JPH01215014A - 半導体結晶の成長方法 - Google Patents
半導体結晶の成長方法Info
- Publication number
- JPH01215014A JPH01215014A JP3955588A JP3955588A JPH01215014A JP H01215014 A JPH01215014 A JP H01215014A JP 3955588 A JP3955588 A JP 3955588A JP 3955588 A JP3955588 A JP 3955588A JP H01215014 A JPH01215014 A JP H01215014A
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- JP
- Japan
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- gas
- growth
- substrate
- growth container
- semiconductor
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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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、窒素を構成元素として有する化合物半導体ま
たは混晶半導体の気相成長法に関する。
たは混晶半導体の気相成長法に関する。
（従来の技術）
窒素を構成元素として有する化合物半導体および混晶半
導体は、光、電子デバイス材料として注目される０例え
ばＧａＮは直接遷移型でかつ室温において大きなバンド
ギャップを有することから、緑色レーザ等の短波長レー
ザ用材料として期待され、またＧａＡｓやＩｎＰのＭＩ
ＳＦ［Ｔデバイスに必要とされる良好な表面制御が可能
な絶縁層材料としても期待されている。 ＧａＮよりも
さらにバンドキャップエネルギーが大きいＡＮＮは、前
述のＭＩＳＦＥＴデバイスの絶縁層材料の他、 ＳＡＷ
デバイス材料としても期待される。
導体は、光、電子デバイス材料として注目される０例え
ばＧａＮは直接遷移型でかつ室温において大きなバンド
ギャップを有することから、緑色レーザ等の短波長レー
ザ用材料として期待され、またＧａＡｓやＩｎＰのＭＩ
ＳＦ［Ｔデバイスに必要とされる良好な表面制御が可能
な絶縁層材料としても期待されている。 ＧａＮよりも
さらにバンドキャップエネルギーが大きいＡＮＮは、前
述のＭＩＳＦＥＴデバイスの絶縁層材料の他、 ＳＡＷ
デバイス材料としても期待される。
これらＮｔｔＷ成元素に有する化合物半導体あるいは混
晶半導体のエピタキシャル成長方としては。
晶半導体のエピタキシャル成長方としては。
Ｎ１１３（アンモニア）をＮｔＭ料に用いた。クロライ
ド気相成長法や、有機金属気相成長が用いられている。
ド気相成長法や、有機金属気相成長が用いられている。
しかし、Ｎｉ１３ の原料分解温度が高いために、成長
温度が７００℃以上と高く、そのため成分元素による欠
陥１例えば原子空孔等が発生し良質な結晶が得られない
ことや、自己補償効果により１例えばＧａＮにおいては
ｐ型結晶が得られないという問題があった。成長温度の
低減化を計る方法として電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）励起による成長法があるが、イオン衝撃による欠陥
が成長結晶内部に誘起され、良好な結晶が得られていな
い。
温度が７００℃以上と高く、そのため成分元素による欠
陥１例えば原子空孔等が発生し良質な結晶が得られない
ことや、自己補償効果により１例えばＧａＮにおいては
ｐ型結晶が得られないという問題があった。成長温度の
低減化を計る方法として電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）励起による成長法があるが、イオン衝撃による欠陥
が成長結晶内部に誘起され、良好な結晶が得られていな
い。
（発明が解決しようとする課！ｆｉ）
以上の様に従来の成長温度の高い気相成長法や。
イオンを用いた成長法では、原子空孔等の結晶欠陥が多
く存在し、Ｎを構成元素に一有する化合物半導体あるい
は混晶半導体においては、良好なエピタキシャル成長層
を得るのが難しいという問題点があった。
く存在し、Ｎを構成元素に一有する化合物半導体あるい
は混晶半導体においては、良好なエピタキシャル成長層
を得るのが難しいという問題点があった。
本発明は、この様な問題点を解決し、Ｎを構成元素とす
る化合物半導体あるいは混晶半導体において、低温で良
質のエビキシャル成長層を得ることを可能とした気相成
長法を提供することを目的とする。
る化合物半導体あるいは混晶半導体において、低温で良
質のエビキシャル成長層を得ることを可能とした気相成
長法を提供することを目的とする。
（発明の構成〕
（課題を解決するための手段）
本発明は、原料ガスあるいは、被成長基板に光を照射し
て気相成長を行なうことを特徴とする。
て気相成長を行なうことを特徴とする。
（作 用）
この様な気相成長法（光励起気相成長法）を用いれば、
Ｎの供給Ｊｊπ料であるＮ１１３やＮ、Ｉ＋、あるいは
Ｎを含む有機化合物の解離が光化学反応により促進され
、かつ被成長基板表面上での成長反応や反応種の表面泳
動が光照射により促進され従来より低温で、良質な半導
体結晶層を得ることができる。
Ｎの供給Ｊｊπ料であるＮ１１３やＮ、Ｉ＋、あるいは
Ｎを含む有機化合物の解離が光化学反応により促進され
、かつ被成長基板表面上での成長反応や反応種の表面泳
動が光照射により促進され従来より低温で、良質な半導
体結晶層を得ることができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例としてＧａＮを結晶層をＡら０．
（サファイヤ）６面基板上に成長した例を図面を参照し
て説明する。
（サファイヤ）６面基板上に成長した例を図面を参照し
て説明する。
第１図は、光励起気相成長を行う成長装置である成長容
器１には、 ＡＱ、０．（サファイア）０面基板６がサ
セプタ５上に設置されて収容されている。
器１には、 ＡＱ、０．（サファイア）０面基板６がサ
セプタ５上に設置されて収容されている。
サセプタ５上の基板６は図示しないヒータにより加熱さ
れ、基板６は所定温度に設定される。成長容器１にはガ
ス導入口２および３が設けられている。ガス導入口２よ
り■族原料および■族〃バ料が、キャリアガス（主とし
て水素ガス）と共に成長容器１内に導入される。基板６
にはエキシマレーザ９からのレーザ光ｌＯが反射ミラー
８と合成石英製光導入窓７を介して照射される。ガス導
入口３からは光導入窓への膜形成を抑制するために、水
素ガスあるいは不活性ガスが成長容器１内へ導入される
様になっている。ガス導入口２および３から容器１に導
入されたガスを排気する排気系４の排気速度を調整する
ことにより、成長容器１内の圧力は所定値に設定される
。
れ、基板６は所定温度に設定される。成長容器１にはガ
ス導入口２および３が設けられている。ガス導入口２よ
り■族原料および■族〃バ料が、キャリアガス（主とし
て水素ガス）と共に成長容器１内に導入される。基板６
にはエキシマレーザ９からのレーザ光ｌＯが反射ミラー
８と合成石英製光導入窓７を介して照射される。ガス導
入口３からは光導入窓への膜形成を抑制するために、水
素ガスあるいは不活性ガスが成長容器１内へ導入される
様になっている。ガス導入口２および３から容器１に導
入されたガスを排気する排気系４の排気速度を調整する
ことにより、成長容器１内の圧力は所定値に設定される
。
この様な成長装置を用いて行なったＧａＮ結晶層のエビ
タキャル成長につき、具体的に次に説明する。ａｔ族原
料ガスとしてトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＩ＋、 ）
３ ） を、またそのキャリアガスとして水素を用い
た。■族原料ガスとしてアンモニア（Ｎｉ１３）を用い
た。基板６を成長容器１内に収容した後、排気系４によ
り、成長容器１内をＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ以下の高
真空に排気した。その後ガス導入口３より水素ガスを成
長容器１内に４００８ＣＣＭ導入し、排気系４の排気速
度を調整して成長して成長容器１内の圧力を１０．０Ｔ
ｏｒｒに設定した。その後基板６を加熱し、４００℃に
設定した基板６が４００℃になった後、ガス導入口２よ
りトリメチルガリウムを０．４５３ＣＣＭ、キャリアガ
スである水素ガスをＩＯ３ｃｃＭ、 １０％水素希釈Ｎ
Ｈ，ガスを４５０５ＣＣＭ（ＮＨ３流量４５ＳＣＣＭ
）成長容器内に導入した。ガス導入口２より前記原料ガ
スおよび水素ガスを成長容器内に導入すると同様に、エ
キシマレーザ９からのレーザ光１０を基板６上に垂直に
照射した。用いたレーザ光１０は、波長１９３ｎ−のＡ
ｒＦエキシマレーザである、照射エネルギーは基板６表
面上で１パルス当り５＋ａｊ／Ｊとなるように照射した
。パルス照射の繰り返し数は８０ｐｐｓである。なお、
成長圧力および成長温度は、それぞれ１ＯＴｏｒｒおよ
び４００℃とした。
タキャル成長につき、具体的に次に説明する。ａｔ族原
料ガスとしてトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＩ＋、 ）
３ ） を、またそのキャリアガスとして水素を用い
た。■族原料ガスとしてアンモニア（Ｎｉ１３）を用い
た。基板６を成長容器１内に収容した後、排気系４によ
り、成長容器１内をＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ以下の高
真空に排気した。その後ガス導入口３より水素ガスを成
長容器１内に４００８ＣＣＭ導入し、排気系４の排気速
度を調整して成長して成長容器１内の圧力を１０．０Ｔ
ｏｒｒに設定した。その後基板６を加熱し、４００℃に
設定した基板６が４００℃になった後、ガス導入口２よ
りトリメチルガリウムを０．４５３ＣＣＭ、キャリアガ
スである水素ガスをＩＯ３ｃｃＭ、 １０％水素希釈Ｎ
Ｈ，ガスを４５０５ＣＣＭ（ＮＨ３流量４５ＳＣＣＭ
）成長容器内に導入した。ガス導入口２より前記原料ガ
スおよび水素ガスを成長容器内に導入すると同様に、エ
キシマレーザ９からのレーザ光１０を基板６上に垂直に
照射した。用いたレーザ光１０は、波長１９３ｎ−のＡ
ｒＦエキシマレーザである、照射エネルギーは基板６表
面上で１パルス当り５＋ａｊ／Ｊとなるように照射した
。パルス照射の繰り返し数は８０ｐｐｓである。なお、
成長圧力および成長温度は、それぞれ１ＯＴｏｒｒおよ
び４００℃とした。
このようにして成長させたＧａＮ結晶層の評価を電子線
回折およびＸ線２結晶法により行なった。
回折およびＸ線２結晶法により行なった。
電子線回折パターンはスト−リーク状であり平担で良質
な結晶層が成長していることがわかった。
な結晶層が成長していることがわかった。
またＸ線２結晶法の回折パターンよりまとまる半値幅は
、従来の光照射を行なわない高温（７００℃以上）気相
成長法のものよりも狭かった。
、従来の光照射を行なわない高温（７００℃以上）気相
成長法のものよりも狭かった。
上記実施例では、レーザ照射強度を基板表面上で１パル
ス当り５ｍｊ／ｃ＋Ｊとしたが、これは基板が溶接しな
いエネルギーであれば良い、また照射する光は他の波長
のエキシマレーザ光１例えばＫｒＦ光（波長２４８ｎｍ
）、 ＸｅＦ （波長３５０ｎｍ）でも良いし低圧、高
圧あるいは超高圧１１ｇランプ、Ｘ５−１１ｇランプ。
ス当り５ｍｊ／ｃ＋Ｊとしたが、これは基板が溶接しな
いエネルギーであれば良い、また照射する光は他の波長
のエキシマレーザ光１例えばＫｒＦ光（波長２４８ｎｍ
）、 ＸｅＦ （波長３５０ｎｍ）でも良いし低圧、高
圧あるいは超高圧１１ｇランプ、Ｘ５−１１ｇランプ。
重水素ランプなどの光でも良い希ガスマイクロ波放電に
よる輝線を用いることもできる。成長温度も４００℃に
限られるものではないが好ましくは７００℃以下の成長
温度が良い。成長させる半導体結晶もＧａＮに限らず、
ＡＱＮ、 ＩｎＮ、 ＧａＡＱＮ、 ＩｎＡｊ！Ｎ。
よる輝線を用いることもできる。成長温度も４００℃に
限られるものではないが好ましくは７００℃以下の成長
温度が良い。成長させる半導体結晶もＧａＮに限らず、
ＡＱＮ、 ＩｎＮ、 ＧａＡＱＮ、 ＩｎＡｊ！Ｎ。
ＩｎＧａＮ、 ＦａＩｎＡＱＮでも良い、ただしエピタ
キシャル° 成長を行う場合は、結晶層と基板との間
の格子不整が小さくなるよう基板および混晶組成比を選
択する必要がある。
キシャル° 成長を行う場合は、結晶層と基板との間
の格子不整が小さくなるよう基板および混晶組成比を選
択する必要がある。
上記実施例で得られたＧａＮ結晶層はｎ型の電気特性を
示したが、ｐ型層を得る場合には■族あるいは■族元素
を含むガスをドーピング原料として用いれば良い。
示したが、ｐ型層を得る場合には■族あるいは■族元素
を含むガスをドーピング原料として用いれば良い。
さらに上記実施例では単一の光を照射したが。
複数の波長を有する光を照射しても良い、その他本発明
はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。
はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。
（発明の効果〕
以上述べた様に本発明によれば、光を照射することによ
りＮの供給原料の解難および表面反応、表面泳動が促進
され、Ｎを構成元素として有する化合物半導体、または
混晶半導体を低温で成長することができ、したがって高
品質な半導体結晶層を成長することができ、したがって
高品質な半導体結晶層を形成することができる。
りＮの供給原料の解難および表面反応、表面泳動が促進
され、Ｎを構成元素として有する化合物半導体、または
混晶半導体を低温で成長することができ、したがって高
品質な半導体結晶層を成長することができ、したがって
高品質な半導体結晶層を形成することができる。
第１図は１本発明の一実施例を説明するための結晶成長
装置を示す図である。 １・・・成長容器 ２．３・・・ガス導入口４
・・・排気系 ５・・・サセプタ６・・・基
板 ７・・・光導入窓８・・・反射ミラー
９・・・エキシマレーザｌＯ・・・レーザ光 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 松山光之
装置を示す図である。 １・・・成長容器 ２．３・・・ガス導入口４
・・・排気系 ５・・・サセプタ６・・・基
板 ７・・・光導入窓８・・・反射ミラー
９・・・エキシマレーザｌＯ・・・レーザ光 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 松山光之
Claims (2)
- （１）窒素（Ｎ）を構成元素として有する化合物半導体
、または混晶半導体の気相成長法において、原料ガスあ
るいは被成長基板に光を照射することを特徴とする半導
体結晶の 成長方法。 - （２）前記化合物半導体がＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、前
記混晶半導体が、ＩｎＧａＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧ
ａＮであることを特徴とする請求項１記載の半導体結晶
の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3955588A JPH01215014A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 半導体結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3955588A JPH01215014A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 半導体結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01215014A true JPH01215014A (ja) | 1989-08-29 |
Family
ID=12556314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3955588A Pending JPH01215014A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 半導体結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01215014A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03112129A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-13 | Toyoda Gosei Co Ltd | 化合物半導体の気相成長装置 |
| JP2006303258A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ｐ型窒化物半導体の成長方法 |
| JP2006303259A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 窒化物半導体発光素子と窒化物半導体の成長方法 |
| JP2020501345A (ja) * | 2016-10-28 | 2020-01-16 | ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 紫外線照射下で発光デバイスを成長させる方法 |
-
1988
- 1988-02-24 JP JP3955588A patent/JPH01215014A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03112129A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-13 | Toyoda Gosei Co Ltd | 化合物半導体の気相成長装置 |
| JP2006303258A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ｐ型窒化物半導体の成長方法 |
| JP2006303259A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 窒化物半導体発光素子と窒化物半導体の成長方法 |
| JP2020501345A (ja) * | 2016-10-28 | 2020-01-16 | ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 紫外線照射下で発光デバイスを成長させる方法 |
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