JPH11260740A - 窒化ガリウム系化合物パターン形成方法および金属パターン形成方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物パターン形成方法および金属パターン形成方法Info
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化ガリウム等の金属パターン形成時におけ
る材料の利用効率を飛躍的に向上させ、省電力化を図
る。 【解決手段】 融点以上の温度下で溶解している液体ガ
リウムを含む流動体(50)を基板(100)にインクジェット
式記録ヘッド(1)方式により吐出させる工程（ｃ）、基
板(100)上に吐出された液体ガリウム(51)を、アンモニ
アを含むガス雰囲気下で窒化させる工程（ｄ）と、を備
える。インクジェット方式により任意のパターンの窒化
ガリウム等の金属パターンを形成できる。
る材料の利用効率を飛躍的に向上させ、省電力化を図
る。 【解決手段】 融点以上の温度下で溶解している液体ガ
リウムを含む流動体(50)を基板(100)にインクジェット
式記録ヘッド(1)方式により吐出させる工程（ｃ）、基
板(100)上に吐出された液体ガリウム(51)を、アンモニ
アを含むガス雰囲気下で窒化させる工程（ｄ）と、を備
える。インクジェット方式により任意のパターンの窒化
ガリウム等の金属パターンを形成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット式記
録ヘッドの工業的応用に係り、特に青色ＬＥＤ、半導体
レーザ、導波路等に用いる窒化ガリウム系化合物やその
他金属パターンを形成するために適するパターン製造技
術に関する。
録ヘッドの工業的応用に係り、特に青色ＬＥＤ、半導体
レーザ、導波路等に用いる窒化ガリウム系化合物やその
他金属パターンを形成するために適するパターン製造技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路における薄膜の形成には蒸着法
およびリソグラフィ法を併用するのが一般的であった。
蒸着法の例として、International Symposium on Blue
Laserand Light Emitting Diodes, Chiba University,
Japan, March 5-7, 1996, pp534-537には、最近注目の
青色ＬＥＤ、半導体レーザ、光導波路デバイス等に使用
する窒化ガリウム系半導体のパターンを、真空蒸着法の
一種であるホットウォールエピタキシャル法で形成する
方法が開示されている。この方法によれば、最初にガリ
ウム層を基板上に形成してから窒化することで格子欠陥
が少ない結晶が製造できる旨が記載されている。また特
公平８−８２１７号には有機金属化合物成長法で結晶を
成長させる旨が記載されている。この方法では、サファ
イア基板を反応容器内に設置し、有機金属化合物ガスを
この反応容器内に供給しながら反応容器内の温度を所定
の高温に維持する。反応容器内では最初島状に蒸着した
窒化ガリウムから結晶が成長し、基板上に窒化ガリウム
系化合物の単結晶層が形成される。特にこの方法では基
板上に窒化ガリウム系化合物層を成長させる前にバッフ
ァ層を形成することにより結晶性を高めるものである。
およびリソグラフィ法を併用するのが一般的であった。
蒸着法の例として、International Symposium on Blue
Laserand Light Emitting Diodes, Chiba University,
Japan, March 5-7, 1996, pp534-537には、最近注目の
青色ＬＥＤ、半導体レーザ、光導波路デバイス等に使用
する窒化ガリウム系半導体のパターンを、真空蒸着法の
一種であるホットウォールエピタキシャル法で形成する
方法が開示されている。この方法によれば、最初にガリ
ウム層を基板上に形成してから窒化することで格子欠陥
が少ない結晶が製造できる旨が記載されている。また特
公平８−８２１７号には有機金属化合物成長法で結晶を
成長させる旨が記載されている。この方法では、サファ
イア基板を反応容器内に設置し、有機金属化合物ガスを
この反応容器内に供給しながら反応容器内の温度を所定
の高温に維持する。反応容器内では最初島状に蒸着した
窒化ガリウムから結晶が成長し、基板上に窒化ガリウム
系化合物の単結晶層が形成される。特にこの方法では基
板上に窒化ガリウム系化合物層を成長させる前にバッフ
ァ層を形成することにより結晶性を高めるものである。
【０００３】上記方法により金属薄膜を形成した後、所
望の形状にパターン化するためにはリソグラフィ法等が
用いられてきた。例えば「薄膜ハンドブック」日本学術
振興会編、pp 283-299によれば、薄膜上にレジスト層を
形成して露光・現像してエッチングしたい領域のレジス
ト層を露出させてからエッチングにより薄膜をパターン
化する方法が記載されている。
望の形状にパターン化するためにはリソグラフィ法等が
用いられてきた。例えば「薄膜ハンドブック」日本学術
振興会編、pp 283-299によれば、薄膜上にレジスト層を
形成して露光・現像してエッチングしたい領域のレジス
ト層を露出させてからエッチングにより薄膜をパターン
化する方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記蒸着
法を用いる製造方法では材料の利用効率が悪く、エネル
ギーが浪費されるという問題があった。すなわち蒸着法
では気化したガリウム等の金属を基板に蒸着させるもの
であるため、気化したガリウム分子のうちほんの一部が
使用されるに過ぎない。基板に蒸着されなかった金属は
原料に戻されない限り無駄になり、その無駄になった金
属を気化させた電力も浪費されていたのである。さらに
金属薄膜をパターン化する際にはエッチングにより金属
材料の多くの部分が除去されるため、実際に金属パター
ンとして基板上に残される材料は僅かしかない。つまり
リソグラフィ法によるパターン化では工程が多くなるば
かりか、材料の利用効率が悪かったのである。
法を用いる製造方法では材料の利用効率が悪く、エネル
ギーが浪費されるという問題があった。すなわち蒸着法
では気化したガリウム等の金属を基板に蒸着させるもの
であるため、気化したガリウム分子のうちほんの一部が
使用されるに過ぎない。基板に蒸着されなかった金属は
原料に戻されない限り無駄になり、その無駄になった金
属を気化させた電力も浪費されていたのである。さらに
金属薄膜をパターン化する際にはエッチングにより金属
材料の多くの部分が除去されるため、実際に金属パター
ンとして基板上に残される材料は僅かしかない。つまり
リソグラフィ法によるパターン化では工程が多くなるば
かりか、材料の利用効率が悪かったのである。
【０００５】上記問題点に鑑み、本願発明者は高精度の
印字を可能としている技術であるインクジェット方式を
使用することで、上記課題を解決しうることに想到し
た。
印字を可能としている技術であるインクジェット方式を
使用することで、上記課題を解決しうることに想到し
た。
【０００６】本発明の第１の課題は、インクジェット方
式を用いることにより、材料の利用効率を飛躍的に向上
させ、省電力化を図ることのできる窒化ガリウム系化合
物のパターン形成方法を提供することである。
式を用いることにより、材料の利用効率を飛躍的に向上
させ、省電力化を図ることのできる窒化ガリウム系化合
物のパターン形成方法を提供することである。
【０００７】本発明の第２の課題は、インクジェット方
式を用いることにより、材料の利用効率を飛躍的に向上
させ、省電力化を図ることのできる金属パターン形成方
法を提供することである。
式を用いることにより、材料の利用効率を飛躍的に向上
させ、省電力化を図ることのできる金属パターン形成方
法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
る発明は、窒化ガリウム系化合物のパターンを形成する
窒化ガリウム系化合物パターン形成方法であって、融点
以上の温度で溶解している液体ガリウムを含む流動体を
インクジェット方式により基板に吐出させる工程と、基
板上に吐出された液体ガリウムを、活性窒素化合物を含
むガス雰囲気下で窒化させる工程と、を備える。ここで
基板はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ３）、水晶（ＳｉＯ２）等の酸化物誘電体
単結晶、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ等の
半導体結晶、ガラス、石英、プラスチック等の非晶質材
料等が適用可能である。基板上の単結晶膜を形成するに
は各種のエピタキシー法（気相、液相、分子ビーム、有
機金属ＣＶＤ法等）が用いられる。窒素化合物は、例え
ばアンモニアガスである。なお、ＧａＮ等の窒化ガリウ
ム系化合物の他、ＺｎＳｅ系化合物、ＢｅＴｅ系化合
物、ＺｎＯ／ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ等種々の材料が代替品
として適用可能である。
る発明は、窒化ガリウム系化合物のパターンを形成する
窒化ガリウム系化合物パターン形成方法であって、融点
以上の温度で溶解している液体ガリウムを含む流動体を
インクジェット方式により基板に吐出させる工程と、基
板上に吐出された液体ガリウムを、活性窒素化合物を含
むガス雰囲気下で窒化させる工程と、を備える。ここで
基板はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ３）、水晶（ＳｉＯ２）等の酸化物誘電体
単結晶、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ等の
半導体結晶、ガラス、石英、プラスチック等の非晶質材
料等が適用可能である。基板上の単結晶膜を形成するに
は各種のエピタキシー法（気相、液相、分子ビーム、有
機金属ＣＶＤ法等）が用いられる。窒素化合物は、例え
ばアンモニアガスである。なお、ＧａＮ等の窒化ガリウ
ム系化合物の他、ＺｎＳｅ系化合物、ＢｅＴｅ系化合
物、ＺｎＯ／ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ等種々の材料が代替品
として適用可能である。
【０００９】また上記第１の課題を解決する発明は、窒
化ガリウム系化合物のパターンを形成する窒化ガリウム
系化合物パターン形成方法であって、融点より低い温度
でガリウム粒子を含む流動体をインクジェット方式によ
り基板に吐出させる工程と、基板上に吐出されたガリウ
ム粒子に融点以上の温度を与えて液体ガリウムとし、活
性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該液体ガリウムを
窒化させる工程と、を備える。
化ガリウム系化合物のパターンを形成する窒化ガリウム
系化合物パターン形成方法であって、融点より低い温度
でガリウム粒子を含む流動体をインクジェット方式によ
り基板に吐出させる工程と、基板上に吐出されたガリウ
ム粒子に融点以上の温度を与えて液体ガリウムとし、活
性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該液体ガリウムを
窒化させる工程と、を備える。
【００１０】ここで好ましくは基板に流動体を吐出させ
る工程では、基板付近の温度を当該流動体の融点より低
い温度に設定しておく。基板に付着した金属が融点より
低い温度でその粘度を上げるため、パターン形状を保持
しやすくなるからである。
る工程では、基板付近の温度を当該流動体の融点より低
い温度に設定しておく。基板に付着した金属が融点より
低い温度でその粘度を上げるため、パターン形状を保持
しやすくなるからである。
【００１１】好ましくは、本発明はさらに流動体を基板
に吐出させる工程の前に、基板にパターンに相当する溝
を形成する工程を備え、流動体を基板に吐出させる工程
では当該基板に形成された溝に流動体を吐出させる。
に吐出させる工程の前に、基板にパターンに相当する溝
を形成する工程を備え、流動体を基板に吐出させる工程
では当該基板に形成された溝に流動体を吐出させる。
【００１２】好ましくは、基板に溝を形成する工程は、
基板上にレジスト層を形成する工程と、基板上に形成さ
れたレジスト層をパターンに合わせて露光・現像する工
程と、露光・現像されたレジスト層をエッチングする工
程と、を備える。
基板上にレジスト層を形成する工程と、基板上に形成さ
れたレジスト層をパターンに合わせて露光・現像する工
程と、露光・現像されたレジスト層をエッチングする工
程と、を備える。
【００１３】好ましくは、流動体を基板に吐出させる工
程と前記活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で窒化させ
る工程は、不活性ガス雰囲気を通して連続して行う。
程と前記活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で窒化させ
る工程は、不活性ガス雰囲気を通して連続して行う。
【００１４】好ましくは、流動体を基板に吐出させる工
程の前に、活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該基
板の表面を窒化する工程をさらに備える。
程の前に、活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該基
板の表面を窒化する工程をさらに備える。
【００１５】好ましくは、窒化したガリウムが形成され
た基板を、さらに活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で
ガリウムを蒸着し、窒化ガリウムの結晶を成長させる工
程を備える。
た基板を、さらに活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で
ガリウムを蒸着し、窒化ガリウムの結晶を成長させる工
程を備える。
【００１６】好ましくは、前記活性窒素化合物は、窒素
化合物を高温に晒す工程または窒素化合物にリモートプ
ラズマ法を適用する工程により形成される。
化合物を高温に晒す工程または窒素化合物にリモートプ
ラズマ法を適用する工程により形成される。
【００１７】上記第２の課題を解決する発明は、パター
ン形成面に任意の金属でパターンを形成する金属パター
ン形成方法であって、金属に当該金属の融点以上の温度
を与えて当該金属を溶解させる工程と、溶解した液体金
属をインクジェット方式によりパターン形成面に吐出さ
せる工程と、を備える。
ン形成面に任意の金属でパターンを形成する金属パター
ン形成方法であって、金属に当該金属の融点以上の温度
を与えて当該金属を溶解させる工程と、溶解した液体金
属をインクジェット方式によりパターン形成面に吐出さ
せる工程と、を備える。
【００１８】また上記第２の課題を解決する発明は、パ
ターン形成面に任意の金属でパターンを形成する金属パ
ターン形成方法であって、金属の融点より低い温度で当
該金属の粒子を含んだ流動体をインクジェット方式によ
りパターン形成面に吐出させる工程と、パターン形成面
に吐出された流動体のパターンに対し金属の融点以上の
温度を与えて金属の粒子を溶解させ連続した金属パター
ンを形成する工程と、を備える。
ターン形成面に任意の金属でパターンを形成する金属パ
ターン形成方法であって、金属の融点より低い温度で当
該金属の粒子を含んだ流動体をインクジェット方式によ
りパターン形成面に吐出させる工程と、パターン形成面
に吐出された流動体のパターンに対し金属の融点以上の
温度を与えて金属の粒子を溶解させ連続した金属パター
ンを形成する工程と、を備える。
【００１９】好ましくはパターン形成面に流動体を吐出
させる工程では、パターン形成面付近の温度を当該流動
体の融点より低い温度に設定しておく。パターン形成面
に付着した金属が融点より低い温度でその粘度を上げる
ため、パターン形状を保持しやすくなるからである。
させる工程では、パターン形成面付近の温度を当該流動
体の融点より低い温度に設定しておく。パターン形成面
に付着した金属が融点より低い温度でその粘度を上げる
ため、パターン形状を保持しやすくなるからである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための最
良の形態を、図面を参照して説明する。
良の形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】（実施形態１）本発明の実施形態１は液体
ガリウムを用いて窒化ガリウム系化合物層を形成するも
のである。特に液体ガリウムをインクジェット方式によ
って吐出する点に特徴がある。
ガリウムを用いて窒化ガリウム系化合物層を形成するも
のである。特に液体ガリウムをインクジェット方式によ
って吐出する点に特徴がある。
【００２２】まず本実施形態で液体ガリウムを吐出する
ために使用するインクジェット式記録ヘッドの構造を説
明する。図４はインクジェット式記録ヘッド１の分解斜
視図である。インクジェット式記録ヘッド１は、一般的
なインクジェット式記録ヘッドとして任意の流動体を吐
出可能に構成されていれば十分である。図４に示すよう
にインクジェット式記録ヘッド１は、ノズル１１の設け
られたノズル板１０、および振動板３０の設けられた圧
力室基板２０を、筐体２５に嵌め込んで構成される。圧
力室基板２０は、例えばシリコンをエッチングして形成
されキャビティ（圧力室）２１、側壁２２およびリザー
バ２３等が形成されている。
ために使用するインクジェット式記録ヘッドの構造を説
明する。図４はインクジェット式記録ヘッド１の分解斜
視図である。インクジェット式記録ヘッド１は、一般的
なインクジェット式記録ヘッドとして任意の流動体を吐
出可能に構成されていれば十分である。図４に示すよう
にインクジェット式記録ヘッド１は、ノズル１１の設け
られたノズル板１０、および振動板３０の設けられた圧
力室基板２０を、筐体２５に嵌め込んで構成される。圧
力室基板２０は、例えばシリコンをエッチングして形成
されキャビティ（圧力室）２１、側壁２２およびリザー
バ２３等が形成されている。
【００２３】図５にノズル板１０、圧力室基板２０およ
び振動板３０を積層して構成されるインクジェット式記
録ヘッド１の主要部構造の斜視図一部断面図を示す。図
５に示すように、インクジェット式記録ヘッド１の主要
部は、圧力室基板２０をノズル板１０と振動板３０で挟
み込んだ構造を備えている。ノズル板１０は、圧力室基
板２０と貼り合わせられたときにキャビティ２１に対応
する位置に配置されるように、ノズル穴１１が形成され
ている。圧力室基板２０には、シリコン単結晶基板等を
エッチングすることにより、各々が圧力室として機能可
能にキャビティ２１が複数設けられる。キャビティ２１
間は側壁２２で分離されている。各キャビティ２１は、
供給口２４を介して共通の流路であるリザーバ２３に繋
がっている。振動板３０は、例えば熱酸化膜等により構
成される。振動板３０上のキャビティ２１に相当する位
置には、圧電体素子４０が形成されている。また、振動
板３０にはインクタンク口３１が設けられ、タンク２６
（図１（ａ））から液体ガリウム５０を導入可能に構成
されている。圧電体素子４０は、例えばＰＺＴ素子等を
上部電極および下部電極（図示せず）とで挟んだ構造を
備える。圧電体素子４０は図示しない制御回路から供給
される制御信号に対応して体積変化を生ずることが可能
に構成されている。
び振動板３０を積層して構成されるインクジェット式記
録ヘッド１の主要部構造の斜視図一部断面図を示す。図
５に示すように、インクジェット式記録ヘッド１の主要
部は、圧力室基板２０をノズル板１０と振動板３０で挟
み込んだ構造を備えている。ノズル板１０は、圧力室基
板２０と貼り合わせられたときにキャビティ２１に対応
する位置に配置されるように、ノズル穴１１が形成され
ている。圧力室基板２０には、シリコン単結晶基板等を
エッチングすることにより、各々が圧力室として機能可
能にキャビティ２１が複数設けられる。キャビティ２１
間は側壁２２で分離されている。各キャビティ２１は、
供給口２４を介して共通の流路であるリザーバ２３に繋
がっている。振動板３０は、例えば熱酸化膜等により構
成される。振動板３０上のキャビティ２１に相当する位
置には、圧電体素子４０が形成されている。また、振動
板３０にはインクタンク口３１が設けられ、タンク２６
（図１（ａ））から液体ガリウム５０を導入可能に構成
されている。圧電体素子４０は、例えばＰＺＴ素子等を
上部電極および下部電極（図示せず）とで挟んだ構造を
備える。圧電体素子４０は図示しない制御回路から供給
される制御信号に対応して体積変化を生ずることが可能
に構成されている。
【００２４】なお上記インクジェット式記録ヘッドは圧
電体素子に体積変化を生じさせて流動体を吐出させる構
成であったが、発熱体により流動体に熱を加えその膨張
によって液滴を吐出させるようなヘッド構成であっても
よい。
電体素子に体積変化を生じさせて流動体を吐出させる構
成であったが、発熱体により流動体に熱を加えその膨張
によって液滴を吐出させるようなヘッド構成であっても
よい。
【００２５】（製造方法）次に図１の製造工程断面図を
参照して、本実施形態の窒化ガリウム系化合物のパター
ン製造方法を説明する。以下の工程において基板を窒化
させる装置、インクジェット式記録ヘッドを含むパター
ン形成装置、および窒化ガリウム結晶を成長させる装置
を使用する。これらは機能が一体化された製造装置とし
て構成されていても個別化された製造装置を並行して使
用するものであってもよい。
参照して、本実施形態の窒化ガリウム系化合物のパター
ン製造方法を説明する。以下の工程において基板を窒化
させる装置、インクジェット式記録ヘッドを含むパター
ン形成装置、および窒化ガリウム結晶を成長させる装置
を使用する。これらは機能が一体化された製造装置とし
て構成されていても個別化された製造装置を並行して使
用するものであってもよい。
【００２６】ガリウム溶解工程（図１（ａ））： まず
固形のガリウムを溶解させて液体ガリウムにする。例え
ば固形ガリウム５４を熱して溶解させ、液体ガリウム５
０をタンク２６に貯蔵する。タンク２６に貯蔵された液
体ガリウム５０はインクジェット式記録ヘッド１の吐出
動作に連れて少しずつインクジェット式記録ヘッド１に
供給されていく。ガリウムの溶解からインクジェット式
記録ヘッドによる吐出までの総ての工程をこの融点（３
０℃）以上に保持しておくことが重要である。融点以下
になった場所で目詰まりが生ずることを防止するためで
ある。なお最初から液体ガリウムとして供給されている
場合にはガリウムの融点以上で保温をすれば十分であっ
て溶解工程は不要である。
固形のガリウムを溶解させて液体ガリウムにする。例え
ば固形ガリウム５４を熱して溶解させ、液体ガリウム５
０をタンク２６に貯蔵する。タンク２６に貯蔵された液
体ガリウム５０はインクジェット式記録ヘッド１の吐出
動作に連れて少しずつインクジェット式記録ヘッド１に
供給されていく。ガリウムの溶解からインクジェット式
記録ヘッドによる吐出までの総ての工程をこの融点（３
０℃）以上に保持しておくことが重要である。融点以下
になった場所で目詰まりが生ずることを防止するためで
ある。なお最初から液体ガリウムとして供給されている
場合にはガリウムの融点以上で保温をすれば十分であっ
て溶解工程は不要である。
【００２７】基板表面窒化工程（図１（ｂ））： 上記
工程と併行して液体ガリウムのパターンを形成する前
に、アンモニア等の窒化化合物を含むガス雰囲気下で当
該基板の表面を窒化する。窒化化合物は高温下に晒した
りリモートプラズマ法を適用したりして活性窒化化合物
にしておくことが好ましい。アルミニウムを含む基板、
例えばサファイア基板１００を真空装置の中に入れ、ア
ンモニア（ＮＨ３）ガスまたはモノメチルヒドラジン等
の窒化力の強い活性窒化化合物のガスを約１０００℃の
雰囲気下で２０分間〜４０分間流す。基板上の単結晶膜
を形成するには各種のエピタキシー法（気相、液相、分
子ビーム、有機金属ＣＶＤ法等）が用いられる。アンモ
ニアによりサファイア基板の表面が窒化され多結晶のＡ
ｌＮ層１０１が０．５〜５ｎｍの厚みで形成される。こ
のＡｌＮ層１０１は比較的方位のそろった単結晶層であ
るため、この単結晶を種として成長するＧａＮ結晶を均
一な方位の単結晶にすることができる。この工程により
製造されるＡｌＮ層は必須の層ではなく省略可能であ
る。例えば基板表面の結晶構造を単一化できるのであれ
ば、ＡｌＮ層が無くても良好な結晶の窒化ガリウム層を
形成可能だからである。
工程と併行して液体ガリウムのパターンを形成する前
に、アンモニア等の窒化化合物を含むガス雰囲気下で当
該基板の表面を窒化する。窒化化合物は高温下に晒した
りリモートプラズマ法を適用したりして活性窒化化合物
にしておくことが好ましい。アルミニウムを含む基板、
例えばサファイア基板１００を真空装置の中に入れ、ア
ンモニア（ＮＨ３）ガスまたはモノメチルヒドラジン等
の窒化力の強い活性窒化化合物のガスを約１０００℃の
雰囲気下で２０分間〜４０分間流す。基板上の単結晶膜
を形成するには各種のエピタキシー法（気相、液相、分
子ビーム、有機金属ＣＶＤ法等）が用いられる。アンモ
ニアによりサファイア基板の表面が窒化され多結晶のＡ
ｌＮ層１０１が０．５〜５ｎｍの厚みで形成される。こ
のＡｌＮ層１０１は比較的方位のそろった単結晶層であ
るため、この単結晶を種として成長するＧａＮ結晶を均
一な方位の単結晶にすることができる。この工程により
製造されるＡｌＮ層は必須の層ではなく省略可能であ
る。例えば基板表面の結晶構造を単一化できるのであれ
ば、ＡｌＮ層が無くても良好な結晶の窒化ガリウム層を
形成可能だからである。
【００２８】パターン形成工程（図１（ｃ））： 次い
で前述したインクジェット式記録ヘッド１から液体ガリ
ウム５０をＡｌＮ層上に吐出して液体ガリウム５０でパ
ターン５１を形成する。すなわち図示しない駆動機構を
動作させてインクジェット式記録ヘッド１の基板１００
に対する相対位置をパターン形成位置に調整する。そし
てインクジェット式記録ヘッド１に電圧を印加する。イ
ンクジェット式記録ヘッド１では圧電体素子４０に電圧
が印加されると圧電体素子４０に体積変化が生ずる。そ
の体積変化は振動板３０を介してキャビティ２１に伝達
される。この結果キャビティ２１内に供給されていた液
体ガリウム５０がノズル１１から吐出される。基板１０
０、ＡｌＮ層１０１およびＡｌＮ層１０１のパターン形
成面付近の温度をガリウムの融点より低い温度（３０℃
より低い温度）に設定しておく。融点より低い温度なの
でパターン形成面に着弾したパターン５１は固まり始ま
る。ガリウムはパターンが広がることなく固定される。
で前述したインクジェット式記録ヘッド１から液体ガリ
ウム５０をＡｌＮ層上に吐出して液体ガリウム５０でパ
ターン５１を形成する。すなわち図示しない駆動機構を
動作させてインクジェット式記録ヘッド１の基板１００
に対する相対位置をパターン形成位置に調整する。そし
てインクジェット式記録ヘッド１に電圧を印加する。イ
ンクジェット式記録ヘッド１では圧電体素子４０に電圧
が印加されると圧電体素子４０に体積変化が生ずる。そ
の体積変化は振動板３０を介してキャビティ２１に伝達
される。この結果キャビティ２１内に供給されていた液
体ガリウム５０がノズル１１から吐出される。基板１０
０、ＡｌＮ層１０１およびＡｌＮ層１０１のパターン形
成面付近の温度をガリウムの融点より低い温度（３０℃
より低い温度）に設定しておく。融点より低い温度なの
でパターン形成面に着弾したパターン５１は固まり始ま
る。ガリウムはパターンが広がることなく固定される。
【００２９】窒化工程（図１（ｄ））： 次いで再びア
ンモニアなどの窒化可能なガスを約９００℃程度の温度
で５分間程度基板上に流す。この工程によりガリウムが
窒化されて窒化ガリウム（ＧａＮ）の島状の単結晶で形
成された窒化ガリウム初期層５２がＡｌＮ層１０１上に
形成される。
ンモニアなどの窒化可能なガスを約９００℃程度の温度
で５分間程度基板上に流す。この工程によりガリウムが
窒化されて窒化ガリウム（ＧａＮ）の島状の単結晶で形
成された窒化ガリウム初期層５２がＡｌＮ層１０１上に
形成される。
【００３０】結晶成長工程（図１（ｅ））： 次いでガ
リウムを蒸着しながらアンモニア等の窒化可能なガスを
流し、ＧａＮ結晶を成長させる。約９００℃で５分間程
度蒸着する。この蒸着には例えばホットウォールエピタ
キシャル法等を用いることが好ましい。このホットウォ
ールエピタキシャル法によればエピタキシャル成長がほ
とんど熱平衡に近い状態でしかも材料の損失を必要最小
限に抑えながらできる。この方法を実施するホットウォ
ールエピタキシャル装置はヘッド部、ウォール部、ソー
ス部およびリザーバ部を備えている。ヘッド部に基板１
００を配置し、ソース部に液体ガリウムを入れる。リザ
ーバ部からアンモニアガス等を供給する。ソース部から
蒸発した分子がヘッド部に移動し、ほぼ熱平衡に近い状
態で結晶成長が得られる。このときアンモニア分子によ
り窒化される。この方法によりほぼ単結晶に近い良好な
窒化ガリウム系化合物の結晶層である窒化ガリウム層５
３が得られる。例えば窒化ガリウム層５３は３０〜６０
ｎｍの厚みに形成できる。その厚み、結晶の幅や長さ等
のパターン形状は当該窒化ガリウム層５３を使用するデ
バイスの構造に応じて調整すればよい。
リウムを蒸着しながらアンモニア等の窒化可能なガスを
流し、ＧａＮ結晶を成長させる。約９００℃で５分間程
度蒸着する。この蒸着には例えばホットウォールエピタ
キシャル法等を用いることが好ましい。このホットウォ
ールエピタキシャル法によればエピタキシャル成長がほ
とんど熱平衡に近い状態でしかも材料の損失を必要最小
限に抑えながらできる。この方法を実施するホットウォ
ールエピタキシャル装置はヘッド部、ウォール部、ソー
ス部およびリザーバ部を備えている。ヘッド部に基板１
００を配置し、ソース部に液体ガリウムを入れる。リザ
ーバ部からアンモニアガス等を供給する。ソース部から
蒸発した分子がヘッド部に移動し、ほぼ熱平衡に近い状
態で結晶成長が得られる。このときアンモニア分子によ
り窒化される。この方法によりほぼ単結晶に近い良好な
窒化ガリウム系化合物の結晶層である窒化ガリウム層５
３が得られる。例えば窒化ガリウム層５３は３０〜６０
ｎｍの厚みに形成できる。その厚み、結晶の幅や長さ等
のパターン形状は当該窒化ガリウム層５３を使用するデ
バイスの構造に応じて調整すればよい。
【００３１】なお良好な結晶成長が行える蒸着法であれ
ばホットウォールエピタキシャル法によることなく他の
蒸着法を用いてもよい。例えば同時蒸着法、フラッシュ
法、温度法、分子線蒸着法、アーク放電法、イオンプレ
ーティング法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法、Ｍ
ＯＣＶＤ、ＭＢＥ等種々の蒸着法が適用可能である。
ばホットウォールエピタキシャル法によることなく他の
蒸着法を用いてもよい。例えば同時蒸着法、フラッシュ
法、温度法、分子線蒸着法、アーク放電法、イオンプレ
ーティング法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法、Ｍ
ＯＣＶＤ、ＭＢＥ等種々の蒸着法が適用可能である。
【００３２】窒化ガリウム層５３形成後は青色レーザ、
半導体レーザ、方向性結合器のような導波路等の目的と
するデバイスの構成に合わせて積層工程を継続する。例
えば青色ＬＥＤを形成するにはこの窒化ガリウム層の上
にさらにＭｇをドープした窒化ガリウム層を蒸着する。
半導体レーザ、方向性結合器のような導波路等の目的と
するデバイスの構成に合わせて積層工程を継続する。例
えば青色ＬＥＤを形成するにはこの窒化ガリウム層の上
にさらにＭｇをドープした窒化ガリウム層を蒸着する。
【００３３】従来基板に高温下でＧａＮ層を成長させよ
うと思っても基板にＧａが付着しにくいことから結晶を
成長させることが難しかった。上記したように本実施形
態１によれば、基板付近が低温で保たれているので容易
に基板表面にＧａのドロップレットが形成される。これ
にアンモニアを供給することでＧａＮの小さい結晶核が
多数形成させることができる。その後比較的高温にして
ガリウムガスとアンモニアガスを供給しても、結晶核が
できている場所、すなわちインクジェット方式により最
初にガリウムが付着した場所からしか結晶が成長しない
ので、パターン以外の部分に特にマスクを施さなくても
ＧａＮ層の薄膜をパターン化して成長させることができ
る。
うと思っても基板にＧａが付着しにくいことから結晶を
成長させることが難しかった。上記したように本実施形
態１によれば、基板付近が低温で保たれているので容易
に基板表面にＧａのドロップレットが形成される。これ
にアンモニアを供給することでＧａＮの小さい結晶核が
多数形成させることができる。その後比較的高温にして
ガリウムガスとアンモニアガスを供給しても、結晶核が
できている場所、すなわちインクジェット方式により最
初にガリウムが付着した場所からしか結晶が成長しない
ので、パターン以外の部分に特にマスクを施さなくても
ＧａＮ層の薄膜をパターン化して成長させることができ
る。
【００３４】また本実施形態ではインクジェット方式を
使用したので、大きな設備を要することなく簡単に所望
の基板上の位置に、所望の形状で窒化ガリウム層の結晶
を製造することができる。インクジェット方式では必要
な量だけ液体ガリウムを吐出するので材料の利用効率が
よい。さらにホットウォールエピタキシャル法を用いれ
ば結晶成長においても材料の利用効率を高めることがで
きる。
使用したので、大きな設備を要することなく簡単に所望
の基板上の位置に、所望の形状で窒化ガリウム層の結晶
を製造することができる。インクジェット方式では必要
な量だけ液体ガリウムを吐出するので材料の利用効率が
よい。さらにホットウォールエピタキシャル法を用いれ
ば結晶成長においても材料の利用効率を高めることがで
きる。
【００３５】（実施形態２）本発明の実施形態２は基板
上に溝を形成してからパターン形成をする導波路等の製
造に適したパターン形成方法に関する。
上に溝を形成してからパターン形成をする導波路等の製
造に適したパターン形成方法に関する。
【００３６】次に図２の製造工程断面図を参照して、本
実施形態の窒化ガリウム系化合物のパターン製造方法を
説明する。以下の工程においてリソグラフィ装置、基板
を窒化させる装置、インクジェット式記録ヘッドを含む
パターン形成装置、および窒化ガリウム結晶を成長させ
る装置を使用する。これらは機能が一体化された製造装
置として構成されていても個別化された製造装置を並行
して使用するものであってもよい。インクジェット式記
録ヘッドの詳細については上記実施形態１と同様なので
説明を省略する。
実施形態の窒化ガリウム系化合物のパターン製造方法を
説明する。以下の工程においてリソグラフィ装置、基板
を窒化させる装置、インクジェット式記録ヘッドを含む
パターン形成装置、および窒化ガリウム結晶を成長させ
る装置を使用する。これらは機能が一体化された製造装
置として構成されていても個別化された製造装置を並行
して使用するものであってもよい。インクジェット式記
録ヘッドの詳細については上記実施形態１と同様なので
説明を省略する。
【００３７】レジスト層形成工程（図２（ａ））： レ
ジスト層塗布工程は基板１００のパターン形成面にレジ
スト層１０２を形成する工程である。レジスト材料とし
てはポジ型でもネガ型でもよい。ポジ型レジストは露光
された部分が現像時、剥離されて無くなる。ネガ型レジ
ストではポジ型レジストの逆となる。スピンナー法、ス
プレー法等の方法を用いて均一な厚さに塗布しレジスト
層１０２を形成する。レジスト材料には東京応化製ＯＦ
ＰＲ−５０００やクラリアント製ＡＺ４６２０等の公知
のものを用いる。光には水銀ランプのｇ線やｉ線等の公
知の光源を用いる。
ジスト層塗布工程は基板１００のパターン形成面にレジ
スト層１０２を形成する工程である。レジスト材料とし
てはポジ型でもネガ型でもよい。ポジ型レジストは露光
された部分が現像時、剥離されて無くなる。ネガ型レジ
ストではポジ型レジストの逆となる。スピンナー法、ス
プレー法等の方法を用いて均一な厚さに塗布しレジスト
層１０２を形成する。レジスト材料には東京応化製ＯＦ
ＰＲ−５０００やクラリアント製ＡＺ４６２０等の公知
のものを用いる。光には水銀ランプのｇ線やｉ線等の公
知の光源を用いる。
【００３８】露光・現像工程（図２（ｂ））： 露光・
現像工程はレジスト層１０２をパターン形成領域に合わ
せて露光および現像する工程である。まずレジスト層１
０２の材料としてポジ型レジストを用いた場合には溝形
成領域に光を照射し、ネガ型レジストを用いた場合には
溝形成領域以外の領域に光を照射して露光する。次いで
露光されたレジスト層１０２を現像してパターン形成領
域以外のレジスト層のみを残す。現像処理に用いる現像
液には東京応化製ＮＭＤ−Ｗ等の公知のものを用いる。
現像工程はレジスト層１０２をパターン形成領域に合わ
せて露光および現像する工程である。まずレジスト層１
０２の材料としてポジ型レジストを用いた場合には溝形
成領域に光を照射し、ネガ型レジストを用いた場合には
溝形成領域以外の領域に光を照射して露光する。次いで
露光されたレジスト層１０２を現像してパターン形成領
域以外のレジスト層のみを残す。現像処理に用いる現像
液には東京応化製ＮＭＤ−Ｗ等の公知のものを用いる。
【００３９】エッチング工程（図２（ｃ））： エッチ
ング工程は基板１００の現像されたレジスト層１０２を
マスクにしてエッチングを行い、パターン形成領域に溝
１０３を形成する工程である。エッチング方法として
は、例えば平行平板型反応性イオンエッチング等のドラ
イエッチングや湿式の異方性エッチング等のウェットエ
ッチングを用いる。ドライエッチングにより溝１０３の
エッチングとレジスト層１０２の除去を連続して行うこ
とも可能である。エッチングの深度はＧａＮ層の厚みに
する。
ング工程は基板１００の現像されたレジスト層１０２を
マスクにしてエッチングを行い、パターン形成領域に溝
１０３を形成する工程である。エッチング方法として
は、例えば平行平板型反応性イオンエッチング等のドラ
イエッチングや湿式の異方性エッチング等のウェットエ
ッチングを用いる。ドライエッチングにより溝１０３の
エッチングとレジスト層１０２の除去を連続して行うこ
とも可能である。エッチングの深度はＧａＮ層の厚みに
する。
【００４０】基板表面窒化工程（図２（ｄ））： 上記
実施形態１の基板表面窒化工程（図１（ｂ））と同様に
してアンモニアを含むガス雰囲気下で当該基板１００の
表面を窒化する。その詳細は実施形態１と同様である。
この窒化工程により溝１０３の内部も含めて窒化され
る。
実施形態１の基板表面窒化工程（図１（ｂ））と同様に
してアンモニアを含むガス雰囲気下で当該基板１００の
表面を窒化する。その詳細は実施形態１と同様である。
この窒化工程により溝１０３の内部も含めて窒化され
る。
【００４１】パターン形成工程（図２（ｅ））： 次い
で上記実施形態１（図１（ｃ））と同様にしてインクジ
ェット式記録ヘッド１から液体ガリウム５０をＡｌＮ層
上に吐出して液体ガリウム５０でパターン５１を形成す
る。このとき液体ガリウム５０は溝１０３内に吐出され
るように調整する。その詳細は実施形態１と同様であ
る。特に溝１０３が形成されているので、液体ガリウム
５０が溝１０３の形状に沿って充填される。特に基板付
近の温度をガリウムの融点より低い温度に設定していな
くても溝１０３から吐出量を調整する限り液体ガリウム
５０が溝から流れ出すことがないため、パターン形成が
確実に行える。
で上記実施形態１（図１（ｃ））と同様にしてインクジ
ェット式記録ヘッド１から液体ガリウム５０をＡｌＮ層
上に吐出して液体ガリウム５０でパターン５１を形成す
る。このとき液体ガリウム５０は溝１０３内に吐出され
るように調整する。その詳細は実施形態１と同様であ
る。特に溝１０３が形成されているので、液体ガリウム
５０が溝１０３の形状に沿って充填される。特に基板付
近の温度をガリウムの融点より低い温度に設定していな
くても溝１０３から吐出量を調整する限り液体ガリウム
５０が溝から流れ出すことがないため、パターン形成が
確実に行える。
【００４２】窒化工程（図２（ｆ））： 上記実施形態
１の窒化工程（図１（ｄ））と同様に基板表面を窒化す
る。この処理により溝１０３の内部に窒化ガリウムの単
結晶からなる初期層５２が形成される。
１の窒化工程（図１（ｄ））と同様に基板表面を窒化す
る。この処理により溝１０３の内部に窒化ガリウムの単
結晶からなる初期層５２が形成される。
【００４３】結晶成長工程（図２（ｇ））： 上記実施
形態１の結晶成長工程（図１（ｅ））と同様にして窒化
ガリウムの結晶を成長させる。その詳細は実施形態１と
同様である。溝１０３の深さに窒化ガリウムの結晶が成
長した段階でガリウムの蒸着を中止する。
形態１の結晶成長工程（図１（ｅ））と同様にして窒化
ガリウムの結晶を成長させる。その詳細は実施形態１と
同様である。溝１０３の深さに窒化ガリウムの結晶が成
長した段階でガリウムの蒸着を中止する。
【００４４】以上の諸工程を経ることによりフォトリソ
グラフィ法で形成したパターンに沿って窒化ガリウムの
結晶層を形成することができる。なお本実施形態では液
体ガリウムを吐出していたが、実施形態３で後述するよ
うに固形のガリウム粒子を含んだ流動体を吐出してパタ
ーンにしてもよい。
グラフィ法で形成したパターンに沿って窒化ガリウムの
結晶層を形成することができる。なお本実施形態では液
体ガリウムを吐出していたが、実施形態３で後述するよ
うに固形のガリウム粒子を含んだ流動体を吐出してパタ
ーンにしてもよい。
【００４５】上記したように本実施形態２によれば予め
リソグラフィ法を使用して溝を形成しておくので、イン
クジェット式記録ヘッドの吐出方向等にムラがあって
も、予め形成した溝に沿って窒化ガリウムのパターンを
形成することができる。そのため精度が要求されるパタ
ーンであっても、フォトリソグラフィ法を使用可能な製
造環境であれば高精度のパターンを、インクジェット方
式を使用して形成できる。特に本実施形態を用いれば方
向性結合器等の導波路を高精度で形成するのに適する。
リソグラフィ法を使用して溝を形成しておくので、イン
クジェット式記録ヘッドの吐出方向等にムラがあって
も、予め形成した溝に沿って窒化ガリウムのパターンを
形成することができる。そのため精度が要求されるパタ
ーンであっても、フォトリソグラフィ法を使用可能な製
造環境であれば高精度のパターンを、インクジェット方
式を使用して形成できる。特に本実施形態を用いれば方
向性結合器等の導波路を高精度で形成するのに適する。
【００４６】（実施形態３）本発明の実施形態３は実施
形態１と異なり固形のガリウム粒子をインクジェット方
式により吐出するものである。
形態１と異なり固形のガリウム粒子をインクジェット方
式により吐出するものである。
【００４７】本実施形態においても上記実施形態１と同
様のインクジェット式記録ヘッド１を用いる。ただしイ
ンクジェット式記録ヘッド１から吐出させる流動体とし
ては液体ガリウムを用いずに固体のガリウム粒子を含む
流動体を用いる。例えば図３（ａ）に示すようにガリウ
ムの固形化した粒子５５を溶媒５６に攪拌した流動体５
７を製造し、これをインクジェット式記録ヘッドのタン
ク２６に貯蔵する。粒子５５の径は流動体５７中で粒子
５５が偏在しない程度、例えば１μｍ程度に調整する。
溶媒５６としては、ガリウム粒子５５を含んだ状態でイ
ンクジェット式記録ヘッド１から吐出可能な程度の粘
度、例えば２〜４ｃｐを有するものであって、ガリウム
と反応しないもので構成する。例えば溶媒５６としては
キシレン、エトキシエタノール等が挙げられる。
様のインクジェット式記録ヘッド１を用いる。ただしイ
ンクジェット式記録ヘッド１から吐出させる流動体とし
ては液体ガリウムを用いずに固体のガリウム粒子を含む
流動体を用いる。例えば図３（ａ）に示すようにガリウ
ムの固形化した粒子５５を溶媒５６に攪拌した流動体５
７を製造し、これをインクジェット式記録ヘッドのタン
ク２６に貯蔵する。粒子５５の径は流動体５７中で粒子
５５が偏在しない程度、例えば１μｍ程度に調整する。
溶媒５６としては、ガリウム粒子５５を含んだ状態でイ
ンクジェット式記録ヘッド１から吐出可能な程度の粘
度、例えば２〜４ｃｐを有するものであって、ガリウム
と反応しないもので構成する。例えば溶媒５６としては
キシレン、エトキシエタノール等が挙げられる。
【００４８】（製造方法）次に図３（ｂ）〜（ｃ）等の
製造工程断面図を参照して、本実施形態の窒化ガリウム
系化合物のパターン製造方法を説明する。以下の工程に
おいて基板を窒化させる装置、インクジェット式記録ヘ
ッドを含むパターン形成装置、および窒化ガリウム結晶
を成長させる装置を使用する。これらは機能が一体化さ
れた製造装置として構成されていても個別化された製造
装置を並行して使用するものであってもよい。
製造工程断面図を参照して、本実施形態の窒化ガリウム
系化合物のパターン製造方法を説明する。以下の工程に
おいて基板を窒化させる装置、インクジェット式記録ヘ
ッドを含むパターン形成装置、および窒化ガリウム結晶
を成長させる装置を使用する。これらは機能が一体化さ
れた製造装置として構成されていても個別化された製造
装置を並行して使用するものであってもよい。
【００４９】基板表面窒化工程（図１（ａ））： この
工程は上記実施形態１の表面窒化工程（図１（ｂ））と
同様にして行う。この工程で基板１００の表面にＡｌＮ
層１０１を形成する。
工程は上記実施形態１の表面窒化工程（図１（ｂ））と
同様にして行う。この工程で基板１００の表面にＡｌＮ
層１０１を形成する。
【００５０】パターン形成工程（図３（ｂ））： 次い
で上記実施形態１のパターン形成工程（図１（ｃ））と
同様にしてインクジェット式記録ヘッド１からガリウム
粒子５５を含む流動体５７をＡｌＮ層上に吐出してパタ
ーン５８を形成する。インクジェット式記録ヘッド１の
移動および吐出動作は上記実施形態１と同様にして行う
が、タンク２６への流動体５７の貯蔵から吐出までの工
程はガリウムの融点（３０℃）より低い温度に維持して
おくことが必要である。ガリウムが溶解すると流動体５
７中でガリウムが偏在することになり、吐出特性に影響
を与えるからである。吐出後の基板１００、ＡｌＮ層１
０１およびＡｌＮ層１０１のパターン形成面付近の雰囲
気はガリウムの融点以上であってもよい。
で上記実施形態１のパターン形成工程（図１（ｃ））と
同様にしてインクジェット式記録ヘッド１からガリウム
粒子５５を含む流動体５７をＡｌＮ層上に吐出してパタ
ーン５８を形成する。インクジェット式記録ヘッド１の
移動および吐出動作は上記実施形態１と同様にして行う
が、タンク２６への流動体５７の貯蔵から吐出までの工
程はガリウムの融点（３０℃）より低い温度に維持して
おくことが必要である。ガリウムが溶解すると流動体５
７中でガリウムが偏在することになり、吐出特性に影響
を与えるからである。吐出後の基板１００、ＡｌＮ層１
０１およびＡｌＮ層１０１のパターン形成面付近の雰囲
気はガリウムの融点以上であってもよい。
【００５１】ガリウム溶解工程（図３（ｃ））： 次に
ＡｌＮ層１０１上に吐出されたパターン５８に対しガリ
ウムの融点以上の温度を与えてガリウム粒子５５を溶解
させ液体ガリウム５９にする。ガリウム粒子５５が溶解
することにより粒子が互いに連結し一つの連続したパタ
ーンが形成される。ガリウム粒子が溶解する過程で融点
付近の比較的低い温度を経る。ガリウム等の金属は基板
が融点付近の低い温度に保たれている際に付着しやす
い。このためその後高温になってもパターン形状が維持
される。
ＡｌＮ層１０１上に吐出されたパターン５８に対しガリ
ウムの融点以上の温度を与えてガリウム粒子５５を溶解
させ液体ガリウム５９にする。ガリウム粒子５５が溶解
することにより粒子が互いに連結し一つの連続したパタ
ーンが形成される。ガリウム粒子が溶解する過程で融点
付近の比較的低い温度を経る。ガリウム等の金属は基板
が融点付近の低い温度に保たれている際に付着しやす
い。このためその後高温になってもパターン形状が維持
される。
【００５２】結晶成長工程（図３（ｄ））： この工程
は上記実施形態１の結晶成長工程（図１（ｅ））と同様
にして行う。ここで上記ガリウム溶解工程を経ずにこの
結晶成長工程を行ってもよい。結晶成長工程においてガ
リウムの融点以上の温度になるためガリウム粒子が結晶
成長の初期において溶解するからである。
は上記実施形態１の結晶成長工程（図１（ｅ））と同様
にして行う。ここで上記ガリウム溶解工程を経ずにこの
結晶成長工程を行ってもよい。結晶成長工程においてガ
リウムの融点以上の温度になるためガリウム粒子が結晶
成長の初期において溶解するからである。
【００５３】なお本実施形態３は上記実施形態２で説明
したように溝を形成して行う工程にももちろん適用が可
能である。つまり液体ガリウムの代わりにガリウム粒子
を含んだ流動体を吐出すればよい。
したように溝を形成して行う工程にももちろん適用が可
能である。つまり液体ガリウムの代わりにガリウム粒子
を含んだ流動体を吐出すればよい。
【００５４】上記したように実施形態３によれば、上記
実施形態１と同様の効果を備える他、ガリウムを粒子の
まま吐出させることによってもパターンを形成可能であ
る。このためインクジェット式記録ヘッドを含めた総て
の工程をガリウムの融点以上に維持することが不可能な
場合等に有効である。
実施形態１と同様の効果を備える他、ガリウムを粒子の
まま吐出させることによってもパターンを形成可能であ
る。このためインクジェット式記録ヘッドを含めた総て
の工程をガリウムの融点以上に維持することが不可能な
場合等に有効である。
【００５５】（その他の変形例）本発明は上記実施形態
によらず種々に変形して適用することが可能である。例
えば上記各実施形態ではガリウムを吐出させてパターン
を形成していたが、他の組成の金属等を吐出させてもよ
い。吐出させたい金属の融点や溶解後の粘度に応じて金
属を液体金属にして吐出させるか粒子のまま吐出させる
かを選択する。液体金属として流通させてもインクジェ
ット式記録ヘッドに悪影響を及ぼすことなく、かつイン
クジェット式記録ヘッドから吐出可能な粘度を液体金属
が保持している場合には、実施形態１と同様にして液体
金属を吐出させればよい。例えば、このような比較的低
温で吐出可能な金属としてはガリウムの他に、鉛、錫、
水銀等が挙げられる。液体金属として流通させるとイン
クジェット式記録ヘッドの構造に悪影響を与えるほど金
属の融点が高すぎる場合または液体金属になるとインク
ジェット式記録ヘッドから吐出不可能な粘度になる場合
には、実施形態３と同様にして金属粒子を溶媒に含めて
吐出させればよい。この金属によって基板にパターンを
形成する前後の処理は金属の使用目的に応じて種々に変
更して適用が可能である。
によらず種々に変形して適用することが可能である。例
えば上記各実施形態ではガリウムを吐出させてパターン
を形成していたが、他の組成の金属等を吐出させてもよ
い。吐出させたい金属の融点や溶解後の粘度に応じて金
属を液体金属にして吐出させるか粒子のまま吐出させる
かを選択する。液体金属として流通させてもインクジェ
ット式記録ヘッドに悪影響を及ぼすことなく、かつイン
クジェット式記録ヘッドから吐出可能な粘度を液体金属
が保持している場合には、実施形態１と同様にして液体
金属を吐出させればよい。例えば、このような比較的低
温で吐出可能な金属としてはガリウムの他に、鉛、錫、
水銀等が挙げられる。液体金属として流通させるとイン
クジェット式記録ヘッドの構造に悪影響を与えるほど金
属の融点が高すぎる場合または液体金属になるとインク
ジェット式記録ヘッドから吐出不可能な粘度になる場合
には、実施形態３と同様にして金属粒子を溶媒に含めて
吐出させればよい。この金属によって基板にパターンを
形成する前後の処理は金属の使用目的に応じて種々に変
更して適用が可能である。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、インクジェット方式を
用いたので、材料の利用効率を飛躍的に向上させ、製造
工程における省電力化を図ることができる。
用いたので、材料の利用効率を飛躍的に向上させ、製造
工程における省電力化を図ることができる。
【００５７】特に本発明によれば、パターン形成面付近
を金属の融点より低い温度に保つので、パターン形成面
への金属の付着率を上げることができる。またその後に
温度を上げる処理を行っても、インクジェット方式によ
りパターンが付着した場所以外には結晶粒が存在しない
ので、パターン形成領域のみをパターン化できる。
を金属の融点より低い温度に保つので、パターン形成面
への金属の付着率を上げることができる。またその後に
温度を上げる処理を行っても、インクジェット方式によ
りパターンが付着した場所以外には結晶粒が存在しない
ので、パターン形成領域のみをパターン化できる。
【００５８】また本発明では溝を形成しそこにパターン
を形成するので、高い精度でガリウム等の金属結晶を成
長させることができる。
を形成するので、高い精度でガリウム等の金属結晶を成
長させることができる。
【図１】本発明の実施形態１のパターン形成方法を説明
する製造工程断面図である。
する製造工程断面図である。
【図２】本発明の実施形態２のパターン形成方法を説明
する製造工程断面図である。
する製造工程断面図である。
【図３】本発明の実施形態３のパターン形成方法を説明
する製造工程断面図である。
する製造工程断面図である。
【図４】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であ
る。
る。
【図５】インクジェット式記録ヘッドの主要部の斜視図
一部断面図である。
一部断面図である。
１…インクジェット式記録ヘッド、２６…タンク、５０
…液体ガリウム、５１、５８…液体ガリウムのパター
ン、５２、５９…窒化ガリウム初期層、５３…窒化ガリ
ウム層、５５…ガリウム粒子、５６…溶媒、５７…ガリ
ウム粒子を含んだ流動体、５８…ガリウム粒子を含んだ
パターン １００…基板 １０１…ＡｌＮ層 １０２…レジスト層 １０３…溝
…液体ガリウム、５１、５８…液体ガリウムのパター
ン、５２、５９…窒化ガリウム初期層、５３…窒化ガリ
ウム層、５５…ガリウム粒子、５６…溶媒、５７…ガリ
ウム粒子を含んだ流動体、５８…ガリウム粒子を含んだ
パターン １００…基板 １０１…ＡｌＮ層 １０２…レジスト層 １０３…溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｈ ５０２Ｚ
Claims (13)
- 【請求項１】 窒化ガリウム系化合物のパターンを形成
する窒化ガリウム系化合物パターン形成方法であって、 融点以上の温度で溶解している液体ガリウムを含む流動
体をインクジェット方式により基板に吐出させる工程
と、 前記基板上に吐出された液体ガリウムを、活性窒素化合
物を含むガス雰囲気下で窒化させる工程と、を備えるこ
とを特徴とする窒化ガリウム系化合物パターン形成方
法。 - 【請求項２】 窒化ガリウム系化合物のパターンを形成
する窒化ガリウム系化合物パターン形成方法であって、 融点より低い温度でガリウム粒子を含む流動体をインク
ジェット方式により基板に吐出させる工程と、 前記基板上に吐出された流動体にガリウムの融点以上の
温度を与えて前記ガリウム粒子を液体ガリウムとし、活
性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該液体ガリウムを
窒化させる工程と、を備えることを特徴とする窒化ガリ
ウム系化合物パターン形成方法。 - 【請求項３】 前記基板に流動体を吐出させる工程で
は、基板付近の温度を当該流動体の融点より低い温度に
設定しておく請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物パ
ターン形成方法。 - 【請求項４】 前記流動体を基板に吐出させる工程の前
に、前記基板に前記パターンに相当する溝を形成する工
程を備え、 前記流動体を基板に吐出させる工程では当該基板に形成
された溝に前記流動体を吐出させる請求項１または請求
項２のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物パターン
形成方法。 - 【請求項５】 前記基板に溝を形成する工程は、 前記基板上にレジスト層を形成する工程と、前記基板上
に形成されたレジスト層を前記パターンに合わせて露光
・現像する工程と、露光・現像された前記レジスト層を
エッチングする工程と、を備える請求項４に記載の窒化
ガリウム系化合物パターン形成方法。 - 【請求項６】 前記流動体を基板に吐出させる工程と前
記活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で窒化させる工程
は、不活性ガス雰囲気を通して連続して行う請求項１に
記載の窒化ガリウム系化合物パターン形成方法。 - 【請求項７】 前記流動体を基板に吐出させる工程の前
に、活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該基板の表
面を窒化する工程をさらに備える請求項１または請求項
２のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物パターン形
成方法。 - 【請求項８】 前記窒化したガリウムが形成された基板
を、さらに活性窒素化合物を含むガス雰囲気下でガリウ
ムを蒸着し、窒化ガリウムの結晶を成長させる工程を備
える請求項１または請求項２のいずれかに記載の窒化ガ
リウム系化合物パターン形成方法。 - 【請求項９】 前記活性窒素化合物は、窒素化合物を高
温に晒す工程または窒素化合物にリモートプラズマ法を
適用する工程により形成される請求項１乃至請求項８の
いずれかに記載の窒化ガリウム系化合物パターン形成方
法。 - 【請求項１０】 前記窒素化合物は、アンモニアガスで
ある請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の窒化ガリ
ウム系化合物パターン形成方法。 - 【請求項１１】 パターン形成面に任意の金属でパター
ンを形成する金属パターン形成方法であって、 金属に当該金属の融点以上の温度を与えて当該金属を溶
解させる工程と、 溶解した液体金属をインクジェット方式により前記パタ
ーン形成面に吐出させる工程と、を備えることを特徴と
する金属パターン形成方法。 - 【請求項１２】 パターン形成面に任意の金属でパター
ンを形成する金属パターン形成方法であって、 前記金属の融点より低い温度で当該金属の粒子を含んだ
流動体をインクジェット方式により前記パターン形成面
に吐出させる工程と、 前記パターン形成面に吐出された前記流動体のパターン
に対し前記金属の融点以上の温度を与えて前記金属の粒
子を溶解させ連続した金属パターンを形成する工程と、
を備えることを特徴とする金属パターン形成方法。 - 【請求項１３】 前記パターン形成面に流動体を吐出さ
せる工程では、パターン形成面付近の温度を当該流動体
の融点より低い温度に設定しておく請求項１１に記載の
金属パターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5720198A JPH11260740A (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 窒化ガリウム系化合物パターン形成方法および金属パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5720198A JPH11260740A (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 窒化ガリウム系化合物パターン形成方法および金属パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260740A true JPH11260740A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13048892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5720198A Withdrawn JPH11260740A (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 窒化ガリウム系化合物パターン形成方法および金属パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260740A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010023937A1 (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-04 | 国立大学法人広島大学 | 結晶製造装置、それを用いて製造された半導体デバイスおよびそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
| JP2011503893A (ja) * | 2007-11-20 | 2011-01-27 | モザイク クリスタルス リミテッド | アモルファスｉｉｉ−ｖ族半導体材料及びその製造方法 |
| KR102035581B1 (ko) * | 2019-05-28 | 2019-10-23 | 한국생산기술연구원 | 도전성 패턴 형성용 스탬프, 이를 이용한 도전성 패턴 기판의 제조 방법 및 이를 통해 준비된 도전성 패턴 기판 |
| KR102673697B1 (ko) * | 2022-12-06 | 2024-06-10 | 한국생산기술연구원 | 저융점 금속을 이용한 고신축 도전성 기재 및 이를 포함하는 기능성 의류 |
-
1998
- 1998-03-09 JP JP5720198A patent/JPH11260740A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011503893A (ja) * | 2007-11-20 | 2011-01-27 | モザイク クリスタルス リミテッド | アモルファスｉｉｉ−ｖ族半導体材料及びその製造方法 |
| WO2010023937A1 (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-04 | 国立大学法人広島大学 | 結晶製造装置、それを用いて製造された半導体デバイスおよびそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
| CN102137959A (zh) * | 2008-09-01 | 2011-07-27 | 国立大学法人广岛大学 | 晶体制造装置、使用该晶体制造装置制造的半导体设备以及使用该晶体制造装置制造半导体设备的方法 |
| US8900953B2 (en) | 2008-09-01 | 2014-12-02 | Hiroshima University | Crystal manufacturing apparatus, semiconductor device manufactured using the same, and method of manufacturing semiconductor device using the same |
| KR102035581B1 (ko) * | 2019-05-28 | 2019-10-23 | 한국생산기술연구원 | 도전성 패턴 형성용 스탬프, 이를 이용한 도전성 패턴 기판의 제조 방법 및 이를 통해 준비된 도전성 패턴 기판 |
| KR102673697B1 (ko) * | 2022-12-06 | 2024-06-10 | 한국생산기술연구원 | 저융점 금속을 이용한 고신축 도전성 기재 및 이를 포함하는 기능성 의류 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |