JP2003142404A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2003142404A JP2001342676A JP2001342676A JP2003142404A JP 2003142404 A JP2003142404 A JP 2003142404A JP 2001342676 A JP2001342676 A JP 2001342676A JP 2001342676 A JP2001342676 A JP 2001342676A JP 2003142404 A JP2003142404 A JP 2003142404A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device by which a high-quality III group nitride semiconductor crystal such as a cubic crystal GaN can be produced. SOLUTION: This method for manufacturing a semiconductor device is used to epitaxially grow a III group nitride semiconductor singlecrystal thin film provided with a substrate made of a GaAs single crystal. It includes a first process where each of material elements such as In, Ga, As, and N is alternately supplied onto the surface of the substrate in order of In, Ga, As, and N by a RF plasma source molecular-beam epitaxial method, to form an InGaAsN single crystal thin film; a second process where a III group element and N are alternately supplied onto the InGaAsN single crystal thin film by an migration enhanced epitaxy method, to a III group nitride single crystal thin film; and a third process where a III group nitride semiconductor crystal is grown on the III group nitride single crystal thin film by the molecular epitaxial method.

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】この発明は、発光ダイオード
や半導体レーザー等の半導体装置の製造方法に関し、詳
しくは、窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(Al
N)、窒化インジウム(InN)をはじめとするIII族窒
化物半導体を結晶成長させるエピタキシャル技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a light emitting diode or a semiconductor laser, and more specifically, gallium nitride (GaN) or aluminum nitride (Al).
N), indium nitride (InN) and other epitaxial technology for crystal growth of group III nitride semiconductors.

【0002】[0002]

【従来の技術】III族窒化物半導体の結晶成長をさせる
技術として、有機金属気相成長法(MOCVD法)、分
子線エピタキシャル法(MBE法)がある。このような
技術によってGaNを成長させたとき、立方晶GaNは、熱
力学的に準安定相であり、安定相の六方晶GaNに比べ
て、低品質な結晶となることで知られている。その成長
用基板には、通常、GaAs(001)や立方晶SiC(001)などの
立方晶構造を持つ基板が使用される。この基板は、六方
晶GaNの成長に一般的に用いられるサファイア(Al
2O3)に比べて劈開性が良く、レーザーの共振端面の製
作などに有利である。さらに、基板自体を導電性にする
ことも可能である。
2. Description of the Related Art Crystal growth of group III nitride semiconductors
As a technology, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD method),
There is a line epitaxial method (MBE method). like this
When growing GaN by technology, cubic GaN is
It is a metastable phase mechanically and is more stable than hexagonal GaN which is a stable phase.
It is known that it becomes a low quality crystal. Its growth
Substrates for use are usually made of GaAs (001) or cubic SiC (001).
A substrate with a cubic structure is used. This board is hexagonal
Sapphire (Al
2O3Cleaving property is better than that of
It is advantageous for production. Furthermore, make the substrate itself conductive
It is also possible.

【0003】成長方法に関しては、前記のMOCVD法
によって、発光ダイオードや半導体レーザーが実現(六
方晶GaN)されている。一方、立方晶GaNの成長に関し
ては、どちらの成長法によっても高品質の結晶は得られ
ていないが、MOCVD法に比べ、MBE法が有利であ
ると考えられている。その理由は、MOCVDおよびM
BE両成長法において、III族窒化物半導体結晶に対す
る最適成長温度がそれぞれ異なる。つまり、MOCVD
法は1000〜1100[℃]であるのに対し、MBE法は600
〜800[℃]と低温である。準安定相である立方晶GaN
の成長には、MBE法による成長温度の方がより適して
いると考えられる(III族窒化物半導体:赤崎勇著)。
Regarding the growth method, light emitting diodes and semiconductor lasers have been realized (hexagonal GaN) by the MOCVD method. On the other hand, with respect to the growth of cubic GaN, a high quality crystal has not been obtained by either growth method, but it is considered that the MBE method is more advantageous than the MOCVD method. The reason is MOCVD and M
The optimum growth temperature for the group III nitride semiconductor crystal differs between the BE growth methods. That is, MOCVD
The method is 1000-1100 [℃], while the MBE method is 600
It is as low as ~ 800 [℃]. Cubic GaN which is a metastable phase
It is considered that the growth temperature by the MBE method is more suitable for the growth of GaN (group III nitride semiconductor: Isamu Akasaki).

【0004】MBE法には、RF(Radio Frequency)
−MBE法がある。RF−MBE法は、RFプラズマセ
ルを用いたMBE装置によって行われる。RF−MBE
法は、分子状窒素(N)に高周波の磁界をかけて、励
起したプラズマ(以下、プラズマ状窒素という)を発生
させる。
In the MBE method, RF (Radio Frequency) is used.
-There is the MBE method. The RF-MBE method is performed by an MBE device using an RF plasma cell. RF-MBE
In the method, a high-frequency magnetic field is applied to molecular nitrogen (N 2 ) to generate excited plasma (hereinafter referred to as plasma nitrogen).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のRF−MBE成
長技術には、以下のような三つの問題点がある。
The conventional RF-MBE growth technique has the following three problems.

【0006】(1)一つ目は、図13に示すように、立
方晶GaNをGaAs(001)基板101上へ成長させる場合、G
aAsとGaNの格子不整合が約20%と大きく、バッファー
層102がモザイク状のアモルファス構造をとる。この
ため、安定層である六方晶GaN103が優位に成長し、
立方晶GaNが成長しない。
(1) First, as shown in FIG. 13, when cubic GaN is grown on a GaAs (001) substrate 101, G
The lattice mismatch between aAs and GaN is as large as about 20%, and the buffer layer 102 has a mosaic amorphous structure. Therefore, the stable layer, hexagonal GaN 103, grows predominantly,
Cubic GaN does not grow.

【0007】(2)二つ目は、図14に示すように、Ga
N成長面の平坦性がわずかに崩れ、GaN(111)面であるG
aN(111)ファセット面104が形成されると、これにc
軸が配向した六方晶GaN105が成長する。図14で
は、符号106が立方晶GaNである。
(2) The second is, as shown in FIG.
The flatness of the N growth surface is slightly broken, and it is a GaN (111) surface G
When the aN (111) facet surface 104 is formed, c
Hexagonal GaN 105 with oriented axes grows. In FIG. 14, reference numeral 106 is cubic GaN.

【0008】(3)三つ目は、図15(a)に示すよう
に、高エネルギーのプラズマ状窒素107が基板101
へダメージを及ぼし、図15(b)に示すように、基板
表面に凹凸ができる。図15(b)では、符号109が
Gaである。そして、GaAs(111)ファセット面108が形
成されると同様に、図15(c)に示すように、六方晶
GaN105が成長する。
(3) Third, as shown in FIG. 15 (a), high-energy plasma-like nitrogen 107 is generated by the substrate 101.
As a result, the substrate surface is roughened as shown in FIG. In FIG. 15B, reference numeral 109 is
Ga. Then, as in the case where the GaAs (111) facet surface 108 is formed, as shown in FIG.
GaN105 grows.

【0009】このように、従来の成長技術には、 (1)バッファー層がモザイク状のアモルファス構造を
とる (2)GaN成長中にGaN(111)ファセットが形成し、Ga
N(111)ファセットにc軸が配向した六方晶GaNの成長
により、立方晶GaNの成長が妨げられる (3)基板がプラズマ状窒素によりダメージを受け、凹
凸ができ、それに伴うGaAs(111)ファセットより六方晶G
aNが成長し、立方晶GaNの成長を妨げるという課題が
ある。
As described above, according to the conventional growth technique, (1) the buffer layer has a mosaic amorphous structure, and (2) the GaN (111) facet is formed during GaN growth.
Growth of cubic GaN with c-axis oriented N (111) facets hinders growth of cubic GaN (3) Substrate is damaged by plasma nitrogen, resulting in irregularities and accompanying GaAs (111) facets Hexagonal G
There is a problem that aN grows and hinders the growth of cubic GaN.

【0010】この発明は、前記の三つの課題を解決し、
立方晶GaNをはじめとする、高品質なIII族窒化物半導
体結晶を実現できる、半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above three problems,
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of realizing a high-quality group III nitride semiconductor crystal such as cubic GaN.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、GaAs単結晶を基板とするIII族
窒化物半導体単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる、
半導体装置の製造方法において、RFプラズマソース分
子線エピタキシャル法によって、In、Ga、As、Nの各原
料元素を、InおよびGa、As、Nの順に交互に前記基板面
上に供給して、InGaAsN単結晶薄膜を形成する第1過程
と、マイグレーションエンハンストエピタキシー法によ
って、前記InGaAsN単結晶薄膜の上に、III族元素およ
びNを交互に供給して、III族窒化物単結晶薄膜を形成
する第2過程と、分子線エピタキシャル法によって、前
記III族窒化物単結晶薄膜の上に、III族窒化物半導体結
晶を成長させる第3過程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 epitaxially grows a group III nitride semiconductor single crystal thin film using a GaAs single crystal as a substrate.
In a semiconductor device manufacturing method, In, Ga, As, and N source materials are alternately supplied to the substrate surface in the order of In and Ga, As, and N by an RF plasma source molecular beam epitaxy method, and InGaAsN A first step of forming a single crystal thin film and a second step of forming a group III nitride single crystal thin film by alternately supplying a group III element and N onto the InGaAsN single crystal thin film by a migration enhanced epitaxy method. And a third step of growing a group III nitride semiconductor crystal on the group III nitride single crystal thin film by molecular beam epitaxy.

【0012】請求項2の発明は、GaAs単結晶を基板とす
るIII族窒化物半導体単結晶薄膜をエピタキシャル成長
させる、半導体装置の製造方法において、RFプラズマ
ソース分子線エピタキシャル法によって、清浄化した前
記基板のGaAs(001)面上に、基板温度350〜450[℃]
で、In、Ga、As、Nの各原料元素を、InおよびGa、As、
Nの順に交互に供給して、InGaAsN単結晶薄膜を形成す
る第1過程と、マイグレーションエンハンストエピタキ
シー法によって、前記InGaAsN単結晶薄膜の上に、基板
温度450〜550[℃]でGaおよびNを交互に供給して、Ga
N単結晶薄膜を形成する第2過程と、分子線エピタキシ
ャル法によって、前記GaN単結晶薄膜の上に、基板温度
600〜700[℃]でIII族窒化物半導体結晶を成長させる
第3過程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造法
である。
According to a second aspect of the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device, in which a group III nitride semiconductor single crystal thin film having a GaAs single crystal as a substrate is epitaxially grown, the substrate cleaned by an RF plasma source molecular beam epitaxial method. On the GaAs (001) surface of the substrate, the substrate temperature is 350-450 [℃]
In, Ga, As, and N are used as raw material elements for In, Ga, As, and
The first process of alternately supplying N in order to form an InGaAsN single crystal thin film, and the migration enhanced epitaxy method are used to alternately mix Ga and N on the InGaAsN single crystal thin film at a substrate temperature of 450 to 550 [° C.]. Supply to Ga
The second step of forming the N single crystal thin film and the substrate temperature on the GaN single crystal thin film by the molecular beam epitaxial method.
And a third step of growing a group III nitride semiconductor crystal at 600 to 700 [° C.].

【0013】請求項3の発明は、請求項1または2に記
載の半導体装置の製造方法おいて、前記第1過程、前記
第2過程および前記第3過程では、Nをプラズマ状にす
ることによって供給することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, N is made into a plasma state in the first step, the second step and the third step. It is characterized by supplying.

【0014】GaAs(001)基板上に立方晶III族窒化物半導
体の結晶成長をする場合、成長初期段階での制御が極め
て重要である。第1成長層として、InGaAsNをMBE法
(InGaAsの1原子層形成)とAsとNの置換(窒化処理)
とを交互に繰り返すことにより成長を行うと、基板−成
長層界面の凹凸化を抑制し、立方晶かつ単結晶のバッフ
ァー層が実現する。これを立方晶GaN成長ためのテンプ
レートとし、マイグレーションエンハンストエピタキシ
ー法により第2層としてGaNを成長し、さらにその上
に、MBE法により第3層としてGaNを成長させる。
When crystal growth of a cubic group III nitride semiconductor is performed on a GaAs (001) substrate, control at the initial stage of growth is extremely important. InGaAsN is used as the first growth layer by MBE method (formation of one atomic layer of InGaAs) and substitution of As and N (nitriding treatment)
When the growth is performed by alternately repeating and, unevenness at the interface between the substrate and the growth layer is suppressed, and a cubic crystal and single crystal buffer layer is realized. Using this as a template for growth of cubic GaN, GaN is grown as the second layer by the migration enhanced epitaxy method, and GaN is further grown thereon as the third layer by the MBE method.

【0015】この結果、従来の問題であった六方晶GaN
の混入を大幅に減少し、GaAs基板の立方晶構造を成長層
に継承し、結晶中の立方晶GaNの割合を98%まで向上す
ることが可能である。
As a result, hexagonal GaN, which has been a problem in the past,
It is possible to significantly reduce the inclusion of Cu, to inherit the cubic structure of the GaAs substrate in the growth layer, and to improve the proportion of cubic GaN in the crystal to 98%.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて詳しく説明する。この実施の形態では、ヒ化ガリ
ウム(GaAs)単結晶を基板とする、III族窒化物半導体
単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる。このために、
GaAs(001)基板を用いる。清浄化したGaAs(001)面上に、
基板温度350〜450[℃]の基板温度で、インジウム(I
n)、ガリウム(Ga)、ヒ素(As)、窒素(N)の各原
料元素を(In+Ga)、As、Nの順に交互に供給し、InGa
AsN単結晶薄膜を形成する。その上に、450〜550[℃]
の基板温度で、GaおよびNを交互に供給することによ
り、GaN単結晶薄膜を形成する。さらにその上に、600
℃〜700℃の基板温度で、III族窒化物半導体結晶を成長
させる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in detail. In this embodiment, a group III nitride semiconductor single crystal thin film using a gallium arsenide (GaAs) single crystal as a substrate is epitaxially grown. For this,
A GaAs (001) substrate is used. On the cleaned GaAs (001) surface,
At a substrate temperature of 350 to 450 [℃], indium (I
n), gallium (Ga), arsenic (As), and nitrogen (N) are alternately supplied in the order of (In + Ga), As, N, and InGa
An AsN single crystal thin film is formed. On top of that, 450-550 [℃]
A GaN single crystal thin film is formed by alternately supplying Ga and N at the substrate temperature of. On top of that, 600
A Group III nitride semiconductor crystal is grown at a substrate temperature of ℃ to 700 ℃.

【0017】具体的には、RF−MBE法によりGaAs単
結晶基板上に、GaおよびIn等のIII族元素とAsおよびプ
ラズマ状窒素を供給し、エピタキシャル成長させる。窒
素分子は、化学的に非常に安定なため反応性が悪く、Ga
NのMBE成長では、窒素をどのように供給するかが、
大きな問題となる。この実施の形態では、窒素(N
を、プラズマ状にすることにより活性化させて使用し
た。
Specifically, a group III element such as Ga and In, As, and plasma-like nitrogen are supplied on a GaAs single crystal substrate by RF-MBE to grow epitaxially. Nitrogen molecules are chemically very stable and have poor reactivity.
In MBE growth of N, how to supply nitrogen is
It becomes a big problem. In this embodiment, nitrogen (N 2 )
Was activated by being made into a plasma state and used.

【0018】まず、GaAs(001)面上に350〜450[℃]の
基板温度で、(In+GaもしくはGa)、Asの順に照射し、
InGaAs約1原子層を形成する。つづいて、プラズマ状窒
素を照射する窒化処理を数回繰り返し、InGaAsN一次バ
ッファー層を形成させる。以上が第1過程である。窒化
処理によって、表面のAs原子の一部をN原子で置換す
る。
First, GaAs (001) surface is irradiated with (In + Ga or Ga) and As in this order at a substrate temperature of 350 to 450 [° C.],
About 1 atomic layer of InGaAs is formed. Subsequently, the nitriding treatment of irradiating plasma nitrogen is repeated several times to form an InGaAsN primary buffer layer. The above is the first process. By the nitriding treatment, some of the As atoms on the surface are replaced with N atoms.

【0019】つぎに、Asビームを照射しながら基板温度
を450〜550[℃]に昇温し、昇温終了と同時にAsビーム
の照射を止める。そして、450℃〜550[℃]の基板温度
を維持しながら、マイグレーションエンハンストエピタ
キシー法(MEE法)により、Ga、プラズマ状窒素の順
に原料ビームを交互に照射することを繰り返し、立方晶
GaN二次バッファー層を形成する。以上が第2過程であ
る。
Next, the substrate temperature is raised to 450 to 550 [° C.] while irradiating the As beam, and the irradiation of the As beam is stopped at the same time when the temperature rise is completed. Then, while maintaining the substrate temperature of 450 ° C. to 550 [° C.], the irradiation of the source beam is repeated alternately in the order of Ga and plasma nitrogen by the migration enhanced epitaxy method (MEE method) to form a cubic crystal.
Form a GaN secondary buffer layer. The above is the second process.

【0020】さらに続いて、基板温度を600〜700[℃]
に昇温する。この温度を維持したまま、基板上にGaとプ
ラズマ状窒素ビームとを同時に照射し、III族窒化物半
導体結晶として、MBE法によりGaNをエピタキシャル
成長させる。以上が第3過程である。
Subsequently, the substrate temperature is set to 600 to 700 [° C.].
The temperature rises to. While maintaining this temperature, the substrate is simultaneously irradiated with Ga and a plasma-like nitrogen beam to epitaxially grow GaN as a group III nitride semiconductor crystal by the MBE method. The above is the third process.

【0021】これらの第1過程〜第3過程をとることに
より、六方晶GaNの混入の少ない立方晶GaNを実現す
る。
By taking these first to third steps, cubic GaN containing less hexagonal GaN is realized.

【0022】以上の実施の形態によって、次の効果が発
生する。
The following effects are produced by the above embodiment.

【0023】従来の方法における立方晶GaNの結晶性低
下および六方晶GaNの混入の主な原因は、GaAs(111)フ
ァセット面の形成およびGaN(111)ファセット面の形成
による。つまり、プラズマ状窒素のダメージによる基板
−成長層界面の平坦性の劣化、および、基板とエピタキ
シャル層との格子不整合が大きいことによるバッファー
層のアモルファス化による。これらのことから言えるこ
とは、準安定層である立方晶GaNの製作には、成長初期
段階の制御が極めて重要となることである。
The main causes of the deterioration of the crystallinity of cubic GaN and the incorporation of hexagonal GaN in the conventional method are the formation of GaAs (111) facets and the formation of GaN (111) facets. That is, the flatness of the interface between the substrate and the growth layer is deteriorated by the damage of the plasma nitrogen, and the buffer layer is made amorphous due to the large lattice mismatch between the substrate and the epitaxial layer. What can be said from these facts is that the control of the initial stage of growth is extremely important for the production of cubic GaN which is a metastable layer.

【0024】まず、一次バッファー層の効果について述
べる。
First, the effect of the primary buffer layer will be described.

【0025】上述の基板へのダメージとアモルファス状
バッファー層の形成の問題とを同時に解決し、単結晶か
つ立方晶構造をとるバッファー層を実現するために、35
0〜450[℃]の基板温度で、原料元素を交互に基板上へ
供給して、結晶の成長を行なった。III族元素、Asの順
に原料を供給し、GaAs、AlAs、InAs等のIII族ヒ素化合
物を1原子層だけ成長させ、これにプラズマ状窒素を単
独で照射することにより、表面のAs原子の一部をN原子
で置換する窒化処理の工程を交互に数回繰り返す。
In order to solve the above-mentioned damage to the substrate and the problem of formation of the amorphous buffer layer at the same time, and to realize a buffer layer having a single crystal and cubic structure,
Raw material elements were alternately supplied onto the substrate at a substrate temperature of 0 to 450 [° C.] to grow crystals. By supplying the raw materials in the order of group III element and As, and growing only one atomic layer of group III arsenic compound such as GaAs, AlAs, and InAs, and irradiating it with plasma-like nitrogen alone, The process of nitriding for substituting parts with N atoms is alternately repeated several times.

【0026】これによって、単結晶のバッファー層が実
現し、同時に、六方晶GaNの形成を促す基板ダメージを
押さえることに成功した。なお、III族元素をGa、In、A
lおよびこれらの混晶にかえて成長を行なった結果、高
エネルギー反射電子線回折(Rheed:Reflection high-e
nergy electron diffraction)の観察より、InGaAsNの
場合が最も単結晶化が進み、かつ、立方晶の構造をもつ
バッファー層が得られることが判明した。
As a result, a single crystal buffer layer was realized, and at the same time, substrate damage that promotes the formation of hexagonal GaN was successfully suppressed. Group III elements are Ga, In, A
As a result of growing with l and mixed crystals, high energy backscattered electron diffraction (Rheed: Reflection high-e
From the observation of energy electron diffraction), it was found that the case of InGaAsN has the highest single crystallization and a buffer layer having a cubic crystal structure can be obtained.

【0027】通常、ダメージを受けやすいGaAs(001)等
の基板にとって、窒化現象はマイナスとなるが、MEE
法により原子層レベルで平坦なInGaAsを1原子層だけ形
成し、これを窒化物形成のテンプレートとし、窒化処理
を施すものである。その結果、基板−エピタキシャル層
間の界面平坦性の向上、バッファー層の単結晶化、およ
び、得られた単結晶バッファー層を立方晶GaNのテンプ
レートとして用いて、基板の立方晶構造をエピタキシャ
ル層へ維持させ、高品質な立方晶GaNを実現できる。つ
まり、MEE法によるヒ素化合物の形成と窒化処理を融
合した、本発明のキーテクノロジーである。
Normally, the nitriding phenomenon is negative for a substrate such as GaAs (001), which is easily damaged.
By this method, one atomic layer of flat InGaAs is formed at the atomic layer level by the method, and this is used as a template for nitride formation to perform nitriding treatment. As a result, the interface flatness between the substrate and the epitaxial layer was improved, the buffer layer was single-crystallized, and the obtained single-crystal buffer layer was used as a template for cubic GaN to maintain the cubic structure of the substrate in the epitaxial layer. And high quality cubic GaN can be realized. In other words, it is the key technology of the present invention in which the formation of the arsenic compound by the MEE method and the nitriding treatment are integrated.

【0028】つぎに、二次バッファー層の効果について
述べる。
Next, the effect of the secondary buffer layer will be described.

【0029】RF−MBE法では、窒化物の最適成長温
度は600〜800[℃]として知られている。しかし、上述
のInGaAsN一次バッファー層成長後の昇温過程で、Asを
常に供給し続けても、基板温度が600[℃]を超える
と、エピタキシャル膜の剥離が起こる。この原因は、In
GaAsN表面からのAsの脱離によるものだと考えられる。
In the RF-MBE method, the optimum growth temperature of nitride is known to be 600 to 800 [° C]. However, even if As is always supplied in the temperature rising process after the growth of the above InGaAsN primary buffer layer, if the substrate temperature exceeds 600 [° C.], the epitaxial film peels off. The cause is In
It is thought that this is due to the desorption of As from the GaAsN surface.

【0030】450〜550[℃]の基板温度でAsの脱離を防
止し、かつ、InGaAsN層の安定化を図るために、GaN層
を挿入した結果、基板温度を700[℃]まで昇温して
も、基板からの剥離が起こらなかった。さらに、このGa
N二次バッファー層をMEE法によって成長させること
により、MBE法で成長させた試料に比べて、Rheed回
折像の対称性が向上し、その後のエピタキシャル層の結
晶性も向上した。
At the substrate temperature of 450 to 550 [° C.], the GaN layer is inserted to prevent the desorption of As and to stabilize the InGaAsN layer. As a result, the substrate temperature is raised to 700 [° C.]. However, peeling from the substrate did not occur. Furthermore, this Ga
By growing the N secondary buffer layer by the MEE method, the symmetry of the Rheed diffraction image was improved and the crystallinity of the subsequent epitaxial layer was also improved as compared with the sample grown by the MBE method.

【0031】以上、本願発明に係るGaAs基板上に立方晶
GaNを形成した構造体は、劈開性に優れ、半導体レーザ
ー等の劈開面を利用したデバイス作製に有効である。
As described above, cubic crystals are formed on the GaAs substrate according to the present invention.
The structure in which GaN is formed has excellent cleaving properties and is effective in manufacturing a device using a cleaved surface such as a semiconductor laser.

【0032】[0032]

【実施例】以下に、この発明の実施例を詳細に説明す
る。この実施例では、RFプラズマソースMBE装置に
よって、GaAs(001)基板上にInGaAsN一次バッファー
層、その上にGaN二次バッファー層、さらにその上に立
方晶GaNの成長を行なった。
Embodiments of the present invention will be described in detail below. In this example, an InGaAsN primary buffer layer was grown on a GaAs (001) substrate, a GaN secondary buffer layer was grown on the GaAs (001) substrate, and a cubic GaN layer was grown on the InGaAsN primary buffer layer.

【0033】MBE装置は、原料元素および基板を収め
た容器であり、真空ポンプにより10 -7[Torr]から10
-10[Torr]に排気される。また、Ga、InおよびAs等の
金属元素は、電気炉で加熱されることによって、元素ビ
ームとして照射される。そして、電気炉の温度を変化さ
せることにより、ビーム強度を調整することができる。
窒素は、マスフローコントローラーにより流量を調整さ
れ、RF装置によりプラズマ状窒素として基板上に照射
される。
The MBE device contains the raw material elements and the substrate.
The container is -7[Torr] to 10
-TenExhausted to [Torr]. In addition, such as Ga, In and As
The metal element is heated by an electric furnace,
Is irradiated as a dome. And the temperature of the electric furnace is changed
By doing so, the beam intensity can be adjusted.
The flow rate of nitrogen is adjusted by the mass flow controller.
And irradiate the substrate as plasma-like nitrogen on the substrate
To be done.

【0034】まず、InGaAsN一次バッファー層を成長さ
せるため、基板を400[℃]に加熱する。それぞれの原
料の照射量は、Inが6.5×10-8[Torr]、Gaが3.6×10-8
[Torr]、Asが1×10-5[Torr]、N2が2[sccm]、R
F出力が300[W]である。III族元素およびV族の原料
供給シャッターを交互に開閉することにより、エピタキ
シャル層の結晶性を飛躍的に向上させるMEE法を採用
した。
First, in order to grow the InGaAsN primary buffer layer, the substrate is heated to 400 ° C. The irradiation dose of each raw material was 6.5 × 10 -8 [Torr] for In and 3.6 × 10 -8 for Ga.
[Torr], As is 1 × 10 −5 [Torr], N 2 is 2 [sccm], R
The F output is 300 [W]. The MEE method was adopted in which the crystallinity of the epitaxial layer was dramatically improved by alternately opening and closing the shutters for supplying the group III element and the group V raw material.

【0035】原料元素供給方法は、図1に示すタイムチ
ャートに従って、(In+Ga)を10秒、Asを5秒、プラズ
マ状窒素を2秒の順に照射し、これを1サイクルとし
て、計15サイクルを行った。In原子、Ga原子の供給量
は、1サイクルあたり、InGaAsの1原子層を形成するの
に必要な量の90%〜100%に相当する量に調整した。III
族元素の1原子層に相当する量は、GaAs(InGaAs)のMB
E成長のRheedの強度の振動より決定した。InGaAsN層
成長後のRheed像を図4に示す。比較のために、基板温
度550[℃]において、GaNを15原子層分MBE法成長
させた後のRheed像を図5に示す。基板温度400[℃]に
おいて、GaAsNをMEE法により成長させるにあたって
の原料供給タイムチャートを図2に示す。成長後のRhee
d像を図6に示す。ただし、原料であるGa、プラズマ状
窒素の照射量は、InGaAsN層成長時と同条件である。
According to the time chart shown in FIG. 1, the source element supplying method is such that (In + Ga) is irradiated for 10 seconds, As is irradiated for 5 seconds, and plasma-like nitrogen is irradiated for 2 seconds in this order. went. The supply amount of In atoms and Ga atoms was adjusted to an amount corresponding to 90% to 100% of the amount required to form one atomic layer of InGaAs per cycle. III
The amount equivalent to one atomic layer of group element is MB of GaAs (InGaAs)
It was determined from the Rheed intensity oscillation of E growth. The Rheed image after the growth of the InGaAsN layer is shown in FIG. For comparison, FIG. 5 shows a Rheed image after MBE growth of 15 atomic layers of GaN at a substrate temperature of 550 [° C.]. A raw material supply time chart for growing GaAsN by the MEE method at a substrate temperature of 400 ° C. is shown in FIG. Rhee after growth
The d image is shown in FIG. However, the irradiation amounts of Ga and plasma-like nitrogen, which are the raw materials, are the same as when the InGaAsN layer was grown.

【0036】図4〜図6を比較すると、InGaAsN層成長
後のRheedパターン(図4)が最も良好であり、成長層
の単結晶化を示すものである。それに対して、基板温度
550[℃]でMBE成長したGaN層のRheed像(図5)
は、モザイク状のパターンを示し、結晶性が劣悪である
ことを現している。ここで、GaNを基板温度550[℃]
で成長させているが、MBE法により基板温度400
[℃]で成長させると、さらに結晶が劣化し、Rheed回
折が起こらなくなる。基板温度400[℃]でMEE成長
したGaAsNは、前の二例のちょうど中間的なRheedパタ
ーン(図6)を示している。比較的結晶化が進んでいる
ものの、図4と比べると劣化は否めず、アモルファス状
であることが想像できる。
Comparing FIGS. 4 to 6, the Rheed pattern (FIG. 4) after the growth of the InGaAsN layer is the best and shows the single crystallization of the grown layer. On the other hand, the substrate temperature
Rheed image of GaN layer grown by MBE at 550 [℃] (Fig. 5)
Shows a mosaic pattern, indicating that the crystallinity is poor. Here, GaN is used as the substrate temperature of 550 [° C.]
The substrate temperature is 400 by the MBE method.
When grown at [° C], the crystal further deteriorates and Rheed diffraction does not occur. GaAsN grown by MEE at a substrate temperature of 400 ° C. shows the just intermediate Rheed pattern of the previous two examples (FIG. 6). Although the crystallization is relatively advanced, the deterioration is unavoidable as compared with FIG. 4, and it can be imagined that it is amorphous.

【0037】さらに、バッファー層として、InGaAsN層
を挿入した試料の電子顕微鏡写真(SEM)像を図7に
示し、特に差が顕著にあらわれた、MBE成長させたGa
N層を挿入した試料の断面SEM像を図8に示す。そし
て、これらを比較する。図8では、基板−成長層界面に
著しい凹凸がみられる。しかし、図7では、InGaAsN層
を挿入することにより、凹凸が無くなっている。「ME
E法(InGaAs成長)+窒化(AsとNの置換)」という組
み合わせにより、プラズマ状窒素による基板へのダメー
ジが飛躍的に軽減されることが検証された。
Further, FIG. 7 shows an electron micrograph (SEM) image of a sample in which an InGaAsN layer was inserted as a buffer layer. In particular, the MBE-grown Ga showing a remarkable difference was observed.
FIG. 8 shows a cross-sectional SEM image of the sample with the N layer inserted. Then, compare these. In FIG. 8, remarkable unevenness is observed at the substrate-growth layer interface. However, in FIG. 7, the unevenness is eliminated by inserting the InGaAsN layer. "ME
It was verified that the combination of E method (InGaAs growth) + nitridation (substitution of As and N) ”drastically reduces damage to the substrate by plasma nitrogen.

【0038】つづいて、InGaAsN一次バッファー層を形
成させた試料とGaAsN一次バッファー層を形成させた試
料とに対して、GaN二次バッファー層の成長を行うた
め、Asを1×10-5[Torr]のビーム強度で基板に照射し
たまま、基板温度を500[℃]に昇温した。照射されたA
sは成長に関与しないが、基板表面からのAsの脱離を防
ぎ、結晶の劣化を防ぐ効果がある。
Subsequently, As was grown on the InGaAsN primary buffer layer-formed sample and the GaAsN primary buffer layer-formed sample to grow a GaN secondary buffer layer, 1 × 10 −5 [Torr] was used. ] The substrate temperature was raised to 500 [° C] while irradiating the substrate with the beam intensity. Irradiated A
Although s does not participate in growth, it has the effect of preventing As from desorbing from the substrate surface and preventing crystal deterioration.

【0039】昇温終了後、GaNをMEE法により成長さ
せるにあたっての図3に示す原料供給タイムチャートに
従って、Gaを4秒、プラズマ状窒素を2秒の順に照射
し、これを1サイクルとし、計400サイクルを行い、80
原子層を成長させた。原料供給条件は、Gaが3.6×10-8
[Torr]、N2が2[sccm]、RF出力が300[W]で、
Ga原子の供給量は1サイクルあたりGaN原子層を形成す
るのに必要な量の20[%]に相当する量に調整した。
After the temperature rise, according to the raw material supply time chart shown in FIG. 3 for growing GaN by the MEE method, Ga was irradiated for 4 seconds and plasma nitrogen was irradiated for 2 seconds in this order, and this was set as one cycle, 400 cycles, 80
Atomic layer was grown. The raw material supply conditions are Ga of 3.6 × 10 -8
[Torr], N 2 is 2 [sccm], RF output is 300 [W],
The supply amount of Ga atoms was adjusted to an amount corresponding to 20 [%] of the amount required to form a GaN atomic layer per cycle.

【0040】つづいて、この両試料を基板温度を650
[℃]に加熱し、MBE法により、Gaが1×10-6[Tor
r]、N2が3[sccm]、RF出力が350[W]の原料供
給条件において、一時間あたり0.3[μm]の速度でGaN
を成長させた。InGaAsN一次バッファー層に続いてGaN
二次バッファー層を成長させた後のRheed像を図9
(a)に示し、さらにその後、基板温度650[℃]にお
いてGaNをMBE成長させた後のRheed像を図9(b)
に示す。比較のために、一次バッファー層としてMEE
成長させたGaAsN層を採用、同様に成長を行った後のRh
eed像をそれぞれ図10(a)、(b)に示す(基板温
度500[℃]におけるGaN二次バッファー層、基板温度6
50[℃]におけるGaN成長層は両試料で共通)。図9お
よび図10では、左側が<-110>入射、右側が<110>
入射のRheed像を示す。なお、<-110>の中で、「-1」
は1のバーを表す。
Subsequently, the substrate temperature of these two samples was set to 650.
After heating to [℃], Ga was 1 × 10 -6 [Tor
r], N 2 is 3 [sccm], and RF output is 350 [W], the GaN is supplied at a rate of 0.3 [μm] per hour.
Has grown up. InGaAsN primary buffer layer followed by GaN
Fig. 9 shows the Rheed image after growing the secondary buffer layer.
FIG. 9B shows a Rheed image shown in FIG. 9A, and then after MBE growth of GaN at a substrate temperature of 650 ° C.
Shown in. For comparison, MEE as the primary buffer layer
Rh after adopting the grown GaAsN layer and performing similar growth
The eed images are shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), respectively (a GaN secondary buffer layer at a substrate temperature of 500 [° C.], a substrate temperature of 6).
GaN growth layer at 50 [℃] is common to both samples. 9 and 10, the left side is <-110> incident and the right side is <110>.
The incident Rheed image is shown. In addition, "-1" in <-110>
Represents a bar of 1.

【0041】一次バッファー層としてInGaAsNを用いた
場合のRheed像(図9(b))では、4倍のストリーク
パターンが確認された。一方、GaAsNを一次バッファー
層として採用した試料では、図10(b)に示すよう
に、ファセット面の形成および双晶欠陥の形成を示す斜
め方向のパターンを示した。両試料において500[℃]
のGaN二次バッファー層、650[℃]のGaN成長層の条
件は共通であるため、図9(b)、図10(b)の結果
は、一次バッファー層の効果を示している。つまり、成
長初期段階における結晶性制御は、その後の成長層の結
晶性を大きく左右することを意味する。
A four-fold streak pattern was confirmed in the Rheed image (FIG. 9B) when InGaAsN was used as the primary buffer layer. On the other hand, in the sample in which GaAsN was adopted as the primary buffer layer, as shown in FIG. 10B, an oblique pattern showing the formation of facet planes and the formation of twin defects was shown. 500 [℃] for both samples
The conditions of the GaN secondary buffer layer of No. 2 and the GaN growth layer of 650 [° C.] are common, so the results of FIGS. 9B and 10B show the effect of the primary buffer layer. That is, it means that the crystallinity control in the initial stage of growth greatly influences the crystallinity of the growth layer thereafter.

【0042】ここで、X線回折逆格子マップ測定により
検証を進める。図11および図12に、一次バッファー
層としてInGaAsN層、GaAsN層をそれぞれ挿入した試料
について行ったX線回折逆格子マップ測定の結果を示
す。図11および図12では、ピーク10およびピーク
11が、それぞれGaAs(002)面、立方晶GaN(002)面によ
る回折ピークである。また、図12には、ピーク12お
よびピーク13が存在するが、それぞれ六方晶GaN(00
02)面、六方晶GaN(10-11)面による回折ピークであ
り、前者はGaN(111)ファセットより、後者は双晶欠
陥より成長した六方晶GaNである。なお、(10-11)の中
で、「-1」は1のバーを表す。立方晶六方晶GaN(0002)
面、GaN(10-11)面のピークの積分強度を計算し、GaN
成長層において立方晶GaNの占める割合を計算した。そ
の結果、GaAsN一次バッファー層を挿入した試料が60
[%]であるのに対し、InGaAsN一次バッファー層を挿
入した試料は98[%]と大きく、その効果が確認でき
た。
Here, the verification will be advanced by measuring the X-ray diffraction reciprocal lattice map. 11 and 12 show the results of the X-ray diffraction reciprocal lattice map measurement performed on the samples in which the InGaAsN layer and the GaAsN layer were inserted as the primary buffer layers, respectively. 11 and 12, peaks 10 and 11 are diffraction peaks by the GaAs (002) plane and the cubic GaN (002) plane, respectively. Further, although peak 12 and peak 13 are present in FIG. 12, hexagonal GaN (00
02) and hexagonal GaN (10-11) planes are diffraction peaks. The former is GaN (111) facets and the latter is hexagonal GaN grown from twin defects. In addition, in (10-11), "-1" represents the bar of 1. Cubic hexagonal GaN (0002)
Plane, GaN (10-11) plane peak intensity is calculated,
The ratio of cubic GaN in the growth layer was calculated. As a result, 60 samples with GaAsN primary buffer layer were inserted.
In contrast, the sample having the InGaAsN primary buffer layer inserted was as large as 98%, and the effect was confirmed.

【0043】以上、この発明の実施の形態および実施例
を詳述してきたが、この発明はこの実施の形態および実
施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱し
ない範囲の変更等があってもこの発明に含まれる。たと
えば、この実施の形態および実施例では、基板上にGaN
を形成したが、AlNやInNなど他のIII族窒化化合物半
導体にも、この発明の適用が可能である。
Although the embodiments and examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these embodiments and examples, and changes and the like within the scope not departing from the gist of the present invention. Even if it exists, it is included in this invention. For example, in this embodiment and example, GaN is formed on the substrate.
However, the present invention can be applied to other group III nitride compound semiconductors such as AlN and InN.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、RFプラズマソースMBE法による高品質な立方晶
III族窒化物をGaAs(001)基板上へ成長させることができ
る。
As described above, according to the present invention, a high quality cubic crystal by the RF plasma source MBE method is used.
Group III nitrides can be grown on GaAs (001) substrates.

【0045】また、この発明によれば、InGaAsNをME
E法(InGaAsの1原子層形成)とAsとNの置換(窒化処
理)とを交互に繰り返すことにより、第1成長層の成長
を行うと、基板−成長層界面の凹凸化を抑制し、立方晶
かつ単結晶のバッファー層が実現する。これを立方晶Ga
N成長ためのテンプレートとし、MEE法により第2層
としてGaNを成長し、さらにその上に、MBE法により
第3層としてGaNを成長させることで、従来の問題であ
った六方晶GaNの混入を大幅に減少させ、GaAs基板の立
方晶構造を成長層に継承させ、結晶中の立方晶GaNの割
合を98%まで向上させることが可能である。
Further, according to the present invention, InGaAsN is
When the first growth layer is grown by alternately repeating the E method (formation of one atomic layer of InGaAs) and the substitution of As and N (nitriding treatment), unevenness of the substrate-growth layer interface is suppressed, A cubic and single crystal buffer layer is realized. This is cubic Ga
As a template for N growth, GaN is grown as the second layer by the MEE method, and then GaN is grown as the third layer by the MBE method, so that the problem of the conventional mixture of hexagonal GaN is eliminated. It is possible to greatly reduce the crystal structure of the GaAs substrate to be inherited in the growth layer, and to increase the ratio of cubic GaN in the crystal to 98%.

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

【図1】この発明の実施例における原料元素の供給を表
す供給チャートである。
FIG. 1 is a supply chart showing supply of raw material elements in an example of the present invention.

【図2】この発明の実施例における原料元素の供給を表
す供給チャートである。
FIG. 2 is a supply chart showing supply of raw material elements in an example of the present invention.

【図3】この発明の実施例における原料元素の供給を表
す供給チャートである。
FIG. 3 is a supply chart showing supply of raw material elements in an example of the present invention.

【図4】この発明の実施例のInGaAsNバッファー層成長
後のRheed像を示す写真である。
FIG. 4 is a photograph showing a Rheed image after growth of an InGaAsN buffer layer according to an example of the present invention.

【図5】図4の試料との比較試料のRheed像を示す写真
である。
FIG. 5 is a photograph showing a Rheed image of a comparative sample with the sample of FIG.

【図6】図4の試料との比較試料のRheed像を示す写真
である。
FIG. 6 is a photograph showing a Rheed image of a comparative sample with the sample of FIG.

【図7】この発明の実施例により結晶成長を行った試料
の断面電子顕微鏡写真(断面SEM)である。
FIG. 7 is a cross-sectional electron micrograph (cross-section SEM) of a sample on which crystal growth was performed according to an example of the present invention.

【図8】図7のと比較試料の断面電子顕微鏡写真(断面
SEM)である。
8 is a cross-sectional electron micrograph (cross-section SEM) of the comparative sample of FIG.

【図9】この発明の実施例による二次バッファー層成長
後とGaN層(第3層)成長後の電子線回折像を示す写真
である。
FIG. 9 is a photograph showing an electron beam diffraction image after the growth of the secondary buffer layer and the growth of the GaN layer (third layer) according to the example of the present invention.

【図10】図9の構成と対応した比較試料の電子線回折
像を示す写真である。
10 is a photograph showing an electron diffraction image of a comparative sample corresponding to the configuration of FIG.

【図11】この発明の実施例により結晶成長を行った試
料と比較試料のX線逆格子マップを示す写真である。
FIG. 11 is a photograph showing an X-ray reciprocal lattice map of a sample on which crystal growth was performed according to an example of the present invention and a comparative sample.

【図12】図11の比較試料のX線逆格子マップを示す
写真である。
12 is a photograph showing an X-ray reciprocal lattice map of the comparative sample of FIG.

【図13】従来の問題点を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a conventional problem.

【図14】従来の問題点を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing a conventional problem.

【図15】従来の問題点を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 GaAs(002)のXRD回折ピーク 11 GaN(002)のXRD回折ピーク 12 GaN(0002)のXRD回折ピーク 13 GaN(1011)のXRD回折ピーク 10 XRD diffraction peak of GaAs (002) XRD diffraction peak of 11 GaN (002) XRD diffraction peak of 12 GaN (0002) XRD diffraction peak of 13 GaN (1011)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 直樹 東京都新宿区大久保3−4−1 早稲田大 学理工学部内 (72)発明者 堀越 佳治 東京都新宿区大久保3−4−1 早稲田大 学理工学部内 Fターム(参考) 5F041 AA40 CA34 CA40 CA66 5F103 AA04 DD01 GG01 HH03 LL02 LL03 RR06    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Naoki Fujiwara             3-4-1 Okubo, Shinjuku-ku, Tokyo Waseda Univ.             Faculty of Science and Engineering (72) Inventor Kaji Horikoshi             3-4-1 Okubo, Shinjuku-ku, Tokyo Waseda Univ.             Faculty of Science and Engineering F-term (reference) 5F041 AA40 CA34 CA40 CA66                 5F103 AA04 DD01 GG01 HH03 LL02                       LL03 RR06

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs単結晶を基板とするIII族窒化物半
導体単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる、半導体装
置の製造方法において、 RFプラズマソース分子線エピタキシャル法によって、
In、Ga、As、Nの各原料元素を、InおよびGa、As、Nの
順に交互に前記基板面上に供給して、InGaAsN単結晶薄
膜を形成する第1過程と、 マイグレーションエンハンストエピタキシー法によっ
て、前記InGaAsN単結晶薄膜の上に、III族元素および
Nを交互に供給して、III族窒化物単結晶薄膜を形成す
る第2過程と、 分子線エピタキシャル法によって、前記III族窒化物単
結晶薄膜の上に、III族窒化物半導体結晶を成長させる
第3過程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising epitaxially growing a group III nitride semiconductor single crystal thin film using a GaAs single crystal as a substrate, comprising: an RF plasma source molecular beam epitaxial method.
The first step of forming InGaAsN single crystal thin film by alternately supplying In, Ga, As, and N source materials to the substrate surface in the order of In and Ga, As, and N, and by the migration enhanced epitaxy method. A second step of alternately supplying a group III element and N on the InGaAsN single crystal thin film to form a group III nitride single crystal thin film; and a group III nitride single crystal by a molecular beam epitaxial method. And a third step of growing a group III nitride semiconductor crystal on the thin film.
【請求項2】 GaAs単結晶を基板とするIII族窒化物半
導体単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる、半導体装
置の製造方法において、 RFプラズマソース分子線エピタキシャル法によって、
清浄化した前記基板のGaAs(001)面上に、基板温度350〜
450[℃]で、In、Ga、As、Nの各原料元素を、Inおよ
びGa、As、Nの順に交互に供給して、InGaAsN単結晶薄
膜を形成する第1過程と、 マイグレーションエンハンストエピタキシー法によっ
て、前記InGaAsN単結晶薄膜の上に、基板温度450〜550
[℃]でGaおよびNを交互に供給して、GaN単結晶薄膜
を形成する第2過程と、 分子線エピタキシャル法によって、前記GaN単結晶薄膜
の上に、基板温度600〜700[℃]でIII族窒化物半導体
結晶を成長させる第3過程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造法。
2. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising epitaxially growing a group III nitride semiconductor single crystal thin film using a GaAs single crystal as a substrate, comprising: an RF plasma source molecular beam epitaxial method.
On the GaAs (001) surface of the cleaned substrate, the substrate temperature of 350 ~
First step of forming InGaAsN single crystal thin film by alternately supplying In, Ga, As, and N source materials at 450 [° C] in the order of In, Ga, As, and N, and migration enhanced epitaxy method The substrate temperature is 450-550 on the InGaAsN single crystal thin film.
The second step of alternately supplying Ga and N at [° C] to form a GaN single crystal thin film, and a molecular beam epitaxial method on the GaN single crystal thin film at a substrate temperature of 600 to 700 [° C]. And a third step of growing a group III nitride semiconductor crystal.
【請求項3】 前記第1過程、前記第2過程および前記
第3過程では、Nをプラズマ状にすることによって供給
することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体
装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein N is supplied in a plasma state in the first step, the second step and the third step.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110610849A (en) * 2019-07-23 2019-12-24 中山大学 InGaN semiconductor material and epitaxial preparation method and application thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013157057A1 (en) 2012-04-18 2013-10-24 Furukawa Co., Ltd. Vapor deposition apparatus and method associated
JP2013222884A (en) * 2012-04-18 2013-10-28 Furukawa Co Ltd Vapor growth device and film forming method
US9273396B2 (en) 2012-04-18 2016-03-01 Furukawa Co., Ltd. Vapor deposition apparatus and method associated
CN110610849A (en) * 2019-07-23 2019-12-24 中山大学 InGaN semiconductor material and epitaxial preparation method and application thereof
CN110610849B (en) * 2019-07-23 2021-11-02 中山大学 InGaN semiconductor material and epitaxial preparation method and application thereof

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