JPH02141495A - 窒化アルミニウム単結晶薄膜を有する積層単結晶基板及びその製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム単結晶薄膜を有する積層単結晶基板及びその製造方法Info
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- JPH02141495A JPH02141495A JP63292317A JP29231788A JPH02141495A JP H02141495 A JPH02141495 A JP H02141495A JP 63292317 A JP63292317 A JP 63292317A JP 29231788 A JP29231788 A JP 29231788A JP H02141495 A JPH02141495 A JP H02141495A
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Classifications
-
- 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
- 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
- C30B29/38—Nitrides
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は窒化アルミニウム（以下、ＡＩＮと略する）単
結晶薄膜を有する積層単結晶基板及びその製造方法に関
するものである。
結晶薄膜を有する積層単結晶基板及びその製造方法に関
するものである。
気相法によるＡＩＮ単結晶薄膜の合成方法としては、従
来反応原料として金属ＡＩとＮ２ガスを用いたＭｏ１ｅ
ｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉ−ｔａｘｙ法（以下、Ｍ
ＢＥ法）、同じく金属ＡＩとＮ２ガスを用いたスパッタ
ー法、塩化アルミニウムとアンモニアガスを用いたＣｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法（
以下、ＣＶＤ法）、トリメチルアルミニウムとアンモニ
アガスを用いた有機金属ＣＶＤ法（以下、ＭＯＣＶＤ法
）が報告されている。
来反応原料として金属ＡＩとＮ２ガスを用いたＭｏ１ｅ
ｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉ−ｔａｘｙ法（以下、Ｍ
ＢＥ法）、同じく金属ＡＩとＮ２ガスを用いたスパッタ
ー法、塩化アルミニウムとアンモニアガスを用いたＣｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法（
以下、ＣＶＤ法）、トリメチルアルミニウムとアンモニ
アガスを用いた有機金属ＣＶＤ法（以下、ＭＯＣＶＤ法
）が報告されている。
ＡＩＮ単結晶薄膜は高い絶縁性（バンドギャップは６．
２ ｅＶ ）を有する圧電性膜である。その高い絶縁性
を利用してｍ−ｖ属化合物半導体のパッシベイション膜
としての応用が考えられている。
２ ｅＶ ）を有する圧電性膜である。その高い絶縁性
を利用してｍ−ｖ属化合物半導体のパッシベイション膜
としての応用が考えられている。
また、弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ
Ｗａｖｅ 、以下、ＳＡＷと略する）の伝搬速度（以
下、Ｖｓ）が圧電体の中で最も大きいことから高周波領
域のＳＡＷフィルターに代表されるＳＡＷデバイスとし
ての応用が期待されている。
Ｗａｖｅ 、以下、ＳＡＷと略する）の伝搬速度（以
下、Ｖｓ）が圧電体の中で最も大きいことから高周波領
域のＳＡＷフィルターに代表されるＳＡＷデバイスとし
ての応用が期待されている。
ＡＩＮ単結晶薄膜を高周波領域のＳＡＷフィルターとし
て応用する際の問題点としてはＡＩＮ単結晶薄膜の結晶
性の不均一性ということが挙げられる。ＳＡＷフィルタ
ーにおける中心周波数その他フィルター特性は５ＡＷＯ
伝搬特性と圧電体上に構成される櫛型電極パターン（Ｉ
ｎｔｅｒ ＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｓｅｒ、以下
Ｉ ＤＴ）によって決定される。
て応用する際の問題点としてはＡＩＮ単結晶薄膜の結晶
性の不均一性ということが挙げられる。ＳＡＷフィルタ
ーにおける中心周波数その他フィルター特性は５ＡＷＯ
伝搬特性と圧電体上に構成される櫛型電極パターン（Ｉ
ｎｔｅｒ ＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｓｅｒ、以下
Ｉ ＤＴ）によって決定される。
結晶性の不均一性は直接ＳＡＷの伝搬特性に影響し、即
ちフィルター特性に影響する。従って、ＡＩＮ単結晶薄
膜をＳＡＷフィルターとして応用する場合において、Ａ
ＩＮ単結晶薄膜の結晶性の改善は避けがたい問題である
。
ちフィルター特性に影響する。従って、ＡＩＮ単結晶薄
膜をＳＡＷフィルターとして応用する場合において、Ａ
ＩＮ単結晶薄膜の結晶性の改善は避けがたい問題である
。
ＡＩＮ単結晶薄膜の結晶性が不均一になる原因は二通り
考えられ、ひとつは酸素などの不純物がＡＩＮ膜中に固
溶することであり、もうひとつは基板単結晶との物性不
整合すなわち格子定数のずれ及び熱膨張係数の差によっ
て生じた格子歪み、応力歪みである。特に、後者の原因
については、ヘテロエピタキシー一般の間点てありこれ
を解決することが本目的に対して肝要である。
考えられ、ひとつは酸素などの不純物がＡＩＮ膜中に固
溶することであり、もうひとつは基板単結晶との物性不
整合すなわち格子定数のずれ及び熱膨張係数の差によっ
て生じた格子歪み、応力歪みである。特に、後者の原因
については、ヘテロエピタキシー一般の間点てありこれ
を解決することが本目的に対して肝要である。
従来技術の上記問題を解決した高品質のＡＩＮ単結晶薄
膜を有する積層単結晶基板とそれを製造する方法を開示
するものである。
膜を有する積層単結晶基板とそれを製造する方法を開示
するものである。
上記目的を達成する為に、本発明は、サファイア基板上
に酸窒化アルミニウム膜があり、その上に窒化アルミニ
ウム単結晶薄膜がある積層単結晶基板を提供するもので
ある。そして、その製造方法として、金属アルミニウム
あるいはアルミニウム化合物と窒素化合物とを反応させ
、サファイア基板上に窒化アルミニウム単結晶薄膜を気
相法により合成する際、あらかじめサファイア基板上に
酸窒化アルミニウム膜を成膜し、その上に窒化アルミニ
ウム単結晶薄膜を成膜する積層単結晶基板の製造方法を
提供するものである。
に酸窒化アルミニウム膜があり、その上に窒化アルミニ
ウム単結晶薄膜がある積層単結晶基板を提供するもので
ある。そして、その製造方法として、金属アルミニウム
あるいはアルミニウム化合物と窒素化合物とを反応させ
、サファイア基板上に窒化アルミニウム単結晶薄膜を気
相法により合成する際、あらかじめサファイア基板上に
酸窒化アルミニウム膜を成膜し、その上に窒化アルミニ
ウム単結晶薄膜を成膜する積層単結晶基板の製造方法を
提供するものである。
ヘテロエピタキシーにおける界面の物性不整合による成
長結晶層の結晶性劣化を改善する技術には大別して二通
り試みられてきている。ひとつは歪み超格子、あるいは
連続組成層をヘテロ界面に施し、ミスフィツト転位の伝
搬を防ぎ高品質の単結晶薄膜を得るものである。もうひ
とつは、ヘテロ界面に極薄いバッファー層を低温におい
て成長させ次に通常の成長温度でエピタキシアル成長を
行うもので、一般的には二段階成長法と呼ばれているも
のである。本発明は前者の考え方に分類されるものであ
る。
長結晶層の結晶性劣化を改善する技術には大別して二通
り試みられてきている。ひとつは歪み超格子、あるいは
連続組成層をヘテロ界面に施し、ミスフィツト転位の伝
搬を防ぎ高品質の単結晶薄膜を得るものである。もうひ
とつは、ヘテロ界面に極薄いバッファー層を低温におい
て成長させ次に通常の成長温度でエピタキシアル成長を
行うもので、一般的には二段階成長法と呼ばれているも
のである。本発明は前者の考え方に分類されるものであ
る。
ＡＩＮ（７）へテロエピタキシーに関する限り、ヘテロ
界面に歪み超格子、あるいは連続組成層を施すことを試
みた報告例は無く、たとえば、サファイアを基板として
用いＭＯＣＶＤによってエピタキシャル成長を行う場合
において、エピタキシにさきがけでアンモニアガスによ
りサファイア表面を窒化することによって成長単結晶層
の結晶性を改善する報告があるのみである。（Ｊｐｎ、
Ｊ、Ａｐｌ）ｌ。
界面に歪み超格子、あるいは連続組成層を施すことを試
みた報告例は無く、たとえば、サファイアを基板として
用いＭＯＣＶＤによってエピタキシャル成長を行う場合
において、エピタキシにさきがけでアンモニアガスによ
りサファイア表面を窒化することによって成長単結晶層
の結晶性を改善する報告があるのみである。（Ｊｐｎ、
Ｊ、Ａｐｌ）ｌ。
Ｐｈｙｓ、 ２７． Ｌ１６１ （１９８８） ）本発
明の実施にあたって酸窒化アルミニウム膜の原料となる
物質は特に限定されない。また、酸窒化アルミニウム膜
の合成時とＡＩＮ単結晶薄膜の合成時で、原料が変わっ
ていても差支えない。
明の実施にあたって酸窒化アルミニウム膜の原料となる
物質は特に限定されない。また、酸窒化アルミニウム膜
の合成時とＡＩＮ単結晶薄膜の合成時で、原料が変わっ
ていても差支えない。
要は、酸窒化アルミニウム膜及びＡＩＮ単結晶薄膜を合
成する際に単結晶基板上において気相化されていること
が肝要である。本発明において使用されるサファイア基
板は特に限定はされないが、ＳＡＷデバイスとして用い
られる場合にはサファイアＲ面及び０面などを使用する
ことが好ましい。
成する際に単結晶基板上において気相化されていること
が肝要である。本発明において使用されるサファイア基
板は特に限定はされないが、ＳＡＷデバイスとして用い
られる場合にはサファイアＲ面及び０面などを使用する
ことが好ましい。
酸窒化アルミニウム膜の合成方法は特に限定されるもの
ではなく、スパッター法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、など気相法による成膜方法であればなんでも良
い。ＡＩＮ単結晶薄膜の合成方法は特に限定されるもの
ではなく、ＭＢＥ法、スパッター法、ＭＯＣＶＤ法、Ｃ
ＶＤ法、蒸着法、など気相法によってＡＩＮ単結晶薄膜
が合成できる方法であればなんでも良い。また、酸窒化
アルミニウム膜とＡＩＮ単結晶薄膜の成膜方法は必ずし
も同一である必要はなく、また同一の反応室で成膜され
る必要もない。ヘテロ界面に酸窒化アルミニウム膜を介
在今せることによってＡＩＮ単結晶薄膜の結晶性が向上
する理由は定かではないが、格子不整合及び熱膨張係数
差による格子歪み、応力歪みを緩和すると同時に、ミス
フィツト転位の伝搬を防ぐことによって成長層の転位を
減らしているものと考えらる。なお、ＡＩＮ単結晶薄膜
の結晶性の評価にはＸ線ロッキングカーブの半値幅をも
って行った。測定に用いたのは■リガク製ＲＡＤ−Ａ
シリーズであり、発散スリット及び散乱スリットは１
／６°のものを用い、受光スリットは０ 、３ ｍｍの
ものを用いた。
ではなく、スパッター法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、など気相法による成膜方法であればなんでも良
い。ＡＩＮ単結晶薄膜の合成方法は特に限定されるもの
ではなく、ＭＢＥ法、スパッター法、ＭＯＣＶＤ法、Ｃ
ＶＤ法、蒸着法、など気相法によってＡＩＮ単結晶薄膜
が合成できる方法であればなんでも良い。また、酸窒化
アルミニウム膜とＡＩＮ単結晶薄膜の成膜方法は必ずし
も同一である必要はなく、また同一の反応室で成膜され
る必要もない。ヘテロ界面に酸窒化アルミニウム膜を介
在今せることによってＡＩＮ単結晶薄膜の結晶性が向上
する理由は定かではないが、格子不整合及び熱膨張係数
差による格子歪み、応力歪みを緩和すると同時に、ミス
フィツト転位の伝搬を防ぐことによって成長層の転位を
減らしているものと考えらる。なお、ＡＩＮ単結晶薄膜
の結晶性の評価にはＸ線ロッキングカーブの半値幅をも
って行った。測定に用いたのは■リガク製ＲＡＤ−Ａ
シリーズであり、発散スリット及び散乱スリットは１
／６°のものを用い、受光スリットは０ 、３ ｍｍの
ものを用いた。
（実施例〕
以下、本発明につき実施例を挙げて説明する。
（１）サファイア基板 サファイアＲ面（２）酸
窒化アルミニウム 膜の合成方法 ＡＩ源 Ｎ源 ０源 雰囲気ガス 反応圧力 基板温度 ＣＶＤ法 ＩＣＩ２３ ＮＨ。
窒化アルミニウム 膜の合成方法 ＡＩ源 Ｎ源 ０源 雰囲気ガス 反応圧力 基板温度 ＣＶＤ法 ＩＣＩ２３ ＮＨ。
ＣＯ□
２００ Ｔｏｒｒ
１１５０°Ｃ
（３）ＡＩＮ単結晶
薄膜の合成方法 ＣＶＤ法
ＡＩ源 ＡＩ（１゜
Ｎ源 ＮＨ３
雰囲気ガス Ｈ２
反応圧力 １００ Ｔｏｒｒ基板温度
１１５０’に のような条件下で合成を行い、Ｘ線ロッキングカーブに
よってＡＩＮ単結晶薄膜の結晶性の評価を行った。なお
、単結晶薄膜の膜圧は３．０μｍであり、酸窒化アルミ
ニウム膜の膜厚は１１００ｎでありサファイア基板側で
酸素濃度が２５モル％、窒化アルミニウム単結晶薄膜側
で０モル％になるように徐々に濃度を変化させて成膜し
た。比較例として酸窒化アルミニウム膜を界面に介在さ
せない場合の結果も合せて実施例を表１に記載した。
１１５０’に のような条件下で合成を行い、Ｘ線ロッキングカーブに
よってＡＩＮ単結晶薄膜の結晶性の評価を行った。なお
、単結晶薄膜の膜圧は３．０μｍであり、酸窒化アルミ
ニウム膜の膜厚は１１００ｎでありサファイア基板側で
酸素濃度が２５モル％、窒化アルミニウム単結晶薄膜側
で０モル％になるように徐々に濃度を変化させて成膜し
た。比較例として酸窒化アルミニウム膜を界面に介在さ
せない場合の結果も合せて実施例を表１に記載した。
表１から明らかなようにヘテロ界面に酸窒化アルミニウ
ム膜を介在させない場合のロッキングカーブの半値幅に
比べて、１１００ｎ酸窒化アルミニウム膜を介在させた
場合のロッキングカーブの半値幅は小さな値となり、即
ちＡＩＮ単結晶薄膜の結晶性が向上したことが確認され
る。
ム膜を介在させない場合のロッキングカーブの半値幅に
比べて、１１００ｎ酸窒化アルミニウム膜を介在させた
場合のロッキングカーブの半値幅は小さな値となり、即
ちＡＩＮ単結晶薄膜の結晶性が向上したことが確認され
る。
本発明によれば、結晶性の良好なＡＩＮ単結晶薄膜を有
する積層単結晶基板を得ることができる。
する積層単結晶基板を得ることができる。
Claims (2)
- （１）サファイア基板上に酸窒化アルミニウム膜があり
、その上に窒化アルミニウム単結晶薄膜がある積層単結
晶基板 - （２）金属アルミニウムあるいはアルミニウム化合物と
窒素化合物とを反応させ、サファイア基板上に窒化アル
ミニウム単結晶薄膜を気相法により合成する際、あらか
じめサファイア基板上に酸窒化アルミニウム膜を成膜し
、その酸窒化アルミニウム膜の上に窒化アルミニウム単
結晶薄膜を成膜する積層単結晶基板の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292317A JPH02141495A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 窒化アルミニウム単結晶薄膜を有する積層単結晶基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292317A JPH02141495A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 窒化アルミニウム単結晶薄膜を有する積層単結晶基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02141495A true JPH02141495A (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=17780210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292317A Pending JPH02141495A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 窒化アルミニウム単結晶薄膜を有する積層単結晶基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02141495A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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