JPH09251957A - ３−５族化合物半導体の製造方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体の製造方法Info
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- JPH09251957A JPH09251957A JP5910096A JP5910096A JPH09251957A JP H09251957 A JPH09251957 A JP H09251957A JP 5910096 A JP5910096 A JP 5910096A JP 5910096 A JP5910096 A JP 5910096A JP H09251957 A JPH09251957 A JP H09251957A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高効率発光素子に用いることができる結晶品質
の優れた３−５族化合物半導体を工業的に製造できる製
造方法を提供する。 【解決手段】一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）
で表わされる３−５族化合物半導体を有機金属気相成長
法により製造する方法において、窒素原料として少なく
ともアンモニアとヒドラジンを用い、供給ガス中のヒド
ラジンの濃度が１×１０-3体積％以上であり、かつアン
モニアの供給量とヒドラジンの供給量との和に対するヒ
ドラジンの供給量の割合が１×１０-3体積％以上２０体
積％以下である３−５族化合物半導体の製造方法。
の優れた３−５族化合物半導体を工業的に製造できる製
造方法を提供する。 【解決手段】一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）
で表わされる３−５族化合物半導体を有機金属気相成長
法により製造する方法において、窒素原料として少なく
ともアンモニアとヒドラジンを用い、供給ガス中のヒド
ラジンの濃度が１×１０-3体積％以上であり、かつアン
モニアの供給量とヒドラジンの供給量との和に対するヒ
ドラジンの供給量の割合が１×１０-3体積％以上２０体
積％以下である３−５族化合物半導体の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般式Ｉｎx Ｇａ
y Ａｌz Ｎ（ただし０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導
体の有機金属気相成長法による製造方法に関する。
y Ａｌz Ｎ（ただし０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導
体の有機金属気相成長法による製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、
０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１）で表わされる３−５族化合物半導体は、その混晶比
を変えることでバンドギャップを紫外から可視領域にか
けて変化できるため、短波長発光素子用材料として有用
である。
０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１）で表わされる３−５族化合物半導体は、その混晶比
を変えることでバンドギャップを紫外から可視領域にか
けて変化できるため、短波長発光素子用材料として有用
である。
【０００３】該３−５族化合物半導体の製造方法として
は、分子線エピタキシー法（以下ＭＢＥ法と記すことが
ある。）、ハイドライド気相成長法（以下ＨＶＰＥ法と
記すことがある。）、有機金属気相成長法（以下ＭＯＶ
ＰＥ法と記すことがある。）等が挙げられる。この中
で、ＭＯＶＰＥ法は、加熱された基板上に該化合物半導
体の構成元素を含む原料をキャリアガスとともに吹き付
け、原料の基板付近での熱分解により該化合物半導体の
結晶を成長させる方法である。ＭＯＶＰＥ法では、原料
の濃度、種類等を制御することで、微細な層構造の形成
が可能であり、また反応炉の形状等を適切なものとする
ことで、均一で大面積の膜形成を行なうことができるた
め重要である。
は、分子線エピタキシー法（以下ＭＢＥ法と記すことが
ある。）、ハイドライド気相成長法（以下ＨＶＰＥ法と
記すことがある。）、有機金属気相成長法（以下ＭＯＶ
ＰＥ法と記すことがある。）等が挙げられる。この中
で、ＭＯＶＰＥ法は、加熱された基板上に該化合物半導
体の構成元素を含む原料をキャリアガスとともに吹き付
け、原料の基板付近での熱分解により該化合物半導体の
結晶を成長させる方法である。ＭＯＶＰＥ法では、原料
の濃度、種類等を制御することで、微細な層構造の形成
が可能であり、また反応炉の形状等を適切なものとする
ことで、均一で大面積の膜形成を行なうことができるた
め重要である。
【０００４】ＭＯＶＰＥ法における該３−５族化合物半
導体の製造方法において、５族原料としては比較的安価
で高純度のものが得られるアンモニアが一般に用いられ
ている。しかしながら、アンモニアを５族原料として用
いる成長方法では、アンモニアの熱分解性が３族原料に
比べて極めて低いため窒素欠陥が生じるなど、得られる
結晶性の点では発光素子として用いる上では十分ではな
かった。
導体の製造方法において、５族原料としては比較的安価
で高純度のものが得られるアンモニアが一般に用いられ
ている。しかしながら、アンモニアを５族原料として用
いる成長方法では、アンモニアの熱分解性が３族原料に
比べて極めて低いため窒素欠陥が生じるなど、得られる
結晶性の点では発光素子として用いる上では十分ではな
かった。
【０００５】とくに、Ｉｎを含む該化合物半導体はＩｎ
を含まないものに比べて分解温度が比較的低いことが知
られている。このため、表示用途として重要な高いＩｎ
混晶比の該化合物半導体を得るためには、一般に成長温
度を９００℃以下にする必要がある。このような低温で
はアンモニアの熱分解が充分でなく、発光素子に用いる
ことができるような高品質の結晶を得ることは困難であ
った。
を含まないものに比べて分解温度が比較的低いことが知
られている。このため、表示用途として重要な高いＩｎ
混晶比の該化合物半導体を得るためには、一般に成長温
度を９００℃以下にする必要がある。このような低温で
はアンモニアの熱分解が充分でなく、発光素子に用いる
ことができるような高品質の結晶を得ることは困難であ
った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、窒素
原料としてアンモニアを用いると、結晶性に劣る３−５
族化合物半導体が得られることを改良し、高効率発光素
子に用いることができる結晶品質の優れた３−５族化合
物半導体を工業的に製造できる製造方法を提供すること
にある。
原料としてアンモニアを用いると、結晶性に劣る３−５
族化合物半導体が得られることを改良し、高効率発光素
子に用いることができる結晶品質の優れた３−５族化合
物半導体を工業的に製造できる製造方法を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題を解決するために鋭意検討を行った結果、ＭＯＶＰ
Ｅ法において、窒素原料としてアンモニアに加えてヒド
ラジンを同時に用いることで、結晶性に優れた３−５族
化合物半導体が製造できることを見出し、本発明に至っ
た。すなわち、本発明は、〔１〕一般式Ｉｎx Ｇａy Ａ
ｌz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導
体を有機金属気相成長法により製造する方法において、
窒素原料として少なくともアンモニアとヒドラジンを用
い、供給ガス中のヒドラジンの濃度が１×１０ -3体積％
以上であり、かつアンモニアの供給量とヒドラジンの供
給量との和に対するヒドラジンの供給量の割合が１×１
０-3体積％以上２０体積％以下である３−５族化合物半
導体の製造方法に係るものである。また、本発明は、
〔２〕一般式Ｇａb Ａｌc Ｎ（ただし、０≦ｂ≦１、０
≦ｃ≦１、ｂ＋ｃ＝１）で表わされる３−５族化合物半
導体からなる層の上に、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ
（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導体からな
る層を有機金属気相成長法により製造する方法におい
て、一般式Ｇａb Ａｌc Ｎで表わされる３−５族化合物
半導体からなる層の成長のときには窒素原料として少な
くともアンモニアを用い、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ
（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導体の成長
のときには窒素原料として少なくともアンモニアとヒド
ラジンを用い、供給ガス中のヒドラジンの濃度が１×１
０-3体積％以上であり、かつアンモニアの供給量とヒド
ラジンの供給量との和に対するヒドラジンの供給量の割
合が１×１０-3体積％以上２０体積％以下である３−５
族化合物半導体の製造方法に係るものである。
問題を解決するために鋭意検討を行った結果、ＭＯＶＰ
Ｅ法において、窒素原料としてアンモニアに加えてヒド
ラジンを同時に用いることで、結晶性に優れた３−５族
化合物半導体が製造できることを見出し、本発明に至っ
た。すなわち、本発明は、〔１〕一般式Ｉｎx Ｇａy Ａ
ｌz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導
体を有機金属気相成長法により製造する方法において、
窒素原料として少なくともアンモニアとヒドラジンを用
い、供給ガス中のヒドラジンの濃度が１×１０ -3体積％
以上であり、かつアンモニアの供給量とヒドラジンの供
給量との和に対するヒドラジンの供給量の割合が１×１
０-3体積％以上２０体積％以下である３−５族化合物半
導体の製造方法に係るものである。また、本発明は、
〔２〕一般式Ｇａb Ａｌc Ｎ（ただし、０≦ｂ≦１、０
≦ｃ≦１、ｂ＋ｃ＝１）で表わされる３−５族化合物半
導体からなる層の上に、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ
（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導体からな
る層を有機金属気相成長法により製造する方法におい
て、一般式Ｇａb Ａｌc Ｎで表わされる３−５族化合物
半導体からなる層の成長のときには窒素原料として少な
くともアンモニアを用い、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ
（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導体の成長
のときには窒素原料として少なくともアンモニアとヒド
ラジンを用い、供給ガス中のヒドラジンの濃度が１×１
０-3体積％以上であり、かつアンモニアの供給量とヒド
ラジンの供給量との和に対するヒドラジンの供給量の割
合が１×１０-3体積％以上２０体積％以下である３−５
族化合物半導体の製造方法に係るものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
本発明の３−５族化合物半導体の製造方法は、窒素原料
として少なくともアンモニアとヒドラジンをともに用い
ることを特徴とするものである。窒素原料としてヒドラ
ジンを加えることで、ヒドラジンを加えない場合に比べ
て該化合物半導体の結晶性が向上する。ヒドラジンの供
給量としては、供給ガス中におけるヒドラジンの濃度で
表して、該ヒドラジンの濃度が１×１０-3体積％以上で
なければならない。該ヒドラジンの濃度は、好ましくは
２×１０-3体積％以上である。ヒドラジンの濃度が１×
１０-3体積％より小さい場合、本発明の効果が充分では
ないので好ましくない。また、アンモニアの供給量とヒ
ドラジンの供給量との和に対するヒドラジンの供給量の
割合は、１×１０-3体積％以上２０体積％以下であり、
好ましくは２×１０-3体積％以上１０体積％以下であ
り、更に好ましくは５×１０-3体積％以上５体積％以下
である。アンモニアの供給量とヒドラジンの供給量との
和に対するヒドラジンの供給量の割合が、１×１０-3体
積％より低いと、ヒドラジンを添加することの効果が小
さいので好ましくない。また、該ヒドラジンの供給量の
割合が、２０体積％を超えると、ヒドラジンの蒸気圧が
低いこと（５０℃で約６０Ｔｏｒｒ）から大量の供給が
困難であること、取扱いが困難であること、及び製造コ
ストも高くなること等の点で工業的製造の見地から好ま
しくない。更に、ヒドラジンの濃度があまり高いと、基
板に到達する前に３族原料と反応することがある。この
場合、反応が生じやすい３族原料についてはその原料中
に含まれる３族元素の結晶中への取り込み量が減少す
る。従って必要とする組成比を得るためには、反応が生
じやすい３族原料を大量に供給する必要があり、製造コ
ストが更に高くなるので好ましくない。ここで供給ガス
とは、反応器の中に供給されるガスのことであり、キャ
リアガス、アンモニア及びヒドラジン、更にその他の原
料ガスを供給する場合はそれをも合わせた全供給ガスの
ことである。また、ヒドラジンの濃度とは、ヒドラジン
の供給量を全供給ガスの供給量で割った値のことであ
る。
本発明の３−５族化合物半導体の製造方法は、窒素原料
として少なくともアンモニアとヒドラジンをともに用い
ることを特徴とするものである。窒素原料としてヒドラ
ジンを加えることで、ヒドラジンを加えない場合に比べ
て該化合物半導体の結晶性が向上する。ヒドラジンの供
給量としては、供給ガス中におけるヒドラジンの濃度で
表して、該ヒドラジンの濃度が１×１０-3体積％以上で
なければならない。該ヒドラジンの濃度は、好ましくは
２×１０-3体積％以上である。ヒドラジンの濃度が１×
１０-3体積％より小さい場合、本発明の効果が充分では
ないので好ましくない。また、アンモニアの供給量とヒ
ドラジンの供給量との和に対するヒドラジンの供給量の
割合は、１×１０-3体積％以上２０体積％以下であり、
好ましくは２×１０-3体積％以上１０体積％以下であ
り、更に好ましくは５×１０-3体積％以上５体積％以下
である。アンモニアの供給量とヒドラジンの供給量との
和に対するヒドラジンの供給量の割合が、１×１０-3体
積％より低いと、ヒドラジンを添加することの効果が小
さいので好ましくない。また、該ヒドラジンの供給量の
割合が、２０体積％を超えると、ヒドラジンの蒸気圧が
低いこと（５０℃で約６０Ｔｏｒｒ）から大量の供給が
困難であること、取扱いが困難であること、及び製造コ
ストも高くなること等の点で工業的製造の見地から好ま
しくない。更に、ヒドラジンの濃度があまり高いと、基
板に到達する前に３族原料と反応することがある。この
場合、反応が生じやすい３族原料についてはその原料中
に含まれる３族元素の結晶中への取り込み量が減少す
る。従って必要とする組成比を得るためには、反応が生
じやすい３族原料を大量に供給する必要があり、製造コ
ストが更に高くなるので好ましくない。ここで供給ガス
とは、反応器の中に供給されるガスのことであり、キャ
リアガス、アンモニア及びヒドラジン、更にその他の原
料ガスを供給する場合はそれをも合わせた全供給ガスの
ことである。また、ヒドラジンの濃度とは、ヒドラジン
の供給量を全供給ガスの供給量で割った値のことであ
る。
【０００９】原料のヒドラジン中の水分の含有量は、小
さいほどよく、好ましくは５００重量ｐｐｍ以下、さら
に好ましくは１００重量ｐｐｍ以下がよい。水分の含有
量が５００重量ｐｐｍを超えるヒドラジンを窒素の原料
として用いた場合は、得られる化合物半導体中の不純物
濃度が高くなり、該化合物半導体を用いた発光素子の発
光効率が低くなるので好ましくない。
さいほどよく、好ましくは５００重量ｐｐｍ以下、さら
に好ましくは１００重量ｐｐｍ以下がよい。水分の含有
量が５００重量ｐｐｍを超えるヒドラジンを窒素の原料
として用いた場合は、得られる化合物半導体中の不純物
濃度が高くなり、該化合物半導体を用いた発光素子の発
光効率が低くなるので好ましくない。
【００１０】水分の含有量が５００重量ｐｐｍ以下であ
るヒドラジンは、市販のヒドラジンをカルシウムカーバ
イドなどにより脱水したのち、窒素雰囲気中で蒸留する
ことにより得ることができる。目的に応じて脱水の程度
や、蒸留の程度を調整することにより、該水分の含有量
を調整することができる。
るヒドラジンは、市販のヒドラジンをカルシウムカーバ
イドなどにより脱水したのち、窒素雰囲気中で蒸留する
ことにより得ることができる。目的に応じて脱水の程度
や、蒸留の程度を調整することにより、該水分の含有量
を調整することができる。
【００１１】次に、窒素原料としてはアンモニアとヒド
ラジン以外には、メチルヒドラジン、１，１−ジメチル
ヒドラジン、１，２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチル
アミン、エチレンジアミンを用いてもよい。これらは単
独又は混合して用いられる。ただし、アンモニアとヒド
ラジン以外の原料は分子中に炭素原子を含むため、半導
体中への炭素の汚染が問題となる場合がある。
ラジン以外には、メチルヒドラジン、１，１−ジメチル
ヒドラジン、１，２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチル
アミン、エチレンジアミンを用いてもよい。これらは単
独又は混合して用いられる。ただし、アンモニアとヒド
ラジン以外の原料は分子中に炭素原子を含むため、半導
体中への炭素の汚染が問題となる場合がある。
【００１２】キャリアガスとしては、水素、窒素、アル
ゴン、ヘリウム等のガスを単独又は混合して用いること
ができる。ただし、水素をキャリアガスに含む場合、高
いＩｎＮ混晶比の該化合物半導体を成長すると充分な結
晶性が得られない場合がある。この場合、キャリアガス
中の水素濃度を低くする必要がある。好ましいキャリア
ガス中の水素の濃度は、１０体積％以下である。
ゴン、ヘリウム等のガスを単独又は混合して用いること
ができる。ただし、水素をキャリアガスに含む場合、高
いＩｎＮ混晶比の該化合物半導体を成長すると充分な結
晶性が得られない場合がある。この場合、キャリアガス
中の水素濃度を低くする必要がある。好ましいキャリア
ガス中の水素の濃度は、１０体積％以下である。
【００１３】これらのキャリアガスのなかでは、動粘係
数が大きく対流を起こしにくいという点で水素とヘリウ
ムが挙げられる。ただし、ヘリウムは他のガスに比べて
高価であり、また水素を用いた場合、前述のように該化
合物半導体の結晶性がよくない場合がある。窒素及びア
ルゴンは比較的安価であるため、大量にキャリアガスを
使用する場合には好適に用いることができる。必要に応
じてこれらのガスに水素、ヘリウム等を混合して用いて
もよい。
数が大きく対流を起こしにくいという点で水素とヘリウ
ムが挙げられる。ただし、ヘリウムは他のガスに比べて
高価であり、また水素を用いた場合、前述のように該化
合物半導体の結晶性がよくない場合がある。窒素及びア
ルゴンは比較的安価であるため、大量にキャリアガスを
使用する場合には好適に用いることができる。必要に応
じてこれらのガスに水素、ヘリウム等を混合して用いて
もよい。
【００１４】次に、３族原料としては、トリメチルガリ
ウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下ＴＭＧと記すことがあ
る。］、トリエチルガリウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ、以
下ＴＥＧと記すことがある。］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3
Ｇａ（ここでＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3は低級アルキル基を示
す。）で表されるトリアルキルガリウム；トリメチルア
ルミニウム［（ＣＨ3 ）3 Ａｌ］、トリエチルアルミニ
ウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ａｌ、以下ＴＥＡと記すことがあ
る。］、トリイソブチルアルミニウム［（ｉ−Ｃ
4Ｈ9 ）3 Ａｌ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ａｌ（ここ
で、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は、前記の定義と同じである。）
で表されるトリアルキルアルミニウム；トリメチルアミ
ンアラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ：ＡｌＨ3 ］；トリメチルイ
ンジウム［（ＣＨ3 ） 3 Ｉｎ、以下ＴＭＩと記すことが
ある。］、トリエチルインジウム［（Ｃ2 Ｈ5）3 Ｉ
ｎ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｉｎ（ここで、Ｒ1 、
Ｒ2 、Ｒ3 は、前記の定義と同じである。）で表される
トリアルキルインジウム等が挙げられる。これらは単独
又は混合して用いられる。
ウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下ＴＭＧと記すことがあ
る。］、トリエチルガリウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ、以
下ＴＥＧと記すことがある。］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3
Ｇａ（ここでＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3は低級アルキル基を示
す。）で表されるトリアルキルガリウム；トリメチルア
ルミニウム［（ＣＨ3 ）3 Ａｌ］、トリエチルアルミニ
ウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ａｌ、以下ＴＥＡと記すことがあ
る。］、トリイソブチルアルミニウム［（ｉ−Ｃ
4Ｈ9 ）3 Ａｌ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ａｌ（ここ
で、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は、前記の定義と同じである。）
で表されるトリアルキルアルミニウム；トリメチルアミ
ンアラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ：ＡｌＨ3 ］；トリメチルイ
ンジウム［（ＣＨ3 ） 3 Ｉｎ、以下ＴＭＩと記すことが
ある。］、トリエチルインジウム［（Ｃ2 Ｈ5）3 Ｉ
ｎ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｉｎ（ここで、Ｒ1 、
Ｒ2 、Ｒ3 は、前記の定義と同じである。）で表される
トリアルキルインジウム等が挙げられる。これらは単独
又は混合して用いられる。
【００１５】該３−５族化合物半導体のｐ型ドーパント
として、２族元素が重要である。具体的にはＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂｅが挙げられるが、このなかでは低
抵抗のｐ型のものがつくりやすいＭｇが好ましい。Ｍｇ
ドーパントの原料としては、ビスシクロペンタジエニル
マグネシウム、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネ
シウム、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウ
ム、ビス−ｎ−プロピルシクロペンタジエニルマグネシ
ウム、ビス−ｉ−プロピルシクロペンタジエニルマグネ
シウム等の一般式（ＲＣ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ（ただし、Ｒは
水素又は炭素数１以上４以下の低級アルキル基を示
す。）で表される有機金属化合物が適当な蒸気圧を有す
るために好適である。
として、２族元素が重要である。具体的にはＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂｅが挙げられるが、このなかでは低
抵抗のｐ型のものがつくりやすいＭｇが好ましい。Ｍｇ
ドーパントの原料としては、ビスシクロペンタジエニル
マグネシウム、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネ
シウム、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウ
ム、ビス−ｎ−プロピルシクロペンタジエニルマグネシ
ウム、ビス−ｉ−プロピルシクロペンタジエニルマグネ
シウム等の一般式（ＲＣ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ（ただし、Ｒは
水素又は炭素数１以上４以下の低級アルキル基を示
す。）で表される有機金属化合物が適当な蒸気圧を有す
るために好適である。
【００１６】該３−５族化合物半導体のｎ型ドーパント
として、４族元素と６族元素が重要である。具体的には
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏが挙げられるが、この中では低抵抗のｎ
型半導体がつくりやすく、原料純度の高いものが得られ
るＳｉが好ましい。Ｓｉドーパントの原料としては、シ
ラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）などが好適
である。
として、４族元素と６族元素が重要である。具体的には
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏが挙げられるが、この中では低抵抗のｎ
型半導体がつくりやすく、原料純度の高いものが得られ
るＳｉが好ましい。Ｓｉドーパントの原料としては、シ
ラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）などが好適
である。
【００１７】本発明における３−５族化合物半導体の成
長において、成長の全体にわたり窒素原料としてヒドラ
ジンを加えてもよいが、とくに高い結晶性が必要な層の
成長にのみヒドラジンを加え、他の層には加えなくても
よい。ヒドラジンを加える効果は低温での成長で顕著で
あること、及びＩｎを含まない、一般式Ｇａb Ａｌc Ｎ
（ただし、ｂ＋ｃ＝１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１）で表
される化合物半導体は１０００℃以上の高温で成長する
ことで、比較的大きな成長速度でも高品質の結晶が得ら
れることから、まずＩｎを含まない一般式Ｇａ b Ａｌc
Ｎ（ただし、ｂ＋ｃ＝１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１）で
表される化合物半導体（以下、第２の層と記すことがあ
る。）をヒドラジンを加えずにアンモニア中で高温で成
長し、次に一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、０≦
ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で
表わされる３−５族化合物半導体の層（以下、第１の層
と記すことがある。）の成長のときには、窒素原料とし
て少なくともアンモニアとヒドラジンを用い、かつ供給
ガス中のヒドラジンの濃度が１×１０-3体積％以上であ
り、かつアンモニアの供給量とヒドラジンの供給量との
和に対するヒドラジンの供給量の割合が１×１０-3体積
％以上２０体積％以下であるようにしてもよい。
長において、成長の全体にわたり窒素原料としてヒドラ
ジンを加えてもよいが、とくに高い結晶性が必要な層の
成長にのみヒドラジンを加え、他の層には加えなくても
よい。ヒドラジンを加える効果は低温での成長で顕著で
あること、及びＩｎを含まない、一般式Ｇａb Ａｌc Ｎ
（ただし、ｂ＋ｃ＝１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１）で表
される化合物半導体は１０００℃以上の高温で成長する
ことで、比較的大きな成長速度でも高品質の結晶が得ら
れることから、まずＩｎを含まない一般式Ｇａ b Ａｌc
Ｎ（ただし、ｂ＋ｃ＝１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１）で
表される化合物半導体（以下、第２の層と記すことがあ
る。）をヒドラジンを加えずにアンモニア中で高温で成
長し、次に一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、０≦
ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で
表わされる３−５族化合物半導体の層（以下、第１の層
と記すことがある。）の成長のときには、窒素原料とし
て少なくともアンモニアとヒドラジンを用い、かつ供給
ガス中のヒドラジンの濃度が１×１０-3体積％以上であ
り、かつアンモニアの供給量とヒドラジンの供給量との
和に対するヒドラジンの供給量の割合が１×１０-3体積
％以上２０体積％以下であるようにしてもよい。
【００１８】図１は本発明を実施するためのＭＯＶＰＥ
法による窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置の
概略図である。以下、図１にそって本発明を具体的に説
明する。マスフローコントローラー１により流量制御さ
れたキャリアガスは恒温槽２によって温度調整されたＴ
ＥＧバブラー３に送り込まれ、同バブラーに入れられた
ＴＥＧ中にバブルされ、蒸発したＴＥＧ蒸気と共に反応
器１３に導入される。この時のＴＥＧの導入量は液温に
よって定まる蒸気圧とバブルされるキャリアガス流量に
よって制御される。一方、ＴＭＩ、ヒドラジンもＴＥＧ
と同様にしてバブリングにより反応器１３に導入され
る。
法による窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置の
概略図である。以下、図１にそって本発明を具体的に説
明する。マスフローコントローラー１により流量制御さ
れたキャリアガスは恒温槽２によって温度調整されたＴ
ＥＧバブラー３に送り込まれ、同バブラーに入れられた
ＴＥＧ中にバブルされ、蒸発したＴＥＧ蒸気と共に反応
器１３に導入される。この時のＴＥＧの導入量は液温に
よって定まる蒸気圧とバブルされるキャリアガス流量に
よって制御される。一方、ＴＭＩ、ヒドラジンもＴＥＧ
と同様にしてバブリングにより反応器１３に導入され
る。
【００１９】また、アンモニアボンベ１０から調圧器１
１によって圧力調整されたアンモニアは、マスフローコ
ントローラ１２によって流量制御され、反応器１３に導
入される。反応器内には高周波加熱用外部コイル１４に
より高周波誘導加熱が可能なサセプター（支持台）１５
が設置されており、前記原料及びキャリアガスの混合ガ
スはその上に設置された基板１６付近で熱分解され該基
板上にＩｎＧａＮのエピタキシャル結晶が成長する。反
応後のガスは排気孔１７から排出される。なお、図１の
例では、ヒドラジンは他の原料ガスと反応炉に導入する
前に混合されているが、他の原料との反応を避ける目的
で、ヒドラジンを直接反応管に導入してもよい。
１によって圧力調整されたアンモニアは、マスフローコ
ントローラ１２によって流量制御され、反応器１３に導
入される。反応器内には高周波加熱用外部コイル１４に
より高周波誘導加熱が可能なサセプター（支持台）１５
が設置されており、前記原料及びキャリアガスの混合ガ
スはその上に設置された基板１６付近で熱分解され該基
板上にＩｎＧａＮのエピタキシャル結晶が成長する。反
応後のガスは排気孔１７から排出される。なお、図１の
例では、ヒドラジンは他の原料ガスと反応炉に導入する
前に混合されているが、他の原料との反応を避ける目的
で、ヒドラジンを直接反応管に導入してもよい。
【００２０】以上はＩｎＧａＮの成長例であったが、Ｔ
ＥＧ、ＴＭＩと共に、同様なガス供給装置を用いてＴＭ
ＡやＴＥＡ等を供給することにより、一般式Ｉｎx Ｇａ
y Ａｌz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ
≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される３−５族化合物半導
体のエピタキシャル結晶を得ることができる。
ＥＧ、ＴＭＩと共に、同様なガス供給装置を用いてＴＭ
ＡやＴＥＡ等を供給することにより、一般式Ｉｎx Ｇａ
y Ａｌz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ
≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される３−５族化合物半導
体のエピタキシャル結晶を得ることができる。
【００２１】一般に該３−５族化合物半導体の結晶成長
用基板としては、サファイア、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓ
ｉ、ＳｉＣ、ＮｄＧａＯ3 （ＮＧＯ）、ＭｇＡｌ2 Ｏ4
等が用いられる。とくにサファイアは透明であり、また
大面積の高品質の結晶が得られるため重要である。ま
た、これらの基板に、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ｇａｓ
ＡｌｔＮ（ただし、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、ｓ＋ｔ＝
１）等の薄膜、又はその積層構造をバッファ層とし、そ
の上に該化合物半導体を成長することで良好な結晶を得
ることができる場合がある。
用基板としては、サファイア、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓ
ｉ、ＳｉＣ、ＮｄＧａＯ3 （ＮＧＯ）、ＭｇＡｌ2 Ｏ4
等が用いられる。とくにサファイアは透明であり、また
大面積の高品質の結晶が得られるため重要である。ま
た、これらの基板に、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ｇａｓ
ＡｌｔＮ（ただし、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、ｓ＋ｔ＝
１）等の薄膜、又はその積層構造をバッファ層とし、そ
の上に該化合物半導体を成長することで良好な結晶を得
ることができる場合がある。
【００２２】本発明で得られた３−５族化合物半導体を
発光素子として用いる場合、発光層には高い結晶性が要
求されるため、本発明における一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌ
z Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導体の
層（第１の層）を好適に用いることができる。発光素子
の層構造としては、発光層が発光層よりもバンドギャッ
プの大きな２つの層に挟まれて配置される、いわゆるダ
ブルへテロ構造を用いることにより、効率よく電荷を発
光層に閉じ込めることができ、高い発光効率が得られ
る。効率よく発光層に電荷を閉じ込めるためには、発光
層に接する２つの層のバンドギャップは発光層より０．
１ｅＶ以上大きいことが好ましい。さらに好ましくは
０．３ｅＶ以上である。
発光素子として用いる場合、発光層には高い結晶性が要
求されるため、本発明における一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌ
z Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導体の
層（第１の層）を好適に用いることができる。発光素子
の層構造としては、発光層が発光層よりもバンドギャッ
プの大きな２つの層に挟まれて配置される、いわゆるダ
ブルへテロ構造を用いることにより、効率よく電荷を発
光層に閉じ込めることができ、高い発光効率が得られ
る。効率よく発光層に電荷を閉じ込めるためには、発光
層に接する２つの層のバンドギャップは発光層より０．
１ｅＶ以上大きいことが好ましい。さらに好ましくは
０．３ｅＶ以上である。
【００２３】高い発光効率を得るためには、発光層に注
入された電荷を効率よく発光層内に閉じ込めることが必
要であるが、このためには発光層の厚さは５Å以上５０
０Å以下であることが好ましい。より好ましい発光層の
厚さの範囲は５Å以上３００Å以下である。
入された電荷を効率よく発光層内に閉じ込めることが必
要であるが、このためには発光層の厚さは５Å以上５０
０Å以下であることが好ましい。より好ましい発光層の
厚さの範囲は５Å以上３００Å以下である。
【００２４】発光層がＡｌを含む場合、酸素等の不純物
を取り込みやすいので、発光層として用いると、発光効
率が下がることがある。このような場合には、発光層と
してＡｌを含まない一般式Ｉｎx Ｇａy Ｎ（ただし、ｚ
＋ｙ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表されるものを
用いることができる。
を取り込みやすいので、発光層として用いると、発光効
率が下がることがある。このような場合には、発光層と
してＡｌを含まない一般式Ｉｎx Ｇａy Ｎ（ただし、ｚ
＋ｙ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表されるものを
用いることができる。
【００２５】発光層に不純物をドープすることで、発光
層のバンドギャップとは異なる波長で発光させることが
できる。これは不純物を介した発光であるため、不純物
発光とよばれる。不純物発光の場合、発光波長は発光層
の３族元素の混晶比と不純物元素により決まる。この場
合、発光層のＩｎ混晶比ｘは５％以上が好ましい。Ｉｎ
混晶比が５％より小さい場合、発光する光はほとんど紫
外線であり、充分な明るさを感じることができない。Ｉ
ｎ混晶比を増やすにつれて発光波長が長くなり、発光波
長を紫から青、緑へと調整できる。
層のバンドギャップとは異なる波長で発光させることが
できる。これは不純物を介した発光であるため、不純物
発光とよばれる。不純物発光の場合、発光波長は発光層
の３族元素の混晶比と不純物元素により決まる。この場
合、発光層のＩｎ混晶比ｘは５％以上が好ましい。Ｉｎ
混晶比が５％より小さい場合、発光する光はほとんど紫
外線であり、充分な明るさを感じることができない。Ｉ
ｎ混晶比を増やすにつれて発光波長が長くなり、発光波
長を紫から青、緑へと調整できる。
【００２６】不純物発光に適した不純物としては、２族
元素が好ましい。２族元素のなかでは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃ
ｄをドープした場合、発光効率が高いので好適である。
とくにＺｎが好ましい。これらの元素の濃度は、１０18
〜１０22ｃｍ-3が好ましい。発光層はこれらの２族元素
とともにＳｉ又はＧｅを同時にドープしてもよい。Ｓ
ｉ、Ｇｅの好ましい濃度範囲は１０18〜１０22ｃｍ-3で
ある。
元素が好ましい。２族元素のなかでは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃ
ｄをドープした場合、発光効率が高いので好適である。
とくにＺｎが好ましい。これらの元素の濃度は、１０18
〜１０22ｃｍ-3が好ましい。発光層はこれらの２族元素
とともにＳｉ又はＧｅを同時にドープしてもよい。Ｓ
ｉ、Ｇｅの好ましい濃度範囲は１０18〜１０22ｃｍ-3で
ある。
【００２７】不純物発光の場合、一般に発光スペクトル
がブロードになる。このため、高い色純度が要求される
場合、又は狭い波長範囲に発光パワーを集中させること
が必要な場合にはバンド端発光を利用する。バンド端発
光による発光素子を実現するためには、発光層に含まれ
る不純物の量を低く抑えなければならない。具体的に
は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃｄ及びＺｎの各元素につい
て、濃度が１０19ｃｍ-3以下が好ましい。
がブロードになる。このため、高い色純度が要求される
場合、又は狭い波長範囲に発光パワーを集中させること
が必要な場合にはバンド端発光を利用する。バンド端発
光による発光素子を実現するためには、発光層に含まれ
る不純物の量を低く抑えなければならない。具体的に
は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃｄ及びＺｎの各元素につい
て、濃度が１０19ｃｍ-3以下が好ましい。
【００２８】バンド端発光の場合、発光波長は発光層の
３族元素の混晶比で決まる。可視部で発光させる場合、
Ｉｎ混晶比ｘは１０％以上が好ましい。Ｉｎ混晶比が１
０％より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であ
り、充分な明るさを感じることができない。Ｉｎ混晶比
が増えるにつれて発光波長が長くなり、発光波長を紫か
ら青、緑へと調整できる。
３族元素の混晶比で決まる。可視部で発光させる場合、
Ｉｎ混晶比ｘは１０％以上が好ましい。Ｉｎ混晶比が１
０％より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であ
り、充分な明るさを感じることができない。Ｉｎ混晶比
が増えるにつれて発光波長が長くなり、発光波長を紫か
ら青、緑へと調整できる。
【００２９】該３−５族化合物半導体の結晶品質を評価
する手法の１つとしてフォトルミネッセンス法が挙げら
れる。フォトルミネッセンス法とは半導体結晶にバンド
ギャップ以上のエネルギーを持つ光を照射し、結晶内に
自由電子と自由正孔を発生させ、これらの電子と正孔が
再結合する時に放出する光のスペクトルを測定する方法
である。一般にフォトルミネッセンスは結晶品質を反映
し、結晶性のよいものほどシャープで強いフォトルミネ
ッセンススペクトルが得られる。
する手法の１つとしてフォトルミネッセンス法が挙げら
れる。フォトルミネッセンス法とは半導体結晶にバンド
ギャップ以上のエネルギーを持つ光を照射し、結晶内に
自由電子と自由正孔を発生させ、これらの電子と正孔が
再結合する時に放出する光のスペクトルを測定する方法
である。一般にフォトルミネッセンスは結晶品質を反映
し、結晶性のよいものほどシャープで強いフォトルミネ
ッセンススペクトルが得られる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 実施例１ 市販のヒドラジンをカルシウムカーバイドにより脱水し
たのち窒素雰囲気中で蒸留し、水分が１００重量ｐｐｍ
のヒドラジンを得た。これを原料として、以下述べる方
法により試料を作製した。有機洗浄したＣ面を主面とす
るサファイア基板を、反応室に載置されたＳｉＣで表面
をコートしたグラファイト製サセプタに装着した。常圧
の水素雰囲気中、６００℃でＴＭＧとアンモニアによ
り、ＧａＮの低温バッファ層を約５００Å、１１００℃
でＴＭＧとアンモニアにより、ノンドープのＧａＮ層を
３μｍ形成した。次に、ＴＥＧの供給量１. ７×１０-6
モル／分、ＴＭＩの供給量８．５×１０ -6モル／分、ア
ンモニアの供給量４リットル／分、ヒドラジンの供給量
２. ２×１０-5モル／分及びキャリア窒素ガス６リット
ル／分で、８００℃、５０分ＩｎＧａＮの成長を行っ
た。このときの供給ガス中のヒドラジンの濃度は４．９
×１０-3体積％であり、アンモニアの供給量とヒドラジ
ンの供給量との和に対するヒドラジンの供給量の割合
は、１．２×１０-2体積％である。
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 実施例１ 市販のヒドラジンをカルシウムカーバイドにより脱水し
たのち窒素雰囲気中で蒸留し、水分が１００重量ｐｐｍ
のヒドラジンを得た。これを原料として、以下述べる方
法により試料を作製した。有機洗浄したＣ面を主面とす
るサファイア基板を、反応室に載置されたＳｉＣで表面
をコートしたグラファイト製サセプタに装着した。常圧
の水素雰囲気中、６００℃でＴＭＧとアンモニアによ
り、ＧａＮの低温バッファ層を約５００Å、１１００℃
でＴＭＧとアンモニアにより、ノンドープのＧａＮ層を
３μｍ形成した。次に、ＴＥＧの供給量１. ７×１０-6
モル／分、ＴＭＩの供給量８．５×１０ -6モル／分、ア
ンモニアの供給量４リットル／分、ヒドラジンの供給量
２. ２×１０-5モル／分及びキャリア窒素ガス６リット
ル／分で、８００℃、５０分ＩｎＧａＮの成長を行っ
た。このときの供給ガス中のヒドラジンの濃度は４．９
×１０-3体積％であり、アンモニアの供給量とヒドラジ
ンの供給量との和に対するヒドラジンの供給量の割合
は、１．２×１０-2体積％である。
【００３１】成長後、表面を顕微鏡観察したところ凹凸
のない平坦な鏡面結晶が得られていることが確認され
た。分析の結果、ＩｎＧａＮ層の平均膜厚は２０００Å
であり、該成長膜はＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎであることがわ
かった。該成長膜にＨｅ−Ｃｄレーザーの３２５０Åの
発振線を光源として、フォトルミネッセンススペクトル
を室温及び液体窒素温度で測定したところ、４３００Å
付近に鋭いピークが観測され、ピーク強度は室温で６μ
Ｖ、液体窒素温度で７.６×１０3 μＶであった。
のない平坦な鏡面結晶が得られていることが確認され
た。分析の結果、ＩｎＧａＮ層の平均膜厚は２０００Å
であり、該成長膜はＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎであることがわ
かった。該成長膜にＨｅ−Ｃｄレーザーの３２５０Åの
発振線を光源として、フォトルミネッセンススペクトル
を室温及び液体窒素温度で測定したところ、４３００Å
付近に鋭いピークが観測され、ピーク強度は室温で６μ
Ｖ、液体窒素温度で７.６×１０3 μＶであった。
【００３２】比較例１ ヒドラジンを供給しないことを除いては実施例１と同様
にしてＩｎＧａＮの成長を行った。この結晶のフォトル
ミネッセンススペクトルを実施例１と同様にして測定し
たところ、液体窒素温度では４３００Å付近に明瞭なピ
ークが観測されたが、ピーク強度は４×１０2 μＶであ
った。また、室温では明瞭なピークは観察されなかっ
た。
にしてＩｎＧａＮの成長を行った。この結晶のフォトル
ミネッセンススペクトルを実施例１と同様にして測定し
たところ、液体窒素温度では４３００Å付近に明瞭なピ
ークが観測されたが、ピーク強度は４×１０2 μＶであ
った。また、室温では明瞭なピークは観察されなかっ
た。
【００３３】実施例２ ＩｎＧａＮ層成長時のヒドラジンの供給量を、６．７×
１０-5モル／分、２．２×１０-4モル／分、６．７×１
０-4モル／分、及び１．８×１０-3モル／分としたこと
を除いては、実施例１と同様にして試料を作製した。こ
のときの供給ガス中のヒドラジンの濃度は、それぞれ
１．５×１０-2体積％、４．９×１０-2体積％、１．５
×１０-1体積％及び４．０×１０-1体積％である。ま
た、アンモニアの供給量とヒドラジンの供給量との和に
対するヒドラジンの供給量の割合は、それぞれ３．７×
１０-2体積％、１．２×１０-1体積％、３．７×１０-1
体積％及び９．９×１０-1体積％である。こうして得ら
れた試料について実施例１と同様にしてＰＬスペクトル
を評価した。ヒドラジンの供給量と得られたスペクトル
のピーク強度との相関を実施例１及び比較例１の結果と
合わせて図２に示す。
１０-5モル／分、２．２×１０-4モル／分、６．７×１
０-4モル／分、及び１．８×１０-3モル／分としたこと
を除いては、実施例１と同様にして試料を作製した。こ
のときの供給ガス中のヒドラジンの濃度は、それぞれ
１．５×１０-2体積％、４．９×１０-2体積％、１．５
×１０-1体積％及び４．０×１０-1体積％である。ま
た、アンモニアの供給量とヒドラジンの供給量との和に
対するヒドラジンの供給量の割合は、それぞれ３．７×
１０-2体積％、１．２×１０-1体積％、３．７×１０-1
体積％及び９．９×１０-1体積％である。こうして得ら
れた試料について実施例１と同様にしてＰＬスペクトル
を評価した。ヒドラジンの供給量と得られたスペクトル
のピーク強度との相関を実施例１及び比較例１の結果と
合わせて図２に示す。
【００３４】実施例３ 実施例１と同様にしてＧａＮ低温バッファ層を成長し、
ＴＭＧ、アンモニアに加えてＳｉＨ4 を原料として、１
１００℃でＳｉをドープしたＧａＮ層を３μｍ成長す
る。キャリアガスを窒素に切り替え、ＴＥＧ、ＴＭＩ、
アンモニア、さらにヒドラジンを原料として８００℃で
Ｉｎ0.25Ｇａ0.75Ｎを５０Å、次にＴＥＧ、ＴＥＡ及び
アンモニアを原料としてＧａ0.8 Ａｌ0.2 Ｎを２５０Å
成長する。次に、１１００℃で、ＴＭＧ、アンモニア及
びビスシクロペンタジエニルマグネシウムを用いてＭｇ
をドープしたＧａＮを５０００Å成長する。成長終了
後、基板を取り出し、窒素中８００℃で熱処理を行ない
Ｍｇドープ層を低抵抗のｐ型層とする。このようにして
得られた試料を常法に従い、電極を形成し、結晶性の高
いＩｎ 0.25Ｇａ0.75Ｎ層を発光層とする高効率のＬＥＤ
を作製できる。
ＴＭＧ、アンモニアに加えてＳｉＨ4 を原料として、１
１００℃でＳｉをドープしたＧａＮ層を３μｍ成長す
る。キャリアガスを窒素に切り替え、ＴＥＧ、ＴＭＩ、
アンモニア、さらにヒドラジンを原料として８００℃で
Ｉｎ0.25Ｇａ0.75Ｎを５０Å、次にＴＥＧ、ＴＥＡ及び
アンモニアを原料としてＧａ0.8 Ａｌ0.2 Ｎを２５０Å
成長する。次に、１１００℃で、ＴＭＧ、アンモニア及
びビスシクロペンタジエニルマグネシウムを用いてＭｇ
をドープしたＧａＮを５０００Å成長する。成長終了
後、基板を取り出し、窒素中８００℃で熱処理を行ない
Ｍｇドープ層を低抵抗のｐ型層とする。このようにして
得られた試料を常法に従い、電極を形成し、結晶性の高
いＩｎ 0.25Ｇａ0.75Ｎ層を発光層とする高効率のＬＥＤ
を作製できる。
【００３５】
【発明の効果】本発明のエピタキシャル気相成長方法に
より、高品質の３−５族化合物半導体を得ることができ
る。該化合物半導体を用いて作製した発光素子は高い発
光効率を示す。
より、高品質の３−５族化合物半導体を得ることができ
る。該化合物半導体を用いて作製した発光素子は高い発
光効率を示す。
【図１】本発明の気相成長方法で用いる装置の１例の概
略図。
略図。
【図２】実施例１、実施例２及び比較例１において作製
した３−５族化合物半導体において、供給ガス中のヒド
ラジン分圧とＰＬピーク強度との相関を示す図
した３−５族化合物半導体において、供給ガス中のヒド
ラジン分圧とＰＬピーク強度との相関を示す図
１・・・マスフローコントローラー ２・・・恒温槽 ３・・・ＴＥＧバブラー ４・・・マスフローコントローラー ５・・・恒温槽 ６・・・ＴＭＩバブラー ７・・・マスフローコントローラー ８・・・恒温槽 ９・・・ヒドラジンバブラー １０・・・アンモニアボンベ １１・・・調圧器 １２・・・マスフローコントローラー １３・・・反応器 １４・・・高周波加熱用外部コイル １５・・・サセプター １６・・・基板 １７・・・排気孔
Claims (3)
- 【請求項１】一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）
で表わされる３−５族化合物半導体を有機金属気相成長
法により製造する方法において、窒素原料として少なく
ともアンモニアとヒドラジンを用い、供給ガス中のヒド
ラジンの濃度が１×１０-3体積％以上であり、かつアン
モニアの供給量とヒドラジンの供給量との和に対するヒ
ドラジンの供給量の割合が１×１０-3体積％以上２０体
積％以下であることを特徴とする３−５族化合物半導体
の製造方法。 - 【請求項２】一般式Ｇａb Ａｌc Ｎ（ただし、０≦ｂ≦
１、０≦ｃ≦１、ｂ＋ｃ＝１）で表わされる３−５族化
合物半導体からなる層の上に、一般式ＩｎxＧａy Ａｌ
z Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導体か
らなる層を有機金属気相成長法により製造する方法にお
いて、一般式Ｇａb Ａｌc Ｎで表わされる３−５族化合
物半導体からなる層の成長のときには窒素原料として少
なくともアンモニアを用い、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz
Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる３−５族化合物半導体の成
長のときには窒素原料として少なくともアンモニアとヒ
ドラジンを用い、供給ガス中のヒドラジンの濃度が１×
１０-3体積％以上であり、かつアンモニアの供給量とヒ
ドラジンの供給量との和に対するヒドラジンの供給量の
割合が１×１０-3体積％以上２０体積％以下であること
を特徴とする３−５族化合物半導体の製造方法。 - 【請求項３】ヒドラジンの水分含有量が、５００重量ｐ
ｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の
３−５族化合物半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5910096A JPH09251957A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5910096A JPH09251957A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09251957A true JPH09251957A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13103586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5910096A Pending JPH09251957A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09251957A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6719842B2 (en) | 1998-09-07 | 2004-04-13 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Ammonia for use in manufacture of GaN-type compound semiconductor and method for manufacturing GaN-type compound semiconductor |
| KR100447686B1 (ko) * | 2000-10-13 | 2004-09-08 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | Ⅲ족 질화물막의 제조 방법 |
| KR100447856B1 (ko) * | 2000-10-13 | 2004-09-08 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | Ⅲ족 질화물 에피택셜 기판 및 그 사용 방법 |
| WO2005022655A1 (en) * | 2003-09-03 | 2005-03-10 | Epivalley Co., Ltd. | Algainn based optical device and fabrication method thereof |
| KR100604617B1 (ko) * | 1997-08-04 | 2006-10-24 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | Ⅲ-ⅴ족화합물반도체의제조방법 |
| JP2009260267A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体積層構造及び光半導体装置並びにその製造方法 |
| JP2010103471A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体装置の製造方法 |
| US7763486B2 (en) | 2007-07-02 | 2010-07-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing nitride semiconductor stacked structure and semiconductor light-emitting device |
| US7968362B2 (en) | 2001-03-27 | 2011-06-28 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| JP2011151074A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体装置の製造方法 |
| JP2016149493A (ja) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 日本エア・リキード株式会社 | 窒化ガリウム系薄膜の製造方法および窒化ガリウム系薄膜 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP5910096A patent/JPH09251957A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100604617B1 (ko) * | 1997-08-04 | 2006-10-24 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | Ⅲ-ⅴ족화합물반도체의제조방법 |
| US6719842B2 (en) | 1998-09-07 | 2004-04-13 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Ammonia for use in manufacture of GaN-type compound semiconductor and method for manufacturing GaN-type compound semiconductor |
| US7029940B2 (en) | 1998-09-07 | 2006-04-18 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Ammonia for use in manufacture of GaN-type compound semiconductor and method for manufacturing GaN-type compound semiconductor |
| KR100447686B1 (ko) * | 2000-10-13 | 2004-09-08 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | Ⅲ족 질화물막의 제조 방법 |
| KR100447856B1 (ko) * | 2000-10-13 | 2004-09-08 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | Ⅲ족 질화물 에피택셜 기판 및 그 사용 방법 |
| US7968362B2 (en) | 2001-03-27 | 2011-06-28 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US8293555B2 (en) | 2001-03-27 | 2012-10-23 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US7863178B2 (en) | 2003-09-03 | 2011-01-04 | Epivalley Co., Ltd. | Method for manufacturing a GaN based optical device |
| WO2005022655A1 (en) * | 2003-09-03 | 2005-03-10 | Epivalley Co., Ltd. | Algainn based optical device and fabrication method thereof |
| US7763486B2 (en) | 2007-07-02 | 2010-07-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing nitride semiconductor stacked structure and semiconductor light-emitting device |
| JP2009260267A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体積層構造及び光半導体装置並びにその製造方法 |
| US7923742B2 (en) | 2008-03-18 | 2011-04-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for production of a nitride semiconductor laminated structure and an optical semiconductor device |
| JP2010103471A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体装置の製造方法 |
| US7825012B2 (en) | 2008-09-24 | 2010-11-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing nitride semiconductor device |
| JP2011151074A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体装置の製造方法 |
| JP2016149493A (ja) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 日本エア・リキード株式会社 | 窒化ガリウム系薄膜の製造方法および窒化ガリウム系薄膜 |
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