JPS5815480B2 - チツカガリウムタンケツシヨウノ セイチヨウホウホウ - Google Patents
チツカガリウムタンケツシヨウノ セイチヨウホウホウInfo
- Publication number
- JPS5815480B2 JPS5815480B2 JP50100832A JP10083275A JPS5815480B2 JP S5815480 B2 JPS5815480 B2 JP S5815480B2 JP 50100832 A JP50100832 A JP 50100832A JP 10083275 A JP10083275 A JP 10083275A JP S5815480 B2 JPS5815480 B2 JP S5815480B2
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- Japan
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- gan
- gallium
- substrate
- gallium nitride
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶の成長方法に関
する。
する。
ＧａＮはバンドキャップが３．４ｅｖと広く青色発光素
子用材料として期待されている化合物半導体であるが、
従来電気特性の良い均質な結晶性のものが得にくかった
。
子用材料として期待されている化合物半導体であるが、
従来電気特性の良い均質な結晶性のものが得にくかった
。
現在一般にＧａＮはＧａ−ＨＣｌ−ＮＨ３系気相不均化
法により基板上にヘテロ・エピタキシャル成長されてい
る。
法により基板上にヘテロ・エピタキシャル成長されてい
る。
基板としては高温で分解したりＨＣＩやＮＨ３と反応せ
ず、また格子定数がＧａＮに比較的近いサファイアが一
般に用いられている。
ず、また格子定数がＧａＮに比較的近いサファイアが一
般に用いられている。
この場合、通例の温度範囲（８００〜１１５０℃）では
高い基板温度で成長するほどキャリヤー濃度が低く、易
動度の大きな電気特性の良いＧａＮが得られる。
高い基板温度で成長するほどキャリヤー濃度が低く、易
動度の大きな電気特性の良いＧａＮが得られる。
発明者らの実験によれば９００℃で成長したＧａＮはキ
ャリヤー濃度が約１×１０２０ｃｍ−３、易動度が約４
０ｃａ／Ｖｓｅｃであったが、１１００℃で成長したも
のはキャリヤー濃度が約５Ｘ１０１８ｃｍ２／Ｖｓｅｃ
易動度が約１５０ｃｍ２／Ｖｓｅｃの電気特性を示した
。
ャリヤー濃度が約１×１０２０ｃｍ−３、易動度が約４
０ｃａ／Ｖｓｅｃであったが、１１００℃で成長したも
のはキャリヤー濃度が約５Ｘ１０１８ｃｍ２／Ｖｓｅｃ
易動度が約１５０ｃｍ２／Ｖｓｅｃの電気特性を示した
。
ところが、１０００℃以下の低温で成長したＧａＮはサ
ファイア基板上一面に膜状に成長するのに反し、１００
０℃をこえる高温で成長させるとＧａＮは膜状に成長せ
ず基板上に粒状または島状に成長することが多い。
ファイア基板上一面に膜状に成長するのに反し、１００
０℃をこえる高温で成長させるとＧａＮは膜状に成長せ
ず基板上に粒状または島状に成長することが多い。
成長結晶が発光素子として利用できる条件として電気特
性が良いことは当然であるが均質な膜状結晶であること
も不可欠である。
性が良いことは当然であるが均質な膜状結晶であること
も不可欠である。
発明者らはサファイア基板とＧａＮの付着が良く、膜状
結晶が成長する条件と、電気特性の良い結晶を成長させ
る条件は異なると結論し、本発明を得るに至った。
結晶が成長する条件と、電気特性の良い結晶を成長させ
る条件は異なると結論し、本発明を得るに至った。
本発明はＧａＮ結晶成長における上述の問題点を解決し
、電気特性が良い均質な膜状ＧａＮ結晶を得る方法で蔦
る。
、電気特性が良い均質な膜状ＧａＮ結晶を得る方法で蔦
る。
この問題点は構成原子、格子定数の異なるサファイア上
にＧａＮをヘテロ・エピタキシャル成長させることに起
因する。
にＧａＮをヘテロ・エピタキシャル成長させることに起
因する。
よって第１図に示すごとく、サファイア上にまず、良好
な電気特性は期待できないが付着性の良い膜状結晶が得
られる条件１０００℃以下の温度、望ましくは、８００
℃〜１０００℃においてＧａＮを例えば０．５μｍ〜５
μｍの厚みで気相成長させこれを第１層２とする。
な電気特性は期待できないが付着性の良い膜状結晶が得
られる条件１０００℃以下の温度、望ましくは、８００
℃〜１０００℃においてＧａＮを例えば０．５μｍ〜５
μｍの厚みで気相成長させこれを第１層２とする。
つぎに基板温度を１ｏｏｏ℃をこえる範囲、望ましくは
１０５０℃〜１１５０℃の範囲に上昇させ、電気特性の
良い結晶が得られる条件でＧａＮの第２層３を前記第１
層２を形成するときの気相成長の原料と同一の原料を用
いて、第１層上にあらためて成長させる。
１０５０℃〜１１５０℃の範囲に上昇させ、電気特性の
良い結晶が得られる条件でＧａＮの第２層３を前記第１
層２を形成するときの気相成長の原料と同一の原料を用
いて、第１層上にあらためて成長させる。
以下実施例により本発明を説明する。
実施例 １
実施の反応装置を第２図に示す。
反応装置は主炉４と副炉５および２つのガス流導路な持
つ石英反応管６よりなる。
つ石英反応管６よりなる。
上記流導路にはＧａ７を置き副炉により７００℃に保つ
。
。
下部性導路は基板８直前で下部性導路と合流する。
まず下部性導路にＡｒ５００ｃｃ／ｍｉｎ、下部性導路
にＮＨ３ガス５０Ｑｃｃ／ｍｉｎとＡｒ５ｏＯｃｃ／ｍ
ｉｎを流す。
にＮＨ３ガス５０Ｑｃｃ／ｍｉｎとＡｒ５ｏＯｃｃ／ｍ
ｉｎを流す。
主炉により基板を１０００℃に保ち、下部性導路よりＨ
ＣＩガスを５ｃｃ／ｍｉｎの流量で５分流し０．５〜５
μｍの厚みでＧａＮを基板上に成長させる。
ＣＩガスを５ｃｃ／ｍｉｎの流量で５分流し０．５〜５
μｍの厚みでＧａＮを基板上に成長させる。
その後ＨＣＩガスを止め主炉により基板を１１００℃に
昇温し、再びＭＣＩガスを５ｃｃ／ｍｉｎの流量で流し
ＧａＮを成長させる。
昇温し、再びＭＣＩガスを５ｃｃ／ｍｉｎの流量で流し
ＧａＮを成長させる。
成長速度は０．１〜１．０μｍ／ｍｉｘであった。
成長したＧａＮは均質な膜状結晶であり、キャリヤー濃
度５×１０−１８ｃｍ−３、易動度１５０ｃｍ２／Ｖｓ
ｅｃを示した。
度５×１０−１８ｃｍ−３、易動度１５０ｃｍ２／Ｖｓ
ｅｃを示した。
なお第３図に成長過程の時間に対する基板温度の変化例
を示す。
を示す。
実施例 ２
実施例１と同等の装置においてＧａ７を副炉により７０
０℃に保ち、サファイア基板８を主炉により１０００℃
に保つ。
０℃に保ち、サファイア基板８を主炉により１０００℃
に保つ。
下部性導路にＨＣｌ５ｃｃ／ｍｉｎ、Ａｒ５ＱＱｃｃ／
ｍｉｎ、下部性導路にＮＨ３５００ｅＣ／ｍ１ｎＡｒ５
００ｃＣ／ｍｉｎを流し始めると同時に主炉を調節して
基板温度を１〜ｂ 割合で上昇させつつ基板上にＧａＮをエピタキシャル成
長させる０基板温度が１１００℃にまで上昇した後は温
度上昇を止め１１００℃に保ちＧａＮを成長させる。
ｍｉｎ、下部性導路にＮＨ３５００ｅＣ／ｍ１ｎＡｒ５
００ｃＣ／ｍｉｎを流し始めると同時に主炉を調節して
基板温度を１〜ｂ 割合で上昇させつつ基板上にＧａＮをエピタキシャル成
長させる０基板温度が１１００℃にまで上昇した後は温
度上昇を止め１１００℃に保ちＧａＮを成長させる。
この方法により実施例１で得られたのとほぼ同質の電気
特性を示すＧａＮ膜状結晶が得られた。
特性を示すＧａＮ膜状結晶が得られた。
以上のように本発明ばガリウム、塩化水素、およびアン
モニアを用いて、１０００℃以下の温度のサファイア基
板上ｋ、気相成長を行って第１の窒化ガリウム層を形成
する工程と、ガリウム、塩化水素およびアンモニアを用
いて、１０００℃をこえる基板温度で前記第１の窒化ガ
リウム層上に第２の窒化ガリウム層を形成する工程とを
そなえたことを特徴とするもので、電気特性の良い均質
なＧａＮ箪結晶膜を得ることができる。
モニアを用いて、１０００℃以下の温度のサファイア基
板上ｋ、気相成長を行って第１の窒化ガリウム層を形成
する工程と、ガリウム、塩化水素およびアンモニアを用
いて、１０００℃をこえる基板温度で前記第１の窒化ガ
リウム層上に第２の窒化ガリウム層を形成する工程とを
そなえたことを特徴とするもので、電気特性の良い均質
なＧａＮ箪結晶膜を得ることができる。
第１図は本発明の方法で得られるＧａＮ単結晶の一例の
構造断更図、第２図は同上方法を実施する装置の説明図
、第３図は成長過程の時間に対する基板温度の関係を示
す図である。 １……サフアイア、２……ＧａＮの第１層、３……Ｇａ
Ｎの第２層。
構造断更図、第２図は同上方法を実施する装置の説明図
、第３図は成長過程の時間に対する基板温度の関係を示
す図である。 １……サフアイア、２……ＧａＮの第１層、３……Ｇａ
Ｎの第２層。
Claims (1)
- １ ガリウム、塩化水素、およびアンモニアを用いて、
１０００℃以下の温度のサファイア基板上に、気相成長
を行って第１の窒化ガリウム層を形成する工程と、ガリ
ウム、塩化水素およびアンモニアを用いて、１０００℃
をこえる基板温度で前記第１の窒化ガリウム層上に第２
の窒化ガリウム層を形成する工程とをそなえた窒化ガリ
ウム単結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50100832A JPS5815480B2 (ja) | 1975-08-19 | 1975-08-19 | チツカガリウムタンケツシヨウノ セイチヨウホウホウ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50100832A JPS5815480B2 (ja) | 1975-08-19 | 1975-08-19 | チツカガリウムタンケツシヨウノ セイチヨウホウホウ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5223600A JPS5223600A (en) | 1977-02-22 |
| JPS5815480B2 true JPS5815480B2 (ja) | 1983-03-25 |
Family
ID=14284280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50100832A Expired JPS5815480B2 (ja) | 1975-08-19 | 1975-08-19 | チツカガリウムタンケツシヨウノ セイチヨウホウホウ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5815480B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04297023A (ja) † | 1991-01-31 | 1992-10-21 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法 |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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| DE69229265T2 (de) * | 1991-03-18 | 1999-09-23 | Univ Boston | Verfahren zur herstellung und dotierung hochisolierender dünner schichten aus monokristallinem galliumnitrid |
| JP2751963B2 (ja) * | 1992-06-10 | 1998-05-18 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化インジウムガリウム半導体の成長方法 |
| RU2002122760A (ru) * | 2000-01-26 | 2004-04-10 | Кба-Жиори С.А. (Ch) | Способ и устройство для регистрации бумажных листов |
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| US6939730B2 (en) | 2001-04-24 | 2005-09-06 | Sony Corporation | Nitride semiconductor, semiconductor device, and method of manufacturing the same |
| JP5229792B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-07-03 | 国立大学法人大阪大学 | Ｉｉｉ族元素窒化物結晶の製造方法およびそれにより得られるｉｉｉ族元素窒化物結晶 |
| JP6614529B2 (ja) | 2013-10-09 | 2019-12-04 | 国立大学法人大阪大学 | Ｉｉｉ族元素窒化物結晶の製造方法、ｉｉｉ族元素窒化物結晶、半導体装置、およびｉｉｉ族元素窒化物結晶製造装置 |
| CN106460228B (zh) * | 2014-03-03 | 2019-04-26 | 国立大学法人大阪大学 | Iii族氮化物结晶的制造方法及iii族氮化物结晶制造装置 |
| JP6384851B2 (ja) | 2014-03-03 | 2018-09-05 | 国立大学法人大阪大学 | Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法、ｉｉｉ族窒化物結晶、半導体装置およびｉｉｉ族窒化物結晶製造装置 |
| US10011921B2 (en) | 2014-10-29 | 2018-07-03 | Osaka University | Method for producing group III element nitride crystal, group III element nitride crystal, semiconductor device, method for producing semiconductor device, and group III element nitride crystal production device |
| US11186922B2 (en) | 2019-06-06 | 2021-11-30 | Panasonic Corporation | Apparatus for producing Group-III nitride semiconductor crystal including nitrogen source nozzles with different spray directions |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5631320A (en) * | 1979-08-22 | 1981-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | Grounddfault current detector |
-
1975
- 1975-08-19 JP JP50100832A patent/JPS5815480B2/ja not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5223600A (en) | 1977-02-22 |
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