JPS6158972B2 - - Google Patents
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- JPS6158972B2 JPS6158972B2 JP11931381A JP11931381A JPS6158972B2 JP S6158972 B2 JPS6158972 B2 JP S6158972B2 JP 11931381 A JP11931381 A JP 11931381A JP 11931381 A JP11931381 A JP 11931381A JP S6158972 B2 JPS6158972 B2 JP S6158972B2
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、窒化アルミニウム薄膜の製造方法に
関し、更に詳しくは、液相法による窒化アルミニ
ウム薄膜の製造方法に関する。
関し、更に詳しくは、液相法による窒化アルミニ
ウム薄膜の製造方法に関する。
窒化アルミニウム（AlN）は、耐熱性・絶縁性
に優れ、圧電性を有し、極めて硬く（硬さ９）、
又、Na，Al，Au等に対して化学的に安定である
ということから、電子機器の分野、特に集積回路
等において、種々の用途が期待されている。例え
ば、半導体素子等への応用についてみれば、ヒ化
ガリウム（GaAs）等の基板或いは素子に対する
パツシベーシヨン膜（素子表面の汚染、電解等を
防ぎ安定化保護のためにする不活性化処理膜）と
しての用途が考えられる。即ち、AlNは、Na，
Al，Au等に対して安定であり、その熱膨張係数
（6.1×10-6℃-1）が、他の保護膜（SiO2：0.55×
10-6℃-1、Al2O3：7.6×10-6℃-1、Si3N4：3.2×
10-6℃-1）に比べてGaAsの熱膨張係数（6.0×10-6
℃-1）に極めて近く、膜と基板又は素子との歪が
小さく出来るという利点を有しているため、熱処
理を含むプロセスにおいては非常に有用である。
AlNは又、その絶縁性を生かして半導体IC等の絶
縁膜への応用や、圧電性を有するので、その単結
晶薄膜を高周波弾性表面波素子等に使用すること
が考えられる。更に、AlNは、エネルギー禁止帯
の幅が広いため（6eV以上）、青から紫外領域で
の直接遷移型発光材料としての可能性も考えられ
る。
に優れ、圧電性を有し、極めて硬く（硬さ９）、
又、Na，Al，Au等に対して化学的に安定である
ということから、電子機器の分野、特に集積回路
等において、種々の用途が期待されている。例え
ば、半導体素子等への応用についてみれば、ヒ化
ガリウム（GaAs）等の基板或いは素子に対する
パツシベーシヨン膜（素子表面の汚染、電解等を
防ぎ安定化保護のためにする不活性化処理膜）と
しての用途が考えられる。即ち、AlNは、Na，
Al，Au等に対して安定であり、その熱膨張係数
（6.1×10-6℃-1）が、他の保護膜（SiO2：0.55×
10-6℃-1、Al2O3：7.6×10-6℃-1、Si3N4：3.2×
10-6℃-1）に比べてGaAsの熱膨張係数（6.0×10-6
℃-1）に極めて近く、膜と基板又は素子との歪が
小さく出来るという利点を有しているため、熱処
理を含むプロセスにおいては非常に有用である。
AlNは又、その絶縁性を生かして半導体IC等の絶
縁膜への応用や、圧電性を有するので、その単結
晶薄膜を高周波弾性表面波素子等に使用すること
が考えられる。更に、AlNは、エネルギー禁止帯
の幅が広いため（6eV以上）、青から紫外領域で
の直接遷移型発光材料としての可能性も考えられ
る。
しかしながら、AlNは、上記したような幅広い
用途が考えられるにも拘らず未だ広く用いられる
に至つていない。その理由は、AlN薄膜の製造
が、必ずしも容易ではないという点にある。
用途が考えられるにも拘らず未だ広く用いられる
に至つていない。その理由は、AlN薄膜の製造
が、必ずしも容易ではないという点にある。
従来、AlNは次に掲げるような製法を用いて作
られている。AlN薄膜の製法としては、大別する
と物理的成膜法と化学的成膜法がある。前者に
は、高真空に排気後、不活性ガス（通常Ar）を
導入し、10-2〜10-1Torrでスパツタを行ない膜生
成する化成スパツタリング法（２極スパツタ法）
や、高温にして排気を行ない金属を蒸着させる化
成蒸着法等があり、後者には、大気中で、1200〜
1300℃に加熱した反応管において膜生成を行なう
化学蒸着法（CVD法：Chemical Vapor
Deposition）等がある。
られている。AlN薄膜の製法としては、大別する
と物理的成膜法と化学的成膜法がある。前者に
は、高真空に排気後、不活性ガス（通常Ar）を
導入し、10-2〜10-1Torrでスパツタを行ない膜生
成する化成スパツタリング法（２極スパツタ法）
や、高温にして排気を行ない金属を蒸着させる化
成蒸着法等があり、後者には、大気中で、1200〜
1300℃に加熱した反応管において膜生成を行なう
化学蒸着法（CVD法：Chemical Vapor
Deposition）等がある。
これらの方法において、化成スパツタリング法
は、放電ガス中に含まれる不純物の影響があり、
膜形成時に基板及び装置の温度が上昇すること
や、膜生成速度が遅いこと、或いは再現性が乏し
い等の欠点を有しており、化成蒸着法は蒸着時に
おける残留酸素の影響が大きく、高温反応である
等の欠点を有している。又、化学蒸着法において
は、高温反応であり、基板の種類が限定されるこ
とや、温度・圧力の制御が難しい等の欠点を有し
ている。更に、これらの方法は、いずれも気相反
応であり、蒸着時における残留ガスの影響を完全
に遮断することが困難であるという欠点も有して
いる。
は、放電ガス中に含まれる不純物の影響があり、
膜形成時に基板及び装置の温度が上昇すること
や、膜生成速度が遅いこと、或いは再現性が乏し
い等の欠点を有しており、化成蒸着法は蒸着時に
おける残留酸素の影響が大きく、高温反応である
等の欠点を有している。又、化学蒸着法において
は、高温反応であり、基板の種類が限定されるこ
とや、温度・圧力の制御が難しい等の欠点を有し
ている。更に、これらの方法は、いずれも気相反
応であり、蒸着時における残留ガスの影響を完全
に遮断することが困難であるという欠点も有して
いる。
本発明者らは、上記欠点を解消し、これら気体
の影響を受けることなく、容易にAlN薄膜を製造
する方法として、液相成長法による新規な製法を
見出し、本発明を完成させるに至つた。
の影響を受けることなく、容易にAlN薄膜を製造
する方法として、液相成長法による新規な製法を
見出し、本発明を完成させるに至つた。
即ち、本発明の窒化アルミニウム薄膜の製造方
法は、窒化物表面を、アルミニウムを含有する金
属融液に接触せしめることを特徴とするものであ
る。
法は、窒化物表面を、アルミニウムを含有する金
属融液に接触せしめることを特徴とするものであ
る。
以下において、本発明の製法を更に詳しく説明
する。
する。
本発明は、薄膜形成に際して存在する微量の酸
素又は水蒸気等の影響を避けるために、液相成長
法により上記気体の介在しないような状態で、窒
化物表面と液相を直接接触させて反応を行なわし
めるものである。即ち、窒化物表面に、アルミニ
ウムを含有する金属融液を直接接触させ、窒化物
元素とアルミニウムの置換反応によりAlNを形成
せしめる。接触時の反応条件は、形成すべきAlN
薄膜の膜厚、金属融液の種類、又はアルミニウム
含有量等により種々選択することが出来るが、例
えば、ガリウム１ｇに対してアルミニウム１mgを
含有する金属融液を使用して、780℃において60
分間接触させることによりAlN薄膜が得られる。
素又は水蒸気等の影響を避けるために、液相成長
法により上記気体の介在しないような状態で、窒
化物表面と液相を直接接触させて反応を行なわし
めるものである。即ち、窒化物表面に、アルミニ
ウムを含有する金属融液を直接接触させ、窒化物
元素とアルミニウムの置換反応によりAlNを形成
せしめる。接触時の反応条件は、形成すべきAlN
薄膜の膜厚、金属融液の種類、又はアルミニウム
含有量等により種々選択することが出来るが、例
えば、ガリウム１ｇに対してアルミニウム１mgを
含有する金属融液を使用して、780℃において60
分間接触させることによりAlN薄膜が得られる。
尚、金属融液を窒化物に接触させる時には、酸
素等の影響を防ぐために、水素雰囲気下で接触さ
せることが好ましい。
素等の影響を防ぐために、水素雰囲気下で接触さ
せることが好ましい。
本発明において、窒化物に、アルミニウムを含
有する金属融液を接触させる方法としては、種々
の態様が考えられるが、例えば、第１図に示した
ような、窒化物薄膜１を形成した基板２を用い
て、第２図に示したような、液相エピタキシヤル
成長法において使用するグラフアイトボートを用
いたものが挙げられる。
有する金属融液を接触させる方法としては、種々
の態様が考えられるが、例えば、第１図に示した
ような、窒化物薄膜１を形成した基板２を用い
て、第２図に示したような、液相エピタキシヤル
成長法において使用するグラフアイトボートを用
いたものが挙げられる。
第２図において、窒化物薄膜を形成した基板４
は、スライダー６に装填され、グラフアイトボー
ト５中に引き棒７を用いて挿入される。次いで装
置全体を水素ガス雰囲気下において加熱せしめ、
基板表面にアルミニウムを含有する金属融液３を
接触させる。所定条件下において置換反応を行な
わしめることにより、AlN薄膜が形成される。
は、スライダー６に装填され、グラフアイトボー
ト５中に引き棒７を用いて挿入される。次いで装
置全体を水素ガス雰囲気下において加熱せしめ、
基板表面にアルミニウムを含有する金属融液３を
接触させる。所定条件下において置換反応を行な
わしめることにより、AlN薄膜が形成される。
本発明において使用する窒化物としては、アル
ミニウムと置換反応を起こす元素の窒化物であれ
ば何でもよく、窒化ケイ素（Si3N4）、窒化ホウ素
（BN）、窒化ゲルマニウム、（Ge3N2，Ge3N4）、窒
化セレン（Se4N4）、窒化タンタル（TaN）等が
挙げられ、これらから選ばれた１種もしくは２種
以上のものが使用される。かかる窒化物は、基板
上に1000〜2000Å程度形成することが好ましい。
上記窒化物を基板上に形成する方法としては、通
常、薄膜形成法として知られているものであれば
何でもよく、例えばCVD法、プラズマCVD法、
高周波スパツタリング法等が挙げられる。
ミニウムと置換反応を起こす元素の窒化物であれ
ば何でもよく、窒化ケイ素（Si3N4）、窒化ホウ素
（BN）、窒化ゲルマニウム、（Ge3N2，Ge3N4）、窒
化セレン（Se4N4）、窒化タンタル（TaN）等が
挙げられ、これらから選ばれた１種もしくは２種
以上のものが使用される。かかる窒化物は、基板
上に1000〜2000Å程度形成することが好ましい。
上記窒化物を基板上に形成する方法としては、通
常、薄膜形成法として知られているものであれば
何でもよく、例えばCVD法、プラズマCVD法、
高周波スパツタリング法等が挙げられる。
本発明において使用する金属融液は、反応条件
や窒化物等に対する安定性といつた面で制約を受
けるためにある程度限定されるが、ガリウム、イ
ンジウム、タリウム、スズ、鉛、ビスマス等が挙
げられ、とりわけガリウム融液を用いることが好
ましい。
や窒化物等に対する安定性といつた面で制約を受
けるためにある程度限定されるが、ガリウム、イ
ンジウム、タリウム、スズ、鉛、ビスマス等が挙
げられ、とりわけガリウム融液を用いることが好
ましい。
又、本発明においては基板上に設けた窒化物薄
膜を用いる事もできるが、この時の基板は、集積
回路等の製造において通常用いられているもので
あり、例えば、ガラス、アルミナ、ベリリヤ、人
造サフアイヤ、Si，GaAs，AlGaAs，InP等が挙
げられ、基板表面に半導体素子等を形成したもの
であつてもよい。
膜を用いる事もできるが、この時の基板は、集積
回路等の製造において通常用いられているもので
あり、例えば、ガラス、アルミナ、ベリリヤ、人
造サフアイヤ、Si，GaAs，AlGaAs，InP等が挙
げられ、基板表面に半導体素子等を形成したもの
であつてもよい。
以下において、実施例を掲げ、本発明を更に具
体的に説明する。
体的に説明する。
実施例
GaAs基板上に、CVD法により、Si3N4の薄膜を
約1000Åの膜厚で形成した。次いで、この基板を
第２図に示す装置に装填し、そのSi3N4薄膜表面
に、Ga1ｇに対してAlを約１mg含有するGa融液
を、水素雰囲気下、780℃において60分間接触さ
せた。上記処理を施して得られた基板表面を、オ
ージエ電子分光分析装置を用いて表面分析したと
ころ、Al−Ｎ結合に由来する化学シフトが観察
され、AlN薄膜が形成されていることが確認され
た。又、イオンマイクロ分析計による分析を行な
つたところ、ガリウム、ケイ素、酸素等の含有量
は少なく、比較的純度の高いAlN薄膜が得られ
た。
約1000Åの膜厚で形成した。次いで、この基板を
第２図に示す装置に装填し、そのSi3N4薄膜表面
に、Ga1ｇに対してAlを約１mg含有するGa融液
を、水素雰囲気下、780℃において60分間接触さ
せた。上記処理を施して得られた基板表面を、オ
ージエ電子分光分析装置を用いて表面分析したと
ころ、Al−Ｎ結合に由来する化学シフトが観察
され、AlN薄膜が形成されていることが確認され
た。又、イオンマイクロ分析計による分析を行な
つたところ、ガリウム、ケイ素、酸素等の含有量
は少なく、比較的純度の高いAlN薄膜が得られ
た。
以上のことから明らかなように本発明方法によ
れば、窒化物表面と金属融液を接触させるという
極めて簡単な方法により、容易にAlN薄膜を形成
することが出来るものであり、又、薄膜形成時に
基板表面と液相を直接接触させて置換反応を行な
わしめているために、酸素や水蒸気の影響が殆ん
どないという利点を有している。本発明は、更
に、半導体素子のパツシベーシヨン膜の形成等に
広く応用することが出来るものである。
れば、窒化物表面と金属融液を接触させるという
極めて簡単な方法により、容易にAlN薄膜を形成
することが出来るものであり、又、薄膜形成時に
基板表面と液相を直接接触させて置換反応を行な
わしめているために、酸素や水蒸気の影響が殆ん
どないという利点を有している。本発明は、更
に、半導体素子のパツシベーシヨン膜の形成等に
広く応用することが出来るものである。
第１図は、窒化物を形成した基板の概念図であ
り、第２図は、グラフアイトボートを用いた本発
明の一態様を示す。 １……窒化物薄膜、２……基板、３……金属融
液、４……窒化物を形成した基板、５……グラフ
アイトボート、６……スライダー、７……引き
棒。
り、第２図は、グラフアイトボートを用いた本発
明の一態様を示す。 １……窒化物薄膜、２……基板、３……金属融
液、４……窒化物を形成した基板、５……グラフ
アイトボート、６……スライダー、７……引き
棒。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化物表面をアルミニウムを含有する金属融
液に接触せしめることを特徴とする窒化アルミニ
ウム薄膜の製造方法。 ２ 窒化物が、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ゲ
ルマニウム、窒化セレン、窒化タンタルから成る
群より選ばれた１種もしくは２種以上のものであ
る特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３ 金属融液における金属が、ガリウム、インジ
ウム、タリウム、スズ、鉛、ビスマスから成る群
より選ばれた１種もしくは２種以上のものである
特許請求の範囲第１項記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11931381A JPS5821818A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 窒化アルミニウム薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11931381A JPS5821818A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 窒化アルミニウム薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5821818A JPS5821818A (ja) | 1983-02-08 |
| JPS6158972B2 true JPS6158972B2 (ja) | 1986-12-13 |
Family
ID=14758343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11931381A Granted JPS5821818A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 窒化アルミニウム薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821818A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60143680A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｍｉｓ型発光ダイオ−ド |
| JP7106108B2 (ja) * | 2018-07-20 | 2022-07-26 | 国立大学法人東北大学 | 窒化アルミニウム結晶の製造方法 |
-
1981
- 1981-07-31 JP JP11931381A patent/JPS5821818A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5821818A (ja) | 1983-02-08 |
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