JPH1064828A - 窒化物半導体結晶構造体 - Google Patents

窒化物半導体結晶構造体

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JPH1064828A
JPH1064828A JP21557496A JP21557496A JPH1064828A JP H1064828 A JPH1064828 A JP H1064828A JP 21557496 A JP21557496 A JP 21557496A JP 21557496 A JP21557496 A JP 21557496A JP H1064828 A JPH1064828 A JP H1064828A
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JP
Japan
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plane
semiconductor
atom
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nitride semiconductor
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JP21557496A
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English (en)
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Toshiki Makimoto
俊樹 牧本
Hisao Saito
久夫 斎藤
Naoki Kobayashi
小林  直樹
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のIII−V族化合物半導体結晶中への窒素
不純物の取り込み効率が低く、かつ半導体結晶成長表面
が粗くなるという問題を解決し、半導体結晶成長表面の
平坦性を保ったまま、半導体結晶中への窒素不純物の取
り込み効率を高くした窒化物半導体結晶構造体を提供す
る。 【解決手段】閃亜鉛鉱構造をとるIII−V族化合物半導
体であって、〔011〕方向に傾斜した(100)面を
主面とする半導体基板と、この半導体基板上に形成され
たV族原子の一部を窒素で置換した化合物半導体よりな
る窒化物半導体結晶構造体。また、〔011〕方向に傾
斜した(100)面を主面とする半導体基板に代えて、
〔011〕方向と結晶学的同価な方向に傾斜した(10
0)面と結晶学的同価な面を主面とする半導体基板によ
り構成した窒化物半導体結晶構造体。また、傾斜角度を
54.7度以下とした窒化物半導体結晶構造体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は窒素原子を含む化合
物半導体に係り、特に窒化物半導体結晶の成長表面の平
坦性を保ったまま、半導体結晶中への窒素不純物の取り
込み効率の高い窒化物半導体結晶構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、GaAsNに代表される窒素
(N)を含むIII−V族化合物半導体の研究が注目を集
めている〔S.Sakai et al.Jpn.J.Appl.Phys.32(1993)
4413〕。バンドギャップがGaAsよりも小さくなるた
めに、GaAs基板上に1.3ミクロン帯の光デバイス
を作製することができるからである。特に、Inを含む
InGaAsNは、InおよびNの組成を適当に選ぶこ
とにより、GaAs基板と格子整合させることが可能で
ある〔M.Kondow et al.Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)127
3〕。しかしながら、結晶中へのN不純物の取り込み効
率が低いことが問題であった。また、Nの供給量を増や
しNの組成比が大きくなるように、GaAsNを(10
0)GaAs基板上に成長させた場合においても、結晶
成長表面が荒れるという問題が報告されている。これ
は、N原子との大きさが格段と異なるAs原子とでは容
易に置き換わることができず、N原子が正規の位置に取
り込まれないためであると考えられている。GaAsへ
の不純物ドーピングを行う際に、傾斜基板を用いた実験
が報告されている〔M.Kondo et al.;J.Cryst.Growth 1
24(1992)449〕。この報告では、GaAsへVI族元素
であるSeをドーピングし、そのドーピング効率を調べ
ている。VI族元素のSeは、V族元素であるAsの位
置に取り込まれてn型不純物となる。このSeの場合
は、(100)面から〔011〕に直角な方向に傾斜し
たBステップに取り込まれ易く、V族元素であるAs原
子と置き換わるのにもかかわらず、本発明におけるN原
子の場合とは逆の傾向にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のIII−V族化合物半導体結晶中への窒素不純物の取り
込み効率が低く、かつ半導体結晶成長表面が粗くなると
いう問題点を解決するものであって、半導体結晶成長表
面の平坦性を保ったまま、半導体結晶中への窒素不純物
の取り込み効率を高くした窒化物半導体結晶構造体を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、本発明は請求項1に記
載のように、閃亜鉛鉱構造をとるIII−V族化合物半導
体であって、〔011〕方向に傾斜した(100)面を
主面とする半導体基板と、該半導体基板上に形成された
V族原子の一部を窒素で置換した化合物半導体とにより
少なくとも構成した窒化物半導体結晶構造体とするもの
である。また、本発明は請求項2に記載のように、請求
項1において、〔011〕方向に傾斜した(100)面
を主面とする半導体基板に代えて、〔011〕方向と結
晶学的同価な方向に傾斜した(100)面と結晶学的同
価な面を主面とする半導体基板により構成した窒化物半
導体結晶構造体とするものである。また、本発明は請求
項3に記載のように、請求項1または請求項2におい
て、〔011〕方向もしくは〔011〕方向と結晶学的
同価な方向への傾斜角度を54.7度以下とした窒化物
半導体結晶構造体とするものである。本発明の窒化物半
導体結晶構造体は、請求項1に記載のように、(10
0)面から〔001〕方向に傾斜したAステップを有す
るIII−V族化合物半導体の結晶表面において、または
請求項2に記載のように、(100)面と結晶学的同価
な面から傾斜したAステップを有するIII−V族化合物
半導体の結晶表面において、V族原子をN原子により置
換することにより、窒化物半導体結晶とIII−V族化合
物半導体基板よりなる窒化物半導体結晶構造体を構成す
ることを特徴とするものである。このように、III−V
族化合物半導体の(100)面では、V族原子はIII族
原子と2本のボンドで結合されている。これに対して、
図3(a)に示したように、(100)面からAステッ
プ方向に傾斜した面では、V族原子(As原子)1は、
III族原子(Ga原子)と1本のボンドで結合されてい
る。このために、N原子は(100)面に存在するV族
原子よりもAステップに存在するV族原子1と容易に入
れ替わることができ、正規の位置に取り込まれ易い。し
たがって、本発明の目的である窒素原子の取り込み効率
を高め、表面の平坦な窒化物半導体の成長層を得ること
ができる効果がある。また、本発明は請求項3に記載の
ように、請求項1または請求項2において、〔011〕
方向もしくは〔011〕方向と結晶学的同価な方向への
傾斜角度を54.7度以下とすることにより、窒素原子
の取り込み効率を高め、表面の平坦な窒化物半導体の成
長層を容易に実現できる効果がある。
【0005】
【発明の実施の形態】
〈実施の形態1〉図1に、GaAs層へN原子を原子層
ドーピングした際のN原子シート濃度(×1012/cm
2)と、GaAs(100)面からの傾斜角度(度)と
の関係を示す。白丸印(○)はBステップを、黒丸印
(●)はAステップを示している。成長にはMOCVD
(有機金属化学気相成長)法を用いた。GaAsの成長
には、トリエチルガリウム(TEG)およびアルシン
(AsH3)を用い、窒素のドーピングガスにはジメチ
ルヒドラジン(DMHy)を用いた。成長温度、成長圧
力は、それぞれ、550℃および76Torr(mmHg)であ
る。原子層ドーピングは、TEGとAsH3の供給を停
止して、DMHyを2秒間供給することにより行った。
ドーピング層をアンドープGaAs層で挟むことによ
り、図2に示す構造の窒化物半導体結晶構造体を作製し
た。成長条件は、すべての試料に対して同一であり、基
板の面方位だけを変化させた。図2の構造に対して、S
IMS(二次イオン質量分析)法を用いてN原子濃度を
測定した。図1から明らかなように、Aステップ方向の
傾斜が大きくなるのに伴い、N原子シート濃度が高くな
ることが分かる。また、Bステップの傾斜が大きくなる
のに伴い、N原子シート濃度が減少する。傾斜角度が1
0度以上で、ステップの影響が顕著に現われている。図
3(a)はAステップ、図3(b)はBステップの模式
図を示している。図において、(100)面上では、A
s原子(●印)はGa原子(○印)と2本のボンドで結
合されている。これに対して、AステップのAs原子1
はGa原子と1本のボンドで結合している。このため
に、N原子は(100)面に存在するAs原子よりもA
ステップに存在するAs原子と容易に入れ替わることが
可能であると考えられる。また、BステップのAs原子
2は、Ga原子と3本のボンドで結合しているためN原
子とは最も置き替わり難いものと考えられる。
【0006】〈実施の形態2〉MOCVD法を用いて、
GaAs上にGaAsN層を成長した。その窒化物半導
体結晶構造体を、図4に模式的に示す。TEG、AsH
3、DMHyを同時に供給することにより、GaAsN
層13を10nmの厚さに成長させた。GaAs層1
2、14およびGaAsN層13の成長温度は、それぞ
れ、500℃および450℃である。用いたGaAs基
板11は、(100)面、Aステップ方向に10度傾斜
したGaAs基板、および25.2度傾斜したGaAs
基板を用いた。これら3種のGaAs基板に対して同時
に成長を行った。 図5に、傾斜角度(度)とN原子濃
度(%)の関係を示す。この場合も、傾斜角度が大きく
なるにしたがってN原子濃度は高くなる。また、成長表
面は(100)面が粗であるのに対して、10度傾斜し
た基板、および、25.2度傾斜した基板面では極めて
平坦であった。以上の実施の形態では、GaAs基板上
にGaAsN層の成長を行ったが、GaPN等のN原子
を含むIII−V族化合物半導体に対しても上記と同様の
効果がある。また、(100)面からAステップ方向に
10度傾斜した基板、および25.2度傾斜した基板
は、それぞれ(811)A面、および(311)A面に
対応する。これらの(n11)A面では、nの値が小さ
くなるにしたがって、(100)面からの傾斜角度が大
きくなる。Aステップ方向の傾斜が最も大きい(11
1)A面まで、Aステップの効果がある。したがって、
傾斜角度の最大値は54.7度である。
【0007】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の窒
化物半導体結晶構造体は、(100)面からAステップ
方向に傾斜した面上に、窒化物半導体結晶を成長させる
ことにより、成長表面の平坦性を保ったまま、結晶中へ
の窒素不純物の取り込み効率を高くすることができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態で例示したGaAs層へN
原子を原子層ドーピングした際のN原子シート濃度とG
aAs層(100)面からの傾斜角度との関係を示す
図。
【図2】本発明の実施の形態で例示した原子層ドーピン
グした窒化物半導体結晶構造体を示す模式図。
【図3】本発明の実施の形態で例示したAステップのA
s原子とBステップのAs原子を示す模式図。
【図4】本発明の実施の形態で例示したGaAs/Ga
AsN/GaAs構造の窒化物半導体結晶構造体を示す
模式図。
【図5】本発明の実施の形態で例示したAステップ方向
の傾斜角度とGaAs/GaAsN/GaAs構造のN
原子濃度との関係を示す図。
【符号の説明】
1…AステップのAs原子 2…BステップのAs原子 3…GaAs基板 4…GaAs層(300nm) 5…N原子層ドーピング 6…GaAs層(300nm) 11…GaAs基板 12…GaAs層(50nm) 13…GaAsN層(10nm) 14…GaAs層(150nm)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】閃亜鉛鉱構造をとるIII−V族化合物半導
    体であって、〔011〕方向に傾斜した(100)面を
    主面とする半導体基板と、該半導体基板上に形成された
    V族原子の一部を窒素で置換した化合物半導体とにより
    少なくとも構成してなることを特徴とする窒化物半導体
    結晶構造体。
  2. 【請求項2】請求項1において、〔011〕方向に傾斜
    した(100)面を主面とする半導体基板に代えて、
    〔011〕方向と結晶学的同価な方向に傾斜した(10
    0)面と結晶学的同価な面を主面とする半導体基板によ
    り構成してなることを特徴とする窒化物半導体結晶構造
    体。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2において、〔01
    1〕方向もしくは〔011〕方向と結晶学的同価な方向
    への傾斜角度を54.7度以下としてなることを特徴と
    する窒化物半導体結晶構造体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001168463A (ja) * 1999-12-09 2001-06-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 化合物半導体層の積層構造及びその作製方法
WO2006030565A1 (ja) * 2004-09-17 2006-03-23 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. エピタキシャル結晶の成長方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001168463A (ja) * 1999-12-09 2001-06-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 化合物半導体層の積層構造及びその作製方法
WO2006030565A1 (ja) * 2004-09-17 2006-03-23 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. エピタキシャル結晶の成長方法
EP1791171A1 (en) * 2004-09-17 2007-05-30 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Epitaxial crystal growing method
JPWO2006030565A1 (ja) * 2004-09-17 2008-05-08 日鉱金属株式会社 エピタキシャル結晶の成長方法
US7465353B2 (en) 2004-09-17 2008-12-16 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Method for growing epitaxial crystal
EP1791171A4 (en) * 2004-09-17 2009-10-28 Nippon Mining Co EPITAXIAL CRYSTAL GROWTH PROCESS
JP4696070B2 (ja) * 2004-09-17 2011-06-08 Jx日鉱日石金属株式会社 エピタキシャル結晶の成長方法
KR101092289B1 (ko) * 2004-09-17 2011-12-13 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 에피택셜 결정의 성장 방법

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