JPH11260740A - Formation of gallium nitride-based compound pattern and formation of metallic pattern - Google Patents
Formation of gallium nitride-based compound pattern and formation of metallic patternInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット式記
録ヘッドの工業的応用に係り、特に青色ＬＥＤ、半導体
レーザ、導波路等に用いる窒化ガリウム系化合物やその
他金属パターンを形成するために適するパターン製造技
術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial application of an ink jet recording head, and more particularly to a pattern manufacturing technique suitable for forming a gallium nitride compound or other metal pattern used for a blue LED, a semiconductor laser, a waveguide or the like. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】集積回路における薄膜の形成には蒸着法
およびリソグラフィ法を併用するのが一般的であった。
蒸着法の例として、International Symposium on Blue
Laserand Light Emitting Diodes, Chiba University,
Japan, March 5-7, 1996, pp534-537には、最近注目の
青色ＬＥＤ、半導体レーザ、光導波路デバイス等に使用
する窒化ガリウム系半導体のパターンを、真空蒸着法の
一種であるホットウォールエピタキシャル法で形成する
方法が開示されている。この方法によれば、最初にガリ
ウム層を基板上に形成してから窒化することで格子欠陥
が少ない結晶が製造できる旨が記載されている。また特
公平８−８２１７号には有機金属化合物成長法で結晶を
成長させる旨が記載されている。この方法では、サファ
イア基板を反応容器内に設置し、有機金属化合物ガスを
この反応容器内に供給しながら反応容器内の温度を所定
の高温に維持する。反応容器内では最初島状に蒸着した
窒化ガリウムから結晶が成長し、基板上に窒化ガリウム
系化合物の単結晶層が形成される。特にこの方法では基
板上に窒化ガリウム系化合物層を成長させる前にバッフ
ァ層を形成することにより結晶性を高めるものである。2. Description of the Related Art In general, a thin film in an integrated circuit is formed by a vapor deposition method and a lithography method.
International Symposium on Blue
Laserand Light Emitting Diodes, Chiba University,
In Japan, March 5-7, 1996, pp534-537, gallium nitride based semiconductor patterns used in blue LEDs, semiconductor lasers, optical waveguide devices, etc., which have been attracting attention recently, are used for hot wall epitaxial method, a kind of vacuum evaporation method. Are disclosed. According to this method, it is described that a crystal having few lattice defects can be manufactured by first forming a gallium layer on a substrate and then nitriding. Japanese Patent Publication No. 8-8217 describes that crystals are grown by an organometallic compound growth method. In this method, a sapphire substrate is placed in a reaction vessel, and the temperature inside the reaction vessel is maintained at a predetermined high level while supplying an organometallic compound gas into the reaction vessel. In the reaction vessel, a crystal grows from gallium nitride first deposited in an island shape, and a single crystal layer of a gallium nitride-based compound is formed on the substrate. In particular, in this method, crystallinity is improved by forming a buffer layer before growing a gallium nitride-based compound layer on a substrate.
【０００３】上記方法により金属薄膜を形成した後、所
望の形状にパターン化するためにはリソグラフィ法等が
用いられてきた。例えば「薄膜ハンドブック」日本学術
振興会編、pp 283-299によれば、薄膜上にレジスト層を
形成して露光・現像してエッチングしたい領域のレジス
ト層を露出させてからエッチングにより薄膜をパターン
化する方法が記載されている。After a metal thin film is formed by the above method, a lithography method or the like has been used for patterning into a desired shape. For example, according to the “Thin Film Handbook” edited by the Japan Society for the Promotion of Science, pp 283-299, a resist layer is formed on a thin film, exposed and developed to expose the resist layer in the area to be etched, and then the thin film is patterned by etching. A method is described.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記蒸着
法を用いる製造方法では材料の利用効率が悪く、エネル
ギーが浪費されるという問題があった。すなわち蒸着法
では気化したガリウム等の金属を基板に蒸着させるもの
であるため、気化したガリウム分子のうちほんの一部が
使用されるに過ぎない。基板に蒸着されなかった金属は
原料に戻されない限り無駄になり、その無駄になった金
属を気化させた電力も浪費されていたのである。さらに
金属薄膜をパターン化する際にはエッチングにより金属
材料の多くの部分が除去されるため、実際に金属パター
ンとして基板上に残される材料は僅かしかない。つまり
リソグラフィ法によるパターン化では工程が多くなるば
かりか、材料の利用効率が悪かったのである。However, in the manufacturing method using the above-mentioned vapor deposition method, there is a problem that the utilization efficiency of materials is low and energy is wasted. That is, in the vapor deposition method, a metal such as vaporized gallium is vapor-deposited on a substrate, so that only a part of the vaporized gallium molecules is used. The metal that has not been deposited on the substrate is wasted unless it is returned to the raw material, and the electric power for vaporizing the wasted metal is also wasted. Further, when patterning a metal thin film, since a large portion of the metal material is removed by etching, only a small amount of material is actually left on the substrate as a metal pattern. That is, the patterning by the lithography method not only increases the number of steps but also lowers the utilization efficiency of the material.
【０００５】上記問題点に鑑み、本願発明者は高精度の
印字を可能としている技術であるインクジェット方式を
使用することで、上記課題を解決しうることに想到し
た。In view of the above problems, the inventor of the present application has conceived that the above problems can be solved by using an ink jet system, which is a technology that enables high-precision printing.
【０００６】本発明の第１の課題は、インクジェット方
式を用いることにより、材料の利用効率を飛躍的に向上
させ、省電力化を図ることのできる窒化ガリウム系化合
物のパターン形成方法を提供することである。A first object of the present invention is to provide a method of forming a pattern of a gallium nitride-based compound which can dramatically improve the use efficiency of materials and save power by using an ink jet system. It is.
【０００７】本発明の第２の課題は、インクジェット方
式を用いることにより、材料の利用効率を飛躍的に向上
させ、省電力化を図ることのできる金属パターン形成方
法を提供することである。A second object of the present invention is to provide a method of forming a metal pattern which can dramatically improve the use efficiency of materials and save power by using an ink jet system.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
る発明は、窒化ガリウム系化合物のパターンを形成する
窒化ガリウム系化合物パターン形成方法であって、融点
以上の温度で溶解している液体ガリウムを含む流動体を
インクジェット方式により基板に吐出させる工程と、基
板上に吐出された液体ガリウムを、活性窒素化合物を含
むガス雰囲気下で窒化させる工程と、を備える。ここで
基板はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ３）、水晶（ＳｉＯ２）等の酸化物誘電体
単結晶、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ等の
半導体結晶、ガラス、石英、プラスチック等の非晶質材
料等が適用可能である。基板上の単結晶膜を形成するに
は各種のエピタキシー法（気相、液相、分子ビーム、有
機金属ＣＶＤ法等）が用いられる。窒素化合物は、例え
ばアンモニアガスである。なお、ＧａＮ等の窒化ガリウ
ム系化合物の他、ＺｎＳｅ系化合物、ＢｅＴｅ系化合
物、ＺｎＯ／ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ等種々の材料が代替品
として適用可能である。The invention for solving the above first object is a method of forming a gallium nitride based compound pattern for forming a gallium nitride based compound pattern, the method comprising the steps of: The method includes a step of discharging a fluid containing gallium to a substrate by an inkjet method, and a step of nitriding the liquid gallium discharged on the substrate in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound. Here, the substrate is an oxide dielectric single crystal such as sapphire (Al 2 O 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), or quartz (SiO 2 ); a semiconductor crystal such as GaAs, InP, Si, GaN, or SiC; An amorphous material such as quartz or plastic can be used. Various epitaxy methods (gas phase, liquid phase, molecular beam, organometallic CVD, etc.) are used to form a single crystal film on a substrate. The nitrogen compound is, for example, ammonia gas. Note that other gallium nitride-based compound such as GaN, ZnSe-based compound, BeTe compound, ZnO / Mg x Zn 1- x O such various materials are applicable as a substitute.
【０００９】また上記第１の課題を解決する発明は、窒
化ガリウム系化合物のパターンを形成する窒化ガリウム
系化合物パターン形成方法であって、融点より低い温度
でガリウム粒子を含む流動体をインクジェット方式によ
り基板に吐出させる工程と、基板上に吐出されたガリウ
ム粒子に融点以上の温度を与えて液体ガリウムとし、活
性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該液体ガリウムを
窒化させる工程と、を備える。The invention for solving the first problem is a gallium nitride-based compound pattern forming method for forming a gallium nitride-based compound pattern, wherein a fluid containing gallium particles is formed at a temperature lower than a melting point by an ink jet method. A step of discharging the gallium particles discharged onto the substrate to a temperature equal to or higher than the melting point of the gallium particles to form liquid gallium, and nitriding the liquid gallium in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound.
【００１０】ここで好ましくは基板に流動体を吐出させ
る工程では、基板付近の温度を当該流動体の融点より低
い温度に設定しておく。基板に付着した金属が融点より
低い温度でその粘度を上げるため、パターン形状を保持
しやすくなるからである。Here, preferably, in the step of discharging the fluid onto the substrate, the temperature near the substrate is set to a temperature lower than the melting point of the fluid. This is because the metal attached to the substrate increases its viscosity at a temperature lower than the melting point, so that the pattern shape can be easily maintained.
【００１１】好ましくは、本発明はさらに流動体を基板
に吐出させる工程の前に、基板にパターンに相当する溝
を形成する工程を備え、流動体を基板に吐出させる工程
では当該基板に形成された溝に流動体を吐出させる。Preferably, the present invention further comprises a step of forming a groove corresponding to a pattern in the substrate before the step of discharging the fluid to the substrate, and in the step of discharging the fluid to the substrate, The fluid is discharged into the groove.
【００１２】好ましくは、基板に溝を形成する工程は、
基板上にレジスト層を形成する工程と、基板上に形成さ
れたレジスト層をパターンに合わせて露光・現像する工
程と、露光・現像されたレジスト層をエッチングする工
程と、を備える。Preferably, the step of forming a groove in the substrate comprises:
The method includes a step of forming a resist layer on the substrate, a step of exposing and developing the resist layer formed on the substrate in accordance with a pattern, and a step of etching the exposed and developed resist layer.
【００１３】好ましくは、流動体を基板に吐出させる工
程と前記活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で窒化させ
る工程は、不活性ガス雰囲気を通して連続して行う。Preferably, the step of discharging the fluid onto the substrate and the step of nitriding in a gas atmosphere containing the active nitrogen compound are performed continuously through an inert gas atmosphere.
【００１４】好ましくは、流動体を基板に吐出させる工
程の前に、活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該基
板の表面を窒化する工程をさらに備える。Preferably, before the step of discharging the fluid onto the substrate, the method further comprises a step of nitriding the surface of the substrate in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound.
【００１５】好ましくは、窒化したガリウムが形成され
た基板を、さらに活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で
ガリウムを蒸着し、窒化ガリウムの結晶を成長させる工
程を備える。Preferably, the method further comprises the step of: depositing gallium on the substrate on which the nitrided gallium is formed in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound to grow gallium nitride crystals.
【００１６】好ましくは、前記活性窒素化合物は、窒素
化合物を高温に晒す工程または窒素化合物にリモートプ
ラズマ法を適用する工程により形成される。Preferably, the active nitrogen compound is formed by a step of exposing the nitrogen compound to a high temperature or a step of applying a remote plasma method to the nitrogen compound.
【００１７】上記第２の課題を解決する発明は、パター
ン形成面に任意の金属でパターンを形成する金属パター
ン形成方法であって、金属に当該金属の融点以上の温度
を与えて当該金属を溶解させる工程と、溶解した液体金
属をインクジェット方式によりパターン形成面に吐出さ
せる工程と、を備える。The invention for solving the second problem is a metal pattern forming method for forming a pattern on a pattern forming surface with an arbitrary metal, wherein the metal is melted by applying a temperature equal to or higher than the melting point of the metal. And a step of discharging the dissolved liquid metal onto the pattern forming surface by an inkjet method.
【００１８】また上記第２の課題を解決する発明は、パ
ターン形成面に任意の金属でパターンを形成する金属パ
ターン形成方法であって、金属の融点より低い温度で当
該金属の粒子を含んだ流動体をインクジェット方式によ
りパターン形成面に吐出させる工程と、パターン形成面
に吐出された流動体のパターンに対し金属の融点以上の
温度を与えて金属の粒子を溶解させ連続した金属パター
ンを形成する工程と、を備える。According to another aspect of the present invention, there is provided a metal pattern forming method for forming a pattern on a pattern forming surface with an arbitrary metal, the method comprising the steps of: Discharging the body onto the pattern forming surface by an inkjet method, and applying a temperature equal to or higher than the melting point of the metal to the fluid pattern discharged onto the pattern forming surface to melt the metal particles and form a continuous metal pattern And.
【００１９】好ましくはパターン形成面に流動体を吐出
させる工程では、パターン形成面付近の温度を当該流動
体の融点より低い温度に設定しておく。パターン形成面
に付着した金属が融点より低い温度でその粘度を上げる
ため、パターン形状を保持しやすくなるからである。Preferably, in the step of discharging the fluid on the pattern forming surface, the temperature near the pattern forming surface is set to a temperature lower than the melting point of the fluid. This is because the metal adhered to the pattern forming surface increases its viscosity at a temperature lower than the melting point, so that the pattern shape can be easily maintained.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための最
良の形態を、図面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】（実施形態１）本発明の実施形態１は液体
ガリウムを用いて窒化ガリウム系化合物層を形成するも
のである。特に液体ガリウムをインクジェット方式によ
って吐出する点に特徴がある。Embodiment 1 Embodiment 1 of the present invention is to form a gallium nitride-based compound layer using liquid gallium. In particular, it is characterized in that liquid gallium is discharged by an inkjet method.
【００２２】まず本実施形態で液体ガリウムを吐出する
ために使用するインクジェット式記録ヘッドの構造を説
明する。図４はインクジェット式記録ヘッド１の分解斜
視図である。インクジェット式記録ヘッド１は、一般的
なインクジェット式記録ヘッドとして任意の流動体を吐
出可能に構成されていれば十分である。図４に示すよう
にインクジェット式記録ヘッド１は、ノズル１１の設け
られたノズル板１０、および振動板３０の設けられた圧
力室基板２０を、筐体２５に嵌め込んで構成される。圧
力室基板２０は、例えばシリコンをエッチングして形成
されキャビティ（圧力室）２１、側壁２２およびリザー
バ２３等が形成されている。First, the structure of an ink jet recording head used to discharge liquid gallium in the present embodiment will be described. FIG. 4 is an exploded perspective view of the ink jet recording head 1. It is sufficient that the ink jet recording head 1 is configured as a general ink jet recording head so as to be able to discharge an arbitrary fluid. As shown in FIG. 4, the ink jet recording head 1 is configured by fitting a nozzle plate 10 provided with nozzles 11 and a pressure chamber substrate 20 provided with a vibration plate 30 in a housing 25. The pressure chamber substrate 20 is formed by etching silicon, for example, and has a cavity (pressure chamber) 21, a side wall 22, a reservoir 23, and the like.
【００２３】図５にノズル板１０、圧力室基板２０およ
び振動板３０を積層して構成されるインクジェット式記
録ヘッド１の主要部構造の斜視図一部断面図を示す。図
５に示すように、インクジェット式記録ヘッド１の主要
部は、圧力室基板２０をノズル板１０と振動板３０で挟
み込んだ構造を備えている。ノズル板１０は、圧力室基
板２０と貼り合わせられたときにキャビティ２１に対応
する位置に配置されるように、ノズル穴１１が形成され
ている。圧力室基板２０には、シリコン単結晶基板等を
エッチングすることにより、各々が圧力室として機能可
能にキャビティ２１が複数設けられる。キャビティ２１
間は側壁２２で分離されている。各キャビティ２１は、
供給口２４を介して共通の流路であるリザーバ２３に繋
がっている。振動板３０は、例えば熱酸化膜等により構
成される。振動板３０上のキャビティ２１に相当する位
置には、圧電体素子４０が形成されている。また、振動
板３０にはインクタンク口３１が設けられ、タンク２６
（図１（ａ））から液体ガリウム５０を導入可能に構成
されている。圧電体素子４０は、例えばＰＺＴ素子等を
上部電極および下部電極（図示せず）とで挟んだ構造を
備える。圧電体素子４０は図示しない制御回路から供給
される制御信号に対応して体積変化を生ずることが可能
に構成されている。FIG. 5 is a perspective view, partly in section, of the main structure of an ink jet recording head 1 constructed by laminating a nozzle plate 10, a pressure chamber substrate 20, and a vibration plate 30. As shown in FIG. 5, the main part of the ink jet recording head 1 has a structure in which the pressure chamber substrate 20 is sandwiched between the nozzle plate 10 and the vibration plate 30. The nozzle hole 10 is formed so that the nozzle plate 10 is arranged at a position corresponding to the cavity 21 when bonded to the pressure chamber substrate 20. The pressure chamber substrate 20 is provided with a plurality of cavities 21 each of which can function as a pressure chamber by etching a silicon single crystal substrate or the like. Cavity 21
The space is separated by a side wall 22. Each cavity 21
It is connected to a reservoir 23 which is a common flow path through a supply port 24. The diaphragm 30 is made of, for example, a thermal oxide film. A piezoelectric element 40 is formed at a position corresponding to the cavity 21 on the vibration plate 30. Further, the diaphragm 30 is provided with an ink tank opening 31, and the tank 26 is provided with an ink tank opening 31.
The liquid gallium 50 can be introduced from (FIG. 1A). The piezoelectric element 40 has a structure in which, for example, a PZT element or the like is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode (not shown). The piezoelectric element 40 is configured to be capable of causing a volume change in response to a control signal supplied from a control circuit (not shown).
【００２４】なお上記インクジェット式記録ヘッドは圧
電体素子に体積変化を生じさせて流動体を吐出させる構
成であったが、発熱体により流動体に熱を加えその膨張
によって液滴を吐出させるようなヘッド構成であっても
よい。Although the above-mentioned ink jet recording head has a configuration in which a fluid is ejected by causing a volume change in a piezoelectric element, a heat is applied to the fluid by a heating element to expand the fluid and eject a droplet. A head configuration may be used.
【００２５】（製造方法）次に図１の製造工程断面図を
参照して、本実施形態の窒化ガリウム系化合物のパター
ン製造方法を説明する。以下の工程において基板を窒化
させる装置、インクジェット式記録ヘッドを含むパター
ン形成装置、および窒化ガリウム結晶を成長させる装置
を使用する。これらは機能が一体化された製造装置とし
て構成されていても個別化された製造装置を並行して使
用するものであってもよい。(Manufacturing Method) Next, a method for manufacturing a pattern of a gallium nitride-based compound according to the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process sectional view of FIG. In the following steps, an apparatus for nitriding a substrate, a pattern forming apparatus including an ink jet recording head, and an apparatus for growing a gallium nitride crystal are used. These may be configured as a manufacturing apparatus in which functions are integrated, or may use individualized manufacturing apparatuses in parallel.
【００２６】ガリウム溶解工程（図１（ａ））： まず
固形のガリウムを溶解させて液体ガリウムにする。例え
ば固形ガリウム５４を熱して溶解させ、液体ガリウム５
０をタンク２６に貯蔵する。タンク２６に貯蔵された液
体ガリウム５０はインクジェット式記録ヘッド１の吐出
動作に連れて少しずつインクジェット式記録ヘッド１に
供給されていく。ガリウムの溶解からインクジェット式
記録ヘッドによる吐出までの総ての工程をこの融点（３
０℃）以上に保持しておくことが重要である。融点以下
になった場所で目詰まりが生ずることを防止するためで
ある。なお最初から液体ガリウムとして供給されている
場合にはガリウムの融点以上で保温をすれば十分であっ
て溶解工程は不要である。Gallium dissolving step (FIG. 1A): First, solid gallium is dissolved to form liquid gallium. For example, the solid gallium 54 is melted by heating,
0 is stored in tank 26. The liquid gallium 50 stored in the tank 26 is supplied to the inkjet recording head 1 little by little as the inkjet recording head 1 discharges. All steps from the dissolution of gallium to the ejection by the ink jet recording head are referred to as the melting point (3
(0 ° C.) or more. This is to prevent clogging from occurring at a temperature below the melting point. When the liquid gallium is supplied from the beginning, it is sufficient to keep the temperature above the melting point of gallium, and the dissolving step is unnecessary.
【００２７】基板表面窒化工程（図１（ｂ））： 上記
工程と併行して液体ガリウムのパターンを形成する前
に、アンモニア等の窒化化合物を含むガス雰囲気下で当
該基板の表面を窒化する。窒化化合物は高温下に晒した
りリモートプラズマ法を適用したりして活性窒化化合物
にしておくことが好ましい。アルミニウムを含む基板、
例えばサファイア基板１００を真空装置の中に入れ、ア
ンモニア（ＮＨ３）ガスまたはモノメチルヒドラジン等
の窒化力の強い活性窒化化合物のガスを約１０００℃の
雰囲気下で２０分間〜４０分間流す。基板上の単結晶膜
を形成するには各種のエピタキシー法（気相、液相、分
子ビーム、有機金属ＣＶＤ法等）が用いられる。アンモ
ニアによりサファイア基板の表面が窒化され多結晶のＡ
ｌＮ層１０１が０．５〜５ｎｍの厚みで形成される。こ
のＡｌＮ層１０１は比較的方位のそろった単結晶層であ
るため、この単結晶を種として成長するＧａＮ結晶を均
一な方位の単結晶にすることができる。この工程により
製造されるＡｌＮ層は必須の層ではなく省略可能であ
る。例えば基板表面の結晶構造を単一化できるのであれ
ば、ＡｌＮ層が無くても良好な結晶の窒化ガリウム層を
形成可能だからである。Substrate Surface Nitriding Step (FIG. 1B): Prior to forming a liquid gallium pattern in parallel with the above step, the surface of the substrate is nitrided in a gas atmosphere containing a nitride compound such as ammonia. It is preferable that the nitrided compound is converted into an active nitrided compound by exposing it to a high temperature or applying a remote plasma method. A substrate containing aluminum,
For example, the sapphire substrate 100 is put in a vacuum device, and a gas of an active nitride compound having a strong nitriding power such as ammonia (NH 3 ) gas or monomethylhydrazine is flowed in an atmosphere of about 1000 ° C. for 20 to 40 minutes. Various epitaxy methods (gas phase, liquid phase, molecular beam, organometallic CVD, etc.) are used to form a single crystal film on a substrate. The surface of the sapphire substrate is nitrided by ammonia and polycrystalline A
The 1N layer 101 is formed with a thickness of 0.5 to 5 nm. Since the AlN layer 101 is a single crystal layer having a relatively uniform orientation, a GaN crystal grown using the single crystal as a seed can be made a single crystal having a uniform orientation. The AlN layer manufactured by this step is not an essential layer and can be omitted. For example, if the crystal structure on the substrate surface can be unified, a gallium nitride layer of good crystal can be formed without the AlN layer.
【００２８】パターン形成工程（図１（ｃ））： 次い
で前述したインクジェット式記録ヘッド１から液体ガリ
ウム５０をＡｌＮ層上に吐出して液体ガリウム５０でパ
ターン５１を形成する。すなわち図示しない駆動機構を
動作させてインクジェット式記録ヘッド１の基板１００
に対する相対位置をパターン形成位置に調整する。そし
てインクジェット式記録ヘッド１に電圧を印加する。イ
ンクジェット式記録ヘッド１では圧電体素子４０に電圧
が印加されると圧電体素子４０に体積変化が生ずる。そ
の体積変化は振動板３０を介してキャビティ２１に伝達
される。この結果キャビティ２１内に供給されていた液
体ガリウム５０がノズル１１から吐出される。基板１０
０、ＡｌＮ層１０１およびＡｌＮ層１０１のパターン形
成面付近の温度をガリウムの融点より低い温度（３０℃
より低い温度）に設定しておく。融点より低い温度なの
でパターン形成面に着弾したパターン５１は固まり始ま
る。ガリウムはパターンが広がることなく固定される。Pattern forming step (FIG. 1C): Next, liquid gallium 50 is ejected from the above-mentioned ink jet recording head 1 onto the AlN layer to form a pattern 51 with the liquid gallium 50. That is, a driving mechanism (not shown) is operated to drive the substrate 100 of the ink jet recording head 1.
Is adjusted to the pattern formation position. Then, a voltage is applied to the ink jet recording head 1. In the ink jet recording head 1, when a voltage is applied to the piezoelectric element 40, the piezoelectric element 40 undergoes a volume change. The change in volume is transmitted to the cavity 21 via the diaphragm 30. As a result, the liquid gallium 50 supplied into the cavity 21 is discharged from the nozzle 11. Substrate 10
0, the temperature near the pattern formation surface of the AlN layer 101 and the AlN layer 101 is set to a temperature lower than the melting point of gallium (30 ° C.).
Lower temperature). Since the temperature is lower than the melting point, the pattern 51 that has landed on the pattern forming surface starts to solidify. Gallium is fixed without spreading the pattern.
【００２９】窒化工程（図１（ｄ））： 次いで再びア
ンモニアなどの窒化可能なガスを約９００℃程度の温度
で５分間程度基板上に流す。この工程によりガリウムが
窒化されて窒化ガリウム（ＧａＮ）の島状の単結晶で形
成された窒化ガリウム初期層５２がＡｌＮ層１０１上に
形成される。Nitriding step (FIG. 1 (d)): Next, a nitridable gas such as ammonia is again flown on the substrate at a temperature of about 900 ° C. for about 5 minutes. By this step, gallium is nitrided, and a gallium nitride initial layer 52 formed of gallium nitride (GaN) island-shaped single crystal is formed on the AlN layer 101.
【００３０】結晶成長工程（図１（ｅ））： 次いでガ
リウムを蒸着しながらアンモニア等の窒化可能なガスを
流し、ＧａＮ結晶を成長させる。約９００℃で５分間程
度蒸着する。この蒸着には例えばホットウォールエピタ
キシャル法等を用いることが好ましい。このホットウォ
ールエピタキシャル法によればエピタキシャル成長がほ
とんど熱平衡に近い状態でしかも材料の損失を必要最小
限に抑えながらできる。この方法を実施するホットウォ
ールエピタキシャル装置はヘッド部、ウォール部、ソー
ス部およびリザーバ部を備えている。ヘッド部に基板１
００を配置し、ソース部に液体ガリウムを入れる。リザ
ーバ部からアンモニアガス等を供給する。ソース部から
蒸発した分子がヘッド部に移動し、ほぼ熱平衡に近い状
態で結晶成長が得られる。このときアンモニア分子によ
り窒化される。この方法によりほぼ単結晶に近い良好な
窒化ガリウム系化合物の結晶層である窒化ガリウム層５
３が得られる。例えば窒化ガリウム層５３は３０〜６０
ｎｍの厚みに形成できる。その厚み、結晶の幅や長さ等
のパターン形状は当該窒化ガリウム層５３を使用するデ
バイスの構造に応じて調整すればよい。Crystal growth step (FIG. 1E): Then, a nitrideable gas such as ammonia is flowed while depositing gallium to grow a GaN crystal. Vapor deposition is performed at about 900 ° C. for about 5 minutes. For this deposition, it is preferable to use, for example, a hot wall epitaxial method. According to the hot wall epitaxial method, the epitaxial growth can be performed in a state close to the thermal equilibrium and the material loss is minimized. A hot-wall epitaxial device for performing this method includes a head, a wall, a source, and a reservoir. Substrate 1 on head
00 and liquid gallium is put in the source part. Ammonia gas or the like is supplied from the reservoir. Molecules evaporated from the source part move to the head part, and crystal growth is obtained in a state close to thermal equilibrium. At this time, it is nitrided by ammonia molecules. According to this method, a gallium nitride layer 5 which is a crystal layer of a good gallium nitride-based compound substantially close to a single crystal
3 is obtained. For example, the gallium nitride layer 53 has a thickness of 30 to 60.
nm. The pattern shape such as the thickness and the width and length of the crystal may be adjusted according to the structure of the device using the gallium nitride layer 53.
【００３１】なお良好な結晶成長が行える蒸着法であれ
ばホットウォールエピタキシャル法によることなく他の
蒸着法を用いてもよい。例えば同時蒸着法、フラッシュ
法、温度法、分子線蒸着法、アーク放電法、イオンプレ
ーティング法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法、Ｍ
ＯＣＶＤ、ＭＢＥ等種々の蒸着法が適用可能である。It should be noted that other vapor deposition methods may be used instead of the hot wall epitaxial method as long as the vapor deposition method allows good crystal growth. For example, simultaneous evaporation method, flash method, temperature method, molecular beam evaporation method, arc discharge method, ion plating method, ion beam evaporation method, laser evaporation method, M
Various vapor deposition methods such as OCVD and MBE can be applied.
【００３２】窒化ガリウム層５３形成後は青色レーザ、
半導体レーザ、方向性結合器のような導波路等の目的と
するデバイスの構成に合わせて積層工程を継続する。例
えば青色ＬＥＤを形成するにはこの窒化ガリウム層の上
にさらにＭｇをドープした窒化ガリウム層を蒸着する。After the gallium nitride layer 53 is formed, a blue laser
The lamination process is continued according to the configuration of a target device such as a semiconductor laser or a waveguide such as a directional coupler. For example, to form a blue LED, a gallium nitride layer doped with Mg is further deposited on the gallium nitride layer.
【００３３】従来基板に高温下でＧａＮ層を成長させよ
うと思っても基板にＧａが付着しにくいことから結晶を
成長させることが難しかった。上記したように本実施形
態１によれば、基板付近が低温で保たれているので容易
に基板表面にＧａのドロップレットが形成される。これ
にアンモニアを供給することでＧａＮの小さい結晶核が
多数形成させることができる。その後比較的高温にして
ガリウムガスとアンモニアガスを供給しても、結晶核が
できている場所、すなわちインクジェット方式により最
初にガリウムが付着した場所からしか結晶が成長しない
ので、パターン以外の部分に特にマスクを施さなくても
ＧａＮ層の薄膜をパターン化して成長させることができ
る。Conventionally, even if it is intended to grow a GaN layer on a substrate at a high temperature, it is difficult to grow a crystal because Ga does not easily adhere to the substrate. As described above, according to the first embodiment, Ga droplets are easily formed on the substrate surface because the vicinity of the substrate is kept at a low temperature. By supplying ammonia to this, many small crystal nuclei of GaN can be formed. Thereafter, even if gallium gas and ammonia gas are supplied at a relatively high temperature, the crystal grows only from the place where the crystal nuclei are formed, that is, the place where gallium is first attached by the ink jet method, so that it is particularly suitable for parts other than patterns. The GaN layer thin film can be patterned and grown without applying a mask.
【００３４】また本実施形態ではインクジェット方式を
使用したので、大きな設備を要することなく簡単に所望
の基板上の位置に、所望の形状で窒化ガリウム層の結晶
を製造することができる。インクジェット方式では必要
な量だけ液体ガリウムを吐出するので材料の利用効率が
よい。さらにホットウォールエピタキシャル法を用いれ
ば結晶成長においても材料の利用効率を高めることがで
きる。In this embodiment, since the ink jet system is used, a crystal of a gallium nitride layer having a desired shape can be easily manufactured at a desired position on a substrate without requiring large facilities. In the ink-jet method, liquid gallium is discharged in a required amount, so that material utilization efficiency is high. Further, if the hot wall epitaxial method is used, the material utilization efficiency can be improved even in crystal growth.
【００３５】（実施形態２）本発明の実施形態２は基板
上に溝を形成してからパターン形成をする導波路等の製
造に適したパターン形成方法に関する。(Embodiment 2) Embodiment 2 of the present invention relates to a pattern forming method suitable for manufacturing a waveguide or the like for forming a pattern after forming a groove on a substrate.
【００３６】次に図２の製造工程断面図を参照して、本
実施形態の窒化ガリウム系化合物のパターン製造方法を
説明する。以下の工程においてリソグラフィ装置、基板
を窒化させる装置、インクジェット式記録ヘッドを含む
パターン形成装置、および窒化ガリウム結晶を成長させ
る装置を使用する。これらは機能が一体化された製造装
置として構成されていても個別化された製造装置を並行
して使用するものであってもよい。インクジェット式記
録ヘッドの詳細については上記実施形態１と同様なので
説明を省略する。Next, a method for manufacturing a gallium nitride-based compound pattern according to the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process sectional view of FIG. In the following steps, a lithography apparatus, an apparatus for nitriding a substrate, a pattern forming apparatus including an ink jet recording head, and an apparatus for growing a gallium nitride crystal are used. These may be configured as a manufacturing apparatus in which functions are integrated, or may use individualized manufacturing apparatuses in parallel. The details of the ink jet recording head are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【００３７】レジスト層形成工程（図２（ａ））： レ
ジスト層塗布工程は基板１００のパターン形成面にレジ
スト層１０２を形成する工程である。レジスト材料とし
てはポジ型でもネガ型でもよい。ポジ型レジストは露光
された部分が現像時、剥離されて無くなる。ネガ型レジ
ストではポジ型レジストの逆となる。スピンナー法、ス
プレー法等の方法を用いて均一な厚さに塗布しレジスト
層１０２を形成する。レジスト材料には東京応化製ＯＦ
ＰＲ−５０００やクラリアント製ＡＺ４６２０等の公知
のものを用いる。光には水銀ランプのｇ線やｉ線等の公
知の光源を用いる。Resist Layer Forming Step (FIG. 2A): The resist layer applying step is a step of forming a resist layer 102 on the pattern formation surface of the substrate 100. The resist material may be a positive type or a negative type. The exposed portion of the positive resist is peeled off during development and disappears. The negative resist is the reverse of the positive resist. The resist layer 102 is formed by applying a uniform thickness using a method such as a spinner method or a spray method. The resist material is Tokyo Ohka's OF
Known materials such as PR-5000 and AZ4620 manufactured by Clariant are used. As the light, a known light source such as a g-line or an i-line of a mercury lamp is used.
【００３８】露光・現像工程（図２（ｂ））： 露光・
現像工程はレジスト層１０２をパターン形成領域に合わ
せて露光および現像する工程である。まずレジスト層１
０２の材料としてポジ型レジストを用いた場合には溝形
成領域に光を照射し、ネガ型レジストを用いた場合には
溝形成領域以外の領域に光を照射して露光する。次いで
露光されたレジスト層１０２を現像してパターン形成領
域以外のレジスト層のみを残す。現像処理に用いる現像
液には東京応化製ＮＭＤ−Ｗ等の公知のものを用いる。Exposure / Development Step (FIG. 2B):
The developing step is a step of exposing and developing the resist layer 102 in accordance with the pattern forming region. First, resist layer 1
When a positive type resist is used as the material No. 02, light is applied to the groove forming region, and when a negative type resist is used, the region other than the groove forming region is irradiated with light for exposure. Next, the exposed resist layer 102 is developed to leave only the resist layer other than the pattern formation region. A known developer such as NMD-W manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. is used as a developer used for the development processing.
【００３９】エッチング工程（図２（ｃ））： エッチ
ング工程は基板１００の現像されたレジスト層１０２を
マスクにしてエッチングを行い、パターン形成領域に溝
１０３を形成する工程である。エッチング方法として
は、例えば平行平板型反応性イオンエッチング等のドラ
イエッチングや湿式の異方性エッチング等のウェットエ
ッチングを用いる。ドライエッチングにより溝１０３の
エッチングとレジスト層１０２の除去を連続して行うこ
とも可能である。エッチングの深度はＧａＮ層の厚みに
する。Etching Step (FIG. 2C): The etching step is a step of performing etching using the developed resist layer 102 of the substrate 100 as a mask to form a groove 103 in a pattern formation region. As an etching method, for example, dry etching such as parallel plate type reactive ion etching or wet etching such as wet anisotropic etching is used. The etching of the groove 103 and the removal of the resist layer 102 can be performed continuously by dry etching. The depth of the etching is the thickness of the GaN layer.
【００４０】基板表面窒化工程（図２（ｄ））： 上記
実施形態１の基板表面窒化工程（図１（ｂ））と同様に
してアンモニアを含むガス雰囲気下で当該基板１００の
表面を窒化する。その詳細は実施形態１と同様である。
この窒化工程により溝１０３の内部も含めて窒化され
る。Substrate surface nitriding step (FIG. 2D): The surface of the substrate 100 is nitrided in a gas atmosphere containing ammonia in the same manner as in the substrate surface nitriding step (FIG. 1B) of the first embodiment. . The details are the same as in the first embodiment.
By this nitriding step, the inside of the groove 103 is nitrided.
【００４１】パターン形成工程（図２（ｅ））： 次い
で上記実施形態１（図１（ｃ））と同様にしてインクジ
ェット式記録ヘッド１から液体ガリウム５０をＡｌＮ層
上に吐出して液体ガリウム５０でパターン５１を形成す
る。このとき液体ガリウム５０は溝１０３内に吐出され
るように調整する。その詳細は実施形態１と同様であ
る。特に溝１０３が形成されているので、液体ガリウム
５０が溝１０３の形状に沿って充填される。特に基板付
近の温度をガリウムの融点より低い温度に設定していな
くても溝１０３から吐出量を調整する限り液体ガリウム
５０が溝から流れ出すことがないため、パターン形成が
確実に行える。Pattern forming step (FIG. 2E): Next, the liquid gallium 50 is discharged from the ink jet recording head 1 onto the AlN layer in the same manner as in the first embodiment (FIG. 1C). To form a pattern 51. At this time, the liquid gallium 50 is adjusted so as to be discharged into the groove 103. The details are the same as in the first embodiment. Particularly, since the groove 103 is formed, the liquid gallium 50 is filled along the shape of the groove 103. In particular, even if the temperature near the substrate is not set to a temperature lower than the melting point of gallium, the liquid gallium 50 does not flow out of the groove as long as the discharge amount is adjusted from the groove 103, so that pattern formation can be performed reliably.
【００４２】窒化工程（図２（ｆ））： 上記実施形態
１の窒化工程（図１（ｄ））と同様に基板表面を窒化す
る。この処理により溝１０３の内部に窒化ガリウムの単
結晶からなる初期層５２が形成される。Nitriding Step (FIG. 2F): The substrate surface is nitrided in the same manner as in the nitriding step (FIG. 1D) of the first embodiment. By this process, an initial layer 52 made of gallium nitride single crystal is formed inside the groove 103.
【００４３】結晶成長工程（図２（ｇ））： 上記実施
形態１の結晶成長工程（図１（ｅ））と同様にして窒化
ガリウムの結晶を成長させる。その詳細は実施形態１と
同様である。溝１０３の深さに窒化ガリウムの結晶が成
長した段階でガリウムの蒸着を中止する。Crystal growth step (FIG. 2G): A gallium nitride crystal is grown in the same manner as in the crystal growth step of the first embodiment (FIG. 1E). The details are the same as in the first embodiment. When the gallium nitride crystal has grown to the depth of the groove 103, the deposition of gallium is stopped.
【００４４】以上の諸工程を経ることによりフォトリソ
グラフィ法で形成したパターンに沿って窒化ガリウムの
結晶層を形成することができる。なお本実施形態では液
体ガリウムを吐出していたが、実施形態３で後述するよ
うに固形のガリウム粒子を含んだ流動体を吐出してパタ
ーンにしてもよい。Through the above steps, a gallium nitride crystal layer can be formed along the pattern formed by the photolithography method. In this embodiment, liquid gallium is discharged, but a fluid containing solid gallium particles may be discharged to form a pattern as described later in a third embodiment.
【００４５】上記したように本実施形態２によれば予め
リソグラフィ法を使用して溝を形成しておくので、イン
クジェット式記録ヘッドの吐出方向等にムラがあって
も、予め形成した溝に沿って窒化ガリウムのパターンを
形成することができる。そのため精度が要求されるパタ
ーンであっても、フォトリソグラフィ法を使用可能な製
造環境であれば高精度のパターンを、インクジェット方
式を使用して形成できる。特に本実施形態を用いれば方
向性結合器等の導波路を高精度で形成するのに適する。As described above, according to the second embodiment, the grooves are formed in advance by using the lithography method. Therefore, even if the ejection direction of the ink jet recording head is uneven, the grooves are formed along the previously formed grooves. Thus, a gallium nitride pattern can be formed. Therefore, even in the case of a pattern requiring high accuracy, a high-precision pattern can be formed using an inkjet method in a manufacturing environment where a photolithography method can be used. In particular, this embodiment is suitable for forming a waveguide such as a directional coupler with high accuracy.
【００４６】（実施形態３）本発明の実施形態３は実施
形態１と異なり固形のガリウム粒子をインクジェット方
式により吐出するものである。(Embodiment 3) Unlike Embodiment 1, Embodiment 3 of the present invention discharges solid gallium particles by an ink jet method.
【００４７】本実施形態においても上記実施形態１と同
様のインクジェット式記録ヘッド１を用いる。ただしイ
ンクジェット式記録ヘッド１から吐出させる流動体とし
ては液体ガリウムを用いずに固体のガリウム粒子を含む
流動体を用いる。例えば図３（ａ）に示すようにガリウ
ムの固形化した粒子５５を溶媒５６に攪拌した流動体５
７を製造し、これをインクジェット式記録ヘッドのタン
ク２６に貯蔵する。粒子５５の径は流動体５７中で粒子
５５が偏在しない程度、例えば１μｍ程度に調整する。
溶媒５６としては、ガリウム粒子５５を含んだ状態でイ
ンクジェット式記録ヘッド１から吐出可能な程度の粘
度、例えば２〜４ｃｐを有するものであって、ガリウム
と反応しないもので構成する。例えば溶媒５６としては
キシレン、エトキシエタノール等が挙げられる。In this embodiment, the same ink jet recording head 1 as in the first embodiment is used. However, as the fluid to be ejected from the ink jet recording head 1, a fluid containing solid gallium particles is used instead of liquid gallium. For example, as shown in FIG. 3A, a fluid 5 obtained by stirring solidified particles 55 of gallium in a solvent 56 is used.
7 is manufactured and stored in the tank 26 of the ink jet recording head. The diameter of the particles 55 is adjusted so that the particles 55 are not unevenly distributed in the fluid 57, for example, about 1 μm.
The solvent 56 has a viscosity such that it can be ejected from the ink jet recording head 1 in a state containing the gallium particles 55, for example, 2 to 4 cp and does not react with gallium. For example, the solvent 56 includes xylene, ethoxyethanol, and the like.
【００４８】（製造方法）次に図３（ｂ）〜（ｃ）等の
製造工程断面図を参照して、本実施形態の窒化ガリウム
系化合物のパターン製造方法を説明する。以下の工程に
おいて基板を窒化させる装置、インクジェット式記録ヘ
ッドを含むパターン形成装置、および窒化ガリウム結晶
を成長させる装置を使用する。これらは機能が一体化さ
れた製造装置として構成されていても個別化された製造
装置を並行して使用するものであってもよい。(Manufacturing Method) Next, a method for manufacturing a pattern of a gallium nitride-based compound according to the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process sectional views shown in FIGS. In the following steps, an apparatus for nitriding a substrate, a pattern forming apparatus including an ink jet recording head, and an apparatus for growing a gallium nitride crystal are used. These may be configured as a manufacturing apparatus in which functions are integrated, or may use individualized manufacturing apparatuses in parallel.
【００４９】基板表面窒化工程（図１（ａ））： この
工程は上記実施形態１の表面窒化工程（図１（ｂ））と
同様にして行う。この工程で基板１００の表面にＡｌＮ
層１０１を形成する。Substrate surface nitriding step (FIG. 1A): This step is performed in the same manner as the surface nitriding step (FIG. 1B) of the first embodiment. In this step, the AlN
The layer 101 is formed.
【００５０】パターン形成工程（図３（ｂ））： 次い
で上記実施形態１のパターン形成工程（図１（ｃ））と
同様にしてインクジェット式記録ヘッド１からガリウム
粒子５５を含む流動体５７をＡｌＮ層上に吐出してパタ
ーン５８を形成する。インクジェット式記録ヘッド１の
移動および吐出動作は上記実施形態１と同様にして行う
が、タンク２６への流動体５７の貯蔵から吐出までの工
程はガリウムの融点（３０℃）より低い温度に維持して
おくことが必要である。ガリウムが溶解すると流動体５
７中でガリウムが偏在することになり、吐出特性に影響
を与えるからである。吐出後の基板１００、ＡｌＮ層１
０１およびＡｌＮ層１０１のパターン形成面付近の雰囲
気はガリウムの融点以上であってもよい。Pattern Forming Step (FIG. 3B): Next, the fluid 57 containing the gallium particles 55 is transferred from the ink jet recording head 1 to AlN in the same manner as in the pattern forming step of the first embodiment (FIG. 1C). The pattern 58 is formed by discharging on the layer. The movement and discharge operation of the ink jet recording head 1 are performed in the same manner as in the first embodiment, but the steps from storage of the fluid 57 to the tank 26 to discharge are maintained at a temperature lower than the melting point of gallium (30 ° C.). It is necessary to keep. When gallium dissolves, fluid 5
This is because gallium is unevenly distributed in 7 and affects ejection characteristics. Substrate 100 after ejection, AlN layer 1
The atmosphere in the vicinity of the pattern formation surface of the AlN layer 101 and the AlN layer 101 may be at least the melting point of gallium.
【００５１】ガリウム溶解工程（図３（ｃ））： 次に
ＡｌＮ層１０１上に吐出されたパターン５８に対しガリ
ウムの融点以上の温度を与えてガリウム粒子５５を溶解
させ液体ガリウム５９にする。ガリウム粒子５５が溶解
することにより粒子が互いに連結し一つの連続したパタ
ーンが形成される。ガリウム粒子が溶解する過程で融点
付近の比較的低い温度を経る。ガリウム等の金属は基板
が融点付近の低い温度に保たれている際に付着しやす
い。このためその後高温になってもパターン形状が維持
される。Gallium dissolving step (FIG. 3C): Next, the pattern 58 discharged onto the AlN layer 101 is given a temperature equal to or higher than the melting point of gallium to melt the gallium particles 55 to form liquid gallium 59. When the gallium particles 55 are dissolved, the particles are connected to each other to form one continuous pattern. The gallium particles undergo a relatively low temperature near the melting point in the course of dissolution. Metals such as gallium tend to adhere when the substrate is kept at a low temperature near the melting point. Therefore, the pattern shape is maintained even if the temperature subsequently rises.
【００５２】結晶成長工程（図３（ｄ））： この工程
は上記実施形態１の結晶成長工程（図１（ｅ））と同様
にして行う。ここで上記ガリウム溶解工程を経ずにこの
結晶成長工程を行ってもよい。結晶成長工程においてガ
リウムの融点以上の温度になるためガリウム粒子が結晶
成長の初期において溶解するからである。Crystal growth step (FIG. 3D): This step is performed in the same manner as the crystal growth step of the first embodiment (FIG. 1E). Here, this crystal growth step may be performed without going through the gallium dissolution step. This is because the temperature becomes equal to or higher than the melting point of gallium in the crystal growth step, so that the gallium particles are dissolved in the initial stage of crystal growth.
【００５３】なお本実施形態３は上記実施形態２で説明
したように溝を形成して行う工程にももちろん適用が可
能である。つまり液体ガリウムの代わりにガリウム粒子
を含んだ流動体を吐出すればよい。The third embodiment can of course be applied to the step of forming a groove as described in the second embodiment. That is, a fluid containing gallium particles may be discharged instead of liquid gallium.
【００５４】上記したように実施形態３によれば、上記
実施形態１と同様の効果を備える他、ガリウムを粒子の
まま吐出させることによってもパターンを形成可能であ
る。このためインクジェット式記録ヘッドを含めた総て
の工程をガリウムの融点以上に維持することが不可能な
場合等に有効である。As described above, according to the third embodiment, in addition to having the same effects as in the first embodiment, it is possible to form a pattern by discharging gallium as particles. This is effective when it is not possible to maintain all the steps including the ink jet recording head above the melting point of gallium.
【００５５】（その他の変形例）本発明は上記実施形態
によらず種々に変形して適用することが可能である。例
えば上記各実施形態ではガリウムを吐出させてパターン
を形成していたが、他の組成の金属等を吐出させてもよ
い。吐出させたい金属の融点や溶解後の粘度に応じて金
属を液体金属にして吐出させるか粒子のまま吐出させる
かを選択する。液体金属として流通させてもインクジェ
ット式記録ヘッドに悪影響を及ぼすことなく、かつイン
クジェット式記録ヘッドから吐出可能な粘度を液体金属
が保持している場合には、実施形態１と同様にして液体
金属を吐出させればよい。例えば、このような比較的低
温で吐出可能な金属としてはガリウムの他に、鉛、錫、
水銀等が挙げられる。液体金属として流通させるとイン
クジェット式記録ヘッドの構造に悪影響を与えるほど金
属の融点が高すぎる場合または液体金属になるとインク
ジェット式記録ヘッドから吐出不可能な粘度になる場合
には、実施形態３と同様にして金属粒子を溶媒に含めて
吐出させればよい。この金属によって基板にパターンを
形成する前後の処理は金属の使用目的に応じて種々に変
更して適用が可能である。(Other Modifications) The present invention can be applied in various modifications without depending on the above embodiment. For example, in the above embodiments, the pattern is formed by discharging gallium, but a metal or the like having another composition may be discharged. According to the melting point of the metal to be discharged and the viscosity after melting, it is selected whether to discharge the liquid metal as the metal or discharge the particles as particles. If the liquid metal retains a viscosity that can be ejected from the ink jet recording head without adversely affecting the ink jet recording head even when the liquid metal is circulated as the liquid metal, the liquid metal is discharged in the same manner as in the first embodiment. What is necessary is just to discharge. For example, in addition to gallium, metals such as lead, tin,
Mercury and the like. Similar to Embodiment 3 when the melting point of the metal is too high to adversely affect the structure of the ink jet recording head when it is circulated as liquid metal, or when the liquid metal becomes a viscosity that cannot be discharged from the ink jet recording head. Then, the metal particles may be contained in the solvent and discharged. The processing before and after the pattern is formed on the substrate by the metal can be applied in various ways depending on the intended use of the metal.
【００５６】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、インクジェット方式を
用いたので、材料の利用効率を飛躍的に向上させ、製造
工程における省電力化を図ることができる。According to the present invention, since the ink jet system is used, it is possible to dramatically improve the use efficiency of the material and to save power in the manufacturing process.
【００５７】特に本発明によれば、パターン形成面付近
を金属の融点より低い温度に保つので、パターン形成面
への金属の付着率を上げることができる。またその後に
温度を上げる処理を行っても、インクジェット方式によ
りパターンが付着した場所以外には結晶粒が存在しない
ので、パターン形成領域のみをパターン化できる。In particular, according to the present invention, the vicinity of the pattern forming surface is kept at a temperature lower than the melting point of the metal, so that the metal adhesion rate to the pattern forming surface can be increased. Further, even if a process of raising the temperature is performed thereafter, since there are no crystal grains except where the pattern is attached by the inkjet method, only the pattern formation region can be patterned.
【００５８】また本発明では溝を形成しそこにパターン
を形成するので、高い精度でガリウム等の金属結晶を成
長させることができる。In the present invention, since a groove is formed and a pattern is formed therein, a metal crystal such as gallium can be grown with high precision.
【図１】本発明の実施形態１のパターン形成方法を説明
する製造工程断面図である。FIG. 1 is a manufacturing process sectional view for explaining a pattern forming method according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施形態２のパターン形成方法を説明
する製造工程断面図である。FIG. 2 is a manufacturing process sectional view for explaining a pattern forming method according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施形態３のパターン形成方法を説明
する製造工程断面図である。FIG. 3 is a manufacturing process sectional view for explaining a pattern forming method according to a third embodiment of the present invention.
【図４】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であ
る。FIG. 4 is an exploded perspective view of the ink jet recording head.
【図５】インクジェット式記録ヘッドの主要部の斜視図
一部断面図である。FIG. 5 is a perspective view and a partial cross-sectional view of a main part of the ink jet recording head.
１…インクジェット式記録ヘッド、２６…タンク、５０
…液体ガリウム、５１、５８…液体ガリウムのパター
ン、５２、５９…窒化ガリウム初期層、５３…窒化ガリ
ウム層、５５…ガリウム粒子、５６…溶媒、５７…ガリ
ウム粒子を含んだ流動体、５８…ガリウム粒子を含んだ
パターン １００…基板 １０１…ＡｌＮ層 １０２…レジスト層 １０３…溝1: Ink jet recording head, 26: tank, 50
... liquid gallium, 51, 58 ... pattern of liquid gallium, 52, 59 ... gallium nitride initial layer, 53 ... gallium nitride layer, 55 ... gallium particles, 56 ... solvent, 57 ... fluid containing gallium particles, 58 ... gallium Pattern including particles 100: substrate 101: AlN layer 102: resist layer 103: groove
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｈ ５０２Ｚ ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 33/00 H01L 21/30 502H 502Z
Claims (13)
する窒化ガリウム系化合物パターン形成方法であって、 融点以上の温度で溶解している液体ガリウムを含む流動
体をインクジェット方式により基板に吐出させる工程
と、 前記基板上に吐出された液体ガリウムを、活性窒素化合
物を含むガス雰囲気下で窒化させる工程と、を備えるこ
とを特徴とする窒化ガリウム系化合物パターン形成方
法。1. A method for forming a gallium nitride-based compound pattern for forming a gallium nitride-based compound pattern, comprising: discharging a fluid containing liquid gallium dissolved at a temperature equal to or higher than a melting point onto a substrate by an inkjet method. Nitriding the liquid gallium discharged onto the substrate in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound.
する窒化ガリウム系化合物パターン形成方法であって、 融点より低い温度でガリウム粒子を含む流動体をインク
ジェット方式により基板に吐出させる工程と、 前記基板上に吐出された流動体にガリウムの融点以上の
温度を与えて前記ガリウム粒子を液体ガリウムとし、活
性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該液体ガリウムを
窒化させる工程と、を備えることを特徴とする窒化ガリ
ウム系化合物パターン形成方法。2. A method for forming a gallium nitride-based compound pattern for forming a gallium nitride-based compound pattern, comprising: discharging a fluid containing gallium particles onto a substrate by an inkjet method at a temperature lower than a melting point; Applying a temperature equal to or higher than the melting point of gallium to the fluid discharged to form gallium particles as liquid gallium, and nitriding the liquid gallium in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound. A gallium-based compound pattern forming method.
は、基板付近の温度を当該流動体の融点より低い温度に
設定しておく請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物パ
ターン形成方法。3. The method of forming a gallium nitride-based compound pattern according to claim 1, wherein in the step of discharging the fluid onto the substrate, a temperature near the substrate is set to a temperature lower than a melting point of the fluid.
に、前記基板に前記パターンに相当する溝を形成する工
程を備え、 前記流動体を基板に吐出させる工程では当該基板に形成
された溝に前記流動体を吐出させる請求項１または請求
項２のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物パターン
形成方法。4. A step of forming a groove corresponding to the pattern on the substrate before the step of discharging the fluid onto the substrate, wherein the step of discharging the fluid onto the substrate is performed on the substrate. The method for forming a gallium nitride-based compound pattern according to claim 1, wherein the fluid is discharged into a groove.
に形成されたレジスト層を前記パターンに合わせて露光
・現像する工程と、露光・現像された前記レジスト層を
エッチングする工程と、を備える請求項４に記載の窒化
ガリウム系化合物パターン形成方法。5. The step of forming a groove in the substrate includes the steps of: forming a resist layer on the substrate; exposing and developing the resist layer formed on the substrate in accordance with the pattern; The method of forming a gallium nitride-based compound pattern according to claim 4, further comprising: etching the developed resist layer.
記活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で窒化させる工程
は、不活性ガス雰囲気を通して連続して行う請求項１に
記載の窒化ガリウム系化合物パターン形成方法。6. The gallium nitride-based compound pattern according to claim 1, wherein the step of discharging the fluid onto the substrate and the step of nitriding in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound are continuously performed through an inert gas atmosphere. Forming method.
に、活性窒素化合物を含むガス雰囲気下で当該基板の表
面を窒化する工程をさらに備える請求項１または請求項
２のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物パターン形
成方法。7. The method according to claim 1, further comprising, before the step of discharging the fluid onto the substrate, a step of nitriding a surface of the substrate in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound. Gallium nitride based compound pattern forming method.
を、さらに活性窒素化合物を含むガス雰囲気下でガリウ
ムを蒸着し、窒化ガリウムの結晶を成長させる工程を備
える請求項１または請求項２のいずれかに記載の窒化ガ
リウム系化合物パターン形成方法。8. The method according to claim 1, further comprising the step of: depositing gallium on the substrate on which the nitrided gallium is formed in a gas atmosphere containing an active nitrogen compound to grow gallium nitride crystals. The method for forming a gallium nitride-based compound pattern according to any one of the above.
温に晒す工程または窒素化合物にリモートプラズマ法を
適用する工程により形成される請求項１乃至請求項８の
いずれかに記載の窒化ガリウム系化合物パターン形成方
法。9. The gallium nitride-based compound according to claim 1, wherein the active nitrogen compound is formed by exposing the nitrogen compound to a high temperature or applying a remote plasma method to the nitrogen compound. Pattern formation method.
ある請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の窒化ガリ
ウム系化合物パターン形成方法。10. The method for forming a gallium nitride-based compound pattern according to claim 1, wherein the nitrogen compound is ammonia gas.
ンを形成する金属パターン形成方法であって、 金属に当該金属の融点以上の温度を与えて当該金属を溶
解させる工程と、 溶解した液体金属をインクジェット方式により前記パタ
ーン形成面に吐出させる工程と、を備えることを特徴と
する金属パターン形成方法。11. A metal pattern forming method for forming a pattern on a pattern forming surface with an arbitrary metal, the method comprising: giving a temperature equal to or higher than the melting point of the metal to the metal to melt the metal; Ejecting the ink onto the pattern forming surface by an ink jet method.
ンを形成する金属パターン形成方法であって、 前記金属の融点より低い温度で当該金属の粒子を含んだ
流動体をインクジェット方式により前記パターン形成面
に吐出させる工程と、 前記パターン形成面に吐出された前記流動体のパターン
に対し前記金属の融点以上の温度を与えて前記金属の粒
子を溶解させ連続した金属パターンを形成する工程と、
を備えることを特徴とする金属パターン形成方法。12. A metal pattern forming method for forming a pattern on a pattern forming surface with an arbitrary metal, wherein a fluid containing particles of the metal is formed at a temperature lower than a melting point of the metal by an ink jet method. And forming a continuous metal pattern by applying a temperature equal to or higher than the melting point of the metal to the fluid pattern discharged on the pattern forming surface to dissolve the metal particles,
A method for forming a metal pattern, comprising:
せる工程では、パターン形成面付近の温度を当該流動体
の融点より低い温度に設定しておく請求項１１に記載の
金属パターン形成方法。13. The metal pattern forming method according to claim 11, wherein in the step of discharging the fluid on the pattern forming surface, a temperature near the pattern forming surface is set to a temperature lower than a melting point of the fluid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5720198A JPH11260740A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Formation of gallium nitride-based compound pattern and formation of metallic pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5720198A JPH11260740A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Formation of gallium nitride-based compound pattern and formation of metallic pattern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260740A true JPH11260740A (en) | 1999-09-24 |
Family
ID=13048892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5720198A Withdrawn JPH11260740A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Formation of gallium nitride-based compound pattern and formation of metallic pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260740A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010023937A1 (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-04 | 国立大学法人広島大学 | Crystal manufacturing apparatus, semiconductor device manufactured using same, and method for manufacturing semiconductor device using same |
| JP2011503893A (en) * | 2007-11-20 | 2011-01-27 | モザイク クリスタルス リミテッド | Amorphous III-V semiconductor material and manufacturing method thereof |
| KR102035581B1 (en) * | 2019-05-28 | 2019-10-23 | 한국생산기술연구원 | Stamp for forming conductive pattern, method of preparing conductive pattern substrate using the stamp, and conductive pattern substrate prepared by the method |
-
1998
- 1998-03-09 JP JP5720198A patent/JPH11260740A/en not_active Withdrawn
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