JPH1179898A - 窒化物単結晶薄膜の形成方法 - Google Patents

窒化物単結晶薄膜の形成方法

Info

Publication number
JPH1179898A
JPH1179898A JP23364097A JP23364097A JPH1179898A JP H1179898 A JPH1179898 A JP H1179898A JP 23364097 A JP23364097 A JP 23364097A JP 23364097 A JP23364097 A JP 23364097A JP H1179898 A JPH1179898 A JP H1179898A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
thin film
substrate
crystal thin
group iii
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23364097A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Yatagai
悟 谷田貝
Hiroyuki Shiraki
弘幸 白木
Satoshi Uda
聡 宇田
Yoshiko Tamura
佳子 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP23364097A priority Critical patent/JPH1179898A/ja
Publication of JPH1179898A publication Critical patent/JPH1179898A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質な受発光素子や電子デバイスを作製で
きる(In,Al,Ga)N窒化物単結晶薄膜を低温で
形成する。 【解決手段】 ガリウム砒素結晶基板上に立方晶のIII-
V族窒化物単結晶薄膜を形成する際に、この基板が立方
晶のガリウム砒素単結晶の基板であって、この基板に
は、砒素圧制御CZ法(PCZ法)又は横型ブリッジマ
ン法(HB法)により作られた単結晶の基板を用いる。
上記III-V族窒化物のうちIII族元素はIn,Al及びG
aからなる群より選ばれた1種又は2種以上の元素であ
って、上記III-V族窒化物単結晶薄膜は分子線エピタキ
シャル成長法(MBE法)により形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガリウム砒素結晶
基板(以下、GaAs基板という)上にIII-V族窒化物
単結晶薄膜を形成する方法に関する。更に詳しくは、発
光ダイオード(以下、LEDという)、レーザダイオー
ド(以下、LDという)などの受発光素子や、トランジ
スタなどの電子デバイスに用いられる窒化物単結晶薄膜
の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、六方晶のこの種の窒化物単結晶薄
膜は、六方晶のサファイア基板を使ってこの基板のc面
上に800〜1100℃程度の温度で成長させて形成さ
れる。一方、立方晶のこの種の窒化物単結晶薄膜は、立
方晶のGaAs基板や立方晶のSiC基板を使ってこれ
らの(001)面上に600〜800℃程度の温度で成
長させて形成される。ここでGaAs基板は、液体封止
チョクラルスキー法(以下、LEC法という)や縦型ブ
リッジマン法(VB法という)により作られたGaAs
単結晶を加工して作られる。このLEC法やVB法で作
られた立方晶のGaAs基板を用いて窒化物薄膜を形成
するときに、低い温度で基板上に窒化物薄膜を成長させ
ると、薄膜がアモルファスもしくは多結晶になってしま
うため、600〜800℃の高温で窒化物薄膜を成長す
る必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記六方晶の
窒化物単結晶は、六方晶のサファイア上で30度回転し
て成長するため、基板と単結晶薄膜の結晶方位が互いに
相違し、LED、LD、電子デバイス等に加工するとき
に、基板と薄膜の界面にきれいな劈開面を作ることが困
難な問題点があった。またLEC法やVB法で作られた
立方晶のGaAs基板を用いて高温で窒化物単結晶薄膜
を形成した場合には、デバイス作製時に拡散を生じやす
い。例えばpn接合を作製した場合にはこの拡散により
pn接合の逆方向の耐圧が低下する不具合があった。本
発明の目的は、高品質な受発光素子や電子デバイスを作
製できる(In,Al,Ga)N窒化物単結晶薄膜を低
温で形成する方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
ガリウム砒素結晶基板の(001)面上に立方晶のIII-
V族窒化物単結晶薄膜を形成する方法において、この基
板が立方晶のガリウム砒素単結晶の基板であって、この
基板が砒素のリザーバーの温度を制御することによって
炉内の砒素の蒸気圧を制御しながらガリウム砒素融液か
ら引上げたガリウム砒素単結晶を加工することにより形
成され、上記III-V族窒化物のうちIII族元素がIn,A
l及びGaからなる群より選ばれた1種又は2種以上の
元素であって、また上記III-V族窒化物単結晶薄膜が分
子線でエピタキシャル成長した単結晶薄膜であることを
特徴とする窒化物単結晶薄膜の形成方法である。この方
法では、砒素のリザーバーの温度を制御することによっ
て炉内の砒素の蒸気圧を制御しながらガリウム砒素融液
から引上げてガリウム砒素単結晶を育成する、砒素圧制
御チョクラルスキー法(砒素圧制御CZ法、以下PCZ
法という)により作られた単結晶の基板を用いる。この
単結晶基板上に(In,Al,Ga)N単結晶薄膜を分
子線エピタキシャル成長法(MBE法)により350〜
400℃程度で形成するため、比較的低温で基板及び薄
膜を形成できる。
【0005】請求項2に係る発明は、ガリウム砒素結晶
基板の(001)面上に立方晶のIII-V族窒化物単結晶
薄膜を形成する方法において、この基板が立方晶のガリ
ウム砒素単結晶の基板であって、この基板がボート中の
ガリウム砒素融液を水平炉内で溶融した後、炉内を水平
移動させながら冷却してボートの一端から結晶させて作
られたガリウム砒素単結晶を加工することにより形成さ
れ、上記III-V族窒化物のうちIII族元素がIn,Al及
びGaからなる群より選ばれた1種又は2種以上の元素
であって、また上記III-V族窒化物単結晶薄膜が分子線
でエピタキシャル成長した単結晶薄膜であることを特徴
とする窒化物単結晶薄膜の形成方法である。この方法で
は、ボート中のガリウム砒素融液を水平炉内で溶融した
後、炉内を水平移動させながら冷却してボートの一端か
ら結晶させてガリウム砒素単結晶を育成する、横型ブリ
ッジマン法(以下、HB法という)により作られた単結
晶の基板を用いる。この単結晶基板上に(In,Al,
Ga)N単結晶薄膜を分子線エピタキシャル成長法(M
BE法)により350〜400℃程度で形成するため、
比較的低温で基板及び薄膜を形成できる。
【0006】請求項3に係る発明は、請求項1又は2に
係る発明であって、III-V族窒化物単結晶薄膜がInx
1-xN(但し、0≦x≦1)、InxGa1-xN(但
し、0≦x≦1)又はInxAlyGa1-x-yN(但し、
0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)の単結晶薄
膜である窒化物単結晶薄膜の形成方法である。請求項1
又は2に係る発明の方法によれば、インジウムリッチの
窒化物単結晶薄膜を相分離させることなく、又は結晶性
を低下させることなく形成できる。
【0007】
【発明の実施の形態】請求項1に係る発明は、PCZ法
で作られた立方晶のガリウム砒素結晶基板を用い、この
基板の(001)面上に立方晶の(In,Al,Ga)
N単結晶薄膜をMBE法で形成するものである。また請
求項2に係る発明は、HB法で作られた立方晶のガリウ
ム砒素結晶基板を用い、この基板の(001)面上に立
方晶の(In,Al,Ga)N単結晶薄膜をMBE法で
形成するものである。立方晶の結晶基板に立方晶の単結
晶薄膜を形成するため、その界面での結晶方位は一致
し、デバイス作製時にきれいな劈開面が得られる。また
(In,Al,Ga)N単結晶とは、InN、AlN、
GaN、InxAl1-xN(但し、0≦x≦1)、Inx
Ga1-xN(但し、0≦x≦1)、AlzGa1-zN(但
し、0≦z≦1)、InxAlyGa1-x-y(但し、0≦
x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)である。MBE
法で(In,Al,Ga)N単結晶薄膜を形成する前
に、電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマを発生
させて、ガリウム砒素結晶基板にN2ビームを照射して
基板表面を窒化させておくことが好ましい。
【0008】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 <実施例1>基板としてPCZ法で育成された単結晶を
加工した直径2インチ、厚さ350μmのGaAs結晶
基板を用いた。MBEで単結晶薄膜を形成する前に、こ
の基板を10%塩酸に5分間浸漬した後、超純水で1分
間リンスした。ECR−MBE装置により、単結晶薄膜
を形成した。この装置ではIn源、Al源及びGa源と
して純度99.99%以上の金属を用い、またN源とし
て純度99.999%以上のN2ガスをECR励起によ
りプラズマ化して用いた。
【0009】上記GaAs結晶基板を(001)面を分
子線成膜面となるように装置の基板ホルダに装着し、次
の条件で基板表面を窒化した。 基板温度: 400℃ Nビーム強度: 3.0×10-4Torr 窒化時間: 30分 この窒化により基板の砒素が叩き出され、厚さ数10オ
ングストロームのGaN層が形成された。
【0010】次いで次の条件でGaN単結晶薄膜を成長
させた。 基板温度: 400℃ Nビーム強度: 3.0×10-4Torr Gaビーム強度: 1.0×10-7Torr 成長時間: 7時間 上記窒化とGaNの成長により、基板上に厚さ0.4μ
mのGaN単結晶薄膜を形成した。
【0011】<実施例2>基板としてHB法で育成され
た単結晶を加工した直径2インチ、厚さ350μm、G
aAs結晶基板を用いた。それ以外は実施例1と同様に
して基板上に厚さ0.4μmのGaN単結晶薄膜を形成
した。 <比較例1>基板としてLEC法で育成された単結晶を
加工した直径2インチ、厚さ350μm、GaAs結晶
基板を用いた。それ以外は実施例1と同様にして基板上
に厚さ0.4μmのGaN単結晶薄膜を形成した。 <評価>実施例1、実施例2及び比較例1の形成された
薄膜の各表面を反射型電子線回折装置(RHEED)に
より観察した。実施例1については図1に、実施例2に
ついては図2に、比較例1については図3にそれぞれ示
す。図3から明らかなように、比較例1の回折パターン
がリング状に現れたことから、この薄膜はGaNが島状
に成長した多結晶であることが伺えた。これに対して実
施例1及び実施例2の回折パターンはストリーク状に現
れたことから、これらの薄膜はGaNが二次元に成長し
て、その結晶面がオングストロームサイズで平坦である
ことが伺えた。
【0012】
【発明の効果】以上述べたように、LEC法やVB法で
作られたGaAs基板を用いて高温で窒化物単結晶薄膜
を形成した場合と異なり、本発明によれば、GaAs単
結晶の成長温度が比較的低温で済むPCZ法又はHB法
で作られた単結晶を加工したGaAs結晶基板を用い、
MBE法により低温でこの基板上に(In,Al,G
a)N単結晶薄膜を形成するので、デバイス作製時に拡
散を生じにくく、pn接合を作製した場合にもこの拡散
によりpn接合の逆方向の耐圧が低下しない。また立方
晶の基板に立方晶の単結晶薄膜を形成するため、基板と
薄膜の界面にきれいな劈開面を作ることできる。この結
果、高品質な受発光素子や電子デバイスを作製できる
(In,Al,Ga)N窒化物単結晶薄膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のGaN単結晶薄膜表面の結晶構造を
示す反射型電子線回折写真図。
【図2】実施例2のGaN単結晶薄膜表面の結晶構造を
示す反射型電子線回折写真図。
【図3】比較例1のGaN単結晶薄膜表面の結晶構造を
示す反射型電子線回折写真図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年8月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 佳子 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガリウム砒素結晶基板の(001)面上
    に立方晶のIII-V族窒化物単結晶薄膜を形成する方法に
    おいて、 前記基板が立方晶のガリウム砒素単結晶の基板であっ
    て、この基板が砒素のリザーバーの温度を制御すること
    によって炉内の砒素の蒸気圧を制御しながらガリウム砒
    素融液から引上げたガリウム砒素単結晶を加工すること
    により形成され、 前記III-V族窒化物のうちIII族元素がIn,Al及びG
    aからなる群より選ばれた1種又は2種以上の元素であ
    って、前記III-V族窒化物単結晶薄膜が分子線でエピタ
    キシャル成長した単結晶薄膜であることを特徴とする窒
    化物単結晶薄膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 ガリウム砒素結晶基板の(001)面上
    に立方晶のIII-V族窒化物単結晶薄膜を形成する方法に
    おいて、 前記基板が立方晶のガリウム砒素単結晶の基板であっ
    て、この基板がボート中のガリウム砒素融液を水平炉内
    で溶融した後、炉内を水平移動させながら冷却してボー
    トの一端から結晶させて作られたガリウム砒素単結晶を
    加工することにより形成され、 前記III-V族窒化物のうちIII族元素がIn,Al及びG
    aからなる群より選ばれた1種又は2種以上の元素であ
    って、前記III-V族窒化物単結晶薄膜が分子線でエピタ
    キシャル成長した単結晶薄膜であることを特徴とする窒
    化物単結晶薄膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 III-V族窒化物単結晶薄膜がInxAl
    1-xN(但し、0≦x≦1)、InxGa1-xN(但し、
    0≦x≦1)又はInxAlyGa1-x-yN(但し、0≦
    x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)の単結晶薄膜で
    ある請求項1又は2記載の窒化物単結晶薄膜の形成方
    法。
JP23364097A 1997-08-29 1997-08-29 窒化物単結晶薄膜の形成方法 Pending JPH1179898A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23364097A JPH1179898A (ja) 1997-08-29 1997-08-29 窒化物単結晶薄膜の形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23364097A JPH1179898A (ja) 1997-08-29 1997-08-29 窒化物単結晶薄膜の形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1179898A true JPH1179898A (ja) 1999-03-23

Family

ID=16958217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23364097A Pending JPH1179898A (ja) 1997-08-29 1997-08-29 窒化物単結晶薄膜の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1179898A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997026498A1 (en) * 1996-01-16 1997-07-24 Smart Parts, Inc. Pneumatically operated projectile launching device
US9658027B2 (en) 2013-06-21 2017-05-23 Gi Sportz Direct Llc Compressed gas gun having built-in, internal projectile feed mechanism
USD992671S1 (en) 2020-10-08 2023-07-18 Canadian Imperial Bank Of Commerce, As Agent Projectile launcher and loader
US11796280B2 (en) 2019-11-26 2023-10-24 Kore Outdoor (Us), Inc. Projectile loader having streamlined external body and internal opening mechanism

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997026498A1 (en) * 1996-01-16 1997-07-24 Smart Parts, Inc. Pneumatically operated projectile launching device
US9658027B2 (en) 2013-06-21 2017-05-23 Gi Sportz Direct Llc Compressed gas gun having built-in, internal projectile feed mechanism
US11796280B2 (en) 2019-11-26 2023-10-24 Kore Outdoor (Us), Inc. Projectile loader having streamlined external body and internal opening mechanism
USD992671S1 (en) 2020-10-08 2023-07-18 Canadian Imperial Bank Of Commerce, As Agent Projectile launcher and loader

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7282381B2 (en) Method of producing self supporting substrates comprising III-nitrides by means of heteroepitaxy on a sacrificial layer
KR101372698B1 (ko) 수소화합물 기상 성장법에 의한 평면, 비극성 질화 갈륨의 성장
JP4581490B2 (ja) Iii−v族窒化物系半導体自立基板の製造方法、及びiii−v族窒化物系半導体の製造方法
US7332031B2 (en) Bulk single crystal gallium nitride and method of making same
US5530267A (en) Article comprising heteroepitaxial III-V nitride semiconductor material on a substrate
US8142566B2 (en) Method for producing Ga-containing nitride semiconductor single crystal of BxAlyGazIn1-x-y-zNsPtAs1-s-t (0<=x<=1, 0<=y<1, 0<z<=1, 0<s<=1 and 0<=t<1) on a substrate
JP5099763B2 (ja) 基板製造方法およびiii族窒化物半導体結晶
US6176925B1 (en) Detached and inverted epitaxial regrowth & methods
JP5244487B2 (ja) 窒化ガリウム成長用基板及び窒化ガリウム基板の製造方法
JP2009519202A (ja) Iii族窒化物製品及び同製品の作製方法
EP2087507A2 (en) Method for heteroepitaxial growth of high-quality n-face gan, inn, and ain and their alloys by metal organic chemical vapor deposition
JP2002249400A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法およびその利用
KR100450781B1 (ko) Gan단결정제조방법
JP2002274997A (ja) GaN系化合物半導体結晶の製造方法
JPH1179898A (ja) 窒化物単結晶薄膜の形成方法
JP2006008500A (ja) 窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体基板
EP1460154A1 (en) Group iii nitride semiconductor substrate and its manufacturing method
JP2023532799A (ja) 窒化された界面層を有する半導体基板
KR100499814B1 (ko) GaN 나노막대를 이용하는 단결정 GaN 기판 제조방법
JP4507810B2 (ja) 窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体基板
JP2008528414A (ja) c面配向GaN又はAlxGa1−xN基板製造方法及びc面配向GaN又はAlxGa1−xN基板使用方法
JP2002231640A (ja) 窒化ガリウム基板及びその製造方法
JPH07288231A (ja) 単結晶成長用基体
JP5424476B2 (ja) 単結晶基板、その製造方法、当該単結晶基板上に形成してなる半導体薄膜、および半導体構造
JP2002211999A (ja) Iii族窒化物系化合物半導体の結晶成長基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030917