JP7274729B2 - Method for producing group III nitride semiconductor - Google Patents
Method for producing group III nitride semiconductor Download PDFInfo
- Publication number
- JP7274729B2 JP7274729B2 JP2019048958A JP2019048958A JP7274729B2 JP 7274729 B2 JP7274729 B2 JP 7274729B2 JP 2019048958 A JP2019048958 A JP 2019048958A JP 2019048958 A JP2019048958 A JP 2019048958A JP 7274729 B2 JP7274729 B2 JP 7274729B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- substrate
- target
- semiconductor layer
- chamber
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
本明細書の技術分野は、プラズマを用いて薄膜を成膜するIII 族窒化物半導体の製造方法に関する。 The technical field of the present specification relates to a method for manufacturing a Group III nitride semiconductor by forming a thin film using plasma.
基板に薄膜を成膜する技術として種々の技術がある。例えば、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、イオンプレーティング法が挙げられる。スパッタリング法では、真空中で高速のイオンをターゲットに衝突させ、ターゲットから放出された粒子を基板の上に付着させる。ターゲットに衝突するイオンの運動エネルギーが大きいため、ターゲットから放出される粒子の運動エネルギーも大きい。したがって、緻密で付着力の高い薄膜が得られる。 There are various techniques for forming a thin film on a substrate. Examples thereof include sputtering, vapor deposition, CVD, and ion plating. In the sputtering method, a target is bombarded with high-speed ions in a vacuum, and particles emitted from the target are deposited on the substrate. Since the ions colliding with the target have high kinetic energy, the particles emitted from the target also have high kinetic energy. Therefore, a dense and highly adhesive thin film can be obtained.
ところで、従来、GaN(窒化ガリウム)を成膜する際には、MOCVD法やHVPE法が用いられてきた。そして近年では、高い生産性への期待から、大口径基板にGaNを成膜することが要求されるようになってきている。しかし、基板が大きいほど、基板とGaN層との間の熱膨張係数差に起因する歪が大きい。そして、基板とGaN層との界面付近で大きな応力が発生する。このような応力は、GaN層の結晶性に悪影響を与えるおそれがある。また、応力が半導体層の内部にピエゾ電界を生じさせることがある。そのため、このような半導体層を有する半導体素子における電子の振る舞いに悪影響を及ぼすおそれがある。 By the way, the MOCVD method and the HVPE method have conventionally been used when forming a GaN (gallium nitride) film. In recent years, expectations for high productivity have led to demands for forming GaN films on large-diameter substrates. However, the larger the substrate, the greater the strain due to the thermal expansion coefficient difference between the substrate and the GaN layer. A large stress is generated near the interface between the substrate and the GaN layer. Such stress may adversely affect the crystallinity of the GaN layer. Also, stress can induce a piezoelectric field within the semiconductor layer. Therefore, the behavior of electrons in a semiconductor device having such a semiconductor layer may be adversely affected.
スパッタリング法では、従来のMOCVD法等に比べて低い温度で成膜できる可能性がある。成膜温度が低いほど、熱膨張係数差に起因する応力を抑制できる。そのため、近年では、GaNの成膜にスパッタリング法を用いる技術が開発されてきている。例えば、特許文献1では、ターゲットであるGaを冷却する技術が開示されている(特許文献の段落[0007]等参照)。 In the sputtering method, it is possible to form a film at a lower temperature than in the conventional MOCVD method or the like. The lower the film formation temperature, the more the stress caused by the difference in thermal expansion coefficients can be suppressed. Therefore, in recent years, techniques have been developed that use a sputtering method for forming a GaN film. For example, Patent Literature 1 discloses a technique for cooling Ga as a target (see paragraph [0007] of Patent Literature, etc.).
特許文献1のスパッタリング装置を用いてGaNを成膜する場合には、Gaターゲットから基板に向かうGa粒子が窒素ガスおよびアルゴンガスに衝突するおそれがある。Gaターゲットから飛び出したGa粒子は、窒素ガスおよびアルゴンガスと衝突を繰り返しながら運動エネルギーを失っていく。運動エネルギーを失ったGa粒子は、基板の表面でほとんど動き回らない。Ga粒子の運動状態が悪いと、GaNが3次元成長しやすくなる。そうすると、面内に一様で結晶性に優れた半導体層を成長させることが困難になる。 When a GaN film is formed using the sputtering apparatus of Patent Document 1, there is a risk that Ga particles traveling from the Ga target toward the substrate will collide with nitrogen gas and argon gas. Ga particles ejected from the Ga target lose kinetic energy while repeatedly colliding with nitrogen gas and argon gas. Ga particles that have lost their kinetic energy hardly move around on the surface of the substrate. If the motion state of Ga particles is poor, GaN tends to grow three-dimensionally. Then, it becomes difficult to grow a semiconductor layer that is uniform in the plane and has excellent crystallinity.
また、本発明者らは、スパッタリングによりGaNを成膜する場合には、高い平坦性を備えるGaNを得ることが困難であることを発見した。 In addition, the inventors have found that it is difficult to obtain GaN with high flatness when depositing GaN by sputtering.
本明細書の技術が解決しようとする課題は、平坦性に優れた半導体層を成長させることのできるIII 族窒化物半導体の製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the technique of the present specification is to provide a method for manufacturing a Group III nitride semiconductor that can grow a semiconductor layer with excellent flatness.
第1の態様におけるIII 族窒化物半導体の製造方法は、基板の上にIII 族窒化物半導体からなる第1半導体層を成膜する第1の工程と、第1半導体層の上にIII 族窒化物半導体からなる第2半導体層を成膜する第2の工程と、を有する。第1の工程では、塩素ガスと希ガスとを含む第1のガスをプラズマ化してターゲットからIII 族原子を基板に供給するとともに、窒素ガスと水素ガスとを含む第2のガスをプラズマ化して基板に供給することにより第1半導体層を20nm以上の膜厚にて成膜する。第2の工程では、希ガスをプラズマ化してターゲットからIII 族原子を基板に供給するとともに、窒素ガスをプラズマ化して基板に供給することにより第2半導体層を成膜する。 A method for manufacturing a Group III nitride semiconductor according to a first aspect includes a first step of forming a first semiconductor layer made of a Group III nitride semiconductor on a substrate; and a second step of forming a second semiconductor layer made of a semiconductor. In the first step, a first gas containing chlorine gas and a rare gas is plasmatized to supply Group III atoms from the target to the substrate, and a second gas containing nitrogen gas and hydrogen gas is plasmatized. The first semiconductor layer is formed with a film thickness of 20 nm or more by supplying to the substrate. In the second step, the noble gas is plasmatized to supply group III atoms from the target to the substrate, and the nitrogen gas is plasmatized and supplied to the substrate to form the second semiconductor layer.
この製造方法においては、第1半導体層を形成するため、表面の平坦性が高い第2半導体層を形成することができる。スパッタリングにより半導体層を成膜することができるため、低い基板温度での成膜が可能である。つまり、大口径の基板に半導体層を成膜することに適している。 In this manufacturing method, since the first semiconductor layer is formed, the second semiconductor layer having a highly flat surface can be formed. Since the semiconductor layer can be formed by sputtering, the film can be formed at a low substrate temperature. That is, it is suitable for forming a semiconductor layer on a large-diameter substrate.
本明細書では、平坦性に優れた半導体層を成長させることのできるIII 族窒化物半導体の製造方法が提供されている。 The present specification provides a method for manufacturing a Group III nitride semiconductor, which enables growth of a semiconductor layer with excellent flatness.
以下、具体的な実施形態について、III 族窒化物半導体装置とその製造方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。 Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings, taking a Group III nitride semiconductor device and its manufacturing method as an example.
(第1の実施形態)
第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described.
1.半導体装置
図1は、第1の実施形態の半導体レーザー素子A1の概略構成を示す図である。半導体レーザー素子A1は、基板10と、バッファ層20と、第1半導体層30と、第2半導体層40と、n型クラッド層A50と、活性層A60と、p型クラッド層A70と、p型コンタクト層A80と、n電極N1と、p電極P1と、を有する。
1. 1. Semiconductor Device FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor laser element A1 according to the first embodiment. The semiconductor laser element A1 includes a
基板10は、半導体層を支持する。基板10は、例えば、サファイア基板である。または、その他のGaNを成長させることのできる成長基板であるとよい。
A
バッファ層20は、GaNを成長させるための低温バッファ層である。バッファ層20の材質は、例えば、AlN(窒化アルミニウム)である。またはその他のバッファ層であってもよい。
The
第1半導体層30は、基板10の上に位置している。第1半導体層30は、例えば、GaN層である。第1半導体層30は、水素および塩素を添加した反応性スパッタリング法により成膜されたIII 族窒化物半導体層である。第1半導体層30の膜厚は、20nm以上であるとよい。好ましくは30nm以上である。より好ましくは40nm以上である。第1半導体層30の膜厚は、300nm以下であるとよい。第2半導体層40の表面の平坦性が向上するからである。好ましくは200nm以下である。より好ましくは100nm以下である。水素および塩素を添加した反応性スパッタリング法により成膜された第1半導体層30は、半導体レーザー素子A1の素子本来の機能とは無関係であるためである。
The
第2半導体層40は、第1半導体層30の上に位置している。第2半導体層40は、例えば、GaN層である。第2半導体層40は、物理的スパッタリング法により成膜されたIII 族窒化物半導体層である。
The
n型クラッド層A50は、例えば、n型GaN層である。n型クラッド層A50は、n電極N1に接触するn型コンタクト層も兼ねている。活性層A60は、井戸層と障壁層とを有する。井戸層および障壁層は、III 族窒化物半導体層である。p型クラッド層A70は、例えば、p型AlGaN層である。p型コンタクト層A80は、例えば、p型GaN層である。もちろん、上記以外の構造を有していてもよい。 The n-type cladding layer A50 is, for example, an n-type GaN layer. The n-type cladding layer A50 also serves as an n-type contact layer in contact with the n-electrode N1. The active layer A60 has well layers and barrier layers. The well layers and barrier layers are Group III nitride semiconductor layers. The p-type cladding layer A70 is, for example, a p-type AlGaN layer. The p-type contact layer A80 is, for example, a p-type GaN layer. Of course, it may have a structure other than the above.
2.成膜装置
図2は、第1の実施形態の成膜装置1000の概略構成を示す図である。第1の実施形態の成膜装置1000は、スパッタリング法により基板の上に薄膜を成膜する装置である。成膜装置1000は、筐体1001と、区画部300と、を有する。ここで、筐体1001と区画部300との材質は、例えば、ニッケルめっきされたSUS(ステンレス鋼)である。筐体1001と区画部300とは、接地されている。
2. Film Forming Apparatus FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a
筐体1001は、第1室100および第2室200を収容している。区画部300は、第1室100を収容している。区画部300は、第1室100と第2室200とを区切っている。つまり、成膜装置1000は、第1室100と、第2室200と、第1室100と第2室200とを区画する区画部300と、を有する。
A
2-1.第1室
第1室100は、ターゲット収容部110と、ターゲット収容部支持部120と、冷却部130と、第1の電位付与部140と、第1のガス供給部150と、第1のガス供給管160と、を有している。
2-1. First Chamber The
ターゲット収容部110は、ターゲットT1を収容するためのものである。そのため、ターゲット収容部110は、ターゲットT1を載置するための凹部を有するとよい。ターゲットT1は、スパッタリングに用いられる材料である。ターゲットT1は、例えば、Ga(ガリウム)である。ターゲット収容部110は、後述する基板支持部210と対向する位置に配置されている。そのため、ターゲットT1は、基板10と対向する位置に配置されることとなる。
The
ターゲット収容部支持部120は、ターゲット収容部110を支持するためのものである。また、ターゲット収容部支持部120は、磁石を有している。
The target housing
冷却部130は、ターゲット収容部110を冷却するためのものである。冷却部130は、水を流す流路131と、流路131に水を流すポンプ(図示せず)と、ポンプを制御するポンプ制御部(図示せず)と、を有する。水の温度は、例えば10℃である。水温は、ターゲットT1の材料に応じて変更してもよい。冷却部130は、ターゲット収容部110を介してターゲットT1を冷却する。
The cooling
第1の電位付与部140は、ターゲット収容部110に高周波電位を付与するためのものである。そのため、第1の電位付与部140は、ターゲット収容部110を介してターゲットT1に電位を付与することができる。高周波電位の周波数は、例えば、13.56MHzである。もちろん、これ以外の周波数を用いてもよい。
The first
第1のガス供給部150は、第1室100の内部に第1のガスを供給するためのものである。第1のガス供給部150は、第1のガスを収容する役割も担っている。第1のガス供給部150は、第1のガスとして例えばアルゴンガスを第1室100に供給する。第1のガスは、後述する第1のプラズマ生成領域でプラズマ化し、ターゲットT1に高速で入射する粒子となるものである。第1のガスは、その他の希ガスであってもよい。第1のガスは、その他の不活性ガスであってもよい。
The first
第1のガス供給管160は、第1のガス供給部150から第1室100に第1のガスを供給するための流路である。
The first
2-2.第2室
第2室200は、基板支持部210と、加熱部220と、プラズマ発生装置230と、第2の電位付与部240と、第2のガス供給部250と、第2のガス供給管260と、排気口270と、を有している。
2-2. Second Chamber The
基板支持部210は、基板S1を支持するためのものである。ここで、基板S1は、スパッタリングにより薄膜を成膜される成膜対象部材である。基板S1は、GaN層の成膜後にチップ毎に分割されて図1の基板10およびバッファ層20になる。基板支持部210は、基板S1の表面が鉛直下方に向くように配置されている。
The
加熱部220は、基板支持部210を加熱するためのものである。加熱部220は、基板支持部210を介して基板支持部210に支持されている基板S1を加熱することができる。また、加熱部220は、温度センサーを有するとよい。そして、加熱部220は、基板温度を入力された設定温度に保持することができるとよい。
The
プラズマ発生装置230は、第2のガス供給部250から供給された第2のガスをプラズマ化するためのものである。プラズマ発生装置230は、例えば、ICP(誘導結合プラズマ)ユニットである。プラズマ発生装置230は、その他の方式によりプラズマを発生させてもよい。
The
第2の電位付与部240は、プラズマ発生装置230に高周波電位を付与するためのものである。高周波電位の周波数は、例えば、27.12MHzである。もちろん、これ以外の周波数を用いてもよい。
The second
第2のガス供給部250は、第2室200の内部に第2のガスを供給するためのものである。第2のガス供給部250は、第2のガスを収容する役割も担っている。第2のガス供給部250は、第2のガスとして例えば窒素ガスを第2室200に供給する。第2のガスは、第2のプラズマ生成領域でプラズマ化し、ターゲットT1からたたき出された粒子と反応して基板S1に成膜される。第2のガスは、その他の反応性ガスであってもよい。また、成膜する材料によっては、その他の不活性ガスであってもよい。
The second
第2のガス供給管260は、第2のガス供給部250からプラズマ発生装置230に第2のガスを供給するための流路である。
The second
2-3.区画部
区画部300は、前述したように第1室100と第2室200とを区画している。区画部300は、壁310と、天板320と、筒形状部330と、開口部材340と、を有する。壁310および天板320は、第1室100と第2室200とを区画するためのものである。
2-3. Partition Part The
2-4.筒形状部および開口部材
筒形状部330は、基板支持部210に向かって突出する円筒形状の部材である。筒形状部330は、ターゲット収容部110と基板支持部210との間の位置に配置されている。基板支持部210に支持された基板S1およびターゲットT1が、筒形状部330を延長したと仮定した場合の筒形状の内部に含まれている。そのため、筒形状部330は、ターゲットT1から飛び出したGa原子が基板S1に向かうことを妨げることはない。筒形状部330は、第1の開口端331を有する。第1の開口端331は、筒形状部330の開口端のうちの一方である。第1の開口端331は基板S1と対面している。
2-4. Cylindrical Portion and Opening Member The
開口部材340は、複数の貫通孔を有する板状の部材である。開口部材340は、筒形状部330の第1の開口端331を覆うとともに第1室100と第2室200とを連通する複数の貫通孔を有する。開口部材340は、ターゲット収容部110と基板支持部210との間の位置に配置されている。
The opening
図3は、開口部材340の貫通孔341を示す平面図である。図3に示すように、開口部材340の貫通孔341は、開口部材340の表面にハニカム状に配置されている。開口部材340の貫通孔341は円形である。貫通孔341は、ターゲットT1と基板S1とを結ぶ線上に規則的に配置されている。
FIG. 3 is a plan view showing the through
開口部材340の開口率は30%以上50%以下である。開口部材340の貫通孔341の内径は1mm以上である。開口部材340の貫通孔341の内径が1mm未満であると、Gaを含む物質が貫通孔341を塞いでしまうおそれがあるためである。貫通孔341の大きさが十分であるため、ターゲットT1から飛び出したGa原子は開口部材340の貫通孔341を通過して基板S1の表面に到達する。
The aperture ratio of the
開口部材340と基板S1との間の距離は20mm以下である。後述するように、ターゲット粒子が第2室200のガスとそれほど衝突しないようにするためである。好ましくは、開口部材340と基板S1との間の距離は10mm以下である。開口部材340と基板S1との間に窒素原子を含むガスを通過させるために、開口部材340と基板S1との間の距離は2mm以上あるとよい。
The distance between the opening
3.ターゲット粒子とガス粒子との衝突回数
ターゲット粒子と第2室200のガス粒子との衝突回数Nは、第2室200の内圧Pと、開口部材340と基板S1との間の距離Tと、に依存する。衝突回数Nは、内圧Pおよび距離Tの積に比例する。衝突回数Nは、少ないことが好ましい。
3. Number of Collisions Between Target Particles and Gas Particles The number of collisions N between target particles and gas particles in the
4.GaN層の成膜方法
第1の実施形態の成膜装置1000は、物理的スパッタリング法および反応性スパッタリング法によるGaN層の成膜をすることができる。第1半導体層30を成膜する際には反応性スパッタリング法を用い、第2半導体層40を成膜する際には物理的スパッタリング法を用いる。
4. GaN Layer Deposition Method The
4-1.物理的スパッタリング
物理的スパッタリングとは、ターゲットT1から飛び出したGa原子がほぼそのまま基板S1に到達する通常のスパッタリングである。
4-1. Physical Sputtering Physical sputtering is normal sputtering in which Ga atoms ejected from the target T1 reach the substrate S1 almost as they are.
基板S1としてサファイア基板を用いる場合について説明する。ただし、サファイア基板の代わりに別の基板を用いてもよい。ここで、ターゲットT1は、Gaである。第1のガスは、アルゴンガスである。第2のガスは、窒素ガスである。また、基板S1は、その表面にAlNバッファ層を有するとよい。このような条件で、サファイア基板の上にGaN層を成膜する。 A case where a sapphire substrate is used as the substrate S1 will be described. However, another substrate may be used instead of the sapphire substrate. Here, the target T1 is Ga. The first gas is argon gas. The second gas is nitrogen gas. Also, the substrate S1 preferably has an AlN buffer layer on its surface. Under these conditions, a GaN layer is deposited on the sapphire substrate.
第1の電位付与部140は、ターゲットT1に高周波電位を付与する。その際に、第1のガス供給部150は、第1のガスを第1室100に供給する。そのため、ターゲットT1の周囲にプラズマが発生する。第1室100におけるターゲット収容部110と区画部300との間の領域は、第1のプラズマ生成領域である。このように、第1室100は、第1のプラズマ生成領域を有する。第1のプラズマ生成領域に発生するプラズマは、第1のガスに由来するイオンまたは粒子をターゲットT1に照射し、ターゲットT1からGa粒子を飛び出させる。
The first
第2の電位付与部240は、プラズマ発生装置230に高周波電位を付与する。その際に、第2のガス供給部250は、第2のガスを第2室200に供給する。そのため、プラズマ発生装置230の内部にプラズマが発生する。第2のガスは、このプラズマの内部を通過する際に電離される。そして、第2室200に供給された第2のガスは、プラズマガスの状態で基板支持部210と区画部300との間に供給される。そのため、第2室200における基板支持部210と区画部300との間の領域は、第2のプラズマ生成領域である。このように、第2室200は、第2のプラズマ生成領域を有する。第2のプラズマ生成領域に横たわるプラズマは、窒素原子に由来する粒子を有する。窒素原子に由来する粒子とは、窒素イオン、窒素ラジカル、またはこれらの励起状態である。
The second
ターゲットT1から飛び出したGa粒子は、筒形状部330を通過して開口部材340の貫通孔341を通過する。つまり、Ga粒子は、第1室100から第2室200に進入し、基板S1に向かって飛翔する。Ga粒子は、窒素ガスやアルゴンガスとほとんど衝突しないため、高い運動エネルギーで基板S1に突入する。そのため、基板S1に到達したGa粒子は、基板S1の上を好適に動き回る。
Ga particles ejected from the target T<b>1 pass through the
一方、窒素原子に由来する粒子は、基板S1と開口部材340とが対向する空間に拡散する。窒素原子に由来する粒子は、基板S1の上で動き回っているGa粒子と結合し、基板S1の上にGaN層が成膜される。
On the other hand, particles derived from nitrogen atoms diffuse into the space where the substrate S1 and the opening
第1室100および第2室200の内圧は、0.1Pa以上20Pa以下の範囲内である。基板温度は、例えば、300℃以上800℃以下である。もちろん、上記以外の数値範囲であってもよい。
The internal pressures of the
4-2.反応性スパッタリング
反応性スパッタリングとは、ターゲットT1から飛び出したGa原子の一部がCl原子と反応し、基板S1に到達するスパッタリングである。なお、多くのGa原子はCl原子と反応することなく基板S1に到達する。つまり、一部のGa粒子は、後述するようにガリウム塩化物の中間状態を経た後にGaNを形成する。
4-2. Reactive Sputtering Reactive sputtering is sputtering in which some Ga atoms sputtered from the target T1 react with Cl atoms and reach the substrate S1. Note that many Ga atoms reach the substrate S1 without reacting with Cl atoms. That is, some Ga particles form GaN after passing through an intermediate state of gallium chloride as described later.
第1のガス供給部150は、第1のガスとしてアルゴンガスと塩素ガス(Cl2 )とを含むガスを供給する。第2のガス供給部250は、第2のガスとして窒素ガスと水素ガスとを含むガスを供給する。ここでターゲットT1はGaターゲットである。
The first
塩素ガスは、第1のプラズマ生成領域でプラズマ化される。そして、塩素原子に由来する粒子(塩素分子、塩素原子、塩素ラジカルを含む)は、Gaターゲットに衝突する。そして、Gaターゲットは、塩素原子に由来する粒子と反応してGaClx(ガリウム塩化物)を生成する。そしてGaClxの粒子が飛び出す。飛び出したGaClx粒子は、基板S1に向かって飛翔する。そして、GaClx粒子は、第2のプラズマ生成領域の窒素原子に由来する粒子と反応する。ここで、窒素原子に由来する粒子は、NH、NH2 等の窒化水素およびこれらの励起状態等を含む。これにより、基板S1の上にGaN層が成膜される。 Chlorine gas is plasmatized in the first plasma generation region. Particles derived from chlorine atoms (including chlorine molecules, chlorine atoms, and chlorine radicals) collide with the Ga target. Then, the Ga target reacts with particles derived from chlorine atoms to generate GaClx (gallium chloride). Then GaClx particles fly out. The ejected GaClx particles fly toward the substrate S1. The GaClx particles then react with particles derived from nitrogen atoms in the second plasma generation region. Here, particles derived from nitrogen atoms include hydrogen nitrides such as NH and NH 2 and their excited states. Thereby, a GaN layer is formed on the substrate S1.
なお、第2のプラズマ生成領域に含まれる粒子が、Ga原子とCl原子との間の結合を断ち切る。この過程に伴い低温成膜条件では、基板S1の上のGaN層は、Cl原子をわずかに含む。また、GaN層は、H原子をわずかに含む。 Particles contained in the second plasma generation region break bonds between Ga atoms and Cl atoms. As a result of this process, the GaN layer on the substrate S1 contains a small amount of Cl atoms under low-temperature deposition conditions. Also, the GaN layer contains a small amount of H atoms.
第1のガスに占める塩素ガスの流量は、体積比で0.1%以上1%以下であるとよい。 The flow rate of chlorine gas in the first gas is preferably 0.1% or more and 1% or less by volume.
5.半導体の製造方法
5-1.基板準備工程
基板S1を準備する。基板S1は、表面にバッファ層20を形成されたテンプレート基板である。そして、基板S1を成膜装置1000の内部に配置する。また、基板S1の表面をクリーニングするとよい。そのために例えば、水素ガスまたはプラズマ化した水素ガスを用いるとよい。
5. Semiconductor manufacturing method 5-1. Substrate Preparing Step A substrate S1 is prepared. The substrate S1 is a template substrate having a
5-2.第1半導体層形成工程(第1の工程)
成膜装置1000の内部で、反応性スパッタリング法により基板S1のバッファ層20の上に第1半導体層30を形成する。具体的には、第1のガス供給部150は、第1のガスとしてアルゴンガスと塩素ガス(Cl2 )とを含むガスを供給する。第2のガス供給部250は、第2のガスとして窒素ガスと水素ガスとを含むガスを供給する。第1のガスはプラズマ化されてGaターゲットからGa原子をたたき出す。Ga原子はCl原子と反応してガリウム塩化物を生成する。ガリウム塩化物は基板S1の表面に到達するとともにプラズマ化した第2のガスと反応することにより、GaNが発生する。このようにして、バッファ層20の上に第1半導体層30が形成される。
5-2. First semiconductor layer forming step (first step)
Inside the
このように第1の工程では、塩素ガスとアルゴンガスとを含む第1のガスをプラズマ化してターゲットからGa原子を飛翔させるとともにGa原子とCl原子とを反応させて基板S1に供給し、窒素ガスと水素ガスとを含む第2のガスをプラズマ化して基板S1に供給することにより第1半導体層30を成膜する。
As described above, in the first step, the first gas containing chlorine gas and argon gas is plasmatized to cause Ga atoms to fly from the target, react Ga atoms and Cl atoms, and supply the substrate S1 with nitrogen gas. The
5-3.第2半導体層形成工程(第2の工程)
成膜装置1000の内部で、物理的スパッタリング法により第1半導体層30の上に第2半導体層40を形成する。具体的には、第1のガス供給部150は、第1のガスとしてアルゴンガスを供給する。第2のガス供給部250は、第2のガスとして窒素ガスを供給する。第1のガスはプラズマ化されてGaターゲットからGa原子をたたき出す。Ga原子は、第1半導体層30または成膜途中の第2半導体層40の表面を動き回る。そして、プラズマ化された窒素ガスがGa原子と結合する。このようにして、第1半導体層30の上に第2半導体層40が形成される。
5-3. Second semiconductor layer forming step (second step)
Inside the
このように第2の工程では、アルゴンガスをプラズマ化してGaターゲットからGa原子を基板S1に供給するとともに、窒素ガスをプラズマ化して基板S1に供給することにより第2半導体層40を成膜する。
Thus, in the second step, the
5-4.その他の半導体層形成工程
次に、第2半導体層40の上にn型クラッド層A50と、活性層A60と、p型クラッド層A70と、p型コンタクト層A80と、をこの順序で形成する。この際には、成膜装置1000を用いてもよいし、MOCVD炉等その他の成膜装置を用いてもよい。
5-4. Other Semiconductor Layer Forming Steps Next, an n-type clad layer A50, an active layer A60, a p-type clad layer A70, and a p-type contact layer A80 are formed on the
5-5.電極形成工程
次に、p型コンタクト層A80からn型クラッド層A50の一部が露出するまで凹部を形成する。n型クラッド層A50の上にn電極N1を形成する。p型コンタクト層A80の上にp電極P1を形成する。
5-5. Electrode Forming Step Next, recesses are formed from the p-type contact layer A80 until part of the n-type cladding layer A50 is exposed. An n-electrode N1 is formed on the n-type cladding layer A50. A p-electrode P1 is formed on the p-type contact layer A80.
5-6.その他の工程
半導体層を形成済みの基板S1をチップサイズに切り出す分離工程や、熱処理工程等を適宜実施してもよい。以上により、半導体レーザー素子A1が製造される。
5-6. Other Steps A separation step of cutting the substrate S1 on which the semiconductor layer has been formed into chip sizes, a heat treatment step, and the like may be carried out as appropriate. As described above, the semiconductor laser element A1 is manufactured.
6.本実施形態の効果
6-1.表面の平坦性
本実施形態では、基板S1の上に第1半導体層30を形成し、第1半導体層30の上に第2半導体層40を形成する。このため、第2半導体層40の表面は平坦である。第1半導体層30を成膜することなく、第2半導体層40を成膜する場合には、第2半導体層40の表面は平坦ではない。
6. Effect of this embodiment 6-1. Surface Flatness In the present embodiment, the
6-2.Ga原子の運動エネルギー
本実施形態では、開口部材340と基板S1との間の距離が十分に小さい。そのため、ターゲットT1から飛び出したGa原子が第2室200でアルゴンガスおよび窒素ガスと衝突する回数は、少ない。したがって、Ga原子が基板S1に衝突する際の運動エネルギーは十分に大きい。そのため、Ga原子は基板S1の表面上または半導体層の表面上を動き回ることができる。その結果、面内に均一な結晶性に優れた半導体層が成膜されることとなる。ここで、Ga原子の運動エネルギーが小さいと、Ga原子が基板S1の表面を十分に動き回ることが出来ない。その場合には停止状態に近いGa粒子を核にしてGaNが3次元成長しやすく、結晶性に優れた半導体層を成長させることは困難である。
6-2. Kinetic Energy of Ga Atoms In this embodiment, the distance between the opening
6-3.空間中でのGaNの合成の抑制
本実施形態では、開口部材340と基板S1との間の距離が十分に小さい。そのため、Ga原子と窒素原子を含む粒子との衝突回数が少ない。つまり、Ga原子と窒素原子を含む粒子とが反応して基板S1と離れた位置でGaNの化合物を生成する割合が小さい。また、基板S1の板面が鉛直下方に向いているため、このようなGaNの化合物が基板S1に堆積しにくい。
6-3. Suppression of Synthesis of GaN in Space In this embodiment, the distance between the opening
6-4.窒素原子を含む粒子の隔離
本実施形態の成膜装置1000は、開口部材340を有する。開口部材340における貫通孔341以外の部分は、窒素原子に由来する粒子の透過を防止する。つまり、窒素原子に由来する粒子が第1室100に入りにくい。そのため、ターゲットT1から飛び出したGa粒子が第1室100で窒素原子に由来する粒子と衝突することが抑制される。また、ターゲットT1が窒化されることを抑制することができる。
6-4. Isolation of Particles Containing Nitrogen Atoms The
6-5.ガスの選択
本実施形態では、ターゲットT1から粒子を飛び出させる第1室100と、基板S1の上に成膜する第2室200とが、別々に設けられている。そのため、ターゲット収容部110を有する第1室100と、基板支持部210を有する第2室200とに、異なるガスを供給することができる。そのため、ターゲットT1が収容されている第1室100の内部に、ターゲットT1と反応しにくいガスを選択して供給することができる。貫通孔341を介して第2室200から第1室100にガスが流入するおそれがあるが、その流量は非常に少ない。これにより、ターゲットT1の表面でターゲットT1が供給ガスと反応することを抑制することができる。
6-5. Selection of Gas In this embodiment, a
6-6.プラズマ生成領域の分離
また、本実施形態では、ターゲットT1から粒子を飛び出させるための第1のプラズマ生成領域と、成膜に用いられるプラズマガスを含む第2のプラズマ生成領域とが、別々に発生する。そのため、第1のプラズマ生成領域のプラズマと、第2のプラズマ生成領域のプラズマとを、別々に制御することができる。例えば、第1のプラズマ生成領域を生成するための電力を強くすることにより、ターゲットT1からの粒子を増やすとともに、粒子の運動エネルギーを高くすることができる。そのため、ターゲットT1からの粒子の数と、第2のガスに由来する粒子の数とを調整できる可能性がある。したがって、スパッタ収率の向上や、薄膜の結晶性の向上が期待される。
6-6. Separation of Plasma Generation Regions In addition, in the present embodiment, a first plasma generation region for ejecting particles from the target T1 and a second plasma generation region containing the plasma gas used for film formation are separately generated. do. Therefore, the plasma in the first plasma generation region and the plasma in the second plasma generation region can be controlled separately. For example, by increasing the power to generate the first plasma generation region, it is possible to increase the number of particles from the target T1 and increase the kinetic energy of the particles. Therefore, it may be possible to adjust the number of particles from the target T1 and the number of particles originating from the second gas. Therefore, it is expected to improve the sputtering yield and the crystallinity of the thin film.
7.変形例
7-1.半導体装置の種類
第1の実施形態の半導体装置は半導体レーザー素子A1である。しかし、第1の実施形態の技術をその他の半導体装置に適用することができる。
7. Modification 7-1. Types of Semiconductor Device The semiconductor device of the first embodiment is a semiconductor laser element A1. However, the technique of the first embodiment can be applied to other semiconductor devices.
図4は、第1の実施形態の変形例におけるHEMT素子B1を示す概略構成図である。HEMT素子B1は、基板10と、バッファ層20と、第1半導体層30と、第2半導体層40と、チャネル層B50と、バリア層B60と、ソース電極SE1と、ゲート電極GE1と、ドレイン電極DE1と、を有する。チャネル層B50は、例えば、GaN層である。バリア層B60は、例えば、AlGaN層である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a HEMT element B1 in a modified example of the first embodiment. The HEMT element B1 includes a
このように、種々の半導体装置に第1の実施形態の技術を適用することができる。 Thus, the technique of the first embodiment can be applied to various semiconductor devices.
7-2.第1の工程と第2の工程との連続実施
なお、第1の工程と第2の工程とを同じ成膜装置1000の内部で連続して実施してもよい。第1半導体層30の表面が酸化されないからである。そのため、第2半導体層40の表面の平坦性は向上する。
7-2. Continuous Implementation of First Step and Second Step Note that the first step and the second step may be carried out continuously inside the same
7-3.バッファ層形成工程
本実施形態では既にバッファ層20を形成済みの基板を用いている。バッファ層を有さない基板を用いる場合には、第1の工程の前にバッファ層20を形成するバッファ層形成工程を実施してもよい。
7-3. Buffer Layer Forming Step In this embodiment, a substrate on which the
7-4.ターゲット
本実施形態ではGaターゲットを用いる。Gaターゲットの代わりに、その他のIII 族原子のターゲットを用いてもよい。例えば、Al、In等が挙げられる。
7-4. Target A Ga target is used in this embodiment. Other Group III atom targets may be used in place of the Ga target. Examples include Al and In.
7-5.複数の第1室
本実施形態では、成膜装置1000は、1つの第1室100を有する。しかし、成膜装置1000は、複数の第1室100を有していてもよい。例えば、成膜装置1000は、Gaターゲットを有する第1室100と、Alターゲットを有する第1室100と、を有するとよい。その場合には、基板S1の上にAlGaN層を成膜することができる。もちろん、成膜装置1000は、3以上の第1室100を有していてもよい。
7-5. Plural First Chambers In this embodiment, the
7-6.希ガス
アルゴンガスの代わりにHe、Ne等のその他の希ガスを用いてもよい。
7-6. Rare gas Other rare gases such as He and Ne may be used instead of argon gas.
7-7.反応性スパッタリングにおける第1のガス
反応性スパッタリングにおける第1のガスとして、塩素ガスの代わりに臭素等のその他のハロゲンを含むガスを用いてもよい。その場合には、Gaとハロゲンとの反応生成物が基板S1に輸送される。また、第1のガスは、メチル等の有機分子を含んでいてもよい。
7-7. First Gas in Reactive Sputtering As the first gas in reactive sputtering, gas containing other halogen such as bromine may be used instead of chlorine gas. In that case, the reaction product of Ga and halogen is transported to the substrate S1. The first gas may also contain organic molecules such as methyl.
7-8.物理的スパッタリングにおける第2のガス
本実施形態の物理的スパッタリングでは、第2のガスは水素ガスを含まない。しかし、物理的スパッタリングにおいても、第2のガスは水素ガスを含んでよい場合がある。第2のガスが、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスであるとよい。この場合には、プラズマ発生装置230によりNHが生成される。この場合にはNHが、GaN層の成膜に寄与するものと考えられる。
7-8. Second Gas in Physical Sputtering In the physical sputtering of this embodiment, the second gas does not contain hydrogen gas. However, even in physical sputtering, the second gas may include hydrogen gas. The second gas is preferably a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas. In this case, NH is generated by the
7-9.その他のガスの種類
また、第2のガスは、アルゴンガスを含んでいてもよい。このように、第1のガスおよび第2のガスは、2種類以上のガスの混合ガスであってもよい。ただし、第1のガスは、ターゲットT1と反応しやすいガスを含まないことが好ましい。そして、第1のガスは、ターゲットT1から粒子を放出させるためのものである。第2のガスは、ターゲットT1から放出される粒子と反応する粒子を含む。そのため、成膜する材料の種類に応じて適宜選択してもよい。
7-9. Other Gas Types The second gas may also contain argon gas. Thus, the first gas and the second gas may be a mixture of two or more gases. However, the first gas preferably does not contain a gas that easily reacts with the target T1. The first gas is for emitting particles from the target T1. The second gas contains particles that react with particles emitted from target T1. Therefore, it may be appropriately selected according to the type of material for film formation.
7-10.筒形状部の形状
本実施形態の筒形状部330は円筒形状である。筒形状部330は多角形の筒形状であってもよい。ターゲットT1から飛び出したGa粒子が基板S1に向かって飛翔することを妨げなければよいからである。
7-10. Shape of Cylindrical Portion The
7-11.貫通孔
開口部材340の貫通孔341の形状は円形である。貫通孔341の形状は、直径1mmの円より大きい多角形であってもよい。また、貫通孔341の配置はハニカム状以外の配置であってもよい。
7-11. Through Hole The shape of the through
7-12.シャッター
成膜装置1000は、貫通孔341を開閉するシャッターを有していてもよい。シャッターは、貫通孔341を開放状態と閉鎖状態とのいずれかの状態にする開閉部である。シャッターは、上記のように複数の第1室100を有する場合に有効である。つまり、複数の第1室100は、それぞれ貫通孔およびシャッターを有する。これにより、基板S1の上にAlターゲットからAlNを成膜し、GaターゲットからGaNを成膜し、AlターゲットおよびGaターゲットからAlGaNを成膜することができる。
7-12. Shutter The
7-13.第1室および第2室の内圧
第2室200の内圧を第1室100の内圧よりも低くしてもよい。第2室200の内部の第2のプラズマ生成領域の粒子が、第1室100の内部にさらに流入しにくいからである。
7-13. Internal Pressure of First Chamber and Second Chamber The internal pressure of the
7-14.第1の電位付与部
本実施形態では、第1の電位付与部140は、ターゲット収容部110に高周波電位を付与する。第1の電位付与部140は、ターゲット収容部110にパルス電位を付与してもよい。また、第1の電位付与部140は、ターゲット収容部110に定電位を付与してもよい。この場合には、ターゲットT1と区画部300との間に直流電圧が加わる。
7-14. First Potential Applying Portion In the present embodiment, the first
7-15.基板支持部
基板支持部210は、回転できるようになっていてもよい。また、基板支持部210に高周波電位または定電位を付与する第3の電位付与部を有していてもよい。
7-15. Substrate Support The
7-16.プラズマ発生装置
プラズマ発生装置230としてICP装置を用いた場合について説明する。その場合には、ICP装置にイオンフィルタを装着してもよい。これにより、窒素イオンが基板S1に損傷を与えることを抑制できる。
7-16. Plasma Generator A case where an ICP apparatus is used as the
7-17.ターゲット収容部支持部の磁石
本実施形態では、ターゲット収容部支持部120は、磁石を有している。ターゲット収容部支持部120は、磁石を有さなくてもよい。
7-17. Magnet of Target Housing Support Section In this embodiment, the target housing
7-18.粒子のタイミング制御
また、第1室100から供給される粒子と、第2室200から供給される粒子とを制御してもよい。例えば、第1の電位付与部140が第1のプラズマ生成領域にプラズマを生成している期間内に第2の電位付与部240は第2のプラズマ生成領域にプラズマを生成せず、第1の電位付与部140が第1のプラズマ生成領域にプラズマを生成していない期間内に第2の電位付与部240が第2のプラズマ生成領域にプラズマを生成する。つまり、第1のプラズマ生成領域と第2のプラズマ生成領域とに交互にプラズマを生成する。これにより、第1室100から基板S1に向かう粒子と、第2室200から基板S1に向かう粒子とを交互に生成する。また、第1のガス供給部150が第1のガスを供給するタイミングと、第2のガス供給部250が第2のガスを供給するタイミングとを交互にずらしてもよい。
7-18. Particle Timing Control The particles supplied from the
7-19.基板の種類
本実施形態の基板S1はサファイア基板である。基板S1は、Si(111)基板等のその他の基板であってもよい。
7-19. Type of Substrate The substrate S1 in this embodiment is a sapphire substrate. The substrate S1 may be another substrate such as a Si(111) substrate.
7-20.組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
7-20. Combination The above modifications may be freely combined.
(実験)
1.サンプルの種類
基板S1として、AlNバッファ層を形成済みのサファイア基板を用いた。そして、3種類のサンプルを製造した。図5は、第1のサンプルJ1および第2のサンプルJ2の積層構造を示す図である。図6は、第3のサンプルJ3の積層構造を示す図である。図5に示すように、第1のサンプルJ1および第2のサンプルJ2においては、第1半導体層30および第2半導体層40を形成した。第3のサンプルJ3においては、第1半導体層30を形成せずに、バッファ層の上に第2半導体層40を形成した。表1に3種類のサンプルにおける第1半導体層30の膜厚を示す。
(experiment)
1. Types of Samples A sapphire substrate having an AlN buffer layer formed thereon was used as the substrate S1. Then, three kinds of samples were manufactured. FIG. 5 is a diagram showing the laminated structure of the first sample J1 and the second sample J2. FIG. 6 is a diagram showing the laminated structure of the third sample J3. As shown in FIG. 5, the
[表1]
サンプル 第1半導体層の膜厚
サンプルJ1 44nm
サンプルJ2 15nm
サンプルJ3 0nm
[Table 1]
Sample Film thickness of the first semiconductor layer Sample J1 44 nm
Sample J2 15nm
Sample J3 0nm
2.成膜装置の成膜条件
ターゲットT1としてGaを用いた。そのため、粒状のGaを100℃で加熱することにより液化し、成膜時には冷却部130の冷却水で冷却した。冷却水の温度は10℃であった。第1の電位付与部140の電力は100Wであった。第1の電位付与部140の周波数は13.56MHzであった。プラズマ発生装置230は、ICP装置である。ICP装置の電力は1000Wであった。ICP装置の周波数は13.56MHzであった。第1室100および第2室200の内圧は2Paであった。加熱部220の温度、すなわち基板温度は、600℃であった。
2. Film Forming Conditions of Film Forming Apparatus Ga was used as the target T1. Therefore, the granular Ga was liquefied by heating at 100° C., and cooled with the cooling water of the
第1半導体層30を成膜する際には、第1のガスとしてアルゴンガスを39.8sccm、塩素ガス0.2sccm流した。第2のガスとして窒素ガスを9sccm、水素ガスを1sccm流した。この場合には、Cl原子がGa原子と反応するため、成膜方法は反応性スパッタリング法である。
When forming the
第2半導体層40を成膜する際には、第1のガスとしてアルゴンガスを40.0sccm流した。第2のガスとして窒素ガスを10sccm流した。この場合には、Ga原子は基板またはその表面層に到達するため、成膜方法は物理的スパッタリング法である。
When forming the
第1半導体層30と第2半導体層40とを成膜する合計の時間は60分であった。つまり、サンプルJ1では、第1半導体層30を3分間成膜した後、第2半導体層40を57分間成膜した。サンプルJ2では、第1半導体層30を1分間成膜した後、第2半導体層40を59分間成膜した。サンプルJ3では、第2半導体層40を60分間成膜した。
The total time for forming the
3.GaNの表面
図7は、サンプルJ1のGaNの表面を示すSEM画像である。図8は、サンプルJ2のGaNの表面を示すSEM画像である。図9は、サンプルJ3のGaNの表面を示すSEM画像である。
3. Surface of GaN FIG. 7 is an SEM image showing the surface of GaN of sample J1. FIG. 8 is an SEM image showing the GaN surface of sample J2. FIG. 9 is an SEM image showing the GaN surface of sample J3.
図7に示すように、第1半導体層30を44nm成膜したサンプルJ1においては、非常に平坦な表面を備えるGaN層が得られた。図8に示すように、第1半導体層30を15nm成膜したサンプルJ2においては、多少の凹凸を有するGaN層が得られた。図9に示すように、第1半導体層30を成膜しなかったサンプルJ3においては、凹凸を有するGaN層が得られた。
As shown in FIG. 7, in the sample J1 in which the
4.実験のまとめ
水素および塩素を添加した反応性スパッタリング法により第1半導体層30を形成することにより、物理的スパッタリングにより形成する第2半導体層40の表面の平坦性が向上する。そして、第1半導体層30の膜厚は、20nm以上であるとよい。好ましくは30nm以上である。より好ましくは40nm以上である。第1半導体層30の膜厚は、300nm以下であるとよい。好ましくは200nm以下である。より好ましくは100nm以下である。第1半導体層30は、半導体レーザー素子A1やHEMT素子B1といった素子本来の機能とは無関係であるためである。
4. Summary of Experiment By forming the
(付記)
第1の態様におけるIII 族窒化物半導体の製造方法は、基板の上にIII 族窒化物半導体からなる第1半導体層を成膜する第1の工程と、第1半導体層の上にIII 族窒化物半導体からなる第2半導体層を成膜する第2の工程と、を有する。第1の工程では、塩素ガスと希ガスとを含む第1のガスをプラズマ化してターゲットからIII 族原子を基板に供給するとともに、窒素ガスと水素ガスとを含む第2のガスをプラズマ化して基板に供給することにより第1半導体層を成膜する。第2の工程では、希ガスをプラズマ化してターゲットからIII 族原子を基板に供給するとともに、窒素ガスをプラズマ化して基板に供給することにより第2半導体層を成膜する。
(Appendix)
A method for manufacturing a Group III nitride semiconductor according to a first aspect includes a first step of forming a first semiconductor layer made of a Group III nitride semiconductor on a substrate; and a second step of forming a second semiconductor layer made of a semiconductor. In the first step, a first gas containing chlorine gas and a rare gas is plasmatized to supply Group III atoms from the target to the substrate, and a second gas containing nitrogen gas and hydrogen gas is plasmatized. A first semiconductor layer is deposited by supplying to the substrate. In the second step, the noble gas is plasmatized to supply group III atoms from the target to the substrate, and the nitrogen gas is plasmatized and supplied to the substrate to form the second semiconductor layer.
第2の態様におけるIII 族窒化物半導体の製造方法においては、第1の工程は反応性スパッタリング法である。第2の工程は物理的スパッタリング法である。また、第1の工程と第2の工程とを同じ装置内で連続して実施する。 In the method of manufacturing a Group III nitride semiconductor according to the second aspect, the first step is reactive sputtering. The second step is physical sputtering. Also, the first step and the second step are continuously performed in the same apparatus.
第3の態様におけるIII 族窒化物半導体の製造方法においては、第1の工程では、第1半導体層の膜厚を20nm以上とする。 In the method of manufacturing a Group III nitride semiconductor according to the third aspect, in the first step, the film thickness of the first semiconductor layer is set to 20 nm or more.
1000…成膜装置
1001…筐体
100…第1室
110…ターゲット収容部
120…ターゲット収容部支持部
130…冷却部
140…第1の電位付与部
150…第1のガス供給部
160…第1のガス供給管
200…第2室
210…基板支持部
220…加熱部
230…プラズマ発生装置
240…第2の電位付与部
250…第2のガス供給部
260…第2のガス供給管
270…排気口
300…区画部
310…壁
330…筒形状部
340…開口部材
S1…基板
T1…ターゲット
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1半導体層の上にIII 族窒化物半導体からなる第2半導体層を成膜する第2の工程と、
を有し、
前記第1の工程では、
塩素ガスと希ガスとを含む第1のガスをプラズマ化してターゲットからIII 族原子を前記基板に供給するとともに、窒素ガスと水素ガスとを含む第2のガスをプラズマ化して前記基板に供給することにより前記第1半導体層を20nm以上の膜厚にて成膜し、
前記第2の工程では、
希ガスをプラズマ化して前記ターゲットからIII 族原子を前記基板に供給するとともに、窒素ガスをプラズマ化して前記基板に供給することにより前記第2半導体層を成膜す
ること
を含むIII 族窒化物半導体の製造方法。 a first step of forming a first semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor on a substrate;
a second step of forming a second semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor on the first semiconductor layer;
has
In the first step,
A first gas containing chlorine gas and a rare gas is plasmatized to supply Group III atoms from a target to the substrate, and a second gas containing nitrogen gas and hydrogen gas is plasmatized and supplied to the substrate. By forming the first semiconductor layer with a film thickness of 20 nm or more ,
In the second step,
A group III nitride semiconductor comprising forming the second semiconductor layer by converting a noble gas into plasma and supplying group III atoms from the target to the substrate, and converting nitrogen gas into plasma and supplying it to the substrate. manufacturing method.
前記第1の工程は反応性スパッタリング法であり、
前記第2の工程は物理的スパッタリング法であり、
前記第1の工程と前記第2の工程とを同じ装置内で連続して実施すること
を含むIII 族窒化物半導体の製造方法。 In the method for producing a group III nitride semiconductor according to claim 1,
The first step is a reactive sputtering method,
the second step is a physical sputtering method,
A method for manufacturing a Group III nitride semiconductor, comprising continuously performing the first step and the second step in the same apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019048958A JP7274729B2 (en) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | Method for producing group III nitride semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019048958A JP7274729B2 (en) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | Method for producing group III nitride semiconductor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020147837A JP2020147837A (en) | 2020-09-17 |
JP7274729B2 true JP7274729B2 (en) | 2023-05-17 |
Family
ID=72430387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019048958A Active JP7274729B2 (en) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | Method for producing group III nitride semiconductor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7274729B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023218840A1 (en) * | 2022-05-10 | 2023-11-16 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Film formation device and film formation method for gallium nitride film |
WO2024024267A1 (en) * | 2022-07-25 | 2024-02-01 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Film formation device and method for forming gallium nitride film |
WO2024024268A1 (en) * | 2022-07-25 | 2024-02-01 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Film formation device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009215628A (en) | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Showa Denko Kk | Method for manufacturing group iii nitride semiconductor layer, method for manufacturing group iii nitride semiconductor light-emitting element, group iii nitride semiconductor light-emitting element, and lamp |
WO2017205815A2 (en) | 2016-05-26 | 2017-11-30 | Robbie Jorgenson | Group iiia nitride growth system and method |
JP2018095922A (en) | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 国立大学法人名古屋大学 | Film deposition apparatus |
-
2019
- 2019-03-15 JP JP2019048958A patent/JP7274729B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009215628A (en) | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Showa Denko Kk | Method for manufacturing group iii nitride semiconductor layer, method for manufacturing group iii nitride semiconductor light-emitting element, group iii nitride semiconductor light-emitting element, and lamp |
WO2017205815A2 (en) | 2016-05-26 | 2017-11-30 | Robbie Jorgenson | Group iiia nitride growth system and method |
JP2018095922A (en) | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 国立大学法人名古屋大学 | Film deposition apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020147837A (en) | 2020-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7274729B2 (en) | Method for producing group III nitride semiconductor | |
CN101536154B (en) | Barrier film forming method | |
CA2597623C (en) | System and process for high-density,low-energy plasma enhanced vapor phase epitaxy | |
US20050221021A1 (en) | Method and system for performing atomic layer deposition | |
WO2011011532A2 (en) | Hollow cathode showerhead | |
KR101691558B1 (en) | Plasma Deposition | |
TW201446330A (en) | Method and apparatus for purging and plasma suppression in a process chamber | |
JP2012517711A (en) | Migration and plasma enhanced chemical vapor deposition | |
KR100954735B1 (en) | Substrate treatment method, film forming method, film forming apparatus, and computer readable storage medium | |
JP2015099866A (en) | Manufacturing device and manufacturing method of group iii nitride semiconductor device; and manufacturing method of semiconductor wafer | |
JP2015173226A (en) | Vacuum deposition apparatus and deposition method using this apparatus | |
WO2018110199A1 (en) | Film-forming device | |
US20200258720A1 (en) | Film formation via pulsed rf plasma | |
JP5748858B2 (en) | Plasma film forming apparatus and plasma film forming method | |
TWI651429B (en) | Apparatus and method for the reduction of impurities in films | |
Felmetsger | Sputter technique for deposition of AlN, ScAlN, and Bragg reflector thin films in mass production | |
JP6516482B2 (en) | Apparatus and method for manufacturing group III nitride semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor wafer | |
JP7245501B2 (en) | Group III nitride semiconductor device manufacturing method and substrate cleaning method | |
JP7202604B2 (en) | III-nitride semiconductor device, manufacturing method thereof, semiconductor wafer manufacturing method, and template substrate manufacturing method | |
JP2019212714A (en) | Apparatus and method for manufacturing group iii nitride semiconductor element and method for manufacturing semiconductor wafer | |
WO2019167355A1 (en) | Film-forming device | |
JP2009010279A (en) | Thin film manufacturing device | |
JP2019112268A (en) | GaN SUBSTRATE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF | |
JP6516483B2 (en) | Group III nitride semiconductor device and method of manufacturing the same | |
KR101303031B1 (en) | Method for the formation of multi component thin films and quantum well structure containing multi component by sub-lattice structure controlling technique through Plasma-enhanced atomic layer deposition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20220214 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220215 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20220214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220428 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220603 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20220701 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230215 |
|
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: 20230404 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230425 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7274729 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |