JPH04139097A - 有機金属成長法 - Google Patents
有機金属成長法Info
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- JPH04139097A JPH04139097A JP25833090A JP25833090A JPH04139097A JP H04139097 A JPH04139097 A JP H04139097A JP 25833090 A JP25833090 A JP 25833090A JP 25833090 A JP25833090 A JP 25833090A JP H04139097 A JPH04139097 A JP H04139097A
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- Japan
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- nitrogen
- growth
- organometallic
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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】
本発明は■−ｖ族化合物半導体の有機金属成長法に関す
る。
る。
（従来の技術）
近年、高速度、高密度情報処理システムの発展に伴い、
短波長レーザの実現が望まれている。
短波長レーザの実現が望まれている。
特に小型、軽量、省電力という応用上の要求から半導体
素子による実現が不可欠である。
素子による実現が不可欠である。
本発明者らは先に短波長発光素子として、ＢＰとＧａＡ
ＩＮの超格子層またはＢＰとＧａＡＩＮの混晶を用いた
■−Ｖ族化合物半導体素子を発明している。その際、ナ
イトライド層のＮの原料としてはアンモニアを用いてい
た。また、一般にＧａＮなどのナイトライド層の成長に
もアンモニアが使われている。
ＩＮの超格子層またはＢＰとＧａＡＩＮの混晶を用いた
■−Ｖ族化合物半導体素子を発明している。その際、ナ
イトライド層のＮの原料としてはアンモニアを用いてい
た。また、一般にＧａＮなどのナイトライド層の成長に
もアンモニアが使われている。
Ｎを含む層を成長する場合、高温で成長を行うとＮが蒸
発し結晶中から抜けてしまうので、できるだけ低温で成
長を行うことが望ましい。しかし、アンモニアは分解温
度が非常に高く、低温で成長を行うには、極めて大量の
アンモニアが必要であつた・ （発明が解決しようとする課題） 上記従来の技術によれば、ナイトライド層の結晶成長に
その窒素の原料としてアンモニアを用いるため、比較的
低温度で成長を行うことができなかった。
発し結晶中から抜けてしまうので、できるだけ低温で成
長を行うことが望ましい。しかし、アンモニアは分解温
度が非常に高く、低温で成長を行うには、極めて大量の
アンモニアが必要であつた・ （発明が解決しようとする課題） 上記従来の技術によれば、ナイトライド層の結晶成長に
その窒素の原料としてアンモニアを用いるため、比較的
低温度で成長を行うことができなかった。
本発明は上記アンモニアに代わる窒素原料を提供し、制
御性に優れた結晶成長を可能にして良質のナイトライド
層を得ることを目的とする。
御性に優れた結晶成長を可能にして良質のナイトライド
層を得ることを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子は、ナイトライド層を具備する■−■族化
合物半導体素子を有機金属成長法により製造する際に、
水素−窒素結合を持たない窒素原子を有する有機金属化
合物を用いることにより、結晶中への窒素の取り込まれ
を促進し良質のナイトライド層を形成し高品質のｍ−ｖ
族化合物半導体素子を提供することにある。
合物半導体素子を有機金属成長法により製造する際に、
水素−窒素結合を持たない窒素原子を有する有機金属化
合物を用いることにより、結晶中への窒素の取り込まれ
を促進し良質のナイトライド層を形成し高品質のｍ−ｖ
族化合物半導体素子を提供することにある。
（作 用）
従来の方法で、結晶中に窒素の取込まれが低いのはアン
モニアの分解温度が高いことに原因があり、このアンモ
ニアの分解温度が高いのは、Ｈ−Ｎ結合の結合エネルギ
ーが９３．４ｋｃａｌ／ ｍｏｌと非常に高いことによ
る。それに対してＣ−Ｎ結合の結合エネルギーが６９．
７ｋｃａｌ／ ｍｏｌ、Ｎ−Ｎ結合では３８．４ｋｃａ
ｌ／ ｍｏｌと低く、低温での分解か可能となり、結晶
中への窒素の取り込まれが促進される。
モニアの分解温度が高いことに原因があり、このアンモ
ニアの分解温度が高いのは、Ｈ−Ｎ結合の結合エネルギ
ーが９３．４ｋｃａｌ／ ｍｏｌと非常に高いことによ
る。それに対してＣ−Ｎ結合の結合エネルギーが６９．
７ｋｃａｌ／ ｍｏｌ、Ｎ−Ｎ結合では３８．４ｋｃａ
ｌ／ ｍｏｌと低く、低温での分解か可能となり、結晶
中への窒素の取り込まれが促進される。
そこで、窒素の原料として水素−窒素結合を持たない窒
素原子を有する有機金属化合物を用いることにより、結
晶中への窒素の取り込まれを促進し良質のナイトライド
層を得ることが可能になり、高品質のｍ−ｖ族化合物半
導体素子を提供できる。
素原子を有する有機金属化合物を用いることにより、結
晶中への窒素の取り込まれを促進し良質のナイトライド
層を得ることが可能になり、高品質のｍ−ｖ族化合物半
導体素子を提供できる。
また、■族−窒素結合を有する場合には、結晶中への■
族の取り込まれと同時に窒素が効率的に取り込まれる。
族の取り込まれと同時に窒素が効率的に取り込まれる。
特にアジド基を有する場合には、１分子中に含まれる窒
素原子の数が多く、結晶中に窒素はより取り込まれやす
い。
素原子の数が多く、結晶中に窒素はより取り込まれやす
い。
このように、本発明による方法であれば結晶中への窒素
の取り込まれを増大することが可能であり、高品質の短
波長発光素子が得られ、産業上の要求に十分応えられる
。
の取り込まれを増大することが可能であり、高品質の短
波長発光素子が得られ、産業上の要求に十分応えられる
。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第３図に本発明の一実施例方法に使用した成長装置を断
面図で示す。図中１１は石英製の反応管（反応炉）であ
り、この反応管ｌｌ内にはガス導入口１２から原料混合
ガスが導入される。そして、反応管ＩＩ内のガスはガス
排気口１３から排気されるものとなっている。反応管１
１内には、カーボン製のサセプタ１４が配置されており
、試料基板１５はこのサセプタ１４上に載置される。ま
たサセプタ１４は高周波コイル１６により誘導加熱され
、これに埋設された熱電対１７によって試料基板１５が
測温されるようになっている。
面図で示す。図中１１は石英製の反応管（反応炉）であ
り、この反応管ｌｌ内にはガス導入口１２から原料混合
ガスが導入される。そして、反応管ＩＩ内のガスはガス
排気口１３から排気されるものとなっている。反応管１
１内には、カーボン製のサセプタ１４が配置されており
、試料基板１５はこのサセプタ１４上に載置される。ま
たサセプタ１４は高周波コイル１６により誘導加熱され
、これに埋設された熱電対１７によって試料基板１５が
測温されるようになっている。
次に、上記装置を用いた結晶成長方法について説明する
。
。
まず、化学エツチングにより表面清浄化したＧａＰ基板
１５を前記サセプタ１４上に載置する。ガス導入管１２
から高純度水素を毎分２．５Ｑ導入し１反応管１１内の
大気を置換する。次いで、ガス排気口１３をロータリー
ポンプに接続し、反応管ＩＩ内を減圧し、内部の圧力を
２０〜３００ｔｏｒｒの範囲に設定する。
１５を前記サセプタ１４上に載置する。ガス導入管１２
から高純度水素を毎分２．５Ｑ導入し１反応管１１内の
大気を置換する。次いで、ガス排気口１３をロータリー
ポンプに接続し、反応管ＩＩ内を減圧し、内部の圧力を
２０〜３００ｔｏｒｒの範囲に設定する。
その後ガス導入口１２からＰＨ，ガスを導入し、高周波
コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し基板温
度５５０〜１１５０℃で３０分間′保持して基板の清浄
化を行う。
コイル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し基板温
度５５０〜１１５０℃で３０分間′保持して基板の清浄
化を行う。
次いで、ｐＨ，ガスをＮＨ３ガスまたはＨ２ガスに切り
替えると共に（ＣＨ３）２［１ａＮ３をＩ Ｘ １０−
５ｍｏｌ／ ｍｉｎ導入して成長を行なった６ 上記有機金属化合物は、本発明でいう水素−窒素結合を
持たない窒素原子を一分子中に少なくとも一個有する有
機金属化合物、■族−窒素結合を有する有機金属化合物
、アジド基を有する有機金属化合物、Ｒ２ＭＮ、（Ｒ；
アルキル基、Ｍ；■族元素）である有機金属化合物の一
例として挙げたものである。
替えると共に（ＣＨ３）２［１ａＮ３をＩ Ｘ １０−
５ｍｏｌ／ ｍｉｎ導入して成長を行なった６ 上記有機金属化合物は、本発明でいう水素−窒素結合を
持たない窒素原子を一分子中に少なくとも一個有する有
機金属化合物、■族−窒素結合を有する有機金属化合物
、アジド基を有する有機金属化合物、Ｒ２ＭＮ、（Ｒ；
アルキル基、Ｍ；■族元素）である有機金属化合物の一
例として挙げたものである。
なお１本発明に係る上記■族−窒素結合を有する有機金
属化合物については次にあげる一般式と構造式を例示す
る。
属化合物については次にあげる一般式と構造式を例示す
る。
（ａ）
Ｒ２Ｍ−Ｎ ；
（ｂ）
８３Ｍ−ＮＲ，；
（Ｃ）
８２Ｍ−ＮＲ２；
（ｄ）
８２Ｎ−ＮＲ２；
本発明者等が上記実施例方法により行なったＧａＮ成長
の一連の結果について示す。第１図は成長速度の成長温
度依存性である。成長速度はある温度（ここでは臨界温
度と呼ぶ）を越えるとほぼ一定となるが、臨界温度以下
では急速に減少する。
の一連の結果について示す。第１図は成長速度の成長温
度依存性である。成長速度はある温度（ここでは臨界温
度と呼ぶ）を越えるとほぼ一定となるが、臨界温度以下
では急速に減少する。
（ＣＨ３）、ＧａＮ、を原料として使用した場合の臨界
温度は５００℃であり、ＮＨ３を用いたときの７００°
Ｃと比べ２００℃も低く、低温成長が可能になる。Ｇａ
Ｎの低温成長が可能となると、ＧａＡｓ等のパッシベー
ション膜としての用途も開けることになる。
温度は５００℃であり、ＮＨ３を用いたときの７００°
Ｃと比べ２００℃も低く、低温成長が可能になる。Ｇａ
Ｎの低温成長が可能となると、ＧａＡｓ等のパッシベー
ション膜としての用途も開けることになる。
（ＣＨ３）２ＧａＮ３を原料として使用した場合にはキ
ャリアガスである水素ガスと（ＣＨ，）、ＧａＮ３を流
すだけでＧａＮの成長を行うことができるが、ＮＨ，を
同時に流すことによりＶ／ＩＩＩ比の制御を行うことが
可能となる。第２図にキャリア濃度のＶ／ｍ比依存性を
示す。原料としてＧａ（ＣＨ３）３とＮＨ３を用いた場
合（第２図のＡ）、Ｇａ （ＣＨ，）、とＲ２Ｎ２ （
ＣＨ３）２を用いた場合（第２図のＢ）、（ＣＨ，）ｚ
ＧａＮ （ＣＨ，）ｚとＮＨ３を用いた場合（第２図
のＣ）、（ＣＨ３）２ にａＮ３とＮＨ３を用いた場合
（第２図のＤ）について示した。図によって明らかなよ
うに、ｃａ （ＣＨ３）３とＮＨ，を用いた上記Ａの場
合、ｌＱｌ’ＩＣ，−Ｊ以下のキャリア濃度の結晶を得
るためにはＶ／ｍ比を１００００以上に設定せねばなら
ず実用的な素子の作成には不向きである。■族の利用効
率は、ＮＨ３から８２ Ｎ２ （ＣＨ３）２、（ＣＨ３
）２ ＧａＮ （ＣＨ，）２（ＣＦ＋３ ）２ ＧａＮ
、の順に向上するが、特に（ＣＨ，）ｚ ＧａＮ、を用
いた場合、Ｖ／ｍ比が同じならばＮＨ３のみを用いた場
合に比較してｌ／１００以下のキャリア濃度の結晶を得
ることができる。このことは、単にＮの取り込まれが良
くなりＮの空孔が少なく良好な結晶が得られるだけでな
く、ＮＨ３の使用景が飛躍的に少くなることからＮＯ，
からの不純物の取り込まれが減少すること、 Ｇａ （
Ｃ１３）３を使用する必要が４いことから炭素の取り込
まれが軽減するなどの効果も同時に反映している。
ャリアガスである水素ガスと（ＣＨ，）、ＧａＮ３を流
すだけでＧａＮの成長を行うことができるが、ＮＨ，を
同時に流すことによりＶ／ＩＩＩ比の制御を行うことが
可能となる。第２図にキャリア濃度のＶ／ｍ比依存性を
示す。原料としてＧａ（ＣＨ３）３とＮＨ３を用いた場
合（第２図のＡ）、Ｇａ （ＣＨ，）、とＲ２Ｎ２ （
ＣＨ３）２を用いた場合（第２図のＢ）、（ＣＨ，）ｚ
ＧａＮ （ＣＨ，）ｚとＮＨ３を用いた場合（第２図
のＣ）、（ＣＨ３）２ にａＮ３とＮＨ３を用いた場合
（第２図のＤ）について示した。図によって明らかなよ
うに、ｃａ （ＣＨ３）３とＮＨ，を用いた上記Ａの場
合、ｌＱｌ’ＩＣ，−Ｊ以下のキャリア濃度の結晶を得
るためにはＶ／ｍ比を１００００以上に設定せねばなら
ず実用的な素子の作成には不向きである。■族の利用効
率は、ＮＨ３から８２ Ｎ２ （ＣＨ３）２、（ＣＨ３
）２ ＧａＮ （ＣＨ，）２（ＣＦ＋３ ）２ ＧａＮ
、の順に向上するが、特に（ＣＨ，）ｚ ＧａＮ、を用
いた場合、Ｖ／ｍ比が同じならばＮＨ３のみを用いた場
合に比較してｌ／１００以下のキャリア濃度の結晶を得
ることができる。このことは、単にＮの取り込まれが良
くなりＮの空孔が少なく良好な結晶が得られるだけでな
く、ＮＨ３の使用景が飛躍的に少くなることからＮＯ，
からの不純物の取り込まれが減少すること、 Ｇａ （
Ｃ１３）３を使用する必要が４いことから炭素の取り込
まれが軽減するなどの効果も同時に反映している。
以上より、本発明による方法が高品質のＧａＮＪ＠の成
長において十分有効であることが実証され力なお、本発
明は上述した実施例方法に限定さするものではない−（
ＣＨ３）２ＡＩＮ３を用いた場合にはＡとＮの結合が強
いため、より効果的にＮが結晶時に取り込まれる。その
他あらゆるナイトライド層の製造方法において特許請求
の範囲を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
長において十分有効であることが実証され力なお、本発
明は上述した実施例方法に限定さするものではない−（
ＣＨ３）２ＡＩＮ３を用いた場合にはＡとＮの結合が強
いため、より効果的にＮが結晶時に取り込まれる。その
他あらゆるナイトライド層の製造方法において特許請求
の範囲を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
以上詳述したように本発明によれば、ナイトライド結晶
中への窒素の取り込まれを増大することが可能であり、
高品質の短波長発光素子が得られ、産業上の要求に十分
応えられる。
中への窒素の取り込まれを増大することが可能であり、
高品質の短波長発光素子が得られ、産業上の要求に十分
応えられる。
第１図はＧａＮ成長の成長速度と成長温度依存性の相関
を示す線図、第２図はＧａＮ成長におけるキャリア濃度
のＶ／ｍ比依存性を説明す°るための線図、第３図は有
機金属気相成長に用いた気相成長装置の要部を示す断面
図である。 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 （０Ｃ） 第 凶 １１−、田烏看 １３ ガ゛ス＃ＦＩＡＪ口 ＋５： ＧａＡｓ 影に １７：脅Ｉ記対 １２； ゴス淳入口 １４ サ【ブタ １６： ＆１ｆｆｉ；皮：＋１＋Ｉ／ 第 ３図
を示す線図、第２図はＧａＮ成長におけるキャリア濃度
のＶ／ｍ比依存性を説明す°るための線図、第３図は有
機金属気相成長に用いた気相成長装置の要部を示す断面
図である。 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 （０Ｃ） 第 凶 １１−、田烏看 １３ ガ゛ス＃ＦＩＡＪ口 ＋５： ＧａＡｓ 影に １７：脅Ｉ記対 １２； ゴス淳入口 １４ サ【ブタ １６： ＆１ｆｆｉ；皮：＋１＋Ｉ／ 第 ３図
Claims (4)
- （１）窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層の製造方法
において、水素−窒素結合を持たない窒素原子を一分子
中に少なくとも一個有する有機金属化合物を原料に用い
ることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体の有機金属
成長法。 - （２）窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層の製造方法
において、III族−窒素結合を有する有機金属化合物を
原料に用いることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体
の有機金属成長法。 - （３）窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層の製造方法
において、アジド基を有する有機金属化合物を原料に用
いることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体の有機金
属成長法。 - （４）有機金属化合物がＲ＿２ＭＮ＿３（Ｒ；アルキル
基、Ｍ；III族元素）であることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載のIII−Ｖ族化合物半導体の
有機金属成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25833090A JP2965653B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 有機金属成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25833090A JP2965653B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 有機金属成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04139097A true JPH04139097A (ja) | 1992-05-13 |
| JP2965653B2 JP2965653B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17318750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25833090A Expired - Fee Related JP2965653B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 有機金属成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2965653B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11204885A (ja) * | 1998-01-08 | 1999-07-30 | Sony Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法および半導体装置の製造方法 |
| US6017774A (en) * | 1995-12-24 | 2000-01-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for producing group III-V compound semiconductor and fabricating light emitting device using such semiconductor |
| JP2008135768A (ja) * | 2007-12-28 | 2008-06-12 | Sony Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法および半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3907581A1 (de) | 1989-03-09 | 1990-09-13 | Merck Patent Gmbh | Metallorganische adduktverbindungen |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP25833090A patent/JP2965653B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6017774A (en) * | 1995-12-24 | 2000-01-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for producing group III-V compound semiconductor and fabricating light emitting device using such semiconductor |
| JPH11204885A (ja) * | 1998-01-08 | 1999-07-30 | Sony Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法および半導体装置の製造方法 |
| JP2008135768A (ja) * | 2007-12-28 | 2008-06-12 | Sony Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法および半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2965653B2 (ja) | 1999-10-18 |
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