JP3251600B2 - 有機金属成長法 - Google Patents
有機金属成長法Info
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Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は有機金属成長法に係り、
特にIII −Ｖ族化合物半導体層、III 族金属層の有機金
属成長法及び半導体発光素子に関する。
特にIII −Ｖ族化合物半導体層、III 族金属層の有機金
属成長法及び半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機金属成長法によるIII −Ｖ族化合物
半導体層、およびIII 族金属層の成長は、光・電子素子
などの製造に多く用いられている。また、この方法によ
るアルミニウム薄膜の成長は、スパッタリング、エバポ
レーションに比べてステップカバレージが良い。ダメー
ジが少ない等の理由によりＩＣ，ＬＳＩ等における配線
用として注目されている。従来、上記成長におけるIII
族原料として、トリメチルアルミニウムＡｌ（ＣＨ3 ）
3 、トリメチルガリウムＧａ（ＣＨ3 ）3 （またはトリ
エチルガリウムＧａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）、トリメチルイン
ジウムＩｎ（ＣＨ3 ）3 等のIII族アルキル化合物が用
いられてきた。
半導体層、およびIII 族金属層の成長は、光・電子素子
などの製造に多く用いられている。また、この方法によ
るアルミニウム薄膜の成長は、スパッタリング、エバポ
レーションに比べてステップカバレージが良い。ダメー
ジが少ない等の理由によりＩＣ，ＬＳＩ等における配線
用として注目されている。従来、上記成長におけるIII
族原料として、トリメチルアルミニウムＡｌ（ＣＨ3 ）
3 、トリメチルガリウムＧａ（ＣＨ3 ）3 （またはトリ
エチルガリウムＧａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）、トリメチルイン
ジウムＩｎ（ＣＨ3 ）3 等のIII族アルキル化合物が用
いられてきた。
【０００３】一方、この様な方法により得られるＧａ
Ｎ，ＡｌＮといった半導体はバンドギャップがそれぞれ
3.4eV 、６eVで、また直接遷移型であり、短波長発光素
子用材料として期待されている。
Ｎ，ＡｌＮといった半導体はバンドギャップがそれぞれ
3.4eV 、６eVで、また直接遷移型であり、短波長発光素
子用材料として期待されている。
【０００４】従来、Ｇａx Ａｌ1-x Ｎ（０≦ｘ≦１）
（以下ＧａＡｌＮと記載する）層を成長する際、これら
と格子整合する良質な基板が無いため、便宜上、格子定
数が15％程度と大きいサファイア基板上に成長すること
が多いが、転位、歪により格子欠陥が多く生じ、良質な
結晶が得られなかった。さらに、得られた結晶にｐ型ド
ープを行う際、ｐ型ドーパントが欠陥の周りに集中し、
有効に働かない等の理由によりｐ型結晶が得られなかっ
た。そこで、サファイア基板上に成長する際には、一旦
アモルファス状のＡｌＮによりＡｌＮバッファ層を成長
してからＧａＡｌＮ層を成長させたり、あらかじめ基板
表面をＮＨ3 により窒化してからＧａＡｌＮ層の成長を
行うといった方法が採られた。これによりアンドープ時
のキャリア濃度が1019cm-3以上であったのが1017cm-3程
度まで低下させることができたが、実用的な素子の実現
のためには今だ不十分な値であり、ドーピングにより良
好なｐ型結晶を得ることはできなかった。
（以下ＧａＡｌＮと記載する）層を成長する際、これら
と格子整合する良質な基板が無いため、便宜上、格子定
数が15％程度と大きいサファイア基板上に成長すること
が多いが、転位、歪により格子欠陥が多く生じ、良質な
結晶が得られなかった。さらに、得られた結晶にｐ型ド
ープを行う際、ｐ型ドーパントが欠陥の周りに集中し、
有効に働かない等の理由によりｐ型結晶が得られなかっ
た。そこで、サファイア基板上に成長する際には、一旦
アモルファス状のＡｌＮによりＡｌＮバッファ層を成長
してからＧａＡｌＮ層を成長させたり、あらかじめ基板
表面をＮＨ3 により窒化してからＧａＡｌＮ層の成長を
行うといった方法が採られた。これによりアンドープ時
のキャリア濃度が1019cm-3以上であったのが1017cm-3程
度まで低下させることができたが、実用的な素子の実現
のためには今だ不十分な値であり、ドーピングにより良
好なｐ型結晶を得ることはできなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のIII 族アル
キル化合物を用いた成長方法では、結晶内への炭素の取
り込まれによる結晶品質の低下、低抵抗化等を抑制する
ために、有害ガスであるアルシンやホスフィンを大量に
消費する結果となり問題となっている。特に、Ａｌ（Ｃ
Ｈ3 ）3 を用いたＧａＡｌＡｓ結晶の成長においては、
炭素の取り込まれに起因すると考えられるキャリア濃度
の増大が顕著である。
キル化合物を用いた成長方法では、結晶内への炭素の取
り込まれによる結晶品質の低下、低抵抗化等を抑制する
ために、有害ガスであるアルシンやホスフィンを大量に
消費する結果となり問題となっている。特に、Ａｌ（Ｃ
Ｈ3 ）3 を用いたＧａＡｌＡｓ結晶の成長においては、
炭素の取り込まれに起因すると考えられるキャリア濃度
の増大が顕著である。
【０００６】また、Ａｌを配線材として用いた場合、絶
縁膜を積んだ際に発生する応力や、エレクトロマイグレ
ーションによる断線を防止するために、炭素混入量の少
ない、配向性の良い膜を形成することが重要である。
縁膜を積んだ際に発生する応力や、エレクトロマイグレ
ーションによる断線を防止するために、炭素混入量の少
ない、配向性の良い膜を形成することが重要である。
【０００７】また、本発明者らの研究によれば、半導体
層の転位等の欠陥が炭素の混入およびその活性に大きく
影響し、炭素の混入がｐ型層を得ることができない主原
因であることが判明した。従って、半導体層は炭素の混
入が少ないことが重要である。
層の転位等の欠陥が炭素の混入およびその活性に大きく
影響し、炭素の混入がｐ型層を得ることができない主原
因であることが判明した。従って、半導体層は炭素の混
入が少ないことが重要である。
【０００８】本発明の目的は、結晶内への炭素の取り込
まれの原因を緩和し、制御性良く高品質のIII −Ｖ族化
合物半導体層あるいはIII 族金属層を得ようとするもの
である。また格子欠陥が少なく、伝導型の制御を十分に
行うことができる半導体発光素子を得ようとするもので
ある。 ［発明の構成］
まれの原因を緩和し、制御性良く高品質のIII −Ｖ族化
合物半導体層あるいはIII 族金属層を得ようとするもの
である。また格子欠陥が少なく、伝導型の制御を十分に
行うことができる半導体発光素子を得ようとするもので
ある。 ［発明の構成］
【０００９】
【課題を解決するための手段】結晶内への炭素の取込ま
れは原料中に含まれている炭素により誘起されることは
いうまでもない。従って炭素を含む有機金属を原料とし
て使用する有機金属成長法にあっては、原料からの炭素
の取込まれは回避できないと考えられていた。本発明者
等は上記につき研究を行ない有機金属原料からの炭素の
取り込まれは、まず、原料中に炭素が含まれているとい
うことよりも、むしろ、原料中にＩＩＩ族−炭素結合を
有することに起因するとの結論を得た。そこで、ＭＯＣ
ＶＤ成長用の原料として使用可能な蒸気圧を持ち、ＩＩ
Ｉ族−炭素結合を持たない化合物を原料として使用する
ことができれば、結晶内への炭素の取り込まれは飛躍的
に減少する。この効果は、III 族−炭素結合がより強い
原子番号が小さい原子（Ｂ，Ａｌ等）ほど顕著である。
また、原料の選択により、炭素の取り込まれを抑制する
ことができれば、有害ガスであるアルシン、ホスフィン
を大量に流す必要がなくなり、安全性の点においても利
点が大きい。
れは原料中に含まれている炭素により誘起されることは
いうまでもない。従って炭素を含む有機金属を原料とし
て使用する有機金属成長法にあっては、原料からの炭素
の取込まれは回避できないと考えられていた。本発明者
等は上記につき研究を行ない有機金属原料からの炭素の
取り込まれは、まず、原料中に炭素が含まれているとい
うことよりも、むしろ、原料中にＩＩＩ族−炭素結合を
有することに起因するとの結論を得た。そこで、ＭＯＣ
ＶＤ成長用の原料として使用可能な蒸気圧を持ち、ＩＩ
Ｉ族−炭素結合を持たない化合物を原料として使用する
ことができれば、結晶内への炭素の取り込まれは飛躍的
に減少する。この効果は、III 族−炭素結合がより強い
原子番号が小さい原子（Ｂ，Ａｌ等）ほど顕著である。
また、原料の選択により、炭素の取り込まれを抑制する
ことができれば、有害ガスであるアルシン、ホスフィン
を大量に流す必要がなくなり、安全性の点においても利
点が大きい。
【００１０】そこで、原料中の炭素原子を減らすため、
Ａｌ（ＣＨ3 ）3 のメチル基の一つを水素に置換したＡ
ｌＨ（ＣＨ3 ）2 を用いて成長が試みられているが、良
好な特性の素子は得られていない。ＡｌＨ（ＣＨ3 ）2
は粘性が高く蒸気圧が低いため、制御性の良い成長が困
難なことと、炭素混入の制御が不十分であることが考え
られる。また、より炭素混入量が少ないと考えられる。
メチル基のより少ないＡｌＨ2 ＣＨ3 ，ＡｌＨ3 等は安
定に存在しない。
Ａｌ（ＣＨ3 ）3 のメチル基の一つを水素に置換したＡ
ｌＨ（ＣＨ3 ）2 を用いて成長が試みられているが、良
好な特性の素子は得られていない。ＡｌＨ（ＣＨ3 ）2
は粘性が高く蒸気圧が低いため、制御性の良い成長が困
難なことと、炭素混入の制御が不十分であることが考え
られる。また、より炭素混入量が少ないと考えられる。
メチル基のより少ないＡｌＨ2 ＣＨ3 ，ＡｌＨ3 等は安
定に存在しない。
【００１１】上記に対し本発明者等は研究により、単独
では十分な安定性を持たない化合物であっても、他の化
合物と付加物を形成させることによって十分な安定性を
持たせることができることができ、前述のＡｌＨ2 ＣＨ
3，ＡｌＨ3 等はアミンと付加物を形成することにより
安定に存在することが判明した。また、この手法によれ
ば、単体では十分な蒸気圧を持たない化合物も高い蒸気
圧を持たせることができ、ＭＯＣＶＤ法等の有機金属成
長用原料として使用可能となる。
では十分な安定性を持たない化合物であっても、他の化
合物と付加物を形成させることによって十分な安定性を
持たせることができることができ、前述のＡｌＨ2 ＣＨ
3，ＡｌＨ3 等はアミンと付加物を形成することにより
安定に存在することが判明した。また、この手法によれ
ば、単体では十分な蒸気圧を持たない化合物も高い蒸気
圧を持たせることができ、ＭＯＣＶＤ法等の有機金属成
長用原料として使用可能となる。
【００１２】本発明の骨子は、ＭＯＣＶＤ法でIII −Ｖ
族化合物半導体層の結晶成長をする際に、まず原料とし
てIII 族−炭素結合の少ない若しくはない有機金属化合
物を使用することにより、炭素の取り込まれを減少し、
有害ガスであるアルシン、ホスフィンの消費を押さえ、
安全に制御性良く高品質のIII −Ｖ族化合物半導体層を
得ようとするものである。
族化合物半導体層の結晶成長をする際に、まず原料とし
てIII 族−炭素結合の少ない若しくはない有機金属化合
物を使用することにより、炭素の取り込まれを減少し、
有害ガスであるアルシン、ホスフィンの消費を押さえ、
安全に制御性良く高品質のIII −Ｖ族化合物半導体層を
得ようとするものである。
【００１３】また、原料としてIII 族−炭素結合の少な
い若しくはない有機金属化合物と他の化合物の付加物を
使用することにより、通常は室温付近においても安定性
が不十分もしくは蒸気圧の不足により使用不能であった
原料化合物を使用可能とし、結晶中への炭素の取り込ま
れを減少し、制御性良く高品質のIII −Ｖ族化合物半導
体層あるいはIII 族金属層を得ようとするものである。
い若しくはない有機金属化合物と他の化合物の付加物を
使用することにより、通常は室温付近においても安定性
が不十分もしくは蒸気圧の不足により使用不能であった
原料化合物を使用可能とし、結晶中への炭素の取り込ま
れを減少し、制御性良く高品質のIII −Ｖ族化合物半導
体層あるいはIII 族金属層を得ようとするものである。
【００１４】さらに、このような方法により炭素の含有
量が抑制された半導体層を用いることにより、格子欠陥
が少なく伝導型の制御を十分に行うことができる半導体
発光素子を得ようとするものである。
量が抑制された半導体層を用いることにより、格子欠陥
が少なく伝導型の制御を十分に行うことができる半導体
発光素子を得ようとするものである。
【００１５】
【作用】本発明による結晶成長法は、原料としてIII 族
−炭素結合を持たない有機金属化合物、または、III 族
−炭素結合の少ない有機金属化合物と他の化合物との付
加物（ＲＨ2 ＭＮＲ3 （Ｒはアルキル基、ＭはIII
族））を使用することにより、結晶中への炭素の取り込
まれを減少し、有害ガスであるアルシン、ホスフィンの
消費を押さえ、制御性良く高品質のIII −Ｖ族化合物半
導体層あるいはIII 族金属層を得ることができる。これ
により、高輝度短波長の半導体発光素子等高性能の光・
電子素子の実現、あるいは高品質の配線材の実現が可能
となり、半導体産業に大きく貢献できる。
−炭素結合を持たない有機金属化合物、または、III 族
−炭素結合の少ない有機金属化合物と他の化合物との付
加物（ＲＨ2 ＭＮＲ3 （Ｒはアルキル基、ＭはIII
族））を使用することにより、結晶中への炭素の取り込
まれを減少し、有害ガスであるアルシン、ホスフィンの
消費を押さえ、制御性良く高品質のIII −Ｖ族化合物半
導体層あるいはIII 族金属層を得ることができる。これ
により、高輝度短波長の半導体発光素子等高性能の光・
電子素子の実現、あるいは高品質の配線材の実現が可能
となり、半導体産業に大きく貢献できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照して
説明する。まず、本発明の実施例の方法に用いた成長装
置につき、その概略を示す図１によって説明する。
説明する。まず、本発明の実施例の方法に用いた成長装
置につき、その概略を示す図１によって説明する。
【００１７】示される反応管（反応炉）11は石英でな
り、この反応管11内にはガス導入口12から原料混合ガス
が導入される。そして、反応管１１内のガスはガス排気
口13から排気されるものとなっている。反応管11内に
は、カーボン製のサセプタ14が配置されており、試料基
板15はこのサセプタ14上に載置される。またサセプタ14
は高周波コイル16により誘導加熱されるものとなってい
る。次に、上記装置を用いた結晶成長方法について説明
する。 第１実施例
り、この反応管11内にはガス導入口12から原料混合ガス
が導入される。そして、反応管１１内のガスはガス排気
口13から排気されるものとなっている。反応管11内に
は、カーボン製のサセプタ14が配置されており、試料基
板15はこのサセプタ14上に載置される。またサセプタ14
は高周波コイル16により誘導加熱されるものとなってい
る。次に、上記装置を用いた結晶成長方法について説明
する。 第１実施例
【００１８】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板15を、前記サセプタ14上に載置する。ガス
導入管12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応管11
内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリ
ーポンプに接続し、反応管11内を減気し、内部の圧力を
20〜300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口12か
ら10％アルシンガスを導入し、高周波コイル16によりサ
セプタ及び基板15を加熱し基板温度600 〜800 ℃で１時
間保持して基板の清浄化を行う。
ＧａＡｓ基板15を、前記サセプタ14上に載置する。ガス
導入管12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応管11
内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリ
ーポンプに接続し、反応管11内を減気し、内部の圧力を
20〜300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口12か
ら10％アルシンガスを導入し、高周波コイル16によりサ
セプタ及び基板15を加熱し基板温度600 〜800 ℃で１時
間保持して基板の清浄化を行う。
【００１９】次いでIII 族原子に炭素との結合を有しな
い、例えばトリメチルアミン・アルミニウムハイドライ
ドＨ3 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 、トリエチルガリウムＧａ
（Ｃ2Ｈ5 ）3 を夫々１×10-5mol ／min 導入して成長
を施す。ここで、上記Ｈ3 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 における
ＡｌがＣとの結合を有しないことは次に示す構造式によ
って明らかである。
い、例えばトリメチルアミン・アルミニウムハイドライ
ドＨ3 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 、トリエチルガリウムＧａ
（Ｃ2Ｈ5 ）3 を夫々１×10-5mol ／min 導入して成長
を施す。ここで、上記Ｈ3 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 における
ＡｌがＣとの結合を有しないことは次に示す構造式によ
って明らかである。
【００２０】
【化１】
【００２１】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度750 ℃、反応管内圧力25 Torr 、成長速度３μｍ
／ｈ、反応管内流速70cm／sec にて、Ａｌ組成、Ｖ／II
I 比を変化させた実験を行った。図２はＶ／III 比＝80
におけるキャリア濃度のＡｌ組成依存性を示している。
ＴＭＡを使用した場合はＡｌ組成が増加するにつれてキ
ャリア濃度は緩やかに増加し、Ａｌ組成が0.6 程度から
急激に増加してしまうが、Ｈ3 ＡｌＮＲ3 を使用した場
合は、初めはむしろ減少し、ｐｎ反転の後ほぼ一定のキ
ャリア濃度を示した。このことは、ＴＭＡを使用した場
合は、ＴＭＡからの炭素の取り込まれにより高Ａｌ組成
では高低抗のｐ型となってしまう。それに対して、Ｈ3
ＡｌＮＲ3 を使用した場合は、低Ａｌ組成のときにはＧ
ａ原料に起因すると思われる炭素の取り込まれによりｐ
型を示すが、高Ａｌ組成になると炭素の取り込まれは軽
減され、原料中の不純物の取り込まれによりｎ型を示
す。図３はＡｌ組成＝0.5 におけるキャリア濃度のＶ／
III 比依存性を示している。ＴＭＡを使用した場合はＶ
／III 比が増加するにつれ高抵抗のｐ型からキャリア濃
度は減少し、ｐｎ反転の後増加するが、Ｈ3 ＡｌＮＲ3
を使用した場合は、Ｖ／III 比に依存せずほぼ一定の低
抵抗のｎ型を示す。このことは、低抵抗の結晶を得よう
とする際、ＴＭＡを使用した場合には100 以上のＶ／II
I 比が必要であるのに対し、Ｈ3 ＡｌＮＲ3 を使用した
場合には低Ｖ／III 比でよく、有害ガスであるアルシ
ン、ホスフィンを大量に流す必要がなくなる。以上によ
り、本発明による方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の成
長において十分有効であることが実証された。 第２実施例
板温度750 ℃、反応管内圧力25 Torr 、成長速度３μｍ
／ｈ、反応管内流速70cm／sec にて、Ａｌ組成、Ｖ／II
I 比を変化させた実験を行った。図２はＶ／III 比＝80
におけるキャリア濃度のＡｌ組成依存性を示している。
ＴＭＡを使用した場合はＡｌ組成が増加するにつれてキ
ャリア濃度は緩やかに増加し、Ａｌ組成が0.6 程度から
急激に増加してしまうが、Ｈ3 ＡｌＮＲ3 を使用した場
合は、初めはむしろ減少し、ｐｎ反転の後ほぼ一定のキ
ャリア濃度を示した。このことは、ＴＭＡを使用した場
合は、ＴＭＡからの炭素の取り込まれにより高Ａｌ組成
では高低抗のｐ型となってしまう。それに対して、Ｈ3
ＡｌＮＲ3 を使用した場合は、低Ａｌ組成のときにはＧ
ａ原料に起因すると思われる炭素の取り込まれによりｐ
型を示すが、高Ａｌ組成になると炭素の取り込まれは軽
減され、原料中の不純物の取り込まれによりｎ型を示
す。図３はＡｌ組成＝0.5 におけるキャリア濃度のＶ／
III 比依存性を示している。ＴＭＡを使用した場合はＶ
／III 比が増加するにつれ高抵抗のｐ型からキャリア濃
度は減少し、ｐｎ反転の後増加するが、Ｈ3 ＡｌＮＲ3
を使用した場合は、Ｖ／III 比に依存せずほぼ一定の低
抵抗のｎ型を示す。このことは、低抵抗の結晶を得よう
とする際、ＴＭＡを使用した場合には100 以上のＶ／II
I 比が必要であるのに対し、Ｈ3 ＡｌＮＲ3 を使用した
場合には低Ｖ／III 比でよく、有害ガスであるアルシ
ン、ホスフィンを大量に流す必要がなくなる。以上によ
り、本発明による方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の成
長において十分有効であることが実証された。 第２実施例
【００２２】次に本発明の他の実施例であるＧａＡｌＮ
の製造方法について述べる。ＧａＮ，ＡｌＮは高温にて
成長を行うため、アルキル基の分解による炭素の取り込
まれが顕著であり、本発明による方法は特に効果的であ
る。
の製造方法について述べる。ＧａＮ，ＡｌＮは高温にて
成長を行うため、アルキル基の分解による炭素の取り込
まれが顕著であり、本発明による方法は特に効果的であ
る。
【００２３】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板15を、前記サセプタ14上に載置する。ガス
導入管12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応管11
内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリ
ーポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧力を
20〜300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口12か
らＮＨ3 ガスを導入し、高周波コイル16によりサセプタ
及び基板15を加熱し基板温度850 〜1150℃で１時間保持
して基板の清浄化を行う。次いで、Ｈ3 ＡｌＮ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 をそれぞれ１×10-5mol
／min 導入して成長を行う。
ＧａＡｓ基板15を、前記サセプタ14上に載置する。ガス
導入管12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応管11
内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリ
ーポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧力を
20〜300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口12か
らＮＨ3 ガスを導入し、高周波コイル16によりサセプタ
及び基板15を加熱し基板温度850 〜1150℃で１時間保持
して基板の清浄化を行う。次いで、Ｈ3 ＡｌＮ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 をそれぞれ１×10-5mol
／min 導入して成長を行う。
【００２４】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度1050℃、反応管内圧力250 Torr、原料ガスの総流
量１ｌ／min 、成長速度１μｍ／ｈにて、キャリア濃度
1017cm-3のＧａＡｌＮ結晶が得られた。この結果は、Ａ
ｌ（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得ら
れる1019〜1020cm-3より明らかに小さく、本発明による
方法が、高品質のＧａＡｌＮ層の成長において十分有効
であることが実証された。 第３実施例
板温度1050℃、反応管内圧力250 Torr、原料ガスの総流
量１ｌ／min 、成長速度１μｍ／ｈにて、キャリア濃度
1017cm-3のＧａＡｌＮ結晶が得られた。この結果は、Ａ
ｌ（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得ら
れる1019〜1020cm-3より明らかに小さく、本発明による
方法が、高品質のＧａＡｌＮ層の成長において十分有効
であることが実証された。 第３実施例
【００２５】次に本発明の他の実施例であるＢＰの製造
方法について述べる。ＢＰは高温にて成長を行うため、
アルキル基の分解による炭素の取り込まれが顕著であ
り、本発明による方法は特に効果的である。
方法について述べる。ＢＰは高温にて成長を行うため、
アルキル基の分解による炭素の取り込まれが顕著であ
り、本発明による方法は特に効果的である。
【００２６】予め化学エッチングにより表面清浄化した
Ｓｉ基板15を、前記サセプタ14上に載置する。ガス導入
管12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応管11内の
大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリーポ
ンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧力を20〜
300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口12からＰ
Ｈ3 ガスを導入し、高周波コイル16によりサセプタ及び
基板15を加熱し基板温度1000〜1300℃で１時間保持して
基板の清浄化を行う。次いで、Ｈ3 ＢＮ（ＣＨ3 ）3 を
１×10-5mol ／min 導入して成長を行う。
Ｓｉ基板15を、前記サセプタ14上に載置する。ガス導入
管12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応管11内の
大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリーポ
ンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧力を20〜
300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口12からＰ
Ｈ3 ガスを導入し、高周波コイル16によりサセプタ及び
基板15を加熱し基板温度1000〜1300℃で１時間保持して
基板の清浄化を行う。次いで、Ｈ3 ＢＮ（ＣＨ3 ）3 を
１×10-5mol ／min 導入して成長を行う。
【００２７】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度1100℃、反応管内圧力75 Torr 、原料ガスの総流
量１ｌ／min 、成長速度１μｍ／ｈにて、キャリア濃度
1017cm-3のＢＰ結晶が得られた。この結果は、Ｂ（ＣＨ
3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得られる1019
〜1020cm-3より明らかに小さく、本発明による方法が、
高品質のＢＰ層の成長において十分有効であることが実
証された。 第４実施例
板温度1100℃、反応管内圧力75 Torr 、原料ガスの総流
量１ｌ／min 、成長速度１μｍ／ｈにて、キャリア濃度
1017cm-3のＢＰ結晶が得られた。この結果は、Ｂ（ＣＨ
3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得られる1019
〜1020cm-3より明らかに小さく、本発明による方法が、
高品質のＢＰ層の成長において十分有効であることが実
証された。 第４実施例
【００２８】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板15を、前記サセプタ１４上に載置する。ガ
ス導入管１２から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応
管11内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロー
タリーポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧
力を20〜300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口
12から10％アルシンガスを導入し、高周波コイル16によ
りサセプタ及び基板15を加熱し基板温度600 〜800 ℃で
１時間保持して基板の清浄化を行う。
ＧａＡｓ基板15を、前記サセプタ１４上に載置する。ガ
ス導入管１２から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応
管11内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロー
タリーポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧
力を20〜300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口
12から10％アルシンガスを導入し、高周波コイル16によ
りサセプタ及び基板15を加熱し基板温度600 〜800 ℃で
１時間保持して基板の清浄化を行う。
【００２９】次いでIII 族原子に炭素との結合の少な
い、例えばトリメチルアミン・モノメチルアルミニウム
ハイドライド（ＣＨ3 ）Ｈ2 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 、トリ
エチルガリウムＧａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 を夫々１×10-5mol
／min 導入して成長を施す。ここで、上記（ＣＨ3 ）Ｈ
2 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 におけるＡｌがＣとの結合が少な
いことは次に示す構造式によっても明らかである。
い、例えばトリメチルアミン・モノメチルアルミニウム
ハイドライド（ＣＨ3 ）Ｈ2 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 、トリ
エチルガリウムＧａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 を夫々１×10-5mol
／min 導入して成長を施す。ここで、上記（ＣＨ3 ）Ｈ
2 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 におけるＡｌがＣとの結合が少な
いことは次に示す構造式によっても明らかである。
【００３０】
【化２】
【００３１】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度750 ℃、反応管内圧250 Torr、成長速度３μｍ／
ｈ、反応管内流速70cm／sec にて、キャリア濃度1014cm
-3のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた。この結果は、Ａｌ
（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得られ
る1016〜1017cm-3を越えるキャリア濃度より明らかに小
さく、本発明による方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の
成長において十分有効であることが実証された。次に、
本発明の他の実施例であるＡｌＧａＩｎＰ結晶の製造方
法について述べる。 第５実施例
板温度750 ℃、反応管内圧250 Torr、成長速度３μｍ／
ｈ、反応管内流速70cm／sec にて、キャリア濃度1014cm
-3のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた。この結果は、Ａｌ
（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得られ
る1016〜1017cm-3を越えるキャリア濃度より明らかに小
さく、本発明による方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の
成長において十分有効であることが実証された。次に、
本発明の他の実施例であるＡｌＧａＩｎＰ結晶の製造方
法について述べる。 第５実施例
【００３２】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板15、前記サセプタ14上に載置する。ガス導
入管12から高純度水素を毎分11導入し、反応管11内の大
気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリーポン
プに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧力を15〜35
Torr の範囲に設定する。その後ガス導入口12から10％
アルシンガスを導入し、高周波コイル16によりサセプタ
及び基板15を加熱し基板温度600 ℃〜800 ℃で30分間保
持して基板の清浄化を行う。
ＧａＡｓ基板15、前記サセプタ14上に載置する。ガス導
入管12から高純度水素を毎分11導入し、反応管11内の大
気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリーポン
プに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧力を15〜35
Torr の範囲に設定する。その後ガス導入口12から10％
アルシンガスを導入し、高周波コイル16によりサセプタ
及び基板15を加熱し基板温度600 ℃〜800 ℃で30分間保
持して基板の清浄化を行う。
【００３３】次いで、アルシンの導入を停止し、ホスフ
ィンガスの導入を開始した後、反応管11内のアルシンを
十分置換するために約１秒の間をおき、予め所定の混合
比に調整したトリメチルアミン−ジメチルアルミニウム
ハイドライド（ＣＨ3 ）Ｈ2ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 、トリ
メチルインジウムＩｎ（ＣＨ3 ）3 、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 を導入して成長を行う。
ィンガスの導入を開始した後、反応管11内のアルシンを
十分置換するために約１秒の間をおき、予め所定の混合
比に調整したトリメチルアミン−ジメチルアルミニウム
ハイドライド（ＣＨ3 ）Ｈ2ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 、トリ
メチルインジウムＩｎ（ＣＨ3 ）3 、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 を導入して成長を行う。
【００３４】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度750 ℃、反応管内圧25 Torr、成長速度３μｍ／
ｈ、反応管内流速70cm／sec にて、キャリア濃度1014cm
-3のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた。この結果は、Ａｌ
（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得られ
る1016〜1017cm-3より明らかに小さく。、本発明による
が方法、高品質のＡｌＧａＩｎＰ層の成長において十分
有効であることが実証された。次に本発明の他の実施例
であるＧａＡｌＮの製造方法について述べる。 第６実施例
板温度750 ℃、反応管内圧25 Torr、成長速度３μｍ／
ｈ、反応管内流速70cm／sec にて、キャリア濃度1014cm
-3のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた。この結果は、Ａｌ
（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得られ
る1016〜1017cm-3より明らかに小さく。、本発明による
が方法、高品質のＡｌＧａＩｎＰ層の成長において十分
有効であることが実証された。次に本発明の他の実施例
であるＧａＡｌＮの製造方法について述べる。 第６実施例
【００３５】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板15を前記サセプタ14上に載置する。ガス導
入管12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応管11内
の大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリー
ポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧力を20
〜300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口12から
ＮＨ3 ガスを導入し、高周波コイル16によりサセプタ及
び基板15を加熱し基板温度850 〜1150℃で１時間保持し
て基板の清浄化を行う。次いで（ＣＨ３ ）Ｈ2 ＡｌＮ
（ＣＨ3 ）3 、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 をそれぞれ１×10-5
mol ／min 導入して成長を行う。
ＧａＡｓ基板15を前記サセプタ14上に載置する。ガス導
入管12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、反応管11内
の大気を置換する。次いで、ガス排気口13をロータリー
ポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部の圧力を20
〜300 Torrの範囲に設定する。その後ガス導入口12から
ＮＨ3 ガスを導入し、高周波コイル16によりサセプタ及
び基板15を加熱し基板温度850 〜1150℃で１時間保持し
て基板の清浄化を行う。次いで（ＣＨ３ ）Ｈ2 ＡｌＮ
（ＣＨ3 ）3 、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 をそれぞれ１×10-5
mol ／min 導入して成長を行う。
【００３６】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度1050℃、反応管内圧250 Torr，原料ガスの総流量
１ｌ／min 、成長速度１μｍ／ｈにて、キャリア濃度10
17cm-3のＧａＡｌＮ結晶が得られた。この結果は、Ａｌ
（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得られ
る1019〜1020cm-3より明らかに小さく、本発明による方
法が、高品質のＧａＡｌＮ層の成長において十分有効で
あることが実証された。次に本発明の他の実施例方法で
あるＭＯＭＢＥ法（有機金属分子線エピタキシャル成長
法）によるＧａＡｌＡｓの製造方法について述べる。 第７実施例
板温度1050℃、反応管内圧250 Torr，原料ガスの総流量
１ｌ／min 、成長速度１μｍ／ｈにて、キャリア濃度10
17cm-3のＧａＡｌＮ結晶が得られた。この結果は、Ａｌ
（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合に得られ
る1019〜1020cm-3より明らかに小さく、本発明による方
法が、高品質のＧａＡｌＮ層の成長において十分有効で
あることが実証された。次に本発明の他の実施例方法で
あるＭＯＭＢＥ法（有機金属分子線エピタキシャル成長
法）によるＧａＡｌＡｓの製造方法について述べる。 第７実施例
【００３７】ＭＯＣＶＤ法では炭素の混入を避けるため
にＶ族ガスをIII 族に比べて大量に流してＨ原子の供給
を増やし、メチル基を取除くような方法を取ることがで
きるがＭＯＭＢＥ法においてはＶ族ガスの供給を増やし
てもＨ原子の供給は行われないので、本発明のように予
め炭素の取り込まれが少ないと考えられる材料を使用す
る方法は、ＭＯＭＢＥ法において結晶中の炭素の取り込
まれを軽減するための方法としては非常に効果的であ
る。
にＶ族ガスをIII 族に比べて大量に流してＨ原子の供給
を増やし、メチル基を取除くような方法を取ることがで
きるがＭＯＭＢＥ法においてはＶ族ガスの供給を増やし
てもＨ原子の供給は行われないので、本発明のように予
め炭素の取り込まれが少ないと考えられる材料を使用す
る方法は、ＭＯＭＢＥ法において結晶中の炭素の取り込
まれを軽減するための方法としては非常に効果的であ
る。
【００３８】図４は、本発明の一実施例方法に使用した
成長装置の概略の構成を断面図である。図中41はＳＵＳ
製の反応管であり、この反応管41内にはガス導入口42か
ら原料混合ガスが導入される。44はＶ族源用のセルであ
り、47はシャッタである。反応管41内のガスはガス排気
口43から排気されるものとなっている。反応管41内に
は、基板45が載置されている。次に、上記装置を用いた
結晶成長方法について説明する。
成長装置の概略の構成を断面図である。図中41はＳＵＳ
製の反応管であり、この反応管41内にはガス導入口42か
ら原料混合ガスが導入される。44はＶ族源用のセルであ
り、47はシャッタである。反応管41内のガスはガス排気
口43から排気されるものとなっている。反応管41内に
は、基板45が載置されている。次に、上記装置を用いた
結晶成長方法について説明する。
【００３９】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板を載置する。ガス導入口42から高純度水素
を導入し、反応炉41内の大気を置換する。次いで、ガス
排気口43をターボ分子ポンプに接続し、反応炉41内を減
圧する。その後Ｖ族源用のセルを250 ℃まで加熱し、基
板温度500 〜600 ℃で１時間保持して基板の清浄化を行
う。次いで、（ＣＨ3 ）Ｈ2 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 、Ｇａ
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 をそれぞれ１×10-5mol ／min 導入して
成長を行う。
ＧａＡｓ基板を載置する。ガス導入口42から高純度水素
を導入し、反応炉41内の大気を置換する。次いで、ガス
排気口43をターボ分子ポンプに接続し、反応炉41内を減
圧する。その後Ｖ族源用のセルを250 ℃まで加熱し、基
板温度500 〜600 ℃で１時間保持して基板の清浄化を行
う。次いで、（ＣＨ3 ）Ｈ2 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3 、Ｇａ
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 をそれぞれ１×10-5mol ／min 導入して
成長を行う。
【００４０】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度550 ℃、成長速度３μｍ／ｈ、にて、キャリア濃
度1014cm-3のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた。この結果
は、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合
に得られる1016〜1017cm-3を越えるキャリア濃度より明
らかに小さく、本発明による方法が、高品質のＧａＡｌ
Ａｓ層の成長において十分有効であることが実証され
た。次に本発明の他の実施例であるIII 族メタル層の製
造方法について述べる。 第８実施例
板温度550 ℃、成長速度３μｍ／ｈ、にて、キャリア濃
度1014cm-3のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた。この結果
は、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 を原料として用いて成長した場合
に得られる1016〜1017cm-3を越えるキャリア濃度より明
らかに小さく、本発明による方法が、高品質のＧａＡｌ
Ａｓ層の成長において十分有効であることが実証され
た。次に本発明の他の実施例であるIII 族メタル層の製
造方法について述べる。 第８実施例
【００４１】予め化学エッチングにより表面清浄化した
Ｓｉ基板15を、前記第１図に示す装置のサセプタ14上に
載置する。ガス導入管12から高純度アルゴンを導入し、
反応管11内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13を
ロータリーポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部
圧力を10mTorr 〜１Torrの範囲に設定する。高周波コイ
ル16によりサセプタ及び基板15を加熱し基板温度を150
〜300 ℃に保持する。次いで、Ｈ3 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3
を３×10-5mol ／min 導入して成長を行う。本発明者等
は、上記実施例方法により、基板温度180 ℃、反応管内
圧力50mTorr 、成長速度30μｍ／ｈにて成長を行い、Ｓ
ＩＭＳ分析による炭素濃度が１ppm以下のアルミニウム
薄膜を得た。この結果は、Ａｌ（ｉ−Ｃ4 Ｈ3 ）3 を原
料として用いて成長した場合に得られるアルミニウム薄
膜の炭素混入量より明らかに小さく、本発明による方法
が、高品質のアルミニウム薄膜の成長においても十分有
効であることが実証された。次に、本発明の他の実施例
である発光素子について説明する。 第９実施例 まず、図１の装置によりＧａＡｌＢＮ結晶を作成する。
Ｓｉ基板15を、前記第１図に示す装置のサセプタ14上に
載置する。ガス導入管12から高純度アルゴンを導入し、
反応管11内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13を
ロータリーポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部
圧力を10mTorr 〜１Torrの範囲に設定する。高周波コイ
ル16によりサセプタ及び基板15を加熱し基板温度を150
〜300 ℃に保持する。次いで、Ｈ3 ＡｌＮ（ＣＨ3 ）3
を３×10-5mol ／min 導入して成長を行う。本発明者等
は、上記実施例方法により、基板温度180 ℃、反応管内
圧力50mTorr 、成長速度30μｍ／ｈにて成長を行い、Ｓ
ＩＭＳ分析による炭素濃度が１ppm以下のアルミニウム
薄膜を得た。この結果は、Ａｌ（ｉ−Ｃ4 Ｈ3 ）3 を原
料として用いて成長した場合に得られるアルミニウム薄
膜の炭素混入量より明らかに小さく、本発明による方法
が、高品質のアルミニウム薄膜の成長においても十分有
効であることが実証された。次に、本発明の他の実施例
である発光素子について説明する。 第９実施例 まず、図１の装置によりＧａＡｌＢＮ結晶を作成する。
【００４２】ＳｉＣ基板15を前記サセプタ14上に載置す
る。ガス導入口12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、
反応管11内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13を
ロータリーポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部
の圧力を20〜300torr の範囲に設定する。この後ガス導
入口12からＨ2 ガスを導入し、高周波コイル16によりサ
セプタ及び基板15を加熱し基板温度1150〜1850℃で30分
間保持して基板の清浄化を行う。次いで、原料としてＮ
Ｈ3 を１×10-3mol ／min 、ＧａＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3 を
８×10-6mol ／min 、ＡｌＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3を２×10
-6mol ／min 、Ｂ2 Ｈ6 を１×10-7mol ／min 導入して
成長を行う。基板温度は1150℃、圧力220torr 、原料ガ
スの総流量は１l ／min とする。ドーパントには、ｎ型
にＳｉ、ｐ型にＭｇを用る。Ｓｉはシラン（ＳｉＨ4 ）
を、Ｍｇはシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2
Ｍｇ）をそれぞれ原料ガスに混入することによりドープ
する。
る。ガス導入口12から高純度水素を毎分2.5 ｌ導入し、
反応管11内の大気を置換する。次いで、ガス排気口13を
ロータリーポンプに接続し、反応管11内を減圧し、内部
の圧力を20〜300torr の範囲に設定する。この後ガス導
入口12からＨ2 ガスを導入し、高周波コイル16によりサ
セプタ及び基板15を加熱し基板温度1150〜1850℃で30分
間保持して基板の清浄化を行う。次いで、原料としてＮ
Ｈ3 を１×10-3mol ／min 、ＧａＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3 を
８×10-6mol ／min 、ＡｌＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3を２×10
-6mol ／min 、Ｂ2 Ｈ6 を１×10-7mol ／min 導入して
成長を行う。基板温度は1150℃、圧力220torr 、原料ガ
スの総流量は１l ／min とする。ドーパントには、ｎ型
にＳｉ、ｐ型にＭｇを用る。Ｓｉはシラン（ＳｉＨ4 ）
を、Ｍｇはシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2
Ｍｇ）をそれぞれ原料ガスに混入することによりドープ
する。
【００４３】本発明者らは、成長温度と炭素濃度、欠陥
密度の関係について調べてみた。ピット、ヒロック等に
代表される結晶欠陥は成長温度の上昇と共に単調に減少
し、1100℃では発光素子の作製に必要とされる1000／cm
2 に達する。一方、従来方法で問題となると考えられる
原料からの炭素の取り込まれは特に認められなかった。
密度の関係について調べてみた。ピット、ヒロック等に
代表される結晶欠陥は成長温度の上昇と共に単調に減少
し、1100℃では発光素子の作製に必要とされる1000／cm
2 に達する。一方、従来方法で問題となると考えられる
原料からの炭素の取り込まれは特に認められなかった。
【００４４】本発明による方法によれば、炭素の取り込
まれが減少し、また欠陥も飛躍的に減少し、アンドープ
でキャリア濃度1015cm-3のｎ型の結晶に示される高純度
の結晶が得られた。ｎ型のキャリアは炭素であり、この
キャリア濃度は、すなわち、炭素の濃度である。アンド
ープ時のキャリア濃度が10-15 以下であれば、この結晶
にＳｉ及びＭｇを添加することにより導電型の制御が可
能となり、特に10オームcmの抵抵抗のｐ型結晶がえられ
た。
まれが減少し、また欠陥も飛躍的に減少し、アンドープ
でキャリア濃度1015cm-3のｎ型の結晶に示される高純度
の結晶が得られた。ｎ型のキャリアは炭素であり、この
キャリア濃度は、すなわち、炭素の濃度である。アンド
ープ時のキャリア濃度が10-15 以下であれば、この結晶
にＳｉ及びＭｇを添加することにより導電型の制御が可
能となり、特に10オームcmの抵抵抗のｐ型結晶がえられ
た。
【００４５】図５はこの実施例により作製したＬＥＤの
概略構成図である。ｎ−ＳｉＣ基板51上にｎ−ＧａＡｌ
ＢＮ層52（Ｓｉドープ、１×1017cm-3）が３μｍ形成さ
れ、その上にｐ−ＧａＡｌＢＮ層53（Ｍｇドープ，１×
1017cm-3) が２μｍ形成されている。図中54，55は金属
電極である。図６はこの実施例によるＬＥＤチップ61を
レンズを兼ねた樹脂ケース62に埋めこんだ状態を示す。
63は内部リード、64は外部リードである。
概略構成図である。ｎ−ＳｉＣ基板51上にｎ−ＧａＡｌ
ＢＮ層52（Ｓｉドープ、１×1017cm-3）が３μｍ形成さ
れ、その上にｐ−ＧａＡｌＢＮ層53（Ｍｇドープ，１×
1017cm-3) が２μｍ形成されている。図中54，55は金属
電極である。図６はこの実施例によるＬＥＤチップ61を
レンズを兼ねた樹脂ケース62に埋めこんだ状態を示す。
63は内部リード、64は外部リードである。
【００４６】この実施例によるＬＥＤは、基板面を光取
りだし面として樹脂ケースに埋め込んで光度測定をした
ところ予想通り成長温度の上昇とともに光度の上昇が観
測され1100℃では約50mcd の青色発光が確認された。さ
らに成長温度を上昇した場合には顕著な特性の改善は観
測されなかったがこれは窒素の結晶表面からの再蒸発に
よるものでありアンモニア導入量の増加により改善可能
である。
りだし面として樹脂ケースに埋め込んで光度測定をした
ところ予想通り成長温度の上昇とともに光度の上昇が観
測され1100℃では約50mcd の青色発光が確認された。さ
らに成長温度を上昇した場合には顕著な特性の改善は観
測されなかったがこれは窒素の結晶表面からの再蒸発に
よるものでありアンモニア導入量の増加により改善可能
である。
【００４７】本実施例においては、ＳｉＣ基板上にＧａ
ＡｌＢＮを成長させたが、Ａｌを添加しなくてもよい。
そのとき、作成したＬＥＤは、本実施例のものより発光
波長が長波長側にシフトする。 第10実施例
ＡｌＢＮを成長させたが、Ａｌを添加しなくてもよい。
そのとき、作成したＬＥＤは、本実施例のものより発光
波長が長波長側にシフトする。 第10実施例
【００４８】まず、サファイア基板15を前記サセプタ14
上に載置する。ガス導入口12から高純度水素を毎分2.5
ｌ導入し、反応管11内の大気を置換する。次いで、ガス
排気口13をロータリーポンプに接続し、反応管11内を減
圧し、内部の圧力を20〜300torr の範囲に設定する。そ
の後ガス導入口12からＨ2 ガスを導入し、高周波コイル
16によりサセプタ及び基板15を加熱し基板温度1150〜18
50℃で30分間保持して基板の清浄化を行う。次いで基板
温度を下げアモルファス状のＡｌＮを0.2 μ
上に載置する。ガス導入口12から高純度水素を毎分2.5
ｌ導入し、反応管11内の大気を置換する。次いで、ガス
排気口13をロータリーポンプに接続し、反応管11内を減
圧し、内部の圧力を20〜300torr の範囲に設定する。そ
の後ガス導入口12からＨ2 ガスを導入し、高周波コイル
16によりサセプタ及び基板15を加熱し基板温度1150〜18
50℃で30分間保持して基板の清浄化を行う。次いで基板
温度を下げアモルファス状のＡｌＮを0.2 μ
【００４９】ｍ形成し、その上に原料としてＮＨ3 を１
×10-3mol ／min 、ＡｌＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3 を２×10-6
mol ／min ，ＧａＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3 を８×10-6mol ／
min 、導入して成長を行う。基板温度は1150℃、圧力22
0torr 、原料ガスの総流量は１ｌ／min とする。ドーパ
ントには、ｎ型にＳｉ、ｐ型にＭｇを用いる。Ｓｉはシ
ラン（ＳｉＨ4 ）を、Ｍｇはシクロペンタジエニルマグ
ネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）をそれぞれ原料ガスに混入する
ことによりドープする。
×10-3mol ／min 、ＡｌＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3 を２×10-6
mol ／min ，ＧａＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3 を８×10-6mol ／
min 、導入して成長を行う。基板温度は1150℃、圧力22
0torr 、原料ガスの総流量は１ｌ／min とする。ドーパ
ントには、ｎ型にＳｉ、ｐ型にＭｇを用いる。Ｓｉはシ
ラン（ＳｉＨ4 ）を、Ｍｇはシクロペンタジエニルマグ
ネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）をそれぞれ原料ガスに混入する
ことによりドープする。
【００５０】図７はこの実施例により作製したＬＥＤの
概略構成図である。サファイア基板71上にＡｌＮ層72が
0.2 μｍ形成され、その上にｎ−ＧａＡｌＮ層73（Ｓｉ
ドープ、１×1017cm-3）が３μｍ形成され、その上にｐ
−ＧａＡｌＮ層74（Ｍｇドープ、１×1017cm-3）が２μ
ｍ形成されている。図中75，76は金属電極である。この
実施例においても第９実施例のＬＥＤと同様の効果が得
られ、30mcd 以上の発光強度が得られた。
概略構成図である。サファイア基板71上にＡｌＮ層72が
0.2 μｍ形成され、その上にｎ−ＧａＡｌＮ層73（Ｓｉ
ドープ、１×1017cm-3）が３μｍ形成され、その上にｐ
−ＧａＡｌＮ層74（Ｍｇドープ、１×1017cm-3）が２μ
ｍ形成されている。図中75，76は金属電極である。この
実施例においても第９実施例のＬＥＤと同様の効果が得
られ、30mcd 以上の発光強度が得られた。
【００５１】本実施例においてＧａＡｌＮを基板上に成
長させたが、Ａｌは添加していなくてもよい。そのと
き、作成されたＬＥＤは、本実施例のものより発光波長
が長波長側にシフトする。
長させたが、Ａｌは添加していなくてもよい。そのと
き、作成されたＬＥＤは、本実施例のものより発光波長
が長波長側にシフトする。
【００５２】なお、本発明は上述した実施例方法に限定
されるものではない。例えば、基板はｎ型でもｐ型でも
よい。また、III 族金属に結合するアルキル基はエチル
基，ブチル基等メチル基以外のアルキル基若しくはその
置換生成物でもよい。さらにＶ族元素は、必ずしもアル
キル基、水素と結合していなくてもよく、アジド基のよ
うなものでもよい。また、III 族−Ｖ族結合が望ましい
が必須ではない。また半導体素子はＧａ，Ａｌ，Ｂのう
ち少なくともいずれかとＮの化合物等III −Ｖ族化合物
を用いていればよい。その他、特許請求の範囲を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。
されるものではない。例えば、基板はｎ型でもｐ型でも
よい。また、III 族金属に結合するアルキル基はエチル
基，ブチル基等メチル基以外のアルキル基若しくはその
置換生成物でもよい。さらにＶ族元素は、必ずしもアル
キル基、水素と結合していなくてもよく、アジド基のよ
うなものでもよい。また、III 族−Ｖ族結合が望ましい
が必須ではない。また半導体素子はＧａ，Ａｌ，Ｂのう
ち少なくともいずれかとＮの化合物等III −Ｖ族化合物
を用いていればよい。その他、特許請求の範囲を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。
【００５３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、結
晶中への炭素の取り込まれを減少することにより、従来
の技術では困難であった高品質のIII −Ｖ族化合物半導
体層あるいはIII 族金属薄膜を再現性良く得ることがで
きる。また、炭素の取り込まれの少ないIII −Ｖ族化合
物半導体層を用いることにより、高輝度，短波長の半導
体発光素子が実現できる。
晶中への炭素の取り込まれを減少することにより、従来
の技術では困難であった高品質のIII −Ｖ族化合物半導
体層あるいはIII 族金属薄膜を再現性良く得ることがで
きる。また、炭素の取り込まれの少ないIII −Ｖ族化合
物半導体層を用いることにより、高輝度，短波長の半導
体発光素子が実現できる。
【図１】 本発明の実施例に用いた成長装置の概略の構
成を示す断面図。
成を示す断面図。
【図２】 実施例を説明するための図。
【図３】 実施例を説明するための図。
【図４】 本発明の第６実施例に用いた成長装置の概略
の構成を示す断面図。
の構成を示す断面図。
【図５】 本発明の第９実施例ににおいて作製したＬＥ
Ｄの概略構成図。
Ｄの概略構成図。
【図６】 本発明の第９，第10実施例ににおいて作成し
たＬＥＤチップを樹脂ケースに埋め込んだ図。
たＬＥＤチップを樹脂ケースに埋め込んだ図。
【図７】 本発明の第10実施例ににおいて作製したＬＥ
Ｄの概略構成図。
Ｄの概略構成図。
11，41…反応管（反応炉）、12，42…ガス導入口、13，
43…ガス排気口、14…サセプタ、15，45…基板、16，46
…高周波コイル、47…シャッタ、51…ｎ−ＳｉＣ基板、
52…ｎ−ＧａＡｌＢＮ層、53…ｐ−ＧａＡｌＢＮ層、5
4，55…金属電極、61…ＬＥＤチップ、62…レンズを兼
ねた樹脂ケース、63…内部リード、64…外部リード、71
…サファイア基板、72…ＡｌＮ層、73…ｎ−ＧａＡｌＮ
層、74…ｐ−ＧａＡｌＮ層、75，76…金属電極
43…ガス排気口、14…サセプタ、15，45…基板、16，46
…高周波コイル、47…シャッタ、51…ｎ−ＳｉＣ基板、
52…ｎ−ＧａＡｌＢＮ層、53…ｐ−ＧａＡｌＢＮ層、5
4，55…金属電極、61…ＬＥＤチップ、62…レンズを兼
ねた樹脂ケース、63…内部リード、64…外部リード、71
…サファイア基板、72…ＡｌＮ層、73…ｎ−ＧａＡｌＮ
層、74…ｐ−ＧａＡｌＮ層、75，76…金属電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−89399（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−23298（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−288388（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 21/205
Claims (14)
- 【請求項１】 ３族有機金属化合物と５族水素化物或い
は５族原子を用いて３−５族化合物半導体層を成長させ
る有機金属成長法において、３族有機金属化合物の原料
として３族原子に３つ以上の炭素及びハロゲン元素との
結合を持たない有機金属化合物の付加物を用いることを
特徴とする３−５族化合物半導体層を成長させる有機金
属成長法。 - 【請求項２】 前記３族有機金属化合物の原料として３
族原子に炭素及びハロゲン元素との結合を持たない有機
金属化合物の付加物を用いることを特徴とする請求項１
記載の３−５族化合物半導体層を成長させる有機金属成
長法。 - 【請求項３】 ３族有機金属化合物の原料として付加物
Ｈ3Ｍ・ＮＲ3（Ｍは３族原子、Ｒはアルキル基）を用い
ることを特徴とする請求項１記載の３−５族化合物半導
体層を成長させる有機金属成長法。 - 【請求項４】 ３族有機金属化合物の原料のＨ3Ｍ・Ｎ
Ｒ3（Ｍは３族原子、Ｒはアルキル基）におけるＭがア
ルミニウムである請求項３記載の３−５族化合物半導体
層を成長させる有機金属成長法。 - 【請求項５】 ３族有機金属化合物の原料のＨ3Ｍ・Ｎ
Ｒ3（Ｍは３族原子、Ｒはアルキル基）におけるＭがボ
ロンである請求項３記載の３−５族化合物半導体層を成
長させる有機金属成長法。 - 【請求項６】 ３族有機金属化合物の原料のＨ3Ｍ・Ｎ
Ｒ3（Ｍは３族原子、Ｒはアルキル基）におけるＭがガ
リウムである請求項３記載の３−５族化合物半導体層を
成長させる有機金属成長法。 - 【請求項７】 ３族有機金属化合物の原料として付加物
ＲＨ2Ｍ・ＮＲ3（Ｍは３族原子、Ｒはアルキル基）を用
いることを特徴とする請求項１記載の３−５族化合物半
導体層を成長させる有機金属成長法。 - 【請求項８】 ３族有機金属化合物の原料のＲＨ2Ｍ・
ＮＲ3（Ｍは３族原子、Ｒはアルキル基）におけるＭが
アルミニウムである請求項７記載の３−５族化合物半導
体層を成長させる有機金属成長法。 - 【請求項９】 ３族有機金属化合物の原料のＲＨ2Ｍ・
ＮＲ3（Ｍは３族原子、Ｒはアルキル基）におけるＭが
ボロンである請求項７記載の３−５族化合物半導体層を
成長させる有機金属成長法。 - 【請求項１０】 ３族有機金属化合物の原料のＲＨ２Ｍ
・ＮＲ３（Ｍは３族原子、Ｒはアルキル基）におけるＭ
がガリウムである請求項７記載の３−５族化合物半導体
層を成長させる有機金属成長法。 - 【請求項１１】 ３族有機金属化合物と５族水素化物或
いは５族原子を用いて３族金属層を成長させる有機金属
成長法において、３族有機金属化合物の原料として３族
原子に３つ以上の炭素及びハロゲン元素との結合を持た
ない有機金属化合物の付加物を用いることを特徴とする
金属層を成長させる有機金属成長法。 - 【請求項１２】 アルミニウム膜の原料として付加物Ｒ
Ｈ2Ａｌ・ＮＲ3（Ｒはアルキル基）を用い成長させるこ
とを特徴とするアルミニウム薄膜の有機金属成長法。 - 【請求項１３】 前記アルミニウム薄膜の成長を減圧下
で施すことを特徴とする請求項１２記載の有機金属成長
法。 - 【請求項１４】 付加物ＲＨ2Ｍ・ＮＲ3（Ｍは３族原
子、Ｒはアルキル基）におけるＭがボロンであることを
特徴とするボロン膜の有機金属成長法。 以上
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2873991A JP3251600B2 (ja) | 1990-09-27 | 1991-02-22 | 有機金属成長法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-258331 | 1990-09-27 | ||
| JP25833190 | 1990-09-27 | ||
| JP2873991A JP3251600B2 (ja) | 1990-09-27 | 1991-02-22 | 有機金属成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04212478A JPH04212478A (ja) | 1992-08-04 |
| JP3251600B2 true JP3251600B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=26366887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2873991A Expired - Fee Related JP3251600B2 (ja) | 1990-09-27 | 1991-02-22 | 有機金属成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251600B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101169652B1 (ko) * | 2005-03-14 | 2012-08-03 | 가부시키가이샤 트리케미컬 겐큐쇼 | 신규 화합물, 신규 화합물의 제조방법, 알루미늄계 막형성재료, 알루미늄계 막 형성방법 및 알루미늄계 막 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6712661B1 (en) | 1998-09-17 | 2004-03-30 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing electroluminescence device |
| JP4884157B2 (ja) * | 2006-10-13 | 2012-02-29 | 日本電信電話株式会社 | 窒化物半導体の製造方法 |
| JP5857355B2 (ja) * | 2010-09-16 | 2016-02-10 | Ｓｈマテリアル株式会社 | 半導体発光素子搭載用基板、及びそれを用いた半導体発光装置 |
| DE102013103601A1 (de) | 2013-04-10 | 2014-10-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP2873991A patent/JP3251600B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101169652B1 (ko) * | 2005-03-14 | 2012-08-03 | 가부시키가이샤 트리케미컬 겐큐쇼 | 신규 화합물, 신규 화합물의 제조방법, 알루미늄계 막형성재료, 알루미늄계 막 형성방법 및 알루미늄계 막 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04212478A (ja) | 1992-08-04 |
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