JPS6065798A - 窒化ガリウム単結晶の成長方法 - Google Patents
窒化ガリウム単結晶の成長方法Info
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- JPS6065798A JPS6065798A JP17248683A JP17248683A JPS6065798A JP S6065798 A JPS6065798 A JP S6065798A JP 17248683 A JP17248683 A JP 17248683A JP 17248683 A JP17248683 A JP 17248683A JP S6065798 A JPS6065798 A JP S6065798A
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- 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
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- 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
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶の成長方法に関
するものである。
するものである。
窒化ガリウムはバンドキャップが１４ｅＶと広く、青色
発光素子用材料として期待されている化合物半導体であ
るが、従来の単結晶成長法では良い均質且つ大面積の結
晶が得にくかった。
発光素子用材料として期待されている化合物半導体であ
るが、従来の単結晶成長法では良い均質且つ大面積の結
晶が得にくかった。
従来の方法では、一般にＧａＮをＧａ−ＨＣｌ−ＮＨ３
−Ｎ２系のハライド気相成長法によ）サファイヤ基板上
にヘテロエピタキシャル成長させている。
−Ｎ２系のハライド気相成長法によ）サファイヤ基板上
にヘテロエピタキシャル成長させている。
具体的には、第１図に示すような成長装置にょ９ Ｇａ
Ｎ単結晶を成長させている。即ち、電気炉１１内に反応
管１２を設け、Ｎ：ガス中で約１，０００℃に加熱した
ガリウム（Ｇａ） １３上にＨＣｌを流してＧａを塩化
物の形で送シ、導入管１４から吹出したＮＨ，と化合さ
せて約９６０℃の基板１５上にＧａＮ単結晶を成長させ
る。
Ｎ単結晶を成長させている。即ち、電気炉１１内に反応
管１２を設け、Ｎ：ガス中で約１，０００℃に加熱した
ガリウム（Ｇａ） １３上にＨＣｌを流してＧａを塩化
物の形で送シ、導入管１４から吹出したＮＨ，と化合さ
せて約９６０℃の基板１５上にＧａＮ単結晶を成長させ
る。
特に発光素子に使用するためのＧａＮ結晶は、第２図に
示すように、サファイヤ基板２１上にｎ形ＧａＮ結晶２
２を成長させ、次にＺｎ蒸気を用いてＺｎをドープした
高抵抗ｉ形ＧａＮ結晶２３を成長させている。このｉ形
層２６は１μｍ以下と薄くしないと動作電圧が上昇し問
題となるため膜厚制御が重要となる。
示すように、サファイヤ基板２１上にｎ形ＧａＮ結晶２
２を成長させ、次にＺｎ蒸気を用いてＺｎをドープした
高抵抗ｉ形ＧａＮ結晶２３を成長させている。このｉ形
層２６は１μｍ以下と薄くしないと動作電圧が上昇し問
題となるため膜厚制御が重要となる。
しかし、上記ハライド成長法は以下のような問題点を有
する。
する。
■ Ｎｕｓの吹出口付近でしか良質のＧａＮ結晶が成長
せず、成長領域が狭いため、結晶の均一性および量産性
が悪い。
せず、成長領域が狭いため、結晶の均一性および量産性
が悪い。
■ ＧａＮ層を数μ常と薄くすると、基板上に局所的な
核成長しか起らず、アイランド状になる。
核成長しか起らず、アイランド状になる。
従って１０μ脩以下の均一な膜厚の結晶成長は難かしい
。膜厚が厚くなると、サファイヤ基板とＧａＮ０熱膨張
係数との差から、結晶にクラックが入シ易くなり、素子
化の歩留りが悪化する。
。膜厚が厚くなると、サファイヤ基板とＧａＮ０熱膨張
係数との差から、結晶にクラックが入シ易くなり、素子
化の歩留りが悪化する。
■ 上記■のアイランド成長の欠点を補うために成長速
度を速くすると、ｉ形ＧａＮ層の膜厚制御が困難となる
。従って従来法で作製した結晶を使用して発光素子をつ
くると、動作電圧がｉ形層の厚みによりきまるだめ、動
作電圧のばらつきが大きく、発光素子の歩留りが悪い。
度を速くすると、ｉ形ＧａＮ層の膜厚制御が困難となる
。従って従来法で作製した結晶を使用して発光素子をつ
くると、動作電圧がｉ形層の厚みによりきまるだめ、動
作電圧のばらつきが大きく、発光素子の歩留りが悪い。
以上の問題を解決する方法として、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）とＮＵ、とを用い、Ｈ，ガスをキャリヤガス
としてサファイヤ基板上にＧａＮ単結晶を成長させる有
機金属気相成長法が提案された。
（ＴＭＧ）とＮＵ、とを用い、Ｈ，ガスをキャリヤガス
としてサファイヤ基板上にＧａＮ単結晶を成長させる有
機金属気相成長法が提案された。
しかしながら、従来の上記有機金属気相成長法では、ノ
・ライド気相成長法と同様、ＧａＮ層が数μｍと薄い場
合、アイランド状成長が起きて均一な薄膜を作製できな
い。層厚を厚くすると結晶にクラックが入り易くなる。
・ライド気相成長法と同様、ＧａＮ層が数μｍと薄い場
合、アイランド状成長が起きて均一な薄膜を作製できな
い。層厚を厚くすると結晶にクラックが入り易くなる。
従って、本発明の目的は、均一な薄いＧａＮ単結晶層が
得られる結晶成長法を提供することにある。
得られる結晶成長法を提供することにある。
本発明の別の目的は、青色発光特性の良いＧａＮ単結晶
の量産可能且つ経済的な成長方法を提供することにある
。
の量産可能且つ経済的な成長方法を提供することにある
。
本発明者等は、ＧａＮ単結晶の有機金属気相成長法にお
いて、キャリアガスとして不活性ガスであるＮ２ガスを
用いた場合、均一な１０ノ１以下の薄膜状のＧａＮ単結
晶を作製し得ること、およびかかる方法で得られたｉ形
ＧａＮ単結晶が著しい青色発光特性を示すことを見出し
、本発明を完成す石に至った。
いて、キャリアガスとして不活性ガスであるＮ２ガスを
用いた場合、均一な１０ノ１以下の薄膜状のＧａＮ単結
晶を作製し得ること、およびかかる方法で得られたｉ形
ＧａＮ単結晶が著しい青色発光特性を示すことを見出し
、本発明を完成す石に至った。
従来のＧａＮ結晶の有機金属気相成長法においては、Ｎ
２ガスのような還元性ガス雰囲気中でないと品質の良い
ＧａＮ単結晶を成長させ得ないと思考されていた。従っ
て、Ｎ２ガス雰囲気中で均一なＧａＮ単結晶が成長する
ことは予想外である。
２ガスのような還元性ガス雰囲気中でないと品質の良い
ＧａＮ単結晶を成長させ得ないと思考されていた。従っ
て、Ｎ２ガス雰囲気中で均一なＧａＮ単結晶が成長する
ことは予想外である。
本発明による窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶の成長方法
は、有機ガリウム化合物、アンモニアおよび実質的にＮ
２ガスから成るキャリアガスを用いて、加熱した単結晶
基板上にＧ ａ Ｎ単結晶を気相成長させることを特徴
とする。
は、有機ガリウム化合物、アンモニアおよび実質的にＮ
２ガスから成るキャリアガスを用いて、加熱した単結晶
基板上にＧ ａ Ｎ単結晶を気相成長させることを特徴
とする。
有機ガリウム化合物、アンモニアおよびＮ２キャリアガ
スのみを用いる場合、ｎ形ＧａＮ中結晶が得られる。一
方これらの原料に更に亜鉛のようなｐ形不純物を供給す
る原料、例えば有機亜鉛化合物１、を添加すると、ｉ形
ＧａＮ単結晶が得られる。
スのみを用いる場合、ｎ形ＧａＮ中結晶が得られる。一
方これらの原料に更に亜鉛のようなｐ形不純物を供給す
る原料、例えば有機亜鉛化合物１、を添加すると、ｉ形
ＧａＮ単結晶が得られる。
発光素子に使用するためのＧａＮ単結晶は、通常約１０
μ凱以下のｎ形ＧａＮ単結晶層上に、通常約ｌ１１５〜
２μ常の亜鉛ドープｉ形ＧａＮ単結晶層を形成させるこ
とによシ得られる。
μ凱以下のｎ形ＧａＮ単結晶層上に、通常約ｌ１１５〜
２μ常の亜鉛ドープｉ形ＧａＮ単結晶層を形成させるこ
とによシ得られる。
ｎ形ＧａＮ単結晶およびｉ形ＧａＮ単結晶の成長工程に
おける成長条件（例えば原料、単結晶基板等）は、キャ
リアガスとしてＮ：ガスを用いる以外は従来のＮ２キャ
リアガスを用いるＧａＮ単結晶の有機金属気相成長法に
おける条件を用いることができるが、例えば次の通シで
ある。
おける成長条件（例えば原料、単結晶基板等）は、キャ
リアガスとしてＮ：ガスを用いる以外は従来のＮ２キャ
リアガスを用いるＧａＮ単結晶の有機金属気相成長法に
おける条件を用いることができるが、例えば次の通シで
ある。
上記有機ガリウム化合物は、アンモニアと反応してＧａ
Ｎを生成するものであれば使用し得るが、通常トリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム等の低級ト
リアルキルガリウムが使用され、これらの中で好ましい
のはトリメチルガリウムである。該化合物はガスの形体
でＮ２キャリアガスによシ反応系に送られる。
Ｎを生成するものであれば使用し得るが、通常トリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム等の低級ト
リアルキルガリウムが使用され、これらの中で好ましい
のはトリメチルガリウムである。該化合物はガスの形体
でＮ２キャリアガスによシ反応系に送られる。
上記有機ガリウム化合物とアンモニアの供給割合は、該
ガリウム化合物１モル当りＮＨ３が通常０．１〜ｌＸ１
０４ｔ、好１しくは、α２〜０．４×１０４ｔである。
ガリウム化合物１モル当りＮＨ３が通常０．１〜ｌＸ１
０４ｔ、好１しくは、α２〜０．４×１０４ｔである。
キャリアガスはＮ２ガスのみから成るのが好ましいが、
不純物量、例えば１０（体積）チ以下の量）で系に導入
する。
不純物量、例えば１０（体積）チ以下の量）で系に導入
する。
ＧａＮ単結晶層を形成させるだめの単結晶基板としては
、サファイヤ、スピネルのようなアルミナを含む単結晶
およびシリコンカーバイド単結晶等が使用し得るが、通
常はサファイヤ単結晶が用いられる。該基板は通常８５
０〜１２００℃、特に有機ガリウム化合物がトリメチル
ガリウムの場合には９００〜１１００℃、好ましくは９
４０〜１０５０℃に加熱する。この加熱は高周波加熱器
等によシ局所的に、即ち、該基板のみ加熱するのが好ま
しい。
、サファイヤ、スピネルのようなアルミナを含む単結晶
およびシリコンカーバイド単結晶等が使用し得るが、通
常はサファイヤ単結晶が用いられる。該基板は通常８５
０〜１２００℃、特に有機ガリウム化合物がトリメチル
ガリウムの場合には９００〜１１００℃、好ましくは９
４０〜１０５０℃に加熱する。この加熱は高周波加熱器
等によシ局所的に、即ち、該基板のみ加熱するのが好ま
しい。
このようにして形成されたｎ形ＧａＮ単結晶層上にＺｎ
ドープｉ形ＧａＮ単結晶層を形成して発光素子を得る場
合、ｎ形ＧａＮ層は通常膜厚１０μｍ以下、好ましくは
４〜８μ常として、上２有機ガリウム化合物およびアン
モニアの原料のほかに更に亜鉛供給源を反応系中に導入
する。キャリアガスはｎ形ＧａＮ層形成時と同様、Ｎ３
ガスのみ、から成るのが好ましいが、不活性ガス（例え
ばアルーｆンガス）を含んでもよい。
ドープｉ形ＧａＮ単結晶層を形成して発光素子を得る場
合、ｎ形ＧａＮ層は通常膜厚１０μｍ以下、好ましくは
４〜８μ常として、上２有機ガリウム化合物およびアン
モニアの原料のほかに更に亜鉛供給源を反応系中に導入
する。キャリアガスはｎ形ＧａＮ層形成時と同様、Ｎ３
ガスのみ、から成るのが好ましいが、不活性ガス（例え
ばアルーｆンガス）を含んでもよい。
ドーピング材として使用される亜鉛供給源としては、有
機亜鉛化合物、例えばジエチル亜鉛（ＤＥＺ ） 、ジ
メチル亜鉛のような低級ジアルキル亜鉛；および亜鉛蒸
気等を使用し得るが、これらの中で好ましいのは低級ジ
アルキル亜鉛、特にジエチル亜鉛である。該化合物もま
た通常ガスの形体で反応系に送られる。該亜鉛供給源と
前記有機ガリウム化合物との供給割合は、Ｚｎ：Ｇａ
（％／ｌ／比）が１０４：１〜１：１、好ましくは５ｘ
ｔｏ−ｚ二１〜５Ｘ１０−１：１となるような割合であ
る。
機亜鉛化合物、例えばジエチル亜鉛（ＤＥＺ ） 、ジ
メチル亜鉛のような低級ジアルキル亜鉛；および亜鉛蒸
気等を使用し得るが、これらの中で好ましいのは低級ジ
アルキル亜鉛、特にジエチル亜鉛である。該化合物もま
た通常ガスの形体で反応系に送られる。該亜鉛供給源と
前記有機ガリウム化合物との供給割合は、Ｚｎ：Ｇａ
（％／ｌ／比）が１０４：１〜１：１、好ましくは５ｘ
ｔｏ−ｚ二１〜５Ｘ１０−１：１となるような割合であ
る。
ＧａＮ結晶の成長速度は原料、特に有機ガリウム化合物
および場合によっては亜鉛供給源の供給量を変えること
によシ制御できる。結晶膜厚を所望の厚さに正確に制御
するだめには、該結晶の成長速度は比較的遅い方が好ま
しく、通常約２〜１０μ惜／時、特に約２〜４μ淋／時
の成長速度となるように原料供給量を調節する。
および場合によっては亜鉛供給源の供給量を変えること
によシ制御できる。結晶膜厚を所望の厚さに正確に制御
するだめには、該結晶の成長速度は比較的遅い方が好ま
しく、通常約２〜１０μ惜／時、特に約２〜４μ淋／時
の成長速度となるように原料供給量を調節する。
Ｚｎドープｉ形ＧａＮ単結晶は、発光素子として成長さ
せる。
せる。
このようにして得られたｎ形ＧａＮ層とｉ形ＧａＮ層か
ら成る単結晶層は均質であシ、青色発光特性が優れてい
る。
ら成る単結晶層は均質であシ、青色発光特性が優れてい
る。
次に、本発明の単結晶成長方法を、図面および実施例を
もって更に詳しく説明する。
もって更に詳しく説明する。
実施例
第３図に示す円筒形状の石英反応管５１（径６０ρ；長
さ４ｏｏｘｘ）内のグラファイト製サセプタ３３上に、
洗浄したサファイヤ単結晶基板３４（０面） （２０Ｘ
２０Ｘ０．２調）を置く。キャリアガスとしてＮ２ガス
を反応管６１の上端に設けられ−た導入口３５よＪ １
．７１１分の割合で導入する。
さ４ｏｏｘｘ）内のグラファイト製サセプタ３３上に、
洗浄したサファイヤ単結晶基板３４（０面） （２０Ｘ
２０Ｘ０．２調）を置く。キャリアガスとしてＮ２ガス
を反応管６１の上端に設けられ−た導入口３５よＪ １
．７１１分の割合で導入する。
基板３４を、反応管３１の外周にサセプタ３３の位置に
合わせて設けられた高周波コイル３２によシ９４０〜１
０５０℃に加熱する。次にトリメチルガリウム（ＴＭＧ
）を導入口３６よシ、２０ ｃｃ／９の流速のＮ２ガ
スを用いて４Ｘ１０””モル７分の割合で反応管内に導
入し、同時にＮＨ３を導入口６７よｊ）１５０ｃｃ／分
の割合で導入する。本条件にてドープされないｎ形Ｇａ
Ｎ単結晶が約３〜４μ情／時の割合でサファイヤ単結晶
のＣ面上に層状に成長する。
合わせて設けられた高周波コイル３２によシ９４０〜１
０５０℃に加熱する。次にトリメチルガリウム（ＴＭＧ
）を導入口３６よシ、２０ ｃｃ／９の流速のＮ２ガ
スを用いて４Ｘ１０””モル７分の割合で反応管内に導
入し、同時にＮＨ３を導入口６７よｊ）１５０ｃｃ／分
の割合で導入する。本条件にてドープされないｎ形Ｇａ
Ｎ単結晶が約３〜４μ情／時の割合でサファイヤ単結晶
のＣ面上に層状に成長する。
ｎ −ＧａＮが膜厚約５μｍになった時、導入口３８よ
り更にジエチル亜鉛（ＤＥＺ ）を約ｌＸ１０−６モル
／介の割合で、１ＦｒＯＣＣ１５＋にて導入するＮ２ガ
スにより反応管内に導入して、Ｚｎドープｌ形ＧａＮ単
結晶をｎ −ＧａＮ層上に約１μ惧の膜厚となるまで成
長させる。次にＴＭＧおよびＤＥＺの導入を停止し、加
熱を止める。基板３４が５００〜６００℃になった時、
ＮＨ３の導入を停止し、室温程度に冷却した後ＧａＮ結
晶を成長させた基板３４を反応管３１から取シ出す。
り更にジエチル亜鉛（ＤＥＺ ）を約ｌＸ１０−６モル
／介の割合で、１ＦｒＯＣＣ１５＋にて導入するＮ２ガ
スにより反応管内に導入して、Ｚｎドープｌ形ＧａＮ単
結晶をｎ −ＧａＮ層上に約１μ惧の膜厚となるまで成
長させる。次にＴＭＧおよびＤＥＺの導入を停止し、加
熱を止める。基板３４が５００〜６００℃になった時、
ＮＨ３の導入を停止し、室温程度に冷却した後ＧａＮ結
晶を成長させた基板３４を反応管３１から取シ出す。
このようにして得られたＧａＮ結晶層は均一性が良かっ
た。該結晶層の発光特性を第４図に曲線Ａで示す。との
ＧａＮ結晶層は約４３０晒の波長キャリアガスとしてＮ
２ガスの代シにＩＴ２ガスを使用する以外は上記実施例
と同様の条件にてｎ−ＧａＮおよび１−ＧａＮの単結晶
層から成るＧａＮ結晶層をサファイヤ単結晶基板」二に
成長させた。その発光特性を第４図中に曲線Ｂで示す。
た。該結晶層の発光特性を第４図に曲線Ａで示す。との
ＧａＮ結晶層は約４３０晒の波長キャリアガスとしてＮ
２ガスの代シにＩＴ２ガスを使用する以外は上記実施例
と同様の条件にてｎ−ＧａＮおよび１−ＧａＮの単結晶
層から成るＧａＮ結晶層をサファイヤ単結晶基板」二に
成長させた。その発光特性を第４図中に曲線Ｂで示す。
本発明の方法によると、従来のハライド気相成長法文は
Ｎ２ガスをキャリアガスとする有機金属気相成長法と比
して均一で品質が良くしかも数μ毒程度の薄いｎ −Ｇ
ａＮ単結晶層を作製できる。
Ｎ２ガスをキャリアガスとする有機金属気相成長法と比
して均一で品質が良くしかも数μ毒程度の薄いｎ −Ｇ
ａＮ単結晶層を作製できる。
かかる均一なｎ−ＧａＮ単結晶薄膜は、その上にｐ形不
純物をドーピングした１−ＧａＮ結晶膜を成長させて発
光素子を得る基材として極めて有用である。特に、ｐ形
不純物として亜鉛を用いたｎ−ＧａＮ−ｆ−ＧａＮから
成る単結晶層は、第４図かられかるように、青色発光特
性が優れている。かかる改良がなされた原因は現在十分
解明されていない。
純物をドーピングした１−ＧａＮ結晶膜を成長させて発
光素子を得る基材として極めて有用である。特に、ｐ形
不純物として亜鉛を用いたｎ−ＧａＮ−ｆ−ＧａＮから
成る単結晶層は、第４図かられかるように、青色発光特
性が優れている。かかる改良がなされた原因は現在十分
解明されていない。
更に、本発明の方法は有機金属気相成長法であるため、
他のＳｔ、 ＧａＡｓ等の半導体と同様、量産性が良い
。また本発明によると、結晶成長速度を有機金属化合物
の供給速度によって制御できるため、ハライド気相成長
法では実現できなかった均一で１０μ愼以下の薄いｎ−
ＧａＮおよび１μ程度の１７ＧａＮの膜を、膜厚精度良
く作製できる。従って、本発明方法によるＧａＮ結晶発
光素子は動作電圧が均一である。また本発明方法によれ
ば、ｎ−ＧａＮおよび１−ＧａＮから成るＧａＮ結晶層
の層全体を薄くすることができるので、従来のクラック
による発光素子の不良も阻止し得る。
他のＳｔ、 ＧａＡｓ等の半導体と同様、量産性が良い
。また本発明によると、結晶成長速度を有機金属化合物
の供給速度によって制御できるため、ハライド気相成長
法では実現できなかった均一で１０μ愼以下の薄いｎ−
ＧａＮおよび１μ程度の１７ＧａＮの膜を、膜厚精度良
く作製できる。従って、本発明方法によるＧａＮ結晶発
光素子は動作電圧が均一である。また本発明方法によれ
ば、ｎ−ＧａＮおよび１−ＧａＮから成るＧａＮ結晶層
の層全体を薄くすることができるので、従来のクラック
による発光素子の不良も阻止し得る。
更にまた、本発明によると、発光素子が低コストで量産
できる。
できる。
第１図は、従来のハライド気相成長法によるＧａＮ結晶
成長に使用する装置の縦断面模式図、第２図は、発光素
子用ＧａＮ結晶の縦断面図、第３図は、本発明によるＧ
ａＮ結晶成長用装置の縦断面模式図、そして 第４図は、実施例および比較例で得られたＧａＮ結晶発
光素子の発光特性を示すグラフである。 図中、 １２・・・反応炉、１５・・・ガリウム、１５・・・基
板、２１および３４・・・サファイヤ単結晶基板、２２
・・・ｎ形ＧａＮ単結晶、２３・・・ｉ形ＧａＮ単結晶
、３１・・・石英反応管、３２・・・高周波コイル、５
５・・・Ｎ２導入口、６６・・・（ＴＭＧ＋Ｎ２）導入
口、６７・・・ＮＨ３導入口、６８・・・ＤＥＺ導入口
、３９・・・排気口（ζ１か１名） 第１図 １１ 第３図 Ｄ 牙４図 シｉＪ（ｎｍ）
成長に使用する装置の縦断面模式図、第２図は、発光素
子用ＧａＮ結晶の縦断面図、第３図は、本発明によるＧ
ａＮ結晶成長用装置の縦断面模式図、そして 第４図は、実施例および比較例で得られたＧａＮ結晶発
光素子の発光特性を示すグラフである。 図中、 １２・・・反応炉、１５・・・ガリウム、１５・・・基
板、２１および３４・・・サファイヤ単結晶基板、２２
・・・ｎ形ＧａＮ単結晶、２３・・・ｉ形ＧａＮ単結晶
、３１・・・石英反応管、３２・・・高周波コイル、５
５・・・Ｎ２導入口、６６・・・（ＴＭＧ＋Ｎ２）導入
口、６７・・・ＮＨ３導入口、６８・・・ＤＥＺ導入口
、３９・・・排気口（ζ１か１名） 第１図 １１ 第３図 Ｄ 牙４図 シｉＪ（ｎｍ）
Claims (8)
- （１）有機ガリウム化合物、アンモニアおよび実質的に
Ｎ、ガスから成るキャリアガスを用いて、加熱した単結
晶基板上にＧａＮ単結晶を気相成長させることを特徴と
する、窒化ガリウム単結晶の成長方法。 - （２） 得られるＧａＮ単結晶がｎ形Ｇａ、Ｎ単結晶で
ある特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）有機ガリウム化合物、アンモニアおよびＮ２ガス
に亜鉛供給源を添加して、亜鉛ドープｌ形のＧａＮ単結
晶を気相成長させることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の方法。 - （４）有機ガリウム化合物、アンモニアおよびＮ２ガス
を用いてｎ形の第１ ＧａＮ単結晶層を気相成長させ、
次いで該有機ガリウム化合物、アンモニアおよびＮ、ガ
スに亜鉛供給源を添加して該第１ＧａＮ単結晶層上に亜
鉛ドープｌ形の第２ ＧａＮ単結晶層を気相成長させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （５）有機ガリウム化合物がトリ低級アルキルガリウム
である特許請求の範囲第１ないし第４項のいずれか１項
記載の方法。 - （６）亜鉛供給源がジ低級アルキル亜鉛である特許請求
の範囲第４又は第５項記載の方法。 - （７）単結晶基板がサファイヤ単結晶から成る特許請求
の範囲第１ないし第６項のいずれが１項記載の方法。 - （８）トリメチルガリウム、アンモニアおよびＮ２キャ
リアガスを用いて９０．Ｏ℃〜１１００℃に加熱したサ
ファイヤ単結晶基板上にｎ形ＧａＮ単結晶の気相成長を
行って膜厚１ｏμ惜以下の第１ＧａＮ単結晶層を得、次
にトリメチルガリウム、アンモニア、Ｎ２ガスおよびジ
エチル亜鉛を用いて上記温度範囲に維持した第１ Ｇａ
Ｎ単結晶層上に亜鉛ドープｉ形ＧａＮ単結晶を気相成長
させて膜厚０．’、３ ＋−ｒ−の第２ ＧａＮ単結晶
層を得ることを特徴とする特許請求の！！＠囲第１項記
載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17248683A JPS6065798A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 窒化ガリウム単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17248683A JPS6065798A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 窒化ガリウム単結晶の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065798A true JPS6065798A (ja) | 1985-04-15 |
| JPH0331678B2 JPH0331678B2 (ja) | 1991-05-08 |
Family
ID=15942874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17248683A Granted JPS6065798A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 窒化ガリウム単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065798A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0687749A1 (en) * | 1994-06-14 | 1995-12-20 | Thomas Swan And Co., Ltd. | Apparatus for chemical vapour deposition |
| JPH0940490A (ja) * | 1995-07-27 | 1997-02-10 | Hitachi Cable Ltd | 窒化ガリウム結晶の製造方法 |
| KR100416738B1 (ko) * | 1996-12-30 | 2004-04-21 | 삼성전기주식회사 | 기상결정성장법에의한ZnSe단결정제조장치 |
| US6936357B2 (en) * | 2001-07-06 | 2005-08-30 | Technologies And Devices International, Inc. | Bulk GaN and ALGaN single crystals |
| 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 |
| US7279047B2 (en) | 2001-07-06 | 2007-10-09 | Technologies And Devices, International, Inc. | Reactor for extended duration growth of gallium containing single crystals |
| US7501023B2 (en) | 2001-07-06 | 2009-03-10 | Technologies And Devices, International, Inc. | Method and apparatus for fabricating crack-free Group III nitride semiconductor materials |
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| US7871843B2 (en) | 2002-05-17 | 2011-01-18 | Ammono. Sp. z o.o. | Method of preparing light emitting device |
| US7905957B2 (en) | 2004-11-26 | 2011-03-15 | Ammono Sp. Z.O.O. | Method of obtaining bulk single crystals by seeded growth |
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Families Citing this family (2)
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-
1983
- 1983-09-19 JP JP17248683A patent/JPS6065798A/ja active Granted
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5871586A (en) * | 1994-06-14 | 1999-02-16 | T. Swan & Co. Limited | Chemical vapor deposition |
| EP0687749A1 (en) * | 1994-06-14 | 1995-12-20 | Thomas Swan And Co., Ltd. | Apparatus for chemical vapour deposition |
| JPH0940490A (ja) * | 1995-07-27 | 1997-02-10 | Hitachi Cable Ltd | 窒化ガリウム結晶の製造方法 |
| KR100416738B1 (ko) * | 1996-12-30 | 2004-04-21 | 삼성전기주식회사 | 기상결정성장법에의한ZnSe단결정제조장치 |
| US7670435B2 (en) | 2001-03-30 | 2010-03-02 | Technologies And Devices International, Inc. | Apparatus for epitaxially growing semiconductor device structures with sharp layer interfaces utilizing HVPE |
| 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 |
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| US6936357B2 (en) * | 2001-07-06 | 2005-08-30 | Technologies And Devices International, Inc. | Bulk GaN and ALGaN single crystals |
| US7501023B2 (en) | 2001-07-06 | 2009-03-10 | Technologies And Devices, International, Inc. | Method and apparatus for fabricating crack-free Group III nitride semiconductor materials |
| US7279047B2 (en) | 2001-07-06 | 2007-10-09 | Technologies And Devices, International, Inc. | Reactor for extended duration growth of gallium containing single crystals |
| US7871843B2 (en) | 2002-05-17 | 2011-01-18 | Ammono. Sp. z o.o. | Method of preparing light emitting device |
| US8110848B2 (en) | 2002-12-11 | 2012-02-07 | Ammono Sp. Z O.O. | Substrate for epitaxy and method of preparing the same |
| US8398767B2 (en) | 2004-06-11 | 2013-03-19 | Ammono S.A. | Bulk mono-crystalline gallium-containing nitride and its application |
| US7905957B2 (en) | 2004-11-26 | 2011-03-15 | Ammono Sp. Z.O.O. | Method of obtaining bulk single crystals by seeded growth |
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| US9416464B1 (en) | 2006-10-11 | 2016-08-16 | Ostendo Technologies, Inc. | Apparatus and methods for controlling gas flows in a HVPE reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0331678B2 (ja) | 1991-05-08 |
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