JP2853631B2 - 窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法Info
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- JP2853631B2 JP2853631B2 JP161096A JP161096A JP2853631B2 JP 2853631 B2 JP2853631 B2 JP 2853631B2 JP 161096 A JP161096 A JP 161096A JP 161096 A JP161096 A JP 161096A JP 2853631 B2 JP2853631 B2 JP 2853631B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＡｓ基板上に
表面平坦性に優れた均一で高品質の窒化ガリウム単結晶
薄膜の製造方法に関する。
表面平坦性に優れた均一で高品質の窒化ガリウム単結晶
薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウ
ム、窒化アルミニウム、およびそれらの混合結晶などの
窒化ガリウム系単結晶薄膜の形成には、サファイア基板
が一般的に用いられている。しかしながら、成長温度と
して１０００℃程度の高温が必要なこと、発光ダイオー
ドや、レーザダイオードを作製する際にチップ化が困難
であること、などの欠点を有している。さらに電気的絶
縁性のために、従来のダイオードのように電極を基板側
に形成することができないため、複雑な素子作製プロセ
スが要求された。
ム、窒化アルミニウム、およびそれらの混合結晶などの
窒化ガリウム系単結晶薄膜の形成には、サファイア基板
が一般的に用いられている。しかしながら、成長温度と
して１０００℃程度の高温が必要なこと、発光ダイオー
ドや、レーザダイオードを作製する際にチップ化が困難
であること、などの欠点を有している。さらに電気的絶
縁性のために、従来のダイオードのように電極を基板側
に形成することができないため、複雑な素子作製プロセ
スが要求された。
【０００３】この問題を解決する有望な方法の一つは、
基板としてIII −Ｖ族化合物半導体を用いることであ
り、中でもＧａＡｓを基板結晶としたＧａＮ単結晶薄膜
形成が多く試みられている。ＧａＡｓは、ＧａＮと格子
不整合は２４％程度と大きいものの、従来からその性状
がよく知られており、基板面清浄化や電極形成には有利
な基板結晶である。
基板としてIII −Ｖ族化合物半導体を用いることであ
り、中でもＧａＡｓを基板結晶としたＧａＮ単結晶薄膜
形成が多く試みられている。ＧａＡｓは、ＧａＮと格子
不整合は２４％程度と大きいものの、従来からその性状
がよく知られており、基板面清浄化や電極形成には有利
な基板結晶である。
【０００４】ところで、ＧａＡｓ基板上にＧａＮなどの
窒化ガリウム系単結晶薄膜を成長させるために、従来、
ＧａＡｓ表面の窒化が行われてきた。例えば、特開昭６
１−２１４４３７には、アンモニアガスを分解してラジ
カルを生成させて、それをＧａＡｓ表面の窒化に用いる
方法が提案されており、また、奥村（Ｈ．Ｏｋｕｍｕｒ
ａ）らによって、ジメチルヒドラジンを用いてＧａＡｓ
表面の窒化を行い、その後ＧａＮ単結晶薄膜を成長させ
る方法がアプライド・フィジックス・レター（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ），ｖｏｌ．５
９，１９９１，ｐ．１０５８に記載されている。また、
藤枝（Ｓ．Ｆｕｊｉｅｄａ）らは、ヒドラジンを用いて
窒化を行ったことを、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ），ｖｏｌ．３０，１９９１，ｐ．Ｌ１６６５に発表
し、特開昭６２−１３８３９９で提案している。更に、
ストライト（Ｓ．Ｓｔｒｉｔｅ）らは、ＥＣＲ（電子サ
イクロトロン共鳴）プラズマを用いて窒化したことを、
ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・テクノロ
ジー（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｖａｃｃｕｍ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），ｖｏｌ．Ｂ９，１９９
１，ｐ１９２４で述べている。これらのＧａＡｓ表面の
窒化は、結晶性の高い窒化ガリウム系単結晶薄膜を成長
させることを目的としている。
窒化ガリウム系単結晶薄膜を成長させるために、従来、
ＧａＡｓ表面の窒化が行われてきた。例えば、特開昭６
１−２１４４３７には、アンモニアガスを分解してラジ
カルを生成させて、それをＧａＡｓ表面の窒化に用いる
方法が提案されており、また、奥村（Ｈ．Ｏｋｕｍｕｒ
ａ）らによって、ジメチルヒドラジンを用いてＧａＡｓ
表面の窒化を行い、その後ＧａＮ単結晶薄膜を成長させ
る方法がアプライド・フィジックス・レター（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ），ｖｏｌ．５
９，１９９１，ｐ．１０５８に記載されている。また、
藤枝（Ｓ．Ｆｕｊｉｅｄａ）らは、ヒドラジンを用いて
窒化を行ったことを、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ），ｖｏｌ．３０，１９９１，ｐ．Ｌ１６６５に発表
し、特開昭６２−１３８３９９で提案している。更に、
ストライト（Ｓ．Ｓｔｒｉｔｅ）らは、ＥＣＲ（電子サ
イクロトロン共鳴）プラズマを用いて窒化したことを、
ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・テクノロ
ジー（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｖａｃｃｕｍ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），ｖｏｌ．Ｂ９，１９９
１，ｐ１９２４で述べている。これらのＧａＡｓ表面の
窒化は、結晶性の高い窒化ガリウム系単結晶薄膜を成長
させることを目的としている。
【０００５】しかしながら、これらの窒化が不十分であ
ると、次に成長する窒化ガリウム系単結晶の均一な成長
が損なわれて、不純物が成長膜中に混入したり、結晶性
が悪化して、さらに成長層の表面モフォロジが損なわれ
る。このために、発光ダイオードや、レーザダイオード
に必要な発光効率の高い薄膜を得ることができなかっ
た。そこで、ＧａＡｓ表面の窒化を完全に行うための手
法が望まれていた。
ると、次に成長する窒化ガリウム系単結晶の均一な成長
が損なわれて、不純物が成長膜中に混入したり、結晶性
が悪化して、さらに成長層の表面モフォロジが損なわれ
る。このために、発光ダイオードや、レーザダイオード
に必要な発光効率の高い薄膜を得ることができなかっ
た。そこで、ＧａＡｓ表面の窒化を完全に行うための手
法が望まれていた。
【０００６】ところで、窒化の前処理として、特開平０
４−０５７９９６には、加熱によってＧａＡｓ基板表面
をＧａ飽和面とすることが述べられているが、単なる加
熱では、基板結晶からの砒素の拡散や、蒸発の影響が大
きく、Ｇａ原子面を形成することはきわめて困難である
ことが判明した。
４−０５７９９６には、加熱によってＧａＡｓ基板表面
をＧａ飽和面とすることが述べられているが、単なる加
熱では、基板結晶からの砒素の拡散や、蒸発の影響が大
きく、Ｇａ原子面を形成することはきわめて困難である
ことが判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の問題点
を解決するもので、ＧａＡｓ基板結晶上に窒化ガリウム
系単結晶薄膜を形成する際、ＧａＡｓ表面を完全にＧａ
原子で覆うことによって、不純物の混入が少なく、結晶
性の高い窒化ガリウム系単結晶薄膜を形成できる手法を
提供することを目的とする。
を解決するもので、ＧａＡｓ基板結晶上に窒化ガリウム
系単結晶薄膜を形成する際、ＧａＡｓ表面を完全にＧａ
原子で覆うことによって、不純物の混入が少なく、結晶
性の高い窒化ガリウム系単結晶薄膜を形成できる手法を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段
によって達成される。
によって達成される。
【０００９】すなわち、本発明は、基板結晶としてＧａ
Ａｓを用いる窒化ガリウム単結晶薄膜の気相成長方法に
おいて、基板上にＧａを含む塩化物あるいは、有機金属
のみをキャリアガスとともに供給し、Ｇａ原子層を基板
表面上に形成したのち、窒化ガリウム単結晶膜を成長さ
せることを特徴とする窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方
法を提案するものであり、あらかじめＧａＡｓ基板上に
ＧａＡｓバッファ層を堆積させ、しかる後Ｇａを含む塩
化物あるいは有機金属のみをキャリアガスとともに供給
し、Ｇａ原子層を基板表面上に形成した後、窒化ガリウ
ム単結晶膜を成長させることを特徴とする窒化ガリウム
単結晶薄膜の製造方法を提案するものである。
Ａｓを用いる窒化ガリウム単結晶薄膜の気相成長方法に
おいて、基板上にＧａを含む塩化物あるいは、有機金属
のみをキャリアガスとともに供給し、Ｇａ原子層を基板
表面上に形成したのち、窒化ガリウム単結晶膜を成長さ
せることを特徴とする窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方
法を提案するものであり、あらかじめＧａＡｓ基板上に
ＧａＡｓバッファ層を堆積させ、しかる後Ｇａを含む塩
化物あるいは有機金属のみをキャリアガスとともに供給
し、Ｇａ原子層を基板表面上に形成した後、窒化ガリウ
ム単結晶膜を成長させることを特徴とする窒化ガリウム
単結晶薄膜の製造方法を提案するものである。
【００１０】また、本発明は基板結晶としてＧａＡｓ基
板を用いる窒化ガリウム系単結晶薄膜の気相成長方法に
おいて、基板上にＧａを含む塩化物あるいは、有機金属
のみをキャリアガスとともに供給し、Ｇａ原子層を基板
表面上に形成したのち、有機窒素ガスを供給することに
より一層あるいはそれ以上のＧａＮ原子層エピタキシャ
ル成長を行い、そののち窒化ガリウム単結晶膜を成長さ
せることを特徴とする窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方
法、及びあらかじめＧａＡｓ基板上にＧａＡｓのバッフ
ァ層を堆積させ、しかる後、Ｇａを含む塩化物あるいは
有機金属のみをキャリアガスとともに供給してＧａ原子
層を基板表面上に形成した後有機窒素ガスを供給するこ
とにより一層あるいはそれ以上のＧａＮ原子層のエピタ
キシャル成長を行い、その後、窒化ガリウム単結晶膜を
成長させることを特徴とする窒化ガリウム単結晶薄膜の
製造方法を提案するものであり、前記有機窒素ガスはア
ンモニアガス、ターシャルブチルアミン、アジ化エジ
ル、ジメチルヒドラジンであることを含む。
板を用いる窒化ガリウム系単結晶薄膜の気相成長方法に
おいて、基板上にＧａを含む塩化物あるいは、有機金属
のみをキャリアガスとともに供給し、Ｇａ原子層を基板
表面上に形成したのち、有機窒素ガスを供給することに
より一層あるいはそれ以上のＧａＮ原子層エピタキシャ
ル成長を行い、そののち窒化ガリウム単結晶膜を成長さ
せることを特徴とする窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方
法、及びあらかじめＧａＡｓ基板上にＧａＡｓのバッフ
ァ層を堆積させ、しかる後、Ｇａを含む塩化物あるいは
有機金属のみをキャリアガスとともに供給してＧａ原子
層を基板表面上に形成した後有機窒素ガスを供給するこ
とにより一層あるいはそれ以上のＧａＮ原子層のエピタ
キシャル成長を行い、その後、窒化ガリウム単結晶膜を
成長させることを特徴とする窒化ガリウム単結晶薄膜の
製造方法を提案するものであり、前記有機窒素ガスはア
ンモニアガス、ターシャルブチルアミン、アジ化エジ
ル、ジメチルヒドラジンであることを含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。
る。
【００１２】本発明において基板としてはＧａＡｓが用
いられる。
いられる。
【００１３】上記基板上にキャリアガスと共に供給され
るＧａを含む塩化物としては一塩化ガリウム（ＧａＣ
ｌ）、三塩化ガリウム（ＧａＣｌ3）が挙げられ、有機
金属としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエ
チルガリウム（ＴＥＧａ）が挙げられる。
るＧａを含む塩化物としては一塩化ガリウム（ＧａＣ
ｌ）、三塩化ガリウム（ＧａＣｌ3）が挙げられ、有機
金属としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエ
チルガリウム（ＴＥＧａ）が挙げられる。
【００１４】また前記キャリアガスとしては水素、窒
素、アルゴン、ヘリウム等が挙げられる。
素、アルゴン、ヘリウム等が挙げられる。
【００１５】図１は本発明のＧａＡｓ基板上に形成され
たＧａＮ単結晶薄膜の一例を示す断面図である。
たＧａＮ単結晶薄膜の一例を示す断面図である。
【００１６】本発明はＧａＡｓ基板１に窒化ガリウム単
結晶薄膜５を気相成長させる前段階として、ＧａＡｓ基
板１表面にＧａ原子層３を形成させることを特徴として
いる。かくすることにより窒化ガリウム薄膜の成長が阻
害されることなくかつ不純物が混入することなく結晶性
の高い窒化ガリウム結晶薄膜層５が形成されるものであ
る。
結晶薄膜５を気相成長させる前段階として、ＧａＡｓ基
板１表面にＧａ原子層３を形成させることを特徴として
いる。かくすることにより窒化ガリウム薄膜の成長が阻
害されることなくかつ不純物が混入することなく結晶性
の高い窒化ガリウム結晶薄膜層５が形成されるものであ
る。
【００１７】また、ＧａＡｓ基板１上に、あらかじめＧ
ａＡｓバッファ層２を形成することで、表面の原子的平
坦性が改善されて、より確実にＧａ原子層３を作ること
が可能になり、その上に成長する窒化ガリウム薄膜の結
晶性がさらに改善されるのでより好ましい。
ａＡｓバッファ層２を形成することで、表面の原子的平
坦性が改善されて、より確実にＧａ原子層３を作ること
が可能になり、その上に成長する窒化ガリウム薄膜の結
晶性がさらに改善されるのでより好ましい。
【００１８】ＧａＡｓバッファ層２とはＧａＡｓ基板上
にＧａＮの成長に先だって成長させるＧａＡｓの薄いエ
ピタキシヤル層で、この成長により基板表面の原子オー
ダでの凹凸を小さくし、平坦性を改善する効果を有す
る。
にＧａＮの成長に先だって成長させるＧａＡｓの薄いエ
ピタキシヤル層で、この成長により基板表面の原子オー
ダでの凹凸を小さくし、平坦性を改善する効果を有す
る。
【００１９】ＧａＡｓバッファ層２を気相成長を用いて
成長させる成長温度としては４５０〜６００℃の範囲が
好ましい。
成長させる成長温度としては４５０〜６００℃の範囲が
好ましい。
【００２０】更にＧａＡｓバッファ層２上にＧａ原子層
３を気相成長を用いて成長させる成長温度は４５０〜６
５０℃の範囲が好ましい。
３を気相成長を用いて成長させる成長温度は４５０〜６
５０℃の範囲が好ましい。
【００２１】前記の温度でＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓ
バッファ層２を形成させた後ＧａＡｓバッファ層２上に
前記の温度でＧａ原子層３を形成させた。その後、Ｇａ
Ｎ薄膜を成長せしめる原料ガスを供給し、成長温度を４
００〜５５０℃に設定して低温ＧａＮバッファ層４を成
長させ最後に６００〜８５０℃の温度範囲でＧａＮ層５
を成長させることによって本発明の窒化ガリウム単結晶
薄膜が得られる。
バッファ層２を形成させた後ＧａＡｓバッファ層２上に
前記の温度でＧａ原子層３を形成させた。その後、Ｇａ
Ｎ薄膜を成長せしめる原料ガスを供給し、成長温度を４
００〜５５０℃に設定して低温ＧａＮバッファ層４を成
長させ最後に６００〜８５０℃の温度範囲でＧａＮ層５
を成長させることによって本発明の窒化ガリウム単結晶
薄膜が得られる。
【００２２】ＧａＮ薄膜を成長せしめる原料ガスとして
はアンモニアガス、ターシャルブチルアミン、アジ化エ
チル、ジメチルヒドラジン等の有機窒素ガスが挙げられ
る。なお、形成されたＧａ面上の窒化をより完全に行う
には最初に上記のような有機窒素ガスを供給することで
窒化を行い、その後、Ｇａを供給する原子層エピタキシ
ャル成長方法が有効である。
はアンモニアガス、ターシャルブチルアミン、アジ化エ
チル、ジメチルヒドラジン等の有機窒素ガスが挙げられ
る。なお、形成されたＧａ面上の窒化をより完全に行う
には最初に上記のような有機窒素ガスを供給することで
窒化を行い、その後、Ｇａを供給する原子層エピタキシ
ャル成長方法が有効である。
【００２３】なお、上記の低温ＧａＮバッファ層４とは
以下の目的のために成長する。まず、ＧａＡｓとＧａＮ
の化学的性質が大きく異なるために、ＧａＡｓ層２、あ
るいはＧａＡｓ層２上のＧａ原子層３上に直接６００〜
８５０℃の成長温度でＧａＮ層を形成すると、ＧａＡｓ
−ＧａＮの成長の界面が相互の反応によって非常にあ
れ、単結晶のＧａＮの連続した層が成長できない。そこ
で相互の化学反応が生じない比較的低い成長温度（４０
０〜５５０℃）で、あらかじめＧａＮの連続した層を成
長させることが行われる。これが低温ＧａＮバッファ層
４である。しかし、このバッファ層の結晶性はあまりよ
くないために、次に成長温度を上昇させて高温度でＧａ
Ｎ層５を成長させる。この層が主としてデバイスに用い
られる。
以下の目的のために成長する。まず、ＧａＡｓとＧａＮ
の化学的性質が大きく異なるために、ＧａＡｓ層２、あ
るいはＧａＡｓ層２上のＧａ原子層３上に直接６００〜
８５０℃の成長温度でＧａＮ層を形成すると、ＧａＡｓ
−ＧａＮの成長の界面が相互の反応によって非常にあ
れ、単結晶のＧａＮの連続した層が成長できない。そこ
で相互の化学反応が生じない比較的低い成長温度（４０
０〜５５０℃）で、あらかじめＧａＮの連続した層を成
長させることが行われる。これが低温ＧａＮバッファ層
４である。しかし、このバッファ層の結晶性はあまりよ
くないために、次に成長温度を上昇させて高温度でＧａ
Ｎ層５を成長させる。この層が主としてデバイスに用い
られる。
【００２４】
【実施例】以下本発明を実施例により更に具体的に説明
する。 実施例１ 実施例１として、図１には本発明にかかる成長プロセス
を用いて作製されるＧａＡｓ基板上のＧａＮ単結晶薄膜
構造を示す。図２はその成長プロセスにおける時間と、
成長温度との関係である。本発明では先ず、ＧａＡｓ基
板１上に原料ガスとしてＧａＣｌとアルシン（Ａｓ
Ｈ3）を供給し、気相成長を用いてＧａＡｓバッファ層
２を５５０℃で成長させた。しかる後、同じ温度で、Ｇ
ａの塩化物であるＧａＣｌだけを水素キャリアガスとと
もに供給してＧａ原子層３を形成した。その後、成長温
度を４８０℃に降温して低温ＧａＮバッファ層４を成長
させ、最後に６３０℃においてＧａＮ層５を成長した。
この試料を断面透過型電子顕微鏡で調べた結果、基板と
の界面でＧａＮの成長が均一化されて、さらに表面凹凸
も最大１０ｎｍで、この方法を用いない場合（凹凸：〜
１００ｎｍ）に比較して大きく改善された。
する。 実施例１ 実施例１として、図１には本発明にかかる成長プロセス
を用いて作製されるＧａＡｓ基板上のＧａＮ単結晶薄膜
構造を示す。図２はその成長プロセスにおける時間と、
成長温度との関係である。本発明では先ず、ＧａＡｓ基
板１上に原料ガスとしてＧａＣｌとアルシン（Ａｓ
Ｈ3）を供給し、気相成長を用いてＧａＡｓバッファ層
２を５５０℃で成長させた。しかる後、同じ温度で、Ｇ
ａの塩化物であるＧａＣｌだけを水素キャリアガスとと
もに供給してＧａ原子層３を形成した。その後、成長温
度を４８０℃に降温して低温ＧａＮバッファ層４を成長
させ、最後に６３０℃においてＧａＮ層５を成長した。
この試料を断面透過型電子顕微鏡で調べた結果、基板と
の界面でＧａＮの成長が均一化されて、さらに表面凹凸
も最大１０ｎｍで、この方法を用いない場合（凹凸：〜
１００ｎｍ）に比較して大きく改善された。
【００２５】なお、上記のＧａの塩化物の代りにＧａを
含む有機金属としてＴＭＧａやＴＥＧａを用いても前記
と同様の効果が得られた。 実施例２ 実施例２として、図３には本発明にかかる成長プロセス
を用いて作製されるＧａＡｓ基板上のもう一つのＧａＮ
単結晶薄膜構造を示す。図４はその成長プロセスにおけ
る時間と、成長温度との関係である。本発明では先ず、
ＧａＡｓ基板３１上に原料ガスとしてＧａＣｌとアルシ
ン（ＡｓＨ3）を供給し気相成長を用いてＧａＡｓバッ
ファ層３２を５５０℃で成長させた。しかる後に、同じ
温度でＧａの塩化物としてのＧａＣｌだけを水素キャリ
アガスとともに供給してＧａ原子層エピタキシャル層３
３を形成した。その後にガスを切り替えて、アンモニア
を供給した。これによりＧａＮ１層が成長した。この原
子層エピタキシャル成長を１００サイクル行いＧａＮエ
ピタキシャル層３３を成長した。この後、昇温し６３０
℃において気相成長によりＧａＮ層３４を成長した。こ
の試料を断面透過型電子顕微鏡で調べた結果、実施例１
に比較して、さらに表面モフォロジーの改善が見られ、
ほぼ原子層のオーダで平坦で、光学特性にも優れたＧａ
Ｎ単結晶薄膜が得られた。
含む有機金属としてＴＭＧａやＴＥＧａを用いても前記
と同様の効果が得られた。 実施例２ 実施例２として、図３には本発明にかかる成長プロセス
を用いて作製されるＧａＡｓ基板上のもう一つのＧａＮ
単結晶薄膜構造を示す。図４はその成長プロセスにおけ
る時間と、成長温度との関係である。本発明では先ず、
ＧａＡｓ基板３１上に原料ガスとしてＧａＣｌとアルシ
ン（ＡｓＨ3）を供給し気相成長を用いてＧａＡｓバッ
ファ層３２を５５０℃で成長させた。しかる後に、同じ
温度でＧａの塩化物としてのＧａＣｌだけを水素キャリ
アガスとともに供給してＧａ原子層エピタキシャル層３
３を形成した。その後にガスを切り替えて、アンモニア
を供給した。これによりＧａＮ１層が成長した。この原
子層エピタキシャル成長を１００サイクル行いＧａＮエ
ピタキシャル層３３を成長した。この後、昇温し６３０
℃において気相成長によりＧａＮ層３４を成長した。こ
の試料を断面透過型電子顕微鏡で調べた結果、実施例１
に比較して、さらに表面モフォロジーの改善が見られ、
ほぼ原子層のオーダで平坦で、光学特性にも優れたＧａ
Ｎ単結晶薄膜が得られた。
【００２６】なお、Ｇａの塩化物の代りにＧａの有機金
属化合物としてＴＭＧａやＴＥＧａを用いた場合も前記
同様の効果が得られた。
属化合物としてＴＭＧａやＴＥＧａを用いた場合も前記
同様の効果が得られた。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｇ
ａＡｓ基板上の窒化ガリウム系単結晶薄膜成長において
基板表面の窒化が十分に行われるために、基板−エピタ
キシャル成長層界面が平坦化され、表面性、結晶性に優
れた薄膜が得られる。
ａＡｓ基板上の窒化ガリウム系単結晶薄膜成長において
基板表面の窒化が十分に行われるために、基板−エピタ
キシャル成長層界面が平坦化され、表面性、結晶性に優
れた薄膜が得られる。
【図１】本発明の実施例１によるＧａＮ単結晶薄膜構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１の成長プロセスにおける時間
と成長温度との関係を示す図である。
と成長温度との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例２によるＧａＮ単結晶薄膜構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２の成長プロセスにおける時間
と成長温度との関係を示す図である。
と成長温度との関係を示す図である。
１、３１ ＧａＡｓ基板 ２、３２ ＧａＡｓバッファ層 ３ Ｇａ原子層 ４ ＧａＮバッファ層 ５、３４ ＧａＮ層 ３３ ＧａＮ原子エピタキシャル層
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 H01L 21/205 H01L 33/00 H01S 3/18
Claims (5)
- 【請求項１】 基板結晶としてＧａＡｓを用いる窒化ガ
リウム単結晶薄膜の気相成長方法において、基板上にＧ
ａを含む塩化物あるいは、有機金属のみをキャリアガス
とともに供給し、Ｇａ原子層を基板表面上に形成したの
ち、窒化ガリウム単結晶膜を成長させることを特徴とす
る窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 あらかじめＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバ
ッファ層を堆積させ、しかる後Ｇａを含む塩化物あるい
は、有機金属のみをキャリアガスとともに供給し、Ｇａ
原子層を基板表面上に形成した後、窒化ガリウム単結晶
膜を成長させることを特徴とする窒化ガリウム単結晶薄
膜の製造方法。 - 【請求項３】 基板結晶としてＧａＡｓ基板を用いる窒
化ガリウム系単結晶薄膜の気相成長方法において、基板
上にＧａを含む塩化物あるいは、有機金属のみをキャリ
アガスとともに供給し、Ｇａ原子層を基板表面上に形成
したのち、有機窒素ガスを供給することにより一層ある
いはそれ以上のＧａＮ原子層エピタキシャル成長を行
い、そののち窒化ガリウム単結晶膜を成長させることを
特徴とする窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 あらかじめＧａＡｓ基板上にＧａＡｓの
バッファ層を堆積させ、しかる後、Ｇａを含む塩化物あ
るいは、有機金属のみをキャリアガスとともに供給して
Ｇａ原子層を基板表面上に形成した後有機窒素ガスを供
給することにより一層あるいはそれ以上のＧａＮ原子層
エピタキシャル成長を行い、そののち窒化ガリウム単結
晶膜を成長させることを特徴とする窒化ガリウム単結晶
薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記有機窒素ガスはアンモニアガス、タ
ーシャルブチルアミン、アジ化エジル、ジメチルヒドラ
ジンである請求項３または４に記載の窒化ガリウム単結
晶薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP161096A JP2853631B2 (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP161096A JP2853631B2 (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09188598A JPH09188598A (ja) | 1997-07-22 |
| JP2853631B2 true JP2853631B2 (ja) | 1999-02-03 |
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ID=11506282
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|---|---|---|---|
| JP161096A Expired - Lifetime JP2853631B2 (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法 |
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| JP (1) | JP2853631B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112760611B (zh) * | 2020-12-22 | 2022-12-27 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 一种提高mocvd外延薄膜质量的优化生长方法 |
-
1996
- 1996-01-09 JP JP161096A patent/JP2853631B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09188598A (ja) | 1997-07-22 |
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