JPS62183511A - 化合物半導体単結晶膜の成長方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶膜の成長方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ｍ−ｖ族化合物半導体ＧａＮ、ＡＩＮ単結晶
膜及びｍ−ｖ族化合物半導体混晶Ｇａ１−よＡ ｌ、Ｎ
単結晶膜エピタキシャル成長において、平坦な表面形態
をもった成長膜を得るための方法に関するものである。
膜及びｍ−ｖ族化合物半導体混晶Ｇａ１−よＡ ｌ、Ｎ
単結晶膜エピタキシャル成長において、平坦な表面形態
をもった成長膜を得るための方法に関するものである。
従来、ＧａＮ、ＡＩＶＮ、Ｇａ、−ｚＡｌｚＮの単結晶
膜は、■族金属ＧａあるいはＡＪの塩化物とＮＨ３の反
応によルＧａ −ＨＣ１−ＮＨｓあるいはＡｌ１−ＭＣ
ｌ−ＮＨ３系ハライド気相成長法が主に用いられてきた
。この際、成長基板としては主にサファイア（０００１
）面（０面）及びサファイア（０１１２）面（Ｒ面）が
用いられている。ハライド気相成長法により成長したＧ
ａＮ、ＡＩＭ、Ｇａ１−ｚＡｌｚＮ膜では、成長基板と
してエピタキシャル膜との間の格子不整合がむしろ大き
いサファイアＣ面を用いた方が、サファイアＲ面を用い
たより、結晶性の良好な単結晶が得られる。また、Ｇａ
Ｎ膜成長では、アクセプタ不純物Ｚｎのドーピングによ
り発光波長を制御でき、Ｚｎのドーピングレベルの増大
に伴い発光波長が青、緑、黄、赤と長波長側へ移動する
が、サファイアＲ面上の成長膜はサファイアＣ面上の成
長膜に比べＺｎのとりこみ効率が悪く、発光波長の変化
する範囲も狭いため、発光ダイオードの作製には、サフ
ァイアＣ面基板を使用した方が有利である。
膜は、■族金属ＧａあるいはＡＪの塩化物とＮＨ３の反
応によルＧａ −ＨＣ１−ＮＨｓあるいはＡｌ１−ＭＣ
ｌ−ＮＨ３系ハライド気相成長法が主に用いられてきた
。この際、成長基板としては主にサファイア（０００１
）面（０面）及びサファイア（０１１２）面（Ｒ面）が
用いられている。ハライド気相成長法により成長したＧ
ａＮ、ＡＩＭ、Ｇａ１−ｚＡｌｚＮ膜では、成長基板と
してエピタキシャル膜との間の格子不整合がむしろ大き
いサファイアＣ面を用いた方が、サファイアＲ面を用い
たより、結晶性の良好な単結晶が得られる。また、Ｇａ
Ｎ膜成長では、アクセプタ不純物Ｚｎのドーピングによ
り発光波長を制御でき、Ｚｎのドーピングレベルの増大
に伴い発光波長が青、緑、黄、赤と長波長側へ移動する
が、サファイアＲ面上の成長膜はサファイアＣ面上の成
長膜に比べＺｎのとりこみ効率が悪く、発光波長の変化
する範囲も狭いため、発光ダイオードの作製には、サフ
ァイアＣ面基板を使用した方が有利である。
しかしながら、ハライド気相成長法によりサファイアＣ
面上に成長したＧ ａＮ 、 Ａ Ｉ３ Ｎ 、 Ｇ
ａｌ−，２，Ａｌ。
面上に成長したＧ ａＮ 、 Ａ Ｉ３ Ｎ 、 Ｇ
ａｌ−，２，Ａｌ。
Ｎ膜には、サファイアＣ面基板との格子不整合のため、
大きさ１〜１００μｍ、高さ１〜１０μｍの六角錐状あ
るいは六角錐台状のヒロックが現われ、平坦な膜が得ら
れない。厚さの均一な成長膜が得られないことは、Ｍｉ
ｓ（金属−絶縁体一半導体）構造発光ダイオード等の多
層膜構造素子を作製する際には大きな欠点である。
大きさ１〜１００μｍ、高さ１〜１０μｍの六角錐状あ
るいは六角錐台状のヒロックが現われ、平坦な膜が得ら
れない。厚さの均一な成長膜が得られないことは、Ｍｉ
ｓ（金属−絶縁体一半導体）構造発光ダイオード等の多
層膜構造素子を作製する際には大きな欠点である。
近年、■族有機金属トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ある
いはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＮＨ３を原料
とした、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）によるＧ
ａＮ、ＡＩＮ、Ｇａ１−．２．ＡムＮ膜が報告されてい
るが、前記ハライド気相成長法での知見にもとづき、成
長基板としては、専らサファイアＣ面のみが使用され、
サファイアＲ面上への成長は行なわれていない。
いはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＮＨ３を原料
とした、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）によるＧ
ａＮ、ＡＩＮ、Ｇａ１−．２．ＡムＮ膜が報告されてい
るが、前記ハライド気相成長法での知見にもとづき、成
長基板としては、専らサファイアＣ面のみが使用され、
サファイアＲ面上への成長は行なわれていない。
ところが、本発明者等の検討によればＭＯＶＰＥ法によ
りサファイアＣ１面上に成長したＧａＮ。
りサファイアＣ１面上に成長したＧａＮ。
ＡＩＭ、Ｇａ１−ｚＡｌｚＮ膜ｔ、す７フイアＣ面基板
との格子不整合のため、大きさ１〜１００μｍ。
との格子不整合のため、大きさ１〜１００μｍ。
高さ１〜１０μｍの六角錐状あるいは六角錐台状のヒロ
ックが現われ、表面形態の平坦性が悪いことが明らかに
なった。
ックが現われ、表面形態の平坦性が悪いことが明らかに
なった。
上記のように、従来の成長法で号ファイアＣ面上に成長
したＧａＮ、ＡＩＮ、Ｇａ １−．２．ＡムＮ膜は、六
角錐状のファセット成長を起こし平坦な表面形態が得ら
れない。このファセット成長は、エピタキシャル膜と基
板の間の格子不整合の大きな系に本質的なものである。
したＧａＮ、ＡＩＮ、Ｇａ １−．２．ＡムＮ膜は、六
角錐状のファセット成長を起こし平坦な表面形態が得ら
れない。このファセット成長は、エピタキシャル膜と基
板の間の格子不整合の大きな系に本質的なものである。
平坦な表面形態を得るためには、格子不整合がむしろ小
さいサファイアＲ面を使うべきであるが、従来のハライ
ド気相成長法では８面上には良好な結晶成長ができない
という問題があった。
さいサファイアＲ面を使うべきであるが、従来のハライ
ド気相成長法では８面上には良好な結晶成長ができない
という問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するために、基板方位依存
性の小さい非熱平衡成長であるＭＯＶＰＥ法に着目し、
研究をすすめた結果なされたものである。
性の小さい非熱平衡成長であるＭＯＶＰＥ法に着目し、
研究をすすめた結果なされたものである。
本発明は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、）リエチル
ガリウム（ＴＥＧ）、）リメチルアルミニウム（ＴＭＡ
）、あるいはトリエチルアルミニウム（Ｔ Ｅ Ａ）等
の■族有機金属とＮＨ３を原料としたＭＯＶＰＥ法によ
り、サファイアＲ面上にエピタキシャル成長させること
を最も主要な特徴とする。従来のハライド気相成長法と
は、五族原料として、■族有機金属を用いる点が、また
従来のサファイアＣ面上へのＭＯＶＰＥ法による成長法
とは、成長基板として、サファイアＲ面を用いる点が異
なる。
ガリウム（ＴＥＧ）、）リメチルアルミニウム（ＴＭＡ
）、あるいはトリエチルアルミニウム（Ｔ Ｅ Ａ）等
の■族有機金属とＮＨ３を原料としたＭＯＶＰＥ法によ
り、サファイアＲ面上にエピタキシャル成長させること
を最も主要な特徴とする。従来のハライド気相成長法と
は、五族原料として、■族有機金属を用いる点が、また
従来のサファイアＣ面上へのＭＯＶＰＥ法による成長法
とは、成長基板として、サファイアＲ面を用いる点が異
なる。
本発明の構成によれば、基板方位依存性の小さな非熱平
衡成長であるＭＯＶＰＥ法を用い、サファイアＣ面上と
同等の特性をもった成長膜をサファイアＲ面上に成長さ
せることができ、且つ表面形態の平坦な成長膜を得るこ
とが可能となる。
衡成長であるＭＯＶＰＥ法を用い、サファイアＣ面上と
同等の特性をもった成長膜をサファイアＲ面上に成長さ
せることができ、且つ表面形態の平坦な成長膜を得るこ
とが可能となる。
第１図は、本発明の成長方法を実施するための成長装置
の一例であって、１は成長基板、２はカーボンサセプタ
、３は石英反応管、４は高周波誘導コイル、５は熱電対
、６は有機金属導入管、７はＮＨ，ガス導入管、８はＨ
２ガス導入管、９は排気口である。この装置で、ＧａＮ
、ＡＩＮ、あるいはＧ ａ １イＡ１１Ｎ単結晶膜を成
長させるには、まず石英反応管３内をターボ・モルキュ
ラー・ポンプ等の真空排気装置により１Ｏ−５Ｔｏｒｒ
以下の高真空にする。次に、基板表面の清浄化を目的と
して、高周波誘導コイル４に通電することによりカーボ
ン・サセプタ２を１１００〜１２００℃に加熱し、Ｈ２
雰囲気中で１０〜３０分間保持する。基板熱処理後、サ
セプタ温度を９００〜１０００℃の成長温度に設定し、
ＮＨ，ガスを供給する。この状態で、■族有機金属液体
をバブリングしたＮ２ガスを石英反応管３内に導入する
ことにより、基板１上で、■族有機金属とＮＨ３を反応
させ、ＧａＮ、ＡＩＮ 、 あるいはＧａ１−よＡｌ
□Ｎ単結晶膜を得る。
の一例であって、１は成長基板、２はカーボンサセプタ
、３は石英反応管、４は高周波誘導コイル、５は熱電対
、６は有機金属導入管、７はＮＨ，ガス導入管、８はＨ
２ガス導入管、９は排気口である。この装置で、ＧａＮ
、ＡＩＮ、あるいはＧ ａ １イＡ１１Ｎ単結晶膜を成
長させるには、まず石英反応管３内をターボ・モルキュ
ラー・ポンプ等の真空排気装置により１Ｏ−５Ｔｏｒｒ
以下の高真空にする。次に、基板表面の清浄化を目的と
して、高周波誘導コイル４に通電することによりカーボ
ン・サセプタ２を１１００〜１２００℃に加熱し、Ｈ２
雰囲気中で１０〜３０分間保持する。基板熱処理後、サ
セプタ温度を９００〜１０００℃の成長温度に設定し、
ＮＨ，ガスを供給する。この状態で、■族有機金属液体
をバブリングしたＮ２ガスを石英反応管３内に導入する
ことにより、基板１上で、■族有機金属とＮＨ３を反応
させ、ＧａＮ、ＡＩＮ 、 あるいはＧａ１−よＡｌ
□Ｎ単結晶膜を得る。
第２図は、サファイアＣ面上及びサファイアＲ面上にＧ
ａ）ＪＴｆＪを単結晶成長させた場合の基板とエピタキ
シャル膜の間の結晶方位関係を示した図であって、１０
はサファイアＣ面基板、１１はその上にエピタキシャル
成長したＧａＮ単結晶膜、１２はサファイアＲ面基板、
１３はその上にエピタキシャル成長したＧａＮ単結晶膜
である。
ａ）ＪＴｆＪを単結晶成長させた場合の基板とエピタキ
シャル膜の間の結晶方位関係を示した図であって、１０
はサファイアＣ面基板、１１はその上にエピタキシャル
成長したＧａＮ単結晶膜、１２はサファイアＲ面基板、
１３はその上にエピタキシャル成長したＧａＮ単結晶膜
である。
サファイアＣ１１ｉｊｌＯ上では、（ＯＯＯ１３軸配向
したＧａＮ膜１１が成長し、サファイア１０の（０１１
０）軸、 （２１１０）軸に対して、ＧａＮ膜１１の
各々（２１１０）軸、 （０１１０）軸が平行に配向
する。
したＧａＮ膜１１が成長し、サファイア１０の（０１１
０）軸、 （２１１０）軸に対して、ＧａＮ膜１１の
各々（２１１０）軸、 （０１１０）軸が平行に配向
する。
サファイアＲ面１２上では、（２１１０）軸配向したＧ
ａＮ膜１３が成長し、サファイアＲ面１２の〔２１１０
〕軸、 （０１１１）軸に対して、ＧａＮ膜の〔０〒
１０〕軸、 （０００１３軸が平行に配向する。
ａＮ膜１３が成長し、サファイアＲ面１２の〔２１１０
〕軸、 （０１１１）軸に対して、ＧａＮ膜の〔０〒
１０〕軸、 （０００１３軸が平行に配向する。
この際、サファイアＣ面上に成長させたＧａＮ膜は、基
板成長膜の界面内に１３．８％の等方的な格子不整合が
あるのに対し、サファイアＲ面上に成長させたＧａＮ膜
では、サファイアの（２１１０）方向とＧａＮの（０１
１０）方向の間には１３．８％の格子不整合があるが、
サファイアの（０１１１）方向とＧａＮの（０００１）
方向の間ルには１．１％の格子不整合しかない。
板成長膜の界面内に１３．８％の等方的な格子不整合が
あるのに対し、サファイアＲ面上に成長させたＧａＮ膜
では、サファイアの（２１１０）方向とＧａＮの（０１
１０）方向の間には１３．８％の格子不整合があるが、
サファイアの（０１１１）方向とＧａＮの（０００１）
方向の間ルには１．１％の格子不整合しかない。
サファイアＣ面上、サファイアＲ面上に成長させたＡＩ
Ｈ膜は、基板結晶に対しＧａＮの場合と同じ結晶方位関
係をもって配向する。基板とエピタキシャル膜の間の格
子不整合の大きさは、サファイアＣ面上の成長の場合に
は、界面内で等方的に１１．７％の不整合があるのに対
し、サファイアＲ面上の成長の場合では、サファイアの
（２１１０）方向とｉｕＮの（０１１０）方向の間には
１１．７％の不整合があるが、サファイアの（０１１１
）方向とＡＩＮの（０００１）方向の間には−２，９％
の不整合しかない。
Ｈ膜は、基板結晶に対しＧａＮの場合と同じ結晶方位関
係をもって配向する。基板とエピタキシャル膜の間の格
子不整合の大きさは、サファイアＣ面上の成長の場合に
は、界面内で等方的に１１．７％の不整合があるのに対
し、サファイアＲ面上の成長の場合では、サファイアの
（２１１０）方向とｉｕＮの（０１１０）方向の間には
１１．７％の不整合があるが、サファイアの（０１１１
）方向とＡＩＮの（０００１）方向の間には−２，９％
の不整合しかない。
サファイアＣ面上、サファイアＲ面上に成長させたＱ
ａ １−．２．Ａ １１Ｎ膜は、基板結晶に対しＧａＮ
。
ａ １−．２．Ａ １１Ｎ膜は、基板結晶に対しＧａＮ
。
ＡＩＮの場合と同じ結晶方位関係をもって配向する。基
板とエピタキシャル膜の間の格子不整合の大きさはＡＩ
組組成の値によって、ＧａＮの値とＡＩＨの値の間を変
化し、サファイアＣ面上の成長の場合には界面内で等方
的に１１．７〜１３．８％の不整合があるのに対し、サ
ファイアＲ面上の成長の場合では、サファイアの（２１
１０）方向とＧａ１−ｘＡｌ、２７Ｎ の〔０丁１０）
方向の間には１１．７〜１３．８％の不整合があるが、
サファイアの［０１１１］方向とＧ ａ １−ｚ Ａ
１１ ：、Ｎの（０００１）方向の間には−２，９〜１
．１％の不整合しかない。特にサファイアＲ面上にｆ＝
０．２８の組成のＧａＡＩＮ膜を成長させた時にはサフ
ァイア（０１１１）方向とＧａＡＩＪＮ （０００１）
方向は完全に格子整合する。
板とエピタキシャル膜の間の格子不整合の大きさはＡＩ
組組成の値によって、ＧａＮの値とＡＩＨの値の間を変
化し、サファイアＣ面上の成長の場合には界面内で等方
的に１１．７〜１３．８％の不整合があるのに対し、サ
ファイアＲ面上の成長の場合では、サファイアの（２１
１０）方向とＧａ１−ｘＡｌ、２７Ｎ の〔０丁１０）
方向の間には１１．７〜１３．８％の不整合があるが、
サファイアの［０１１１］方向とＧ ａ １−ｚ Ａ
１１ ：、Ｎの（０００１）方向の間には−２，９〜１
．１％の不整合しかない。特にサファイアＲ面上にｆ＝
０．２８の組成のＧａＡＩＮ膜を成長させた時にはサフ
ァイア（０１１１）方向とＧａＡＩＪＮ （０００１）
方向は完全に格子整合する。
本発明は、非熱平衡成長であるＭＯＶＰＥ法を利用する
ので、ハライド気相成長党と異なり成長膜の特性の基板
方位依存性が小さく、サファイアＲ面上にもサファイア
Ｃ面上と電気的及び光学的性質のほぼ同等な膜が成長で
きる。さらに、サファイアＲ面はサファイアＣ面より成
長膜との格子不整合が小さいので、サファイアＣ面上の
成長膜に見られるような、顕著なファセット成長を起こ
さず、平坦性のよい膜が得られる。
ので、ハライド気相成長党と異なり成長膜の特性の基板
方位依存性が小さく、サファイアＲ面上にもサファイア
Ｃ面上と電気的及び光学的性質のほぼ同等な膜が成長で
きる。さらに、サファイアＲ面はサファイアＣ面より成
長膜との格子不整合が小さいので、サファイアＣ面上の
成長膜に見られるような、顕著なファセット成長を起こ
さず、平坦性のよい膜が得られる。
以下により具体例をもって、ＧａＮ、ＡＩＭ 。
Ｇａ１−ｇＡムＮの成長法を詳細に説明する。
（実施例１）（アンドープＧａＮ単結晶膜の成長）：石
英反応管３内を１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下まで真空排気した
のち、Ｈ２雰囲気中で号ファイアＲ面基板を１１００〜
１２００℃、１０〜３０分間熱処理する。次に、基板温
度を９００〜１０００℃の成長温度に設定し、０゜５〜
２．５７ ／ｓ＋ｉｎのＮＨｓガスを導入管７より供
給する。続いて、温度−２０℃〜５℃に設定したＴＭＧ
を５〜２０ｃｃ／ｍｉｎのＮ２ガス（あるいはＮ２ガス
）でバブリングし、１．０〜２．０１／ｍｉｎのＮ２ガ
ス（あるいはＮ２ガス）と合流させたのち、導入管６よ
り石英反応管３へ供給する。成長中の石英反応管３内総
圧力は７０〜８０Ｔｏｒγに調整する。
英反応管３内を１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下まで真空排気した
のち、Ｈ２雰囲気中で号ファイアＲ面基板を１１００〜
１２００℃、１０〜３０分間熱処理する。次に、基板温
度を９００〜１０００℃の成長温度に設定し、０゜５〜
２．５７ ／ｓ＋ｉｎのＮＨｓガスを導入管７より供
給する。続いて、温度−２０℃〜５℃に設定したＴＭＧ
を５〜２０ｃｃ／ｍｉｎのＮ２ガス（あるいはＮ２ガス
）でバブリングし、１．０〜２．０１／ｍｉｎのＮ２ガ
ス（あるいはＮ２ガス）と合流させたのち、導入管６よ
り石英反応管３へ供給する。成長中の石英反応管３内総
圧力は７０〜８０Ｔｏｒγに調整する。
第３図は、基板温度９４０℃、ＮＨ３とＴＭＧのモル供
給比１０００の条件でサファイアＲ面基板上に成長させ
たＧａＮ膜の反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）測定図
であり、スポット状の回折パターンが得られている。Ｒ
ＨＥＥＤパターンを解析することにより、（２１１０）
軸配向したＧａＮ単結晶膜が得られていることが判る。
給比１０００の条件でサファイアＲ面基板上に成長させ
たＧａＮ膜の反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）測定図
であり、スポット状の回折パターンが得られている。Ｒ
ＨＥＥＤパターンを解析することにより、（２１１０）
軸配向したＧａＮ単結晶膜が得られていることが判る。
第４図は、同一試料の顕微鏡写真である。比較のため、
サファイアＣ面上へ、上記と全く同じ手順で成長した結
晶の顕微鏡写真を第５図に示す。
サファイアＣ面上へ、上記と全く同じ手順で成長した結
晶の顕微鏡写真を第５図に示す。
Ｃ面上のＧａＮ膜には六角錐状のヒロックが現れ、平坦
性が悪いのに較べ、Ｒ面上には微細な構造はあるものの
平坦なＧａＮ膜が成長している。
性が悪いのに較べ、Ｒ面上には微細な構造はあるものの
平坦なＧａＮ膜が成長している。
ホール測定の結果、サファイアＲ面上、サファイアＣ面
上のＧａＮはともに電子移動度７０〜１２０Ｃｍ２／
Ｖｓｅｃ 、電子濃度１〜３×１０ Ｃ１ｎ を示し、
両者の電気的特性は同等である。
上のＧａＮはともに電子移動度７０〜１２０Ｃｍ２／
Ｖｓｅｃ 、電子濃度１〜３×１０ Ｃ１ｎ を示し、
両者の電気的特性は同等である。
第６図、第７図は、各々サファイアＲ面上、サファイア
Ｃ面上に成長したＧａＮ膜のフォトルミネセンス・スペ
クトルであり、両者はほぼ同等のプロファイルで同等の
強度を示している。
Ｃ面上に成長したＧａＮ膜のフォトルミネセンス・スペ
クトルであり、両者はほぼ同等のプロファイルで同等の
強度を示している。
（実施例２）（ＺｎドープＧａＮ単結晶膜の成長）：前
処理条件、基板温度、ＴＭＧ及びＮＨ３の供給条件は実
施例１と同一に設定する。このとき同時に温度−２０〜
４０℃に設定したジエチルジンク（ＤＥＺ）あるいは温
度−２０℃〜５℃に設定したジメチルジンク（ＤＭＺ）
を５〜１００ｃｃ／ｓｉｎのＮ２ガス（あるいはＮ２ガ
ス）でバブリングして、ＴＭＧとともに導入管６より反
応管３へ供給することにより、ＺｎドープＧａＮ膜を成
長させる。成長中の石英反応管３内総圧力は７０〜８０
Ｔｏγｒに調整する。
処理条件、基板温度、ＴＭＧ及びＮＨ３の供給条件は実
施例１と同一に設定する。このとき同時に温度−２０〜
４０℃に設定したジエチルジンク（ＤＥＺ）あるいは温
度−２０℃〜５℃に設定したジメチルジンク（ＤＭＺ）
を５〜１００ｃｃ／ｓｉｎのＮ２ガス（あるいはＮ２ガ
ス）でバブリングして、ＴＭＧとともに導入管６より反
応管３へ供給することにより、ＺｎドープＧａＮ膜を成
長させる。成長中の石英反応管３内総圧力は７０〜８０
Ｔｏγｒに調整する。
アンドープ膜同様、Ｚｎドープ膜でも、（２１丁０〕軸
配向した単結晶膜が得られ、表面形態も平坦である。
配向した単結晶膜が得られ、表面形態も平坦である。
（実施例３）（アンドープＧ（ｔ（４７２Ａ ｌ ００
２８ Ｎ単結晶膜の成長）：前処理条件、基板温度、Ｎ
Ｈ３のＯｌ／ｍｖｑのＮ２ガス（あるいはＮ２ガス）と
合流る。成長中の石英反応管３内総圧力は７０〜８０Ｔ
Ｏτγに調整する。このとき供給原料ガス中のＧα原子
とＡｌ原子の比が１２：２８になるように設定すること
により、ＧａＯ，７２ＡｌＯ，２８Ｎ 膜を成長できる
。
２８ Ｎ単結晶膜の成長）：前処理条件、基板温度、Ｎ
Ｈ３のＯｌ／ｍｖｑのＮ２ガス（あるいはＮ２ガス）と
合流る。成長中の石英反応管３内総圧力は７０〜８０Ｔ
Ｏτγに調整する。このとき供給原料ガス中のＧα原子
とＡｌ原子の比が１２：２８になるように設定すること
により、ＧａＯ，７２ＡｌＯ，２８Ｎ 膜を成長できる
。
（実施例４）（ＺｎドープＧｃＬｏ、７２Ａｌｏ、２Ｆ
Ｎ単結晶膜の成長）：前処理条件、基板温度、 ＴＭＧ
、 ＴＭＡ及びＮＨ３の供給条件は実施例３と同一に設
定する。このとき同時に温度−２０℃〜４０℃に設定し
たジエチルジンク（ＤＥＺ）をあるいは温度−２０℃〜
５℃に設定したジエチルジンク（ＤＭＺ）６より石英反
応管３へ供給することによりＺｎドープＧ（１ｏ、７２
Ａ１０．２６ Ｎ膜を成長させる。成長中の石英反応
管３内総圧力は７０〜８０Ｔｏｒｒに調整する。
Ｎ単結晶膜の成長）：前処理条件、基板温度、 ＴＭＧ
、 ＴＭＡ及びＮＨ３の供給条件は実施例３と同一に設
定する。このとき同時に温度−２０℃〜４０℃に設定し
たジエチルジンク（ＤＥＺ）をあるいは温度−２０℃〜
５℃に設定したジエチルジンク（ＤＭＺ）６より石英反
応管３へ供給することによりＺｎドープＧ（１ｏ、７２
Ａ１０．２６ Ｎ膜を成長させる。成長中の石英反応
管３内総圧力は７０〜８０Ｔｏｒｒに調整する。
以上説明したように９本発明では非熱平衡成長であるＭ
ＯＶＰＥ法を用いるため、サファイアＲ単結晶膜を成長
できる。サファイアＲ面上に成長したＧａＮ、ＡＩＮ、
Ｇａ４．ＡＩＪＶ膜は、サファイアＣ面上に成長した
ものに比べ平坦性に優れ、ＭＩＳ構造素子等の多層膜構
造素子の作製に有利である。
ＯＶＰＥ法を用いるため、サファイアＲ単結晶膜を成長
できる。サファイアＲ面上に成長したＧａＮ、ＡＩＮ、
Ｇａ４．ＡＩＪＶ膜は、サファイアＣ面上に成長した
ものに比べ平坦性に優れ、ＭＩＳ構造素子等の多層膜構
造素子の作製に有利である。
また、市販されているサファイアＲ面基板はサファイア
δ面基板に比べ、価格が半額程度であり、成長基板とし
てサファイアＲ面を使うことは経済的にも大いに利点が
ある。
δ面基板に比べ、価格が半額程度であり、成長基板とし
てサファイアＲ面を使うことは経済的にも大いに利点が
ある。
第１図は本発明の化合物半導体単結晶膜の成長装置の構
成図、第２図はサファイアＣ面及びサファイアＲ面とそ
の上に成長したＧａＮ単結晶膜との間の結晶方位関係を
示した概略図、第３図はサファイアＲ面上に成長したア
ンドープＧａＮ膜の反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）
測定図、第４図は第３図と同一試料の走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）写真、第５図ばサファイアＣ面上に成長した
アンドープＧａＮ膜のＳＥＭ写真、第６図は第３図と同
一に料のフォトルミネセンス・スペクトル、第７図は第
５図と同一試料のフォトルミネセンス・スペクトルであ
る。 １・・・成長基板、２・・・カーボン・サセプタ、３・
・・石英反応管、４・・・高周波誘導コイル、５・・・
熱電対、板、１１・・・サファイアＣ面基板ｌＯ上にエ
ピタキシャル成長したＧａＮ単結晶膜、１２・・・サフ
ァイアＲ面基板、１３・・・サファイアＲ面基板１２上
にエピタキシャル成長した単結晶膜。 特許出願人 日本電信電話株式会社代理人 弁理士
玉 蟲 久 五 部 （外２名） 第 ３ 図 第３図と同一試料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真第
４ 図 第５図 手続補正書（方式） 昭和６１年 ５月 ７日
成図、第２図はサファイアＣ面及びサファイアＲ面とそ
の上に成長したＧａＮ単結晶膜との間の結晶方位関係を
示した概略図、第３図はサファイアＲ面上に成長したア
ンドープＧａＮ膜の反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）
測定図、第４図は第３図と同一試料の走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）写真、第５図ばサファイアＣ面上に成長した
アンドープＧａＮ膜のＳＥＭ写真、第６図は第３図と同
一に料のフォトルミネセンス・スペクトル、第７図は第
５図と同一試料のフォトルミネセンス・スペクトルであ
る。 １・・・成長基板、２・・・カーボン・サセプタ、３・
・・石英反応管、４・・・高周波誘導コイル、５・・・
熱電対、板、１１・・・サファイアＣ面基板ｌＯ上にエ
ピタキシャル成長したＧａＮ単結晶膜、１２・・・サフ
ァイアＲ面基板、１３・・・サファイアＲ面基板１２上
にエピタキシャル成長した単結晶膜。 特許出願人 日本電信電話株式会社代理人 弁理士
玉 蟲 久 五 部 （外２名） 第 ３ 図 第３図と同一試料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真第
４ 図 第５図 手続補正書（方式） 昭和６１年 ５月 ７日
Claims (1)
- III族有機金属及びアンモニア（ＮＨ＿３）を原料とし
、III−Ｖ族化合物半導体ＧａＮまたはＡｌＮ単結晶膜
、或いはIII−Ｖ族化合物半導体混晶Ｇａ＿１＿−χＡ
ｌ＿χＮ単結晶膜を成長する方法において、その成長基
板としてサファイア（０１＠１＠２）面（Ｒ面）を使用
することを特徴とする化合物半導体単結晶膜の成長方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61025146A JPH0654758B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 化合物半導体単結晶膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61025146A JPH0654758B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 化合物半導体単結晶膜の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62183511A true JPS62183511A (ja) | 1987-08-11 |
| JPH0654758B2 JPH0654758B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=12157850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61025146A Expired - Lifetime JPH0654758B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 化合物半導体単結晶膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654758B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH033233A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
| JP2006306722A (ja) * | 2004-03-17 | 2006-11-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＮ単結晶基板の製造方法及びＧａＮ単結晶基板 |
| JP2006324465A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2011176370A (ja) * | 1991-03-18 | 2011-09-08 | Trustees Of Boston Univ | サファイア基板を活性窒素に暴露して半導体デバイスを作製する方法及び半導体デバイス |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4404265A (en) * | 1969-10-01 | 1983-09-13 | Rockwell International Corporation | Epitaxial composite and method of making |
-
1986
- 1986-02-07 JP JP61025146A patent/JPH0654758B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4404265A (en) * | 1969-10-01 | 1983-09-13 | Rockwell International Corporation | Epitaxial composite and method of making |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH033233A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
| JP2011176370A (ja) * | 1991-03-18 | 2011-09-08 | Trustees Of Boston Univ | サファイア基板を活性窒素に暴露して半導体デバイスを作製する方法及び半導体デバイス |
| JP2006306722A (ja) * | 2004-03-17 | 2006-11-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＮ単結晶基板の製造方法及びＧａＮ単結晶基板 |
| JP2006324465A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0654758B2 (ja) | 1994-07-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |