(57)【要約】      （修正有）【課題】ＩＩＩ族窒化物結晶成長方法及びＩＩＩ族窒化物結晶成長装置において、ＩＩＩ族金属を供給する供給管先端の詰まりが発生しない結晶成長方法及び結晶成長装置により、大きなＩＩＩ族窒化物結晶を得ることを目的とする。【解決手段】アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法であり、ＩＩＩ族金属７を収容している容器からＩＩＩ族金属を融液１１中に供給することで継続的にＩＩＩ族窒化物結晶を成長する方法において、ＩＩＩ族金属の供給時以外には供給部材内のＩＩＩ族金属と窒素との気液界面をＩＩＩ族窒化物の結晶成長温度以下になる場所に移動させる。【選択図】図２
2006062947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法であり、前記ＩＩＩ族金属を収容している容器から前記ＩＩＩ族金属を融液中に供給することで継続的に前記ＩＩＩ族窒化物結晶を成長する方法において、
前記ＩＩＩ族金属の供給時以外には供給部材内の前記ＩＩＩ族金属と窒素との気液界面をＩＩＩ族窒化物の結晶成長温度以下になる場所に移動させることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶成長方法。
【請求項２】
アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法であり、原料であるＩＩＩ族金属を収容している容器からＩＩＩ族金属を前記アルカリ金属を含む融液中に供給することにより、継続的にＩＩＩ族窒化物結晶を成長する方法において、
前記ＩＩＩ族金属の供給時以外には、該ＩＩＩ族金属の供給部材先端をＩＩＩ族窒化物の成長温度以下になる場所に移動させることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶成長方法。
【請求項３】
アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法であり、前記ＩＩＩ族金属を収容している容器から前記ＩＩＩ族金属を融液中に供給することにより継続的に前記ＩＩＩ族窒化物結晶を成長する方法において、
前記ＩＩＩ族金属の供給時以外にはＩＩＩ族金属を供給する供給管先端の前記ＩＩＩ族金属とアルカリ金属及び窒素の接触を遮断するようにしたことを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶成長方法。
【請求項４】
アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長装置であり、前記ＩＩＩ族金属を収容している容器から前記ＩＩＩ族金属を融液中に供給できる構造を有するＩＩＩ族窒化物結晶成長装置において、
前記ＩＩＩ族金属の供給時以外には供給部材先端はＩＩＩ族窒化物の結晶成長温度以下になる場所に待避することを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶成長装置。
【請求項５】
アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長装置であり、前記ＩＩＩ族金属を収容している容器から前記ＩＩＩ族金属を融液中に供給できる構造を有するＩＩＩ族窒化物結晶成長装置において、
前記ＩＩＩ族金属の供給時以外にはＩＩＩ族金属とアルカリ金属蒸気を接触させないよう供給部材先端に蓋をすることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶成長装置。
【請求項６】
アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長装置であり、前記ＩＩＩ族金属を収容している容器から前記ＩＩＩ族金属を融液中に供給できる構造を有するＩＩＩ族窒化物結晶成長装置において、ＩＩＩ族金属を収容する容器はシリンダーであり、シリンダー内部にはピストンとロッドが具備され、ロッドはピストンと接続された構造となっており、耐圧容器外部からロッドを操作することでピストンを駆動してＩＩＩ族金属を反応容器内に供給できる構造を有していることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶成長装置。
【請求項７】
前記ＩＩＩ族金属を供給する供給部材先端は反応容器内の混合融液液面方向に向いていることを特徴とする請求項４または５記載のＩＩＩ族窒化物結晶成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、電子デバイスの結晶成長用基板などに利用されるＩＩＩ族結晶の結晶成長方法及び結晶成長装置に関し、特にサイズの大きい結晶の得られる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高品質の半導体層を基板上にエピタキシャル成長させる場合には、基板と半導体層の格子定数や熱膨張係数が同程度である必要がある。しかし、ＩＩＩ族窒化物半導体のこれらを同時に満足する基板は現在存在しない。
【０００３】
従って、ＩＩＩ族窒化物では、一般に、サファイアやＧａＡｓのようなＩＩＩ族窒化物半導体とは格子定数や熱膨張係数の大きく異なる異種基板上に、ＥＬＯ等の結晶成長技術を用いて厚膜ＧａＮを成長し、それを基板として半導体レーザー結晶を作製している。
【０００４】
しかるに、異種基板を用いて結晶成長されたＧａＮ基板は、転位密度が１０７ｃｍ-2程度と非常に多くの結晶欠陥が含まれており、実用的な高出力のレーザー素子や電子デバイスを作製するには未だ十分な品質ではない。
【０００５】
一方、高品質なＧａＮ基板を作製するためのＧａＮバルク単結晶を作製する試みが様々な研究機関においてなされているが、いまだに数ミリ程度のものしか得られていないのが現状であり、実用化には程遠い状態である。
【０００６】
従来では、Ｎａをフラックスとして用いたＧａＮ結晶成長方法が示されている（例えば、非特許文献１参照）。この方法は、フラックスとしてのアジ化ナトリウム（ＮａＮ3）と金属Ｇａとを原料として、ステンレス製の反応容器（容器内寸法；内径＝７．５ｍｍ、長さ＝１００ｍｍ）に窒素雰囲気で封入し、この反応容器を６００℃〜８００℃の温度で２４〜１００時間保持することにより、ＧａＮ結晶を成長させるものである。この方法では、６００℃〜８００℃程度の比較的低温での結晶成長が可能であり、容器内圧も高々１００ｋｇ／ｃｍ2程度と低く出来る点が特徴である。この方法で得られる結晶の大きさは１ｍｍに満たない程度に小さく、デバイスを実用化するには小さすぎる。
【０００７】
また、ＩＩＩ族窒化物結晶の大きさを大きくするために、ＩＩＩ族窒化物結晶の結晶成長に、ＩＩＩ族金属を追加補充する方法が示されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、フラックスの収容された成長容器と、ＩＩＩ族金属供給管を設け、ＩＩＩ族金属の自重により成長容器にＩＩＩ族金属を追加補給するようになっている。この方法ではＩＩＩ族金属を追加補給することで、結晶成長時にＩＩＩ族金属の枯渇を回避すると共に、多核発生を抑制し大きなＩＩＩ族窒化物結晶を得ることが可能となる。
【０００８】
また、工程を複雑化せず、高価な反応容器を用いることもなく、かつ結晶の大きさを小さくせずに実用的なＩＩＩ族窒化物結晶を提供する方法が示されている（例えば、特許文献２参照）。この方法は、反応容器内で、ＩＩＩ族金属を含む溶液とフラックスと窒素原料とが接する領域から、種結晶を用いてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させるものであり、ＩＩＩ族窒化物の種結晶を、融液と窒素原料とが接することができる領域に移動させるものである。
【０００９】
さらに、高品質で実用的な大きさのＩＩＩ族窒化物結晶を作製する方法が示されている（例えば、特許文献３参照）。この方法は、結晶成長容器内の温度を上昇させて、容器内上部のＧａＮをＩＩＩ族金属（Ｇａ）と窒素とに分解し、メッシュを通過した後、容器内下部のＮａ溶液に供給し反応させてＧａＮを再成長させるものである。
【特許文献１】特開２００３−１６０３９８号公報
【特許文献２】特開２００１−０６４０９８号公報
【特許文献３】特開２００３−１６０３９９号公報
【非特許文献１】Chemistry of Materials Vol.9 (1997) p.413-416
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、例えば、非特許文献１の方法では、フラックスとしてのアジ化ナトリウム（ＮａＮ3）と金属Ｇａとを原料として、ステンレス製の反応容器内で反応させることでＧａＮ結晶成長を行っているが、この状態ではＩＩＩ族金属とアジ化ナトリウムとの混合融液からＩＩＩ族窒化物が形成されると、原料が消費された分ＩＩＩ族金属が少なくなるので大きな結晶が得られなくなる。ＩＩＩ族金属を大量に仕込んでＩＩＩ族金属原料の枯渇をなくすようにすると、反応容器内では多核成長が起きるため結晶サイズは１ｍｍと小さなものしか得られていないという問題もある。
【００１１】
ＩＩＩ族金属の枯渇を抑え、多核成長が発生しないで大きな結晶が得られる特許文献１の方法では、ＩＩＩ族金属を供給するための供給管先端にＩＩＩ族窒化物結晶が成長して供給管先端が詰まるという不具合が発生することが判明した。これは、供給管先端のＩＩＩ族金属にアルカリ金属蒸気が付着し、Ｎ2とＩＩＩ族金属が反応してＩＩＩ族窒化物が形成されることで供給管先端の穴が詰まるものである。供給管先端の穴が詰まるとＩＩＩ族金属の供給がストップし、結晶成長することができなくなり大きな結晶を得ることができなくなる。
【００１２】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、ＩＩＩ族金属を供給する供給管先端の詰まりが発生しない結晶成長方法及び結晶成長装置により、大きなＩＩＩ族窒化物結晶を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法であり、ＩＩＩ族金属を収容している容器からＩＩＩ族金属を融液中に供給することで継続的にＩＩＩ族窒化物結晶を成長する方法において、ＩＩＩ族金属の供給時以外には供給部材内のＩＩＩ族金属と窒素との気液界面をＩＩＩ族窒化物の結晶成長温度以下になる場所に移動させるＩＩＩ族窒化物結晶成長方法を特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法であり、原料であるＩＩＩ族金属を収容している容器からＩＩＩ族金属を前記アルカリ金属を含む融液中に供給することにより、継続的にＩＩＩ族窒化物結晶を成長する方法において、前記ＩＩＩ族金属の供給時以外には、該ＩＩＩ族金属の供給部材先端をＩＩＩ族窒化物の成長温度以下になる場所に移動させるＩＩＩ族窒化物結晶成長方法を特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法であり、ＩＩＩ族金属を収容している容器からＩＩＩ族金属を融液中に供給することにより継続的にＩＩＩ族窒化物結晶を成長する方法において、ＩＩＩ族金属の供給時以外にはＩＩＩ族金属を供給する供給管先端のＩＩＩ族金属とアルカリ金属及び窒素の接触を遮断するようにしたＩＩＩ族窒化物結晶成長方法を特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長装置であり、ＩＩＩ族金属を収容している容器からＩＩＩ族金属を融液中に供給できる構造を有するＩＩＩ族窒化物結晶成長装置において、ＩＩＩ族金属の供給時以外には供給部材先端はＩＩＩ族窒化物の結晶成長温度以下になる場所に待避するＩＩＩ族窒化物結晶成長装置を最も主要な特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長装置であり、ＩＩＩ族金属を収容している容器からＩＩＩ族金属を融液中に供給できる構造を有するＩＩＩ族窒化物結晶成長装置において、ＩＩＩ族金属の供給時以外にはＩＩＩ族金属とアルカリ金属蒸気を接触させないよう供給部材先端に蓋をするＩＩＩ族窒化物結晶成長装置を主要な特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長装置であり、ＩＩＩ族金属を収容している容器からＩＩＩ族金属を融液中に供給できる構造を有するＩＩＩ族窒化物結晶成長装置において、ＩＩＩ族金属を収容する容器はシリンダーであり、シリンダー内部にはピストンとロッドが具備され、ロッドはピストンと接続された構造となっており、耐圧容器外部からロッドを操作することでピストンを駆動してＩＩＩ族金属を反応容器内に供給できる構造を有していることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶成長装置を特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項４または請求項５記載のＩＩＩ族窒化物結晶成長装置において、ＩＩＩ族金属を供給する供給部材先端は反応容器内の混合融液液面方向に向いているＩＩＩ族窒化物結晶成長装置を主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、アルカリ金属を含む融液中でＩＩＩ族金属と窒素を反応させてＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法であり、原料であるＩＩＩ族金属を収容している容器からＩＩＩ族金属を前記アルカリ金属を含む融液中に供給することにより、継続的にＩＩＩ族窒化物結晶を成長する方法において、前記ＩＩＩ族金属の供給時以外には、ＩＩＩ族金属と窒素との気液界面をＩＩＩ族窒化物の結晶成長温度以下になる場所に移動させることを特徴とするＩＩＩ族窒化物結晶成長方法により、ＩＩＩ族金属の供給時以外にはＩＩＩ族金属と窒素との気液界面、ＩＩＩ族窒化物の成長温度以下になる場所に移動させる方法をとることで、供給管先端でのＩＩＩ族金属とＮ2の反応を抑えることができ、供給管の詰まりをなくすことができるＩＩＩ族窒化物結晶成法することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の第１の実施形態は、ＩＩＩ族金属の供給時以外には供給管内のＩＩＩ族金属と窒素との気液界面をＩＩＩ族窒化物の成長温度以下になる場所に移動させる方法をとっている。これを実現するため、ＩＩＩ族金属を収容している容器はシリンダーであり、シリンダー内部にはピストンとロッドが具備され、ロッドはピストンと接続された構造となっており、耐圧容器外部からロッドを操作することでピストンを駆動してＩＩＩ族金属を反応容器内に供給できる構造を有している。
【００２２】
ＩＩＩ族金属の供給は、一例では１０ｃｃのＩＩＩ族金属を５００時間で供給するもので、１時間あたりの供給量は０．０２ｃｃとかなり少量である。ＩＩＩ族金属は液体状態だと表面張力が発生し、例えば０．０２ｃｃであれば供給管先端に留まり滴下できない。滴下するための一つの方法として５時間毎に０．１ｃｃ供給するように操作している。
【００２３】
つまり、供給時間より待機時間（供給しない時間）が長くなり、その間ＩＩＩ族金属と窒素との気液界面にアルカリ金属蒸気が付着し、Ｎ2が拡散することでＩＩＩ族窒化物が結晶成長して供給管先端の穴を塞いでしまう。また、ＩＩＩ族金属を供給する供給管先端は反応容器内の混合融液の液面方向に向いているため、供給時にはＩＩＩ族金属の自重により反応容器内に滴下しやすくなる。供給管内のＩＩＩ族金属と窒素との気液界面を結晶成長温度以下になる場所に移動させることで、例えばアルカリ金属蒸気が供給管内に入り込んだとしても結晶成長が起こらないので供給管先端の詰まりをなくすことができる。
【００２４】
本発明の第２の実施形態は、待機時間（供給しない時間）はＩＩＩ族窒化物が結晶成長しない温度領域（およそ７００℃以下）に供給管先端を移動させることで、供給管先端でＩＩＩ族金属がＮ2と反応しないよう工夫したものであり、それを実現するため、供給管先端を結晶成長温度以下になる場所に移動できる構造を有している装置を提案するものである。
【００２５】
本発明の第３の実施形態は、ＩＩＩ族金属の供給時以外には供給管先端部のＩＩＩ族金属とアルカリ金属蒸気又はＮ2を接触しないように工夫したものである。ＩＩＩ族金属がＩＩＩ族窒化物の結晶成長温度にあっても、アルカリ金属蒸気又はＮ2と接触しなければＩＩＩ族窒化物が結晶成長しないため供給管先端の穴が塞がることがない。これを実現したものが、ＩＩＩ族金属の供給時以外に供給管先端に蓋ができる構造を有している装置である。供給管先端に蓋をすることで、待機時（供給しない時間）にＩＩＩ族金属とアルカリ金属又はＮ2との接触を避けられるのでＩＩＩ族窒化物の結晶成長は発生しない。
【実施例１】
【００２６】
本実施例は図１に示すように、耐圧容器１内には反応容器２とＩＩＩ族金属を供給する供給管４とＮ2ガスを供給するＮ2ガス供給管９が設置されている。ＩＩＩ族金属を供給する供給管４はシリンダー３と接続され、シリンダー３内にはＩＩＩ族金属７が収容されており、ピストン５をロッド６で押すことでＩＩＩ族金属７を供給できる構造になっている。反応容器２内にはアルカリ金属とＩＩＩ族金属からなる融液１１が収容されており、ヒーター１０により加熱できるようになっている。結晶成長時には耐圧容器１内にＮ2ガスを導入し、ヒーターにより反応容器２を加熱し、ＩＩＩ族金属とＮ2ガスを反応させてＩＩＩ族窒化物の結晶成長を行うものである。この時、反応容器２内のＩＩＩ族金属がＮ2ガスとの反応によって消費されるとＩＩＩ族金属が枯渇するため、ＩＩＩ族金属７を収容するシリンダー３から供給管４を通して反応容器２内に供給できる構造となっている。また、供給管４先端は混合融液１１液面方向を向いているため、ＩＩＩ族金属の自重で滴下しやすくなっている。
【００２７】
本実施例では図２に示すように、ＩＩＩ族金属の供給時以外には供給管内のＩＩＩ族金属と窒素との気液界面をＧａＮの結晶成長温度以下になる場所に移動させるようにしている。ＩＩＩ族金属と窒素との気液界面をＧａＮ結晶成長温度以下になる場所に移動させるためにはロッド６を操作してピストン５を引くだけで良い。ただし、気液界面の位置は耐圧容器１の外からは判別できないため、シリンダー３の内径と供給管４の穴径やロッド６の位置を正確に把握して気液界面の位置を制御する必要がある。
【００２８】
本実施例では、シリンダー３の内径をφ２０ｍｍ、長さ４０ｍｍとしており、供給管４の穴径はφ１ｍｍである。供給管４先端からＧａＮ結晶成長温度以下になる場所までの距離が１００ｍｍである。
【００２９】
ＧａＮ結晶成長温度以下の場所に移動させるためには１００ｍｍ以上後退する必要があり、シリンダー３内径面積（およそ３１４ｍｍ2）と供給管４穴面積（およそ０．７８ｍｍ2）の比（４０２倍）からピストン５の移動量はおよそ０．２５ｍｍ以上となる。ピストン５を正確に制御するためには、例えばロッド６をネジの回転で動作させる機構を設け、ピッチ３ｍｍのネジを用いてピストン５を０．２５ｍｍ移動させるためには３０°ネジを回転させれば良く、供給管４内のＩＩＩ族金属と窒素との気液界面を制御することができる。
【００３０】
より詳しく説明すると、ＩＩＩ族金属をＧａとし、アルカリ金属をＮａとしている。ＢＮ（ボロンナイトライド）製の反応容器２内に予めＧａとＮａを重量比が、１：１となるようそれぞれ３ｇ仕込み混合融液１１とし、ＳＵＳ製の耐圧容器１内に配置すると共に、耐圧容器１のフランジ８を取付ける。ＳＵＳ製のシリンダー３内にはＧａを１０ｃｃ仕込んで供給管４をフランジ８から挿入することで図１に示すようになる。
【００３１】
ＧａＮ結晶成長は、耐圧容器１内にＮ2ガスを８ＭＰａになるようＮ2ガス供給管９から導入し、ヒーター１０により温度が８００℃となるよう加熱する。反応容器２内ではＧａとＮ2が反応してＧａＮ結晶が成長するため、原料のＧａが消費されるのでロッド６の操作によりＧａ７を反応容器２内に供給する。結晶成長時間は５００時間であり、Ｇａを１０ｃｃ結晶成長時間内に使いきるとすると１時間あたり０．０２ｃｃとなる。前記したように０．０２ｃｃでは表面張力の影響で供給管先端に留まり滴下できないため、５時間毎に０．１ｃｃずつ供給している。供給が終了するとロッドを操作してＧａと窒素との気液界面をＧａＮ結晶の成長温度以下になる場所（図２中Ａ−Ａ'より上の部分）に移動させＧａとＮ2が反応するのを防いでいる。
【実施例２】
【００３２】
本実施例は、図１を用いて説明すると、ＩＩＩ族金属７を供給するために供給管４を反応容器２内に先端を差込み、ロッド６を操作することでピストン５を動作させてＩＩＩ族金属７を反応容器２内に供給する。供給が終了したら図３に示すように供給管４を移動させ、ＩＩＩ族窒化物が結晶成長しない温度領域（図３Ａ−Ａ'より上）に供給管４の先端が来るようにする。待機時間（供給しない時間）に供給管４の先端をＩＩＩ族窒化物が結晶成長しない温度領域に置くことにより、供給管４先端のＩＩＩ族金属とＮ2ガスが反応しないため詰まりを解消することができる。
【００３３】
より詳しく説明すると、ＩＩＩ族金属をＧａとし、アルカリ金属をＮａとしている。ＢＮ（ボロンナイトライド）製の反応容器２内に予めＧａとＮａを重量比が、１：１となるようそれぞれ３ｇ仕込み混合融液１１とし、ＳＵＳ製の耐圧容器１内に配置すると共に、耐圧容器１のフランジ８を取付ける。ＳＵＳ製のシリンダー３内にはＧａを１０ｃｃ仕込んで供給管４をフランジ８から挿入することで図３に示すようになる。
【００３４】
ＧａＮ結晶成長は、耐圧容器１内にＮ2ガスを８ＭＰａになるようＮ2ガス供給管９から導入し、ヒーター１０により温度が８００℃となるよう加熱する。反応容器２内ではＧａとＮ2が反応してＧａＮ結晶が成長するため、原料のＧａが消費されるので供給管４を反応容器２内に移動させ、ロッド６の操作によりＧａ７を反応容器２内に供給する。結晶成長時間は５００時間であり、Ｇａを１０ｃｃ結晶成長時間内に使いきるとすると１時間あたり０．０２ｃｃとなる。前記したように０．０２ｃｃでは表面張力の影響で供給管先端に留まり滴下できないため、５時間毎に０．１ｃｃづつ供給している。供給が終了すると供給管４の先端をＧａＮ結晶の成長温度以下になる場所（図３中Ａ−Ａ'より上の部分）に移動させ、供給管４の先端でＧａとＮ2が反応するのを防いでいる。
【実施例３】
【００３５】
本実施例では図４及び図５に示すように、シリンダー３を耐圧容器１の中に収容したもので、供給管４の先端を移動させるにはフランジ８の外に伸びたシリンダー支持具１２によりシリンダー３及び供給管４を同時に移動させるものである。
【００３６】
図４はＧａ７を供給している図であり、シリンダー支持具１２を押し込み供給管４の先端を反応容器２に近づけ、ロッド６の操作でピストン５を押し込みＧａを反応容器２内に供給している。図５は待機時（供給しない時間）の様子を表したもので、供給が終了したらシリンダー支持具１２を引き抜き供給管４の先端をＧａ窒化物が結晶成長しない温度領域（図５Ａ−Ａ'より上の部分）に移動させるようにしている。
【００３７】
シリンダー３を耐圧容器１の中に収容することで、耐圧容器１外部の突起物などを減らすことができ、装置外形寸法を小さくすることが可能となる。
【実施例４】
【００３８】
本実施例では図６に示すように、供給管４の先端に蓋１４ができるようにしたもので、蓋１４を操作する開閉棒１３により開閉することができる。蓋１４と開閉棒１３はＳＵＳ製で、蓋１４の形状を図７のように突起状とすることでＮａ蒸気又はＮ2をガスとの接触を少なくすることができる。蓋１４は供給管４先端に固定した棒１５の先で開閉棒１３の動作によって開閉できる構造となっている。ここで、開閉棒１３をフランジ８外部から押すと図７（ａ）に示すように供給管４の先端の蓋は閉じ、開閉棒１３をフランジ８の外部から引くと図７（ｂ）に示すように供給管４の先端の蓋１４が開く構造になっている。
【００３９】
待機時（供給していない時間）図７（ａ）には開閉棒１３を押し込むことで供給管４の先端に蓋１４がされ、供給時には開閉棒１３を引くことで蓋１４を供給管４の先端から離し、ロッド６の操作によりピストン５を動作させてＧａ７を反応容器２に供給する。
【００４０】
この蓋１４はＮａ蒸気又はＮ2ガスとの接触を完全に断つことはできないが、５時間毎の供給で蓋１４が開閉する動作の繰返しにより供給管４の先端の詰まりは発生しない。
【実施例５】
【００４１】
ＩＩＩ族金属７を収容する容器は図８に示すような構成からなり、ＩＩＩ族金属７を収容するシリンダー３とピストン５と接続したロッド６が耐圧容器の外に設置され、供給管４がフランジ８を介して反応容器内に挿入されている。シリンダー３とピストン５とロッド６はステンレス製であり、ピストン５にはパッキン（図示せず）が装着されＩＩＩ族金属７が洩れないようになっている。
【００４２】
供給管４はパッキン（図示せず）によりフランジ８に装着され、ロッド６を上下することでシリンダー３内のＩＩＩ族金属７を反応容器２内に供給することが可能となる。
【００４３】
供給管４は耐圧容器１に挿入する部分がステンレス製であるが、反応容器２内で接続管１７によりＢＮ（窒化ボロン）製の供給管と接続されている。本実施例ではＩＩＩ族金属材料としてＧａを用いているが、Ｇａはおよそ４００℃以上でＦｅと反応し合金化するため、先端の高温（８００℃）に曝される部分にはＧａと反応しないＢＮ製の供給管１６としている。
【００４４】
本実施例ではシリンダー３の内径はφ２０ｍｍ、長さ４０ｍｍであり、供給管４は１／４インチ管であり、ＢＮ製供給管１６は外形が１／４インチで内径はφ１ｍｍとしている。
【００４５】
ＩＩＩ族窒化物結晶成長の供給時にはロッド６を押しこんでＩＩＩ族金属７を反応容器２内に供給し、待機時（供給しない時間）にはロッド６を引くことでＩＩＩ族金属７と窒素ガスとの気液界面をＧａとＮ2が反応しない温度領域に移動するものである。
【００４６】
また、請求項２記載の方法であれば、供給時にはシリンダー３を下げて供給管先端１６を反応容器内に挿入し、ロッド６を押してＩＩＩ族金属７を反応容器２内に供給し、待機時（供給しない時間）にはシリンダー３を上げて供給管先端をＧａとＮ2が反応しない温度領域に移動することで供給管先端の詰まりを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる反応装置の断面図である。
【図２】本発明のＩＩＩ族金属の供給時以外における反応装置の断面図である。
【図３】本発明の結晶成長反応でのＩＩＩ族金属供給装置移動の説明図である。
【図４】本発明の窒化物結晶を成長させる他の反応装置の断面図である。
【図５】本発明の結晶成長反応での他の供給装置移動の説明図である。
【図６】本発明の結晶成長装置の蓋付金属供給装置の断面説明図である。
【図７】本発明の成長装置の蓋付供給装置の蓋操作機構の説明図である。
【図８】本発明のＩＩＩ族金属を収容する容器を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    耐圧容器
２    反応容器
３    シリンダー
４，１６    供給管
５    ピストン
６    ロッド
７    ＩＩＩ族金属
８    フランジ
９    Ｎ2ガス供給管
１０    ヒーター
１１    融液
１２    シリンダー支持具
１３    開閉棒
１４    蓋
１５    棒
１７    接続管
【図１】
2006062947.tif 000003
【図２】
2006062947.tif 000004
【図３】
2006062947.tif 000005
【図４】
2006062947.tif 000006
【図５】
2006062947.tif 000007
【図６】
2006062947.tif 000008
【図７】
2006062947.tif 000009
【図８】
2006062947.tif 000010