JP4183931B2 - 無クラックＡｌＮまたはＡｌＧａＮの結晶成長方法。 - Google Patents
無クラックＡｌＮまたはＡｌＧａＮの結晶成長方法。 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4183931B2 JP4183931B2 JP2001176365A JP2001176365A JP4183931B2 JP 4183931 B2 JP4183931 B2 JP 4183931B2 JP 2001176365 A JP2001176365 A JP 2001176365A JP 2001176365 A JP2001176365 A JP 2001176365A JP 4183931 B2 JP4183931 B2 JP 4183931B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aln
- crystal growth
- algan
- gan
- carrier gas
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims description 6
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 5
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いたＩＩＩ族窒化物半導体の製造法、特に、ＧａＮ上にＡｌＮまたはＡｌＧａＮを結晶成長させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡｌＮはもとより、高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮをＧａＮ上に結晶成長させる場合、コストおよびガス純化容易性の面から水素がキャリアガスとして用いられるが、この場合は、ＡｌＮまたはＡｌＧａＮに引っ張り性応力が発生し、クラックの発生が避けられない。そのため、ＧａＮ上に結晶成長させる場合、低ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮが通常用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、無クラックのＡｌＮまたは高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮをＧａＮ上に結晶成長させる手段を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機金属気相成長法を用いてＧａＮ上にＡｌＮを結晶成長させる方法において、より容易に、無クラックのＡｌＮまたは高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮをＧａＮ上に結晶成長させるため、窒素をキャリアガスとして用いることにより上記の課題を解決したものである。
すなわち、本発明は、有機金属気相成長法を用いてサファイア基板上に水素をキャリアガスとして用いて結晶成長させたＧａＮ上にＡｌＮを結晶成長させる方法において、Ｎ源としてアンモニア、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウムを用いて、窒素をキャリアガスとして用いることにより無クラックのＡｌＮの結晶成長を行うことを特徴とする結晶成長方法である。
また、本発明は、有機金属気相成長法を用いてサファイア基板上に水素をキャリアガスとして用いて結晶成長させたＧａＮ上にＡｌＧａＮを結晶成長させる方法において、Ｎ源としてアンモニア、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウムを用いて、窒素をキャリアガスとして用いることにより無クラックのＡｌＮモル分率が３０％以上の高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮの結晶成長を行うことを特徴とする結晶成長方法である。
【０００５】
さらに、本発明は、上記の有機金属気相成長法を用いてＧａＮ上にＡｌＮまたはＡｌＧａＮを結晶成長させる方法において、水素をキャリアガスとして用いて作製したＡｌＮまたはＡｌＧａＮを緩衝層として用い、その上に水素をキャリアガスとして用いてＡｌＮまたはＡｌＧａＮの下地となるＧａＮを作製することを特徴とする結晶成長方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を具体的に説明する。図１は、本発明のＧａＮ／ＡｌＮの多層構造の製造方法を示す概念図である。ＭＯＶＰＥ法により、Ｇａ源（トリメチルガリウム）と窒素源（アンモニア）をＧａＮの原料として供給する。ＡｌＮの下地となるＧａＮは、約１０００℃で水素をキャリアガスとして２ミクロン程度の膜厚のものをサフアイア基板上に作製する。その上に、成長温度約１０００℃で窒素（Ｎ2）をキャリアガスとして用いて、ＡｌＮを成長させる。
【０００７】
ＡｌＮを低温緩衝層として用いてＧａＮ上にＡｌＮを結晶成長させる場合は、上記のＭＯＶＰＥ法と同様な方法で水素をキャリアガスとして用いて作製した低温緩衝層ＡｌＮの上に、水素をキャリアガスとして用いてＧａＮを作製する。
【０００７】
ＡｌＮを結晶成長させる代わりにＡｌＧａＮを結晶成長させる場合も同様に実施できる。この方法によりＡｌＮモル分率が約３０％以上の高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮをＧａＮ上に結晶成長させることができる。
【０００８】
【実施例】
実施例１
Ｇａ源としては、有機金属のＴＭＧ（トリメチルガリウム）を使用し、窒素源としては、ＮＨ3 （アンモニア）を使用した。基板温度を１０５０℃とし水素をキャリアガスとして使用し、２ミクロン程度の膜厚のＧａＮを結晶成長させた。その上に、窒素をキャリアガスとして、０．５ミクロン程度の膜厚のＡｌＮを結晶成長させた。ＡｌＮの窒素源には、ＧａＮと同じアンモニアを使用し、Ａｌ源には、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を使用した。ＴＭＧの供給量は１０ｓｃｃｍ程度、ＴＭＡの供給量も１０ｓｃｃｍ程度とした。アンモニアは、１ｓｌｍ程度を供給した。キャリアガスの流量は、水素、窒素の場合ともに、１０ｓｌｍ程度流した。
【０００９】
図２は、従来例の製造方法により結晶成長したＧａＮ上のＡｌＮの表面の光学顕微鏡写真の模写図である。図２に示すように、ＡｌＮの表面に多数のクラックが発生している。これに対して、本発明の製造方法により結晶成長したＧａＮ上のＡｌＮの表面の光学顕微鏡写真では、図２に示すようなクラックは認められず、無クラックであった。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の結晶成長方法によれば、無クラックのＡｌＮまたはＡｌＧａＮの作製が可能となることにより、レーザーダイオードのクラッド層に用いることができ、キャリアや光の閉じ込めが十分大きな構造の作製が可能となる。また、レーザーダイオードに用いられる反射多層膜として最も理想的な組み合わせであるＧａＮ／ＡｌＮの多層構造が、無クラック状態で作製可能となる。さらに、電子の閉じ込めが十分大きい高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の作製も、無クラック状態で、ＡｌＮ／ＧａＮまたはＡｌＧａＮ／ＧａＮ構造で可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のＧａＮ／ＡｌＮの多層構造の製造方法を示す概念図である。
【図２】図２は、従来例の製造方法により結晶成長したＧａＮ上のＡｌＮの表面のクラックを示す光学顕微鏡写真の模写図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いたＩＩＩ族窒化物半導体の製造法、特に、ＧａＮ上にＡｌＮまたはＡｌＧａＮを結晶成長させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡｌＮはもとより、高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮをＧａＮ上に結晶成長させる場合、コストおよびガス純化容易性の面から水素がキャリアガスとして用いられるが、この場合は、ＡｌＮまたはＡｌＧａＮに引っ張り性応力が発生し、クラックの発生が避けられない。そのため、ＧａＮ上に結晶成長させる場合、低ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮが通常用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、無クラックのＡｌＮまたは高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮをＧａＮ上に結晶成長させる手段を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機金属気相成長法を用いてＧａＮ上にＡｌＮを結晶成長させる方法において、より容易に、無クラックのＡｌＮまたは高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮをＧａＮ上に結晶成長させるため、窒素をキャリアガスとして用いることにより上記の課題を解決したものである。
すなわち、本発明は、有機金属気相成長法を用いてサファイア基板上に水素をキャリアガスとして用いて結晶成長させたＧａＮ上にＡｌＮを結晶成長させる方法において、Ｎ源としてアンモニア、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウムを用いて、窒素をキャリアガスとして用いることにより無クラックのＡｌＮの結晶成長を行うことを特徴とする結晶成長方法である。
また、本発明は、有機金属気相成長法を用いてサファイア基板上に水素をキャリアガスとして用いて結晶成長させたＧａＮ上にＡｌＧａＮを結晶成長させる方法において、Ｎ源としてアンモニア、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウムを用いて、窒素をキャリアガスとして用いることにより無クラックのＡｌＮモル分率が３０％以上の高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮの結晶成長を行うことを特徴とする結晶成長方法である。
【０００５】
さらに、本発明は、上記の有機金属気相成長法を用いてＧａＮ上にＡｌＮまたはＡｌＧａＮを結晶成長させる方法において、水素をキャリアガスとして用いて作製したＡｌＮまたはＡｌＧａＮを緩衝層として用い、その上に水素をキャリアガスとして用いてＡｌＮまたはＡｌＧａＮの下地となるＧａＮを作製することを特徴とする結晶成長方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を具体的に説明する。図１は、本発明のＧａＮ／ＡｌＮの多層構造の製造方法を示す概念図である。ＭＯＶＰＥ法により、Ｇａ源（トリメチルガリウム）と窒素源（アンモニア）をＧａＮの原料として供給する。ＡｌＮの下地となるＧａＮは、約１０００℃で水素をキャリアガスとして２ミクロン程度の膜厚のものをサフアイア基板上に作製する。その上に、成長温度約１０００℃で窒素（Ｎ2）をキャリアガスとして用いて、ＡｌＮを成長させる。
【０００７】
ＡｌＮを低温緩衝層として用いてＧａＮ上にＡｌＮを結晶成長させる場合は、上記のＭＯＶＰＥ法と同様な方法で水素をキャリアガスとして用いて作製した低温緩衝層ＡｌＮの上に、水素をキャリアガスとして用いてＧａＮを作製する。
【０００７】
ＡｌＮを結晶成長させる代わりにＡｌＧａＮを結晶成長させる場合も同様に実施できる。この方法によりＡｌＮモル分率が約３０％以上の高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮをＧａＮ上に結晶成長させることができる。
【０００８】
【実施例】
実施例１
Ｇａ源としては、有機金属のＴＭＧ（トリメチルガリウム）を使用し、窒素源としては、ＮＨ3 （アンモニア）を使用した。基板温度を１０５０℃とし水素をキャリアガスとして使用し、２ミクロン程度の膜厚のＧａＮを結晶成長させた。その上に、窒素をキャリアガスとして、０．５ミクロン程度の膜厚のＡｌＮを結晶成長させた。ＡｌＮの窒素源には、ＧａＮと同じアンモニアを使用し、Ａｌ源には、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を使用した。ＴＭＧの供給量は１０ｓｃｃｍ程度、ＴＭＡの供給量も１０ｓｃｃｍ程度とした。アンモニアは、１ｓｌｍ程度を供給した。キャリアガスの流量は、水素、窒素の場合ともに、１０ｓｌｍ程度流した。
【０００９】
図２は、従来例の製造方法により結晶成長したＧａＮ上のＡｌＮの表面の光学顕微鏡写真の模写図である。図２に示すように、ＡｌＮの表面に多数のクラックが発生している。これに対して、本発明の製造方法により結晶成長したＧａＮ上のＡｌＮの表面の光学顕微鏡写真では、図２に示すようなクラックは認められず、無クラックであった。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の結晶成長方法によれば、無クラックのＡｌＮまたはＡｌＧａＮの作製が可能となることにより、レーザーダイオードのクラッド層に用いることができ、キャリアや光の閉じ込めが十分大きな構造の作製が可能となる。また、レーザーダイオードに用いられる反射多層膜として最も理想的な組み合わせであるＧａＮ／ＡｌＮの多層構造が、無クラック状態で作製可能となる。さらに、電子の閉じ込めが十分大きい高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の作製も、無クラック状態で、ＡｌＮ／ＧａＮまたはＡｌＧａＮ／ＧａＮ構造で可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のＧａＮ／ＡｌＮの多層構造の製造方法を示す概念図である。
【図２】図２は、従来例の製造方法により結晶成長したＧａＮ上のＡｌＮの表面のクラックを示す光学顕微鏡写真の模写図である。
Claims (3)
- 有機金属気相成長法を用いてサファイア基板上に水素をキャリアガスとして用いて結晶成長させたＧａＮ上にＡｌＮを結晶成長させる方法において、Ｎ源としてアンモニア、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウムを用いて、窒素をキャリアガスとして用いることにより無クラックのＡｌＮの結晶成長を行うことを特徴とする結晶成長方法。
- 有機金属気相成長法を用いてサファイア基板上に水素をキャリアガスとして用いて結晶成長させたＧａＮ上にＡｌＧａＮを結晶成長させる方法において、Ｎ源としてアンモニア、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウムを用いて、窒素をキャリアガスとして用いることにより無クラックのＡｌＮモル分率が３０％以上の高ＡｌＮモル分率ＡｌＧａＮの結晶成長を行うことを特徴とする結晶成長方法。
- 請求項１又は２記載の方法において、水素をキャリアガスとして用いて作製したＡｌＮまたはＡｌＧａＮを緩衝層として用い、その上に水素をキャリアガスとして用いてＡｌＮまたはＡｌＧａＮの下地となるＧａＮを作製することを特徴とする結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001176365A JP4183931B2 (ja) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | 無クラックＡｌＮまたはＡｌＧａＮの結晶成長方法。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001176365A JP4183931B2 (ja) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | 無クラックＡｌＮまたはＡｌＧａＮの結晶成長方法。 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002367916A JP2002367916A (ja) | 2002-12-20 |
| JP4183931B2 true JP4183931B2 (ja) | 2008-11-19 |
Family
ID=19017366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001176365A Expired - Fee Related JP4183931B2 (ja) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | 無クラックＡｌＮまたはＡｌＧａＮの結晶成長方法。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4183931B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7405430B2 (en) * | 2005-06-10 | 2008-07-29 | Cree, Inc. | Highly uniform group III nitride epitaxial layers on 100 millimeter diameter silicon carbide substrates |
-
2001
- 2001-06-11 JP JP2001176365A patent/JP4183931B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002367916A (ja) | 2002-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3620269B2 (ja) | ＧａＮ系半導体素子の製造方法 | |
| JP3771952B2 (ja) | 単結晶ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法、発光素子の製造方法およびトランジスタの製造方法 | |
| JP3036495B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 | |
| KR100901822B1 (ko) | 질화갈륨 성장용 기판 및 질화갈륨 기판 제조 방법 | |
| US20060225643A1 (en) | AlGaN substrate and production method thereof | |
| US20050001245A1 (en) | Method for manufacturing gallium nitride group compound semiconductor | |
| JP2002222771A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法、ｉｉｉ族窒化物膜の製造用下地膜、及びその下地膜の製造方法 | |
| CN101445956A (zh) | 一种氮化物薄膜外延生长的方法 | |
| WO2006086471A2 (en) | A method to grow iii-nitride materials using no buffer layer | |
| JP3757339B2 (ja) | 化合物半導体装置の製造方法 | |
| KR100506739B1 (ko) | 알루미늄(Ａｌ)을 함유한 질화물 반도체 결정 성장방법 | |
| US20090050929A1 (en) | Semiconductor substrate with nitride-based buffer layer for epitaxy of semiconductor opto-electronic device and fabrication thereof | |
| JP4183931B2 (ja) | 無クラックＡｌＮまたはＡｌＧａＮの結晶成長方法。 | |
| US20050025909A1 (en) | Method for the production of III-V laser components | |
| JP4284944B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP2000091252A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体及び半導体素子 | |
| JP2009530807A (ja) | 窒化物半導体発光素子用バッファ層の形成方法及びそのバッファ層を有する窒化物半導体発光素子 | |
| KR101171324B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법 및그것에 의해 형성된 버퍼층 | |
| JP4140595B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体 | |
| KR20090030651A (ko) | 질화갈륨계 발광소자 | |
| JP2005057064A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体層およびその成長方法 | |
| KR20040068266A (ko) | Ⅲ-ⅴ 레이저 소자의 제조방법 | |
| JP4748925B2 (ja) | エピタキシャル基板、半導体積層構造及びｉｉｉ族窒化物層群の転位低減方法 | |
| JPH09227297A (ja) | ＩｎＧａＮ単結晶およびその製造方法 | |
| JP2001007449A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体薄膜とその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040527 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060411 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060607 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060725 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060922 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20061012 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20061201 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080711 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080903 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |