窒素物半導体の選択成長法による金属埋込みと結晶欠陥の低減

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 平松 和政 三重大学, 工学部, 教授 (50165205)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 元垣内 敦司 三重大学, 工学部, 助手 (00303751) ; 三宅 秀人 三重大学, 工学部, 助教授 (70209881)
• Keywords: 窒化ガリウム / 窒化アルミニウム / 選択成長 / タングステン / 窒化タングステン / ショットキー電極 / 金属埋込み構造

Research Abstract

本年度は,高融点金属をマスクに用いてGaNの選択成長を行い,欠陥の低減を目指して,以下の実験を行った。
(1)金属埋込みに関する基礎的プロセスの検討:
マスク材料として,タングステン(W)を選択した。電子ビーム蒸着法によりGaN上へWを堆積する条件を最適化した。WをマスクにMOVPE法により選択成長を行った結果,Wマスクが良好な選択性を有していることが明らかとなったが,成長中にマスク剥離やマスク下部のGaNの分解という現象が生じることがあった。これは,Wが触媒として作用して水素のラジカルを生じさせ,これによりGaNの分解が促進されたと考えられる。また,このWの触媒作用による分解は,Wをアンモニア雰囲気中で窒化してWN_xを形成すると,抑制されることがわかった。さらに,AlGaNを最表面とする下地基板を用いた場合には,触媒作用による分解はほとんど認められなかった。
(2)埋込み金属材料の選定と埋込み機構,マスク形状の検討:
下地結晶としてAl_<0.1>Ga_<0.9>N/GaN/サファイアを用い,窓とマスクが共に2μmのストライプパターンのWマスク形成した。まずWの窒化によりWN_xを形成し,300Torr,950℃で30分と1050℃で90分との2段階でELOを行うことにより,WN_x埋込む多層膜を得た。埋込みは良好で表面は極めて平坦であった。AFM(原子間力顕微鏡)観察の結果,成長様式はステップ・フローで進行していることが確認できた。さらに,そのステップに乱れはほとんど認められず,転位密度が非常に低いことが示唆された。X線ロックングカーブをストライプと平行にX線を入射した場合と垂直に入射した場合で測定した結果,FWHMは共に200arcsec台の前半で結晶のc軸揺らぎが小さいことがわかった。

Research Products

• [Publications] H.Miyake et al.: "Fabrication of GaN with Buried Tungsten(W)Structures Using Epitaxial Lateral Overgrowth(ELO) via LP-MOVPE"Materials Research Society Symposium Proceeding. (発表予定). W2.3
• [Publications] M.Haino et al.: "Buried Tungsten Metal Structure Fabricated by Epitaxial-Lateral Overgrown GaN via Low-Pressure Metalorganic Vapor Phase Epitaxy"Japanese Journal of Applied Physics. (発表予定).