JPS63188933A - 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法Info
- Publication number
- JPS63188933A JPS63188933A JP62021120A JP2112087A JPS63188933A JP S63188933 A JPS63188933 A JP S63188933A JP 62021120 A JP62021120 A JP 62021120A JP 2112087 A JP2112087 A JP 2112087A JP S63188933 A JPS63188933 A JP S63188933A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction
- gas
- sapphire substrate
- gas pipe
- gallium nitride
- 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
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- -1 gallium nitride compound Chemical class 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 9
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 7
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 abstract description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 33
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract description 8
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N dimethylzinc Chemical compound C[Zn]C AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 17
- HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N diethylzinc Chemical compound CC[Zn]CC HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Led Devices (AREA)
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
本発明は窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を改善し
た気相成長方法に関する。
た気相成長方法に関する。
従来、有機金属化合物気相成長法（以下「Ｍ○ＶＰＥｊ
と記す）を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体（Ａ
ｊ２ Ｘ Ｇ ａ ＋−ｘ Ｎ ； ｘ＝ｏを含む）薄
膜をサファイア基板上に気相成長させることが研究され
ている。 この方法は、第４図に示すような気相成長装置を用いて
実施される。その気相成長装置において、石英反応管７
にはマニホールド６が接続されており、そのマニホール
ド６にはｘＮＨ，の供給系統ＡとＨ２ｘＮ、の供給系統
Ｂと、有機金属化合物ガスのトリメチルガリウム（以下
ｒＴＭＧＪと記す）の供給系統Ｃと、有機金属化合物ガ
スのトリメチルアルミニウム（以下ｒＴＭＡＪと記す）
の供給系統りと、ドーピング元素を含む反応ガス（以下
単に「ドーパントガス」という）であるジエチル亜鉛（
以下ｒＤＥＺＪと記す）の供給系統Ｅとが接続されてい
る。また、石英反応管７の中には、高周波加熱用グラフ
ァイトサセプタ９が配設されており、そのサセプタ９上
にはサファイア基板１０が載置されており、そのサファ
イア基板１０は、高周波コイル８により９５０℃〜１０
５０℃に加熱される。各反応ガス及びキャリアガスは各
供給系、統からマニホールド６で混合され、その混合ガ
スが石英反応管７に導かれサファイア基板１０に吹き付
けられることによりサファイア基板１０上にＡＪｘＧａ
、−ｘＮの薄膜が成長する。 そして、各有機金属化合物ガスの混合比を変化させるこ
とにより、組成比を変化させたり、亜鉛をドープしてＩ
型のＡ Ｉ Ｘ Ｇ ａ Ｉ−ＸＮの薄膜を形成するこ
とができる。
と記す）を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体（Ａ
ｊ２ Ｘ Ｇ ａ ＋−ｘ Ｎ ； ｘ＝ｏを含む）薄
膜をサファイア基板上に気相成長させることが研究され
ている。 この方法は、第４図に示すような気相成長装置を用いて
実施される。その気相成長装置において、石英反応管７
にはマニホールド６が接続されており、そのマニホール
ド６にはｘＮＨ，の供給系統ＡとＨ２ｘＮ、の供給系統
Ｂと、有機金属化合物ガスのトリメチルガリウム（以下
ｒＴＭＧＪと記す）の供給系統Ｃと、有機金属化合物ガ
スのトリメチルアルミニウム（以下ｒＴＭＡＪと記す）
の供給系統りと、ドーピング元素を含む反応ガス（以下
単に「ドーパントガス」という）であるジエチル亜鉛（
以下ｒＤＥＺＪと記す）の供給系統Ｅとが接続されてい
る。また、石英反応管７の中には、高周波加熱用グラフ
ァイトサセプタ９が配設されており、そのサセプタ９上
にはサファイア基板１０が載置されており、そのサファ
イア基板１０は、高周波コイル８により９５０℃〜１０
５０℃に加熱される。各反応ガス及びキャリアガスは各
供給系、統からマニホールド６で混合され、その混合ガ
スが石英反応管７に導かれサファイア基板１０に吹き付
けられることによりサファイア基板１０上にＡＪｘＧａ
、−ｘＮの薄膜が成長する。 そして、各有機金属化合物ガスの混合比を変化させるこ
とにより、組成比を変化させたり、亜鉛をドープしてＩ
型のＡ Ｉ Ｘ Ｇ ａ Ｉ−ＸＮの薄膜を形成するこ
とができる。
このように従来の装置では、９５０℃〜１０５０℃の高
温に加熱して結晶成長させるため、結晶性が良くなかっ
たり、ＴＭＧ、ＴＭＡ等の有機金属化合物ガスが分解し
てカーボン状のすすが発生し、これが結晶中に取り込ま
れる等の問題があった。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、低温での結晶成長を
可能とすることにより結晶性の高いＡＵ ｘ Ｇ ａ
＋−ｘ Ｎの薄膜を得ることである。
温に加熱して結晶成長させるため、結晶性が良くなかっ
たり、ＴＭＧ、ＴＭＡ等の有機金属化合物ガスが分解し
てカーボン状のすすが発生し、これが結晶中に取り込ま
れる等の問題があった。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、低温での結晶成長を
可能とすることにより結晶性の高いＡＵ ｘ Ｇ ａ
＋−ｘ Ｎの薄膜を得ることである。
上記問題点を解決するための発明の構成は、有機金属化
合物ガスを用いてサファイア基板上に窒化ガリウム系化
合物半導体薄ＷＸ（Ａ Ｉ Ｘ Ｇ ａ−にＮ −Ｘ＝
Ｏを含む）を気相成長させる方法において、反応室にお
いて、減圧下で反応ガスを高周波によりプラズマ状態に
して、このプラズマ状態のガスを加熱された基板上に導
いて窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を気相成長させる
ようにしたことである。
合物ガスを用いてサファイア基板上に窒化ガリウム系化
合物半導体薄ＷＸ（Ａ Ｉ Ｘ Ｇ ａ−にＮ −Ｘ＝
Ｏを含む）を気相成長させる方法において、反応室にお
いて、減圧下で反応ガスを高周波によりプラズマ状態に
して、このプラズマ状態のガスを加熱された基板上に導
いて窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を気相成長させる
ようにしたことである。
反応ガスは高周波によりプラズマ状態に分解される。こ
のプラズマガスがサファイア基板に吹き付けられるので
、サファイア基板の温度を６００〜８００℃の低温にし
ても結晶成長が可能となり、低温で結晶成長が可能とな
るため、結晶性の高い窒化ガリウム系化合物半導体薄膜
を形成することができた。
のプラズマガスがサファイア基板に吹き付けられるので
、サファイア基板の温度を６００〜８００℃の低温にし
ても結晶成長が可能となり、低温で結晶成長が可能とな
るため、結晶性の高い窒化ガリウム系化合物半導体薄膜
を形成することができた。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。第
１図は本発明の具体的な一実施例に係る気相成長装置の
構成を示した断面図である。円形の石英反応管２１で囲
われた反応室２０では、サセプタ２２が操作棒２３に支
持されており、そのサセプタ２２は操作棒２３によって
位置の調整が行われる。また、サセプタ２２の主面には
サファイア基板２４が配設されている。尚、８は高周波
コイルであり、サファイア基板２４を加熱するためのも
のである。また、４２はプラズマ発生用の高周波コイル
であり、反応ガスをプラズマ状態にするためのものであ
る。 一方、反応室２０のガスの流入側には、第１反応ガス管
２５と第２反応ガス管２６とが配設されている。第１反
応ガス管２５は第２反応ガス管２６と同心状に、第２反
応ガス管２６の内部に配設されている。その第１反応ガ
ス管２５は第１７二ホールド２７に接続され、第２反応
ガス管２６は第２マニホールド２８に接続されている。 そして、第１７二ホールド２７にはＮＨ，の供給系統Ｈ
とキャリアガスの供給系統ＩとＴＭＧの供給系統ＪとＴ
ＭＡの供給系統にとが接続され、第２マニホールド２８
にはキャリアガスの供給系統■とＤＥＺの供給系統りと
が接続されている。 また、反応室２０には、断面が半円弧状で筒状をした補
助管４０が配設されている。その補助管４０は第２図に
示すように底部４０ａと４０ｂが石英反応管２１の管壁
２１ａに当接し、管壁２１ａにより支持されている。補
助管４０はサセプタ２２の載置されている反応室２０の
上部を覆っている。そして、側板４１を取り外し、補助
管４０を石英反応管２１の管壁２１ａ上をスライドさせ
て、取り外したり反応室２０に設置したりすることがで
きる。 このような装置構成により、第１反応ガス管２５の開口
部２５ａからｘＮＨ，とＴＭＧとＴＭＡとＨ２との混合
ガスが反応室２０に流出し、第２反応ガス管２６の開口
部２６ａから、ＤＥＺとＨ３との混合ガスが反応室２０
に流出する。 Ｎ型の７１１４！ＸＧａ＋−ＸＮ薄膜を形成する場合に
は、第１反応ガス管２５だけから混合ガスを流出させれ
ば良（、■型のＡｌｘＧａＩ−ＸＮ薄膜を形成する場合
には、第１反応ガス管２５と第２反応ガス管２６とから
それぞれの混合ガスを流出させれば良い。■型のＡｌＸ
Ｇａ１−ＸＮ薄膜を形成する場合には、ドーパントガス
であるＤＥＺは第１反応ガス管２５から流出する反応ガ
スとサファイア基板２４の近辺の反応室２０ａで初めて
混合されることになる。そして、ＤＥＺはサファイア基
板２４に吹き付けられ熱分解し、ドーパント元素は成長
するＡｌｘＧａＩ−ｘＮにドーピングされて、■型のＡ
ｌｘＧａＩ−ｘＮが得られる。この場合、第１反応ガス
管２５と第２反応ガス管２６とで分離して、反応ガスと
ドーパントガスがサファイア基板２４の付近の反応室２
５ａまで導かれるので、従来装置で生じるガスの導入管
におけるＤＥＺとＴＭＧ又はＴＭＡとの反応が抑制され
るため、良好なドーピングが行われる。 サファイア基板２４に吹き付けられる反応ガスは、第１
反応ガス管２５及び第２反応ガス管２６を通過するとき
及び流出した反応室２０内で、高周波コイル４２により
プラズマ状態にされており、そのプラズマ状態の反応ガ
スがサファイア基板２４に吹き付けられる。このとき、
プラズマ発生の周波数は、２４５０ＭＨｚ又は１３．６
ＭＨｚが使用される。 そして、サセプタ２２の温度は４００〜８００℃の範囲
でＡｌｘＧａＩ−ＸＮ薄膜を成長させることができた。 尚、サセプタ２２の反応ガスの流れる方向Ｘに対する傾
斜角θは、４５度に構成されている。このように傾斜さ
せることにより、サセプタ２２をガス流に対し直角に構
成した場合に比べて良好な結晶が得られた。 又、開口部２５ａ、２６ａとサファイア基板２４との間
隔は、１０〜ｂ 調整されるのが望ましい。 又、上記の実施例では、第１反応管と第２反応管とを設
はドーパントガスを他の反応ガスと混合することなく、
サファイア基板２４の近辺まで導入しており、■型のＡ
ｌつＧａｐ−ｘＮの結晶性が向上するが、この効果を生
じさせなくても良い場合には、従来装置のように予めア
ニホールドでドーパントガスを他の反応ガスと混合した
上で反応室に導き、傾斜したサファイア基板２４の主面
２４ａに吹き付けてもよい。 このような装置で、良質のＡｌｘＧａＩ−ＸＮ薄膜を気
相成長させることができる。補助管４０にすすが付着し
た場合には、側板４１を取り外して中の補助管４０を取
り出し、他の洗浄された補助管と交換すれば、直ちに次
の結晶成長を行うことができる。 この気相成長装置で得られたＡｌつＧａｐ−ｘＮは、顕
微鏡写真、Ｘ線のロッキングカーブ、フォトルミネッセ
ンス測定により、従来の気相成長装置で成長したものに
比べ、良質な結晶性を示すことがｍ８忍された。 次に本装置を用いて、第３図に示す構成の発光ダイオー
ドを作成する方法について説明する。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した（０００１）
面を主面とする単結晶のサファイア基板２４をサセプタ
２２に装着する。次に、反応室２０内の圧力を５Ｔｏｒ
ｒに減圧し、高周波コイル４２を１３゜５６Ｍ七、３０
Ｗで励振した。その後、Ｈ２を０．３１／分で、第１反
応ガス管２５及び第２反応ガス管２６から反応室２０に
流しながら温度１１００℃でサファイア基板２４を気相
エツチングした。次に温度を８００℃まで低下させて、
第１反応ガス管２５からＨ３を３Ａ／分ｘＮＨｓを２４
２／分、ＴＭＡを７Ｘ １０−’モル／分で供給して１
分間熱処理した。 この熱処理によりＡＩＮのバッファ層３０が約０゜１μ
ｓの厚さに形成された。１分経過した時にＴＭＡの供給
を停止して、サファイア基板２４の温度を６００℃に保
持し、第１反応ガス管２５からＨ７を２．５１／分ｘＮ
Ｈ，をｉ、ｓｉｉ分、ＴＭＧを１゜７Ｘ １０−Ｓモル
７分で６０分間供給し、膜厚約７ＪａＯＮ型のＧａＮか
ら成るＮ層３１を形成した。次に、そのサファイア基板
２４を反応室２０から取り出し、ホトエツチング及びス
パッタリング等により膜厚１００人程鹿のＳ ｉ Ｏ＊
Ｍ ３２をパターン形成した。その後、このサファイ
ア基板２４を洗浄後、再度、サセプタ２２に装着し、反
応室２０の圧力及び高周波コイル４２を前と同一の状態
とした。 そして、前と同様に気相エツチングした後、サファイア
基板２４の温度を６００℃に保持し、第１反応ガス管２
５からは、Ｈ２を２．５１１／分ｘＮ Ｈｓを１．’５
１７分、ＴＭＧを１．７Ｘ １０−’モル／分供給し、
第２反応ガス管２６からは、ＤＥＺを５Ｘ１０−６モル
／分で５分間供給して、■型のＧａＮから成る１層３３
を膜厚１．０μｓに形成した。この時、ＧａＮの露出し
ている部分は、単結晶のＩ型のＧａＮが成長し１層３３
が得られるが、５ｉＯｚ膜３２の上部には多結晶のＧａ
Ｎから成る導電層３４が形成される。その後、反応室２
０からサファイア基板２４を取り出し、１層３３と導電
層３４の上にアルミニウム電極３５．３６を蒸着し、サ
ファイア基板２４を所定の大きさにカッティングして発
光ダイオードを形成した。この場合、電極３５は１層３
３の電極となり、電極３６は導電層３４と極めて簿いＳ
ｉｎ、膜３２を介してＮ層３１の電極となる。そして、
１層３３をＮ層３１に対し正電位とすることにより、接
合面から光が発光する。 また、ＡｌＸＧａ、−ｘＮ系の発光ダイオードを形成す
るにはｘＮ層３′１と１層３３とを形成する場合に、第
１反応管２５からＴＭＡを所定割合で流せば良い。例え
ば、第１反応ガス管２５からサファイア基板２４の温度
を７００℃に保持し、Ｈ２を３１２／分ｘＮ Ｈ３を２
１／分、ＴＭＡを７．２×１Ｏ−６モル／分、ＴＭＧを
１．７Ｘ １０−’モル／分で供給し、第２反応ガス管
２６からＤＥＺを５Ｘ １０−’モル／分で供給するこ
とより、Ｘ＝０．３のＩ型のＡｌｘＧａ＋−ｘＮ系半導
体薄膜が得られる。
１図は本発明の具体的な一実施例に係る気相成長装置の
構成を示した断面図である。円形の石英反応管２１で囲
われた反応室２０では、サセプタ２２が操作棒２３に支
持されており、そのサセプタ２２は操作棒２３によって
位置の調整が行われる。また、サセプタ２２の主面には
サファイア基板２４が配設されている。尚、８は高周波
コイルであり、サファイア基板２４を加熱するためのも
のである。また、４２はプラズマ発生用の高周波コイル
であり、反応ガスをプラズマ状態にするためのものであ
る。 一方、反応室２０のガスの流入側には、第１反応ガス管
２５と第２反応ガス管２６とが配設されている。第１反
応ガス管２５は第２反応ガス管２６と同心状に、第２反
応ガス管２６の内部に配設されている。その第１反応ガ
ス管２５は第１７二ホールド２７に接続され、第２反応
ガス管２６は第２マニホールド２８に接続されている。 そして、第１７二ホールド２７にはＮＨ，の供給系統Ｈ
とキャリアガスの供給系統ＩとＴＭＧの供給系統ＪとＴ
ＭＡの供給系統にとが接続され、第２マニホールド２８
にはキャリアガスの供給系統■とＤＥＺの供給系統りと
が接続されている。 また、反応室２０には、断面が半円弧状で筒状をした補
助管４０が配設されている。その補助管４０は第２図に
示すように底部４０ａと４０ｂが石英反応管２１の管壁
２１ａに当接し、管壁２１ａにより支持されている。補
助管４０はサセプタ２２の載置されている反応室２０の
上部を覆っている。そして、側板４１を取り外し、補助
管４０を石英反応管２１の管壁２１ａ上をスライドさせ
て、取り外したり反応室２０に設置したりすることがで
きる。 このような装置構成により、第１反応ガス管２５の開口
部２５ａからｘＮＨ，とＴＭＧとＴＭＡとＨ２との混合
ガスが反応室２０に流出し、第２反応ガス管２６の開口
部２６ａから、ＤＥＺとＨ３との混合ガスが反応室２０
に流出する。 Ｎ型の７１１４！ＸＧａ＋−ＸＮ薄膜を形成する場合に
は、第１反応ガス管２５だけから混合ガスを流出させれ
ば良（、■型のＡｌｘＧａＩ−ＸＮ薄膜を形成する場合
には、第１反応ガス管２５と第２反応ガス管２６とから
それぞれの混合ガスを流出させれば良い。■型のＡｌＸ
Ｇａ１−ＸＮ薄膜を形成する場合には、ドーパントガス
であるＤＥＺは第１反応ガス管２５から流出する反応ガ
スとサファイア基板２４の近辺の反応室２０ａで初めて
混合されることになる。そして、ＤＥＺはサファイア基
板２４に吹き付けられ熱分解し、ドーパント元素は成長
するＡｌｘＧａＩ−ｘＮにドーピングされて、■型のＡ
ｌｘＧａＩ−ｘＮが得られる。この場合、第１反応ガス
管２５と第２反応ガス管２６とで分離して、反応ガスと
ドーパントガスがサファイア基板２４の付近の反応室２
５ａまで導かれるので、従来装置で生じるガスの導入管
におけるＤＥＺとＴＭＧ又はＴＭＡとの反応が抑制され
るため、良好なドーピングが行われる。 サファイア基板２４に吹き付けられる反応ガスは、第１
反応ガス管２５及び第２反応ガス管２６を通過するとき
及び流出した反応室２０内で、高周波コイル４２により
プラズマ状態にされており、そのプラズマ状態の反応ガ
スがサファイア基板２４に吹き付けられる。このとき、
プラズマ発生の周波数は、２４５０ＭＨｚ又は１３．６
ＭＨｚが使用される。 そして、サセプタ２２の温度は４００〜８００℃の範囲
でＡｌｘＧａＩ−ＸＮ薄膜を成長させることができた。 尚、サセプタ２２の反応ガスの流れる方向Ｘに対する傾
斜角θは、４５度に構成されている。このように傾斜さ
せることにより、サセプタ２２をガス流に対し直角に構
成した場合に比べて良好な結晶が得られた。 又、開口部２５ａ、２６ａとサファイア基板２４との間
隔は、１０〜ｂ 調整されるのが望ましい。 又、上記の実施例では、第１反応管と第２反応管とを設
はドーパントガスを他の反応ガスと混合することなく、
サファイア基板２４の近辺まで導入しており、■型のＡ
ｌつＧａｐ−ｘＮの結晶性が向上するが、この効果を生
じさせなくても良い場合には、従来装置のように予めア
ニホールドでドーパントガスを他の反応ガスと混合した
上で反応室に導き、傾斜したサファイア基板２４の主面
２４ａに吹き付けてもよい。 このような装置で、良質のＡｌｘＧａＩ−ＸＮ薄膜を気
相成長させることができる。補助管４０にすすが付着し
た場合には、側板４１を取り外して中の補助管４０を取
り出し、他の洗浄された補助管と交換すれば、直ちに次
の結晶成長を行うことができる。 この気相成長装置で得られたＡｌつＧａｐ−ｘＮは、顕
微鏡写真、Ｘ線のロッキングカーブ、フォトルミネッセ
ンス測定により、従来の気相成長装置で成長したものに
比べ、良質な結晶性を示すことがｍ８忍された。 次に本装置を用いて、第３図に示す構成の発光ダイオー
ドを作成する方法について説明する。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した（０００１）
面を主面とする単結晶のサファイア基板２４をサセプタ
２２に装着する。次に、反応室２０内の圧力を５Ｔｏｒ
ｒに減圧し、高周波コイル４２を１３゜５６Ｍ七、３０
Ｗで励振した。その後、Ｈ２を０．３１／分で、第１反
応ガス管２５及び第２反応ガス管２６から反応室２０に
流しながら温度１１００℃でサファイア基板２４を気相
エツチングした。次に温度を８００℃まで低下させて、
第１反応ガス管２５からＨ３を３Ａ／分ｘＮＨｓを２４
２／分、ＴＭＡを７Ｘ １０−’モル／分で供給して１
分間熱処理した。 この熱処理によりＡＩＮのバッファ層３０が約０゜１μ
ｓの厚さに形成された。１分経過した時にＴＭＡの供給
を停止して、サファイア基板２４の温度を６００℃に保
持し、第１反応ガス管２５からＨ７を２．５１／分ｘＮ
Ｈ，をｉ、ｓｉｉ分、ＴＭＧを１゜７Ｘ １０−Ｓモル
７分で６０分間供給し、膜厚約７ＪａＯＮ型のＧａＮか
ら成るＮ層３１を形成した。次に、そのサファイア基板
２４を反応室２０から取り出し、ホトエツチング及びス
パッタリング等により膜厚１００人程鹿のＳ ｉ Ｏ＊
Ｍ ３２をパターン形成した。その後、このサファイ
ア基板２４を洗浄後、再度、サセプタ２２に装着し、反
応室２０の圧力及び高周波コイル４２を前と同一の状態
とした。 そして、前と同様に気相エツチングした後、サファイア
基板２４の温度を６００℃に保持し、第１反応ガス管２
５からは、Ｈ２を２．５１１／分ｘＮ Ｈｓを１．’５
１７分、ＴＭＧを１．７Ｘ １０−’モル／分供給し、
第２反応ガス管２６からは、ＤＥＺを５Ｘ１０−６モル
／分で５分間供給して、■型のＧａＮから成る１層３３
を膜厚１．０μｓに形成した。この時、ＧａＮの露出し
ている部分は、単結晶のＩ型のＧａＮが成長し１層３３
が得られるが、５ｉＯｚ膜３２の上部には多結晶のＧａ
Ｎから成る導電層３４が形成される。その後、反応室２
０からサファイア基板２４を取り出し、１層３３と導電
層３４の上にアルミニウム電極３５．３６を蒸着し、サ
ファイア基板２４を所定の大きさにカッティングして発
光ダイオードを形成した。この場合、電極３５は１層３
３の電極となり、電極３６は導電層３４と極めて簿いＳ
ｉｎ、膜３２を介してＮ層３１の電極となる。そして、
１層３３をＮ層３１に対し正電位とすることにより、接
合面から光が発光する。 また、ＡｌＸＧａ、−ｘＮ系の発光ダイオードを形成す
るにはｘＮ層３′１と１層３３とを形成する場合に、第
１反応管２５からＴＭＡを所定割合で流せば良い。例え
ば、第１反応ガス管２５からサファイア基板２４の温度
を７００℃に保持し、Ｈ２を３１２／分ｘＮ Ｈ３を２
１／分、ＴＭＡを７．２×１Ｏ−６モル／分、ＴＭＧを
１．７Ｘ １０−’モル／分で供給し、第２反応ガス管
２６からＤＥＺを５Ｘ １０−’モル／分で供給するこ
とより、Ｘ＝０．３のＩ型のＡｌｘＧａ＋−ｘＮ系半導
体薄膜が得られる。
本発明は減圧下で反応ガスを高周波によりプラズマ状態
にして、このプラズマ状態のガスを加熱された基板上に
導いて窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を気相成長させ
ているので、成長温度を低温にすることができ、得られ
た薄膜の結晶性が向上する。
にして、このプラズマ状態のガスを加熱された基板上に
導いて窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を気相成長させ
ているので、成長温度を低温にすることができ、得られ
た薄膜の結晶性が向上する。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る気相成長方法
を実施するための装置の構成を示した構成図。第２図は
その装置の反応室の断面図。第３図はその装置で製造さ
れる発光ダイオードの構成を示した構成図。第４図は従
来の気相成長装置の構成を示した構成図である。 ７・・・・石英反応管 ８°・・・高周波コイル ９・
“・・サセプタ １０・・・サファイア基板 ２０゛・
・反応室 ２１・・・−石英反応管 ２２・・・−サセ
プタ ２３パ°制御棒２４・−・サファイア基板 ２５
゛°第１反応ガス管２６・・・・第２反応ガス管 ２７
・・・°第１マニホールド ２８−第２マニホールド
３０・・−バッファ層３１・Ｎ層 ３２゛°−・Ｓ Ｉ
Ｏｚ膜 ３３・・″■層３４・・・導電層 ３５．３６
゛・・電極 ４０・・・補助管４２゛・・側板 ４２
゛−°プラズマ発生用高周波コイル Ｈｏ・ＮＨ，の供
給系統 Ｉ・・・−キャリアガスの供給系統 Ｊ”・・
・ＴＭＧの供給系統 Ｋ・・ＴＭＡの供給系統 Ｌ゛・
・・ＤＥＺの供給系統特許出願人 豊田合成株式会社 同 名古屋大学長
を実施するための装置の構成を示した構成図。第２図は
その装置の反応室の断面図。第３図はその装置で製造さ
れる発光ダイオードの構成を示した構成図。第４図は従
来の気相成長装置の構成を示した構成図である。 ７・・・・石英反応管 ８°・・・高周波コイル ９・
“・・サセプタ １０・・・サファイア基板 ２０゛・
・反応室 ２１・・・−石英反応管 ２２・・・−サセ
プタ ２３パ°制御棒２４・−・サファイア基板 ２５
゛°第１反応ガス管２６・・・・第２反応ガス管 ２７
・・・°第１マニホールド ２８−第２マニホールド
３０・・−バッファ層３１・Ｎ層 ３２゛°−・Ｓ Ｉ
Ｏｚ膜 ３３・・″■層３４・・・導電層 ３５．３６
゛・・電極 ４０・・・補助管４２゛・・側板 ４２
゛−°プラズマ発生用高周波コイル Ｈｏ・ＮＨ，の供
給系統 Ｉ・・・−キャリアガスの供給系統 Ｊ”・・
・ＴＭＧの供給系統 Ｋ・・ＴＭＡの供給系統 Ｌ゛・
・・ＤＥＺの供給系統特許出願人 豊田合成株式会社 同 名古屋大学長
Claims (2)
- （１）有機金属化合物ガスを用いてサファイア基板上に
窒化ガリウム系化合物半導体薄膜（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿
−＿ｘＮ；Ｘ＝０を含む）を気相成長させる方法におい
て、 反応室において、減圧下で反応ガスを高周波によりプラ
ズマ状態にして、このプラズマ状態のガスを加熱された
基板上に導いて窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を気相
成長させることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導
体薄膜の気相成長方法。 - （２）前記サファイア基板は、Ａｌを含む有機金属化合
物ガス、ＮＨ＿３及びＨ＿２が少なくとも存在する雰囲
気中で、ＡｌＮの単結晶が成長する温度より低い温度で
短時間熱処理され、その後、そのサファイア基板上に窒
化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ
Ｎ；Ｘ＝０を含む）薄膜を気相成長させることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の窒化ガリウム系化合物
半導体の気相成長方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2112087A JP2631286B2 (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 |
| US07/148,633 US4911102A (en) | 1987-01-31 | 1988-01-26 | Process of vapor growth of gallium nitride and its apparatus |
| DE3802732A DE3802732A1 (de) | 1987-01-31 | 1988-01-29 | Verfahren und vorrichtung zur zuechtung von galliumnitrid aus der gasphase |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2112087A JP2631286B2 (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63188933A true JPS63188933A (ja) | 1988-08-04 |
| JP2631286B2 JP2631286B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=12046020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2112087A Expired - Lifetime JP2631286B2 (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631286B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11135885A (ja) * | 1997-10-30 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法及び半導体レーザ装置 |
| JP2000277436A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-06 | Japan Science & Technology Corp | 窒化物半導体製造方法 |
| JP2016048712A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173829A (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体薄膜の成長方法 |
| JPS6191977A (ja) * | 1984-10-09 | 1986-05-10 | ハネウエル・インコーポレーテッド | 固体紫外線検出器とその製造方法 |
| JPS61189634A (ja) * | 1985-02-19 | 1986-08-23 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61224386A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-06 | Rikagaku Kenkyusho | 半導体素子 |
| JPS61255015A (ja) * | 1985-05-07 | 1986-11-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
-
1987
- 1987-01-31 JP JP2112087A patent/JP2631286B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173829A (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体薄膜の成長方法 |
| JPS6191977A (ja) * | 1984-10-09 | 1986-05-10 | ハネウエル・インコーポレーテッド | 固体紫外線検出器とその製造方法 |
| JPS61189634A (ja) * | 1985-02-19 | 1986-08-23 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61224386A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-06 | Rikagaku Kenkyusho | 半導体素子 |
| JPS61255015A (ja) * | 1985-05-07 | 1986-11-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11135885A (ja) * | 1997-10-30 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法及び半導体レーザ装置 |
| JP2000277436A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-06 | Japan Science & Technology Corp | 窒化物半導体製造方法 |
| JP2016048712A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2631286B2 (ja) | 1997-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| 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 | |
| JPS63188938A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 | |
| US4911102A (en) | Process of vapor growth of gallium nitride and its apparatus | |
| US5637146A (en) | Method for the growth of nitride based semiconductors and its apparatus | |
| JPH0864791A (ja) | エピタキシャル成長方法 | |
| JPH02229476A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法及び発光素子 | |
| JPH02211620A (ja) | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 | |
| JPH0331678B2 (ja) | ||
| JPH08213326A (ja) | ３−５族化合物半導体結晶の製造方法 | |
| JP2003332234A (ja) | 窒化層を有するサファイア基板およびその製造方法 | |
| TWI254465B (en) | Method of manufacturing III-V group compound semiconductor | |
| JPS63188933A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 | |
| JP3654307B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63188932A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 | |
| KR0124972B1 (ko) | 갈륨 나이트라이드 단결정 박막의 제조방법 | |
| JPH09134881A (ja) | 窒化物系化合物半導体の製造方法 | |
| JPS63188935A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 | |
| JPH07240374A (ja) | ３−５族化合物半導体結晶 | |
| JP3534252B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JPS63188936A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 | |
| JPS63188937A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置 | |
| JPS61179527A (ja) | 化合物半導体単結晶膜の成長方法および装置 | |
| JP3104677B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物結晶成長装置 | |
| JPH0878728A (ja) | 青色発光窒化ガリウムのヘテロエピタキシャル成長方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |