減圧有機金属気相成長AlGaN結晶の高品質化の研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650020
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 石井 恂 金沢工業大学, 工学部, 教授 (30222946)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 新三 金沢工業大学, 工学部, 教授 (70064467)
• Keywords: 化合物半導体 / 窒化ガリウム / 有機金属気相成長 / モノメチルヒドラジン / 不純物 / ジメチルヒドラジン

Research Abstract

減圧有機金属気相成長装置に、GaN成長用窒素ソースのモノメチルヒドラジン(MMH)と非対称ジメチルヒドラジン(UDMH)を水素をキャリアガスとして用いて、2Torrの圧力の下で、成長装置内のカーボンサセプタに供給し、室温から750℃の範囲で加熱し、生成ガスを四重極質量分析計にサンプリングして質量スペクトルを調べた。
その結果、両者共にアミノ基の解離が最初に生じその温度は、MMHで約400℃から始まり650℃でほぼ終了し、UDMHで約500℃から始まり750℃で終了することが初めて明きらかとなった。従って、低温成長用の窒素ソースにはMMHの方が有利であると思われる。また、MMHの供給と同時に微量の酸素を混入したところ、酵素を増すと共に分解する開始温度が低温側に移動することが判明した。
トリメチルガリウム(TMG)-MMH系ソースを用いてGaAs基板上に基板温度やソースの供給比を変えて、成長圧力160Torrの下でGaNの成長を行った。
基板温度400から600℃の範囲で、GaNの成長速度から求めた活性化エネルギーは21.5kcl/molとなり、TMG-N_2H_4の23kcl/molに近い値が得られた。
基板温度450℃より高い温度でC軸配向の六方晶GaN多結晶が成長した。基板温度が650℃より高い温度では立方晶と六方晶GaNが混在していた。二次イオン質量分析計で成長層のカーボンや酸素を測定した結果、それらが一様に混入している事が分かった。成長層の電子濃度は、低いもので、10^<16>cm^<-3>のオーダとなったが、移動度は小さくカーボンや酸素など、p型やn型の不純物がドープされていると考えられる。結晶学的評価や電気的特性に関しては、次年度にさらに検討をしていく予定である。