JP2002124477A - Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法 - Google Patents

Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法

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JP2002124477A
JP2002124477A JP2000317688A JP2000317688A JP2002124477A JP 2002124477 A JP2002124477 A JP 2002124477A JP 2000317688 A JP2000317688 A JP 2000317688A JP 2000317688 A JP2000317688 A JP 2000317688A JP 2002124477 A JP2002124477 A JP 2002124477A
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nitride film
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幸則 中村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】特にＡｌを比較的多く含む場合において、良好
な膜質のIII族窒化物膜を製造することが可能な新規な
方法を提供する。 【解決手段】ＭＯＣＶＤ法により、少なくともＡｌを含
有するIII族窒化物膜を製造する際に、Ａｌ供給原料と
して、ジメチルアルミニウムハイドライドと、ＮＡＢＣ
（Ｎ：窒素、Ａ、Ｂ、Ｃ：アルキル基）なる分子式で示
される有機物とを含む有機原料を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III族窒化物膜の
製造方法に関し、詳しくは、発光ダイオード素子又は高
速ＩＣチップなどを構成する半導体膜として好適に用い
ることのできる、Ａｌを含むIII族窒化物膜の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌを含むIII族窒化物膜は、発光ダイ
オード素子などを構成する半導体膜として用いられてお
り、近年においては、携帯電話などに用いられる高速Ｉ
Ｃチップなどを構成する半導体膜としても注目を浴びて
いる。
【０００３】従来、上記のようなIII族窒化物膜は、Ａ
ｌ供給原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）又
はトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）などを用い、窒素
供給原料としてアンモニアなどを用いて、ＭＯＣＶＤ法
により製造される。
【０００４】この場合において、前記III族窒化物膜を
形成すべき基板は、所定の反応管内に設けられたサセプ
タ上に設置させるとともに、このサセプタ内に埋め込ま
れたヒータによって１０００℃以上にまで加熱される。
そして、前記反応管内に前記Ａｌ供給原料及び前記窒素
供給原料、並びに必要に応じてその他の元素の供給原料
を導入し、キャリアガスとともに前記基板上に供給す
る。
【０００５】すると、前記基板上で熱化学反応が生じ
て、前記各原料は構成元素に分解されるとともに、これ
ら構成元素同士が互いに反応し、目的とするIII族窒化
物膜が前記基板上に堆積されて製造されるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａｌ供
給源料として上記ＴＭＡなどを用いるとともに、窒素供
給原料としてアンモニアを用い、ＭＯＣＶＤ法によりＡ
ｌを含有するIII族窒化物膜を製造しようとすると、得
られたIII族窒化物膜中に分子量の大きい中間生成物が
比較的多量に形成されてしまう場合があった。そして、
このような中間生成物は、目的とするIII族窒化物膜中
のＡｌ含有量を増大させる目的で、比較的多量のＡｌ供
給原料を導入した場合に特に顕著に発生した。
【０００７】このため、従来、特にＡｌを比較的多く含
む場合において、良好な膜質のIII族窒化物膜を製造す
ることは困難であった。
【０００８】本発明は、特にＡｌを比較的多く含む場合
において、良好な膜質のIII族窒化物膜を製造すること
が可能な新規な方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、ＭＯＣＶＤ法により、少なくともＡｌを含有
するIII族窒化物膜を製造する方法であって、Ａｌ供給
原料として、ジメチルアルミニウムハイドライドと、Ｎ
ＡＢＣ（Ｎ：窒素、Ａ、Ｂ、Ｃ：アルキル基）なる分子
式で示される有機物とを含む有機原料を用いることを特
徴とする、III族窒化物膜の製造方法に関する。
【００１０】本発明者らは、ＴＭＡ又はＴＥＡなどとア
ンモニアとを用い、ＭＯＣＶＤ法によりIII族窒化物膜
を形成する際に、目的とするIII族窒化物膜中に分子量
の大きい中間生成物が形成される原因について鋭意検討
を行った。
【００１１】その結果、上記ＴＭＡやＴＥＡはアンモニ
アとに対して高い反応性を有し、これらは室温において
も互いに配位結合を形成して、所定の化合物を形成する
ことが判明した。したがって、III族窒化物膜中に形成
される中間生成物は、これらの供給原料が反応管内の気
相中で互いに反応することにより形成されるものである
と推察するに至った。
【００１２】そして、本発明者らは、ＭＯＣＶＤ法によ
りＡｌを含有したIII族窒化物膜を形成するに際して
は、比較的低い温度領域において互いに反応しない、安
定なＡｌ供給原料又は窒素供給原料が必要であることを
想到するに至った。そこで、本発明者らは、このような
新規なＡｌ供給原料又は窒素供給原料を見出すべく鋭意
検討を行った。
【００１３】その結果、ジメチルアルミニウムハイドラ
イド（以下、略して「ＤＭＡＨ」という場合がある）
と、ＮＡＢＣ（Ｎ：窒素、Ａ、Ｂ、Ｃ：アルキル基）な
る分子式で示される有機物（以下、略して「ＮＡＢＣ」
という場合がある）とを含む有機原料は、低温領域にお
いてアンモニアとの反応性が低く、かつ高温領域におい
ては効率良く熱分解されて前記アンモニアを構成する窒
素と化学反応を起こすことを見出した。
【００１４】したがって、ＭＯＣＶＤ法によってＡｌを
含有するIII族窒化物膜を形成する際、Ａｌ供給原料と
して上記の有機原料を用いることにより、中間生成物を
形成することなく、結果、良質なIII族窒化物膜を製造
できることを見出した。本発明は上述したような膨大な
研究の結果としてなされたものである。
【００１５】なお、上記ＮＡＢＣを構成するアルキル基
Ａ、Ｂ、及びＣは、それぞれ異なるアルキル基であって
もよいし、２つ以上が同じアルキル基から構成されても
よい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、発明の実施の形
態に基づいて詳細に説明する。本発明のIII族窒化物膜
の製造方法においては、上述したように、Ａｌ供給原料
をＤＭＡＨとＮＡＢＣとを含む有機原料から構成するこ
とが必要である。前記有機原料中におけるＤＭＡＨ及び
ＮＡＢＣの含有形態は、特に限定されない。ＤＭＡＨ及
びＮＡＢＣがそれぞれ単独の原料として、所定の割合で
混合されたものであってもよい。
【００１７】しかしながら、上記有機原料は、ＤＭＡＨ
に対しＮＡＢＣが配位結合してなる化合物として構成さ
れていることが好ましい。これによって、低温領域での
アンモニアとの反応性がさらに抑制され、Ａｌを比較的
多量に含有したIII族窒化物膜を形成する場合において
も、膜中における中間生成物の生成を十分に抑制するこ
とができる。
【００１８】上述したように、ＮＡＢＣを構成するＡ、
Ｂ、及びＣは、互いに異なるアルキル基であってもよい
し、２つ以上が同じアルキル基から構成されていてもよ
い。具体的には、トリメチルアミン、ジメチルエチルア
ミン、メチルジメチルアミン及びトリエチルアミンなど
を例示することができる。
【００１９】しかしながら、ＤＭＡＨとの配位結合安定
性が高く、低温領域でのアンモニアとの反応性がさらに
抑制されることから、前記ＮＡＢＣとしてジメチルエチ
ルアミン（以下、略して「ＤＭＥＡ」という場合があ
る）を用いることが好ましい。
【００２０】Ａｌ供給原料として本発明のＤＭＡＨとＮ
ＡＢＣとを含む有機原料を用いた場合においても、ＭＯ
ＣＶＤ法によってＡｌを含有するIII族窒化物膜を製造
する条件は、従来のＴＭＡ又はＴＥＡを用いた場合と同
様である。
【００２１】本発明の製造方法により製造すべきIII族
窒化物膜は、少なくともＡｌを含有していることが必要
であり、上述したように、発光ダイオード素子の半導体
膜などとして使用する場合においては、ＡｌｘＧａｙＩ
ｎｚＮ(ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｘ＞０)なる組成を有すること
が好ましい。またこのような組成を中心として、Ｂ、Ｓ
ｉ、及びＭｇなどの添加元素を含有することもできる。
【００２２】そして、本発明の製造方法は、上述したよ
うに、Ａｌを比較的多く含有したIII族窒化物膜の製造
に対して好適に用いることができ、具体的には、Ａｌｘ
ＧａｙＩｎｚＮ(ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｘ＞０)なる組成のII
I族窒化物膜の製造に対して好ましく用いることがで
き、さらにＡｌを多量に含有したＡｌＮなる組成のIII
族窒化物膜の製造に対して好ましく用いることができ
る。
【００２３】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 （実施例）基板としてＣ面サファイア基板を用い、これ
を石英製の反応管内に設置されたサセプタ上に載置した
後、吸引固定した。次いで、前記サセプタ内のヒータに
より、前記基板を１１５０℃まで加熱した。
【００２４】Ａｌ供給原料としてＤＭＡＨとＤＭＥＡと
が１対１に配位してなるジメチルアルミニウムハイドラ
イドジメチルエチルアミンアダクト（以下、略して「Ｄ
ＭＡＨ：ＤＭＥＡ」という場合がある）を用い、窒素供
給原料としてアンモニアガス（ＮＨ３）を用いた。ＤＭ
ＡＨ：ＤＭＥＡは室温で液体であるため、これを所定の
容器中に入れて、バブリングすることにより気化させ、
気体状のＤＭＡＨ：ＤＭＥＡを得た。
【００２５】ＮＨ３（Ｖ族供給原料）／ＤＭＡＨ：ＤＭ
ＥＡ（III族供給原料）＝４５０の流量比でキャリアガ
スとともに前記反応管内に導入し、前記基板上に供給す
るとともに、反応管内の圧力が１０Ｔｏｒｒとなるよう
にした。なお、ＮＨ３及びＤＭＡＨ：ＤＭＥＡの実際の
流量は、成膜速度に応じて上記流量比を満たすように適
宜に選択することができる。
【００２６】このような条件において前記基板上に厚さ
１μｍの膜を形成したところ、表面にほとんどピットを
有しない膜を形成することができた。すなわち、前記膜
中の不純物の影響を受けていないことから、前記膜中に
は中間生成物がほとんど形成されていないことが判明し
た。
【００２７】（比較例）Ａｌ供給原料としてＴＭＡを用
いた以外は、実施例と同様の条件で膜の形成を行った。
Ｃ面サファイア基板上に、上記実施例と同様にして厚さ
１μｍの膜を形成したところ、表面にピットが平均１×
１０６（１／ｃｍ３）の割合で存在することが判明し
た。すなわち、前記膜中にはＡｌ原料としてＴＭＡを用
いたことに起因する中間生成物が存在することが推定さ
れた。
【００２８】すなわち、従来のＴＭＡに代えて、本発明
にしたがったＤＭＡＨ：ＤＭＥＡをＡｌ供給原料として
用いた場合は、中間生成物を含有しない良質のＡｌＮ膜
の得られることが分かる。
【００２９】以上、具体例を挙げながら、発明の実施の
形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記発明の
実施に形態に限定されるものではなく、本発明の範疇を
逸脱しない範囲であらゆる変更や変形が可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のIII族窒
化物膜の製造方法によれば、特にＡｌを多く含むIII族
窒化物膜の製造する際に、中間生成物を含有しない良質
なIII族窒化物膜を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 光浩 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA13 BA38 CA05 LA13 5F041 AA11 AA40 CA34 CA40 CA65 5F045 AA04 AB09 AB18 AC07 AC08 AC12 AE23 AF09 BB12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＭＯＣＶＤ法により、少なくともＡｌを含
    有するIII族窒化物膜を製造する方法であって、Ａｌ供
    給原料として、ジメチルアルミニウムハイドライドと、
    ＮＡＢＣ（Ｎ：窒素、Ａ、Ｂ、Ｃ：アルキル基）なる分
    子式で示される有機物とを含む有機原料を用いることを
    特徴とする、III族窒化物膜の製造方法。
  2. 【請求項２】前記有機原料は、前記ジメチルアルミニウ
    ムハイドライドと前記ＮＡＢＣなる分子式で示される有
    機物との配位化合物であることを特徴とする、請求項１
    に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
  3. 【請求項３】前記ＮＡＢＣなる分子式で示される有機物
    は、ジメチルエチルアミンであることを特徴とする、請
    求項１又は２に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
  4. 【請求項４】前記III族窒化物膜は、ＡｌｘＧａｙＩｎ
    ｚＮ(ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｘ≧０．５)なる組成を有するこ
    とを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のII
    I族窒化物膜の製造方法。
  5. 【請求項５】前記III族窒化物膜は、ＡｌＮなる組成を
    有することを特徴とする、請求項４に記載のIII族窒化
    物膜の製造方法。
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