JP3077781B2 - 窒化インジウムガリウムの成長方法 - Google Patents
窒化インジウムガリウムの成長方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオード、レーザ
ーダイオード等に使用される窒化インジウムガリウムの
成長方法に関する。
ーダイオード等に使用される窒化インジウムガリウムの
成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＩｎXＧａ1-XＮのバンドギャッ
プエネルギー（Ｅｇ）は、Xが０≦X≦１の範囲で３．４
ｅＶ〜２．０ｅＶまで変化することが知られている（Jo
unal of Applied Physics; Vol.46, No.8, 1975, 3432
〜）。
プエネルギー（Ｅｇ）は、Xが０≦X≦１の範囲で３．４
ｅＶ〜２．０ｅＶまで変化することが知られている（Jo
unal of Applied Physics; Vol.46, No.8, 1975, 3432
〜）。
【０００３】そのＩｎＧａＮを成長させる方法として、
例えば有機金属気相成長法｛以下、ＭＯＣＶＤ（Metal
Organic Chemical Vapor Deposition）法という。｝が
用いられており、この方法によるとＩｎＧａＮはサファ
イア基板上に成長温度５００℃〜６００℃の低温で成長
されていた。なぜならＩｎＮの融点はおよそ５００℃、
ＧａＮの融点はおよそ１０００℃であるため、６００℃
以上の高温でＩｎＧａＮを成長させると、ＩｎＧａＮ中
のＩｎＮの分解圧がおよそ１０気圧以上となり、ＩｎＧ
ａＮがほとんど分解してしまい、形成されるものはＧａ
のメタルとＩｎのメタルの堆積物のみとなってしまうか
らである。従って、従来ＩｎＧａＮを成長させようとす
る場合は成長温度を低温に保持しなければならなかっ
た。
例えば有機金属気相成長法｛以下、ＭＯＣＶＤ（Metal
Organic Chemical Vapor Deposition）法という。｝が
用いられており、この方法によるとＩｎＧａＮはサファ
イア基板上に成長温度５００℃〜６００℃の低温で成長
されていた。なぜならＩｎＮの融点はおよそ５００℃、
ＧａＮの融点はおよそ１０００℃であるため、６００℃
以上の高温でＩｎＧａＮを成長させると、ＩｎＧａＮ中
のＩｎＮの分解圧がおよそ１０気圧以上となり、ＩｎＧ
ａＮがほとんど分解してしまい、形成されるものはＧａ
のメタルとＩｎのメタルの堆積物のみとなってしまうか
らである。従って、従来ＩｎＧａＮを成長させようとす
る場合は成長温度を低温に保持しなければならなかっ
た。
【０００４】このような条件の下で成長されたＩｎＧａ
Ｎの結晶性は非常に悪く、例えば室温でフォトルミネッ
センス測定を行っても、バンド間発光はほとんど見られ
ず、深い準位からの発光がわずかに観測されるのみであ
り、青色発光が観測されたことはなかった。しかも、Ｘ
線回折でＩｎＧａＮのピークを検出しようとしてもほと
んどピークは検出されず、その結晶性は、単結晶という
よりも、アモルファス状結晶に近いのが実状であった。
Ｎの結晶性は非常に悪く、例えば室温でフォトルミネッ
センス測定を行っても、バンド間発光はほとんど見られ
ず、深い準位からの発光がわずかに観測されるのみであ
り、青色発光が観測されたことはなかった。しかも、Ｘ
線回折でＩｎＧａＮのピークを検出しようとしてもほと
んどピークは検出されず、その結晶性は、単結晶という
よりも、アモルファス状結晶に近いのが実状であった。
【０００５】最近、ＭＯＣＶＤ法により、５００℃〜８
００℃でＩｎＧａＮをサファイア基板上に成長させた報
告が成されている（Applied Physics Letter; Vol.59,
No28, 1991, 2251〜）。この報告によると、窒素源とな
るアンモニアと、Ｉｎガスとを多量に供給することによ
り、８００℃で成長させたＩｎＧａＮはメタルの堆積物
となることなく、しかも５００℃で成長させたものより
も結晶性が向上していることが示されている。しかしな
がら、得られたＩｎＧａＮの結晶性は未だ悪く、ＩｎＧ
ａＮのバンド間発光は室温では観測されておらず、深い
準位からの発光が支配的であった。さらに、成長温度６
００℃以上ではＩｎＮが分解しやすいため、X値を０．
２以上とするＩｎXＧａ1-XＮを成長させることは困難で
あった。
００℃でＩｎＧａＮをサファイア基板上に成長させた報
告が成されている（Applied Physics Letter; Vol.59,
No28, 1991, 2251〜）。この報告によると、窒素源とな
るアンモニアと、Ｉｎガスとを多量に供給することによ
り、８００℃で成長させたＩｎＧａＮはメタルの堆積物
となることなく、しかも５００℃で成長させたものより
も結晶性が向上していることが示されている。しかしな
がら、得られたＩｎＧａＮの結晶性は未だ悪く、ＩｎＧ
ａＮのバンド間発光は室温では観測されておらず、深い
準位からの発光が支配的であった。さらに、成長温度６
００℃以上ではＩｎＮが分解しやすいため、X値を０．
２以上とするＩｎXＧａ1-XＮを成長させることは困難で
あった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】発光ダイオード、レー
ザーダイオード等の発光デバイスを得るためには、発光
素子を形成する材料の結晶性を、高品質で、かつ優れた
ものにしなければならない。ＩｎXＧａ1-XＮにおいて
は、そのX値を任意に変えることにより、バンドギャッ
プエネルギーが変わり、その発光波長を３６５ｎｍ〜６
２０ｎｍの範囲とできるにもかかわらず、未だ発光材料
とできるような結晶性の優れたＩｎＧａＮが得られたと
云う報告はされていない。
ザーダイオード等の発光デバイスを得るためには、発光
素子を形成する材料の結晶性を、高品質で、かつ優れた
ものにしなければならない。ＩｎXＧａ1-XＮにおいて
は、そのX値を任意に変えることにより、バンドギャッ
プエネルギーが変わり、その発光波長を３６５ｎｍ〜６
２０ｎｍの範囲とできるにもかかわらず、未だ発光材料
とできるような結晶性の優れたＩｎＧａＮが得られたと
云う報告はされていない。
【０００７】従って本発明はこのような事情を鑑みて成
されたものであり、その目的とするところは、X値が０
＜X＜１の範囲でＩｎXＧａ1-XＮを成長でき、しかもＩ
ｎＧａＮの強いバンド間発光が得られる結晶性に優れた
ＩｎＧａＮの成長方法を提供するものである。
されたものであり、その目的とするところは、X値が０
＜X＜１の範囲でＩｎXＧａ1-XＮを成長でき、しかもＩ
ｎＧａＮの強いバンド間発光が得られる結晶性に優れた
ＩｎＧａＮの成長方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＩｎＧａＮの成
長方法は、一般式ＩｎXＧａ1-XＮ（但しXは０＜X＜１）
で表される窒化インジウムガリウムを有機金属気相成長
法により成長させる方法において、原料ガスのキャリア
ガスを水素として窒化ガリウムを成長させた後、原料ガ
スのキャリアガスを窒素として、前記窒化ガリウムの上
に前記窒化インジウムガリウムを成長させると共に、成
長させようとする窒化インジウムガリウムのバンドギャ
ップエネルギーよりも大きいエネルギーを持つ電磁波を
成長面に照射することを特徴とする。
長方法は、一般式ＩｎXＧａ1-XＮ（但しXは０＜X＜１）
で表される窒化インジウムガリウムを有機金属気相成長
法により成長させる方法において、原料ガスのキャリア
ガスを水素として窒化ガリウムを成長させた後、原料ガ
スのキャリアガスを窒素として、前記窒化ガリウムの上
に前記窒化インジウムガリウムを成長させると共に、成
長させようとする窒化インジウムガリウムのバンドギャ
ップエネルギーよりも大きいエネルギーを持つ電磁波を
成長面に照射することを特徴とする。
【０００９】ＩｎXＧａ1-XＮのバンドギャップエネルギ
ー（Ｅｇ）は、実験的に求められており、例えば次式に
より算出することができる（Jounal of Applied Physic
s; Vol.46, No.8, 1975, 3432〜）。 Ｅｇ＝ＥｇGaN・（１−X）＋ＥｇInN・（X）−Ｂ・X（１−X） 式中、ＥｇGaNはＧａＮのバンドギャップエネルギーで
３．４ｅＶ、ＥｇInNはＩｎＮのバンドギャップエネル
ギーで２．０ｅＶ、Ｂはボーイングパラメーターであ
り、およそ１．０ｅＶである。例えば、X値を０．４以
上とするＩｎXＧａ1-XＮを成長させようとする場合、Ｉ
ｎ0.4Ｇａ0.6ＮのＥｇは２．６ｅＶであり、２．６ｅＶ
のバンドギャップエネルギーを持つ波長はおよそ４７７
ｎｍであるから、４７７ｎｍよりも短波長の電磁波（例
えば紫外線）を照射することにより、X値を０．４以上
とするＩｎXＧａ1-XＮを成長させることができる。但
し、成長中に、ガリウムに対するインジウム源のガスの
モル比を０．４以上にするのは云うまでもない。
ー（Ｅｇ）は、実験的に求められており、例えば次式に
より算出することができる（Jounal of Applied Physic
s; Vol.46, No.8, 1975, 3432〜）。 Ｅｇ＝ＥｇGaN・（１−X）＋ＥｇInN・（X）−Ｂ・X（１−X） 式中、ＥｇGaNはＧａＮのバンドギャップエネルギーで
３．４ｅＶ、ＥｇInNはＩｎＮのバンドギャップエネル
ギーで２．０ｅＶ、Ｂはボーイングパラメーターであ
り、およそ１．０ｅＶである。例えば、X値を０．４以
上とするＩｎXＧａ1-XＮを成長させようとする場合、Ｉ
ｎ0.4Ｇａ0.6ＮのＥｇは２．６ｅＶであり、２．６ｅＶ
のバンドギャップエネルギーを持つ波長はおよそ４７７
ｎｍであるから、４７７ｎｍよりも短波長の電磁波（例
えば紫外線）を照射することにより、X値を０．４以上
とするＩｎXＧａ1-XＮを成長させることができる。但
し、成長中に、ガリウムに対するインジウム源のガスの
モル比を０．４以上にするのは云うまでもない。
【００１０】ＩｎＧａＮ成長中に照射する電磁波として
は、ＩｎＮのバンドギャップエネルギー２．０ｅＶ、つ
まり６２０ｎｍより短い波長の可視光、紫外線、Ｘ線等
を挙げることができる。その中でも好ましい光源とし
て、可視光、紫外線を発する高圧水銀ランプ、キセノン
ランプ、紫外線ランプ等のランプを使用することがで
き、これら光源の光をレンズで集光して成長面に照射す
ることができる。また、キセノンランプのように発光帯
域の広い光源は、フィルターを通すことにより所望の波
長以下に調整できる。
は、ＩｎＮのバンドギャップエネルギー２．０ｅＶ、つ
まり６２０ｎｍより短い波長の可視光、紫外線、Ｘ線等
を挙げることができる。その中でも好ましい光源とし
て、可視光、紫外線を発する高圧水銀ランプ、キセノン
ランプ、紫外線ランプ等のランプを使用することがで
き、これら光源の光をレンズで集光して成長面に照射す
ることができる。また、キセノンランプのように発光帯
域の広い光源は、フィルターを通すことにより所望の波
長以下に調整できる。
【００１１】ＭＯＣＶＤ法に用いる原料ガスとして、例
えばガリウム源にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、ト
リエチルガリウム（ＴＥＧ）、インジウム源としてトリ
メチルインジウム（ＴＭＩ）、トリエチルインジウム
（ＴＥＩ）等の有機金属化合物ガス、窒素源にはアンモ
ニア（ＮＨ3）、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）等のガスを好ま
しく用いることができ、これらのガスをキャリアガスと
共に混合し、加熱された基板に向かって噴射することに
よりＩｎＧａＮを成長させることができる。基板にはＳ
ｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、サファイア等を用いることができ
るが、通常はサファイアを用いる。
えばガリウム源にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、ト
リエチルガリウム（ＴＥＧ）、インジウム源としてトリ
メチルインジウム（ＴＭＩ）、トリエチルインジウム
（ＴＥＩ）等の有機金属化合物ガス、窒素源にはアンモ
ニア（ＮＨ3）、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）等のガスを好ま
しく用いることができ、これらのガスをキャリアガスと
共に混合し、加熱された基板に向かって噴射することに
よりＩｎＧａＮを成長させることができる。基板にはＳ
ｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、サファイア等を用いることができ
るが、通常はサファイアを用いる。
【００１２】成長温度は６００℃〜９００℃の範囲に調
整することが好ましい。６００℃より低い温度でもＩｎ
ＧａＮを成長させることは可能であるが、前記したよう
に６００℃以下であると、ＧａＮの結晶が成長しにくい
ため、ＩｎＧａＮの結晶ができにくく、できたとしても
従来のように結晶性の悪いＩｎＧａＮとなる傾向にああ
り、９００℃より高い温度であるとＩｎＮが分解しやす
くなるため、ＩｎＧａＮがＧａＮになりやすい傾向にあ
る。また前記成長温度の範囲で成長を行う場合、原料ガ
スのキャリアガスを窒素とすることにより、ＩｎＮの分
解を抑制し、結晶性のよいＩｎＧａＮを得ることができ
る。
整することが好ましい。６００℃より低い温度でもＩｎ
ＧａＮを成長させることは可能であるが、前記したよう
に６００℃以下であると、ＧａＮの結晶が成長しにくい
ため、ＩｎＧａＮの結晶ができにくく、できたとしても
従来のように結晶性の悪いＩｎＧａＮとなる傾向にああ
り、９００℃より高い温度であるとＩｎＮが分解しやす
くなるため、ＩｎＧａＮがＧａＮになりやすい傾向にあ
る。また前記成長温度の範囲で成長を行う場合、原料ガ
スのキャリアガスを窒素とすることにより、ＩｎＮの分
解を抑制し、結晶性のよいＩｎＧａＮを得ることができ
る。
【００１３】さらに、ＩｎＧａＮは基板の上に直接形成
するよりもＧａＮの上に成長させる方が、格子定数不整
を小さくすることができるため結晶性に優れたＩｎＧａ
Ｎが得られる。
するよりもＧａＮの上に成長させる方が、格子定数不整
を小さくすることができるため結晶性に優れたＩｎＧａ
Ｎが得られる。
【００１４】
【作用】図１は、ＵＶ照射しながら、ＭＯＣＶＤ法によ
り、ＧａＮ層上に成長温度７００℃で成長させたＩｎ0.
4Ｇａ0.6Ｎに、常温でＨｅ−Ｃｄレーザーを照射し、そ
のフォトルミネッセンスのスペクトルを測定した図であ
る。一方、図２はＵＶ照射せず、サファイア基板上に成
長温度５００℃で成長させたＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎのフォト
ルミネッセンスのスペクトル図である。
り、ＧａＮ層上に成長温度７００℃で成長させたＩｎ0.
4Ｇａ0.6Ｎに、常温でＨｅ−Ｃｄレーザーを照射し、そ
のフォトルミネッセンスのスペクトルを測定した図であ
る。一方、図２はＵＶ照射せず、サファイア基板上に成
長温度５００℃で成長させたＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎのフォト
ルミネッセンスのスペクトル図である。
【００１５】これらの図を比較してもわかるように、Ｕ
Ｖ照射して成長させたＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎは、その組成比
通りのバンドギャップエネルギーの位置（４７５ｎｍ付
近）に強いバンド間発光を有しているが、従来の方法に
よって得られたＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎは結晶性が悪く、Ｉｎ
ＧａＮのバンド間発光は全く検出できず、深い準位から
の発光が支配的であることがわかる。なお、図２の縦軸
の発光強度は図１の発光強度を２０倍に拡大したもので
あり、このことからも本発明の方法によるＩｎＧａＮの
結晶性が如何に優れているかがわかる。
Ｖ照射して成長させたＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎは、その組成比
通りのバンドギャップエネルギーの位置（４７５ｎｍ付
近）に強いバンド間発光を有しているが、従来の方法に
よって得られたＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎは結晶性が悪く、Ｉｎ
ＧａＮのバンド間発光は全く検出できず、深い準位から
の発光が支配的であることがわかる。なお、図２の縦軸
の発光強度は図１の発光強度を２０倍に拡大したもので
あり、このことからも本発明の方法によるＩｎＧａＮの
結晶性が如何に優れているかがわかる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を元に実施例で本発明の成長方法
を詳説する。図３は本発明の成長方法に使用したＭＯＣ
ＶＤ装置の主要部の構成を示す概略断面図であり、反応
部の構造、およびその反応部と通じるガス系統図を示し
ている。１は真空ポンプおよび排気装置と接続された反
応容器、２は基板を載置するサセプター、３はサセプタ
ーを加熱するヒーター、４はサセプターを回転、上下移
動させる制御軸、５は基板に向かって斜め、または水平
に原料ガスを供給する石英ノズル、６は不活性ガスを基
板に向かって垂直に供給することにより、原料ガスを基
板面に押圧して、原料ガスを基板に接触させる作用のあ
るコニカル石英チューブ、７は基板、そして８はコニカ
ル石英チューブ７の上から基板７に向かって光を照射す
る光源であり、主として４３６ｎｍと、４０５ｎｍと、
３６５ｎｍの光を発する２００Ｗの超高圧水銀ランプが
設置されており、レンズ９で集光されて基板７を均一に
照射できる構造となっている。ＴＭＧ、ＴＭＩ等の有機
金属化合物ソースは微量のバブリングガスによって気化
され、メインガスであるキャリアガスによって反応容器
内に供給される。なお、特に図示していないが、各原料
ガス、キャリアガスの流量は、各ガスラインに設置され
たマスフローコントローラ（ＭＦＣ）によって制御され
ている。
を詳説する。図３は本発明の成長方法に使用したＭＯＣ
ＶＤ装置の主要部の構成を示す概略断面図であり、反応
部の構造、およびその反応部と通じるガス系統図を示し
ている。１は真空ポンプおよび排気装置と接続された反
応容器、２は基板を載置するサセプター、３はサセプタ
ーを加熱するヒーター、４はサセプターを回転、上下移
動させる制御軸、５は基板に向かって斜め、または水平
に原料ガスを供給する石英ノズル、６は不活性ガスを基
板に向かって垂直に供給することにより、原料ガスを基
板面に押圧して、原料ガスを基板に接触させる作用のあ
るコニカル石英チューブ、７は基板、そして８はコニカ
ル石英チューブ７の上から基板７に向かって光を照射す
る光源であり、主として４３６ｎｍと、４０５ｎｍと、
３６５ｎｍの光を発する２００Ｗの超高圧水銀ランプが
設置されており、レンズ９で集光されて基板７を均一に
照射できる構造となっている。ＴＭＧ、ＴＭＩ等の有機
金属化合物ソースは微量のバブリングガスによって気化
され、メインガスであるキャリアガスによって反応容器
内に供給される。なお、特に図示していないが、各原料
ガス、キャリアガスの流量は、各ガスラインに設置され
たマスフローコントローラ（ＭＦＣ）によって制御され
ている。
【００１７】［実施例１］まず、よく洗浄したサファイ
ア基板７をサセプター２にセットし、反応容器内を水素
で十分置換する。
ア基板７をサセプター２にセットし、反応容器内を水素
で十分置換する。
【００１８】次に、石英ノズル５から水素を流しながら
ヒーター３で温度を１０５０℃まで上昇させ、２０分間
保持しサファイア基板７のクリーニングを行う。
ヒーター３で温度を１０５０℃まで上昇させ、２０分間
保持しサファイア基板７のクリーニングを行う。
【００１９】続いて、温度を５１０℃まで下げ、石英ノ
ズル５からアンモニア（ＮＨ3）４リットル／分と、Ｔ
ＭＧを２７μモル／分と、キャリアガスとして水素を２
リットル／分とで流しながら、１分間保持してＧａＮバ
ッファー層を約２００オングストローム成長する。この
間、コニカル石英チューブ７からは水素を１０リットル
／分と、窒素を１０リットル／分とで流し続け、サセプ
ター２をゆっくりと回転させる。なおこの間、コニカル
石英チューブ７から供給するガスも窒素とし、２０リッ
トル／分で流し続ける。
ズル５からアンモニア（ＮＨ3）４リットル／分と、Ｔ
ＭＧを２７μモル／分と、キャリアガスとして水素を２
リットル／分とで流しながら、１分間保持してＧａＮバ
ッファー層を約２００オングストローム成長する。この
間、コニカル石英チューブ７からは水素を１０リットル
／分と、窒素を１０リットル／分とで流し続け、サセプ
ター２をゆっくりと回転させる。なおこの間、コニカル
石英チューブ７から供給するガスも窒素とし、２０リッ
トル／分で流し続ける。
【００２０】バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温
度を１０２０℃まで上昇させる。温度が１０２０℃にな
ったら、同じく水素をキャリアガスとしてＴＭＧを６０
μモル／分で流して３０分間成長させ、ＧａＮ層を約２
μｍ成長させる。
度を１０２０℃まで上昇させる。温度が１０２０℃にな
ったら、同じく水素をキャリアガスとしてＴＭＧを６０
μモル／分で流して３０分間成長させ、ＧａＮ層を約２
μｍ成長させる。
【００２１】ＧａＮ層成長後、温度を７００℃にして、
キャリアガスを窒素に切り替え、窒素を２リットル／
分、ＴＭＧを２μモル／分、ＴＭＩを２μモル／分、ア
ンモニアを４リットル／分で流すと同時に、光源８を点
灯して基板７を照射しながらＩｎＧａＮを６０分間成長
させる。
キャリアガスを窒素に切り替え、窒素を２リットル／
分、ＴＭＧを２μモル／分、ＴＭＩを２μモル／分、ア
ンモニアを４リットル／分で流すと同時に、光源８を点
灯して基板７を照射しながらＩｎＧａＮを６０分間成長
させる。
【００２２】成長後、反応容器からウエハーを取り出
し、ＩｎＧａＮ層に１０ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザーを照
射して室温でフォトルミネッセンス測定を行うと、４７
５ｎｍ付近にＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎの強いバンド間発光を示
した。
し、ＩｎＧａＮ層に１０ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザーを照
射して室温でフォトルミネッセンス測定を行うと、４７
５ｎｍ付近にＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎの強いバンド間発光を示
した。
【００２３】［実施例２］ＧａＮ層成長後、成長温度を
６５０℃にし、ＴＭＩの流量を２０μモル／分に変更す
る他は実施例１と同様にして、ＩｎＧａＮを成長させ
た。得られたＩｎＧａＮのフォトルミネッセンス測定を
実施例１と同様にして行った結果、５１０ｎｍ付近にＩ
ｎ0.7Ｇａ0.3Ｎの強いバンド間発光を示した。
６５０℃にし、ＴＭＩの流量を２０μモル／分に変更す
る他は実施例１と同様にして、ＩｎＧａＮを成長させ
た。得られたＩｎＧａＮのフォトルミネッセンス測定を
実施例１と同様にして行った結果、５１０ｎｍ付近にＩ
ｎ0.7Ｇａ0.3Ｎの強いバンド間発光を示した。
【００２４】［比較例１］光源８を点灯しない他は実施
例１と同様にしてＩｎＧａＮの成長を行った。得られた
ＩｎＧａＮのフォトルミネッセンスのスペクトルを測定
すると５５０ｎｍあたりにブロードな深い準位からの発
光がみられ、バンド間発光は観測できなかった。結晶性
を確かめるためにＩｎＧａＮのＸ線ロッキングカーブを
測定するとＩｎＧａＮのピークは検出できず、その半値
幅から結晶がアモルファス状になっていることが判明し
た。
例１と同様にしてＩｎＧａＮの成長を行った。得られた
ＩｎＧａＮのフォトルミネッセンスのスペクトルを測定
すると５５０ｎｍあたりにブロードな深い準位からの発
光がみられ、バンド間発光は観測できなかった。結晶性
を確かめるためにＩｎＧａＮのＸ線ロッキングカーブを
測定するとＩｎＧａＮのピークは検出できず、その半値
幅から結晶がアモルファス状になっていることが判明し
た。
【００２５】［比較例２］光源８を点灯しない他は、実
施例２と同様にして、ＩｎＧａＮを成長させた。得られ
たＩｎＧａＮのフォトルミネッセンス測定を実施例１と
同様にして行った結果、室温では何の発光も観測されな
かった。
施例２と同様にして、ＩｎＧａＮを成長させた。得られ
たＩｎＧａＮのフォトルミネッセンス測定を実施例１と
同様にして行った結果、室温では何の発光も観測されな
かった。
【００２６】実施例１と比較例１、および実施例２と比
較例２を比較してもわかるように同一の成長温度におい
て、本発明のようにＵＶ照射することによりＩｎ比が多
く、しかも結晶性に優れたＩｎＧａＮを成長させること
ができる。
較例２を比較してもわかるように同一の成長温度におい
て、本発明のようにＵＶ照射することによりＩｎ比が多
く、しかも結晶性に優れたＩｎＧａＮを成長させること
ができる。
【００２７】以上より、ＩｎＧａＮは成長温度が７５０
℃〜６５０℃と低くなると熱エネルギーのみによるＩ
ｎ、Ｇａ、Ｎの原子の反応が進みにくくなり結晶性が悪
くなると考えられる。この熱エネルギーを補うため、本
発明のように新たに電磁波により別のエネルギーを供給
することにより、基板表面上での原子種をより活性にし
て反応を容易に進めることができ、Ｉｎ比の多いＩｎＧ
ａＮを成長させることができると推察される。また、バ
ンドギャップエネルギーより大きい電磁波の照射により
ＩｎＧａＮ中で光の吸収が起こり、電子、ホールが発生
し、この電子、ホールを介して、電磁波がＩｎ、Ｇａ、
Ｎの原子種に伝達されて、これら原子種の活性化を促進
する作用があると考えられる。
℃〜６５０℃と低くなると熱エネルギーのみによるＩ
ｎ、Ｇａ、Ｎの原子の反応が進みにくくなり結晶性が悪
くなると考えられる。この熱エネルギーを補うため、本
発明のように新たに電磁波により別のエネルギーを供給
することにより、基板表面上での原子種をより活性にし
て反応を容易に進めることができ、Ｉｎ比の多いＩｎＧ
ａＮを成長させることができると推察される。また、バ
ンドギャップエネルギーより大きい電磁波の照射により
ＩｎＧａＮ中で光の吸収が起こり、電子、ホールが発生
し、この電子、ホールを介して、電磁波がＩｎ、Ｇａ、
Ｎの原子種に伝達されて、これら原子種の活性化を促進
する作用があると考えられる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、ＩｎXＧａ1-XＮ成
長中に、成長中のＩｎＧａＮのバンドギャップエネルギ
ーよりも大きいエネルギーを持つ電磁波を照射すること
により、Ｉｎ比の大きいＩｎXＧａ1-XＮを成長すること
ができる。さらに、得られたＩｎXＧａ1-XＮは強いバン
ド間発光を示し、十分発光素子とし得るような結晶性に
優れたものである。従って、本発明の方法を用いること
により、ＩｎＧａＮを発光層とした３６５ｎｍ〜６２０
ｎｍの発光波長の発光デバイスを実現可能とすることが
できる。
長中に、成長中のＩｎＧａＮのバンドギャップエネルギ
ーよりも大きいエネルギーを持つ電磁波を照射すること
により、Ｉｎ比の大きいＩｎXＧａ1-XＮを成長すること
ができる。さらに、得られたＩｎXＧａ1-XＮは強いバン
ド間発光を示し、十分発光素子とし得るような結晶性に
優れたものである。従って、本発明の方法を用いること
により、ＩｎＧａＮを発光層とした３６５ｎｍ〜６２０
ｎｍの発光波長の発光デバイスを実現可能とすることが
できる。
【図１】 本発明の一実施例により得られたＩｎＧａＮ
のフォトルミネッセンス測定のスペクトル図。
のフォトルミネッセンス測定のスペクトル図。
【図２】 従来法により得られたＩｎＧａＮのフォトル
ミネッセンス測定のスペクトル図。
ミネッセンス測定のスペクトル図。
【図３】 本発明の一実施例に使用したＭＯＣＶＤ装置
の主要部の構成を示す概略断面図。
の主要部の構成を示す概略断面図。
１・・・・・・・・反応容器 ２・・・・・・・・サセプター ３・・・・・・・・ヒーター ４・・・・・・・・制御軸 ５・・・・・・・・石英ノズル ６・・・・・・・・コニカル石英
チューブ ７・・・・・・・・基板 ８・・・・・・・・光源 ９・・・・・・・・レンズ
チューブ ７・・・・・・・・基板 ８・・・・・・・・光源 ９・・・・・・・・レンズ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−164895（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215014（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−297023（ＪＰ，Ａ) Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．60（９）, １ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ 1986，ｐｐ. 3131−3135 Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖ ｏｌ．29，Ｎｏ．２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ 1990，ｐｐ．Ｌ225−Ｌ228 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 33/00 H01S 5/30
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式ＩｎXＧａ1-XＮ（但しXは０＜X＜
１）で表される窒化インジウムガリウムを有機金属気相
成長法により成長させる方法において、原料ガスのキャ
リアガスを水素として窒化ガリウムを成長させた後、原
料ガスのキャリアガスを窒素として、前記窒化ガリウム
の上に前記窒化インジウムガリウムを成長させると共
に、成長させようとする窒化インジウムガリウムのバン
ドギャップエネルギーよりも大きいエネルギーを持つ電
磁波を成長面に照射することを特徴とする窒化インジウ
ムガリウムの成長方法。 - 【請求項２】 前記窒化インジウムガリウムの成長温度
は６００℃〜９００℃であることを特徴とする請求項１
に記載の窒化インジウムガリウムの成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35294492A JP3077781B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 窒化インジウムガリウムの成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35294492A JP3077781B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 窒化インジウムガリウムの成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177059A JPH06177059A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3077781B2 true JP3077781B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=18427524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35294492A Expired - Fee Related JP3077781B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 窒化インジウムガリウムの成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077781B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP3347002B2 (ja) * | 1996-11-08 | 2002-11-20 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP5093740B2 (ja) * | 2001-07-26 | 2012-12-12 | 株式会社Ｉｈｉ | 半導体結晶膜の成長方法 |
| JP2008205427A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相反応成長装置および気相反応成長方法 |
| JP2008306176A (ja) * | 2007-05-08 | 2008-12-18 | Tokyo Electron Ltd | 化合物半導体の熱処理方法及びその装置 |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP35294492A patent/JP3077781B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６０（９），１ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９８６，ｐｐ．３１３１−３１３５ |
| Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９０，ｐｐ．Ｌ２２５−Ｌ２２８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06177059A (ja) | 1994-06-24 |
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