JP3481427B2 - 窒化物半導体の結晶成長方法 - Google Patents
窒化物半導体の結晶成長方法Info
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- JP3481427B2 JP3481427B2 JP17860697A JP17860697A JP3481427B2 JP 3481427 B2 JP3481427 B2 JP 3481427B2 JP 17860697 A JP17860697 A JP 17860697A JP 17860697 A JP17860697 A JP 17860697A JP 3481427 B2 JP3481427 B2 JP 3481427B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＧaＮ系の化合物半
導体をシリコン基板上にエピタキシャル成長させるに好
適な窒化物半導体の結晶成長方法に関する。
導体をシリコン基板上にエピタキシャル成長させるに好
適な窒化物半導体の結晶成長方法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近時、例えば青色発光ダイオード
の材料としてＧaＮ系の化合物半導体が注目されてい
る。ところがＧaＮと格子定数が一致する基板材料は全
く存在しないことから、実際的には異種の基板材料上に
ＧaＮ系の化合物半導体を結晶成長させている。この
際、格子不整合に起因する結晶欠陥の発生を極力抑える
べく、基板表面にバッファ層を成長させた後、このバッ
ファ層上にＧaＮを結晶成長させるようにしている。
の材料としてＧaＮ系の化合物半導体が注目されてい
る。ところがＧaＮと格子定数が一致する基板材料は全
く存在しないことから、実際的には異種の基板材料上に
ＧaＮ系の化合物半導体を結晶成長させている。この
際、格子不整合に起因する結晶欠陥の発生を極力抑える
べく、基板表面にバッファ層を成長させた後、このバッ
ファ層上にＧaＮを結晶成長させるようにしている。
【０００３】即ち、従来一般的にはこの種の化合物半導
体の基板としては、専らサファイヤ（Ａl2Ｏ3）基板が
用いられている。しかしＧaＮとサファイヤ基板との格
子不整合の度合は２０％以上もある。そこでサファイヤ
基板上に予めＡlＮをバッファ層として成長させ、この
ＡlＮバッファ層上にＧaＮを厚く成長させるようにして
いる。或いは前記サファイヤ基板上にアモルファス的な
ＧaＮをバッファ層として成長させた後、その上にＧaＮ
を厚く成長させるようにしている。
体の基板としては、専らサファイヤ（Ａl2Ｏ3）基板が
用いられている。しかしＧaＮとサファイヤ基板との格
子不整合の度合は２０％以上もある。そこでサファイヤ
基板上に予めＡlＮをバッファ層として成長させ、この
ＡlＮバッファ層上にＧaＮを厚く成長させるようにして
いる。或いは前記サファイヤ基板上にアモルファス的な
ＧaＮをバッファ層として成長させた後、その上にＧaＮ
を厚く成長させるようにしている。
【０００４】具体的には前者の場合、有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ法）を用い、先ずサファイヤ基板上にバ
ッファ層をなすＡlＮを５００Å程度結晶成長させる。
このＡlＮバッファ層の結晶成長は、例えばトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）とアンモニア（ＮＨ3）とを用
い、水素をキャリアガスとして、その成長温度を８００
℃として行われる。次いで上記ＡlＮバッファ層上に、
成長温度を１０００℃とし、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）とアンモニア（ＮＨ3）とを用いてＧaＮの厚膜を結
晶成長させることにより実現される。
法（ＭＯＣＶＤ法）を用い、先ずサファイヤ基板上にバ
ッファ層をなすＡlＮを５００Å程度結晶成長させる。
このＡlＮバッファ層の結晶成長は、例えばトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）とアンモニア（ＮＨ3）とを用
い、水素をキャリアガスとして、その成長温度を８００
℃として行われる。次いで上記ＡlＮバッファ層上に、
成長温度を１０００℃とし、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）とアンモニア（ＮＨ3）とを用いてＧaＮの厚膜を結
晶成長させることにより実現される。
【０００５】また後者の場合には５００〜６００℃の低
温でトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニア（ＮＨ
3）とを用い、水素をキャリアガスとして１００〜２０
０Å程度のＧaＮバッファ層を成長させる。次いで成長
温度を１０００℃とし、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）
とアンモニア（ＮＨ3）とを用いてＧaＮの厚膜を結晶成
長させることにより実現される。
温でトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニア（ＮＨ
3）とを用い、水素をキャリアガスとして１００〜２０
０Å程度のＧaＮバッファ層を成長させる。次いで成長
温度を１０００℃とし、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）
とアンモニア（ＮＨ3）とを用いてＧaＮの厚膜を結晶成
長させることにより実現される。
【０００６】尚、ガスソース分子線エピタキシャル法
（ＧＳＭＢＥ法）を用い、ＧaＮバッファ層を２段階成
長させる場合には、メタルガリウムとプラズマ化した窒
素源とを用い、サファイヤ基板やシリコン基板上に成長
温度５００〜５５０℃でＧaＮの薄膜をバッファ層とし
て形成した後、成長温度を８００℃まで高めた上で上記
ガスを用いてＧaＮの厚膜を結晶成長させることにより
実現される。
（ＧＳＭＢＥ法）を用い、ＧaＮバッファ層を２段階成
長させる場合には、メタルガリウムとプラズマ化した窒
素源とを用い、サファイヤ基板やシリコン基板上に成長
温度５００〜５５０℃でＧaＮの薄膜をバッファ層とし
て形成した後、成長温度を８００℃まで高めた上で上記
ガスを用いてＧaＮの厚膜を結晶成長させることにより
実現される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらシリコン
基板上にＧaＮを成長させる際、シリコン基板とＧaＮと
の格子定数差が大きいので、格子不整合に起因する結晶
欠陥が多量に発生する。この為、高品質なＧaＮを成長
させることができないと言う問題があった。特にシリコ
ン基板上にＧaＮを成長させた化合物半導体（窒化物半
導体）は、特性の優れた高温動作トランジスタを実現す
る上でのワイドバンドギャップ半導体として好適である
にも拘わらず、高品質なＧaＮ（窒化物半導体）を得難
いと言う問題があった。
基板上にＧaＮを成長させる際、シリコン基板とＧaＮと
の格子定数差が大きいので、格子不整合に起因する結晶
欠陥が多量に発生する。この為、高品質なＧaＮを成長
させることができないと言う問題があった。特にシリコ
ン基板上にＧaＮを成長させた化合物半導体（窒化物半
導体）は、特性の優れた高温動作トランジスタを実現す
る上でのワイドバンドギャップ半導体として好適である
にも拘わらず、高品質なＧaＮ（窒化物半導体）を得難
いと言う問題があった。
【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、シリコン基板上にＧaＮ系半導
体を高品質に形成することのできる窒化物半導体の結晶
成長方法を提供することにある。
たもので、その目的は、シリコン基板上にＧaＮ系半導
体を高品質に形成することのできる窒化物半導体の結晶
成長方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る窒化物半導体の結晶成長方法は、先ず
シリコン基板上に厚さ５００Å以下のダイヤモンド構造
を有するダイヤモンドカーボンをバッファ層として形成
した後、このバッファ層上に高濃度にカーボンをドープ
したＧaＮバッファ層を更に形成し、このＧaＮバッファ
層上にＧaＮ系半導体を形成することを特徴としてい
る。
べく本発明に係る窒化物半導体の結晶成長方法は、先ず
シリコン基板上に厚さ５００Å以下のダイヤモンド構造
を有するダイヤモンドカーボンをバッファ層として形成
した後、このバッファ層上に高濃度にカーボンをドープ
したＧaＮバッファ層を更に形成し、このＧaＮバッファ
層上にＧaＮ系半導体を形成することを特徴としてい
る。
【００１０】特に請求項２に記載するように、高濃度に
カーボンをドープしたＧaＮバッファ層を形成するに際
して、その原料ガスとしてメタンと窒素ガスとを用い、
ホットフィラメントを有するガスノズルを用いて上記原
料ガスを活性化してＧaＮバッファ層を形成することを
特徴としている。即ち、本発明は、六方晶ＧaＮのａ軸
の格子定数（３.１８９Å）にダイヤモンドの格子定数
（３.５６７Å）が近いことに着目し、原子オーダーの
薄いダイヤモンド層（カーボン層）を、ＧaＮ成長の為
のバッファ層として用いることを特徴としている。そこ
でシリコン基板上にバッファ層を形成するに際して、先
ず１分子層程度のカーボンを形成し、このカーボン層上
にダイヤモンド構造を有するカーボン（ダイヤモンド）
を積層形成する。そしてこのバッファ層上に、カーボン
を濃度１０20cm-3以上にドープしたＧaＮバッファ層を
形成して下地とのなじみ性を良くする。その上で上記Ｇ
aＮバッファ層上にＧaＮ系の半導体を形成することを特
徴としている。
カーボンをドープしたＧaＮバッファ層を形成するに際
して、その原料ガスとしてメタンと窒素ガスとを用い、
ホットフィラメントを有するガスノズルを用いて上記原
料ガスを活性化してＧaＮバッファ層を形成することを
特徴としている。即ち、本発明は、六方晶ＧaＮのａ軸
の格子定数（３.１８９Å）にダイヤモンドの格子定数
（３.５６７Å）が近いことに着目し、原子オーダーの
薄いダイヤモンド層（カーボン層）を、ＧaＮ成長の為
のバッファ層として用いることを特徴としている。そこ
でシリコン基板上にバッファ層を形成するに際して、先
ず１分子層程度のカーボンを形成し、このカーボン層上
にダイヤモンド構造を有するカーボン（ダイヤモンド）
を積層形成する。そしてこのバッファ層上に、カーボン
を濃度１０20cm-3以上にドープしたＧaＮバッファ層を
形成して下地とのなじみ性を良くする。その上で上記Ｇ
aＮバッファ層上にＧaＮ系の半導体を形成することを特
徴としている。
【００１１】ちなみにダイヤモンド（バッファ層）の形
成にはプラズマ化したメタン、或いはホットフィラメン
トにてラジカル化したカーボンを用いて行われる。例え
ば基板温度を８５０〜９００℃とし、９９％の水素に１
％のメタンを混ぜた混合ガス（３０torr）を２０sccm/m
inの流量で、２３００℃に加熱したフィラメントに照射
し、その反応ガスを分解してラジカル化した炭素系ガス
を用いてダイヤモンドを形成する。またＧaＮバッファ
層の形成にはカーボンドープのＧaＮを用い、上記ダイ
ヤモンドの形成に用いたホットフィラメントを用いて、
メタンと窒素ガスとからなる原料ガスを活性化する。そ
してこのようにしてシリコン基板上にダイヤモンド（バ
ッファ層）とＧaＮバッファ層とを形成した後、上記Ｇa
Ｎバッファ層上にＧaＮ系半導体層を成長させる。
成にはプラズマ化したメタン、或いはホットフィラメン
トにてラジカル化したカーボンを用いて行われる。例え
ば基板温度を８５０〜９００℃とし、９９％の水素に１
％のメタンを混ぜた混合ガス（３０torr）を２０sccm/m
inの流量で、２３００℃に加熱したフィラメントに照射
し、その反応ガスを分解してラジカル化した炭素系ガス
を用いてダイヤモンドを形成する。またＧaＮバッファ
層の形成にはカーボンドープのＧaＮを用い、上記ダイ
ヤモンドの形成に用いたホットフィラメントを用いて、
メタンと窒素ガスとからなる原料ガスを活性化する。そ
してこのようにしてシリコン基板上にダイヤモンド（バ
ッファ層）とＧaＮバッファ層とを形成した後、上記Ｇa
Ｎバッファ層上にＧaＮ系半導体層を成長させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る窒化物半導体の結晶成長方法の一実施形態について説
明する。図１はこの実施形態において用いられる結晶成
長装置としてのガスソース分子線エピタキシー装置の概
略構成を示すもので、１はシリコン基板を保持し、マニ
ピュレータによって操作される試料ホルダ、２は超高真
空を得るためのイオンポンプ、３はソープレーションポ
ンプ、４はエアロックシステムである。また５はイオン
源であって、６は原料ガスの噴出セル、７はそのノズル
部に対向配置されたシャッタ、そして８は上記ノズル部
の先端に設けられたホットフィラメント、そして９は噴
出セル６を覆うシュラウドである。
る窒化物半導体の結晶成長方法の一実施形態について説
明する。図１はこの実施形態において用いられる結晶成
長装置としてのガスソース分子線エピタキシー装置の概
略構成を示すもので、１はシリコン基板を保持し、マニ
ピュレータによって操作される試料ホルダ、２は超高真
空を得るためのイオンポンプ、３はソープレーションポ
ンプ、４はエアロックシステムである。また５はイオン
源であって、６は原料ガスの噴出セル、７はそのノズル
部に対向配置されたシャッタ、そして８は上記ノズル部
の先端に設けられたホットフィラメント、そして９は噴
出セル６を覆うシュラウドである。
【００１３】即ち、このガスソース分子線エピタキシー
装置においては、水素ガスやメタンガスの活性化の為
の、例えばタングステン製のホットフィラメント８を原
料ガス噴出セル６のノズル部先端に備えており、原料ガ
スをシリコン基板に対して噴射する際、２０００℃以上
に加熱されたホットフィラメント８にて上記ガスをラジ
カル化してその反応性を高めるようにしている。更にノ
ズル部にはダイヤモンドの成長速度を大きくするべく、
複数のフィラメント付ガスノズルを用いるようにしてい
る。
装置においては、水素ガスやメタンガスの活性化の為
の、例えばタングステン製のホットフィラメント８を原
料ガス噴出セル６のノズル部先端に備えており、原料ガ
スをシリコン基板に対して噴射する際、２０００℃以上
に加熱されたホットフィラメント８にて上記ガスをラジ
カル化してその反応性を高めるようにしている。更にノ
ズル部にはダイヤモンドの成長速度を大きくするべく、
複数のフィラメント付ガスノズルを用いるようにしてい
る。
【００１４】さてこのように構成されたガスソース分子
線エピタキシー装置を用いた窒化物半導体の結晶成長
は、先ずシリコン基板に対してダイヤモンド（バッファ
層）とＧaＮバッファ層とを順に形成することから開始
される。即ち、予め水素ガスだけをホットフィラメント
８を通すことで水素ラジカルを形成し、この水素ラジカ
ルを用いて前記シリコン基板の表面を、例えば９５０℃
で水素クリーニングし、該シリコン基板の表面の酸化物
を除去する（前処理）。
線エピタキシー装置を用いた窒化物半導体の結晶成長
は、先ずシリコン基板に対してダイヤモンド（バッファ
層）とＧaＮバッファ層とを順に形成することから開始
される。即ち、予め水素ガスだけをホットフィラメント
８を通すことで水素ラジカルを形成し、この水素ラジカ
ルを用いて前記シリコン基板の表面を、例えば９５０℃
で水素クリーニングし、該シリコン基板の表面の酸化物
を除去する（前処理）。
【００１５】しかる後、クリーニングしたシリコン基板
の温度を８５０℃として、その表面にダイヤモンド（バ
ッファ層）を成長させる。このダイヤモンドの成長の為
の原料ガスとしてはメタンガス（ＣＨ4）と水素との混
合ガスを用い、この混合ガスをホットフィラメント８を
用いてラジカル化して噴射する。この混合ガスのラジカ
ル化には、例えば２つのホットフィラメント８が用いら
れる。２つのホットフィラメント８は、３方向から通さ
れる混合ガスを効率良く分解し、実効的なラジカル化し
たカーボンの量を増加させる役割を果たす。このように
してラジカル化したカーボンを用いて前記シリコン基板
上にダイヤモンドを成長させる。
の温度を８５０℃として、その表面にダイヤモンド（バ
ッファ層）を成長させる。このダイヤモンドの成長の為
の原料ガスとしてはメタンガス（ＣＨ4）と水素との混
合ガスを用い、この混合ガスをホットフィラメント８を
用いてラジカル化して噴射する。この混合ガスのラジカ
ル化には、例えば２つのホットフィラメント８が用いら
れる。２つのホットフィラメント８は、３方向から通さ
れる混合ガスを効率良く分解し、実効的なラジカル化し
たカーボンの量を増加させる役割を果たす。このように
してラジカル化したカーボンを用いて前記シリコン基板
上にダイヤモンドを成長させる。
【００１６】具体的には、シリコン基板の温度を８５０
℃とし、９７％水素に３％メタンを混ぜた混合ガス（３
０torr）を２０sccm/minの流量で、２３００℃に加熱し
たホットフィラメント８に照射し、上記混合ガス（反応
ガス）を分解してラジカル化した炭素系のガスを得る。
そしてこのラジカル化した炭素系ガスを用いて、例えば
前記シリコン基板上に厚み２００Åのダイヤモンド（バ
ッファ層）を結晶成長させる。このようにして結晶成長
させたダイヤモンドは、多数のドメインを持つが、その
ドメインの方向は規則的に揃っており、結晶性の優れた
ものとなる。
℃とし、９７％水素に３％メタンを混ぜた混合ガス（３
０torr）を２０sccm/minの流量で、２３００℃に加熱し
たホットフィラメント８に照射し、上記混合ガス（反応
ガス）を分解してラジカル化した炭素系のガスを得る。
そしてこのラジカル化した炭素系ガスを用いて、例えば
前記シリコン基板上に厚み２００Åのダイヤモンド（バ
ッファ層）を結晶成長させる。このようにして結晶成長
させたダイヤモンドは、多数のドメインを持つが、その
ドメインの方向は規則的に揃っており、結晶性の優れた
ものとなる。
【００１７】以上のようにしてシリコン基板上にダイヤ
モンド（バッファ層）を結晶成長させたならば、次に該
ダイヤモンド（バッファ層）上に、その成長初期時にカ
ーボンを濃度１０20cm-3以上にドープしたＧaＮバッフ
ァ層を厚み２００Å成長させる。このカーボンドープの
ＧaＮの形成方法としては、例えば原料ガスとして２％
のメタンと９８％の窒素からなる混合ガスを用い、上記
ダイヤモンドの形成に用いたホットフィラメント８によ
りラジカル化した窒素ガスとメチル系のガス、そしてメ
タルＧa（５×１０-7torr）を用い、分子線エピタキシ
ャル成長法にて成長温度６４０℃で厚み２００ÅのＧa
Ｎバッファ層を結晶成長させることによりなされる。
モンド（バッファ層）を結晶成長させたならば、次に該
ダイヤモンド（バッファ層）上に、その成長初期時にカ
ーボンを濃度１０20cm-3以上にドープしたＧaＮバッフ
ァ層を厚み２００Å成長させる。このカーボンドープの
ＧaＮの形成方法としては、例えば原料ガスとして２％
のメタンと９８％の窒素からなる混合ガスを用い、上記
ダイヤモンドの形成に用いたホットフィラメント８によ
りラジカル化した窒素ガスとメチル系のガス、そしてメ
タルＧa（５×１０-7torr）を用い、分子線エピタキシ
ャル成長法にて成長温度６４０℃で厚み２００ÅのＧa
Ｎバッファ層を結晶成長させることによりなされる。
【００１８】尚、上記ＧaＮへのカーボンの高濃度なド
ープは、その下地であるダイヤモンド（バッファ層）と
の結合性を良くする為である。ちなみにカーボン濃度
は、その成長初期時には上述した如く高濃度とするが、
ＧaＮバッファ層の成長と共に濃度を下げる。そして該
ＧaＮバッファ層の成長終了時には上記カーボン濃度を
５×１０18cm-3程度まで下げる。
ープは、その下地であるダイヤモンド（バッファ層）と
の結合性を良くする為である。ちなみにカーボン濃度
は、その成長初期時には上述した如く高濃度とするが、
ＧaＮバッファ層の成長と共に濃度を下げる。そして該
ＧaＮバッファ層の成長終了時には上記カーボン濃度を
５×１０18cm-3程度まで下げる。
【００１９】しかる後、前記ＧaＮバッファ層上に導電
性のＧaＮを成長させるべく、例えばメタルＧa（１×１
０-6torr）とアンモニア（５×１０-5torr）とを用い、
更にドーパントとしてシリコン（５×１０-9torr）を用
いて、成長温度８５０℃にてｎ型のＧaＮ層を、例えば
厚さ５００Å結晶成長させる。この結果、図２にその素
子構造を模式的に示すように、シリコン基板１１上にダ
イヤモンド（バッファ層）１２、更にＧaＮバッファ層
１３を介してｎ型のＧaＮ層１４が形成されることにな
る。即ち、シリコン基板１１上にダイヤモンド（バッフ
ァ層）１２を効率良く成長させ、その上に結晶性の優れ
た導電性のＧaＮ層１４を成長させることが可能とな
る。
性のＧaＮを成長させるべく、例えばメタルＧa（１×１
０-6torr）とアンモニア（５×１０-5torr）とを用い、
更にドーパントとしてシリコン（５×１０-9torr）を用
いて、成長温度８５０℃にてｎ型のＧaＮ層を、例えば
厚さ５００Å結晶成長させる。この結果、図２にその素
子構造を模式的に示すように、シリコン基板１１上にダ
イヤモンド（バッファ層）１２、更にＧaＮバッファ層
１３を介してｎ型のＧaＮ層１４が形成されることにな
る。即ち、シリコン基板１１上にダイヤモンド（バッフ
ァ層）１２を効率良く成長させ、その上に結晶性の優れ
た導電性のＧaＮ層１４を成長させることが可能とな
る。
【００２０】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。実施形態においてはシリコン基板上に
ダイヤモンドを成長させたが、ダイヤモンド構造を有す
るカーボンを形成しても同様な効果が得られる。特にダ
イヤモンド状のカーボンは熱伝導が良いので、デバイス
の放熱効果を高める上で効果的である。また高濃度ドー
プのＧaＮ層（半絶縁性ＧaＮ膜）を形成するに際して、
その窒素源としてジメチルヒドラジンやモノメチルヒド
ラジン等を用いるようにしても良い。またＧa源として
はトリエチルガリウムやトリメチルガリウム等の有機金
属ガスを用いることも可能である。同様にＡl原料とし
てトリメチルアルミニウムやジメチルアルミニウムハイ
ドライド等の有機金属原料を用いることも可能である。
るものではない。実施形態においてはシリコン基板上に
ダイヤモンドを成長させたが、ダイヤモンド構造を有す
るカーボンを形成しても同様な効果が得られる。特にダ
イヤモンド状のカーボンは熱伝導が良いので、デバイス
の放熱効果を高める上で効果的である。また高濃度ドー
プのＧaＮ層（半絶縁性ＧaＮ膜）を形成するに際して、
その窒素源としてジメチルヒドラジンやモノメチルヒド
ラジン等を用いるようにしても良い。またＧa源として
はトリエチルガリウムやトリメチルガリウム等の有機金
属ガスを用いることも可能である。同様にＡl原料とし
てトリメチルアルミニウムやジメチルアルミニウムハイ
ドライド等の有機金属原料を用いることも可能である。
【００２１】また導電性のＧaＮ系半導体として、ｎ型
ＡlＧaＮを結晶成長させることも可能であり、Ｓi等を
ドープしたＩnＧaＮ，ＧaＮ，ＩnＧaＡlＮ，ＡlＮを成
長させることも可能である。同様に半絶縁性のバッファ
層としてカーボンドープのＩnＧaＮ，ＧaＮ，ＩnＧaＡl
Ｎ，ＡlＮを用いることも可能である。その他、本発明
はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。
ＡlＧaＮを結晶成長させることも可能であり、Ｓi等を
ドープしたＩnＧaＮ，ＧaＮ，ＩnＧaＡlＮ，ＡlＮを成
長させることも可能である。同様に半絶縁性のバッファ
層としてカーボンドープのＩnＧaＮ，ＧaＮ，ＩnＧaＡl
Ｎ，ＡlＮを用いることも可能である。その他、本発明
はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
リコン基板上に結晶性良くＧaＮ系半導体を結晶成長さ
せることができ、ワイドバンドギャップ半導体を実現す
ることができる。従って特性の優れた高温動作トランジ
スタの実現に大きく寄与することができる等の効果が奏
せられる。
リコン基板上に結晶性良くＧaＮ系半導体を結晶成長さ
せることができ、ワイドバンドギャップ半導体を実現す
ることができる。従って特性の優れた高温動作トランジ
スタの実現に大きく寄与することができる等の効果が奏
せられる。
【図１】本発明に係る窒化物半導体の結晶成長方法にお
いて用いられるガスソース分子線エピタキシー装置の概
略構成を示す図。
いて用いられるガスソース分子線エピタキシー装置の概
略構成を示す図。
【図２】本発明に係る窒化物半導体の結晶成長方法によ
り成長させた窒化物半導体の概略的な素子構造を示す
図。
り成長させた窒化物半導体の概略的な素子構造を示す
図。
【符号の説明】
２ イオンポンプ
３ ソープレーションポンプ
５ イオン源
６ 原料ガスの噴出セル
７ シャッタ
８ ホットフィラメント
１１ シリコン基板
１２ ダイヤモンド（バッファ層）
１３ ＧaＮバッファ層
１４ ｎ型のＧaＮ層（窒化物半導体）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｃ
(56)参考文献 特開 平４−223330（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−181355（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−109625（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−264434（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−240374（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−112438（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−169600（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/205
C30B 25/02
C30B 29/04
C30B 29/38
C30B 29/40 502
H01L 33/00
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン基板上に厚さ５００Å以下のダ
イヤモンド構造を有するダイヤモンドカーボンをバッフ
ァ層として形成した後、このバッファ層上に高濃度にカ
ーボンをドープしたＧaＮバッファ層を形成し、このＧa
Ｎバッファ層上にＧaＮ系半導体を形成することを特徴
とする窒化物半導体の結晶成長方法。 - 【請求項２】 前記高濃度にカーボンをドープしたＧa
Ｎバッファ層を形成するに際し、原料ガスとしてメタン
と窒素ガスとを用い、ホットフィラメントを有するガス
ノズルを用いて上記原料ガスを活性化してなることを特
徴とする請求項１に記載の窒化物半導体の結晶成長方
法。
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