JP3803788B2 - Al系III−V族化合物半導体の気相成長方法、Al系III−V族化合物半導体の製造方法ならびに製造装置 - Google Patents
Al系III−V族化合物半導体の気相成長方法、Al系III−V族化合物半導体の製造方法ならびに製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3803788B2 JP3803788B2 JP2002106102A JP2002106102A JP3803788B2 JP 3803788 B2 JP3803788 B2 JP 3803788B2 JP 2002106102 A JP2002106102 A JP 2002106102A JP 2002106102 A JP2002106102 A JP 2002106102A JP 3803788 B2 JP3803788 B2 JP 3803788B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compound semiconductor
- halide
- hydrogen
- iii
- group iii
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 64
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 title claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 90
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 39
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 36
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 35
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 claims description 34
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 33
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims description 26
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical group Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 18
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims description 9
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 7
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000043 hydrogen iodide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 39
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 28
- 239000010408 film Substances 0.000 description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 5
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- PUGUQINMNYINPK-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 4-(2-chloroacetyl)piperazine-1-carboxylate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)N1CCN(C(=O)CCl)CC1 PUGUQINMNYINPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005267 GaCl3 Inorganic materials 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- IZMHKHHRLNWLMK-UHFFFAOYSA-M chloridoaluminium Chemical compound Cl[Al] IZMHKHHRLNWLMK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Gallium nitride compound Chemical class 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- PQLAYKMGZDUDLQ-UHFFFAOYSA-K aluminium bromide Chemical compound Br[Al](Br)Br PQLAYKMGZDUDLQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012932 thermodynamic analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C23C16/303—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/403—AIII-nitrides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1016—Apparatus with means for treating single-crystal [e.g., heat treating]
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、Al系III−V族族化合物半導体にて100ミクロン以上の厚膜の製造方法と製造装置に関するものである。ここで、「Al系III−V族化合物半導体」とは、III族元素Al(アルミニューム)を含有するすべてのIII−V族化合物半導体を意味する。具体的には、AlN、AlGaN、AlGaInP、AlInGaNなどであって、Al、Ga、InなどIII族元素の成分比、N、PなどV族元素の成分比は任意である。
【0002】
【従来の技術】
Alを含むIII-V族化合物半導体は現在および将来とも重要な地位を占める。その理由のひとつは、バンドギャップ(禁制帯幅)エネルギーが大きな値であるので、他の半導体では不可能な紫外線域の短波長発光が可能であることである。例えばAlNのバンドギャップ(禁制帯幅)エネルギーは、5〜6eVである。これに対して比較的バンドギャップが大きいとされるGaNで、3.5eV程度である。
【0003】
Al系III−V族化合物半導体を利用すれば各種の表示に用いられる高輝度発光ダイオード、CDやDVDの読み書きに使用されるレーザ、光通信用レーザなどさまざまな波長帯域の発光源が得られる。これら半導体発光源は現在のIT社会には無くてはならないものとなっている。
【0004】
もうひとつの理由は、同じくバンドギャップ(禁制帯幅)エネルギーが大きいことからくるもので、放射線等による誤作動が少ない「耐劣悪環境半導体」を構成しうることである。劣悪環境とは、原子炉などの放射線源の近傍、あるいは高高度を飛行するため、宇宙線にさらされる飛行物体や人工衛星に使用される環境などである。
【0005】
このバンドギャップの特徴はAl(アルミニューム)元素からくる特性である。したがって、III族元素であるAl(アルミニューム)をさまざまな含有率で含有するAlN、AlGaN、AlGaInPなど「Al系III−V族化合物半導体」が、上記のような半導体光源および耐劣悪環境半導体の核となるものとして求められていた。
【0006】
ここで、かかる半導体発光部や耐劣悪環境半導体の機能部は、数ミクロン以下の薄膜を積層して形成する。これは公知の液相エピタキシー(LPE:Liquid Phase Epitaxy)法、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、有機金属気相エピタキシー(MOVPE:Metalorganic Vaper Phase Epitaxy)法などで形成可能である。
【0007】
しかしながら、積層プロセスを行うには100ミクロン以上の厚みの「基板」が必要である。この基板を、LPE法、MBE法、MOVPE法によってつくるのは困難である。すなわち、MBE法、MOVPE法では、数ミクロン以下の薄膜形成に適した方法であるが、100ミクロン以上の厚膜形成には、長時間を要するため、実用的には不可能である。
【0008】
またLPE法は、100ミクロン程度までの厚膜成長には適しているが、その成長方法自体の問題点から大面積成長や量産には適していない。すなわち、LPE法は、金属を溶融(メルト)して液相で成膜する方法であるが、メルトに高エネルギーを要すること、成長基板とメルトとの「ぬれ」が必ずしもよくないこと、などの問題があって実用的ではない。
【0009】
100ミクロン以上の厚膜形成には別の方法がある。それは「ハイドライド気相エピタキシー(HVPE:Hydride Vaper Phase Epitaxy)法」である。HVPE法は、Ga、Inなどをハロゲン化物として気流輸送し、V族水素化物と反応させ化合物半導体を製造する方法であって、厚膜形成に適している。HVPE法を「ハライド気相エピタキシー法」と呼称することもあるが、同じものである。
【0010】
HVPE法は、石英反応管を用い、結晶成長部分のみならず周りの石英反応管が高温とするホットウォール(Hot wall)方式である。これに対して、前記MOVPE法は、基板結晶のみを加熱し、周りの石英反応管は高温にならないコールドウォール(Cold wall)方式である。また前記MBE法は、超高真空チャンバーを用いた方法で石英を反応系に含んでいない方法である。
【0011】
石英反応管ホットウォール方式であるHVPE法の利点は、特に成長速度が大きいことである。このため、従来より厚膜が必要な高感度光センサー、厚膜で高品質な結晶が要求されるパワーデバイス(特に、GaAsを用いた電源系のデバイス)に用いられ、さらに前記のような基板、特にGaN基板の製造法として利用されている。これは、たとえば特開平10-215000「窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法(豊田合成株式会社他)」、特開平10-316498「エピタキシャルウェハおよびその製造方法(住友電工株式会社)」などに記載されている。
【0012】
しかしながら、上記HVPE法で製造されたGaN基板上に、たとえばAlを含有するAlGaNなどのヘテロ成長をMBE法、MOVPE法などで行おうとすると、基板と積層膜との格子定数差や熱膨張係数の差により、GaN層上のAl系結晶にクラックが入るなどの問題が発生する。そのため、種々の応用デバイスが実用化できなかった。
【0013】
この問題を解決するには、Alを含んだIII−V族化合物半導体の基板をHVPE法にて製造すればよい。しかし、ここで大きな問題があった。すなわち、III族元素であるAlのハロゲン化物(AlCl、AlBr)が反応容器である石英と激しく反応する。この反応のため、石英反応容器からのSiによって化合物半導体がSiで汚染される。そればかりか、石英容器自体の破損を引き起こす。それで、高成長速度による生産性の高さにもかかわらず、Al系のHVPE法は半導体のエピタキシャル成長に適さないと考えられてきた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、Alを含んだIII−V族化合物半導体の基板を、HVPE法で製造することを課題とする。HVPE法で、Alを含んだIII−V族化合物半導体の量産技術が確立されれば、その基板上にAlGaNなどのヘテロ成長を行っても、基板と積層膜との格子定数の差や、熱膨張係数の差によるクラック発生などが回避されるので、種々の応用デバイスが実用化できる。
【0015】
また、本発明は放射線による誤作動が少ない「耐劣悪環境半導体」を構成するAlを含んだIII−V族化合物半導体の厚膜素子の好適な製造方法、製造装置を提供することも課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、III族としてAlを含むAl系III-V族化合物半導体を、気相エピタキシー法で結晶成長させる方法において、Alとハロゲン化水素とを、700℃以下の温度で反応させ、Alのハロゲン化物を生成させる工程を有することで問題を解決した。
【0017】
すなわち、700℃以下の温度でAlとハロゲン化水素とを反応させることにより、反応生成するAlのハロゲン化物の分子種は、石英と反応する一ハロゲン化物から石英と反応しない三ハロゲン化物になる。それで従来問題であった反応容器である石英との反応が回避される。
【0018】
Alの三ハロゲン化物は、具体的には三塩化アルミニューム(AlCl3)や三臭化アルミニューム(AlBr3)などである。本案は、700℃以下の温度にすることで、反応容器である石英と激しく反応する一ハロゲン化物である塩化アルミニューム(AlCl)、臭化アルミニューム(AlBr)の発生を抑制した。
【0019】
Alの三ハロゲン化物を成長部に輸送し、700℃以上の温度の成長部でハロゲン化物とV族の水素化物とを反応させ、サファイア(Al2O3)やSiなどの種結晶(基板結晶)上にAl系III-V族化合物半導体を気相成長させる。これは公知のHVPE法と同様である。本発明の原理は熱力学解析法を用いて導かれたもので、本発明者らの研究成果である。これを以下に説明する。
【0020】
本案は、HVPE法において好適に実施できる。HVPE法のハロゲン化物発生反応では、石英反応管内に金属Alまたは金属Alと金属Gaの混合物を設置し、管内には水素(H2)および不活性ガス(Inert Gas:IG)を混合したキャリアガスと共に塩化水素(HCl)ガスを導入する。
反応管の加熱中、上記の金属原料の近傍に存在するガス種としては、AlCl3, AlCl, GaCl3, GaCl, HCl, H2およびIGの7種が考えられる。
【0021】
AlおよびGaのハロゲン化物は下記の化学平衡の式「式1」〜「式4」の反応により生成される。そして、これらの反応式における平衡定数は「数1」〜「数4」式のようになる。
【0022】
【化1】
【0023】
【化2】
【0024】
【化3】
【0025】
【化4】
【0026】
【数1】
【0027】
【数2】
【0028】
【数3】
【0029】
【数4】
【0030】
ここで「数1」「数3」式中のAlおよびGaの活量とは、それぞれAlとGaの混合金属中の割合である。また系の圧力による束縛条件は、「数5」式のようである。「数5」式の右辺は、系の全圧(1気圧(atm))である。
【0031】
【数5】
【0032】
水素と不活性ガスに対する塩素の比率パラメータAは、「数6」式、キャリアガス中の水素比率パラメータFは、「数7」式のように示される。水素、塩素、不活性ガス(IG)は、いずれも固相に析出しないので、これらのパラメータは一定である。よって、これらパラメータは計算上利用できるし、実際のプロセスでの操作量として用いることができる。
【0033】
【数6】
【0034】
【数7】
【0035】
以上の式(1)〜(7)を連立させ、これら方程式から7つのガス種の平衡分圧を温度の関数で求める。その結果を、縦軸を平衡分圧、横軸を温度としてプロットすると図1および図2が得られる。図1は金属原料にAlのみを、図2は金属原料としてAlとGaの混合物(Al含有量10%)を用いた場合であって、7種のガスの、平衡分圧の温度依存性を示している。
【0036】
なお、反応管内の全圧は1.0 atmでHClガスの供給分圧は1.0×10-3 atmとし、キャリアガスは水素のみで不活性ガス(IG)は使用していない。図1、図2上方のH2の矢印は、H2分圧が1.0 atmに近いことを示す。また、図の縦軸のガス分圧は、対数スケールであることに注意されたい。
【0037】
図1のAlのみを原料とする場合において、原料部温度が700℃以上ではAlClがAlCl3よりも優先的に発生するのに対し、原料部温度が700℃以下では、AlClよりもAlCl3の平衡分圧の方が勝っていることがわかる。つまり、700℃以下では石英反応管と反応するAlClの発生が抑えられ、石英反応管と反応しないAlCl3の生成反応が優位であることがわかる。
【0038】
また、図2はAlとGaの混合物を原料に用いた場合であるが、この場合でも原料部温度700℃以下ではAlClよりもAlCl3の生成が優位であり、石英反応管と反応しないAlCl3の形でAlのハロゲン化物が生成されている。
【0039】
図2の場合、Gaのハロゲン化物も同時に生成する。こちらについては全温度域においてGaClの生成がGaCl3の生成に勝っている。しかし幸いにも、Gaのハロゲン化物はGaCl, GaCl3の両者共に石英反応管とは反応しないため問題は生じない。
【0040】
よって、700℃以下なら石英反応管と反応しないAlおよびGaのハロゲン化物ガスが生成される。これらハロゲン化物を成長部である別ゾーンにガス輸送し、そこでハロゲン化物とV族の水素化物とを反応させる。ガス輸送して別ゾーンとすれば、原料金属がないのでAlの一ハロゲン化物の生成反応は起こらないので700℃以上に昇温してよい。そこで、サファイア(Al2O3)やSiなどの種結晶(基板結晶)上にAl系III-V族化合物半導体が早い成長速度で気相成長できる。
【0041】
すなわち、本案はIII族としてAlを含むAl系III-V族化合物半導体を、気相エピタキシー法で結晶成長させる方法にて、Al単独、あるいは、Alを含むIII族金属の混合物とハロゲン化水素とを、700℃以下の温度で反応させ、ハロゲン化物を生成する工程を有することを特徴とする。本案は、HVPE(ハイドライド気相エピタキシー)法において特に好適に実施できる。
【0042】
また本案では、石英反応管と反応するAlClの発生が抑えられているので、石英反応管ホットウォール方式であるHVPE法の大きな成長速度の利点を活かしたAl-V族、Ga-V族の混晶半導体などAl以外のIII族金属との混晶半導体の製造も可能である。
【0043】
ここで、ハロゲン化水素は具体的には、塩化水素あるいは臭化水素あるいは沃化水素ガスである。Alとハロゲン化水素との反応温度は300℃から700℃の間であって、600℃程度が好適である。
【0044】
本案を適用したHVPE法による気相エピタキシャル成長を繰り返して、III族としてAlを含む組成の異なる複数のIII-V族化合物半導体膜を厚膜で積層したAl系III-V族化合物半導体が製造できる。これは、格子定数を徐々に変化させて最終的にMBE法やMOVPE法などで用いる基板(種結晶)の表面を作り込む方法として有効であるし、放射線による誤作動が少ない「耐劣悪環境半導体」の製法としても有効である。
【0045】
すなわち、固体Alとハロゲン化水素とを、700℃以下の温度で反応させ、Alのハロゲン化物を生成する第一の工程と、第一の工程で生成したAlのハロゲン化物、およびV族を含有するガスとを、700℃以上の温度で基板結晶面にて反応させることで、Al系III-V族化合物半導体を前記基板結晶上に積層して気相成長する第二の工程とを有し、第一の工程に用いるハロゲン化水素の量、および第一の工程に用いる不活性ガスの量、および第二の工程に用いるV族を含有するガスの量、の少なくとも一つの量を変化することで、それぞれ異なる組成の半導体膜を基板結晶面に積層して様々な組成で積層されたAl系III-V族化合物半導体を製造することができる。
【0046】
ここで、組成の異なる部位の界面で結晶格子に不連続が生じて、欠陥が発生しないように注意しなければならない。それには、第一の工程に用いるハロゲン化水素の量、および第一の工程に用いる不活性ガスの量、および第二の工程に用いるV族を含有するガスの量、などの量を不連続変化させるより、徐々に連続的に変化するのが好ましい。かかる量は、ガス流量制御で変化すればよいが、供給ガス分圧の制御で変化させてもよい。もちろん、この積層プロセスでも第一の工程で生成するAlのハロゲン化物は、700℃以下の温度であるので、石英と反応する一ハロゲン化物の発生が抑えられるので、石英管など石英素材の装置でよい。
【0047】
また、固体原料として、Alを含むIII族金属の固体混合物を用いれば、Alのハロゲン化物に加えて、Al以外のIII族金属のハロゲン化物が発生するので、これとV族を含有するガスとが反応してなるIII-V族化合物半導体の組成のバリエーションはさらに増えて好適である。
【0048】
【発明の実施の形態】
本案のAl系III-V族化合物半導体の気相成長、あるいは同半導体の製造を実現するHVPE(ハイドライド気相エピタキシー)装置について説明する。
【0049】
装置は、図6の装置模式図に示すように固体Al、あるいはAlを含むIII族金属の固体混合物の保持手段10、図中の「ハロゲン化水素」の矢印で示すハロゲン化水素の導入手段、「キャリアガス」の矢印で示すハロゲン化水素のキャリアガスの導入手段を具備し、かつ300℃から700℃の温度に保持された第一の反応ゾーン8を有する。
【0050】
キャリアガスは、水素あるいは不活性ガスを用いればよく、水素と不活性ガスの混合ガスを用いてもよい。不活性ガスは、窒素またはヘリウムなどである。水素が用いられるのは、結晶への不純物取り込みが少ない等の利点があるためである。
【0051】
さらに装置は、種結晶基板の保持手段11と、図中「連続ガス流」の矢印で示す第一反応ゾーンで生成したAlのハロゲン化物の導入手段と、図中「V族を含有するガス」矢印で示すV族を含有するガスの導入手段とを具備し、かつ700℃から1300℃の温度に保持された第二の反応ゾーン9を有することが特徴である。
【0052】
この構成は、公知のHVPE(ハイドライド気相エピタキシー)装置と同様に、図3のような横型石英反応管3をもちいた構成で実現可能である。図6のハロゲン化水素の導入手段は、図3の7に示すガス導入管でよい。図3はハロゲン化水素である塩化水素ガスを、水素ガスをキャリアガスとして導入する例である。
【0053】
ここでは、ハロゲン化水素とキャリアガスをプレミックス(導入前混合)しており、ハロゲン化水素の導入管とキャリアガス導入管とが一体化しているが、プレミックスせず個別の導入管を設けてもよい。キャリアガスは、反応のための混合と第一の反応ゾーンから第二の反応ゾーンへの連続流れをつくるために導入される。
【0054】
図3の例のように、第一の反応ゾーン8と、第二の反応ゾーン9とが、横型反応管1の内部に隣接して配置され、石英反応管の第一の反応ゾーン8位置に、1を取り巻くように配備された300℃から700℃に加熱する第一加熱手段20と、石英反応管の第二の反応ゾーン9位置に、1を取り巻くように配備された700℃から1300℃に加熱する第二加熱手段21とがそれぞれ配設されているのが好適である。
【0055】
加熱手段は、公知の抵抗加熱や輻射加熱装置を用いればよい。20と21とは独立に温度制御される方がよい。もちろん、抵抗加熱線の密度や輻射光源の配置等で簡便に温度調節できるように工夫してもよい。
【0056】
図3の1は、石英製の横型反応管であり、これを取り巻くように20、21のヒータを備えている。
反応管内部には原料例であるAlを収容するアルミナ製のAlボート4、および気相エピタキシャル成長させるための種結晶として、たとえばSi基板6が設置されている。Alボート4は20により、300℃から700℃の範囲で加熱されており、Alボート4近傍が第一の反応ゾーン8である。(図3では8の図示を略す)
【0057】
第1のガス導入管7にて、ハロゲン化水素である塩化水素ガスが、キャリアガスである水素ガスによってAlボート4近傍に導入される。ここでハロゲン化物の生成反応が起こり、AlCl3(三塩化アルミニューム)が生成される。
【0058】
反応管1には、もう一つの原料であるNH3を導入するための原料導入管3が設けられている。この原料導入管3でV族であるNを含有するガスNH3が導入される。このガスは、20で300℃から700℃に加熱された領域で予熱され、21で700℃から1300℃に加熱されたSi基板6近傍に送られる。基板6近傍が第二の反応ゾーン9である。(図3では9の図示を略す)
【0059】
図6中の「連続ガス流」の矢印で示す第一反応ゾーンで生成したAlのハロゲン化物の導入手段は、図3の構成においては、第一反応ゾーンから第二反応ゾーンに向かうキャリアガスの連続ガス流である。すなわち、第一の反応ゾーンに導入されるガスのガス流で、第一反応ゾーンで生成したAlのハロゲン化物が第二の反応ゾーンに導入される。
【0060】
【実施例】
比較例1:図4は比較実験であって、Al原料部温度を850℃(本案の範囲外)に設定し、Al原料部にHClおよび水素を導入し、析出部を1000℃に設定した。その1時間経過後の反応管の、析出部分の写真が図4である。本案記載の解析結果を反映し、原料部からAlCl(一塩化アルミニューム)が析出部に輸送され、1000℃に過熱された石英反応管と反応し、石英反応管中央の内部が黄色に変色している。この黄色はAlの酸化物から生じる色である。
【0061】
実施例1:図5は本案の方式であって、Al原料部温度を650℃に設定し、Al原料部にHClおよび水素を導入し、析出部を1000℃に設定した。その5時間経過後の反応管の、析出部分の写真が図5である。本案記載の解析結果の通り、650℃のAl原料部温度では反応性のAlCl(一塩化アルミニューム)はほとんど発生せず、Al成分はAlCl3として輸送される。写真からも全く石英反応管に変化が無く、本発明によるAl原料部温度を300℃から700℃の範囲でAl原料を輸送すれば、石英反応管と反応することなく成長部に輸送できることが確認できた。
【0062】
実施例2:図3の気相成長装置によって、AlNのエピタキシャル成長を実際に行った。成長過程の詳細は、以下の通りである。まず、Al原料部温度を650℃に保ち、HClとキャリヤガス水素を導入した。また、Si基板付近の温度を900から1100℃の範囲で変化させながら、NH3とキャリヤガス水素を導入した。その結果、Si基板近傍の析出部でAlCl3とNH3の反応が起こり、AlN結晶がSi基板上にエピタキシャル成長した。
【0063】
ここで、HClの供給分圧を1×10-4atm〜5×10-2atmの範囲で種々変更し、また、NH3の供給分圧を0.1, 0.2, 0.4, 0.5atmと変更して、複数の成長実験を行った。その結果、Al原料部温度600℃、成長温度が1000℃付近で、HCl供給分圧が5×10-3 atm、NH3供給分圧が0.2atmの条件下で結晶品質の良好なAlNエピタキシャル成長層をSi基板上に成長させることができた。
【0064】
さらに、HCl供給分圧およびNH3供給分圧を増加させることにより、成長速度が200ミクロン/hourという成長速度が記録された。これは、MOVPE法における1−3ミクロン/hour、MBE法における1ミクロン/hour以下と比較して、はるかに早く、本発明が量産性に優れ、工業的に有望な方法と装置であることが確認された。
【0065】
また、別の実験により、Al原料に代えAl 50%およびGa 50%の混合原料を用いたAlGaNの気相成長実験を行った。混合原料を600℃に保ち、HCl供給分圧2×10-3atm、およびNH3供給分圧0.3atm、成長温度1010℃の条件下で成長を行った。その結果、成長速度50ミクロン/hourでAl0.4Ga0.6 Nの高品質結晶が得られた。
【0066】
本案は、HVPE(ハイドライド気相エピタキシー)法およびHVPE装置の改良として説明したが、これに限定されることはなく、一般の気相エピタキシー法とその装置においてAlのハロゲン化物を用いるすべての技術に適応が可能である。
【0067】
【発明の効果】
本発明のAl系III-V族化合物半導体の製造方法と装置によれば、非常に速い成長速度が得られることから、従来得られなかった厚膜のAl系III-V族化合物半導体が実用レベルでの量産することが可能となる。したがって、これを基板としてもちいれば各種の表示に用いられる高輝度発光ダイオード、CDやDVDの読み書きに使用されるレーザ、光通信用レーザなどさまざまの波長帯域の発光源が量産実用化される。また、厚膜素子として放射線などによる環境誤作動が少ない耐劣悪環境半導体が実用生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 原料AlとHClとの反応で生成する平衡分圧と温度の関係のグラフ
【図2】 混合原料(Al 10% + Ga 90%)とHClの反応で生成する平衡分圧と温度の関係のグラフ
【図3】 横型石英反応管を用いた本発明Al系III-V族化合物半導体の気相成長装置実施例の断面図
【図4】 原料温度850℃で原料輸送後の石英反応管の写真(1時間反応)
【図5】 原料温度650℃で原料輸送後の石英反応管の写真(5時間反応)
【図6】 本発明Al系III-V族化合物半導体の気相成長装置の模式図
【符号の説明】
1 横型石英反応管
3 原料であるNH3ガスを導入するための第2のガス導入管
4 原料であるAlを収容するアルミナ製のAlボート
5 本案によるエピタキシャル成長結晶
6 気相エピタキシャル成長させるための種結晶としてのSiなどの基板
7 ハロゲン化水素である塩化水素ガスをキャリアガスである水素ガスを用いて導入するための第1のガス導入管
8 300℃から700℃の温度に保持された第一の反応ゾーン
9 700℃から1300℃の温度に保持された第二の反応ゾーン
10 固体Al、あるいはAlを含むIII族金属の固体混合物の保持手段
11 種結晶基板の保持手段
20 1を取り巻くように配備された300℃から700℃に加熱する第一加熱手段
21 1を取り巻くように配備された700℃から1300℃に加熱する第二加熱手段
Claims (11)
- III族としてAlを含むIII-V族化合物半導体を、気相エピタキシー法で結晶成長させる方法において、固体Alとハロゲン化水素とを、700℃以下の温度で反応させ、Alのハロゲン化物を生成する工程を有することを特徴としたAl系III-V族化合物半導体の気相成長方法
- III族としてAlを含むIII-V族化合物半導体を、気相エピタキシー法で結晶成長させる方法において、Alを含むIII族金属の固体混合物とハロゲン化水素とを、700℃以下の温度で反応させ、Alのハロゲン化物、およびAl以外のIII族金属のハロゲン化物を生成する工程を有することを特徴としたAl系III-V族化合物半導体の気相成長方法
- ハロゲン化水素が、塩化水素あるいは臭化水素あるいは沃化水素である、請求項1から2に記載されたAl系III-V族化合物半導体の気相成長方法
- 気相エピタキシー法による気相エピタキシャル成長を繰り返して、III族としてAlを含む組成の異なるIII-V族化合物半導体を積層した、III-V族化合物半導体を製造する方法において、固体Alとハロゲン化水素とを、700℃以下の温度で反応させ、Alのハロゲン化物を生成する第一の工程と、第一の工程で生成したAlのハロゲン化物、およびV族を含有するガスとを、700℃以上の温度で基板結晶面にて反応させることで、III-V族化合物半導体を前記基板結晶上に気相成長する第二の工程とを有し、第一の工程に用いるハロゲン化水素の量、および第一の工程に用いるハロゲン化水素のキャリアガスの量、および第二の工程に用いるV族を含有するガスの量、の少なくとも一つの量を変化させて、組成の異なるIII-V族化合物半導体を積層することを特徴としたAl系III-V族化合物半導体の製造方法
- 気相エピタキシー法による気相エピタキシャル成長を繰り返して、III族としてAlを含む組成の異なるIII-V族化合物半導体を積層した、III-V族化合物半導体を製造する方法において、Alを含むIII族金属の固体混合物とハロゲン化水素とを、700℃以下の温度で反応させ、Alのハロゲン化物を生成する第一の工程と、第一の工程で生成したAlのハロゲン化物、およびAl以外のIII族金属のハロゲン化物、およびV族を含有するガスとを、700℃以上の温度で基板結晶面にて反応させることで、III-V族化合物半導体を前記基板結晶上に気相成長する第二の工程とを有し、第一の工程に用いるハロゲン化水素の量、および第一の工程に用いるハロゲン化水素のキャリアガスの量、および第二の工程に用いるV族を含有するガスの量、の少なくとも一つの量を変化させて、組成の異なるIII-V族化合物半導体を積層することを特徴としたAl系III-V族化合物半導体の製造方法
- ハロゲン化水素が、塩化水素あるいは臭化水素あるいは沃化水素であり、ハロゲン化水素のキャリアガスが、水素あるいは不活性ガス、あるいはハロゲン化水素のキャリアガスが、水素と不活性ガスの混合ガスである、請求項4から5に記載されたAl系III-V族化合物半導体の製造方法
- III族としてAlを含むIII−V族化合物半導体を、ハイドライド気相エピタキシー法で結晶成長させる装置において、
固体Alとハロゲン化水素とを、700℃以下の温度で反応させるために、700℃以下の温度に保持された第一の反応ゾーンと、
700℃から1300℃の温度に保持された、第二の反応ゾーンと、
を有することを特徴としたAl系III−V族化合物半導体の製造装置 - 第一の反応ゾーンに、固体AlあるいはAlを含むIII族金属の固体混合物の保持手段と、ハロゲン化水素の導入手段と、ハロゲン化水素のキャリアガスの導入手段とが具備され、第二の反応ゾーンに、種結晶基板の保持手段と、第一の反応ゾーンで生成したハロゲン化物の導入手段と、V族を含有するガスの導入手段とが具備された、請求項7に記載されたAl系III-V族化合物半導体の製造装置
- 第一の反応ゾーンにおける反応が、固体Alのハロゲン化物生成反応、あるいはAlを含むIII族金属の固体混合物のハロゲン化物生成反応であり、第二の反応ゾーンにおける反応が、種結晶基板上のIII-V族化合物半導体を気相エピタキシャル成長反応である請求項7から8に記載されたAl系III-V族化合物半導体の製造装置
- 第一の反応ゾーンと第二の反応ゾーンとが、単独の石英反応管の内部に隣接して配置され、石英反応管の第一の反応ゾーン位置に第一加熱手段、石英反応管の第二の反応ゾーン位置に第二加熱手段が配設され、第一の反応ゾーンで生成したハロゲン化物が、第一の反応ゾーンに導入されるガスのガス流で第二の反応ゾーンに導入されることを特徴とした、請求項8から9に記載されたAl系III-V族化合物半導体の製造装置
- ハロゲン化水素が、塩化水素あるいは臭化水素あるいは沃化水素であり、ハロゲン化水素のキャリアガスが、水素あるいは不活性ガス、あるいはハロゲン化水素のキャリアガスが、水素と不活性ガスの混合ガスである、請求項8から10に記載されたAl系III-V族化合物半導体の製造装置
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002106102A JP3803788B2 (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | Al系III−V族化合物半導体の気相成長方法、Al系III−V族化合物半導体の製造方法ならびに製造装置 |
EP03745948A EP1494269A4 (en) | 2002-04-09 | 2003-04-07 | VAPOR PHASE GROWTH PROCESS FOR AL-CONTAINING III-V COMPOUND SEMICONDUCTOR, AND METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING AL-CONTAINING III-V COMPOUND SEMICONDUCTOR |
KR1020047016182A KR100693078B1 (ko) | 2002-04-09 | 2003-04-07 | Al계 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체의 기상 성장 방법, Al계Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체의 제조 방법 및 제조 장치 |
PCT/JP2003/004408 WO2003085711A1 (fr) | 2002-04-09 | 2003-04-07 | Procede de croissance en phase vapeur pour semiconducteur a composes iii-v contenant de l'al, et procede et dispositif destines a la production d'un semiconducteur a composes iii-v contenant de l'al |
AU2003236306A AU2003236306A1 (en) | 2002-04-09 | 2003-04-07 | VAPOR PHASE GROWTH METHOD FOR Al-CONTAINING III-V GROUP COMPOUND SEMICONDUCTOR, AND METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING Al-CONTAINING III-V GROUP COMPOUND SEMICONDUCTOR |
CNB038080028A CN100345255C (zh) | 2002-04-09 | 2003-04-07 | Al系Ⅲ-V族化合物半导体的气相生长方法、Al系Ⅲ-V族化合物半导体的制造方法与制造装置 |
US10/509,177 US7645340B2 (en) | 2002-04-09 | 2003-04-07 | Vapor phase growth method for A1-containing III-V group compound semiconductor, and method and device for producing A1-containing III-V group compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002106102A JP3803788B2 (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | Al系III−V族化合物半導体の気相成長方法、Al系III−V族化合物半導体の製造方法ならびに製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003303774A JP2003303774A (ja) | 2003-10-24 |
JP3803788B2 true JP3803788B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=28786410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002106102A Expired - Lifetime JP3803788B2 (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | Al系III−V族化合物半導体の気相成長方法、Al系III−V族化合物半導体の製造方法ならびに製造装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7645340B2 (ja) |
EP (1) | EP1494269A4 (ja) |
JP (1) | JP3803788B2 (ja) |
KR (1) | KR100693078B1 (ja) |
CN (1) | CN100345255C (ja) |
AU (1) | AU2003236306A1 (ja) |
WO (1) | WO2003085711A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112014004744B4 (de) | 2013-10-15 | 2020-05-07 | Tokuyama Corporation | Vertikales Nitrid-Halbleiterbauelement und laminierter Körper |
KR20230056792A (ko) | 2021-08-23 | 2023-04-27 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | Iii족 질화물 단결정 기판의 세정 방법 및 제조 방법 |
Families Citing this family (46)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4765025B2 (ja) * | 2004-02-05 | 2011-09-07 | 農工大ティー・エル・オー株式会社 | AlNエピタキシャル層の成長方法及び気相成長装置 |
JP4747350B2 (ja) * | 2004-02-05 | 2011-08-17 | 農工大ティー・エル・オー株式会社 | エピタキシャル層の気相成長装置 |
JP4513421B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-07-28 | 住友電気工業株式会社 | AlxGayIn1−x−yN結晶の製造方法 |
JP2006073578A (ja) | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Nokodai Tlo Kk | AlGaNの気相成長方法及び気相成長装置 |
JP2006114845A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | アルミニウム系iii族窒化物の製造方法 |
JP2006290662A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | アルミニウム系iii族窒化物結晶の製造方法並びに製造装置 |
JP4476174B2 (ja) * | 2005-06-02 | 2010-06-09 | 国立大学法人東京農工大学 | アルミニウム系iii族窒化物結晶の製造方法および結晶積層基板 |
JP4749792B2 (ja) * | 2005-08-03 | 2011-08-17 | 国立大学法人東京農工大学 | アルミニウム系iii族窒化物結晶の製造方法および結晶積層基板 |
JP4872075B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2012-02-08 | 国立大学法人三重大学 | Iii族窒化物結晶の作製装置およびiii族窒化物結晶の作製方法 |
JP4817042B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2011-11-16 | 国立大学法人三重大学 | Alを含むIII族窒化物結晶の作製方法、およびAlを含むIII族窒化物結晶 |
US8764903B2 (en) * | 2009-05-05 | 2014-07-01 | Sixpoint Materials, Inc. | Growth reactor for gallium-nitride crystals using ammonia and hydrogen chloride |
US8357243B2 (en) | 2008-06-12 | 2013-01-22 | Sixpoint Materials, Inc. | Method for testing group III-nitride wafers and group III-nitride wafers with test data |
US20080083970A1 (en) * | 2006-05-08 | 2008-04-10 | Kamber Derrick S | Method and materials for growing III-nitride semiconductor compounds containing aluminum |
US8293012B2 (en) * | 2006-06-20 | 2012-10-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for growing AlxGa1-xN crystal, and AlxGa1-xN crystal substrate |
JP4936277B2 (ja) * | 2006-07-13 | 2012-05-23 | 国立大学法人東京農工大学 | アルミニウム系iii族窒化物結晶の製造方法 |
JP4959468B2 (ja) * | 2006-09-08 | 2012-06-20 | 株式会社トクヤマ | Iii族窒化物の製造方法およびその装置 |
WO2008029589A1 (fr) | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Tokuyama Corporation | Procédé et matériel servant à produire un nitrure d'un élément du groupe iii |
US8129208B2 (en) | 2007-02-07 | 2012-03-06 | Tokuyama Corporation | n-Type conductive aluminum nitride semiconductor crystal and manufacturing method thereof |
DE102007009839A1 (de) * | 2007-02-23 | 2008-08-28 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Verfahren zur Herstellung von (Al,Ga)InN-Kristallen |
WO2008101625A1 (de) * | 2007-02-23 | 2008-08-28 | Freiberger Compounds Materials Gmbh | Verfahren zur herstellung von (al,ga)n kristallen |
DE102007009412A1 (de) * | 2007-02-23 | 2008-08-28 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Verfahren zur Herstellung von (Al,Ga)N Kristallen |
EP2141267A4 (en) | 2007-03-02 | 2011-07-06 | Univ Tokyo Nat Univ Corp | METHOD FOR MANUFACTURING GROUP III ELEMENT NITRIDE CRYSTAL |
JP5100231B2 (ja) * | 2007-07-25 | 2012-12-19 | 株式会社トクヤマ | Iii族窒化物製造装置 |
JP5324110B2 (ja) | 2008-01-16 | 2013-10-23 | 国立大学法人東京農工大学 | 積層体およびその製造方法 |
WO2009108700A1 (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Sixpoint Materials, Inc. | Method for producing group iii nitride wafers and group iii nitride wafers |
TWI460322B (zh) | 2008-06-04 | 2014-11-11 | Sixpoint Materials Inc | 藉由氨熱生長法自初始第iii族氮化物種產生具改良結晶度之第iii族氮化物晶體之方法 |
TWI460323B (zh) * | 2008-06-04 | 2014-11-11 | Sixpoint Materials Inc | 用於生長第iii族氮化物結晶之高壓容器及使用高壓容器生長第iii族氮化物結晶之方法及第iii族氮化物結晶 |
WO2010045567A1 (en) * | 2008-10-16 | 2010-04-22 | Sixpoint Materials, Inc. | Reactor design for growing group iii nitride crystals and method of growing group iii nitride crystals |
KR100980642B1 (ko) | 2008-10-31 | 2010-09-07 | 주식회사 실트론 | 질화갈륨 기판제조장치 |
US8895107B2 (en) * | 2008-11-06 | 2014-11-25 | Veeco Instruments Inc. | Chemical vapor deposition with elevated temperature gas injection |
WO2010060034A1 (en) * | 2008-11-24 | 2010-05-27 | Sixpoint Materials, Inc. | METHODS FOR PRODUCING GaN NUTRIENT FOR AMMONOTHERMAL GROWTH |
WO2010127156A2 (en) * | 2009-04-29 | 2010-11-04 | Applied Materials, Inc. | Method of forming in-situ pre-gan deposition layer in hvpe |
US20110104843A1 (en) * | 2009-07-31 | 2011-05-05 | Applied Materials, Inc. | Method of reducing degradation of multi quantum well (mqw) light emitting diodes |
JP5859978B2 (ja) * | 2010-12-15 | 2016-02-16 | 株式会社トクヤマ | アルミニウム系iii族窒化物単結晶の製造方法 |
JP5550579B2 (ja) * | 2011-02-10 | 2014-07-16 | 株式会社トクヤマ | 三塩化アルミニウムガスの製造方法 |
JP2013058741A (ja) * | 2011-08-17 | 2013-03-28 | Hitachi Cable Ltd | 金属塩化物ガス発生装置、ハイドライド気相成長装置、及び窒化物半導体テンプレート |
US9708733B2 (en) | 2013-06-10 | 2017-07-18 | Tokuyama Corporation | Method for manufacturing aluminum-based group III nitride single crystal by hydride vapor phase epitaxy |
JP6091346B2 (ja) * | 2013-06-11 | 2017-03-08 | 株式会社トクヤマ | アルミニウム系iii族窒化物単結晶の製造方法 |
EP3193356B1 (en) | 2014-09-11 | 2023-12-20 | Tokuyama Corporation | Cleaning method and laminate of aluminum nitride single-crystal substrate |
TWI717777B (zh) | 2014-11-10 | 2021-02-01 | 日商德山股份有限公司 | Iii族氮化物單結晶製造裝置、使用該裝置之iii族氮化物單結晶之製造方法、及氮化鋁單結晶 |
DE102015205104A1 (de) * | 2015-03-20 | 2016-09-22 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Züchtung von A-B Kristallen ohne Kristallgitter-Krümmung |
JP6499917B2 (ja) * | 2015-05-18 | 2019-04-10 | 株式会社トクヤマ | Iii族窒化物単結晶の製造方法 |
EP3434816A4 (en) | 2016-03-23 | 2019-10-30 | Tokuyama Corporation | METHOD FOR MANUFACTURING A SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE OF ALUMINUM NITRIDE |
CN106430269B (zh) * | 2016-10-20 | 2018-03-02 | 安庆市长虹化工有限公司 | 一种溴化铝的制备方法 |
US20220205085A1 (en) * | 2019-04-25 | 2022-06-30 | Aledia | Deposition process using additional chloride-based precursors |
JP7228467B2 (ja) * | 2019-05-27 | 2023-02-24 | 信越化学工業株式会社 | Iii族化合物基板の製造方法及びiii族化合物基板 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3471324A (en) * | 1966-12-23 | 1969-10-07 | Texas Instruments Inc | Epitaxial gallium arsenide |
US4698244A (en) * | 1985-10-31 | 1987-10-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Deposition of titanium aluminides |
JPH0760800B2 (ja) | 1986-09-17 | 1995-06-28 | 住友化学工業株式会社 | 化合物半導体の気相成長法 |
US4888303A (en) * | 1988-11-09 | 1989-12-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Vapor phase epitaxy-hydride technique with a constant alloy source for the preparation of InGaAs layers |
JPH03218917A (ja) | 1989-10-19 | 1991-09-26 | Hashimoto Kasei Kogyo Kk | 三塩化ホウ素の製造方法 |
JP3327952B2 (ja) | 1991-07-17 | 2002-09-24 | 旭化成株式会社 | 圧電体とそれを用いたsawデバイス |
US5679152A (en) * | 1994-01-27 | 1997-10-21 | Advanced Technology Materials, Inc. | Method of making a single crystals Ga*N article |
JP2873991B2 (ja) | 1994-12-02 | 1999-03-24 | 光技術研究開発株式会社 | Al系化合物半導体の結晶成長方法 |
US6533874B1 (en) * | 1996-12-03 | 2003-03-18 | Advanced Technology Materials, Inc. | GaN-based devices using thick (Ga, Al, In)N base layers |
JPH111399A (ja) * | 1996-12-05 | 1999-01-06 | Lg Electron Inc | 窒化ガリウム半導体単結晶基板の製造方法並びにその基板を用いた窒化ガリウムダイオード |
JP3946805B2 (ja) | 1997-01-30 | 2007-07-18 | 豊田合成株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法 |
JP3899652B2 (ja) | 1997-03-14 | 2007-03-28 | 住友電気工業株式会社 | エピタキシャルウェハ |
US6197683B1 (en) * | 1997-09-29 | 2001-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming metal nitride film by chemical vapor deposition and method of forming metal contact of semiconductor device using the same |
US6599133B2 (en) * | 1997-11-18 | 2003-07-29 | Technologies And Devices International, Inc. | Method for growing III-V compound semiconductor structures with an integral non-continuous quantum dot layer utilizing HVPE techniques |
US6218269B1 (en) * | 1997-11-18 | 2001-04-17 | Technology And Devices International, Inc. | Process for producing III-V nitride pn junctions and p-i-n junctions |
JP2000031060A (ja) | 1998-07-10 | 2000-01-28 | Hitachi Cable Ltd | Iii−v族化合物半導体気相エピタキシャル成長方法及び成長装置 |
JP3279528B2 (ja) | 1998-09-07 | 2002-04-30 | 日本電気株式会社 | 窒化物系iii−v族化合物半導体の製造方法 |
JP3171180B2 (ja) | 1999-02-04 | 2001-05-28 | 日本電気株式会社 | 気相エピタキシャル成長法、半導体基板の製造方法、半導体基板及びハイドライド気相エピタキシー装置 |
EP1200652A1 (en) | 1999-05-07 | 2002-05-02 | CBL Technologies | Magnesium-doped iii-v nitrides & methods |
US6410172B1 (en) | 1999-11-23 | 2002-06-25 | Advanced Ceramics Corporation | Articles coated with aluminum nitride by chemical vapor deposition |
JP3553583B2 (ja) | 1999-12-22 | 2004-08-11 | 日本電気株式会社 | 窒化物の気相成長装置 |
JP4374156B2 (ja) | 2000-09-01 | 2009-12-02 | 日本碍子株式会社 | Iii−v族窒化物膜の製造装置及び製造方法 |
JP2001313254A (ja) | 2001-04-12 | 2001-11-09 | Sony Corp | 窒化物系iii−v族化合物半導体層の成長方法 |
JP4212426B2 (ja) | 2003-08-07 | 2009-01-21 | 豊田合成株式会社 | Iii族窒化物系化合物半導体基板の製造方法 |
JP2005223243A (ja) | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Hitachi Cable Ltd | Iii族窒化物系半導体結晶の製造方法及びハイドライド気相成長装置 |
-
2002
- 2002-04-09 JP JP2002106102A patent/JP3803788B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-04-07 EP EP03745948A patent/EP1494269A4/en not_active Ceased
- 2003-04-07 KR KR1020047016182A patent/KR100693078B1/ko active IP Right Grant
- 2003-04-07 US US10/509,177 patent/US7645340B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-04-07 WO PCT/JP2003/004408 patent/WO2003085711A1/ja active Application Filing
- 2003-04-07 AU AU2003236306A patent/AU2003236306A1/en not_active Abandoned
- 2003-04-07 CN CNB038080028A patent/CN100345255C/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112014004744B4 (de) | 2013-10-15 | 2020-05-07 | Tokuyama Corporation | Vertikales Nitrid-Halbleiterbauelement und laminierter Körper |
KR20230056792A (ko) | 2021-08-23 | 2023-04-27 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | Iii족 질화물 단결정 기판의 세정 방법 및 제조 방법 |
DE112022000129T5 (de) | 2021-08-23 | 2023-07-20 | Tokuyama Corporation | Verfahren zum reinigen eines gruppe-iii-nitrid-einkristall-substrats und verfahren zu dessen herstellung |
US11859312B2 (en) | 2021-08-23 | 2024-01-02 | Tokuyama Corporation | Method of cleaning a group III-nitride single crystal substrate comprising cleaning a nitrogen-polar face with a detergent including a fluoroorganic compound |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1494269A1 (en) | 2005-01-05 |
KR100693078B1 (ko) | 2007-03-12 |
JP2003303774A (ja) | 2003-10-24 |
CN100345255C (zh) | 2007-10-24 |
EP1494269A4 (en) | 2007-10-10 |
US7645340B2 (en) | 2010-01-12 |
AU2003236306A1 (en) | 2003-10-20 |
WO2003085711A1 (fr) | 2003-10-16 |
KR20040101432A (ko) | 2004-12-02 |
CN1647251A (zh) | 2005-07-27 |
US20050166835A1 (en) | 2005-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3803788B2 (ja) | Al系III−V族化合物半導体の気相成長方法、Al系III−V族化合物半導体の製造方法ならびに製造装置 | |
US20080083970A1 (en) | Method and materials for growing III-nitride semiconductor compounds containing aluminum | |
Stringfellow | Materials issues in high-brightness light-emitting diodes | |
US6218280B1 (en) | Method and apparatus for producing group-III nitrides | |
KR101372698B1 (ko) | 수소화합물 기상 성장법에 의한 평면, 비극성 질화 갈륨의 성장 | |
US10125433B2 (en) | Nitride semiconductor crystal, manufacturing method and manufacturing equipment | |
US7981713B2 (en) | Group III-V nitride-based semiconductor substrate, group III-V nitride-based device and method of fabricating the same | |
EP3056592B1 (en) | Method for producing group iii nitride crystal and apparatus for producing group iii nitride crystal | |
EP1796150B1 (en) | Method for algan vapor-phase growth | |
US20070215901A1 (en) | Group III-V nitride-based semiconductor substrate and method of fabricating the same | |
US20070096147A1 (en) | Nitride-based semiconductor substrate and method of making the same | |
US20020155712A1 (en) | Method of fabricating group-III nitride semiconductor crystal, method of fabricating gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, and light source using the semiconductor light-emitting device | |
JPH09315899A (ja) | 化合物半導体気相成長方法 | |
JP5229792B2 (ja) | Iii族元素窒化物結晶の製造方法およびそれにより得られるiii族元素窒化物結晶 | |
JP2006290697A (ja) | 窒化物半導体基板及びその製造方法 | |
US9023673B1 (en) | Free HCL used during pretreatment and AlGaN growth to control growth layer orientation and inclusions | |
US8728233B2 (en) | Method for the production of group III nitride bulk crystals or crystal layers from fused metals | |
JP4738748B2 (ja) | Iii族窒化物単結晶の作製方法 | |
JP2018058718A (ja) | Iii族窒化物結晶の製造方法、半導体装置およびiii族窒化物結晶製造装置 | |
Pimputkar | Gallium nitride | |
JP2006351641A (ja) | Iii族窒化物半導体基板の製造方法 | |
Siche et al. | Growth of bulk gan from gas phase | |
JP7120598B2 (ja) | 窒化アルミニウム単結晶膜及び半導体素子の製造方法 | |
US20080203408A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING (Al, Ga)lnN CRYSTALS | |
JP2008528414A (ja) | c面配向GaN又はAlxGa1−xN基板製造方法及びc面配向GaN又はAlxGa1−xN基板使用方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050314 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050601 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20051226 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20060117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060131 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060313 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060411 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060419 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3803788 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100519 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100519 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110519 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120519 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120519 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130519 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130519 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130519 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130519 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140519 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |