JP2015162606A - 窒化ガリウム膜ならびにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)酸素含有量が10atm%以下であり、X線回折測定における(002)面の半価幅が0.4°以下であることを特徴とする、スパッタ法により作製した窒化ガリウム膜。
(2)X線回折測定における(002)面の強度と(101)面の強度をそれぞれI(002)、I(101)としたときに、その強度比I(002)/I(101)が3以上であることを特徴とする(1)に記載の窒化ガリウム膜。
(3)窒化ガリウムを主成分として含む、酸素含有量が10atm%以下であるスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法で製膜する製膜工程と、形成された窒化ガリウム膜を800℃以上1200℃以下で加熱する加熱処理工程とを有することを特徴とする(1)又は(2)に記載の窒化ガリウム膜の製造方法。
(4)製膜工程において基板加熱温度を100℃以上800℃以下とすることを特徴とする(3)に記載の窒化ガリウム膜の製造方法。
(5)加熱処理工程における温度が、製膜工程の際の基板加熱温度よりも高いことを特徴とする(3)又は(4)に記載の窒化ガリウム膜の製造方法。
(6)加熱処理工程の際の雰囲気ガスにアンモニアを含有させること特徴とする(3)〜(5)のいずれかに記載の窒化ガリウム膜の製造方法。
(7)(1)又は(2)に記載の窒化ガリウム膜と基板により構成されることを特徴とする窒化ガリウム膜を含む積層基材。
(8)(7)に記載の積層基材を用いることを特徴とする半導体素子。
(9)(8)の半導体素子を含むことを特徴とする電子機器。
(透過率の測定方法)
基板の透過率を測定後、窒化ガリウム膜付き基板の透過率を測定し下記の式にて波長400nmにおける膜の透過率を算出する。
窒化ガリウム膜の透過率=窒化ガリウム膜付き基板の透過率/基板の透過率
(結晶面の確認、半値幅、強度比の測定方法)
XRD装置にて2θ―θにて20°から80°まで測定し、JCPDSNo.00−050−0792を参考として窒化ガリウム結晶面を確認し、(002)面についてその半値幅を測定し、強度比はI(002)とI(101)について下記の式を用いて算出する。
強度比=I(002)/I(101)
(酸素含有量測定)
膜中の酸素含有量はESCA(X線光電子分光法)を用いて表面から20nmの部分を測定した。
窒化ガリウムスパッタリングターゲットを用いて、下記の条件にてスパッタ製膜試験を実施した。
(スパッタ条件)
放電方式 :RFスパッタ
製膜装置 :マグネトロンスパッタ装置
ターゲット材料 :窒化ガリウム(酸素含有量7atm%)
ターゲットサイズ :120mmφ
ターゲット―基板間距離:150mm
製膜圧力 :0.3Pa
導入ガス :窒素
放電パワー :250W
基板 :10mm角サファイア(0001)面
製膜温度 :200℃
膜厚 :1000nm
加熱処理温度 :900℃
以上の条件にて製膜を行なった結果、透過率55%、酸素量7atm%、半値幅0.28°、強度比2の窒化ガリウム薄膜の作製に成功した。
窒化ガリウムスパッタリングターゲットを用いて、下記の条件にてスパッタ製膜試験を実施した。
(スパッタ条件)
放電方式 :RFスパッタ
製膜装置 :マグネトロンスパッタ装置
ターゲット材料 :窒化ガリウム(酸素含有量7atm%)
ターゲットサイズ :76mmφ
ターゲット―基板間距離:90mm
製膜圧力 :0.3Pa
導入ガス :窒素
放電パワー :100W
基板 :50mm角サファイア(0001)面
製膜温度 :100℃
膜厚 :1000nm
加熱処理温度 :900℃
以上の条件にて製膜を行なった結果、透過率55%、酸素量7atm%、半値幅0.32°、強度比106の窒化ガリウム薄膜の作製に成功した。
製膜温度を500℃とした以外は実施例1と同様の条件にて製膜を行った結果、透過率60%、酸素量6atm%、半値幅0.28°、強度比3の窒化ガリウム薄膜の作製に成功した。
製膜温度を800℃、加熱温度1000℃とした以外は実施例1と同様の条件にて製膜を行った結果、透過率63%、半値幅0.26°、強度比3.5の窒化ガリウム薄膜の作製に成功した。
窒化ガリウムスパッタリングターゲットを酸素含有量30atm%のものに変えた以外は実施例2と同様の条件にて製膜を行ったところ、透過率20%、酸素量23atm%、結晶の存在しない窒化ガリウム薄膜となり、所望のものを得られなかった。
Claims (9)
- 酸素含有量が10atm%以下であり、X線回折測定における(002)面の半価幅が0.4°以下であることを特徴とする、スパッタ法により作製した窒化ガリウム膜。
- X線回折測定における(002)面の強度と(101)面の強度をそれぞれI(002)、I(101)としたときに、その強度比I(002)/I(101)が3以上であることを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム膜。
- 窒化ガリウムを主成分として含む、酸素含有量が10atm%以下であるスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法で製膜する製膜工程と、形成された窒化ガリウム膜を800℃以上1200℃以下で加熱する加熱処理工程とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化ガリウム膜の製造方法。
- 製膜工程において基板加熱温度を100℃以上800℃以下とすることを特徴とする請求項3に記載の窒化ガリウム膜の製造方法。
- 加熱処理工程における温度が、製膜工程の際の基板加熱温度よりも高いことを特徴とする請求項3又は4に記載の窒化ガリウム膜の製造方法。
- 加熱処理工程の際の雰囲気ガスにアンモニアを含有させること特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の窒化ガリウム膜の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の窒化ガリウム膜と基板により構成されることを特徴とする窒化ガリウム膜を含む積層基材。
- 請求項7に記載の積層基材を用いることを特徴とする半導体素子。
- 請求項8の半導体素子を含むことを特徴とする電子機器。
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