が好ましく、50:50〜20:80がより好ましい。かかる範囲から外れると結晶成長速度が低くなる。
Referring to FIG. 1, the group III nitride crystal growth method of the present embodiment includes a step of storing a solvent 132 containing a group III metal and an alkali metal in a
また、大型のIII族窒化物結晶を成長させやすい観点から、溶媒132とともに下地基板300を反応容器120に収容することが好ましい。下地基板300としては、特に制限はないが、成長させるIII族窒化物結晶との格子定数の不整合が小さいサファイア基板、SiC基板、III族窒化物基板などが好ましく挙げられる。
Moreover, it is preferable to accommodate the
溶媒132(好ましくは溶媒132および下地基板300)を収容した反応容器120を、第2配管124のバルブ124vを閉じた状態で、ドライボックスから取り出して、第2配管124の端部を接続部124cを介して第1配管122の第1部分122sに接続する。
The
また、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長方法は、反応容器120に窒素含有ガスを供給してIII族窒化物結晶400を成長させる工程を備える。III族窒化物結晶を成長させる工程は、たとえば、以下のように行なわれる。
In addition, the Group III nitride crystal growth method of the present embodiment includes a step of growing a Group
まず、III族窒化物結晶の製造装置が、真空排気装置190と、第1配管122内のガスを真空排気装置190で排気する第4配管126とを備える場合には、第1配管122内を真空排気して窒素含有ガス供給装置から第1配管122に窒素含有ガスを導入する窒素置換を1回以上行なうことが好ましい。かかる窒素置換を1回以上行なうことにより、第1配管122内の不純物を除去することができる。
First, when the group III nitride crystal production apparatus includes the
次いで、第2配管124のバルブ124vを開けて、まず反応容器120に窒素含有ガスを導入して、反応容器120に窒素含有ガスを供給した。反応容器120の内圧と耐圧容器の内圧との差圧ΔPが所定の圧力Pcとなったときに、第1配管122のバルブ122vを開いて、耐圧容器110に窒素含有ガスを導入する。ここで、III族窒化物結晶の製造装置の第1配管122が、第1部分122sとガス出口122eとの間の部分122bに、第1部分122sからガス出口までの一方向のみに窒素含有ガスを流す差圧弁122wを有する場合には、差圧弁122wが反応容器120の内圧と耐圧容器の内圧との差圧ΔPが所定の圧力Pcになったときに開くように設定しておくことが好ましい。この場合には、バルブ124vは、予め開けておく。
Next, the
このようにして、反応容器120に窒素含有ガスを供給して、反応容器120の内圧を所定の圧力とした後に、耐圧容器110に窒素含有ガスを供給するすることができる。このように反応容器120および耐圧容器110に窒素含有ガスを供給すると、耐圧容器110の窒素含有ガスが反応容器120に流入することがなく、耐圧容器110内の不純物が反応容器120に混入するのが抑制される。
In this manner, the nitrogen-containing gas can be supplied to the
また、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長方法において、耐圧容器110の窒素含有ガスが反応容器120に流入することがなく、耐圧容器110内の不純物が反応容器120に混入するのが抑制される観点から、反応容器120の内圧は耐圧容器110の内圧に比べて高くすることが好ましい。ここで、反応容器120の内圧と耐圧容器の内圧との差圧ΔPは、0.001MPa以上0.1MPaが好ましい。差圧ΔPが0.001MPaより小さいとガスの圧力の精密制御に要するコストが大きくなり、0.1MPaより大きいと加熱時に反応容器が変形して結晶を安定して成長させることができなくなる虞がある。
Further, in the group III nitride crystal growth method of the present embodiment, the nitrogen-containing gas in the
次いで、加熱器112により反応容器120を加熱して、反応容器120に収容された溶媒132を加熱する。溶媒132は、室温(たとえば、25℃)では固体であるが、加熱により液化してIII族金属とアルカリ金属とを含む融液となる。
Next, the
このように、反応容器120に窒素含有ガスを導入して加熱することにより、反応容器120に収容され、液化した溶媒132に窒素含有ガスが溶解した溶液が形成され、かかる溶液からIII族窒化物結晶が析出して成長する。反応容器120に溶媒132および下地基板300が配置された場合には、液化した溶媒132に窒素含有ガスが溶解した溶液が形成され、かかる溶液が下地基板に接触して、下地基板300上にIII族窒化物結晶400が成長する。
Thus, by introducing and heating the nitrogen-containing gas into the
本実施形態のIII族窒化物結晶の成長方法は、III族窒化物結晶を成長させる工程において、III族窒化物結晶400の成長により消費した量と同じ量の窒素含有ガスを供給する。III族窒化物結晶400を成長させる際、このように窒素含有ガスを供給することにより、反応容器120から窒素含有ガスを排気することなく必要最小限の窒素含有ガスの供給により結晶成長させるため、溶媒132の温度および液量の変動が抑制され、高品質のIII族窒化物結晶400を安定して成長させることができる。
In the method for growing a group III nitride crystal of the present embodiment, the same amount of nitrogen-containing gas as that consumed by the growth of the group
すなわち、本実施形態のIII族窒化物結晶の成長方法においては、窒素含有ガス供給装置180から供給された窒素含有ガスにより、反応容器120の内圧および耐圧容器110の内圧が制御されている。
That is, in the group III nitride crystal growth method of this embodiment, the internal pressure of the
かかる反応容器120および耐圧容器110の内圧の制御には、特に制限はないが、III族窒化物結晶の成長装置が、耐圧容器110からガスを排出する第3配管116と、第3配管の途中の部分に配置された圧力調整器116pと、第1配管122の窒素含有ガス供給装置180と第1部分122sの間の部分1222aに配置されたガス流量調整器122fと、さらに備える場合には、圧力調整器116pとガス流量調整器122fとを用いることが好ましい。圧力調整器116pとガス流量調整器122fとを用いることにより、かかる反応容器120および耐圧容器110の内圧の制御が容易になる。
Control of the internal pressures of the
このように、反応容器120の内圧が耐圧容器110の内圧に比べて高くなるように制御することにより、耐圧容器110の不純物が反応容器120に流入することが抑制され、高品質のIII族窒化物結晶を容易に成長させることができる。
Thus, by controlling the internal pressure of the
(予備検討:第2の配管および反応容器の最小内部断面積の比較)
図1および図3を参照して、溶媒132の蒸発の抑制効果を高めるために好適な第2の配管124の最小内部断面積Spに対する反応容器120(具体的には反応器本体120a)の最小内部断面積Srの比Sr/Spを調べた。具体的には、表1に示すような最小内径Dpおよび最小内部断面積Spを有する第2配管124と最小内径Drおよび最小内部断面積Srを有する反応容器120(具体的には反応容器本体120a)を用いて、上記最小内部断面積×高さ80mmの反応容器120内に収容された45gの溶媒132(Ga−Na融液、ここでGaとNaのモル比は3対7)に、880℃の雰囲気温度下で4MPaの窒素ガスを96時間接触させたときの溶媒132(Ga−Na融液)の蒸発量を算出した。結果を表1に示す。
(Preliminary study: Comparison of the minimum internal cross-sectional area of the second piping and reaction vessel)
Referring to FIGS. 1 and 3, the minimum of reaction vessel 120 (specifically, reactor
表1を参照して、Aの場合は比Sr/Spが4であり溶媒の蒸発量が55質量%であった。Bの場合は比Sr/Spが16であり溶媒の蒸発量が9質量%であった。Cの場合は比Sr/Spが256であり溶媒の蒸発量が0質量%であった。Dの場合は比Sr/Spが1600であり溶媒の蒸発量が0質量%であった。これらの結果から、比Sr/Spは、10以上が好ましく、100以上がより好ましいことがわかる。 Referring to Table 1, in the case of A, the ratio Sr / Sp was 4, and the evaporation amount of the solvent was 55% by mass. In the case of B, the ratio Sr / Sp was 16, and the evaporation amount of the solvent was 9% by mass. In the case of C, the ratio Sr / Sp was 256, and the evaporation amount of the solvent was 0% by mass. In the case of D, the ratio Sr / Sp was 1600, and the evaporation amount of the solvent was 0% by mass. From these results, it can be seen that the ratio Sr / Sp is preferably 10 or more, and more preferably 100 or more.
(実施例1)
1.GaN結晶(III族窒化物結晶)の成長装置
図1に示すような結晶成長装置を作製した。本結晶成長装置の詳細は実施形態1で説明したとおりである。ここで、上記予備検討の結果を考慮して、最小内径Drが80mmで最小内部断面積Srが5024mm2の反応容器120と、最小内径Dpが5mmで最小内部断面積Spが19.6mm2の第2配管122を用いた。また、第1、第3および第4配管についても、第2配管と同じ最小内径および最小内部断面積を有する配管を用いた。
Example 1
1. GaN crystal (group III nitride crystal) growth apparatus A crystal growth apparatus as shown in FIG. 1 was produced. The details of this crystal growth apparatus are as described in the first embodiment. Here, in consideration of the result of the preliminary examination, the
2.GaN結晶(III族窒化物結晶)の成長
次に、GaN基板(下地基板300)と金属Gaおよび金属Na(溶媒132)とを収容した反応容器120に接続されている第2配管124のバルブ124vを閉じて、反応容器120をドライボックスから取り出し、第2配管124を接続部124cを介して第1配管122の第1部分122sに接続した。
2. Growth of GaN Crystal (Group III Nitride Crystal) Next, the
次に、第4配管126のバルブ126vを開いて第1配管122内を真空排気した(真空度は1Torr(133Pa)程度)。次いで、第4配管126のバルブ126vを閉めて窒素含有ガス供給装置180から第1配管122に純度99.99質量%以上の窒素ガスを導入した。かかる第1配管122の真空排気および窒素ガス置換は3回行なった。
Next, the
次に、第2配管124のバルブ124vを開いて、窒素含有ガス供給装置180から第1配管122のガス流量調整器122fおよび第1部分122sおよび第2配管124を通って、反応容器120に窒素ガス(窒素含有ガス)を導入した。このとき、第1配管122の第1部分122sとガス出口122eとの間の部分122bに配置された差圧弁122wは、0.003MPaの差圧ΔPにより第1部分122sからガス出口122eの一方向のみに窒素ガスが流れるように設定した。また、第1配管122のガス出口122e付近に配置されているバルブ122vは開いておいた。反応容器120の内圧が耐圧容器110の内圧に比べて0.003MPa以上高くなると、第1配管122の第1部分122sとガス出口122eとの間の部分122bを通って窒素ガスが耐圧容器110に導入された。
Next, the
こうして、反応容器120の内圧と耐圧容器110の内圧との差圧ΔPを0.003MPaに維持しながら、反応容器120および耐圧容器110に窒素ガスを供給して、反応容器120の内圧を4MPaとし、耐圧容器110の内圧を3.997MPaとした。
In this way, while maintaining the differential pressure ΔP between the internal pressure of the
次に、加熱器112により反応容器120を加熱して、2時間で880℃に昇温させた。
Next, the
次に、ガス流量調整器122fの窒素ガス流量を100sccmとして、反応容器の内圧を4MPaとし温度880℃で96時間保持して、GaN基板上にGaN結晶を成長させた。 Next, the nitrogen gas flow rate of the gas flow rate regulator 122f was 100 sccm, the internal pressure of the reaction vessel was 4 MPa, and the temperature was maintained at 880 ° C. for 96 hours to grow GaN crystals on the GaN substrate.
次に、反応容器の温度を880℃から30℃に降温させ、反応容器120の内圧と耐圧容器110の内圧との差圧ΔPを維持しながら減圧した。反応容器120の内圧が0.003MPaになると、耐圧容器110の内圧は大気圧となり、、その後反応容器120の内圧を大気圧まで減圧した。
Next, the temperature of the reaction vessel was lowered from 880 ° C. to 30 ° C., and the pressure was reduced while maintaining the differential pressure ΔP between the internal pressure of the
次に、反応容器120の坩堝130内の溶媒132からGaN基板(下地基板300)上に成長したGaN結晶(III族窒化物結晶400)を取り出した。
Next, the GaN crystal (Group III nitride crystal 400) grown on the GaN substrate (underlying substrate 300) was taken out from the solvent 132 in the
こうして得られたGaN結晶について、成長厚さ、キャリア濃度および転位密度を測定した。ここで、成長厚さの測定は、成長後の結晶の厚さから下地基板の厚さを差し引いて算出した。結晶および下地基板の厚さはデジマチックインジケータ(株式会社ミツトヨ製)を用いて測定した。キャリア濃度の測定は、ホール測定法により行なった。また、転位密度の測定は、カソードルミネッセンス(CL)法で行なった。 The growth thickness, carrier concentration, and dislocation density of the GaN crystal thus obtained were measured. Here, the growth thickness was calculated by subtracting the thickness of the base substrate from the thickness of the crystal after growth. The thickness of the crystal and the base substrate was measured using a Digimatic indicator (manufactured by Mitutoyo Corporation). The carrier concentration was measured by the Hall measurement method. The dislocation density was measured by the cathodoluminescence (CL) method.
上記の同一の工程および条件で、GaN結晶の成長を10回実施し、成長させた10個のGaN結晶について、成長厚さ、キャリア密度および転位密度を測定したところ、それぞれ1.9〜2.2mm、3.7×1016〜5.0×1016cm-3および3.5×105〜45×105cm-2であった。これらの結果を表2にまとめた。 Under the same process and conditions described above, GaN crystals were grown 10 times, and the growth thickness, carrier density, and dislocation density were measured for the 10 grown GaN crystals. 2 mm, was 3.7 × 10 16 ~5.0 × 10 16 cm -3 and 3.5 × 10 5 ~45 × 10 5 cm -2. These results are summarized in Table 2.
(比較例1)
1.GaN結晶(III族窒化物結晶)の成長装置
図2に示すような典型的な結晶成長装置を用いた。本結晶成長装置は、金属Ga(III族金属)と金属Na(アルカリ金属)とを含む溶媒232を入れる坩堝230を収容する反応容器220と、反応容器220の周囲に配設された加熱器212と、加熱器212の周囲に配設された断熱材214と、反応容器220および加熱器212および断熱材214を収容する耐圧容器210と、反応容器220および耐圧容器210に窒素ガス(窒素含有ガス)を供給する窒素含有ガス供給装置280とを備える。ここで、反応容器220は反応容器本体220aと反応容器蓋220bとで形成されている。また、耐圧容器210は耐圧容器本体210aと耐圧容器蓋210bとで形成されている。
(Comparative Example 1)
1. GaN crystal (group III nitride crystal) growth apparatus A typical crystal growth apparatus as shown in FIG. 2 was used. This crystal growth apparatus includes a
また、本結晶成長装置は、窒素含有ガス供給装置280から反応容器220に窒素ガス(窒素含有ガス)を導入する配管223と、反応容器220から耐圧容器210に窒素ガスを導入する配管225と、耐圧容器210から窒素ガスを排出する配管216とを備える。ここで、配管223には窒素含有ガス供給装置280側から反応容器220側にかけて順にガス流量調整器223f、接続部223cおよびバルブ223vが配置されている。また、配管225の途中の部分にはバルブ225vが配置されている。また、配管216の途中の部分には圧力調整器216pが配置されている。
Further, the present crystal growth apparatus includes a
また、上記予備検討の結果を考慮して、最小内径Drが80mmで最小内部断面積Srが5024mm2の反応容器220と、最小内径Dpが5mmで最小内部断面積Spが19.6mm2の配管216,223および225を用いた。
Further, in view of the results of the preliminary study, the minimum inner diameter Dr is the minimum internal cross-sectional area Sr at 80mm and the
2.GaN結晶(III族窒化物結晶)の成長
次に、GaN基板(下地基板300)と金属Gaおよび金属Na(溶媒232)とを収容した反応容器220に接続されている配管223および配管225のそれぞれのバルブ223vおよび225vを閉じて、反応容器220をドライボックスから取り出し、配管223を接続部223cを介してガス流量調整器223fおよび窒素含有ガス供給装置280に接続した。
2. Growth of GaN Crystal (Group III Nitride Crystal) Next, piping 223 and piping 225 connected to a
次に、配管223のバルブ223vを開いて、窒素含有ガス供給装置280から配管223のガス流量調整器223fおよび接続部223cを通って、反応容器220に窒素含有ガスを導入した。反応容器220の内圧が0.05MPa以上になったとき、配管225のバルブ225vを開けて、反応容器220から耐圧容器210に窒素ガス(窒素含有ガス)を導入した。このようにして、反応容器220および耐圧容器210の内圧をいずれも4MPaとした。
Next, the
次に、加熱器212により反応容器220を加熱して、2時間で880℃に昇温させた。
Next, the
次に、ガス流量調整器223fの窒素ガス流量を100sccmとして、反応容器の内圧を4MPaとし温度880℃で96時間保持して、GaN基板上にGaN結晶を成長させた。
Next, the nitrogen gas flow rate of the gas
次に、反応容器の温度を880℃から30℃に降温させ、反応容器220および耐圧容器210の内圧を減圧した。
Next, the temperature of the reaction vessel was lowered from 880 ° C. to 30 ° C., and the internal pressures of the
次に、反応容器220の坩堝230内の溶媒232からGaN基板(下地基板300)上に成長したGaN結晶(III族窒化物結晶400)を取り出した。
Next, the GaN crystal (Group III nitride crystal 400) grown on the GaN substrate (underlying substrate 300) was taken out from the solvent 232 in the
こうして得られたGaN結晶について、成長厚さ、キャリア濃度および転位密度を測定した。 The growth thickness, carrier concentration, and dislocation density of the GaN crystal thus obtained were measured.
上記の同一の工程および条件で、GaN結晶の成長を10回実施し、成長させた10個のGaN結晶について、成長厚さ、キャリア密度および転位密度を測定したところ、それぞれ1.2〜2.7mm、1.7×1016〜7.0×1016cm-3および3.7×105〜320×105cm-2であった。これらの結果を表2にまとめた。 Under the same process and conditions described above, GaN crystals were grown 10 times, and the growth thickness, carrier density, and dislocation density were measured for 10 grown GaN crystals. 7 mm, 1.7 × 10 16 to 7.0 × 10 16 cm −3 and 3.7 × 10 5 to 320 × 10 5 cm −2 . These results are summarized in Table 2.
表2を参照して、比較例1と実施例1とを対比すると、GaN結晶の成長厚さ、キャリア濃度および転位密度のいずれにおいてもそれらの数値のバラツキの範囲が小さくなった。このことから、実施例1は比較例1に比べて、高品質のGaN結晶を安定して成長したことがわかる。 Referring to Table 2, when Comparative Example 1 and Example 1 were compared, the range of variation of those values was small in any of the growth thickness, carrier concentration, and dislocation density of the GaN crystal. From this, it can be seen that the high-quality GaN crystal was stably grown in Example 1 as compared with Comparative Example 1.
ここで、比較例1の結晶成長装置には反応容器220に窒素含有ガスを導入する配管(配管223)および排出する配管(配管225)が設けられているのに対し、実施例1の結晶成長装置には反応容器120に窒素含有ガスを導入する配管(第2配管124)のみが設けられ窒素含有ガスを排出する配管は設けられていない。このため、溶媒の温度および液量の変動が抑制され、安定した結晶成長が可能になったものと考えられる。
Here, the crystal growth apparatus of Comparative Example 1 is provided with a pipe (pipe 223) for introducing a nitrogen-containing gas into the
また、比較例1の結晶成長容器には反応容器220と耐圧容器210と繋ぐ配管(配管225)に差圧弁が設けられていないのに対し、実施例1の結晶成長容器には反応容器120と耐圧容器110と繋ぐ配管(第1配管122の第1部分122sとガス出口122eとの間の部分122b)に差圧弁122wが設けられている。このため、実施例1においては、耐圧容器の内圧に比べて反応容器の内圧を大きくすることができ、耐圧容器内の不純物が反応容器に流入するのが抑制され、高品質の結晶が得られたものと考えられる。
The crystal growth vessel of Comparative Example 1 is not provided with a differential pressure valve in the pipe (pipe 225) connecting the
また、比較例1の結晶成長容器には窒素含有ガスを反応容器に供給する配管(配管223)内を真空排気する真空排気装置が設けられいないのに対し、実施例1の結晶成長装置には窒素含有ガスを反応容器に供給する配管(第1配管122の窒素含有ガス供給装置180と第1部分122sとの間の部分)内を真空排気する真空排気装置190が設けられている。このため、実施例1においては、窒素含有ガスを供給する配管内の不純物が反応容器に流入するのが抑制され、高品質の結晶が得られたものと考えられる。
The crystal growth vessel of Comparative Example 1 is not provided with a vacuum exhaust device for evacuating the inside of the pipe (pipe 223) for supplying a nitrogen-containing gas to the reaction vessel, whereas the crystal growth device of Example 1 A
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
110,210 耐圧容器、110a,210a 耐圧容器本体、110b,210b 耐圧容器蓋、112,212 加熱器、114,214 断熱材、116 第3配管、116p,216p 圧力調整器、120,220 反応容器、120a,220a 反応容器本体、120b,220b 反応容器蓋、122 第1配管、122a,122aa,122ab,122b 部分、122e ガス出口、122f,223f ガス流量調整器、122s 第1部分、122t 第2部分、122v,124v,126v,223v,225v バルブ、122w 差圧弁、124 第2配管、124c,223c 接続部、126 第4配管、130,230 坩堝、132,232 溶媒,180,280 窒素含有ガス供給装置、190 真空排気装置、216,223,225 配管、300 下地基板、400 III族窒化物結晶。 110, 210 pressure vessel, 110a, 210a pressure vessel body, 110b, 210b pressure vessel lid, 112, 212 heater, 114, 214 insulation, 116 third piping, 116p, 216p pressure regulator, 120, 220 reaction vessel, 120a, 220a reaction vessel main body, 120b, 220b reaction vessel lid, 122 first piping, 122a, 122aa, 122ab, 122b part, 122e gas outlet, 122f, 223f gas flow regulator, 122s first part, 122t second part, 122v, 124v, 126v, 223v, 225v valve, 122w differential pressure valve, 124 second piping, 124c, 223c connection portion, 126 fourth piping, 130, 230 crucible, 132, 232 solvent, 180, 280 nitrogen-containing gas supply device, 190 Vacuum exhaust Device, 216,223,225 pipe, 300 a base substrate, 400 III-nitride crystal.
Claims (5)
前記反応容器に前記III族金属と前記アルカリ金属とを含む前記溶媒を収容する工程と、前記反応容器に前記窒素含有ガスを供給してIII族窒化物結晶を成長させる工程と、を備え、
前記III族窒化物結晶を成長させる工程において、前記III族窒化物結晶の成長により消費された量の前記窒素含有ガスを供給するIII族窒化物結晶の成長方法。 A reaction vessel containing a solvent containing a Group III metal and an alkali metal, a pressure vessel containing the reaction vessel, a nitrogen-containing gas supply device for supplying a nitrogen-containing gas to the reaction vessel and the pressure vessel, and the nitrogen A growth comprising: a first pipe for introducing a nitrogen-containing gas from the contained gas supply device into the pressure vessel; and a second pipe for introducing the nitrogen-containing gas into the reaction container from a first part in the middle of the first pipe. A method for growing a group III nitride crystal using an apparatus,
Wherein provided between the group III metal in the reaction vessel and the step of housing said solvent comprising said alkali metal, and growing a group III nitride crystal by supplying the nitrogen-containing gas to said reaction vessel, and
A method for growing a group III nitride crystal, wherein in the step of growing the group III nitride crystal, an amount of the nitrogen-containing gas consumed by the growth of the group III nitride crystal is supplied.
前記反応容器に前記III族金属と前記アルカリ金属とを含む前記溶媒を収容する工程と、前記反応容器に前記窒素含有ガスを供給してIII族窒化物結晶を成長させる工程と、を備え、
前記III族窒化物結晶を成長させる工程において、前記III族窒化物結晶の成長により消費された量の前記窒素含有ガスを供給し、
前記窒素含有ガスにより、前記圧力調整器と、前記ガス流量調整器とを用いて、前記反応容器の内圧および前記耐圧容器の内圧が制御されているIII族窒化物結晶の成長方法。 A reaction vessel containing a solvent containing a Group III metal and an alkali metal, a pressure vessel containing the reaction vessel, a nitrogen-containing gas supply device for supplying a nitrogen-containing gas to the reaction vessel and the pressure vessel, and the nitrogen A first pipe for introducing a nitrogen-containing gas from the contained gas supply device into the pressure vessel, a second pipe for introducing the nitrogen-containing gas into the reaction vessel from a first portion in the middle of the first pipe, and the pressure vessel A third pipe for discharging gas from the gas, a pressure regulator arranged in the middle part of the third pipe, and a part of the first pipe between the nitrogen-containing gas supply device and the first part. A method for growing a group III nitride crystal using a growth apparatus comprising:
Wherein provided between the group III metal in the reaction vessel and the step of housing said solvent comprising said alkali metal, and growing a group III nitride crystal by supplying the nitrogen-containing gas to said reaction vessel, and
In the step of growing the group III nitride crystal, supplying the nitrogen-containing gas in an amount consumed by the growth of the group III nitride crystal;
A method for growing a group III nitride crystal in which the internal pressure of the reaction vessel and the internal pressure of the pressure vessel are controlled by the nitrogen-containing gas using the pressure regulator and the gas flow rate regulator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008186976A JP5032406B2 (en) | 2008-07-18 | 2008-07-18 | Group III nitride crystal growth method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008186976A JP5032406B2 (en) | 2008-07-18 | 2008-07-18 | Group III nitride crystal growth method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010024089A JP2010024089A (en) | 2010-02-04 |
JP5032406B2 true JP5032406B2 (en) | 2012-09-26 |
Family
ID=41730249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008186976A Active JP5032406B2 (en) | 2008-07-18 | 2008-07-18 | Group III nitride crystal growth method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5032406B2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1741807B1 (en) * | 2004-04-27 | 2013-09-25 | Panasonic Corporation | Apparatus for production of crystal of group iii element nitride and process for producing crystal of group iii element nitride |
JP4878794B2 (en) * | 2005-08-10 | 2012-02-15 | 株式会社リコー | Crystal growth apparatus and manufacturing method |
JP2007161529A (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Ricoh Co Ltd | Producing method |
-
2008
- 2008-07-18 JP JP2008186976A patent/JP5032406B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010024089A (en) | 2010-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8470090B2 (en) | AlN crystal and method for growing the same, and AlN crystal substrate | |
JP4192220B2 (en) | Crystal growth apparatus and manufacturing method | |
WO2010079814A1 (en) | Nitride crystal manufacturing method, nitride crystal, and device for manufacturing same | |
WO2013177496A1 (en) | Vanadium compensated, si sic single crystals of nu and pi type and the crystal growth process thereof | |
JPH02255595A (en) | Method and device for vaporizing and supplying organometallic compound | |
EP3614419A1 (en) | Film-forming device and method for cleaning same | |
JPWO2020095873A1 (en) | SiC semiconductor substrate, its manufacturing method, and its manufacturing equipment | |
CN103221586B (en) | The method forming block III-nitride material on metal nitride growth templates layer and the structure formed by described method | |
US6676752B1 (en) | Forming metal nitrides | |
JP5744052B2 (en) | Manufacturing apparatus and manufacturing method of aluminum nitride single crystal | |
JP5032406B2 (en) | Group III nitride crystal growth method | |
WO2020179793A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING SiC SUBSTRATE, AND METHOD FOR REDUCING MACRO-STEP BUNCHING OF SiC SUBSTRATE | |
JP6885205B2 (en) | Metal steam supply equipment, metal / metal compound production equipment, metal nitride single crystal production method, and nanoparticles production method | |
JP4867884B2 (en) | Method for filling liquefied ammonia and method for producing nitride crystal | |
JP4528806B2 (en) | GaN crystal growth method | |
JP6951190B2 (en) | GaN substrate | |
JP5139010B2 (en) | Group III nitride crystal growth method | |
JP4590636B2 (en) | Method for producing aluminum nitride single crystal | |
JP2009102175A (en) | Process for charging liquefied ammonia, process for production of nitride crystal, and reactor for growth of nitride crystal | |
JP5252495B2 (en) | Method for producing aluminum nitride single crystal | |
US20100189624A1 (en) | Group iii nitride crystal and method of its growth | |
JP2007277059A (en) | Apparatus for manufacturing group iii nitride compound semiconductor | |
JP2018177587A (en) | Method and apparatus for manufacturing group iii nitride crystal | |
JP2013203652A (en) | Method for producing nitride single crystal | |
JP2011001211A (en) | Method for growing group iii nitride crystal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120413 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120619 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120628 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5032406 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150706 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |