JPH11329981A - Method and system for epitaxially growing thin film of nitride semiconductor and nitride semiconductor light emitting element - Google Patents

Method and system for epitaxially growing thin film of nitride semiconductor and nitride semiconductor light emitting element

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JPH11329981A
JPH11329981A JP13940298A JP13940298A JPH11329981A JP H11329981 A JPH11329981 A JP H11329981A JP 13940298 A JP13940298 A JP 13940298A JP 13940298 A JP13940298 A JP 13940298A JP H11329981 A JPH11329981 A JP H11329981A
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Japan
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hydrogen
group
nitride semiconductor
decomposition
thin film
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JP13940298A
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Satoshi Sugawara
聰 菅原
Eiji Yamada
英司 山田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent hydrogen, causing drop in In intake rate, from being fed onto a substrate by providing a piping for supplying group V material to a reaction furnace with a unit for decomposing group V material and a unit for adsorbing decomposed hydrogen through a hydrogen occlusion alloy in front of the reaction furnace. SOLUTION: A group V material, i.e., NH3 , fed from a supply line 1 is thermally decomposed by means of a heater 8 and decomposed gas is introduced to a hydrogen adsorbing unit 9 encapsulating a hydrogen occulusion alloy. On the other hand, NH3 introduced from the line 1 and decomposed by the heater 8 is fed to a hydrogen removing unit 9 and only hydrogen is discharged through a hydrogen transmitting Pd alloy film. At the time of growing InGaN, NH3 is thermally decomposed by the decomposition heater 8 and introduced to the hydrogen removing unit 9 before being fed to a reaction furnace thus preventing hydrogen, causing drop in In intake rate, from being fed onto a substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体薄膜結
晶の成長装置、成長方法、及びその成長装置を用いて作
製した発光素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor thin film crystal growth apparatus, a growth method, and a light emitting device manufactured using the growth apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】紫外あるいは青色で発光する発光ダイオ
ード、半導体レーザーの材料としてInAlGaNを組
成とする半導体結晶が用いられている。これら発光素子
の活性層にはInxGa1-xN、(0≦x≦1)が用いられ
ている。このInxGa1-xNはInの組成(すなわち
x)を変化させることで1.9eVから3.4eVまで
バンドギャップを変化させることが可能で赤色光から紫
外光まで広い範囲の光を放射する事が可能な半導体材料
である。
2. Description of the Related Art A semiconductor crystal having a composition of InAlGaN is used as a material for a light emitting diode emitting ultraviolet or blue light and a semiconductor laser. In x Ga 1-x N, (0 ≦ x ≦ 1) is used for the active layer of these light emitting elements. This In x Ga 1-x N can change the band gap from 1.9 eV to 3.4 eV by changing the composition of In (ie, x), and emits light in a wide range from red light to ultraviolet light. It is a semiconductor material that can be used.

【0003】図8にInAlGaN半導体結晶の発光素
子の一例を示す。ここで21はサファイア基板、22は
AlNバッファー層、23はSiドープn型GaNクラ
ッド層、24はInGaN活性層、25はMgドープp
型AlGaN保護層、26はMgドープp型GaNクラ
ッド層、27はn型電極、28はp型透明電極、29は
p型電極である。
FIG. 8 shows an example of a light emitting device of an InAlGaN semiconductor crystal. Here, 21 is a sapphire substrate, 22 is an AlN buffer layer, 23 is a Si-doped n-type GaN clad layer, 24 is an InGaN active layer, and 25 is Mg-doped p.
A type AlGaN protective layer, 26 is a Mg-doped p-type GaN cladding layer, 27 is an n-type electrode, 28 is a p-type transparent electrode, and 29 is a p-type electrode.

【0004】従来よりこのような発光素子のInAlG
aN系半導体結晶は有機金属化学成長法(以下MOCV
D法という)で作製されている。図7にその成長装置の
一例を示す。図7中、1はV族原料のNH3を供給する
ライン。2はIII族原料のTMG(トリメチルガリウ
ム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、TMI(ト
リメチルインジウム)とp型不純物原料のCp2Mg
(シクロペンタジエニルマグネシウム)等の有機金属原
料とn型不純物原料のSiH4を供給するライン。3は
各原料の混合度合いを調整するためのN2供給ライン。
4は反応炉、5はサセプター、6はサファイア基板、7
は高周波加熱用ワークコイルである。このような成長装
置では各原料は反応炉内でサファイア基板の熱により分
解し、サファイア基板上に窒化物半導体結晶が成長す
る。
[0004] Conventionally, such a light-emitting element such as InAlG
The aN-based semiconductor crystal is formed by metal organic chemical growth (hereinafter referred to as MOCV).
D method). FIG. 7 shows an example of the growth apparatus. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a line for supplying a group V material NH 3 . 2 is a group III material TMG (trimethylgallium), TMA (trimethylaluminum), TMI (trimethylindium) and a p-type impurity material Cp 2 Mg
A line for supplying an organic metal material such as (cyclopentadienylmagnesium) and SiH 4 as an n-type impurity material. 3 is an N 2 supply line for adjusting the mixing degree of each raw material.
4 is a reaction furnace, 5 is a susceptor, 6 is a sapphire substrate, 7
Is a work coil for high frequency heating. In such a growth apparatus, each raw material is decomposed by the heat of the sapphire substrate in the reaction furnace, and a nitride semiconductor crystal grows on the sapphire substrate.

【0005】MOCVD法で従来の成長装置をもちいて
図8に示す発光素子構造を成長する場合、InGaN活
性層以外を成長するときはH2をキャリアーガスとし
て、必要な各原料を反応炉内に導入し基板の熱によって
各原料を分解し、AlNバッファー層、Siドープn型
GaN層、Mgドープp型AlGaN保護層、Mgドー
プp型GaN層の各層を成長する。
When the light-emitting device structure shown in FIG. 8 is grown by MOCVD using a conventional growth apparatus, when growing a layer other than the InGaN active layer, H 2 is used as a carrier gas and necessary materials are placed in a reactor. Each of the raw materials is decomposed by the heat of the introduced substrate, and respective layers of an AlN buffer layer, a Si-doped n-type GaN layer, a Mg-doped p-type AlGaN protective layer, and a Mg-doped p-type GaN layer are grown.

【0006】一方、InGaN活性層を成長するときは
特開平6ー196757号公報に開示されているように
2をキャリアーガスとして必要な各原料を反応炉内に
導入し基板の熱によって各原料を分解してInGaN活
性層を成長している。その理由は、InGaN層を成長
する際、H2をキャリアーガスとして成長するとInG
aN中のInNが分解して結晶格子中から脱離し、膜中
へのInの取り込み効率が低下するためである。
On the other hand, when growing an InGaN active layer, necessary materials are introduced into a reaction furnace using N 2 as a carrier gas as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Is decomposed to grow an InGaN active layer. This is because, when the growth of the InGaN layer and of H 2 to grow as a carrier gas InG
This is because InN in aN is decomposed and desorbed from the crystal lattice, so that the efficiency of taking In into the film is reduced.

【0007】また、MOCVD成長直後のMgドープA
lGaN層、及びMgドープGaN層はNH3が分解し
て生成される水素が膜中に取り込まれ、Mgドーパント
と結合しMgが不活性化されているため高抵抗を示す。
この成長直後の高抵抗を示すMgドープAlGaN層、
MgドープGaN層の抵抗値を下げ、p型化するため、
特開平8ー213656号公報に開示されているよう
に、800℃、N2雰囲気下で20分程度、アニールを
行う必要がある。このアニールにより2×1017/cm
3のp型キャリアー濃度を得ている。その後、n型電
極、p型電極を形成し図8の様な発光素子を作製してい
る。
Further, Mg-doped A immediately after MOCVD growth is used.
The lGaN layer and the Mg-doped GaN layer exhibit high resistance because hydrogen generated by the decomposition of NH 3 is taken into the film and combined with the Mg dopant to inactivate Mg.
A Mg-doped AlGaN layer exhibiting high resistance immediately after this growth,
To lower the resistance value of the Mg-doped GaN layer and make it p-type,
As disclosed in JP-A-8-213656, it is necessary to perform annealing at 800 ° C. in an N 2 atmosphere for about 20 minutes. By this annealing, 2 × 10 17 / cm
A p-type carrier concentration of 3 is obtained. After that, an n-type electrode and a p-type electrode are formed to produce a light emitting device as shown in FIG.

【0008】一方、特開平10ー41544号公報には
p型ドーパント不活性化要因である水素を除去する手段
が開示されている。その水素除去手段を図9に基づいて
説明する。図9中、1はV族原料のNH3を供給するラ
イン。2はIII族原料のTMG(トリメチルガリウ
ム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、TMI(ト
リメチルインジウム)とp型不純物原料のCp2Mg
(シクロペンタジエニルマグネシウム)等の有機金属原
料とn型不純物原料のSiH4を供給するライン。4は
反応炉、5はサセプター、6はサファイア基板、7は基
板加熱用高周波ワークコイル、8はNH3分解装置、9
は水素吸蔵部、30はパラジウム等の水素吸蔵合金、3
1はNH3分解用の加熱体、32はNH3分解用加熱体3
1を加熱するための高周波ワークコイルである。この従
来例ではNH3分解装置8内のNH3分解用加熱体31を
900℃〜1200℃に加熱しておき、NH3をこの分
解装置8で加熱分解した後、水素吸蔵部9に導き、水素
吸蔵部9内の水素吸蔵合金30でNH3が分解生成した
水素を吸蔵除去したのち成長装置に供給している。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-41544 discloses a means for removing hydrogen which is a factor for inactivating a p-type dopant. The hydrogen removing means will be described with reference to FIG. In FIG. 9, reference numeral 1 denotes a line for supplying a group V material NH 3 . 2 is a group III material TMG (trimethylgallium), TMA (trimethylaluminum), TMI (trimethylindium) and a p-type impurity material Cp 2 Mg
A line for supplying an organic metal material such as (cyclopentadienylmagnesium) and SiH 4 as an n-type impurity material. 4 is a reaction furnace, 5 is a susceptor, 6 is a sapphire substrate, 7 is a high-frequency work coil for heating the substrate, 8 is an NH 3 decomposition device, 9
Is a hydrogen storage part, 30 is a hydrogen storage alloy such as palladium, 3
1 NH 3 heating body for decomposition, 32 NH 3 decomposing heating body 3
1 is a high-frequency work coil for heating 1. This prior art kept heated the NH 3 decomposing heating member 31 of the NH 3 decomposing device 8 to 900 ° C. to 1200 ° C., after heating decompose NH 3 in the decomposition apparatus 8 is guided to the hydrogen storage unit 9, The hydrogen generated by decomposition of NH 3 in the hydrogen storage alloy 30 in the hydrogen storage unit 9 is stored and removed, and then supplied to the growth apparatus.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】InGaN層のIn取
り込み効率は成長雰囲気に存在する水素により大きく影
響され、わずかに存在する水素によってもIn取り込み
効率は低下する。InGaN活性層を成長する際、キャ
リアーガスはN2を用いているのはそのためである。し
かし、V族原料として用いているNH3が基板の熱で熱
分解すると水素が発生してしまう。このNH3の熱分解
で発生した水素により膜中へのInの取り込み効率が低
下してしまい、In組成を大きくしようとすると大量の
TMIを供給しなければならないという問題があった。
The efficiency of capturing In of the InGaN layer is greatly affected by the hydrogen present in the growth atmosphere, and the efficiency of capturing In is reduced even by a slight amount of hydrogen. This is why N 2 is used as a carrier gas when growing the InGaN active layer. However, when NH 3 used as a group V material is thermally decomposed by the heat of the substrate, hydrogen is generated. Hydrogen generated by the thermal decomposition of NH 3 reduces the efficiency of taking In into the film, and there is a problem that a large amount of TMI must be supplied to increase the In composition.

【0010】さらにp型ドーパントのMgの不活性化は
V族原料のNH3の熱分解で発生する水素がMgと結合
しておこる。この不活性化要因であるMgと結合した水
素を膜中から脱離させ、Mgを活性化させるために、M
OVCVD成長後、窒素雰囲気中ででアニールを行う事
が必要であった。また、Mg活性化を目的に窒素雰囲気
アニールを行っても完全にMgと結合した水素を膜中か
ら脱離させることは出来ないため、2×1017/cm3
以上にp型キャリアー濃度が上がらないという問題点が
あった。また、素子構造作製後、800℃の高温でアニ
ールを行うためにInGaN活性層に熱的なダメージを
与えるともにInやドーパントの拡散が起こり素子の発
光特性を劣化させていた。
Further, the passivation of Mg as a p-type dopant is caused by hydrogen generated by thermal decomposition of NH 3 as a group V raw material, combined with Mg. In order to desorb hydrogen bonded to Mg, which is a deactivating factor, from the film and activate Mg, M
After OVCVD growth, it was necessary to perform annealing in a nitrogen atmosphere. Further, even if annealing is performed in a nitrogen atmosphere for the purpose of activating Mg, hydrogen completely bonded to Mg cannot be eliminated from the film, so that 2 × 10 17 / cm 3
As described above, there is a problem that the p-type carrier concentration does not increase. In addition, since annealing is performed at a high temperature of 800 ° C. after fabrication of the device structure, thermal damage is caused to the InGaN active layer, and diffusion of In and dopant occurs to deteriorate the light emitting characteristics of the device.

【0011】上記のようにV族原料が分解して発生する
水素が結晶中に取り込まれてしまうことが課題となって
いた。
As described above, it has been a problem that hydrogen generated by decomposition of the group V raw material is taken into the crystal.

【0012】また、NH3が分解して生成する水素を除
去する手段として図9に示した様な成長装置が考案され
ている。しかし、図9の構成では、NH3が熱分解した
高温のガスが水素吸蔵合金にふれるため、窒化物半導体
薄膜結晶の成長中に水素吸蔵合金の温度が上昇し、水素
吸着能力が低下し、結果として初期の目的である水素吸
蔵合金による水素の吸蔵除去ができないことが判明し
た。従って、図9の装置により製造した窒化物半導体結
晶は、従来の装置および方法(水素吸蔵合金を利用しな
い場合)と比較して、Inの取り込まれ率の改善や、M
gドープ層におけるキャリアー濃度の上昇は観測され
ず、結果として従来と同様の素子作製後の高温アニール
は必要であった。
As a means for removing hydrogen generated by the decomposition of NH 3 , a growth apparatus as shown in FIG. 9 has been devised. However, in the configuration of FIG. 9, since the high-temperature gas obtained by thermal decomposition of NH 3 touches the hydrogen storage alloy, the temperature of the hydrogen storage alloy increases during the growth of the nitride semiconductor thin film crystal, and the hydrogen adsorption capacity decreases, As a result, it was found that the initial purpose of hydrogen storage and removal of hydrogen by the hydrogen storage alloy cannot be achieved. Accordingly, the nitride semiconductor crystal manufactured by the apparatus shown in FIG. 9 has an improved incorporation rate of In and a higher M than that of the conventional apparatus and method (when no hydrogen storage alloy is used).
No increase in the carrier concentration in the g-doped layer was observed, and as a result, high-temperature annealing after device fabrication as in the conventional case was necessary.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のMOCVD装置は、V族原料を反応炉に供給す
る配管の反応炉手前に、V族原料を分解する装置と、こ
こで分解生成される水素を水素吸蔵合金で吸着除去する
装置、あるいは水素透過膜を用いて水素のみ透過膜を透
過させて除去する装置を具備する事を特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, an MOCVD apparatus of the present invention comprises an apparatus for decomposing a group V raw material before a pipe for supplying a group V raw material to the reaction furnace. It is characterized by having a device for adsorbing and removing generated hydrogen with a hydrogen storage alloy, or a device for permeating and removing only hydrogen through a permeable membrane using a hydrogen permeable membrane.

【0014】V族原料を反応炉の手前に設けた分解装置
で分解した後、水素吸蔵合金に接触させることで、V族
原料が分解し生成される水素は水素吸蔵合金に吸着され
除去される。あるいはV族原料を分解装置で分解後、水
素透過膜に接触させることで、V族原料が分解し生成さ
れる水素のみ水素透過膜を透過し除去される。
After decomposing the group V raw material by a decomposing device provided in front of the reaction furnace, and bringing the raw material into contact with the hydrogen storage alloy, the hydrogen generated by the decomposition of the group V raw material is adsorbed and removed by the hydrogen storage alloy. . Alternatively, after decomposing the group V raw material by the decomposition apparatus, the hydrogen is permeable to the hydrogen permeable membrane by contacting the hydrogen permeable membrane with the hydrogen permeable membrane.

【0015】よって、InGaN成長時、MgドープG
aN成長時にV族原料を、これらの分解装置及び分解生
成水素を除去する装置を通して反応炉内に供給する事
で、InGaN成長膜中のIn取り込み率を低下させる
水素、及びp型ドーパントMgの不活性化要因である水
素が基板上に供給されることがない。
Therefore, when growing InGaN, Mg-doped G
During the growth of aN, the group V raw material is supplied into the reaction furnace through the decomposition device and the device for removing decomposition product hydrogen, thereby reducing the incorporation rate of In in the InGaN growth film and the p-type dopant Mg. Hydrogen which is an activation factor is not supplied onto the substrate.

【0016】また本発明では水素吸蔵合金を冷却し水素
吸着能力を効率的に発揮させるともに吸着した水素を脱
離させるための加熱機構を備えており水素吸着能力の再
生、活性化が可能である。
Further, in the present invention, a heating mechanism is provided for cooling the hydrogen storage alloy to efficiently exhibit the hydrogen adsorption ability and for releasing the adsorbed hydrogen, so that the hydrogen adsorption ability can be regenerated and activated. .

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。(実施の形態1)第1の実
施形態について図1、図2、図3を用いて説明する。図
1に本発明の実施の形態であるMOCVD装置の一例を
示す。図1中、1はV族原料のNH3を供給するライ
ン、2はIII族原料のTMG(トリメチルガリウ
ム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、TMI(ト
リメチルインジウム)とp型不純物原料のCp2Mg
(シクロペンタジエニルマグネシウム)等の有機金属原
料とn型不純物原料のSiH4を供給するライン、3は
各原料の混合度合いを調整するためのN2供給ライン、
4は反応炉、5はサセプター、6はサファイア基板、7
は高周波加熱用ワークコイル、8はNH3を分解するた
めの加熱ヒーター、9は水素吸着装置、10はバイパス
ライン、11は切り替えバルブ、12は水素吸着装置の
排気ラインである。また図1中には記載していないが実
際は反応炉4内にガス流をスムーズにするための石英の
フローチャネルが設置されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Embodiment 1) A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. FIG. FIG. 1 shows an example of a MOCVD apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a line for supplying NH 3 as a group V raw material, 2 denotes a group III raw material such as TMG (trimethylgallium), TMA (trimethylaluminum), TMI (trimethylindium) and a p-type impurity raw material Cp 2 Mg.
A line for supplying an organic metal material such as (cyclopentadienylmagnesium) and SiH 4 as an n-type impurity material, 3 a N 2 supply line for adjusting the mixing degree of each material,
4 is a reaction furnace, 5 is a susceptor, 6 is a sapphire substrate, 7
Is a work coil for high-frequency heating, 8 is a heater for decomposing NH 3 , 9 is a hydrogen adsorption device, 10 is a bypass line, 11 is a switching valve, and 12 is an exhaust line of the hydrogen adsorption device. Although not shown in FIG. 1, a quartz flow channel is provided in the reaction furnace 4 for smooth gas flow.

【0018】1のラインから供給されたNH3は8の加
熱ヒーターで1000℃程度まで加熱され分解する。分
解したガスは9の水素吸着装置に導入される。この水素
吸着装置9の内部には水素吸蔵合金が封入されている。
水素吸着装置は0℃以下に冷却されておりNH3が分解
して生成される水素を効率的に水素吸蔵合金に吸着出来
るように設定されている。また、加熱ヒーター8以降の
配管長は分解種の再結合を抑制するため、出来るだけ短
い方が良く、反応炉の直近に加熱ヒーター8、水素吸着
装置9、切り替えバルブ11が配置されている。
NH 3 supplied from line 1 is heated to about 1000 ° C. by a heater 8 to be decomposed. The decomposed gas is introduced into 9 hydrogen adsorption devices. A hydrogen storage alloy is sealed inside the hydrogen adsorption device 9.
The hydrogen adsorption device is cooled to 0 ° C. or lower, and is set so that hydrogen generated by decomposition of NH 3 can be adsorbed to the hydrogen storage alloy efficiently. The length of the piping after the heater 8 is preferably as short as possible in order to suppress the recombination of the decomposed species. The heater 8, the hydrogen adsorption device 9, and the switching valve 11 are arranged immediately near the reaction furnace.

【0019】図2に水素吸着装置9の構造例を示す。図
2において11は切り替えバルブ、12は排気ライン、
13は板状の水素吸蔵合金でたとえばCaNi5を用い
ている。板状の水素吸蔵合金をガスの流れに対して垂直
に複数枚設置し、分解生成された水素を効率良く除去出
来る構造になっている。14は分解ガスの冷却及び水素
吸蔵合金を冷却するための冷却ジャケットで、液体窒素
が循環し、分解ガス及び水素吸蔵合金を冷却する事で効
率良く水素を吸着除去するためのものである。15は吸
蔵した水素を脱離用させるためのヒーターである。水素
吸蔵合金に吸着した水素を脱離させる時は冷却ジャケッ
ト14の冷媒を抜き、ヒーター15で水素吸蔵合金を加
熱しながら切り替えバルブ11を操作して排気ライン1
2より水素吸着装置内を真空排気を行えば吸着した水素
は脱離し、水素吸蔵合金の水素吸着能力を容易に回復し
活性化させることが出来るようになっている。水素吸蔵
合金としてCaNi5を用いた場合は100℃に加熱を
行えば活性化が可能である。
FIG. 2 shows a structural example of the hydrogen adsorption device 9. In FIG. 2, 11 is a switching valve, 12 is an exhaust line,
Reference numeral 13 denotes a plate-shaped hydrogen storage alloy made of, for example, CaNi 5 . A plurality of plate-shaped hydrogen storage alloys are installed perpendicularly to the gas flow, so that hydrogen generated by decomposition can be efficiently removed. Numeral 14 is a cooling jacket for cooling the decomposition gas and cooling the hydrogen storage alloy. The cooling jacket circulates the liquid nitrogen and efficiently absorbs and removes hydrogen by cooling the decomposition gas and the hydrogen storage alloy. Reference numeral 15 denotes a heater for desorbing the stored hydrogen. When desorbing the hydrogen adsorbed on the hydrogen storage alloy, the refrigerant in the cooling jacket 14 is removed, and the switching valve 11 is operated while heating the hydrogen storage alloy with the heater 15 to operate the exhaust line 1.
If the inside of the hydrogen adsorbing device is evacuated to vacuum from 2, the adsorbed hydrogen is desorbed, and the hydrogen adsorbing ability of the hydrogen storage alloy can be easily recovered and activated. When CaNi 5 is used as the hydrogen storage alloy, activation can be achieved by heating to 100 ° C.

【0020】図3は水素吸着装置9の別の構造例であ
る。図3において、11は切り替えバルブ、12は排気
ライン、13は粒状の水素吸蔵合金、14は冷却ジャケ
ット、15は活性化用の加熱ヒーター、16は粒状水素
吸蔵合金より目の細かいフィルターである。図3の実施
例では粒状の水素吸蔵合金を水素吸着装置に充填し水素
吸蔵金属の表面積を増加させ、分解生成させた水素を効
率良く除去出来る構造になっている。
FIG. 3 shows another example of the structure of the hydrogen adsorption device 9. In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a switching valve, 12 denotes an exhaust line, 13 denotes a particulate hydrogen storage alloy, 14 denotes a cooling jacket, 15 denotes a heater for activation, and 16 denotes a filter having a finer grain than the granular hydrogen storage alloy. In the embodiment shown in FIG. 3, a granular hydrogen storage alloy is filled in a hydrogen adsorption device to increase the surface area of the hydrogen storage metal, so that the hydrogen generated by decomposition can be efficiently removed.

【0021】これらの水素吸着装置で用いる水素吸蔵合
金はCaNi5等のCa系合金を用いれば平衡水素圧が
比較的低く効率的に水素を吸着除去が可能であり、吸着
水素脱離工程も100℃程度まで加熱し、排気を行えば
吸着した水素は容易に脱離し吸着能力の活性化が可能で
あるが、水素吸蔵合金は多数存在し、Ti−Co系等の
吸着、脱離が適当な温度、圧力で起こるものであればC
aNi5以外でも使用は可能である。
When a Ca-based alloy such as CaNi 5 is used as the hydrogen storage alloy used in these hydrogen adsorption devices, the equilibrium hydrogen pressure is relatively low, and hydrogen can be efficiently adsorbed and removed. When heated to about ℃ and exhausted, the adsorbed hydrogen can be easily desorbed to activate the adsorption capacity, but there are many hydrogen storage alloys, and adsorption and desorption of Ti-Co system etc. are appropriate. C that occurs at temperature and pressure
Other than aNi 5 can be used.

【0022】次に図1の成長装置を用いてのAlInG
aN系発光素子の成長方法について説明する。素子の構
造図は図8と同様である。図1のNH3分解用のヒータ
ー8は1000℃に加熱しておき、水素吸着装置9は液
体窒素を冷却ジャケットに流し77Kに冷却しておく。
切り替えバルブ11はNH3がバイパスライン10を通
して反応炉に供給されるようにしておく。この状態で反
応炉の圧力を大気圧にして、まずサファイア基板21を
1100℃に加熱し水素を20l/分流して基板表面の
クリーニングを20分行う。次に基板温度を550℃に
し、H2をキャリアーガスにしてトリメチルアルミニウ
ム(TMA)を2のラインから9μmol/分と、NH
3はバイパスライン10から3.5l/分を供給してA
lNバッファー層22を35nm成長する。次に基板温
度を1050℃に昇温し、トリメチルガリウム(TM
G)を50μmol/分とSiH4を10nmol/分
を2のラインから、NH3はバイパスライン10からを
7l/分、供給してn型GaNクラッド層23を4μm
成長する。n型GaNクラッド層23を成長後、切り替
えバルブ11を操作してNH3が分解用のヒーター8、
水素吸着装置9を通して反応炉に供給されるように設定
する。次に基板温度を800℃に降温し、N2をキャリ
アーガスとしてTMGを7.7μmol/分とトリメチ
ルインジウム(TMI)を3.4μmol/分とSiH
4を3nmol/分を2のラインから、NH3は20l/
分を分解用のヒーター8で分解し、水素吸着装置9で分
解生成した水素を吸着除去した後、反応炉に供給してI
0.3Ga0.7N単一量子井戸活性層24を2nm成長す
る。次にTMGを7.7μmol/分とTMAを00.
7μmol/分とジシクロペンタジエニルマグネシウム
(Cp2Mg)を0.2μmol/分を2のラインか
ら、NH3は20l/分を分解用のヒーター8で分解
し、水素吸着装置9で分解生成した水素を吸着除去した
後、反応炉に供給してp型Al0.1Ga0.9N保護層5を
20nm成長する。次に基板温度を1050℃に昇温
し、TMGを50μmol/分、Cp2Mgを0.2μ
mol/分を2のラインから、NH3は7l/分を分解
用のヒーター8で分解し、水素吸着装置9で分解生成し
た水素を吸着除去した後、反応炉に供給してp型GaN
クラッド層25を300nm成長する。次にドライエッ
チングプロセスを行い、n型GaNクラッド層23を一
部露出させ、Ti/Al−n型電極27、Ni−p型透
明電極28とAu−p型電極29を蒸着し図8に示す発
光素子を作製する。
Next, AlInG using the growth apparatus of FIG.
A method for growing an aN-based light emitting device will be described. The structure of the element is the same as that of FIG. The heater 8 for decomposing NH 3 in FIG. 1 is heated to 1000 ° C., and the hydrogen adsorber 9 is made to flow liquid nitrogen through a cooling jacket and cooled to 77K.
The switching valve 11 allows NH 3 to be supplied to the reaction furnace through the bypass line 10. In this state, the pressure of the reaction furnace is set to the atmospheric pressure, the sapphire substrate 21 is heated to 1100 ° C., and the substrate surface is cleaned for 20 minutes by flowing 20 l / min of hydrogen. Next, the substrate temperature was set to 550 ° C., H 2 was used as a carrier gas, and 9 μmol / min of trimethylaluminum (TMA) was supplied from line 2 to NH 3.
3 supplies A by supplying 3.5 l / min from the bypass line 10
The 1N buffer layer 22 is grown to 35 nm. Next, the substrate temperature was raised to 1050 ° C., and trimethylgallium (TM)
G) is supplied at 50 μmol / min and SiH 4 at 10 nmol / min from the line 2, and NH 3 is supplied at 7 l / min from the bypass line 10 to supply the n-type GaN cladding layer 23 at 4 μm.
grow up. After growing the n-type GaN cladding layer 23, the switching valve 11 is operated to make the NH 3 decompose the heater 8,
It is set so as to be supplied to the reaction furnace through the hydrogen adsorption device 9. Next, the temperature of the substrate was lowered to 800 ° C., and 7.7 μmol / min of TMG, 3.4 μmol / min of trimethyl indium (TMI) and SiH were used with N 2 as a carrier gas.
4 at 3 nmol / min from line 2 and NH 3 at 20 l /
The hydrogen is decomposed by a decomposition heater 8, and the hydrogen generated by decomposition is adsorbed and removed by a hydrogen adsorption device 9, and then supplied to a reaction furnace.
An n 0.3 Ga 0.7 N single quantum well active layer 24 is grown to a thickness of 2 nm. Next, 7.7 μmol / min of TMG and 00.
From 7 μmol / min and 0.2 μmol / min of dicyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) from line 2, NH 3 was decomposed at 20 l / min by a heater 8 for decomposition and generated by a hydrogen adsorption device 9. After the removed hydrogen is absorbed and removed, the resultant is supplied to a reaction furnace to grow a p-type Al 0.1 Ga 0.9 N protective layer 5 to a thickness of 20 nm. Next, the substrate temperature was raised to 1050 ° C., TMG was 50 μmol / min, and Cp 2 Mg was 0.2 μm.
mol / min from the second line, NH 3 is decomposed by a heater 8 for decomposing 7l / min, after adsorbing and removing the hydrogen produced decomposed by hydrogen adsorption unit 9, p-type GaN is supplied to the reactor
A cladding layer 25 is grown to a thickness of 300 nm. Next, a dry etching process is performed to partially expose the n-type GaN cladding layer 23, and a Ti / Al-n-type electrode 27, a Ni-p-type transparent electrode 28, and an Au-p-type electrode 29 are deposited and shown in FIG. A light-emitting element is manufactured.

【0023】上記したようにInGaN成長を行う際は
NH3を分解用ヒーター8で加熱して分解し、次に水素
吸着装置9に導き、生成した水素を除去した後、反応炉
内に供給する事でIn取り込み率を低下させる水素が基
板上に供給されないため、少ないTMI供給量でもIn
組成比の高いInGaN結晶が得られる。また、Mgド
ープAlGaN、MgドープGaNのp型GaNの成長
においても同様に、膜を高抵抗化させる要因となってい
る水素が基板上に供給されないため、Mgを活性化する
アニールを行う必要が無い。本実施例ではアニールを行
わずに1×10 18/cm3以上のキャリアー濃度を示す
p型GaNを得ることが出来る。
When performing InGaN growth as described above,
NHThreeIs decomposed by heating with a decomposition heater 8, and then hydrogen
After being led to the adsorption device 9 to remove generated hydrogen, the reaction furnace
Hydrogen that lowers the incorporation rate of In by supplying
Since it is not supplied on the plate, the In
An InGaN crystal having a high composition ratio can be obtained. In addition, Mg
Of AlGaN and Mg-doped p-type GaN
Is also a factor in increasing the resistance of the film.
Activates Mg because no hydrogen is supplied on the substrate
There is no need to perform annealing. In this embodiment, annealing is performed.
1 × 10 18/ CmThreeShows above carrier concentration
p-type GaN can be obtained.

【0024】(実施の形態2)次に第2の実施形態につ
いて図4、図5を用いて説明する。図4中、1はV族原
料のNH3を供給するライン、2はIII族原料のTM
G、TMA、TMIとn型不純物原料のSiH4とp型
不純物原料のCp2Mg等の有機金属原料を供給するラ
イン、3は各原料の混合度合いを調整するためのN2
給ライン、4は反応炉、5はサセプター、6はサファイ
ア基板、7は高周波加熱用ワークコイル、8はNH3
分解するための加熱ヒーター、9は水素除去装置、10
はバイパスライン、11は切り替えバルブ、12は排気
ラインである。また図4中には記載していないが実際は
反応炉4内にガス流をスムーズにするための石英のフロ
ーチャネルが設置されている。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, 1 is a line for supplying NH 3 as a group V material, and 2 is a TM as a group III material.
A line for supplying an organic metal material such as G, TMA, TMI and SiH 4 as an n-type impurity material and a Cp 2 Mg as a p-type impurity material, 3 is an N 2 supply line for adjusting the mixing degree of each material, 4 Is a reaction furnace, 5 is a susceptor, 6 is a sapphire substrate, 7 is a work coil for high frequency heating, 8 is a heater for decomposing NH 3 , 9 is a hydrogen removing device,
Is a bypass line, 11 is a switching valve, and 12 is an exhaust line. Although not shown in FIG. 4, a quartz flow channel is provided in the reaction furnace 4 for smooth gas flow.

【0025】水素除去装置9の構造例を図5に示す。図
5中、17は水素透過性を有するPd系合金膜である。
18はPd系水素透過合金膜を加熱するためのヒーター
であり350℃から400℃にPd系水素透過合金膜を
加熱している。排気ライン12により水素透過性Pd合
金膜17の片面側を常時減圧状態にしておけば、水素除
去装置9内に存在する水素は水素透過性Pd合金膜17
を透過し排気ライン12から排気される。
FIG. 5 shows an example of the structure of the hydrogen removing device 9. In FIG. 5, reference numeral 17 denotes a Pd-based alloy film having hydrogen permeability.
Reference numeral 18 denotes a heater for heating the Pd-based hydrogen-permeable alloy film, which heats the Pd-based hydrogen-permeable alloy film from 350 ° C. to 400 ° C. If one side of the hydrogen permeable Pd alloy film 17 is always kept under reduced pressure by the exhaust line 12, hydrogen existing in the hydrogen removing device 9 will be removed from the hydrogen permeable Pd alloy film 17.
And is exhausted from the exhaust line 12.

【0026】つまり、1のラインから導入されたNH3
は加熱ヒーター8で分解し、水素除去装置9内で水素の
み水素透過性Pd合金膜17を通して排気されるので反
応炉にはNH3が分解して生成する水素は導入される事
はない。本実施の形態−2においても実施形態−1と同
じく、加熱ヒーター8以降の配管長は分解種の再結合を
抑制するため、出来るだけ短い方が良く、反応炉の直近
に加熱ヒーター8、水素除去装置9、切り替えバルブ1
1が配置されている。
That is, NH 3 introduced from one line
Is decomposed by the heater 8 and only hydrogen is exhausted through the hydrogen-permeable Pd alloy film 17 in the hydrogen removing device 9, so that hydrogen generated by decomposition of NH 3 is not introduced into the reaction furnace. In the second embodiment, as in the first embodiment, the pipe length after the heater 8 should be as short as possible in order to suppress the recombination of the decomposed species. Removal device 9, switching valve 1
1 is arranged.

【0027】次に図4に示す成長装置を用いてのAlG
aInN系発光素子の成長方法について説明する。素子
の構造は図8と同様である。図4のNH3分解用のヒー
ター8は1000℃に加熱しておき、水素除去装置9は
400℃に加熱しながら、排気ライン12から真空排気
を行っておく。切り替えバルブ11はNH3がバイパス
ライン10を通して反応炉に供給されるようにしてお
く。この状態で反応炉の圧力を大気圧にして、まずサフ
ァイア基板21を1100℃に加熱し水素を20l/分
流して基板表面のクリーニングを20分行う。次に基板
温度を550℃にし、H2をキャリアーガスにしてTM
Aを2のラインから9μmol/分と、NH3はバイパ
スライン10から3.5l/分を供給してAlNバッフ
ァー層22を35nm成長する。次に基板温度を105
0℃に昇温し、TMGを50μmol/分とSiH4
10nmol/分を2のラインから、NH3はバイパス
ライン10からを7l/分、供給してn型GaNクラッ
ド層23を4μm成長する。n型GaNクラッド層23
を成長後、切り替えバルブ11を操作してNH3が分解
用のヒーター8、水素除去装置9を通して反応炉に供給
されるように設定する。次に基板温度を800℃に降温
し、N2をキャリアーガスとしてTMGを7.7μmo
l/分とTMIを3.4μmol/分とSiH4を3n
mol/分を2のラインから、NH3は20l/分を分
解用のヒーター8で分解し、水素除去装置9で分解生成
した水素を除去した後、反応炉に供給してIn0.3Ga
0.7N単一量子井戸活性層24を2nm成長する。次に
TMGを7.7μmol/分とTMAを0.7μmol
/分とCp2Mgを0.2μmol/分を2のラインか
ら、NH3は20l/分を分解用のヒーター8で分解
し、水素除去装置9で分解生成した水素を除去した後、
反応炉に供給してp型Al0.1Ga0.9N保護層5を20
nm成長する。次に基板温度を1050℃に昇温し、T
MGを50μmol/分、Cp2Mgを0.2μmol
/分を2のラインから、NH3は7l/分を分解用のヒ
ーター8で分解し、水素除去装置9で分解生成した水素
を除去した後、反応炉に供給してp型GaNクラッド層
25を300nm成長する。次にドライエッチングプロ
セスを行い、n型GaNクラッド層23を一部露出さ
せ、Ti/Al−n型電極27、Ni−p型透明電極2
8とAu−p型電極29を蒸着し図8に示す発光素子を
作製する。
Next, AlG using the growth apparatus shown in FIG.
A method for growing an aInN-based light emitting device will be described. The structure of the element is the same as in FIG. The heater 8 for decomposing NH 3 in FIG. 4 is heated to 1000 ° C., and the hydrogen removing device 9 is evacuated from the exhaust line 12 while heating to 400 ° C. The switching valve 11 allows NH 3 to be supplied to the reaction furnace through the bypass line 10. In this state, the pressure of the reaction furnace is set to the atmospheric pressure, the sapphire substrate 21 is heated to 1100 ° C., and the substrate surface is cleaned for 20 minutes by flowing 20 l / min of hydrogen. Next, the substrate temperature was set to 550 ° C., H 2 was used as a carrier gas, and TM was used.
A is supplied at 9 μmol / min from the line 2 and NH 3 is supplied at 3.5 l / min from the bypass line 10 to grow the AlN buffer layer 22 to a thickness of 35 nm. Next, the substrate temperature is set to 105
The temperature is raised to 0 ° C., and TMG is supplied at 50 μmol / min and SiH 4 is supplied at 10 nmol / min from the line 2, and NH 3 is supplied at 7 l / min from the bypass line 10 to grow the n-type GaN cladding layer 23 to 4 μm. . n-type GaN cladding layer 23
After the growth, the switching valve 11 is operated to set the NH 3 to be supplied to the reaction furnace through the heater 8 for decomposition and the hydrogen removing device 9. Next, the substrate temperature was lowered to 800 ° C., and TMG was supplied at 7.7 μmo using N 2 as a carrier gas.
1 / min, 3.4 μmol / min of TMI and 3 n of SiH 4
mol / min from the second line, NH 3 is decomposed by a heater 8 for decomposing 20l / min, after removing the hydrogen produced decompose hydrogen removing apparatus 9 is supplied to the reactor an In 0.3 Ga
A 0.7 N single quantum well active layer 24 is grown to a thickness of 2 nm. Next, 7.7 μmol / min of TMG and 0.7 μmol of TMA
/ Min and Cp 2 Mg at 0.2 μmol / min from the line 2, NH 3 was decomposed at 20 l / min by the decomposition heater 8, and the hydrogen removed by the hydrogen removing device 9 was removed.
The p-type Al 0.1 Ga 0.9 N protective layer 5
nm. Next, the substrate temperature was raised to 1050 ° C.
MG 50 μmol / min, Cp 2 Mg 0.2 μmol
7 / min of NH 3 is decomposed by a decomposition heater 8 from a line of 2, and hydrogen generated by decomposition by a hydrogen removing device 9 is removed, and then supplied to a reaction furnace to supply a p-type GaN clad layer 25. Is grown to 300 nm. Next, a dry etching process is performed to partially expose the n-type GaN cladding layer 23, and the Ti / Al-n-type electrode 27, the Ni-p-type transparent electrode 2
8 and the Au-p type electrode 29 are deposited to produce the light emitting device shown in FIG.

【0028】上記したようにInGaN成長を行う際は
NH3を分解用ヒーター8で加熱して分解し、次に水素
除去装置9に導き、生成した水素を除去した後、反応炉
内に供給する事でIn取り込み率を低下させる水素が基
板上に供給されないため、少ないTMI供給量でもIn
組成比の高いInGaN結晶が得られる。また、Mgド
ープAlGaN、MgドープGaNのp型GaNの成長
においても同様に、膜を高抵抗化させる要因となってい
る水素が基板上に供給されないため、Mgを活性化する
アニールを行う必要が無い。本実施例ではアニールを行
わずに1×1018/cm3以上のキャリアー濃度を示す
p型GaNを得ることが出来る。
When performing InGaN growth as described above, NH 3 is heated and decomposed by a decomposition heater 8, and then guided to a hydrogen removing device 9 to remove generated hydrogen and supply it to a reaction furnace. As a result, hydrogen that lowers the rate of In incorporation is not supplied onto the substrate.
An InGaN crystal having a high composition ratio can be obtained. Similarly, in the growth of Mg-doped AlGaN and p-type GaN of Mg-doped GaN, hydrogen, which causes the film to have a high resistance, is not supplied onto the substrate. Therefore, it is necessary to perform annealing for activating Mg. There is no. In this embodiment, p-type GaN having a carrier concentration of 1 × 10 18 / cm 3 or more can be obtained without annealing.

【0029】(実施の形態3)次に第3の実施形態につ
いて図6を用いて説明する。図6中、1はV族原料のN
3を供給するライン、2はIII族原料のTMG、T
MA、TMIとn型不純物原料のSiH4とp型不純物
原料のCp2Mg等の有機金属原料を供給するライン、
3は各原料の混合度合いを調整するためのN2供給ライ
ン、4は反応炉、5はサセプター、6はサファイア基
板、7は高周波加熱用ワークコイル、8はNH3を分解
するための加熱ヒーター、9は水素吸着装置、10はバ
イパスライン、11は切り替えバルブ、12は排気ライ
ン、19は反射板である。9の水素吸着装置は図2、図
3と同様の構造である。本実施の形態では加熱ヒーター
8、水素吸着装置9、切り替えバルブ11を反応炉4の
内部に設置されており、加熱ヒーター8以降の配管長を
最小限に抑える構造となっている。また、水素吸着装置
9、切り替えバルブ11にサセプターからの輻射熱の影
響で温度が以上に上昇しないように反射板19を設置し
ている。
(Embodiment 3) Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, 1 is N of group V raw material.
Line for supplying H 3 , 2 for TMG, T of group III raw material
A line for supplying an organic metal material such as MA, TMI, n-type impurity material SiH 4 and p-type impurity material Cp 2 Mg,
3 is an N 2 supply line for adjusting the degree of mixing of each raw material, 4 is a reactor, 5 is a susceptor, 6 is a sapphire substrate, 7 is a work coil for high frequency heating, and 8 is a heater for decomposing NH 3 , 9 is a hydrogen adsorption device, 10 is a bypass line, 11 is a switching valve, 12 is an exhaust line, and 19 is a reflector. The hydrogen adsorption device 9 has a structure similar to that of FIGS. In the present embodiment, the heating heater 8, the hydrogen adsorption device 9, and the switching valve 11 are installed inside the reaction furnace 4, and have a structure in which the length of the piping after the heating heater 8 is minimized. In addition, a reflection plate 19 is installed in the hydrogen adsorption device 9 and the switching valve 11 so that the temperature does not rise more than the influence of the radiation heat from the susceptor.

【0030】本実施の形態3では、加熱ヒーター8でN
3を分解後、分解種の再結合を最大限抑制する事が可
能となり、より効率的に水素の除去が可能となる。なお
実施の形態2で示したPd合金膜を用いた水素除去装置
を本実施形態のように反応炉内に設置しても良い。ま
た、全ての実施形態においてV族原料としてNH3を用
いているが、NH3以外にN−H結合を有するt−Bu
−NH2(ターシャルブチルアミン)、(i−Pr)2
−NH(ジイソプロピルアミン)、NH2NH2(ヒドラ
ジン)等の材料も本発明における成長装置のV族原料と
しても良い。
In the third embodiment, the heater 8
After decomposing H 3 , recombination of decomposed species can be suppressed to the maximum, and hydrogen can be removed more efficiently. Note that the hydrogen removal apparatus using the Pd alloy film described in Embodiment 2 may be installed in a reaction furnace as in this embodiment. Further, although using NH 3 as a group V raw material in all embodiments, t-Bu having a NH bond in addition to NH 3
-NH 2 (tertiary butyl amine), (i-Pr) 2
-NH (diisopropylamine), materials such as NH 2 NH 2 (hydrazine) may be as a group V raw material for growing device in accordance with the present invention.

【0031】さらに、V族原料ガスの分解に対して、ヒ
ーターで1000℃以上に加熱し熱のみによる加熱分解
を行っているが、Ni−Co−Al23、Ni−Co−
Al23等のNH3分解触媒を用いれば分解温度を30
0〜700℃に下げる事が可能である。よって分解装置
8の内部に上記NH3分解触媒を封入し、300℃〜7
00℃に加熱しておきV族原料ガスを流して分解を行っ
ても良い。
Further, for the decomposition of the group V source gas, heat decomposition is performed by heating only to 1000 ° C. or higher with a heater, but Ni—Co—Al 2 O 3 and Ni—Co—
If an NH 3 decomposition catalyst such as Al 2 O 3 is used, the decomposition temperature can be increased to 30.
It is possible to lower the temperature to 0 to 700 ° C. Therefore, the above-mentioned NH 3 decomposition catalyst is sealed inside the decomposition device 8,
Decomposition may be performed by heating to 00 ° C. and flowing a group V source gas.

【0032】[0032]

【発明の効果】上述したようにV族原料を反応炉に供給
する配管に、V族原料を分解する装置と、ここで分解生
成される水素を水素吸蔵合金で吸着除去する装置、ある
いは水素透過膜で水素を除去する装置を具備する事で、
V族原料が分解生成した水素が反応炉内に供給されな
い。
As described above, the apparatus for decomposing the group V raw material, the apparatus for adsorbing and removing the hydrogen generated by the decomposition with the hydrogen storage alloy, or the hydrogen permeation are provided in the pipe for supplying the group V raw material to the reaction furnace. By equipping the membrane with a device to remove hydrogen,
Hydrogen generated by decomposition of the group V raw material is not supplied into the reactor.

【0033】また水素吸蔵合金により水素を吸着除去す
る装置においては水素吸蔵合金の冷却、加熱機構を有す
ることで水素吸着能力が向上し、さらに吸着水素を脱離
させる事で水素吸着能力の再生、活性化が可能である。
In a device for adsorbing and removing hydrogen by means of a hydrogen storage alloy, the ability to cool and heat the hydrogen storage alloy improves the hydrogen adsorption capacity, and the desorption of the adsorbed hydrogen regenerates the hydrogen adsorption capacity. Activation is possible.

【0034】本発明の成長装置、及び成長方法によりI
nGaN成長中のIn取り込み率を向上させることが出
来き、少ないTMI供給量でもIn組成比の高いInG
aN結晶が得る事が出来る。さらにp型GaNの成長に
対してはp型ドーパントMgの不活性化要因であるV族
原料の熱分解で発生する水素が基板上に供給されず、M
gの不活性化が起こらないためMOCVD成長後、窒素
雰囲気中でアニールを行う事が必要が無いので工程の簡
略化がはかれるとともに、アニールによる熱的なダメー
ジが無く、ドーパントの拡散も起こらないので素子特性
を向上させることが出来る。
According to the growth apparatus and the growth method of the present invention, I
It is possible to improve the incorporation rate of In during the growth of nGaN.
An aN crystal can be obtained. Further, with respect to the growth of p-type GaN, hydrogen generated by thermal decomposition of the group V raw material, which is a factor for inactivating the p-type dopant Mg, is not supplied onto the substrate, and M
Since inactivation of g does not occur, it is not necessary to perform annealing in a nitrogen atmosphere after MOCVD growth, so that the process can be simplified, and there is no thermal damage due to annealing and no diffusion of dopant occurs. The element characteristics can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1の成長装置を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a growth apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1の成長装置に用いる水素
吸着装置の例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a hydrogen adsorption device used for the growth device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1の成長装置に用いる水素
吸着装置の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a hydrogen adsorption device used for the growth device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態2の成長装置を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating a growth apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態2の成長装置に用いる水素
吸着装置の例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a hydrogen adsorption device used for a growth device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態3の成長装置を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a growth apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来例の成長装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional growth apparatus.

【図8】AlInGaN系発光素子構造例を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an AlInGaN-based light emitting device structure.

【図9】水素除去手段の従来例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a conventional example of hydrogen removing means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 V族原料のNH3を供給するライン 2 III族原料とp型不純物原料とn型不純物原料を
供給するライン 3 各原料の混合度合いを調整するためのN2供給ライ
ン 4 反応炉 5 サセプター 6 サファイア基板 7 高周波加熱用ワークコイル 8 NH3を分解するための加熱ヒーター 9 水素吸着装置、水素除去装置 10 バイパスライン 11 切り替えバルブ 12 排気ライン 13 水素吸蔵合金 14 冷却ジャケット 15 ヒーター 16 フィルター 17 水素透過膜 21 サファイア基板 22 AlNバッファー層 23 Siドープn型GaNクラッド層 24 InGaN活性層 25 Mgドープp型AlGaN保護層 26 Mgドープp型GaNクラッド層 27 n型電極 28 p型透明電極 29 p型電極
N 2 supply line for adjusting the degree of mixing of the line 3 each raw material supplying line 2 III group material and the p-type impurity material and n-type impurity source for supplying NH 3 of 1 V group material 4 reactor 5 susceptor 6 Sapphire substrate 7 Work coil for high frequency heating 8 Heater for decomposing NH 3 9 Hydrogen adsorption device, hydrogen removal device 10 Bypass line 11 Switching valve 12 Exhaust line 13 Hydrogen storage alloy 14 Cooling jacket 15 Heater 16 Filter 17 Hydrogen permeable membrane Reference Signs List 21 sapphire substrate 22 AlN buffer layer 23 Si-doped n-type GaN clad layer 24 InGaN active layer 25 Mg-doped p-type AlGaN protective layer 26 Mg-doped p-type GaN clad layer 27 n-type electrode 28 p-type transparent electrode 29 p-type electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 N−H結合を有する化合物をV族の原料
として窒化物半導体薄膜を成長する成長装置において、
該V族原料の供給配管にV族原料を分解する手段とV族
原料が分解し生成される水素を水素吸蔵合金により吸着
する手段と前記水素吸蔵合金を冷却、加熱する手段を備
えた事を特徴とする窒化物半導体薄膜結晶成長装置。
1. A growth apparatus for growing a nitride semiconductor thin film using a compound having an NH bond as a group V raw material,
The supply pipe of the group V raw material is provided with a means for decomposing the group V raw material, a means for adsorbing hydrogen generated by the decomposition of the group V raw material with a hydrogen storage alloy, and a means for cooling and heating the hydrogen storage alloy. A nitride semiconductor thin film crystal growth apparatus characterized by the following.
【請求項2】 N−H結合を有する化合物をV族の原料
として窒化物半導体薄膜を成長する成長装置においてV
族原料の供給配管にV族原料を分解する手段とV族原料
が分解し生成される水素を水素透過膜により除去する手
段を備えた事を特徴とする窒化物半導体薄膜結晶成長装
置。
2. A growth apparatus for growing a nitride semiconductor thin film using a compound having an NH bond as a group V material.
An apparatus for growing a nitride semiconductor thin film crystal, comprising: means for supplying a group V source material; means for decomposing the group V source material; and means for removing hydrogen generated by decomposition of the group V source material by a hydrogen permeable membrane.
【請求項3】 N−H結合を有する化合物をV族の原料
として窒化物半導体薄膜を成長する成長方法において、
V族原料が分解し生成される水素を水素吸蔵合金により
吸着した後、基板上に供給する事を特徴とする窒化物半
導体薄膜結晶の成長方法。
3. A growth method for growing a nitride semiconductor thin film using a compound having an NH bond as a group V raw material,
A method for growing a nitride semiconductor thin film crystal, characterized in that hydrogen generated by decomposition of a group V material is adsorbed by a hydrogen storage alloy and then supplied onto a substrate.
【請求項4】 N−H結合を有する化合物をV族の原料
として窒化物半導体薄膜を成長する成長方法において、
V族原料が分解し生成される水素を水素透過膜により選
択的に除去した後、基板上に供給する事を特徴とする窒
化物半導体薄膜結晶の成長方法。
4. A growth method for growing a nitride semiconductor thin film using a compound having an NH bond as a group V raw material,
A method for growing a nitride semiconductor thin film crystal, comprising selectively removing hydrogen generated by decomposition of a group V material by a hydrogen permeable film and then supplying the hydrogen to a substrate.
【請求項5】 請求項3又は4に記載の成長方法で作製
した窒化物半導体発光素子。
5. A nitride semiconductor light-emitting device manufactured by the growth method according to claim 3.
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