JPH07221018A - 窒化化合物半導体の形成方法 - Google Patents
窒化化合物半導体の形成方法Info
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- JPH07221018A JPH07221018A JP969194A JP969194A JPH07221018A JP H07221018 A JPH07221018 A JP H07221018A JP 969194 A JP969194 A JP 969194A JP 969194 A JP969194 A JP 969194A JP H07221018 A JPH07221018 A JP H07221018A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 IIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶
表面に簡単にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半
導体を形成する窒化化合物半導体の形成方法を提供する
ことが目的である。 【構成】 ＧａＡｓ化合物半導体からなる単結晶基板５
を、該単結晶表面からＡｓが蒸発する温度以上に加熱し
た状態で、窒素ガスを用いてプラズマ放電させた後に生
成した単結晶表面に励起電子状態にある窒素原子、窒素
イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は窒素
を含む分子イオンを照射することにより、単結晶表面に
ＧａＮを形成する。
表面に簡単にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半
導体を形成する窒化化合物半導体の形成方法を提供する
ことが目的である。 【構成】 ＧａＡｓ化合物半導体からなる単結晶基板５
を、該単結晶表面からＡｓが蒸発する温度以上に加熱し
た状態で、窒素ガスを用いてプラズマ放電させた後に生
成した単結晶表面に励起電子状態にある窒素原子、窒素
イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は窒素
を含む分子イオンを照射することにより、単結晶表面に
ＧａＮを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、IIIｂ−Ｖｂ族化合物
半導体からなる単結晶表面にIIIｂ族元素と窒素からな
る窒化化合物半導体を形成する窒化化合物半導体の形成
方法に関する。
半導体からなる単結晶表面にIIIｂ族元素と窒素からな
る窒化化合物半導体を形成する窒化化合物半導体の形成
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）を用い
た半導体素子の表面保護膜、絶縁膜又は斯る素子を形成
する際のパターン形成用マスク膜等として、ＧａＡｓ単
結晶の表面に形成したＧａＮ（窒化ガリウム）膜が利用
されている。
た半導体素子の表面保護膜、絶縁膜又は斯る素子を形成
する際のパターン形成用マスク膜等として、ＧａＡｓ単
結晶の表面に形成したＧａＮ（窒化ガリウム）膜が利用
されている。
【０００３】このＧａＮを含むIIIｂ族元素と窒素から
なる窒化化合物半導体は、上述の用途を初め中間層など
種々の利用が考えられている。
なる窒化化合物半導体は、上述の用途を初め中間層など
種々の利用が考えられている。
【０００４】例えば、上記ＧａＮの形成方法としては、
分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）のようにガリウム
原料と窒素原料の両方を供給して、ＧａＡｓ単結晶表面
にＧａＮ膜を形成する方法が知られている。
分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）のようにガリウム
原料と窒素原料の両方を供給して、ＧａＡｓ単結晶表面
にＧａＮ膜を形成する方法が知られている。
【０００５】また、他の方法として、ＧａＡｓ単結晶表
面にアンモニアを熱分解したガスを照射して、該ＧａＡ
ｓ単結晶表面にＧａＮ膜を形成する試みが成されてい
る。
面にアンモニアを熱分解したガスを照射して、該ＧａＡ
ｓ単結晶表面にＧａＮ膜を形成する試みが成されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにＭ
ＢＥ法によりＧａＮを形成する方法では、ガリウム原料
と窒素原料の両方の供給量を制御する必要があるので、
ＧａＮの形成が困難であった。
ＢＥ法によりＧａＮを形成する方法では、ガリウム原料
と窒素原料の両方の供給量を制御する必要があるので、
ＧａＮの形成が困難であった。
【０００７】また、アンモニアを熱分解する方法では、
この熱分解したガスは反応性が低いと考えられ、ＧａＮ
が殆ど形成できなかった。
この熱分解したガスは反応性が低いと考えられ、ＧａＮ
が殆ど形成できなかった。
【０００８】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、IIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶表
面に簡単にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半導
体を形成する窒化化合物半導体の形成方法を提供するこ
とが目的である。
であり、IIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶表
面に簡単にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半導
体を形成する窒化化合物半導体の形成方法を提供するこ
とが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化化合物半導
体の形成方法は、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ又はＢの中から少な
くとも１つ選択されるIIIｂ族元素と、Ａｓ又はＰの中
から少なくとも１つ選択されるＶｂ族元素と、からなる
IIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶を、該単結
晶表面からＶｂ族元素が蒸発する温度以上に加熱した状
態で、前記単結晶表面に、励起電子状態にある窒素原
子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、
又は窒素を含む分子イオンを照射することにより、前記
単結晶表面にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半
導体を形成することを特徴とする。
体の形成方法は、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ又はＢの中から少な
くとも１つ選択されるIIIｂ族元素と、Ａｓ又はＰの中
から少なくとも１つ選択されるＶｂ族元素と、からなる
IIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶を、該単結
晶表面からＶｂ族元素が蒸発する温度以上に加熱した状
態で、前記単結晶表面に、励起電子状態にある窒素原
子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、
又は窒素を含む分子イオンを照射することにより、前記
単結晶表面にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半
導体を形成することを特徴とする。
【００１０】特に、ＧａＡｓ化合物半導体からなる単結
晶を、該単結晶表面からＡｓが蒸発する温度以上に加熱
した状態で、前記単結晶表面に励起電子状態にある窒素
原子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分
子、又は窒素を含む分子イオンを照射することにより、
前記単結晶表面にＧａＮを形成することを特徴とする。
晶を、該単結晶表面からＡｓが蒸発する温度以上に加熱
した状態で、前記単結晶表面に励起電子状態にある窒素
原子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分
子、又は窒素を含む分子イオンを照射することにより、
前記単結晶表面にＧａＮを形成することを特徴とする。
【００１１】更に、前記励起電子状態にある窒素原子、
窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は
窒素を含む分子イオンの照射は、窒素ガス又はアンモニ
アガスを用いてプラズマ放電させてなるプラズマ活性種
の照射により行われることを特徴とする。
窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は
窒素を含む分子イオンの照射は、窒素ガス又はアンモニ
アガスを用いてプラズマ放電させてなるプラズマ活性種
の照射により行われることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明では、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジ
ウム）、Ａｌ（アルミニウム）又はＢ（ホウ素）の中か
ら少なくとも１つ選択されるIIIｂ族元素と、Ａｓ（ヒ
素）又はＰ（リン）の中から少なくとも１つ選択される
Ｖｂ族元素と、からなるIIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体か
らなる単結晶を、該単結晶表面からＶｂ族元素が蒸発す
る温度以上に加熱した状態とするので、単結晶表面上に
はＶｂ族元素が存在せず、IIIｂ族元素のみが存在する
ので、このIIIｂ族元素の反応性が高まる。
ウム）、Ａｌ（アルミニウム）又はＢ（ホウ素）の中か
ら少なくとも１つ選択されるIIIｂ族元素と、Ａｓ（ヒ
素）又はＰ（リン）の中から少なくとも１つ選択される
Ｖｂ族元素と、からなるIIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体か
らなる単結晶を、該単結晶表面からＶｂ族元素が蒸発す
る温度以上に加熱した状態とするので、単結晶表面上に
はＶｂ族元素が存在せず、IIIｂ族元素のみが存在する
ので、このIIIｂ族元素の反応性が高まる。
【００１３】この反応性の高いIIIｂ族元素が存在する
単結晶表面に、反応性の高い，励起電子状態（励起され
た電子状態）にある窒素原子、窒素イオン、励起電子状
態にある窒素を含む分子、又は窒素を含む分子イオンを
照射するので、この単結晶表面に窒化化合物半導体が良
好に形成される。従って、この方法ではIIIｂ族元素の
供給は行わなくてもよいので、形成の際の制御が簡単
で、窒化化合物半導体が良好に形成できる。
単結晶表面に、反応性の高い，励起電子状態（励起され
た電子状態）にある窒素原子、窒素イオン、励起電子状
態にある窒素を含む分子、又は窒素を含む分子イオンを
照射するので、この単結晶表面に窒化化合物半導体が良
好に形成される。従って、この方法ではIIIｂ族元素の
供給は行わなくてもよいので、形成の際の制御が簡単
で、窒化化合物半導体が良好に形成できる。
【００１４】特に、励起電子状態にある窒素原子、窒素
イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は窒素
を含む分子イオンの照射を、窒素ガス又はアンモニアガ
スを用いてプラズマ放電させてなるプラズマ活性種の照
射により行う場合には、加熱によってＶｂ族元素が単結
晶の表面からのみ蒸発するため、表面にのみ窒素と結合
するIIIｂ族元素が存在することに加え、プラズマ放電
により作成されたプラズマ活性種は、イオンビームのよ
うに加速されていないので、結晶中に打ち込まれない。
従って、単結晶内部の結晶性が劣化する虞れがなく、表
面にのみ窒化化合物半導体が形成できる。
イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は窒素
を含む分子イオンの照射を、窒素ガス又はアンモニアガ
スを用いてプラズマ放電させてなるプラズマ活性種の照
射により行う場合には、加熱によってＶｂ族元素が単結
晶の表面からのみ蒸発するため、表面にのみ窒素と結合
するIIIｂ族元素が存在することに加え、プラズマ放電
により作成されたプラズマ活性種は、イオンビームのよ
うに加速されていないので、結晶中に打ち込まれない。
従って、単結晶内部の結晶性が劣化する虞れがなく、表
面にのみ窒化化合物半導体が形成できる。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例に係るIIIｂ族元素と窒素
からなる窒化化合物半導体の形成方法を説明する。図１
は本実施例で使用する窒化化合物半導体を形成するため
の装置を示す模式断面図である。
からなる窒化化合物半導体の形成方法を説明する。図１
は本実施例で使用する窒化化合物半導体を形成するため
の装置を示す模式断面図である。
【００１６】図中、１は内部が１０-3Ｔｏｒｒ以下、好
ましくは１０-9〜１０-10Ｔｏｒｒ台に真空保持される
真空容器（チャンバー）、２は窒素元素を含む原料ガス
を導入する為の導入管、３は導入管２より導入した窒素
元素を含む原料ガスを用いてプラズマ放電を起こすため
の放電管である。本実施例の放電管３では、ｒｆ高周波
によりプラズマ放電を起こす。
ましくは１０-9〜１０-10Ｔｏｒｒ台に真空保持される
真空容器（チャンバー）、２は窒素元素を含む原料ガス
を導入する為の導入管、３は導入管２より導入した窒素
元素を含む原料ガスを用いてプラズマ放電を起こすため
の放電管である。本実施例の放電管３では、ｒｆ高周波
によりプラズマ放電を起こす。
【００１７】４は前記原料ガスを用いて放電管３にてプ
ラズマ放電させた後、生成された励起電子状態にある窒
素原子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分
子、又は窒素を含む分子イオンを出射するオリフィス、
５はIIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶基板、
６は基板５をその表面（主面）がオリフィス４の出射口
に対向するように設置し、該基板５をその表面からＶｂ
族元素が蒸発する温度以上前記単結晶が融解する温度且
つIIIｂ族元素が蒸発する温度より低い温度に加熱する
ための加熱部である。
ラズマ放電させた後、生成された励起電子状態にある窒
素原子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分
子、又は窒素を含む分子イオンを出射するオリフィス、
５はIIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶基板、
６は基板５をその表面（主面）がオリフィス４の出射口
に対向するように設置し、該基板５をその表面からＶｂ
族元素が蒸発する温度以上前記単結晶が融解する温度且
つIIIｂ族元素が蒸発する温度より低い温度に加熱する
ための加熱部である。
【００１８】まず、この装置を用いて、ＧａＡｓ化合物
半導体単結晶表面にＧａＮ（窒化ガリウム）を形成する
条件を示す。
半導体単結晶表面にＧａＮ（窒化ガリウム）を形成する
条件を示す。
【００１９】最初に、洗浄した（１００）面を主面とし
て有するＧａＡｓ単結晶基板５を加熱部６に設置した
後、真空容器１内を１０-3Ｔｏｒｒ以下に真空排気す
る。その後、加熱部６を加熱して基板５を６３０℃以
上、本実施例では６５０℃で加熱する。尚、１０-3Ｔｏ
ｒｒ以下の真空中では、６３０℃以上でＧａＡｓ単結晶
の表面からＶｂ族元素であるＡｓが蒸発するので、表面
上にはＧａのみが存在する状態となる。
て有するＧａＡｓ単結晶基板５を加熱部６に設置した
後、真空容器１内を１０-3Ｔｏｒｒ以下に真空排気す
る。その後、加熱部６を加熱して基板５を６３０℃以
上、本実施例では６５０℃で加熱する。尚、１０-3Ｔｏ
ｒｒ以下の真空中では、６３０℃以上でＧａＡｓ単結晶
の表面からＶｂ族元素であるＡｓが蒸発するので、表面
上にはＧａのみが存在する状態となる。
【００２０】その後、窒素元素を含む原料ガスとしてＮ
2（窒素分子）ガスを用いて、放電管３にてプラズマ放
電させて、励起電子状態にある窒素原子、窒素イオン、
励起電子状態にある窒素分子、又は窒素分子イオンから
なるガスを生成して、オリフィス４から上述した加熱に
より表面（主面）上にＧａのみが存在するＧａＡｓ単結
晶基板５の該単結晶表面（主面）に１〜１×１０-9Ｔｏ
ｒｒ、好ましくは１〜１×１０-7Ｔｏｒｒ、より好まし
くは１×１０-3〜１×１０-5Ｔｏｒｒの圧力（但し、真
空容器１内の真空度より大の圧力）で前記生成ガスを照
射して、単結晶基板５の表面（主面）にＧａＮ膜を形成
する。尚、プラズマ放電条件は、本実施例では周波数が
約１４ＭＨｚ、高周波用投入電力が１００Ｗである。
2（窒素分子）ガスを用いて、放電管３にてプラズマ放
電させて、励起電子状態にある窒素原子、窒素イオン、
励起電子状態にある窒素分子、又は窒素分子イオンから
なるガスを生成して、オリフィス４から上述した加熱に
より表面（主面）上にＧａのみが存在するＧａＡｓ単結
晶基板５の該単結晶表面（主面）に１〜１×１０-9Ｔｏ
ｒｒ、好ましくは１〜１×１０-7Ｔｏｒｒ、より好まし
くは１×１０-3〜１×１０-5Ｔｏｒｒの圧力（但し、真
空容器１内の真空度より大の圧力）で前記生成ガスを照
射して、単結晶基板５の表面（主面）にＧａＮ膜を形成
する。尚、プラズマ放電条件は、本実施例では周波数が
約１４ＭＨｚ、高周波用投入電力が１００Ｗである。
【００２１】図２は上述の方法を用いてＧａＡｓ単結晶
表面（主面）にＧａＮ膜を形成した場合のオージェ法に
より分析したその表面の組成と生成ガスの照射時間の関
係を示す。ここで、縦軸は組成（％）、横軸は生成ガス
の照射時間（分）を示しており、白丸、白四角、白三角
はそれぞれ生成ガスの圧力が３×１０-5Ｔｏｒｒの場合
の窒素、ガリウム、ヒ素を、黒丸、黒四角、黒三角はそ
れぞれ生成ガスの圧力が１×１０-4Ｔｏｒｒの場合の窒
素、ガリウム、ヒ素を示している。なお、このオージェ
分析は表面から１００Å程度の深さまでの平均値を算出
するので、図２では常に母材であるＧａＡｓを含むため
に、このＧａＡｓのＡｓが検出される。
表面（主面）にＧａＮ膜を形成した場合のオージェ法に
より分析したその表面の組成と生成ガスの照射時間の関
係を示す。ここで、縦軸は組成（％）、横軸は生成ガス
の照射時間（分）を示しており、白丸、白四角、白三角
はそれぞれ生成ガスの圧力が３×１０-5Ｔｏｒｒの場合
の窒素、ガリウム、ヒ素を、黒丸、黒四角、黒三角はそ
れぞれ生成ガスの圧力が１×１０-4Ｔｏｒｒの場合の窒
素、ガリウム、ヒ素を示している。なお、このオージェ
分析は表面から１００Å程度の深さまでの平均値を算出
するので、図２では常に母材であるＧａＡｓを含むため
に、このＧａＡｓのＡｓが検出される。
【００２２】この図２から、窒素の割合の増加に対応し
て、ガリウムの割合はほぼ一定であるが、ヒ素の割合が
減少していることが判る。これは、生成ガスの照射によ
りヒ素が窒素と置換してＧａＮが形成されていることを
示している。
て、ガリウムの割合はほぼ一定であるが、ヒ素の割合が
減少していることが判る。これは、生成ガスの照射によ
りヒ素が窒素と置換してＧａＮが形成されていることを
示している。
【００２３】また、ＧａＮの形成効率は生成ガスの圧力
が大きい程大きいことが判る。更に、照射時間が長い
程、ＧａＮの形成量もある量までは増加するが、窒素の
割合が２０％程度以上は増加しないことから、ＧａＡｓ
単結晶表面全体がある厚み（ＧａＮの厚みが２０〜３０
Å程度）までＧａＮで覆われ、それ以上該単結晶内部に
はＧａＮの形成の進行が起こってないことが判る。な
お、このＧａＮは他の分析により多結晶であることが判
明している。
が大きい程大きいことが判る。更に、照射時間が長い
程、ＧａＮの形成量もある量までは増加するが、窒素の
割合が２０％程度以上は増加しないことから、ＧａＡｓ
単結晶表面全体がある厚み（ＧａＮの厚みが２０〜３０
Å程度）までＧａＮで覆われ、それ以上該単結晶内部に
はＧａＮの形成の進行が起こってないことが判る。な
お、このＧａＮは他の分析により多結晶であることが判
明している。
【００２４】このようにＧａＮが内部まで形成されず表
面にのみ形成されるのは、加熱によってＶｂ族元素であ
るＡｓはＧａＡｓ単結晶の表面からのみ蒸発するため、
表面にのみ窒素と結合するガリウムが存在すると考えら
れることに加えて、プラズマ放電により作成された生成
ガスは、イオンビームのように加速されていないので、
結晶中に打ち込まれないためである。従って、単結晶内
部には窒素、ＧａＮ等がほとんど存在せず、且つ結晶内
部の結晶性は良好である。
面にのみ形成されるのは、加熱によってＶｂ族元素であ
るＡｓはＧａＡｓ単結晶の表面からのみ蒸発するため、
表面にのみ窒素と結合するガリウムが存在すると考えら
れることに加えて、プラズマ放電により作成された生成
ガスは、イオンビームのように加速されていないので、
結晶中に打ち込まれないためである。従って、単結晶内
部には窒素、ＧａＮ等がほとんど存在せず、且つ結晶内
部の結晶性は良好である。
【００２５】このように、ＧａＡｓ化合物半導体からな
る単結晶表面からＡｓが蒸発する温度以上に加熱した状
態で、窒素ガスを用いてプラズマ放電させた後の生成ガ
スに含まれる励起電子状態にある窒素原子、窒素イオ
ン、励起電子状態にある窒素を含む分子である窒素分
子、又は窒素を含む分子イオンである窒素分子イオンの
照射では、単結晶内部にまでＧａＮが形成されず、表面
に制御よくＧａＮが形成できる。
る単結晶表面からＡｓが蒸発する温度以上に加熱した状
態で、窒素ガスを用いてプラズマ放電させた後の生成ガ
スに含まれる励起電子状態にある窒素原子、窒素イオ
ン、励起電子状態にある窒素を含む分子である窒素分
子、又は窒素を含む分子イオンである窒素分子イオンの
照射では、単結晶内部にまでＧａＮが形成されず、表面
に制御よくＧａＮが形成できる。
【００２６】また、この方法ではＧａＮを形成するため
に、Ｇａを供給する必要もないので、制御が簡単であ
る。
に、Ｇａを供給する必要もないので、制御が簡単であ
る。
【００２７】なお、上述ではＧａＡｓ単結晶表面に、窒
素ガスを用いてプラズマ放電させた後の生成ガス（プラ
ズマ活性種）に含まれる励起電子状態にある窒素原子、
窒素イオン、励起電子状態にある窒素分子、又は窒素分
子イオンの照射を行うことにより、ＧａＡｓ単結晶表面
にＧａＮを形成したが、窒素ガスに代えてアンモニアガ
ス（ＮＨ3）を用いてプラズマ放電させた後の生成ガス
に含まれる励起電子状態にある窒素原子、窒素イオン、
励起電子状態ある窒素を含む分子、又は窒素を含む分子
イオンの照射を行ってもＧａＮを形成できる。但し、ア
ンモニアガスは窒素以外の水素を含み、これが結晶中に
取り込まれる虞れがあるので、窒素ガスの方が好まし
い。
素ガスを用いてプラズマ放電させた後の生成ガス（プラ
ズマ活性種）に含まれる励起電子状態にある窒素原子、
窒素イオン、励起電子状態にある窒素分子、又は窒素分
子イオンの照射を行うことにより、ＧａＡｓ単結晶表面
にＧａＮを形成したが、窒素ガスに代えてアンモニアガ
ス（ＮＨ3）を用いてプラズマ放電させた後の生成ガス
に含まれる励起電子状態にある窒素原子、窒素イオン、
励起電子状態ある窒素を含む分子、又は窒素を含む分子
イオンの照射を行ってもＧａＮを形成できる。但し、ア
ンモニアガスは窒素以外の水素を含み、これが結晶中に
取り込まれる虞れがあるので、窒素ガスの方が好まし
い。
【００２８】また、ＧａＡｓ以外のＧａ、Ｉｎ、Ａｌ又
はＢの中から少なくとも１つ選択されるIIIｂ族元素と
Ａｓ又はＰの中から少なくとも１つ選択されるＶｂ族元
素からなるIIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結
晶、即ち［｛（ＩｎxＡｌ1-x）yＢ1-y｝zＧａ1-z］Ａｓ
uＰ1-u（ｘ＝０〜１，ｙ＝０〜１，ｚ＝０〜０．６，ｕ
＝０〜１）単結晶でもよく、好ましくはｙ＝０．９〜
１、より好ましくはｚ＝０〜０．１（即ち、主成分はＧ
ａとＡｓ）、更に好ましいのはＧａＡｓuＰ1-u単結晶で
ある。この場合もＡｓ又はＰのＶｂ族元素はIIIｂ族元
素より蒸発しやすいので、単結晶表面から該Ｖｂ族元素
が蒸発する温度以上該単結晶が溶解する温度且つIIIｂ
族元素が蒸発する温度より低い温度に単結晶を加熱し
て、前記単結晶表面上に実質的にＶｂ族元素が存在せ
ず、IIIｂ族元素が存在する状態とし、励起電子状態に
ある窒素原子、窒素イオン、励起電子状態ある窒素を含
む分子、又は窒素を含む分子イオンの照射を行って、前
記単結晶表面にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物
半導体を形成してもよい。
はＢの中から少なくとも１つ選択されるIIIｂ族元素と
Ａｓ又はＰの中から少なくとも１つ選択されるＶｂ族元
素からなるIIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結
晶、即ち［｛（ＩｎxＡｌ1-x）yＢ1-y｝zＧａ1-z］Ａｓ
uＰ1-u（ｘ＝０〜１，ｙ＝０〜１，ｚ＝０〜０．６，ｕ
＝０〜１）単結晶でもよく、好ましくはｙ＝０．９〜
１、より好ましくはｚ＝０〜０．１（即ち、主成分はＧ
ａとＡｓ）、更に好ましいのはＧａＡｓuＰ1-u単結晶で
ある。この場合もＡｓ又はＰのＶｂ族元素はIIIｂ族元
素より蒸発しやすいので、単結晶表面から該Ｖｂ族元素
が蒸発する温度以上該単結晶が溶解する温度且つIIIｂ
族元素が蒸発する温度より低い温度に単結晶を加熱し
て、前記単結晶表面上に実質的にＶｂ族元素が存在せ
ず、IIIｂ族元素が存在する状態とし、励起電子状態に
ある窒素原子、窒素イオン、励起電子状態ある窒素を含
む分子、又は窒素を含む分子イオンの照射を行って、前
記単結晶表面にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物
半導体を形成してもよい。
【００２９】また、前記単結晶はノーンドープであった
が、ｎ型又はｐ型の場合であってもよく、また上述では
IIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半導体もノーン
ドープであったが、ｎ型又はｐ型とすることができる。
例えば、窒化化合物半導体を作製する際に同時にアクセ
プター又はドナーとなる不純物を分子線等により添加す
ればよい。
が、ｎ型又はｐ型の場合であってもよく、また上述では
IIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半導体もノーン
ドープであったが、ｎ型又はｐ型とすることができる。
例えば、窒化化合物半導体を作製する際に同時にアクセ
プター又はドナーとなる不純物を分子線等により添加す
ればよい。
【００３０】なお、励起電子状態にある窒素原子、窒素
イオン、励起電子状態ある窒素を含む分子、又は窒素を
含む分子イオンのエネルギー状態は、プラズマ放電によ
り生成されたものであれば十分である。
イオン、励起電子状態ある窒素を含む分子、又は窒素を
含む分子イオンのエネルギー状態は、プラズマ放電によ
り生成されたものであれば十分である。
【００３１】
【発明の効果】本発明では、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ又はＢの
中から少なくとも１つ選択されるIIIｂ族元素と、Ａｓ
又はＰの中から少なくとも１つ選択されるＶｂ族元素
と、からなるIIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結
晶を、該単結晶表面からＶｂ族元素が蒸発する温度以上
に加熱した状態とするので、単結晶表面上にはＶｂ族元
素が存在せず、IIIｂ族元素のみが存在するので、このI
IIｂ族元素の反応性が高まる。
中から少なくとも１つ選択されるIIIｂ族元素と、Ａｓ
又はＰの中から少なくとも１つ選択されるＶｂ族元素
と、からなるIIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結
晶を、該単結晶表面からＶｂ族元素が蒸発する温度以上
に加熱した状態とするので、単結晶表面上にはＶｂ族元
素が存在せず、IIIｂ族元素のみが存在するので、このI
IIｂ族元素の反応性が高まる。
【００３２】この反応性の高いIIIｂ族元素が存在する
単結晶表面に、反応性の高い，励起電子状態にある窒素
原子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分
子、又は窒素を含む分子イオンを照射するので、この単
結晶表面に窒化化合物半導体が良好に形成される。従っ
て、この方法ではIIIｂ族元素の供給は行わなくてもよ
いので、形成の際の制御が簡単で、窒化化合物半導体が
良好に形成できる。
単結晶表面に、反応性の高い，励起電子状態にある窒素
原子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分
子、又は窒素を含む分子イオンを照射するので、この単
結晶表面に窒化化合物半導体が良好に形成される。従っ
て、この方法ではIIIｂ族元素の供給は行わなくてもよ
いので、形成の際の制御が簡単で、窒化化合物半導体が
良好に形成できる。
【００３３】特に、励起電子状態にある窒素原子、窒素
イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は窒素
を含む分子イオンの照射を、窒素ガス又はアンモニアガ
スを用いてプラズマ放電させてなるプラズマ活性種の照
射により行う場合には、加熱によってＶｂ族元素が単結
晶の表面からのみ蒸発するため、表面にのみ窒素と結合
するIIIｂ族元素が存在することに加え、プラズマ放電
により作成されたプラズマ活性種は、イオンビームのよ
うに加速されていないので、結晶中に打ち込まれない。
従って、単結晶内部の結晶性が劣化する虞れがなく、表
面にのみ制御性よく窒化化合物半導体が形成できる。
イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は窒素
を含む分子イオンの照射を、窒素ガス又はアンモニアガ
スを用いてプラズマ放電させてなるプラズマ活性種の照
射により行う場合には、加熱によってＶｂ族元素が単結
晶の表面からのみ蒸発するため、表面にのみ窒素と結合
するIIIｂ族元素が存在することに加え、プラズマ放電
により作成されたプラズマ活性種は、イオンビームのよ
うに加速されていないので、結晶中に打ち込まれない。
従って、単結晶内部の結晶性が劣化する虞れがなく、表
面にのみ制御性よく窒化化合物半導体が形成できる。
【図１】本発明の実施例で使用する窒化化合物半導体を
形成するための装置を示す模式断面図である。
形成するための装置を示す模式断面図である。
【図２】ＧａＡｓ単結晶表面にＧａＮ膜を形成した場合
のオージェ法により分析したその表面の組成と生成ガス
の照射時間の関係を示す図である。
のオージェ法により分析したその表面の組成と生成ガス
の照射時間の関係を示す図である。
１ 真空容器 ５ IIIｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶基板 ６ 加熱部
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ又はＢの中から少なく
とも１つ選択されるIIIｂ族元素と、Ａｓ又はＰの中か
ら少なくとも１つ選択されるＶｂ族元素と、からなるII
Iｂ−Ｖｂ族化合物半導体からなる単結晶を、該単結晶
表面からＶｂ族元素が蒸発する温度以上に加熱した状態
で、前記単結晶表面に、励起電子状態にある窒素原子、
窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は
窒素を含む分子イオンを照射することにより、前記単結
晶表面にIIIｂ族元素と窒素からなる窒化化合物半導体
を形成することを特徴とする窒化化合物半導体の形成方
法。 - 【請求項２】 ＧａＡｓ化合物半導体からなる単結晶
を、該単結晶表面からＡｓが蒸発する温度以上に加熱し
た状態で、前記単結晶表面に励起電子状態にある窒素原
子、窒素イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、
又は窒素を含む分子イオンを照射することにより、前記
単結晶表面にＧａＮを形成することを特徴とする窒化化
合物半導体の形成方法。 - 【請求項３】 前記励起電子状態にある窒素原子、窒素
イオン、励起電子状態にある窒素を含む分子、又は窒素
を含む分子イオンの照射は、窒素ガス又はアンモニアガ
スを用いてプラズマ放電させてなるプラズマ活性種の照
射により行われることを特徴とする請求項１又は２記載
の窒化化合物半導体の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP969194A JPH07221018A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 窒化化合物半導体の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP969194A JPH07221018A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 窒化化合物半導体の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221018A true JPH07221018A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11727251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP969194A Pending JPH07221018A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 窒化化合物半導体の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07221018A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475277B1 (en) * | 1999-06-30 | 2002-11-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Group III-V nitride semiconductor growth method and vapor phase growth apparatus |
| JP2005529484A (ja) * | 2002-05-17 | 2005-09-29 | マッコーリー ユニバーシティ | ガリウムリッチな窒化ガリウム膜の製造プロセス |
| JP2020002400A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-09 | 住友重機械工業株式会社 | イオン照射装置、イオン照射方法、成膜装置、及び成膜方法 |
-
1994
- 1994-01-31 JP JP969194A patent/JPH07221018A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475277B1 (en) * | 1999-06-30 | 2002-11-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Group III-V nitride semiconductor growth method and vapor phase growth apparatus |
| JP2005529484A (ja) * | 2002-05-17 | 2005-09-29 | マッコーリー ユニバーシティ | ガリウムリッチな窒化ガリウム膜の製造プロセス |
| JP2020002400A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-09 | 住友重機械工業株式会社 | イオン照射装置、イオン照射方法、成膜装置、及び成膜方法 |
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