JPH11354456A - Manufacture of semiconductor - Google Patents

Manufacture of semiconductor

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JPH11354456A
JPH11354456A JP15886698A JP15886698A JPH11354456A JP H11354456 A JPH11354456 A JP H11354456A JP 15886698 A JP15886698 A JP 15886698A JP 15886698 A JP15886698 A JP 15886698A JP H11354456 A JPH11354456 A JP H11354456A
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source gas
semiconductor
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semiconductor layer
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明彦 石橋
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雄三郎 伴
Isao Kidoguchi
勲 木戸口
Ayumi Tsujimura
歩 辻村
Yoshiteru Hasegawa
義晃 長谷川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture the gallium nitride of an excellent crystalline property with excellent reproducibility. SOLUTION: On the inner side of a reaction furnace 10, a raw material gas introduction nozzle 11 provided with an opening part on a bottom surface is provided. To the opening part of the raw material gas introduction nozzle 11, a susceptor 14 for heating and holding a substrate 13 is inserted. The gas introduction side of the raw material gas introduction nozzle 11 is divided into the three layers of a first introduction layer 11a for introducing the raw material gas of a group V and the carrier gas, a second introduction layer 11b for introducing the raw material gas of the group III and the carrier gas, and a third introduction layer 11c for introducing sub-flow gas composed of the inactive gas of hydrogen, nitrogen or argon gas or the like. On the end part on the side of the substrate 13 of a partition wall between the second introduction layer 11b and the third introduction layer 11c, a bend part 12 as a diffusion prevention means composed by bending the end part downwards is provided.

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、青色光から紫外光
までの波長領域にわたる発光ダイオード素子又は半導体
レーザダイオード素子に用いる窒化ガリウム系半導体、
特に、電気的及び光学的特性に優れる窒化ガリウム系半
導体を再現性良く成長させる半導体の製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gallium nitride semiconductor used for a light emitting diode device or a semiconductor laser diode device over a wavelength range from blue light to ultraviolet light.
In particular, the present invention relates to a semiconductor manufacturing method for growing a gallium nitride based semiconductor having excellent electrical and optical characteristics with good reproducibility.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長が青色よりも短い短波長発光素子
は、フルカラーディスプレィや高密度記録が可能な光デ
ィスク用光源として期待されており、亜鉛セレン(Zn
Se)等のII−VI族化合物半導体又は炭化シリコン(S
iC)や窒化ガリウム(GaN)等のIII −V族化合物
半導体を用いて盛んに研究がなされている。近年、特
に、GaN又はInGaN等を用いた青色発光ダイオー
ド素子及び青紫色レーザダイオード素子が実現され、窒
化ガリウム系半導体を用いた発光素子が注目されてい
る。窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法には有機金属
気相成長(MOVPE)法や分子線エピタキシー(MB
E)法が一般的に用いられている。
2. Description of the Related Art A short-wavelength light-emitting element having a wavelength shorter than blue is expected as a light source for an optical disk capable of full-color display and high-density recording.
Group II-VI compound semiconductors such as Se) or silicon carbide (S
Research has been actively made using III-V compound semiconductors such as iC) and gallium nitride (GaN). In recent years, blue light-emitting diode elements and blue-violet laser diode elements using GaN or InGaN have been realized, and light-emitting elements using a gallium nitride-based semiconductor have attracted attention. Gallium nitride based semiconductor crystals can be grown by metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) or molecular beam epitaxy (MB).
The E) method is generally used.

【0003】例えば、特開平第2−29114号公報に
は、MOVPE法を用いた従来の窒化ガリウム系半導体
結晶の気相成長装置として、原料ガス導入ノズルに絞り
部及び案内部を設けて基板上に効率良く原料ガスを供給
する方法が開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-29114 discloses a conventional vapor phase growth apparatus for gallium nitride-based semiconductor crystals using the MOVPE method. Discloses a method for efficiently supplying a raw material gas to a fuel cell.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の気相成長装置は、基板に平行にガスを流す横型の反
応室を備え、反応室内のガス導入ノズルに絞り部を持つ
構造を有するため、成長回数を重ねるたびにガス導入ノ
ズルの基板上方に反応生成物が付着するので、付着した
反応生成物がフレイク状になって基板上に落下したり、
基板とガス導入ノズルとの距離やガスの流れを変えてし
まったりすることにより、結晶の成長の再現性が劣化す
るという問題がある。
However, the conventional vapor phase growth apparatus has a horizontal reaction chamber for flowing a gas parallel to the substrate, and has a structure in which a gas inlet nozzle in the reaction chamber has a throttle section. As the number of growth increases, the reaction product adheres above the substrate of the gas introduction nozzle, so the attached reaction product becomes flaky and falls on the substrate,
If the distance between the substrate and the gas introduction nozzle or the gas flow is changed, the reproducibility of crystal growth is degraded.

【0005】また、特開平第6−196757号公報に
開示されているようなツーフロー方式の場合には、反応
生成物が生じるという問題は少ないものの、基板の上方
からのサブフローガスは原料ガスの流れを乱しやすいた
め、最適なガス供給条件の範囲が狭くなり、また、反応
室内が少々汚れても成長条件が大きく変わるという問題
がある。
In the case of the two-flow system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-196557, although there is little problem that a reaction product is generated, the sub-flow gas from above the substrate is caused by the flow of the source gas. Therefore, there is a problem that the range of optimal gas supply conditions is narrowed, and the growth conditions are largely changed even if the reaction chamber is slightly contaminated.

【0006】本発明は、前記従来の問題を解決し、結晶
性に優れる窒化ガリウム半導体を再現性良く製造できる
ようにすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned conventional problems and to manufacture a gallium nitride semiconductor having excellent crystallinity with good reproducibility.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、第1の発明は、層状の原料ガスを基板上に平行に導
入すると共に、該原料ガスの上側に層状のサブフローガ
スを導入する構成とする。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to introduce a layered source gas in parallel on a substrate and to introduce a layered subflow gas above the source gas. Configuration.

【0008】第2の発明は、特に結晶性を向上させにく
いインジウム(In)を含む半導体層の成長時に、イン
ジウムを含まない半導体層の成長時よりも原料ガス等の
ガスの流速を小さくする構成とする。
According to a second aspect of the present invention, the flow rate of a gas such as a source gas is made smaller at the time of growing a semiconductor layer containing indium (In) which hardly improves crystallinity than at the time of growing a semiconductor layer containing no indium. And

【0009】第3の発明は、インジウムを含む半導体層
とインジウムを含まない半導体層との間に、インジウム
を含む半導体層を保護する手段を講じる構成とする。
The third invention has a structure in which means for protecting the semiconductor layer containing indium is provided between the semiconductor layer containing indium and the semiconductor layer not containing indium.

【0010】具体的に、本発明に係る第1の半導体の製
造方法は、基板上に、III 族源と窒素源とを含む原料ガ
スを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入することによ
り、基板上にIII 族窒化物半導体を製造する半導体の製
造方法であって、サブフローガスを原料ガスの上側に基
板面にほぼ平行に且つ層状に導入する工程を備えてい
る。
More specifically, the first method of manufacturing a semiconductor according to the present invention comprises introducing a source gas containing a group III source and a nitrogen source into a substrate substantially parallel to the substrate surface and in a layered manner. A method for manufacturing a semiconductor for manufacturing a group III nitride semiconductor on a substrate, comprising a step of introducing a subflow gas in a layer substantially parallel to a substrate surface above a source gas.

【0011】第1の半導体の製造方法によると、原料ガ
スを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入するため、基板
上でガスの乱流が生じにくい上に、サブフローガスを原
料ガスの上側に基板面にほぼ平行に且つ層状に導入する
ため、原料ガスの上側を流れるサブフローガスが加熱に
よる原料ガスの上方への対流を抑えるので、反応炉又は
ガス導入ノズルにおける基板上の内壁に余分な反応生成
物が生じにくくなる。
According to the first semiconductor manufacturing method, since the source gas is introduced in a layer shape substantially parallel to the substrate surface, turbulence of the gas does not easily occur on the substrate, and the subflow gas is placed above the source gas. Sub-flow gas flowing above the source gas suppresses convection of the source gas due to heating because it is introduced substantially parallel to the substrate surface and in a layered manner. Products are less likely to form.

【0012】第1の半導体の製造方法が、原料ガスのサ
ブフローガス側への拡散を防止する拡散防止手段を用い
て原料ガスを導入する工程をさらに備えていることが好
ましい。このようにすると、拡散防止手段により層状の
原料ガスが上方に対流しにくくなるので、余分な反応生
成物がさらに生成されなくなる。
It is preferable that the first semiconductor manufacturing method further includes a step of introducing the source gas using a diffusion preventing means for preventing the source gas from diffusing to the subflow gas side. This makes it difficult for the diffusion-preventing means to convect the layered source gas upward, so that no extra reaction product is generated.

【0013】第1の半導体の製造方法において、サブフ
ローガスが水素、窒素又はアルゴンを含むことが好まし
い。
In the first method for manufacturing a semiconductor, it is preferable that the subflow gas contains hydrogen, nitrogen or argon.

【0014】本発明に係る第2の半導体の製造方法は、
少なくともインジウムと窒素とを含む第1の原料ガスを
導入して、基板上に第1の半導体層を成長させる第1の
半導体層成長工程と、アルミニウム又はガリウムと窒素
とを含む第2の原料ガスを導入して基板上に第2の半導
体層を成長させる第2の半導体層成長工程とを備え、基
板上に窒化ガリウム系半導体を成長させる半導体の製造
方法であって、第1の原料ガスの流速は第2の原料ガス
の流速よりも小さい。
A second method for manufacturing a semiconductor according to the present invention comprises:
Introducing a first source gas containing at least indium and nitrogen to grow a first semiconductor layer on a substrate, and a second source gas containing aluminum or gallium and nitrogen And a second semiconductor layer growing step of growing a second semiconductor layer on the substrate by introducing a first semiconductor gas, wherein a gallium nitride based semiconductor is grown on the substrate. The flow rate is smaller than the flow rate of the second source gas.

【0015】第2の半導体の製造方法によると、通常、
インジウムを含む第1の半導体層を成長させる場合は、
同一温度ではInNにおける窒素の平衡蒸気圧がGaN
のそれよりも高いため、インジウムを含まない第2の半
導体層を成長させる場合に比べて成長温度を下げる必要
がある。しかしながら、窒素源にアンモニアを用いる
と、比較的低温下ではアンモニアの分解効率が低下する
ため、第1の半導体層の結晶性が劣化する。本発明の製
造方法は、第1の原料ガスの流速を、第2の原料ガスの
流速よりも小さくするため、単位量のアンモニアに対し
て単位時間当たりに供給される熱量が多くなるので、ア
ンモニアの分解効率が向上する。
According to the second semiconductor manufacturing method, usually,
When growing the first semiconductor layer containing indium,
At the same temperature, the equilibrium vapor pressure of nitrogen in InN is GaN
Therefore, it is necessary to lower the growth temperature as compared with the case where the second semiconductor layer containing no indium is grown. However, when ammonia is used as the nitrogen source, the decomposition efficiency of ammonia decreases at a relatively low temperature, so that the crystallinity of the first semiconductor layer deteriorates. In the production method of the present invention, since the flow rate of the first raw material gas is made smaller than the flow rate of the second raw material gas, the amount of heat supplied per unit time with respect to a unit amount of ammonia increases. The decomposition efficiency is improved.

【0016】第2の半導体の製造方法において、第1の
原料ガスの圧力は第2の原料ガスの圧力よりも高いか、
又は、第1の原料ガスの流量は第2の原料ガスの流量よ
りも小さいことが好ましい。
In the second method for manufacturing a semiconductor, the pressure of the first source gas is higher than the pressure of the second source gas,
Alternatively, the flow rate of the first source gas is preferably smaller than the flow rate of the second source gas.

【0017】第2の半導体の製造方法において、第1の
原料ガスを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入すると共
に、サブフローガスを第1の原料ガスの上側に基板面に
ほぼ平行に且つ層状に導入する工程を含む工程を含むこ
とが好ましい。このようにすると、サブフローガスによ
り原料ガスの上方への対流が抑えられる。
In the second method for manufacturing a semiconductor, the first source gas is introduced substantially parallel to the substrate surface and in a layered manner, and the subflow gas is layered on the upper side of the first source gas substantially parallel to the substrate surface and in a layered manner. It is preferable to include a step including a step of introducing the compound into In this case, the upward convection of the source gas is suppressed by the subflow gas.

【0018】第2の半導体の製造方法において、サブフ
ローガスが窒素又はアルゴンを含むことが好ましい。こ
のようにすると、窒素又はアルゴンの熱伝導率は相対的
に小さいため、基板の温度を拡散させにくい。
In the second method for manufacturing a semiconductor, the subflow gas preferably contains nitrogen or argon. In this case, since the thermal conductivity of nitrogen or argon is relatively small, it is difficult to diffuse the temperature of the substrate.

【0019】本発明に係る第3の半導体の製造方法は、
基板上に原料ガスを含むガスを導入することにより窒化
ガリウム系半導体を成長させる半導体の製造方法であっ
て、少なくともインジウムと窒素とを含む第1の原料ガ
スを導入して基板上に第1の半導体層を成長させる第1
の半導体層成長工程と、アルミニウム又はガリウムと窒
素とを含む第2の原料ガスを第1の原料ガスとほぼ同一
の流速で導入して、第1の半導体層の上面に第1の半導
体層の分解を抑制する分解抑制層を成長させる分解抑制
層成長工程と、アルミニウム又はガリウムと窒素とを含
む第3の原料ガスを導入して、分解抑制層の上面に第2
の半導体層を成長させる第2の半導体層成長工程とを備
えている。
According to a third method of manufacturing a semiconductor according to the present invention,
A method for producing a semiconductor in which a gallium nitride-based semiconductor is grown by introducing a gas containing a source gas onto a substrate, wherein a first source gas containing at least indium and nitrogen is introduced into the substrate to form a first gas on the substrate. First to grow semiconductor layer
And a second source gas containing aluminum or gallium and nitrogen is introduced at substantially the same flow rate as the first source gas to form a first semiconductor layer on the upper surface of the first semiconductor layer. A decomposition suppressing layer growing step of growing a decomposition suppressing layer for suppressing decomposition, and introducing a third source gas containing aluminum or gallium and nitrogen to form a second layer on the upper surface of the decomposition suppressing layer.
A second semiconductor layer growing step of growing the semiconductor layer.

【0020】第3の半導体の製造方法によると、少なく
ともインジウムを含む第1の半導体層の上に、第1の原
料ガスの流速とほぼ同一の流速で導入される第2の原料
ガスを用いて第1の半導体層の分解を抑制する分解抑制
層を第1の原料ガスの流速とほぼ同一の流速で成長させ
るため、第1の半導体層からインジウムが抜け出すこと
がない。
According to the third method for manufacturing a semiconductor, the second source gas introduced at a flow rate substantially equal to the flow rate of the first source gas is applied onto the first semiconductor layer containing at least indium. Since the decomposition suppressing layer that suppresses the decomposition of the first semiconductor layer is grown at a flow rate substantially equal to the flow rate of the first source gas, indium does not escape from the first semiconductor layer.

【0021】本発明に係る第4の半導体の製造方法は、
少なくともインジウムと窒素とを含む第1の原料ガスを
導入して基板上に第1の半導体層を成長させる第1の半
導体層成長工程と、アルミニウム又はガリウムと窒素と
を含む第2の原料ガスを導入して、第1の半導体層の上
面に第2の半導体層を成長させる第2の半導体層成長工
程とを備え、基板上に窒化ガリウム系半導体を成長させ
る半導体の製造方法であって、第2の半導体層成長工程
は、第2の原料ガスを導入する前に、不活性ガスと窒素
源ガスとを含む混合ガスを第2の原料ガスの流速とほぼ
同一の流速で導入する工程を含む。
According to a fourth method of manufacturing a semiconductor according to the present invention,
Introducing a first source gas containing at least indium and nitrogen to grow a first semiconductor layer on the substrate by introducing a first source gas containing at least indium and nitrogen; and supplying a second source gas containing aluminum or gallium and nitrogen. A second semiconductor layer growing step of growing a second semiconductor layer on an upper surface of the first semiconductor layer, the method comprising the steps of: growing a gallium nitride-based semiconductor on a substrate; The second semiconductor layer growing step includes a step of introducing a mixed gas containing an inert gas and a nitrogen source gas at substantially the same flow rate as the flow rate of the second source gas before introducing the second source gas. .

【0022】第4の半導体の製造方法によると、基板上
に少なくともインジウムを含む第1の半導体層を成長さ
せた後、インジウムを含まない第2の半導体層を成長さ
せる前に、不活性ガスと窒素源ガスとを含む混合ガスを
第2の半導体層用の第2の原料ガスの流速とほぼ同一の
流速で導入するため、第1の半導体層からインジウムが
抜け出しにくい。
According to the fourth semiconductor manufacturing method, after growing the first semiconductor layer containing at least indium on the substrate, before growing the second semiconductor layer containing no indium, an inert gas and Since the mixed gas containing the nitrogen source gas is introduced at substantially the same flow rate as the flow rate of the second source gas for the second semiconductor layer, it is difficult for indium to escape from the first semiconductor layer.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明に係る
第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明の第1の実施形態に係る半導
体の製造方法を実現する横型MOVPE装置の反応炉及
び原料ガス導入ノズルの断面構成を示している。図1に
示すように、反応炉10の内側には、底面に開口部と該
開口部の上方が排出側に狭くなるように絞られた絞り部
を有する石英よりなる原料ガス導入ノズル11が設けら
れている。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a reactor and a source gas introduction nozzle of a horizontal MOVPE apparatus for realizing a semiconductor manufacturing method according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a raw material gas introduction nozzle 11 made of quartz having an opening on the bottom surface and a constricted portion narrowed so that the upper part of the opening is narrowed toward the discharge side is provided inside the reaction furnace 10. Have been.

【0025】原料ガス導入ノズル11の開口部には基板
13を加熱し且つ保持するサセプタ14が該サセプタ1
4の上面と原料ガス導入ノズル11の底面とが互いに段
差がないように挿入される。原料ガス導入ノズル11の
ガス導入側は、底面側から順に、V族の原料ガス及びそ
のキャリアガスを導入する第1の導入層11a、III族
の原料ガス及びそのキャリアガスを導入する第2の導入
層11b、及び水素(H2 )ガス、窒素(N2 )ガス又
はアルゴン(Ar)ガス等の不活性ガスよりなるサブフ
ローガスを導入する第3の導入層11cの3層に分割さ
れている。
A susceptor 14 for heating and holding the substrate 13 is provided at an opening of the source gas introduction nozzle 11.
4 and the bottom surface of the raw material gas introduction nozzle 11 are inserted so that there is no step between them. The gas introduction side of the material gas introduction nozzle 11 is, in order from the bottom side, a first introduction layer 11a for introducing a group V material gas and its carrier gas, and a second introduction layer 11a for introducing a group III material gas and its carrier gas. It is divided into three layers: an introduction layer 11b and a third introduction layer 11c for introducing a subflow gas composed of an inert gas such as hydrogen (H 2 ) gas, nitrogen (N 2 ) gas or argon (Ar) gas. .

【0026】第2の導入層11bと第3の導入層11c
との間の隔壁の基板13側(排出側)の端部には、該端
部が下方に屈曲してなる拡散防止手段手段しての屈曲部
12が設けられている。
The second introduction layer 11b and the third introduction layer 11c
A bent portion 12 is provided at an end portion of the partition wall on the substrate 13 side (discharge side) between the end portion and the bent end portion as a diffusion preventing means.

【0027】このように、原料ガス導入ノズル11にお
いて、サセプタ14に保持された基板13の上面には、
第1の導入層11a及び第2の導入層11bから各原料
ガスを含むガスが基板面にほぼ平行に且つ層状に導入さ
れると共に、第3の導入層11cからサブフローガスが
各原料ガスを含むガスの上側で且つ基板面にほぼ平行に
流れるように層状に導入される。このサブフローガスに
より、各原料ガスを含むガスがサセプタ14上で加熱さ
れ熱対流により基板13の上方に拡散しにくくなる上
に、サブフローガスの流量を最適化することにより反応
生成物が付着するのを防止できる。
As described above, in the source gas introduction nozzle 11, the upper surface of the substrate 13 held by the susceptor 14
A gas containing each source gas is introduced from the first introduction layer 11a and the second introduction layer 11b in a layer shape substantially parallel to the substrate surface, and a subflow gas contains each source gas from the third introduction layer 11c. The gas is introduced in a layer so as to flow on the upper side of the gas and substantially parallel to the substrate surface. This sub-flow gas makes it difficult for the gas containing each source gas to be heated on the susceptor 14 and diffused above the substrate 13 by thermal convection. In addition, by optimizing the flow rate of the sub-flow gas, the reaction product adheres. Can be prevented.

【0028】さらに、第2の導入層11bと第3の導入
層11cとの間の隔壁の基板13側の端部に屈曲部12
を設けているため、各原料ガスを含むガスが基板13の
上方に一層巻上がりにくくなるので、余分な反応生成物
はさらに生成されにくい。
Further, a bent portion 12 is formed at an end of the partition wall between the second introduction layer 11b and the third introduction layer 11c on the substrate 13 side.
Is provided, it becomes more difficult for the gas containing each of the source gases to wind above the substrate 13, so that extra reaction products are less likely to be generated.

【0029】従って、本実施形態によると、原料ガス導
入ノズル11のサセプタ14の上方に、反応生成物がフ
レイク状に付着することもなく、これにより、成長中の
基板13上に反応生成物が落下したり、原料ガス導入ノ
ズル11に基板13上のノズル径が小さくなったりする
ことがなくなるため、成長回数を重ねてもガスの流れの
再現性が良くなる。その結果、GaN系半導体の結晶品
質を高くでき且つこの高い結晶品質の再現性を良好に維
持できる。
Therefore, according to this embodiment, the reaction product does not adhere in a flaky manner above the susceptor 14 of the source gas introduction nozzle 11, whereby the reaction product is deposited on the growing substrate 13. Since the nozzle does not drop or the diameter of the material gas introduction nozzle 11 on the substrate 13 is reduced, the reproducibility of the gas flow is improved even if the number of times of growth is increased. As a result, the crystal quality of the GaN-based semiconductor can be increased, and good reproducibility of the high crystal quality can be maintained.

【0030】また、各原料ガスとサブフローガスとを互
いに平行に流れるようにしているため、基板13上で乱
流が生じないので、各原料ガス及びサブフローガスの流
し方を容易に最適化できる。
Further, since each source gas and subflow gas flow in parallel with each other, no turbulence occurs on the substrate 13, so that the flow of each source gas and subflow gas can be easily optimized.

【0031】図2に本実施形態に係る原料ガス導入ノズ
ル11と、屈曲部12を持たない比較用の原料ガス導入
ノズルとを用いて成長させた各GaN結晶の成長回数に
対する室温バンド端発光強度比の関係を示すグラフであ
る。図2において、丸印の曲線が本実施形態に係るガス
導入ノズルを用いた場合のGaN結晶を示し、バツ印の
曲線が比較用のガス導入ノズルを用いた場合のGaN結
晶を示している。図2に示すように、比較用のGaN結
晶は、成長回数を100回重ねると100回目のGaN
結晶は初回のGaN結晶に比べてバンド端発光強度比が
約25%にまで低下している。一方、本実施形態に係る
GaN結晶は成長回数を100回重ねてもほとんど強度
比が低下していない。このように、原料ガスの上方への
拡散を防止する屈曲部12の効果は極めて大きい。
FIG. 2 shows the room-temperature band-edge emission intensity with respect to the number of times of growth of each GaN crystal grown using the source gas introduction nozzle 11 according to the present embodiment and the comparative source gas introduction nozzle having no bent portion 12. It is a graph which shows the relationship of a ratio. In FIG. 2, a circle curve shows a GaN crystal when the gas introduction nozzle according to the present embodiment is used, and a cross curve shows a GaN crystal when a comparison gas introduction nozzle is used. As shown in FIG. 2, when the GaN crystal for comparison is grown 100 times,
The crystal has a band edge emission intensity ratio reduced to about 25% as compared with the initial GaN crystal. On the other hand, in the GaN crystal according to the present embodiment, the intensity ratio hardly decreases even when the number of times of growth is repeated 100 times. As described above, the effect of the bent portion 12 for preventing the source gas from diffusing upward is extremely large.

【0032】ここで、従来のMOVPE法においては、
Inx Ga1-x N(但し、xは0<x≦1とする。)よ
りなる半導体層の成長時に、キャリアガスとしてH2
スやN2 ガスが用いられてきたが、本実施形態のように
サブフローガスとして、Arガスを用いることが特に好
ましい。図3に示すように、Arは熱伝導率がH2 やN
2 と比べて小さいため、基板13上の熱を放散させにく
いので、V族源にアンモニア(NH3 )ガスを用いる場
合には、熱分解しにくいアンモニアガスの熱分解効率が
向上し、その結果、小さくなりがちなV族源とIII 族源
との比の値であるV/III 比の実効的な値を大きくでき
る。
Here, in the conventional MOVPE method,
In growing a semiconductor layer made of In x Ga 1 -xN (where x is 0 <x ≦ 1), H 2 gas or N 2 gas has been used as a carrier gas. As described above, it is particularly preferable to use Ar gas as the subflow gas. As shown in FIG. 3, Ar has a thermal conductivity of H 2 or N.
Since the heat on the substrate 13 is difficult to dissipate because it is smaller than 2 , the use of ammonia (NH 3 ) gas as the group V source improves the thermal decomposition efficiency of ammonia gas, which is difficult to thermally decompose. The effective value of the V / III ratio, which is the value of the ratio between the group V source and the group III source, which tends to be small, can be increased.

【0033】また、Arは質量数がH2 やN2 と比べて
大きいため、熱対流によるガスの巻上がりが生じにくい
ので、各原料ガスを確実に基板13上に導入できる。
Further, since Ar has a larger mass number than H 2 or N 2 , it is difficult for the gas to be swirled by thermal convection, so that each source gas can be reliably introduced onto the substrate 13.

【0034】また、このArガスはサブフローガスとし
て有効のみならず、III 族及びV族の各原料ガスのキャ
リアガスに用いてもよい。
This Ar gas is not only effective as a subflow gas, but also may be used as a carrier gas for each of group III and group V source gases.

【0035】なお、図1に示すように、原料ガス導入ノ
ズル11のガスの排出側に絞り部を設けたが、屈曲部1
2の効果により、該絞り部を必ずしも設けなくてもよ
い。また、第1の導入層11aと第2の導入層11bと
の間の隔壁の基板13側の端部は、屈曲部12を有する
隔壁よりも短いが、この端部の位置は必ずしもこれに限
らない。
As shown in FIG. 1, the throttle portion is provided on the gas discharge side of the raw material gas introduction nozzle 11;
Due to the effect of 2, the throttle section does not necessarily have to be provided. The end of the partition between the first introduction layer 11a and the second introduction layer 11b on the substrate 13 side is shorter than the partition having the bent portion 12, but the position of this end is not necessarily limited to this. Absent.

【0036】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る半導体の製造方法について説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor according to a second embodiment of the present invention will be described.

【0037】本実施形態においては、結晶の品質を高め
るのが困難なInx Ga1-x N(但し、xは0<x≦1
とする。)よりなる半導体層の結晶性を向上させられる
ようにする。
In this embodiment, In x Ga 1 -xN (where x is 0 <x ≦ 1), where it is difficult to improve the quality of the crystal.
And ) To improve the crystallinity of the semiconductor layer.

【0038】従来のInGaN系半導体のMOVPE法
に、例えば、前述の特開平第6−196757号公報に
開示されている方法がある。すなわち、まず、サファイ
アよりなる基板上に、GaNよりなるバッファ層とGa
Nよりなる半導体層とを順次成長させ、続いて、InG
aNよりなる半導体層を成長させる。このとき、GaN
よりなる半導体層の成長時にはキャリアガスにH2 及び
2 の混合ガスを用い、InGaNよりなる半導体層の
成長時にはキャリアガスに窒素ガスのみを用いることが
開示されている。このとき、窒素源のNH3 ガスとその
キャリアガスとの総流量は混晶の種類に関わらず所定値
を維持し、このことは、基板上の原料ガスを含むガスの
流速が一定であることを意味している。このように、従
来のMOVPE法を用いて多層膜を成長させる場合に
は、原料ガスとキャリアガスとの総流量及び圧力を所定
値に保ち、すなわち、流速を一定とすることが常識とな
っている。
As a conventional MOVPE method for an InGaN-based semiconductor, there is, for example, a method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-196557. That is, first, a buffer layer of GaN and Ga on a substrate of sapphire.
N and a semiconductor layer made of N.
A semiconductor layer made of aN is grown. At this time, GaN
It is disclosed that a mixed gas of H 2 and N 2 is used as a carrier gas when growing a semiconductor layer made of InGaN, and only a nitrogen gas is used as a carrier gas when growing a semiconductor layer made of InGaN. At this time, the total flow rate of the NH 3 gas of the nitrogen source and its carrier gas is maintained at a predetermined value irrespective of the type of mixed crystal, which means that the flow rate of the gas containing the source gas on the substrate is constant. Means As described above, when growing a multilayer film using the conventional MOVPE method, it is a common sense that the total flow rate and pressure of the source gas and the carrier gas are maintained at predetermined values, that is, the flow rate is kept constant. I have.

【0039】本願発明者らは、高品質のInGaN結晶
を得られない理由を種々検討した結果、以下のような問
題点を見出した。すなわち、InNはGaNと比べて同
一温度における窒素の平衡蒸気圧が高いため、InGa
Nを成長させる際にはGaNよりも低い温度で行なう
が、窒素の蒸発を抑制するには、より高いV/III 供給
比が必要となり、従って、従来のような原料ガスとキャ
リアガスとの流速を一定とする条件では必ずしも実効的
に高いV/III 比が確保されていない。
The inventors of the present application have studied various reasons why a high-quality InGaN crystal cannot be obtained, and have found the following problems. That is, because InN has a higher equilibrium vapor pressure of nitrogen at the same temperature than GaN, InGa
Although N is grown at a temperature lower than that of GaN when N is grown, a higher V / III supply ratio is required to suppress the evaporation of nitrogen. Under the condition where is constant, an effectively high V / III ratio is not necessarily ensured.

【0040】そこで、本発明は、InGaNを成長させ
る際の原料ガスを含むガスの流速を、Inを含まない半
導体層を成長させる際の原料ガスを含むガスの流速より
も小さくする。これにより、InGaNを成長させる際
に成長温度を下げたとしても、窒素源の単位量のアンモ
ニアに対して単位時間当たり供給される熱量が多くなる
ため、アンモニアの分解効率が向上し、その結果、V/
III 比の値を実質的に大きくできる。
Therefore, in the present invention, the flow rate of the gas containing the source gas when growing InGaN is made smaller than the flow rate of the gas containing the source gas when growing the semiconductor layer not containing In. Thereby, even if the growth temperature is lowered when growing InGaN, the amount of heat supplied per unit time with respect to the unit amount of ammonia of the nitrogen source increases, so that the decomposition efficiency of ammonia is improved, and as a result, V /
III The value of the ratio can be increased substantially.

【0041】図4は第2の実施形態に係る半導体の製造
方法を用いて得られるInGaN系半導体の断面構成を
示している。
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of an InGaN-based semiconductor obtained by using the semiconductor manufacturing method according to the second embodiment.

【0042】まず、図1で示した反応炉10の原料ガス
導入ノズル11に対して、NH3 ガスよりなるV族原料
ガスを原料ガス導入ノズル11の第1の導入層11aに
供給できるようにし、トリメチルガリウム(TMG)又
はトリメチルインジウム(TMI)よりなるIII 族原料
ガスを原料ガス導入ノズル11の第2の導入層11bに
供給できるようにし、さらに、H2 ,N2 又はAr等の
不活性ガスよりなるサブフローガスを第3の導入層11
cに供給できるようにする。各原料ガスのキャリアガス
にも、H2 ,N2 又はAr等の不活性ガスを用いる。
First, the group V source gas composed of NH 3 gas is supplied to the first introduction layer 11a of the source gas introduction nozzle 11 with respect to the source gas introduction nozzle 11 of the reaction furnace 10 shown in FIG. , Trimethyl gallium (TMG) or trimethyl indium (TMI) can be supplied to the second introduction layer 11b of the source gas introduction nozzle 11, and the inert gas such as H 2 , N 2 or Ar The sub-flow gas composed of gas is supplied to the third introduction layer 11.
c. An inert gas such as H 2 , N 2 or Ar is also used as a carrier gas for each source gas.

【0043】次に、表面を洗浄したサファイアよりなり
主面にC面を持つ基板21を反応炉10内のサセプタ1
4に保持する。続いて、反応炉10を真空排気し、温度
が1050℃、圧力が70Torrの水素雰囲気で基板
21に対して15分間の加熱を行なって基板21の表面
クリーニングを行なう。加熱処理は、例えば、サセプタ
14に設けられたコイルによる高周波誘導加熱、又は抵
抗器による抵抗加熱で行なえばよい。
Next, a substrate 21 made of sapphire whose surface has been cleaned and having a C surface on the main surface is placed on the susceptor 1 in the reactor 10.
Hold at 4. Subsequently, the reaction furnace 10 is evacuated, and the substrate 21 is heated for 15 minutes in a hydrogen atmosphere at a temperature of 1050 ° C. and a pressure of 70 Torr to clean the surface of the substrate 21. The heat treatment may be performed by, for example, high-frequency induction heating using a coil provided on the susceptor 14 or resistance heating using a resistor.

【0044】次に、基板21の温度を600℃にまで降
温した後、基板21上に、20μmol/分のTMGと
5.0L/分のNH3 ガスを導入することにより、基板
21の主面上に膜厚が50nmの多結晶状態のGaNよ
りなるバッファ層22を堆積する。ここで、サブフロー
ガス、III 族原料用キャリアガス及びV族原料用キャリ
アガスのすべてにH2 を用い、その流量をそれぞれ9L
/分、5.5L/分及び0.5L/分とする。
Next, after the temperature of the substrate 21 is lowered to 600 ° C., 20 μmol / min of TMG and 5.0 L / min of NH 3 gas are introduced onto the substrate 21, whereby the main surface of the substrate 21 is A buffer layer 22 made of polycrystalline GaN having a thickness of 50 nm is deposited thereon. Here, H 2 was used for all of the sub-flow gas, the group III source carrier gas, and the group V source carrier gas, and the flow rate was 9 L each.
/ Min, 5.5 L / min and 0.5 L / min.

【0045】次に、TMGの導入を停止し、基板21の
温度を950℃にまで昇温した後、再度、20μmol
/分のTMGを導入し、基板21の温度を1050℃、
1090℃と段階的に昇温してGaN単結晶よりなる第
1の半導体層23を成長させる。ここで、各キャリアガ
スの種類及び流量はバッファ層22の成長工程と同一と
する。
Next, the introduction of TMG was stopped, the temperature of the substrate 21 was raised to 950 ° C., and then 20 μmol
/ Minute of TMG is introduced, the temperature of the substrate 21 is set to 1050 ° C.,
The temperature is raised stepwise to 1090 ° C. to grow the first semiconductor layer 23 made of GaN single crystal. Here, the type and flow rate of each carrier gas are the same as in the growth step of the buffer layer 22.

【0046】次に、サブフローガスをH2 ガスからN2
ガスに切り替え、V族源のNH3 、キャリアガスのH2
及びサブフローガスのN2 の混合雰囲気中で基板21の
温度を800℃にまで降温する。その後、反応炉10内
の成長圧力を650Torrにまで昇圧し、10μmo
l/分のTMIと1μmol/分のTMGとを加えて、
第1の半導体層23の上にInGaNよりなる第2の半
導体層24を成長させる。ここで、V族源のNH3 の流
量を7.5L/分とし、サブフローガス、III族原料用
キャリアガス及びV族原料用キャリアガスの流量をそれ
ぞれ12L/分、5.5L/分及び0.5L/分とす
る。
Next, the subflow gas is changed from H 2 gas to N 2 gas.
Switch to gas, NH 3 of V group source, H 2 of carrier gas
Then, the temperature of the substrate 21 is reduced to 800 ° C. in a mixed atmosphere of N 2 and a subflow gas. Thereafter, the growth pressure in the reactor 10 was increased to 650 Torr, and
Add 1 / min TMI and 1 μmol / min TMG,
On the first semiconductor layer 23, a second semiconductor layer 24 of InGaN is grown. Here, the flow rate of NH 3 of the group V source is 7.5 L / min, and the flow rates of the subflow gas, the carrier gas for the group III source material and the carrier gas for the group V source material are 12 L / min, 5.5 L / min, and 0 L, respectively. 0.5 L / min.

【0047】図5は本実施形態に係る製造方法を用いて
得られるInGaN結晶と、従来の製造方法を用いて得
られる比較用のInGaN結晶とのフォトルミネッセン
ススペクトルを比較した結果を表わしている。図5にお
いて、曲線1は本発明のInGaN結晶のスペクトルを
表わし、曲線2は比較用のInGaN結晶のスペクトル
を表わしている。ここで、比較用のInGaN結晶は、
第2の半導体層の成長時の反応圧力を第1の半導体層の
成長時の反応圧力と同一の70Torrとし、サブフロ
ーガスをN2 ガスとしている。図5から分かるように、
InGaNよりなる第2の半導体層をGaNよりなる第
1の半導体層と同一のガス流速で成長させるとInの組
成が減少するため、バンド端発光がより短波長側にシフ
トし、且つ、長波長側には欠陥に起因する深い準位から
の発光が観測される。
FIG. 5 shows the result of comparing the photoluminescence spectra of an InGaN crystal obtained by using the manufacturing method according to the present embodiment and a comparative InGaN crystal obtained by using the conventional manufacturing method. In FIG. 5, curve 1 represents the spectrum of the InGaN crystal of the present invention, and curve 2 represents the spectrum of a comparative InGaN crystal. Here, the comparative InGaN crystal is
The reaction pressure during the growth of the second semiconductor layer is 70 Torr, which is the same as the reaction pressure during the growth of the first semiconductor layer, and the subflow gas is N 2 gas. As can be seen from FIG.
If the second semiconductor layer made of InGaN is grown at the same gas flow rate as the first semiconductor layer made of GaN, the composition of In decreases, so that the band edge emission shifts to a shorter wavelength side and a longer wavelength. On the side, light emission from a deep level due to defects is observed.

【0048】図6(a)はInGaN結晶における原料
ガスを含むガスの流速とバンド端発光の発光強度に対す
る深い準位からの発光強度の比の値との関係を表わして
いる。図6(a)に示すように、原料ガスを含むガスの
流速を0.1m/秒,0.5m/秒,1.5m/秒,
2.0m/秒及び3.0m/秒として5種類のInGa
N結晶を成長させ、各InGaN結晶の結晶性を評価す
るためにそれぞれ室温フォトルミネッセンスを観測する
と、深い準位からの発光が小さい高品質の結晶性を得る
ためにはガスの流速を1m/秒前後とすれば良いことが
分かる。
FIG. 6A shows the relationship between the flow rate of the gas containing the source gas in the InGaN crystal and the value of the ratio of the emission intensity from a deep level to the emission intensity of the band edge emission. As shown in FIG. 6 (a), the flow rate of the gas containing the source gas was set to 0.1 m / sec, 0.5 m / sec, 1.5 m / sec,
Five types of InGa at 2.0 m / sec and 3.0 m / sec
When an N crystal is grown and room temperature photoluminescence is observed to evaluate the crystallinity of each InGaN crystal, a gas flow rate of 1 m / sec is obtained to obtain high quality crystallinity with small emission from deep levels. It turns out that it is good to set it before and after.

【0049】ここで、図6(b)はGaN結晶における
原料ガスを含むガスの流速とバンド端発光の発光強度に
対する深い準位からの発光強度の比の値との関係を表わ
しており、GaN結晶の場合はInGaN結晶の場合よ
りも流速が大きい3m/秒以上で結晶性が向上してい
る。
FIG. 6B shows the relationship between the flow rate of the gas containing the source gas in the GaN crystal and the value of the ratio of the emission intensity from a deep level to the emission intensity of the band edge emission. In the case of a crystal, the crystallinity is improved at a flow rate of 3 m / sec or more, which is higher than that of the InGaN crystal.

【0050】このように、Inを含むGaN系半導体層
を成長させる際には、Inを含まないGaN系半導体を
結晶性良く成長させる際に比べて原料ガスを含むガスの
流速を小さくすれば、Inを含むGaN系半導体の結晶
性を向上させることができる。
As described above, when growing a GaN-based semiconductor layer containing In, if the flow rate of the gas containing the source gas is reduced as compared with growing a GaN-based semiconductor containing no In with good crystallinity, The crystallinity of a GaN-based semiconductor containing In can be improved.

【0051】なお、ガスの流速を小さくするには、原料
ガスを含むガスの圧力を高める以外に、ガスの総流量を
減らしてもよい。
In order to reduce the flow velocity of the gas, the total flow rate of the gas may be reduced in addition to increasing the pressure of the gas containing the source gas.

【0052】また、Inを含む半導体にInGaNを用
いたが、Alを含むAlGaInNであってもよい。
Although InGaN is used as the semiconductor containing In, AlGaInN containing Al may be used.

【0053】また、GaNAsやGaNPのように、一
般式がAlGaInNAsPで表わされるV族系混晶を
作製する場合に、本発明に係る原料ガス導入ノズル、及
び成長圧力又は総流量を変えることにより原料ガスを含
むガスの流速を変える製造方法が有効であることはいう
までもない。
When a Group V mixed crystal represented by the general formula of AlGaInNAsP, such as GaNAs or GaNP, is prepared, the raw material gas introducing nozzle according to the present invention and the growth pressure or the total flow rate are changed to change the raw material gas. It goes without saying that a manufacturing method in which the flow rate of gas containing gas is changed is effective.

【0054】特に、GaNAsやGaNPを成長させる
場合には、GaAsやInPはGaNに比べて平衡蒸気
圧が低いので、原料ガスを含むガスの流速をGaNを成
長させる場合よりも大きくすることが有効である。
In particular, when growing GaN or GaNP, GaAs or InP has a lower equilibrium vapor pressure than GaN, so it is effective to increase the flow rate of the gas containing the raw material gas as compared with the case of growing GaN. It is.

【0055】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0056】本実施形態の特徴は、結晶成長中に分解し
やすいInGaN結晶よりなる活性層の表面に活性層分
解抑制層を形成し、特性に優れた発光素子を形成できる
ようにする。
The feature of this embodiment is that an active layer decomposition suppressing layer is formed on the surface of an active layer made of InGaN crystal which is easily decomposed during crystal growth, so that a light emitting device having excellent characteristics can be formed.

【0057】図7は本発明の第3の実施形態に係るIn
GaN系半導体発光素子の断面構成を示している。本実
施形態に係る半導体発光素子用の半導体層は、第1の実
施形態に係るMOVPE装置の反応炉及び原料ガス導入
ノズルを用いてもよく、通常のMOVPE装置を用いて
もよい。
FIG. 7 shows In according to the third embodiment of the present invention.
1 shows a cross-sectional configuration of a GaN-based semiconductor light emitting device. The semiconductor layer for the semiconductor light emitting device according to the present embodiment may use the reaction furnace and the source gas introduction nozzle of the MOVPE apparatus according to the first embodiment, or may use a normal MOVPE apparatus.

【0058】まず、表面を洗浄したサファイアよりなり
主面にC面を持つ基板21を反応炉内のサセプタに保持
する。続いて、反応炉を真空排気し、温度が1050
℃、圧力が70Torrの水素雰囲気で基板31に対し
て15分間の加熱を行なって基板31の表面クリーニン
グを行なう。
First, a substrate 21 made of sapphire whose surface has been cleaned and having a C-plane on the main surface is held on a susceptor in the reactor. Subsequently, the reactor was evacuated and the temperature was set at 1050.
The surface of the substrate 31 is cleaned by heating the substrate 31 for 15 minutes in a hydrogen atmosphere at 70 ° C. and a pressure of 70 Torr.

【0059】次に、基板31の温度を600℃にまで降
温した後、サブフローガス、III 族原料用キャリアガス
及びV族原料用キャリアガスをすべてH2 とし、基板3
1上に、20μmol/分のTMGと5.0L/分のN
3 ガスを導入することにより、基板31の主面上に膜
厚が50nmの多結晶状態のGaNよりなるバッファ層
32を堆積する。
Next, after the temperature of the substrate 31 is lowered to 600 ° C., the subflow gas, the carrier gas for the group III source material and the carrier gas for the group V source material are all set to H 2 ,
1 on top of 20 μmol / min TMG and 5.0 L / min N
By introducing H 3 gas, a buffer layer 32 made of polycrystalline GaN having a thickness of 50 nm is deposited on the main surface of the substrate 31.

【0060】次に、TMGの導入を停止し、基板31の
温度を950℃にまで昇温した後、再度、20μmol
/分のTMG及び10cc/分のn型ドーパントである
モノシラン(SiH4 )を導入し、基板21の温度を1
050℃、1090℃と段階的に昇温して、バッファ層
32の上にn型GaN単結晶よりなるn型コンタクト層
33を成長させる。
Next, the introduction of TMG was stopped, the temperature of the substrate 31 was raised to 950 ° C., and then 20 μmol
/ Min of TMG and monosilane (SiH 4 ) as an n-type dopant of 10 cc / min.
The temperature is gradually increased to 050 ° C. and 1090 ° C., and an n-type contact layer 33 made of n-type GaN single crystal is grown on the buffer layer 32.

【0061】次に、n型コンタクト層33の上に、5μ
mol/分のトリメチルアルミニウム(TMA)をさら
に加えてn型AlGaNよりなるn型クラッド層34を
成長させ、続いて、TMAの導入を停止して、n型ガイ
ド層35を成長させる。
Next, 5 μm is formed on the n-type contact layer 33.
The n-type cladding layer 34 of n-type AlGaN is grown by further adding mol / min of trimethylaluminum (TMA), and then the introduction of TMA is stopped to grow the n-type guide layer 35.

【0062】次に、サブフローガスをH2 ガスからAr
ガスに、また、V族原料用キャリアガスをH2 ガスから
2 ガスに切り替え、V族源のNH3 、キャリアガスの
2,N2 及びサブフローガスのArの混合雰囲気中で
基板31の温度を800℃にまで降温する。その後、反
応炉10内の成長圧力を650Torrにまで昇圧し、
10μmol/分のTMIと1μmol/分のTMGと
を加えて、n型ガイド層35の上にInGaNよりなる
1層目の井戸層を成長させ、続いて、TMIの導入を停
止して10μmol/分のTMGを導入してGaNより
なる1層目の障壁層を井戸層の上に成長させる。井戸層
及び障壁層を所定の層数となるまで繰り返して多重量子
井戸層となるMQW活性層36を形成する。ここで、障
壁層にはInを含んでもよい。また、V族源のNH3
流量を7.5L/分とし、サブフローガス、III 族原料
用キャリアガス及びV族原料用キャリアガスの流量をそ
れぞれ12L/分、5.5L/分及び0.5L/分とす
る。
Next, the sub-flow gas is changed from H 2 gas to Ar
The gas and the carrier gas for the group V source are switched from H 2 gas to N 2 gas, and the substrate 31 is mixed in a mixed atmosphere of NH 3 of the group V source, H 2 and N 2 of the carrier gas, and Ar of the subflow gas. The temperature is lowered to 800 ° C. After that, the growth pressure in the reactor 10 is increased to 650 Torr,
TMI of 10 μmol / min and TMG of 1 μmol / min are added to grow a first well layer of InGaN on the n-type guide layer 35. Subsequently, introduction of TMI is stopped and 10 μmol / min. And a first barrier layer made of GaN is grown on the well layer. The MQW active layer 36 serving as a multiple quantum well layer is formed by repeating the well layers and the barrier layers until a predetermined number of layers are formed. Here, the barrier layer may contain In. Further, the flow rate of NH 3 of the group V source is set to 7.5 L / min, and the flow rates of the subflow gas, the carrier gas for the group III raw material and the carrier gas for the group V raw material are 12 L / min, 5.5 L / min and 0.5 L / min, respectively. 5 L / min.

【0063】次に、TMIの導入を停止し、成長圧力を
650Torrと高くしたまま、MQW活性層36の上
に膜厚が20nmのGaNよりなる活性層分解抑制層3
7を成長させる。その後、サブフローガス及びV族原料
用キャリアガスを共にH2 ガスに戻す。
Next, the introduction of TMI was stopped, and the active layer decomposition suppressing layer 3 made of GaN having a thickness of 20 nm was formed on the MQW active layer 36 while keeping the growth pressure high at 650 Torr.
Grow 7. Thereafter, both the subflow gas and the carrier gas for the group V raw material are returned to H 2 gas.

【0064】次に、NH3 ガスとH2 ガスとの混合雰囲
気中で基板31の温度を1090℃にまで昇温し、成長
圧力を70Torrに減圧して、20μmol/分のT
MG及び1μmol/分のp型ドーパントであるビスシ
クロペンタジエニルマグネシウム(Cp2 Mg)を原料
に加えて、活性層分解抑制層37の上にp型GaNより
なるp型ガイド層38を成長させる。続いて、5μmo
l/分のTMAをさらに加えて、p型ガイド層38の上
にp型AlGaNよりなるp型クラッド層39を成長さ
せる。
Next, the temperature of the substrate 31 was increased to 1090 ° C. in a mixed atmosphere of NH 3 gas and H 2 gas, the growth pressure was reduced to 70 Torr, and the T
A p-type guide layer 38 made of p-type GaN is grown on the active layer decomposition suppressing layer 37 by adding MG and biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) as a p-type dopant at 1 μmol / min to the raw materials. . Then, 5μmo
The p-type cladding layer 39 of p-type AlGaN is grown on the p-type guide layer 38 by further adding 1 / min of TMA.

【0065】次に、TMAの導入を停止すると共に、約
1μmol/分のCp2 Mgを導入して、p型クラッド
層39の上に、膜厚が0.5μmでp型GaNよりなる
第1のp型コンタクト層40を成長させ、続いて、約1
0μmol/分のCp2 Mgを導入して膜厚が0.1μ
mで高濃度のp型GaNよりなる第2のp型コンタクト
層41を順次成長させる。
Next, while the introduction of TMA is stopped, Cp 2 Mg of about 1 μmol / min is introduced to form a first 0.5 μm-thick p-type GaN film on the p-type cladding layer 39. Of a p-type contact layer 40 of
0 μmol / min of Cp 2 Mg was introduced to achieve a film thickness of 0.1 μm.
A second p-type contact layer 41 made of p-type GaN having a high concentration of m is sequentially grown.

【0066】次に、エピタキシャル層が形成された基板
31を反応炉から取り出し、フォトリソグラフィー法等
を用いて、第2のp型コンタクト層41の上にニッケル
(Ni)又はNiを含む合金よりなる陽電極42を選択
的に形成する。続いて、陽電極42をマスクとし、例え
ば、混合比が1対1の水素と塩素との混合ガスを用いて
圧力が1Torrのプラズマ雰囲気中で、且つ、基板3
1の温度を室温として、第2のp型コンタクト層41,
第1のp型コンタクト層40及びp型クラッド層39の
上部に対してドライエッチングを行なってこれらを除去
する。ここで、水素と塩素との混合比は1対1が好まし
いが、これに限らない。また、典型的なエッチングレー
トは約50nm/分である。
Next, the substrate 31 on which the epitaxial layer has been formed is taken out of the reaction furnace, and nickel (Ni) or an alloy containing Ni is formed on the second p-type contact layer 41 by photolithography or the like. The positive electrode 42 is selectively formed. Subsequently, using the positive electrode 42 as a mask, for example, using a mixed gas of hydrogen and chlorine at a mixing ratio of 1: 1 in a plasma atmosphere at a pressure of 1 Torr,
1 as room temperature, the second p-type contact layer 41,
Dry etching is performed on the upper portions of the first p-type contact layer 40 and the p-type cladding layer 39 to remove them. Here, the mixing ratio of hydrogen and chlorine is preferably 1 to 1, but is not limited thereto. Also, a typical etching rate is about 50 nm / min.

【0067】次に、基板31上の陰電極形成領域を除く
全面に、例えばSiO2 よりなるマスクパターンを形成
し、該マスクパターンを用いて前述と同様のエッチング
条件で陰電極形成領域に対してドライエッチングを行な
うことにより、陰電極形成領域のp型クラッド層39か
らn型コンタクト層33の上部までを除去する。その
後、マスクパターンを除去し、続いて、n型コンタクト
層33上の陰電極形成領域にAlよりなる陰電極43を
形成する。
Next, a mask pattern made of, for example, SiO 2 is formed on the entire surface of the substrate 31 except for the negative electrode formation region, and the mask pattern is used to etch the negative electrode formation region under the same etching conditions as described above. By performing dry etching, the portion from the p-type cladding layer 39 to the upper portion of the n-type contact layer 33 in the negative electrode forming region is removed. Thereafter, the mask pattern is removed, and subsequently, a negative electrode 43 made of Al is formed in the negative electrode forming region on the n-type contact layer 33.

【0068】次に、電極形成時と同様のプラズマ雰囲気
中で基板31に対してドライエッチングを行なって、図
7に示す発光素子の側面にレーザ光の出射端面(共振器
端面)を形成する。発光素子は生成した光を出射端面で
反射させて共振させることが必要であり、該出射端面に
は1nm程度以下の平坦性が要求される。
Next, dry etching is performed on the substrate 31 in the same plasma atmosphere as when the electrodes are formed, thereby forming a laser light emitting end face (resonator end face) on the side surface of the light emitting element shown in FIG. The light emitting element needs to reflect the generated light at the emission end face to resonate, and the emission end face is required to have a flatness of about 1 nm or less.

【0069】次に、出射端面が形成された基板31に対
して、圧力が1気圧(760Torr)で且つ温度が7
00℃程度の窒素雰囲気中で30分間の熱処理を行な
う。ここで、雰囲気ガスは窒素のみが好ましいが、水素
と窒素との混合ガスであってもよい。また、熱処理温度
は500℃以上であればよい。
Next, a pressure of 1 atmosphere (760 Torr) and a temperature of 7
Heat treatment is performed for 30 minutes in a nitrogen atmosphere at about 00 ° C. Here, the atmosphere gas is preferably only nitrogen, but may be a mixed gas of hydrogen and nitrogen. The heat treatment temperature may be 500 ° C. or higher.

【0070】このようにして作製した半導体発光素子
は、室温で、波長405nmのレーザ光を安定に出力で
き、信頼性も飛躍的に向上したことを確認している。
It has been confirmed that the semiconductor light emitting device thus manufactured can stably output a laser beam having a wavelength of 405 nm at room temperature, and that the reliability has been dramatically improved.

【0071】本実施形態に係る半導体発光素子による
と、InGaNを含むMQW活性層36の上に、該MQ
W活性層36と同様のガスの流速としながら、MQW活
性層36の上部の分解を抑制する活性層分解抑制層37
を形成するため、所望のMQW活性層36を確実に得る
ことができる。
According to the semiconductor light emitting device of this embodiment, the MQW active layer 36 containing InGaN is
An active layer decomposition suppressing layer 37 for suppressing the decomposition of the upper part of the MQW active layer 36 while maintaining the same gas flow rate as the W active layer 36.
Is formed, a desired MQW active layer 36 can be reliably obtained.

【0072】なお、活性層分解抑制層37の成長時に、
成長圧力を70Torrとし、成長温度を800℃から
1090℃まで徐々に上昇させながら成長させてもよ
い。
When the active layer decomposition suppressing layer 37 is grown,
The growth may be performed while the growth pressure is set to 70 Torr and the growth temperature is gradually increased from 800 ° C. to 1090 ° C.

【0073】また、本実施形態の一変形例として、MQ
W活性層36を成長させた後、活性層分解抑制層37を
形成する代わりに、p型ガイド層38を成長させるガス
の流速と同様の流速となるように、N2 ガス等の不活性
ガスと窒素源のNH3 ガスとの混合ガスを基板31上に
導入してもよい。この後、所定の条件でMQW活性層3
6の上にp型ガイド層38を形成する。
As a modification of the present embodiment, MQ
After growing the W active layer 36, an inert gas such as N 2 gas is used instead of forming the active layer decomposition suppressing layer 37 so as to have a flow rate similar to that of the gas for growing the p-type guide layer 38. A mixed gas of nitrogen and an NH 3 gas as a nitrogen source may be introduced onto the substrate 31. Thereafter, the MQW active layer 3 is formed under a predetermined condition.
A p-type guide layer 38 is formed on 6.

【0074】このようにすると、活性層分解抑制層37
を形成しない場合であっても、MQW活性層36の上に
p型ガイド層38を成長させる前に、p型ガイド層38
の成長時の流速とほぼ同一の流速で不活性ガスとNH3
ガスとの混合ガスを導入するため、MQW活性層36の
表面からIn原子が抜け出しにくくなるので、MQW活
性層36の分解が抑制される。
In this manner, the active layer decomposition suppressing layer 37 is formed.
Is formed, the p-type guide layer 38 is grown before the p-type guide layer 38 is grown on the MQW active layer 36.
Inert gas and NH 3 at a flow rate almost the same as the flow rate during the growth of
Since the introduction of the gas mixture with the gas makes it difficult for In atoms to escape from the surface of the MQW active layer 36, the decomposition of the MQW active layer 36 is suppressed.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明の第1の半導体の製造方法による
と、原料ガスの上側を流れるサブフローガスが加熱によ
る原料ガスの上方への対流を抑えるため、反応炉又はガ
ス導入ノズルの基板上の内壁に余分な反応生成物が生じ
にくくなると共に、基板上の原料ガスの濃度が相対的に
高くなる。このため、結晶性に優れる窒化ガリウム系半
導体を再現性良く製造できるので、高効率で且つ光学的
特性に優れた青紫色半導体レーザ素子の製造が可能とな
る。
According to the first semiconductor manufacturing method of the present invention, the sub-flow gas flowing above the raw material gas suppresses the upward convection of the raw material gas due to the heating, so that the sub-flow gas on the substrate of the reaction furnace or the gas introduction nozzle is formed. Extra reaction products are less likely to be generated on the inner wall, and the concentration of the source gas on the substrate is relatively high. Therefore, a gallium nitride-based semiconductor having excellent crystallinity can be manufactured with good reproducibility, so that a blue-violet semiconductor laser device having high efficiency and excellent optical characteristics can be manufactured.

【0076】第1の半導体の製造方法が、原料ガスのサ
ブフローガス側への拡散を防止する拡散防止手段を用い
て原料ガスを導入する工程をさらに備えていると、層状
の原料ガスが上方に対流しにくくなるので、余分な反応
生成物がさらに生成されなくなり、結晶の再現性が格段
に向上する。
If the first semiconductor manufacturing method further includes a step of introducing the source gas using a diffusion preventing means for preventing the source gas from diffusing to the subflow gas side, the layered source gas is moved upward. Since convection hardly occurs, no extra reaction product is generated, and the reproducibility of the crystal is remarkably improved.

【0077】第1の半導体の製造方法において、サブフ
ローガスが水素、窒素又はアルゴンを含むと、これらの
ガスはIII −V族半導体の原料と反応しない不活性ガス
であるため、所望の半導体結晶が確実に成長する。
In the first semiconductor manufacturing method, if the subflow gas contains hydrogen, nitrogen, or argon, these gases are inert gases that do not react with the raw materials of the group III-V semiconductor, so that the desired semiconductor crystal is formed. Will surely grow.

【0078】本発明の第2の半導体の製造方法による
と、第1の半導体層用の第1の原料ガスの流速を、第2
の半導体層用の第2の原料ガスの流速よりも小さくする
ため、窒素源にアンモニアを用いた場合に単位量のアン
モニアに対して単位時間当たりに供給される熱量が多く
なるので、アンモニアの分解効率が向上する。その結
果、基板上にラジカルな窒素原子が増えるため、増加し
たラジカルな窒素原子がインジウムを取り込むため、所
望のインジウムを含む半導体層を得ることができる。
According to the second semiconductor manufacturing method of the present invention, the flow rate of the first source gas for the first semiconductor
When the ammonia is used as the nitrogen source, the amount of heat supplied per unit time to the unit amount of ammonia increases in order to make the flow rate smaller than the flow rate of the second source gas for the semiconductor layer. Efficiency is improved. As a result, radical nitrogen atoms increase on the substrate, and the increased radical nitrogen atoms take indium, whereby a desired semiconductor layer containing indium can be obtained.

【0079】第2の半導体の製造方法において、第1の
原料ガスの圧力は第2の原料ガスの圧力よりも高いか、
又は、第1の原料ガスの流量は第2の原料ガスの流量よ
りも小さいと、第1の原料ガスの流速が第2の原料ガス
の流速よりも確実に小さくなる。
In the second method of manufacturing a semiconductor, the pressure of the first source gas is higher than the pressure of the second source gas,
Alternatively, when the flow rate of the first source gas is smaller than the flow rate of the second source gas, the flow rate of the first source gas is surely smaller than the flow rate of the second source gas.

【0080】第2の半導体の製造方法において、第1の
原料ガスを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入すると共
に、サブフローガスを第1の原料ガスの上側に基板面に
ほぼ平行に且つ層状に導入する工程を含む工程を含む
と、原料ガス等を基板面に平行な層状に流すため、ガス
の制御性が向上すると共に、第1の原料ガスの上側に基
板面にほぼ平行に且つ層状に導入されるサブフローガス
により原料ガスの上方への対流が抑えられるので、反応
炉又はガス導入ノズルの基板の上方に不要な反応生成物
が付着しにくくなり、結晶の品質の再現性が向上する。
In the second method of manufacturing a semiconductor, the first source gas is introduced substantially parallel to the substrate surface and in a layered manner, and the subflow gas is layered on the upper side of the first source gas substantially parallel to the substrate surface and in a layered manner. Including the step of introducing the raw material gas, the controllability of the gas is improved because the raw material gas and the like are flown in a layer parallel to the substrate surface, and the layer is formed on the upper side of the first raw material gas substantially parallel to the substrate surface. Since the upward convection of the raw material gas is suppressed by the subflow gas introduced into the reactor, unnecessary reaction products are less likely to adhere to the substrate above the substrate of the reaction furnace or the gas introduction nozzle, and the reproducibility of crystal quality is improved. .

【0081】第2の半導体の製造方法において、サブフ
ローガスが窒素又はアルゴンを含むことが好ましい。こ
のようにすると、窒素又はアルゴンの熱伝導率は相対的
に小さいため、基板の温度を放散させにくいので、窒素
源のアンモニアガスの熱分解効率を高く維持できる。特
に、アルゴンは質量数が窒素よりも大きいため、熱対流
によるガスの巻上がりが生じにくいので、原料ガスを確
実に基板上に導入できる。
In the second method for manufacturing a semiconductor, the subflow gas preferably contains nitrogen or argon. In this case, since the thermal conductivity of nitrogen or argon is relatively small, it is difficult to dissipate the temperature of the substrate, so that the thermal decomposition efficiency of the ammonia gas of the nitrogen source can be kept high. In particular, since argon has a larger mass number than nitrogen, it is difficult for the gas to be swirled by thermal convection, so that the source gas can be reliably introduced onto the substrate.

【0082】本発明の第3の半導体の製造方法による
と、少なくともインジウムを含む第1の半導体層の上
に、第1の原料ガスの流速とほぼ同一の流速で導入され
る第2の原料ガスを用いて第1の半導体層の分解を抑制
する分解抑制層を成長させるため、第1の半導体層から
インジウムが抜け出すことがないので、インジウムを含
む所望の第1の半導体層を得ることができる。
According to the third method of manufacturing a semiconductor of the present invention, the second source gas introduced at a flow rate substantially equal to the flow rate of the first source gas onto the first semiconductor layer containing at least indium. Is used to grow a decomposition suppressing layer that suppresses decomposition of the first semiconductor layer, so that indium does not escape from the first semiconductor layer; thus, a desired first semiconductor layer containing indium can be obtained. .

【0083】本発明の第4の半導体の製造方法による
と、基板上に少なくともインジウムを含む第1の半導体
層を成長させた後、インジウムを含まない第2の半導体
層を成長させる前に、不活性ガスと窒素源ガスとを含む
混合ガスを第2の半導体層用の第2の原料ガスの流速と
ほぼ同一の流速で導入するため、第1の半導体層からイ
ンジウムが抜け出しにくい。これにより、インジウムを
含む所望の第1の半導体層を得ることができる。
According to the fourth method of manufacturing a semiconductor of the present invention, after growing the first semiconductor layer containing at least indium on the substrate, before growing the second semiconductor layer containing no indium, Since the mixed gas containing the active gas and the nitrogen source gas is introduced at substantially the same flow rate as the flow rate of the second source gas for the second semiconductor layer, indium hardly escapes from the first semiconductor layer. Thus, a desired first semiconductor layer containing indium can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体の製造方
法を実現する横型MOVPE装置の反応炉及び原料ガス
導入ノズルを示す構成断面図である。
FIG. 1 is a configuration sectional view showing a reactor and a material gas introduction nozzle of a horizontal MOVPE apparatus for realizing a semiconductor manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態に係る半導体の製造方
法に用いる原料ガス導入ノズルと比較用の原料ガス導入
ノズルとを用いて成長させた各GaN結晶の成長回数に
対する室温バンド端発光強度比の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 2 shows room-temperature band-edge luminescence with respect to the number of times of growth of each GaN crystal grown using a source gas introduction nozzle used for a semiconductor manufacturing method according to the first embodiment of the present invention and a source gas introduction nozzle for comparison. It is a graph which shows the relationship of an intensity ratio.

【図3】各ガスの熱伝導率を比較した一覧表である。FIG. 3 is a table comparing the thermal conductivity of each gas.

【図4】本発明の第2の実施形態に係る半導体の製造方
法を用いて得られるInGaN系半導体を示す構成断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of an InGaN-based semiconductor obtained by using a method for manufacturing a semiconductor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る半導体の製造方
法を用いて得られるInGaN結晶と従来の製造方法を
用いて得られる比較用のInGaN結晶とのフォトルミ
ネッセンススペクトルを比較したグラフである。
FIG. 5 is a graph comparing photoluminescence spectra of an InGaN crystal obtained by using the semiconductor manufacturing method according to the second embodiment of the present invention and a comparative InGaN crystal obtained by using the conventional manufacturing method. is there.

【図6】(a)はInGaN結晶における原料ガスを含
むガスの流速とバンド端発光の発光強度に対する深い準
位からの発光強度の比の値との関係を表わすグラフであ
る。(b)はGaN結晶における原料ガスを含むガスの
流速とバンド端発光の発光強度に対する深い準位からの
発光強度の比の値との関係を表わすグラフである。
FIG. 6A is a graph showing a relationship between a flow rate of a gas including a source gas in an InGaN crystal and a value of a ratio of light emission intensity from a deep level to light emission intensity of band edge emission. (B) is a graph showing the relationship between the flow rate of the gas containing the source gas in the GaN crystal and the value of the ratio of the emission intensity from a deep level to the emission intensity of band edge emission.

【図7】本発明の第3の実施形態に係るInGaN系半
導体発光素子を示す構成断面図である。
FIG. 7 is a configuration sectional view showing an InGaN-based semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 反応炉 11 原料ガス導入ノズル 11a 第1の導入層 11b 第2の導入層 11c 第3の導入層 12 屈曲部(拡散防止手段手段) 13 基板 14 サセプタ 21 基板 22 バッファ層 23 第1の半導体層 24 第2の半導体層 31 基板 32 バッファ層 33 n型コンタクト層 34 n型クラッド層 35 n型ガイド層 36 MQW活性層 37 活性層分解抑制層(分解抑制層) 38 p型ガイド層 39 p型クラッド層 40 第1のp型コンタクト層 41 第2のp型コンタクト層 42 陽電極 43 陰電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reactor 11 Source gas introduction nozzle 11a First introduction layer 11b Second introduction layer 11c Third introduction layer 12 Bent part (diffusion prevention means) 13 Substrate 14 Susceptor 21 Substrate 22 Buffer layer 23 First semiconductor layer 24 second semiconductor layer 31 substrate 32 buffer layer 33 n-type contact layer 34 n-type cladding layer 35 n-type guide layer 36 MQW active layer 37 active layer decomposition suppression layer (decomposition suppression layer) 38 p-type guide layer 39 p-type clad Layer 40 First p-type contact layer 41 Second p-type contact layer 42 Positive electrode 43 Negative electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村 歩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷川 義晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Ayumi Tsujimura 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、III 族源と窒素源とを含む原
料ガスを基板面にほぼ平行に且つ層状に導入することに
より、前記基板上にIII 族窒化物半導体を製造する半導
体の製造方法であって、 サブフローガスを前記原料ガスの上側に基板面にほぼ平
行に且つ層状に導入する工程を備えていることを特徴と
する半導体の製造方法。
1. A semiconductor manufacturing method for producing a group III nitride semiconductor on a substrate by introducing a source gas containing a group III source and a nitrogen source into the substrate substantially in parallel with the substrate surface and in a layered manner. A method for producing a semiconductor, comprising a step of introducing a subflow gas into a layer substantially parallel to a substrate surface above a source gas.
【請求項2】 前記原料ガスの前記サブフローガス側へ
の拡散を防止する拡散防止手段を用いて前記原料ガスを
導入する工程をさらに備えていることを特徴とする請求
項1に記載の半導体の製造方法。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of introducing said source gas using a diffusion preventing means for preventing diffusion of said source gas to said subflow gas side. Production method.
【請求項3】 前記サブフローガスは、水素、窒素又は
アルゴンを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導
体の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the sub-flow gas contains hydrogen, nitrogen, or argon.
【請求項4】 少なくともインジウムと窒素とを含む第
1の原料ガスを導入して、基板上に第1の半導体層を成
長させる第1の半導体層成長工程と、アルミニウム又は
ガリウムと窒素とを含む第2の原料ガスを導入して前記
基板上に第2の半導体層を成長させる第2の半導体層成
長工程とを備え、前記基板上に窒化ガリウム系半導体を
成長させる半導体の製造方法であって、 前記第1の原料ガスの流速は前記第2の原料ガスの流速
よりも小さいことを特徴とする半導体の製造方法。
4. A first semiconductor layer growing step of introducing a first source gas containing at least indium and nitrogen to grow a first semiconductor layer on a substrate, comprising: aluminum or gallium and nitrogen. A second semiconductor layer growth step of introducing a second source gas to grow a second semiconductor layer on the substrate, wherein the method comprises growing a gallium nitride-based semiconductor on the substrate. And a flow rate of the first source gas is smaller than a flow rate of the second source gas.
【請求項5】 前記第1の原料ガスの圧力は前記第2の
原料ガスの圧力よりも高いか、又は、前記第1の原料ガ
スの流量は前記第2の原料ガスの流量よりも小さいこと
を特徴とする請求項4に記載の半導体の製造方法。
5. The pressure of the first source gas is higher than the pressure of the second source gas, or the flow rate of the first source gas is lower than the flow rate of the second source gas. The method for manufacturing a semiconductor according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記第1の半導体層成長工程は、 前記第1の原料ガスを基板面にほぼ平行に且つ層状に導
入すると共に、サブフローガスを前記第1の原料ガスの
上側に基板面にほぼ平行に且つ層状に導入する工程を含
むことを特徴とする請求項4に記載の半導体の製造方
法。
6. The first semiconductor layer growing step, wherein the first source gas is introduced substantially in parallel with the substrate surface in a layered manner, and a sub-flow gas is applied to the substrate surface above the first source gas. 5. The method for manufacturing a semiconductor according to claim 4, further comprising a step of introducing in a substantially parallel and layered manner.
【請求項7】 前記サブフローガスは、窒素又はアルゴ
ンを含むことを特徴とする請求項6に記載の半導体の製
造方法。
7. The method according to claim 6, wherein the subflow gas includes nitrogen or argon.
【請求項8】 基板上に原料ガスを含むガスを導入する
ことにより窒化ガリウム系半導体を成長させる半導体の
製造方法であって、 少なくともインジウムと窒素とを含む第1の原料ガスを
導入して基板上に第1の半導体層を成長させる第1の半
導体層成長工程と、 アルミニウム又はガリウムと窒素とを含む第2の原料ガ
スを前記第1の原料ガスとほぼ同一の流速で導入して、
前記第1の半導体層の上面に前記第1の半導体層の分解
を抑制する分解抑制層を成長させる分解抑制層成長工程
と、 アルミニウム又はガリウムと窒素とを含む第3の原料ガ
スを導入して、前記分解抑制層の上面に第2の半導体層
を成長させる第2の半導体層成長工程とを備えているこ
とを特徴とする半導体の製造方法。
8. A semiconductor manufacturing method for growing a gallium nitride-based semiconductor by introducing a gas containing a source gas onto a substrate, the method comprising: introducing a first source gas containing at least indium and nitrogen; A first semiconductor layer growing step of growing a first semiconductor layer thereon; and introducing a second source gas containing aluminum or gallium and nitrogen at substantially the same flow rate as the first source gas,
A decomposition suppressing layer growing step of growing a decomposition suppressing layer for suppressing the decomposition of the first semiconductor layer on the upper surface of the first semiconductor layer; and introducing a third source gas containing aluminum or gallium and nitrogen. And a second semiconductor layer growing step of growing a second semiconductor layer on the upper surface of the decomposition suppressing layer.
【請求項9】 少なくともインジウムと窒素とを含む第
1の原料ガスを導入して基板上に第1の半導体層を成長
させる第1の半導体層成長工程と、アルミニウム又はガ
リウムと窒素とを含む第2の原料ガスを導入して、前記
第1の半導体層の上面に第2の半導体層を成長させる第
2の半導体層成長工程とを備え、前記基板上に窒化ガリ
ウム系半導体を成長させる半導体の製造方法であって、 前記第2の半導体層成長工程は、前記第2の原料ガスを
導入する前に、不活性ガスと窒素源ガスとを含む混合ガ
スを前記第2の原料ガスの流速とほぼ同一の流速で導入
する工程を含むことを特徴とする半導体の製造方法。
9. A first semiconductor layer growing step of introducing a first source gas containing at least indium and nitrogen to grow a first semiconductor layer on a substrate, and a step of containing aluminum or gallium and nitrogen. And a second semiconductor layer growing step of growing a second semiconductor layer on the upper surface of the first semiconductor layer by introducing a second source gas, wherein a gallium nitride based semiconductor is grown on the substrate. In the manufacturing method, the second semiconductor layer growing step may include, before introducing the second source gas, mixing a mixed gas containing an inert gas and a nitrogen source gas with a flow rate of the second source gas. A method for manufacturing a semiconductor, comprising a step of introducing at substantially the same flow rate.
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