JPH11189498A - Production of nitride crystal, mixture, liquid phase growth, nitride crystal, nitride crystal powder, and vapor growth - Google Patents

Production of nitride crystal, mixture, liquid phase growth, nitride crystal, nitride crystal powder, and vapor growth

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JPH11189498A
JPH11189498A JP11205298A JP11205298A JPH11189498A JP H11189498 A JPH11189498 A JP H11189498A JP 11205298 A JP11205298 A JP 11205298A JP 11205298 A JP11205298 A JP 11205298A JP H11189498 A JPH11189498 A JP H11189498A
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nitride crystal
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for crystal growth, enabling high-purity group III nitride crystal such as of GaN to be produced easily at low cost, in view of having been difficult to obtain large-sized crystal of such nitrides so far. SOLUTION: This new method comprises the following processes: a group III metallic element is heated and melted, the resulting melt 3 is then injected with a nitrogen atom-contg. gas such as NH3 at a temperature not higher than the melting point of the aimed nitride to produce group III nitride crystallites with high wettability to the melt 3; the resultant mixture of the above crystallites and the melt is used as starting material for the liquid growth process, or group III nitride powder afforded by eliminating the group III metallic element from the above mixture is used as starting material for the vapor growth process; alternatively, a seed crystal or substrate crystal is immersed in a group III element melt such as of Ga, bubbles of a nitrogen- contg. gas such as NH3 are intermittently contacted with the surface of the above crystal to react the gas with the group III element on the surface to effect the growth of the aimed group III nitride crystal on the surface.

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。
The present invention relates to a method for producing a nitride crystal of a group III element, especially 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 that can easily produce large Group III nitride crystals such as those described above. If a GaN bulk crystal is made, the impact on the realization of a blue laser diode and the like is immeasurable. In addition, bulk crystals of wide-cap semiconductor materials are expected to become full-scale 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 for producing GaN crystal powder, a method has been put into practical use in which a Ga oxide such as Ga 2 O 3 is reacted with ammonia to produce the powder. 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。
[0004] A method capable of easily producing a bulk crystal of a group III nitride crystal has not yet been developed. Slightly, the following document was published by S. Porowski et al., Which requires very high pressure, so that the size of the obtained crystal is several mm, while the production of the crystal is dangerous and difficult.
About 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。
[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
Group III nitrides represented by 3GaN have a very high melting point, and sublimation and decomposition occur at a temperature lower than the melting point. Therefore, a melt cannot be formed, and crystal growth from the melt cannot be performed. Further, since the solubility in the group III melt is very low, crystal growth from the solution is also difficult. The group III nitride crystal growth methods that have been put into practical use so far include HVPE (hydride vapor phase epitaxy) and MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy).
And MBE (molecular beam epitaxy). In addition, GaN-based LEDs manufactured by this method have been commercialized. MO
As examples of the crystal growth of GaN by the VPE method, the following documents have been published.

【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。
SUMMARY OF THE INVENTION GaN represented by II
In recent years, nitride crystals of Group I elements have attracted attention as materials for blue light-emitting devices. In order to produce an element, it is necessary to epitaxially grow, for example, a GaN crystal or the like on a substrate. In this epitaxial growth, it is implicit that the lattice constant and the coefficient of thermal expansion of the crystal serving as the substrate are the same as those of the crystal grown thereon in order to prevent the occurrence of strain in the crystal to be grown. 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 substituted and epitaxial growth has been performed thereon.

【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。
As the epitaxial growth method, MO
The VPE method is the mainstream, but the raw material, organometallic,
It is easy to catch fire and is dangerous and expensive. In addition, the need for large, complex and expensive growth equipment. It is inevitable that hydrogen is introduced as an impurity into the grown crystal, 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 increase the carrier of the p-type crystal, it is necessary to bring the p-type dielectric layer to the element surface and perform a nitride crystal treatment. Since it is necessary to bring the p-type dielectric layer to the element surface, the degree of freedom in designing the element structure is 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 group III element solvent, and L
There is a method of PE (liquid phase epitaxial) growth. However, conventionally commercially available Group III nitride crystals are, for example, GaN, a fine powder produced by reacting a Ga oxide such as Ga 2 O 3 with ammonia. There is a problem that the surface of is difficult to get wet with Ga and 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 may be used as a fluorescent material,
It is also expected to be applied as a dopant material in liquid phase epitaxial growth of GaAs, GaP and the like. However, conventionally commercially available GaN crystal powders are expensive, but have low purity, and are not suitable as starting materials for vapor phase growth. In addition, since it is difficult to melt into a semiconductor melt due to its shape,
There is a problem that it is difficult to use it as a raw material for liquid phase growth or as 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。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a novel nitride crystal capable of easily and inexpensively obtaining 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 nitride crystal of a group III element such as GaN, which has not been obtained, and a simple and easy method. It is another object of the present invention to propose a novel crystal growth method capable of safely performing a 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 gist 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 reaction is performed by injecting a nitrogen-containing gas such as ammonia into a high-temperature melt of a group III element such as Ga. As a result, a large amount of group III nitride microcrystals 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。
Using the mixture of the group III element and the group III nitride microcrystal thus obtained as a raw material, liquid phase epitaxial growth of the group III nitride crystal is performed. The group III element nitride microcrystals obtained by the above-mentioned method have good compatibility 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 crystal obtained by removing a group III element from the above mixture by acid washing or the like is used as a raw material to produce a group III nitride crystal in vapor phase growth, melting, and 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。
In detail, a method of synthesizing a group III-V compound by injecting a vapor of a group V element into a group III melt is called an injection method and is a known technique. For example, one of the III-V compound semiconductors, In,
As an example of synthesizing a polycrystalline P, there is also the following academic report.

【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 polycrystal by P-injection method", Shibata et al., The 34th Lecture Meeting on Applied Physics (1987) 28
pZ-1 However, the injection method produces a group III melt III −
A so-called melt growth method in which a group V compound is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the group V compound, a vapor of a group V element is injected therein, a melt of the group III-V compound is once formed, and the melt is cooled to form a crystal. In contrast, 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
A conventional injection method in which a group III element is reacted with a group V element in the gas phase to directly form a solid group III nitride crystal in the group III element melt (it is not possible to melt the nitride). This is a completely new synthesis method. This is the nitride II
It takes advantage of its very low solubility in Group I element melts, and actively utilizes it.

【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(請求
項3)。
In the method for producing a nitride crystal according to claim 1, by mixing an impurity element with a group III metal element, a group III nitride crystal doped with impurities 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4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(請求項5)。
The mixture of the group III nitride crystal and the group III metal raw material according to claim 4 of the present invention has a surface completely formed of the group III metal raw material even though the group III nitride crystal is microcrystal. There is a big feature in the wet point. When a crystal fine powder is added to a raw material for liquid phase growth or a dopant, a powder having a large surface area compared to its volume has a problem that it is hardly compatible with the Group III melt and is therefore very difficult to dissolve. In particular, in nitride crystals having low saturation solubility,
This insolubility is a fatal disadvantage for crystal growth. Group III nitrides conventionally commercially available are almost in a fine powder state, and have the above-mentioned disadvantages uniformly.
In the mixture of the group III nitride microcrystal powder and the group III metal raw material according to the present invention, since the nitride crystal is synthesized in the group III melt, the surface thereof is completely covered with the group III metal raw material. When used as a liquid phase growth raw material, it is very easy to dissolve, and can reach saturated solubility more easily than conventional raw materials. As a result, the controllability and reproducibility of the epitaxial growth are remarkably 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、2および4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 required. In the production method according to the first, second and fourth aspects of the present invention, since oxides and chlorides are not used as raw materials, unreacted substances do not become impurities during liquid phase growth. The mixture can be directly used as a raw material for liquid phase growth without extracting only the group III nitride when used. The elimination of the extraction step not only leads to a significant shortening of the step, but also eliminates the contamination of the raw material, which tends to occur in the extraction step, and enables high-purity liquid phase growth.

【0023】上記請求項3〜5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6に記載の発明は、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得られるIII 族の窒化物
結晶粉末である。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7)、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(請求項8)。
The inventions according to the third to fifth aspects relate to a liquid phase growth method, but the present invention is also applicable to a vapor phase growth method. That is, the invention according to claim 6 is to remove a group III metal raw material from a mixture of a group III nitride microcrystal and a group III metal raw material obtained by the method for manufacturing a nitride crystal according to claim 1 or 2. It is a group III nitride crystal powder obtained by the above method. Using this nitride crystal powder as a starting material, a group III nitride crystal can be grown by vapor phase (claim 7), and a group III nitride crystal can be obtained by the vapor phase growth (claim 7). 8).

【0024】また請求項9に記載の発明は、請求項6記
載の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、請求項10に
記載の発明は、その製造方法により得られたIII 族の窒
化物結晶である。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a group III nitride crystal, comprising melting, resolidifying or sintering the group III nitride powder according to the sixth aspect. The described invention is a group III nitride crystal obtained by the production method.

【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1
1)。さらに、請求項3〜10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 manufacturing a nitride crystal according to claim 1 or 2, the group III element is Al, Ga, I
n, and the gas containing a nitrogen atom may be ammonia gas.
1). Further, also in the inventions of claims 3 to 10, 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 essential point of the present invention is that III such as gallium is used.
A seed crystal or a substrate crystal is immersed in a melt of a group element, and a bubble of a gas containing nitrogen such as ammonia is intermittently brought into contact with the surface of the group. In this method, a nitride-containing crystal of a group III element is grown on the surface of the gas by reacting a gas containing the same.

【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。
In this nitride crystal growth method, 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, and a liquid group III element and a gas phase V
It is assumed that a group III element is reacted to directly generate a solid group III nitride crystal in a group III element melt (a nitride melt cannot be formed). This is based on the fact that the solubility of nitrides in Group III element melts is very low, and it is actively utilized, and as described above, the premise itself is the same as that of the injection method described above. This is a crystal growth method based on a new concept completely different from such a 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 at the melting point of nitride (for example, 200 mm for GaN).
Several hundreds or so, which is considerably lower than
It is known that they react at a temperature of about 1000 ° C. to produce 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 precipitates as a fine powder on the surface of the group III melt.

【0030】請求項12又は13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 12 or 13, a seed crystal or a substrate crystal is immersed in a melt of a group III element such as gallium, and a gas containing nitrogen such as ammonia on the surface thereof. Intermittently. Group III atoms bonded to the surface of the seed crystal or the substrate crystal are nitrided by reacting a group III element with a gas containing nitrogen on the surface of the seed crystal or the substrate crystal, and the nitride crystal is grown on the base. You can go. If this reaction is continuously performed, growth of an epitaxial film and growth of a bulk crystal can be performed.

【0031】なお、請求項12または13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、G
a、Inのうちいずれかであり、かつ上記窒素原子を含
有するガスをアンモニアガスとすることもできる(請求
項14)。さらに、請求項12または13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15)。
In the method for producing a nitride crystal according to claim 12 or 13, the group III element is Al, G
The gas containing any one of a and In and containing the nitrogen atom may be an ammonia gas. Further, in the method for producing a nitride crystal according to claim 12 or 13, the temperature of the group III element melt is lower than the melting point of the nitride crystal to be grown (claim 15).

【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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to 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, an apparatus as shown in FIG. 1 was manufactured. Using 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 placed 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, ammonia gas was introduced into the Ga melt 3 by using
/ Min for 5 hours. The gas blown into the melt 3 reacts with the melt to generate GaN microcrystals,
Microcrystals emerged on the melt surface. The ammonia gas that has not contributed to the reaction passes through the melt 3 as bubbles,
It exits the space above the container and is discharged out of the container through the exhaust pipe 5. The discharged ammonia gas was released to the atmosphere through a wet type abatement system. After gas injection 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. As for the Ga melt, a weight increase of 10.2 g was observed before and after the synthesis operation. Calculating from this, 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) As in Example 1, GaN
A microcrystal is synthesized, and the Ga melt and G floating above the 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. FIG. 2 shows a schematic sectional view of the apparatus used for the growth. A graphite boat 11 was charged with 20 g of a mixture of a Ga melt and a GaN crystal as a raw material 12. 25mm for slide boat 17
An angular c-plane sapphire substrate 16 was set. The inside of the quartz reaction tube 14 was set to a nitrogen gas 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, the temperature was lowered to 1100 ° C.
The slide boat 17 was moved by pulling the operation rod 18, and the sapphire substrate 16 was brought into contact with the raw material 12. From now on,
Lower the temperature of the raw material to 600 ° C at a rate of 1 ° C per minute,
8, the slide boat 17 was returned to the original position, and the substrate 16 and the raw material 12 were separated. Thereafter, the heater power was turned off and the system was cooled to room temperature. FIG. 3 shows a temperature program during liquid phase epitaxial growth.

【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。
After the growth, the substrate 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 determined from SEM observation of the cross section was 4.
It was 2 μm. FIG. 4 shows the photoluminescence measurement results of the grown film at room temperature. A sharp emission peak at 360 nm corresponding to GaN band edge emission was observed, confirming that the grown film was a good quality GaN film. When the electrical characteristics of the grown film were measured by a Van der Pauw method, the carrier concentration was 1 × 10 17 cm −3 and the mobility was 520 cm 2 / V · sec, showing good 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 previously added to the raw material Ga to synthesize GaN microcrystals, and a mixture of the obtained Ga melt and GaN microcrystals was used as the raw material. And G in the slide boat method similar to that of the second embodiment.
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。
FIG. 5 shows the photoluminescence measurement results at room temperature of the obtained GaN film. 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 6 × 10 18 cm −3 of n-type.

【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, GaN microcrystals were synthesized by previously adding 7 mg of Mg to the raw material Ga, and a mixture of the obtained Ga melt and GaN microcrystals was used as the raw material. In the same manner as in the second embodiment, Ga
N liquid phase epitaxial growth 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。
FIG. 6 shows the photoluminescence measurement results of the obtained GaN film at room temperature. An emission peak at 445 nm corresponding to the emission of Mg-doped GaN was observed, confirming that the grown film was doped with Mg. When the carrier concentration of the grown film was measured by the Van Der Poe method, it was p-type 5 × 10 17 cm −3 . In the Mg-doped GaN film obtained by this method, the film obtained by MOVPE growth does not activate Mg in the crystal and does not show p-type electric characteristics unless heat treatment is applied. Good p-type electrical characteristics were exhibited. This is presumably because there was no mixing of hydrogen atoms that hinder Mg activation.

【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 in the same manner as in Example 1 was collected, and hydrochloric acid and hydrogen peroxide were added thereto to dissolve only Ga. Only GaN crystals were taken out by filtration with filter paper. The filtered powder was sufficiently washed with pure water, and then dried in a vacuum high-temperature bath. As a result, 61 g of grayish white powder
Obtained. When this powder was observed with a microscope, the particle size was
It consisted of microcrystals based on hexagonal prisms of about 10 μm. Figure 7 shows the photoluminescence measurement results of this powder at room temperature.
Shown in A sharp emission peak at 360 nm corresponding to the band edge emission of GaN was observed, and the obtained crystal was found to be of good quality.
N was confirmed. The concentration of impurities that could be mixed into the obtained powder was determined by secondary ion mass spectrometry (SI
MS), it was found that Si
Were all below the detection limit except that about 5 × 10 15 cm −3 was detected.

【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,
N vapor phase epitaxial growth was performed. Into a quartz crucible 23 having a diameter of 50 mm, GaN microcrystalline powder 26
5 g was put in the quartz container 21 and supported by the graphite susceptor 25. On the other hand, a 25 mm square c-plane sapphire substrate 28 is placed on a substrate holder 22 made of graphite.
, And the substrate was suspended in the quartz crucible 23 so that the substrate surface was opposed to the raw material 26. In this state, the inside of the quartz container 21 is replaced with an ammonia gas atmosphere, and the heater 24 is continuously supplied with the ammonia gas at a rate of 0.5 liter per minute.
To heat the raw material. Heating is performed by a thermocouple 2 placed under the crucible.
The output of 7 was controlled to be 1100 ° C. At this time, the surface temperature of the substrate 28 was about 850 ° C. The crystal growth was performed by holding the raw material for 24 hours while heating and sublimating the raw material.

【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。
On the surface of the sapphire substrate taken out, a transparent GaN film had grown. When the surface of the GaN film was observed with a microscope, a morphology having a triangular to hexagonal shape 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 Poe method, the carrier concentration was 2 × 10 17 cm −3 and the mobility was 490 cm 2 / V · sec.

【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
InN was synthesized using In instead of a. The conditions were the same as in Example 1 except that the synthesis temperature was set to 600 ° C. The synthesized In was cooled to 180 ° C., and a mixture of InN microcrystals and metal In floating above the In melt was taken out before the In was 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 hydrogen peroxide were added to the mixture to dissolve only In, and then filtered through a filter paper to extract only InN microcrystals. The filtered powder was sufficiently washed with pure water, and then dried in a vacuum high-temperature bath. As a result, about 200 g of a light grayish white powder was obtained. When this powder was observed with a microscope, it was found to be composed of hexagonal prism-based microcrystals having a particle size of about 8 μm. When the photoluminescence spectrum of the obtained powder was measured, emission of 650 nm corresponding to InN band edge emission 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) In the above embodiment, the crystal growth of InN has been described mainly with respect to the crystal growth of GaN. However, the crystal growth of AlN, AlGaN or a mixed crystal of AlN or InN, such as AlGaN or GaInN, 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, hydrazine, monomethylhydrazine and the like can be used in addition to ammonia.

【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 embodiment of liquid phase growth has been described with reference to crystal growth under atmospheric pressure, the crystal growth rate can be further increased by performing the growth under a high pressure in a 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 embodiments of the liquid phase growth and the vapor phase growth, the epitaxial growth on the sapphire substrate has been described. However, the application to the epitaxial growth using another substrate 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 particle size of the nitride microcrystals obtained by the synthesis can be controlled by the residence time of the gas such as ammonia injected into the group III melt. Therefore, a modified example of changing the tip shape of the gas injection pipe or providing a path through which gas bubbles pass in the melt by quartz work or the like is 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 according to the present invention can be widely applied as semiconductor materials and phosphor materials. In particular, the liquid phase growth method according to one aspect of the present invention is effective when applied to the production of a light emitting element from ultraviolet to yellow.

【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 sections, one of which stores the Mg-doped GaN raw material and the other stores the Si-doped GaN raw material, the p-type substrate is formed on the substrate. An n-type GaN film can be continuously grown. L is added to the epitaxial growth substrate thus obtained.
By performing the ED manufacturing process, the pn junction type blue L can be easily formed.
An ED can be manufactured. According to this method, an LED can be manufactured more easily, safely and inexpensively than the conventional MOVPE method. In addition, conventional MOVPE growth G
In the case of aN, heat treatment must be performed later to produce a p-type crystal, and therefore, there is a restriction that the element 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 performing heat treatment, so that the margin of the structural design of the element becomes very 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 synthesis temperature and atmospheric pressure of the nitride, the amount of the raw material used, and the like differ depending on the type of the nitride to be synthesized and the type of the raw material to be 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。
In a quartz container 31 having an inner diameter of 70 mm and a height of 200 mm, 3000 g of the melted Ga33 is accommodated. Fixed.
In this state, the molten Ga 33 is heated by the heater 32,
The output was controlled to be 1000 ° C. by the thermocouple 37.

【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 liter / min for 76 hours through a quartz ammonia introducing tube 36 having an inner diameter of 6 mm. The ammonia gas introduced into the molten Ga 33 rises as bubbles in the melt. The number of bubbles was about 350 per minute. Ammonia gas bubbles rising in the melt
It hits the surface of the seed crystal 35, and the Ga
N crystals are generated. Unreacted ammonia gas directly reaches the molten Ga surface as bubbles and is discharged out of the container. The discharged gas was harmed by a wet scrubber and released to the atmosphere. The ammonia gas bubbles reacted with Ga even on the surface other than the surface of the seed crystal to generate GaN. This GaN was microcrystals having a diameter of about several μm and floated on the surface of the 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 crystal after growth was cooled, taken out of the molten Ga, and the metal 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 seed crystal of SiC.
The obtained crystals had a clear yellow-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
n, and it can be said that the obtained crystals have 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 results at room temperature of the obtained crystal. A sharp emission peak corresponding to the band-edge emission of undoped GaN was observed at 360 nm, and it was confirmed by photoluminescence measurement that the crystal was a good-quality GaN crystal.

【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 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。
A quartz crucible 45 having an inner diameter of 70 mm and a height of 150 mm
Into the graphite susceptor 44 and the stainless steel container 4
3 was installed inside. The quartz crucible 45 contains 3000 g of molten Ga48, and a c-plane sapphire single crystal substrate (hereinafter, referred to as a sapphire substrate) 49 having a side length of 25 mm is attached to the tip of the substrate support jig 47 in the molten Ga48. did. The sapphire substrate 49 was fixed by being inclined from horizontal by several degrees in molten Ga. In addition, molten Ga
Inside the tube 48, an ammonia gas inlet tube 41 made of quartz whose tip was bent into a J-shape was installed. The tip of the gas introduction pipe 41 is
The sapphire substrate 49 was fixed directly 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. Subsequently, the ammonia gas is supplied to the ammonia introducing pipe 41.
, And introduced into molten Ga48 at a rate of 0.1 liter per minute for 1 hour. The introduced ammonia gas rises as bubbles in the melt. The number of bubbles is about 20 per minute
There were zero. The bubbles of the ammonia gas rising in the melt hit the lower end of the sapphire substrate 49 and rose along the substrate surface, reached the molten Ga 48 surface, and were discharged out of the container. The discharged gas was harmed by a wet scrubber and released to 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 crystal after growth is cooled, and molten Ga4
8 and the metal Ga adhering to the surface was washed away 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
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 results of photoluminescence measurement of the obtained crystal at room temperature. A sharp emission peak corresponding to the band-edge emission of undoped GaN was observed at 360 nm, confirming that the GaN crystal was of 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 to be 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 based on the results of consideration of safety and economy. In principle, however, a gas such as hydrazine or monomethylhydrazine is used. Can also be used. However, these gases are far more explosive 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 reason why 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 nitride to be grown is 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) In the embodiment, the crystal growth of GaN has been described. However, the present invention can also be applied to the crystal growth of InN, AlN, or a mixed crystal thereof such as AlGaN and GaInN. Furthermore, a nitride crystal doped with an impurity can be grown by mixing an impurity element into a group III melt or a gas containing nitrogen.

【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, hydrazine, monomethylhydrazine and the like can be used 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 shape of the tip of the tube for introducing a gas such as ammonia into the Group III melt can be variously modified in order to control the size and number of gas bubbles in the melt. For example, a plurality of gas outlets can be provided at the tip of the gas introduction pipe, or a net can 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 provided 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 FIG. 1, FIG. 2, FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 11, only the crystal growth vessel showing the essential part of the present invention has been described.
By constructing a system combining a mass flow controller for adjusting the gas flow rate and a temperature controller capable of automatically controlling the temperature of the heater, the control of crystal growth becomes easier.

【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 and a phosphor material. In particular, a nitride bulk single crystal substrate is most suitable 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 production method of the present invention, a 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. Since the group III element in the phase reacts with the group V element in the gas phase to directly generate the group III nitride crystal in the solid phase in the melt of the group III element, it is simpler than in the case of making a melt of nitride. It can be easily and inexpensively mass-produced with a simple apparatus in a short time.

【0075】(2)本発明の請求項3にかかる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II
I 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) The mixture of the group III nitride microcrystals and the group III metal raw material according to claim 3 of the present invention has a completely complete surface because the nitride microcrystals are synthesized in the group III melt. II
When the mixture is covered with a group I metal material and this mixture is used as a liquid phase growth material, it is very easily dissolved, and a solution having a saturated solubility can be easily obtained as compared with conventional materials. As a result, the controllability and reproducibility of epitaxial growth are dramatically improved.

【0076】(3)本発明の請求項4、7、9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 method according to claims 4, 7 and 9, of the present invention, a group III high-purity nitride semiconductor crystal can be easily and inexpensively mass-produced in a short time with a simple apparatus. can do. Further, it is safe because there is no need to use dangerous gases such as chlorine conventionally used in the HVPE method and organic metals used in the MOVPE method. Further, according to the growth method of the present invention, the liquid crystal growth or the gas phase growth of the nitride crystal, which has been particularly difficult in the past, can be easily performed. As a result, it is easy to manufacture a device having a high-carrier p-type crystal without special treatment of the nitride crystal, and it is not necessary to bring the p-type conductive layer to the element surface. The degree of freedom of design is expanded.

【0077】(4)また、本発明の請求項4、7、9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) In the method for growing a nitride according to the fourth, seventh and ninth aspects of the present invention, since an oxide or chloride is not used as a raw material as in the conventional method, unreacted substances are formed in a liquid phase. The mixture can be directly used as a raw material for liquid phase growth without being an impurity during the growth, and thus without extracting only the group III nitride when used as a raw material for liquid phase growth. The elimination of the extraction step not only leads to a significant shortening of the step, but also eliminates the contamination of the raw material, which tends to occur in the extraction step, and enables high-purity liquid phase growth.

【0078】(5)さらに、本発明の請求項12、13
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LED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。
(5) Claims 12 and 13 of the present invention
According to the manufacturing method described above, it becomes possible to grow a group III nitride semiconductor crystal, particularly a bulk single crystal that could not be grown conventionally. The use of this crystal for the substrate is not only effective for increasing the efficiency and extending the life of the blue LED, but also greatly contributing to promoting the practical use of a blue LD that has not yet been commercialized. Also such III
A group III nitride semiconductor crystal can be easily and inexpensively grown with a simple device. In addition, it is safe because there is no need to use gases such as chlorine conventionally used in the HVPE method and dangerous raw materials such as organic metals used in the MOVPE method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the 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 shows GaN according to first and seventh embodiments of the present invention.
It is a cross section 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 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 embodiment 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 epitaxially grown undoped GaN conjunctive 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 epitaxially grown 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 epitaxially grown 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 shows 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 cross-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 epitaxial growth crystal manufactured in a ninth embodiment 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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 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 Operation 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 Melted Ga 34 Seed crystal support jig 35 Seed crystal 36 Ammonia Inlet pipe 37 with thermoelectric

Claims (15)

【特許請求の範囲】[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製造することを特徴
とする窒化物結晶の製造方法。
A group III metal element is heated and melted, and a gas containing a nitrogen atom is injected into a melt of the group III metal element at a temperature lower than the melting point of the nitride to be obtained. A method for producing a nitride crystal, comprising producing a group III nitride microcrystal in a melt of an element.
【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 an impurity element is mixed with the group III metal 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。
3. A mixture of a Group III nitride microcrystal and a Group III metal element obtained by the method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2.
【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。
4. A method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2, wherein a mixture of a group III nitride microcrystal and a group III metal element is used as a starting material.
Liquid phase growth method for group III nitride crystals.
【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
属元素の混合物を出発原料に用いた液相成長方法で得ら
れるIII 族の窒化物結晶。
5. A method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2, wherein said mixture is obtained by a liquid phase growth method using a mixture of group III nitride microcrystals and a group III metal element as a starting material. Group III nitride crystal.
【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
るIII 族の窒化物結晶粉末。
6. A group III metal element obtained by removing a group III metal element from a mixture of a group III nitride microcrystal and a group III metal element obtained by the method for producing a nitride crystal according to claim 1 or 2. Nitride crystal powder.
【請求項7】請求項6記載の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。
7. A method for vapor-phase growing a group III nitride, comprising using the group III nitride crystal powder according to claim 6 as a starting material.
【請求項8】請求項6記載のIII 族の窒化物粉末を出発
原料に用いたIII 族窒化物の気相成長方法で得られるII
I 族の窒化物結晶。
8. A group III nitride obtained by a vapor phase growth method of a group III nitride using the group III nitride powder according to claim 6 as a starting material.
Group I nitride crystal.
【請求項9】請求項6記載の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。
9. A method for producing a group III nitride crystal, comprising melting, resolidifying or sintering the group III nitride crystal powder according to claim 6.
【請求項10】請求項6記載のIII 族の窒化物結晶粉末
を、溶融、再凝固または焼結して得られたIII 族の窒化
物結晶。
10. A group III nitride crystal obtained by melting, resolidifying or sintering the group III nitride crystal powder according to claim 6.
【請求項11】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。
11. The method for producing a nitride crystal according to claim 1, wherein the group III element is any one of Al, Ga, and In, and the gas containing a nitrogen atom is an ammonia gas. A method for producing a nitride crystal.
【請求項12】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。
12. A seed crystal is immersed in a heated and melted Group III element, and gas bubbles containing a nitrogen atom are intermittently brought into contact with the surface of the seed crystal in the Group III element to thereby form the seed crystal. A method for producing a nitride crystal, comprising growing a nitride crystal of a group III element on a surface.
【請求項13】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。
13. A substrate crystal is immersed in a heated and melted group III element, and gas bubbles containing a nitrogen atom are intermittently brought into contact with the surface of the substrate crystal in the group III element.
A method for producing a nitride crystal, comprising epitaxially growing a group III element nitride single crystal on the substrate crystal surface.
【請求項14】請求項12又は13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。
14. The method for producing a nitride crystal according to claim 12, wherein said group III element is Al, Ga, In.
Wherein the gaseous substance containing a nitrogen atom is ammonia gas.
【請求項15】請求項12又は13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。
15. The method for producing a nitride crystal according to claim 12, wherein the temperature of said group III element melt is lower than the melting point of the nitride crystal to be grown. Method.
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