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
- Publication number
- JPS62183511A JPS62183511A JP2514686A JP2514686A JPS62183511A JP S62183511 A JPS62183511 A JP S62183511A JP 2514686 A JP2514686 A JP 2514686A JP 2514686 A JP2514686 A JP 2514686A JP S62183511 A JPS62183511 A JP S62183511A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sapphire
- growth
- film
- plane
- substrate
- 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.)
- Granted
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 65
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 65
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims 1
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- MUJOIMFVNIBMKC-UHFFFAOYSA-N fludioxonil Chemical compound C=12OC(F)(F)OC2=CC=CC=1C1=CNC=C1C#N MUJOIMFVNIBMKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 7
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N diethylzinc Chemical compound CC[Zn]CC HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N dimethylzinc Chemical compound C[Zn]C AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- BLJHFCVPKWOHJX-UHFFFAOYSA-N ethylgallium Chemical compound CC[Ga] BLJHFCVPKWOHJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000097 high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- NRQNMMBQPIGPTB-UHFFFAOYSA-N methylaluminum Chemical compound [CH3].[Al] NRQNMMBQPIGPTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2704181B2 (ja) | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 | |
US8450192B2 (en) | Growth of planar, non-polar, group-III nitride films | |
US4855249A (en) | Process for growing III-V compound semiconductors on sapphire using a buffer layer | |
US5587014A (en) | Method for manufacturing group III-V compound semiconductor crystals | |
US6733591B2 (en) | Method and apparatus for producing group-III nitrides | |
US20110003420A1 (en) | Fabrication method of gallium nitride-based compound semiconductor | |
JPH08325094A (ja) | 3−5族化合物半導体の製造方法 | |
US5650198A (en) | Defect reduction in the growth of group III nitrides | |
CN1077607C (zh) | 光辐射加热金属有机化学汽相淀积氮化镓生长方法与装置 | |
Lin et al. | Growth and characterizations of GaN on SiC substrates with buffer layers | |
JPH02257678A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製方法 | |
JPH09251957A (ja) | 3−5族化合物半導体の製造方法 | |
JPS62183511A (ja) | 化合物半導体単結晶膜の成長方法 | |
JPH09295890A (ja) | 半導体製造装置および半導体製造方法 | |
CN100378255C (zh) | 一种a面和m面GaN薄膜材料的控制生长方法 | |
JPH1012554A (ja) | 化合物半導体の製造方法 | |
CN1062917C (zh) | 铟镓氮单晶薄膜金属有机物气相外延生长技术 | |
Wang et al. | Growth and characterization of GaN films on (0001) sapphire substrates by alternate supply of trimethylgallium and NH3 | |
JP3564645B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法 | |
US20020081463A1 (en) | Nitride film | |
JPH04212478A (ja) | 有機金属成長法 | |
JPH07283436A (ja) | 3−5族化合物半導体と発光素子 | |
JP2004104056A (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子 | |
JPS61179527A (ja) | 化合物半導体単結晶膜の成長方法および装置 | |
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 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |