JPS62176996A - 窒化アルミニウム単結晶の製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム単結晶の製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は、窒化アルミニウム（ＡｔＮ）単結晶の製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
〈従来技術〉
窒化アルミニウム（ＡｔＮ）は、高音速、高電気抵抗、
高化学的安定性及び高熱伝導率を有する点で注目され酸
化亜鉛（ＺｎＯ）と共にギガヘルツ以上の周波数の表面
波デバイス材料として有望視されている。また、ワイド
バンドギャップ半導体材料としても注目されている。従
来、ＡｔＮの製造方法としては、スパッタリング法や気
相成長法（ＣＶＤ法）が知られている。スパッタリング
法では、珪素（Ｓｉ）、ガラス、金属等の上にＣ軸配向
性を有するＡｔＮ膜が得られている。またアルミニウム
の原料として塩化物あるいはトリメチルアルミニウム（
ＴＭＡ）などの有機金属を用い、窒素の原料としてアン
モニアガス（ＮＨａ）を用いたＣＶＤ法では珪素若しく
はサファイア（Ａｔ２ｈａ）の基板上に単結晶窒化アル
ミニウム薄膜が得られている０気相成長法は工業的規模
での量産性に優れた製造技術であり、大面積で高品質の
単結晶ＡｔＮ膜を再現性よく成長させる技術として有望
である。気相成長法で用いる有機金属とアンモニアガス
の利点としては、熱分解性に侵れており、反応ガスの混
合モル比や流量だけを調節するだけで薄膜の結晶性や成
長速度を容易に変えることができるという優れた制御性
を挙げることができる。しかしながら窒素の原料のアン
モニアガスは熱分解効率がよい反面、反応炉や廃ガス処
理設備等が他の半導体製造装置に比較して特殊でかつ大
規模なものになる０炭化珪素（ＳｉＣ）は上述の窒化ア
ルミニウムと同様物理的化学的に極めて安定で放射線損
傷にも強く高温動作素子、大電力用素子、耐放射線素子
等の半導体材料として注目されている。炭化珪素には多
くの結晶多形が存在し、結晶構造により大方晶系や菱面
体晶系に属するα型炭化珪素（α−５ｉＣ）と立方晶系
に属するβ型炭化珪素（β−３ｉＣ）に分類される。
高化学的安定性及び高熱伝導率を有する点で注目され酸
化亜鉛（ＺｎＯ）と共にギガヘルツ以上の周波数の表面
波デバイス材料として有望視されている。また、ワイド
バンドギャップ半導体材料としても注目されている。従
来、ＡｔＮの製造方法としては、スパッタリング法や気
相成長法（ＣＶＤ法）が知られている。スパッタリング
法では、珪素（Ｓｉ）、ガラス、金属等の上にＣ軸配向
性を有するＡｔＮ膜が得られている。またアルミニウム
の原料として塩化物あるいはトリメチルアルミニウム（
ＴＭＡ）などの有機金属を用い、窒素の原料としてアン
モニアガス（ＮＨａ）を用いたＣＶＤ法では珪素若しく
はサファイア（Ａｔ２ｈａ）の基板上に単結晶窒化アル
ミニウム薄膜が得られている０気相成長法は工業的規模
での量産性に優れた製造技術であり、大面積で高品質の
単結晶ＡｔＮ膜を再現性よく成長させる技術として有望
である。気相成長法で用いる有機金属とアンモニアガス
の利点としては、熱分解性に侵れており、反応ガスの混
合モル比や流量だけを調節するだけで薄膜の結晶性や成
長速度を容易に変えることができるという優れた制御性
を挙げることができる。しかしながら窒素の原料のアン
モニアガスは熱分解効率がよい反面、反応炉や廃ガス処
理設備等が他の半導体製造装置に比較して特殊でかつ大
規模なものになる０炭化珪素（ＳｉＣ）は上述の窒化ア
ルミニウムと同様物理的化学的に極めて安定で放射線損
傷にも強く高温動作素子、大電力用素子、耐放射線素子
等の半導体材料として注目されている。炭化珪素には多
くの結晶多形が存在し、結晶構造により大方晶系や菱面
体晶系に属するα型炭化珪素（α−５ｉＣ）と立方晶系
に属するβ型炭化珪素（β−３ｉＣ）に分類される。
β型炭化珪素は、近年の半導体技術の向上に伴ない、良
質で大型の単結晶基板として入手できる珪素（Ｓｉ）の
異種基板上に二温連続ＣＶＤ法を用いたヘテロエピタキ
シャル技術により単結晶薄膜が得られるようになった（
特願昭５８−７６８４２号）。
質で大型の単結晶基板として入手できる珪素（Ｓｉ）の
異種基板上に二温連続ＣＶＤ法を用いたヘテロエピタキ
シャル技術により単結晶薄膜が得られるようになった（
特願昭５８−７６８４２号）。
窒化アルミニウムと炭化珪素は、格子定数や熱膨張係数
が非常に近いため、単結晶ＡｔＮ膜をＳｉＣ基板上に作
製する上で極めて有利である。また、β型炭化珪素単結
晶を基板として用いる単結晶ＡｔＮを用いた素子は、Ｓ
ｉ 等を基板として用りる素子と比較して熱伝導性に優
れており高温下等の耐環境性も有している。
が非常に近いため、単結晶ＡｔＮ膜をＳｉＣ基板上に作
製する上で極めて有利である。また、β型炭化珪素単結
晶を基板として用いる単結晶ＡｔＮを用いた素子は、Ｓ
ｉ 等を基板として用りる素子と比較して熱伝導性に優
れており高温下等の耐環境性も有している。
〈発明の概要〉
本発明は、窒化アルミニウム単結晶膜を得る上で、品質
・形状とも良好なものを再現性よく製造することのでき
る結晶成長技術を提供することを目的とするものである
。
・形状とも良好なものを再現性よく製造することのでき
る結晶成長技術を提供することを目的とするものである
。
すなわち、気相成長法を利用することによりβ−３ｉＣ
基板上またはＳｉ基板上のβ−８ｉＣ単結晶膜の上に単
結晶ＡｔＮ膜をエピタキシャル成長させることを特徴と
する。また気相成長法で用いるアルミニウムの原料をし
て例えば有機金属ガスを用い、窒素の原料として例えば
窒素ガスを用いることによりＡｔＮ単結晶を成長させる
０ 〈実施例〉 以下、β型炭化珪素単結晶を成長基板として用いて成長
させた単結晶ＡｔＮ膜を例にとって図面を参照しながら
本発明の１実施例を詳細に説明する。
基板上またはＳｉ基板上のβ−８ｉＣ単結晶膜の上に単
結晶ＡｔＮ膜をエピタキシャル成長させることを特徴と
する。また気相成長法で用いるアルミニウムの原料をし
て例えば有機金属ガスを用い、窒素の原料として例えば
窒素ガスを用いることによりＡｔＮ単結晶を成長させる
０ 〈実施例〉 以下、β型炭化珪素単結晶を成長基板として用いて成長
させた単結晶ＡｔＮ膜を例にとって図面を参照しながら
本発明の１実施例を詳細に説明する。
β型炭化珪素単結晶は、二温連続ＣＶＤ法にて形成され
たβ型炭化珪素単結晶を用いる。即ち、珪素基板上に１
０００℃前後の低温ＣＶＤ法で多結晶ＳｉＣ層を形成し
た後、昇温して連続的に高温ＣＶＤ法で多結晶ＳｉＣ層
上に単結晶ＳｉＣ層を形成する。この得られた単結晶Ｓ
ｉＣ層がβ型炭化珪素単結晶として本実施例に供される
。
たβ型炭化珪素単結晶を用いる。即ち、珪素基板上に１
０００℃前後の低温ＣＶＤ法で多結晶ＳｉＣ層を形成し
た後、昇温して連続的に高温ＣＶＤ法で多結晶ＳｉＣ層
上に単結晶ＳｉＣ層を形成する。この得られた単結晶Ｓ
ｉＣ層がβ型炭化珪素単結晶として本実施例に供される
。
添付図面は本実施例に用いられる成長装置の構成図であ
る。水冷式横型二重石英反応管ｌ内に、黒鉛製試料台２
が載置された石英製支持台３を設置し、試料台２に対応
して反応管１の外胴部に巻回されたワークコイル４に高
周波電流を流してこの試料台２を誘導加熱する。試料台
２は水平に設置してもよく適当に傾斜させてもよい。反
応管１の片端には、ガス流入口となる枝管５が設けられ
二重石英反応管ｌの外側の石英管内には枝管６゜７を介
して冷却水が供給される。反応管の他端は一ステンレス
鋼製のフランジ８．止め板９．ボルト１０、ナツトＩＩ
、Ｏ−リングＩ２にてシールされている。７ランジ８に
はガスの出口となる枝管Ｉ８が設けられている。
る。水冷式横型二重石英反応管ｌ内に、黒鉛製試料台２
が載置された石英製支持台３を設置し、試料台２に対応
して反応管１の外胴部に巻回されたワークコイル４に高
周波電流を流してこの試料台２を誘導加熱する。試料台
２は水平に設置してもよく適当に傾斜させてもよい。反
応管１の片端には、ガス流入口となる枝管５が設けられ
二重石英反応管ｌの外側の石英管内には枝管６゜７を介
して冷却水が供給される。反応管の他端は一ステンレス
鋼製のフランジ８．止め板９．ボルト１０、ナツトＩＩ
、Ｏ−リングＩ２にてシールされている。７ランジ８に
はガスの出口となる枝管Ｉ８が設けられている。
この成長装置を用いて以下の様に結晶成長を行なう。
試料台２の上にβ型炭化珪素単結晶基板Ｉ４を載置する
。ワークコイル４に高周波電流を流して試料台２を加熱
しβ型炭化珪素基板＋４を９，００℃〜１５００℃に加
熱する。次にＡｔＮの原料としてトリメチルアルミニウ
ムを毎分０．０５〜１．０ｃｃ、窒素ガスを毎分１４〜
３ｔ、トリメチルアルミニウムのキャリアガスとして水
素ガスを毎分＋ｔ〜３ｔ、流す。反応管１内へ導入され
た各種ガスは枝管１３を介して外部へ排気される。
。ワークコイル４に高周波電流を流して試料台２を加熱
しβ型炭化珪素基板＋４を９，００℃〜１５００℃に加
熱する。次にＡｔＮの原料としてトリメチルアルミニウ
ムを毎分０．０５〜１．０ｃｃ、窒素ガスを毎分１４〜
３ｔ、トリメチルアルミニウムのキャリアガスとして水
素ガスを毎分＋ｔ〜３ｔ、流す。反応管１内へ導入され
た各種ガスは枝管１３を介して外部へ排気される。
オージェ分光分析の結果、得られた成長膜はＡｔとＮよ
り構成されていることが判明した。また反射電子線回折
の結果、単結晶ＡｔＮ薄膜ができていることがわかった
。
り構成されていることが判明した。また反射電子線回折
の結果、単結晶ＡｔＮ薄膜ができていることがわかった
。
ＣＶＤ法により単結晶ＡｔＮが作製される。
この製造方法は、容易に工業化できる上量産可能であり
耐環境性に優れた表面波デバイス材料。
耐環境性に優れた表面波デバイス材料。
ワイドバンドギャップ材料を得る技術として技術的意義
の高いものである。
の高いものである。
添付図面は本発明のｌ実施例の説明に供する成長装置の
構成図である。 １・・・反応管、２・・・試料台、３・・・支持台、４
・・・ワークコイル、５，６，７．１８・・・枝管、８
・・・７ランジ、１４・・・珪素単結晶基板。
構成図である。 １・・・反応管、２・・・試料台、３・・・支持台、４
・・・ワークコイル、５，６，７．１８・・・枝管、８
・・・７ランジ、１４・・・珪素単結晶基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、β型炭化珪素を成長用下地層として窒化アルミニウ
ム単結晶を気相成長法で成長させることを特徴とする窒
化アルミニウム単結晶の製造方法。 ２、成長用下地層を珪素基板上に成長させたβ型炭化珪
素で構成した特許請求の範囲第１項記載の窒化アルミニ
ウム単結晶の製造方法。 ３、気相成長の原料ガスをトリメチルアルミニウム又は
トリエチルアルミニウムの有機金属ガスと窒素ガスで構
成した特許請求の範囲第１項記載の窒化アルミニウム単
結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61019891A JPS62176996A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 窒化アルミニウム単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61019891A JPS62176996A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 窒化アルミニウム単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176996A true JPS62176996A (ja) | 1987-08-03 |
| JPH0351677B2 JPH0351677B2 (ja) | 1991-08-07 |
Family
ID=12011815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61019891A Granted JPS62176996A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 窒化アルミニウム単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62176996A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000061839A1 (en) * | 1999-04-08 | 2000-10-19 | Wayne State University | Cubic (zinc-blende) aluminum nitride and method of making same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027699A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭火硅素単結晶膜の製造法 |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP61019891A patent/JPS62176996A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027699A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭火硅素単結晶膜の製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000061839A1 (en) * | 1999-04-08 | 2000-10-19 | Wayne State University | Cubic (zinc-blende) aluminum nitride and method of making same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0351677B2 (ja) | 1991-08-07 |
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