JP3081914B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体膜の成長方法 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物半導体膜の成長方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は分子線エピタキシィ
法により III族窒化物半導体膜を成長させる方法に関
し、特に、平坦な成長表面を得るための改良に関する。
法により III族窒化物半導体膜を成長させる方法に関
し、特に、平坦な成長表面を得るための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】GaN,AlN,InGaN等の III族窒化物半導体
膜を結晶成長させるには、これまでの所、化学気相成長
(CVD）法か分子線エピタキシィ(MBE）法が用いられてい
る。しかし、青色発光ダイオード等に代表される短波長
光素子や高出力、高周波素子の構築素材として考える
と、将来的にも後者の手法が望ましい。前者では窒素源
としてアンモニアが主として使われるが、成長温度が10
00℃以上と高く、III族元素間の取り込み効率の違いのた
め、混晶の成長には適しないからである。また、原子層
オーダでの成長制御が困難であり、キャリアガスとして
用いる水素ガスにより p型ドーパントが不活性化してし
まうという問題もある。さらに、成長時の成長表面の実
時間での観測にも適当なる手法がなく、結晶成長メカニ
ズムの解明が定かにはならない欠点もある。
膜を結晶成長させるには、これまでの所、化学気相成長
(CVD）法か分子線エピタキシィ(MBE）法が用いられてい
る。しかし、青色発光ダイオード等に代表される短波長
光素子や高出力、高周波素子の構築素材として考える
と、将来的にも後者の手法が望ましい。前者では窒素源
としてアンモニアが主として使われるが、成長温度が10
00℃以上と高く、III族元素間の取り込み効率の違いのた
め、混晶の成長には適しないからである。また、原子層
オーダでの成長制御が困難であり、キャリアガスとして
用いる水素ガスにより p型ドーパントが不活性化してし
まうという問題もある。さらに、成長時の成長表面の実
時間での観測にも適当なる手法がなく、結晶成長メカニ
ズムの解明が定かにはならない欠点もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、後者の分
子線エピタキシィ法には少なくともこのような欠点はな
く、成長中の成長表面を調べる「その場（in-situ)」観
察法にも種々あるので、成長モードや成長メカニズムの
解明も比較的容易である。とは言え、これにもなお、解
決すべき課題がある。
子線エピタキシィ法には少なくともこのような欠点はな
く、成長中の成長表面を調べる「その場（in-situ)」観
察法にも種々あるので、成長モードや成長メカニズムの
解明も比較的容易である。とは言え、これにもなお、解
決すべき課題がある。
【０００４】そもそも III族窒化物半導体は、一般にバ
ルク結晶を得るのが困難なため、異種基板上へのヘテロ
エピタキシャル成長が必要であるが、当該基板として比
較的相性が良いとされ、汎用されるサファイアの場合で
も、成長膜との間に13％程度の格子不整合が生ずる。こ
のように大きな格子不整合は転移等の欠陥や歪みをもた
らす。
ルク結晶を得るのが困難なため、異種基板上へのヘテロ
エピタキシャル成長が必要であるが、当該基板として比
較的相性が良いとされ、汎用されるサファイアの場合で
も、成長膜との間に13％程度の格子不整合が生ずる。こ
のように大きな格子不整合は転移等の欠陥や歪みをもた
らす。
【０００５】一方、本質的にはこのような状況が起き得
る中で、分子線エピタキシィ法を採用する場合、それは
かなり高い真空度環境下での結晶成長となるため、有効
な窒素種を十分に供給しないと、成長した結晶から窒素
原子が抜けたり、成長速度が著しく遅くなる等の不都合
が出る。そこで窒素源としては、反応性の高い窒素ラジ
カルが要求され、これを適当なるプラズマソースから得
ねばならない。
る中で、分子線エピタキシィ法を採用する場合、それは
かなり高い真空度環境下での結晶成長となるため、有効
な窒素種を十分に供給しないと、成長した結晶から窒素
原子が抜けたり、成長速度が著しく遅くなる等の不都合
が出る。そこで窒素源としては、反応性の高い窒素ラジ
カルが要求され、これを適当なるプラズマソースから得
ねばならない。
【０００６】ところが、プラズマソースから窒素ラジカ
ルを供給すると、反応性が高いがために III族元素に出
会った途端に反応し、III族元素が結晶格子中の熱的安定
位置に到達する以前に結晶が形成されてしまうという問
題が起きる。これが例えば、同じ分子線エピタキシィ法
であっても、ラジカルを用いない通常の III−Ｖ族化合
物半導体の結晶成長であるならば、III族元素やＶ族元素
は成長表面上で二次元的に十分均一に拡散し、基板温度
で決まる反応定数で相互に結合する。しかし、ラジカル
を用いると、III族元素が成長表面にて十分拡散し、全体
として平坦な表面を形成する前に窒素ラジカルと反応す
る確率が高くなってしまう。さらに、プラズマ中には高
エネルギ粒子が含まれているため、これが成長表面に衝
突し、物理的に損傷を与えるということもある。
ルを供給すると、反応性が高いがために III族元素に出
会った途端に反応し、III族元素が結晶格子中の熱的安定
位置に到達する以前に結晶が形成されてしまうという問
題が起きる。これが例えば、同じ分子線エピタキシィ法
であっても、ラジカルを用いない通常の III−Ｖ族化合
物半導体の結晶成長であるならば、III族元素やＶ族元素
は成長表面上で二次元的に十分均一に拡散し、基板温度
で決まる反応定数で相互に結合する。しかし、ラジカル
を用いると、III族元素が成長表面にて十分拡散し、全体
として平坦な表面を形成する前に窒素ラジカルと反応す
る確率が高くなってしまう。さらに、プラズマ中には高
エネルギ粒子が含まれているため、これが成長表面に衝
突し、物理的に損傷を与えるということもある。
【０００７】こうしたことが相まって、III族窒化物半導
体膜の成長表面、特に成長初期の段階での成長表面は二
次元的に平坦な層状表面とはなり難く、凸凹してしまい
がちである。このような表面の粗面状態は、その後も単
に成長を継続しただけでは回復されず、むしろ酷くなる
こともある。もちろん、平坦性の欠如は最終的に形成さ
れる III族窒化物半導体膜の品質を著しく低下させ、ひ
いてはこれを用いて作製される各種電子、光素子の性能
を低下させる大きな要因になる。
体膜の成長表面、特に成長初期の段階での成長表面は二
次元的に平坦な層状表面とはなり難く、凸凹してしまい
がちである。このような表面の粗面状態は、その後も単
に成長を継続しただけでは回復されず、むしろ酷くなる
こともある。もちろん、平坦性の欠如は最終的に形成さ
れる III族窒化物半導体膜の品質を著しく低下させ、ひ
いてはこれを用いて作製される各種電子、光素子の性能
を低下させる大きな要因になる。
【０００８】本発明はこのような問題を解決すべくなさ
れたもので、 III族窒化物半導体膜を窒素ラジカルを用
いた分子線エピタキシィ法で作製する場合に、その成長
表面の平坦性を回復させ得る手法を提供せんとするもの
である。
れたもので、 III族窒化物半導体膜を窒素ラジカルを用
いた分子線エピタキシィ法で作製する場合に、その成長
表面の平坦性を回復させ得る手法を提供せんとするもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、粗面化している、ないし粗面化していると思
われる成長表面に対し、III族元素が二次元的に十分拡散
するための時間を稼ぐべく、成長表面に向けてのラジカ
ルビームの照射に関し、時間幅変調を施すことを提案す
る。簡明に言えば、ラジカルビームを断続的に供給する
のである。こうすれば、ラジカルビームの供給が停止し
ている間に成長表面上にて III族元素は十分二次元的に
拡散することができ、粗面化している表面の凹部でも、
その後に供給される窒素ラジカルと反応し得る確率が高
まる。従って、このラジカルビームの断続を適宜回数繰
返せば、成長表面は平坦化する。
するため、粗面化している、ないし粗面化していると思
われる成長表面に対し、III族元素が二次元的に十分拡散
するための時間を稼ぐべく、成長表面に向けてのラジカ
ルビームの照射に関し、時間幅変調を施すことを提案す
る。簡明に言えば、ラジカルビームを断続的に供給する
のである。こうすれば、ラジカルビームの供給が停止し
ている間に成長表面上にて III族元素は十分二次元的に
拡散することができ、粗面化している表面の凹部でも、
その後に供給される窒素ラジカルと反応し得る確率が高
まる。従って、このラジカルビームの断続を適宜回数繰
返せば、成長表面は平坦化する。
【００１０】しかるに、本発明者の知見によると、この
ようにラジカルビームを断続させる表面平坦化工程の採
用により平坦性が回復した場合には、その後はこれまで
行われていた手法と同様、III族元素と共にラジカルビー
ムも連続照射しても、回復した平坦性は大きく損なわれ
ないことが分かった。従って、換言するならば、本発明
によるこのような表面平坦化工程は、基板表面上への I
II族窒化物半導体膜の成長開始時から所望の膜厚の得ら
れる成長完了時までの間にあって、適当なる任意の時点
に挿入されていれば良い。
ようにラジカルビームを断続させる表面平坦化工程の採
用により平坦性が回復した場合には、その後はこれまで
行われていた手法と同様、III族元素と共にラジカルビー
ムも連続照射しても、回復した平坦性は大きく損なわれ
ないことが分かった。従って、換言するならば、本発明
によるこのような表面平坦化工程は、基板表面上への I
II族窒化物半導体膜の成長開始時から所望の膜厚の得ら
れる成長完了時までの間にあって、適当なる任意の時点
に挿入されていれば良い。
【００１１】また、表面平坦化工程により平坦性が回復
したか否かの確認には、先に少し述べたように、分子線
エピタキシィ法には成長表面の観測に関し適当なるその
場観測法が種々あるので、それらを用いれば良いが、中
でも特に、「RHEED」と略称される反射高速電子線回折法
は、装置構成も比較的簡単であるし観測操作も容易であ
るので望ましい。
したか否かの確認には、先に少し述べたように、分子線
エピタキシィ法には成長表面の観測に関し適当なるその
場観測法が種々あるので、それらを用いれば良いが、中
でも特に、「RHEED」と略称される反射高速電子線回折法
は、装置構成も比較的簡単であるし観測操作も容易であ
るので望ましい。
【００１２】逆に、このようなその場観測法により、表
面の平坦性を回復するのに必要なラジカルビームの時間
幅変調デューティ（結局は停止時間と供給時間）をどの
位にするのが適当であるかとか、その繰返し回数、すな
わち一回の停止と一回の供給を一サイクルとするならば
当該サイクル数をどの位にすれば良いのかという情報を
得ることができる。
面の平坦性を回復するのに必要なラジカルビームの時間
幅変調デューティ（結局は停止時間と供給時間）をどの
位にするのが適当であるかとか、その繰返し回数、すな
わち一回の停止と一回の供給を一サイクルとするならば
当該サイクル数をどの位にすれば良いのかという情報を
得ることができる。
【００１３】なお、本発明による表面平坦化工程は、上
述のように成長過程の途中にあって一回でも挿入されれ
ば良いが、何等かの理由により、必要とあらば、基板表
面上への第一層目の III族窒化物半導体膜の成長開始時
から所望の膜厚を得る最終層目の成長完了時まで、当該
表面平坦化工程をずっと継続しても良い。
述のように成長過程の途中にあって一回でも挿入されれ
ば良いが、何等かの理由により、必要とあらば、基板表
面上への第一層目の III族窒化物半導体膜の成長開始時
から所望の膜厚を得る最終層目の成長完了時まで、当該
表面平坦化工程をずっと継続しても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１(A) には本発明に用い得る装
置構成例が示されている。もっとも、装置構成自体は公
知既存のこの種の分子線エピタキシィ法に適用し得るも
のであれば良く、窒素ラジカル源12からの窒素励起種を
含む窒素ラジカルビームの供給を選択的に停止するため
に必要な要素、例えばシャッタ15とかバルブ16とかが必
須である外は、任意の構成であって良い。念のため、簡
単に説明すると、高真空度環境に保たれる成長室10内に
は、その表面に III族窒化物半導体膜を成長させるべき
サファイア等、適当なる試料基板20が挿入、設置され、
この基板20はヒータ13により、所望の基板温度に加熱さ
れ得るようになっている。先にも述べたように、通常、I
II族窒化物半導体膜は、異種基板上へのヘテロエピタキ
シャル成長で形成される。
置構成例が示されている。もっとも、装置構成自体は公
知既存のこの種の分子線エピタキシィ法に適用し得るも
のであれば良く、窒素ラジカル源12からの窒素励起種を
含む窒素ラジカルビームの供給を選択的に停止するため
に必要な要素、例えばシャッタ15とかバルブ16とかが必
須である外は、任意の構成であって良い。念のため、簡
単に説明すると、高真空度環境に保たれる成長室10内に
は、その表面に III族窒化物半導体膜を成長させるべき
サファイア等、適当なる試料基板20が挿入、設置され、
この基板20はヒータ13により、所望の基板温度に加熱さ
れ得るようになっている。先にも述べたように、通常、I
II族窒化物半導体膜は、異種基板上へのヘテロエピタキ
シャル成長で形成される。
【００１５】窒素ボンベ等の窒素ソースからの窒素種は
バルブ16を介し選択的に開閉可能な状態で窒素ラジカル
源12に供給され、当該窒素ラジカル源12からは成長室10
内に窒素励起種を含むラジカルビームが供給される。窒
素ラジカル源12は一般に適当なる構成のプラズマビーム
発生装置として構成される。ただし、図示の場合はラジ
カルビームの出射口に望んでシャッタ15も設けられてお
り、これが閉じている時にはラジカルビームは遮断さ
れ、基板表面21に直接供給されることはない。
バルブ16を介し選択的に開閉可能な状態で窒素ラジカル
源12に供給され、当該窒素ラジカル源12からは成長室10
内に窒素励起種を含むラジカルビームが供給される。窒
素ラジカル源12は一般に適当なる構成のプラズマビーム
発生装置として構成される。ただし、図示の場合はラジ
カルビームの出射口に望んでシャッタ15も設けられてお
り、これが閉じている時にはラジカルビームは遮断さ
れ、基板表面21に直接供給されることはない。
【００１６】一方で、一般に III族元素の蒸発源として
構成される III族元素源11からは、成長室内に所望する
III族元素が供給され、窒素ラジカルと反応することで
試料基板20の成長表面21上に III族窒化物半導体膜がエ
ピタキシャル成長する。
構成される III族元素源11からは、成長室内に所望する
III族元素が供給され、窒素ラジカルと反応することで
試料基板20の成長表面21上に III族窒化物半導体膜がエ
ピタキシャル成長する。
【００１７】成長表面上に成長して行く III族窒化物半
導体膜のその時点その時点での表面状態は適当なるその
場観測装置、望ましくは電子線照射源31と受波面部32と
から構成される反射高速電子線回折(RHEED）装置（31，
32）により観測される。電子線照射源31から成長表面21
に向けて出射された電子ビームは当該成長表面21にて反
射、回折され、受波面部32に到る。受波面部32は、一般
には蛍光物質が塗布されたディスプレイとして構成され
ており、周知のように、成長表面21が粗面であるならば
点々と輝点の表れるスポット状パタンとなり、平坦な面
であるならば直線状の輝線が複数本平行するストリーク
状パタンとなる。
導体膜のその時点その時点での表面状態は適当なるその
場観測装置、望ましくは電子線照射源31と受波面部32と
から構成される反射高速電子線回折(RHEED）装置（31，
32）により観測される。電子線照射源31から成長表面21
に向けて出射された電子ビームは当該成長表面21にて反
射、回折され、受波面部32に到る。受波面部32は、一般
には蛍光物質が塗布されたディスプレイとして構成され
ており、周知のように、成長表面21が粗面であるならば
点々と輝点の表れるスポット状パタンとなり、平坦な面
であるならば直線状の輝線が複数本平行するストリーク
状パタンとなる。
【００１８】しかるに、窒素ラジカル源12からの窒素ラ
ジカルビームと III族元素源11からの III族元素とを連
続供給したまま成長を続けるようにすると、図２(A) に
示すように、既に述べた理由によって成長途中の成長表
面21には凹凸が発生し易い。そこで、その平坦性を回復
させるには、本発明に従い、図１(B) 中にて時刻Ts以降
に「平坦化工程」と示すように、III族元素は供給したま
までも、窒素ラジカルビームの方を断続的に供給する。
ジカルビームと III族元素源11からの III族元素とを連
続供給したまま成長を続けるようにすると、図２(A) に
示すように、既に述べた理由によって成長途中の成長表
面21には凹凸が発生し易い。そこで、その平坦性を回復
させるには、本発明に従い、図１(B) 中にて時刻Ts以降
に「平坦化工程」と示すように、III族元素は供給したま
までも、窒素ラジカルビームの方を断続的に供給する。
【００１９】窒素ラジカルビームの遮断方法は任意で良
いが、例えば図１(A) に示されているシャッタ15を図２
(A) に示すように一時的に閉じたり、あるいは図１(A)
に示されているバルブ16を一時的に閉めたりすることで
行うことができる。
いが、例えば図１(A) に示されているシャッタ15を図２
(A) に示すように一時的に閉じたり、あるいは図１(A)
に示されているバルブ16を一時的に閉めたりすることで
行うことができる。
【００２０】いずれにしても、窒素ラジカルビームが遮
断されると、その間に試料基板20上の成長表面21に供給
された III族元素は図２(A) 中にて模式的に示すよう
に、それまで粗面となっていた成長表面上を二次元的に
均一に拡散でき、粗面の凹部内にも入って行くことがで
きる。
断されると、その間に試料基板20上の成長表面21に供給
された III族元素は図２(A) 中にて模式的に示すよう
に、それまで粗面となっていた成長表面上を二次元的に
均一に拡散でき、粗面の凹部内にも入って行くことがで
きる。
【００２１】ここで、ラジカルビームを停止させておく
時間Toffは、成長表面上に一、二原子層の III族元素が
存在する程度の時間とするのが望ましい。そしてこれ
は、適当なるその場観察法により、下地の III族窒化物
半導体膜の表面が観測されなくなるまでの時間として規
定できる。図示構成のように、RHEED装置を用いている場
合には、受波面部32を視認することで、下地の III族窒
化物半導体膜からの回折が認められなくなった時に、
一、二原子層の III族元素が存在する状態となったと認
識することができる。
時間Toffは、成長表面上に一、二原子層の III族元素が
存在する程度の時間とするのが望ましい。そしてこれ
は、適当なるその場観察法により、下地の III族窒化物
半導体膜の表面が観測されなくなるまでの時間として規
定できる。図示構成のように、RHEED装置を用いている場
合には、受波面部32を視認することで、下地の III族窒
化物半導体膜からの回折が認められなくなった時に、
一、二原子層の III族元素が存在する状態となったと認
識することができる。
【００２２】こうなったならば、シャッタ15ないしはバ
ルブ16を開き、再度、窒素ラジカルビームの供給を開始
する。そして、次にまた窒素ラジカルビームを遮断する
までの供給時間Ton(図１(B))は、RHEED装置により、再び
III族窒化物半導体膜表面からの回折と認められるパタ
ンが生ずる時点までとする。
ルブ16を開き、再度、窒素ラジカルビームの供給を開始
する。そして、次にまた窒素ラジカルビームを遮断する
までの供給時間Ton(図１(B))は、RHEED装置により、再び
III族窒化物半導体膜表面からの回折と認められるパタ
ンが生ずる時点までとする。
【００２３】このように、窒素ラジカルビームのオンオ
フデューティ、すなわち、窒素ラジカルビームの遮断時
間Toff、供給時間Ton は、望ましくはその場観察法によ
り規定することができるが、一回の遮断と一回の供給を
一サイクルとするならば、何サイクル、これを繰り返せ
ば適当なのかも、やはり、望ましくはその場観察法によ
り知ることができる。つまり、III族窒化物半導体膜表面
からの回折パタンがスポット状のパタンである時には、
未だ成長表面の平坦性は回復していないと認識でき、何
回かの窒素ラジカルビームの断続の後、当該パタンがス
トリーク状パタンに変化したならば、成長表面は満足な
程度に平坦化したと判断できる。
フデューティ、すなわち、窒素ラジカルビームの遮断時
間Toff、供給時間Ton は、望ましくはその場観察法によ
り規定することができるが、一回の遮断と一回の供給を
一サイクルとするならば、何サイクル、これを繰り返せ
ば適当なのかも、やはり、望ましくはその場観察法によ
り知ることができる。つまり、III族窒化物半導体膜表面
からの回折パタンがスポット状のパタンである時には、
未だ成長表面の平坦性は回復していないと認識でき、何
回かの窒素ラジカルビームの断続の後、当該パタンがス
トリーク状パタンに変化したならば、成長表面は満足な
程度に平坦化したと判断できる。
【００２４】そして一旦、このように成長表面の平坦性
が回復すると、図２(B) に示すように、その後は III族
元素に加え窒素ラジカルビームも連続供給しても、平坦
性は概ね良好に維持される。ただし、途中で再度、粗面
状態の発現が認められたならば、本発明による窒素ラジ
カルビームの断続供給工程を再開すれば良い。
が回復すると、図２(B) に示すように、その後は III族
元素に加え窒素ラジカルビームも連続供給しても、平坦
性は概ね良好に維持される。ただし、途中で再度、粗面
状態の発現が認められたならば、本発明による窒素ラジ
カルビームの断続供給工程を再開すれば良い。
【００２５】逆に、何等かの理由により、必要とあら
ば、窒素ラジカルビームの断続は成長の開始時から完了
時までの間、ずっと継続するようにしても良い。また、
これも一般的に言って、一時的に本発明方法を採用する
場合にも、それは成長初期過程であることが望ましい。
試料基板20の表面そのものの凹凸の影響をも受け、成長
初期過程における程、成長表面の粗面の程度は大きいの
で、これを早めに修復しておくと、その後、窒素ラジカ
ルビームの連続照射による単純成長工程を続けても、最
終的に平坦性の高い III族窒化物半導体膜を得られる可
能性が高まるからである。
ば、窒素ラジカルビームの断続は成長の開始時から完了
時までの間、ずっと継続するようにしても良い。また、
これも一般的に言って、一時的に本発明方法を採用する
場合にも、それは成長初期過程であることが望ましい。
試料基板20の表面そのものの凹凸の影響をも受け、成長
初期過程における程、成長表面の粗面の程度は大きいの
で、これを早めに修復しておくと、その後、窒素ラジカ
ルビームの連続照射による単純成長工程を続けても、最
終的に平坦性の高い III族窒化物半導体膜を得られる可
能性が高まるからである。
【００２６】
【実施例】本発明方法は、III族元素であるなら任意のも
のに適用できるが、ここでGa元素を用い、GaN薄膜を成長
させた実施例につき述べ、本発明によることの効果を確
認しておく。
のに適用できるが、ここでGa元素を用い、GaN薄膜を成長
させた実施例につき述べ、本発明によることの効果を確
認しておく。
【００２７】700℃に加熱したサファイア基板(0001)面
上にて、固体GaとN2高周波プラズマソース（N2流量=1.5
ccm,RFパワー=400W)からの窒素ラジカルにより、GaN低温
バッファ層を介して六方晶GaN の分子線エピタキシィ成
長を図った所、窒素ラジカルビームの連続照射では成長
表面が粗面になっていることのスポット状 RHEEDパタン
が生じた。
上にて、固体GaとN2高周波プラズマソース（N2流量=1.5
ccm,RFパワー=400W)からの窒素ラジカルにより、GaN低温
バッファ層を介して六方晶GaN の分子線エピタキシィ成
長を図った所、窒素ラジカルビームの連続照射では成長
表面が粗面になっていることのスポット状 RHEEDパタン
が生じた。
【００２８】そこで、本発明に従い、表面平坦化工程を
実行し、窒素ラジカルビームの断続を 4〜 5サイクル、
時間にして 2〜 3分繰り返した所、RHEEDパタンはストリ
ークパタンに変化し、成長表面の平坦化が認められた。
その後は窒素ラジカルビームの連続照射に切り替えて成
長を続けたが、成長表面の平坦性は保たれた。
実行し、窒素ラジカルビームの断続を 4〜 5サイクル、
時間にして 2〜 3分繰り返した所、RHEEDパタンはストリ
ークパタンに変化し、成長表面の平坦化が認められた。
その後は窒素ラジカルビームの連続照射に切り替えて成
長を続けたが、成長表面の平坦性は保たれた。
【００２９】図３は、Ｘ線回折幅(X-ray FMVH)特性を示
しているが、本発明による窒素ラジカルビームの変調操
作（断続）を行った場合、明らかに特性が向上してい
る。さらに、AlN低温バッファ層や基板自体の窒化をヘテ
ロエピタキシャル成長初期プロセスとして用いた場合に
ついても本発明を適用しての効果を見た所、やはり図３
に示すように、特性が向上した。
しているが、本発明による窒素ラジカルビームの変調操
作（断続）を行った場合、明らかに特性が向上してい
る。さらに、AlN低温バッファ層や基板自体の窒化をヘテ
ロエピタキシャル成長初期プロセスとして用いた場合に
ついても本発明を適用しての効果を見た所、やはり図３
に示すように、特性が向上した。
【００３０】
【発明の効果】本発明によると、III族窒化物半導体膜を
窒素ラジカルを用いた分子線エピタキシィ法で作製する
場合、従来は凸凹しがちだった成長表面の平坦性を回復
させることができる。従ってまた、本発明方法を用いて
作製された III族窒化物半導体膜を機能部構造膜とする
各種電子、光素子の特性をも向上させることができる。
窒化物半導体ヘテロ構造作製に関しても、界面の平坦
性、急峻性の向上に寄与でき、高い信頼性をもって種々
の応用使途が広がる。
窒素ラジカルを用いた分子線エピタキシィ法で作製する
場合、従来は凸凹しがちだった成長表面の平坦性を回復
させることができる。従ってまた、本発明方法を用いて
作製された III族窒化物半導体膜を機能部構造膜とする
各種電子、光素子の特性をも向上させることができる。
窒化物半導体ヘテロ構造作製に関しても、界面の平坦
性、急峻性の向上に寄与でき、高い信頼性をもって種々
の応用使途が広がる。
【図１】本発明方法を実施し得る装置構成例と本発明方
法の説明図である。
法の説明図である。
【図２】本発明により III族窒化物半導体膜の成長表面
が平坦化される様子の説明図である。
が平坦化される様子の説明図である。
【図３】本発明方法の実施例におけるＸ線回折幅特性上
の効果の説明図である。
の効果の説明図である。
10 成長室 11 III族元素源 12 窒素ラジカル源 15 シャッタ 16 バルブ 20 試料基板 21 成長表面 31 RHEED装置の電子線照射源 32 RHEED装置の受波面部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/203,21/363 C30B 23/08
Claims (6)
- 【請求項１】 III族元素源からの III族元素と窒素励
起種を含むラジカル源からのラジカルビームとを、真空
環境下で温度制御された基板表面に照射し、該基板表面
上に III族窒化物半導体膜を分子線エピタキシャル成長
させる III族窒化物半導体膜の成長方法であって； 上記基板表面上への III族窒化物半導体膜の成長開始時
から成長完了時までの間の少なくとも任意時点に、 III
族元素は供給したままで、上記ラジカルビームを断続的
に照射することで成長表面の平坦性を回復させる表面平
坦化工程を含むこと； を特徴とする III族窒化物半導体膜の成長方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法であって；上記表面
平坦化工程後は、上記 III族元素と共に上記ラジカルビ
ームも連続照射すること； を特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の方法であって； 上記平坦性の回復の確認は、成長中の成長表面状態を観
測できるその場観察法により行うこと； を特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の方法であって； 上記ラジカルビームを上記断続的に照射する際の停止時
間と照射時間、及び停止と照射の繰返回数は、上記その
場観察法による観察結果に基づいて決定すること； を特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項３または４記載の方法であって； 上記その場観察法は、反射高速電子線回折法であるこ
と； を特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の方法であって； 上記基板表面上への上記 III族窒化物半導体膜の成長開
始時から成長完了時まで、上記表面平坦化工程を継続す
ること； を特徴とする III族窒化物半導体膜の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27439997A JP3081914B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | Ｉｉｉ族窒化物半導体膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27439997A JP3081914B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | Ｉｉｉ族窒化物半導体膜の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11111617A JPH11111617A (ja) | 1999-04-23 |
| JP3081914B2 true JP3081914B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=17541133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27439997A Expired - Lifetime JP3081914B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | Ｉｉｉ族窒化物半導体膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3081914B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8636472B2 (en) | 2010-03-29 | 2014-01-28 | Eurocopter | Blade damper, and a rotor fitted with such a damper |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4538476B2 (ja) | 2007-08-27 | 2010-09-08 | 独立行政法人理化学研究所 | 半導体構造の形成方法 |
| JP2009054782A (ja) | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Institute Of Physical & Chemical Research | 光半導体素子及びその製造方法 |
| KR101042636B1 (ko) * | 2008-10-15 | 2011-06-20 | 김용환 | 에너지빔 조사를 이용한 실리콘 박막 제조방법 |
-
1997
- 1997-10-07 JP JP27439997A patent/JP3081914B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8636472B2 (en) | 2010-03-29 | 2014-01-28 | Eurocopter | Blade damper, and a rotor fitted with such a damper |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11111617A (ja) | 1999-04-23 |
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