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JP2011153055A - Method for producing nitride single crystal - Google Patents

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JP2011153055A
JP2011153055A JP2010017146A JP2010017146A JP2011153055A JP 2011153055 A JP2011153055 A JP 2011153055A JP 2010017146 A JP2010017146 A JP 2010017146A JP 2010017146 A JP2010017146 A JP 2010017146A JP 2011153055 A JP2011153055 A JP 2011153055A
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nitride
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crystal
autoclave
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Application number
JP2010017146A
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Japanese (ja)
Inventor
Kensuke Aoki
謙介 青木
Kazuo Yoshida
一男 吉田
Katsuto Nakamura
克仁 中村
Tsuguo Fukuda
承生 福田
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Tohoku University NUC
Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Tohoku University NUC
Asahi Kasei Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】速い育成速度と高い結晶品質とを両立することができる、アモノサーマル法による窒化物単結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】耐腐食性オートクレーブ3内で、超臨界又は亜臨界状態にあるアンモニアの存在下、少なくとも1種類の窒化物多結晶を原料6として用い、かつ、少なくとも1種類の酸性鉱化剤をアンモニアに添加して、アモノサーマル法により窒化物多結晶から窒化物単結晶を製造する方法において、オートクレーブ3内には、窒化物多結晶を配置する部位9と、種結晶7を用いて窒化物単結晶を育成する部位10とが存在しており、種結晶7を用いて窒化物単結晶を育成する部位10の温度T1は、650℃〜850℃であり、かつ、窒化物多結晶を配置する部位9の温度T2よりも、平均温度で、高く保持され、そして耐腐食性オートクレーブ3内の圧力は、40MPa〜250MPaに保持されている。
【選択図】図1
The present invention provides a method for producing a nitride single crystal by an ammonothermal method capable of achieving both a high growth rate and high crystal quality.
In a corrosion-resistant autoclave 3, in the presence of ammonia in a supercritical or subcritical state, at least one nitride polycrystal is used as a raw material 6 and at least one acidic mineralizer is used. In the method of producing a nitride single crystal from a nitride polycrystal by an ammonothermal method in addition to ammonia, the autoclave 3 is nitrided using a portion 9 where the nitride polycrystal is disposed and a seed crystal 7. There is a portion 10 for growing a single crystal of crystal, the temperature T1 of the portion 10 for growing a single crystal of nitride using the seed crystal 7 is 650 ° C. to 850 ° C., and a nitride polycrystal is formed. The average temperature is maintained higher than the temperature T2 of the portion 9 to be disposed, and the pressure in the corrosion-resistant autoclave 3 is maintained at 40 MPa to 250 MPa.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ソルボサーマル法による窒化物単結晶の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、アンモニア溶媒を用いるアモノサーマル法において、酸性鉱化剤を用い、窒化ガリウムに代表される周期表第13族元素窒化物の結晶性の優れたバルク単結晶を得ることができる窒化物単結晶の新規製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a nitride single crystal by a solvothermal method. More specifically, the present invention provides a bulk single crystal having excellent crystallinity of a periodic table group 13 element nitride represented by gallium nitride using an acidic mineralizer in an ammonothermal method using an ammonia solvent. The present invention relates to a novel method for producing a nitride single crystal that can be obtained.

窒化ガリウム結晶は、発光ダイオードやレーザーダイオード等の発光素子に適用される物質として有用であり、その最も一般的な製造方法は、サファイアや炭化ケイ素などを基板として用いたMOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法による気相成長を用いる方法である。しかしながら、この方法で得られる単結晶の品質が用途によっては十分とはいえないことから、これら窒化物単結晶のホモエピタキシー成長を可能とする、窒化物単結晶基板の開発が切望されている。   Gallium nitride crystals are useful as materials applied to light-emitting elements such as light-emitting diodes and laser diodes. The most common manufacturing method is MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor) using sapphire or silicon carbide as a substrate. This is a method using vapor phase growth by the Deposition method. However, since the quality of the single crystal obtained by this method cannot be said to be sufficient depending on the application, development of a nitride single crystal substrate capable of homoepitaxial growth of these nitride single crystals is eagerly desired.

例えば、窒化ガリウム単結晶の場合には、HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法による自立単結晶基板があるが、広く普及するには至っていない。他の方法として、高温・高圧下で窒素とGaを反応させる高圧法(J. Crystal Growth 178 (1977) 174)や、フラックスを利用する方法(Jpn. J. Appl. Phys. 46 (2007) L103)、ソルボサーマル法などが検討されている。   For example, in the case of a gallium nitride single crystal, there is a self-standing single crystal substrate by HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method, but it has not been widely used. Other methods include the high pressure method (J. Crystal Growth 178 (1977) 174) in which nitrogen and Ga are reacted at high temperature and high pressure, and the method using flux (Jpn. J. Appl. Phys. 46 (2007) L103 ), Solvothermal methods are being studied.

ソルボサーマル法とは、超臨界状態及び/又は亜臨界状態の溶媒を用いた結晶製造方法の総称であり、特に水を溶媒とする場合にはハイドロサーマル法(水熱合成法)、アンモニアを溶媒とする場合にアモノサーマル法(安熱合成法)などと称される。ハイドロサーマル法は、人工水晶の工業的製造方法であり、高い品質の結晶が得られる方法の一つであることが広く知られている。   The solvothermal method is a general term for crystal production methods using a solvent in a supercritical state and / or a subcritical state. Particularly, when water is used as a solvent, a hydrothermal method (hydrothermal synthesis method) and ammonia as a solvent. Is called the ammonothermal method (another-low synthesis method). The hydrothermal method is an industrial manufacturing method of artificial quartz and is widely known as one of methods for obtaining high quality crystals.

アモノサーマル法は、窒化ガリウムなどの窒化物バルク単結晶の製造方法として期待されており、アンモニアを溶媒として用い、温度と圧力を調整して原料を溶解又は反応させ、溶解度の温度依存性を利用するなどして結晶成長を行うものである。
アモノサーマル法において、GaNなどの窒化物バルク単結晶の製造のためには、鉱化剤を添加することが有効であるとされている。鉱化剤には、大きく分類して、アンモニアに溶解させた際、元の溶媒よりもpHを下げる働きのある酸性鉱化剤と、pHを上げる働きのある塩基性鉱化剤とが知られている。結晶成長を行うために好適とされる製造条件は、酸性鉱化剤と塩基性鉱化剤とで大きく異なっていることが知られており、例えば、アモノサーマル法で塩基性鉱化剤を用いた場合には、150〜500MPa程度の比較的高い圧力が必要とされているのに対して、酸性鉱化剤の場合には100〜200MPa程度の比較的低い圧力でよいとされている。また、酸性鉱化剤を用いた場合と塩基性鉱化剤を用いた場合とでは、反応容器等に要求される耐腐食性も異なってくる。このように、アモノサーマル法による窒化物単結晶製造技術においては、利用する鉱化剤の酸性、塩基性の違いによって、単結晶製造技術は大きく異なるものとなっている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照のこと)。
The ammonothermal method is expected as a method for producing a bulk single crystal of nitride such as gallium nitride. Using ammonia as a solvent, the temperature and pressure are adjusted to dissolve or react the raw materials, and the temperature dependence of the solubility is increased. It is used for crystal growth.
In the ammonothermal method, it is said that adding a mineralizer is effective for producing a nitride single crystal such as GaN. Mineralizers are broadly classified into acidic mineralizers that lower pH compared to the original solvent and basic mineralizers that increase pH when dissolved in ammonia. ing. Production conditions suitable for crystal growth are known to differ greatly between acidic mineralizers and basic mineralizers. For example, basic mineralizers are produced by an ammonothermal method. When used, a relatively high pressure of about 150 to 500 MPa is required, whereas in the case of an acidic mineralizer, a relatively low pressure of about 100 to 200 MPa is sufficient. In addition, the corrosion resistance required for the reaction vessel or the like differs depending on whether the acidic mineralizer is used or the basic mineralizer. As described above, in the nitride single crystal manufacturing technology by the ammonothermal method, the single crystal manufacturing technology is greatly different depending on the difference in acidity and basicity of the mineralizer used (for example, Patent Document 1). , See Patent Document 2).

酸性鉱化剤を用いたアモノサーマル法については、バッフル板によって仕切られた下部の原料充填部及び上部の育成部とからなるオートクレーブ内において、下部に主に窒化物多結晶からなる原料を充填し、上部に種結晶を配置して、上部の温度を下部よりも低く保持することにより、上部の低温領域で種結晶を育成させる技術が開示されている(例えば、特許文献2を参照こと)。かかる方法は、人工水晶の工業的生産方法と類似しており、アモノサーマル法において酸性鉱化剤を選択すべき理由の一つと考えられてきた。   For the ammonothermal method using an acidic mineralizer, in the autoclave consisting of the lower raw material filling part and the upper growing part partitioned by a baffle plate, the lower part is filled with raw material mainly consisting of polycrystalline nitride. In addition, a technique is disclosed in which a seed crystal is arranged in the upper part and the temperature of the upper part is kept lower than that of the lower part to grow the seed crystal in the upper low-temperature region (see, for example, Patent Document 2). . Such a method is similar to the industrial production method of artificial quartz and has been considered as one of the reasons for selecting an acid mineralizer in the ammonothermal method.

しかしながら、アモノサーマル法による窒化物単結晶成長技術は、未だ十分に完成しているとはいえず、工業的に展開するためには、生産性を高めるためのより速い成長速度とより高い品質とを両立させなければならず、乗り越えるべき課題は多くあるのが実情である。
例えば、窒化ガリウムの場合、従来報告されているアモノサーマル法による窒化物単結晶育成技術においては、成長速度は30μm/day〜数ミクロン/dayであり、競合するHVPEやフラックス法と比較しても、遅い状況にある。このように、従来、窒化ガリウムの場合、速い成長速度と、平滑な面成長とを両立することは難しい状況にあった。
However, the single-crystal nitride growth technology based on the ammonothermal method has not yet been fully completed, and for industrial development, a faster growth rate and higher quality to increase productivity. There are many issues that must be overcome.
For example, in the case of gallium nitride, the growth rate is 30 μm / day to several microns / day in the conventionally reported ammonothermal method for nitride single crystal growth, compared with competing HVPE and flux methods. Even in a slow situation. Thus, conventionally, in the case of gallium nitride, it has been difficult to achieve both a high growth rate and smooth surface growth.

特開2003−40699号公報JP 2003-40699 A 特開2008−120672号公報JP 2008-120672 A

前記した技術水準に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、アモノサーマル法によって、速い育成速度と高い結晶品質とを両立しうる窒化物単結晶の新規製造方法を提供することである。   In view of the above technical level, the problem to be solved by the present invention is to provide a novel method for producing a nitride single crystal that can achieve both high growth rate and high crystal quality by the ammonothermal method.

前記した課題を解決すべく、発明者らは、鋭意検討し、実験を重ねた結果、以下の手段により、課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have intensively studied and repeated experiments. As a result, the inventors have found that the problems can be solved by the following means, and have completed the present invention.
That is, the present invention is as follows.

[1]耐腐食性オートクレーブ内で、超臨界又は亜臨界状態にあるアンモニアの存在下、少なくとも1種類の窒化物多結晶を原料として用い、かつ、少なくとも1種類の酸性鉱化剤を該アンモニアに添加して、アモノサーマル法により該窒化物多結晶から窒化物単結晶を製造する方法において、
該オートクレーブ内には、該窒化物多結晶を配置する部位と、種結晶を用いて該窒化物単結晶を育成する部位とが存在しており、
該種結晶を用いて窒化物単結晶を育成する部位の温度(T1)は、650℃〜850℃であり、かつ、該窒化物多結晶を配置する部位の温度(T2)よりも、平均温度で、高く保持され、そして
該耐腐食性オートクレーブ内の圧力は、40MPa〜250MPaに保持されている、
こと特徴とする、アモノサーマル法による窒化物単結晶の製造方法。
[1] In a corrosion-resistant autoclave, in the presence of ammonia in a supercritical or subcritical state, at least one nitride polycrystal is used as a raw material, and at least one acidic mineralizer is used as the ammonia. In addition, in the method of producing a nitride single crystal from the nitride polycrystal by an ammonothermal method,
In the autoclave, there are a portion where the nitride polycrystal is disposed and a portion where the nitride single crystal is grown using a seed crystal,
The temperature (T1) of the portion where the nitride single crystal is grown using the seed crystal is 650 ° C. to 850 ° C., and the average temperature is higher than the temperature (T2) of the portion where the nitride polycrystal is disposed. And the pressure in the corrosion-resistant autoclave is maintained at 40 MPa to 250 MPa.
A method for producing a nitride single crystal by an ammonothermal method.

[2]該耐腐食性オートクレーブは、前記窒化物多結晶を配置する部位が前記種結晶を配置して窒化物単結晶を育成する部位よりも高い位置に存在する、前記[1]に記載の窒化物単結晶の製造方法。   [2] The corrosion-resistant autoclave according to [1], wherein the portion where the nitride polycrystal is disposed is higher than the portion where the seed crystal is disposed and the nitride single crystal is grown. A method for producing a nitride single crystal.

[3]該窒化物多結晶が、孔又はスリット状の隙間を複数設けた容器内に配置されており、そして該容器の側面と、前記耐腐食性オートクレーブの内壁との間には、少なくとも1mm以上の隙間が存在する、前記[1]又は[2]に記載の窒化物単結晶の製造方法。   [3] The nitride polycrystal is disposed in a container provided with a plurality of holes or slit-like gaps, and at least 1 mm between the side surface of the container and the inner wall of the corrosion-resistant autoclave. The method for producing a nitride single crystal according to [1] or [2], wherein the gap is present.

[4]前記窒化物多結晶を配置する部位は、前記耐腐食性オートクレーブの内部底面から少なくとも10mm以上の高さの位置に、存在し、かつ、該窒化物多結晶を配置する部位と前記耐腐食性オートクレーブ内部底面とにより画される空間内に、種結晶を配置する、前記[3]に記載の窒化物単結晶の製造方法。   [4] The portion where the nitride polycrystal is disposed is present at a position at least 10 mm or more from the inner bottom surface of the corrosion-resistant autoclave, and the portion where the nitride polycrystal is disposed and the resistance to the nitride polycrystal. The method for producing a nitride single crystal according to the above [3], wherein the seed crystal is arranged in a space defined by the inner bottom surface of the corrosive autoclave.

[5]前記窒化物多結晶を配置する部位と、前記種結晶を用いて窒化物単結晶育成する部位との間に、仕切り板が配置されている、前記[4]に記載の窒化物単結晶の製造方法。   [5] The nitride single unit according to [4], wherein a partition plate is disposed between a portion where the nitride polycrystal is disposed and a portion where the nitride single crystal is grown using the seed crystal. Crystal production method.

[6]前記窒化物多結晶が、気相法により製造されたものである、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の窒化物単結晶の製造方法。   [6] The method for producing a nitride single crystal according to any one of [1] to [5], wherein the nitride polycrystal is produced by a vapor phase method.

[7]前記1〜6のいずれかに記載の窒化物単結晶の製造方法によって製造された、窒化物単結晶からなる基板。   [7] A substrate made of a nitride single crystal manufactured by the method for manufacturing a nitride single crystal according to any one of 1 to 6 above.

本発明の窒化物単結晶の製造方法によって、30μm/day以上の、従来よりも速い速度での窒化物単結晶の育成が可能となる。また、本発明の窒化物単結晶の製造方法により得られる窒化物単結晶は、平膜状の成長層を有するため、本発明の方法により、様々な方位の基板を切り出すことのできるバルク窒化物単結晶を得ることができる。   According to the method for producing a nitride single crystal of the present invention, it is possible to grow a nitride single crystal at a speed of 30 μm / day or more and faster than the conventional method. In addition, since the nitride single crystal obtained by the method for producing a nitride single crystal of the present invention has a flat film-like growth layer, bulk nitride capable of cutting out substrates having various orientations by the method of the present invention. A single crystal can be obtained.

実施例で用いた窒化物単結晶の製造装置の概略図である。It is the schematic of the manufacturing apparatus of the nitride single crystal used in the Example. 実施例1で使用した種結晶(上)と、育成後に得られた単結晶(下)の図面に代わる外観写真である。It is the external appearance photograph replaced with drawing of the seed crystal (top) used in Example 1, and the single crystal obtained after the growth (bottom).

以下、本発明の窒化物単結晶の製造方法について詳細に説明する。
尚、以下の説明は、本発明の代表的な実施様態に基づいてなされるが、本発明はこれらの実施態様に限定されるものではない。また、本明細書中、数値範囲A〜Bの表記は、A以上B以下の範囲を表す。
Hereinafter, the method for producing a nitride single crystal of the present invention will be described in detail.
The following description will be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments. In the present specification, the notation of the numerical ranges A to B represents a range of A to B.

本発明でいう窒化物とは、窒化ガリウムに代表される周期表第13族元素(IUPAC、1989)の窒化物を意味し、GaNのように単一金属の窒化物のみでなく、AlGaN、InGaN、AlInGaNなどの多元化合物が含まれる。尚、これらの化学式は、窒化物の構成元素を示すだけのものであり、それらの組成比を表すものではない。   The nitride in the present invention means a nitride of a periodic table group 13 element (IUPAC, 1989) represented by gallium nitride, and not only a single metal nitride such as GaN, but also AlGaN, InGaN. And multi-component compounds such as AlInGaN. These chemical formulas only indicate the constituent elements of the nitride, and do not indicate their composition ratio.

多結晶とは、塊状、粒状、粉状などの種々の外観で得られる固体各々について、多数の微小な単結晶、すなわち微結晶が各々異なる方位を向いて分離不可能な形で存在している状態を意味している。微結晶のサイズや、微結晶の方位の揃い具合、すなわち配向性の程度については特に限定されない。   Polycrystalline means that for each solid obtained in various appearances such as massive, granular, powdery, etc., a large number of fine single crystals, that is, fine crystals exist in different directions and cannot be separated. Means state. There are no particular limitations on the size of the microcrystals and the degree of orientation of the microcrystals, that is, the degree of orientation.

本発明においては、窒化物多結晶は原料として用いており、前述の周期表第13族元素の任意の組成物が利用できるが、必ずしも完全な窒化物である必要はなく、ゼロ価の金属を含んでいてもよい。例えば、AlGaN等の多元窒化物や、AlNとGaNの混合物であっても、原料として用いることができる。   In the present invention, the nitride polycrystal is used as a raw material, and any composition of the aforementioned group 13 element of the periodic table can be used, but it is not necessarily a complete nitride, and a zero-valent metal is used. May be included. For example, a multi-element nitride such as AlGaN or a mixture of AlN and GaN can be used as a raw material.

原料となる多結晶原料の製造方法は特に限定されないが、例えば、GaNを例にとると、金属ガリウム又はGa2O3をアンモニアで窒化したもの、あるいはHVPE法のように、ハロゲン化物とアンモニアとの反応によって得られた窒化物を原料として利用することができる。 There are no particular restrictions on the method for producing the polycrystalline raw material that is used as the raw material.For example, when GaN is taken as an example, metal gallium or Ga 2 O 3 nitrided with ammonia, or HVPE, halide and ammonia are used. The nitride obtained by this reaction can be used as a raw material.

本発明では、溶媒としてアンモニアを使用するが、含まれる不純物の量はできる限り少ないことが望ましい。用いるアンモニアの純度は、通常99.9%以上であり、好ましくは99.99%以上であり、より好ましくは99.999%以上である。   In the present invention, ammonia is used as a solvent, but it is desirable that the amount of impurities contained is as small as possible. The purity of ammonia to be used is usually 99.9% or more, preferably 99.99% or more, and more preferably 99.999% or more.

溶媒であるアンモニアに添加する酸性鉱化剤としては、ハロゲン化アンモニウム等があげられる。例えば、酸性鉱化剤としては、塩化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、臭化アンモニウム、とりわけ、塩化アンモニウムが好ましい。   Examples of the acidic mineralizer added to ammonia as a solvent include ammonium halide. For example, as the acidic mineralizer, ammonium chloride, ammonium iodide, ammonium bromide, especially ammonium chloride is preferable.

アンモニア充填量は、選択した温度において、使用するオートクレーブ内部の圧力が40MPa〜250MPaとなる範囲になうように調整する。
アンモニア充填量を多くすると、単結晶を、より速く成長させることができるが、圧力が前記範囲の上限を超えてしまう場合には、バルブ操作を行ってアンモニアの一部を排出し、前記圧力範囲を超えないようにする。
The ammonia filling amount is adjusted so that the pressure inside the autoclave to be used is in the range of 40 MPa to 250 MPa at the selected temperature.
If the ammonia filling amount is increased, the single crystal can be grown faster, but if the pressure exceeds the upper limit of the above range, a part of the ammonia is discharged by operating the valve and the pressure range. Do not exceed.

圧力は、高いほうが、単結晶の成長速度が速くなり好ましく、40MPa以上であれば、単結晶の成長速度として十分である。一方、使用するオートクレーブに対する負荷を考慮すると、圧力は、250MPa以下である。本発明では、圧力は、40MPa〜200MPaとすることが好ましく、より好ましくは50MPa〜150MPaであり、さらに好ましくは60MPa〜130MPaである。   The higher the pressure, the faster the growth rate of the single crystal, and 40 MPa or more is sufficient as the growth rate of the single crystal. On the other hand, considering the load on the autoclave used, the pressure is 250 MPa or less. In the present invention, the pressure is preferably 40 MPa to 200 MPa, more preferably 50 MPa to 150 MPa, and still more preferably 60 MPa to 130 MPa.

本発明に用いるオートクレーブは、窒化物単結晶を成長させる高温高圧条件に耐え得るものの中から選択する。具体的には、RENE41のように、Ni系の合金であって、高温での強度特性が優れるものが好ましい。   The autoclave used in the present invention is selected from those that can withstand high temperature and high pressure conditions for growing a nitride single crystal. Specifically, a Ni-based alloy, such as RENE 41, which has excellent strength characteristics at high temperatures is preferable.

本発明に用いる酸性鉱化剤は、アルカリ金属アミド等に代表される塩基性鉱化剤に対して、超臨界状態のアンモニアに対する溶解度が高いため、低い圧力での反応が可能となる。また、本発明に用いる酸性鉱化剤は、白金などの貴金属に対する腐食性が低いため、オートクレーブの内面をこれらの貴金属で被覆すれば、容器の腐食によって混入する不純物の影響を最小限に抑えることが可能となる。これらの貴金属としては、Pt、Au、Ir、Ru、Pd、Ag、及びこれらの貴金属を主成分とする合金が挙げられ、中でもPtを用いることが好ましい。従って、本発明で使用する耐腐食性オートクレーブは、オートクレーブ内表面をこれらの貴金属でライニング又はコーティングしたものであることもできる。   The acidic mineralizer used in the present invention has a high solubility in ammonia in a supercritical state with respect to a basic mineralizer typified by an alkali metal amide and the like, and thus can react at a low pressure. In addition, since the acidic mineralizer used in the present invention has low corrosiveness to noble metals such as platinum, if the inner surface of the autoclave is covered with these noble metals, the effects of impurities mixed in due to corrosion of the container can be minimized. Is possible. Examples of these noble metals include Pt, Au, Ir, Ru, Pd, Ag, and alloys containing these noble metals as main components. Among these, it is preferable to use Pt. Therefore, the corrosion-resistant autoclave used in the present invention may be one in which the inner surface of the autoclave is lined or coated with these noble metals.

原料である窒化物多結晶としては、塊状、粉末状等、任意の形状のものが利用できるが、これらを、孔又はスリット状の隙間を複数設けた容器、あるいはメッシュによって形成されたカゴ状容器内に入れることにより、使用するオートクレーブ内の特定の位置に配置することが可能となる。
容器の孔やスリット状の隙間等に関しては、用いる窒化物多結晶の形状に従って、好適な孔やスリットの大きさ、メッシュの目の粗さなどを選択すればよく、容器内に入れた窒化物多結晶原料が効率よくアンモニア溶媒と接触し、速やかに溶解されるようにすればよい。
The nitride polycrystal as a raw material can be of any shape such as a lump or powder, but these can be used as a container provided with a plurality of holes or slit-like gaps, or a cage-like container formed by a mesh. It becomes possible to arrange | position in the specific position in the autoclave to be used by putting in.
For the container holes and slit-shaped gaps, etc., it is sufficient to select a suitable hole and slit size, mesh coarseness, etc. according to the shape of the nitride polycrystal used. The polycrystalline raw material may be efficiently brought into contact with the ammonia solvent and rapidly dissolved.

本発明の窒化物単結晶の製造方法においては、原料となる窒化物多結晶を効率よく超臨界アンモニア中に溶解させることが重要である。そのため、使用するオートクレーブの内部において、溶媒である超臨界アンモニアの流れが滞らないように、原料を入れた容器の側面とオートクレーブ内壁との間に、少なくとも1mm以上の隙間を存在させることが好ましい。   In the method for producing a nitride single crystal of the present invention, it is important to efficiently dissolve a nitride polycrystal as a raw material in supercritical ammonia. Therefore, it is preferable that a gap of at least 1 mm exists between the side surface of the container containing the raw material and the inner wall of the autoclave so that the flow of supercritical ammonia as a solvent does not stagnate inside the autoclave to be used.

本発明においては、種結晶を用いて窒化物単結晶を育成する部位の温度(T1)の下限は、650℃以上であればよく、好ましくは670℃以上、より好ましくは690℃以上である。一方、種結晶を用いて窒化物単結晶を育成する部位の温度の上限は、850℃以下であればよく、好ましくは800℃以下、より好ましくは750℃以下、さらに好ましくは720℃以下である。   In the present invention, the lower limit of the temperature (T1) of the portion where the nitride single crystal is grown using the seed crystal may be 650 ° C. or higher, preferably 670 ° C. or higher, more preferably 690 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the temperature at which the nitride single crystal is grown using the seed crystal may be 850 ° C. or less, preferably 800 ° C. or less, more preferably 750 ° C. or less, and even more preferably 720 ° C. or less. .

さらに、本発明においては、種結晶を用いて窒化物単結晶を育成する部位の温度(T1)は、窒化物多結晶を配置する部位の温度(T2)よりも、平均温度で、高く設定されていることが必要である(T1>T2)。
例えば、種結晶を用いて窒化物単結晶を育成する部位の温度(T1)と、窒化物多結晶を配置する部位の温度(T2)との温度差(T1−T2)は、150℃〜1℃とすることができる。この温度差を大きくすると結晶の成長速度が大きくなる傾向があるが、温度差を小さくしたほうが、結晶の品質が向上する傾向がある。
従って、結晶の成長速度(結晶の析出性)、及び結晶の品質の観点から、温度差(T1−T2)は、100℃〜5℃が好ましく、90℃〜10℃がより好ましい。
Furthermore, in the present invention, the temperature (T1) of the portion where the nitride single crystal is grown using the seed crystal is set higher than the temperature (T2) of the portion where the nitride polycrystal is disposed. (T1> T2).
For example, the temperature difference (T1−T2) between the temperature (T1) of the portion where the nitride single crystal is grown using the seed crystal and the temperature (T2) of the portion where the nitride polycrystal is disposed is 150 ° C. to 1 ° C. It can be set to ° C. Increasing this temperature difference tends to increase the crystal growth rate, but decreasing the temperature difference tends to improve the quality of the crystal.
Therefore, the temperature difference (T1-T2) is preferably 100 ° C. to 5 ° C., and more preferably 90 ° C. to 10 ° C., from the viewpoints of crystal growth rate (crystal precipitation) and crystal quality.

本発明では、かかる温度条件を満たしている限り、原料としての窒化物多結晶の一部に、単結晶析出部位が混在していても構わない。例えば、種結晶を、その表面に結晶が育成可能な空間を保持しつつ、多結晶原料と一緒にメッシュ状の容器に入れれば、原料供給源に極めて近い場所での窒化物単結晶の成長が可能となり、大きな成長速度を達成することもできる。   In the present invention, as long as this temperature condition is satisfied, a single crystal precipitation site may be mixed in a part of the nitride polycrystal as a raw material. For example, if a seed crystal is placed in a mesh-like container together with a polycrystalline raw material while maintaining a space where the crystal can be grown on the surface thereof, the growth of a nitride single crystal at a location very close to the raw material supply source It is possible to achieve a high growth rate.

また、本発明では、縦型オートクレーブを使用することもでき、この場合、窒化物多結晶を配置する部位を、種結晶を用いて窒化物単結晶を育成する部位よりも、縦方向で高い位置に配置することにより、より効率的に単結晶を析出させることが可能となる。なぜなら、このような位置関係とすることにより、窒化物多結晶を配置する部位と、オートクレーブの内部底面により画される空間を、種結晶を用いて窒化物単結晶を育成する領域とし、窒化物多結晶を配置する部位から該領域に重力により落下してくる又は該空間で析出する単結晶を、該空間内で効率的に成長させることが可能となるからである。   In the present invention, a vertical autoclave can also be used. In this case, the portion where the nitride polycrystal is arranged is higher in the vertical direction than the portion where the nitride single crystal is grown using the seed crystal. It becomes possible to precipitate a single crystal more efficiently by arrange | positioning to. Because of this positional relationship, the space defined by the portion where the nitride polycrystal is arranged and the inner bottom surface of the autoclave is used as a region for growing the nitride single crystal using the seed crystal, and the nitride This is because a single crystal that falls into the region by gravity from the portion where the polycrystal is disposed or precipitates in the space can be efficiently grown in the space.

析出した単結晶は、他の単結晶粒との合一による多結晶化をできるだけ防ぐことが好ましいので、窒化物多結晶を配置する部位は、オートクレーブの底面から少なくとも10mm以上の高さにあることが好ましい。オートクレーブの底面からの、窒化物多結晶を配置する部位の高さの上限としては、例えば、底面からの高さが125mm以下であることができるが、結晶析出領域としての空間が確保されていればよく、オートクレーブの底面からの高さが10mm以上であれば、オートクレーブ内の空間全体の50%vol以下であっても構わない。   Since the precipitated single crystal is preferably prevented from polycrystallization due to coalescence with other single crystal grains as much as possible, the portion where the nitride polycrystal is disposed should be at least 10 mm above the bottom of the autoclave. Is preferred. As an upper limit of the height of the portion where the nitride polycrystal is arranged from the bottom surface of the autoclave, for example, the height from the bottom surface can be 125 mm or less, but a space as a crystal precipitation region is ensured. As long as the height from the bottom of the autoclave is 10 mm or more, it may be 50% vol or less of the entire space in the autoclave.

酸性鉱化剤を用いた従来技術における通常配置(オートクレーブ下部に多結晶原料、上部に種結晶を配置)では、本発明に開示した温度領域では種結晶上の結晶成長は観察されない。   In the conventional arrangement using the acidic mineralizer (polycrystalline raw material at the bottom of the autoclave and seed crystal at the top), no crystal growth on the seed crystal is observed in the temperature range disclosed in the present invention.

本発明では、種結晶を用いるが、目的とする窒化物単結晶と一致又は適合した晶系、格子定数、結晶格子のサイズパラメータを有する材料を選択することが好ましく、例えば、窒化ガリウムの場合、窒化アルミニウムなどの窒化物単結晶、酸化亜鉛の単結晶や炭化ケイ素の単結晶等が利用できる。より好ましくは、窒化ガリウム単結晶が用いられる。種結晶の製造方法については特に限定されず、例えば窒化ガリウムの場合には、MOCVD法やHVPE法による単結晶基板やテンプレート基板、高圧法によって得られる自立基板、又はフラックス法で作製された自立GaN結晶などが利用できる。アモノサーマル法において、自発核生成によって得られた窒化物単結晶粒をそのまま、あるいは切断して利用することも可能である。   In the present invention, a seed crystal is used, but it is preferable to select a material having a crystal system that matches or matches the target nitride single crystal, a lattice constant, and a crystal lattice size parameter. For example, in the case of gallium nitride, A nitride single crystal such as aluminum nitride, a single crystal of zinc oxide, a single crystal of silicon carbide, or the like can be used. More preferably, a gallium nitride single crystal is used. The seed crystal manufacturing method is not particularly limited. For example, in the case of gallium nitride, a single crystal substrate or template substrate by MOCVD method or HVPE method, a free-standing substrate obtained by a high-pressure method, or free-standing GaN produced by a flux method Crystals can be used. In the ammonothermal method, nitride single crystal grains obtained by spontaneous nucleation can be used as they are or after being cut.

以下、実施例と比較例により、発明の特徴を具体的に説明する。
以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順は、本発明の範囲内で変更することができる。したがって、本発明の範囲は、以下の実施例により限定的に解釈されるものではない。
Hereinafter, the features of the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
The materials, amounts used, ratios, processing details, and processing procedures shown in the following examples can be changed within the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the following examples.

尚、超臨界状態におけるオートクレーブの内部温度の測定は非常に困難であるので、空のオートクレーブの蓋を閉め、バルブを外した状態でヒーターにセットし、反応時と同じ条件でヒーターをコントロールした際のオートクレーブ内壁の各部の温度を、導管を通じて挿入した熱電対を用いて測定した値を、超臨界状態におけるオートクレーブの内部温度とした。   In addition, since it is very difficult to measure the internal temperature of the autoclave in the supercritical state, the empty autoclave lid is closed, the valve is removed, the heater is set, and the heater is controlled under the same conditions as during the reaction. The value of each part of the inner wall of the autoclave measured using a thermocouple inserted through a conduit was taken as the internal temperature of the autoclave in the supercritical state.

(実施例1)
気相法によって製造されたGaN多結晶を原料としたアモノサーマル法によってGaN単結晶粒を作製した。自発核生成によって作製した窒化ガリウム単結晶から、長さ4mm、太さ0.7mm程度の自形が整った粒を種結晶として用いた。
オートクレーブとしては、白金又は白金系の合金で内面にライニングを施した、RENE41を材料として作製されたもの(内寸直径8mm、長さ250mm、内容積約12.5mL)を用い、種結晶は白金線により固定し、オートクレーブの底面から25mmの位置に吊るした。
気相法により製造されたGaN多結晶(大きさ1mm〜5mm程度)5.0gを0.3mm厚の白金板を加工して作製した円筒型容器(外形寸法5.5mm、高さ100mm、側面に幅0.5mm×長さ80mmのスリットを6本、底面にφ0.5mmの孔を5個)に入れた。円筒型容器は、充填された多結晶で満たされた。該容器を、種結晶をセットしたオートクレーブに、底面から50mmの隙間が保持されるようにセットし、次いで純度99.99%の塩化アンモニウムを0.426g入れ、オートクレーブの蓋を閉じた。容器を真空ポンプに接続し、内部を排気した。ターボ分子ポンプを用い、ポンプ直上での圧力が1.0×10-4Pa以下に到達するまで排気した。その後、ドライアイス/冷媒を用いてオートクレーブを冷却し、外気に触れることなく、純度99.999%のアンモニアを5.0g充填し、バルブを閉じた。(アンモニア量は-33℃でのアンモニア密度で換算して、オートクレーブ内容積の59%に相当した。)
Example 1
GaN single crystal grains were fabricated by the ammonothermal method using GaN polycrystals produced by the vapor phase method as raw materials. From the gallium nitride single crystal produced by spontaneous nucleation, grains with a self-shape of about 4 mm in length and 0.7 mm in thickness were used as seed crystals.
The autoclave is made of platinum or a platinum-based alloy with an inner lining made of RENE41 (inner diameter 8 mm, length 250 mm, inner volume approx. 12.5 mL), and the seed crystal is platinum wire And hung at a position 25 mm from the bottom of the autoclave.
Cylindrical container (outside dimension 5.5mm, height 100mm, width 0.5mm on the side) made by processing 0.3g-thick platinum plate of 5.0g of GaN polycrystal (size 1mm-5mm) manufactured by vapor phase method 6 mm x 80 mm long slits and 5 φ0.5 mm holes on the bottom). The cylindrical container was filled with filled polycrystals. The container was set in an autoclave in which seed crystals were set so that a gap of 50 mm was maintained from the bottom, and then 0.426 g of 99.99% pure ammonium chloride was added, and the autoclave lid was closed. The vessel was connected to a vacuum pump and the interior was evacuated. Using a turbo molecular pump, exhaust was performed until the pressure directly above the pump reached 1.0 × 10 −4 Pa or less. Thereafter, the autoclave was cooled using dry ice / refrigerant, and 5.0 g of 99.999% purity ammonia was charged without touching the outside air, and the valve was closed. (Ammonia amount was converted to ammonia density at -33 ° C and corresponded to 59% of the autoclave internal volume.)

次いで、オートクレーブをヒーターにセットし、オートクレーブを加熱した。多結晶配置部位の平均温度を660℃(等間隔に681℃、663℃、645℃、646℃、644℃)に、そして単結晶析出部位の平均温度を697℃(等間隔に698℃、699℃、694℃)に保持した。この際、圧力は125MPaであった。
この状態で168時間保持した後、自然放冷し、内部のアンモニアを排出した。種結晶は元の形状から成長しており、長さ6.1mm、太さ1.1mmとなった。この時の成長速度を見積もると長さ方向に300μm/day、太さ方向に57μm/dayであった。
得られた結晶粒をSi無反射板に乗せて、X線回折測定をした結果、m面からのみの回折が得られ、単結晶であることが示された。
Next, the autoclave was set on a heater, and the autoclave was heated. The average temperature of the polycrystalline arrangement site is 660 ° C (681 ° C, 663 ° C, 645 ° C, 646 ° C, 644 ° C at regular intervals), and the average temperature of the single crystal precipitation site is 697 ° C (698 ° C, 699 at regular intervals) And 694 ° C.). At this time, the pressure was 125 MPa.
After maintaining in this state for 168 hours, it was allowed to cool naturally and the internal ammonia was discharged. The seed crystal grew from its original shape, and became 6.1 mm long and 1.1 mm thick. The growth rate at this time was estimated to be 300 μm / day in the length direction and 57 μm / day in the thickness direction.
The obtained crystal grains were placed on a Si non-reflective plate and subjected to X-ray diffraction measurement. As a result, diffraction from only the m-plane was obtained, indicating that it was a single crystal.

(実施例2)
充填するアンモニア量を4.2gとし、-33℃の密度換算で充填量を容器の約50%とするとともに、酸性鉱化剤を0.357gに減らしたことと、反応時間を長くすること以外は、実施例1と同様の条件にて実施した。充填率の違いによって、保持時の圧力は70MPaとなった。480時間保持した後、自然放冷し、内部のアンモニアを排出した。種結晶は元の状態から成長しており、長さ7.2mm、太さ1.7mmとなった。この時の成長速度を見積もると、長さ方向に160μm/day、太さ方向に50μm/dayであった。
得られた結晶粒は、X線回折により、六方晶GaNであることが確認された。また、形の整った、1粒の結晶粒をSi無反射板に乗せて、X線回折測定をした結果、m面からのみの回折が得られ、単結晶であることが示された。
(Example 2)
The amount of ammonia to be charged is 4.2 g, the charge amount is about 50% of the container in terms of density at −33 ° C., the acid mineralizer is reduced to 0.357 g, and the reaction time is lengthened, It implemented on the conditions similar to Example 1. FIG. Due to the difference in filling rate, the holding pressure became 70 MPa. After holding for 480 hours, it was allowed to cool naturally and the ammonia inside was discharged. The seed crystal has grown from its original state and has a length of 7.2 mm and a thickness of 1.7 mm. The growth rate at this time was estimated to be 160 μm / day in the length direction and 50 μm / day in the thickness direction.
The obtained crystal grains were confirmed to be hexagonal GaN by X-ray diffraction. In addition, as a result of X-ray diffraction measurement by placing one well-formed crystal grain on a Si non-reflective plate, diffraction was obtained only from the m-plane, indicating that it was a single crystal.

(実施例3)
実施例2によって得られた太さ1.7mmの結晶粒を長さ方向に対して垂直に切断し、対辺約1.5mm、厚み0.5mmのGaN単結晶基板を得た。これを種結晶として用い、実施例1と同様の条件によって育成した。結晶は元の状態から成長しており、厚み0.9mm、対辺1.8mmにまで成長した。この時の成長速度を見積もると、厚み方向(c軸方向)に57μm/day、対処方向(m軸方向)に43μm/dayであった。
(Example 3)
The 1.7 mm thick crystal grains obtained in Example 2 were cut perpendicular to the length direction to obtain a GaN single crystal substrate having an opposite side of about 1.5 mm and a thickness of 0.5 mm. This was used as a seed crystal and grown under the same conditions as in Example 1. The crystal grew from its original state, growing to a thickness of 0.9 mm and an opposite side of 1.8 mm. The growth rate at this time was estimated to be 57 μm / day in the thickness direction (c-axis direction) and 43 μm / day in the coping direction (m-axis direction).

(比較例1)
気相法によって製造されたGaN多結晶を原料としたアモノサーマル法によってGaN単結晶粒を作製した。自発核生成によって作製した窒化ガリウム単結晶から、長さ4mm、太さ0.7mmの自形が整った粒を種結晶として用いた。
オートクレーブとしては、白金又は白金系の合金で内面にライニングを施した、RENE41を材料として作製されたもの(内寸直径8mm、長さ250mm、内容積約12.5mL)を用い、種結晶は白金線により固定し、オートクレーブの底面から25mmの位置に吊るした。
気相法により製造されたGaN多結晶(大きさ1mm〜5mm程度)5.0gを0.3mm厚の白金板を加工して作製した円筒型容器(外形寸法5.5mm、高さ100mm、側面に幅0.5mm×長さ80mmのスリットを6本、底面にφ0.5mmの孔を5個)に入れた。円筒型容器は充填された多結晶で満たされた。該容器を、種結晶をセットしたオートクレーブに、底面から50mmの隙間が保持されるようにセットし、次いで純度99.99%の塩化アンモニウムを0.426g入れ、オートクレーブの蓋を閉じた。容器を真空ポンプに接続し、内部を排気した。
(Comparative Example 1)
GaN single crystal grains were fabricated by the ammonothermal method using GaN polycrystals produced by the vapor phase method as raw materials. From a gallium nitride single crystal produced by spontaneous nucleation, grains with a self-shape of 4 mm in length and 0.7 mm in thickness were used as seed crystals.
The autoclave is made of platinum or a platinum-based alloy with an inner lining made of RENE41 (inner diameter 8 mm, length 250 mm, inner volume approx. 12.5 mL), and the seed crystal is platinum wire And hung at a position 25 mm from the bottom of the autoclave.
Cylindrical container (outside dimension 5.5mm, height 100mm, width 0.5mm on the side) made by processing 0.3g-thick platinum plate of 5.0g of GaN polycrystal (size 1mm-5mm) manufactured by vapor phase method 6 mm x 80 mm long slits and 5 φ0.5 mm holes on the bottom). The cylindrical container was filled with filled polycrystals. The container was set in an autoclave in which seed crystals were set so that a gap of 50 mm was maintained from the bottom, and then 0.426 g of 99.99% pure ammonium chloride was added, and the autoclave lid was closed. The vessel was connected to a vacuum pump and the interior was evacuated.

ターボ分子ポンプを用い、ポンプ直上での圧力が1.0×10-4Pa以下に到達するまで排気した。その後、ドライアイス/冷媒を用いてオートクレーブを冷却し、外気に触れることなく、純度99.999%のアンモニアを5.0g充填し、バルブを閉じた。(アンモニア量は-33℃でのアンモニア密度で換算して、オートクレーブ内容積の59%に相当した。)
次いで、オートクレーブをヒーターにセットし、容器を加熱した。多結晶配置部位の平均温度を638℃(等間隔に620℃、633℃、645℃、650℃、644℃)に、そして種結晶を配置した単結晶析出部位に相当する位置の平均温度を600℃(等間隔に590℃、602℃、610℃)に保持した。この際、圧力は96MPaであった。この状態で168時間保持した後、自然放冷し、内部のアンモニアを排出した。オートクレーブ内を確認すると、セットした種結晶はすべて溶解し、消失してしまっていた。
Using a turbo molecular pump, exhaust was performed until the pressure directly above the pump reached 1.0 × 10 −4 Pa or less. Thereafter, the autoclave was cooled using dry ice / refrigerant, and 5.0 g of 99.999% purity ammonia was charged without touching the outside air, and the valve was closed. (Ammonia amount was converted to ammonia density at -33 ° C and corresponded to 59% of the autoclave internal volume.)
Next, the autoclave was set in a heater, and the container was heated. The average temperature of the polycrystal arrangement site is 638 ° C (620 ° C, 633 ° C, 645 ° C, 650 ° C, 644 ° C at regular intervals), and the average temperature at the position corresponding to the single crystal precipitation site where the seed crystals are arranged is 600 It was kept at ℃ (590 ° C, 602 ° C, 610 ° C at regular intervals). At this time, the pressure was 96 MPa. After maintaining in this state for 168 hours, it was allowed to cool naturally and the internal ammonia was discharged. When the inside of the autoclave was confirmed, all the set seed crystals were dissolved and disappeared.

(比較例2)
充填するアンモニア量を2.5gとし、-33℃のアンモニア密度換算で容器の約30%とするとともに、鉱化剤である塩化アンモニウムを0.213gに減らしたこと以外は、実施例1と同様の条件にて実施した。充填率の違いによって、保持時の圧力は27MPaとなった。168時間保持した後、自然放冷し、内部のアンモニアを排出した。オートクレーブ内を確認すると、セットした種結晶及び多結晶原料はほぼそのまま残っており、結晶成長は起こらなかった。
(Comparative Example 2)
The amount of ammonia to be charged is 2.5 g, approximately 30% of the container in terms of ammonia density at −33 ° C., and the same conditions as in Example 1 except that the mineralizer ammonium chloride is reduced to 0.213 g. It carried out in. Due to the difference in filling rate, the holding pressure was 27 MPa. After holding for 168 hours, it was allowed to cool naturally and the ammonia inside was discharged. When the inside of the autoclave was confirmed, the set seed crystal and polycrystalline raw material remained almost as they were, and no crystal growth occurred.

本発明の窒化物単結晶の製造方法によって、30μm/day以上の、従来よりも速い速度での窒化物単結晶の育成が可能となる。また、本発明の窒化物単結晶の製造方法により得られる窒化物単結晶は平膜状の成長層を有するため、本発明により、様々な方位の基板を切り出すことのできるバルク窒化物単結晶を得ることができる。   According to the method for producing a nitride single crystal of the present invention, it is possible to grow a nitride single crystal at a speed of 30 μm / day or more and faster than the conventional method. Further, since the nitride single crystal obtained by the method for producing a nitride single crystal of the present invention has a flat film-like growth layer, according to the present invention, a bulk nitride single crystal capable of cutting out substrates of various orientations can be obtained. Obtainable.

1 圧力計
2 バルブ
3 オートクレーブ
4 導管
5 原料容器
6 窒化物多結晶原料
7 種結晶
8 電気炉(ヒーター)
9 窒化物多結晶配置部位
10 窒化物単結晶育成部位
1 Pressure gauge 2 Valve 3 Autoclave 4 Conduit 5 Raw material container 6 Nitride polycrystalline raw material 7 Seed crystal 8 Electric furnace (heater)
9 Nitride polycrystal arrangement site 10 Nitride single crystal growth site

Claims (7)

耐腐食性オートクレーブ内で、超臨界又は亜臨界状態にあるアンモニアの存在下、少なくとも1種類の窒化物多結晶を原料として用い、かつ、少なくとも1種類の酸性鉱化剤を該アンモニアに添加して、アモノサーマル法により該窒化物多結晶から窒化物単結晶を製造する方法において、
該オートクレーブ内には、該窒化物多結晶を配置する部位と、種結晶を用いて該窒化物単結晶を育成する部位とが存在しており、
該種結晶を用いて窒化物単結晶を育成する部位の温度(T1)は、650℃〜850℃であり、かつ、該窒化物多結晶を配置する部位の温度(T2)よりも、平均温度で、高く保持され、そして
該耐腐食性オートクレーブ内の圧力は、40MPa〜250MPaに保持されている、
こと特徴とする、アモノサーマル法による窒化物単結晶の製造方法。
In a corrosion-resistant autoclave, in the presence of ammonia in a supercritical or subcritical state, at least one nitride polycrystal is used as a raw material, and at least one acidic mineralizer is added to the ammonia. In the method for producing a nitride single crystal from the nitride polycrystal by an ammonothermal method,
In the autoclave, there are a portion where the nitride polycrystal is disposed and a portion where the nitride single crystal is grown using a seed crystal,
The temperature (T1) of the portion where the nitride single crystal is grown using the seed crystal is 650 ° C. to 850 ° C., and the average temperature is higher than the temperature (T2) of the portion where the nitride polycrystal is disposed. And the pressure in the corrosion-resistant autoclave is maintained at 40 MPa to 250 MPa.
A method for producing a nitride single crystal by an ammonothermal method.
該耐腐食性オートクレーブは、前記窒化物多結晶を配置する部位が前記種結晶を配置して窒化物単結晶を育成する部位よりも高い位置に存在する、請求項1に記載の窒化物単結晶の製造方法。   The nitride single crystal according to claim 1, wherein the corrosion-resistant autoclave is present at a position where the portion where the nitride polycrystal is arranged is higher than the portion where the seed crystal is arranged and the nitride single crystal is grown. Manufacturing method. 該窒化物多結晶が、孔又はスリット状の隙間を複数設けた容器内に配置されており、そして該容器の側面と、前記耐腐食性オートクレーブの内壁との間には、少なくとも1mm以上の隙間が存在する、請求項1又は2に記載の窒化物単結晶の製造方法。   The nitride polycrystal is disposed in a container provided with a plurality of holes or slit-shaped gaps, and a gap of at least 1 mm is provided between the side surface of the container and the inner wall of the corrosion-resistant autoclave. The manufacturing method of the nitride single crystal of Claim 1 or 2 with which exists. 前記窒化物多結晶を配置する部位は、前記耐腐食性オートクレーブの内部底面から少なくとも10mm以上の高さの位置に、存在し、かつ、該窒化物多結晶を配置する部位と前記耐腐食性オートクレーブ内部底面とにより画される空間内に、種結晶を配置する、請求項3に記載の窒化物単結晶の製造方法。   The portion where the nitride polycrystal is disposed is present at a height of at least 10 mm or more from the inner bottom surface of the corrosion-resistant autoclave, and the portion where the nitride polycrystal is disposed and the corrosion-resistant autoclave The method for producing a nitride single crystal according to claim 3, wherein the seed crystal is arranged in a space defined by the inner bottom surface. 前記窒化物多結晶を配置する部位と、前記種結晶を用いて窒化物単結晶育成する部位との間に、仕切り板が配置されている、請求項4に記載の窒化物単結晶の製造方法。   The method for producing a nitride single crystal according to claim 4, wherein a partition plate is disposed between a portion where the nitride polycrystal is disposed and a portion where the nitride single crystal is grown using the seed crystal. . 前記窒化物多結晶が、気相法により製造されたものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物単結晶の製造方法。   The method for producing a nitride single crystal according to any one of claims 1 to 5, wherein the nitride polycrystal is produced by a vapor phase method. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の窒化物単結晶の製造方法によって製造された、窒化物単結晶からなる基板。   The board | substrate which consists of a nitride single crystal manufactured by the manufacturing method of the nitride single crystal of any one of Claims 1-6.
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