JPH09249499A - Ｉｉｉ族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法Info
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- JPH09249499A JPH09249499A JP5903496A JP5903496A JPH09249499A JP H09249499 A JPH09249499 A JP H09249499A JP 5903496 A JP5903496 A JP 5903496A JP 5903496 A JP5903496 A JP 5903496A JP H09249499 A JPH09249499 A JP H09249499A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光デバイス、電子デバイス等に用いる高品位
の立方晶III族窒化物半導体をエピタキシャル成長する
ことを目的とする。 【解決手段】 Ｓｉ基板１上にＣＶＤ法により立方晶Ｓ
ｉＣ層２を形成し、その上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ
バッファ膜３を堆積する。このＧａＮバッファ膜３上
に、ＮＨ3とＴＭＧａを原料ガスとしたＭＯＣＶＤ法に
より、基板温度８００℃で立方晶ＧａＮ結晶４を成長さ
せる。この時、堆積したＧａＮバッファ膜３中の原子は
立方晶ＳｉＣ基板の原子配列に従い再配列し、ＧａＮバ
ッファ膜３は立方晶に変化する。これにより、ＳｉＣ層
２の立方晶の結晶構造を最上層の立方晶ＧａＮ結晶に引
き継ぐことができる。
の立方晶III族窒化物半導体をエピタキシャル成長する
ことを目的とする。 【解決手段】 Ｓｉ基板１上にＣＶＤ法により立方晶Ｓ
ｉＣ層２を形成し、その上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ
バッファ膜３を堆積する。このＧａＮバッファ膜３上
に、ＮＨ3とＴＭＧａを原料ガスとしたＭＯＣＶＤ法に
より、基板温度８００℃で立方晶ＧａＮ結晶４を成長さ
せる。この時、堆積したＧａＮバッファ膜３中の原子は
立方晶ＳｉＣ基板の原子配列に従い再配列し、ＧａＮバ
ッファ膜３は立方晶に変化する。これにより、ＳｉＣ層
２の立方晶の結晶構造を最上層の立方晶ＧａＮ結晶に引
き継ぐことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光デバイス、電子
デバイスなどの半導体デバイスに用いられるIII族窒化
物半導体のエピタキシャル成長方法に関するものであ
る。
デバイスなどの半導体デバイスに用いられるIII族窒化
物半導体のエピタキシャル成長方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＧａＡｌＮ等のIII族窒化物半導
体を用いた青緑色半導体レーザの開発が精力的に進めら
れている。この半導体レーザは、主にサファイア基板上
に有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略す。）に
より六方晶のIII族窒化物半導体混晶をエピタキシャル
成長させることにより作製されている。
体を用いた青緑色半導体レーザの開発が精力的に進めら
れている。この半導体レーザは、主にサファイア基板上
に有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略す。）に
より六方晶のIII族窒化物半導体混晶をエピタキシャル
成長させることにより作製されている。
【０００３】しかしながら、六方晶の結晶は劈開性がな
いため、通常半導体レーザで用いられているチップ劈開
によるファブリペロー型レーザ共振器の作製が非常に困
難であった。
いため、通常半導体レーザで用いられているチップ劈開
によるファブリペロー型レーザ共振器の作製が非常に困
難であった。
【０００４】このような課題を解決するために、六方晶
のIII族窒化物半導体に代えて、劈開性のある立方晶のI
II族窒化物半導体混晶を用いることが提案されている。
これにより、ファブリペロー型共振器を持つ半導体レー
ザを容易に作製することができる。さらに、立方晶のII
I族窒化物半導体混晶で作製したレーザのしきい値電流
密度は、六方晶のIII族窒化物半導体混晶で作製したレ
ーザのしきい値電流密度より低くなるということが理論
的に示されている。
のIII族窒化物半導体に代えて、劈開性のある立方晶のI
II族窒化物半導体混晶を用いることが提案されている。
これにより、ファブリペロー型共振器を持つ半導体レー
ザを容易に作製することができる。さらに、立方晶のII
I族窒化物半導体混晶で作製したレーザのしきい値電流
密度は、六方晶のIII族窒化物半導体混晶で作製したレ
ーザのしきい値電流密度より低くなるということが理論
的に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】立方晶のIII族窒化物
半導体をエピタキシャル成長する技術はＧａＡｓ基板を
用いた方法が提案されているが、基板とエピタキシャル
成長層との格子不整合が大きく、また、立方晶基板の結
晶構造をエピタキシャル成長層に受け継がせるように成
長することが困難で、その結果、現在のところ、結晶性
の良いエピタキシャル成長層が得られていない。
半導体をエピタキシャル成長する技術はＧａＡｓ基板を
用いた方法が提案されているが、基板とエピタキシャル
成長層との格子不整合が大きく、また、立方晶基板の結
晶構造をエピタキシャル成長層に受け継がせるように成
長することが困難で、その結果、現在のところ、結晶性
の良いエピタキシャル成長層が得られていない。
【０００６】本発明はこれらの要求を満たし、結晶性の
良好な立方晶III族窒化物半導体をエピタキシャル成長
させることを目的とする。
良好な立方晶III族窒化物半導体をエピタキシャル成長
させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長
方法は、立方晶ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面に形成
された立方晶ＳｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積する工
程と、前記III族窒化物膜上に８００℃以上の温度で立
方晶III族窒化物半導体を成長する工程とを有する。
に、本発明のIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長
方法は、立方晶ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面に形成
された立方晶ＳｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積する工
程と、前記III族窒化物膜上に８００℃以上の温度で立
方晶III族窒化物半導体を成長する工程とを有する。
【０００８】この本発明によれば、結晶性の良好な立方
晶III族窒化物半導体をエピタキシャル成長させること
ができる。
晶III族窒化物半導体をエピタキシャル成長させること
ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、立方晶ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面に形成され
た立方晶ＳｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積する工程
と、前記III族窒化物膜上に８００℃以上の温度で立方
晶III族窒化物半導体を成長する工程とを有することを
特徴とするIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長方
法であり、立方晶ＳｉＣ基板またはＳｉ基板表面に形成
された立方晶ＳｉＣ層を基板として用いることにより、
立方晶III族窒化物半導体との格子不整合を低減し、立
方晶III族窒化物半導体の結晶性を向上できる。また、
立方晶ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面に形成された立
方晶ＳｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積し、その上に立
方晶III族窒化物半導体を成長することにより、８００
℃以上で立方晶III族窒化物半導体を成長する際の成長
表面での原料ガスの再脱離を抑え、効率よく立方晶III族
窒化物半導体を成長することができる。さらに、８００
℃以上で立方晶III族窒化物半導体を成長する際の基板
昇温時に、III族窒化物膜中の原子が立方晶ＳｉＣの原
子配列に従って再配列し、III族窒化物膜が立方晶とな
るため、結晶性の良い立方晶III族窒化物半導体を成長
できる。
は、立方晶ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面に形成され
た立方晶ＳｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積する工程
と、前記III族窒化物膜上に８００℃以上の温度で立方
晶III族窒化物半導体を成長する工程とを有することを
特徴とするIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長方
法であり、立方晶ＳｉＣ基板またはＳｉ基板表面に形成
された立方晶ＳｉＣ層を基板として用いることにより、
立方晶III族窒化物半導体との格子不整合を低減し、立
方晶III族窒化物半導体の結晶性を向上できる。また、
立方晶ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面に形成された立
方晶ＳｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積し、その上に立
方晶III族窒化物半導体を成長することにより、８００
℃以上で立方晶III族窒化物半導体を成長する際の成長
表面での原料ガスの再脱離を抑え、効率よく立方晶III族
窒化物半導体を成長することができる。さらに、８００
℃以上で立方晶III族窒化物半導体を成長する際の基板
昇温時に、III族窒化物膜中の原子が立方晶ＳｉＣの原
子配列に従って再配列し、III族窒化物膜が立方晶とな
るため、結晶性の良い立方晶III族窒化物半導体を成長
できる。
【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、立方晶
ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面に形成された立方晶Ｓ
ｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積する工程と、前記III族
窒化物膜を８００℃以上で熱処理する工程と、前記III
族窒化物膜上に立方晶III族窒化物半導体を成長する工
程とを有することを特徴とするIII族窒化物半導体のエ
ピタキシャル成長方法であり、立方晶ＳｉＣ基板または
Ｓｉ基板表面に形成された立方晶ＳｉＣ層を基板として
用いることにより、立方晶III族窒化物半導体との格子
不整合を低減し、立方晶III族窒化物半導体の結晶性を
向上する作用がある。また、立方晶ＳｉＣ基板上または
Ｓｉ基板表面に形成された立方晶ＳｉＣ層上にIII族窒
化物膜を堆積し、そのIII族窒化物膜を８００℃以上で
熱処理することにより、III族窒化物膜中の原子が立方
晶ＳｉＣの原子配列に従って再配列し、III族窒化物膜
が立方晶となるため、結晶性の良い立方晶III族窒化物
半導体を成長できる。
ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面に形成された立方晶Ｓ
ｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積する工程と、前記III族
窒化物膜を８００℃以上で熱処理する工程と、前記III
族窒化物膜上に立方晶III族窒化物半導体を成長する工
程とを有することを特徴とするIII族窒化物半導体のエ
ピタキシャル成長方法であり、立方晶ＳｉＣ基板または
Ｓｉ基板表面に形成された立方晶ＳｉＣ層を基板として
用いることにより、立方晶III族窒化物半導体との格子
不整合を低減し、立方晶III族窒化物半導体の結晶性を
向上する作用がある。また、立方晶ＳｉＣ基板上または
Ｓｉ基板表面に形成された立方晶ＳｉＣ層上にIII族窒
化物膜を堆積し、そのIII族窒化物膜を８００℃以上で
熱処理することにより、III族窒化物膜中の原子が立方
晶ＳｉＣの原子配列に従って再配列し、III族窒化物膜
が立方晶となるため、結晶性の良い立方晶III族窒化物
半導体を成長できる。
【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、立方晶
III族窒化物半導体を５００℃以上８００℃以下の温度
で成長することを特徴とする請求項２に記載のIII族窒
化物半導体のエピタキシャル成長方法であり、立方晶II
I族窒化物半導体を５００℃以上８００℃以下で成長す
ることにより、六方晶相が混在して成長するのを防止で
き、結晶性の良い立方晶III族窒化物半導体を成長でき
る。
III族窒化物半導体を５００℃以上８００℃以下の温度
で成長することを特徴とする請求項２に記載のIII族窒
化物半導体のエピタキシャル成長方法であり、立方晶II
I族窒化物半導体を５００℃以上８００℃以下で成長す
ることにより、六方晶相が混在して成長するのを防止で
き、結晶性の良い立方晶III族窒化物半導体を成長でき
る。
【００１２】本発明の請求項４に記載の発明は、III族
窒化物膜としてＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮまたはこ
れらの化合物を用いることを特徴とする請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載のIII族窒化物半導体のエピ
タキシャル成長方法であり、III族窒化物膜としてＧａ
Ｎ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮまたはそれらを少なくとも２
つ含む化合物を用いることにより、その上に成長する立
方晶III族窒化物半導体と同じ格子定数からなるIII族窒
化物膜を選択でき、立方晶III族窒化物半導体の結晶性
を向上できる。
窒化物膜としてＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮまたはこ
れらの化合物を用いることを特徴とする請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載のIII族窒化物半導体のエピ
タキシャル成長方法であり、III族窒化物膜としてＧａ
Ｎ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮまたはそれらを少なくとも２
つ含む化合物を用いることにより、その上に成長する立
方晶III族窒化物半導体と同じ格子定数からなるIII族窒
化物膜を選択でき、立方晶III族窒化物半導体の結晶性
を向上できる。
【００１３】本発明の請求項５に記載の発明は、III族
窒化物膜の膜厚が０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
に記載のIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法
であり、成長の際の基板昇温時または熱処理時にIII族
窒化物膜中の原子が立方晶ＳｉＣの原子配列に従い効率
よく再配列し、III族窒化物膜が高い割合で立方晶とな
るので、その上に成長する立方晶III族窒化物半導体の
結晶性を向上できる。
窒化物膜の膜厚が０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
に記載のIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法
であり、成長の際の基板昇温時または熱処理時にIII族
窒化物膜中の原子が立方晶ＳｉＣの原子配列に従い効率
よく再配列し、III族窒化物膜が高い割合で立方晶とな
るので、その上に成長する立方晶III族窒化物半導体の
結晶性を向上できる。
【００１４】本発明の請求項６に記載の発明は、III族
窒化物膜を堆積する温度が３００℃以上８００℃以下で
あることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれ
かに記載のIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長方
法であり、３００℃以上でIII族窒化物膜を堆積するこ
とにより、原料ガスの分解を促進し、堆積速度を増大で
きるとともに、８００℃以下でIII族窒化物膜を堆積す
ることにより、立方晶ＳｉＣ表面上での原料の再脱離を
抑え、堆積速度を増大でき、堆積工程の時間を短縮する
ことができる。
窒化物膜を堆積する温度が３００℃以上８００℃以下で
あることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれ
かに記載のIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長方
法であり、３００℃以上でIII族窒化物膜を堆積するこ
とにより、原料ガスの分解を促進し、堆積速度を増大で
きるとともに、８００℃以下でIII族窒化物膜を堆積す
ることにより、立方晶ＳｉＣ表面上での原料の再脱離を
抑え、堆積速度を増大でき、堆積工程の時間を短縮する
ことができる。
【００１５】本発明の請求項７に記載の発明は、立方晶
III族窒化物半導体がＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮま
たはこれらの混晶であることを特徴とする請求項１ない
し請求項６のいずれかに記載のIII族窒化物半導体のエ
ピタキシャル成長方法であり、種々の禁制帯幅、バンド
構造を持つ半導体を得ることができ、高性能半導体デバ
イスの作製に必要な半導体を提供できる。
III族窒化物半導体がＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮま
たはこれらの混晶であることを特徴とする請求項１ない
し請求項６のいずれかに記載のIII族窒化物半導体のエ
ピタキシャル成長方法であり、種々の禁制帯幅、バンド
構造を持つ半導体を得ることができ、高性能半導体デバ
イスの作製に必要な半導体を提供できる。
【００１６】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図３を用いて説明する。 （実施の形態１）Ｓｉ基板表面に形成された立方晶Ｓｉ
Ｃ層上にＧａＮ膜を堆積し、その上に８００℃で立方晶
ＧａＮを成長する場合の例を図１に示す工程図を用いて
説明する。
〜図３を用いて説明する。 （実施の形態１）Ｓｉ基板表面に形成された立方晶Ｓｉ
Ｃ層上にＧａＮ膜を堆積し、その上に８００℃で立方晶
ＧａＮを成長する場合の例を図１に示す工程図を用いて
説明する。
【００１７】最初に、Ｓｉ基板１上に、シラン（ＳｉＨ
4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）を原料ガスとして用いた気相
成長法により、図１（ａ）に示すような、厚さ０．５μ
ｍの立方晶ＳｉＣ層２を形成する。このとき、Ｓｉ基板
１の面方位は（１００）であり、ＳｉＣ成長時の基板温
度は１３５０℃である。
4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）を原料ガスとして用いた気相
成長法により、図１（ａ）に示すような、厚さ０．５μ
ｍの立方晶ＳｉＣ層２を形成する。このとき、Ｓｉ基板
１の面方位は（１００）であり、ＳｉＣ成長時の基板温
度は１３５０℃である。
【００１８】次に、図１（ｂ）に示すように、アンモニ
ア（ＮＨ3）とトリメチルガリウム（以下ＴＭＧａと略
す。）を原料ガスとしたＭＯＣＶＤ法により、基板温度
６００℃で厚さ０．０５μｍのＧａＮバッファ膜３を堆
積する。このＧａＮバッファ膜３上に、図１（ｃ）に示
すように、立方晶ＧａＮ結晶４を成長させる。この立方
晶ＧａＮ結晶４の成長方法は、ＮＨ3とＴＭＧａを原料
ガスとしたＭＯＣＶＤ法により、基板温度８００℃で形
成した。
ア（ＮＨ3）とトリメチルガリウム（以下ＴＭＧａと略
す。）を原料ガスとしたＭＯＣＶＤ法により、基板温度
６００℃で厚さ０．０５μｍのＧａＮバッファ膜３を堆
積する。このＧａＮバッファ膜３上に、図１（ｃ）に示
すように、立方晶ＧａＮ結晶４を成長させる。この立方
晶ＧａＮ結晶４の成長方法は、ＮＨ3とＴＭＧａを原料
ガスとしたＭＯＣＶＤ法により、基板温度８００℃で形
成した。
【００１９】上述したように、立方晶ＧａＮ結晶４を成
長する際に、基板温度を８００℃に昇温することによ
り、堆積したＧａＮバッファ膜３中の原子は８００℃以
上で立方晶ＳｉＣ基板の原子配列に従い再配列し、Ｇａ
Ｎバッファ膜３は立方晶に変化する。これにより、Ｓｉ
Ｃ層２の立方晶の結晶構造を成長層に引き継ぐことがで
きるとともに、この立方晶に変化したＧａＮバッファ膜
３により、立方晶ＧａＮ結晶４の成長の際、原料ガスの
成長表面上での再蒸発が抑制され、８００℃以上でも立
方晶ＧａＮ結晶４を成長することができる。
長する際に、基板温度を８００℃に昇温することによ
り、堆積したＧａＮバッファ膜３中の原子は８００℃以
上で立方晶ＳｉＣ基板の原子配列に従い再配列し、Ｇａ
Ｎバッファ膜３は立方晶に変化する。これにより、Ｓｉ
Ｃ層２の立方晶の結晶構造を成長層に引き継ぐことがで
きるとともに、この立方晶に変化したＧａＮバッファ膜
３により、立方晶ＧａＮ結晶４の成長の際、原料ガスの
成長表面上での再蒸発が抑制され、８００℃以上でも立
方晶ＧａＮ結晶４を成長することができる。
【００２０】図２はＧａＮバッファ膜３の堆積温度と堆
積速度の関係である。図２に示すとおり堆積温度８００
℃以上では原料ガスが立方晶ＳｉＣ層２上ですべて再蒸
発するため、ＧａＮバッファ膜３は堆積しない。また３
００℃以下では原料ガスの分解が不十分でＧａＮバッフ
ァ膜３が堆積しない。そのためＧａＮバッファ膜３は３
００℃以上８００℃以下の温度で堆積しなければならな
いが、最も好ましい温度範囲は５００℃以上７００℃以
下である。
積速度の関係である。図２に示すとおり堆積温度８００
℃以上では原料ガスが立方晶ＳｉＣ層２上ですべて再蒸
発するため、ＧａＮバッファ膜３は堆積しない。また３
００℃以下では原料ガスの分解が不十分でＧａＮバッフ
ァ膜３が堆積しない。そのためＧａＮバッファ膜３は３
００℃以上８００℃以下の温度で堆積しなければならな
いが、最も好ましい温度範囲は５００℃以上７００℃以
下である。
【００２１】また、本実施の形態でのＧａＮバッファ膜
３の厚さは０．０５μｍである。ＧａＮバッファ膜３の
厚さは、０．０１μｍから０．１μｍとすることによ
り、次の成長工程の基板昇温時にＧａＮバッファ膜３中
の原子が効率よく基板の結晶構造を引き継いで再配列
し、立方晶となるので、その上に成長する立方晶ＧａＮ
結晶の結晶性が向上する。
３の厚さは０．０５μｍである。ＧａＮバッファ膜３の
厚さは、０．０１μｍから０．１μｍとすることによ
り、次の成長工程の基板昇温時にＧａＮバッファ膜３中
の原子が効率よく基板の結晶構造を引き継いで再配列
し、立方晶となるので、その上に成長する立方晶ＧａＮ
結晶の結晶性が向上する。
【００２２】図３は８００℃で成長した立方晶ＧａＮ結
晶４のＸ線回折の結果である。ＧａＮに関するピークは
立方晶ＧａＮ（００２）面からの回折ピークが観察さ
れ、他の結晶面による回折ピークが見られないことよ
り、本発明により、結晶性の非常に優れた立方晶ＧａＮ
が得られていることが確認された。
晶４のＸ線回折の結果である。ＧａＮに関するピークは
立方晶ＧａＮ（００２）面からの回折ピークが観察さ
れ、他の結晶面による回折ピークが見られないことよ
り、本発明により、結晶性の非常に優れた立方晶ＧａＮ
が得られていることが確認された。
【００２３】（実施の形態２）本実施の形態が実施の形
態１と相違する点は、Ｓｉ基板１表面に形成された立方
晶ＳｉＣ層２上にＧａＮバッファ膜３を堆積した直後
に、そのＧａＮバッファ膜３を８００℃で熱処理し、そ
の上に立方晶ＧａＮ結晶４を成長する点である。
態１と相違する点は、Ｓｉ基板１表面に形成された立方
晶ＳｉＣ層２上にＧａＮバッファ膜３を堆積した直後
に、そのＧａＮバッファ膜３を８００℃で熱処理し、そ
の上に立方晶ＧａＮ結晶４を成長する点である。
【００２４】ＧａＮバッファ膜３を堆積後に、８００℃
で熱処理することにより、実施の形態１の場合と同様
に、堆積したＧａＮバッファ膜３中の原子は立方晶Ｓｉ
Ｃ基板の原子配列に従い再配列し、ＧａＮバッファ膜３
は立方晶に変化する。これにより、立方晶ＳｉＣ層２の
立方晶の結晶構造を成長層に引き継ぐことができるとと
もに、この立方晶に変化したＧａＮバッファ膜３によ
り、立方晶ＧａＮ結晶４の成長の際、原料ガスの成長表
面上での再蒸発が抑制され、８００℃以上で立方晶III
族窒化物半導体を成長することができる。
で熱処理することにより、実施の形態１の場合と同様
に、堆積したＧａＮバッファ膜３中の原子は立方晶Ｓｉ
Ｃ基板の原子配列に従い再配列し、ＧａＮバッファ膜３
は立方晶に変化する。これにより、立方晶ＳｉＣ層２の
立方晶の結晶構造を成長層に引き継ぐことができるとと
もに、この立方晶に変化したＧａＮバッファ膜３によ
り、立方晶ＧａＮ結晶４の成長の際、原料ガスの成長表
面上での再蒸発が抑制され、８００℃以上で立方晶III
族窒化物半導体を成長することができる。
【００２５】図４は８００℃で熱処理したＧａＮバッフ
ァ膜３上に成長した立方晶ＧａＮ結晶４のＸ線回折の結
果である。ＧａＮに関するピークは立方晶ＧａＮ（００
２）面からの回折ピークが観察され，他の結晶面による
回折ピークが見られないことより、本発明により、結晶
性の非常に優れた立方晶ＧａＮが得られていることが確
認された。
ァ膜３上に成長した立方晶ＧａＮ結晶４のＸ線回折の結
果である。ＧａＮに関するピークは立方晶ＧａＮ（００
２）面からの回折ピークが観察され，他の結晶面による
回折ピークが見られないことより、本発明により、結晶
性の非常に優れた立方晶ＧａＮが得られていることが確
認された。
【００２６】前記各実施の形態では、Ｓｉ基板上に立方
晶ＳｉＣ層を形成した例を示したが、立方晶ＳｉＣ基板
そのものを用いても本発明は同様の効果を発揮すること
はいうまでもない。
晶ＳｉＣ層を形成した例を示したが、立方晶ＳｉＣ基板
そのものを用いても本発明は同様の効果を発揮すること
はいうまでもない。
【００２７】また、前記各実施の形態では、III族窒化
物膜としてＧａＮ膜を堆積したが、ＧａＮ膜を堆積する
代わりにＡｌＮ膜またはＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ
のうち少なくとも２つを含む膜を堆積しても同様の効果
が得られる。特にＢＮを含む膜では基板の立方晶ＳｉＣ
に対し格子定数を一致させることができ、立方晶III族
窒化物半導体の品質をさらに向上できる。
物膜としてＧａＮ膜を堆積したが、ＧａＮ膜を堆積する
代わりにＡｌＮ膜またはＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ
のうち少なくとも２つを含む膜を堆積しても同様の効果
が得られる。特にＢＮを含む膜では基板の立方晶ＳｉＣ
に対し格子定数を一致させることができ、立方晶III族
窒化物半導体の品質をさらに向上できる。
【００２８】さらに前記本実施の形態では、立方晶Ｇａ
Ｎ結晶を成長する例を挙げたが、立方晶ＡｌＮ、立方晶
ＩｎＮ、立方晶ＢＮまたはそれらを少なくとも２つを含
む立方晶III族窒化物混晶を成長する場合にも、本発明
はその効果を発揮することができる。立方晶ＡｌＮ、立
方晶ＩｎＮ、および立方晶ＢＮ膜を成長させる場合は、
原料ガスとして、それぞれ、トリメチルアルミニウム
（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）およ
びジボランを用いればよい。
Ｎ結晶を成長する例を挙げたが、立方晶ＡｌＮ、立方晶
ＩｎＮ、立方晶ＢＮまたはそれらを少なくとも２つを含
む立方晶III族窒化物混晶を成長する場合にも、本発明
はその効果を発揮することができる。立方晶ＡｌＮ、立
方晶ＩｎＮ、および立方晶ＢＮ膜を成長させる場合は、
原料ガスとして、それぞれ、トリメチルアルミニウム
（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）およ
びジボランを用いればよい。
【００２９】また前記各実施の形態では、成長方法とし
て、アンモニアとＴＭＧａを原料ガスとしたＭＯＣＶＤ
法を用いた例を示したが、成長方法として、ＮＨ3の代
わりにジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）やエチルアジド
（ＥｔＡｚ）などの有機窒素化合物を用いたＭＯＣＶＤ
法や、ＴＭＧａの代わりにトリエチルガリウム（ＴＥＧ
ａ）等のエチル系の有機金属を用いたＭＯＣＶＤ法、さ
らには、ＮＨ3と塩化ガリウム（ＧａＣｌ3）などのIII
族塩化物を用いた塩化物ＣＶＤ法、窒素源としてプラズ
マ励起窒素を用いるプラズマＣＶＤ法など他のエピタキ
シャル成長方法を用いた場合でも、本発明は同様の効果
を発揮する。
て、アンモニアとＴＭＧａを原料ガスとしたＭＯＣＶＤ
法を用いた例を示したが、成長方法として、ＮＨ3の代
わりにジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）やエチルアジド
（ＥｔＡｚ）などの有機窒素化合物を用いたＭＯＣＶＤ
法や、ＴＭＧａの代わりにトリエチルガリウム（ＴＥＧ
ａ）等のエチル系の有機金属を用いたＭＯＣＶＤ法、さ
らには、ＮＨ3と塩化ガリウム（ＧａＣｌ3）などのIII
族塩化物を用いた塩化物ＣＶＤ法、窒素源としてプラズ
マ励起窒素を用いるプラズマＣＶＤ法など他のエピタキ
シャル成長方法を用いた場合でも、本発明は同様の効果
を発揮する。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、結晶性の
非常に優れた立方晶III族窒化物半導体を比較的簡単な
工程により成長することができ、III族窒化物半導体を
用いた低しきい値電流の青色レーザや高温動作高耐圧ト
ランジスタといった、高性能の光デバイス、電子デバイ
スを実現することができる。
非常に優れた立方晶III族窒化物半導体を比較的簡単な
工程により成長することができ、III族窒化物半導体を
用いた低しきい値電流の青色レーザや高温動作高耐圧ト
ランジスタといった、高性能の光デバイス、電子デバイ
スを実現することができる。
【図１】本発明の実施の形態１によるIII族窒化物半導
体のエピタキシャル成長方法の工程概念図
体のエピタキシャル成長方法の工程概念図
【図２】本発明の実施の形態１によるＧａＮバッファ膜
の堆積温度と堆積速度の関係を示す図
の堆積温度と堆積速度の関係を示す図
【図３】本発明の実施の形態１による立方晶ＧａＮ結晶
のＸ線回折特性を示す図
のＸ線回折特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態２による立方晶ＧａＮ結晶
のＸ線回折特性を示す図
のＸ線回折特性を示す図
１ Ｓｉ基板 ２ 立方晶ＳｉＣ層 ３ ＧａＮバッファ膜 ４ 立方晶ＧａＮ結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 昌宏 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 杉野 隆 大阪府豊中市上新田３丁目４番１号322号 室
Claims (7)
- 【請求項１】 立方晶ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面
に形成された立方晶ＳｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積
する工程と、前記III族窒化物膜上に８００℃以上の温
度で立方晶III族窒化物半導体を成長する工程とを有す
ることを特徴とするIII族窒化物半導体のエピタキシャ
ル成長方法。 - 【請求項２】 立方晶ＳｉＣ基板上またはＳｉ基板表面
に形成された立方晶ＳｉＣ層上にIII族窒化物膜を堆積
する工程と、前記III族窒化物膜を８００℃以上で熱処
理する工程と、前記III族窒化物膜上に立方晶III族窒化
物半導体を成長する工程とを有することを特徴とするII
I族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法。 - 【請求項３】 前記立方晶III族窒化物半導体を５００
℃以上８００℃以下の温度で成長することを特徴とする
請求項２に記載のIII族窒化物半導体のエピタキシャル
成長方法。 - 【請求項４】 前記III族窒化物膜としてＧａＮ、Ａｌ
Ｎ、ＩｎＮ、ＢＮまたはこれらの化合物を用いることを
特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の
III族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法。 - 【請求項５】 前記III族窒化物膜の膜厚が０．０１μ
ｍ以上０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１
ないし請求項４のいずれかに記載のIII族窒化物半導体
のエピタキシャル成長方法。 - 【請求項６】 前記III族窒化物膜を堆積する温度が３
００℃以上８００℃以下であることを特徴とする請求項
１ないし請求項５のいずれかに記載のIII族窒化物半導
体のエピタキシャル成長方法。 - 【請求項７】 前記立方晶III族窒化物半導体がＧａ
Ｎ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮまたはこれらの混晶であるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載のIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5903496A JPH09249499A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Ｉｉｉ族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5903496A JPH09249499A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Ｉｉｉ族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09249499A true JPH09249499A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13101615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5903496A Pending JPH09249499A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Ｉｉｉ族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09249499A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-03-15 JP JP5903496A patent/JPH09249499A/ja active Pending
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