JPS6230696A - 広禁制帯幅半導体結晶の製造方法 - Google Patents
広禁制帯幅半導体結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS6230696A JPS6230696A JP17041185A JP17041185A JPS6230696A JP S6230696 A JPS6230696 A JP S6230696A JP 17041185 A JP17041185 A JP 17041185A JP 17041185 A JP17041185 A JP 17041185A JP S6230696 A JPS6230696 A JP S6230696A
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- JP
- Japan
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- sic
- growth
- substrate
- gan
- silicon carbide
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- Pending
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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〉
本発明は窒化アルミニウム（ＡＡＮ）、窒化ガリウム（
ＧａＮ）及び炭化珪素（ＳｉＣ）より成る広禁制帯幅の
混合結晶半導体の製造方法に関するものである。
ＧａＮ）及び炭化珪素（ＳｉＣ）より成る広禁制帯幅の
混合結晶半導体の製造方法に関するものである。
〈従来技術〉
従来、可視領域での発光・受光素子材料として第■族−
第Ｖ族の化合物半導体が既に工業的に実用化されている
。しかしながらこれらはスペクトルの長波長側を主とし
て用いるものであり、より広い禁制帯幅をもち青色及び
近紫外領域で応用できる光電変換素子材料はいまだ開発
研究段階にあって工業的に量産されるには至っていない
。第■族−第■族の化合物であるＡｔＮ及びＧａＮと第
■族−第■族の化合物であるＳｉＣは禁制帯幅が各々Ａ
ｔＮ ６．２ｅＶ、ＧａＮ ３．４ｅＶ＋ ＳｉＣ
（２，２ｅＶ〜３．３ ｅＶ ）と広いため、ＡｔＮと
ＳｉＣ，ＧａＮとＳｉＣまたはＡｔＮとＧａＮとＳｉＣ
の混合結晶から成る。
第Ｖ族の化合物半導体が既に工業的に実用化されている
。しかしながらこれらはスペクトルの長波長側を主とし
て用いるものであり、より広い禁制帯幅をもち青色及び
近紫外領域で応用できる光電変換素子材料はいまだ開発
研究段階にあって工業的に量産されるには至っていない
。第■族−第■族の化合物であるＡｔＮ及びＧａＮと第
■族−第■族の化合物であるＳｉＣは禁制帯幅が各々Ａ
ｔＮ ６．２ｅＶ、ＧａＮ ３．４ｅＶ＋ ＳｉＣ
（２，２ｅＶ〜３．３ ｅＶ ）と広いため、ＡｔＮと
ＳｉＣ，ＧａＮとＳｉＣまたはＡｔＮとＧａＮとＳｉＣ
の混合結晶から成る。
半導体は可光領域から近紫外領域での光電変換素子材料
として応用が期待される。
として応用が期待される。
第■族−第■族−第■族の系であるＳｉＣとＡｔＮある
いはＳｉＣとＧａＮの混合結晶に関する文献等は非常に
少なく例えばＮａｔｕｒｅ １９７８年１０月号２７５
巻４３４頁から４３５頁にＡｔＮとＳｉＣからなる多結
晶材料の製造方法の記事がある。
いはＳｉＣとＧａＮの混合結晶に関する文献等は非常に
少なく例えばＮａｔｕｒｅ １９７８年１０月号２７５
巻４３４頁から４３５頁にＡｔＮとＳｉＣからなる多結
晶材料の製造方法の記事がある。
この文献記載の方法は原料としてセラミックスを用いて
おり、得られる結晶は通常多結晶である。
おり、得られる結晶は通常多結晶である。
このため上述のように広い禁制帯幅を有することを特徴
とする半導体としては不純物等を制御した半導体ウェハ
ー製造の量産化が困難である。
とする半導体としては不純物等を制御した半導体ウェハ
ー製造の量産化が困難である。
〈発明の概要〉
本発明は上述の問題点に鑑み、ＡｔＮとＳｉＣ。
ＧａＮとＳｉＣあるいはＡｔＮとＧａＮとＳｉＣの混合
結晶の半導体材料を得る上で、品質・形状とも良好なも
のを再現性よく製造することのできる結晶成長技術を提
供することを目的とするものである。
結晶の半導体材料を得る上で、品質・形状とも良好なも
のを再現性よく製造することのできる結晶成長技術を提
供することを目的とするものである。
この目的を達成するために本発明は、原料として従来の
如きセラミックスを用いず、気相成長法（ＣＶＤ法）を
利用することにより珪素、サファイア、β型炭化珪素等
の異種基板上に上述の結晶をエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする。
如きセラミックスを用いず、気相成長法（ＣＶＤ法）を
利用することにより珪素、サファイア、β型炭化珪素等
の異種基板上に上述の結晶をエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする。
〈実施例〉
以下β型炭化珪素単結晶を成長用基板として用いて成長
させたｉＮとＳｉＣの混合結晶膜を例にとって図面を参
照しながら本発明の１実施例を詳細に説明する。β型炭
化珪素単結晶は二温連続ＣＶＤ法にて形成されたβ型炭
化珪素単結晶を用いる。即ち、珪素基板上に１０００℃
前後の低温ＣＶＤ法で多結晶のＳｉＣ層を形成した後、
昇温しで連続的に高温ＣＶＤ法で多結晶ＳｉＣ層上に単
結晶ＳｉＣ層を形成する。この得られた単結晶ＳｉＣ層
がβ型炭化珪素単結晶として本実施例に供される。
させたｉＮとＳｉＣの混合結晶膜を例にとって図面を参
照しながら本発明の１実施例を詳細に説明する。β型炭
化珪素単結晶は二温連続ＣＶＤ法にて形成されたβ型炭
化珪素単結晶を用いる。即ち、珪素基板上に１０００℃
前後の低温ＣＶＤ法で多結晶のＳｉＣ層を形成した後、
昇温しで連続的に高温ＣＶＤ法で多結晶ＳｉＣ層上に単
結晶ＳｉＣ層を形成する。この得られた単結晶ＳｉＣ層
がβ型炭化珪素単結晶として本実施例に供される。
添附図面は本実施例に用いられる成長装置の構成図であ
る。水冷式横型二重石英反応管１内２個所に、それぞれ
黒鉛製試料台３とアルミニウム用台６が載置された石英
製支持台２，５を設置し、試料台３及びアルミニウム用
台６に対応して反応管１の外胴部に巻回されたワークコ
イル８．．９に高周波電流を流してこの試料台２及びア
ルミニウム用台６を誘導加熱する。試料台２及びアルミ
ニウム用台６は水平に設置してもよく適当に傾斜させて
もよい。反応管ｌの片端には、ガス流入口となる枝管１
２が設けられ、二重石英反応管１の外側の石英管内には
枝管１０，１１を介して冷却水が供給される。反応管１
の他端はステンレス鋼製の７ランジ１３．止め板１５．
ポルト１４．ナノ）１６．Ｏ−リング１７にてシールさ
れている。
る。水冷式横型二重石英反応管１内２個所に、それぞれ
黒鉛製試料台３とアルミニウム用台６が載置された石英
製支持台２，５を設置し、試料台３及びアルミニウム用
台６に対応して反応管１の外胴部に巻回されたワークコ
イル８．．９に高周波電流を流してこの試料台２及びア
ルミニウム用台６を誘導加熱する。試料台２及びアルミ
ニウム用台６は水平に設置してもよく適当に傾斜させて
もよい。反応管ｌの片端には、ガス流入口となる枝管１
２が設けられ、二重石英反応管１の外側の石英管内には
枝管１０，１１を介して冷却水が供給される。反応管１
の他端はステンレス鋼製の７ランジ１３．止め板１５．
ポルト１４．ナノ）１６．Ｏ−リング１７にてシールさ
れている。
７ランジ１３にはガスの出口となる枝管１８が設けられ
ている。この成長装置を用いて以下の様に結晶成長を行
なう。
ている。この成長装置を用いて以下の様に結晶成長を行
なう。
試料台３上に上述のβ型炭化珪素単結晶基板４を載置す
る。ワークコイル８に高周波電流を流して試料台３を加
熱しβ型炭化珪素基板４を１２００℃〜１９００℃に加
熱する。またこれと同時にアルミニウム加熱用のワーク
コイル９に高周波電流を流してアルミニウム用台６を加
熱し収納されているアルミニウム７を５００〜７００℃
に加熱する。次にＳｉＣの原料ガスとしてモノシランガ
スおよびプロパンガスを０．０５〜０．３ ｃｃ １
分、アルミニウムのキャリアガスとして塩化水素ガス０
．５〜３０ｃｃ１分、窒素ガスを５０〜５００ｃｃ１分
流し、ＡｔＮとＳｉＣの混合結晶を成長させる。反応管
１内へ導入された各種ガスは枝管１８を介して外部へ排
気される。１時間の成長で０．１〜１μｍの膜厚を有す
るＡｔＮとＳｉＣの混合結晶からなる薄膜を成長させる
ことができる。オージェ分光分析の結果、得られた成長
膜はＳｉ、Ｃ，Ａ／Ｌ及びＮより構成されていることが
判明した。まだ反射電子線回折の結果、単結晶の薄膜・
となってお処ＡｔＮとＳｉＣの混合結晶ができているこ
とがわかった。
る。ワークコイル８に高周波電流を流して試料台３を加
熱しβ型炭化珪素基板４を１２００℃〜１９００℃に加
熱する。またこれと同時にアルミニウム加熱用のワーク
コイル９に高周波電流を流してアルミニウム用台６を加
熱し収納されているアルミニウム７を５００〜７００℃
に加熱する。次にＳｉＣの原料ガスとしてモノシランガ
スおよびプロパンガスを０．０５〜０．３ ｃｃ １
分、アルミニウムのキャリアガスとして塩化水素ガス０
．５〜３０ｃｃ１分、窒素ガスを５０〜５００ｃｃ１分
流し、ＡｔＮとＳｉＣの混合結晶を成長させる。反応管
１内へ導入された各種ガスは枝管１８を介して外部へ排
気される。１時間の成長で０．１〜１μｍの膜厚を有す
るＡｔＮとＳｉＣの混合結晶からなる薄膜を成長させる
ことができる。オージェ分光分析の結果、得られた成長
膜はＳｉ、Ｃ，Ａ／Ｌ及びＮより構成されていることが
判明した。まだ反射電子線回折の結果、単結晶の薄膜・
となってお処ＡｔＮとＳｉＣの混合結晶ができているこ
とがわかった。
以上の如＜ＣＶＤ（気相成長）法を導入してβ型炭化珪
素単結晶を成長用基板として利用することにより、広い
禁制帯幅を有するＡｔＮとＳｉＣの混合単結晶半導体材
料が作製される。この製造方法は工業的に量産可能であ
り、従って青色あるいは近紫外領域で適用可能な光電変
換素子用の基礎材料を得る技術として非常に技術的意義
の高いものである。また基板上に成長される混合結晶は
単結晶となり簡単な条件設定でその品質、形状を定める
ことができ、再現性も確保されるため、低コストの量産
工程を確立することができ実用的価値も極めて高い。
素単結晶を成長用基板として利用することにより、広い
禁制帯幅を有するＡｔＮとＳｉＣの混合単結晶半導体材
料が作製される。この製造方法は工業的に量産可能であ
り、従って青色あるいは近紫外領域で適用可能な光電変
換素子用の基礎材料を得る技術として非常に技術的意義
の高いものである。また基板上に成長される混合結晶は
単結晶となり簡単な条件設定でその品質、形状を定める
ことができ、再現性も確保されるため、低コストの量産
工程を確立することができ実用的価値も極めて高い。
以上の実施例においては常圧ＣＶＤ法を用いたが減圧Ｃ
ＶＤ法を用いてもよい。またアルミニウム及びガリウム
の原料ガスとして有機金属等を用いてもよく窒素ガスの
かわりにアンモニア（ＮＨ３）ガス等を用いることもで
きる。成長用基板としては上述したβ型炭化珪素単結晶
以外に珪素基板やサフフイヤ基板の如き異種基板を用い
ても同様に本発明の結晶成長即ちＡＡＮ、ＧａＮ及びＳ
ｉＣより選択された２種以上の混合結晶の成長を行なう
ことができる。
ＶＤ法を用いてもよい。またアルミニウム及びガリウム
の原料ガスとして有機金属等を用いてもよく窒素ガスの
かわりにアンモニア（ＮＨ３）ガス等を用いることもで
きる。成長用基板としては上述したβ型炭化珪素単結晶
以外に珪素基板やサフフイヤ基板の如き異種基板を用い
ても同様に本発明の結晶成長即ちＡＡＮ、ＧａＮ及びＳ
ｉＣより選択された２種以上の混合結晶の成長を行なう
ことができる。
〈発明の効果〉
不発ＥＡはＡｔＮ、 ＧａＮ及びＳｉＣの系から選択さ
れた混合結晶薄膜の品質、形状を制御でき量産化にも適
するため広い禁制帯幅をもつ半導体材料として工業的規
模での実用化の促進が期待される。
れた混合結晶薄膜の品質、形状を制御でき量産化にも適
するため広い禁制帯幅をもつ半導体材料として工業的規
模での実用化の促進が期待される。
添附図面は本発明の１実施例に用いる成長装置の断面図
である。 １・・・反応管 ２，５・・・支持台 ３・・・試料台
４・・・β型炭化珪素基板 ６・・・アルミニウム用
台 ７・・アルミニウム ８・・・試料加熱用ワークコ
イル９・・・アルミニウム加熱用ワークコイル １０．
１１゜１２．１８・・・枝管 １３・・・フランジ １
４・・・ボルト １５・・・止め板 １６・・・ナツト
１７・・・Ｏリング
である。 １・・・反応管 ２，５・・・支持台 ３・・・試料台
４・・・β型炭化珪素基板 ６・・・アルミニウム用
台 ７・・アルミニウム ８・・・試料加熱用ワークコ
イル９・・・アルミニウム加熱用ワークコイル １０．
１１゜１２．１８・・・枝管 １３・・・フランジ １
４・・・ボルト １５・・・止め板 １６・・・ナツト
１７・・・Ｏリング
Claims (1)
- １、珪素、サファイヤまたはβ型炭化珪素を成長用基板
とし、該成長用基板上にＣＶＤ法でＡｌＮ、ＧａＮ及び
ＳｉＣの中から選択された２種以上の化合物から成る混
合結晶膜を成長させることを特徴とする広禁制帯幅半導
体結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17041185A JPS6230696A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 広禁制帯幅半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17041185A JPS6230696A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 広禁制帯幅半導体結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230696A true JPS6230696A (ja) | 1987-02-09 |
Family
ID=15904425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17041185A Pending JPS6230696A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 広禁制帯幅半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6230696A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5006908A (en) * | 1989-02-13 | 1991-04-09 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Epitaxial Wurtzite growth structure for semiconductor light-emitting device |
| EP0551721A2 (en) * | 1991-12-18 | 1993-07-21 | Amano, Hiroshi | Gallium nitride base semiconductor device and method of fabricating the same |
| JP2006070325A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Epiquest:Kk | 高温用ｃｖｄ装置 |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP17041185A patent/JPS6230696A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5006908A (en) * | 1989-02-13 | 1991-04-09 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Epitaxial Wurtzite growth structure for semiconductor light-emitting device |
| EP0551721A2 (en) * | 1991-12-18 | 1993-07-21 | Amano, Hiroshi | Gallium nitride base semiconductor device and method of fabricating the same |
| EP0551721A3 (ja) * | 1991-12-18 | 1994-04-20 | Amano Hiroshi | |
| JP2006070325A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Epiquest:Kk | 高温用ｃｖｄ装置 |
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