JP2000058462A - 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の製造方法 - Google Patents
窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の製造方法Info
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/403—AIII-nitrides
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B29/403—AIII-nitrides
- C30B29/406—Gallium nitride
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非発光センタの少ない、結晶性に優れた窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体を製造する。 【解決手段】 III 族元素の原料と、Ｖ族元素の原料の
アンモニアと、水素を用いて、気相成長により、窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体を製造する場合に、水素とア
ンモニアの合計量に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ
3 ））＜０．７、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））
＜０．６、あるいは０．４＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））＜０．５に特定する。
物系III −Ｖ族化合物半導体を製造する。 【解決手段】 III 族元素の原料と、Ｖ族元素の原料の
アンモニアと、水素を用いて、気相成長により、窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体を製造する場合に、水素とア
ンモニアの合計量に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ
3 ））＜０．７、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））
＜０．６、あるいは０．４＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））＜０．５に特定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原料ガスとキャリ
アガスの流量比を調整して、結晶性の向上を図った窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法に係わる。
アガスの流量比を調整して、結晶性の向上を図った窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスク、光磁気ディスク等に
対する情報の記録、再生に関して、高密度化、高解像度
化の要求が高まっており、これらの記録媒体に照射する
レーザー光の短波長化を図るために、緑色、青色発光の
半導体レーザーの開発が進められている。
対する情報の記録、再生に関して、高密度化、高解像度
化の要求が高まっており、これらの記録媒体に照射する
レーザー光の短波長化を図るために、緑色、青色発光の
半導体レーザーの開発が進められている。
【０００３】このような、短波長のレーザー光を発光す
ることができる半導体素子の作製に用いられる材料とし
ては、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ等の、窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体が好適であることが知られてい
る（例えば、Jpn.J.Appl.Phys.30(1991)L1998)。
ることができる半導体素子の作製に用いられる材料とし
ては、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ等の、窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体が好適であることが知られてい
る（例えば、Jpn.J.Appl.Phys.30(1991)L1998)。
【０００４】窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の成長、
例えば、エピタキシャル成長においては、正確で、再現
性のある原料の供給制御ができる有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）が適している。また、窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体の成長を、有機金属気相成長法により
行う場合には、Ｖ族原料、すなわち窒素原料としては、
アンモニアを適用することができる。
例えば、エピタキシャル成長においては、正確で、再現
性のある原料の供給制御ができる有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）が適している。また、窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体の成長を、有機金属気相成長法により
行う場合には、Ｖ族原料、すなわち窒素原料としては、
アンモニアを適用することができる。
【０００５】アンモニアは、熱的には、比較的安定な物
質であり、これを原料として窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体の成長を行う場合には、１０００〜１２００℃の
温度で行われる。また、アンモニアは分解効率が比較的
低く、アンモニアが分解した後に生じた窒素原料種の蒸
気圧が高いため、アンモニアを原料として窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体の成長を行う場合には、多量のアン
モニアを供給する必要があり、供給するＶ族原料と、ト
リメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等
のIII 族原料とのモル比、すなわち、Ｖ族原料（モル）
／III 族原料（モル）が１０００〜数万程度にもなる。
質であり、これを原料として窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体の成長を行う場合には、１０００〜１２００℃の
温度で行われる。また、アンモニアは分解効率が比較的
低く、アンモニアが分解した後に生じた窒素原料種の蒸
気圧が高いため、アンモニアを原料として窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体の成長を行う場合には、多量のアン
モニアを供給する必要があり、供給するＶ族原料と、ト
リメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等
のIII 族原料とのモル比、すなわち、Ｖ族原料（モル）
／III 族原料（モル）が１０００〜数万程度にもなる。
【０００６】上述したような事情のもと、窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体の成長を行う場合においては、アン
モニアガスをできるだけ多量に供給することとしてい
た。
−Ｖ族化合物半導体の成長を行う場合においては、アン
モニアガスをできるだけ多量に供給することとしてい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、窒化物系III −Ｖ族半導体化合物の成長を行
う際に、供給するアンモニアガスと、これと同時に供給
している水素ガス等のアンモニア以外のガスとの割合を
調整することによる化合物半導体の結晶性の改善を図る
ための充分な検討が行われていなかった。このため、作
製された半導体化合物の結晶中に、非発光センタが多く
含まれてしまい、半導体化合物の結晶性を向上させるこ
とが望まれていた。
おいては、窒化物系III −Ｖ族半導体化合物の成長を行
う際に、供給するアンモニアガスと、これと同時に供給
している水素ガス等のアンモニア以外のガスとの割合を
調整することによる化合物半導体の結晶性の改善を図る
ための充分な検討が行われていなかった。このため、作
製された半導体化合物の結晶中に、非発光センタが多く
含まれてしまい、半導体化合物の結晶性を向上させるこ
とが望まれていた。
【０００８】そこで、本発明においては、III 族元素の
原料と、Ｖ族元素の原料のアンモニアと、水素を用い
て、気相成長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体
を製造する場合に、水素とアンモニアの合計量に対する
水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を調整し
て、結晶中に含まれる非発光センタの数の低減化を図
り、発光特性の優れた結晶を得ることを目的とする窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法提供する。
原料と、Ｖ族元素の原料のアンモニアと、水素を用い
て、気相成長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体
を製造する場合に、水素とアンモニアの合計量に対する
水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を調整し
て、結晶中に含まれる非発光センタの数の低減化を図
り、発光特性の優れた結晶を得ることを目的とする窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体の製造方法は、III 族元素の原料と、
Ｖ族元素の原料のアンモニアと、水素を用いて、気相成
長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体を製造する
場合に、水素とアンモニアの合計量に対する水素の気相
モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の範囲を、所定の範
囲に特定して行うものある。
Ｖ族化合物半導体の製造方法は、III 族元素の原料と、
Ｖ族元素の原料のアンモニアと、水素を用いて、気相成
長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体を製造する
場合に、水素とアンモニアの合計量に対する水素の気相
モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の範囲を、所定の範
囲に特定して行うものある。
【００１０】本発明の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体
の製造方法においては、結晶性に優れた化合物半導体を
製造するために好適な、原料ガス中の水素とＶ族原料の
アンモニアの合計量に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の範囲を、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2
＋ＮＨ3 ））＜０．７、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ
3 ））＜０．６、あるいは０．４＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））＜０．５に特定して行った。
の製造方法においては、結晶性に優れた化合物半導体を
製造するために好適な、原料ガス中の水素とＶ族原料の
アンモニアの合計量に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の範囲を、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2
＋ＮＨ3 ））＜０．７、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ
3 ））＜０．６、あるいは０．４＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））＜０．５に特定して行った。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の窒化物系III −Ｖ族化合
物半導体の製造方法は、少なくとも、III 族元素の原料
と、Ｖ族元素の原料のアンモニアと、水素を用いて、気
相成長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体を製造
する場合に、原料ガス中の水素とＶ族原料のアンモニア
の合計量に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））の範囲を、所定の範囲に特定して行うものであ
る。
物半導体の製造方法は、少なくとも、III 族元素の原料
と、Ｖ族元素の原料のアンモニアと、水素を用いて、気
相成長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体を製造
する場合に、原料ガス中の水素とＶ族原料のアンモニア
の合計量に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））の範囲を、所定の範囲に特定して行うものであ
る。
【００１２】以下に、本発明の窒化物系III −Ｖ族化合
物半導体の製造方法の一例について、図を参照して説明
するが、本発明方法は、以下に示す例に限定されるもの
ではない。
物半導体の製造方法の一例について、図を参照して説明
するが、本発明方法は、以下に示す例に限定されるもの
ではない。
【００１３】図１に本発明方法において、適用すること
ができる有機金属気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）の一
例の概略図を示す。
ができる有機金属気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）の一
例の概略図を示す。
【００１４】図１に示す有機金属気相成長装置１０は、
気相成長を行うために充分な強度があり、熱的にも安定
な材料、例えば石英ガラス等によりなる反応管１を有
し、これは、III 族元素の原料ガスの供給を行う原料ガ
ス供給部２と、その純化装置を具備する。また、水素
（Ｈ2 ）ガスを供給することができる水素ガス供給部３
と、アンモニア（ＮＨ3 ）ガスを供給することができる
アンモニアガス供給部４と、原料ガス供給部２からの原
料ガス、アンモニアガス供給部４からのアンモニアガ
ス、および水素ガス供給部３からの水素ガスを反応管１
に供給する原料ガス供給路５と、アンモニアガス、原料
ガス、および水素ガスを反応管１外に送出する原料ガス
送出路６と、これから送出されたガスを処理する排ガス
処理装置７を有するものとする。
気相成長を行うために充分な強度があり、熱的にも安定
な材料、例えば石英ガラス等によりなる反応管１を有
し、これは、III 族元素の原料ガスの供給を行う原料ガ
ス供給部２と、その純化装置を具備する。また、水素
（Ｈ2 ）ガスを供給することができる水素ガス供給部３
と、アンモニア（ＮＨ3 ）ガスを供給することができる
アンモニアガス供給部４と、原料ガス供給部２からの原
料ガス、アンモニアガス供給部４からのアンモニアガ
ス、および水素ガス供給部３からの水素ガスを反応管１
に供給する原料ガス供給路５と、アンモニアガス、原料
ガス、および水素ガスを反応管１外に送出する原料ガス
送出路６と、これから送出されたガスを処理する排ガス
処理装置７を有するものとする。
【００１５】上述した図１に示す有機金属気相成長装置
１０においては、原料ガス供給部２や、水素ガス供給部
３や、アンモニアガス供給部４を、それぞれ１つのタン
クや容器で代表させたが、実際には、用いる原料の数に
応じて相当の、これらを複数設置した構造のものも用い
ることができる。
１０においては、原料ガス供給部２や、水素ガス供給部
３や、アンモニアガス供給部４を、それぞれ１つのタン
クや容器で代表させたが、実際には、用いる原料の数に
応じて相当の、これらを複数設置した構造のものも用い
ることができる。
【００１６】このような有機金属気相成長装置を用い
て、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ等の、窒
化物系III −Ｖ族化合物半導体、Ｂa Ａｌb Ｇａc Ｉｎ
d Ｎ（ａ≧０、ｂ≧０、ｃ≧０、ｄ≧０、ａ＋ｂ＋ｃ＋
ｄ＝１）を、ＭＯＣＶＤ法によるエピタキシーで成長形
成させる場合には、III 族原料としては、例えばトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム
（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ト
リエチルボロン（ＴＥＢ）等の有機金属原料ガスが、原
料ガス供給部２から供給される。
て、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ等の、窒
化物系III −Ｖ族化合物半導体、Ｂa Ａｌb Ｇａc Ｉｎ
d Ｎ（ａ≧０、ｂ≧０、ｃ≧０、ｄ≧０、ａ＋ｂ＋ｃ＋
ｄ＝１）を、ＭＯＣＶＤ法によるエピタキシーで成長形
成させる場合には、III 族原料としては、例えばトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム
（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ト
リエチルボロン（ＴＥＢ）等の有機金属原料ガスが、原
料ガス供給部２から供給される。
【００１７】また、Ｖ族原料としては、アンモニアガス
が、アンモニアガス供給部４から供給されるようになさ
れる。なお、この原料ガス供給部２およびアンモニアガ
ス供給部４は、原料ガス供給路５を通じて、気相成長を
行う反応管１に連結されている。
が、アンモニアガス供給部４から供給されるようになさ
れる。なお、この原料ガス供給部２およびアンモニアガ
ス供給部４は、原料ガス供給路５を通じて、気相成長を
行う反応管１に連結されている。
【００１８】また、水素ガス供給部３は、純化装置（図
示せず）を具備し、キャリアガス、あるいはパージガス
となる水素ガスを供給する供給源であり、マスフローコ
ントローラー（ＭＦＣ）１１および１２により流量制御
がなされる。
示せず）を具備し、キャリアガス、あるいはパージガス
となる水素ガスを供給する供給源であり、マスフローコ
ントローラー（ＭＦＣ）１１および１２により流量制御
がなされる。
【００１９】原料ガス供給部２からの原料ガスは、切り
換え手段、例えばバルブ２ａおよび２ｂにより、反応管
１と、原料ガス送出路６とに切り換えて供給されるよう
になされている。また、アンモニアガス供給部４からの
アンモニアガスについても、同様に、切り換え手段、例
えばバルブ４ａおよび４ｂにより、反応管１と、原料ガ
ス送出路６とに切り換えて供給されるようになされてい
る。
換え手段、例えばバルブ２ａおよび２ｂにより、反応管
１と、原料ガス送出路６とに切り換えて供給されるよう
になされている。また、アンモニアガス供給部４からの
アンモニアガスについても、同様に、切り換え手段、例
えばバルブ４ａおよび４ｂにより、反応管１と、原料ガ
ス送出路６とに切り換えて供給されるようになされてい
る。
【００２０】原料ガス供給部２には、有機金属原料が収
容され、これに、水素ガス供給部３からの水素ガスを、
マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１２を通じて流量制
御して吹き込み、バブリングを行って、水素ガスととも
に有機金属ガスを、原料ガス供給路５から、目的とする
反応管１に導く。
容され、これに、水素ガス供給部３からの水素ガスを、
マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１２を通じて流量制
御して吹き込み、バブリングを行って、水素ガスととも
に有機金属ガスを、原料ガス供給路５から、目的とする
反応管１に導く。
【００２１】一方、アンモニアガス供給部４からのアン
モニアガスを、ＭＦＣ１３を通じて流量制御して取り出
し、原料ガス供給路５から目的とする反応管１に導く。
モニアガスを、ＭＦＣ１３を通じて流量制御して取り出
し、原料ガス供給路５から目的とする反応管１に導く。
【００２２】このようにして、反応管１に送り込まれた
原料ガス、およびアンモニアガスは、図２に示すよう
に、例えば高周波コイル等の加熱手段８によって、一定
温度に保持された、例えばグラファイト製のサセプタ１
４上の、例えばサファイアの基板１５上に送り込まれ、
そこで、熱分解を起こして基板１５上に目的とする窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体を作製することができる。
原料ガス、およびアンモニアガスは、図２に示すよう
に、例えば高周波コイル等の加熱手段８によって、一定
温度に保持された、例えばグラファイト製のサセプタ１
４上の、例えばサファイアの基板１５上に送り込まれ、
そこで、熱分解を起こして基板１５上に目的とする窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体を作製することができる。
【００２３】本発明の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体
の製造方法においては、水素とアンモニアの合計量に対
する水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の範
囲を、所定の範囲に特定して、気相成長を行うものであ
る。この気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ）の範囲の
特定とは、特に、水素ガス供給部３から供給される水素
ガスの流量と、アンモニアガス供給部４から供給される
アンモニアガスの流量を、それぞれＭＦＣ１１〜１３に
おいて調整することにより、（水素ガスの流量）／（水
素ガスの流量とアンモニアガスの流量の合計流量）、す
なわち、（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．３＜（Ｈ
2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．７、０．３＜（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．６、あるいは０．４＜（Ｈ2
／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．５に特定するものとする。
の製造方法においては、水素とアンモニアの合計量に対
する水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の範
囲を、所定の範囲に特定して、気相成長を行うものであ
る。この気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ）の範囲の
特定とは、特に、水素ガス供給部３から供給される水素
ガスの流量と、アンモニアガス供給部４から供給される
アンモニアガスの流量を、それぞれＭＦＣ１１〜１３に
おいて調整することにより、（水素ガスの流量）／（水
素ガスの流量とアンモニアガスの流量の合計流量）、す
なわち、（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．３＜（Ｈ
2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．７、０．３＜（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．６、あるいは０．４＜（Ｈ2
／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．５に特定するものとする。
【００２４】なお、図２に示した反応管１には、原料ガ
ス供給路５側と、ガス排気路側のそれぞれに圧力調節装
置９ａおよび９ｂが設けられており、これにより反応管
１内の圧力を、加圧状態、常圧状態、減圧状態のいずれ
の状態にも調整することができる。なお、この場合、加
圧状態とは、反応管１内の圧力を、圧力調節装置９ａお
よび９ｂにより意図的に１気圧〔ａｔｍ〕よりも大きい
圧力に制御した状態をいい、減圧状態とは、圧力調節装
置９ａおよび９ｂにより意図的に１〔ａｔｍ〕よりも小
さい圧力に制御した状態をいい、常圧状態とは、反応管
１内における原料ガスや、キャリアガスの供給、排気等
の影響により生じる微細な圧力変化を考慮して０．９〜
１．１ａｔｍ程度になった状態をいう。なお、この圧力
調節装置９ａおよび９ｂとしては、例えばバタフライバ
ルブや、ニードルバルブ、減圧用ポンプ、ガス加圧器等
を適用することができる。
ス供給路５側と、ガス排気路側のそれぞれに圧力調節装
置９ａおよび９ｂが設けられており、これにより反応管
１内の圧力を、加圧状態、常圧状態、減圧状態のいずれ
の状態にも調整することができる。なお、この場合、加
圧状態とは、反応管１内の圧力を、圧力調節装置９ａお
よび９ｂにより意図的に１気圧〔ａｔｍ〕よりも大きい
圧力に制御した状態をいい、減圧状態とは、圧力調節装
置９ａおよび９ｂにより意図的に１〔ａｔｍ〕よりも小
さい圧力に制御した状態をいい、常圧状態とは、反応管
１内における原料ガスや、キャリアガスの供給、排気等
の影響により生じる微細な圧力変化を考慮して０．９〜
１．１ａｔｍ程度になった状態をいう。なお、この圧力
調節装置９ａおよび９ｂとしては、例えばバタフライバ
ルブや、ニードルバルブ、減圧用ポンプ、ガス加圧器等
を適用することができる。
【００２５】次に、図１および図２に示した有機金属気
相成長装置１０を用いて、例えばサファイアの基板１５
上に、ＧａＮ：Ｓｉの結晶を成膜する場合の例を挙げ
て、成膜された結晶の特性について説明する。
相成長装置１０を用いて、例えばサファイアの基板１５
上に、ＧａＮ：Ｓｉの結晶を成膜する場合の例を挙げ
て、成膜された結晶の特性について説明する。
【００２６】先ず、（０００１）サファイア基板１５
を、常圧下、０．９〜１．１ａｔｍで、水素雰囲気中、
例えば１１００℃に加熱してクリーニングする。その
後、例えば５００℃に降温し、アンモニアガス供給部４
からアンモニアガスを、原料ガス供給部２からトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧａ）をそれぞれ、反応管１内に供給
する。これにより、サファイア基板１５上に、まず、Ｇ
ａＮバッファー層を例えば厚さ３０〔ｎｍ〕に形成す
る。
を、常圧下、０．９〜１．１ａｔｍで、水素雰囲気中、
例えば１１００℃に加熱してクリーニングする。その
後、例えば５００℃に降温し、アンモニアガス供給部４
からアンモニアガスを、原料ガス供給部２からトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧａ）をそれぞれ、反応管１内に供給
する。これにより、サファイア基板１５上に、まず、Ｇ
ａＮバッファー層を例えば厚さ３０〔ｎｍ〕に形成す
る。
【００２７】次に、反応管１内に、アンモニアガスのみ
を供給し、サファイア基板１５を、例えば９５０〜１１
００℃程度に昇温する。
を供給し、サファイア基板１５を、例えば９５０〜１１
００℃程度に昇温する。
【００２８】次に、反応管１内の温度を９５０〜１１０
０℃程度、例えば１０５０℃程度に保持し、原料ガス供
給部２からトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と、モノシ
ランを反応管１内に供給し、圧力を、例えば常圧〜加圧
状態、例えば１．４ａｔｍ程度として結晶成長を行い、
最終的に、サファイア基板１５上にＧａＮ：Ｓｉの結晶
を成膜することができる。
０℃程度、例えば１０５０℃程度に保持し、原料ガス供
給部２からトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と、モノシ
ランを反応管１内に供給し、圧力を、例えば常圧〜加圧
状態、例えば１．４ａｔｍ程度として結晶成長を行い、
最終的に、サファイア基板１５上にＧａＮ：Ｓｉの結晶
を成膜することができる。
【００２９】なお、この例においては、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧａ）の供給量は、例えば３０〔μｍｏｌ／
ｍｉｎ〕、アンモニアの供給量は、例えば６〔ＳＬＭ
（Standard Litter Per Minute）〕、モノシラン（１０
ｐｐｍの水素で希釈）の供給量は例えば１〔ＳＣＣＭ〕
とする。
ウム（ＴＭＧａ）の供給量は、例えば３０〔μｍｏｌ／
ｍｉｎ〕、アンモニアの供給量は、例えば６〔ＳＬＭ
（Standard Litter Per Minute）〕、モノシラン（１０
ｐｐｍの水素で希釈）の供給量は例えば１〔ＳＣＣＭ〕
とする。
【００３０】ここで、気相成長に実際に寄与したアンモ
ニア流量と、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を供給す
るために用いた水素ガスを含めた総キャリアガス量を、
図１中に示したマスフローコントローラ１１〜１３によ
り調節し、（水素ガスの流量）／（水素ガスの流量と、
アンモニアガスの流量の合計）、すなわち、（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ
3 ））＜０．７、好ましくは、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2
＋ＮＨ3 ））＜０．６、さらに好ましくは０．４＜（Ｈ
2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．５の範囲に選定する。
ニア流量と、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を供給す
るために用いた水素ガスを含めた総キャリアガス量を、
図１中に示したマスフローコントローラ１１〜１３によ
り調節し、（水素ガスの流量）／（水素ガスの流量と、
アンモニアガスの流量の合計）、すなわち、（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ
3 ））＜０．７、好ましくは、０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2
＋ＮＨ3 ））＜０．６、さらに好ましくは０．４＜（Ｈ
2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．５の範囲に選定する。
【００３１】なお、使用する反応管によっては、原料ガ
スを反応管内に供給する管以外にガスを供給するための
管を設けている構造のものがある。例えば、水素ガスや
窒素ガス、その他の各種不活性ガスやその混合ガスを供
給して、原料ガスが基板上に充分に供給されるように押
圧する役目をもたせたり、反応管内の温度を外部からモ
ニターする場合に、観察窓を曇らせないようにする役目
をもたせたりするものがある。これらのガスは、一般に
サブフローとか、押圧ガスとか称されるものであるが、
これらは、化合物半導体の気相成長に寄与するものでは
ないため、本発明方法において、水素ガス流量と、アン
モニアガスと水素ガスの合計流量との比を特定する場合
には、考慮にいれないものとした。
スを反応管内に供給する管以外にガスを供給するための
管を設けている構造のものがある。例えば、水素ガスや
窒素ガス、その他の各種不活性ガスやその混合ガスを供
給して、原料ガスが基板上に充分に供給されるように押
圧する役目をもたせたり、反応管内の温度を外部からモ
ニターする場合に、観察窓を曇らせないようにする役目
をもたせたりするものがある。これらのガスは、一般に
サブフローとか、押圧ガスとか称されるものであるが、
これらは、化合物半導体の気相成長に寄与するものでは
ないため、本発明方法において、水素ガス流量と、アン
モニアガスと水素ガスの合計流量との比を特定する場合
には、考慮にいれないものとした。
【００３２】図３に、上記気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋
ＮＨ3 ））を、種々の値に変化させて、ＧａＮ：Ｓｉ半
導体を気相成長させた場合に、作製された化合物半導体
の、Ｘ線回折のスペクトルのロッキングカーブの半値幅
の変化を示す。図３に示すように、気相モル比（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の値を増加させるとロッキングカー
ブの半値幅が減少する。これは、適正量の水素を供給す
ることにより結晶表面での化学反応を促進させることが
でき、結晶方位の揺らぎの少ない、良質な結晶を成長さ
せることができるからである。
ＮＨ3 ））を、種々の値に変化させて、ＧａＮ：Ｓｉ半
導体を気相成長させた場合に、作製された化合物半導体
の、Ｘ線回折のスペクトルのロッキングカーブの半値幅
の変化を示す。図３に示すように、気相モル比（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の値を増加させるとロッキングカー
ブの半値幅が減少する。これは、適正量の水素を供給す
ることにより結晶表面での化学反応を促進させることが
でき、結晶方位の揺らぎの少ない、良質な結晶を成長さ
せることができるからである。
【００３３】しかし、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ
3 ））を、さらに増加させると、ロッキングカーブの半
値幅が増加する。これは原料ガス中のアンモニアガスの
含有量が少なくなり、基板上へのアンモニアの供給量が
不十分になり、良質な結晶を作製することができなくな
るからである。また、基板上へのアンモニアの供給量が
不足すると、結晶の表面状態の悪化や、結晶の異常成
長、膜厚分布の悪化等の原因にもなり、半導体の膜質は
さらに低下する。
3 ））を、さらに増加させると、ロッキングカーブの半
値幅が増加する。これは原料ガス中のアンモニアガスの
含有量が少なくなり、基板上へのアンモニアの供給量が
不十分になり、良質な結晶を作製することができなくな
るからである。また、基板上へのアンモニアの供給量が
不足すると、結晶の表面状態の悪化や、結晶の異常成
長、膜厚分布の悪化等の原因にもなり、半導体の膜質は
さらに低下する。
【００３４】図３に示すように、気相モル比（Ｈ2 ／
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．３より大きく、０．７より
小さい範囲に特定して気相成長を行った場合には、半値
幅は、２５０以下となり、作製された窒化物系III −Ｖ
族化合物半導体の結晶が、良質なものであることがわか
る。さらに、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））
を、０．３より大きく０．６より小さい範囲に特定して
気相成長を行った場合には、半値幅は、２００（ａｒｃ
ｓｅｃ）よりも小さい値となり、良質な結晶を作製す
ることができる。さらに、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋
ＮＨ3 ））を、０．４より大きく０．５より小さい範囲
に特定して気相成長を行った場合には、半値幅は、１５
０（ａｒｃ ｓｅｃ）程度になり、極めて良質な結晶を
作製することができる。
（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．３より大きく、０．７より
小さい範囲に特定して気相成長を行った場合には、半値
幅は、２５０以下となり、作製された窒化物系III −Ｖ
族化合物半導体の結晶が、良質なものであることがわか
る。さらに、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））
を、０．３より大きく０．６より小さい範囲に特定して
気相成長を行った場合には、半値幅は、２００（ａｒｃ
ｓｅｃ）よりも小さい値となり、良質な結晶を作製す
ることができる。さらに、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋
ＮＨ3 ））を、０．４より大きく０．５より小さい範囲
に特定して気相成長を行った場合には、半値幅は、１５
０（ａｒｃ ｓｅｃ）程度になり、極めて良質な結晶を
作製することができる。
【００３５】次に、図４に、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2
＋ＮＨ3 ））を、種々の値に変化させて、ＧａＮ：Ｓｉ
半導体を気相成長させた場合に、作製された窒化物系II
I −Ｖ族化合物半導体の、フォトルミネッセンスの発光
強度の変化を示す。図５に、測定に用いた窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体結晶の一例の概略斜視図を示す。
＋ＮＨ3 ））を、種々の値に変化させて、ＧａＮ：Ｓｉ
半導体を気相成長させた場合に、作製された窒化物系II
I −Ｖ族化合物半導体の、フォトルミネッセンスの発光
強度の変化を示す。図５に、測定に用いた窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体結晶の一例の概略斜視図を示す。
【００３６】この測定においては、例えば、励起光とし
て、発光波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを用い
る。図４に示すように、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））を、０．３よりも大きくなるようにすると、フ
ォトルミネッセンスの発光強度が急激に増加する。これ
は、作製された窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の結晶
欠陥等の起因する非発再結合の割合が低下して、フォト
ルミネッセンスの発光強度が増加したためである。すな
わち、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．
３よりも大きくなるように調整することにより、成長す
る結晶の質の向上を図ることができる。
て、発光波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザーを用い
る。図４に示すように、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））を、０．３よりも大きくなるようにすると、フ
ォトルミネッセンスの発光強度が急激に増加する。これ
は、作製された窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の結晶
欠陥等の起因する非発再結合の割合が低下して、フォト
ルミネッセンスの発光強度が増加したためである。すな
わち、気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を、０．
３よりも大きくなるように調整することにより、成長す
る結晶の質の向上を図ることができる。
【００３７】しかし、一方において、気相モル比（Ｈ2
／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））が、０．７を越えると、フォトル
ミネッセンスの発光強度が急激に低下する。これは、原
料ガス中のアンモニアの含有量が少なくなり、窒化物系
III −Ｖ族化合物半導体の結晶成長の際に、窒素系原料
が不足することになる。これにより、成長した結晶は、
非発光センタが増加し、フォトルミネッセンスの発光強
度が急激に低下するのである。すなわち、気相モル比
（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））が、０．７を越えてしまう
と、成長する結晶の質が悪化することがわかる。
／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））が、０．７を越えると、フォトル
ミネッセンスの発光強度が急激に低下する。これは、原
料ガス中のアンモニアの含有量が少なくなり、窒化物系
III −Ｖ族化合物半導体の結晶成長の際に、窒素系原料
が不足することになる。これにより、成長した結晶は、
非発光センタが増加し、フォトルミネッセンスの発光強
度が急激に低下するのである。すなわち、気相モル比
（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））が、０．７を越えてしまう
と、成長する結晶の質が悪化することがわかる。
【００３８】本発明方法において、窒化物系III −Ｖ族
化合物半導体の気相成長を行う場合には、反応管内を、
常圧下、減圧下、あるいは、加圧下のいずれの圧力下に
おいても同様に行うことができ、いずれの場合にも気相
モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を上述した所定の範
囲に特定することにより、結晶性に優れた化合物半導体
を作製することができる。
化合物半導体の気相成長を行う場合には、反応管内を、
常圧下、減圧下、あるいは、加圧下のいずれの圧力下に
おいても同様に行うことができ、いずれの場合にも気相
モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））を上述した所定の範
囲に特定することにより、結晶性に優れた化合物半導体
を作製することができる。
【００３９】特に、ＧａＮ系化合物半導体においては、
その飽和蒸気圧が高いことや、アンモニアは分解による
窒素原子を放出する効率が低いことなどから、気相成長
中において、ＧａＮ系化合物半導体膜から窒素原子が蒸
発しやすくなる。この結果、得られたＧａＮ系化合物半
導体膜は、窒素不足となり、膜質が損なわれるおそれが
ある。そこで、反応管内の圧力を、１〔ａｔｍ〕よりも
高い、加圧下により気相成長を行うことにより、より多
くの窒素原料を、基板上に供給することができ、また、
成長中のＧａＮ系化合物半導体膜からの窒素の蒸発も抑
制することができ、得られるＧａＮ系化合物半導体膜に
おける窒素不足を回避することができるので、高品質の
ＧａＮ系化合物半導体を作製することができるという効
果を有する。
その飽和蒸気圧が高いことや、アンモニアは分解による
窒素原子を放出する効率が低いことなどから、気相成長
中において、ＧａＮ系化合物半導体膜から窒素原子が蒸
発しやすくなる。この結果、得られたＧａＮ系化合物半
導体膜は、窒素不足となり、膜質が損なわれるおそれが
ある。そこで、反応管内の圧力を、１〔ａｔｍ〕よりも
高い、加圧下により気相成長を行うことにより、より多
くの窒素原料を、基板上に供給することができ、また、
成長中のＧａＮ系化合物半導体膜からの窒素の蒸発も抑
制することができ、得られるＧａＮ系化合物半導体膜に
おける窒素不足を回避することができるので、高品質の
ＧａＮ系化合物半導体を作製することができるという効
果を有する。
【００４０】上述した実施例においては、窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体の気相成長を行う場合、有機金属気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を適用したが、本発明方法に
おいては、この例に限定されるものではなく、ハイドラ
イド気相成長法（ＨＶＰＥ法）についても同様に本発明
方法に適用することができる。
−Ｖ族化合物半導体の気相成長を行う場合、有機金属気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を適用したが、本発明方法に
おいては、この例に限定されるものではなく、ハイドラ
イド気相成長法（ＨＶＰＥ法）についても同様に本発明
方法に適用することができる。
【００４１】また、本発明の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体の製造方法においては、基板上に窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体を成膜する際に、水素ガスやアンモニ
アガスの他に、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス
等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスを同時に使
用することもできる。なお、この場合においては、これ
らの混合ガス中の、水素とアンモニアの合計量に対する
水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の範囲に
ついて、所定の値の特定するものとする。
半導体の製造方法においては、基板上に窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体を成膜する際に、水素ガスやアンモニ
アガスの他に、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス
等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスを同時に使
用することもできる。なお、この場合においては、これ
らの混合ガス中の、水素とアンモニアの合計量に対する
水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））の範囲に
ついて、所定の値の特定するものとする。
【００４２】また、上述した本発明方法の実施例におい
ては、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の作製を行う反
応管として、図２に示したようないわゆる横型の反応管
を用いる場合について説明したが、本発明の化合物半導
体の製造方法においては、この例に限定されるものでは
なく、図６に示すような、いわゆる縦型反応管２０を用
いてもよい。この縦型反応管２０を用いた場合には、横
型の反応管よりも形状を簡易化することができ、また、
場合に応じて原料ガスやキャリアガスを下方から上方に
流すこともでき、これにより熱対流による原料ガスの滞
留を回避することができるという効果がある。
ては、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の作製を行う反
応管として、図２に示したようないわゆる横型の反応管
を用いる場合について説明したが、本発明の化合物半導
体の製造方法においては、この例に限定されるものでは
なく、図６に示すような、いわゆる縦型反応管２０を用
いてもよい。この縦型反応管２０を用いた場合には、横
型の反応管よりも形状を簡易化することができ、また、
場合に応じて原料ガスやキャリアガスを下方から上方に
流すこともでき、これにより熱対流による原料ガスの滞
留を回避することができるという効果がある。
【００４３】また、図７に示すような、いわゆるＴｗｏ
−Ｆｌｏｗ型反応管３０を用いることもできる。このＴ
ｗｏ−Ｆｌｏｗ型反応管３０を用いた場合には、図７に
示すように、原料ガスが、原料ガス供給路５ａおよび５
ｂの双方から供給されるため、原料ガス供給路５ａから
の、基板１５に対して垂直方向に流れる原料ガスによ
り、原料ガス全体を基板１５の表面に押しつけるように
することができ、これにより目的とする窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体の結晶の質の向上を図ることができる
という効果を有する。
−Ｆｌｏｗ型反応管３０を用いることもできる。このＴ
ｗｏ−Ｆｌｏｗ型反応管３０を用いた場合には、図７に
示すように、原料ガスが、原料ガス供給路５ａおよび５
ｂの双方から供給されるため、原料ガス供給路５ａから
の、基板１５に対して垂直方向に流れる原料ガスによ
り、原料ガス全体を基板１５の表面に押しつけるように
することができ、これにより目的とする窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体の結晶の質の向上を図ることができる
という効果を有する。
【００４４】また、上述した本発明方法の実施例におい
ては、反応管１内のサセプタの加熱を行う場合にＲＦコ
イルを用いたが、この例に限定されるものではなく、従
来公知のヒーターを用いて、サセプタの加熱を行うこと
もできる。
ては、反応管１内のサセプタの加熱を行う場合にＲＦコ
イルを用いたが、この例に限定されるものではなく、従
来公知のヒーターを用いて、サセプタの加熱を行うこと
もできる。
【００４５】上述したように、本発明方法においては、
III 族元素の原料と、Ｖ族元素の原料のアンモニアと、
水素を用いて、気相成長により、窒化物系III −Ｖ族化
合物半導体を製造する場合に、水素とアンモニアの合計
量に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））の範囲に特定して行なうこととしたため、結晶
表面での化学反応を促進させることができ、これによ
り、非発光センタの少ない、結晶性に優れ、電気特性に
優れた窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の結晶をを製造
することができた。
III 族元素の原料と、Ｖ族元素の原料のアンモニアと、
水素を用いて、気相成長により、窒化物系III −Ｖ族化
合物半導体を製造する場合に、水素とアンモニアの合計
量に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋Ｎ
Ｈ3 ））の範囲に特定して行なうこととしたため、結晶
表面での化学反応を促進させることができ、これによ
り、非発光センタの少ない、結晶性に優れ、電気特性に
優れた窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の結晶をを製造
することができた。
【００４６】
【発明の効果】本発明の化合物半導体の製造方法におい
ては、III 族元素の原料と、Ｖ族元素の原料のアンモニ
アと、水素を用いて、気相成長により、III −Ｖ族化合
物半導体を製造する場合に、水素とアンモニアの合計量
に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））
を、所定の範囲に特定して行なうこととしたため、結晶
表面での化学反応を促進させることができ、これによ
り、非発光センタの少ない、結晶性に優れ、電気特性に
優れた窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の結晶を作製す
ることができた。
ては、III 族元素の原料と、Ｖ族元素の原料のアンモニ
アと、水素を用いて、気相成長により、III −Ｖ族化合
物半導体を製造する場合に、水素とアンモニアの合計量
に対する水素の気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））
を、所定の範囲に特定して行なうこととしたため、結晶
表面での化学反応を促進させることができ、これによ
り、非発光センタの少ない、結晶性に優れ、電気特性に
優れた窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の結晶を作製す
ることができた。
【図１】本発明の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体装置
の製造方法において、適用することができる有機金属気
相成長装置の概略図を示す。
の製造方法において、適用することができる有機金属気
相成長装置の概略図を示す。
【図２】本発明の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体装置
の製造方法において、適用することができる有機金属気
相成長装置を構成する横型の反応管の概略図を示す。
の製造方法において、適用することができる有機金属気
相成長装置を構成する横型の反応管の概略図を示す。
【図３】気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ）を、種々
の値に変化させて作製された窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体の、ＧａＮ（０００４）Ｘ線ロッキングカーブの
半値幅の変化を示す。
の値に変化させて作製された窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体の、ＧａＮ（０００４）Ｘ線ロッキングカーブの
半値幅の変化を示す。
【図４】気相モル比（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ）を、種々
の値に変化させて作製された窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体の、フォトルミネッセンスの発光強度の変化を示
す。
の値に変化させて作製された窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体の、フォトルミネッセンスの発光強度の変化を示
す。
【図５】フォトルミネッセンスの発光強度の測定に用い
た窒化物系III −Ｖ族化合物半導体結晶の一例の概略斜
視図を示す。
た窒化物系III −Ｖ族化合物半導体結晶の一例の概略斜
視図を示す。
【図６】本発明の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の製
造方法において適用することができる有機金属気相成長
装置を構成する縦型の反応管の一例の概略図を示す。
造方法において適用することができる有機金属気相成長
装置を構成する縦型の反応管の一例の概略図を示す。
【図７】本発明の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の製
造方法において適用することができる有機金属気相成長
装置を構成するＴｗｏ−Ｆｌｏｗ型の反応管の一例の概
略図を示す。
造方法において適用することができる有機金属気相成長
装置を構成するＴｗｏ−Ｆｌｏｗ型の反応管の一例の概
略図を示す。
１ 反応管、２ 原料ガス供給部、３ 水素ガス供給
部、４ アンモニアガス供給部、５，５ａ，５ｂ 原料
ガス供給路、６ 原料ガス送出路、７ 排ガス処理装
置、８ 加熱手段、９ａ，９ａ1 ，９ａ2 ，９ｂ 圧力
調節装置、１０ 有機金属気相成長装置、１１，１２，
１３ マスフローコントローラ、１４ サセプタ、１５
基板、２０ 縦型反応管、３０ Ｔｗｏ−Ｆｌｏｗ型
反応管
部、４ アンモニアガス供給部、５，５ａ，５ｂ 原料
ガス供給路、６ 原料ガス送出路、７ 排ガス処理装
置、８ 加熱手段、９ａ，９ａ1 ，９ａ2 ，９ｂ 圧力
調節装置、１０ 有機金属気相成長装置、１１，１２，
１３ マスフローコントローラ、１４ サセプタ、１５
基板、２０ 縦型反応管、３０ Ｔｗｏ−Ｆｌｏｗ型
反応管
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年８月２６日（１９９８．８．２
６）
６）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
製造方法
製造方法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝妻 庸紀 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 池田 昌夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA11 AA31 CA34 CA40 CA65 5F045 AA04 AB14 AB17 AB19 AC01 AC08 AC09 AC12 AD09 AD13 AD14 AD15 AE02 AE03 AE05 AE07 AE09 AE11 AE13 AE15 AE17 AE19 AE21 AE23 AE25 AE29 AE30 AF09 BB12 CB02 DP04 DQ06 EE04 EE12 EE14 EG07 EK02 5F073 CA02 CA07 CB05 CB07 DA05 DA35 EA29
Claims (15)
- 【請求項１】 少なくとも、III 族元素の原料と、Ｖ族
元素の原料のアンモニアと、水素を用いて、気相成長に
より、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体を製造する方法
であって、 上記水素と上記アンモニアの合計量に対する水素の気相
モル比、（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ）と記す）が、 ０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．７ であることを特徴とする化合物半導体の製造方法。 - 【請求項２】 少なくとも、III 族元素の原料と、Ｖ族
元素の原料のアンモニアと、水素を用いて、気相成長に
より、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体を製造する方法
であって、 上記水素と上記アンモニアの合計量に対する水素の気相
モル比、（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ）と記す）が、 ０．３＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．６ であることを特徴とする化合物半導体の製造方法。 - 【請求項３】 少なくとも、III 族元素の原料と、Ｖ族
元素の原料のアンモニアと、水素を用いて、気相成長に
より、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体を製造する方法
であって、 上記水素と上記アンモニアの合計量に対する水素の気相
モル比、（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ）と記す）が、 ０．４＜（Ｈ2 ／（Ｈ2 ＋ＮＨ3 ））＜０．５ であることを特徴とする化合物半導体の製造方法。 - 【請求項４】 上記気相成長における圧力Ｐが、 Ｐ＞１（気圧） であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項５】 上記気相成長における圧力Ｐが、 Ｐ＞１（気圧） であることを特徴とする請求項２に記載の窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項６】 上記気相成長における圧力Ｐが、 Ｐ＞１（気圧） であることを特徴とする請求項３に記載の窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項７】 上記気相成長における圧力Ｐが、常圧で
あることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項８】 上記気相成長における圧力Ｐが、常圧で
あることを特徴とする請求項２に記載の窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項９】 上記気相成長における圧力Ｐが、常圧で
あることを特徴とする請求項３に記載の窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項１０】 水素と、不活性ガスとの混合ガスを用
いて、気相成長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導
体を製造することを特徴とする請求項１に記載の窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項１１】 水素と、不活性ガスとの混合ガスを用
いて、気相成長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導
体を製造することを特徴とする請求項２に記載の窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項１２】 水素と、不活性ガスとの混合ガスを用
いて、気相成長により、窒化物系III −Ｖ族化合物半導
体を製造することを特徴とする請求項３に記載の化合物
半導体の製造方法。 - 【請求項１３】 上記気相成長を、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）により行うことを特徴とする請求項１
に記載の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項１４】 上記気相成長を、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）により行うことを特徴とする請求項２
に記載の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項１５】 上記気相成長を、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）により行うことを特徴とする請求項３
に記載の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体の製造方法。
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