JPH0474858A - 窒化膜の製造方法 - Google Patents
窒化膜の製造方法Info
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- JPH0474858A JPH0474858A JP18529890A JP18529890A JPH0474858A JP H0474858 A JPH0474858 A JP H0474858A JP 18529890 A JP18529890 A JP 18529890A JP 18529890 A JP18529890 A JP 18529890A JP H0474858 A JPH0474858 A JP H0474858A
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は窒化膜の新規の製造方法、特に半導体として特
性の優れた窒化膜の製造方法に関するものである。
性の優れた窒化膜の製造方法に関するものである。
［従来の技術］
従来、窒化膜は耐蝕性薄膜として用いられるばかりでな
く、発光素子用薄膜としての検討も広く行なわれている
。−船釣に、窒化膜を得るためには、反応温度を極めて
高くする必要があり、製造が難しいばかりでなく、窒素
の不足から化学量論的組成からのずれも生じるという問
題がある。
く、発光素子用薄膜としての検討も広く行なわれている
。−船釣に、窒化膜を得るためには、反応温度を極めて
高くする必要があり、製造が難しいばかりでなく、窒素
の不足から化学量論的組成からのずれも生じるという問
題がある。
この窒素の不足のために、キャリア密度が極めて大きく
なり、良好な半導体特性が得られないことになる。
なり、良好な半導体特性が得られないことになる。
ＣＶＤ法［ジャパニーズ ジャーナル オブアブライド
フィジクス（Ｊａｌ）、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、）
、１５．１９４３（１９７Ｂ）コ 、 ＭＢＥ 法
［Ａｐｐｌ 、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、４５ （１９
８３）］などでＧａ窒化物を製造する試みはあるが、何
れも高温成膜する必要があり、膜質の向上には結びつい
ていない。
フィジクス（Ｊａｌ）、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、）
、１５．１９４３（１９７Ｂ）コ 、 ＭＢＥ 法
［Ａｐｐｌ 、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、４５ （１９
８３）］などでＧａ窒化物を製造する試みはあるが、何
れも高温成膜する必要があり、膜質の向上には結びつい
ていない。
また、低温成膜を実現するために、窒素源を電子シャワ
ーにより活性化する試みがある［ジャパニーズ ジャー
ナル オブ アブライドフィジクス（Ｊａｐ、Ｊ、Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、）、２０．Ｌ５４５（１９８１）コが
、この方法によっても膜質の向上には不十分と思われる
。
ーにより活性化する試みがある［ジャパニーズ ジャー
ナル オブ アブライドフィジクス（Ｊａｐ、Ｊ、Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、）、２０．Ｌ５４５（１９８１）コが
、この方法によっても膜質の向上には不十分と思われる
。
これらの問題を解決することは、特に半導体用薄膜とし
て窒化膜を利用しようとするとき重要なものである。
て窒化膜を利用しようとするとき重要なものである。
［発明が解決しようとする課題〕
窒化膜を工業的に安定に製造し、また化学量論的組成に
きわめて近い組成にするためには、できるだけ低温で成
膜する必要がある。
きわめて近い組成にするためには、できるだけ低温で成
膜する必要がある。
そのためには、活性の高い窒素源を使用することが有効
と考えられる。活性の高い窒素源としては、活性の高い
窒素化合物、原子状窒素、窒素イオンなどがあるが、従
来のプラズマを利用した技術［ジャーナル オブ バキ
ュームサイエンスアンド テクノロジー（Ｊ 、Ｖａｃ
、Ｓｃｉ 。
と考えられる。活性の高い窒素源としては、活性の高い
窒素化合物、原子状窒素、窒素イオンなどがあるが、従
来のプラズマを利用した技術［ジャーナル オブ バキ
ュームサイエンスアンド テクノロジー（Ｊ 、Ｖａｃ
、Ｓｃｉ 。
ＴｅＣｈｎｏｌ、）、Ａ７，７０１（１９８９）］など
では、これらを効率よく生成させることは難しい。
では、これらを効率よく生成させることは難しい。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、活性の高い窒素を効率よく生成し、それを窒
化膜の製造に利用して従来の問題を解決しようとするも
のである。
化膜の製造に利用して従来の問題を解決しようとするも
のである。
［課題を解決するための手段］
本発明者らは前記問題点を解決するため鋭意研究を重ね
た結果、プラズマや電子シャワーを使用しない窒素活性
化法を用いた窒化膜の製造方法を見いたすに至った。
た結果、プラズマや電子シャワーを使用しない窒素活性
化法を用いた窒化膜の製造方法を見いたすに至った。
本発明は真空中において、ガス状窒素化合物をクラッキ
ングガスセルにより加熱分解して活性窒素を基板上に供
給し、基板上で金属、有機金属化合物、あるいは金属塩
と反応させることを特徴とする窒化膜の製造方法を提供
するものである。
ングガスセルにより加熱分解して活性窒素を基板上に供
給し、基板上で金属、有機金属化合物、あるいは金属塩
と反応させることを特徴とする窒化膜の製造方法を提供
するものである。
本発明における真空とは、１０−’Ｔｏｒｒ以下の圧力
のことである。成膜に必要なガス、金属蒸気が互いに衝
突せずに基板に到達するためには、１０−’Ｔｏｒｒ以
下の圧力にし、平均自由行程を大きくとることが特に好
ましい。
のことである。成膜に必要なガス、金属蒸気が互いに衝
突せずに基板に到達するためには、１０−’Ｔｏｒｒ以
下の圧力にし、平均自由行程を大きくとることが特に好
ましい。
ガス状窒素化合物の一例としては、ＮＨ，、Ｎ２ Ｈ４
、Ｎ２ Ｈ２（ＣＨ３）２、Ｎ２、ＮＦ３、Ｈ４Ｈ４、
ＮＨ２Ｃ１、ＨＮ３ 、ＮＨ４Ｘ （Ｘ−Ｆ、 ＣＩ、
Ｂｒ。
、Ｎ２ Ｈ２（ＣＨ３）２、Ｎ２、ＮＦ３、Ｈ４Ｈ４、
ＮＨ２Ｃ１、ＨＮ３ 、ＮＨ４Ｘ （Ｘ−Ｆ、 ＣＩ、
Ｂｒ。
１） 、Ｎ２ Ｈ５Ｘ（Ｘ−Ｆ、 ＣＩ）などがある。
これらのガス状窒素化合物は、常温ガスのものはそのま
ま、常温液体のものはあらかじめ加熱ガス化してクラッ
キングガスセルに導入する。
ま、常温液体のものはあらかじめ加熱ガス化してクラッ
キングガスセルに導入する。
また、本発明におけるクラッキングガスセルとは、ガス
状窒素化合物を加熱分解するものである。特に触媒存在
下においてガス状窒素化合物を加熱し、効率よくガス状
窒素化合物を加熱分解することが好ましい。触媒に使用
するものの例としてはＡＩ□０．、Ｐｅ、 Ｃｕ、 Ａ
ｇ、 Ａｕ、Ｈｇ。
状窒素化合物を加熱分解するものである。特に触媒存在
下においてガス状窒素化合物を加熱し、効率よくガス状
窒素化合物を加熱分解することが好ましい。触媒に使用
するものの例としてはＡＩ□０．、Ｐｅ、 Ｃｕ、 Ａ
ｇ、 Ａｕ、Ｈｇ。
Ｂａ５Ｎｏ％ｗ、 Ｎｉ、石英、Ｃｒなどがある。これ
らのものを繊維状、多孔質状にしたもの、あるいは多孔
質ガラスなどの表面に金属をコーティングしたもの等を
用いて、表面積を大きくとり、ガス状窒素化合物とよく
接するようにすることが好ましい。
らのものを繊維状、多孔質状にしたもの、あるいは多孔
質ガラスなどの表面に金属をコーティングしたもの等を
用いて、表面積を大きくとり、ガス状窒素化合物とよく
接するようにすることが好ましい。
第１図に一例として、Ａｌ２０ｉを触媒として使用した
クラッキングガスセルを図示する。ＢＮセル１中に繊維
状Ａｌ２０３２を詰め、加熱ヒーター３でセルを加熱す
る。加熱温度は、１ｏＯ〜１０００℃の範囲で設定する
ことが出来、加熱温度は熱電対５でモニターする。ガス
状窒素化合物４は繊維状Ａ１゜０．に接しながら基板表
面に供給される。
クラッキングガスセルを図示する。ＢＮセル１中に繊維
状Ａｌ２０３２を詰め、加熱ヒーター３でセルを加熱す
る。加熱温度は、１ｏＯ〜１０００℃の範囲で設定する
ことが出来、加熱温度は熱電対５でモニターする。ガス
状窒素化合物４は繊維状Ａ１゜０．に接しながら基板表
面に供給される。
基板は、成膜する窒化物膜によって異なる。
例としては、Ｓｌ、ＡＩ２０３ 、ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｓ
ｉＣ。
ｉＣ。
またはＧａＡｓ５１ｎＡｓなどの周期表第■−ｖ族化合
物、Ｚｎ５ｅなどの周期表第ｎ−ＩＶ族化合物などの単
結晶基板、石英ガラス、ＭＥＳＡガラス等のガラス基板
を用いる。基板は、基板加熱装置により２００〜１５０
０℃の範囲で加熱される。
物、Ｚｎ５ｅなどの周期表第ｎ−ＩＶ族化合物などの単
結晶基板、石英ガラス、ＭＥＳＡガラス等のガラス基板
を用いる。基板は、基板加熱装置により２００〜１５０
０℃の範囲で加熱される。
また、基板と薄膜との間にバッファ層として、アモルフ
ァス状の物質、例えばＡ ＋ Ｎ５ＧａＮ、 Ｓｊ。
ァス状の物質、例えばＡ ＋ Ｎ５ＧａＮ、 Ｓｊ。
ＳｊＣ等、あるいは単結晶物質として、例えばＡ Ｉ
Ｎ、 ＺｎＯ、ＳｉＣ等を設け、膜質の改善を行なうこ
とも出来る。
Ｎ、 ＺｎＯ、ＳｉＣ等を設け、膜質の改善を行なうこ
とも出来る。
また、成膜中に不純物をドーピングして、キャリア密度
制御、ｐ型ｎ型制御を行なうことも出来る。ドーピング
する不純物物質の例としては、Ｍｇｃ Ｚｎｓ Ｓｂ−
Ｆ 、Ｓｔ等がある。
制御、ｐ型ｎ型制御を行なうことも出来る。ドーピング
する不純物物質の例としては、Ｍｇｃ Ｚｎｓ Ｓｂ−
Ｆ 、Ｓｔ等がある。
活性窒素と反応する金属、有機金属化合物、金属塩の例
としては、Ｂ、ＡＩ、Ｇａ５Ｉｎ５ Ｔｉ５ＷＳＮｂ、
Ｖ、 ＡＩ （ＣＨ３） ３、ＡＩ（Ｃ２Ｈ５） ３
、Ｇａ （ＣＨ３） 、ｓ 、Ｇａ（Ｃ２Ｈｓ ） ３
、Ｇａ（Ｃ２Ｈｓ ） ２ Ｃ１、Ｉｎ （Ｃ）＋３
） ３、Ｉｎ（Ｃ２）ｉｓ） ３ 、 ＩｎＣｓ
Ｉｓ 、ＢＢｒ：＋ 、ＢＣｌｍ 、ＡｌＢｒ
３ 、ＡｌＣｌ３ 、Ａ Ｉ Ｆ３ 、ＧａＢｒ３
、ＧａＦｉ 、ＴｉＢｒ４、ＴｌＣ１４などがあ
る。特に、周期表■族元素の金属、有機金属化合物、あ
るいは金属塩から選ぶことが好ましい。これらを抵抗加
熱坩堝または電子ビーム蒸発装置によって蒸発させるか
、あるいはガスセルにより基板表面に供給する。
としては、Ｂ、ＡＩ、Ｇａ５Ｉｎ５ Ｔｉ５ＷＳＮｂ、
Ｖ、 ＡＩ （ＣＨ３） ３、ＡＩ（Ｃ２Ｈ５） ３
、Ｇａ （ＣＨ３） 、ｓ 、Ｇａ（Ｃ２Ｈｓ ） ３
、Ｇａ（Ｃ２Ｈｓ ） ２ Ｃ１、Ｉｎ （Ｃ）＋３
） ３、Ｉｎ（Ｃ２）ｉｓ） ３ 、 ＩｎＣｓ
Ｉｓ 、ＢＢｒ：＋ 、ＢＣｌｍ 、ＡｌＢｒ
３ 、ＡｌＣｌ３ 、Ａ Ｉ Ｆ３ 、ＧａＢｒ３
、ＧａＦｉ 、ＴｉＢｒ４、ＴｌＣ１４などがあ
る。特に、周期表■族元素の金属、有機金属化合物、あ
るいは金属塩から選ぶことが好ましい。これらを抵抗加
熱坩堝または電子ビーム蒸発装置によって蒸発させるか
、あるいはガスセルにより基板表面に供給する。
基板表面では、前記活性窒素と金属、有機金属化合物、
金属塩が反応を起こし、窒化膜が生成する。
金属塩が反応を起こし、窒化膜が生成する。
次に成膜方法の一例を説明するか特にこれに限定される
ものではない。
ものではない。
装置には第２図に示すような真空容器６内に蒸発用坩堝
（クヌードセンセル）７、電子ビーム蒸発装置８、クラ
ッキングガスセル９、基板加熱ホルダー１１を備えたＭ
ＢＥ装置を使用する。
（クヌードセンセル）７、電子ビーム蒸発装置８、クラ
ッキングガスセル９、基板加熱ホルダー１１を備えたＭ
ＢＥ装置を使用する。
蒸発用坩堝７にはＧａ金属をいれ、９００〜１０００℃
に加熱する。
に加熱する。
クラッキングガスセル９は、ガス出口を基板１２に吹き
付けるように設置する。導入ガスにはＮＨ３あるいはＮ
２Ｈ４を使用し導入量は１〜５０ｃｃ／ｉ＋ｉｎとする
。クラッキングガスセル９の加熱温度は２００〜６００
℃に設定する。
付けるように設置する。導入ガスにはＮＨ３あるいはＮ
２Ｈ４を使用し導入量は１〜５０ｃｃ／ｉ＋ｉｎとする
。クラッキングガスセル９の加熱温度は２００〜６００
℃に設定する。
真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５Ｘ１０−６Ｔｏ
ｒｒ程度となる。
ｒｒ程度となる。
基板にサファイア単結晶基板などを使用し、６００〜１
０００℃に加熱しなからＧａＮを成膜する。
０００℃に加熱しなからＧａＮを成膜する。
成膜後、ＮＨ３あるいはＮ２Ｈ４を導入しながら基板温
度を下げる。以上のようにして、透明かつ単軸配向のＧ
ａＮ膜を得ることが出来る。
度を下げる。以上のようにして、透明かつ単軸配向のＧ
ａＮ膜を得ることが出来る。
本発明の窒化膜製造方法においては、活性窒素の供給速
度が窒化膜生成の律速となっていると考えられる。クラ
ッキングガスセルを用いない場合に比べ、単軸配向膜を
得るための基板温度を１００℃以上低くすることが出来
るので、活性窒素の供給速度がより大きくなっていると
考えられる。
度が窒化膜生成の律速となっていると考えられる。クラ
ッキングガスセルを用いない場合に比べ、単軸配向膜を
得るための基板温度を１００℃以上低くすることが出来
るので、活性窒素の供給速度がより大きくなっていると
考えられる。
［実施例コ
以下実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１
装置には第２図に示すようなＭＢＥ装置を使用した。
蒸発用坩堝７にはＧａ金属をいれ、９４０”Ｃに加熱し
た。クラッキングガスセル９は、ガス出口を基板１２に
吹き付けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３を使用
し導入量は３ ｃｃ／＋ｉｎとした。
た。クラッキングガスセル９は、ガス出口を基板１２に
吹き付けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３を使用
し導入量は３ ｃｃ／＋ｉｎとした。
また、このガスセルは触媒存在下でガスを加熱できるよ
うになっており、アルミナに触れさせながら約３００℃
に加熱した。基板にはサファイア単結晶基板（１１０２
）面を使用し６５０”Ｃに加熱した。
うになっており、アルミナに触れさせながら約３００℃
に加熱した。基板にはサファイア単結晶基板（１１０２
）面を使用し６５０”Ｃに加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×１０”６Ｔｏ
ｒｒ程度であった。
ｒｒ程度であった。
このような実験条件において１時開成膜を行ない、膜厚
的４５０ＯＡの透明なＧａＮ膜を得た。Ｘ線回折測定の
結果（１１０）単軸配向膜であった。分光の結果から得
たバンドギャップの大きさは、約３ 、２ｅＶであフた
。
的４５０ＯＡの透明なＧａＮ膜を得た。Ｘ線回折測定の
結果（１１０）単軸配向膜であった。分光の結果から得
たバンドギャップの大きさは、約３ 、２ｅＶであフた
。
−船釣なＶａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｖ法測定によれば、キ
ャリア密度は５Ｘ１０１８ｃｍ−’ キャリア移動度
は約３０ｃ４／Ｖ−ｓｅｅであった。
ャリア密度は５Ｘ１０１８ｃｍ−’ キャリア移動度
は約３０ｃ４／Ｖ−ｓｅｅであった。
以下の比較例１に示すように、クラッキングガスセルの
使用により窒素の活性が高められ、膜質が向上したこと
がわかった。
使用により窒素の活性が高められ、膜質が向上したこと
がわかった。
比較例１
装置には実施例１と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
実施例１と同様の条件で、クラッキングガスセルの温度
を室温として成膜を行なったところ、Ｃａ金属が析出し
黒くなった。
を室温として成膜を行なったところ、Ｃａ金属が析出し
黒くなった。
一般的なＶａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｖ法測定によれば、キ
ャリア密度はｌＸｌ０”ｃｍ−’ キャリア移動度は
約５０シ１ｖ−８ｅｃであった。
ャリア密度はｌＸｌ０”ｃｍ−’ キャリア移動度は
約５０シ１ｖ−８ｅｃであった。
実施例２
装置には実施例１と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
蒸発用坩堝７にはＡＩ金金属いれ、８００℃に加熱した
。
。
クラッキングガスセル９は、ガス出口を基板７に吹き付
けるように設置した。導入ガスにはＮ２Ｈ４を使用し、
導入量は３ ｃｃ／ｓｉｎとした。
けるように設置した。導入ガスにはＮ２Ｈ４を使用し、
導入量は３ ｃｃ／ｓｉｎとした。
またこのガスセルは触媒存在下でガスを加熱できるよう
になっており、アルミナに触れさせながら約４００℃に
加熱した。基板にはサファイア単結晶基板（ｏｏｏｉ）
面を使用し、１０００℃に加熱した。
になっており、アルミナに触れさせながら約４００℃に
加熱した。基板にはサファイア単結晶基板（ｏｏｏｉ）
面を使用し、１０００℃に加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×１０−’Ｔｏ
ｒｒ程度であった。
ｒｒ程度であった。
このような実験条件において１時開成膜を行ない、膜厚
的４０００ ｉの透明なＡ３１Ｎ膜を得た。
的４０００ ｉの透明なＡ３１Ｎ膜を得た。
Ｘ線回折測定の結果（００１）単軸配向膜であった。分
光の結果から得たバンドギャップの大きさは、約５．９
ｅＶであった。
光の結果から得たバンドギャップの大きさは、約５．９
ｅＶであった。
比較例２
装置には実施例２と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
実施例２と同様の条件で、クラッキングガスセルの温度
を加熱せずに成膜を行なったところ、＾貴金属が析出し
黒くなった。また、分光による測定ではバンドギャップ
は観測できなかった。
を加熱せずに成膜を行なったところ、＾貴金属が析出し
黒くなった。また、分光による測定ではバンドギャップ
は観測できなかった。
以上のように、クラッキングガスセルの使用により窒素
の活性が高められたことがわかった。
の活性が高められたことがわかった。
実施例３
装置には実施例１と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
蒸発用坩堝７にはＧａ金属をいれ、９４０℃に加熱した
。蒸発用坩堝７のもう一方にはＡ１金属をいれ、１００
０℃に加熱した。
。蒸発用坩堝７のもう一方にはＡ１金属をいれ、１００
０℃に加熱した。
クラッキングガスセル９はガス出口を基板１２に吹き付
けるように設置した。導入ガスにはＮＨＪを使用し導入
量は３ ｃｃ／ｗｉｎとした。また、このガスセルは触
媒存在下でガスを加熱できるようになっており、細線状
にした金属Ｐｅに触れさせながら約６００℃に加熱した
。基板にはサファイア単結晶基板（１１０２）面を使用
し、７００℃に加熱した。
けるように設置した。導入ガスにはＮＨＪを使用し導入
量は３ ｃｃ／ｗｉｎとした。また、このガスセルは触
媒存在下でガスを加熱できるようになっており、細線状
にした金属Ｐｅに触れさせながら約６００℃に加熱した
。基板にはサファイア単結晶基板（１１０２）面を使用
し、７００℃に加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時て１〜５×１Ｏ−６Ｔｏ
ｒｒ程度であった。
ｒｒ程度であった。
このような実験条件において１時開成膜を行ない、膜厚
的４５００ Ｘの透明なＧａＡ Ｉ Ｎ膜を得た。
的４５００ Ｘの透明なＧａＡ Ｉ Ｎ膜を得た。
Ｘ線回折測定の結果、（１１０）単軸配向膜であった。
原子吸光法による組成分析によれば、Ａ交の原子数比は
Ｇａの約１０％であった。分光の結果から得たバンドギ
ャップの大きさは、約３．７ｅＶであった。
Ｇａの約１０％であった。分光の結果から得たバンドギ
ャップの大きさは、約３．７ｅＶであった。
一般的なＶａｎ Ｄｅｒ Ｐａｕｖ法測定によれば、キ
ャリア密度は２ Ｘ １０”（至）−３、キャリア移動
度は約８０Ｃ４／■・ｓｅｃであった。
ャリア密度は２ Ｘ １０”（至）−３、キャリア移動
度は約８０Ｃ４／■・ｓｅｃであった。
実施例４
装置には実施例１と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
蒸発用坩堝７にはＧａ金属をいれ、９４０℃に加熱した
。蒸発用坩堝７のもう一方にはＩｎ金属をいれ、６５０
℃に加熱した。
。蒸発用坩堝７のもう一方にはＩｎ金属をいれ、６５０
℃に加熱した。
クラッキングガスセル９はガス出口を基板１２に吹き付
けるように設置した。導入ガスにはＮＦ２を使用し導入
量は３ ｃｃ／ａ＋ｉｎとした。また、このガスセルは
触媒存在下でガスを加熱できるようになっており、アル
ミナに触れさせながら約５００℃に加熱した。基板には
サファイア単結晶基板（１１０２）面を使用し、７００
℃に加熱した。
けるように設置した。導入ガスにはＮＦ２を使用し導入
量は３ ｃｃ／ａ＋ｉｎとした。また、このガスセルは
触媒存在下でガスを加熱できるようになっており、アル
ミナに触れさせながら約５００℃に加熱した。基板には
サファイア単結晶基板（１１０２）面を使用し、７００
℃に加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５Ｘ１０−６Ｔｏ
ｒｒ程度であった。
ｒｒ程度であった。
このような実験条件において１時開成膜を行ない、膜厚
的３５００ Ｘの透明なＧａ１ｎＮ膜を得た。
的３５００ Ｘの透明なＧａ１ｎＮ膜を得た。
Ｘ線回折測定の結果、（１１０）単軸配向膜であった。
原子吸光法による組成分析によれば、Ｉｎの原子数比は
Ｇａの約５％であった。分光の結果から得たバンドギャ
ップの大きさは約３．ＯｅＶであった。−船釣なＶａｎ
ｄｅｒ Ｐａｕｗ法測定によれば、キャリア密度１．
５ Ｘｌ０１９ｃｍ−３、キャリア移動度約３０ｃ−／
■・ｓｅｅであった。
Ｇａの約５％であった。分光の結果から得たバンドギャ
ップの大きさは約３．ＯｅＶであった。−船釣なＶａｎ
ｄｅｒ Ｐａｕｗ法測定によれば、キャリア密度１．
５ Ｘｌ０１９ｃｍ−３、キャリア移動度約３０ｃ−／
■・ｓｅｅであった。
実施例５
装置には実施例１と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
クラッキングガスセル９は、ガス出口を基板１２に吹き
付けるように設置した。導入ガスにはＮ ｚ Ｈ４を使
用し導入量は３ ｃｃ／１ｎｉｎとした。またこのガス
セルは触媒存在下でガスを加熱できるようになっており
、多孔質状石英に触れさせながら約３００℃に加熱した
。
付けるように設置した。導入ガスにはＮ ｚ Ｈ４を使
用し導入量は３ ｃｃ／１ｎｉｎとした。またこのガス
セルは触媒存在下でガスを加熱できるようになっており
、多孔質状石英に触れさせながら約３００℃に加熱した
。
ガスセル１０は、ガス出口を基板７に吹き付けるように
設置し、導入ガスにはＧａ（Ｃ）Ｉ ３ ） ３を使用
した。導入量は１ ｃｃ／ｗｉｎとした。基板にはサフ
ァイア単結晶基板（１１０２）面を使用し、８５０℃に
加熱した。
設置し、導入ガスにはＧａ（Ｃ）Ｉ ３ ） ３を使用
した。導入量は１ ｃｃ／ｗｉｎとした。基板にはサフ
ァイア単結晶基板（１１０２）面を使用し、８５０℃に
加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×１Ｏ−６Ｔｏ
ｒｒ程度であった。
ｒｒ程度であった。
このような実験条件において１時開成膜を行ない、膜厚
的３５００ Ｘの透明なＧａＮ膜を得た。Ｘ線回折測定
の結果（１１０）単軸配向膜であった。分光の結果から
得たバンドギャップの大きさは、約３．２ｅＶであった
。
的３５００ Ｘの透明なＧａＮ膜を得た。Ｘ線回折測定
の結果（１１０）単軸配向膜であった。分光の結果から
得たバンドギャップの大きさは、約３．２ｅＶであった
。
一般的なＶａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｖ法測定によれば、キ
ャリア密度は５ Ｘ １０”ｃ＋ｎ −３キャリア移動
度は約３０ｃシ／■・ｓｅｃであった。
ャリア密度は５ Ｘ １０”ｃ＋ｎ −３キャリア移動
度は約３０ｃシ／■・ｓｅｃであった。
実施例６
装置には実施例１と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
クラッキングガスセル９はガス出口を基板１２に吹き付
けるように設置した。導入ガスにはＨ４Ｈ４を使用し導
入量は３ ｃｃ／ｗｉｎとした。またこのガスセルは触
媒存在下でガスを加熱できるようになっており、アルミ
ナに触れさせながら約５００℃に加熱した。
けるように設置した。導入ガスにはＨ４Ｈ４を使用し導
入量は３ ｃｃ／ｗｉｎとした。またこのガスセルは触
媒存在下でガスを加熱できるようになっており、アルミ
ナに触れさせながら約５００℃に加熱した。
ガスセル１０は、ガス出口を基板７に吹き付けるように
設置し、導入ガスにはＧａ（Ｃ）１３）３を使用した。
設置し、導入ガスにはＧａ（Ｃ）１３）３を使用した。
導入量は１ ｃｃ／ｗｉｎとした。基板にはサファイア
単結晶基板（１１０２）面を使用し、６５０℃に加熱し
た。
単結晶基板（１１０２）面を使用し、６５０℃に加熱し
た。
真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×１Ｏ−６Ｔｏ
ｒｒ程度であった。
ｒｒ程度であった。
このような実験条件において１時開成膜を行ない、膜厚
的４５００１の透明なＧａＮ膜を得た。Ｘ線回折測定の
結果（１１０）単軸配向膜であった。分光の結果から得
たバンドギャップの大きさは、約３．２ｅＶであった。
的４５００１の透明なＧａＮ膜を得た。Ｘ線回折測定の
結果（１１０）単軸配向膜であった。分光の結果から得
たバンドギャップの大きさは、約３．２ｅＶであった。
一般的なＶａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｖ法測定によれば、キ
ャリア密度は６ Ｘ １０１８０１１１−’ キャリ
ア移動度は約３０ｃシ／Ｖ−５ｅＣであった。
ャリア密度は６ Ｘ １０１８０１１１−’ キャリ
ア移動度は約３０ｃシ／Ｖ−５ｅＣであった。
実施例７
装置には実施例１と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
蒸発用坩堝７にはＧａ金属をいれ、蒸発用坩堝７のもう
一方にはＡ１金属をいれた。
一方にはＡ１金属をいれた。
クラッキングガスセル９はガス出口を基板１２に吹き付
けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３を使用し導入
量は３ ｃｃ／ｓｉｎとした。また、このガスセルは触
媒存在下でガスを加熱できるようになっており、アルミ
ナに触れさせながら約３００℃に加熱した。基板にはサ
ファイア単結晶基板（０００１）面を使用した。
けるように設置した。導入ガスにはＮＨ３を使用し導入
量は３ ｃｃ／ｓｉｎとした。また、このガスセルは触
媒存在下でガスを加熱できるようになっており、アルミ
ナに触れさせながら約３００℃に加熱した。基板にはサ
ファイア単結晶基板（０００１）面を使用した。
真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５×ＬＯ−６Ｔｏ
ｒｒ程度であった。
ｒｒ程度であった。
まず、基板温度を６００℃に設定し、Ａ１の蒸発用坩堝
のシャッタを開け、３０分成膜したところ、膜厚２００
０ ＆のアモルファスＡＩＮバッファ層が生成した。
のシャッタを開け、３０分成膜したところ、膜厚２００
０ ＆のアモルファスＡＩＮバッファ層が生成した。
つぎに、基板温度を７００℃に設定し、Ｇａの蒸発用坩
堝のシャッタを開け、１時開成膜を行なったところ、膜
厚約３５００人の透明なＧａＮ膜を得た。Ｘ線回折測定
の結果、（００１）単軸配向膜であった。分光の結果か
ら得たバンドギャップの大きさは約３．２ｅＶであった
。
堝のシャッタを開け、１時開成膜を行なったところ、膜
厚約３５００人の透明なＧａＮ膜を得た。Ｘ線回折測定
の結果、（００１）単軸配向膜であった。分光の結果か
ら得たバンドギャップの大きさは約３．２ｅＶであった
。
−船釣なＶａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｖ法測定によれば、キ
ャリア密度４．５ ＸＩＯ”ａｍ−３、キャリア移動度
約３０Ｃシ／Ｖ・ｓｅｃであった。
ャリア密度４．５ ＸＩＯ”ａｍ−３、キャリア移動度
約３０Ｃシ／Ｖ・ｓｅｃであった。
実施例８
装置には実施例１と同様の第２図に示すようなＭＢＥ装
置を使用した。
置を使用した。
蒸発用坩堝７にはＧａ金属をいれ、９４０℃に加熱した
。蒸発用坩堝７のもう一方にはＭｇ金属をいれ、４００
℃に加熱した。
。蒸発用坩堝７のもう一方にはＭｇ金属をいれ、４００
℃に加熱した。
クラッキングガスセル９はガス出口を基板１２に吹き付
けるように設置した。導入ガスにはＮＨｓを使用し導入
量は３ ｃｃ／ｓｉｎとした。また、このガスセルは触
媒存在下でガスを加熱できるようになっており、アルミ
ナに触れさせながら約４００℃に加熱した。基板にはサ
ファイア単結晶基板（１１０２）面を使用し、７００℃
に加熱した。
けるように設置した。導入ガスにはＮＨｓを使用し導入
量は３ ｃｃ／ｓｉｎとした。また、このガスセルは触
媒存在下でガスを加熱できるようになっており、アルミ
ナに触れさせながら約４００℃に加熱した。基板にはサ
ファイア単結晶基板（１１０２）面を使用し、７００℃
に加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時で１〜５Ｘ１０−６Ｔｏ
ｒｒ程度であった。
ｒｒ程度であった。
このような実験条件において１時開成膜を行ない、膜厚
約３５０ＯＡの透明なＭｇドープＧａＮ膜を得た。Ｘ線
回折測定の結果、（１１０）単軸配向膜であった。分光
の結果から得たバンドギャップの大きさは約３．２ｅＶ
であった。
約３５０ＯＡの透明なＭｇドープＧａＮ膜を得た。Ｘ線
回折測定の結果、（１１０）単軸配向膜であった。分光
の結果から得たバンドギャップの大きさは約３．２ｅＶ
であった。
この膜の抵抗率はきわめて大きかった。
［発明の効果コ
以上のように、本発明の窒化膜の製造法は、プラズマや
、電子シャワーを用いない、新規の窒素活性化法を用い
た、工業上極めて有用なものである。
、電子シャワーを用いない、新規の窒素活性化法を用い
た、工業上極めて有用なものである。
第１図は、本発明で用いるのに適したクラッキングガス
セルの一例の構成を示す断面の模式第２図は本発明で用
いるＭＢＥ装置の模式図である。 １・・・ＢＮセル、２・・・繊維状Ａｌ２Ｏ３，３・・
・加熱ヒータ、４・・・ガス状窒素化合物、５・・・熱
電対、６・・・真空容器、７・・・蒸発用坩堝、８・・
・電子ビーム蒸発装置、 ９・・・クラッキングガスセル、１０・・・ガスセル、
１１・・・基板加熱ホルダー １２・・・基板特許出願
人 旭化成工業株式会社 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭 宏 代理人 弁理士 加々美 紀 雄
セルの一例の構成を示す断面の模式第２図は本発明で用
いるＭＢＥ装置の模式図である。 １・・・ＢＮセル、２・・・繊維状Ａｌ２Ｏ３，３・・
・加熱ヒータ、４・・・ガス状窒素化合物、５・・・熱
電対、６・・・真空容器、７・・・蒸発用坩堝、８・・
・電子ビーム蒸発装置、 ９・・・クラッキングガスセル、１０・・・ガスセル、
１１・・・基板加熱ホルダー １２・・・基板特許出願
人 旭化成工業株式会社 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭 宏 代理人 弁理士 加々美 紀 雄
Claims (1)
- 真空中において、ガス状窒素化合物をクラッキングガ
スセルにより加熱分解して活性窒素を基板上に供給し、
基板上で金属、有機金属化合物、あるいは金属塩と反応
させることを特徴とする窒化膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18529890A JPH0474858A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 窒化膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18529890A JPH0474858A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 窒化膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0474858A true JPH0474858A (ja) | 1992-03-10 |
Family
ID=16168415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18529890A Pending JPH0474858A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 窒化膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0474858A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05259158A (ja) * | 1992-03-16 | 1993-10-08 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | Ｉｉｉ族元素の窒化膜の形成方法 |
| US5718047A (en) * | 1995-09-22 | 1998-02-17 | Yazaki Corporation | Method of manufacturing electrical junction box |
| WO2000070129A1 (en) * | 1999-05-13 | 2000-11-23 | Emf Ireland Limited | Method and apparatus for epitaxially growing a material on a substrate |
| WO2003096380A2 (en) * | 2002-05-08 | 2003-11-20 | Dana Corporation | Plasma-assisted nitrogen surface-treatment |
| JP2007284267A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＮ結晶の製造方法 |
| WO2009014099A1 (ja) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | National University Corporation Nagaoka University Of Technology | 窒化物膜の堆積方法及び堆積装置 |
-
1990
- 1990-07-16 JP JP18529890A patent/JPH0474858A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05259158A (ja) * | 1992-03-16 | 1993-10-08 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | Ｉｉｉ族元素の窒化膜の形成方法 |
| US5718047A (en) * | 1995-09-22 | 1998-02-17 | Yazaki Corporation | Method of manufacturing electrical junction box |
| WO2000070129A1 (en) * | 1999-05-13 | 2000-11-23 | Emf Ireland Limited | Method and apparatus for epitaxially growing a material on a substrate |
| WO2003096380A2 (en) * | 2002-05-08 | 2003-11-20 | Dana Corporation | Plasma-assisted nitrogen surface-treatment |
| WO2003096380A3 (en) * | 2002-05-08 | 2004-07-08 | Dana Corp | Plasma-assisted nitrogen surface-treatment |
| JP2007284267A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＮ結晶の製造方法 |
| WO2009014099A1 (ja) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | National University Corporation Nagaoka University Of Technology | 窒化物膜の堆積方法及び堆積装置 |
| JP2009049392A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-03-05 | Nagaoka Univ Of Technology | 窒化物膜の堆積方法及び堆積装置 |
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