JPH1041548A - 化合物半導体気相成長方法 - Google Patents
化合物半導体気相成長方法Info
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- JPH1041548A JPH1041548A JP19421196A JP19421196A JPH1041548A JP H1041548 A JPH1041548 A JP H1041548A JP 19421196 A JP19421196 A JP 19421196A JP 19421196 A JP19421196 A JP 19421196A JP H1041548 A JPH1041548 A JP H1041548A
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- gas
- compound semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化合物半導体である導電性の基板上に、高品
質の化合物半導体のＩｎＧａＮエピタキシャル層を成長
させる方法を提供する。 【解決手段】 Ｉｎを含有金属とする有機金属とＣｌ2
ガスを含む第１のガスと、ＮＨ3ガスを含む第２のガス
とを、外部から加熱した反応室５５に導入し、基板１上
にキャリアガスを用いて気相成長させる方法により、Ｉ
ｎＮからなるバッファ層を形成する。次にＨＣｌガス及
びＧａを含有金属とする有機金属を含む第３のガスと、
前記第１のガスとＮＨ3ガスを含む第２のガスとを、加
熱した反応室５５に導入し、前記バッファ層上にキャリ
アガスを用いてＩｎxＧａ1-xＮ（ただし、０＜ｘ≦１）
を気相成長させる。
質の化合物半導体のＩｎＧａＮエピタキシャル層を成長
させる方法を提供する。 【解決手段】 Ｉｎを含有金属とする有機金属とＣｌ2
ガスを含む第１のガスと、ＮＨ3ガスを含む第２のガス
とを、外部から加熱した反応室５５に導入し、基板１上
にキャリアガスを用いて気相成長させる方法により、Ｉ
ｎＮからなるバッファ層を形成する。次にＨＣｌガス及
びＧａを含有金属とする有機金属を含む第３のガスと、
前記第１のガスとＮＨ3ガスを含む第２のガスとを、加
熱した反応室５５に導入し、前記バッファ層上にキャリ
アガスを用いてＩｎxＧａ1-xＮ（ただし、０＜ｘ≦１）
を気相成長させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、化合物半導体の
気相成長法に関するものであり、特にインジウムガリウ
ム窒素（ＩｎxＧａ1-xＮ、ただし、０＜ｘ≦１）の気相
成長方法に関するものである。
気相成長法に関するものであり、特にインジウムガリウ
ム窒素（ＩｎxＧａ1-xＮ、ただし、０＜ｘ≦１）の気相
成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、例えば日経サイエンス１９９４
年１０月号、ｐ．４４に記載された、現在市販されてい
るサファイア基板を用いたガリウム窒素（ＧａＮ）系の
青色および緑色の発光素子（ＬＥＤ）の構造を示す断面
図である。
年１０月号、ｐ．４４に記載された、現在市販されてい
るサファイア基板を用いたガリウム窒素（ＧａＮ）系の
青色および緑色の発光素子（ＬＥＤ）の構造を示す断面
図である。
【０００３】この青色および緑色発光素子は、サファイ
ア基板１１と、基板１１上に形成されたＧａＮバッファ
層１２と、ＧａＮバッファ層１２上に形成された六方晶
のＧａＮエピタキシャル層１３とから構成されたエピタ
キシャルウェハ上に、クラッド層１４，発光層１５，ク
ラッド層１６およびＧａＮエピタキシャル層１７が順に
形成され、ＧａＮエピタキシャル層１３，１７上には、
オーミック電極１８，１９がそれぞれ形成されている。
また、この青色および緑色発光素子において、ＧａＮバ
ッファ層１２は、サファイア基板１１とＧａＮエピタキ
シャル層１３との格子定数の差による歪を緩和するため
に設けられている。
ア基板１１と、基板１１上に形成されたＧａＮバッファ
層１２と、ＧａＮバッファ層１２上に形成された六方晶
のＧａＮエピタキシャル層１３とから構成されたエピタ
キシャルウェハ上に、クラッド層１４，発光層１５，ク
ラッド層１６およびＧａＮエピタキシャル層１７が順に
形成され、ＧａＮエピタキシャル層１３，１７上には、
オーミック電極１８，１９がそれぞれ形成されている。
また、この青色および緑色発光素子において、ＧａＮバ
ッファ層１２は、サファイア基板１１とＧａＮエピタキ
シャル層１３との格子定数の差による歪を緩和するため
に設けられている。
【０００４】この青色および緑色発光素子は、基板１１
として絶縁性のサファイアを用いているため、電極を形
成して素子を作成する際には、２種の電極を同一面側に
形成する必要があることから、フォトリソグラフィによ
るパターニングが２回以上必要になり、反応性イオンエ
ッチングによる窒化物のエッチングを行う必要もあり、
複雑な工程を要する。また、サファイアは硬度が高いた
め、素子分離の際に取り扱いにくいという問題もある。
として絶縁性のサファイアを用いているため、電極を形
成して素子を作成する際には、２種の電極を同一面側に
形成する必要があることから、フォトリソグラフィによ
るパターニングが２回以上必要になり、反応性イオンエ
ッチングによる窒化物のエッチングを行う必要もあり、
複雑な工程を要する。また、サファイアは硬度が高いた
め、素子分離の際に取り扱いにくいという問題もある。
【０００５】そこで、このような欠点を有するサファイ
アに代えて、導電性のＧａＡｓを基板として使用すると
いう試みがなされている。すなわち、ＭＯＣＶＰＥ法
（有機金属クロライド気相エピタキシャル法）でのＧａ
Ａｓ基板上へのＧａＮ成長について、その成長速度を従
来のＯＭＶＰＥ法（有機金属気相エピタキシャル法）で
の成長速度と比べても十分に早いものであるものが検討
されている。それは、ＩＩＩ族原料を塩化物として供給
し、ＧａＮの高速成長を可能とし、発光素子の活性層と
なるＩｎＧａＮの成長も可能としたものである。
アに代えて、導電性のＧａＡｓを基板として使用すると
いう試みがなされている。すなわち、ＭＯＣＶＰＥ法
（有機金属クロライド気相エピタキシャル法）でのＧａ
Ａｓ基板上へのＧａＮ成長について、その成長速度を従
来のＯＭＶＰＥ法（有機金属気相エピタキシャル法）で
の成長速度と比べても十分に早いものであるものが検討
されている。それは、ＩＩＩ族原料を塩化物として供給
し、ＧａＮの高速成長を可能とし、発光素子の活性層と
なるＩｎＧａＮの成長も可能としたものである。
【０００６】しかし、一方では高Ｉｎ組成のＩｎＧａＮ
を用いて波長純度の良い青色の発光が要望されているの
であるが、ＩｎＧａＮのＩｎ組成を高くすると成長温度
を低くする必要があり、その結果、成長速度が小さくな
るという問題点があった。
を用いて波長純度の良い青色の発光が要望されているの
であるが、ＩｎＧａＮのＩｎ組成を高くすると成長温度
を低くする必要があり、その結果、成長速度が小さくな
るという問題点があった。
【０００７】又、Ｋｒｉｓｔａｌｌ ｕｎｄ Ｔｅｃｈ
ｎｉｋ Ｖｏｌ．１２ Ｎｏ．６（１９７７）ｐ．５４
１−５４５にはＩｎ原料としてクロライド化合物ＩｎＣ
ｌ3を用い、Ｖ族原料にＮＨ3ガスを用いてサファイア基
板上への六方晶のＩｎＮ結晶の成長が報告されている。
しかし、ＧａＡｓ基板等への成長については検討されて
いない。
ｎｉｋ Ｖｏｌ．１２ Ｎｏ．６（１９７７）ｐ．５４
１−５４５にはＩｎ原料としてクロライド化合物ＩｎＣ
ｌ3を用い、Ｖ族原料にＮＨ3ガスを用いてサファイア基
板上への六方晶のＩｎＮ結晶の成長が報告されている。
しかし、ＧａＡｓ基板等への成長については検討されて
いない。
【０００８】更に、従来のＭＯＣＶＰＥ法では、ＩｎＣ
ｌをＩｎ源とした場合には高品質のＩｎＧａＮ系のエピ
タキシャル層を得るための成長温度の範囲が狭く、再現
性が難しい。
ｌをＩｎ源とした場合には高品質のＩｎＧａＮ系のエピ
タキシャル層を得るための成長温度の範囲が狭く、再現
性が難しい。
【０００９】そこで本発明者らはＩｎ原料にＩｎＣｌ3
を用い、キャリアガスにＮ2ガス等の不活性ガスを用い
ることにより、実用的な成長速度で高品質のＩｎＧａＮ
エピタキシャル層を成長させることを提案して成功して
いる。
を用い、キャリアガスにＮ2ガス等の不活性ガスを用い
ることにより、実用的な成長速度で高品質のＩｎＧａＮ
エピタキシャル層を成長させることを提案して成功して
いる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらＩｎ原料
としての前記ＩｎＣｌ3は常温で固体の物質であり、成
長に必要な蒸気圧を得るためには３５０℃程度に加熱す
ることが必要である。このことからＩｎＣｌ3原料部か
ら反応室までの全ての経路（パスライン）を３５０℃程
度に加熱することが必要となり実用化には特に装置上の
困難性があった。特に全てのパスラインを３５０℃程度
に加熱することには困難性があった。本発明の目的は、
上述の発明者の知見に基づき、高品質のＩｎＧａＮ系の
エピタキシャル層を製造する実用的な方法を提供するこ
とにある。
としての前記ＩｎＣｌ3は常温で固体の物質であり、成
長に必要な蒸気圧を得るためには３５０℃程度に加熱す
ることが必要である。このことからＩｎＣｌ3原料部か
ら反応室までの全ての経路（パスライン）を３５０℃程
度に加熱することが必要となり実用化には特に装置上の
困難性があった。特に全てのパスラインを３５０℃程度
に加熱することには困難性があった。本発明の目的は、
上述の発明者の知見に基づき、高品質のＩｎＧａＮ系の
エピタキシャル層を製造する実用的な方法を提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明による化
合物半導体結晶成長方法は、Ｉｎ原料としてＩｎを含有
金属とする有機金属を用い、その有機金属を塩素と同時
に反応管内に導入する。
合物半導体結晶成長方法は、Ｉｎ原料としてＩｎを含有
金属とする有機金属を用い、その有機金属を塩素と同時
に反応管内に導入する。
【００１２】請求項２の発明による化合物半導体結晶成
長方法は、請求項１の発明において、ＩｎxＧａ1-xＮ
（ただし、０＜ｘ≦１）を化合物半導体であるＧａＡ
ｓ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰおよびＳｉＣからなる群
から選ばれた基板上に成長することを特徴としている。
長方法は、請求項１の発明において、ＩｎxＧａ1-xＮ
（ただし、０＜ｘ≦１）を化合物半導体であるＧａＡ
ｓ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰおよびＳｉＣからなる群
から選ばれた基板上に成長することを特徴としている。
【００１３】請求項３の発明は、キャリアガスとしてＮ
2ガスまたはＨｅガスを用いることを特徴としている。
2ガスまたはＨｅガスを用いることを特徴としている。
【００１４】請求項４の発明による化合物半導体結晶成
長方法は、外部から反応室全体を加熱しながらＩｎを含
有金属とする有機金属とＣｌ2ガスを含む第１のガスと
ＮＨ3ガスを含む第２のガスとを反応室内に導入して反
応室内に設置された基板上に気相成長させる方法によ
り、ＩｎＮからなるバッファ層を成長させるステップ
と、前記バッファ上に外部から反応室全体を加熱しなが
ら前記Ｉｎを含有金属とする有機金属とＣｌ2ガスを含
む第１のガスと、ＨＣｌとＧａを含有金属とする金属を
含む第２のガスと、ＮＨ3ガスを含む第３のガスとを反
応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成
長させる方法により、５００〜８００℃でＩｎxＧａ1-x
Ｎ（ただし、０＜ｘ≦１）を成長するステップを備えて
いる。
長方法は、外部から反応室全体を加熱しながらＩｎを含
有金属とする有機金属とＣｌ2ガスを含む第１のガスと
ＮＨ3ガスを含む第２のガスとを反応室内に導入して反
応室内に設置された基板上に気相成長させる方法によ
り、ＩｎＮからなるバッファ層を成長させるステップ
と、前記バッファ上に外部から反応室全体を加熱しなが
ら前記Ｉｎを含有金属とする有機金属とＣｌ2ガスを含
む第１のガスと、ＨＣｌとＧａを含有金属とする金属を
含む第２のガスと、ＮＨ3ガスを含む第３のガスとを反
応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成
長させる方法により、５００〜８００℃でＩｎxＧａ1-x
Ｎ（ただし、０＜ｘ≦１）を成長するステップを備えて
いる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、この発明による化合物半
導体成長方法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用
いられる気相成長装置の概略構成を示す図である。この
装置は、第１のガス導入口５１と第２のガス導入口５２
と第３のガス導入口５３と排気口５４を有する反応室５
５と、この反応室５５の外部から反応室内全体を加熱す
るための抵抗加熱ヒーター５６とから構成される。この
ように構成される装置を用いて、以下のように化合物半
導体の結晶成長を行った。
導体成長方法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用
いられる気相成長装置の概略構成を示す図である。この
装置は、第１のガス導入口５１と第２のガス導入口５２
と第３のガス導入口５３と排気口５４を有する反応室５
５と、この反応室５５の外部から反応室内全体を加熱す
るための抵抗加熱ヒーター５６とから構成される。この
ように構成される装置を用いて、以下のように化合物半
導体の結晶成長を行った。
【００１６】先ず、石英からなる反応室５５内に、硫酸
（Ｈ2ＳＯ4）系の通常のエッチング液で前処理したＧａ
Ａｓ基板１を設置した。次に、抵抗加熱ヒーター５６に
より外部から反応室５５内全体を加熱して、基板１を４
００℃に保持した状態で、第１のガス導入口５１からト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）を分圧１×１０-4atm
で、Ｃｌ2ガスを分圧１．５×１０-4atmで導入し、第２
のガス導入口５２からはＶ族原料としてＮＨ3ガスを３
×１０-1atmで導入した。キャリアガスとしては両方と
も同じＮ2ガスを用いた。（この場合第３のガス導入口
５３は使用しない。）このような条件で、３０分間エピ
タキシャル成長させ、厚さ３０ｎｍのＩｎＮからなるバ
ッファ層２（図２）を形成した。
（Ｈ2ＳＯ4）系の通常のエッチング液で前処理したＧａ
Ａｓ基板１を設置した。次に、抵抗加熱ヒーター５６に
より外部から反応室５５内全体を加熱して、基板１を４
００℃に保持した状態で、第１のガス導入口５１からト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）を分圧１×１０-4atm
で、Ｃｌ2ガスを分圧１．５×１０-4atmで導入し、第２
のガス導入口５２からはＶ族原料としてＮＨ3ガスを３
×１０-1atmで導入した。キャリアガスとしては両方と
も同じＮ2ガスを用いた。（この場合第３のガス導入口
５３は使用しない。）このような条件で、３０分間エピ
タキシャル成長させ、厚さ３０ｎｍのＩｎＮからなるバ
ッファ層２（図２）を形成した。
【００１７】次に、このようにＩｎＮからなるバッファ
層２が形成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒーター５
６により７００℃まで昇温した後、再度第１のガス導入
口５１及び第２のガス導入口５２から前記のガスを導入
し、ＴＭＩ，Ｃｌ2ガス，ＮＨ3ガスの分圧をそれぞれ１
×１０-4atm、１．５×１０-4atm，３×１０-1atmとい
う条件として６０分間エピタキシャル成長させた。各分
圧は、ガスの温度による飽和蒸気圧と流量により管理し
た。その結果、バッファ層２上に、厚さ１μｍの鏡面状
のＩｎＮエピタキシャル層３が形成された。Ｘ線回折測
定の結果、ＩｎＮのピークが観測された。
層２が形成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒーター５
６により７００℃まで昇温した後、再度第１のガス導入
口５１及び第２のガス導入口５２から前記のガスを導入
し、ＴＭＩ，Ｃｌ2ガス，ＮＨ3ガスの分圧をそれぞれ１
×１０-4atm、１．５×１０-4atm，３×１０-1atmとい
う条件として６０分間エピタキシャル成長させた。各分
圧は、ガスの温度による飽和蒸気圧と流量により管理し
た。その結果、バッファ層２上に、厚さ１μｍの鏡面状
のＩｎＮエピタキシャル層３が形成された。Ｘ線回折測
定の結果、ＩｎＮのピークが観測された。
【００１８】キャリアガスの違いによるＩｎＮ系エピタ
キシャル層成長の差異を比べるため、キャリアガスとし
て前記のＮ2ガスのかわりに、通常よく使われる水素
（Ｈ2）を用いて、図２のバッファ層２の付されたＧａ
Ａｓ基板上にＩｎＮを成長させようとした。なお、エピ
タキシャル層３の成長条件は前述の例１と同条件とし
た。その結果、ＩｎＮエピタキシャル層３は形成されな
かった。
キシャル層成長の差異を比べるため、キャリアガスとし
て前記のＮ2ガスのかわりに、通常よく使われる水素
（Ｈ2）を用いて、図２のバッファ層２の付されたＧａ
Ａｓ基板上にＩｎＮを成長させようとした。なお、エピ
タキシャル層３の成長条件は前述の例１と同条件とし
た。その結果、ＩｎＮエピタキシャル層３は形成されな
かった。
【００１９】原料ガスの違いによるＩｎＮ系エピタキシ
ャル層成長の差異を比べるため、Ｃｌ2ガスのかわり
に、ＨＣｌガスを用いて前記バッファ層２の付されたＧ
ａＡｓ基板上にＩｎＮを成長させようとした。その結
果、ＩｎＮエピタキシャル層３は形成されなかった。
ャル層成長の差異を比べるため、Ｃｌ2ガスのかわり
に、ＨＣｌガスを用いて前記バッファ層２の付されたＧ
ａＡｓ基板上にＩｎＮを成長させようとした。その結
果、ＩｎＮエピタキシャル層３は形成されなかった。
【００２０】以上により、Ｉｎ原料としてＴＭＩと塩素
ガス及びＶ族としてアンモニアガスを用いて、キャリア
ガスを窒素ガスとすることにより、化合物半導体エピタ
キシャル層にＩｎを付加させることが出来る。
ガス及びＶ族としてアンモニアガスを用いて、キャリア
ガスを窒素ガスとすることにより、化合物半導体エピタ
キシャル層にＩｎを付加させることが出来る。
【００２１】そこで反応室５５内に前処理したガリウム
砒素ＧａＡｓ基板１を同様に設置した。そして抵抗加熱
ヒーター５６により外部から反応室５５内全体を加熱し
て、基板１を５００℃に保持した状態で、第１のガス導
入口５１からＴＭＩを分圧１×１０-4atmで、Ｃｌ2ガス
を分圧１．５×１０-4atmで導入し、第２のガス導入口
５２からはＶ族原料としてＮＨ3ガスを３×１０-1atmで
導入した。キャリアガスとしてはＮ2ガスを用いた。こ
のような条件で、３０分間エピタキシャル成長させ、厚
さ３０ｎｍのＩｎＮからなるバッファ層２を形成した。
砒素ＧａＡｓ基板１を同様に設置した。そして抵抗加熱
ヒーター５６により外部から反応室５５内全体を加熱し
て、基板１を５００℃に保持した状態で、第１のガス導
入口５１からＴＭＩを分圧１×１０-4atmで、Ｃｌ2ガス
を分圧１．５×１０-4atmで導入し、第２のガス導入口
５２からはＶ族原料としてＮＨ3ガスを３×１０-1atmで
導入した。キャリアガスとしてはＮ2ガスを用いた。こ
のような条件で、３０分間エピタキシャル成長させ、厚
さ３０ｎｍのＩｎＮからなるバッファ層２を形成した。
【００２２】次に、このようにＩｎＮからなるバッファ
層２が形成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒーター５
６により８００℃まで昇温した後、第１のガス導入口５
１からＴＭＩを分圧１×１０-4atmで、Ｃｌ2ガスを分圧
１．５×１０-4atmで導入し、第２のガス導入口５２か
らはＶ族原料としてＮＨ3ガスを３×１０-1atmで導入
し、第３のガス導入口５３からトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）を分圧１×１０-4atm、ＨＣｌを分圧５×１０-3a
tmで導入し、６０分間エピタキシャル成長させた。キャ
リアガスはＮ2ガスである。なお、ガスの各分圧はガス
温度による飽和蒸気圧と流量により管理した。
層２が形成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒーター５
６により８００℃まで昇温した後、第１のガス導入口５
１からＴＭＩを分圧１×１０-4atmで、Ｃｌ2ガスを分圧
１．５×１０-4atmで導入し、第２のガス導入口５２か
らはＶ族原料としてＮＨ3ガスを３×１０-1atmで導入
し、第３のガス導入口５３からトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）を分圧１×１０-4atm、ＨＣｌを分圧５×１０-3a
tmで導入し、６０分間エピタキシャル成長させた。キャ
リアガスはＮ2ガスである。なお、ガスの各分圧はガス
温度による飽和蒸気圧と流量により管理した。
【００２３】その結果、バッファ層２上に、厚さ１μｍ
の鏡面状のＩｎxＧａ1-xＮエピタキシャル層３が形成さ
れた。Ｘ線回折測定の結果、ＩｎxＧａ1-xＮ（x=0.5）
という高Ｉｎ濃度のピークが観測された。
の鏡面状のＩｎxＧａ1-xＮエピタキシャル層３が形成さ
れた。Ｘ線回折測定の結果、ＩｎxＧａ1-xＮ（x=0.5）
という高Ｉｎ濃度のピークが観測された。
【００２４】以上は、基板にＧａＡｓを用いているが、
その他のＧａＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰあるいはＳｉＣにも
適応できるものである。キャリアガスには、Ｎ2ガス以
外にＨｅガス等の不活性ガスの使用も同様に有効であ
る。
その他のＧａＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰあるいはＳｉＣにも
適応できるものである。キャリアガスには、Ｎ2ガス以
外にＨｅガス等の不活性ガスの使用も同様に有効であ
る。
【００２５】従来のＭＯＣＶＰＥ法（有機金属クロライ
ド気相エピタキシャル法）では、ＩｎＣｌをＩｎ源とし
た場合には高品質のＩｎＧａＮ系のエピタキシャル層を
得るための成長温度の範囲が狭く、再現性を得るのが難
しい。また、ＩｎＣｌを原料とした場合、ＩｎＮの成長
温度の範囲が狭く、且つ、成長温度を低くする必要から
成長速度がＧａＮの１００分の１程度に落ちてしまう。
そこで、本発明者らはＩｎＣｌ＋ＮＨ3系とＩｎＣｌ3＋
ＮＨ3系を反応解析により比較した結果、前者に比べ後
者の方が１００倍程度反応量が多いため高速成長が可能
なことを見出した。
ド気相エピタキシャル法）では、ＩｎＣｌをＩｎ源とし
た場合には高品質のＩｎＧａＮ系のエピタキシャル層を
得るための成長温度の範囲が狭く、再現性を得るのが難
しい。また、ＩｎＣｌを原料とした場合、ＩｎＮの成長
温度の範囲が狭く、且つ、成長温度を低くする必要から
成長速度がＧａＮの１００分の１程度に落ちてしまう。
そこで、本発明者らはＩｎＣｌ＋ＮＨ3系とＩｎＣｌ3＋
ＮＨ3系を反応解析により比較した結果、前者に比べ後
者の方が１００倍程度反応量が多いため高速成長が可能
なことを見出した。
【００２６】また、その際、キャリアガスとしてＨ2ガ
スを用いると反応量が減少し、Ｎ2ガスやＨｅガスのよ
うな不活性ガスを用いると、上記の通りの１００倍程度
の反応量が多いことによる高速成長を維持出来ることを
見出した。しかしながらＩｎＣｌ3は常温で固体の物質
であり、成長に必要な蒸気圧を得るためには３５０℃程
度に加熱することが必要である。このことからＩｎＣｌ
3原料部から反応室までの経路を３５０℃程度に加熱す
ることが必要となり実用化には困難性があった。
スを用いると反応量が減少し、Ｎ2ガスやＨｅガスのよ
うな不活性ガスを用いると、上記の通りの１００倍程度
の反応量が多いことによる高速成長を維持出来ることを
見出した。しかしながらＩｎＣｌ3は常温で固体の物質
であり、成長に必要な蒸気圧を得るためには３５０℃程
度に加熱することが必要である。このことからＩｎＣｌ
3原料部から反応室までの経路を３５０℃程度に加熱す
ることが必要となり実用化には困難性があった。
【００２７】本発明による化合物半導体成長方法では、
Ｉｎ原料としてはＴＭＩ等のＩｎを構成金属元素とする
有機金属を用い、その有機金属を塩素と同時に反応室内
に導入する。反応室内にはＩｎＣｌ3＋ＮＨ3系反応と同
じく、ＴＭＩのような有機金属Ｉｎ原料とＣｌ2からＩ
ｎＣｌ3は熱力学的反応解析から起こり易い反応であ
り、従って、反応室内でＩｎＣｌ3が合成され、ＩｎＣ
ｌ3＋ＮＨ3が生じているものと考えられる。
Ｉｎ原料としてはＴＭＩ等のＩｎを構成金属元素とする
有機金属を用い、その有機金属を塩素と同時に反応室内
に導入する。反応室内にはＩｎＣｌ3＋ＮＨ3系反応と同
じく、ＴＭＩのような有機金属Ｉｎ原料とＣｌ2からＩ
ｎＣｌ3は熱力学的反応解析から起こり易い反応であ
り、従って、反応室内でＩｎＣｌ3が合成され、ＩｎＣ
ｌ3＋ＮＨ3が生じているものと考えられる。
【００２８】従って、ＩｎＣｌ3＋ＮＨ3系反応と同じく
本発明の気相成長させるものは、基板上のバッファ層
（ＩｎＮ）及びバッファ層上のＩｎＧａＮの両方にも有
効なものであって、結果的に気相成長において、基板、
バッファ層に無関係に、気相成長させるに関しても有効
なものであって、ＩｎＧａＮを成長させるものとなって
いる。
本発明の気相成長させるものは、基板上のバッファ層
（ＩｎＮ）及びバッファ層上のＩｎＧａＮの両方にも有
効なものであって、結果的に気相成長において、基板、
バッファ層に無関係に、気相成長させるに関しても有効
なものであって、ＩｎＧａＮを成長させるものとなって
いる。
【００２９】窒素ガスあるいはヘリウム（Ｈｅ）ガス等
の不活性ガスをキャリアガスに用い、Ｉｎ原料としてＩ
ｎを構成元素とする有機金属を用い、Ｃｌ2ガスと同時
に反応室内に導入し、化合物半導体基板上に厚さが２０
ｎｍ〜６０ｎｍのＩｎＮのバッファ層を生成する。この
バッファ層を用いることにより、５００〜８００℃の成
長温度においても化合物半導体基板からのＡｓやＰの蒸
発を防ぐことが可能になり、成長前の昇温時の基板の劣
化を防ぐこととなり、その上に所定のエピタキシャル層
を得ることとなる。
の不活性ガスをキャリアガスに用い、Ｉｎ原料としてＩ
ｎを構成元素とする有機金属を用い、Ｃｌ2ガスと同時
に反応室内に導入し、化合物半導体基板上に厚さが２０
ｎｍ〜６０ｎｍのＩｎＮのバッファ層を生成する。この
バッファ層を用いることにより、５００〜８００℃の成
長温度においても化合物半導体基板からのＡｓやＰの蒸
発を防ぐことが可能になり、成長前の昇温時の基板の劣
化を防ぐこととなり、その上に所定のエピタキシャル層
を得ることとなる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、Ｉｎ原料にＩｎを構成金属とする有機金属を用い、
その有機金属をＣｌ2ガスとともに導入し、キャリアガ
スにＮ2ガス等の不活性ガスを用いることにより、実用
的な方法と成長速度で高品質のＩｎ系化合物半導体エピ
タキシャル層を成長することが可能になる。
ば、Ｉｎ原料にＩｎを構成金属とする有機金属を用い、
その有機金属をＣｌ2ガスとともに導入し、キャリアガ
スにＮ2ガス等の不活性ガスを用いることにより、実用
的な方法と成長速度で高品質のＩｎ系化合物半導体エピ
タキシャル層を成長することが可能になる。
【図１】この発明による化合物半導体エピタキシャル層
の製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図で
ある。
の製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図で
ある。
【図２】この発明による化合物半導体エピタキシャル層
の一例の構造を示す断面図である。
の一例の構造を示す断面図である。
【図３】青色および緑色の発光素子の一例の構造を示す
断面図である。
断面図である。
１・・・基板 ２・・・バッファ層 ３・・・化合物半導体エピタキシャル層 ５１・・・第１のガス導入口 ５２・・・第２のガス導入口 ５３・・・第３のガス導入口 ５４・・・排気口 ５５・・・反応室 ５６・・・反応室用抵抗加熱ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 壽 東京都八王子市南陽台３−21−12 (72)発明者 纐纈 明伯 東京都府中市幸町２−41−13
Claims (4)
- 【請求項１】 化合物半導体インジウムガリウム窒素
（ＩｎxＧａ1-xＮ、ただし、０＜ｘ≦１）の気相成長に
おいて、インジウム（Ｉｎ）原料としてインジウム（Ｉ
ｎ）を含有金属とする有機金属を用い、該有機金属を塩
素（Ｃｌ2）ガスと同時に反応管内に導入することを特
徴とする化合物半導体気相成長方法。 - 【請求項２】 ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウム燐
（ＧａＰ）、インジウム砒素（ＩｎＡｓ）、インジウム
燐（ＩｎＰ）および炭化珪素（ＳｉＣ）からなる群から
選ばれた基板上に、前記化合物半導体ＩｎxＧａ1-xＮ
（ただし、０＜ｘ≦１）を気相成長させることを特徴と
する請求項１記載の化合物半導体気相成長方法。 - 【請求項３】 前記化合物半導体ＩｎxＧａ1-xＮ（ただ
し、０＜ｘ≦１）の気相成長のキャリアガスに窒素（Ｎ
2）ガス又はヘリウム（Ｈｅ）ガス等の不活性ガスを用
いることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の化合
物半導体気相成長方法。 - 【請求項４】 ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰお
よびＳｉＣからなる群から選ばれた基板上に、外部から
反応室全体を第１の温度に加熱しながら、窒素（Ｎ2）
ガス又はヘリウム（Ｈｅ）ガスからなるキャリアガス、
インジウム（Ｉｎ）原料をインジウム（Ｉｎ）を含有金
属とする有機金属及び塩素（Ｃｌ2）ガスを含む第１ガ
スと前記キャリアガスとアンモニアガス（ＮＨ3）ガス
を含む第２のガスとを、反応室内に導入して反応室内に
設置された前記基板上に気相成長させる方法により、前
記第１の温度でインジウム窒素（ＩｎＮ）からなるバッ
ファ層を形成し、外部から反応室全体を前記第１の温度
より高い前記第２の温度に加熱しながら、塩化水素（Ｈ
Ｃｌ）、ガリウム（Ｇａ）を含有金属とする有機金属及
び前記キャリアガスを含む第３のガスと前記第１と第２
のガスとを、反応室内に導入して反応室内に設置された
基板上の前記バッファ層上に化合物半導体なる群から選
ばれた基板上に、前記化合物半導体ＩｎxＧａ1-xＮ（た
だし、０＜ｘ≦１）からなるエピタキシャル層を気相成
長させることを特徴とする化合物半導体気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19421196A JPH1041548A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 化合物半導体気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19421196A JPH1041548A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 化合物半導体気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041548A true JPH1041548A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16320805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19421196A Pending JPH1041548A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 化合物半導体気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1041548A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010541290A (ja) * | 2007-10-05 | 2010-12-24 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｉｉｉ／ｖ族化合物を堆積させる方法 |
| JP2019140154A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体装置の製造方法 |
-
1996
- 1996-07-24 JP JP19421196A patent/JPH1041548A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010541290A (ja) * | 2007-10-05 | 2010-12-24 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｉｉｉ／ｖ族化合物を堆積させる方法 |
| JP2019140154A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体装置の製造方法 |
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