JPH04212478A - 有機金属成長法 - Google Patents
有機金属成長法Info
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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
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は有機金属成長法に係り、
特にＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体層、ＩＩＩ 族金属層
の有機金属成長法及び半導体発光素子に関する。
特にＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体層、ＩＩＩ 族金属層
の有機金属成長法及び半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機金属成長法によるＩＩＩ −Ｖ族化
合物半導体層、およびＩＩＩ 族金属層の成長は、光・
電子素子などの製造に多く用いられている。また、この
方法によるアルミニウム薄膜の成長は、スパッタリング
、エバポレーションに比べてステップカバレージが良い
。ダメージが少ない等の理由によりＩＣ，ＬＳＩ等にお
ける配線用として注目されている。従来、上記成長にお
けるＩＩＩ 族原料として、トリメチルアルミニウムＡ
ｌ（ＣＨ３ ）３ 、トリメチルガリウムＧａ（ＣＨ３
）３ （またはトリエチルガリウムＧａ（Ｃ２ Ｈ５
）３ ）、トリメチルインジウムＩｎ（ＣＨ３ ）３
等のＩＩＩ族アルキル化合物が用いられてきた。
合物半導体層、およびＩＩＩ 族金属層の成長は、光・
電子素子などの製造に多く用いられている。また、この
方法によるアルミニウム薄膜の成長は、スパッタリング
、エバポレーションに比べてステップカバレージが良い
。ダメージが少ない等の理由によりＩＣ，ＬＳＩ等にお
ける配線用として注目されている。従来、上記成長にお
けるＩＩＩ 族原料として、トリメチルアルミニウムＡ
ｌ（ＣＨ３ ）３ 、トリメチルガリウムＧａ（ＣＨ３
）３ （またはトリエチルガリウムＧａ（Ｃ２ Ｈ５
）３ ）、トリメチルインジウムＩｎ（ＣＨ３ ）３
等のＩＩＩ族アルキル化合物が用いられてきた。
【０００３】一方、この様な方法により得られるＧａＮ
，ＡｌＮといった半導体はバンドギャップがそれぞれ３
．４ｅＶ 、６ｅＶで、また直接遷移型であり、短波長
発光素子用材料として期待されている。
，ＡｌＮといった半導体はバンドギャップがそれぞれ３
．４ｅＶ 、６ｅＶで、また直接遷移型であり、短波長
発光素子用材料として期待されている。
【０００４】従来、Ｇａｘ Ａｌ１−ｘ Ｎ（０≦ｘ≦
１）（以下ＧａＡｌＮと記載する）層を成長する際、こ
れらと格子整合する良質な基板が無いため、便宜上、格
子定数が１５％程度と大きいサファイア基板上に成長す
ることが多いが、転位、歪により格子欠陥が多く生じ、
良質な結晶が得られなかった。さらに、得られた結晶に
ｐ型ドープを行う際、ｐ型ドーパントが欠陥の周りに集
中し、有効に働かない等の理由によりｐ型結晶が得られ
なかった。そこで、サファイア基板上に成長する際には
、一旦アモルファス状のＡｌＮによりＡｌＮバッファ層
を成長してからＧａＡｌＮ層を成長させたり、あらかじ
め基板表面をＮＨ３ により窒化してからＧａＡｌＮ層
の成長を行うといった方法が採られた。これによりアン
ドープ時のキャリア濃度が１０１９ｃｍ−３以上であっ
たのが１０１７ｃｍ−３程度まで低下させることができ
たが、実用的な素子の実現のためには今だ不十分な値で
あり、ドーピングにより良好なｐ型結晶を得ることはで
きなかった。
１）（以下ＧａＡｌＮと記載する）層を成長する際、こ
れらと格子整合する良質な基板が無いため、便宜上、格
子定数が１５％程度と大きいサファイア基板上に成長す
ることが多いが、転位、歪により格子欠陥が多く生じ、
良質な結晶が得られなかった。さらに、得られた結晶に
ｐ型ドープを行う際、ｐ型ドーパントが欠陥の周りに集
中し、有効に働かない等の理由によりｐ型結晶が得られ
なかった。そこで、サファイア基板上に成長する際には
、一旦アモルファス状のＡｌＮによりＡｌＮバッファ層
を成長してからＧａＡｌＮ層を成長させたり、あらかじ
め基板表面をＮＨ３ により窒化してからＧａＡｌＮ層
の成長を行うといった方法が採られた。これによりアン
ドープ時のキャリア濃度が１０１９ｃｍ−３以上であっ
たのが１０１７ｃｍ−３程度まで低下させることができ
たが、実用的な素子の実現のためには今だ不十分な値で
あり、ドーピングにより良好なｐ型結晶を得ることはで
きなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のＩＩＩ 族
アルキル化合物を用いた成長方法では、結晶内への炭素
の取り込まれによる結晶品質の低下、低抵抗化等を抑制
するために、有害ガスであるアルシンやホスフィンを大
量に消費する結果となり問題となっている。特に、Ａｌ
（ＣＨ３ ）３ を用いたＧａＡｌＡｓ結晶の成長にお
いては、炭素の取り込まれに起因すると考えられるキャ
リア濃度の増大が顕著である。
アルキル化合物を用いた成長方法では、結晶内への炭素
の取り込まれによる結晶品質の低下、低抵抗化等を抑制
するために、有害ガスであるアルシンやホスフィンを大
量に消費する結果となり問題となっている。特に、Ａｌ
（ＣＨ３ ）３ を用いたＧａＡｌＡｓ結晶の成長にお
いては、炭素の取り込まれに起因すると考えられるキャ
リア濃度の増大が顕著である。
【０００６】また、Ａｌを配線材として用いた場合、絶
縁膜を積んだ際に発生する応力や、エレクトロマイグレ
ーションによる断線を防止するために、炭素混入量の少
ない、配向性の良い膜を形成することが重要である。
縁膜を積んだ際に発生する応力や、エレクトロマイグレ
ーションによる断線を防止するために、炭素混入量の少
ない、配向性の良い膜を形成することが重要である。
【０００７】また、本発明者らの研究によれば、半導体
層の転位等の欠陥が炭素の混入およびその活性に大きく
影響し、炭素の混入がｐ型層を得ることができない主原
因であることが判明した。従って、半導体層は炭素の混
入が少ないことが重要である。
層の転位等の欠陥が炭素の混入およびその活性に大きく
影響し、炭素の混入がｐ型層を得ることができない主原
因であることが判明した。従って、半導体層は炭素の混
入が少ないことが重要である。
【０００８】本発明の目的は、結晶内への炭素の取り込
まれの原因を緩和し、制御性良く高品質のＩＩＩ −Ｖ
族化合物半導体層あるいはＩＩＩ 族金属層を得ようと
するものである。また格子欠陥が少なく、伝導型の制御
を十分に行うことができる半導体発光素子を得ようとす
るものである。 ［発明の構成］
まれの原因を緩和し、制御性良く高品質のＩＩＩ −Ｖ
族化合物半導体層あるいはＩＩＩ 族金属層を得ようと
するものである。また格子欠陥が少なく、伝導型の制御
を十分に行うことができる半導体発光素子を得ようとす
るものである。 ［発明の構成］
【０００９】
【課題を解決するための手段】結晶内への炭素の取込ま
れは原料中に含まれている炭素により誘起されることは
いうまでもない。従って炭素を含む有機金属を原料とし
て使用する有機金属成長法にあっては、原料からの炭素
の取込まれは回避できないと考えられていた。本発明者
等は上記につき研究を行ない有機金属原料からの炭素の
取り込まれは、まず、原料中に炭素が含まれているとい
うことよりも、むしろ、原料中にＩＩＩ族−炭素結合を
有することに起因するとの結論を得た。そこで、ＭＯＣ
ＶＤ成長用の原料として使用可能な蒸気圧を持ち、ＩＩ
Ｉ族−炭素結合を持たない化合物を原料として使用する
ことができれば、結晶内への炭素の取り込まれは飛躍的
に減少する。この効果は、ＩＩＩ 族−炭素結合がより
強い原子番号が小さい原子（Ｂ，Ａｌ等）ほど顕著であ
る。 また、原料の選択により、炭素の取り込まれを抑制する
ことができれば、有害ガスであるアルシン、ホスフィン
を大量に流す必要がなくなり、安全性の点においても利
点が大きい。
れは原料中に含まれている炭素により誘起されることは
いうまでもない。従って炭素を含む有機金属を原料とし
て使用する有機金属成長法にあっては、原料からの炭素
の取込まれは回避できないと考えられていた。本発明者
等は上記につき研究を行ない有機金属原料からの炭素の
取り込まれは、まず、原料中に炭素が含まれているとい
うことよりも、むしろ、原料中にＩＩＩ族−炭素結合を
有することに起因するとの結論を得た。そこで、ＭＯＣ
ＶＤ成長用の原料として使用可能な蒸気圧を持ち、ＩＩ
Ｉ族−炭素結合を持たない化合物を原料として使用する
ことができれば、結晶内への炭素の取り込まれは飛躍的
に減少する。この効果は、ＩＩＩ 族−炭素結合がより
強い原子番号が小さい原子（Ｂ，Ａｌ等）ほど顕著であ
る。 また、原料の選択により、炭素の取り込まれを抑制する
ことができれば、有害ガスであるアルシン、ホスフィン
を大量に流す必要がなくなり、安全性の点においても利
点が大きい。
【００１０】そこで、原料中の炭素原子を減らすため、
Ａｌ（ＣＨ３ ）３ のメチル基の一つを水素に置換し
たＡｌＨ（ＣＨ３ ）２ を用いて成長が試みられてい
るが、良好な特性の素子は得られていない。ＡｌＨ（Ｃ
Ｈ３ ）２ は粘性が高く蒸気圧が低いため、制御性の
良い成長が困難なことと、炭素混入の制御が不十分であ
ることが考えられる。また、より炭素混入量が少ないと
考えられる。 メチル基のより少ないＡｌＨ２ ＣＨ３ ，ＡｌＨ３
等は安定に存在しない。
Ａｌ（ＣＨ３ ）３ のメチル基の一つを水素に置換し
たＡｌＨ（ＣＨ３ ）２ を用いて成長が試みられてい
るが、良好な特性の素子は得られていない。ＡｌＨ（Ｃ
Ｈ３ ）２ は粘性が高く蒸気圧が低いため、制御性の
良い成長が困難なことと、炭素混入の制御が不十分であ
ることが考えられる。また、より炭素混入量が少ないと
考えられる。 メチル基のより少ないＡｌＨ２ ＣＨ３ ，ＡｌＨ３
等は安定に存在しない。
【００１１】上記に対し本発明者等は研究により、単独
では十分な安定性を持たない化合物であっても、他の化
合物と付加物を形成させることによって十分な安定性を
持たせることができることができ、前述のＡｌＨ２ Ｃ
Ｈ３，ＡｌＨ３ 等はアミンと付加物を形成することに
より安定に存在することが判明した。また、この手法に
よれば、単体では十分な蒸気圧を持たない化合物も高い
蒸気圧を持たせることができ、ＭＯＣＶＤ法等の有機金
属成長用原料として使用可能となる。
では十分な安定性を持たない化合物であっても、他の化
合物と付加物を形成させることによって十分な安定性を
持たせることができることができ、前述のＡｌＨ２ Ｃ
Ｈ３，ＡｌＨ３ 等はアミンと付加物を形成することに
より安定に存在することが判明した。また、この手法に
よれば、単体では十分な蒸気圧を持たない化合物も高い
蒸気圧を持たせることができ、ＭＯＣＶＤ法等の有機金
属成長用原料として使用可能となる。
【００１２】本発明の骨子は、ＭＯＣＶＤ法でＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の結晶成長をする際に、まず原料
としてＩＩＩ 族−炭素結合の少ない若しくはない有機
金属化合物を使用することにより、炭素の取り込まれを
減少し、有害ガスであるアルシン、ホスフィンの消費を
押さえ、安全に制御性良く高品質のＩＩＩ −Ｖ族化合
物半導体層を得ようとするものである。
−Ｖ族化合物半導体層の結晶成長をする際に、まず原料
としてＩＩＩ 族−炭素結合の少ない若しくはない有機
金属化合物を使用することにより、炭素の取り込まれを
減少し、有害ガスであるアルシン、ホスフィンの消費を
押さえ、安全に制御性良く高品質のＩＩＩ −Ｖ族化合
物半導体層を得ようとするものである。
【００１３】また、原料としてＩＩＩ 族−炭素結合の
少ない若しくはない有機金属化合物と他の化合物の付加
物を使用することにより、通常は室温付近においても安
定性が不十分もしくは蒸気圧の不足により使用不能であ
った原料化合物を使用可能とし、結晶中への炭素の取り
込まれを減少し、制御性良く高品質のＩＩＩ −Ｖ族化
合物半導体層あるいはＩＩＩ 族金属層を得ようとする
ものである。
少ない若しくはない有機金属化合物と他の化合物の付加
物を使用することにより、通常は室温付近においても安
定性が不十分もしくは蒸気圧の不足により使用不能であ
った原料化合物を使用可能とし、結晶中への炭素の取り
込まれを減少し、制御性良く高品質のＩＩＩ −Ｖ族化
合物半導体層あるいはＩＩＩ 族金属層を得ようとする
ものである。
【００１４】さらに、このような方法により炭素の含有
量が抑制された半導体層を用いることにより、格子欠陥
が少なく伝導型の制御を十分に行うことができる半導体
発光素子を得ようとするものである。
量が抑制された半導体層を用いることにより、格子欠陥
が少なく伝導型の制御を十分に行うことができる半導体
発光素子を得ようとするものである。
【００１５】
【作用】本発明による結晶成長法は、原料としてＩＩＩ
族−炭素結合を持たない有機金属化合物、または、Ｉ
ＩＩ 族−炭素結合の少ない有機金属化合物と他の化合
物との付加物（ＲＨ２ ＭＮＲ３ （Ｒはアルキル基、
ＭはＩＩＩ 族））を使用することにより、結晶中への
炭素の取り込まれを減少し、有害ガスであるアルシン、
ホスフィンの消費を押さえ、制御性良く高品質のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層あるいはＩＩＩ 族金属層を得
ることができる。これにより、高輝度短波長の半導体発
光素子等高性能の光・電子素子の実現、あるいは高品質
の配線材の実現が可能となり、半導体産業に大きく貢献
できる。
族−炭素結合を持たない有機金属化合物、または、Ｉ
ＩＩ 族−炭素結合の少ない有機金属化合物と他の化合
物との付加物（ＲＨ２ ＭＮＲ３ （Ｒはアルキル基、
ＭはＩＩＩ 族））を使用することにより、結晶中への
炭素の取り込まれを減少し、有害ガスであるアルシン、
ホスフィンの消費を押さえ、制御性良く高品質のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層あるいはＩＩＩ 族金属層を得
ることができる。これにより、高輝度短波長の半導体発
光素子等高性能の光・電子素子の実現、あるいは高品質
の配線材の実現が可能となり、半導体産業に大きく貢献
できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照して
説明する。まず、本発明の実施例の方法に用いた成長装
置につき、その概略を示す図１によって説明する。
説明する。まず、本発明の実施例の方法に用いた成長装
置につき、その概略を示す図１によって説明する。
【００１７】示される反応管（反応炉）１１は石英でな
り、この反応管１１内にはガス導入口１２から原料混合
ガスが導入される。そして、反応管１１内のガスはガス
排気口１３から排気されるものとなっている。反応管１
１内には、カーボン製のサセプタ１４が配置されており
、試料基板１５はこのサセプタ１４上に載置される。ま
たサセプタ１４は高周波コイル１６により誘導加熱され
るものとなっている。次に、上記装置を用いた結晶成長
方法について説明する。 第１実施例
り、この反応管１１内にはガス導入口１２から原料混合
ガスが導入される。そして、反応管１１内のガスはガス
排気口１３から排気されるものとなっている。反応管１
１内には、カーボン製のサセプタ１４が配置されており
、試料基板１５はこのサセプタ１４上に載置される。ま
たサセプタ１４は高周波コイル１６により誘導加熱され
るものとなっている。次に、上記装置を用いた結晶成長
方法について説明する。 第１実施例
【００１８】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板１５を、前記サセプタ１４上に載置する。 ガス導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し
、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口
１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減気
し、内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定
する。その後ガス導入口１２から１０％アルシンガスを
導入し、高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５
を加熱し基板温度６００ 〜８００ ℃で１時間保持し
て基板の清浄化を行う。
ＧａＡｓ基板１５を、前記サセプタ１４上に載置する。 ガス導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し
、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口
１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減気
し、内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定
する。その後ガス導入口１２から１０％アルシンガスを
導入し、高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５
を加熱し基板温度６００ 〜８００ ℃で１時間保持し
て基板の清浄化を行う。
【００１９】次いでＩＩＩ 族原子に炭素との結合を有
しない、例えばトリメチルアミン・アルミニウムハイド
ライドＨ３ ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３ 、トリエチルガリ
ウムＧａ（Ｃ２Ｈ５ ）３ を夫々１×１０−５ｍｏｌ
／ｍｉｎ 導入して成長を施す。ここで、上記Ｈ３
ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３ におけるＡｌがＣとの結合を有
しないことは次に示す構造式によって明らかである。
しない、例えばトリメチルアミン・アルミニウムハイド
ライドＨ３ ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３ 、トリエチルガリ
ウムＧａ（Ｃ２Ｈ５ ）３ を夫々１×１０−５ｍｏｌ
／ｍｉｎ 導入して成長を施す。ここで、上記Ｈ３
ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３ におけるＡｌがＣとの結合を有
しないことは次に示す構造式によって明らかである。
【００２０】
【化１】
【００２１】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度７５０ ℃、反応管内圧力２５ Ｔｏｒｒ 、成
長速度３μｍ／ｈ、反応管内流速７０ｃｍ／ｓｅｃ に
て、Ａｌ組成、Ｖ／ＩＩＩ 比を変化させた実験を行っ
た。図２はＶ／ＩＩＩ 比＝８０におけるキャリア濃度
のＡｌ組成依存性を示している。 ＴＭＡを使用した場合はＡｌ組成が増加するにつれてキ
ャリア濃度は緩やかに増加し、Ａｌ組成が０．６ 程度
から急激に増加してしまうが、Ｈ３ ＡｌＮＲ３ を使
用した場合は、初めはむしろ減少し、ｐｎ反転の後ほぼ
一定のキャリア濃度を示した。このことは、ＴＭＡを使
用した場合は、ＴＭＡからの炭素の取り込まれにより高
Ａｌ組成では高低抗のｐ型となってしまう。それに対し
て、Ｈ３ ＡｌＮＲ３ を使用した場合は、低Ａｌ組成
のときにはＧａ原料に起因すると思われる炭素の取り込
まれによりｐ型を示すが、高Ａｌ組成になると炭素の取
り込まれは軽減され、原料中の不純物の取り込まれによ
りｎ型を示す。図３はＡｌ組成＝０．５ におけるキャ
リア濃度のＶ／ＩＩＩ 比依存性を示している。ＴＭＡ
を使用した場合はＶ／ＩＩＩ 比が増加するにつれ高抵
抗のｐ型からキャリア濃度は減少し、ｐｎ反転の後増加
するが、Ｈ３ ＡｌＮＲ３ を使用した場合は、Ｖ／Ｉ
ＩＩ 比に依存せずほぼ一定の低抵抗のｎ型を示す。こ
のことは、低抵抗の結晶を得ようとする際、ＴＭＡを使
用した場合には１００ 以上のＶ／ＩＩＩ 比が必要で
あるのに対し、Ｈ３ ＡｌＮＲ３ を使用した場合には
低Ｖ／ＩＩＩ 比でよく、有害ガスであるアルシン、ホ
スフィンを大量に流す必要がなくなる。以上により、本
発明による方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の成長にお
いて十分有効であることが実証された。 第２実施例
板温度７５０ ℃、反応管内圧力２５ Ｔｏｒｒ 、成
長速度３μｍ／ｈ、反応管内流速７０ｃｍ／ｓｅｃ に
て、Ａｌ組成、Ｖ／ＩＩＩ 比を変化させた実験を行っ
た。図２はＶ／ＩＩＩ 比＝８０におけるキャリア濃度
のＡｌ組成依存性を示している。 ＴＭＡを使用した場合はＡｌ組成が増加するにつれてキ
ャリア濃度は緩やかに増加し、Ａｌ組成が０．６ 程度
から急激に増加してしまうが、Ｈ３ ＡｌＮＲ３ を使
用した場合は、初めはむしろ減少し、ｐｎ反転の後ほぼ
一定のキャリア濃度を示した。このことは、ＴＭＡを使
用した場合は、ＴＭＡからの炭素の取り込まれにより高
Ａｌ組成では高低抗のｐ型となってしまう。それに対し
て、Ｈ３ ＡｌＮＲ３ を使用した場合は、低Ａｌ組成
のときにはＧａ原料に起因すると思われる炭素の取り込
まれによりｐ型を示すが、高Ａｌ組成になると炭素の取
り込まれは軽減され、原料中の不純物の取り込まれによ
りｎ型を示す。図３はＡｌ組成＝０．５ におけるキャ
リア濃度のＶ／ＩＩＩ 比依存性を示している。ＴＭＡ
を使用した場合はＶ／ＩＩＩ 比が増加するにつれ高抵
抗のｐ型からキャリア濃度は減少し、ｐｎ反転の後増加
するが、Ｈ３ ＡｌＮＲ３ を使用した場合は、Ｖ／Ｉ
ＩＩ 比に依存せずほぼ一定の低抵抗のｎ型を示す。こ
のことは、低抵抗の結晶を得ようとする際、ＴＭＡを使
用した場合には１００ 以上のＶ／ＩＩＩ 比が必要で
あるのに対し、Ｈ３ ＡｌＮＲ３ を使用した場合には
低Ｖ／ＩＩＩ 比でよく、有害ガスであるアルシン、ホ
スフィンを大量に流す必要がなくなる。以上により、本
発明による方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の成長にお
いて十分有効であることが実証された。 第２実施例
【００２２】次に本発明の他の実施例であるＧａＡｌＮ
の製造方法について述べる。ＧａＮ，ＡｌＮは高温にて
成長を行うため、アルキル基の分解による炭素の取り込
まれが顕著であり、本発明による方法は特に効果的であ
る。
の製造方法について述べる。ＧａＮ，ＡｌＮは高温にて
成長を行うため、アルキル基の分解による炭素の取り込
まれが顕著であり、本発明による方法は特に効果的であ
る。
【００２３】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板１５を、前記サセプタ１４上に載置する。 ガス導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し
、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口
１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧
し、内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定
する。その後ガス導入口１２からＮＨ３ ガスを導入し
、高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱
し基板温度８５０ 〜１１５０℃で１時間保持して基板
の清浄化を行う。次いで、Ｈ３ ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３
、Ｇａ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ をそれぞれ１×１０−５
ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を行う。
ＧａＡｓ基板１５を、前記サセプタ１４上に載置する。 ガス導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し
、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口
１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧
し、内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定
する。その後ガス導入口１２からＮＨ３ ガスを導入し
、高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱
し基板温度８５０ 〜１１５０℃で１時間保持して基板
の清浄化を行う。次いで、Ｈ３ ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３
、Ｇａ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ をそれぞれ１×１０−５
ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を行う。
【００２４】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度１０５０℃、反応管内圧力２５０ Ｔｏｒｒ、原
料ガスの総流量１ｌ／ｍｉｎ 、成長速度１μｍ／ｈに
て、キャリア濃度１０１７ｃｍ−３のＧａＡｌＮ結晶が
得られた。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料と
して用いて成長した場合に得られる１０１９〜１０２０
ｃｍ−３より明らかに小さく、本発明による方法が、高
品質のＧａＡｌＮ層の成長において十分有効であること
が実証された。 第３実施例
板温度１０５０℃、反応管内圧力２５０ Ｔｏｒｒ、原
料ガスの総流量１ｌ／ｍｉｎ 、成長速度１μｍ／ｈに
て、キャリア濃度１０１７ｃｍ−３のＧａＡｌＮ結晶が
得られた。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料と
して用いて成長した場合に得られる１０１９〜１０２０
ｃｍ−３より明らかに小さく、本発明による方法が、高
品質のＧａＡｌＮ層の成長において十分有効であること
が実証された。 第３実施例
【００２５】次に本発明の他の実施例であるＢＰの製造
方法について述べる。ＢＰは高温にて成長を行うため、
アルキル基の分解による炭素の取り込まれが顕著であり
、本発明による方法は特に効果的である。
方法について述べる。ＢＰは高温にて成長を行うため、
アルキル基の分解による炭素の取り込まれが顕著であり
、本発明による方法は特に効果的である。
【００２６】予め化学エッチングにより表面清浄化した
Ｓｉ基板１５を、前記サセプタ１４上に載置する。ガス
導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し、反
応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口１３
をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧し、
内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定する
。その後ガス導入口１２からＰＨ３ ガスを導入し、高
周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し基
板温度１０００〜１３００℃で１時間保持して基板の清
浄化を行う。次いで、Ｈ３ ＢＮ（ＣＨ３ ）３ を１
×１０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を行う。
Ｓｉ基板１５を、前記サセプタ１４上に載置する。ガス
導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し、反
応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口１３
をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧し、
内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定する
。その後ガス導入口１２からＰＨ３ ガスを導入し、高
周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し基
板温度１０００〜１３００℃で１時間保持して基板の清
浄化を行う。次いで、Ｈ３ ＢＮ（ＣＨ３ ）３ を１
×１０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を行う。
【００２７】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度１１００℃、反応管内圧力７５ Ｔｏｒｒ 、原
料ガスの総流量１ｌ／ｍｉｎ 、成長速度１μｍ／ｈに
て、キャリア濃度１０１７ｃｍ−３のＢＰ結晶が得られ
た。この結果は、Ｂ（ＣＨ３ ）３ を原料として用い
て成長した場合に得られる１０１９〜１０２０ｃｍ−３
より明らかに小さく、本発明による方法が、高品質のＢ
Ｐ層の成長において十分有効であることが実証された。 第４実施例
板温度１１００℃、反応管内圧力７５ Ｔｏｒｒ 、原
料ガスの総流量１ｌ／ｍｉｎ 、成長速度１μｍ／ｈに
て、キャリア濃度１０１７ｃｍ−３のＢＰ結晶が得られ
た。この結果は、Ｂ（ＣＨ３ ）３ を原料として用い
て成長した場合に得られる１０１９〜１０２０ｃｍ−３
より明らかに小さく、本発明による方法が、高品質のＢ
Ｐ層の成長において十分有効であることが実証された。 第４実施例
【００２８】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板１５を、前記サセプタ１４上に載置する。 ガス導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し
、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口
１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧
し、内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定
する。その後ガス導入口１２から１０％アルシンガスを
導入し、高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５
を加熱し基板温度６００ 〜８００ ℃で１時間保持し
て基板の清浄化を行う。
ＧａＡｓ基板１５を、前記サセプタ１４上に載置する。 ガス導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し
、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口
１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧
し、内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定
する。その後ガス導入口１２から１０％アルシンガスを
導入し、高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５
を加熱し基板温度６００ 〜８００ ℃で１時間保持し
て基板の清浄化を行う。
【００２９】次いでＩＩＩ 族原子に炭素との結合の少
ない、例えばトリメチルアミン・モノメチルアルミニウ
ムハイドライド（ＣＨ３ ）Ｈ２ ＡｌＮ（ＣＨ３ ）
３ 、トリエチルガリウムＧａ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ を
夫々１×１０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を施
す。ここで、上記（ＣＨ３ ）Ｈ２ ＡｌＮ（ＣＨ３
）３ におけるＡｌがＣとの結合が少ないことは次に示
す構造式によっても明らかである。
ない、例えばトリメチルアミン・モノメチルアルミニウ
ムハイドライド（ＣＨ３ ）Ｈ２ ＡｌＮ（ＣＨ３ ）
３ 、トリエチルガリウムＧａ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ を
夫々１×１０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を施
す。ここで、上記（ＣＨ３ ）Ｈ２ ＡｌＮ（ＣＨ３
）３ におけるＡｌがＣとの結合が少ないことは次に示
す構造式によっても明らかである。
【００３０】
【化２】
【００３１】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度７５０ ℃、反応管内圧２５０ Ｔｏｒｒ、成長
速度３μｍ／ｈ、反応管内流速７０ｃｍ／ｓｅｃ にて
、キャリア濃度１０１４ｃｍ−３のＧａＡｌＡｓ結晶が
得られた。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料と
して用いて成長した場合に得られる１０１６〜１０１７
ｃｍ−３を越えるキャリア濃度より明らかに小さく、本
発明による方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の成長にお
いて十分有効であることが実証された。次に、本発明の
他の実施例であるＡｌＧａＩｎＰ結晶の製造方法につい
て述べる。 第５実施例
板温度７５０ ℃、反応管内圧２５０ Ｔｏｒｒ、成長
速度３μｍ／ｈ、反応管内流速７０ｃｍ／ｓｅｃ にて
、キャリア濃度１０１４ｃｍ−３のＧａＡｌＡｓ結晶が
得られた。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料と
して用いて成長した場合に得られる１０１６〜１０１７
ｃｍ−３を越えるキャリア濃度より明らかに小さく、本
発明による方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の成長にお
いて十分有効であることが実証された。次に、本発明の
他の実施例であるＡｌＧａＩｎＰ結晶の製造方法につい
て述べる。 第５実施例
【００３２】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板１５、前記サセプタ１４上に載置する。ガ
ス導入管１２から高純度水素を毎分１１導入し、反応管
１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口１３をロ
ータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧し、内部
の圧力を１５〜３５ Ｔｏｒｒ の範囲に設定する。そ
の後ガス導入口１２から１０％アルシンガスを導入し、
高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し
基板温度６００ ℃〜８００ ℃で３０分間保持して基
板の清浄化を行う。
ＧａＡｓ基板１５、前記サセプタ１４上に載置する。ガ
ス導入管１２から高純度水素を毎分１１導入し、反応管
１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口１３をロ
ータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧し、内部
の圧力を１５〜３５ Ｔｏｒｒ の範囲に設定する。そ
の後ガス導入口１２から１０％アルシンガスを導入し、
高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し
基板温度６００ ℃〜８００ ℃で３０分間保持して基
板の清浄化を行う。
【００３３】次いで、アルシンの導入を停止し、ホスフ
ィンガスの導入を開始した後、反応管１１内のアルシン
を十分置換するために約１秒の間をおき、予め所定の混
合比に調整したトリメチルアミン−ジメチルアルミニウ
ムハイドライド（ＣＨ３ ）Ｈ２ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３
、トリメチルインジウムＩｎ（ＣＨ３ ）３ 、Ｇａ
（Ｃ２ Ｈ５ ）３ を導入して成長を行う。
ィンガスの導入を開始した後、反応管１１内のアルシン
を十分置換するために約１秒の間をおき、予め所定の混
合比に調整したトリメチルアミン−ジメチルアルミニウ
ムハイドライド（ＣＨ３ ）Ｈ２ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３
、トリメチルインジウムＩｎ（ＣＨ３ ）３ 、Ｇａ
（Ｃ２ Ｈ５ ）３ を導入して成長を行う。
【００３４】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度７５０ ℃、反応管内圧２５ Ｔｏｒｒ、成長速
度３μｍ／ｈ、反応管内流速７０ｃｍ／ｓｅｃ にて、
キャリア濃度１０１４ｃｍ−３のＧａＡｌＡｓ結晶が得
られた。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料とし
て用いて成長した場合に得られる１０１６〜１０１７ｃ
ｍ−３より明らかに小さく。、本発明によるが方法、高
品質のＡｌＧａＩｎＰ層の成長において十分有効である
ことが実証された。次に本発明の他の実施例であるＧａ
ＡｌＮの製造方法について述べる。 第６実施例
板温度７５０ ℃、反応管内圧２５ Ｔｏｒｒ、成長速
度３μｍ／ｈ、反応管内流速７０ｃｍ／ｓｅｃ にて、
キャリア濃度１０１４ｃｍ−３のＧａＡｌＡｓ結晶が得
られた。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料とし
て用いて成長した場合に得られる１０１６〜１０１７ｃ
ｍ−３より明らかに小さく。、本発明によるが方法、高
品質のＡｌＧａＩｎＰ層の成長において十分有効である
ことが実証された。次に本発明の他の実施例であるＧａ
ＡｌＮの製造方法について述べる。 第６実施例
【００３５】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板１５を前記サセプタ１４上に載置する。ガ
ス導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し、
反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口１
３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧し
、内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定す
る。その後ガス導入口１２からＮＨ３ ガスを導入し、
高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し
基板温度８５０ 〜１１５０℃で１時間保持して基板の
清浄化を行う。次いで（ＣＨ３ ）Ｈ２ ＡｌＮ（Ｃ
Ｈ３ ）３ 、Ｇａ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ をそれぞれ１
×１０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を行う。
ＧａＡｓ基板１５を前記サセプタ１４上に載置する。ガ
ス導入管１２から高純度水素を毎分２．５ ｌ導入し、
反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排気口１
３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を減圧し
、内部の圧力を２０〜３００ Ｔｏｒｒの範囲に設定す
る。その後ガス導入口１２からＮＨ３ ガスを導入し、
高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し
基板温度８５０ 〜１１５０℃で１時間保持して基板の
清浄化を行う。次いで（ＣＨ３ ）Ｈ２ ＡｌＮ（Ｃ
Ｈ３ ）３ 、Ｇａ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ をそれぞれ１
×１０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を行う。
【００３６】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度１０５０℃、反応管内圧２５０ Ｔｏｒｒ，原料
ガスの総流量１ｌ／ｍｉｎ 、成長速度１μｍ／ｈにて
、キャリア濃度１０１７ｃｍ−３のＧａＡｌＮ結晶が得
られた。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料とし
て用いて成長した場合に得られる１０１９〜１０２０ｃ
ｍ−３より明らかに小さく、本発明による方法が、高品
質のＧａＡｌＮ層の成長において十分有効であることが
実証された。次に本発明の他の実施例方法であるＭＯＭ
ＢＥ法（有機金属分子線エピタキシャル成長法）による
ＧａＡｌＡｓの製造方法について述べる。 第７実施例
板温度１０５０℃、反応管内圧２５０ Ｔｏｒｒ，原料
ガスの総流量１ｌ／ｍｉｎ 、成長速度１μｍ／ｈにて
、キャリア濃度１０１７ｃｍ−３のＧａＡｌＮ結晶が得
られた。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料とし
て用いて成長した場合に得られる１０１９〜１０２０ｃ
ｍ−３より明らかに小さく、本発明による方法が、高品
質のＧａＡｌＮ層の成長において十分有効であることが
実証された。次に本発明の他の実施例方法であるＭＯＭ
ＢＥ法（有機金属分子線エピタキシャル成長法）による
ＧａＡｌＡｓの製造方法について述べる。 第７実施例
【００３７】ＭＯＣＶＤ法では炭素の混入を避けるため
にＶ族ガスをＩＩＩ 族に比べて大量に流してＨ原子の
供給を増やし、メチル基を取除くような方法を取ること
ができるがＭＯＭＢＥ法においてはＶ族ガスの供給を増
やしてもＨ原子の供給は行われないので、本発明のよう
に予め炭素の取り込まれが少ないと考えられる材料を使
用する方法は、ＭＯＭＢＥ法において結晶中の炭素の取
り込まれを軽減するための方法としては非常に効果的で
ある。
にＶ族ガスをＩＩＩ 族に比べて大量に流してＨ原子の
供給を増やし、メチル基を取除くような方法を取ること
ができるがＭＯＭＢＥ法においてはＶ族ガスの供給を増
やしてもＨ原子の供給は行われないので、本発明のよう
に予め炭素の取り込まれが少ないと考えられる材料を使
用する方法は、ＭＯＭＢＥ法において結晶中の炭素の取
り込まれを軽減するための方法としては非常に効果的で
ある。
【００３８】図４は、本発明の一実施例方法に使用した
成長装置の概略の構成を断面図である。図中４１はＳＵ
Ｓ製の反応管であり、この反応管４１内にはガス導入口
４２から原料混合ガスが導入される。４４はＶ族源用の
セルであり、４７はシャッタである。反応管４１内のガ
スはガス排気口４３から排気されるものとなっている。 反応管４１内には、基板４５が載置されている。次に、
上記装置を用いた結晶成長方法について説明する。
成長装置の概略の構成を断面図である。図中４１はＳＵ
Ｓ製の反応管であり、この反応管４１内にはガス導入口
４２から原料混合ガスが導入される。４４はＶ族源用の
セルであり、４７はシャッタである。反応管４１内のガ
スはガス排気口４３から排気されるものとなっている。 反応管４１内には、基板４５が載置されている。次に、
上記装置を用いた結晶成長方法について説明する。
【００３９】予め化学エッチングにより表面清浄化した
ＧａＡｓ基板を載置する。ガス導入口４２から高純度水
素を導入し、反応炉４１内の大気を置換する。次いで、
ガス排気口４３をターボ分子ポンプに接続し、反応炉４
１内を減圧する。その後Ｖ族源用のセルを２５０ ℃ま
で加熱し、基板温度５００ 〜６００ ℃で１時間保持
して基板の清浄化を行う。次いで、（ＣＨ３ ）Ｈ２
ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３ 、Ｇａ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ を
それぞれ１×１０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長
を行う。
ＧａＡｓ基板を載置する。ガス導入口４２から高純度水
素を導入し、反応炉４１内の大気を置換する。次いで、
ガス排気口４３をターボ分子ポンプに接続し、反応炉４
１内を減圧する。その後Ｖ族源用のセルを２５０ ℃ま
で加熱し、基板温度５００ 〜６００ ℃で１時間保持
して基板の清浄化を行う。次いで、（ＣＨ３ ）Ｈ２
ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３ 、Ｇａ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ を
それぞれ１×１０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長
を行う。
【００４０】本発明者等は、上記実施例方法により、基
板温度５５０ ℃、成長速度３μｍ／ｈ、にて、キャリ
ア濃度１０１４ｃｍ−３のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた
。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料として用い
て成長した場合に得られる１０１６〜１０１７ｃｍ−３
を越えるキャリア濃度より明らかに小さく、本発明によ
る方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の成長において十分
有効であることが実証された。次に本発明の他の実施例
であるＩＩＩ 族メタル層の製造方法について述べる。 第８実施例
板温度５５０ ℃、成長速度３μｍ／ｈ、にて、キャリ
ア濃度１０１４ｃｍ−３のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた
。この結果は、Ａｌ（ＣＨ３ ）３ を原料として用い
て成長した場合に得られる１０１６〜１０１７ｃｍ−３
を越えるキャリア濃度より明らかに小さく、本発明によ
る方法が、高品質のＧａＡｌＡｓ層の成長において十分
有効であることが実証された。次に本発明の他の実施例
であるＩＩＩ 族メタル層の製造方法について述べる。 第８実施例
【００４１】予め化学エッチングにより表面清浄化した
Ｓｉ基板１５を、前記第１図に示す装置のサセプタ１４
上に載置する。ガス導入管１２から高純度アルゴンを導
入し、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排
気口１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を
減圧し、内部圧力を１０ｍＴｏｒｒ 〜１Ｔｏｒｒの範
囲に設定する。高周波コイル１６によりサセプタ及び基
板１５を加熱し基板温度を１５０ 〜３００ ℃に保持
する。次いで、Ｈ３ ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３ を３×１
０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を行う。本発明
者等は、上記実施例方法により、基板温度１８０ ℃、
反応管内圧力５０ｍＴｏｒｒ 、成長速度３０μｍ／ｈ
にて成長を行い、ＳＩＭＳ分析による炭素濃度が１ｐｐ
ｍ以下のアルミニウム薄膜を得た。この結果は、Ａｌ（
ｉ−Ｃ４ Ｈ３ ）３ を原料として用いて成長した場
合に得られるアルミニウム薄膜の炭素混入量より明らか
に小さく、本発明による方法が、高品質のアルミニウム
薄膜の成長においても十分有効であることが実証された
。次に、本発明の他の実施例である発光素子について説
明する。 第９実施例 まず、図１の装置によりＧａＡｌＢＮ結晶を作成する。
Ｓｉ基板１５を、前記第１図に示す装置のサセプタ１４
上に載置する。ガス導入管１２から高純度アルゴンを導
入し、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガス排
気口１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１内を
減圧し、内部圧力を１０ｍＴｏｒｒ 〜１Ｔｏｒｒの範
囲に設定する。高周波コイル１６によりサセプタ及び基
板１５を加熱し基板温度を１５０ 〜３００ ℃に保持
する。次いで、Ｈ３ ＡｌＮ（ＣＨ３ ）３ を３×１
０−５ｍｏｌ ／ｍｉｎ 導入して成長を行う。本発明
者等は、上記実施例方法により、基板温度１８０ ℃、
反応管内圧力５０ｍＴｏｒｒ 、成長速度３０μｍ／ｈ
にて成長を行い、ＳＩＭＳ分析による炭素濃度が１ｐｐ
ｍ以下のアルミニウム薄膜を得た。この結果は、Ａｌ（
ｉ−Ｃ４ Ｈ３ ）３ を原料として用いて成長した場
合に得られるアルミニウム薄膜の炭素混入量より明らか
に小さく、本発明による方法が、高品質のアルミニウム
薄膜の成長においても十分有効であることが実証された
。次に、本発明の他の実施例である発光素子について説
明する。 第９実施例 まず、図１の装置によりＧａＡｌＢＮ結晶を作成する。
【００４２】ＳｉＣ基板１５を前記サセプタ１４上に載
置する。ガス導入口１２から高純度水素を毎分２．５
ｌ導入し、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガ
ス排気口１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１
内を減圧し、内部の圧力を２０〜３００ｔｏｒｒ の範
囲に設定する。この後ガス導入口１２からＨ２ ガスを
導入し、高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５
を加熱し基板温度１１５０〜１８５０℃で３０分間保持
して基板の清浄化を行う。次いで、原料としてＮＨ３
を１×１０−３ｍｏｌ ／ｍｉｎ 、ＧａＨ３ Ｎ（Ｃ
Ｈ３ ）３ を８×１０−６ｍｏｌ ／ｍｉｎ 、Ａｌ
Ｈ３ Ｎ（ＣＨ３ ）３を２×１０−６ｍｏｌ ／ｍｉ
ｎ 、Ｂ２ Ｈ６ を１×１０−７ｍｏｌ ／ｍｉｎ
導入して成長を行う。基板温度は１１５０℃、圧力２２
０ｔｏｒｒ 、原料ガスの総流量は１ｌ ／ｍｉｎ と
する。ドーパントには、ｎ型にＳｉ、ｐ型にＭｇを用る
。Ｓｉはシラン（ＳｉＨ４ ）を、Ｍｇはシクロペンタ
ジエニルマグネシウム（Ｃｐ２ Ｍｇ）をそれぞれ原料
ガスに混入することによりドープする。
置する。ガス導入口１２から高純度水素を毎分２．５
ｌ導入し、反応管１１内の大気を置換する。次いで、ガ
ス排気口１３をロータリーポンプに接続し、反応管１１
内を減圧し、内部の圧力を２０〜３００ｔｏｒｒ の範
囲に設定する。この後ガス導入口１２からＨ２ ガスを
導入し、高周波コイル１６によりサセプタ及び基板１５
を加熱し基板温度１１５０〜１８５０℃で３０分間保持
して基板の清浄化を行う。次いで、原料としてＮＨ３
を１×１０−３ｍｏｌ ／ｍｉｎ 、ＧａＨ３ Ｎ（Ｃ
Ｈ３ ）３ を８×１０−６ｍｏｌ ／ｍｉｎ 、Ａｌ
Ｈ３ Ｎ（ＣＨ３ ）３を２×１０−６ｍｏｌ ／ｍｉ
ｎ 、Ｂ２ Ｈ６ を１×１０−７ｍｏｌ ／ｍｉｎ
導入して成長を行う。基板温度は１１５０℃、圧力２２
０ｔｏｒｒ 、原料ガスの総流量は１ｌ ／ｍｉｎ と
する。ドーパントには、ｎ型にＳｉ、ｐ型にＭｇを用る
。Ｓｉはシラン（ＳｉＨ４ ）を、Ｍｇはシクロペンタ
ジエニルマグネシウム（Ｃｐ２ Ｍｇ）をそれぞれ原料
ガスに混入することによりドープする。
【００４３】本発明者らは、成長温度と炭素濃度、欠陥
密度の関係について調べてみた。ピット、ヒロック等に
代表される結晶欠陥は成長温度の上昇と共に単調に減少
し、１１００℃では発光素子の作製に必要とされる１０
００／ｃｍ２ に達する。一方、従来方法で問題となる
と考えられる原料からの炭素の取り込まれは特に認めら
れなかった。
密度の関係について調べてみた。ピット、ヒロック等に
代表される結晶欠陥は成長温度の上昇と共に単調に減少
し、１１００℃では発光素子の作製に必要とされる１０
００／ｃｍ２ に達する。一方、従来方法で問題となる
と考えられる原料からの炭素の取り込まれは特に認めら
れなかった。
【００４４】本発明による方法によれば、炭素の取り込
まれが減少し、また欠陥も飛躍的に減少し、アンドープ
でキャリア濃度１０１５ｃｍ−３のｎ型の結晶に示され
る高純度の結晶が得られた。ｎ型のキャリアは炭素であ
り、このキャリア濃度は、すなわち、炭素の濃度である
。アンドープ時のキャリア濃度が１０−１５ 以下であ
れば、この結晶にＳｉ及びＭｇを添加することにより導
電型の制御が可能となり、特に１０オームｃｍの抵抵抗
のｐ型結晶がえられた。
まれが減少し、また欠陥も飛躍的に減少し、アンドープ
でキャリア濃度１０１５ｃｍ−３のｎ型の結晶に示され
る高純度の結晶が得られた。ｎ型のキャリアは炭素であ
り、このキャリア濃度は、すなわち、炭素の濃度である
。アンドープ時のキャリア濃度が１０−１５ 以下であ
れば、この結晶にＳｉ及びＭｇを添加することにより導
電型の制御が可能となり、特に１０オームｃｍの抵抵抗
のｐ型結晶がえられた。
【００４５】図５はこの実施例により作製したＬＥＤの
概略構成図である。ｎ−ＳｉＣ基板５１上にｎ−ＧａＡ
ｌＢＮ層５２（Ｓｉドープ、１×１０１７ｃｍ−３）が
３μｍ形成され、その上にｐ−ＧａＡｌＢＮ層５３（Ｍ
ｇドープ，１×１０１７ｃｍ−３） が２μｍ形成され
ている。図中５４，５５は金属電極である。図６はこの
実施例によるＬＥＤチップ６１をレンズを兼ねた樹脂ケ
ース６２に埋めこんだ状態を示す。 ６３は内部リード、６４は外部リードである。
概略構成図である。ｎ−ＳｉＣ基板５１上にｎ−ＧａＡ
ｌＢＮ層５２（Ｓｉドープ、１×１０１７ｃｍ−３）が
３μｍ形成され、その上にｐ−ＧａＡｌＢＮ層５３（Ｍ
ｇドープ，１×１０１７ｃｍ−３） が２μｍ形成され
ている。図中５４，５５は金属電極である。図６はこの
実施例によるＬＥＤチップ６１をレンズを兼ねた樹脂ケ
ース６２に埋めこんだ状態を示す。 ６３は内部リード、６４は外部リードである。
【００４６】この実施例によるＬＥＤは、基板面を光取
りだし面として樹脂ケースに埋め込んで光度測定をした
ところ予想通り成長温度の上昇とともに光度の上昇が観
測され１１００℃では約５０ｍｃｄ の青色発光が確認
された。さらに成長温度を上昇した場合には顕著な特性
の改善は観測されなかったがこれは窒素の結晶表面から
の再蒸発によるものでありアンモニア導入量の増加によ
り改善可能である。
りだし面として樹脂ケースに埋め込んで光度測定をした
ところ予想通り成長温度の上昇とともに光度の上昇が観
測され１１００℃では約５０ｍｃｄ の青色発光が確認
された。さらに成長温度を上昇した場合には顕著な特性
の改善は観測されなかったがこれは窒素の結晶表面から
の再蒸発によるものでありアンモニア導入量の増加によ
り改善可能である。
【００４７】本実施例においては、ＳｉＣ基板上にＧａ
ＡｌＢＮを成長させたが、Ａｌを添加しなくてもよい。 そのとき、作成したＬＥＤは、本実施例のものより発光
波長が長波長側にシフトする。 第１０実施例
ＡｌＢＮを成長させたが、Ａｌを添加しなくてもよい。 そのとき、作成したＬＥＤは、本実施例のものより発光
波長が長波長側にシフトする。 第１０実施例
【００４８】まず、サファイア基板１５を前記サセプタ
１４上に載置する。ガス導入口１２から高純度水素を毎
分２．５ ｌ導入し、反応管１１内の大気を置換する。 次いで、ガス排気口１３をロータリーポンプに接続し、
反応管１１内を減圧し、内部の圧力を２０〜３００ｔｏ
ｒｒ の範囲に設定する。その後ガス導入口１２からＨ
２ ガスを導入し、高周波コイル１６によりサセプタ及
び基板１５を加熱し基板温度１１５０〜１８５０℃で３
０分間保持して基板の清浄化を行う。次いで基板温度を
下げアモルファス状のＡｌＮを０．２ μ
１４上に載置する。ガス導入口１２から高純度水素を毎
分２．５ ｌ導入し、反応管１１内の大気を置換する。 次いで、ガス排気口１３をロータリーポンプに接続し、
反応管１１内を減圧し、内部の圧力を２０〜３００ｔｏ
ｒｒ の範囲に設定する。その後ガス導入口１２からＨ
２ ガスを導入し、高周波コイル１６によりサセプタ及
び基板１５を加熱し基板温度１１５０〜１８５０℃で３
０分間保持して基板の清浄化を行う。次いで基板温度を
下げアモルファス状のＡｌＮを０．２ μ
【００４９】
ｍ形成し、その上に原料としてＮＨ３ を１×１０−３
ｍｏｌ ／ｍｉｎ 、ＡｌＨ３ Ｎ（ＣＨ３ ）３ を
２×１０−６ｍｏｌ ／ｍｉｎ ，ＧａＨ３ Ｎ（ＣＨ
３ ）３ を８×１０−６ｍｏｌ ／ｍｉｎ 、導入し
て成長を行う。基板温度は１１５０℃、圧力２２０ｔｏ
ｒｒ 、原料ガスの総流量は１ｌ／ｍｉｎ とする。ド
ーパントには、ｎ型にＳｉ、ｐ型にＭｇを用いる。Ｓｉ
はシラン（ＳｉＨ４ ）を、Ｍｇはシクロペンタジエニ
ルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）をそれぞれ原料ガスに混
入することによりドープする。
ｍ形成し、その上に原料としてＮＨ３ を１×１０−３
ｍｏｌ ／ｍｉｎ 、ＡｌＨ３ Ｎ（ＣＨ３ ）３ を
２×１０−６ｍｏｌ ／ｍｉｎ ，ＧａＨ３ Ｎ（ＣＨ
３ ）３ を８×１０−６ｍｏｌ ／ｍｉｎ 、導入し
て成長を行う。基板温度は１１５０℃、圧力２２０ｔｏ
ｒｒ 、原料ガスの総流量は１ｌ／ｍｉｎ とする。ド
ーパントには、ｎ型にＳｉ、ｐ型にＭｇを用いる。Ｓｉ
はシラン（ＳｉＨ４ ）を、Ｍｇはシクロペンタジエニ
ルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）をそれぞれ原料ガスに混
入することによりドープする。
【００５０】図７はこの実施例により作製したＬＥＤの
概略構成図である。サファイア基板７１上にＡｌＮ層７
２が０．２ μｍ形成され、その上にｎ−ＧａＡｌＮ層
７３（Ｓｉドープ、１×１０１７ｃｍ−３）が３μｍ形
成され、その上にｐ−ＧａＡｌＮ層７４（Ｍｇドープ、
１×１０１７ｃｍ−３）が２μｍ形成されている。図中
７５，７６は金属電極である。この実施例においても第
９実施例のＬＥＤと同様の効果が得られ、３０ｍｃｄ
以上の発光強度が得られた。
概略構成図である。サファイア基板７１上にＡｌＮ層７
２が０．２ μｍ形成され、その上にｎ−ＧａＡｌＮ層
７３（Ｓｉドープ、１×１０１７ｃｍ−３）が３μｍ形
成され、その上にｐ−ＧａＡｌＮ層７４（Ｍｇドープ、
１×１０１７ｃｍ−３）が２μｍ形成されている。図中
７５，７６は金属電極である。この実施例においても第
９実施例のＬＥＤと同様の効果が得られ、３０ｍｃｄ
以上の発光強度が得られた。
【００５１】本実施例においてＧａＡｌＮを基板上に成
長させたが、Ａｌは添加していなくてもよい。そのとき
、作成されたＬＥＤは、本実施例のものより発光波長が
長波長側にシフトする。
長させたが、Ａｌは添加していなくてもよい。そのとき
、作成されたＬＥＤは、本実施例のものより発光波長が
長波長側にシフトする。
【００５２】なお、本発明は上述した実施例方法に限定
されるものではない。例えば、基板はｎ型でもｐ型でも
よい。また、ＩＩＩ 族金属に結合するアルキル基はエ
チル基，ブチル基等メチル基以外のアルキル基若しくは
その置換生成物でもよい。さらにＶ族元素は、必ずしも
アルキル基、水素と結合していなくてもよく、アジド基
のようなものでもよい。また、ＩＩＩ 族−Ｖ族結合が
望ましいが必須ではない。また半導体素子はＧａ，Ａｌ
，Ｂのうち少なくともいずれかとＮの化合物等ＩＩＩ
−Ｖ族化合物を用いていればよい。その他、特許請求の
範囲を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
されるものではない。例えば、基板はｎ型でもｐ型でも
よい。また、ＩＩＩ 族金属に結合するアルキル基はエ
チル基，ブチル基等メチル基以外のアルキル基若しくは
その置換生成物でもよい。さらにＶ族元素は、必ずしも
アルキル基、水素と結合していなくてもよく、アジド基
のようなものでもよい。また、ＩＩＩ 族−Ｖ族結合が
望ましいが必須ではない。また半導体素子はＧａ，Ａｌ
，Ｂのうち少なくともいずれかとＮの化合物等ＩＩＩ
−Ｖ族化合物を用いていればよい。その他、特許請求の
範囲を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００５３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、結
晶中への炭素の取り込まれを減少することにより、従来
の技術では困難であった高品質のＩＩＩ −Ｖ族化合物
半導体層あるいはＩＩＩ 族金属薄膜を再現性良く得る
ことができる。また、炭素の取り込まれの少ないＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を用いることにより、高輝度，
短波長の半導体発光素子が実現できる。
晶中への炭素の取り込まれを減少することにより、従来
の技術では困難であった高品質のＩＩＩ −Ｖ族化合物
半導体層あるいはＩＩＩ 族金属薄膜を再現性良く得る
ことができる。また、炭素の取り込まれの少ないＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を用いることにより、高輝度，
短波長の半導体発光素子が実現できる。
【図１】 本発明の実施例に用いた成長装置の概略の
構成を示す断面図。
構成を示す断面図。
【図２】 実施例を説明するための図。
【図３】 実施例を説明するための図。
【図４】 本発明の第６実施例に用いた成長装置の概
略の構成を示す断面図。
略の構成を示す断面図。
【図５】 本発明の第９実施例ににおいて作製したＬ
ＥＤの概略構成図。
ＥＤの概略構成図。
【図６】 本発明の第９，第１０実施例ににおいて作
成したＬＥＤチップを樹脂ケースに埋め込んだ図。
成したＬＥＤチップを樹脂ケースに埋め込んだ図。
【図７】 本発明の第１０実施例ににおいて作製した
ＬＥＤの概略構成図。
ＬＥＤの概略構成図。
Claims (17)
- 【請求項１】 ＩＩＩ 族有機金属化合物とＶ族水素
化物あるいはＶ族原子を用いてＩＩＩ −Ｖ族化合物半
導体層を成長させる有機金属成長法において、ＩＩＩ
族有機金属化合物の原料としてＩＩＩ 族原子に３つ以
上の炭素との結合を有しない有機金属化合物を用いるこ
とを特徴とするＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体層を成長さ
せる有機金属成長法。 - 【請求項２】 ＩＩＩ 族有機金属化合物とＶ族水素
化物あるいはＶ族原子を用いてＩＩＩ −Ｖ族化合物半
導体層を成長させる有機金属成長法において、ＩＩＩ
族有機金属化合物の原料としてＩＩＩ 族原子に炭素と
の結合を有しない有機金属化合物を用いることを特徴と
するＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体層を成長させる請求項
１記載の有機金属成長法 - 【請求項３】 ＩＩＩ 族有
機金属化合物の原料としてＨ３ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩ
Ｉ 族原子、Ｒはアルキル基）を用いることを特徴とす
る請求項１記載の有機金属成長法。 - 【請求項４】 ＩＩＩ 族有機金属化合物の原料のＨ
３ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩＩ 族原子、Ｒはアルキル基
）におけるＭがアルミニウムである請求項３記載の有機
金属成長法。 - 【請求項５】 ＩＩＩ 族有機金属化合物の原料のＨ
３ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩＩ 族原子、Ｒはアルキル基
）におけるＭがボロンである請求項３記載の有機金属成
長法。 - 【請求項６】 ＩＩＩ 族有機金属化合物の原料とし
てＨ３ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩＩ 族原子、Ｒはアルキ
ル基）におけるＭがガリウムである請求項３記載の有機
金属成長法。 - 【請求項７】 ＩＩＩ 族有機金属化合物の原料とし
てＲＨ２ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩＩ 族原子、Ｒはアル
キル基）を用いることを特徴とする請求項１記載の有機
金属成長法。 - 【請求項８】 ＩＩＩ 族有機金属化合物の原料のＲ
Ｈ２ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩＩ 族原子、Ｒはアルキル
基）におけるＭがアルミニウムである請求項７記載の有
機金属成長法。 - 【請求項９】 ＩＩＩ 族有機金属化合物の原料のＲ
Ｈ２ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩＩ 族原子、Ｒはアルキル
基）におけるＭがボロンである請求項７記載の有機金属
成長法。 - 【請求項１０】 ＩＩＩ 族有機金属化合物の原料の
ＲＨ２ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩＩ 族原子、Ｒはアルキ
ル基）におけるＭがガリウムである請求項７記載の有機
金属成長法。 - 【請求項１１】 ＩＩＩ 族有機金属化合物とＶ族水
素化物あるいはＶ族原子を用いてＩＩＩ 族金属層を成
長させる有機金属成長法において、ＩＩＩ 族有機金属
化合物の原料としてＩＩＩ 族原子に３つ以上の炭素と
の結合を有しない有機金属化合物を用いることを特徴と
するＩＩＩ 族金属層を成長させる有機金属成長法。 - 【請求項１２】 アルミニウム膜の原料としてＲＨ２
ＡｌＮＲ３ （Ｒはアルキル基）を用い成長させるこ
とを特徴とするアルミニウム薄膜の有機金属成長法。 - 【請求項１３】 アルミニウム薄膜の成長を減圧下で
施すことを特徴とする請求項１２記載の有機金属成長法
。 - 【請求項１４】 ＲＨ２ ＭＮＲ３ （ＭはＩＩＩ
族原子、Ｒはアルキル基）におけるＭがボロンであるこ
とを特徴とするボロンの有機金属成長法。 - 【請求項１５】 有機金属成長法により作成したＩＩ
Ｉ −Ｖ族化合物半導体層の炭素濃度が１×１０１５ｃ
ｍ−３以下であることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項１６】 Ｇａｘ Ａｌ１−ｘ−ｙ ＢｙＮ（
０≦ｘ，ｙ≦１）層を用いたことを特徴とする請求項１
５記載の半導体発光素子。 - 【請求項１７】 請求項１６記載の半導体発光素子を
作成する際Ｇａｘ Ａｌ１−ｘ−ｙ ＢｙＮ（０≦ｘ，
ｙ≦１）層を１１００℃以上で成長させることを特徴と
する有機金属成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2873991A JP3251600B2 (ja) | 1990-09-27 | 1991-02-22 | 有機金属成長法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-258331 | 1990-09-27 | ||
| JP25833190 | 1990-09-27 | ||
| JP2873991A JP3251600B2 (ja) | 1990-09-27 | 1991-02-22 | 有機金属成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04212478A true JPH04212478A (ja) | 1992-08-04 |
| JP3251600B2 JP3251600B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=26366887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2873991A Expired - Fee Related JP3251600B2 (ja) | 1990-09-27 | 1991-02-22 | 有機金属成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251600B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6712661B1 (en) | 1998-09-17 | 2004-03-30 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing electroluminescence device |
| JP2006249032A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Tri Chemical Laboratory Inc | 新規化合物、新規化合物の製造方法、Ａｌ系膜形成材料、Ａｌ系膜形成方法、及びＡｌ系膜 |
| JP2008098512A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体構造 |
| JP2012109529A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-06-07 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子搭載用基板、及びそれを用いた半導体発光装置 |
| JP2016518711A (ja) * | 2013-04-10 | 2016-06-23 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | オプトエレクトロニクス部品およびオプトエレクトロニクス部品の製造方法 |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP2873991A patent/JP3251600B2/ja not_active Expired - Fee Related
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