JP2631286B2 - Gas phase growth method of gallium nitride based compound semiconductor - Google Patents
Gas phase growth method of gallium nitride based compound semiconductorInfo
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Description
本発明は窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を改善
した気相成長方法に関する。The present invention relates to a vapor phase growth method for improving the crystallinity of a gallium nitride-based compound semiconductor.
従来、有機金属化合物気相成長法（以下「MOVPE」と
記す）を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体（AlXGa
1-XN;X＝０を含む）薄膜をサファイア基板上に気相成長
させることが研究されている。 この方法は、第４図に示すような気相成長装置を用い
て実施される。その気相成長装置において、石英反応管
７にはマニホールド６が接続されており、そのマニホー
ルド６には、NH3の供給系統ＡとH2、N2の供給系統Ｂ
と、有機金属化合物ガスのトリメチルガリウム（以下
「TMG」と記す）の供給系統Ｃと、有機金属化合物ガス
のトリメチルアルミニウム（以下「TMA」と記す）の供
給系統Ｄと、ドーピング元素を含む反応ガス（以下単に
「ドーパントガス」という）であるジエチル亜鉛（以下
「DEZ」と記す）の供給系統Ｅとが接続されている。ま
た、石英反応管７の中には、高周波加熱用グラファイト
サセプタ９が配設されており、そのサセプタ９上にはサ
ファイア基板10が載置されており、そのサファイア基板
10は、高周波コイル８により950℃〜1050℃に加熱され
る。各反応ガス及びキャリアガスは各供給系統からマニ
ホールド６で混合され、その混合ガスが石英反応管７に
導かれサファイア基板10に吹き付けられることによりサ
ファイア基板10上にAlXGa1-XNの薄膜が成長する。 そして、各有機金属化合物ガスの混合比を変化させる
ことにより、組成比を変化させたり、亜鉛をドープして
Ｉ型のAlXGa1-XNの薄膜を形成することができる。Conventionally, a gallium nitride-based compound semiconductor (Al X Ga) has been formed by metalorganic compound vapor deposition (hereinafter referred to as “MOVPE”).
The vapor growth of thin films (including 1-X N; X = 0) on sapphire substrates has been studied. This method is performed using a vapor phase growth apparatus as shown in FIG. In the vapor phase growth apparatus, a manifold 6 is connected to the quartz reaction tube 7, and the manifold 6 has a supply system A for supplying NH 3 and a supply system B for supplying H 2 and N 2.
A supply system C of trimethylgallium (hereinafter referred to as "TMG") as an organometallic compound gas, a supply system D of trimethylaluminum (hereinafter referred to as "TMA") as an organometallic compound gas, and a reaction gas containing a doping element. It is connected to a supply system E of diethyl zinc (hereinafter simply referred to as “DEZ”), which is simply referred to as “dopant gas”. A graphite susceptor 9 for high-frequency heating is provided in the quartz reaction tube 7, and a sapphire substrate 10 is mounted on the susceptor 9.
10 is heated to 950 ° C. to 1050 ° C. by the high frequency coil 8. Each reaction gas and carrier gas are mixed from each supply system in the manifold 6, and the mixed gas is guided to the quartz reaction tube 7 and sprayed on the sapphire substrate 10 to form a thin film of Al X Ga 1 -XN on the sapphire substrate 10. Grows. By changing the mixing ratio of each organometallic compound gas, the composition ratio can be changed or zinc can be doped to form an I-type Al X Ga 1 -X N thin film.
このように従来の装置では、950℃〜1050℃の高温に
加熱して結晶成長させるため、結晶性が良くなかった
り、TMG、TMA等の有機金属化合物ガスが分解してカーボ
ン状のすすが発生し、これが結晶中に取り込まれる等の
問題があった。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたも
のであり、その目的とするところは、低温での結晶成長
を可能とすることにより結晶性の高いAlXGa1-XNの薄膜
を得ることである。As described above, in the conventional apparatus, since the crystal is grown by heating to a high temperature of 950 ° C. to 1050 ° C., the crystallinity is not good, or the organic metal compound gas such as TMG and TMA is decomposed to generate carbon-like soot. However, there is a problem that this is taken into the crystal. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide Al X Ga 1-X N having high crystallinity by enabling crystal growth at a low temperature. Obtaining a thin film.
上記問題点を解決するための発明の構成は、有機金属
化合物ガスを用いてサファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体薄膜（AlXGa1-XN;X＝０を含む）を気相成
長させる方法において、 サファイア基板を、Alを含む有機金属化合物ガス、NH
3及びH2が少なくとも存在する雰囲気中で、AlNの単結晶
が成長する温度より低い温度で短時間熱処理し、 反応室において、減圧下で反応ガスを高周波によりプ
ラズマ状態にして、このプラズマ状態のガスを加熱され
た基板上に導いて、AlNの単結晶が成長する温度より低
い温度で熱処理されたサファイア基板上に窒化ガリウム
系化合物半導体（AlXGa1-XN;X＝０を含む）薄膜を気相
成長させることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problem, a configuration of the invention is to vapor-grow a gallium nitride-based compound semiconductor thin film (including Al X Ga 1 -XN; X = 0) on a sapphire substrate using an organometallic compound gas. In the method, a sapphire substrate is treated with an organometallic compound gas containing Al, NH
3 and in an atmosphere H 2 is present at least, heat treated briefly at a temperature lower than the temperature at which the single crystal grows in the AlN, in a reaction chamber, and a plasma state by RF reactive gas under a reduced pressure, the plasma state Gallium nitride-based compound semiconductor (Al X Ga 1-X N; including X = 0) on a sapphire substrate heat-treated at a temperature lower than the temperature at which an AlN single crystal grows by introducing a gas onto a heated substrate The method is characterized in that a thin film is grown by vapor phase.
反応ガスは高周波によりプラズマ状態に分解される。
このプラズマガスがサファイア基板に吹き付けられるの
で、サファイア基板の温度を600〜800℃の低温にしても
結晶成長が可能となり、低温で結晶成長が可能となるた
め、結晶性の高い窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を形
成することができた。 又、サファイア基板は、Alを含む有機金属ガス、NH3
及びH2が少なくとも存在する雰囲気中で、AlNの単結晶
が成長する温度より低い温度で短時間熱処理される。The reaction gas is decomposed into a plasma state by high frequency.
Since this plasma gas is blown onto the sapphire substrate, even if the temperature of the sapphire substrate is as low as 600 to 800 ° C., crystal growth is possible. A thin film could be formed. The sapphire substrate is made of an organic metal gas containing Al, NH 3
And in an atmosphere H 2 is present at least, is heat treated briefly at a temperature lower than the temperature at which the single crystal of AlN is grown.
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る気相成長装置
の構成を示した断面図である。円形の石英反応管21で囲
われた反応室20では、サセプタ22が操作棒23に支持され
ており、そのサセプタ22は操作棒23によって位置の調整
が行われる。また、サセプタ22の主面にはサファイア基
板24が配設されている。尚、８は高周波コイルであり、
サファイア基板24を加熱するためのものである。また、
42はプラズマ発生用の高周波コイルであり、反応ガスを
プラズマ状態にするためのものである。 一方、反応室20のガスの流入側には、第１反応ガス管
25と第２反応ガス管26とが配設されている。第１反応ガ
ス管25は第２反応ガス管26と同心状に、第２反応ガス管
26の内部に配設されている。その第１反応ガス管25は第
１マニホールド27に接続され、第２反応ガス管26は第２
マニホールド28に接続されている。そして、第１マニホ
ールド27にはNH3の供給系統Ｈとキャリアガスの供給系
統ＩとTMGの供給系統ＪとTMAの供給系統Ｋとが接続さ
れ、第２マニホールド28にはキャリアガスの供給系統Ｉ
とDEZの供給系統Ｌとが接続されている。 また、反応室20には、断面が半円弧状で筒状をした補
助管40が配設されている。その補助管40は第２図に示す
ように底部40aと40bが石英反応管21の管璧21aに当接
し、管壁21aにより支持されている。補助管40はサセプ
タ22の載置されている反応室20の上部を覆っている。そ
して、側板41を取り外し、補助管40を石英反応管21の管
壁21a上をスライドさせて、取り外したり反応室20に設
置したりすることができる。 このような装置構成により、第１反応ガス管25の開口
部25aから、NH3とTMGとTMAとH2との混合ガスが反応室20
に流出し、第２反応ガス管26の開口部26aから、DEZとH2
との混合ガスが反応室20に流出する。 Ｎ型のAlXGa1-XN薄膜を形成する場合には、第１反応
ガス管25だけから混合ガスを流出させれば良く、Ｉ型の
AlXGa1-XN薄膜を形成する場合には、第１反応ガス管25
と第２反応ガス管26とからそれぞれの混合ガスを流出さ
せれば良い。Ｉ型のAlXGa1-XN薄膜を形成する場合に
は、ドーパントガスであるDEZは第１反応ガス管25から
流出する反応ガスとサファイア基板24の近辺の反応室20
aで初めて混合されることになる。そして、DEZはサファ
イア基板24に吹き付けられ熱分解し、ドーパント元素は
成長するAlXGa1-XNにドーピングされて、Ｉ型のAlXGa
1-XNが得られる。この場合、第１反応ガス管25と第２反
応ガス管26とで分離して、反応ガスとドーパントガスが
サファイア基板24の付近の反応室25aまで導かれるの
で、従来装置で生じるガスの導入管におけるDEZとTMG又
はTMAとの反応が抑制されるため、良好なドーピングが
行われる。 サファイア基板24に吹き付けられる反応ガスは、第１
反応ガス管25及び第２反応ガス管26を通過するとき及び
流出した反応室20内で、高周波コイル42によりプラズマ
状態にされており、そのプラズマ状態の反応ガスがサフ
ァイア基板24に吹き付けられる。このとき、プラズマ発
生の周波数は、2450M Hz又は13.6M Hzが使用される。そ
して、サセプタ22の温度は400〜800℃の範囲でAlXGa1-X
N薄膜を成長させることができた。 尚、サセプタ22の反応ガスの流れる方向Ｘに対する傾
斜角θは、45度に構成されている。このように傾斜させ
ることにより、サセプタ22をガス流に対し直角に構成し
た場合に比べて良好な結晶が得られた。 又、開口部25a、26aとサファイア基板24との間隔は、
10〜60mmに制御棒23により調整されるのが望ましい。 又、上記の実施例では、第１反応管と第２反応管とを
設けドーパントガスを他の反応ガスと混合することな
く、サファイア基板24の近辺まで導入しており、Ｉ型の
AlXGa1-XNの結晶性が向上するが、この効果を生じさせ
なくても良い場合には、従来装置のように予めマニホー
ルドでドーパントガスを他の反応ガスと混合した上で反
応室に導き、傾斜したサファイア基板24の主面24aに吹
き付けてもよい。 このような装置で、良質のAlXGa1-XN薄膜を気相成長
させることができる。補助管40にすすが付着した場合に
は、側板41を取り外して中の補助管40を取り出し、他の
洗浄された補助管と交換すれば、直ちに次の結晶成長を
行うことができる。 この気相成長装置で得られたAlXGa1-XNは、顕微鏡写
真、Ｘ線のロッキングカーブ、フォトルミネッセンス測
定により、従来の気相成長装置で成長したものに比べ、
良質な結晶性を示すことが確認された。 次に本装置を用いて、第３図に示す構成の発光ダイオ
ードを作成する方法について説明する。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した（0001）面
を主面とする単結晶のサファイア基板24をサセプタ22に
装着する。次に、反応室20内の圧力を5Torrに減圧し、
高周波コイル42を13.56M Hz、30Wで励振した。その後、
H2を0.3／分で、第１反応ガス管25及び第２反応ガス
管26から反応室20に流しながら温度1100℃でサファイア
基板24を気相エッチングした。次に温度を800℃まで低
下させて、第１反応ガス管25からH2を３／分、NH3を
２／分、TMAを７×10-6モル／分で供給して１分間熱
処理した。この熱処理によりAlNのバッファ層30が約0.1
μｍの厚さに形成された。１分経過した時にTMAの供給
を停止して、サファイア基板24の温度を600℃に保持
し、第１反応ガス管25からH2を2.5／分、NH3を1.5
／分、TMGを1.7×10-5モル／分で60分間供給し、膜厚約
７μｍのＮ型のGaNから成るＮ層31を形成した。次に、
そのサファイア基板24を反応室20から取り出し、ホトエ
ッチング及びスパッタリング等により膜厚100Å程度のS
iO2膜32をパターン形成した。その後、このサファイア
基板24を洗浄後、再度、サセプタ22に装着し、反応室20
の圧力及び高周波コイル42を前と同一の状態とした。そ
して、前と同様に気相エッチングした後、サファイア基
板24の温度を600℃に保持し、第１反応ガス管25から
は、H2を2.5／分、NH3を1.5／分、TMGを1.7×10-5
モル／分供給し、第２反応ガス管26からは、DEZを５×1
0-6モル／分で５分間供給して、Ｉ型のGaNから成るＩ層
33を膜厚1.0μｍに形成した。この時、GaNの露出してい
る部分は、単結晶のＩ型のGaNが成長しＩ層33が得られ
るが、SiO2膜32の上部には多結晶のGaNから成る導電層3
4が形成される。その後、反応室20からサファイア基板2
4を取り出し、Ｉ層33と導電層34の上にアルミニウム電
極35、36を蒸着し、サファイア基板24を所定の大きさに
カッティングして発光ダイオードを形成した。この場
合、電極35はＩ層33の電極となり、電極36は導電層34と
極めて薄いSiO2膜32を介してＮ層31の電極となる。そし
て、Ｉ層33をＮ層31に対し正電位とすることにより、接
合面から光が発光する。 また、AlXGa1-XN系の発光ダイオードを形成するに
は、Ｎ層31とＩ層33とを形成する場合に、第１反応管25
からTMAを所定割合で流せば良い。例えば、第１反応管
ガス25からサファイア基板24の温度を700℃に保持し、H
2を３／分、NH3を２／分、TMAを7.2×10-6モル／
分、TMGを1.7×10-5モル／分で供給し、第２反応ガス管
26からDEZを５×10-6モル／分で供給することより、Ｘ
＝0.3のＩ型のAlXGa1-XN系半導体薄膜が得られる。Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a vapor phase growth apparatus according to a specific embodiment of the present invention. In a reaction chamber 20 surrounded by a circular quartz reaction tube 21, a susceptor 22 is supported by an operation rod 23, and the position of the susceptor 22 is adjusted by the operation rod 23. A sapphire substrate 24 is provided on the main surface of the susceptor 22. In addition, 8 is a high frequency coil,
This is for heating the sapphire substrate 24. Also,
Reference numeral 42 denotes a high-frequency coil for generating plasma, which is used to bring the reaction gas into a plasma state. On the other hand, on the gas inflow side of the reaction chamber 20, a first reaction gas pipe is provided.
25 and a second reaction gas pipe 26 are provided. The first reaction gas pipe 25 is concentric with the second reaction gas pipe 26,
It is located inside 26. The first reaction gas pipe 25 is connected to the first manifold 27, and the second reaction gas pipe 26 is connected to the second manifold.
Connected to manifold 28. The NH 3 supply system H, the carrier gas supply system I, the TMG supply system J and the TMA supply system K are connected to the first manifold 27, and the carrier gas supply system I is connected to the second manifold 28.
And the DEZ supply system L are connected. Further, the reaction chamber 20 is provided with an auxiliary tube 40 having a semicircular cross section and a cylindrical shape. As shown in FIG. 2, the bottom portion 40a and 40b of the auxiliary tube 40 abut on the tube wall 21a of the quartz reaction tube 21 and are supported by the tube wall 21a. The auxiliary pipe 40 covers the upper part of the reaction chamber 20 in which the susceptor 22 is placed. Then, the side plate 41 can be removed, and the auxiliary tube 40 can be slid on the tube wall 21a of the quartz reaction tube 21 to be removed or installed in the reaction chamber 20. With such an apparatus configuration, a mixed gas of NH 3 , TMG, TMA, and H 2 is supplied from the opening 25 a of the first reaction gas pipe 25 to the reaction chamber 20.
It flows out from the opening 26a of the second reaction gas tubes 26, DEZ and H 2
Mixed gas flows out into the reaction chamber 20. When forming an N-type Al X Ga 1 -X N thin film, the mixed gas may be discharged only from the first reaction gas pipe 25, and the I-type Al X Ga 1 -X N thin film may be formed.
When forming an Al X Ga 1-X N thin film, the first reaction gas pipe 25
It is sufficient that the respective mixed gases are caused to flow out from the second reaction gas pipe 26 and the second reaction gas pipe 26. When forming an I-type Al X Ga 1 -XN thin film, the dopant gas DEZ is mixed with the reaction gas flowing out of the first reaction gas pipe 25 and the reaction chamber 20 near the sapphire substrate 24.
It will be mixed for the first time in a. The DEZ is sprayed on the sapphire substrate 24 and thermally decomposed, and the dopant element is doped into the growing Al X Ga 1-X N to form an I-type Al X Ga
1-X N is obtained. In this case, the reaction gas and the dopant gas are separated by the first reaction gas pipe 25 and the second reaction gas pipe 26, and are led to the reaction chamber 25a near the sapphire substrate 24. The reaction between DEZ and TMG or TMA in the above is suppressed, so that good doping is performed. The reaction gas blown to the sapphire substrate 24
When passing through the reaction gas pipe 25 and the second reaction gas pipe 26 and inside the reaction chamber 20 that has flowed out, the plasma state is generated by the high-frequency coil 42, and the reaction gas in the plasma state is blown onto the sapphire substrate 24. At this time, the frequency of plasma generation is 2450 MHz or 13.6 MHz. Then, Al X Ga 1-X Temperature of the susceptor 22 in the range of 400 to 800 ° C.
N thin film could be grown. The inclination angle θ of the susceptor 22 with respect to the direction X in which the reaction gas flows is set to 45 degrees. With such an inclination, a better crystal was obtained as compared with the case where the susceptor 22 was configured to be perpendicular to the gas flow. The distance between the openings 25a, 26a and the sapphire substrate 24 is
It is desirable that the distance is adjusted by the control rod 23 to 10 to 60 mm. Further, in the above embodiment, the first reaction tube and the second reaction tube are provided, and the dopant gas is introduced into the vicinity of the sapphire substrate 24 without being mixed with another reaction gas.
Although the crystallinity of Al X Ga 1-X N is improved, if this effect does not need to be produced, the dopant gas is mixed in advance with another reaction gas in a manifold as in a conventional apparatus, and To the main surface 24a of the inclined sapphire substrate 24. With such an apparatus, a high-quality Al X Ga 1 -X N thin film can be grown in a vapor phase. If soot adheres to the auxiliary tube 40, the side plate 41 is removed, the auxiliary tube 40 inside is taken out, and replaced with another washed auxiliary tube, the next crystal growth can be immediately performed. The Al X Ga 1-X N obtained by this vapor phase growth apparatus was compared with those grown by the conventional vapor phase growth apparatus by micrographs, X-ray rocking curves, and photoluminescence measurements.
It was confirmed that the product exhibited good crystallinity. Next, a method for producing a light emitting diode having the configuration shown in FIG. 3 using this device will be described. First, a single-crystal sapphire substrate 24 whose main surface is the (0001) plane cleaned by organic cleaning and heat treatment is mounted on the susceptor 22. Next, the pressure in the reaction chamber 20 was reduced to 5 Torr,
The high-frequency coil 42 was excited at 13.56 MHz and 30 W. afterwards,
The sapphire substrate 24 was subjected to gas phase etching at a temperature of 1100 ° C. while flowing H 2 at 0.3 / min from the first reaction gas pipe 25 and the second reaction gas pipe 26 into the reaction chamber 20. Next, the temperature was lowered to 800 ° C., and H 2 was supplied at a rate of 3 / min, NH 3 was supplied at a rate of 2 / min, and TMA was supplied at a rate of 7 × 10 −6 mol / min from the first reaction gas pipe 25, and heat treatment was performed for 1 minute. . This heat treatment allows the AlN buffer layer 30 to have a thickness of about 0.1
It was formed to a thickness of μm. By stopping the supply of TMA when one minute has passed, maintaining the temperature of the sapphire substrate 24 at 600 ° C., the H 2 2.5 / min from the first reaction gas tubes 25, the NH 3 1.5
TMG was supplied at a rate of 1.7 × 10 −5 mol / min for 60 minutes to form an N layer 31 of N-type GaN having a thickness of about 7 μm. next,
The sapphire substrate 24 is taken out of the reaction chamber 20, and the S
The iO 2 film 32 was patterned. Then, after cleaning this sapphire substrate 24, it is mounted on the susceptor 22 again, and
And the high frequency coil 42 was in the same state as before. Then, after the vapor phase etching as before, the temperature of the sapphire substrate 24 is maintained at 600 ° C., and the first reaction gas pipe 25 is supplied with H 2 at 2.5 / min, NH 3 at 1.5 / min, and TMG at 1.7 / min. × 10 -5
Mol / min, and 5 × 1 of DEZ was supplied from the second reaction gas pipe 26.
I-layer composed of I-type GaN supplied at 0 -6 mol / min for 5 minutes
33 was formed to a thickness of 1.0 μm. At this time, in the exposed portion of GaN, single-crystal I-type GaN grows to obtain an I layer 33. On the SiO 2 film 32, a conductive layer 3 made of polycrystalline GaN is formed.
4 is formed. Then, the sapphire substrate 2
4 was taken out, aluminum electrodes 35 and 36 were deposited on the I layer 33 and the conductive layer 34, and the sapphire substrate 24 was cut into a predetermined size to form a light emitting diode. In this case, the electrode 35 becomes an electrode of the I layer 33, and the electrode 36 becomes an electrode of the N layer 31 via the conductive layer 34 and the extremely thin SiO 2 film 32. Then, by setting the I layer 33 to a positive potential with respect to the N layer 31, light is emitted from the bonding surface. In order to form an Al X Ga 1 -X N based light emitting diode, when forming the N layer 31 and the I layer 33, the first reaction tube 25 is formed.
Therefore, TMA may be flowed at a predetermined ratio. For example, the temperature of the sapphire substrate 24 is maintained at 700 ° C. from the first reaction tube gas 25,
2 at 3 / min, NH 3 at 2 / min, TMA at 7.2 × 10 −6 mol /
And TMG at 1.7 × 10 -5 mol / min.
By supplying DEZ at 5 × 10 -6 mol / min from 26, X
= 0.3 I-type Al X Ga 1 -X N based semiconductor thin film is obtained.
本発明はサファイア基板をAlを含む有機金属ガス、NH
3及びH2が少なくとも存在する雰囲気中で、AlNの単結晶
が成長する温度よい低い温度で短時間熱処理し、その
後、減圧下で反応ガスを高周波によりプラズマ状態にし
て、このプラズマ状態のガスを加熱された基板上に導い
て、AlNの単結晶が成長する温度より低い温度で、サフ
ァイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（AlXGa1-X
N;X＝０を含む）薄膜を気相成長させている。よって、
単結晶が成長する温度よりも低い温度で形成されたAlN
をバッファ層としており、そのバッファ層上に成長する
窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性が向上した。ま
た、減圧下で反応ガスを高周波により、プラズマ状態に
して、このプラズマ状態のガスを加熱された基板上に導
いて成長させることで成長温度を低温にすることができ
るので、AlNは単結晶化することがないため、窒化ガリ
ウム系化合物半導体の結晶性が向上した。In the present invention, a sapphire substrate is treated with an organometallic gas containing Al, NH
3 and in an atmosphere H 2 is present at least, a single crystal of AlN is heat-treated in a short time the growth temperature good low temperature and then, by a high-frequency reactive gas under a reduced pressure in the plasma state, the gas in the plasma state A gallium nitride-based compound semiconductor (Al X Ga 1-X) is formed on a sapphire substrate at a temperature lower than the temperature at which the single crystal of AlN grows on the heated substrate.
N; X = 0) (including a thin film). Therefore,
AlN formed at temperatures lower than the temperature at which single crystals grow
Is used as a buffer layer, and the crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor grown on the buffer layer is improved. In addition, the reaction gas is made into a plasma state by a high frequency under a reduced pressure, and the growth temperature can be lowered by guiding the gas in the plasma state on a heated substrate to grow the AlN. Therefore, the crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor was improved.
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る気相成長方法
を実施するための装置の構成を示した構成図。第２図は
その装置の反応室の断面図。第３図はその装置で製造さ
れる発光ダイオードの構成を示した構成図。第４図は従
来の気相成長装置の構成を示した構成図である。 ７……石英反応管、８……高周波コイル、９……サセプ
タ、10……サファイア基板、20……反応室、21……石英
反応管、22……サセプタ、23……制御棒、24……サファ
イア基板、25……第１反応ガス管、26……第２反応ガス
管、27……第１マニホールド、28……第２マニホール
ド、30……バッファ層、31……Ｎ層、32……SiO2膜、33
……Ｉ層、34……導電層、35、36……電極、40……補助
管、42……側板、42……プラズマ発生用高周波コイル、
Ｈ……NH3の供給系統、Ｉ……キャリアガスの供給系
統、Ｊ……TMGの供給系統、Ｋ……TMAの供給系統、Ｌ…
…DEZの供給系統FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an apparatus for performing a vapor phase growth method according to a specific embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a reaction chamber of the apparatus. FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a light emitting diode manufactured by the device. FIG. 4 is a configuration diagram showing the configuration of a conventional vapor phase growth apparatus. 7 ... quartz reaction tube, 8 ... high frequency coil, 9 ... susceptor, 10 ... sapphire substrate, 20 ... reaction chamber, 21 ... quartz reaction tube, 22 ... susceptor, 23 ... control rod, 24 ... ... Sapphire substrate, 25 ... First reaction gas pipe, 26 ... Second reaction gas pipe, 27 ... First manifold, 28 ... Second manifold, 30 ... Buffer layer, 31 ... N layer, 32 ... ... SiO 2 film, 33
... I layer, 34 ... conductive layer, 35, 36 ... electrode, 40 ... auxiliary tube, 42 ... side plate, 42 ... high frequency coil for plasma generation,
H: NH 3 supply system, I: Carrier gas supply system, J: TMG supply system, K: TMA supply system, L:
… DEZ supply system
フロントページの続き (72)発明者 岡崎 伸夫 愛知県西春日井郡春日村大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 赤崎 勇 名古屋市千種区不老町（番地なし） 名 古屋大学内 (72)発明者 平松 和政 名古屋市千種区不老町（番地なし） 名 古屋大学内 (72)発明者 天野 浩 名古屋市千種区不老町（番地なし） 名 古屋大学内 (56)参考文献 特開 昭61−91977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−173829（ＪＰ，Ａ)Continuing from the front page (72) Inventor Nobuo Okazaki No. 1, Nagahata, Ochiai, Kasuga-mura, Nishikasugai-gun, Aichi Prefecture (72) Inventor Isamu Akasaki, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya-shi (No address) Name Furuya University ( 72) Inventor Kazumasa Hiramatsu, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya-shi (without address) inside Furuya University (72) Inventor Hiroshi Amano, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya-shi (without address) Name Inside Furuya University (56) References JP Akira 61-91977 (JP, A) JP-A-60-173829 (JP, A)
Claims (2)
板上に窒化ガリウム系化合物半導体薄膜（AlXGa1-XN;X
＝０を含む）を気相成長させる方法において、 サファイア基板を、Alを含む有機金属化合物ガス、NH3
及びH2が少なくとも存在する雰囲気中で、AlNの単結晶
が成長する温度より低い温度で短時間熱処理し、 反応室において、減圧下で反応ガスを高周波によりプラ
ズマ状態にして、このプラズマ状態のガスを加熱された
基板上に導いて、AlNの単結晶が成長する温度より低い
温度で前記熱処理されたサファイア基板上に窒化ガリウ
ム系化合物半導体（AlXGa1-XN;X＝０を含む）薄膜を気
相成長させることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半
導体の気相成長方法。A gallium nitride-based compound semiconductor thin film (Al X Ga 1 -XN; X) is formed on a sapphire substrate using an organometallic compound gas.
= 0), wherein the sapphire substrate is treated with an Al-containing organometallic compound gas, NH 3
And in an atmosphere H 2 is present at least, heat treated briefly at a temperature lower than the temperature at which the single crystal grows in the AlN, in a reaction chamber, and a plasma state by RF reactive gas under a reduced pressure, the gas in the plasma state On a heated substrate, and a gallium nitride-based compound semiconductor (Al X Ga 1 -X N; including X = 0) on the heat-treated sapphire substrate at a temperature lower than a temperature at which a single crystal of AlN grows. A method for vapor-phase growing a gallium nitride-based compound semiconductor, comprising vapor-phase growing a thin film.
1-XN;X＝０を含む）薄膜を気相成長させる温度は、400
〜800℃であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法。Wherein said gallium nitride compound semiconductor (Al X Ga
1-X N; including X = 0)
The method of claim 1, wherein the temperature is −800 ° C.
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-
1987
- 1987-01-31 JP JP2112087A patent/JP2631286B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7899101B2 (en) | 1994-09-14 | 2011-03-01 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
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