JPH08264460A - 窒素化合物半導体結晶成長方法および成長装置 - Google Patents
窒素化合物半導体結晶成長方法および成長装置Info
- Publication number
- JPH08264460A JPH08264460A JP6838495A JP6838495A JPH08264460A JP H08264460 A JPH08264460 A JP H08264460A JP 6838495 A JP6838495 A JP 6838495A JP 6838495 A JP6838495 A JP 6838495A JP H08264460 A JPH08264460 A JP H08264460A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- gas
- nitrogen
- growth chamber
- compound semiconductor
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 35
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 101
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 73
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 50
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002831 nitrogen free-radicals Chemical class 0.000 claims description 2
- YBRBMKDOPFTVDT-UHFFFAOYSA-N tert-butylamine Chemical compound CC(C)(C)N YBRBMKDOPFTVDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 230000036433 growing body Effects 0.000 claims 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 6
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 原料ガスの消費量を低減して窒素化合物半導
体結晶を成長する。 【構成】 原料ガスを、加熱や光照射もしくはその両方
が可能な第１の成長室２００および第２の成長室内３０
０に閉じ込め、加熱や光照射もしくはその両方により分
解および活性化し、同時に基板９００の加熱や基板表面
への光照射もしくはその両方により活性化して、基板９
００の表面上に、良質の窒素化合物半導体の結晶を成長
させることにより、原料ガス、特に窒素の供給源ガスの
分解効率を高める。この結果、原料ガスの成長薄膜への
供給効率が高まり、原料ガスの消費量を格段に減少でき
る。
体結晶を成長する。 【構成】 原料ガスを、加熱や光照射もしくはその両方
が可能な第１の成長室２００および第２の成長室内３０
０に閉じ込め、加熱や光照射もしくはその両方により分
解および活性化し、同時に基板９００の加熱や基板表面
への光照射もしくはその両方により活性化して、基板９
００の表面上に、良質の窒素化合物半導体の結晶を成長
させることにより、原料ガス、特に窒素の供給源ガスの
分解効率を高める。この結果、原料ガスの成長薄膜への
供給効率が高まり、原料ガスの消費量を格段に減少でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素化合物半導体結晶
の成長方法および成長装置に関する。
の成長方法および成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、窒素化合物半導体の結晶成長で
は、ＭＢＥ法（分子ビーム成長法）やＭＯＶＰＥ法（有
機金属化学気相成長法）などが行われている。特に、Ｔ
ｗｏ−Ｆｌｏｗ ＭＯＶＰＥ法により、高品質なＧａ
Ｎ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮを成長させ、高輝度青色Ｌ
ＥＤがデバイスとして商品化されている。
は、ＭＢＥ法（分子ビーム成長法）やＭＯＶＰＥ法（有
機金属化学気相成長法）などが行われている。特に、Ｔ
ｗｏ−Ｆｌｏｗ ＭＯＶＰＥ法により、高品質なＧａ
Ｎ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮを成長させ、高輝度青色Ｌ
ＥＤがデバイスとして商品化されている。
【０００３】このＴｗｏ−Ｆｌｏｗ ＭＯＶＰＥ法は、
例えばＧａＮの成長の場合、従来のＭＯＶＰＥ法と同
様、常圧下において加熱した基板上に、横方向からトリ
メチルガリウム、アンモニアそして水素からなる反応性
ガスのメインフローを流すのと同時に、基板上方からメ
インフローを基板表面におさえつけるように窒素と水素
からなるサブフローを流して成長を行う方法である。こ
うして基板表面への反応性ガスの供給効率を高め、均質
な結晶成長を促している。
例えばＧａＮの成長の場合、従来のＭＯＶＰＥ法と同
様、常圧下において加熱した基板上に、横方向からトリ
メチルガリウム、アンモニアそして水素からなる反応性
ガスのメインフローを流すのと同時に、基板上方からメ
インフローを基板表面におさえつけるように窒素と水素
からなるサブフローを流して成長を行う方法である。こ
うして基板表面への反応性ガスの供給効率を高め、均質
な結晶成長を促している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような、従来の
窒素化合物半導体の結晶成長方法においては、アンモニ
ア等のガスから反応に寄与する活性化窒素を作り出す効
率が大変低く、窒素化合物半導体結晶を約４μｍ／時の
成長レートで成長するために、約１０リットル／分とい
った大量のアンモニアを流さなくてはならなかった。こ
のため、原料や排気処理に莫大な費用を要していた。
窒素化合物半導体の結晶成長方法においては、アンモニ
ア等のガスから反応に寄与する活性化窒素を作り出す効
率が大変低く、窒素化合物半導体結晶を約４μｍ／時の
成長レートで成長するために、約１０リットル／分とい
った大量のアンモニアを流さなくてはならなかった。こ
のため、原料や排気処理に莫大な費用を要していた。
【０００５】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、原料ガスの消費量を低減できる窒素化合物半導体結
晶の成長方法を提供することを目的とする。
り、原料ガスの消費量を低減できる窒素化合物半導体結
晶の成長方法を提供することを目的とする。
【０００６】また、本発明は、本発明の窒素化合物半導
体結晶の成長方法を好適に実施できる窒素化合物半導体
結晶の成長装置を提供することを目的とする。
体結晶の成長方法を好適に実施できる窒素化合物半導体
結晶の成長装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の窒素化合物半導
体結晶成長方法は、窒素の供給源として窒素ガスを含む
気体を用いる窒素化合物半導体結晶成長方法であって、
（ａ）残留蒸気圧が１０-3Torr程度以下の雰囲気中で基
板を加熱する第１の工程と、（ｂ）基板を第１の温度に
設定および基板の表面に光照射の少なくとも一方を行い
ながら、基板の表面を第１の成長室内で第２の温度に設
定および光照射の少なくとも一方がなされた窒素ガスを
含む気体にさらし、基板の表面に窒素を化合させる第２
の工程と、（ｃ）基板の温度を第１の温度よりも低い第
３の温度に設定および基板の表面に光照射の少なくとも
一方を行いながら、基板の表面を第２の成長室内で第４
の温度に設定および光照射の少なくとも一方がなされた
成長させるべき陽イオン元素ガスまたは前記陽イオン元
素の化合物のガスを含む気体にさらし、基板の表面に陽
イオン元素を堆積または蒸着する第３の工程と、（ｄ）
陽イオン元素が堆積または蒸着された基板の表面に加熱
および光照射の少なくとも一方を行いながら、基板の表
面を第１の成長室内で加熱および光照射の少なくとも一
方がなされた窒素ガスを含む気体にさらす第４の工程
と、（ｅ）基板の表面を第１の成長室内で加熱および光
照射の少なくとも一方がなされた窒素ガスを含む気体に
さらしながら、基板を第５の温度に設定および光照射の
少なくとも一方を行い、窒素化合物半導体の初期層を形
成する第５の工程と、（ｆ）窒素化合物半導体の初期層
が形成された基板の表面に加熱および光照射の少なくと
も一方を行いながら、第２の成長室内で第６の温度に設
定および光照射の少なくとも一方がなされた成長させる
べき陽イオン元素ガスまたは陽イオン元素の化合物のガ
スと窒素ガスとを含む気体にさらし、初期層の表面に窒
素化合物半導体層を成長させる第６の工程と、を備える
ことを特徴とする。
体結晶成長方法は、窒素の供給源として窒素ガスを含む
気体を用いる窒素化合物半導体結晶成長方法であって、
（ａ）残留蒸気圧が１０-3Torr程度以下の雰囲気中で基
板を加熱する第１の工程と、（ｂ）基板を第１の温度に
設定および基板の表面に光照射の少なくとも一方を行い
ながら、基板の表面を第１の成長室内で第２の温度に設
定および光照射の少なくとも一方がなされた窒素ガスを
含む気体にさらし、基板の表面に窒素を化合させる第２
の工程と、（ｃ）基板の温度を第１の温度よりも低い第
３の温度に設定および基板の表面に光照射の少なくとも
一方を行いながら、基板の表面を第２の成長室内で第４
の温度に設定および光照射の少なくとも一方がなされた
成長させるべき陽イオン元素ガスまたは前記陽イオン元
素の化合物のガスを含む気体にさらし、基板の表面に陽
イオン元素を堆積または蒸着する第３の工程と、（ｄ）
陽イオン元素が堆積または蒸着された基板の表面に加熱
および光照射の少なくとも一方を行いながら、基板の表
面を第１の成長室内で加熱および光照射の少なくとも一
方がなされた窒素ガスを含む気体にさらす第４の工程
と、（ｅ）基板の表面を第１の成長室内で加熱および光
照射の少なくとも一方がなされた窒素ガスを含む気体に
さらしながら、基板を第５の温度に設定および光照射の
少なくとも一方を行い、窒素化合物半導体の初期層を形
成する第５の工程と、（ｆ）窒素化合物半導体の初期層
が形成された基板の表面に加熱および光照射の少なくと
も一方を行いながら、第２の成長室内で第６の温度に設
定および光照射の少なくとも一方がなされた成長させる
べき陽イオン元素ガスまたは陽イオン元素の化合物のガ
スと窒素ガスとを含む気体にさらし、初期層の表面に窒
素化合物半導体層を成長させる第６の工程と、を備える
ことを特徴とする。
【０００８】ここで、窒素ガスを含む気体には、アンモ
ニア基を有するアンモニア若しくはターシャルブチルア
ミンの化合物気体、または窒素、窒素ラジカル、若しく
は窒素イオンを含む気体を使用可能である。
ニア基を有するアンモニア若しくはターシャルブチルア
ミンの化合物気体、または窒素、窒素ラジカル、若しく
は窒素イオンを含む気体を使用可能である。
【０００９】また、基板には、Ａｌ2 ＯS 、ＢＮ、Ｓｉ
Ｃ、ＧａＡｓ、またはＺｎＯから成る基板を使用可能で
ある。
Ｃ、ＧａＡｓ、またはＺｎＯから成る基板を使用可能で
ある。
【００１０】本発明の窒素化合物半導体結晶成長装置
は、（ａ）基板の鉛直下方の表面を露出させて収納する
ととともに、基板に加熱または光照射の少なくとも一方
を行う基板収納部と、（ｂ）窒素ガスを含む気体に加熱
および光照射の少なくとも一方を行う、鉛直上方が開放
された第１の成長室と、（ｃ）成長させるべき陽イオン
元素材料および窒素ガスを含む気体に加熱および光照射
の少なくとも一方を行うとともに、鉛直上方が開放され
た第２の成長室と、（ｄ）基板収納部で露出された基板
の表面を、第１の成長室の開放部の上方ないし第２の成
長室の開放部の上方へ移動する駆動部と、（ｅ）基板収
納部、第１の成長室、第２の成長室、および駆動部を収
納するとともに、内部の残留蒸気圧が１０-3Torr程度以
下とする真空槽と、を備えることを特徴とする。
は、（ａ）基板の鉛直下方の表面を露出させて収納する
ととともに、基板に加熱または光照射の少なくとも一方
を行う基板収納部と、（ｂ）窒素ガスを含む気体に加熱
および光照射の少なくとも一方を行う、鉛直上方が開放
された第１の成長室と、（ｃ）成長させるべき陽イオン
元素材料および窒素ガスを含む気体に加熱および光照射
の少なくとも一方を行うとともに、鉛直上方が開放され
た第２の成長室と、（ｄ）基板収納部で露出された基板
の表面を、第１の成長室の開放部の上方ないし第２の成
長室の開放部の上方へ移動する駆動部と、（ｅ）基板収
納部、第１の成長室、第２の成長室、および駆動部を収
納するとともに、内部の残留蒸気圧が１０-3Torr程度以
下とする真空槽と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の窒素化合物半導体結晶の成長方法で
は、原料ガスを、加熱や光照射もしくはその両方が可能
な第１および第２の成長室内に閉じ込め、加熱や光照射
もしくはその両方により分解および活性化し、同時に基
板の加熱や基板表面への光照射もしくはその両方により
活性化して、基板表面上に、良質の窒素化合物半導体の
結晶を成長させることにより、原料ガス、特に窒素の供
給源ガスの分解効率を高めている。
は、原料ガスを、加熱や光照射もしくはその両方が可能
な第１および第２の成長室内に閉じ込め、加熱や光照射
もしくはその両方により分解および活性化し、同時に基
板の加熱や基板表面への光照射もしくはその両方により
活性化して、基板表面上に、良質の窒素化合物半導体の
結晶を成長させることにより、原料ガス、特に窒素の供
給源ガスの分解効率を高めている。
【００１２】原料ガスを成長室に閉じ込めて分解、活性
化するために、原料ガスの成長薄膜への供給効率を高
め、原料ガスの消費量を格段に減少させることができ
る。
化するために、原料ガスの成長薄膜への供給効率を高
め、原料ガスの消費量を格段に減少させることができ
る。
【００１３】本発明の窒素化合物半導体結晶の成長装置
は、基板を加熱および基板表面への光照射もしくはその
両方が可能な基板収納部、加熱や光照射もしくはその両
方が可能な第１および第２の成長室、基板の露出表面を
第１および第２の成長室の開放部に配置する駆動部とを
備えるので、本発明の窒素化合物半導体結晶の成長方法
を好適に実施する。
は、基板を加熱および基板表面への光照射もしくはその
両方が可能な基板収納部、加熱や光照射もしくはその両
方が可能な第１および第２の成長室、基板の露出表面を
第１および第２の成長室の開放部に配置する駆動部とを
備えるので、本発明の窒素化合物半導体結晶の成長方法
を好適に実施する。
【００１４】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を説明する。なお、図面の説明において同一要素に
は同一符号を付し、重複する説明は省略する。
施例を説明する。なお、図面の説明において同一要素に
は同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】本実施例は、アンモニアとＧａ単体からサ
ファイア基板上にＧａＮを成長する場合ものである。
ファイア基板上にＧａＮを成長する場合ものである。
【００１６】図１は、本実施例の窒素化合物半導体結晶
成長で使用する、本発明の窒素化合物半導体結晶成長装
置の構成図を示す。図１に示すように、この装置は、
（ａ）基板の鉛直下方の表面を露出させて収納するとと
ともに、サファイア基板９００に加熱および光照射を行
う基板収納部１００と、（ｂ）窒素ガスを含む気体に加
熱を行う、鉛直上方が開放された成長室２００と、
（ｃ）成長させるべき陽イオン元素材料および窒素ガス
を含む気体に加熱を行うとともに、鉛直上方が開放され
た成長室３００と、（ｄ）基板収納部で露出された基板
の表面を、第１の成長室の開放部の上方ないし第２の成
長室の開放部の上方へ移動する基板ステージ４００と、
（ｅ）基板収納部、第１の成長室、第２の成長室、およ
び駆動部を収納するとともに、内部の残留蒸気圧が１０
-3Torr程度以下とする真空槽５００と、を備えることを
特徴とする。
成長で使用する、本発明の窒素化合物半導体結晶成長装
置の構成図を示す。図１に示すように、この装置は、
（ａ）基板の鉛直下方の表面を露出させて収納するとと
ともに、サファイア基板９００に加熱および光照射を行
う基板収納部１００と、（ｂ）窒素ガスを含む気体に加
熱を行う、鉛直上方が開放された成長室２００と、
（ｃ）成長させるべき陽イオン元素材料および窒素ガス
を含む気体に加熱を行うとともに、鉛直上方が開放され
た成長室３００と、（ｄ）基板収納部で露出された基板
の表面を、第１の成長室の開放部の上方ないし第２の成
長室の開放部の上方へ移動する基板ステージ４００と、
（ｅ）基板収納部、第１の成長室、第２の成長室、およ
び駆動部を収納するとともに、内部の残留蒸気圧が１０
-3Torr程度以下とする真空槽５００と、を備えることを
特徴とする。
【００１７】基板収納部１００は、基板ホルダ１１０
と、基板ホルダ１１０を収納する、鉛直下方が開放さ
れた石英管１２０と、石英管１２０に巻かれたタング
ステン線からなる基板ヒータ１３０と、石英管１２０
と基板ヒータ１３０との回りを取り囲むステンレス管１
４０とを備える。ステンレス管１４０は加熱効率を高め
る。
と、基板ホルダ１１０を収納する、鉛直下方が開放さ
れた石英管１２０と、石英管１２０に巻かれたタング
ステン線からなる基板ヒータ１３０と、石英管１２０
と基板ヒータ１３０との回りを取り囲むステンレス管１
４０とを備える。ステンレス管１４０は加熱効率を高め
る。
【００１８】成長室２００は、底のある石英管２１０
と、石英管２１０に巻かれたタングステン線からなる
ヒータ２２０と、石英管２１０とヒータ２２０との回
りを取り囲むステンレス管２３０とを備える。ステンレ
ス管２３０は加熱効率を高める。石英管２１０には、ア
ンモニアを供給する石英管２４０が挿入されている。
と、石英管２１０に巻かれたタングステン線からなる
ヒータ２２０と、石英管２１０とヒータ２２０との回
りを取り囲むステンレス管２３０とを備える。ステンレ
ス管２３０は加熱効率を高める。石英管２１０には、ア
ンモニアを供給する石英管２４０が挿入されている。
【００１９】成長室３００は、二重底構造をした石英
管３１０と、石英管３１０に巻かれたタングステン線
からなるヒータ３２０と、石英管３１０とヒータ３２
０との回りを取り囲むステンレス管３３０とを備える。
ステンレス管３３０は加熱効率を高める。石英管３１０
の外側中空部には、アンモニアを供給する石英管３４０
が挿入されている。
管３１０と、石英管３１０に巻かれたタングステン線
からなるヒータ３２０と、石英管３１０とヒータ３２
０との回りを取り囲むステンレス管３３０とを備える。
ステンレス管３３０は加熱効率を高める。石英管３１０
の外側中空部には、アンモニアを供給する石英管３４０
が挿入されている。
【００２０】基板ステージ４００と、成長室２００、３
００のギャップは任意に設定でき、また基板ステージ４
００は成長室１、２の上を自由にスライドすることがで
きる。
００のギャップは任意に設定でき、また基板ステージ４
００は成長室１、２の上を自由にスライドすることがで
きる。
【００２１】なお、サファイア基板の温度は、サファイ
ア基板に接触させた熱電対６００でモニタでき、成長室
２００、３００の底部と開口部とには同じく熱電対が接
触されていて温度をモニタすることができる。
ア基板に接触させた熱電対６００でモニタでき、成長室
２００、３００の底部と開口部とには同じく熱電対が接
触されていて温度をモニタすることができる。
【００２２】本実施例では、以下のようにして窒素化合
物半導体結晶を成長させる。
物半導体結晶を成長させる。
【００２３】まず、石英管３１０の内側中空部にＧａ金
属を導入した後、真空槽５００内の残留蒸気圧を１０-6
Torr台まで真空引きを行い、不純物ガスを排気する。
属を導入した後、真空槽５００内の残留蒸気圧を１０-6
Torr台まで真空引きを行い、不純物ガスを排気する。
【００２４】次に、サファイア基板９００を成長室２０
０上部に移動して、ヒータ２２０により、基板９００を
１０００℃に加熱して、不純物を蒸発させ、サーマルク
リーニングを施す（図２（ａ）参照）。
０上部に移動して、ヒータ２２０により、基板９００を
１０００℃に加熱して、不純物を蒸発させ、サーマルク
リーニングを施す（図２（ａ）参照）。
【００２５】引き続き、基板９００の温度はそのままに
して、成長室２００の温度を８８０℃まで上げ、アンモ
ニアを１０cc／min の流量で導入し、３０分間、基板９
００の表面に窒素を化合させる（図２（ｂ）参照）。
して、成長室２００の温度を８８０℃まで上げ、アンモ
ニアを１０cc／min の流量で導入し、３０分間、基板９
００の表面に窒素を化合させる（図２（ｂ）参照）。
【００２６】次いで、アンモニアの供給を止め、成長室
２００上部から基板９００をはずし、５５０℃まで温度
を下げる。この間に、成長室３００の底部および開口部
の温度を８１０℃として、Ｇａの蒸気圧を安定化させ、
この成長室３００上部に基板９００を移動して、基板温
度を５５０℃に保ち、１〜１０分の間、Ｇａの蒸着膜を
基板１００の表面に堆積させる（図２（ｃ）参照）。
２００上部から基板９００をはずし、５５０℃まで温度
を下げる。この間に、成長室３００の底部および開口部
の温度を８１０℃として、Ｇａの蒸気圧を安定化させ、
この成長室３００上部に基板９００を移動して、基板温
度を５５０℃に保ち、１〜１０分の間、Ｇａの蒸着膜を
基板１００の表面に堆積させる（図２（ｃ）参照）。
【００２７】次に、再度、成長室２００にアンモニアを
１０cc／min 供給し、流量が安定した後、基板９００を
成長室３００上部から成長室２００上部に移動し、この
状態で１分間保持し、後にこの状態から基板９００の温
度を９１０℃まで３分間程度で上昇させ、９１０℃で１
分間保持して、表面にＧａＮ単結晶の初期層を形成する
（図２（ｄ）参照）。
１０cc／min 供給し、流量が安定した後、基板９００を
成長室３００上部から成長室２００上部に移動し、この
状態で１分間保持し、後にこの状態から基板９００の温
度を９１０℃まで３分間程度で上昇させ、９１０℃で１
分間保持して、表面にＧａＮ単結晶の初期層を形成する
（図２（ｄ）参照）。
【００２８】この後、成長室３００の底部の温度を８７
０℃まで下げ、開口部の温度は９１０℃のままとして、
アンモニアを１０cc／min 供給して、状態の安定したと
ころで、基板９００を成長室３００上部にセットして、
所望の厚さになるまで成長を行う（図２（ｅ）参照）。
０℃まで下げ、開口部の温度は９１０℃のままとして、
アンモニアを１０cc／min 供給して、状態の安定したと
ころで、基板９００を成長室３００上部にセットして、
所望の厚さになるまで成長を行う（図２（ｅ）参照）。
【００２９】所望の厚さの得られる時間経過後、成長室
３００から基板９００をはずして、成長を停止する。
３００から基板９００をはずして、成長を停止する。
【００３０】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく、変形が可能である。例えば、上記実施例では
基板として、サファイア基板を使用したが、ＢＮ、Ｓｉ
Ｃ、ＧａＡｓ、またはＺｎＯのいずれかから成る基板を
使用しても同様に良質の窒素半導体の形成が可能であ
る。また、上記実施例では窒素半導体をＧａＮとした
が、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、またはＧａ
ＡｌＮも同様にして成長可能である。
ではなく、変形が可能である。例えば、上記実施例では
基板として、サファイア基板を使用したが、ＢＮ、Ｓｉ
Ｃ、ＧａＡｓ、またはＺｎＯのいずれかから成る基板を
使用しても同様に良質の窒素半導体の形成が可能であ
る。また、上記実施例では窒素半導体をＧａＮとした
が、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、またはＧａ
ＡｌＮも同様にして成長可能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明の窒素化合物半導体結晶成長方法
および窒素化合物半導体結晶成長装置によれば、原料ガ
スを成長室に閉じ込めて成長を行うため、原料ガスの分
解効率を高くすることができ、原料ガスの消費量を格段
に少なくすることができる。
および窒素化合物半導体結晶成長装置によれば、原料ガ
スを成長室に閉じ込めて成長を行うため、原料ガスの分
解効率を高くすることができ、原料ガスの消費量を格段
に少なくすることができる。
【００３２】また、成長表面における成長源の蒸気圧が
高く保たれるため、成長表面からの原子の解離等を防
ぎ、点欠陥の生成を抑制する。また成長過程が疑似平衡
状態で行われるので、均質な膜の成長を促す。
高く保たれるため、成長表面からの原子の解離等を防
ぎ、点欠陥の生成を抑制する。また成長過程が疑似平衡
状態で行われるので、均質な膜の成長を促す。
【００３３】また、成長薄膜の膜厚を自由に設計するこ
とができ、超格子構造の作製が可能である。
とができ、超格子構造の作製が可能である。
【図１】本発明の実施例の窒素化合物半導体結晶成長装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図２】本発明の実施例の窒素化合物半導体結晶成長方
法の工程図である。
法の工程図である。
１００…基板収納部、１１０…基板ホルダ、１２０…石
英管、１３０…基板ヒータ、１４０…ステンレス管、２
００，３００…成長室、２１０，３１０…石英管、２２
０，３２０…ヒータ、２３０，３３０…ステンレス管、
２４０，３４０…石英管、４００…基板ステージ。
英管、１３０…基板ヒータ、１４０…ステンレス管、２
００，３００…成長室、２１０，３１０…石英管、２２
０，３２０…ヒータ、２３０，３３０…ステンレス管、
２４０，３４０…石英管、４００…基板ステージ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 正和 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 菅 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 石田 明広 静岡県浜松市布橋２丁目11番地の５ (72)発明者 藤安 洋 静岡県浜松市遠州浜１丁目33番地の８ (72)発明者 榊原 愼吾 静岡県浜松市中沢10番１号 ヤマハ株式会 社内 (72)発明者 山本 悦司 静岡県浜松市助信町136−２
Claims (4)
- 【請求項１】 窒素の供給源として窒素ガスを含む気体
を用いる窒素化合物半導体結晶成長方法であって、 残留蒸気圧が１０-3Torr程度以下の雰囲気中で基板を加
熱する第１の工程と、 前記基板を前記第１の温度に設定および前記基板の表面
に光照射の少なくとも一方を行いながら、前記基板の表
面を第１の成長室内で第２の温度に設定および光照射の
少なくとも一方がなされた前記窒素ガスを含む気体にさ
らし、前記基板の表面に窒素を化合させる第２の工程
と、 前記基板の温度を前記第１の温度よりも低い第３の温度
に設定および前記基板の表面に光照射の少なくとも一方
を行いながら、前記基板の表面を第２の成長室内で第４
の温度に設定および光照射の少なくとも一方がなされた
成長させるべき陽イオン元素ガスまたは前記陽イオン元
素の化合物のガスを含む気体にさらし、前記基板の表面
に前記陽イオン元素を堆積または蒸着する第３の工程
と、 前記陽イオン元素が堆積または蒸着された前記基板の表
面に加熱および光照射の少なくとも一方を行いながら、
前記基板の表面を前記第１の成長室内で加熱および光照
射の少なくとも一方がなされた前記窒素ガスを含む気体
にさらす第４の工程と、 前記基板の表面を前記第１の成長室内で加熱および光照
射の少なくとも一方がなされた前記窒素ガスを含む気体
にさらしながら、前記基板を第５の温度に設定および光
照射の少なくとも一方を行い、窒素化合物半導体の初期
層を形成する第５の工程と、 前記窒素化合物半導体の初期層が形成された前記基板の
表面に加熱および光照射の少なくとも一方を行いなが
ら、前記第２の成長室内で第６の温度に設定および光照
射の少なくとも一方がなされた成長させるべき前記陽イ
オン元素ガスまたは前記陽イオン元素の化合物のガスと
前記窒素ガスとを含む気体にさらし、前記初期層の表面
に前記窒素化合物半導体層を成長させる第６の工程と、 を備えることを特徴とする窒素化合物半導体結晶成長方
法。 - 【請求項２】 窒素ガスを含む気体は、アンモニア基を
有するアンモニア若しくはターシャルブチルアミンの化
合物気体、または窒素、窒素ラジカル、若しくは窒素イ
オンを含む気体である、ことを特徴とする請求項１記載
の窒素化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項３】 前記基板は、Ａｌ2 ＯS 、ＢＮ、Ｓｉ
Ｃ、ＧａＡｓ、またはＺｎＯから成る、ことを特徴とす
る請求項１記載の窒素化合物半導体結晶成長方法。 - 【請求項４】 基板の鉛直下方の表面を露出させて収納
するととともに、基板に加熱または光照射の少なくとも
一方を行う基板収納部と、 窒素ガスを含む気体に加熱および光照射の少なくとも一
方を行う、鉛直上方が開放された第１の成長室と、 成長させるべき陽イオン元素材料および窒素ガスを含む
気体に加熱および光照射の少なくとも一方を行うととも
に、鉛直上方が開放された第２の成長室と、 前記基板収納部で露出された前記基板の表面を、前記第
１の成長室の開放部の上方ないし前記第２の成長室の開
放部の上方へ移動する駆動部と、 前記基板収納部、前記第１の成長室、前記第２の成長
室、および前記駆動部を収納するとともに、内部の残留
蒸気圧が１０-3Torr程度以下とする真空槽と、 を備えることを特徴とする窒素化合物半導体結晶成長装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6838495A JP3574494B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 窒素化合物半導体結晶成長方法および成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6838495A JP3574494B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 窒素化合物半導体結晶成長方法および成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264460A true JPH08264460A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3574494B2 JP3574494B2 (ja) | 2004-10-06 |
Family
ID=13372186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6838495A Expired - Fee Related JP3574494B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 窒素化合物半導体結晶成長方法および成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3574494B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046202A (ja) * | 2001-05-23 | 2003-02-14 | Akihiro Ishida | 光機能性化合物半導体超格子構造物及びその製造方法 |
| JP2009124100A (ja) * | 2007-10-25 | 2009-06-04 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造装置、ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子及びランプ |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP6838495A patent/JP3574494B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046202A (ja) * | 2001-05-23 | 2003-02-14 | Akihiro Ishida | 光機能性化合物半導体超格子構造物及びその製造方法 |
| JP2009124100A (ja) * | 2007-10-25 | 2009-06-04 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造装置、ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子及びランプ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3574494B2 (ja) | 2004-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6150265A (en) | Apparatus for forming materials | |
| JPH05186295A (ja) | 結晶成長方法 | |
| Karam et al. | Direct writing of GaAs monolayers by laser‐assisted atomic layer epitaxy | |
| JP4565062B2 (ja) | 薄膜単結晶の成長方法 | |
| EP0241873B1 (en) | Fabrication of semiconductor devices utilizing patterned metal layers | |
| JP2687371B2 (ja) | 化合物半導体の気相成長法 | |
| JPH08264460A (ja) | 窒素化合物半導体結晶成長方法および成長装置 | |
| US5990006A (en) | Method for forming materials | |
| JP3439040B2 (ja) | 化合物半導体の表面処理方法 | |
| JP3090232B2 (ja) | 化合物半導体薄膜形成法 | |
| JPS59215728A (ja) | 半導体表面の光洗浄方法 | |
| JPS59148325A (ja) | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法並びにその装置 | |
| JPH07142404A (ja) | 選択成長用マスクの形成方法及びその除去方法 | |
| JPH0388324A (ja) | 化合物半導体薄膜の形成方法 | |
| JP2577543B2 (ja) | 単結晶薄膜成長装置 | |
| JPH02199820A (ja) | 気相処理装置 | |
| JPH10226599A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPS61260622A (ja) | ＧａＡｓ単結晶薄膜の成長法 | |
| JPH1072283A (ja) | 気相成長方法及び装置 | |
| JPH04187597A (ja) | 窒化ガリウム薄膜の製造方法 | |
| US5396862A (en) | Method of manufacturing a compound semiconductor | |
| JP3977957B2 (ja) | 窒素化合物分子のクラッキング方法、及びガスクラッキングセル | |
| JP2793939B2 (ja) | 化合物半導体結晶の成長方法 | |
| JPH10321963A5 (ja) | 化合物半導体の気相成長方法 | |
| JPH0243720A (ja) | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040105 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040304 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040331 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040528 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040623 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040702 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080709 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080709 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090709 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090709 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100709 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110709 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110709 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120709 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120709 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |