JP2001302398A - Method and device for growing epitaxial layer of nitride of group iii on single crystal substrate - Google Patents

Method and device for growing epitaxial layer of nitride of group iii on single crystal substrate

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JP2001302398A
JP2001302398A JP2000106482A JP2000106482A JP2001302398A JP 2001302398 A JP2001302398 A JP 2001302398A JP 2000106482 A JP2000106482 A JP 2000106482A JP 2000106482 A JP2000106482 A JP 2000106482A JP 2001302398 A JP2001302398 A JP 2001302398A
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single crystal
crystal substrate
group
epitaxial layer
growing
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Japanese (ja)
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志榮 ▲ごん▼
Shiei Gon
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KOGA KODEN KOFUN YUGENKOSHI
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KOGA KODEN KOFUN YUGENKOSHI
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of growing an epitaxial layer of a nitride of group III on a single crystal substrate by the epitaxial growth by alternate supply of reaction(EGAS). SOLUTION: A device for producing a multilayer structure for a photoelectric element is composed of a rotatable susceptor having plural opening parts (17, 18 and 19) and plural gas supplying columns (12, 14 and 16) each corresponding to each opening part. The susceptor is constituted of a hollow supporting axis (29), a rotary axis (290) provided in the supporting axis, a graphite cover part (24) having a plural leaf form, a graphite stand part (26) having a plural leaf form and provided on it at a certain interval, plural chambers (27), each formed between the graphite cover part and the graphite stand part and graphite rotary boards (28) for mounting substrates. The graphite rotary boards (28) mentioned above are each accommodated in the camber (27) mentioned above by the rotation of the rotation axis or are each situated at one of the plural opening parts mentioned above.

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、単結晶基板上に第
3族窒化物エピタキシャル層を成長させる方法に関し、
特に材料を交互供給式エピタキシャル成長(Epita
xial growth by alternate
supply of reaction,EGAS)技
術により第3族元素含有有機金属ガスと窒素含有ガスと
を交互的に単結晶基板の表面に供給して熱分解を行うこ
とによって、安価の単結晶基板上にエピタキシャル層を
成長させる方法に関する。更に、本発明は前記方法によ
り製造される多層構造を有するもの及びその方法を用い
て単結晶基板上にエピタキシャル層を成長させる装置に
関する。
The present invention relates to a method for growing a Group III nitride epitaxial layer on a single crystal substrate,
In particular, the epitaxial growth (Epita
xial growth by alternate
By supplying a group III element-containing organic metal gas and a nitrogen-containing gas alternately to the surface of the single crystal substrate by the technique of supply of reaction (EGAS) and performing thermal decomposition, an epitaxial layer is formed on an inexpensive single crystal substrate. On how to grow. Further, the present invention relates to an apparatus having a multilayer structure manufactured by the above method and an apparatus for growing an epitaxial layer on a single crystal substrate using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】発光ダイオード(LED)は、高ルミネ
センス効果、短応答時間、及び長使用寿命などの優れた
点を備える。故に、連続光として最適なソースと見られ
ており、あらゆる照明と交通信号に適用できる。又、半
導体装置において、第3族窒化物を使用する発光ダイオ
ードはそのエネルギー帯域(energy band)
の間隔を1.9eVから6.2eVへ調整させるに伴っ
て青色、緑色、或いは紫外線(UV線)の光を生成でき
るので、それらの光に対応する発光ダイオードを製造で
きる。その例としては、四元合金系のIn−Al−Ga
−Nを使用する発光ダイオードが挙げられる。フルカラ
ー表示器は青色LEDと、緑色LEDと、GaAsを基
材とする赤色LEDで製造できる。又、白色LEDは紫
外線LEDのチップと蛍光封止材で製造できる。従っ
て、上記フルカラー表示器と白色LEDとの原料コスト
および製造コストを縮減できれば、それらの使用範囲が
更に広がる可能性がある。
2. Description of the Related Art Light emitting diodes (LEDs) have advantages such as a high luminescence effect, a short response time, and a long service life. Therefore, it is viewed as the best source of continuous light and can be applied to any lighting and traffic lights. In a semiconductor device, a light emitting diode using a Group III nitride has an energy band.
The blue, green, or ultraviolet (UV) light can be generated as the distance between the electrodes is adjusted from 1.9 eV to 6.2 eV, so that a light emitting diode corresponding to such light can be manufactured. As an example, a quaternary alloy-based In-Al-Ga
Light emitting diodes using -N. A full-color display can be manufactured with a blue LED, a green LED, and a red LED based on GaAs. Also, a white LED can be manufactured using a UV LED chip and a fluorescent sealing material. Therefore, if the raw material cost and the manufacturing cost of the full-color display and the white LED can be reduced, there is a possibility that their use range may be further expanded.

【0003】又、ハロゲン化物気相エピタキシャル方
法、即ちHVPE(Mazuskaand Tietj
en, Applied Physics Lette
rs, vol.15,pp327,1969)方法
は、サファイアの基板上に単結晶のGaNを成長させ
る。GaNがほぼ3.39eVのエネルギー帯域間隔の
構造を有する。その後、Pankove等はGaNを基
板とする第一金属−絶縁体−半導体型(MIS型)青色
または緑色LED(RCA Review,vol.3
2,pp.283,1971)を提案した。更に、19
74年にAkasaki等は分子線エピタキシャル方法
(MBE)による単結晶GaN層の形成を実現した。そ
の後、HVPE方法により生産される実用MIS型青色
−緑色LEDが初めて発表された(Inst.Phy
s.Conf.Ser.63,479,1981)。更
に1993年、S.Nakamuraは初めて二気流金
属有機蒸着(TF−MOCVD)を利用して高輝度(>
1000mcd)の青色LEDを製造し、そのLEDは
1994年に発売された(青色レーザーダイオード)。
Also, a halide vapor phase epitaxial method, that is, HVPE (Mazuskaand Tietj) is used.
en, Applied Physics Lette
rs, vol. 15, pp. 327, 1969) grows single crystal GaN on a sapphire substrate. GaN has a structure with an energy band interval of approximately 3.39 eV. Thereafter, Pankove et al. Described a first metal-insulator-semiconductor (MIS) blue or green LED (RCA Review, vol. 3) using GaN as a substrate.
2, pp. 283, 1971). Further, 19
In 1974, Akasaki et al. Realized the formation of a single crystal GaN layer by molecular beam epitaxy (MBE). Thereafter, a practical MIS blue-green LED produced by the HVPE method was first announced (Inst. Phys.
s. Conf. Ser. 63, 479, 1981). Further, in 1993, S.M. Nakamura is the first company to use two-stream metal organic vapor deposition (TF-MOCVD) to achieve high brightness (>
A 1000 mcd) blue LED was manufactured and the LED was launched in 1994 (blue laser diode).

【0004】現在では、実用性に優れたGaNを基板と
する高出力の青色及び緑色のLEDが製造されていると
共に、連続波で発光する青色レーザーも製造されてい
る。
At present, high-output blue and green LEDs using GaN as a substrate, which are excellent in practical use, are manufactured, and blue lasers emitting continuous waves are also manufactured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その製
造されるものには依然として問題がある。 <イ> 例えば、第3族窒化物とサファイア基板材との
巨大な格子間の不整合(16%)、及び基板の硬度不
足、化学上の不活性、高製造コスト、高電気絶縁性など
である。 <ロ> その他の青色LEDとしては、SiCを基板と
するMOCVD技術によりGaN型青色LEDが製造さ
れるが、その青色LEDの輝度はサファイア基板で製造
される青色LEDの輝度より遥かに弱い。 <ハ> 上記MOCVDの技術には欠点があり、例え
ば、サファイア或いはSiCにて基板を製造した場合、
その基板の製造コストは高く、また格子の不整合という
問題がある。従って、より安価の基板が要求されると共
に、格子の不整合を有効的に解消するために、多層構造
の技術はますます要求されている。
However, what is manufactured remains a problem. <A> For example, the mismatch between the huge lattice of the group III nitride and the sapphire substrate material (16%), the insufficient hardness of the substrate, the chemical inertness, the high manufacturing cost, the high electrical insulation, etc. is there. <B> As other blue LEDs, GaN-type blue LEDs are manufactured by MOCVD using SiC as a substrate, and the brightness of the blue LED is much lower than the brightness of a blue LED manufactured on a sapphire substrate. <C> The MOCVD technique has disadvantages. For example, when a substrate is manufactured using sapphire or SiC,
The manufacturing cost of the substrate is high, and there is a problem of lattice mismatch. Therefore, a less expensive substrate is required, and a multilayer structure technology is more and more required to effectively eliminate lattice mismatch.

【0006】[0006]

【発明の目的】本発明は以上の問題点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、交互供給式エピタキ
シャル技術(EGAS)により単結晶基板上に第3族窒
化物エピタキシャル層を成長させる方法及びその装置を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to grow a Group III nitride epitaxial layer on a single crystal substrate by an alternate supply type epitaxial technique (EGAS). And a device therefor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、交互供給式エピタキシャル技
術により安価の単結晶基板上に第3族窒化物エピタキシ
ャル層を成長させる方法を提供することを目的とし、第
3族元素含有有機金属ガスと窒素含有ガスを交互に単結
晶基板の表面に供給して熱分解をさせることによって、
その単結晶基板上にエピタキシャル層を成長させる。
As a means for solving the above problems, the present invention provides a method for growing a Group III nitride epitaxial layer on an inexpensive single crystal substrate by an alternate supply type epitaxial technique. For the purpose, the group III element-containing organometallic gas and the nitrogen-containing gas are alternately supplied to the surface of the single crystal substrate to cause thermal decomposition,
An epitaxial layer is grown on the single crystal substrate.

【0008】 又、本発明はより良い格子の配合を実現
できる多層構造を提供することを目的とし、適当な中間
層(緩衝層)を選択すると共に、好適な結晶成長の環境
を提供することによって、基板上にエピタキシャル層を
成長させる際においての前記基板と前記エピタキシャル
層との格子間に発生する錯位を防止する。
Another object of the present invention is to provide a multilayer structure capable of realizing a better lattice composition by selecting an appropriate intermediate layer (buffer layer) and providing a suitable crystal growth environment. In addition, it is possible to prevent a dislocation generated between lattices of the substrate and the epitaxial layer when growing an epitaxial layer on the substrate.

【0009】更に、本発明は単結晶基板上にエピタキシ
ャル層を成長させる装置を提供することを目的とし、支
持軸と、前記支持軸上に固設され、各葉が対応している
複葉状の黒鉛蓋部と一定の間隔をおいてその上に配置さ
れる複葉状の黒鉛台部と、前記複葉状の黒鉛蓋部と黒鉛
台部との間に形成される複数のチャンバと、前記回転軸
上に固設され基板を載せるための黒鉛回転盤とからなる
サセプタと、複数の気体供給コラムとを備える。
Another object of the present invention is to provide an apparatus for growing an epitaxial layer on a single crystal substrate. The present invention is directed to a supporting shaft, and a multi-leafed structure fixed on the supporting shaft and each leaf corresponding to the supporting shaft. A bifurcated graphite pedestal disposed on the graphite lid at a fixed interval, a plurality of chambers formed between the bifurcated graphite lid and the graphite pedestal, A susceptor, which is fixed on the susceptor and includes a graphite rotary disk for mounting a substrate, and a plurality of gas supply columns.

【0010】前記黒鉛回転盤を回転させることによっ
て、その上に載置される基板は黒鉛蓋部に覆われ或いは
外部に露出されると共に、気体供給コラムから第3族元
素含有有機金属ガス及び窒素含有ガスを前記基板上に供
給して熱分解をさせることによって、前記基板上にエピ
タキシャル層を成長させる。
[0010] By rotating the graphite rotating disk, the substrate placed thereon is covered or exposed to the outside of the graphite lid portion, and a group III element-containing organometallic gas and nitrogen are supplied from the gas supply column. An epitaxial layer is grown on the substrate by supplying the contained gas to the substrate to cause thermal decomposition.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施形態を詳細に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0012】 図1は本発明に関するEGAS技術によ
り第3族窒化物を成長させる装置を示す図であり、図2
は本発明に関するそれぞれの流量のTMA(trime
thyl alumina)により生成されるAIN
(250nm)/Siエピタキシャル層のX線回折を示
す図であり、図3は本発明のGaN(200nm)/A
lN(250nm)/Siエピタキシャル層のX線回折
を示す図であり、図4は本発明の室温における測定され
たGaN(200nm)/AlN(250nm)/Si
エピタキシャル層の光ルミネセンスのスペクトル(ph
otoluminesence spectra, P
L spectra)を示す図である。
FIG. 1 is a view showing an apparatus for growing a group III nitride by the EGAS technique according to the present invention.
Is the TMA (trim) of each flow rate according to the present invention.
AIN generated by (thyl alumina)
FIG. 3 shows an X-ray diffraction of the (250 nm) / Si epitaxial layer. FIG. 3 shows GaN (200 nm) / A of the present invention.
FIG. 4 shows the X-ray diffraction of the 1N (250 nm) / Si epitaxial layer. FIG. 4 shows the measured GaN (200 nm) / AlN (250 nm) / Si at room temperature of the present invention.
The photoluminescence spectrum of the epitaxial layer (ph
otoluminance spectrum, P
(L spectrum).

【0013】交互供給式エピタキシャル(EGAS)方
法は、複数の反応用の気体におけるそれぞれの基板に対
する化学吸着(chemical adsorptio
n)能力と物理吸着(physical adsorp
tion)能力の差異を利用して基板上にエピタキシャ
ル層を成長させる方法である。上記交互供給式エピタキ
シャル方法と従来技術の例えば分子線エピタキシャル方
法(MBE)又は有機金属化学蒸着法(MOCVD)と
の相違点は、後者が複数の反応の気体を同時に基板上に
供給して熱分解をさせるのに対し、前者が複数の反応の
気体を交互に基板上に供給して熱分解させる。又、それ
らの方法にはそれぞれの反応機構がある。EGASは供
給される気体の流速、気体の組成、エピタキシャル温
度、及び黒鉛回転盤の回転速度によりエピタキシャル層
の成長速度(0.05〜10μm/min)を制御する
ので、広い操作条件で第3族窒化物を成長させることが
できる。
[0013] The alternating feed epitaxial (EGAS) method is a chemical adsorp- tion of a plurality of reaction gases to a respective substrate.
n) Ability and physical adsorp
Tion) This is a method of growing an epitaxial layer on a substrate using a difference in ability. The difference between the alternate supply type epitaxial method and a conventional technique such as molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is that the latter supplies a plurality of reacting gases simultaneously to a substrate and thermally decomposes them. On the other hand, the former alternately supplies a plurality of reaction gases onto the substrate to thermally decompose them. Each of these methods has its own reaction mechanism. The EGAS controls the growth rate (0.05 to 10 μm / min) of the epitaxial layer by controlling the flow rate of the supplied gas, the composition of the gas, the epitaxial temperature, and the rotation speed of the graphite rotating disk. Nitride can be grown.

【0014】本発明の第1目的は、EGAS技術により
第3族元素含有有機金属ガスと窒素含有ガスを交互に単
結晶基板の表面に供給し熱分解させることによって、前
記単結晶基板上に第3族窒化物エピタキシャル層を成長
させる方法を提供することであり、更に詳細に説明する
と、この方法には以下の工程を有する。 (a)単結晶基板を洗浄して乾燥する工程と、(b)該
単結晶基板をエピタキシャル成長装置に設置する工程
と、(c)該単結晶基板を所定な温度に加熱する工程
と、(d)該単結晶基板上に第3族元素含有有機金属ガ
スを供給して該第3族元素を該単結晶基板上に化学吸着
させる工程と、(e)窒素含有ガスを該単結晶基板上に
供給して該第3族元素と窒素とを反応させ第3族元素の
エピタキシャル層を成長させる工程。
A first object of the present invention is to alternately supply a group III element-containing organometallic gas and a nitrogen-containing gas to the surface of a single crystal substrate by EGAS technology and to thermally decompose the same, thereby forming a first substrate on the single crystal substrate. An object of the present invention is to provide a method for growing a group III nitride epitaxial layer. More specifically, the method includes the following steps. (A) washing and drying the single crystal substrate, (b) installing the single crystal substrate in an epitaxial growth apparatus, (c) heating the single crystal substrate to a predetermined temperature, (d) A) supplying a group 3 element-containing organometallic gas onto the single crystal substrate to chemically adsorb the group 3 element onto the single crystal substrate; and (e) depositing a nitrogen-containing gas onto the single crystal substrate. Supplying and reacting the Group 3 element with nitrogen to grow an epitaxial layer of the Group 3 element.

【0015】上記(a)の工程において使用される単結
晶基板はAl23,Si,Ge,GaAs,GaP,S
iCから選ばれるものを使用できるが、本発明ではSi
単結晶基板を使用することが好ましい。
The single crystal substrate used in the above step (a) is made of Al 2 O 3 , Si, Ge, GaAs, GaP, S
Although one selected from iC can be used, the present invention
It is preferable to use a single crystal substrate.

【0016】図1には上記(b)に使用されるエピタキ
シャル装置のより好適な実施の形態を概略的に示すもの
であり、一般に、このような装置は石英或いはその他の
材料からなる真空反応室(図示なし)内に設置される。
該真空反応室を有する構造は当該技術を熟知する者に対
して公知のものであるので、ここではそれについての説
明を省略する。
FIG. 1 schematically shows a more preferred embodiment of the epitaxial apparatus used in the above (b). In general, such an apparatus is a vacuum reaction chamber made of quartz or other material. (Not shown).
Since the structure having the vacuum reaction chamber is known to those skilled in the art, the description thereof is omitted here.

【0017】図1に示すエピタキシャル装置には、複数
の開口部(17,18,19)を有する回転可能なサセ
プタ(20)と、夫々前記開口部(17,18,19)
に対応する複数の気体供給コラム(12,14,16)
とを有すると共に、前記サセプタ(20)は中空の支持
軸(29)と、前記支持軸(29)内に設けられ、一端
が支持軸(29)より突出する回転軸(290)と、前
記支持軸(29)上に固設され、各葉が対応している複
葉状の黒鉛蓋部(24)と一定の間隔をおいてその上に
配置される複葉状の黒鉛台部(26)と、前記複葉状の
黒鉛蓋部(24)と黒鉛台部(26)との間に形成され
る複数のチャンバ(27)と、前記回転軸(290)上
に固設され基板を載せるための黒鉛回転盤(28)とか
らなり、前記複数の開口部(17,18,19)は前記
黒鉛蓋部(24)の各葉の間に形成されると共に、前記
黒鉛回転盤(28)は前記回転軸(290)の回転によ
り前記チャンバ(27)内に収容され、或いは前記複数
の開口部(17,18,19)に位置する。
The epitaxial apparatus shown in FIG. 1 includes a rotatable susceptor (20) having a plurality of openings (17, 18, 19) and the openings (17, 18, 19) respectively.
Gas supply columns (12, 14, 16) corresponding to
The susceptor (20) has a hollow support shaft (29), a rotation shaft (290) provided in the support shaft (29), one end of which protrudes from the support shaft (29); A compound leaf-shaped graphite base (26) fixed on the shaft (29), each leaf corresponding to the compound leaf-shaped graphite lid (24), and arranged at a fixed interval thereover; A plurality of chambers (27) formed between the bi-leafed graphite lid (24) and the graphite pedestal (26); and a graphite rotation fixed on the rotation shaft (290) for mounting a substrate. A plurality of openings (17, 18, 19) are formed between the leaves of the graphite lid (24), and the graphite rotating disk (28) is provided with the rotating shaft. (290) is accommodated in the chamber (27) by rotation, or the plurality of openings (17, Is located in 8, 19).

【0018】以下は図1を参照しながら説明する。工程
(b)においては、基板を前記サセプタ(20)におけ
る前記黒鉛回転盤(28)上に設置した後、前記黒鉛回
転盤(28)を回転させ加熱装置(図示なし)からの熱
量で加熱する工程(c)を行う。熱源を提供する加熱装
置としては、例えば高周波センサ加熱器などがある。
The following is a description with reference to FIG. In the step (b), after the substrate is set on the graphite rotating disk (28) in the susceptor (20), the graphite rotating disk (28) is rotated to heat with the heat from a heating device (not shown). Step (c) is performed. As a heating device that provides a heat source, for example, there is a high-frequency sensor heater.

【0019】次の工程(d)〜(e)においては、気体
供給コラム(12,16)から第3族含有有機金属ガス
を供給すると共に、気体供給コラム(14)からも水素
ガス及び/或いは窒素ガスを供給する。その後、前記黒
鉛回転盤(28)を開口部(18)まで回転させること
によって前記黒鉛回転盤(28)上に前記開口部(1
8)から噴出される第3族元素含有有機金属ガスを吸着
させ、更に前記黒鉛回転盤(28)を開口部(17)ま
で回転させることによって第3族元素含有有機金属ガス
が吸着している前記黒鉛回転盤(28)上に前記開口部
(17)から噴出される窒素含有ガスをその有機金属ガ
スと反応させて第3族窒化物を生成する。本発明におい
て使用できる窒素含有気体としては特に制限はないが、
NH3を使用するのが好ましい。本発明では、第3族元
素含有有機金属ガスによって基板上にAl,Ga,In
などの元素からなるAlN、GaN、InN、及び合金
窒化物(AlGaInN)を形成できる。
In the following steps (d) to (e), a group III-containing organometallic gas is supplied from the gas supply columns (12, 16), and hydrogen gas and / or hydrogen gas is also supplied from the gas supply column (14). Supply nitrogen gas. Then, by rotating the graphite rotating disk (28) to the opening (18), the opening (1) is placed on the graphite rotating disk (28).
The group 3 element-containing organometallic gas ejected from 8) is adsorbed, and the graphite turntable (28) is further rotated to the opening (17) to adsorb the group 3 element-containing organometallic gas. A nitrogen-containing gas ejected from the opening (17) onto the graphite rotating disk (28) is reacted with the organometallic gas to generate a group III nitride. The nitrogen-containing gas that can be used in the present invention is not particularly limited,
Preferably, NH 3 is used. In the present invention, Al, Ga, In is deposited on the substrate by a group 3 element-containing organometallic gas.
AlN, GaN, InN, and alloy nitride (AlGaInN) composed of such elements can be formed.

【0020】本発明のその他の目的を達成する為には、
上記工程(e)に続いて、更に(f)該エピタキシャル
層上に他の第3族元素含有有機金属ガスを供給して該他
の第3族元素を該エピタキシャル層上に化学吸着させる
工程と、(g)窒素含有ガスを該エピタキシャル層上に
供給して該他の第3族元素と窒素とを反応させ、他の第
3族元素のエピタキシャル層を成長させる工程と行い、
既に形成された窒化物のエピタキシャル層上にその他の
窒化物のエピタキシャル層を形成させることによって、
多層構造の単結晶基板を製造できる。上記その他の窒化
物のエピタキシャル層としては、例えばガリウムナイト
ライド(GaN)などがある。以下、2つの実施例によ
り更に本発明を詳細に説明ずる。
In order to achieve another object of the present invention,
Following the above step (e), further (f) supplying another group III element-containing organometallic gas onto the epitaxial layer to chemically adsorb the other group 3 element onto the epitaxial layer. (G) supplying a nitrogen-containing gas onto the epitaxial layer to cause the other Group 3 element to react with nitrogen and grow an epitaxial layer of another Group 3 element;
By forming another nitride epitaxial layer on the already formed nitride epitaxial layer,
A single-crystal substrate having a multilayer structure can be manufactured. Examples of the other nitride epitaxial layers include gallium nitride (GaN). Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to two examples.

【0021】[0021]

【実施例1】AlN緩衝層をエピタキシャル成長させる
Embodiment 1 Example of epitaxial growth of AlN buffer layer

【0022】(111)面のSi単結晶を基板とし、そ
のSiの基板を高度に洗浄した後(注)、石英の外壁か
らなる反応チャンバ内の前記黒鉛回転盤(28)上(図
1)に載置し高周波センサ加熱器で加熱する。前記高周
波センサ加熱器において使用される周波数は1〜15M
Hzであり、又前記黒鉛回転盤(28)の回転速度は調
整可能である。更に、Si基板を載置する前記黒鉛回転
盤(28)を時計周りの方向で回転させて第3族元素含
有金属有機ガスが供給される開口部(18)の下方まで
到達したとき、開口部(18)から供給される気体の分
子は化学吸着の方式で前記Si基板上に吸着され、その
後Si基板を載置する前記黒鉛回転盤(28)を回転さ
せて水素ガス及び/或いは窒素ガスが供給される開口部
(14)の下方まで到達したとき、水素ガス及び/或い
は窒素ガスの気流によってSi基板上に残留される金属
有機ガスを排除し、最後にSi基板を載置する前記黒鉛
回転盤(28)をアンモニアガスが供給される開口部
(17)の下方まで到達したとき、開口部(17)から
供給されるアンモニアの分子が基板の表面に吸着される
と共に、そこでAlNエピタキシャル層の生成反応によ
ってAlNエピタキシャル層を成長させる。下記に示す
ように、吸着される気体の分子は前記基板上において2
段階の化学反応が行われる。
After using the (111) plane Si single crystal as a substrate and washing the Si substrate to a high degree (Note), the graphite rotating disk (28) in the reaction chamber consisting of the outer wall of quartz (FIG. 1) And heated by a high-frequency sensor heater. The frequency used in the high-frequency sensor heater is 1 to 15 M
Hz, and the rotation speed of the graphite rotating disk (28) is adjustable. Further, when the graphite rotating disk (28) on which the Si substrate is mounted is rotated clockwise to reach a position below the opening (18) to which the group III element-containing metal organic gas is supplied, the opening is rotated. The molecules of the gas supplied from (18) are adsorbed on the Si substrate by a chemisorption method, and then the graphite rotating disk (28) on which the Si substrate is mounted is rotated to remove hydrogen gas and / or nitrogen gas. When reaching the lower part of the supplied opening (14), the metal organic gas remaining on the Si substrate by the gas flow of the hydrogen gas and / or the nitrogen gas is removed, and finally the graphite rotation on which the Si substrate is placed is placed. When the board (28) reaches below the opening (17) to which the ammonia gas is supplied, the molecules of the ammonia supplied from the opening (17) are adsorbed on the surface of the substrate, and the AlN epitaxy is there. Growing an AlN epitaxial layer by generating a reaction layer. As shown below, the molecules of the adsorbed gas are 2 on the substrate.
Step chemical reactions take place.

【数1】 (Equation 1)

【数2】 (Equation 2)

【0023】上記AlNのエピタキシャル温度は100
0〜1100℃であり、まず式1に示すように、Si基
板上に化学吸着の方式で吸着されるSi・Alの固体の
中間吸着物が形成され、その後第二段階において、式2
に示すようにその中間吸着物が更にアンモニアガスと反
応しAlN化合物の分子を成長させる。上述の反応工程
において使用されるTMAの流速は0.14mol/m
inであり、NH3のTMAに対する流速の比例は1.
9×105であり、結晶を成長させる速度はTMAの流
速を調節することにより0.37〜1.86μm/hの
範囲で変更できる。
The epitaxial temperature of the AlN is 100
0 to 1100 ° C., first, as shown in the formula 1, a solid intermediate adsorbate of Si · Al is formed on the Si substrate by the chemisorption method, and then, in the second stage, the formula 2
The intermediate adsorbate further reacts with the ammonia gas to grow molecules of the AlN compound as shown in FIG. The flow rate of TMA used in the above reaction step is 0.14 mol / m
and the proportionality of the flow rate of NH 3 to TMA is 1.
9 × a 105, the rate of growing the crystal can vary from 0.37~1.86μm / h by adjusting the flow rate of TMA.

【0024】図2に示すそれぞれのTMAの流量におけ
る厚さが250nmのAlNエピタキシャル層のX線回
折からわかるように、TMAの流量が高すぎ或いは低す
ぎた場合、AlNエピタキシャル層のX線回折を示す図
におけるAlNのピ―ク値が低くなり、生成されるエピ
タキシャルの結晶の品質に悪影響を与えるので、前記T
MAの流量を0.014mol/minに調節するのが
好ましい。(注: まずSi基板を2−プロパノール、
アセトン、メチノール、及び除アイオン水を含む水溶液
に入れ、その水溶液を5分間沸騰させ、更にそのSi基
板を純組成の窒素ガスで乾くまで吹き付けた後、5%H
Fの水溶液に液浸させてエッチングし、その後基板をH
Cl:H22:H2O=1:1:3の水溶液に入れ、更
にその水溶液を沸騰させ、次に基板を5%HFの水溶液
に液浸させると同時に、除アイオン水により前記Si基
板を清浄し、更に純組成の窒素ガスで前記Si基板を乾
くまで吹き付けた後、EGAS反応器に位置させてエピ
タキシャル成長の工程を行う。)
As can be seen from the X-ray diffraction of an AlN epitaxial layer having a thickness of 250 nm at each TMA flow rate shown in FIG. 2, when the TMA flow rate is too high or too low, the X-ray diffraction of the AlN epitaxial layer is Since the peak value of AlN in the diagram shown in the drawing becomes low and adversely affects the quality of the generated epitaxial crystal,
It is preferable to adjust the flow rate of MA to 0.014 mol / min. (Note: First, the Si substrate was 2-propanol,
Put in an aqueous solution containing acetone, metinol, and deionized water, boil the aqueous solution for 5 minutes, and spray the Si substrate with pure nitrogen gas until dry, and then add 5% H
Etching by immersion in an aqueous solution of F
Cl: H 2 O 2 : H 2 O = 1: 1: 3 into an aqueous solution, further boil the aqueous solution, then immerse the substrate in a 5% HF aqueous solution, and at the same time, remove the Si with deionized water. After the substrate is cleaned, and the Si substrate is sprayed with nitrogen gas having a pure composition until it is dry, the substrate is positioned in an EGAS reactor to perform an epitaxial growth process. )

【0025】[0025]

【実施例2】GaN/AlN/Siをエピタキシャル成
長させる例
Embodiment 2 Example of epitaxial growth of GaN / AlN / Si

【0026】Si基板上においては直接AlNエピタキ
シャル層(即ち単結晶層)を生成させにくいが、あらか
じめそのSi基板上にAlN緩衝層を生成しておけば、
そのAlN緩衝層上にGaNエピタキシャル層を成長さ
せることができる。前記AlN緩衝層を成長させるため
の条件としては、実施例1におけるAlN緩衝層を成長
させる条件と同一である。更に、前記AlN緩衝層を生
成した後、基板上に供給される気体をその他の気体(第
3族元素含有有機金属ガス)であるTMGa(tori
methyl gallium)に変更して、次のGa
Nエピタキシャル成長の工程に移る。この工程に使用さ
せるTMGa気体の流速は34μmol/minであ
り、NH3気体の流速は0.2μmol/minであ
り、エピタキシャル層を成長するエピタキシャル温度は
1000℃である。GaNを成長させる機制もAlNを
成長させる機制と同じように、二段階に分けられ(図1
参照)、Si基板を載置する黒鉛回転盤(28)を回転
させて第3族のTMGa気体を供給する開口部(16)
の下方まで到達したとき、その開口部(16)から供給
されるTMGa気体の分子が化学吸着の方式で前記Si
基板上に吸着され、その後Si基板を載置する前記黒鉛
回転盤(28)を回転させてこの黒鉛回転盤(28)が
NH3ガスを供給する開口部(12)の下方まで到達し
たとき、そのNH3ガスがSi基板の表面に吸着される
と共に、二段階の化学反応は下記のように行われる。
Although it is difficult to directly form an AlN epitaxial layer (ie, a single crystal layer) on a Si substrate, if an AlN buffer layer is formed on the Si substrate in advance,
A GaN epitaxial layer can be grown on the AlN buffer layer. The conditions for growing the AlN buffer layer are the same as the conditions for growing the AlN buffer layer in the first embodiment. Further, after the formation of the AlN buffer layer, the gas supplied onto the substrate is changed to another gas (a group 3 element-containing organometallic gas), TMGa (tri).
methyl galium) to the next Ga
Move on to N epitaxial growth process. The flow rate of the TMGa gas used in this step is 34 μmol / min, the flow rate of the NH 3 gas is 0.2 μmol / min, and the epitaxial temperature for growing the epitaxial layer is 1000 ° C. The mechanism for growing GaN, like the mechanism for growing AlN, is divided into two stages (Fig. 1).
), An opening (16) for supplying a Group 3 TMGa gas by rotating a graphite rotating disk (28) on which a Si substrate is mounted.
When the gas reaches the lower part of the Si, the molecules of the TMGa gas supplied from the opening (16) are converted to the Si by a chemisorption method.
When the graphite rotating disk (28) which is adsorbed on the substrate and then places the Si substrate thereon is rotated to reach a position below the opening (12) for supplying NH 3 gas, The NH 3 gas is adsorbed on the surface of the Si substrate, and the two-step chemical reaction is performed as follows.

【数3】 (Equation 3)

【数4】 (Equation 4)

【0027】式3に示す第一段階では、Si(s)・A
lN(s)・Ga(s)の固体の中間吸着物が化学吸着
の方式でSi基板上のAlNの表面上に吸着するように
形成され、その後第二段階においては式4に示すように
その中間吸着物が更に分解されGaNのエピタキシャル
層を形成させる。
In the first stage shown in Equation 3, Si (s) · A
A solid intermediate adsorbate of 1N (s) .Ga (s) is formed to be adsorbed on the surface of AlN on the Si substrate in a chemisorption manner, and then in a second stage, as shown in equation 4, The intermediate adsorbate is further decomposed to form a GaN epitaxial layer.

【0028】図3に示すGaN(200nm)/AlN
(20nm)/Si及びGaN(200nm)/AlN
(100nm)/Siのエピタキシャル層のX線回折を
示す図からもわかるように、AlN緩衝層の厚さは20
nmである場合、(0002)面のGaNは最も高い回
折ピーク値を示す、即ちそのGaNエピタキシャル層に
は最適な結晶性質を有するということである。一方、緩
衝層の厚さが100nmに達した場合、前記緩衝層内に
応力緩和(stress relaxation)効果
が生じるため、エピタキシャル層のGaN(0002)
回折ピーク値は顕著に低くなる。
GaN (200 nm) / AlN shown in FIG.
(20 nm) / Si and GaN (200 nm) / AlN
As can be seen from the figure showing the X-ray diffraction of the (100 nm) / Si epitaxial layer, the thickness of the AlN buffer layer was 20 μm.
When nm, GaN on the (0002) plane shows the highest diffraction peak value, that is, the GaN epitaxial layer has optimal crystal properties. On the other hand, when the thickness of the buffer layer reaches 100 nm, a stress relaxation effect occurs in the buffer layer.
The diffraction peak value is significantly lower.

【0029】本実施例において使用されるGaNとして
は、pドープド、nドープド、または未ドープドのGa
Nなどがあり、前記pドーピングで採用される元素は濃
度1016〜1018cm-3のMgであり、前記nドーピン
グで採用される元素は濃度1017〜1019cm-3のSi
である。
The GaN used in this embodiment is p-doped, n-doped or undoped Ga.
The element used in the p doping is Mg with a concentration of 10 16 to 10 18 cm −3 , and the element used in the n doping is Si with a concentration of 10 17 to 10 19 cm −3 .
It is.

【0030】又、気体供給コラムから供給される気体の
種類を変更することによって異質接合(hetero−
junctioned)可能な多量子井(multip
lequantum well)の構造のGaNを形成
できる。
Further, by changing the type of gas supplied from the gas supply column, heterogeneous bonding (hetero-
junctioned possible multiple quantum wells
GaN having a (quantum well) structure can be formed.

【0031】図4に示すGaN(200nm)/AlN
(100nm)/Siエピタキシャル層の室温において
測定された光ルミネセンスのスペクトル(PLスペクト
ル)からもわかるように、未ドープのGaNエピタキシ
ャル層より測定されるPLスペクトルは帯域エッジ3.
406eVの帯域エッジエミッションより決定され、従
来のMOCVD製造工程によりサファイア製の基板上に
生成されるGaNエピタキシャル層より測定されるPL
スペクトルとほぼ同一であると共に、そのPLスペクト
ルに有するピークの幅は比較的狭く110meV程度で
ある。更に、図4に示すように従来の製造工程において
は、GaNエピタキシャル層で発生する黄色光ルミネセ
ンスゾーン(2.2(±)0.2eV)の黄色ルミネセ
ンス(yellow luminesence)現象が
抑制され、3.406eVでの主ピーク値と比べて、
2.2(±)0.2eVでのピーク値は低すぎるので無
視してもよい。こうような特徴は光電素子の例えばLE
D、レーザーダイオード(LD)、光感知素子、高効率
トランシストスにとって非常に重要である。
GaN (200 nm) / AlN shown in FIG.
As can be seen from the photoluminescence spectrum (PL spectrum) of the (100 nm) / Si epitaxial layer measured at room temperature, the PL spectrum measured from the undoped GaN epitaxial layer has a band edge of 3.
PL determined from band edge emission of 406 eV and measured from a GaN epitaxial layer formed on a sapphire substrate by a conventional MOCVD manufacturing process.
The spectrum is almost the same, and the width of the peak in the PL spectrum is relatively narrow, about 110 meV. Further, as shown in FIG. 4, in the conventional manufacturing process, the yellow luminescence (yellow luminescence) phenomenon in the yellow luminescence zone (2.2 (±) 0.2 eV) generated in the GaN epitaxial layer is suppressed, Compared to the main peak value at 3.406 eV,
The peak value at 2.2 (±) 0.2 eV is too low and may be ignored. Such a feature is, for example, LE
D, laser diode (LD), photosensitive element, very important for high efficiency transistors.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明は、以上説明したようになるから
次のような効果を得ることができる。 <イ> 本発明は、交互供給式エピタキシャル技術によ
り、安価の単結晶基板上に第3族窒化物エピタキシャル
層を成長させる方法を提供する。詳しくは、第3族元素
含有有機金属ガスと窒素含有ガスを交互に単結晶基板の
表面に供給して熱分解させることにより、単結晶基板上
にエピタキシャル層を成長可能である。
According to the present invention, as described above, the following effects can be obtained. <A> The present invention provides a method for growing a Group 3 nitride epitaxial layer on an inexpensive single crystal substrate by an alternate supply epitaxial technique. Specifically, an epitaxial layer can be grown on a single crystal substrate by alternately supplying a group 3 element-containing organic metal gas and a nitrogen-containing gas to the surface of the single crystal substrate and thermally decomposing the same.

【0033】<ロ> 本発明は、より良い格子の配合を
実現できる多層構造を提供する。
<B> The present invention provides a multilayer structure capable of realizing a better lattice composition.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に関するEGAS技術により第3族窒
化物を成長させる装置を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an apparatus for growing a group III nitride by EGAS technology according to the present invention.

【図2】 本発明に関するそれぞれの流量のTMAによ
り生成されるAlN(250nm)/Siエピタキシャ
ル層のX線回折を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing X-ray diffraction of an AlN (250 nm) / Si epitaxial layer generated by TMA at each flow rate according to the present invention.

【図3】 本発明のGaN(200nm)/AlN(2
50nm)/Siエピタキシャル層のX線回折を示す
図。
FIG. 3 shows GaN (200 nm) / AlN (2
The figure which shows the X-ray diffraction of a 50 nm) / Si epitaxial layer.

【図4】 本発明の室温における測定されたGaN(2
00nm)/AlN(250nm)/Siエピタキシャ
ル層の光ルミネセンスのスペクトル(photolum
inesence spectra, PL spec
tra)を示す図。
FIG. 4 shows the measured GaN (2
00 nm) / AlN (250 nm) / Si epitaxial layer photoluminescence spectrum (photolum)
inensespectra, PL spec
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12,14,16 気体供給コラム 17,18,19 開口部 20 サセプタ 24 黒鉛蓋部 26 黒鉛台部 27 チャンバ 28 黒鉛回転盤 29 支持軸 290 回転軸 12, 14, 16 Gas supply column 17, 18, 19 Opening 20 Susceptor 24 Graphite lid 26 Graphite stand 27 Chamber 28 Graphite rotating plate 29 Support shaft 290 Rotation shaft

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G077 AA03 BE11 BE13 BE15 DB08 DB13 EB01 ED06 EG21 HA02 5F041 AA40 CA05 CA33 CA35 CA37 CA40 CA46 5F045 AA04 AB09 AB14 AC07 AC12 AF03 AF04 AF09 CA10 CA12 CB01 CB02 DA52 DA55 DA63 DQ14 EE19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G077 AA03 BE11 BE13 BE15 DB08 DB13 EB01 ED06 EG21 HA02 5F041 AA40 CA05 CA33 CA35 CA37 CA40 CA46 5F045 AA04 AB09 AB14 AC07 AC12 AF03 AF04 AF09 CA10 CA12 CB01 CB02 DA52 DA55 DA63 D

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)単結晶基板を洗浄して乾燥する
工程と、 (b)該単結晶基板をエピタキシャル成長装置に設置す
る工程と、 (c)該単結晶基板を所定の温度に加熱する工程と、 (d)該単結晶基板上に第3族元素含有有機金属ガスを
供給して該第3族元素を該単結晶基板上に化学吸着させ
る工程と、 (e)窒素含有ガスを該単結晶基板上に供給して該第3
族元素と窒素とを反応させ第3族元素のエピタキシャル
層を成長させる工程と、 を順序に行うことを特徴とする、 単結晶基板上に第3族窒化物のエピタキシャル層を成長
させる方法。
(A) washing and drying the single crystal substrate; (b) installing the single crystal substrate in an epitaxial growth apparatus; and (c) heating the single crystal substrate to a predetermined temperature. (D) supplying a group 3 element-containing organometallic gas onto the single crystal substrate to chemically adsorb the group 3 element onto the single crystal substrate; and (e) converting the nitrogen-containing gas into the single crystal substrate. The third substrate is supplied on a single crystal substrate.
A method of growing a group III element epitaxial layer on a single crystal substrate, comprising: reacting a group III element with nitrogen to grow an epitaxial layer of a group III element.
【請求項2】 前記単結晶基板は、Al23(サフア
イア)、Si、Ge、GaAs、GaP、及びSiCウ
ェーハから選ばれることを特徴とする、請求項1に記載
の単結晶基板上に第3族窒化物のエピタキシャル層を成
長させる方法。
2. The single crystal substrate according to claim 1, wherein the single crystal substrate is selected from Al 2 O 3 (sapphire), Si, Ge, GaAs, GaP, and SiC wafer. A method of growing an epitaxial layer of Group III nitride.
【請求項3】 前記単結晶基板はSiウェーハである
ことを特徴とする、請求項1に記載の単結晶基板上に第
3族窒化物のエピタキシャル層を成長させる方法。
3. The method as claimed in claim 1, wherein the single crystal substrate is a Si wafer.
【請求項4】 前記窒素含有ガスはアンモニアである
ことを特徴とする、請求項1に記載の単結晶基板上に第
3族窒化物のエピタキシャル層を成長させる方法。
4. The method as claimed in claim 1, wherein the nitrogen-containing gas is ammonia.
【請求項5】 前記有機金属ガスに含有させる第3族
元素は、Al、Ga、及びInから選ばれることを特徴
とする、請求項1に記載の単結晶基板上に第3族窒化物
のエピタキシャル層を成長させる方法。
5. The group III nitride on a single crystal substrate according to claim 1, wherein the group III element contained in the organometallic gas is selected from Al, Ga, and In. A method of growing an epitaxial layer.
【請求項6】 前記第3族窒化物のエピタキシャル層
は、光電素子における緩衝層であることを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶基板上に第3族窒化物のエピタ
キシャル層を成長させる方法。
6. The method according to claim 1, wherein the Group III nitride epitaxial layer is a buffer layer in a photoelectric device.
A method for growing an epitaxial layer of Group III nitride on a single crystal substrate according to claim 1.
【請求項7】 (a)単結晶基板を洗浄して乾燥する
工程と、 (b)該単結晶基板をエピタキシャル成長装置に設置す
る工程と、 (c)該単結晶基板を所定な温度に加熱する工程と、 (d)該単結晶基板上に第3族元素含有有機金属ガスを
供給して該第3族元素を該単結晶基板上に化学吸着させ
る工程と、 (e)窒素含有ガスを該単結晶基板上に供給して該第3
族元素と窒素とを反応させ第3族元素のエピタキシャル
層を成長させる工程と、 (f)該エピタキシャル層上に他の第3族元素含有有機
金属ガスを供給して、該他の第3族元素を該エピタキシ
ャル層上に化学吸着させる工程と、 (g)窒素含有ガスを該エピタキシャル層上に供給して
該他の第3族元素と窒素とを反応させ、他の第3族元素
のエピタキシャル層を成長させる工程と、を順序に行う
ことを特徴とする、 単結晶基板上に複数層の第3族窒化物のエピタキシャル
層を成長させる方法。
7. A step of washing and drying the single crystal substrate, a step of installing the single crystal substrate in an epitaxial growth apparatus, and a step of heating the single crystal substrate to a predetermined temperature. (D) supplying a group 3 element-containing organometallic gas onto the single crystal substrate to chemically adsorb the group 3 element onto the single crystal substrate; and (e) converting the nitrogen-containing gas into the single crystal substrate. The third substrate is supplied on a single crystal substrate.
Reacting a Group 3 element with nitrogen to grow a Group 3 element epitaxial layer; and (f) supplying another Group 3 element-containing organometallic gas onto the epitaxial layer to form the other Group 3 element. (G) supplying a nitrogen-containing gas onto the epitaxial layer to cause the other group 3 element to react with nitrogen, thereby causing the other group 3 element to epitaxially adsorb. A method of growing a plurality of Group III nitride epitaxial layers on a single crystal substrate, wherein the step of growing the layers is performed in order.
【請求項8】 前記単結晶基板は、Al23(サフア
イア)、Si、Ge、GaAs、GaP、及びSiCウ
ェーハから選ばれることを特徴とする、請求項7に記載
の単結晶基板上に複数層の第3族窒化物のエピタキシャ
ル層を成長させる方法。
8. The single crystal substrate according to claim 7, wherein the single crystal substrate is selected from Al 2 O 3 (sapphire), Si, Ge, GaAs, GaP, and SiC wafer. A method of growing a plurality of Group III nitride epitaxial layers.
【請求項9】 前記単結晶基板はSiウェーハである
ことを特徴とする、請求項7に記載の単結晶基板上に複
数層の第3族窒化物のエピタキシャル層を成長させる方
法。
9. The method as claimed in claim 7, wherein the single crystal substrate is a Si wafer.
【請求項10】 前記窒素含有ガスはアンモニアである
ことを特徴とする、請求項7に記載の単結晶基板上に複
数層の第3族窒化物のエピタキシャル層を成長させる方
法。
10. The method according to claim 7, wherein the nitrogen-containing gas is ammonia. A method for growing a plurality of Group III nitride epitaxial layers on a single crystal substrate according to claim 7, wherein the nitrogen-containing gas is ammonia.
【請求項11】 前記(d)において有機金属ガスに含
有される第3族元素は、Al、Si、Geから選ばれる
元素であると共に、前記元素により形成されるエピタキ
シャル層は、GaN、AlN、InN、AlGaInN
から選ばれるエピタキシャル層であることを特徴とす
る、請求項7に記載の単結晶基板上に複数層の第3族窒
化物のエピタキシャル層を成長させる方法。
11. The group III element contained in the organometallic gas in (d) is an element selected from Al, Si, and Ge, and the epitaxial layer formed by the element includes GaN, AlN, InN, AlGaInN
The method of growing a plurality of Group III nitride epitaxial layers on a single crystal substrate according to claim 7, wherein the epitaxial layer is selected from the group consisting of:
【請求項12】 前記(e)において有機金属ガスに含
有される第3族元素はGaであると共に、前記元素によ
り形成されるエピタキシャル層はGaNエピタキシャル
層であることを特徴とする、請求項7に記載の単結晶基
板上に複数層の第3族窒化物のエピタキシャル層を成長
させる方法。
12. The method according to claim 7, wherein the third group element contained in the organometallic gas in (e) is Ga, and the epitaxial layer formed by the element is a GaN epitaxial layer. 3. The method for growing a plurality of Group 3 nitride epitaxial layers on a single crystal substrate according to 1.
【請求項13】 前記単結晶基板は、GaN/AlN/
Siの多層構造であることを特徴とする、請求項7に記
載の単結晶基板上に複数層の第3族窒化物のエピタキシ
ャル層を成長させる方法。
13. The single crystal substrate according to claim 1, wherein the GaN / AlN /
8. The method for growing a plurality of Group III nitride epitaxial layers on a single crystal substrate according to claim 7, wherein the single crystal substrate has a multilayer structure of Si.
【請求項14】 前記単結晶基板は、GaN/AlN/
Al23(サフアイア)の多層構造であることを特徴と
する、請求項7に記載の単結晶基板上に複数層の第3族
窒化物のエピタキシャル層を成長させる方法。
14. The single crystal substrate according to claim 1, wherein the GaN / AlN /
Characterized in that it is a multi-layer structure of al 2 O 3 (Safuaia), a method of growing an epitaxial layer of a group III nitride multiple layers on a single crystal substrate according to claim 7.
【請求項15】 前記単結晶基板は、GaN/AlN/
SiC(ウェーハ)の多層構造であることを特徴とす
る、請求項7に記載の単結晶基板上に複数層の第3族窒
化物のエピタキシャル層を成長させる方法。
15. The single crystal substrate according to claim 1, wherein the GaN / AlN /
The method of growing a plurality of Group III nitride epitaxial layers on a single crystal substrate according to claim 7, characterized in that it has a multilayer structure of SiC (wafer).
【請求項16】 前記GaN層は、pドープド、nドー
プド、または未ドープドのGaN層であることを特徴と
する、請求項13に記載の単結晶基板上に複数層の第3
族窒化物のエピタキシャル層を成長させる方法。
16. The single crystal substrate according to claim 13, wherein the GaN layer is a p-doped, n-doped, or undoped GaN layer.
A method of growing an epitaxial layer of group nitride.
【請求項17】 前記GaN層をpドーピングするため
に使用される元素はZnまたはMgであると共に、その
元素の濃度は1017〜1019cm-3であることを特徴と
する、請求項16に記載の単結晶基板上に複数層の第3
族窒化物のエピタキシャル層を成長させる方法。
17. The method according to claim 16, wherein the element used for p-doping the GaN layer is Zn or Mg, and the concentration of the element is 10 17 to 10 19 cm −3. Third layer of a single crystal substrate
A method of growing an epitaxial layer of group nitride.
【請求項18】 前記GaN層をnドーピングするため
に使用される元素はSiであると共に、その元素の濃度
は1017〜1019cm-3であることを特徴とする、請求
項16に記載の単結晶基板上に複数層の第3族窒化物の
エピタキシャル層を成長させる方法。
18. The method according to claim 16, wherein the element used for n-doping the GaN layer is Si, and the concentration of the element is 10 17 to 10 19 cm −3. Growing a plurality of Group III nitride epitaxial layers on the single crystal substrate.
【請求項19】 前記多層構造を多量子井(multi
ple quantum well)、発光ダイオー
ド、レーザーダイオード、光感知素子及び高出力トラン
ジスタに適用することを特徴とする、請求項13に記載
の単結晶基板上に複数層の第3族窒化物のエピタキシャ
ル層を成長させる方法。
19. The method according to claim 19, wherein the multilayer structure is a multi-quantum well.
The method according to claim 13, wherein the single crystal substrate is applied to a light emitting diode, a laser diode, a light sensing element, and a high power transistor. How to grow.
【請求項20】 複数の開口部(17,18,19)を
有する回転可能なサセプタ(20)と、夫々前記開口部
(17,18,19)に対応する複数の気体供給コラム
(12,14,16)とを有すると共に、 前記サセプタ(20)は、 支持軸(29)と、 前記支持軸(29)上に固設され、各葉が対応している
複葉状の黒鉛蓋部(24)と一定の間隔をおいてその下
に配置される複葉状の黒鉛台部(26)と、 前記複葉状の黒鉛蓋部(24)と黒鉛台部(26)との
間に形成される複数のチャンバ(27)と、 前記回転軸(290)上に固設され基板を載せるための
黒鉛回転盤(28)とからなり、 前記複数の開口部(17,18,19)は前記黒鉛蓋部
(24)の各葉の間に形成されると共に、前記黒鉛回転
盤(28)は前記回転軸(290)の回転により前記チ
ャンバ(27)内に収容され、或いは前記複数の開口部
(17,18,19)に位置することを特徴とする、 光電素子用多層構造を製造するための装置。
20. A rotatable susceptor (20) having a plurality of openings (17, 18, 19) and a plurality of gas supply columns (12, 14) respectively corresponding to said openings (17, 18, 19). , 16), and the susceptor (20) is fixed on the support shaft (29) and the support shaft (29), and each leaf corresponds to a double leaf-shaped graphite lid (24). And a bipartite graphite base (26) disposed thereunder at a fixed interval; and a plurality of graphite bases (26) formed between the bipartite graphite lid (24) and the graphite base (26). A plurality of openings (17, 18, 19), comprising a chamber (27) and a graphite rotating disk (28) fixed on the rotating shaft (290) for mounting a substrate thereon. 24), and the graphite rotating disk (28) is formed between the leaves of 290) The device for manufacturing a multilayer structure for a photoelectric device, wherein the device is accommodated in the chamber (27) by rotation of the chamber (27) or located in the plurality of openings (17, 18, 19).
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