JP3316406B2 - 窒化インジウムガリウム半導体の製造方法 - Google Patents
窒化インジウムガリウム半導体の製造方法Info
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Description
ード、青色レーザダイオードなど青色の発光デバイスに
用いられる窒化インジウムガリウム半導体の製造方法に
関する。
ードなど青色の発光デバイスには、窒化ガリウム(Ga
N)膜、窒化インジウムガリウム(InGaN)膜等の
窒化ガリウム系半導体膜が用いられている。例えば、特
開平6−177423号公報(IPC:H01L 33
/00)には、窒化ガリウム系化合物半導体を利用した
青色発光デバイスが開示されている。
laN(0≦a<1)層とp型n型Ga1-bAlbN(0
≦b<1)層との間にn型InxGa1-xN膜を備えたダ
ブルヘテロ構造で構成されている。即ち、InxGa1-x
N膜は、2eV〜3.4eVのバンドギャップを有して
おり、青色波長の光を発光する。
の発光素子を作成せんとすると、そのIn組成(x)を
約0.4〜約0.45の範囲に調整する必要がある。
組成を多くすると結晶性の良好なものが得られず、この
ため発光素子の発光効率が劣悪なものとなっていた。
が得られるIn組成の範囲であるxが約0.06程度の
InxGa1-xN膜を用い、このInxGa1-xN膜中にS
i及びZnを添加することが提案されている(特開平6
−260680号公報(IPC:H01L 33/0
0)参照)。
たことによりInxGa1-xN膜中にドナー準位及びアク
セプタ準位が形成され、これらのドナー・アクセプタの
ペア発光により、ドナー−アクセプタ間のエネルギー差
に応じて青色の光を発光する。
た従来の発光素子においても、ドナー・アクセプタ間の
ペア発光を利用するために発光スペクトル値の半値幅が
拡がり、色純度が悪くなるという問題があった。
発光をさせる必要があり、このためSiとZnをドープ
させたInxGa1-xN膜はレーザに適用できないという
問題もあった。
するためになされたものにして、SiやZn等のドナー
或いはアクセプタ元素を添加することなく青色の発光が
生じる高品質で結晶性に優れたInxGa1-xN膜を安定
して製造できる方法を提供することをその目的とする。
のガスと、インジウム源のガスと、窒素源のガスを原料
ガスとして形成室内に導入し、気相成長法により窒化イ
ンジウムガリウム半導体膜を製造する窒化インジウムガ
リウム半導体の製造方法であって、前記窒化インジウム
ガリウム半導体の形成時に水素及び窒素を導入すると共
に、窒素量(N2)に対する水素量(H2)の比(H2/
N2)を1/50以上1/10以下の範囲とし、不純物
を添加することなく前記窒化インジウムガリウム半導体
を製造することを特徴とする。
成長法を用いるとよい。
のキャリアガスとして形成室内に導入するように構成す
ればよい。
入すると共に、前記水素及び/又は窒素を前記原料ガス
の上層となるように導入すればよい。
に対する水素量(H2)の比(H2/N2)を制御するこ
とで、成膜したInxGa1-xN膜は、フォトルミネッセ
ンスにより青色の発光波長を含む365nm〜535n
mの範囲で発光ピークが測定され、良好な結晶性を有す
るInxGa1-xN膜が得られていることが分かった。
水素量(H2)の比(H2/N2)が1/50以上1/1
0以下の場合には、製造したInxGa1-xN膜をフォト
ルミネッセンスで測定したところ、欠陥や不純物による
ピークは観察されずに、365nm〜535nmの青色
領域に単一の発光ピークを測定することができた。しか
も表面にInのドロップレットの発生は全くなく、結晶
性の良好なInGaN膜が得られた。
nxGa1-xN膜を用いた発光素子の半値幅は、約30n
mとSi及びZnを添加したものに比べ約半分であっ
た。
照して説明する。図1は、この発明の製造方法に使用し
たMOCVD装置の主要部の構成を示す概略断面図であ
る。
するサセプタ11が設けられている。尚、この基板10
としては、予めGa1-X-YAlYInxN(0≦X<1,
0≦Y<1)が形成された基板を用いてもよい。この形
成室1は図示しない真空ポンプにより所定の真空度に排
気される。また、サセプタ11は高周波コイルなどによ
り所定の成長温度に加熱されるようになっている。
イン5、6より原料ガスが基板の表面に平行に供給され
ると共に、その原料ガス供給ライン5、6より上層に配
置された上層流ガスライン7より水素及び/又は窒素ガ
スが供給される。この上層流ガスライン7は、バルブ7
1、72を介して、水素(H2)ガスボンベ、窒素
(N2)ガスボンベに接続されている。この上層流ガス
ライン7から供給されるガスにより、原料ガスを基板1
0面に押圧し、原料ガスを基板10に接触させる。従っ
て、本実施例の形態にあっては、基板10の表面に平行
に、下層流ガスとなる原料ガスと、上層ガスとの2層の
ガス流が導入された2層流方式のMOCVD流を用いて
いる。
(N2)ガスボンベからのガスがバルブ51及び52を
介して原料ガス供給ライン5に与えられる。バルブ5
1、52を介して与えられる水素(H2)ガス及び/又
は窒素(N2)ガスはキャリアガスとして用いられる。
化合物ソースは、微量のバブリングガスにより気化さ
れ、バルブ21、31、41を介して原料ガス供給ライ
ン5に与えられる。バブリングガスはバルブ22、2
3、32、33、42、43によりその供給が制御され
る。
スはバルブ61を介して原料ガスライン6から形成室1
内に供給される。
用いて、表1に示す反応条件でサファイア基板10上に
InxGa1-xN膜を成長させた。
xGa1-xN膜の表面を顕微鏡で観察すると共に、フォト
ルミネッセンスにより発光スペクトルを観察し、膜の良
否を判定した結果を図2に示す。尚、成長温度が900
℃以上ではInxGa1-xN組成が1%以下と低くなるた
め実用的ではないので、成長温度は900℃までとし
た。また、結晶性は温度が高くなるほどよくなるので、
成長温度750度以下では成長させていない。
は上層ガスとして導入される総窒素量(N2)に対する
総水素量(H2)の比(H2/N2)が1/5を越えると
全ての成長温度でInのドロップレットが発生し、結晶
性の良くないInxGa1-xN膜しか得られなかった。こ
れに対し、総窒素量に対する総水素量の比(H2/N2)
を1/5以下として成長させたInxGa1-xN膜では、
その成長速度に応じてフォトルミネッセンスにより青色
の発光波長を含む365〜535nmの領域に発光ピー
クが測定され、良好な結晶性のInxGa1-xN膜が得ら
れていることがわかった。さらに上記比(H2/N2)を
1/10以下とすることで、全ての成長温度で結晶性の
InxGa1-xN膜が得られると共に、Inのドロップレ
ットが発生することもなかった。
xGa1-xN膜を用いた発光素子の半値幅は約30nmで
あり、Si及びZnを添加したものに比べて約半分であ
った。
2/N2)が0より1/50の範囲にあっては、結晶性の
InxGa1-xN膜が得られるものの、その表面が荒れた
り、不純物の混入に因るものと考えられる不所望の発光
ピークが観察された。また、発光ピークの経時劣化も観
察され、この範囲で形成されたInxGa1-xN膜は結晶
性を有するものの、その結晶性があまり良好でないこと
がわかった。
2)に対する総水素量(H2)の比(H2/N2)が0より
1/5以下になるように水素及び窒素の導入量を制御す
ることで結晶性のInxGa1-xN膜を得ることができ
る。さらに、1/50以上1/10以下になるように水
素及び窒素の導入量を制御することで良好な結晶性を有
するInxGa1-xN膜を得られることが分かる。
Ga1-xN膜を用いることで、色純度が良好な発光素子
が提供できると共に、レーザへの適用も可能となる。
あれば、本実施の形態で説明した2層流方式以外の方式
を用いたものにも適用することができる。
成長法により、InxGa1-xN膜を形成する際に、形成
室内の窒素量(N2)に対する水素量(H2)の比(H2
/N2)を制御することで、良好な結晶性を有する青色
発光のInxGa1-xN膜を得ることができる。
1-xN膜を用いることで、色純度が良好な発光素子を提
供できると共に、レーザへの適用も可能となる。
の主要部の構成を示す概略断面図である。
N2比との関係を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ガリウム源のガスと、インジウム源のガ
スと、窒素源のガスを原料ガスとして形成室内に導入
し、気相成長法により窒化インジウムガリウム半導体膜
を製造する窒化インジウムガリウム半導体の製造方法で
あって、前記窒化インジウムガリウム半導体の形成時に
水素及び窒素を導入すると共に、窒素量(N2)に対す
る水素量(H2)の比(H2/N2)を1/50以上1/
10以下の範囲とし、不純物を添加することなく前記窒
化インジウムガリウム半導体を製造することを特徴とす
る窒化インジウムガリウム半導体の製造方法。 - 【請求項2】 前記気相成長法として有機金属気相成長
法を用いることを特徴とする請求項1に記載の窒化イン
ジウムガリウム半導体の製造方法。 - 【請求項3】 前記水素及び/又は窒素は、前記原料ガ
スのキャリアガスとして形成室内に導入されることを特
徴とする請求項1又は2に記載の窒化インジウムガリウ
ム半導体の製造方法。 - 【請求項4】 前記原料ガスを前記基板の表面に平行に
導入すると共に、前記水素及び/又は窒素ガスを前記原
料ガスの上層となるように導入することを特徴とする請
求項3に記載の窒化インジウムガリウム半導体の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2533997A JP3316406B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 窒化インジウムガリウム半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2533997A JP3316406B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 窒化インジウムガリウム半導体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10223542A JPH10223542A (ja) | 1998-08-21 |
JP3316406B2 true JP3316406B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=12163159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2533997A Expired - Lifetime JP3316406B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 窒化インジウムガリウム半導体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3316406B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4900254B2 (ja) * | 2008-01-11 | 2012-03-21 | 住友電気工業株式会社 | エピタキシャルウエハを作製する方法 |
JP4658233B2 (ja) * | 2009-03-03 | 2011-03-23 | パナソニック株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法、および半導体発光素子の製造方法 |
-
1997
- 1997-02-07 JP JP2533997A patent/JP3316406B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10223542A (ja) | 1998-08-21 |
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