JP5316623B2 - Iii族窒化物半導体を成長する方法 - Google Patents
Iii族窒化物半導体を成長する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5316623B2 JP5316623B2 JP2011243873A JP2011243873A JP5316623B2 JP 5316623 B2 JP5316623 B2 JP 5316623B2 JP 2011243873 A JP2011243873 A JP 2011243873A JP 2011243873 A JP2011243873 A JP 2011243873A JP 5316623 B2 JP5316623 B2 JP 5316623B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group iii
- nitride semiconductor
- iii nitride
- temperature
- time
- 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 - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
(1)前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記アンモニアの供給量が増加される、
(2)前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記水素の供給量が減少される、
(3)前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第1の供給量から第2の供給量へ増加される、
(4)前記III族窒化物半導体の成長期間に、前記気相成長装置の温度が前記温度Temp1よりも高い温度Temp3から前記温度Temp1へ変更される、
(5)前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第1の圧力値から第2の圧力値へ増加される。
図1(A)〜図1(F)は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図2は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長するために使用可能な結晶成長装置を示す。この結晶成長装置11は、有機金属気相成長炉であることができる。結晶成長装置11は、チャンバ13内に設けられた反応管15を含む。反応管15の開口15aには、サセプタ17が位置している。サセプタ17上には、基板Wを配置できる。反応管15の一端15bは、配管19a〜19gに接続されており、配管19a〜19gからの原料ガスを受け入れる。配管19a〜19gの各々にはマスフローコントローラが設けられている。反応管15の他端15cは、ゲートバルブ21を介して排気ポンプ23に接続されている。各マスフローコントローラを用いてガスの流量の制御を行うことができる。また、ゲートバルブ21を調整することにより、反応管15の圧力を制御することができる。各マスフローコントローラおよびゲートバルブ21は、制御装置に接続されているので、これらは個々にまたは連携するように制御されることができる。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。III族窒化物半導体の成長期間Taでは、図1(A)に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図1(B)に示されるように水素流量も一定に保たれ、図1(D)に示されるようにTMG供給量も一定に保たれ、図1(E)に示されるように圧力も一定に保たれる。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:11slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少
である。本実施例では、アンモニアの供給量の増加が温度変更期間Tbにおいて行われているけれども、成長期間Taおよび温度変更期間Tbの少なくともいずれかの期間中に、アンモニアの供給量を増加するようにしてもよい。
図4(A)〜図4(F)は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図4(A)〜図4(F)に示された工程フローも、図2に示された結晶成長装置を用いて行われる。図4(F)に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程S11と、III族有機金属物質の供給を停止する工程S12と、アフターフロー工程S13と、パージ工程S14とを含む。成長工程S11では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。III族窒化物半導体の成長期間Taでは、図4(A)に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図4(B)に示されるように水素流量も一定に保たれ、図4(D)に示されるようにTMG供給量も一定に保たれ、図4(E)に示されるように圧力も一定に保たれる。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:11slm
H2流量:2slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少である。本実施例では、水素の供給量の減少が温度変更期間Tbにおいて行われているけれども、成長期間Taおよび温度変更期間Tbの少なくともいずれかの期間中に、水素の供給量を減少するようにしてもよい。
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例:
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。III族窒化物半導体の成長期間Taでは、図5(A)に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図5(B)に示されるように水素流量も一定に保たれ、図5(D)に示されるようにTMG供給量も一定に保たれ、図5(E)に示されるように圧力も一定に保たれる。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:16.5slm
H2流量:3slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少
である。工程S24は、工程S4と同様に行われる。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:16.5slm
H2流量:3.5slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。例えば、III族窒化物半導体の成長期間Taでは、図6(D)に示されるようにTMG供給量も一定に保たれ、図6(E)に示されるように圧力も一定に保たれる。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:16.5slm
H2流量:3slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少
である。工程S34では、工程S4と同様に行われる。
自立GaN基板およびサファイアテンプレートを準備する。低転位自立GaN基板の転位密度は、例えば1×106cm−2である。自立GaN基板およびサファイアテンプレートを有機金属気相成長(OMVPE)炉に配置する。基板表面に熱クリーニング(thermal heat cleaning)を行う。この条件は、摂氏990度の温度、16.5slmのNH3流量、3.5slmのH2流量、200torrの圧力、処理時間600秒間である。窒化ガリウムを成長するとき、成長条件は、摂氏1050度の温度、9slmのNH3流量、11slmのH2流量、320μmol/secのTMG供給量、10ppmに希釈した5sccmのSiH4の流量200torrの圧力である。この成膜により、2μmのn+GaN膜が得られる、キャリア濃度は、1×1018cm−3程度である。
素子名 耐圧(V) 特性オン抵抗
ダイオードDGA:181 1.6mΩcm2
ダイオードDGB:205 1.6mΩcm2
ダイオードDGC:220 1.6mΩcm2
ダイオードDSA:112 11mΩcm2
ダイオードDSB:118 11mΩcm2
ダイオードDSC:132 11mΩcm2
耐圧は、1mA/cm2の時の逆方向電圧を示す。特性オン抵抗は、電流密度200mA/cm2における抵抗を示す。
図8(A)〜図8(F)は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図8(A)〜図8(F)に示された工程フローも、図2に示された結晶成長装置を用いて行われる。図8(F)に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程S51と、III族有機金属物質の供給を停止する工程S52と、アフターフロー工程S53と、パージ工程S54とを含む。成長工程S51では、基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:0slm
N2流量:11slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少
である。工程S54では、工程S4と同様に行われる。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:16.5slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:16.5slm
H2流量:0slm
N2流量:11slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:0slm
N2流量:11slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少
である。工程S64は、工程S4と同様に行われる。
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例1と同様にしてエピタキシャル基板GD、SD、GE、SEを作製する。具体的には、図8(A)〜図8(F)および図9(A)〜図9(F)に示された製造フローの例示条件が使用される。
素子名 耐圧(V) 特性オン抵抗
ダイオードDGA:181 1.6mΩcm2
ダイオードDGD:196 1.6mΩcm2
ダイオードDGE:205 1.6mΩcm2
ダイオードDSA:112 11mΩcm2
ダイオードDSD:122 11mΩcm2
ダイオードDSE:125 11mΩcm2
図10(A)〜図10(F)は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図10(A)〜図10(F)に示された工程フローも、図2に示された結晶成長装置を用いて行われる。図10(F)に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程S71と、III族有機金属物質の供給を停止する工程S72と、アフターフロー工程S73と、パージ工程S74とを含む。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:66661パスカル(500torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少
である。工程S74は、工程S4と同様に行われる。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:66661パスカル(500torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:66661パスカル(500torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少
である。工程S84は、工程S4と同様に行われる。
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例1と同様にしてエピタキシャル基板GF、SF、GG、SGを作製する。具体的には、図10(A)〜図10(F)および図11(A)〜図11(F)に示された製造フローの例示条件が使用される。
素子名 耐圧(V) 特性オン抵抗
ダイオードDGA:181 1.6mΩcm2
ダイオードDGF:211 1.6mΩcm2
ダイオードDGG:236 1.6mΩcm2
ダイオードDSA:112 11mΩcm2
ダイオードDSF:126 11mΩcm2
ダイオードDSG:145 11mΩcm2
図12(A)〜図12(F)は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図12(A)〜図12(F)に示された工程フローも、図2に示された結晶成長装置を用いて行われる。図12(F)に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程S91と、III族有機金属物質の供給を停止する工程S92と、アフターフロー工程S93と、パージ工程S94とを含む。成長工程S91では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1000度
である。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1000度から摂氏450度へ減少
である。工程S94は、工程S4と同様に行われる。
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例1と同様にしてエピタキシャル基板GH、SHを作製する。具体的には、図12(A)〜図12(F)に示された製造フローの例示条件が使用される。
素子名 耐圧(V) 特性オン抵抗
ダイオードDGA:181 1.6mΩcm2
ダイオードDGH:216 1.6mΩcm2
ダイオードDSA:112 11mΩcm2
ダイオードDSH:121 11mΩcm2
図13(A)〜図13(F)は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図13(A)〜図13(F)に示された工程フローも、図2に示された結晶成長装置を用いて行われる。図13(F)に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程S101と、III族有機金属物質の供給を停止する工程S102と、アフターフロー工程S103と、パージ工程S104とを含む。成長工程S101では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:9slm
H2流量:11slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:26664パスカル(200torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:320μmol/sec
NH3流量:16.5slm
H2流量:3.5slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:66661パスカル(500torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度
である。
TMG供給量:0μmol/sec
NH3流量:16.5slm
H2流量:3.5slm
N2流量:0slm
反応炉の圧力:66661パスカル(500torr)
反応炉内の温度:摂氏1050度から摂氏450度へ減少
である。工程S104では、工程S4と同様に行われる。
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例1と同様にしてエピタキシャル基板GI、SIを作製する。具体的には、図12(A)〜図12(F)に示された製造フローの例示条件が使用される。
素子名 耐圧(V) 特性オン抵抗
ダイオードDGA:181 1.6mΩcm2
ダイオードDGI:243 1.6mΩcm2
ダイオードDSA:112 11mΩcm2
ダイオードDSI:151 11mΩcm2
(1)成長期間Taおよび温度変更期間Tbの少なくともいずれかの期間中に、アンモニアの供給量が増加される。
(2)成長期間Taおよび温度変更期間Tbの少なくともいずれかの期間中に、水素の供給量が減少される。
(3)成長期間Taおよび温度変更期間Tbの少なくともいずれかの期間中に、窒素の供給量が増加される。
(4)成長期間Taに、気相成長装置11の温度を下げる。
(5)成長期間Taおよび温度変更期間Tbの少なくともいずれかの期間中に、気相成長装置の圧力を増加する。例えば、変更(1)〜(5)のいずれか2つの組み合わせ、変更(1)〜(5)のいずれか3つの組み合わせ、変更(1)〜(5)のいずれか4つの組み合わせ、変更(1)〜(5)の組み合わせが可能である。
Claims (5)
- III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第1の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第1の時刻後の第2の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第1の時刻における前記気相成長装置の温度Temp1よりも低い温度Temp2になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第1の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と、
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第1の供給量から第2の供給量へ増加され、
前記窒素の供給量の増加は前記III族窒化物半導体の前記成長期間中に開始される、ことを特徴とする方法。 - 前記窒素の前記第1の供給量は実質的にゼロである、ことを特徴とする請求項1に記載された方法。
- III族窒化物半導体を成長する方法であって、
水素、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第1の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第1の時刻後の第2の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第1の時刻における前記気相成長装置の温度Temp1よりも低い温度Temp2になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第1の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と、
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記水素の供給量が減少され、
前記水素の供給量の減少は前記III族窒化物半導体の前記成長期間中に開始される、ことを特徴とする方法。 - 前記減少された水素の供給量は実質的にゼロである、ことを特徴とする請求項3に記載された方法。
- 前記水素の供給量が減少されると共に、前記気相成長装置へ窒素が供給される、ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載された方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011243873A JP5316623B2 (ja) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Iii族窒化物半導体を成長する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011243873A JP5316623B2 (ja) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Iii族窒化物半導体を成長する方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006140788A Division JP4952055B2 (ja) | 2006-05-19 | 2006-05-19 | Iii族窒化物半導体を成長する方法、およびiii族窒化物半導体装置を作製する方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012039150A JP2012039150A (ja) | 2012-02-23 |
JP5316623B2 true JP5316623B2 (ja) | 2013-10-16 |
Family
ID=45850707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011243873A Expired - Fee Related JP5316623B2 (ja) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Iii族窒化物半導体を成長する方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5316623B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6848584B2 (ja) * | 2017-03-24 | 2021-03-24 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体層の成長方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4103309B2 (ja) * | 2000-07-13 | 2008-06-18 | 松下電器産業株式会社 | p型窒化物半導体の製造方法 |
JP4962829B2 (ja) * | 2004-08-30 | 2012-06-27 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
-
2011
- 2011-11-07 JP JP2011243873A patent/JP5316623B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012039150A (ja) | 2012-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7003282B2 (ja) | 埋込み活性化p-(AL,IN)GAN層 | |
JP5807044B2 (ja) | 複数の窒化物ナノワイヤの製造方法 | |
US20090057688A1 (en) | Optical semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JP5023230B1 (ja) | 窒化物半導体素子、窒化物半導体ウェーハ及び窒化物半導体層の製造方法 | |
JP2011238971A (ja) | 窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
JP4963816B2 (ja) | 窒化物系半導体素子の製造方法および発光素子 | |
JP2008078186A (ja) | 窒化物系化合物半導体の結晶成長方法 | |
JP4952055B2 (ja) | Iii族窒化物半導体を成長する方法、およびiii族窒化物半導体装置を作製する方法 | |
JP2009238772A (ja) | エピタキシャル基板及びエピタキシャル基板の製造方法 | |
JP6454712B2 (ja) | 窒化物半導体テンプレート、発光素子、及び窒化物半導体テンプレートの製造方法 | |
US20150340562A1 (en) | Light emitting device and method of fabricating the same | |
JP4940928B2 (ja) | 窒化物半導体の製造方法 | |
JP5316623B2 (ja) | Iii族窒化物半導体を成長する方法 | |
JP6049513B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
JP2005129923A (ja) | 窒化物半導体、それを用いた発光素子、発光ダイオード、レーザー素子およびランプ並びにそれらの製造方法 | |
JP2005210091A (ja) | Iii族窒化物半導体素子およびそれを用いた発光素子 | |
JP5744784B2 (ja) | 窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法 | |
WO2015098208A1 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
JP3424467B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 | |
JP2007073947A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶エピタキシー構造 | |
JP7380423B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPWO2019225112A1 (ja) | Iii族窒化物半導体基板及びその製造方法 | |
JP2006515713A (ja) | p型窒化物半導体材料のMBE成長 | |
JP4009043B2 (ja) | p型III族窒化物半導体の製造方法 | |
JP2005225693A (ja) | 窒化物半導体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130318 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130326 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130527 |
|
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: 20130611 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130624 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |