JPH0714772A - 窒素化合半導体の製造方法 - Google Patents

窒素化合半導体の製造方法

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JPH0714772A
JPH0714772A JP18070993A JP18070993A JPH0714772A JP H0714772 A JPH0714772 A JP H0714772A JP 18070993 A JP18070993 A JP 18070993A JP 18070993 A JP18070993 A JP 18070993A JP H0714772 A JPH0714772 A JP H0714772A
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JP
Japan
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nitrogen
group
semiconductor
compound semiconductor
compound
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Application number
JP18070993A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kukimoto
宏 柊元
Shinichi Watabe
信一 渡部
Kazuyuki Tadatomo
一行 只友
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 少量の窒素含有原料の使用で窒素原子を効率
よく取り込ませることができ、かつキャリア濃度に優れ
た窒素化合のp型半導体を電子線照射等の後処理工程の
必要なく製造できる方法を得ること。 【構成】 窒素をV族成分とするIII−V族化合物半導
体をCVD方式で形成するにあたり、窒素含有原料とし
てアジドを用いる窒素化合半導体の製造方法。 【効果】 基板の高温加熱を要さず、良好な特性を発揮
する発光素子等のデバイスを形成できる窒素化合半導体
が効率的に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光素子等として有用
な窒素をV族成分とするIII−V族化合物半導体のCV
D方式による効率的な製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、窒素をV族成分とするIII−V族
化合物半導体のCVD方式による製造方法としては、窒
素含有原料としてアンモニアを用いる方法が知られてい
た。すなわちアンモニアとIII族金属含有の有機金属化
合物のガスを基板上で熱分解反応させる方法が知られて
いた。
【0003】しかしながら、アンモニアでは窒素原子の
取り込みに乏しく、III族原料に対してV族原料として
のアンモニアを大過剰の状態で供給して結晶を成長させ
る必要があるうえに、結晶中の水素がp型半導体におけ
るアクセプターを中性化して得られる半導体がキャリア
濃度に乏しくて高抵抗化され、そのため結晶成長後に窒
素雰囲気でアニールするか、電子線照射する後処理工程
を必要とし製造効率に劣る問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、少量の窒素
含有原料の使用で効率よく窒素原子を取り込ませること
ができ、しかもp型ドーピングの際にアクセプターを中
性化しない状態で取り込ませることができて電子線照射
等の後処理工程の必要なく抵抗の低いp型等の窒素化合
半導体の製造方法を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒素をV族成
分とするIII−V族化合物半導体をCVD方式で形成す
るにあたり、窒素含有原料としてアジドを用いることを
特徴とする窒素化合半導体の製造方法を提供するもので
ある。
【0006】
【作用】窒素含有原料としてアジドを用いることによ
り、p型半導体中のアクセプターの中性化を抑制でき、
半導体組成に準じた少量のアジドの使用でキャリア濃度
の高い窒素化合のIII−V族化合物半導体を効率的に得
ることができる。
【0007】前記において、窒素含有原料としてアンモ
ニアを用いる従来方法にあっては半導体結晶内に水素が
多く取り込まれ、これがp型半導体のアクセプターとな
る亜鉛やマグネシウム等のドーピング成分を中性化して
キャリア濃度を低下させ高抵抗化を招くため窒素雰囲気
でのアニールや電子線照射の後処理で半導体中の水素原
子を除去する必要があったが、アジドにてもその有機基
に基づいて水素を含むことよりそのアジドの使用でキャ
リア濃度の高いp型の窒素化合半導体が得られたことは
予想外のことであった。考えるに、アクセプターを中性
化する形で取り込まれる水素は、アンモニアの分子構造
が示す如く、窒素に直結した水素が主であると思われ
る。
【0008】
【実施例】本発明の製造方法は、窒素をV族成分とする
窒素化合のIII−V族化合物半導体をCVD方式で形成
するにあたり、窒素含有原料としてアジドを用いるもの
であり、このアジドを用いる以外は従来に準じることが
できる。
【0009】従って、窒素をV族成分とする窒素化合の
III−V族化合物半導体を形成する例えばIn、Ga、Al
等のIII族元素を含む有機化合物としては、アルキル基
等の有機基を有する公知の化合物を用いることができ
る。
【0010】なお一般には、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基の如き低級のアルキル基等の有機基を
有する液状のものがガス化容易性などの点より用いられ
るが、例えばキレート化合物などの固体物も用いうる。
【0011】窒素含有原料のアジドとしても、アルキル
基等の有機基を有する適宜なものを用いることができ、
一般にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基の
如き低級アルキル基等の有機基を有するものが好ましく
用いうる。
【0012】CVD方式による窒素化合半導体の製造
は、窒素含有原料としてアジドを用いる以外は従来のM
OCVD方式等に準じることができる。図1に製造装置
を例示した。1が排気管11装備の反応室、2が原料ガ
スの供給管、3が基板、4が支持台、5がヒータ、6が
熱電対である。なお12,13は、反応室の形成管が支
持台からの輻射熱で加熱されるのを冷却するための水等
の供給・流出口である。
【0013】図例の装置によれば、目的の窒素化合半導
体を形成するIII族元素を含む有機化合物とアジドの混
合ガスを供給管2を介し、また必要量のキャリアガスを
介して、常圧ないし減圧状態の反応室1に配置した高温
の基板3の上に供給して熱分解反応させる方式により目
的の窒素化合半導体が基板3上に成長する。
【0014】混合ガスは、目的とする窒素化合半導体を
形成する元素に基づきその組成にほぼ準じた組成とされ
る。一般的なアジドガスの含有割合は、III族元素含有
の有機化合物1モルあたり、10〜30モルである。ア
ンモニアを用いる従来方法では、III族元素含有の有機
化合物1モルあたり50モル以上、就中100モル以上
用いる必要があったことより、アジドの場合にはその必
要量が特段に軽減される。
【0015】反応温度は、目的の窒素化合半導体に応じ
て適宜に決定され、一般には300〜800℃程度であ
る。アンモニアを用いる従来方法では約1000℃の高
温を要したことから、この点でも低温化が達成されて製
造効率の向上がはかられている。
【0016】基板としては、反応温度に耐えるセラミッ
クや半導体などからなる適宜なものを用いることがで
き、好ましくは結晶成長等の点よりサファイア基板が用
いられる。なお目的の窒素化合半導体を形成するに際し
ては、基板に予め例えばAlN層やGaN層などからなる
バッファ層を設けてもよい。バッファ層の付設は、基板
と目的の窒素化合半導体との熱膨張差の緩和等に有効で
目的とする窒素化合半導体の安定形成などの点より好ま
しい。
【0017】反応室の圧力は、目的の窒素化合半導体に
応じて適宜に決定され、一般には常圧ないし760To
rr、又はそれ以下の適宜な減圧状態とされる。なお必
要に応じて用いられるキャリアガスとしては、通例の水
素ガスのほかに、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガ
スの如き不活性ガスなどが単体で、あるいは混合系とし
て一般に用いられる。不活性ガスの使用は、得られる半
導体中への水素の取り込み抑制に有利である。キャリア
ガスは、基板3上へ原料ガスを輸送する役割をなし、基
板上での半導体膜の成長を助長する。
【0018】なお前記において、III族元素を含む有機
化合物として例えばAl含有化合物とGa含有化合物、あ
るいはIn含有化合物とGa含有化合物などを併用するこ
とによりAlGaNあるいはInGaNなどの混晶を形成す
ることもできる。かかる混晶は例えばAlGaN/Ga
N、GaN/InGaNなどからなるダブルヘテロ接合物
の形成に有用である。
【0019】また窒素化合半導体の形成に際して基板上
にドーピング原料を供給することにより、目的の窒素化
合半導体にドーピング元素を含有させることもできる。
ちなみにGaN半導体にMgをドープすることでP型とす
ることができ、SiのドープでN型とすることができ
る。従ってSiドープのGaN半導体層の上にMgドープ
のGaN半導体層を重畳形成することでP−N接合型の
GaN系半導体を得ることができる。なおドーピング原
料としては、ドーピング元素にアルキル基等の有機基が
化合したものなどを用いることができる。
【0020】上記に例示のように本発明によれば、例え
ばInN系、GaN系、AlN系、あるいはAlGaN混晶
系やInGaN混晶などの窒素をV族成分とするIII−V
族化合物半導体を得ることができ、またP−N接合構造
やダブルヘテロ接合構造のデバイスなども得ることがで
き、かかる窒素化合半導体は例えば発光ダイオードやレ
ーザダイオードの如き発光素子の形成など種々の半導体
装置の形成に用いることができる。
【0021】実施例1 充分に清浄化したサファイア基板を反応室の支持台上に
セットし、室内を高真空引きしたのち約760Torr
の水素雰囲気として約1150℃に高周波加熱し、その
温度に所定時間保持して表面のダメージを取り除いたの
ち約800℃に降温させ、それにトリメチルアルミニウ
ム2.5マイクロモルとエチルアジド60マイクロモル
の割合の混合ガスを約1分間供給し、AlNからなる厚
さ約0.5μmのバッファ層を形成した。なお混合ガス
の調製は、各原料液をそれぞれキャリア(水素)ガスで
バブリングし、そのガスを混合することにより行った
(以下同じ)。
【0022】ついで前記のバッファ層形成後、基板温度
を850℃に昇温させ、バッファ層の上にトリメチルガ
リウム2.5マイクロモルとエチルアジド70マイクロ
モルの割合の混合ガスを約30分間供給しのち、供給を
止めて基板を室温に冷却させ、ついで高真空に排気した
のち窒素雰囲気とし、その後室外に取出して、GaNか
らなる厚さ約1.5μmの半導体層を形成した。
【0023】前記のアンドープGaN半導体層のホール
測定(以下同じ)によるキャリア濃度は約3×1016
cm3であり、室温での移動度は500cm2/V・sであっ
た。また最高移動度は2000cm2/V・s(77K)
であった。
【0024】実施例2 バッファ層の上にトリメチルガリウム2.5マイクロモ
ルとエチルアジド70マイクロモルとジエチル亜鉛20
マイクロモルの割合の混合ガスを供給したほかは実施例
1に準じてサファイア基板上に厚さ約1.5μmに成長
したZnドープのGaN半導体層を得た。この層はp型の
伝導特性を示し、キャリア濃度は約5×1017/cm3
あり、低効率は約10Ω・cmであった。
【0025】比較例 実施例1に準じてダメージを取り除いたサファイア基板
を約1000℃に降温させ、それにトリメチルアルミニ
ウム2.5マイクロモルとアンモニア450マイクロモ
ルの割合の混合ガスを約1分間供給し、AlNからなる
厚さ約0.5μmのバッファ層を形成した後、その上に
基板温度1000〜1050℃でトリメチルガリウム
2.5マイクロモルとアンモニア500マイクロモルと
ジエチル亜鉛20マイクロモルの割合の混合ガスを約6
0分間供給し、供給を止めて基板を室温に冷却させ、つ
いで高真空に排気したのち窒素雰囲気とし、その後室外
に取出して、GaNからなる厚さ約1.5μmの半導体層
を形成した。
【0026】前記のp型GaN半導体層の熱処理等を行
う前のキャリア濃度は約1×1015/cm3以下であり、
室温での移動度は9cm2/V・sであった。また熱処理
等を行った後のキャリア濃度は約1×1017/cm3であ
り、低効率は約15Ω・cmであった。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、低い結晶成長温度によ
るCVD方式で、かつ少量の窒素含有原料の使用で効率
よく窒素原子を取り込ませることができ、しかもキャリ
ア濃度に優れたp型の、抵抗の低い窒素化合半導体を電
子線照射等の後処理の必要なく効率的に得ることがで
き、良好な特性を発揮する発光素子等のデバイスを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】製造装置例の説明図。
【符号の説明】
1:反応室 2:供給管 3:基板 4:支持台 5:ヒータ 6:熱電対

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素をV族成分とするIII−V族化合物
    半導体をCVD方式で形成するにあたり、窒素含有原料
    としてアジドを用いることを特徴とする窒素化合半導体
    の製造方法。
JP18070993A 1993-06-25 1993-06-25 窒素化合半導体の製造方法 Pending JPH0714772A (ja)

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JPH0714772A true JPH0714772A (ja) 1995-01-17

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JP (1) JPH0714772A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8003334B2 (en) 1999-06-14 2011-08-23 Millennium Pharmaceuticals, Inc. Methods for identifying compounds which bind to TANGO294
EP2535669A2 (en) 2011-06-17 2012-12-19 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Multi-split type air conditioning system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8003334B2 (en) 1999-06-14 2011-08-23 Millennium Pharmaceuticals, Inc. Methods for identifying compounds which bind to TANGO294
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