JP5030909B2 - 酸化亜鉛単結晶層の成長方法 - Google Patents
酸化亜鉛単結晶層の成長方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5030909B2 JP5030909B2 JP2008236924A JP2008236924A JP5030909B2 JP 5030909 B2 JP5030909 B2 JP 5030909B2 JP 2008236924 A JP2008236924 A JP 2008236924A JP 2008236924 A JP2008236924 A JP 2008236924A JP 5030909 B2 JP5030909 B2 JP 5030909B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- growth
- crystal
- zinc oxide
- zno
- 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
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
<基板>
A面サファイア基板が最適である。サファイア結晶のA面とZnO結晶のC面との格子不整合が小さいからである。すなわち、サファイア<0001>方向(酸素原子)とZnO<11−20>方向(亜鉛原子)の格子ミスマッチは0.07%であり、サファイア<10−10>方向(酸素原子)とZnO<10−10>方向(亜鉛原子)の格子ミスマッチは2.46%である。ここで、サファイア<0001>方向にZnO<11−20>方向がロックされるので、ZnO結晶は成長時に30°回転ドメインを形成することなく単結晶成長が可能となる。
<成長圧力>
単結晶成長のためには、基板面上での反応化学種(DMZn、H2O、中間生成物、結晶化前のZn原子、結晶化前のO原子等)のマイグレーション長が大きい方がよい。従って、減圧成長が好適であり、具体的には、成長圧力として1kPa〜30kPaが好適であり、より好ましくは5kPa〜20kPaである。成長圧力が1kPa以下になると著しく成長速度が遅くなる。
<成長温度>
成長温度は、一般的にZnO単結晶を成長するための結晶成長温度(「高成長温度」という。)よりも低い温度(「低成長温度」という。)であることが適切である。当該高成長温度では、島状成長しやすく、層状単結晶になりにくいからである。
<材料ガス>
低成長圧力、低成長温度下でZnO単結晶層を形成するには高い相互反応性を有する材料選択が必要である。相互反応性が低いと結晶成長しなかったり、アモルファス化あるいは多結晶化するからである。Zn源としては、構成分子中に酸素を含まず、酸素源材料と高い反応性を有する有機金属化合物が好適である。上記したDMZnの他には、例えば、DEZn(ジエチル亜鉛)がある。また、酸素源としては、分子内での分極が大きく、有機金属化合物材料と高い反応性を有するH2O(水蒸気)が適している。
<成長速度>
成長速度は0.4nm/min〜9nm/minの範囲内であることが好ましい。さらに、0.8〜4nm/minの範囲内であることがより好ましい。成長速度が、9nm/min以上では表面の凹凸が大きくなり、十分な平坦性が得られない場合がある。
<成長層厚>
成長層厚は5nm〜60nmの範囲内が良く、また、10nm〜40nmの範囲内であることが好ましい。さらに、より好ましくは15nm〜30nmである。すなわち、層厚が5nm未満では結晶層が基板表面を十分に覆うことができない場合がある。また、60nm以上では表面の凹凸が大きくなり、十分な平坦性が得られない場合がある。
<VI/II比(FH2O/FMO 比)>
水蒸気流量と有機金属(DMZn)流量比(FH2O/FDMZn 比)は、2程度以上ならば良い。具体的には2000程度あれば十分である。水蒸気流量はシャワーヘッド内で水蒸気が凝集を起こさない飽和水蒸気量の70%程度までが良い。
<熱処理条件>
上記したように、ZnO結晶層11は結晶成長を終えた段階で既に良好な平坦性及び単結晶層を有しているが、熱処理を行うことによって、さらに単結晶性及び平坦性を向上させることができる。また、マイグレーション長が長くなる低圧力下において熱処理を行うのがよい。なお、熱処理に適した圧力範囲はZnO結晶層11の成長圧力の範囲と同じである。
11 結晶成長層
19 サセプタ
30 シャワーヘッド
Claims (10)
- 有機金属気相成長(MOCVD)装置を用い、MOCVD法により基板上に酸化亜鉛層を結晶成長する方法であって、
成長温度が250℃から450℃の範囲内で、かつ、成長圧力が1kPaから30kPaの範囲内であって、酸素原子を含まない有機亜鉛化合物材料と水蒸気とを少なくとも含む材料ガスを前記基板に吹き付けて酸化亜鉛の単結晶層を成長させる工程を含むことを特徴とする方法。 - 前記工程の後に、酸化亜鉛層を1kPaから30kPaの圧力下で、700℃から1100℃の温度範囲内で熱処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記熱処理は、水蒸気の雰囲気下で行うことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記基板はα−サファイア単結晶基板であり、結晶成長面は{11−20}面であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1に記載の方法。
- 前記基板は、基板面の60°、120°、180°の回転対称位置に格子整合点が存在する単結晶基板であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1に記載の方法。
- 前記基板はR面サファイア基板、M面サファイア基板、炭化珪素(SiC)基板、窒化ガリウム(GaN)基板、酸化ガリウム(Ga2O3)基板、シリコン(Si)基板のいずれか一つであることを特徴とする請求項1ないし3、及び5のいずれか1に記載の方法。
- 前記酸化亜鉛層の成長速度は0.4nm/min〜9nm/minの範囲内であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1に記載の方法。
- 前記酸化亜鉛層の成長層厚は5nm〜60nmの範囲内であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1に記載の方法。
- 前記酸素原子を含まない有機亜鉛化合物材料は、DMZn(ジメチル亜鉛)、DEZn(ジエチル亜鉛)の少なくとも1を含むことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1に記載の方法。
- 前記水蒸気の流量と前記有機亜鉛化合物材料の流量比(VI/II比)は2以上かつ2000以下であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008236924A JP5030909B2 (ja) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | 酸化亜鉛単結晶層の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008236924A JP5030909B2 (ja) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | 酸化亜鉛単結晶層の成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010070398A JP2010070398A (ja) | 2010-04-02 |
JP5030909B2 true JP5030909B2 (ja) | 2012-09-19 |
Family
ID=42202544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008236924A Expired - Fee Related JP5030909B2 (ja) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | 酸化亜鉛単結晶層の成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5030909B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013090472A1 (en) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Ritedia Corporation | Process for annealing and devices made thereby |
JP6137668B2 (ja) * | 2012-08-26 | 2017-05-31 | 国立大学法人 熊本大学 | 酸化亜鉛結晶層の製造方法及びミスト化学気相成長装置 |
JP6387264B2 (ja) * | 2013-08-02 | 2018-09-05 | スタンレー電気株式会社 | p型ZnO系半導体層の製造方法、及び、ZnO系半導体素子の製造方法 |
JP6219089B2 (ja) * | 2013-08-02 | 2017-10-25 | スタンレー電気株式会社 | p型ZnO系半導体層の製造方法、及び、ZnO系半導体素子の製造方法 |
JP6231841B2 (ja) * | 2013-10-04 | 2017-11-15 | スタンレー電気株式会社 | p型ZnO系半導体層の製造方法、及び、ZnO系半導体素子の製造方法 |
KR20210155812A (ko) * | 2019-05-31 | 2021-12-23 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 기판들 상에 막들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6936188B1 (en) * | 2000-03-27 | 2005-08-30 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Zinc oxide semiconductor material |
JP2004099412A (ja) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Inst Of Physical & Chemical Res | ZnO薄膜を有する材料及びその製造方法 |
JP3859148B2 (ja) * | 2002-10-31 | 2006-12-20 | 信越半導体株式会社 | Zn系半導体発光素子の製造方法 |
JP2005239480A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Hamamatsu Kagaku Gijutsu Kenkyu Shinkokai | 単結晶薄膜層を有する基板およびその製造方法 |
JP4544898B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2010-09-15 | エア・ウォーター株式会社 | ZnO膜の成膜方法 |
JP4133911B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2008-08-13 | エア・ウォーター株式会社 | 成膜装置 |
JP4391871B2 (ja) * | 2004-04-09 | 2009-12-24 | スタンレー電気株式会社 | ZnO半導体単結晶層製造方法 |
WO2006095772A1 (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | Youtec Co., Ltd. | 酸化亜鉛層の形成方法と、酸化亜鉛層形成装置と、酸化亜鉛層 |
TWI307558B (en) * | 2006-09-27 | 2009-03-11 | Sino American Silicon Prod Inc | Method of facbricating buffer layer on substrate |
JP5073623B2 (ja) * | 2008-09-16 | 2012-11-14 | スタンレー電気株式会社 | 酸化亜鉛系半導体の成長方法及び半導体発光素子の製造方法 |
JP5073624B2 (ja) * | 2008-09-16 | 2012-11-14 | スタンレー電気株式会社 | 酸化亜鉛系半導体の成長方法及び半導体発光素子の製造方法 |
-
2008
- 2008-09-16 JP JP2008236924A patent/JP5030909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010070398A (ja) | 2010-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5451280B2 (ja) | ウルツ鉱型結晶成長用基板およびその製造方法ならびに半導体装置 | |
TWI312535B (ja) | ||
US6852161B2 (en) | Method of fabricating group-iii nitride semiconductor crystal, method of fabricating gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, and light source using the semiconductor light-emitting device | |
JP6810406B2 (ja) | 窒化物半導体テンプレートの製造方法 | |
JP5030909B2 (ja) | 酸化亜鉛単結晶層の成長方法 | |
JP5355221B2 (ja) | 酸化亜鉛系半導体の成長方法及び半導体発光素子の製造方法 | |
JP5073624B2 (ja) | 酸化亜鉛系半導体の成長方法及び半導体発光素子の製造方法 | |
CN111164242A (zh) | Iii族氮化物单晶基板 | |
WO2012043885A9 (ja) | Iii族窒化物半導体素子製造用基板の製造方法、iii族窒化物半導体自立基板またはiii族窒化物半導体素子の製造方法、およびiii族窒化物成長用基板 | |
JP5392708B2 (ja) | ヘテロエピタキシャル成長方法 | |
US6936490B2 (en) | Semiconductor wafer and its manufacturing method | |
JP2004111848A (ja) | サファイア基板とそれを用いたエピタキシャル基板およびその製造方法 | |
WO1998024129A1 (en) | Iii-v nitride semiconductor devices and process for the production thereof | |
Liudi Mulyo et al. | The influence of AlN buffer layer on the growth of self-assembled GaN nanocolumns on graphene | |
US8529699B2 (en) | Method of growing zinc-oxide-based semiconductor and method of manufacturing semiconductor light emitting device | |
JP2003332234A (ja) | 窒化層を有するサファイア基板およびその製造方法 | |
JPH11274079A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2006351641A (ja) | Iii族窒化物半導体基板の製造方法 | |
JP7044309B2 (ja) | 窒化物半導体テンプレートおよび窒化物半導体デバイス | |
JP3779831B2 (ja) | 窒化物系iii−v族化合物半導体の結晶成長方法、その方法で得られた半導体の積層構造 | |
JP5073623B2 (ja) | 酸化亜鉛系半導体の成長方法及び半導体発光素子の製造方法 | |
JP7120598B2 (ja) | 窒化アルミニウム単結晶膜及び半導体素子の製造方法 | |
JP3870259B2 (ja) | 窒化物半導体積層体及びその成長方法 | |
JP2704223B2 (ja) | 半導体素子 | |
JPH07240374A (ja) | 3−5族化合物半導体結晶 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110804 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120605 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120612 |
|
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: 20120626 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5030909 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150706 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |