KR101708867B1 - 화합물 반도체의 퇴적 방법 및 장치 - Google Patents

화합물 반도체의 퇴적 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101708867B1
KR101708867B1 KR1020117020985A KR20117020985A KR101708867B1 KR 101708867 B1 KR101708867 B1 KR 101708867B1 KR 1020117020985 A KR1020117020985 A KR 1020117020985A KR 20117020985 A KR20117020985 A KR 20117020985A KR 101708867 B1 KR101708867 B1 KR 101708867B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compound semiconductor
light
substrate
energy
vibration level
Prior art date
Application number
KR1020117020985A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120065266A (ko
Inventor
모토이치 오츠
타카시 야츠이
타다시 카와조에
?스케 야마자키
šœ스케 야마자키
코이치 카지야마
미치노부 미즈무라
케이이치 이토
Original Assignee
고쿠리츠다이가쿠호우진 도쿄다이가쿠
브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고쿠리츠다이가쿠호우진 도쿄다이가쿠, 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디 filed Critical 고쿠리츠다이가쿠호우진 도쿄다이가쿠
Publication of KR20120065266A publication Critical patent/KR20120065266A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101708867B1 publication Critical patent/KR101708867B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/548—Controlling the composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C23C16/303—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시킴과 아울러 그 발광 파장을 나노미터 오더로 조정하는 것이 가능한 화합물 반도체의 퇴적 방법을 제공한다.
3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 방법에 있어서, 화합물 반도체를 기판(13) 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원하는 이상적인 여기에너지보다도 작은 에너지의 전파광을 당해 기판(13) 위에 조사하여, 기판(13) 위에 퇴적된 화합물 반도체의 미립자로부터 상기 조사된 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시키고, 발생시킨 근접장광에 기초하여 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 화합물 반도체에서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시킨다.

Description

화합물 반도체의 퇴적 방법 및 장치{METHOD OF DEPOSITION OF CHEMICAL COMPOUND SEMICONDUCTOR AND DEVICE}
본 발명은 광CVD, 열CVD, MBE 등을 이용함으로써, 3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 방법에 관한 것이다.
청색 발광이나 백색 발광 등, 임의의 발광 파장을 갖는 단색의 LED용의 반도체 재료로서 질화갈륨(GaN)에 In을 혼합한 질화인듐갈륨(InGaN), Al을 혼합한 질화갈륨알루미늄(GaAlN) 등과 같이 3원계 이상으로 구성한 질화갈륨계 화합물 반도체가 각광을 받고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).
그런데, 이러한 LED를 구성하는 3원계 이상의 화합물 반도체의 발광 파장이 1nm라도 벗어나면, 이것에 의해 얻어지는 RGB 화상의 색조 자체가 변화되어 버린다. 이 3원계 이상의 화합물 반도체를 이용한 LED로서, 상기한 InGaN을 예로 들면, GaN에 In을 혼합하는 비율에 따라 발광 파장이 변화되는 것이며, 가령 GaN에서는, 발광 파장이 약 400nm인 것에 대하여, InN에서는 1.5㎛이다. 즉, 이 InGaN에서는, In의 혼합비율에 따라, 400nm∼1.5㎛의 파장대역 중 원하는 발광 파장으로 이루어지는 화합물 반도체를 얻을 수 있다. 반대로 In의 혼합비율이 조금이라도 변화되어 버리면 얻어지는 화합물 반도체의 발광 파장이 크게 변화되어 버리게 된다.
종래에 있어서, In의 혼합비율을 고정밀도로 조정할 수 없어, 발광 파장에 대하여 나노 오더의 벗어남을 해소할 수 없었다. 이 때문에 제조해야 할 LED의 수율을 향상시키는 것이 곤란하다고 하는 문제점이 있었다.
일본 특허공개 2006-310819호 공보
오츠 모토이치, 코바야시 키요시 "나노포토닉스의 기초" 옴사, P141, P206∼P208(2006년)
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그래서 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시킴과 아울러 그 발광 파장을 나노미터 오더로 조정하는 것이 가능한 화합물 반도체의 퇴적 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 예의 검토를 행한 결과, 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서 전파광을 당해 기판 위에 조사함으로써, 기판 위에 퇴적된 화합물 반도체의 미립자로부터 전파광에 기초하는 근접장광이 발생하는 점에 주목했다. 그리고, 이 근접장광을 발생시킴으로써, 퇴적시킬 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시킬 수 있는 점에 주목했다. 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시킴으로써, 당해 진동 준위를 통하여 전파광이 갖는 에너지 이하의 여기에너지에 대응하는 성분을 여기시킬 수 있어, 당해 성분을 탈리시킬 수 있다.
청구항 1 기재의 화합물 반도체의 퇴적 방법은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 방법에 있어서, 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 여기에너지보다도 작은 에너지의 전파광을 당해 기판 위에 조사하고, 상기 전파광이 갖는 에너지 이하의 여기에너지에 대응하는 상기 화합물 반도체 중의 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 2 기재의 화합물 반도체의 퇴적 방법은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 방법에 있어서, 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 여기에너지보다도 작은 에너지의 전파광을 당해 기판 위에 조사하여, 상기 기판 위에 퇴적된 상기 화합물 반도체의 미립자로부터 상기 조사된 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시키고, 발생시킨 상기 근접장광에 기초하여 상기 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 상기 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 상기 화합물 반도체에 있어서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기시키고, 이것을 탈리시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 3 기재의 화합물 반도체의 퇴적 방법은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 반응실 내에 공급한 가스에 퇴적용의 전파광을 조사함으로써 광화학 반응을 촉진시켜 기판 위에 3원계 이상의 화합물 반도체를 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 방법에 있어서, 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 여기에너지보다도 작은 에너지의 탈리용의 전파광을 당해 기판 위에 조사하여, 상기 기판 위에 퇴적된 상기 화합물 반도체의 미립자로부터 상기 조사된 퇴적용의 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시키고, 발생시킨 상기 근접장광에 기초하여 상기 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시켜, 이 새로운 진동 준위 중 상기 탈리용의 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 상기 화합물 반도체에 있어서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 탈리용의 전파광에 의해 여기시키고, 이것을 탈리시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 4 기재의 화합물 반도체의 퇴적 방법은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 장치에 있어서, 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 여기에너지보다도 작은 에너지의 전파광을 당해 기판 위에 조사하여, 상기 전파광이 갖는 에너지 이하의 여기에너지에 대응하는 상기 화합물 반도체 중의 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 5 기재의 화합물 반도체의 퇴적 장치는, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 장치에 있어서, 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 여기에너지보다도 작은 에너지의 전파광을 당해 기판 위에 조사하여, 상기 기판 위에 퇴적된 상기 화합물 반도체의 미립자로부터 상기 조사된 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시키고, 발생시킨 상기 근접장광에 기초하여 상기 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 상기 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 상기 화합물 반도체에 있어서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 6 기재의 화합물 반도체의 퇴적 장치는, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 반응실 내에 공급한 가스에 퇴적용의 전파광을 조사함으로써 광화학 반응을 촉진시켜 기판 위에 3원계 이상의 화합물 반도체를 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 장치에 있어서, 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 여기에너지보다도 작은 에너지의 탈리용의 전파광을 당해 기판 위에 조사하여, 상기 기판 위에 퇴적된 상기 화합물 반도체의 미립자로부터 상기 조사된 퇴적용의 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시키고, 발생시킨 상기 근접장광에 기초하여 상기 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 상기 탈리용의 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 상기 화합물 반도체에 있어서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 탈리용의 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 적용한 화합물 반도체의 퇴적 방법에서는, 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 여기에너지(Ei)보다도 작은 에너지(Ep)의 전파광을 기판 위에 조사하여, 기판 위에 퇴적된 화합물 반도체의 미립자로부터 조사된 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시킨다. 그리고, 발생시킨 근접장광에 기초하여 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 전파광이 갖는 에너지(Ep) 이하의 여기에너지(Eq)를 갖는 진동 준위를 통하여 당해 전파광에 의해 여기시킨다. 그 결과, 화합물 반도체에 있어서의 당해 여기에너지(Eq)에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기 시켜, 이것을 탈리시키는 것이 가능하게 되고, 나아가서는 이상적인 여기에너지(Ei)보다도 작은 에너지에 해당하는 성분을 제거하는 것이 가능하게 된다.
또 본 발명에 의하면, 모든 이상적인 여기에너지에 대해서도, 이것보다도 작은 에너지가 되는 것과 같은 전파광을 조사함으로써, 상기한 바와 같이, 성분 비율을 상세하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한 원하는 성분 비율로 이루어지는 화합물 반도체를 높은 확률로써 제조하는 것이 가능하게 되므로, 제조시의 수율의 향상을 실현하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명을 적용한 화합물 반도체의 퇴적 방법을 실현하기 위한 결정 성장 장치를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명을 적용한 화합물 반도체의 퇴적 방법의 작용효과에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 3은 미립자에 기초하여 근접장광을 발생시키는 예를 도시하는 도면.
도 4는 비단열 과정에 의한 원자의 진동에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 5는 광CVD에 의해 본 발명을 실현하는 예에 대하여 도시하는 도면.
도 6은 탈리용의 전파광의 파장을 457nm로 한 경우에 있어서의, 화합물 반도체의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 7은 탈리용의 전파광의 파장을 532nm로 한 경우에 있어서의, 화합물 반도체의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명을 적용한 화합물 반도체의 퇴적 방법을 실현하기 위한 결정 성장 장치(1)의 개략을 도시하고 있다.
이 결정 성장 장치(1)는, 소위 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 있어서 사용되는 것으로서, 챔버(11) 내에, 기판(13)과, 상기 기판(13)을 재치하기 위한 스테이지(14)를 배열 설치하여 구성되고, 또 이 챔버(11) 내의 기체는, 펌프(16)를 통하여 흡인 가능하게 되고, 또한 압력 센서(17)에 의해 챔버(11) 내의 압력을 검출하고, 이것에 기초하여 버터플라이 밸브(18)를 자동적으로 개폐함으로써 내압의 자동 제어를 실현 가능하게 하고 있다. 또한 이 챔버(11)에 대하여 III족 원료 가스를 공급하기 위한 공급관(23)과, V족 원료 가스를 공급하기 위한 공급관(24)이 접속되어 있다. 또한 이 챔버(11)의 외벽에는 창(28)이 형성되어, 챔버(11)의 외측에 배치된 광원(29)으로부터 발광된 전파광이 창(28)을 통하여 챔버(11) 내에 입사되게 된다. 또한 이 챔버(11)의 주위에는 열원(21)이 설치되어, 기판(13)을 가열 가능하게 구성되어 있다.
광원(29)은 도시하지 않은 전원 장치를 통하여 수급한 구동 전원에 기초하여 광발진하고, 예를 들면, Nd:YAG 등의 고체 레이저, GaAs 등의 반도체 레이저, ArF 등의 가스 레이저 등의 각종 레이저, 게다가, LED 혹은 크세논 램프 등의 광을 출사하는 광원이다. 또한 이 광원(29)은 파장을 제어 가능하게 되어 있어도 된다.
이러한 구성으로 이루어지는 결정 성장 장치(1)에 의해, 실제로 3원계 이상의 화합물 반도체로서 InGaN을 예로 들고, 이것을 기판(13) 위에 퇴적시키는 방법에 대하여, 설명을 한다.
우선, 스테이지(14) 위에 기판(13)을 부착한다. 이 기판(13)은 육방정의 사파이어 기판 등을 상정하고 있는데, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 실리콘을 사용하도록 해도 되고, 그 밖의 유리, 갈륨비소, 갈륨나이트라이드, 폴리이미드 기판 등을 사용하도록 해도 된다.
다음에 펌프(16)를 통하여 챔버(11) 내의 기체를 흡인함과 아울러, 버터플라이 밸브(18) 등을 사용하여 챔버(11) 내를 소정의 압력으로 제어한다. 덧붙여서 말하면, 이 압력은 1.0×10-10∼1.0×103Torr로 되어 있다. 또한 이와 함께, 스테이지(14) 위에 부착되어 있는 기판(13)의 온도도 소정의 온도가 되도록 조정한다.
다음에 공급관(23)으로부터 챔버(11) 내에 III족 원료 가스를 공급하고, 또한 공급관(24)으로부터 챔버(11)내에 V족 원료 가스를 공급한다. 이들 각 원료 가스를 공급할 때의 챔버(11) 내의 온도는 0℃ 이상으로 되어 있다. 이 III족 원료 가스는 III족 원소가 포함되어 있으면, 어떠한 가스를 사용해도 되는데, 이하의 설명에서는, III족 원료 가스로서 트리메틸갈륨((CH3)3Ga) 가스 및 트리에틸인듐((C2H5)3In) 가스를 사용하는 경우를, 예로 들어, 설명을 한다. 이 V족 원료 가스는 V족 원소가 포함되어 있으면, 어떠한 가스를 사용해도 되는데, 이하의 설명에서는, V족 원료 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 사용하는 경우를 예로 들어 설명을 한다. 즉, 이 트리메틸갈륨 가스는, 화합물 반도체 InGaN에서의 Ga 원소를, 또 트리에틸인듐 가스는 화합물 반도체 InGaN에서의 In 원소를 구성하는 것이다. 또 암모니아 가스는 화합물 반도체 InGaN에서의 N 원소를 구성하는 것이다.
여기에서 트리메틸갈륨 가스 및 트리에틸인듐 가스는 캐리어 가스로서 수소를 사용한다. 즉, 트리메틸갈륨이나 트리에틸인듐의 액체를 실린더에 넣고, 당해 실린더 내의 압력을 100Torr, 실린더의 온도를 -10℃로 하고, 이것에 캐리어로서의 수소 가스를 투입한다. 수소 가스가 투입된 실린더 내의 액체상의 트리메틸갈륨이나 트리에틸인듐은 기화되어 트리메틸갈륨 가스나 트리에틸인듐 가스로 되고, 이것이 공급관(23)을 통하여 챔버(11) 내에 공급되게 된다.
또한, 트리메틸갈륨 가스 및 트리에틸인듐 가스와, 암모니아 가스와의 유량비율은 1:1000 이상으로 해도 된다. 예를 들면, 트리메틸갈륨 가스가 0.5sccm, 트리에틸인듐 가스가 2.5×10-3으로, 암모니아 가스가 2000sccm으로 되어 있어도 된다. 특히, 암모니아 가스는 트리메틸갈륨 가스와 비교하여, 조사되는 광에 대한 흡수성이 낮다. 트리메틸갈륨 가스와, 암모니아 가스와의 유량비율이 1:1000 미만에서는, 암모니아 가스의 양이 작아져, 조사되는 광에 의해 분해되는 질소분자의 양이 갈륨 원자나 인듐 원자와 비교하여 상대적으로 낮아지기 때문이다.
또한 챔버(11) 내로의 III족 원료 가스 및 V족 원료 가스의 공급과 함께, 광원(29)로부터의 전파광을 창(28)을 통하여 이 기판(13) 위에 조사한다. 이 기판(13) 위에 조사되는 전파광의 파장, 바꾸어 말하면, 이 전파광이 갖는 에너지는 어디까지나 이것으로부터 기판(13) 위에 형성할 화합물 반도체의 원하는 이상적인 여기에너지 에 기초하여 미리 결정된다. 바꿔 말하면, 이것으로부터 기판(13) 위에 형성할 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 이상적인 여기에너지에 기초하여 미리 결정된다.
이러한 가스의 공급과 광의 조사에 의해 이하에 설명하는 것과 같은 작용이 발생한다. 도 2(a)의 실선은 InxGa1 - xN의 이상적인 에너지준위를 나타내고 있다. 이 InxGa1-xN의 이상적인 에너지준위의 여기에너지를 Ei로 한다. 일반적으로 이 InxGa1 - xN에서는, In과 Ga의 혼합비율이 x를 통하여 결정되어, 발광 파장(에너지)를 상세하게 결정할 수 있게 된다. 즉, 이것으로부터 제조하는 InxGa1 - xN으로부터 발광되는 광이 원하는 에너지를 갖도록, 원소 비율(x)이 미리 설계된다.
이렇게 하여 미리 결정된 원소 비율(x)에 기초하는 InxGa1 - xN을 실제로 종래의 MOCVD나 광CVD에 의해 기판 위에 퇴적시키는 경우, 원소 비율(x)을 미세하게 제어할 수 없으므로, 원소 비율(x)을 일정하게 할 수 없고, 그 결과, 얻어지는 InxGa1 - xN의 에너지준위는 도 2(a)의 실선으로 표시되는, 원소 비율로부터 계산에 의해 구해지는 이상적인 InxGa1 - xN의 에너지준위 이외에, 원소 비율(x)의 약간의 벗어남에 따라, 도 2(a) 중의 점선으로 표시되는 에너지준위가 다단계에 걸쳐 형성되어 버린다. 도 2(a) 중의 실선보다도 저에너지의 준위가 In이 여분으로 혼합된 것이며, 또 이러한 실선보다도 고에너지의 준위가 In이 적고 그만큼 Ga가 여분으로 혼합된 것이다. 이들 In 등이 여분으로 혼합된 성분으로 이루어지는 화합물 반도체가 수많이 생성되어버리므로, 전체 중, 실선으로 표시되는 이상적인 InxGa1 - xN의 에너지준위만으로 이루어지는 화합물 반도체가 얻어질 확률은 극히 낮은 것으로 되어 버린다.
이에 반해, 본 발명에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기판(13) 위에 3원계의 화합물 반도체의 미립자를 퇴적시킬 때, 전파광을 조사하는 것을 필수 요건으로서 규정하고 있다. 그 결과, 이 조사된 전파광에 기초하여, 기판(13) 위에서 퇴적되어 온 화합물 반도체의 미립자로부터 근접장광이 발생하게 된다.
그리고, 이 근접장광이 발생하면, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 새로운 진동 준위가 다단계에 걸쳐 형성되게 된다. 이 새로운 진동 준위가 탄생하는 메커니즘으로서는 근접장광에 기초하는 비단열 과정에 의해 원자끼리 진동하기 때문이다.
이 비단열 과정은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 원자끼리의 결합을 스프링으로 치환한 모델로 생각할 수 있다. 일반적으로 전파광의 파장은 분자의 치수에 비교하면 훨씬 크기 때문에, 분자 레벨에서는 공간적으로는 똑같은 전장으로 간주할 수 있다. 그 결과, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 스프링에서 이웃하는 전자는 동일 진폭, 동일 위상으로 진동시켜진다. 색소의 원자핵은 무겁기 때문에, 이 전자의 진동에는 추종할 수 없어, 전파광에서는 분자 진동은 극히 일어나기 어렵다. 이와 같이 전파광에서는, 분자 진동이 전자의 여기 과정에 관계되는 것을 무시할 수 있기 때문에, 이 과정을 단열 과정이라고 한다(비특허문헌 1 참조.).
한편, 근접장광의 공간적인 전기장 구배는 대단히 급격하게 저하된다. 이 때문에 근접장광에서는 이웃하는 전자에 상이한 진동을 주게 되어, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 이 상이한 전자의 진동에 의해 무거운 원자핵도 진동시켜진다. 근접장광이 분자 진동을 일으키는 것은, 에너지가 분자 진동의 형태를 취하는 것에 상당하기 때문에, 상기한 도 2(b)에 도시하는 바와 같은 새로운 진동 준위가 다단계에 걸쳐 형성되게 된다.
이 때, 이 기판(13) 위를 향하여 조사되고 있는 전파광은, 이 새롭게 형성된 진동 준위를 통하여 여기하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 이 전파광의 여기는 이 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여 행해진다. 예를 들면, 도 2(c)에 도시하는 바와 같이, 전파광이 갖는 에너지가 Ep일 때, 이 에너지(Ep) 이하의 여기에너지(Eq)를 갖는 진동 준위를 통하여 전파광이 여기되게 된다. 그 결과, 화합물 반도체에 대하여, 에너지(Ep) 이하의 여기에너지(Eq)에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시킬 수 있다. InGaN의 예에 의하면, 이 에너지(Ep) 이하의 여기에너지(Eq)에 대응하는 성분은 이상적인 성분 비율과 비교하여, In을 보다 많이 포함하는 성분에 상당한다. 그 결과, In을 보다 많이 포함하는 성분을 선택적으로 탈리시키는 것이 가능하게 된다.
즉, 본 발명에 의하면, 화합물 반도체에 대하여, 이 전파광이 갖는 에너지(Ep) 이하의 어느 성분을 탈리시킬 수 있다. 그 결과, 최종적으로 제조되는 화합물 반도체의 에너지 상태는 모두 에너지(Ep) 이하의 성분이 없는, 바꾸어 말하면 에너지(Ep)를 초과하는 성분만으로 구성하는 것이 가능하게 된다.
여기에서 에너지(Ep)는 전파광의 파장을 통하여 결정되는 것이므로, 전파광의 파장을 결정함으로써 얻어지는 화합물 반도체의 에너지를 모두 에너지(Ep) 이하의 성분이 없는, 바꾸어 말하면 에너지(Ep)를 초과하는 성분만으로 구성하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, InxGa1 - xN의 이상적인 에너지준위의 여기에너지(Ei)와의 관계에 있어서 전파광의 에너지(Ep)를 설정함으로써, 최종적으로 제조되는 화합물 반도체의 에너지 상태를, 어디까지나 이 여기에너지(Ei)와의 관계에 있어서 최적화하는 것이 가능하게 된다.
예를 들면, InxGa1 - xN의 이상적인 에너지준위의 여기에너지(Ei)보다도 약간 작은 에너지(Ep)로 이루어지는 전파광을 조사함으로써, 도 2(c)에 도시하는 바와 같이, 에너지(Ep) 이하의 여기에너지(Eq)에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기 시켜, 이것을 탈리시킬 수 있다. 그 결과, InxGa1 - xN의 이상적인 에너지준위의 여기에너지(Ei)보다도 작은 에너지(Ep) 이하에 상당하는, 화합물 반도체 중의 성분을 탈리시키는 것이 가능하게 되어, 최종적으로 얻어지는 화합물 반도체에 대하여, 이 이상적인 여기에너지(Ei)에 해당하는 성분이 되도록 성분 조정하는 것이 가능하게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 3원계의 반도체 화합물을 구성하는 각 원소의 원소 비율을 고정밀도로 조정할 수 있고, 얻어지는 반도체 화합물로 이루어지는 LED의 발광 파장에 대하여 나노 오더의 벗어남을 해소하는 것도 가능하게 된다. 또한 이상적인 에너지준위의 여기에너지(Ei)에 해당하는 성분으로 이루어지는 화합물 반도체를 높은 확률로써 만들어 내는 것이 가능하게 되어, 제조할 반도체 화합물의 수율을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
즉, 본 발명을 적용한 화합물 반도체의 퇴적 방법에서는, 화합물 반도체를 기판(13) 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원하는 이상적인 여기에너지(Ei)보다도 작은 에너지(Ep)의 전파광을 기판(13) 위에 조사하여, 기판(13) 위에 퇴적된 화합물 반도체의 미립자로부터 조사된 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시킨다. 그리고, 발생시킨 근접장광에 기초하여 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 전파광이 갖는 에너지(Ep) 이하의 여기에너지(Eq)를 갖는 진동 준위를 통하여 당해 전파광에 의해 여기시킨다. 그 결과, 화합물 반도체에 있어서의 당해 여기에너지(Eq)에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시키는 것이 가능하게 되고, 나아가서는 이상적인 여기에너지(Ei)보다도 작은 에너지에 해당하는 성분을 제거하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 반도체 화합물에 대하여, 3원계의 반도체 화합물이 아니고, 4원계의 반도체 화합물로 구성하도록 해도 된다. 즉, 본 발명을 적용한 화합물 반도체의 퇴적 방법에서는, 3원계 이상의 화합물 반도체이면 어떠한 성분에 대해서도 응용할 수 있다.
또 이 3원계 이상의 화합물 반도체에 대하여, 그 이상적인 성분 비율(여기에너지(Ei))을 자유롭게 설정한 경우, 설정한 여기에너지(Ei)에 따라, 전파광의 에너지(파장)를 결정할 수 있다. 화합물 반도체는, LED에 대한 응용뿐만 아니라, 통신용에도 응용되는 경우가 있지만, 원하는 이상적인 여기에너지는 용도에 따라 다양하다. 그렇지만, 본 발명에 의하면, 모든 이상적인 여기에너지에 대해서도, 이것보다도 작은 에너지가 되는 것과 같은 전파광을 조사함으로써, 상기한 바와 같이 성분 비율을 상세하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한 원하는 성분 비율로 이루어지는 화합물 반도체를 높은 확률로써 제조하는 것이 가능하게 되므로, 제조시의 수율의 향상을 실현하는 것이 가능하게 된다.
또 본 발명은, 상기한 MOCVD를 비롯한 열CVD에서 적용되는 경우뿐만 아니라, 스퍼터링, MBE를 행할 때에 있어서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 이러한 경우에는, 종래의 스퍼터링 장치나 MBE(Molecular Beam Epitaxy) 장치에서, 기판에 전파광을 조사하는 설비를 더 실장하게 된다.
또한 본 발명은, 예를 들면, 광CVD에서도 적용 가능하다. 도 5는 본 발명을 광CVD에서 적용하는 예를 게시하고 있다. 이 광CVD 장치(2)는 퇴적용의 전파광을 조사하는 제 1 광원(31)과, 탈리용의 광원을 조사하는 제 2 광원(32)을 구비하고 있다. 또한 이 광CVD 장치(2)는, 챔버(11) 내에, 기판(13)과, 상기 기판(13)을 재치하기 위한 스테이지(14)를 배열 설치하여 구성되고, 또 이 챔버(11) 내의 기체는, 펌프(16)를 통하여 흡인 가능하게 되고, 또한 압력 센서(17)에 의해 챔버(11) 내의 압력을 검출하고, 이것에 기초하여 버터플라이 밸브(18)를 자동적으로 개폐함으로써 내압의 자동 제어를 실현 가능하게 하고 있다. 또한 이 챔버(11)에 대하여 III족 원료 가스를 공급하기 위한 공급관(23)과, V족 원료 가스를 공급하기 위한 공급관(24)이 접속되어 있다. 또한 이 챔버(11)의 외벽에는 창(28)이 형성되고, 챔버(11)의 외측에 배치된 제 1 광원(31)과, 제 2 광원(32)으로부터 발광된 전파광이 창(28)을 통하여 챔버(11) 내에 입사되게 된다.
이 광CVD 장치(2)에 있어서, 상기한 결정 성장 장치(1)와 동일한 구성요소, 부재에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써, 이하에서의 설명을 생략한다.
제 1 광원(31)은 통상의 광CVD에서 사용되는 광원과 동일한 것으로, 예를 들면, 저압 수은 램프, 고압 크세논 램프, 중수소 램프 등을 비롯한 자외선 램프가 사용된다. 또한 이 제 1 광원(31)으로서는 파장 193nm의 ArF, 파장 248nm의 KrF나 파장 351nm의 XeF 등의 엑시머 레이저, 근적외의 파장을 갖는 YAG 레이저 등을 사용하도록 해도 된다.
이 제 1 광원(31)으로부터 조사된 광에 의해 원료 가스는 광분해 되어, 발생한 라디칼을 기판(13) 위에서 재결합시켜 박막이 형성되게 된다.
또한 이 제 1 광원(31)으로부터 조사된 광에 기초하여, 기판(13) 위에서 퇴적되어 온 화합물 반도체의 미립자와 근접장광이 발생하게 된다.
그리고, 이 근접장광이 발생하면, 비단열 과정에 의해 원자끼리 진동을 일으키고, 도 2(b)에 도시하는 바와 같은 새로운 진동 준위가 다단계에 걸쳐 형성되게 된다.
이 때, 이 기판(13) 위를 향하여 제 2 광원(32)으로부터 전파광을 조사한다. 이 제 2 광원(32)으로부터 조사되는 전파광은 이 새롭게 형성된 진동 준위를 통하여 여기하는 것이 가능하게 된다. 이 제 2 광원(32)으로부터 조사되는 전파광이 갖는 에너지가 Ep일 때, 이 에너지(Ep) 이하의 여기에너지(Eq)를 갖는 진동 준위를 통하여 전파광이 여기되게 된다. 그 결과, 화합물 반도체에 대하여, 에너지(Ep) 이하의 여기에너지(Eq)에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시킬 수 있다.
화합물 반도체를 기판(13) 위에 퇴적시키면서, 화합물 반도체의 원하는 이상적인 여기에너지보다도 작은 에너지의 탈리용의 전파광을 제 1 광원(31)으로부터 기판(13) 위에 조사하여, 기판(13) 위에 퇴적된 화합물 반도체의 미립자로부터, 조사된 퇴적용의 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시킨다. 그리고 이 발생시킨 근접장광에 기초하여 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 탈리용의 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 화합물 반도체에 있어서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 탈리용의 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시킬 수 있다. 이것에 의해, 이 광CVD에서도 마찬가지로, 3원계 이상의 화합물 반도체를 구성하는 각 원소의 원소 비율을 고정밀도로 조정할 수 있어, 얻어지는 반도체 화합물로 이루어지는 LED의 발광 파장에 대하여 나노 오더의 벗어남을 해소하는 것도 가능하게 된다.
또한, 상기한 구성에서는, 어디까지나 발생시킨 근접장광에 기초하여 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계 걸쳐 형성시키는 점을 필수로 하고 있었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 단지 전파광을 조사하는 것만의 구성이어도 된다. 이러한 경우에는, 화합물 반도체를 기판(13) 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원하는 이상적인 여기에너지보다도 작은 에너지의 전파광을 당해 기판(13) 위에 조사한다. 그리고, 전파광이 갖는 에너지 이하의 여기에너지에 대응하는 화합물 반도체 중의 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시킨다. 근접장광의 발생이 구성요건으로 되지 않기 때문, 새로운 진동 준위가 다단계 걸쳐 형성되지는 않지만, 전파광의 조사에 의해, 그 전파광이 갖는 에너지 이하의 여기에너지에 대응하는 화합물 반도체 중의 성분을 당해 전파광에 의해 여기시키게 되어, 탈리시킬 수 있어, 상기와 동일한 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.
(실시예 1)
이하, 본 발명을 적용한 화합물 반도체의 퇴적 방법을 사용하고, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 결정 성장 장치(1)에 의해 InGaN으로 이루어지는 화합물 반도체를 제조한 실시예에 대하여 설명을 한다.
퇴적 조건으로서는, 상기한 도 5에 도시하는 광CVD 장치(2)를 사용하고, 예를 들면, 트리메틸갈륨 가스가 0.5sccm, 트리에틸인듐 가스가 2.5×10-3으로, 암모니아 가스가 2000sccm으로 했다. 기판 온도는 실온으로 하고, 제 1 광원(31)으로부터 출사되는 퇴적용의 전파광의 파장은 213nm이며, 제 2 광원(32)으로부터 출사되는 탈리용의 전파광의 파장은 457nm 및 532nm로 했다. 제조한 반도체 화합물은 측정온도 5K의 아래에서, 발광 강도를 측정했다.
도 6은 이 탈리용의 전파광의 파장을 457nm로 한 경우에 있어서의 화합물 반도체의 발광 스펙트럼을 나타내고 있다. 또한 도 7은, 이 탈리용의 전파광의 파장을 532nm로 한 경우에 있어서의, 화합물 반도체의 발광 스펙트럼을 나타내고 있다. 이들 도 6, 7은, 비교를 위해, 퇴적용의 전파광만을 조사한 경우에 있어서의 발광 스펙트럼을 함께 표시한다.
도 6, 7에 도시하는 바와 같이, 탈리용의 전파광을 조사함으로써, 그 탈리용의 전파광의 파장 이상의, 바꾸어 말하면 탈리용의 전파광의 에너지 이하의 영역에서, 그 스펙트럼 강도가 저하되고 있는 것을 알 수 있다. 이것은 탈리용의 광을 조사함으로써, 화합물 반도체 중에서의 그 에너지 이하의 성분이 탈리되어, 당해 영역에 있어서의 발광 강도가 저하되었기 때문이라고 생각된다.
상기한 결과로부터, 본 발명을 적용한 화합물 반도체의 퇴적 방법에 의해, 탈리용의 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 화합물 반도체에 있어서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 탈리용의 전파광에 의해 여기시켜, 이것을 탈리시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
1 결정 성장 장치 11 챔버
13 기판 14 스테이지
16 펌프 17 압력 센서
18 버터플라이 밸브 21 열원
23, 24 공급관 28 창
29 광원

Claims (6)

  1. 3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 방법에 있어서,
    화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 밴드 갭 에너지보다도 작은 에너지의 전파광을 당해 기판 위에 조사하여,
    상기 전파광이 갖는 에너지 이하의 여기에너지에 대응하는 상기 화합물 반도체 중의 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 상기 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 퇴적 방법.
  2. 3원계 이상의 화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 방법에 있어서,
    화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 밴드 갭 에너지보다도 작은 에너지의 전파광을 당해 기판 위에 조사하여,
    상기 기판 위에 퇴적된 상기 화합물 반도체의 미립자로부터 상기 조사된 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시키고, 발생시킨 상기 근접장광에 기초하여 상기 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 상기 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 상기 화합물 반도체에서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 전파광에 의해 여기시켜, 상기 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 퇴적 방법.
  3. 반응실 내에 공급한 가스에 퇴적용의 전파광을 조사함으로써 광화학 반응을 촉진시켜 기판 위에 3원계 이상의 화합물 반도체를 퇴적시키는 화합물 반도체의 퇴적 방법에 있어서,
    화합물 반도체를 기판 위에 퇴적시키면서, 당해 화합물 반도체의 원소 비율로부터 계산되는 밴드 갭 에너지보다도 작은 에너지의 제거용의 전파광을 당해 기판 위에 조사하여,
    상기 기판 위에 퇴적된 상기 화합물 반도체의 미립자로부터 상기 조사된 퇴적용의 전파광에 기초하는 근접장광을 발생시키고, 발생시킨 상기 근접장광에 기초하여 상기 화합물 반도체에 대하여 새로운 진동 준위를 다단계에 걸쳐 형성시키고, 이 새로운 진동 준위 중 상기 제거용의 전파광이 지닌 에너지 이하의 여기에너지를 갖는 진동 준위를 통하여, 상기 화합물 반도체에서의 당해 여기에너지에 대응하는 성분을 당해 제거용의 전파광에 의해 여기시켜, 상기 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체의 퇴적 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020117020985A 2009-05-01 2010-04-28 화합물 반도체의 퇴적 방법 및 장치 KR101708867B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2009-112126 2009-05-01
JP2009112126 2009-05-01
PCT/JP2010/003067 WO2010125821A1 (ja) 2009-05-01 2010-04-28 化合物半導体の堆積方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120065266A KR20120065266A (ko) 2012-06-20
KR101708867B1 true KR101708867B1 (ko) 2017-02-21

Family

ID=43031977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117020985A KR101708867B1 (ko) 2009-05-01 2010-04-28 화합물 반도체의 퇴적 방법 및 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8912079B2 (ko)
EP (1) EP2426702A4 (ko)
JP (1) JP5564639B2 (ko)
KR (1) KR101708867B1 (ko)
CN (1) CN102414795B (ko)
TW (1) TWI513043B (ko)
WO (1) WO2010125821A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169565A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Optoelectronics Industry And Technology Development Association 受光素子の作製方法
KR102161241B1 (ko) * 2013-03-15 2020-09-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 펄스형 광-여기된 증착 및 에칭을 위한 장치 및 방법들
KR102208684B1 (ko) * 2013-07-30 2021-01-27 코쿠리츠켄큐카이하츠호진 죠호츠신켄큐키코 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4885260A (en) 1987-02-17 1989-12-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of laser enhanced vapor phase growth for compound semiconductor
US4962057A (en) 1988-10-13 1990-10-09 Xerox Corporation Method of in situ photo induced evaporation enhancement of compound thin films during or after epitaxial growth
US5354708A (en) 1992-06-04 1994-10-11 Taskar Nikhil R Method of nitrogen doping of II-VI semiconductor compounds during epitaxial growth using an amine
US7419887B1 (en) 2004-07-26 2008-09-02 Quick Nathaniel R Laser assisted nano deposition

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61256716A (ja) 1985-05-10 1986-11-14 Hitachi Ltd 光励起プロセス装置
JPH0744154B2 (ja) 1987-12-16 1995-05-15 株式会社豊田中央研究所 光照射型低温ｍｏｃｖｄ方法および装置
JPH01181413A (ja) 1988-01-08 1989-07-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光励起エピタキシャル成長装置
US5273932A (en) * 1988-08-15 1993-12-28 Nippon Telegraph & Telephone Corp. Method for forming semiconductor thin films where an argon laser is used to suppress crystal growth
JPH04299521A (ja) 1991-03-27 1992-10-22 Canon Inc 非単結晶シリコンの製造法及び装置
JPH04299522A (ja) 1991-03-27 1992-10-22 Canon Inc 非単結晶シリコンの製造法及び装置
JPH04364039A (ja) 1991-06-11 1992-12-16 Nec Corp 化合物半導体のドライエッチング方法
JPH0582490A (ja) 1991-09-19 1993-04-02 Hitachi Ltd 選択エツチングの方法、装置
JPH05267186A (ja) * 1992-03-18 1993-10-15 Fujitsu Ltd 気相成長装置および該装置を用いた気相成長方法
DE19920871B4 (de) * 1999-05-06 2004-07-01 Steag Rtp Systems Gmbh Verfahren zum Aktivieren von Ladungsträgern durch strahlungsunterstützte Wärmebehandlung
JP4613373B2 (ja) * 1999-07-19 2011-01-19 ソニー株式会社 Ｉｉｉ族ナイトライド化合物半導体薄膜の形成方法および半導体素子の製造方法
US6479313B1 (en) * 2001-05-25 2002-11-12 Kopin Corporation Method of manufacturing GaN-based p-type compound semiconductors and light emitting diodes
US20030030800A1 (en) * 2001-07-15 2003-02-13 Golden Josh H. Method and system for the determination of arsenic in aqueous media
US6845734B2 (en) 2002-04-11 2005-01-25 Micron Technology, Inc. Deposition apparatuses configured for utilizing phased microwave radiation
JP3939669B2 (ja) 2003-03-14 2007-07-04 独立行政法人科学技術振興機構 薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法
JP4762023B2 (ja) 2005-03-31 2011-08-31 昭和電工株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体積層物およびその製造方法
JP4876242B2 (ja) 2005-12-16 2012-02-15 国立大学法人静岡大学 結晶成長方法及び結晶成長装置
JP2007258468A (ja) 2006-03-23 2007-10-04 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 可視光透過半導体素子およびその製造方法
JP2007044871A (ja) 2006-09-25 2007-02-22 Japan Science & Technology Agency 薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4885260A (en) 1987-02-17 1989-12-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of laser enhanced vapor phase growth for compound semiconductor
US4962057A (en) 1988-10-13 1990-10-09 Xerox Corporation Method of in situ photo induced evaporation enhancement of compound thin films during or after epitaxial growth
US5354708A (en) 1992-06-04 1994-10-11 Taskar Nikhil R Method of nitrogen doping of II-VI semiconductor compounds during epitaxial growth using an amine
US7419887B1 (en) 2004-07-26 2008-09-02 Quick Nathaniel R Laser assisted nano deposition

Also Published As

Publication number Publication date
CN102414795A (zh) 2012-04-11
JPWO2010125821A1 (ja) 2012-10-25
WO2010125821A1 (ja) 2010-11-04
EP2426702A1 (en) 2012-03-07
TW201104919A (en) 2011-02-01
KR20120065266A (ko) 2012-06-20
JP5564639B2 (ja) 2014-07-30
TWI513043B (zh) 2015-12-11
EP2426702A4 (en) 2014-03-26
CN102414795B (zh) 2015-06-24
US20120058627A1 (en) 2012-03-08
US8912079B2 (en) 2014-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4911102A (en) Process of vapor growth of gallium nitride and its apparatus
JP6407271B2 (ja) 格子転位を除去するための急速熱処理によるヘテロエピタキシャル層の形成方法および材料処理装置
JP5643232B2 (ja) 金属窒化膜を蒸着させるための装置及び方法
JP2015099866A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体装置の製造装置および製造方法ならびに半導体ウエハの製造方法
KR101708867B1 (ko) 화합물 반도체의 퇴적 방법 및 장치
JP2004228489A (ja) ｐ型半導体を用いた紫外発光素子
TW445687B (en) Method of manufacturing a nitride series III-V group compound semiconductor
JP5665036B2 (ja) 化合物半導体層構造の製造方法
US5780355A (en) UV assisted gallium nitride growth
JP6110106B2 (ja) 薄膜形成装置
JPH09213998A (ja) 窒化物半導体単結晶薄膜の成長方法及び同装置
JP2631285B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法
JPH05186295A (ja) 結晶成長方法
KR101303031B1 (ko) 플라즈마 원자층증착법을 이용한 아격자 구조제어기술에 의한 자외선 발광소자용 다성분계 박막 제조방법 및 이를 이용한 양자우물형성방법
JP2005340856A (ja) 紫外発光素子およびＩｎＡｌＧａＮ発光層の製造方法
JP4763011B2 (ja) 窒化ガリウム単結晶の製造方法
KR100769986B1 (ko) 유도결합 플라즈마법 및 유기금속 화학기상증착법을 이용한박막 제조방법
JPH01158721A (ja) 光照射型低温ｍｏｃｖｄ方法および装置
JP2023048051A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体装置の製造装置および製造方法
JP2004047865A (ja) 窒化インジウム薄膜及び窒化インジウム合金薄膜の製造方法とその装置
JPH04254499A (ja) 化合物半導体結晶の製造方法
JP2013172007A (ja) 気相成長装置
JPH10172912A (ja) 量子構造の形成方法
JP2006190827A (ja) 分子線結晶成長装置、ヘテロ構造を作製する方法および窒素源装置
JP2004146558A (ja) 気相成長装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191029

Year of fee payment: 4