JPH09512385A - 多層結晶構造及びその製造方法 - Google Patents
多層結晶構造及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH09512385A JPH09512385A JP7506361A JP50636195A JPH09512385A JP H09512385 A JPH09512385 A JP H09512385A JP 7506361 A JP7506361 A JP 7506361A JP 50636195 A JP50636195 A JP 50636195A JP H09512385 A JPH09512385 A JP H09512385A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- layer
- crystal
- group iii
- metal
- 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
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 136
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 150
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 83
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 78
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 48
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 91
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 62
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 claims description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 7
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 3
- SDTHIDMOBRXVOQ-UHFFFAOYSA-N 5-[bis(2-chloroethyl)amino]-6-methyl-1h-pyrimidine-2,4-dione Chemical compound CC=1NC(=O)NC(=O)C=1N(CCCl)CCCl SDTHIDMOBRXVOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 32
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 17
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 10
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical group N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 6
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 4
- 238000001534 heteroepitaxy Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- -1 GaN Chemical class 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004573 CdF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000001657 homoepitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
- H10H20/825—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN
- H10H20/8252—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN characterised by the dopants
-
- 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
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/04—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
- C30B11/08—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt every component of the crystal composition being added during the crystallisation
- C30B11/12—Vaporous components, e.g. vapour-liquid-solid-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
-
- 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
- C30B29/406—Gallium nitride
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
- H10H20/0137—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials the light-emitting regions comprising nitride materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
(57)【要約】
ＧａＮ、ＡｌＮ及びＩｎＮを含む周期律表の第III 族から選ばれた窒化金属の多層結晶構造を製造する方法が提供される。この方法は第III 族金属（２６）を平衡窒素ガス圧下において温度Ｔ1 まで加熱し、この間、第III 族窒化金属の安定性を維持することにより、その窒化金属からなる第一の結晶層を形成する工程を備えている。本方法はその後窒素ガス圧を低下させることにより、温度Ｔ1 以下の温度Ｔ2 において第一層の成長速度より遅い成長速度で、その第一層上に第二の結晶層を成長させることにより、第III 族窒化金属の第二の結晶層（２８）を形成する工程を含んでいる。第二層（２８）は新たな窒素ガス圧下において第一の層の少くとも一部の上に第二の層（２８）を所定の厚さまで成長させるものである。
Description
【発明の詳細な説明】
多層結晶構造及びその製造方法 発明の属する技術分
野
この発明は、結晶構造を製造する方法、そして特に、第III 族窒化金属をベー
スとする多層結晶構造及びその製造方法に関するものである。発明の背景
窒化ガリウム“ＧａＮ”、窒化アルミニウム“ＡｌＮ”及び窒化インジウム“
ＩｎＮ”は、大きい直接エネルギギャップを有する半導体化合物として、すなわ
ち、重要な電子材料として知られている。
セラミック基板型におけるＡｌＮは大電力の電子応用素子に適用される。その
理由はＡｌＮが高い熱伝導性とシリコンと同様な熱膨張係数、及び良好な高温安
定性を有するからである。
第III 族窒化金属の中では、ＧａＮが半導体装置として最も有用な特性を有す
るものとして知られている。特に、ＧａＮは１２０℃までの温度で安定なシリコ
ン半導体に比して６００℃まで好ましい半導体特性を有する。このＧａＮの温度
安定性及び大きいエネルギギャップは電子工学製品における新たな高温使用分野
への適用を可能にするものである。
第二の重要な特性は、ＧａＮのｐ‐ｎ接合発光ダイオード（ＬＥＤ）が約３３
０ｎｍの波長における青色可視光線を発することである。そのバンドにおいて発
光するものとして知られた他の半導体は、炭化珪素（ＳｉＣ）及びＺｎＳｅ及び
ＣｄＦ2などのようないわゆるＡIIＢVI半導体である。しかしながら、ＳｉＣの
効率は約０．５％程度であり、ＡIIＢVI半導体は大電流を流すことにより比較的
短時間で破壊するという欠点がある。さらに、ＡIIＢVI半導体は極めて短期間し
か発光しないものである。これに対し、ＧａＮからなるＬＥＤは１１％程度の効
率を有し、かつ比較的長期間安定に動作するものである。
したがって、ＧａＮ及び他の第III 族窒化金属は短波長光電素子、青色レーザ
システム、及びフルカラーディスプレイシステムにおける有望な素材として注目
される。光ファイバ伝送及びアイソレーションのような近年の光電子分野におい
ては、３００〜４５０ＧＨｚに対応する６６０ｎｍ〜１μｍ間の波長の光を使用
している。ＧａＮからの青色発光は約９０９ＧＨｚの周波数に対応する波長３３
０ｎｍを有する。したがって、光通信のためのバンド幅はＧａＮ‐ＬＥＤを用い
ることにより２倍又は３倍の値にすることができる。
ＧａＮを含む第III 族窒化金属はそれら多くの利点にもかかわらず、そのよう
な窒化物を比較的嵩高い結晶として成長させることの困難性のために広範に使用
されることはなかった。それらの熱力学特性は、商業ベースにおいて妥当な比較
的大型の単結晶を成長させるための標準的な技術の確立を阻害してきた。例えば
、ＧａＮが高融点であること及び溶融時において高いＮ2 圧となることは化合物
を不安定にし、かつ容易に解離する程度の範囲であった。そして、その高融点に
基づくＧａＮの基板結晶は化学量論的溶融からのクゾクラルスキー又はブリッグ
マン成長（Czochralski or Bridgman growth）などのような典型的な結晶成長法
によっては達することができなかった。
純粋な第III 族金属の結晶体を生成する困難性の故に、従来技術の方法は、第
III 族金属以外の材料からなる基板を用いて窒化物の結晶を生成していた。例え
ば、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム又はそれらの合金などの
ような第III 族窒化金属は、分子ビームエピキタシー（ＭＢＥ）又は有機金属の
化学的気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）によりサファイア又は炭化珪素などのような異
なった化合物の結晶基板上に被着させられる。
特に、ガリウムのような第III 族金属原子及び窒素原子はそれらを基板に衝突
させることにより単結晶基板上に被着される。このような周知の工程において、
ガリウム原子は１８００℃で液体ガリウムを蒸発させることにより得られる。窒
素原子は窒素分子の流れをプラズマ中に露出させてその分子を解離することによ
り発生する。また、窒素分子を解離させるための加速用電界を用い、これによっ
て加速陽イオンを適用することも可能である。
ＧａＮ結晶を発展させるための別の従来技術の方法は、有機金属ＣＶＤ法とし
て知られている。したがって、窒化ガリウムは次の二つの化学反応を同時に適用
することによりサファイア基板上に被着される。すなわち、第一の化学反応はア
ンモニアの分解であり、第二の化学反応はガリウムの適当なキャリアであるトリ
メチルガリウムなどのような有機金属化合物を分解することである。有機金属化
合物の分解から得られたガリウム及びアンモニアから導出された窒素は、サファ
イア基板の表面上に被着され、その結果、二層構造が発生する。同様な方法を用
いて、サファイア上に被着された窒化アルミニウムはアルミニウム源としてのト
リメチルアルミニウムを用いることにより生成される。
窒化ガリウム結晶を生成するための別の方法は、ポーランド国特許第１２７，
０９９号において開示されている。このポーランド国特許は高い窒素圧力の下に
昇華及び凝縮工程を用いることにより気相から窒化ガリウムを結晶化する方法を
開示している。特に、その開示方法によれば、１０００バール以上の窒素圧下に
おいて１０００℃以上に加熱することにより窒化ガリウム粉末を昇華させる。し
かる後、窒化ガリウムの凝縮物がサファイア基板上に発生する。出発物質と基板
との温度差は２５００℃を越えないものである。
したがって、従来技術において開示された方法は、主として異なった基板上に
ＧａＮ結晶又は他の第III 族窒化金属結晶を成長させるものに限られる。このよ
うな成長法はヘテロエピタキシ法として知られている。そのような周知のヘテロ
エピタキシ法によって得られた窒化ガリウム構造は、低い結晶性しか得られない
。揺動曲線として知られたＸ線二重結晶反射曲線の最大値の半分における半値幅
はアークシーカント（ｓｅｃ-1）が２００以上であり、多くの適用にとっては不
十分である。
従来技術において低い結晶性しか得られなかった主たる理由は、基板と被着層
の格子定数の差に基づいてその構造中にひずみ場を生ずるからである。例えば、
サファイアが１４％、ＳｉＣ基板が３．４％という格子定数の大きいずれは、結
晶層の位置ずれやクラッキング、結晶粒子間の非コヒーレント境界の形成及び島
の成長をもたらす。
ＧａＮによる別の困難性は化学的平衡又は化学量論的平衡を維持することがで
きないということである。窒化ガリウムは窒化ガリウム結晶を残す上で、窒素原
子に対する性質がよくないために化学量論的でないという問題が存在する。した
がって、窒素空孔のない化学量論的窒素化合物を得ることは困難である。窒素空
孔が高濃度に存在するということは、第III 族窒化物半導体にみられる高い自由
電子濃度の反映として多数の自然ドナー状態の供給源になると一般に信じられて
いる。
したがって、高品質の第III 族窒化金属による多層構造を形成し、それによっ
てそれらの重要な特性を利用することができるようにするため、そのような結晶
からｎ型及びｐ型半導体を得ることが望まれる。発明の目的及び要約
本発明の一つの目的は、窒化ガリウムの多層結晶構造を製造することである。
本発明の別の目的は、第III 族窒化金属又はそれらの合金をベースとする多層
結晶体を製造することである。
本発明のさらなる目的は、光電子工学及び高温エレクトロニクスにおいて用い
ることができる高品質の十分に成長した窒化ガリウム結晶体を製造することであ
る。
本発明のさらに別の目的は、窒化ガリウム基板上に窒化ガリウムの異なった層
を被着させることである。
本発明のさらに別の目的は、究極的にＧａＮ‐ｐ‐ｎ接合を製造するためにｐ
型窒化ガリウム層を生成することである。
本発明のさらなる目的、利点及び新規の特徴については、以下の説明において
部分的に明らかになるであろう。
本発明によれば、前述した及びその他の目的及び利点は、ホモエピタキシャル
成長により第III 族窒化金属結晶を製造する方法が提供される。例えば、ＧａＮ
結晶の成長を図るために４００〜２０００℃の範囲内の温度Ｔ１においてガリウ
ムを溶融し、その溶融ガリウムを高圧窒素に対して露出させることにより第一の
層を成長させる。窒素に代えて、窒素を含むガス混合物もまた、約１時間第一の
結晶層を得るために用いることができる。次に、窒素又は窒素混合物の圧力を低
下させ、Ｔ1 を越えない温度Ｔ2 において第二の層を所望の厚さが得られるまで
形成する。圧力が低下すると、この第二の層の成長速度は第一の層の成長速度よ
り顕著に遅くなる。さらに、第二の層の厚さは第一の層の厚さより十分薄くされ
る。注目されるべきこととして、約２００バールもしくはそれ以上の圧力の低下
は、第二の層をして第一の層より結晶性の優れた状態で成長させることができる
。第二の層は第一の層より優れた表面平滑性とより低濃度の窒素空孔を有する。
かくして得られた結晶構造は、上述した高度な工業的利用を可能にするものであ
る。典型的に第二の層のＸ線揺動曲線の幅はアークシーカント（ｓｅｃ-1）約２
０、第一及び第二層の揺動曲線の幅の差がアークシーカント約１０となる。Ｘ線
揺動曲線は従来技術による結晶構造より係数が１０％改善されたことを示してい
る。
本発明の別の局面によれば、第一層が一度形成されると、その位置は変化する
。やがて窒素の圧力は低下する。ここで、第一層は３００℃より高い温度で熱処
理もしくは化学処理され、最終的にその表面は大気中もしくは窒素ガス流中に存
在する金属ガリウム原子によって覆われる。金属ガリウムの原子は蒸気、原子ビ
ーム、ガリウムを含む金属化合物又は金属ガリウムを含む有機金属化合物から発
生させることができる。その結果、ＧａＮ結晶からなる第二層がその第一層の成
長速度より極めて緩やかな成長速度でＧａＮ結晶の第一層上に被着される。
このような二層構造が本発明に従って一度形成されると、化学的気相蒸着、分
子ビームエピタキシ又はプラズマ相エピタキシなどのような周知の方法により、
次の層が被着形成される。
本発明のその他の目的及び利点は、好ましい実施例についてのみ図示説明した
以下の詳細な記述により当業者にとって自明となるであろう。図面の簡単な説明
図１は本発明一実施例による第III 族窒化金属結晶を発展させるために用いら
れる高圧システムを示す図である。
図２は本発明の別の実施例により結晶を発展させるために用いられる高圧シス
テムを示す図である。
図３のａ〜ｃはそれぞれＧａＮ、ＡｌＮ及びＩｎＮの圧力‐温度曲線である。
図４は第一層の結晶化工程中において液体ガリウムサンプルにおける位置Ｘの
関数として温度Ｔの従属性を描いた図である。
図５は第一層の結晶化工程中における液体ガリウムサンプルを示す図である。
図６は第一層の結晶化工程中において液体ガリウムサンプルの位置Ｘの関数と
して窒素Ｎの濃度を描いた図である。
図７は第二層の結晶化工程中において液体ガリウムサンプルの位置Ｘの関数と
して温度Ｔの従属性を描いた図である。
図８は第二層の結晶化工程中における液体ガリウムサンプルを示す図である。
図９は第二層の結晶化工程中における液体ガリウムサンプルの位置Ｘの関数と
して窒素Ｎの濃度を描いた図である。図を参照する詳細な説明
図１は本発明の第III 族窒化金属結晶を生成するために用いられる高圧チャン
バ１０を示している。第III 族金属又はそれらの合金を保持するために、ボロン
ニトライド（窒化硼素）のるつぼ１２が、２０キロバールまでの高圧ガス下にお
いて作動するように設計された３ゾーン炉中に配置される。るつぼ１２を有する
炉１４は高圧チャンバ１０内に配置される。炉１４は通電量の異なる三つの温度
ゾーン１６、１８及び２０を備えている。所望の圧力は高圧入口２２及び真空出
口２４を介してチャンバ１０にガスコンプレッサ（図示せず）を接続することに
より、このチャンバへの入力圧を調整することにより提供される。
本発明によれば、第III 族窒化金属の３ゾーン結晶構造がチャンバ１０内にお
いて形成される。上述した第III 族の純金属に代えて、第III 族の金属合金を用
いて結晶の成長を図ることができる。第III 族の金属合金は結晶の成長をもたら
すような第III 族中の金属の何等かの組み合わせである。III ‐Ｎ化合物は完全
混和性であるため、このような第III 族金属の組み合わせには多くの種類があり
、これによって本発明に従った結晶層を成長させることができる。
上に定義したような周期律表の第III 族から選んだ金属又は金属合金のサンプ
ルはるつぼ１２内に配置される。しかる後、このるつぼは３ゾーン加熱炉１４内
に配置される。るつぼを配置した炉は次に高圧チャンバ１０内に入れられる。る
つぼは炉が金属サンプル中に温度勾配を生ずるようにするため、温度Ｔd のゾー
ン１６とより高い温度Ｔg のゾーン１８に近接して配置される。チャンバは窒素
ガス又は窒素を一定のパーセンテージにおいて含むガス混合物で充填される。こ
のようにして金属サンプルは窒素圧又は窒素分圧に対して露出される。温度Ｔd
及びＴg はいずれもその金属の融点より高く、窒素圧は金属サンプルが液化溶融
状態に止まるように設定される。
第一の結晶層の成長中において窒素ガス圧は加熱ゾーン１６及び１８に露出さ
れる完全な金属サンプルの溶融に対してＧａＮを安定に維持するに十分な値にさ
れる。第一の結晶層の成長は約５時間かけて行われる。この成長時間は任意に定
められるものであり、それは結晶層の所望の厚さや機械的強度に応じて定められ
る。典型的には、数ミリメートルの厚さを有する第一結晶層が種々の利用のため
に好ましく形成される。
しかる後、窒素ガス圧又は混合ガス中の窒素分圧は約２００バール又はそれ以
上の数値を下げられる。このような圧力低下により、温度Ｔg におけるより高温
のゾーン１８に露出したサンプル部分はＧａＮ安定範囲から外れ、液相金属は窒
素ガスと直接接触し、このとき温度Ｔd であるより低温のゾーン１６に露出した
溶融部分はＧａＮ安定範囲に止まる。第二の結晶層は第一の層よりかなり緩やか
な成長速度で温度Ｔd において所望の層厚となるまで成長する。この第二層の厚
さは第一層の厚さより薄く、典型的には０．２ミクロン程度にされる。そのため
、第二層の成長速度は第一層の成長速度より十分遅いものの、所望の厚さを有す
る第二層を成長させるために必要な成長時間は第一の層の成長時間と比肩し得る
ものであり、場合によっては、その第一層の成長時間より短いものである。
本発明の別の実施例によれば、図２に示すように、窒素ガス圧を低下させて第
一結晶層を得た後、その第一結晶層は温度Ｔd 及びＴg より低い温度Ｔ1 を有す
るゾーン２０に移動させられる。その後、第一結晶層は化学処理又は熱処理を施
される。より低い窒素ガス圧において、るつぼ１２内の溶融金属は気相に転じ、
ゾーン２０に向かって蒸発を開始し、窒素ガス流と結合した状態でゾーン２０内
において第一層上に第二の層２８を成長させる。選択的に第III 族金属原子は、
原子又はこれら金属原子の化合物の蒸気又はビームから得られ、あるいは大気中
又は窒素もしくは窒素含有ガスの気流中における有機金属化合物の解離から得ら
れる。
金属を最初に加熱すべき温度Ｔg 及びＴd は特定の窒素ガス圧下において４０
０〜２０００℃の範囲内にある。必要な窒素ガス圧は第III 族窒化金属の圧力‐
温度曲線に基づいて決定される。
図３（ａ）はＧａＮの圧力‐温度曲線を示し、図３（ｂ）はＡｌＮの圧力‐温
度曲線を示し、さらに図３（ｃ）はＩｎＮの圧力‐温度曲線を示している。これ
らの圧力‐温度曲線は化合物を安定な範囲に維持するに当たり、異なった温度に
おいて要求される最低のＮ2 圧である。図２に示す通り、窒素化合物の温度が高
ければ高いほど、安定状態を維持するために必要な圧力は高くなる。したがって
、曲線の左側に向かう範囲は窒化金属の安定性が得られない圧力及び温度条件を
表し、曲線の右側に向かう範囲は窒化金属の安定状態を得る範囲である。
このようにしてＧａＮに対しては特定温度Ｔにおいて必要なＮ2 圧は図３（ａ
）の圧力‐温度曲線に示された平衡状態に従い平衡圧ＰN2eq（Ｔ）より高くなる
。さらに、好ましいＮ2 圧としては平衡圧ＰN2eq（Ｔ）の３倍よりも低いことが
望ましい。比較的高圧下において得られた結晶の品質は低下し始める。もし、チ
ャンバ内のガスが純窒素でなく部分的にのみ窒素を含むものであれば、そのガス
化合物中の最少窒素含有量はなるべくなら２０％以上であることが望ましい。
ＡｌＮの場合、ガス圧は２００バール〜１０キロバールの範囲内である。この
圧力範囲は図３（ｂ）の圧力‐温度曲線で示されるように、Ａｌの蒸発及び気相
反応を阻止するものである。チャンバ内のガスが部分的にのみ窒素を含むもので
ある場合、ガス化合物の最少窒素含有量は約１％以上である。
多層ＡｌＮ結晶構造を発展させるために純窒素を用いる場合、高品質の結晶層
を形成すべく十分緩やかな成長速度において第二層を成長させるに必要な圧力低
下は約６．４キロバールである。選択的に高品質特性とする第二層の成長速度を
減少させるために温度変化を加えて調整することができる。したがって、ＡｌＮ
結晶の純窒素内成長中において、第一層は６．５キロバール以上の圧力で成長し
、第二層は０．１キロバール以下の圧力で成長する。
最後にＩｎＮの場合、所望のＮ2圧はＧａＮの場合と同様、図３（ｃ）の所望
圧力‐温度曲線に示された平衡状態に従い平衡圧ＰN2eq（Ｔ）より高くなる。さ
らに、Ｎ2 圧では好ましくはその平衡圧の３倍より低くされる。比較的高い圧力
において形成された結晶の品質は低下し始める。
本発明によれば、基板中の窒素空孔の発生は個々に述べる圧力加圧成長技術に
基づいて回避される。加圧成長した結晶中における自由電子の濃度は成長温度に
左右されるが、それはまた、結晶の成長速度にも左右される。結晶成長速度がよ
り緩やかな場合、この濃度は実質的に減少させることができる。
本発明の別の実施例によれば、第一層及び第二層は金属サンプル２６に他の金
属もしくは非金属を約１０％程度の少量加えることによりドーピングされ、成長
中の結晶層内に不純物を導入する。このような不純物としては、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ
ｄ、Ｓｉ又はＰが含まれる。その結果、得られた結晶層の例としては、III ‐Ｘ
‐Ｎの３系組成を有する。ここにIII は第III 族金属であり、Ｘは不純物であり
、Ｎは窒素である。この場合、窒素は１ａｔ．％までの不純物Ｘをドープ（注入
）されたものである。ＧａＮ結晶構造を成長させるための第III 族金属合金は、
Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｅ、Ｂｉ及びＰの何らかの組み合わせを含む
ことができる。
一つ以上の不純物を含む高次結晶構造もまた成長させることができる。約１０
ａｔ．％の不純物を有し、前述した方法により結晶化された部分第III 族金属は
ドーピングされた第III 族窒化金属結晶及び自由電子の部分的補償をもたらす。
結晶中の不純物含有量は約０．１ａｔ．％である。
ｐ型の導電機構を達成するためにはＮ空孔の濃度を減少させることが必要であ
る。これは上述した高いＮ2 圧の蒸気層から第二層を結晶化すること、又は高い
Ｎ2 圧において１５００℃より高温でＭｇ又はＺｎのようなアクセプタでドーピ
ングされたＮ型結晶をアニール形成することにより達せられる。
本発明のホモエピタキシ成長を利用した多層第III 族窒化結晶を成長させるた
めの３例について次に述べることとする。当業者はＡｌＮ、ＩｎＮ及びそれらの
合金の結晶成長に同様な事例を適用できることが容易に理解されるであろう。実施例１
炉１４の作動中においてチャンバ内の窒素は約１０キロバールの圧力Ｐ1 に圧
縮される。システムはここで図４に示した温度勾配において液体ガリウム中の溶
融窒素からＧａＮ結晶を成長させることができるように加熱される。したがって
、図４は第一層の結晶化工程中においてるつぼ１２内の液体ガリウムサンプルの
位置Ｘの関数として温度Ｔを示している。ゾーン１６の温度Ｔd は１３５０℃に
維持され、ゾーン１８の温度Ｔg は１４１０℃に維持される。圧力Ｐ1 下におい
て平衡温度Ｔr は温度Ｔd 及びＴg より高くなる。図５は液相として示された２
ｃｍ3 のガリウムサンプル２６を有するるつぼ１２を示している。図６は第一層
の結晶化工程中における液体ガリウムサンプル中の位置Ｘの関数として窒素Ｎの
濃度を示している。図に示す通り、液体ガリウムサンプル中の窒素濃度は温度上
昇によって増大する。
上述したように、工程はＧａＮが全温度範囲内において安定な条件下において
実施される。したがって、サンプルの最高温度１４１０℃は１０キロバールの窒
素圧に対応してＧａＮ、液体Ｇａ及びＮ2 ガスという３相を共存させるための平
衡温度（Ｔ２）を越えないものである。これらの条件下において液体ガリウムの
表面は薄いＧａＮ結晶層によって覆われ始める。システムの温度勾配に基づき、
るつぼの高温部において解離した窒素は拡散及び対流により低温部に移動する。
この低温部では六方晶系の単結晶となるＧａＮ結晶体が第一の基板層として過飽
和溶液から成長する。８時間工程において結晶は０．５×２×２ｍｍの大きさに
達する。本発明による次のステップは工程の圧力及び温度を変化させることによ
り、制御されたより低い過飽和状態において第一層の成長速度より緩やかな成長
速度で第二の結晶層のホモエピタキシャル成長を発展させることである。このよ
うにしてシステムの圧力は１０００バールだけ低下し、これによって図８の液体
ガリウム２６中の窒素濃度の分布状態を図９の曲線に従って変化させる。９００
０バールの圧力における平衡温度は図７に示したるつぼの高温部の温度及び低温
部の温度の間である。この条件において、図９に示す通り、るつぼの高温部では
窒化ガリウムが安定せず、液相ガリウムが気相窒素と直接接触する。
Ｇａ中のガスの溶存性はＧａＮにおける溶存性に比して温度に対する減少関数
となる。一定圧力下におけるガスの化学的ポテンシャルは急速な密度低下に基づ
いて温度とともに減少する。圧力と同様な温度低下に対してもＧａＮ中の窒素溶
存性は減少する。溶液中における窒素濃度の温度従属性の変化は溶液の成長領域
における過飽和状態の低下につながる。この実施例の条件において結晶層の平均
成長速度は約１０-3ｍｍ／ｈである。ＧａＮ結晶上に被着された層に関する揺動
曲線の幅は典型的にはアークシーカント２０〜２４である。過飽和状態の低下及
び緩やかな成長速度はよりよい品質で結晶を成長させるために提供される。
さらに、第二層の成長中において平衡温度Ｔr より高い温度Ｔg のガリウムサ
ンプル部分はＧａＮ表皮によっては覆われない。これらの条件において成長した
第二層は第一の基板層より優れた品質を有する。当業者にとってはこの第二段階
における圧力低下は平衡温度を炉内のゾーン１６、１８の温度間に維持するため
のものとして理解されるであろう。さもなければ、サンプル中に安定領域が維持
されず、ＧａＮ結晶は容易に破壊されることになる。実施例２
図２は本発明の第二の実施例を示している。第一の窒化ガリウム層の成長工程
は六方晶系における基板結晶の促進であり、それは図１を参照してすでに説明し
たように、８時間の結晶化工程中においてゾーン１６及び１８により温度勾配を
与え、約１０キロバールの窒素圧を与えることにより実施される。これはＧａＮ
結晶が０．５×２×２ｍｍの大きさになるまで行われる。工程の次の段階におい
て、結晶は炉内の温度ゾーン２０に配置される。このゾーンの温度は約１２５０
℃である。同時に、窒素圧は２０００バールだけ低下させられる。このような低
圧条件において、基板結晶は熱力学的に安定し、その結果、液体ガリウムが容易
に蒸発する。図３（ａ）に示す通り、ゾーン１８の温度１４１０℃は８０００バ
ールにおけるＧａＮ安定状態に必要な平衡温度より高いものである。次に、Ｇａ
蒸気は対流により基板に向かい且つその上に被着され、窒素と反応してＧａＮの
第二層を形成する。この第二層は相状態図のＮ2 リッチ側において成長するため
、形成される結晶はＮ空孔の濃度が低くなる。
第二段階において圧力が低下した状態における温度従属性は、新たに低下した
圧力がＧａＮ基板の解離を阻止するに十分高い値であり、しかも、液体ガリウム
の蒸発を許容するに十分低いものでなければならないことが理解されるであろう
。その結果、第二層の成長が例えば、９００〜１０００℃より低い温度で行われ
ると、その圧力は１バール未満にまで減少させることができる。これは低温のＧ
ａＮが準安定状態に維持されるからである。
上述した比較的低温下においては、分子ビームエピタキシ又は化学的気相蒸着
又はプラズマ相エピタキシ法による第二相の成長が可能であることも理解される
であろう。実施例３
上述した成長技術を用い、１２００℃〜１３００℃の温度範囲内で１０キロバ
ールの窒素圧を与えることによりＧａ0.98Ｉｎ0.02Ｎを９０ａｔ．％Ｇａ及び１
０ａｔ．％Ｉｎを含む溶液から成長させることができた。
本発明に従って一度二層構造が形成されると、それによってＣＶＤ又はＭＢＥ
法によりそれ以上の層を形成することが可能である。これは超格子及びヘテロ構
造のような多層構造の成長を可能にする。
この結果、本発明は第III 族窒化金属の多層結晶構造の製造法を教示するもの
であるとともに、従来技術によるそれらの製造方法の欠点を排除したものである
。本発明のホモエピタキシ成長は光電子工学及び高温電子工学における種々の効
果的な利用を可能にする優れた品質の結晶を提供するものである。
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９５年３月３日
【補正内容】
補正した明細書の第１頁〜第４頁
明細書
多層結晶構造及びその製造方法 発明の属する技術分野
この発明は、結晶構造を製造する方法、そして特に、第III 族窒化金属をベー
スとする多層結晶構造及びその製造方法に関するものである。発明の背景
窒化ガリウム“ＧａＮ”、窒化アルミニウム“ＡｌＮ”及び窒化インジウム“
ＩｎＮ”は、大きい直接エネルギギャップを有する半導体化合物として、すなわ
ち、重要な電子材料として知られている。
セラミック基板型におけるＡｌＮは大電力の電子応用素子に適用される。その
理由はＡｌＮが高い熱伝導性とシリコンと同様な熱膨張係数、及び良好な高温安
定性を有するからてある。
第III 族窒化金属の中では、ＧａＮが半導体装置として最も有用な特性を有す
るものとして知られている。特に、ＧａＮは１２０℃までの温度で安定なシリコ
ン半導体に比して６００℃まで好ましい半導体特性を有する。このＧａＮの温度
安定性及び大きいエネルギギャップは電子工学製品における新たな高温使用分野
への適用を可能にするものである。
第二の重要な特性は、ＧａＮのｐ‐ｎ接合発光ダイオード（ＬＥＤ）が約４５
０ｎｍの波長における青色可視光線を発することである。ＧａＮは高い放射結合
効率を有するとともに低い転位移動度を有する。そのバンドにおいて発光するも
のとして知られた他の半導体は、炭化珪素（ＳｉＣ）及びＺｎＳｅ及びＣｄＦ2
などのようないわゆるＡIIＢVI半導体である。しかしながら、それは間接的なバ
ンドギャップ物質であるため、その発光効率は約０．０４ルーメン／ワットであ
る。ＡIIＢVI半導体はそれらの有効寿命を減少させるとともに、それらを作動さ
せる電カレベルを低下させるような転位密度と高い欠点移動度を有するものとし
として知られている。これに対し、ＧａＮからなるＬＥＤは約０．６ルーメン／
ワットの発光効率を有し、かつ比較的長期間安定に動作するものである。
したがって、ＧａＮ及び他の第III 族窒化金属は短波長光電素子、青色レーザ
システム、フルカラーディスプレイシステム、及び高温エレクトロニクスにおけ
る有望な素材として注目される。
ＧａＮを含む第III 族窒化金属はそれら多くの利点にもかかわらず、そのよう
な窒化物を比較的嵩高い結晶として成長させることの困難性のために広範に使用
されることはなかった。それらの熱力学特性は、商業ベースにおいて妥当な比較
的大型の単結晶を成長させるための標準的な技術の確立を阻害してきた。例えば
、ＧａＮが高融点であること及び溶融時において高いＮ2 圧となることは化合物
を不安定にし、かつ容易に解離する程度の範囲であった。そして、その高融点に
基づくＧａＮの基板結晶は化学量論的溶融からのクゾクラルスキー又はブリッグ
マン成長（Czochralski or Bridgman growth）などのような典型的な結晶成長法
によっては達することができなかった。
純粋な第III 族金属の結晶体を生成する困難性の故に、従来技術の方法は、第
III 族金属以外の材料からなる基板を用いて窒化物の結晶を生成していた。例え
ば、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム又はそれらの合金などの
ような第III 族窒化金属は、分子ビームエピキタシー（ＭＢＥ）又は有機金属の
化学的気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）によりサファイア又は炭化珪素などのような異
なった化合物の結晶基板上に被着させられる。
特に、ガリウムのような第III 族金属原子及び窒素原子はそれらを基板に衝突
させることにより単結晶基板上に被着される。このような周知の工程において、
ガリウム原子は１８００℃で液体ガリウムを蒸発させることにより得られる。窒
素原子は窒素分子の流れをプラズマ中に露出させてその分子を解離することによ
り発生する。また、窒素分子を解離させるための加速用電界を用い、これによっ
て加速陽イオンを適用することも可能である。
ＧａＮ結晶を発展させるための別の従来技術の方法は、有機金属ＣＶＤ法とし
て知られている。したがって、窒化ガリウムは次の二つの化学反応を同時に適用
することによりサファイア基板上に被着される。すなわち、第一の化学反応はア
ンモニアの分解であり、第二の化学反応はガリウムの適当なキャリアであるトリ
メチルガリウムなどのような有機金属化合物を分解することである。有機金属化
合物の分解から得られたガリウム及びアンモニアから導出された窒素は、サファ
イア基板の表面上に被着され、その結果、二層構造が発生する。同様な方法を用
いて、サファイア上に被着された窒化アルミニウムはアルミニウム源としてのト
リメチルアルミニウムを用いることにより生成される。
窒化ガリウム結晶を生成するための別の方法は、ポーランド国特許第１２７，
０９９号において開示されている。このポーランド国特許は高い窒素圧力の下に
昇華及び凝縮工程を用いることにより気相から窒化ガリウムを結晶化する方法を
開示している。特に、その開示方法によれば、１０００バール以上の窒素圧下に
おいて１０００℃以上に加熱することにより窒化ガリウム粉末を昇華させる。し
かる後、窒化ガリウムの凝縮物がサファイア基板上に発生する。出発物質と基板
との温度差は２５００℃を越えないものである。
したがって、従来技術において開示された方法は、主として異なった基板上に
ＧａＮ結晶又は他の第III 族窒化金属結晶を成長させるものに限られる。このよ
うな成長法はヘテロエピタキシ法として知られている。そのような周知のヘテロ
エピタキシ法によって得られた窒化ガリウム構造は、低い結晶性しか得られない
。揺動曲線として知られたＸ線二重結晶反射曲線の最大値の半分における半値幅
はアークシーカント（ｓｅｃ-1）が２００以上であり、多くの適用にとっては不
十分である。
従来技術において低い結晶性しか得られなかった主たる理由は、基板と被着層
の格子定数の差に基づいてその構造中にひずみ場を生ずるからである。例えば、
サファイアが１４％、ＳｉＣ基板が３．４％という格子定数の大きいずれは、結
晶層の位置ずれやクラッキング、結晶粒子間の非コヒーレント境界の形成及び島
の成長をもたらす。
ＧａＮによる別の困難性は化学的平衡又は化学量論的平衡を維持することがで
きないということである。窒化ガリウムは窒化ガリウム結晶を残す上で、窒素原
子に対する性質がよくないために化学量論的でないという問題が存在する。した
がって、窒素空孔のない化学量論的窒素化合物を得ることは困難である。窒素空
孔が高濃度に存在するということは、第III 族窒化物半導体にみられる高い自由
電子濃度の反映として多数の自然ドナー状態の供給源になると一般に信じられて
いる。
したがって、高品質の第III 族窒化金属による多層構造を形成し、それによっ
てそれらの重要な特性を利用することができるようにするため、そのような結晶
からｎ型及びｐ型半導体を得ることが望まれる。発明の目的及び要約
本発明の一つの目的は、窒化ガリウムの多層結晶構造を製造することである。
本発明の別の目的は、第III 族窒化金属又はそれらの合金をベースとする多層
結晶体を製造することである。
本発明のさらなる目的は、光電子工学及び高温エレクトロニクスにおいて用い
ることができる高品質の十分に成長した窒化ガリウム結晶体を製造することであ
る。
本発明のさらに別の目的は、窒化ガリウム基板上に窒化ガリウムの異なった層
を被着させることである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/208 9277−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/208 Ｚ
33/00 7809−2Ｋ 33/00 Ｃ
Ｈ０１Ｓ 3/18 7809−2Ｋ Ｈ０１Ｓ 3/18
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ
Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ
，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，
ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ
Ｎ
(72)発明者 グジェゴシ，イザベラ
ポーランド国、ヴァルシャヴァ、ウーエ
ル．ヅィー．ナルコフスキエイ ９ エム
10
(72)発明者 クルコフスキ，スタニスワフ
ポーランド国、ヴァルシャヴァ、ウーエ
ル．ザラニエ ８
(72)発明者 ヴルブレフスキ，ミロスワフ
ポーランド国、ヴァルシャヴァ、ウーエ
ル．ノヴォリピエ 26 エム 85
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．周期律表の第III 族に属する窒化金属からなる多層結晶構造を製造するため の方法であって、 （ａ）前記第III 族窒化金属の第一の結晶層を形成するためにその窒化金属の 安定性を維持する平衡窒素ガス圧下において前記第III族金属（２６）を温度Ｔ1 まで加熱する工程、及び （ｂ）温度Ｔ1 以下の温度Ｔ2 において前記第一のゾーンの成長速度より遅い 成長速度において第二の結晶層を前記第一のゾーン上に成長させるように前記窒 素ガス圧を低下させ、これによって前記第III 族窒化金属の第二結晶層（２８） を形成する工程であって、前記第二層（２８）を前記第一の層の少くとも一部分 の上に新たな窒素ガス圧下において所定の厚さまで成長させる工程からなること を特徴とする多層結晶構造の製造方法。 ２．前記第III 族中の金属に代えて第III 族の金属合金を用いることを特徴とす る請求項１記載の方法。 ３．前記温度Ｔ1 が約４００℃〜２０００℃の範囲内にあることを特徴とする請 求項１又は２記載の方法。 ４．前記工程（ａ）がさらに、所定の温度Ｔ1 に対し前記平衡窒素ガス圧を制御 して前記第III 族窒化金属が安定に維持される最低圧である第一の窒素圧と、前 記第一の窒素圧の３倍を越えない第二の窒素圧との間の範囲に維持する工程を含 むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した方法。 ５．前記第一の結晶層が少くとも１時間後に形成されることを特徴とする請求項 １〜４のいずれか１項に記載した方法。 ６．前記工程（ｂ）の実施後において、前記第二層上に分子ビームエピタキシも しくは有機金属の化学的気相蒸着又はプラズマ相エピタキシ技術により前記第II I 族窒化金属の付加的な結晶層を被着させる工程を含むことを特徴とする請求項 １〜５のいずれか１項に記載した方法。 ７．前記第III 族中の金属がガリウムであり、前記多層結晶が窒化ガリウム結晶 であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載した方法。 ８．前記第III 族中の金属がアルミニウムであり、前記窒素ガス圧が結晶の成長 中における金属温度に応じて２００バール〜１０キロバールの範囲に設定される ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載した方法。 ９．前記第III 族中の金属がインジウムであり、前記多層結晶が窒化インジウム 結晶であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載した方法。 10．各層が周期率表の第III 族から選ばれた少くとも一つの金属の窒化物からな るようにした多層結晶構造を製造するための方法であって、 （ａ）前記第III 族金属溶液から第III 族窒化金属よりなる第一の結晶層を形 成するために、前記第III 族金属（２６）を第一の平衡窒素ガス圧下において温 度Ｔ1 まで加熱する工程と、 （ｂ）前記形成された第一の結晶層を除去する工程と、 （ｃ）前記除去された第一の結晶層の温度を前記第一の窒素ガス圧より低い第 二の窒素ガス圧下において約３００℃以上に維持する工程、及び （ｄ）前記第一の結晶層上に第二の結晶層（２８）を形成するために、前記除 去された第一の結晶層を大気中又は窒素ガス流中の前記第III 族金属原子に対し て露出する工程からなることを特徴とする多層結晶構造の製造方法。 11．前記第III 族中の前記金属原子が前記金属（２６）の蒸気から得られたもの であることを特徴とする請求項10記載の方法。 12．前記温度Ｔ1 が約４００℃〜約２０００℃の範囲内にあることを特徴とする 請求項10又は11のいずれかに記載した方法。 13．前記第III 族中の金属原子が第III 族中の金属合金から得られたものである ことを特徴とする請求項10〜12のいずれか１項に記載した方法。 14．前記第III 族中の金属原子が前記第III 族中の金属を含む有機金属化合物の 解離によって得られたものであることを特徴とする請求項10〜12のいずれか１項 に記載した方法。 15．前記工程（ｄ）の実施後において、分子ビームエピタキシもしくは有機金属 の化学的気相蒸着又はプラズマ相エピタキシ技術からなる低圧成長技術により前 記第III 族窒化金属の付加的な結晶層を被着させる工程を含むことを特徴と する請求項10〜14のいずれか１項に記載した方法。 16．前記第III 族中の金属がガリウムであり、前記多層結晶が窒化ガリウム結晶 であることを特徴とする請求項11〜15のいずれか１項に記載した方法。 17．前記第III 族中の金属が前記第一及び第二の結晶層をドーピングするための 不純物を含んでいることを特徴とする請求項10〜16のいずれか１項に記載した方 法。 18．前記工程（ｄ）がさらに、前記第二の結晶層の成長中においてｐ型ドーパン トを注入することにより、ドープ処理された結晶を得る工程を含むことを特徴と する請求項10〜17のいずれか１項に記載した方法。 19．（ａ）高圧チャンバ（１０）内に配置した多ゾーン加熱炉（１４）内に収容 したガリウムサンプル（２６）を加熱してそのサンプル（２６）の一部を第一の 温度ゾーン（１６）に露出させるとともに、残りの部分を第二の温度ゾーン（１ ８）に露出させる工程と、 （ｂ）前記高圧チャンバ内に窒素含有ガスを供給する工程と、 （ｃ）前記ガスを第一の窒素ガス圧に設定して前記チャンバ内の平衡温度を前 記第一及び第二の温度ゾーン（１６）及び（１８）の温度より高くすることによ り、窒化ガリウム結晶からなる第一の層を前記ガリウムサンプル（２６）上に形 成する工程、及び （ｄ）前記窒素ガス圧を第二の窒素圧まで下げることにより、前記平衡温度を 前記第一の温度ゾーン（１６）の温度より高く、前記第二の温度ゾーン（１８） の温度より低く設定し、これによって窒化ガリウム結晶の第二の層（２８）を前 記第一の温度ゾーン（１６）に近接した第一の層上に成長させる工程からなるこ とを特徴とする多層窒化ガリウム結晶を製造するための方法。 20．前記第一の温度ゾーンが約１３５０℃に維持されるとともに、前記第二の温 度ゾーンが約１４１０℃に維持され、さらに前記第一の窒素ガス圧を約１０キロ バールに維持するとともに、前記第二の窒素ガス圧を約９キロバールに維持する ことを特徴とする請求項19記載の方法。 21．前記工程（ｄ）の実施後において、分子ビームエピタキシもしくは有機金属 の化学的気相蒸着又はプラズマ相エピタキシからなる低圧技術により付加的な窒 化ガリム結晶層を被着形成する工程を含むことを特徴とする請求項19又は20のい ずれかに記載した方法。 22．前記工程（ｄ）がさらに、前記第二の結晶層の成長中においてｐ型ドーパン トを注入することにより、ドープ処理したＧａＮ結晶を生成する工程を含むこと を特徴とする請求項19〜21のいずれか１項に記載した方法。 23．前記工程（ａ）がさらに、前記ガリウムサンプル（２６）に付加的な不純物 を結合させることにより、少くとも３系組成の結晶構造を形成する工程を含むこ とを特徴とする請求項19〜22のいずれか１項に記載した方法。 24．前記付加的な不純物が約１０ａｔ．５の前記ガリウムサンプル、及び約１ａ ｔ．％の前記３系組成の結晶構造であることを特徴とする請求項19〜23のいずれ か１項に記載した方法。 25．前記不純物がＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｓｉ又はＰからなることを特徴とする請求 項19〜24のいずれか１項に記載した方法。 26．（ａ）高圧チャンバ（１０）内に配置された多ゾーン加熱炉（１４）内のガ リウムサンプル（２６）を加熱することにより、前記サンプルの一部を第一の温 度ゾーン（１６）に露出させるとともに、残りの部分を第二の温度ゾーン（１８ ）に露出させる工程と、 （ｂ）前記高圧チャンバ内に窒素含有ガスを供給する工程と、 （ｃ）前記ガスを第一の窒素ガス圧としてチャンバ（１０）内の平衡温度を前 記第一及び第二の温度ゾーン（１６）及び（１８）の温度より高い温度にし、こ れによって第一の窒化ガリウム結晶を前記ガリウムサンプル上に形成する工程と 、 （ｄ）前記形成された第一の窒化ガリウム結晶層を前記第一及び第二の温度ゾ ーン（１６）及び（１８）より低い温度を有する第三の温度ゾーン（２０）に移 す工程、及び （ｅ）前記窒素圧を第二の窒素圧まで低下させて、前記平衡温度を前記第三の 温度ゾーン（２０）の温度より高く、かつ前記ガリウムサンプル（２６）の少く とも一部の温度より低くなるように維持し、これにってＧａＮ結晶 の第二のゾーン（２８）をガリウム蒸気相の存在下において前記第三の温度ゾー ン（２０）内における前記第一の層上に形成する工程からなることを特徴とする 多層窒化ガリウム結晶を形成する方法。 27．前記第一の温度ゾーン（１６）が約１３５０℃に維持されるとともに、前記 第二の温度ゾーン（１８）が約１４１０℃に維持され、さらに第三の温度ゾーン （２０）が約１２５０℃に維持されるものであるとともに、前記第一の窒素ガス 圧を約１０キロバールとし、前記第二の窒素ガス圧を約８キロバールとすること を特徴とする請求項26記載の方法。 28．第III 族の窒化金属からなる第一の結晶層、及び 比較的低濃度の窒素空孔を有するとともに、前記第一のゾーンより平滑な高 品質面を有する第III 族中の窒化金属からなる第二の結晶層、を含む少くとも二 層を備えた多層結晶構造。 29．前記第二層のＸ線揺動曲線の幅がアークシーカント７０より小さいことを特 徴とする請求項28記載の結晶構造。 30．前記結晶層がｎ型及びｐ型不純物によりドープ処理されたことを特徴とする 請求項28又は29のいずれか１項に記載した結晶構造。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL93300019A PL173917B1 (pl) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Sposób wytwarzania krystalicznej struktury wielowarstwowej |
| PL300019 | 1993-08-10 | ||
| PCT/PL1994/000008 WO1995004845A1 (en) | 1993-08-10 | 1994-04-27 | Crystalline multilayer structure and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09512385A true JPH09512385A (ja) | 1997-12-09 |
| JP3373853B2 JP3373853B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=20060668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50636195A Expired - Fee Related JP3373853B2 (ja) | 1993-08-10 | 1994-04-27 | 多層結晶構造及びその製造方法 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5637531A (ja) |
| EP (1) | EP0713542B1 (ja) |
| JP (1) | JP3373853B2 (ja) |
| AT (1) | ATE194859T1 (ja) |
| AU (1) | AU6584894A (ja) |
| CA (1) | CA2168871C (ja) |
| DE (1) | DE69425328T2 (ja) |
| DK (1) | DK0713542T3 (ja) |
| ES (1) | ES2148326T3 (ja) |
| PL (1) | PL173917B1 (ja) |
| WO (1) | WO1995004845A1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003511326A (ja) * | 1999-10-06 | 2003-03-25 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 結晶窒化ガリウム並びに結晶窒化ガリウムの形成法 |
| WO2005064661A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Iii族窒化物結晶の製造方法およびそれにより得られるiii族窒化物結晶ならびにそれを用いたiii族窒化物基板 |
| JPWO2003098708A1 (ja) * | 2001-06-06 | 2005-09-22 | アンモノ・スプウカ・ジ・オグラニチョノン・オドポヴィエドニアウノシツィオンＡＭＭＯＮＯ Ｓｐ．ｚｏ．ｏ． | 蛍光体単結晶基板、及びその製法並びにそれを用いる窒化物半導体素子 |
| JP2008088025A (ja) * | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Mitsubishi Chemicals Corp | Ｇａ含有窒化物結晶の製造方法およびそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
| JP2012158481A (ja) * | 2011-01-29 | 2012-08-23 | Soraa Inc | アンモノサーマル法によるガリウムナイトライドボウルの大規模製造設備および製造方法 |
| JP2013542156A (ja) * | 2010-07-28 | 2013-11-21 | モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク | 高温及び高圧で材料を処理する装置 |
Families Citing this family (65)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU7346396A (en) * | 1995-10-13 | 1997-04-30 | Centrum Badan Wysokocisnieniowych | Method of manufacturing epitaxial layers of gan or ga(a1,in)n on single crystal gan and mixed ga(a1,in)n substrates |
| JP2872096B2 (ja) * | 1996-01-19 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | 低抵抗ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 |
| JP5071215B2 (ja) * | 1996-06-25 | 2012-11-14 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子 |
| JP3721674B2 (ja) * | 1996-12-05 | 2005-11-30 | ソニー株式会社 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板の製造方法 |
| DE19652548C1 (de) * | 1996-12-17 | 1998-03-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung stickstoffhaltiger III-V-Halbleiterschichten |
| GB2323209A (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-16 | Sharp Kk | Molecular beam epitaxy apparatus and method |
| PL186905B1 (pl) * | 1997-06-05 | 2004-03-31 | Cantrum Badan Wysokocisnieniow | Sposób wytwarzania wysokooporowych kryształów objętościowych GaN |
| PL183687B1 (pl) * | 1997-06-06 | 2002-06-28 | Ct Badan | Sposób wytwarzania półprzewodnikowych związków grupy A-B o przewodnictwie elektrycznym typu p i typu n |
| US6270569B1 (en) * | 1997-06-11 | 2001-08-07 | Hitachi Cable Ltd. | Method of fabricating nitride crystal, mixture, liquid phase growth method, nitride crystal, nitride crystal powders, and vapor phase growth method |
| EP0979883A4 (en) * | 1997-12-25 | 2003-10-15 | Japan Energy Corp | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SINGLE CRYSTALS OF COMPOSITE SEMICONDUCTORS AND SINGLE CRYSTALS OF COMPOSITE SEMICONDUCTORS |
| JPH11209199A (ja) * | 1998-01-26 | 1999-08-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＮ単結晶の合成方法 |
| JP5348123B2 (ja) * | 1999-06-09 | 2013-11-20 | 株式会社リコー | 結晶製造装置 |
| US6475277B1 (en) * | 1999-06-30 | 2002-11-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Group III-V nitride semiconductor growth method and vapor phase growth apparatus |
| JP3438674B2 (ja) * | 1999-10-21 | 2003-08-18 | 松下電器産業株式会社 | 窒化物半導体素子の製造方法 |
| GB2362263A (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-14 | Juses Chao | Amorphous and polycrystalline growth of gallium nitride-based semiconductors |
| US7102158B2 (en) * | 2000-10-23 | 2006-09-05 | General Electric Company | Light-based system for detecting analytes |
| US7615780B2 (en) * | 2000-10-23 | 2009-11-10 | General Electric Company | DNA biosensor and methods for making and using the same |
| WO2002043466A2 (en) | 2000-11-30 | 2002-06-06 | North Carolina State University | Non-thermionic sputter material transport device, methods of use, and materials produced thereby |
| AU2002219978A1 (en) | 2000-11-30 | 2002-06-11 | Kyma Technologies, Inc. | Method and apparatus for producing miiin columns and miiin materials grown thereon |
| US6806508B2 (en) | 2001-04-20 | 2004-10-19 | General Electic Company | Homoepitaxial gallium nitride based photodetector and method of producing |
| US7001457B2 (en) | 2001-05-01 | 2006-02-21 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal growth method, crystal growth apparatus, group-III nitride crystal and group-III nitride semiconductor device |
| US6902619B2 (en) * | 2001-06-28 | 2005-06-07 | Ntu Ventures Pte. Ltd. | Liquid phase epitaxy |
| JP2003059835A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-02-28 | Sony Corp | 窒化物半導体の成長方法 |
| JP3910047B2 (ja) * | 2001-11-20 | 2007-04-25 | 松下電器産業株式会社 | 半導体記憶装置 |
| US6949140B2 (en) | 2001-12-05 | 2005-09-27 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal growth method, crystal growth apparatus, group-III nitride crystal and group-III nitride semiconductor device |
| US20060138431A1 (en) | 2002-05-17 | 2006-06-29 | Robert Dwilinski | Light emitting device structure having nitride bulk single crystal layer |
| US7220311B2 (en) * | 2002-11-08 | 2007-05-22 | Ricoh Company, Ltd. | Group III nitride crystal, crystal growth process and crystal growth apparatus of group III nitride |
| AU2003285769A1 (en) | 2002-12-11 | 2004-06-30 | Ammono Sp. Z O.O. | A substrate for epitaxy and a method of preparing the same |
| US8089097B2 (en) * | 2002-12-27 | 2012-01-03 | Momentive Performance Materials Inc. | Homoepitaxial gallium-nitride-based electronic devices and method for producing same |
| US7638815B2 (en) * | 2002-12-27 | 2009-12-29 | Momentive Performance Materials Inc. | Crystalline composition, wafer, and semi-conductor structure |
| US7098487B2 (en) * | 2002-12-27 | 2006-08-29 | General Electric Company | Gallium nitride crystal and method of making same |
| US7786503B2 (en) * | 2002-12-27 | 2010-08-31 | Momentive Performance Materials Inc. | Gallium nitride crystals and wafers and method of making |
| US8357945B2 (en) * | 2002-12-27 | 2013-01-22 | Momentive Performance Materials Inc. | Gallium nitride crystal and method of making same |
| JP5159023B2 (ja) | 2002-12-27 | 2013-03-06 | モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク | 窒化ガリウム結晶、ホモエピタキシャル窒化ガリウムを基材とするデバイス、及びその製造方法 |
| US7859008B2 (en) * | 2002-12-27 | 2010-12-28 | Momentive Performance Materials Inc. | Crystalline composition, wafer, device, and associated method |
| US9279193B2 (en) | 2002-12-27 | 2016-03-08 | Momentive Performance Materials Inc. | Method of making a gallium nitride crystalline composition having a low dislocation density |
| US20060169996A1 (en) * | 2002-12-27 | 2006-08-03 | General Electric Company | Crystalline composition, wafer, and semi-conductor structure |
| US20070040181A1 (en) * | 2002-12-27 | 2007-02-22 | General Electric Company | Crystalline composition, wafer, and semi-conductor structure |
| US7361220B2 (en) | 2003-03-26 | 2008-04-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing group III nitride single crystal, device used for the method and group III nitride single crystal obtained by the method |
| US7288152B2 (en) * | 2003-08-29 | 2007-10-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing GaN crystals and GaN crystal substrate, GaN crystals and GaN crystal substrate obtained by the method, and semiconductor device including the same |
| US7009215B2 (en) * | 2003-10-24 | 2006-03-07 | General Electric Company | Group III-nitride based resonant cavity light emitting devices fabricated on single crystal gallium nitride substrates |
| US7323256B2 (en) * | 2003-11-13 | 2008-01-29 | Cree, Inc. | Large area, uniformly low dislocation density GaN substrate and process for making the same |
| US7118813B2 (en) * | 2003-11-14 | 2006-10-10 | Cree, Inc. | Vicinal gallium nitride substrate for high quality homoepitaxy |
| WO2005103341A1 (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Iii族元素窒化物結晶製造装置およびiii族元素窒化物結晶製造方法 |
| PL1769105T3 (pl) * | 2004-06-11 | 2014-11-28 | Ammono S A | Objętościowy monokrystaliczny azotek galu oraz sposób jego wytwarzania |
| EP1807555A4 (en) * | 2004-06-16 | 2010-04-14 | Mosaic Crystals Ltd | CRYSTAL PULLING METHOD AND DEVICE |
| DE102004048454B4 (de) | 2004-10-05 | 2008-02-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung von Gruppe-III-Nitrid-Volumenkristallen oder-Kristallschichten aus Metallschmelzen |
| DE102004048453A1 (de) | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Erhöhung des Umsatzes von Gruppe-III-Metall zu Gruppe-III-Nitrid in einer Gruppe-III-haltigen Metallschmelze |
| PL371405A1 (pl) * | 2004-11-26 | 2006-05-29 | Ammono Sp.Z O.O. | Sposób wytwarzania objętościowych monokryształów metodą wzrostu na zarodku |
| DE102005021099A1 (de) * | 2005-05-06 | 2006-12-07 | Universität Ulm | GaN-Schichten |
| WO2007008394A1 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-18 | Cree, Inc. | Laser diode orientation on mis-cut substrates |
| JP2007059850A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物成膜用基板及びその製造方法並びにそれを用いた半導体装置 |
| US8425858B2 (en) * | 2005-10-14 | 2013-04-23 | Morpho Detection, Inc. | Detection apparatus and associated method |
| US20070086916A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | General Electric Company | Faceted structure, article, sensor device, and method |
| KR20070095603A (ko) * | 2006-03-22 | 2007-10-01 | 삼성코닝 주식회사 | 질화물계 반도체 기판의 아연 이온주입방법 |
| JP2008071947A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Rohm Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| US9293667B2 (en) | 2010-08-19 | 2016-03-22 | Soraa, Inc. | System and method for selected pump LEDs with multiple phosphors |
| US8933644B2 (en) | 2009-09-18 | 2015-01-13 | Soraa, Inc. | LED lamps with improved quality of light |
| IN2012DN05898A (ja) * | 2009-12-18 | 2015-09-18 | First Solar Inc | |
| US10147850B1 (en) | 2010-02-03 | 2018-12-04 | Soraa, Inc. | System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures |
| US8905588B2 (en) | 2010-02-03 | 2014-12-09 | Sorra, Inc. | System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures |
| US8740413B1 (en) | 2010-02-03 | 2014-06-03 | Soraa, Inc. | System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures |
| US20110215348A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-09-08 | Soraa, Inc. | Reflection Mode Package for Optical Devices Using Gallium and Nitrogen Containing Materials |
| PL224995B1 (pl) * | 2010-04-06 | 2017-02-28 | Inst Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk | Podłoże do wzrostu epitaksjalnego |
| CN116536758B (zh) * | 2023-05-04 | 2024-01-23 | 山东晶升电子科技有限公司 | 一种氮化镓晶体高压助熔剂外延生长的设备及方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3829556A (en) * | 1972-03-24 | 1974-08-13 | Bell Telephone Labor Inc | Growth of gallium nitride crystals |
| CA1071068A (en) * | 1975-03-19 | 1980-02-05 | Guy-Michel Jacob | Method of manufacturing single crystals by growth from the vapour phase |
| FR2313976A1 (fr) * | 1975-06-13 | 1977-01-07 | Labo Electronique Physique | Procede de fabrication de monocristaux de nitrure de gallium et monocristaux obtenus par la mise en oeuvre de ce procede |
| NO894770L (no) * | 1988-11-29 | 1990-05-30 | Alcan Int Ltd | Fremgangsmaate ved fremstilling av aluminiumnitrid. |
| US5030583A (en) * | 1988-12-02 | 1991-07-09 | Advanced Technolgy Materials, Inc. | Method of making single crystal semiconductor substrate articles and semiconductor device |
| US5210051A (en) * | 1990-03-27 | 1993-05-11 | Cree Research, Inc. | High efficiency light emitting diodes from bipolar gallium nitride |
| US5290393A (en) * | 1991-01-31 | 1994-03-01 | Nichia Kagaku Kogyo K.K. | Crystal growth method for gallium nitride-based compound semiconductor |
| JP3352712B2 (ja) * | 1991-12-18 | 2002-12-03 | 浩 天野 | 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-08-10 PL PL93300019A patent/PL173917B1/pl not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-04-27 DE DE69425328T patent/DE69425328T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-27 CA CA002168871A patent/CA2168871C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-27 AU AU65848/94A patent/AU6584894A/en not_active Abandoned
- 1994-04-27 EP EP94913850A patent/EP0713542B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-27 AT AT94913850T patent/ATE194859T1/de not_active IP Right Cessation
- 1994-04-27 DK DK94913850T patent/DK0713542T3/da active
- 1994-04-27 ES ES94913850T patent/ES2148326T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-27 JP JP50636195A patent/JP3373853B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-27 US US08/591,595 patent/US5637531A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-27 WO PCT/PL1994/000008 patent/WO1995004845A1/en not_active Ceased
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003511326A (ja) * | 1999-10-06 | 2003-03-25 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 結晶窒化ガリウム並びに結晶窒化ガリウムの形成法 |
| JPWO2003098708A1 (ja) * | 2001-06-06 | 2005-09-22 | アンモノ・スプウカ・ジ・オグラニチョノン・オドポヴィエドニアウノシツィオンＡＭＭＯＮＯ Ｓｐ．ｚｏ．ｏ． | 蛍光体単結晶基板、及びその製法並びにそれを用いる窒化物半導体素子 |
| WO2005064661A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Iii族窒化物結晶の製造方法およびそれにより得られるiii族窒化物結晶ならびにそれを用いたiii族窒化物基板 |
| CN100466178C (zh) * | 2003-12-26 | 2009-03-04 | 松下电器产业株式会社 | Iii族氮化物晶体的制造方法以及由此得到的iii族氮化物晶体与应用该晶体的iii族氮化物晶体基板 |
| JP2008088025A (ja) * | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Mitsubishi Chemicals Corp | Ｇａ含有窒化物結晶の製造方法およびそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
| JP2013542156A (ja) * | 2010-07-28 | 2013-11-21 | モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク | 高温及び高圧で材料を処理する装置 |
| US10145021B2 (en) | 2010-07-28 | 2018-12-04 | Slt Technologies, Inc. | Apparatus for processing materials at high temperatures and pressures |
| JP2012158481A (ja) * | 2011-01-29 | 2012-08-23 | Soraa Inc | アンモノサーマル法によるガリウムナイトライドボウルの大規模製造設備および製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL173917B1 (pl) | 1998-05-29 |
| JP3373853B2 (ja) | 2003-02-04 |
| AU6584894A (en) | 1995-02-28 |
| EP0713542B1 (en) | 2000-07-19 |
| ES2148326T3 (es) | 2000-10-16 |
| CA2168871C (en) | 2004-05-25 |
| US5637531A (en) | 1997-06-10 |
| DE69425328D1 (de) | 2000-08-24 |
| DK0713542T3 (da) | 2000-10-30 |
| EP0713542A1 (en) | 1996-05-29 |
| PL300019A1 (en) | 1995-02-20 |
| WO1995004845A1 (en) | 1995-02-16 |
| DE69425328T2 (de) | 2000-12-14 |
| ATE194859T1 (de) | 2000-08-15 |
| CA2168871A1 (en) | 1995-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3373853B2 (ja) | 多層結晶構造及びその製造方法 | |
| EP1977028B1 (en) | Process for growth of low dislocation density gan | |
| US8030101B2 (en) | Process for producing an epitaxial layer of galium nitride | |
| JP3239622B2 (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| US6852161B2 (en) | Method of fabricating group-iii nitride semiconductor crystal, method of fabricating gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, and light source using the semiconductor light-emitting device | |
| JP2014508415A (ja) | 金属−非金属化合物の界面活性剤結晶成長のための方法 | |
| GB2363518A (en) | A method of growing a nitride layer on a GaN substrate | |
| US6648966B2 (en) | Wafer produced thereby, and associated methods and devices using the wafer | |
| JP3353527B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体の製造方法 | |
| JPS63230599A (ja) | ＺｎＳｅ単結晶作製法 | |
| EP0333120B1 (en) | Method for producing semiconductive single crystal | |
| JP3577974B2 (ja) | 半導体発光素子、およびその製造方法 | |
| JP2000315653A (ja) | 液滴エピタキシーによる窒化物半導体の量子ドットの形成方法 | |
| JP2001185487A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物薄膜の形成方法 | |
| JP2003332234A (ja) | 窒化層を有するサファイア基板およびその製造方法 | |
| JP2002293697A (ja) | ＧａＮエピタキシャル層の成長方法 | |
| JP3870259B2 (ja) | 窒化物半導体積層体及びその成長方法 | |
| Krukowski | Thermodynamics and high-Pressure growth of (Al, Ga, In) N single crystals | |
| JP3853942B2 (ja) | エピタキシャルウェハ | |
| JP3538634B2 (ja) | 半導体素子用基板、半導体素子の製造方法及び半導体素子 | |
| JP2853631B2 (ja) | 窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法 | |
| JPH09186091A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の製造方法 | |
| JPS60258929A (ja) | 化合物半導体結晶の製造方法 | |
| JPH0214513A (ja) | 化合物半導体層の形成方法 | |
| KR100877897B1 (ko) | 용액 코팅 씨앗층 형성 공정에 의한 갈륨 질소 막 성장 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |