JPH07249831A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
- Publication number
- JPH07249831A JPH07249831A JP3944494A JP3944494A JPH07249831A JP H07249831 A JPH07249831 A JP H07249831A JP 3944494 A JP3944494 A JP 3944494A JP 3944494 A JP3944494 A JP 3944494A JP H07249831 A JPH07249831 A JP H07249831A
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- Japan
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- grown
- algainn
- ammonia
- growth
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 AlGaInN系のエピタキシャル結晶にファブリ
・ペロ・キャビテイを形成する結晶成長方法を提供する
ことにある。 【構成】 サファイアAl2O3の(0001)基板結晶１１の上
に有機金属とアンモニアを用いてｎ型GaN層１２を成長
し，その表面に薄膜１３を被着したのち，該薄膜を該基
板結晶の〔1-100〕または〔11-20〕方向に長い長方形に
除去し，その開口部にAlGaInN系の結晶から成るダブル
・ヘテロ構造１４〜１６を成長せしめ，しかる後にアン
モニアの代わりにヒドラジン誘導体をもちいて，より低
温でさらにAlGaInN系の結晶１８を成長する。 【効果】 結晶格子で規定された良好なキャビテイが得
られる。
・ペロ・キャビテイを形成する結晶成長方法を提供する
ことにある。 【構成】 サファイアAl2O3の(0001)基板結晶１１の上
に有機金属とアンモニアを用いてｎ型GaN層１２を成長
し，その表面に薄膜１３を被着したのち，該薄膜を該基
板結晶の〔1-100〕または〔11-20〕方向に長い長方形に
除去し，その開口部にAlGaInN系の結晶から成るダブル
・ヘテロ構造１４〜１６を成長せしめ，しかる後にアン
モニアの代わりにヒドラジン誘導体をもちいて，より低
温でさらにAlGaInN系の結晶１８を成長する。 【効果】 結晶格子で規定された良好なキャビテイが得
られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発光素子を製造するため
の結晶成長方法に関する。
の結晶成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】AlGaInN系のIIIＶ族半導体を用いた青色
発光ダイオードが実用化されている。この素子はIII族
元素であるAl,Ga,Inの有機金属化合物とＶ族元素の化合
物であるアンモニアをプレカーサとして用い，それらを
1000℃付近で反応させてサファイア結晶の(0001)基板結
晶上にAlGaInN系の結晶から成るダブルヘテロ構造を形
成することによって製造される。
発光ダイオードが実用化されている。この素子はIII族
元素であるAl,Ga,Inの有機金属化合物とＶ族元素の化合
物であるアンモニアをプレカーサとして用い，それらを
1000℃付近で反応させてサファイア結晶の(0001)基板結
晶上にAlGaInN系の結晶から成るダブルヘテロ構造を形
成することによって製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】発光ダイオードから出
る光には強い指向性がなく光のエネルギ密度も低い。こ
れらの問題点は半導体レーザによって補うことができ
る。 したがってAlGaInN系の結晶をもちいた半導体レ
ーザが出来れば青色発光素子の用途はカラー表示以外の
産業機器や事務機器などに拡大される。 品質の良いAl
GaInN結晶は上述した方法によって得られるのである
が，基板結晶がサファイアという硬度の高い結晶を用い
ていること，基板結晶もその上に成長される窒化物のエ
ピタキシャル結晶も共に六方晶系のウルツァイト鉱型の
結晶構造を有し，しかも(0001)面を用いていることなど
のために，半導体レーザの必要不可欠な構成要素である
オプテイカル・キャビテイを劈開によって形成すること
が難しい。
る光には強い指向性がなく光のエネルギ密度も低い。こ
れらの問題点は半導体レーザによって補うことができ
る。 したがってAlGaInN系の結晶をもちいた半導体レ
ーザが出来れば青色発光素子の用途はカラー表示以外の
産業機器や事務機器などに拡大される。 品質の良いAl
GaInN結晶は上述した方法によって得られるのである
が，基板結晶がサファイアという硬度の高い結晶を用い
ていること，基板結晶もその上に成長される窒化物のエ
ピタキシャル結晶も共に六方晶系のウルツァイト鉱型の
結晶構造を有し，しかも(0001)面を用いていることなど
のために，半導体レーザの必要不可欠な構成要素である
オプテイカル・キャビテイを劈開によって形成すること
が難しい。
【０００４】本発明の目的は上記問題点を解決した発光
素子を製造するための結晶成長方法を提供することにあ
る。
素子を製造するための結晶成長方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述のごとく劈開によっ
て反射率の高い平行な結晶面を得て，それをオプテイカ
ル・キャビテイとして利用することが出来ないので他の
方法を採用しなくてはならない。 本発明においては各
結晶の成長速度が成長条件によって異なることを利用し
て，平行かつ平滑な結晶面を得てオプテイカル・キャビ
テイとして利用するものである。
て反射率の高い平行な結晶面を得て，それをオプテイカ
ル・キャビテイとして利用することが出来ないので他の
方法を採用しなくてはならない。 本発明においては各
結晶の成長速度が成長条件によって異なることを利用し
て，平行かつ平滑な結晶面を得てオプテイカル・キャビ
テイとして利用するものである。
【０００６】具体的には，サファイアAl2O3の(0001)基
板結晶の上に有機金属とアンモニアを用いてまずｎ型Ga
Nを成長し，その表面にSiO2などの薄膜を被着し，フォ
トリソグラフ技術により該薄膜を該基板結晶の〔1-10
0〕または〔11-20〕方向に長い長方形に除去し，その開
口部にAlGaInN系の結晶から成るダブル・ヘテロ構造を
成長せしめ，しかる後にアンモニアの代わりにジメチル
ヒドラジンなどのヒドラジン誘導体をもちいて，より低
温でさらにAlGaInN系の結晶を成長する。このとき上記
ｎ型GaNの成長は1050℃以下で行うとよい。
板結晶の上に有機金属とアンモニアを用いてまずｎ型Ga
Nを成長し，その表面にSiO2などの薄膜を被着し，フォ
トリソグラフ技術により該薄膜を該基板結晶の〔1-10
0〕または〔11-20〕方向に長い長方形に除去し，その開
口部にAlGaInN系の結晶から成るダブル・ヘテロ構造を
成長せしめ，しかる後にアンモニアの代わりにジメチル
ヒドラジンなどのヒドラジン誘導体をもちいて，より低
温でさらにAlGaInN系の結晶を成長する。このとき上記
ｎ型GaNの成長は1050℃以下で行うとよい。
【０００７】
【作用】ある結晶面はその面上における原子密度・表面
構造・結合の仕方が異なるので成長方法と成長条件によ
って互いに異なる成長速度を示すことは一般よく知られ
ている。 したがって成長方法や成長条件を成長途中で
変更することにより結晶の晶癖を変えることが出来るこ
とも良く知られている。 しかしながらどの結晶にどの
ような成長条件の変更を行えば晶癖を変えうるかは個々
に検討しなくてはならない。 本AlGaInN/Al2O3系にお
いては次に述べように成長方法と成長条件を変更するこ
とによって晶癖を変えることができ，オプテイカル・キ
ャビテイを形成することができる。
構造・結合の仕方が異なるので成長方法と成長条件によ
って互いに異なる成長速度を示すことは一般よく知られ
ている。 したがって成長方法や成長条件を成長途中で
変更することにより結晶の晶癖を変えることが出来るこ
とも良く知られている。 しかしながらどの結晶にどの
ような成長条件の変更を行えば晶癖を変えうるかは個々
に検討しなくてはならない。 本AlGaInN/Al2O3系にお
いては次に述べように成長方法と成長条件を変更するこ
とによって晶癖を変えることができ，オプテイカル・キ
ャビテイを形成することができる。
【０００８】
【実施例】図１によって本発明を説明する。 まずトリ
メチルアルミニウム，トリメチルガリウム，トリメチル
インジウムをIII族元素のプレカーサとし，アンモニア
をＶ族元素のプレカーサとして用い，ジシランおよびジ
イソプロピルマグネシウムをそれぞれn型およびp型ドー
パントとして用いる有機金属気相エピタキシ法により結
晶成長を行う。 基板結晶にはサファイアの(0001)結晶
11を用いる。 1000℃にてn(Si)-GaN層12を4μｍ成長す
る。 このウエハを取り出してSiO2酸化膜13を1000Å被
着し，この膜にフォトリソグラフ技術により〔1-100〕
または〔11-20〕方向に長い長方形の窓を穿つ。 この
ウエハを再び結晶成長炉に装着し,残存しているSiO2膜
をマスクにして窓の開放部分にn(si)-AlGaN層14を1μ
ｍ，GaInN層15を0.1μｍ，p(Mg)-AlGaN層16を1μｍ続い
て成長する。 このようにして成長した長方形のダブル
ヘテロ結晶の端部17は斜面を形成している。 引き続い
てアンモニアをジメチルヒドラジンに変更し，成長温度
700℃にてp(Mg)-GaN層18を成長する。 この条件では(0
001)面上の成長速度は遅く側面では速くなるので，斜面
17は次第に垂直面19に変っていく。 垂直になった面は
結晶格子で規定される{1-100}面または{11-20}面にな
る。 したがって相対する垂直な面19と20は完全に平行
な鏡面を成す。 このようにしてダブルヘテロ結晶面に
垂直なファブリ・ペロ・キャビテイが形成される。 n
(Si)-GaNの結晶成長温度を1100℃あるいはそれ以上の温
度で行うことも可能であるが，1050℃以下のほうが垂直
な端面が形成され易い。 それは結晶の表面が(0001)Ga
面となり，端面形成時の成長速度が(000-1)N面よりも遅
くなるので垂直面が容易に形成されるからである。
メチルアルミニウム，トリメチルガリウム，トリメチル
インジウムをIII族元素のプレカーサとし，アンモニア
をＶ族元素のプレカーサとして用い，ジシランおよびジ
イソプロピルマグネシウムをそれぞれn型およびp型ドー
パントとして用いる有機金属気相エピタキシ法により結
晶成長を行う。 基板結晶にはサファイアの(0001)結晶
11を用いる。 1000℃にてn(Si)-GaN層12を4μｍ成長す
る。 このウエハを取り出してSiO2酸化膜13を1000Å被
着し，この膜にフォトリソグラフ技術により〔1-100〕
または〔11-20〕方向に長い長方形の窓を穿つ。 この
ウエハを再び結晶成長炉に装着し,残存しているSiO2膜
をマスクにして窓の開放部分にn(si)-AlGaN層14を1μ
ｍ，GaInN層15を0.1μｍ，p(Mg)-AlGaN層16を1μｍ続い
て成長する。 このようにして成長した長方形のダブル
ヘテロ結晶の端部17は斜面を形成している。 引き続い
てアンモニアをジメチルヒドラジンに変更し，成長温度
700℃にてp(Mg)-GaN層18を成長する。 この条件では(0
001)面上の成長速度は遅く側面では速くなるので，斜面
17は次第に垂直面19に変っていく。 垂直になった面は
結晶格子で規定される{1-100}面または{11-20}面にな
る。 したがって相対する垂直な面19と20は完全に平行
な鏡面を成す。 このようにしてダブルヘテロ結晶面に
垂直なファブリ・ペロ・キャビテイが形成される。 n
(Si)-GaNの結晶成長温度を1100℃あるいはそれ以上の温
度で行うことも可能であるが，1050℃以下のほうが垂直
な端面が形成され易い。 それは結晶の表面が(0001)Ga
面となり，端面形成時の成長速度が(000-1)N面よりも遅
くなるので垂直面が容易に形成されるからである。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば，AlGaInN系の結晶にお
いて，これまで形成が困難であった良好なファブリ・ペ
ロ・キャビテイが形成される。
いて，これまで形成が困難であった良好なファブリ・ペ
ロ・キャビテイが形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】AlGaInN系エピタキシャル結晶の断面図。
１１…サファイア(0001)基板結晶、１２…n(Si)-GaN
層、１３…SiO2膜、１４…n(Si)-AlGaN層、１５…GaInN
層、１６…p(Mg)-AlGaN層、１７…斜面、１８…p(Mg)-G
aN、１９…垂直面、２０…垂直面。
層、１３…SiO2膜、１４…n(Si)-AlGaN層、１５…GaInN
層、１６…p(Mg)-AlGaN層、１７…斜面、１８…p(Mg)-G
aN、１９…垂直面、２０…垂直面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大歳 創 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】サファイアAl2O3の(0001)基板結晶の上に
有機金属とアンモニアを用いてｎ型GaNを成長し，その
表面に薄膜を被着したのち，該薄膜を該基板結晶の〔1-
100〕または〔11-20〕方向に長い長方形に除去し，その
開口部にAlGaInN系の結晶から成るダブル・ヘテロ構造
を成長せしめ，しかる後にアンモニアの代わりにヒドラ
ジン誘導体をもちいて，さらにAlGaInN系の結晶を成長
することを特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項２】上記n型GaNの成長を1050℃以下で行うこと
を特徴とする請求項１に記載の結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3944494A JPH07249831A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3944494A JPH07249831A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249831A true JPH07249831A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12553199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3944494A Pending JPH07249831A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07249831A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08316582A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Nec Corp | 半導体レーザ |
| KR20010090549A (ko) * | 2000-03-24 | 2001-10-18 | 시바타 마사하루 | 반도체 디바이스, 그 제조 방법 및 그것에 이용하는반도체 디바이스용 기판 |
| US6501154B2 (en) | 1997-06-03 | 2002-12-31 | Sony Corporation | Semiconductor substrate made of a nitride III-V compound semiconductor having a wurtzite-structured crystal structure |
| US6567443B2 (en) * | 1999-09-29 | 2003-05-20 | Xerox Corporation | Structure and method for self-aligned, index-guided, buried heterostructure AlGalnN laser diodes |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP3944494A patent/JPH07249831A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08316582A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Nec Corp | 半導体レーザ |
| US6501154B2 (en) | 1997-06-03 | 2002-12-31 | Sony Corporation | Semiconductor substrate made of a nitride III-V compound semiconductor having a wurtzite-structured crystal structure |
| US6567443B2 (en) * | 1999-09-29 | 2003-05-20 | Xerox Corporation | Structure and method for self-aligned, index-guided, buried heterostructure AlGalnN laser diodes |
| KR20010090549A (ko) * | 2000-03-24 | 2001-10-18 | 시바타 마사하루 | 반도체 디바이스, 그 제조 방법 및 그것에 이용하는반도체 디바이스용 기판 |
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