ＩＩＩ族窒化物半導体を成長する方法
【課題】III族窒化物の表面欠陥の数を低減可能な、III族窒化物半導体を成長する方法を提供する。
【解決手段】成長工程Ｓ１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、ＧａＮ等のIII族窒化物半導体を成長する。工程Ｓ２では、時刻ｔ１においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止して、III族窒化物半導体の成長を終了する。工程Ｓ３では、時刻ｔ２において気相成長装置１１の反応炉１５の温度が、時刻ｔ１における温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、アンモニアを含むガスを供給しながら時刻ｔ１以降の期間中に気相成長装置１１の温度を変更する。III族窒化物半導体の成長期間Ｔａおよび気相成長装置の温度の変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、アンモニアの供給量が増加される。
【解決手段】成長工程Ｓ１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、ＧａＮ等のIII族窒化物半導体を成長する。工程Ｓ２では、時刻ｔ１においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止して、III族窒化物半導体の成長を終了する。工程Ｓ３では、時刻ｔ２において気相成長装置１１の反応炉１５の温度が、時刻ｔ１における温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、アンモニアを含むガスを供給しながら時刻ｔ１以降の期間中に気相成長装置１１の温度を変更する。III族窒化物半導体の成長期間Ｔａおよび気相成長装置の温度の変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、アンモニアの供給量が増加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体を成長する方法、およびIII族窒化物半導体装置を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、ＧａＮおよびＡｌＧａＮのショットキ界面におけるリーク電流について記載されている。この文献によれば、表面欠陥に起因するドナーがバリアを薄くしており、薄いバリアによりトンネリングによる輸送過程が生じている。この結果、ＧａＮおよびＡｌＧａＮのショットキ界面におけるリーク電流が多い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】APPLIEDPHYSICS LETTERS, Vol.84, 14 June 2004, pp.4884-4886
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｎ型窒化ガリウムへのショットキ接合を有するＧａＮショットキーバリアダイオード、ＡｌＧａＮ電子障壁層上に設けられたゲート電極を有する高電子移動度トランジスタでは、発明者らの知見によっても、表面に欠陥性ドナーが存在するとき、ショットキ接合に起因するリーク電流が多い。また、ｐ型コンタクト層へ接合を成すオーミック電極を有する発光ダイオードや半導体レーザなどの窒化物発光デバイスでは、コンタクト抵抗が増大すると考えられる。これ故に、エピ表面の欠陥性ドナーを減らすことが必要である。しかしながら、上記の非特許文献１には、III族窒化物のエピタキシャル層表面の欠陥性ドナーを減らすことについて記載されていない。
【０００５】
本発明は、III族窒化物の表面欠陥の数を低減可能な、III族窒化物半導体を成長する方法、およびIII族窒化物半導体装置を作製する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記アンモニアの供給量が増加される。
【０００７】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前または後の少なくともいずれかにアンモニアの供給量が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ２に下げる期間中に、III族窒化物半導体に発生する欠陥性ドナー数が低減される。
【０００８】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法では、前記アンモニアの供給量の増加は、前記III族窒化物半導体の成長期間中に開始されることができる。この方法によれば、成長期間中に成長当初のアンモニア供給量より多いアンモニアを供給しながら変更期間の工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【０００９】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法では、前記アンモニアの供給量の増加は、前記気相成長装置の温度の変更期間中に開始されることができる。この方法によれば、変更期間中に、成長期間の終期のアンモニア供給量より多いアンモニアを供給するので、III族窒化物半導体に発生される欠陥性ドナー数が低減される。
【００１０】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）水素、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に前記水素の供給量が減少される。
【００１１】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前または後の少なくともいずれかに、水素の供給量が減少されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００１２】
本発明に係る方法では、前記水素の供給量の減少は前記III族窒化物半導体の成長期間中に開始されることができる。この方法によれば、成長期間中に成長当初の水素の供給量より少ない量の水素を供給しながら変更期間の工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００１３】
本発明に係る方法では、前記水素の供給量の減少は前記気相成長装置の温度の変更期間中に開始されることができる。この方法によれば、変更期間中に、成長期間の終期の水素供給量より少ない量の水素を供給するので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００１４】
本発明に係る方法では、前記減少された水素の供給量は実質的にゼロであることができる。この方法によれば、成長されたIII族窒化物半導体の表面が、多量の水素に曝されることがない。
【００１５】
本発明に係る方法では、前記水素の供給量が減少されると共に、窒素が前記気相成長装置へ供給されることが好ましい。この方法によれば、気相成長装置の窒素分圧が大きくできる。また、水素の供給量の減少と共に窒素の供給量の増加により、気相成長装置の圧力の変化が小さくでき、トータル流量の変化に起因するガス流の乱れを小さくできる。
【００１６】
本発明に係る方法では、前記水素の供給量が減少されると共に、アンモニアの供給量が増加されることができる。この方法によれば、気相成長装置の窒素分圧が大きくできる。また、水素の供給量の減少と共にアンモニアの供給量の増加により、気相成長装置の圧力の変化が小さくでき、トータル流量の変化に起因するガス流の乱れを小さくできる。
【００１７】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第１の供給量から第２の供給量へ増加される。
【００１８】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前または後の少なくともいずれかに、窒素の供給量が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００１９】
本発明に係る方法では、前記窒素の供給量の増加は前記III族窒化物半導体の成長期間中に開始されることができる。この方法によれば、成長期間中に成長当初の窒素の供給量より多い量の窒素を供給しながら変更期間の工程に進むので、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナーを低減できる。
【００２０】
本発明に係る方法では、前記窒素の供給量の増加は前記気相成長装置の温度の変更期間中に開始されることができる。この方法によれば、変更期間中に、成長期間の終期の窒素供給量より多い量の窒素を供給するので、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２１】
本発明に係る方法では、前記窒素の前記第１の供給量は実質的にゼロであることができる。
【００２２】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第１の圧力値から第２の圧力値へ増加される。
【００２３】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前または後の少なくともいずれかに、圧力が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２４】
本発明に係る方法では、前記圧力の増加は前記III族窒化物半導体の成長期間中に開始されることができる。この方法によれば、成長期間中に成長当初の圧力より大きい圧力で変更期間の工程に進むので、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２５】
本発明に係る方法では、前記圧力の増加は前記気相成長装置の温度の変更期間中に開始されることができる。この方法によれば、変更期間中の圧力は、成長期間の終期の圧力より大きいので、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２６】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間では、前記温度Ｔｅｍｐ１よりも高い温度Ｔｅｍｐ３から前記温度Ｔｅｍｐ１へ前記気相成長装置の温度が変更される。
【００２７】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前に温度Ｔｅｍｐ３から温度Ｔｅｍｐ１に変更すると共に、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ１から温度Ｔｅｍｐ２に変更するので、変更期間中にIII族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２８】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、以下（１）〜（５）の少なくともいずれか一つの変更が為される：
（１）前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記アンモニアの供給量が増加される、
（２）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記水素の供給量が減少される、
（３）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第１の供給量から第２の供給量へ増加される、
（４）前記III族窒化物半導体の成長期間に、前記気相成長装置の温度が前記温度Ｔｅｍｐ１よりも高い温度Ｔｅｍｐ３から前記温度Ｔｅｍｐ１へ変更される、
（５）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第１の圧力値から第２の圧力値へ増加される。
【００２９】
この方法によれば、変更期間中にIII族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナーを低減できる。
【００３０】
本発明に係る発明は、III族窒化物半導体装置を作製する方法であって、当該方法は、（ａ）上記いずれかの方法に従ってIII族窒化物半導体層を成長する工程と、（ｂ）前記III族窒化物半導体層上にショットキ電極を形成する工程とを備える。
【００３１】
この方法によれば、III族窒化物半導体表面の欠陥性ドナーに起因するショットキ接合のリーク電流を低減できる。また、ショットキ接合のバリアハイトの減少を小さくできる。例えば、ショットキバリアダイオードでは、ショットキ電極のリーク電流が低減される。例えば高電子移動度トランジスタのショットキゲートでは、ゲートリーク電流が低減される。
【００３２】
本発明に係る発明は、III族窒化物半導体装置を作製する方法であって、当該方法は、（ａ）上記いずれかの方法に従ってｐ型のIII族窒化物半導体層を成長する工程と、（ｂ）前記III族窒化物半導体層上にオーミック電極を形成する工程とを備える。
【００３３】
この方法によれば、III族窒化物半導体表面の欠陥性ドナーに起因するオーミック接合の抵抗を低減できる。例えば、ｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオード、発光ダイオード、半導体レーザ等のｐ型III族窒化物半導体にオーミック接合する電極のコンタクト抵抗を低減することができる。
【００３４】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はＡｌＧａＮまたはＡｌＮであることが好ましい。この方法によれば、アルミニウムを含むIII族窒化物半導体の表面に欠陥性ドナーが形成されることを抑制できる。
【００３５】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はｎ型ＧａＮであることが好ましい。例えば、ｎ型ＧａＮにショットキ接合を成すショットキ電極を形成すれば、ショットキ電極のリーク電流が低減される。
【００３６】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はｐ型ＧａＮであることが好ましい。この方法によれば、例えば、ｐ型ＧａＮにオーミック接合を成す電極を形成すれば、電極のコンタクト抵抗が低減される。
【００３７】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はｉ型ＧａＮであることが好ましい。この方法によれば、ｉ型ＧａＮの表面に欠陥性ドナーが形成されることを抑制できる。これにより、欠陥性ドナーに起因する表面リーク電流がｉ型ＧａＮの表面において低減される。
【００３８】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように、本発明によれば、III族窒化物の表面欠陥の数を低減可能な、III族窒化物半導体を成長する方法が提供される。また、III族窒化物半導体装置を作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、第１の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図２】図２は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長するために使用可能な結晶成長装置を示す。
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、第１の実施の形態に係るIII族窒化物半導体装置を作製する方法を示すフロー図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｆ）は、第１の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｆ）は、第２の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｆ）は、第２の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｆ）は、実験例のIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｆ）は、第３の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｆ）は、第３の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）は、第３の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）は、第４の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）は、第５の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図１３】図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）は、第６の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のIII族窒化物半導体を成長する方法、およびIII族窒化物半導体装置を作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図２は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長するために使用可能な結晶成長装置を示す。この結晶成長装置１１は、有機金属気相成長炉であることができる。結晶成長装置１１は、チャンバ１３内に設けられた反応管１５を含む。反応管１５の開口１５ａには、サセプタ１７が位置している。サセプタ１７上には、基板Ｗを配置できる。反応管１５の一端１５ｂは、配管１９ａ〜１９ｇに接続されており、配管１９ａ〜１９ｇからの原料ガスを受け入れる。配管１９ａ〜１９ｇの各々にはマスフローコントローラが設けられている。反応管１５の他端１５ｃは、ゲートバルブ２１を介して排気ポンプ２３に接続されている。各マスフローコントローラを用いてガスの流量の制御を行うことができる。また、ゲートバルブ２１を調整することにより、反応管１５の圧力を制御することができる。各マスフローコントローラおよびゲートバルブ２１は、制御装置に接続されているので、これらは個々にまたは連携するように制御されることができる。
【００４３】
図１（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ１と、III族有機金属物質物質の供給を停止する工程Ｓ２と、アフターフロー工程Ｓ３と、パージ工程Ｓ４とを含む。成長工程Ｓ１では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。III族窒化物半導体は、例えば窒化ガリウム系物質であり、あるいは窒化アルミニウムである。窒化ガリウム系物質は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等であり、さらにＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮを含むことができる。基板Wは、窒化ガリウム系半導体といったIII族窒化物半導体を下地として含むことができる。この下地は、ＧａＮ、ＡｌＮといったIII族窒化物支持体上に設けられている。
【００４４】
成長工程Ｓ１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、III族窒化物半導体を成長する。III族有機金属物質としては、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）等を用いることができる。例えば、ＧａＮを成長するときは、窒素化合物源２３ａからアンモニア源を供給すると共に、ガリウム源２３ｂからＴＭＧを供給する。有機金属原料のためのバブリングガスとして、水素ガス、窒素ガス、不活性ガス等を用いることができる。これらの配管とは別に、水素ガスおよび窒素ガスをそれぞれ反応炉１５に供給する配管１９ｄ、１９ｅが設けられている。また、例えば、ＡｌＧａＮを成長するときは、窒素化合物源２３ａからアンモニア源を供給し、ガリウム源２３ｂからＴＭＧを供給すると共に、アルミニウム源２３ｃからＴＭＡｌを供給する。さらに、III族窒化物半導体にｎ導電性を与えるためにｎ型ドーパント源２３ｆが配管１９ｆを介して反応炉１５に接続されており、またIII族窒化物半導体にｐ導電性を与えるためにｐ型ドーパント源２３ｇが配管１９ｇを介して反応炉１５に接続されている。
【００４５】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。III族窒化物半導体の成長期間Ｔａでは、図１（Ａ）に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図１（Ｂ）に示されるように水素流量も一定に保たれ、図１（Ｄ）に示されるようにＴＭＧ供給量も一定に保たれ、図１（Ｅ）に示されるように圧力も一定に保たれる。
【００４６】
工程Ｓ２では、図１（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ１においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長が終了する。
【００４７】
工程Ｓ３では、時刻ｔ２において気相成長装置１１の反応炉１５の温度が時刻ｔ１における温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、アンモニアを含むガスを供給しながら時刻ｔ１以降の期間中に気相成長装置１１の温度を変更する。温度変更期間Ｔｂ中に、アンモニアの供給量が増加される。
【００４８】
気相成長装置１１へのIII族有機金属原料の供給が停止されると共に、アンモニアの供給量が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、III族窒化物半導体に発生する欠陥性ドナーの数が低減される。
【００４９】
本実施例では、図１（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度の変更を時刻ｔ１に開始する。温度変更の例として、成長のための温度摂氏１０５０度から時刻ｔ２（例えば、時刻ｔ１から４８０秒経過した時刻）に摂氏４５０度になるように行われる。また、アンモニアの供給量が時刻ｔ１において増加される。
【００５０】
アフターフロー工程における条件の一例：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１１ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。本実施例では、アンモニアの供給量の増加が温度変更期間Ｔｂにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、アンモニアの供給量を増加するようにしてもよい。
【００５１】
アンモニアの供給量の増加を成長期間Ｔａ中に開始すれば、III族窒化物半導体の成長の終了時におけるアンモニアの供給量はIII族窒化物半導体の成長の開始時におけるアンモニアの供給量よりも大きく、また気相成長装置１１の温度を変更する期間中のアンモニアの供給量はIII族窒化物半導体の成長の終了時ｔ１におけるアンモニアの供給量よりも大きいか又は等しい。III族窒化物半導体の成長当初のアンモニア供給量より多いアンモニアを成長期間Ｔａ中に供給しながら変更期間Ｔｂの工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００５２】
アンモニアの供給量の増加を温度変更期間Ｔｂ中に開始すれば、気相成長装置１１の温度を変更する期間中のアンモニアの供給量は、III族窒化物半導体の成長の終了時におけるアンモニアの供給量以上である。成長期間Ｔａの終期のアンモニア供給量より多いアンモニアを変更期間Ｔｂ中に供給するので、III族窒化物半導体に発生する欠陥性ドナーの数が低減される。
【００５３】
工程Ｓ４では、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるように、アンモニアおよび水素の供給量を減らす。また、図１（Ｃ）に示すように、反応炉１５に窒素ガスを供給する。図１（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度を更に低くする。これにより、反応炉１５の温度は時刻ｔ２で摂氏４５０度程度にあるが、反応炉１５は室温近くの温度まで冷却される。また、反応炉１５の圧力も常圧に調整される。この後に、III族窒化物半導体がエピタキシャル成長されたエピタキシャル基板が反応炉１５から取り出される。
【００５４】
このような成膜方法はIII族窒化物半導体装置を作製するために利用される。図３（Ａ）に示されるように、この作製方法は、III族窒化物ウエハを準備する工程Ｓ１１１と、上記方法に従ってIII族窒化物半導体層を成長する工程Ｓ１１２と、III族窒化物半導体層上にショットキ電極を形成する工程Ｓ１１３とを備える。必要な場合には、III族窒化物半導体層の成長に先立って、一または複数のIII族窒化物半導体層を成長することができる。この方法によれば、III族窒化物半導体表面の欠陥性ドナーに起因するショットキ接合のリーク電流を低減できる。また、ショットキ接合のバリアハイトの減少を小さくできる。ショットキバリアダイオードでは、ショットキ電極のリーク電流が低減される。例えば高電子移動度トランジスタのショットキゲートでは、ゲートリーク電流が低減される。
【００５５】
あるいは、図３（Ｂ）に示されるように、この作製方法は、III族窒化物ウエハを準備する工程Ｓ１２１と、上記方法に従ってｐ型のIII族窒化物半導体層を成長する工程Ｓ１２２と、III族窒化物半導体層上にオーミック電極を形成する工程Ｓ１２３とを備える。必要な場合には、ｐ型のIII族窒化物半導体層の成長に先立って、一または複数のIII族窒化物半導体層を成長することができる。この方法によれば、III族窒化物半導体表面の欠陥性ドナーに起因するオーミック接合の抵抗を低減できる。ｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオード、発光ダイオード、半導体レーザ等のｐ型III族窒化物半導体にオーミック接合する電極のコンタクト抵抗を低減することができる。また、ｐ型のIII族窒化物半導体層に替えてｎ型のIII族窒化物半導体層を成長することもできる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
図４（Ａ）〜図４（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図４（Ａ）〜図４（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図４（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ１１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ１２と、アフターフロー工程Ｓ１３と、パージ工程Ｓ１４とを含む。成長工程Ｓ１１では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
【００５７】
成長工程Ｓ１１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、III族窒化物半導体を成長する。例えば、ＧａＮを成長するときは、窒素化合物源２３ａからアンモニア源を供給すると共に、ガリウム源２３ｂからＴＭＧを供給する。
【００５８】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。III族窒化物半導体の成長期間Ｔａでは、図４（Ａ）に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図４（Ｂ）に示されるように水素流量も一定に保たれ、図４（Ｄ）に示されるようにＴＭＧ供給量も一定に保たれ、図４（Ｅ）に示されるように圧力も一定に保たれる。
【００５９】
工程Ｓ１２では、図４（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ３においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。
【００６０】
工程Ｓ１３では、気相成長装置１１の反応炉１５の温度が時刻ｔ３における温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２に時刻ｔ４においてなるように、アンモニアを含むガスを供給しながら時刻ｔ３以降の期間中に気相成長装置１１の温度を変更する。
【００６１】
この方法によれば、気相成長装置１１へのIII族有機金属物質の供給が停止されると共に、水素の供給量が減少されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００６２】
本実施例では、図４（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度の変更を時刻ｔ３に開始する。一実施例の温度変更は、成長のための温度摂氏１０５０度から時刻ｔ４（例えば、時刻ｔ３から４８０秒経過した時刻）に摂氏４５０度になるように行われる。また、水素の供給量が時刻ｔ３において減少される。
【００６３】
アフターフロー工程における条件の一例：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１１ｓｌｍ
Ｈ２流量：２ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少である。本実施例では、水素の供給量の減少が温度変更期間Ｔｂにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、水素の供給量を減少するようにしてもよい。
【００６４】
水素の供給量の減少を成長期間Ｔａ中に開始すれば、III族窒化物半導体の成長の終了時における水素の供給量はIII族窒化物半導体の成長の開始時における水素の供給量よりも少なく、また気相成長装置１１の温度を変更する期間中の水素の供給量はIII族窒化物半導体の成長の終了時における水素の供給量にほぼ等しいか又は少ない。成長期間Ｔａ中に成長当初の水素の供給量より少ない量の水素を供給しながら変更期間の工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００６５】
水素の供給量の減少を温度変更期間Ｔｂ中に開始すれば、温度変更期間Ｔｂ中の水素の供給量は、III族窒化物半導体の成長の終了時ｔ３における水素の供給量に少ない。変更期間Ｔｂ中に、成長期間Ｔａの終期の水素供給量より少ない量の水素を供給するので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００６６】
工程Ｓ１４では、工程Ｓ４と同様に行われる。工程Ｓ１４の後に、III族窒化物半導体がエピタキシャル成長されたエピタキシャル基板が反応炉１５から取り出される。このような成膜方法は、第１の実施の形態に説明されたIII族窒化物半導体装置を作製するために利用される。
【００６７】
図５（Ａ）〜図５（Ｆ）は、第２の実施の形態の一変形例のIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図５（Ａ）〜図５（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図５（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ２１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ２２と、アフターフロー工程Ｓ２３と、パージ工程Ｓ２４とを含む。成長工程Ｓ２１では基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。
【００６８】
成長工程Ｓ２１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、III族窒化物半導体を成長する。
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。III族窒化物半導体の成長期間Ｔａでは、図５（Ａ）に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図５（Ｂ）に示されるように水素流量も一定に保たれ、図５（Ｄ）に示されるようにＴＭＧ供給量も一定に保たれ、図５（Ｅ）に示されるように圧力も一定に保たれる。
【００６９】
工程Ｓ２２では、図４（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ５においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。
【００７０】
工程Ｓ２３では、第２の実施の形態と同様に時刻ｔ５以降の期間中に気相成長装置１１の温度を変更する。温度変更期間Ｔｂに、水素の供給量が減少されると共にアンモニアの供給量が増加される。この方法によってもIII族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００７１】
本実施例では、図５（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度の変更を時刻ｔ５に開始する。一実施例では、時刻ｔ５において、アンモニア流量が増加されると共に、水素の流量が減少される。
【００７２】
アフターフロー工程における成膜条件の一例：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ２４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【００７３】
図６（Ａ）〜図６（Ｆ）は第２の実施の形態の別の変形例のIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図６（Ａ）〜図６（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図６（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ３１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ３２と、アフターフロー工程Ｓ３３と、パージ工程Ｓ３４とを含む。
【００７４】
成長工程Ｓ３１では基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。成長工程Ｓ３１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、III族窒化物半導体を成長する。成長工程Ｓ３１中において、アンモニアの流量を増加すると共に水素の流量を減少する。時刻ｔ９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ９１（成膜完了前２１０秒）で、アンモニアの流量の増加を開始する。また、時刻ｔ９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ９１（成膜完了前２１０秒）で、水素の流量の減少を開始する。時刻ｔ９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ９２（成膜完了前５０秒）で、アンモニアの流量の増加を終了する。また、時刻ｔ９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ９２（成膜完了前５０秒）で、水素の流量の減少を終了する。
【００７５】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ９１）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【００７６】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ９２）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３．５ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。例えば、III族窒化物半導体の成長期間Ｔａでは、図６（Ｄ）に示されるようにＴＭＧ供給量も一定に保たれ、図６（Ｅ）に示されるように圧力も一定に保たれる。
【００７７】
工程Ｓ３２では、図６（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ９においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。
【００７８】
工程Ｓ３３では、図６（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度の変更を時刻ｔ９に開始する。この方法によってもIII族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。一実施例の温度変更は、例えば第２の実施の形態と同様に行われることができる。
【００７９】
アフターフロー工程における条件の一例：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ３４では、工程Ｓ４と同様に行われる。
【００８０】
上記の変形例では、ガス供給量の変更が成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂのいずれかにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、供給量の変更を行うようにしてもよい。
【００８１】
（実施例１）
自立ＧａＮ基板およびサファイアテンプレートを準備する。低転位自立ＧａＮ基板の転位密度は、例えば１×１０６ｃｍ−２である。自立ＧａＮ基板およびサファイアテンプレートを有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ）炉に配置する。基板表面に熱クリーニング（thermal heat cleaning）を行う。この条件は、摂氏９９０度の温度、１６．５ｓｌｍのＮＨ３流量、３．５ｓｌｍのＨ２流量、２００ｔｏｒｒの圧力、処理時間６００秒間である。窒化ガリウムを成長するとき、成長条件は、摂氏１０５０度の温度、９ｓｌｍのＮＨ３流量、１１ｓｌｍのＨ２流量、３２０μｍｏｌ／ｓｅｃのＴＭＧ供給量、１０ｐｐｍに希釈した５ｓｃｃｍのＳｉＨ４の流量２００ｔｏｒｒの圧力である。この成膜により、２μｍのｎ＋ＧａＮ膜が得られる、キャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３程度である。
【００８２】
図７に示される工程に従って、窒化ガリウムを成長する。工程Ｓ４１における成長条件は、摂氏１０５０度の温度、９ｓｌｍのＮＨ３流量、１１ｓｌｍのＨ２流量、３２０μｍｏｌ／ｓｅｃのＴＭＧ、１０ｐｐｍに希釈した０．２ｓｃｃｍのＳｉＨ４の流量、２００ｔｏｒｒの圧力である。工程Ｓ４２では、時刻ｔ７においてＴＭＧの供給を終了して成膜を完了する。この成膜により、１０μｍのｎ−ＧａＮ膜が得られる、キャリア濃度は、４×１０１６ｃｍ−３程度である。成長終了後、温度の降下を開始する。工程Ｓ４３では、降下時間４８０秒間で摂氏１０５０度から４５０度まで温度を一定速度で降温する。条件は、９ｓｌｍのＮＨ３、１１ｓｌｍのＨ２流量、および２００ｔｏｒｒの圧力である。時刻ｔ８（４８０秒経過すると）では、摂氏４５０度まで成長炉の温度が低くなる。工程Ｓ４４では、流量８ｓｌｍのＮ２に徐々に切り換えると共に、さらに温度を下げて成長フローを終了する。これらの工程を経てＧａＮ基板およびテンプレートを用いて作製された試料は、それぞれ、エピタキシャル基板ＧＡ、ＳＡとして参照される。
【００８３】
図５（Ａ）〜図５（Ｆ）に示された製造フローの例示条件に従って製造フローを行う。つまり、成長終了後のアフターフロー工程においてアンモニア流量として１６．５ｓｌｍおよび水素の流量として３．５ｓｌｍを用いる。これらの工程を適用してＧａＮ基板およびテンプレートを用いて同様に作製された試料は、それぞれ、エピタキシャル基板ＧＢ、ＳＢして参照される。
【００８４】
また、図６（Ａ）〜図６（Ｆ）に示された例示条件に従って製造フローを行う。つまり、成長終了に２１０秒先立ってアンモニアの供給量（９ｓｌｍ）の増加を開始すると共に、成長終了に３０秒先立ってアンモニアの供給量（１６．５ｓｌｍ）の増加を停止する。その後、アンモニアの供給量を一定（１６．５ｓｌｍ）に保つ。また、成長終了に２１０秒先立って水素アンモニアの供給量（９ｓｌｍ）の減少を開始すると共に、成長終了に３０秒先立ってアンモニアの供給量（３．５ｓｌｍ）の減少を停止する。その後、水素の供給量を一定（３．５ｓｌｍ）に保つ。これらの工程を適用してＧａＮ基板およびテンプレートを用いて同様に作製された試料は、それぞれ、エピタキシャル基板ＧＣ、ＳＣして参照される。
【００８５】
これらのエピタキシャル基板ＧＡ、ＳＡ、ＧＢ、ＳＢ、ＧＣ、ＳＣ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＡ、ＤＳＡ、ＤＧＢ、ＤＳＢ、ＤＧＣ、ＤＳＣを作製する。ショットキ金属としてＡｕ（金）を使用し、抵抗加熱を用いる真空蒸着により電極を作製した。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオードＤＧＡ、ＤＧＢ、ＤＧＣおよびショットキバリアダイオードＤＳＡ、ＤＳＢ、ＤＳＣの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＢ：２０５ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＣ：２２０ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＢ：１１８ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＣ：１３２ １１ｍΩｃｍ２
耐圧は、１ｍＡ／ｃｍ２の時の逆方向電圧を示す。特性オン抵抗は、電流密度２００ｍＡ／ｃｍ２における抵抗を示す。
【００８６】
（第３の実施の形態）
図８（Ａ）〜図８（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図８（Ａ）〜図８（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図８（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ５１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ５２と、アフターフロー工程Ｓ５３と、パージ工程Ｓ５４とを含む。成長工程Ｓ５１では、基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。
【００８７】
成長工程Ｓ５１を、例えば工程Ｓ３１と同じく行うことができる。工程Ｓ５２では、図８（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ１１においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。次いで、アフターフロー工程Ｓ５３を行う。この実施の形態では、時刻ｔ１１以降の時刻において、窒素の供給を増加する。本実施例では、窒素の供給が、０ｓｌｍから１１ｓｌｍに変更される。
【００８８】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置１１への供給の停止と同時または停止の後に、窒素の供給量が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間Ｔｂ中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００８９】
本実施例では、時刻ｔ１１以降の時刻において、窒素の供給を増加すると共に水素の供給を減少している。水素の減少により、欠陥性ドナーの発生が低減される。水素の供給量の減少の後に、水素の供給を停止することが好ましい。また、水素供給の減少の開始は、アフタフロー工程Ｓ５３中の早い時刻に行われることが好ましく、例えばＴＭＧの供給の停止に応答して行われる。特に、水素の供給量の減少は、ＴＭＧの供給が停止される時刻ｔ１１に行われることが好ましい。
【００９０】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【００９１】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ１１〜ｔ１２）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：０ｓｌｍ
Ｎ２流量：１１ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ５４では、工程Ｓ４と同様に行われる。
【００９２】
図９（Ａ）〜図９（Ｆ）は、第３の実施の形態の一変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図９（Ａ）〜図９（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図９（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ６１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ６２と、アフターフロー工程Ｓ６３と、パージ工程Ｓ６４とを含む。成長工程Ｓ６１では基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。時刻ｔ１３において、ＴＭＧの供給の供給を停止して成膜を完了する。
【００９３】
成長工程Ｓ６１では、時刻ｔ１３に先立つ時刻ｔ１３１において、窒素の供給量を増加する。本実施例では、窒素の供給が、０ｓｌｍから１１ｓｌｍに変更される。窒素の供給量の変更の後に、アフターフロー工程Ｓ６３が開始される。この方法によれば、成長期間Ｔａ中に成長当初の窒素の供給量より多い量の窒素を供給しながら変更期間Ｔｂの工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。窒素供給の増加は、例えば時刻ｔ１３の３０秒前に行われる。
【００９４】
本実施例では、例えば時刻ｔ１３に先だつ時刻ｔ１３１において、窒素の供給を増加すると共に水素の供給を減少する。水素の減少により、欠陥性ドナーの発生が低減される。水素の供給の減少の後に、水素の供給を停止することが好ましい。また、水素供給の減少の開始は、成長工程Ｓ６１中の後半に行われることが好ましく、例えば窒素の増加に応答して行われる。
【００９５】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１３１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【００９６】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１３１以降）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：０ｓｌｍ
Ｎ２流量：１１ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【００９７】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ１３〜ｔ１４）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：０ｓｌｍ
Ｎ２流量：１１ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ６４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【００９８】
上記の変形例では、ガス供給量の変更が成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂのいずれかにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、供給量の変更を行うようにしてもよい。
【００９９】
（実施例２）
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板ＧＤ、ＳＤ、ＧＥ、ＳＥを作製する。具体的には、図８（Ａ）〜図８（Ｆ）および図９（Ａ）〜図９（Ｆ）に示された製造フローの例示条件が使用される。
【０１００】
これらのエピタキシャル基板ＧＤ、ＳＤ、ＧＥ、ＳＥ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＤ、ＤＳＤ、ＤＧＥ、ＤＳＥを作製する。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオーＤＧＤ、ＤＳＤ、ＤＧＥ、ＤＳＥの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＤ：１９６ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＥ：２０５ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＤ：１２２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＥ：１２５ １１ｍΩｃｍ２
【０１０１】
（第４の実施の形態）
図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図１０（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ７１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ７２と、アフターフロー工程Ｓ７３と、パージ工程Ｓ７４とを含む。
【０１０２】
成長工程Ｓ７１では、基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。成長工程Ｓ７１は、例えば成長工程Ｓ１と同様に行うことができる。工程Ｓ７２では、図１０（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ１５においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。次いで、アフターフロー工程Ｓ７３が開始される。この実施の形態では、時刻ｔ１５以降の時刻において、炉内の圧力を増加する。本実施例では、圧力が、２００Ｔｏｒｒから５００Ｔｏｒｒに変更される。
【０１０３】
この方法によれば、変更期間Ｔｂ中の圧力は、成長期間Ｔａの終期の圧力より大きいので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【０１０４】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１５まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１０５】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ１５〜ｔ１６）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ７４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【０１０６】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）は第４の実施の形態の別の変形例のIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図１１（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ８１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ８２と、アフターフロー工程Ｓ８３と、パージ工程Ｓ８４とを含む。成長工程Ｓ８１では基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
【０１０７】
成長工程Ｓ８１中において、圧力を増加する。時刻ｔ１７に先立つ時刻、例えば時刻ｔ１７１（成膜完了前２１０秒）で、圧力の増加を開始する。また、時刻ｔ１７に先立つ時刻、例えば時刻ｔ１７２（成膜完了前５０秒）で、圧力の増加を終了する。
【０１０８】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１７１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１０９】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１７２〜ｔ１７）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１１０】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ１７〜ｔ１８）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ８４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【０１１１】
上記の変形例では、圧力の変更が成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂのいずれかにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、圧力の変更を行うようにしてもよい。
【０１１２】
（実施例３）
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板ＧＦ、ＳＦ、ＧＧ、ＳＧを作製する。具体的には、図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）および図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）に示された製造フローの例示条件が使用される。
【０１１３】
これらのエピタキシャル基板ＧＦ、ＳＦ、ＧＧ、ＳＧ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＦ、ＤＳＦ、ＤＧＧ、ＤＳＧを作製する。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオーＤＧＦ、ＤＳＦ、ＤＧＧ、ＤＳＧの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＦ：２１１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＧ：２３６ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＦ：１２６ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＧ：１４５ １１ｍΩｃｍ２
【０１１４】
（第５の実施の形態）
図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図１２（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ９１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ９２と、アフターフロー工程Ｓ９３と、パージ工程Ｓ９４とを含む。成長工程Ｓ９１では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
【０１１５】
成長工程Ｓ９１中において、温度を降下させる。時刻ｔ１９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ１９１（成膜完了前２１０秒）で、温度の減少を開始する。また、時刻ｔ１９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ１９２（成膜完了前５０秒）で、圧力の減少を終了する。
【０１１６】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１９１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１１７】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１９２）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０００度
である。
【０１１８】
アフターフロー工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１９〜ｔ２０）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０００度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ９４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【０１１９】
（実施例４）
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板ＧＨ、ＳＨを作製する。具体的には、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）に示された製造フローの例示条件が使用される。
【０１２０】
これらのエピタキシャル基板ＧＨ、ＳＨ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＨ、ＤＳＨを作製する。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオーＤＧＨ、ＤＳＨの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＨ：２１６ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＨ：１２１ １１ｍΩｃｍ２
【０１２１】
（第６の実施の形態）
図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図１３（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ１０１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ１０２と、アフターフロー工程Ｓ１０３と、パージ工程Ｓ１０４とを含む。成長工程Ｓ１０１では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
【０１２２】
成長工程Ｓ１０１中において、圧力を増加する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１１（成膜完了前２１０秒）で、圧力の増加を開始する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１２（成膜完了前５０秒）で、圧力の増加を終了する。
【０１２３】
また、成長工程Ｓ１０１中において、アンモニアの供給量を増加する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１１（成膜完了前２１０秒）で、アンモニアの供給量の増加を開始する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１２（成膜完了前５０秒）で、アンモニアの供給量の増加を終了する。
【０１２４】
さらに、成長工程Ｓ１０１中において、水素の供給量を減らす。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１１（成膜完了前２１０秒）で、水素の供給量の減少を開始する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１２（成膜完了前５０秒）で、水素の供給量の減少を終了する。
【０１２５】
この実施の形態では、圧力、アンモニアの供給量および水素の供給量の変化を時刻ｔ２１１に開始し、また時刻ｔ２１１に終了しているけれども、必要な場合には、これらの変更開始および変更終了をそれぞれの開始時刻および終了時刻に行うようにしてもよい。
【０１２６】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ２１１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１２７】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ２１２）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３．５ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１２８】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ２１〜ｔ２２）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３．５ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ１０４では、工程Ｓ４と同様に行われる。
【０１２９】
（実施例５）
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板ＧＩ、ＳＩを作製する。具体的には、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）に示された製造フローの例示条件が使用される。
【０１３０】
これらのエピタキシャル基板ＧＩ、ＳＩ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＩ、ＤＳＩを作製する。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオーＤＧＩ、ＤＳＩの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＩ：２４３ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＩ：１５１ １１ｍΩｃｍ２
【０１３１】
第１〜第６の実施の形態の説明から理解されるように、以下の変更（１）〜（５）の少なくともいずれか一つの変更が為されることによって、変更期間中に欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
（１）成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、アンモニアの供給量が増加される。
（２）成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、水素の供給量が減少される。
（３）成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、窒素の供給量が増加される。
（４）成長期間Ｔａに、気相成長装置１１の温度を下げる。
（５）成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、気相成長装置の圧力を増加する。例えば、変更（１）〜（５）のいずれか２つの組み合わせ、変更（１）〜（５）のいずれか３つの組み合わせ、変更（１）〜（５）のいずれか４つの組み合わせ、変更（１）〜（５）の組み合わせが可能である。
【０１３２】
本実施の形態において説明された、III族窒化物半導体を成長する方法およびIII族窒化物半導体装置を作製する方法を説明する。例えば、III族窒化物半導体はＡｌＧａＮまたはＡｌＮであることが好ましい。この方法によれば、アルミニウムを含むIII族窒化物半導体の表面に欠陥性ドナーが形成されることを抑制できる。また、例えばIII族窒化物半導体はｎ型ＧａＮであることが好ましい。例えば、ｎ型ＧａＮにショットキ接合を成すショットキ電極を形成すれば、ショットキ電極のリーク電流が低減される。さらに、例えばIII族窒化物半導体はｐ型ＧａＮであることが好ましい。この方法によれば、具体的には、ｐ型ＧａＮにオーミック接合を成す電極を形成すれば、電極のコンタクト抵抗が低減される。
【０１３３】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はｉ型ＧａＮであることが好ましい。この方法によれば、ｉ型ＧａＮの表面に欠陥性ドナーが形成されることを抑制できる。これにより、欠陥性ドナーに起因する表面リーク電流がｉ型ＧａＮの表面において低減される。
【０１３４】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【符号の説明】
【０１３５】
１１…結晶成長装置、１３…チャンバ、１５…反応管、１７…サセプタ、Ｗ…基板、１９ａ〜１９ｇ…配管、２１…ゲートバルブ、ＧＡ〜ＧＩ、ＳＡ〜ＳＩ…エピタキシャル基板、ＤＧＡ〜ＤＧＩ…ショットキバリアダイオード、ＤＳＡ〜ＤＳＩ…ショットキバリアダイオード、Ｔａ…成長期間、Ｔｂ…温度変更期間、Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１、Ｓ５１、Ｓ６１、Ｓ７１、Ｓ８１、Ｓ９１、Ｓ１０１…III族窒化物半導体を成長する工程、Ｓ２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２、Ｓ５２、Ｓ６２、Ｓ７２、Ｓ８２、Ｓ９２、Ｓ１０２…III族有機金属物質の供給を停止する工程、Ｓ３、Ｓ２３、Ｓ３３、Ｓ４３、Ｓ５３、Ｓ６３、Ｓ７３、Ｓ８３、Ｓ９３、Ｓ１０３…アフターフロー工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体を成長する方法、およびIII族窒化物半導体装置を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、ＧａＮおよびＡｌＧａＮのショットキ界面におけるリーク電流について記載されている。この文献によれば、表面欠陥に起因するドナーがバリアを薄くしており、薄いバリアによりトンネリングによる輸送過程が生じている。この結果、ＧａＮおよびＡｌＧａＮのショットキ界面におけるリーク電流が多い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】APPLIEDPHYSICS LETTERS, Vol.84, 14 June 2004, pp.4884-4886
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｎ型窒化ガリウムへのショットキ接合を有するＧａＮショットキーバリアダイオード、ＡｌＧａＮ電子障壁層上に設けられたゲート電極を有する高電子移動度トランジスタでは、発明者らの知見によっても、表面に欠陥性ドナーが存在するとき、ショットキ接合に起因するリーク電流が多い。また、ｐ型コンタクト層へ接合を成すオーミック電極を有する発光ダイオードや半導体レーザなどの窒化物発光デバイスでは、コンタクト抵抗が増大すると考えられる。これ故に、エピ表面の欠陥性ドナーを減らすことが必要である。しかしながら、上記の非特許文献１には、III族窒化物のエピタキシャル層表面の欠陥性ドナーを減らすことについて記載されていない。
【０００５】
本発明は、III族窒化物の表面欠陥の数を低減可能な、III族窒化物半導体を成長する方法、およびIII族窒化物半導体装置を作製する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記アンモニアの供給量が増加される。
【０００７】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前または後の少なくともいずれかにアンモニアの供給量が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ２に下げる期間中に、III族窒化物半導体に発生する欠陥性ドナー数が低減される。
【０００８】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法では、前記アンモニアの供給量の増加は、前記III族窒化物半導体の成長期間中に開始されることができる。この方法によれば、成長期間中に成長当初のアンモニア供給量より多いアンモニアを供給しながら変更期間の工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【０００９】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法では、前記アンモニアの供給量の増加は、前記気相成長装置の温度の変更期間中に開始されることができる。この方法によれば、変更期間中に、成長期間の終期のアンモニア供給量より多いアンモニアを供給するので、III族窒化物半導体に発生される欠陥性ドナー数が低減される。
【００１０】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）水素、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に前記水素の供給量が減少される。
【００１１】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前または後の少なくともいずれかに、水素の供給量が減少されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００１２】
本発明に係る方法では、前記水素の供給量の減少は前記III族窒化物半導体の成長期間中に開始されることができる。この方法によれば、成長期間中に成長当初の水素の供給量より少ない量の水素を供給しながら変更期間の工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００１３】
本発明に係る方法では、前記水素の供給量の減少は前記気相成長装置の温度の変更期間中に開始されることができる。この方法によれば、変更期間中に、成長期間の終期の水素供給量より少ない量の水素を供給するので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００１４】
本発明に係る方法では、前記減少された水素の供給量は実質的にゼロであることができる。この方法によれば、成長されたIII族窒化物半導体の表面が、多量の水素に曝されることがない。
【００１５】
本発明に係る方法では、前記水素の供給量が減少されると共に、窒素が前記気相成長装置へ供給されることが好ましい。この方法によれば、気相成長装置の窒素分圧が大きくできる。また、水素の供給量の減少と共に窒素の供給量の増加により、気相成長装置の圧力の変化が小さくでき、トータル流量の変化に起因するガス流の乱れを小さくできる。
【００１６】
本発明に係る方法では、前記水素の供給量が減少されると共に、アンモニアの供給量が増加されることができる。この方法によれば、気相成長装置の窒素分圧が大きくできる。また、水素の供給量の減少と共にアンモニアの供給量の増加により、気相成長装置の圧力の変化が小さくでき、トータル流量の変化に起因するガス流の乱れを小さくできる。
【００１７】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第１の供給量から第２の供給量へ増加される。
【００１８】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前または後の少なくともいずれかに、窒素の供給量が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００１９】
本発明に係る方法では、前記窒素の供給量の増加は前記III族窒化物半導体の成長期間中に開始されることができる。この方法によれば、成長期間中に成長当初の窒素の供給量より多い量の窒素を供給しながら変更期間の工程に進むので、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナーを低減できる。
【００２０】
本発明に係る方法では、前記窒素の供給量の増加は前記気相成長装置の温度の変更期間中に開始されることができる。この方法によれば、変更期間中に、成長期間の終期の窒素供給量より多い量の窒素を供給するので、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２１】
本発明に係る方法では、前記窒素の前記第１の供給量は実質的にゼロであることができる。
【００２２】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第１の圧力値から第２の圧力値へ増加される。
【００２３】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前または後の少なくともいずれかに、圧力が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２４】
本発明に係る方法では、前記圧力の増加は前記III族窒化物半導体の成長期間中に開始されることができる。この方法によれば、成長期間中に成長当初の圧力より大きい圧力で変更期間の工程に進むので、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２５】
本発明に係る方法では、前記圧力の増加は前記気相成長装置の温度の変更期間中に開始されることができる。この方法によれば、変更期間中の圧力は、成長期間の終期の圧力より大きいので、III族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２６】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、前記III族窒化物半導体の成長期間では、前記温度Ｔｅｍｐ１よりも高い温度Ｔｅｍｐ３から前記温度Ｔｅｍｐ１へ前記気相成長装置の温度が変更される。
【００２７】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置へ供給することを停止する前に温度Ｔｅｍｐ３から温度Ｔｅｍｐ１に変更すると共に、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置の温度を温度Ｔｅｍｐ１から温度Ｔｅｍｐ２に変更するので、変更期間中にIII族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナー数を低減できる。
【００２８】
本発明に係るIII族窒化物半導体を成長する方法であって、当該方法は、（ａ）アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、（ｂ）前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、（ｃ）前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程とを備え、以下（１）〜（５）の少なくともいずれか一つの変更が為される：
（１）前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記アンモニアの供給量が増加される、
（２）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記水素の供給量が減少される、
（３）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第１の供給量から第２の供給量へ増加される、
（４）前記III族窒化物半導体の成長期間に、前記気相成長装置の温度が前記温度Ｔｅｍｐ１よりも高い温度Ｔｅｍｐ３から前記温度Ｔｅｍｐ１へ変更される、
（５）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第１の圧力値から第２の圧力値へ増加される。
【００２９】
この方法によれば、変更期間中にIII族窒化物半導体に生じる欠陥性ドナーを低減できる。
【００３０】
本発明に係る発明は、III族窒化物半導体装置を作製する方法であって、当該方法は、（ａ）上記いずれかの方法に従ってIII族窒化物半導体層を成長する工程と、（ｂ）前記III族窒化物半導体層上にショットキ電極を形成する工程とを備える。
【００３１】
この方法によれば、III族窒化物半導体表面の欠陥性ドナーに起因するショットキ接合のリーク電流を低減できる。また、ショットキ接合のバリアハイトの減少を小さくできる。例えば、ショットキバリアダイオードでは、ショットキ電極のリーク電流が低減される。例えば高電子移動度トランジスタのショットキゲートでは、ゲートリーク電流が低減される。
【００３２】
本発明に係る発明は、III族窒化物半導体装置を作製する方法であって、当該方法は、（ａ）上記いずれかの方法に従ってｐ型のIII族窒化物半導体層を成長する工程と、（ｂ）前記III族窒化物半導体層上にオーミック電極を形成する工程とを備える。
【００３３】
この方法によれば、III族窒化物半導体表面の欠陥性ドナーに起因するオーミック接合の抵抗を低減できる。例えば、ｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオード、発光ダイオード、半導体レーザ等のｐ型III族窒化物半導体にオーミック接合する電極のコンタクト抵抗を低減することができる。
【００３４】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はＡｌＧａＮまたはＡｌＮであることが好ましい。この方法によれば、アルミニウムを含むIII族窒化物半導体の表面に欠陥性ドナーが形成されることを抑制できる。
【００３５】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はｎ型ＧａＮであることが好ましい。例えば、ｎ型ＧａＮにショットキ接合を成すショットキ電極を形成すれば、ショットキ電極のリーク電流が低減される。
【００３６】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はｐ型ＧａＮであることが好ましい。この方法によれば、例えば、ｐ型ＧａＮにオーミック接合を成す電極を形成すれば、電極のコンタクト抵抗が低減される。
【００３７】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はｉ型ＧａＮであることが好ましい。この方法によれば、ｉ型ＧａＮの表面に欠陥性ドナーが形成されることを抑制できる。これにより、欠陥性ドナーに起因する表面リーク電流がｉ型ＧａＮの表面において低減される。
【００３８】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように、本発明によれば、III族窒化物の表面欠陥の数を低減可能な、III族窒化物半導体を成長する方法が提供される。また、III族窒化物半導体装置を作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、第１の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図２】図２は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長するために使用可能な結晶成長装置を示す。
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、第１の実施の形態に係るIII族窒化物半導体装置を作製する方法を示すフロー図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｆ）は、第１の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｆ）は、第２の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｆ）は、第２の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｆ）は、実験例のIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｆ）は、第３の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｆ）は、第３の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）は、第３の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）は、第４の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）は、第５の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【図１３】図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）は、第６の実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のIII族窒化物半導体を成長する方法、およびIII族窒化物半導体装置を作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図２は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長するために使用可能な結晶成長装置を示す。この結晶成長装置１１は、有機金属気相成長炉であることができる。結晶成長装置１１は、チャンバ１３内に設けられた反応管１５を含む。反応管１５の開口１５ａには、サセプタ１７が位置している。サセプタ１７上には、基板Ｗを配置できる。反応管１５の一端１５ｂは、配管１９ａ〜１９ｇに接続されており、配管１９ａ〜１９ｇからの原料ガスを受け入れる。配管１９ａ〜１９ｇの各々にはマスフローコントローラが設けられている。反応管１５の他端１５ｃは、ゲートバルブ２１を介して排気ポンプ２３に接続されている。各マスフローコントローラを用いてガスの流量の制御を行うことができる。また、ゲートバルブ２１を調整することにより、反応管１５の圧力を制御することができる。各マスフローコントローラおよびゲートバルブ２１は、制御装置に接続されているので、これらは個々にまたは連携するように制御されることができる。
【００４３】
図１（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ１と、III族有機金属物質物質の供給を停止する工程Ｓ２と、アフターフロー工程Ｓ３と、パージ工程Ｓ４とを含む。成長工程Ｓ１では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。III族窒化物半導体は、例えば窒化ガリウム系物質であり、あるいは窒化アルミニウムである。窒化ガリウム系物質は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等であり、さらにＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮを含むことができる。基板Wは、窒化ガリウム系半導体といったIII族窒化物半導体を下地として含むことができる。この下地は、ＧａＮ、ＡｌＮといったIII族窒化物支持体上に設けられている。
【００４４】
成長工程Ｓ１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、III族窒化物半導体を成長する。III族有機金属物質としては、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）等を用いることができる。例えば、ＧａＮを成長するときは、窒素化合物源２３ａからアンモニア源を供給すると共に、ガリウム源２３ｂからＴＭＧを供給する。有機金属原料のためのバブリングガスとして、水素ガス、窒素ガス、不活性ガス等を用いることができる。これらの配管とは別に、水素ガスおよび窒素ガスをそれぞれ反応炉１５に供給する配管１９ｄ、１９ｅが設けられている。また、例えば、ＡｌＧａＮを成長するときは、窒素化合物源２３ａからアンモニア源を供給し、ガリウム源２３ｂからＴＭＧを供給すると共に、アルミニウム源２３ｃからＴＭＡｌを供給する。さらに、III族窒化物半導体にｎ導電性を与えるためにｎ型ドーパント源２３ｆが配管１９ｆを介して反応炉１５に接続されており、またIII族窒化物半導体にｐ導電性を与えるためにｐ型ドーパント源２３ｇが配管１９ｇを介して反応炉１５に接続されている。
【００４５】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。III族窒化物半導体の成長期間Ｔａでは、図１（Ａ）に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図１（Ｂ）に示されるように水素流量も一定に保たれ、図１（Ｄ）に示されるようにＴＭＧ供給量も一定に保たれ、図１（Ｅ）に示されるように圧力も一定に保たれる。
【００４６】
工程Ｓ２では、図１（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ１においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長が終了する。
【００４７】
工程Ｓ３では、時刻ｔ２において気相成長装置１１の反応炉１５の温度が時刻ｔ１における温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、アンモニアを含むガスを供給しながら時刻ｔ１以降の期間中に気相成長装置１１の温度を変更する。温度変更期間Ｔｂ中に、アンモニアの供給量が増加される。
【００４８】
気相成長装置１１へのIII族有機金属原料の供給が停止されると共に、アンモニアの供給量が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、III族窒化物半導体に発生する欠陥性ドナーの数が低減される。
【００４９】
本実施例では、図１（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度の変更を時刻ｔ１に開始する。温度変更の例として、成長のための温度摂氏１０５０度から時刻ｔ２（例えば、時刻ｔ１から４８０秒経過した時刻）に摂氏４５０度になるように行われる。また、アンモニアの供給量が時刻ｔ１において増加される。
【００５０】
アフターフロー工程における条件の一例：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１１ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。本実施例では、アンモニアの供給量の増加が温度変更期間Ｔｂにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、アンモニアの供給量を増加するようにしてもよい。
【００５１】
アンモニアの供給量の増加を成長期間Ｔａ中に開始すれば、III族窒化物半導体の成長の終了時におけるアンモニアの供給量はIII族窒化物半導体の成長の開始時におけるアンモニアの供給量よりも大きく、また気相成長装置１１の温度を変更する期間中のアンモニアの供給量はIII族窒化物半導体の成長の終了時ｔ１におけるアンモニアの供給量よりも大きいか又は等しい。III族窒化物半導体の成長当初のアンモニア供給量より多いアンモニアを成長期間Ｔａ中に供給しながら変更期間Ｔｂの工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００５２】
アンモニアの供給量の増加を温度変更期間Ｔｂ中に開始すれば、気相成長装置１１の温度を変更する期間中のアンモニアの供給量は、III族窒化物半導体の成長の終了時におけるアンモニアの供給量以上である。成長期間Ｔａの終期のアンモニア供給量より多いアンモニアを変更期間Ｔｂ中に供給するので、III族窒化物半導体に発生する欠陥性ドナーの数が低減される。
【００５３】
工程Ｓ４では、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるように、アンモニアおよび水素の供給量を減らす。また、図１（Ｃ）に示すように、反応炉１５に窒素ガスを供給する。図１（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度を更に低くする。これにより、反応炉１５の温度は時刻ｔ２で摂氏４５０度程度にあるが、反応炉１５は室温近くの温度まで冷却される。また、反応炉１５の圧力も常圧に調整される。この後に、III族窒化物半導体がエピタキシャル成長されたエピタキシャル基板が反応炉１５から取り出される。
【００５４】
このような成膜方法はIII族窒化物半導体装置を作製するために利用される。図３（Ａ）に示されるように、この作製方法は、III族窒化物ウエハを準備する工程Ｓ１１１と、上記方法に従ってIII族窒化物半導体層を成長する工程Ｓ１１２と、III族窒化物半導体層上にショットキ電極を形成する工程Ｓ１１３とを備える。必要な場合には、III族窒化物半導体層の成長に先立って、一または複数のIII族窒化物半導体層を成長することができる。この方法によれば、III族窒化物半導体表面の欠陥性ドナーに起因するショットキ接合のリーク電流を低減できる。また、ショットキ接合のバリアハイトの減少を小さくできる。ショットキバリアダイオードでは、ショットキ電極のリーク電流が低減される。例えば高電子移動度トランジスタのショットキゲートでは、ゲートリーク電流が低減される。
【００５５】
あるいは、図３（Ｂ）に示されるように、この作製方法は、III族窒化物ウエハを準備する工程Ｓ１２１と、上記方法に従ってｐ型のIII族窒化物半導体層を成長する工程Ｓ１２２と、III族窒化物半導体層上にオーミック電極を形成する工程Ｓ１２３とを備える。必要な場合には、ｐ型のIII族窒化物半導体層の成長に先立って、一または複数のIII族窒化物半導体層を成長することができる。この方法によれば、III族窒化物半導体表面の欠陥性ドナーに起因するオーミック接合の抵抗を低減できる。ｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオード、発光ダイオード、半導体レーザ等のｐ型III族窒化物半導体にオーミック接合する電極のコンタクト抵抗を低減することができる。また、ｐ型のIII族窒化物半導体層に替えてｎ型のIII族窒化物半導体層を成長することもできる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
図４（Ａ）〜図４（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図４（Ａ）〜図４（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図４（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ１１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ１２と、アフターフロー工程Ｓ１３と、パージ工程Ｓ１４とを含む。成長工程Ｓ１１では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
【００５７】
成長工程Ｓ１１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、III族窒化物半導体を成長する。例えば、ＧａＮを成長するときは、窒素化合物源２３ａからアンモニア源を供給すると共に、ガリウム源２３ｂからＴＭＧを供給する。
【００５８】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。III族窒化物半導体の成長期間Ｔａでは、図４（Ａ）に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図４（Ｂ）に示されるように水素流量も一定に保たれ、図４（Ｄ）に示されるようにＴＭＧ供給量も一定に保たれ、図４（Ｅ）に示されるように圧力も一定に保たれる。
【００５９】
工程Ｓ１２では、図４（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ３においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。
【００６０】
工程Ｓ１３では、気相成長装置１１の反応炉１５の温度が時刻ｔ３における温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２に時刻ｔ４においてなるように、アンモニアを含むガスを供給しながら時刻ｔ３以降の期間中に気相成長装置１１の温度を変更する。
【００６１】
この方法によれば、気相成長装置１１へのIII族有機金属物質の供給が停止されると共に、水素の供給量が減少されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００６２】
本実施例では、図４（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度の変更を時刻ｔ３に開始する。一実施例の温度変更は、成長のための温度摂氏１０５０度から時刻ｔ４（例えば、時刻ｔ３から４８０秒経過した時刻）に摂氏４５０度になるように行われる。また、水素の供給量が時刻ｔ３において減少される。
【００６３】
アフターフロー工程における条件の一例：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１１ｓｌｍ
Ｈ２流量：２ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少である。本実施例では、水素の供給量の減少が温度変更期間Ｔｂにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、水素の供給量を減少するようにしてもよい。
【００６４】
水素の供給量の減少を成長期間Ｔａ中に開始すれば、III族窒化物半導体の成長の終了時における水素の供給量はIII族窒化物半導体の成長の開始時における水素の供給量よりも少なく、また気相成長装置１１の温度を変更する期間中の水素の供給量はIII族窒化物半導体の成長の終了時における水素の供給量にほぼ等しいか又は少ない。成長期間Ｔａ中に成長当初の水素の供給量より少ない量の水素を供給しながら変更期間の工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００６５】
水素の供給量の減少を温度変更期間Ｔｂ中に開始すれば、温度変更期間Ｔｂ中の水素の供給量は、III族窒化物半導体の成長の終了時ｔ３における水素の供給量に少ない。変更期間Ｔｂ中に、成長期間Ｔａの終期の水素供給量より少ない量の水素を供給するので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００６６】
工程Ｓ１４では、工程Ｓ４と同様に行われる。工程Ｓ１４の後に、III族窒化物半導体がエピタキシャル成長されたエピタキシャル基板が反応炉１５から取り出される。このような成膜方法は、第１の実施の形態に説明されたIII族窒化物半導体装置を作製するために利用される。
【００６７】
図５（Ａ）〜図５（Ｆ）は、第２の実施の形態の一変形例のIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図５（Ａ）〜図５（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図５（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ２１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ２２と、アフターフロー工程Ｓ２３と、パージ工程Ｓ２４とを含む。成長工程Ｓ２１では基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。
【００６８】
成長工程Ｓ２１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、III族窒化物半導体を成長する。
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。III族窒化物半導体の成長期間Ｔａでは、図５（Ａ）に示されるようにアンモニア流量は一定に保たれ、図５（Ｂ）に示されるように水素流量も一定に保たれ、図５（Ｄ）に示されるようにＴＭＧ供給量も一定に保たれ、図５（Ｅ）に示されるように圧力も一定に保たれる。
【００６９】
工程Ｓ２２では、図４（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ５においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。
【００７０】
工程Ｓ２３では、第２の実施の形態と同様に時刻ｔ５以降の期間中に気相成長装置１１の温度を変更する。温度変更期間Ｔｂに、水素の供給量が減少されると共にアンモニアの供給量が増加される。この方法によってもIII族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００７１】
本実施例では、図５（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度の変更を時刻ｔ５に開始する。一実施例では、時刻ｔ５において、アンモニア流量が増加されると共に、水素の流量が減少される。
【００７２】
アフターフロー工程における成膜条件の一例：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ２４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【００７３】
図６（Ａ）〜図６（Ｆ）は第２の実施の形態の別の変形例のIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図６（Ａ）〜図６（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図６（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ３１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ３２と、アフターフロー工程Ｓ３３と、パージ工程Ｓ３４とを含む。
【００７４】
成長工程Ｓ３１では基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。成長工程Ｓ３１では、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスＧ１を気相成長装置１１の成長炉１５に供給して、III族窒化物半導体を成長する。成長工程Ｓ３１中において、アンモニアの流量を増加すると共に水素の流量を減少する。時刻ｔ９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ９１（成膜完了前２１０秒）で、アンモニアの流量の増加を開始する。また、時刻ｔ９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ９１（成膜完了前２１０秒）で、水素の流量の減少を開始する。時刻ｔ９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ９２（成膜完了前５０秒）で、アンモニアの流量の増加を終了する。また、時刻ｔ９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ９２（成膜完了前５０秒）で、水素の流量の減少を終了する。
【００７５】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ９１）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【００７６】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ９２）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３．５ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。例えば、III族窒化物半導体の成長期間Ｔａでは、図６（Ｄ）に示されるようにＴＭＧ供給量も一定に保たれ、図６（Ｅ）に示されるように圧力も一定に保たれる。
【００７７】
工程Ｓ３２では、図６（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ９においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。
【００７８】
工程Ｓ３３では、図６（Ｆ）に示されるように、反応炉１５の温度の変更を時刻ｔ９に開始する。この方法によってもIII族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。一実施例の温度変更は、例えば第２の実施の形態と同様に行われることができる。
【００７９】
アフターフロー工程における条件の一例：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ３４では、工程Ｓ４と同様に行われる。
【００８０】
上記の変形例では、ガス供給量の変更が成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂのいずれかにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、供給量の変更を行うようにしてもよい。
【００８１】
（実施例１）
自立ＧａＮ基板およびサファイアテンプレートを準備する。低転位自立ＧａＮ基板の転位密度は、例えば１×１０６ｃｍ−２である。自立ＧａＮ基板およびサファイアテンプレートを有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ）炉に配置する。基板表面に熱クリーニング（thermal heat cleaning）を行う。この条件は、摂氏９９０度の温度、１６．５ｓｌｍのＮＨ３流量、３．５ｓｌｍのＨ２流量、２００ｔｏｒｒの圧力、処理時間６００秒間である。窒化ガリウムを成長するとき、成長条件は、摂氏１０５０度の温度、９ｓｌｍのＮＨ３流量、１１ｓｌｍのＨ２流量、３２０μｍｏｌ／ｓｅｃのＴＭＧ供給量、１０ｐｐｍに希釈した５ｓｃｃｍのＳｉＨ４の流量２００ｔｏｒｒの圧力である。この成膜により、２μｍのｎ＋ＧａＮ膜が得られる、キャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３程度である。
【００８２】
図７に示される工程に従って、窒化ガリウムを成長する。工程Ｓ４１における成長条件は、摂氏１０５０度の温度、９ｓｌｍのＮＨ３流量、１１ｓｌｍのＨ２流量、３２０μｍｏｌ／ｓｅｃのＴＭＧ、１０ｐｐｍに希釈した０．２ｓｃｃｍのＳｉＨ４の流量、２００ｔｏｒｒの圧力である。工程Ｓ４２では、時刻ｔ７においてＴＭＧの供給を終了して成膜を完了する。この成膜により、１０μｍのｎ−ＧａＮ膜が得られる、キャリア濃度は、４×１０１６ｃｍ−３程度である。成長終了後、温度の降下を開始する。工程Ｓ４３では、降下時間４８０秒間で摂氏１０５０度から４５０度まで温度を一定速度で降温する。条件は、９ｓｌｍのＮＨ３、１１ｓｌｍのＨ２流量、および２００ｔｏｒｒの圧力である。時刻ｔ８（４８０秒経過すると）では、摂氏４５０度まで成長炉の温度が低くなる。工程Ｓ４４では、流量８ｓｌｍのＮ２に徐々に切り換えると共に、さらに温度を下げて成長フローを終了する。これらの工程を経てＧａＮ基板およびテンプレートを用いて作製された試料は、それぞれ、エピタキシャル基板ＧＡ、ＳＡとして参照される。
【００８３】
図５（Ａ）〜図５（Ｆ）に示された製造フローの例示条件に従って製造フローを行う。つまり、成長終了後のアフターフロー工程においてアンモニア流量として１６．５ｓｌｍおよび水素の流量として３．５ｓｌｍを用いる。これらの工程を適用してＧａＮ基板およびテンプレートを用いて同様に作製された試料は、それぞれ、エピタキシャル基板ＧＢ、ＳＢして参照される。
【００８４】
また、図６（Ａ）〜図６（Ｆ）に示された例示条件に従って製造フローを行う。つまり、成長終了に２１０秒先立ってアンモニアの供給量（９ｓｌｍ）の増加を開始すると共に、成長終了に３０秒先立ってアンモニアの供給量（１６．５ｓｌｍ）の増加を停止する。その後、アンモニアの供給量を一定（１６．５ｓｌｍ）に保つ。また、成長終了に２１０秒先立って水素アンモニアの供給量（９ｓｌｍ）の減少を開始すると共に、成長終了に３０秒先立ってアンモニアの供給量（３．５ｓｌｍ）の減少を停止する。その後、水素の供給量を一定（３．５ｓｌｍ）に保つ。これらの工程を適用してＧａＮ基板およびテンプレートを用いて同様に作製された試料は、それぞれ、エピタキシャル基板ＧＣ、ＳＣして参照される。
【００８５】
これらのエピタキシャル基板ＧＡ、ＳＡ、ＧＢ、ＳＢ、ＧＣ、ＳＣ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＡ、ＤＳＡ、ＤＧＢ、ＤＳＢ、ＤＧＣ、ＤＳＣを作製する。ショットキ金属としてＡｕ（金）を使用し、抵抗加熱を用いる真空蒸着により電極を作製した。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオードＤＧＡ、ＤＧＢ、ＤＧＣおよびショットキバリアダイオードＤＳＡ、ＤＳＢ、ＤＳＣの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＢ：２０５ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＣ：２２０ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＢ：１１８ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＣ：１３２ １１ｍΩｃｍ２
耐圧は、１ｍＡ／ｃｍ２の時の逆方向電圧を示す。特性オン抵抗は、電流密度２００ｍＡ／ｃｍ２における抵抗を示す。
【００８６】
（第３の実施の形態）
図８（Ａ）〜図８（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図８（Ａ）〜図８（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図８（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ５１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ５２と、アフターフロー工程Ｓ５３と、パージ工程Ｓ５４とを含む。成長工程Ｓ５１では、基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。
【００８７】
成長工程Ｓ５１を、例えば工程Ｓ３１と同じく行うことができる。工程Ｓ５２では、図８（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ１１においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。次いで、アフターフロー工程Ｓ５３を行う。この実施の形態では、時刻ｔ１１以降の時刻において、窒素の供給を増加する。本実施例では、窒素の供給が、０ｓｌｍから１１ｓｌｍに変更される。
【００８８】
この方法によれば、III族有機金属物質を気相成長装置１１への供給の停止と同時または停止の後に、窒素の供給量が増加されるので、III族窒化物半導体の成長が完了した後に気相成長装置１１の温度を温度Ｔｅｍｐ２に変更する期間Ｔｂ中に、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【００８９】
本実施例では、時刻ｔ１１以降の時刻において、窒素の供給を増加すると共に水素の供給を減少している。水素の減少により、欠陥性ドナーの発生が低減される。水素の供給量の減少の後に、水素の供給を停止することが好ましい。また、水素供給の減少の開始は、アフタフロー工程Ｓ５３中の早い時刻に行われることが好ましく、例えばＴＭＧの供給の停止に応答して行われる。特に、水素の供給量の減少は、ＴＭＧの供給が停止される時刻ｔ１１に行われることが好ましい。
【００９０】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【００９１】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ１１〜ｔ１２）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：０ｓｌｍ
Ｎ２流量：１１ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ５４では、工程Ｓ４と同様に行われる。
【００９２】
図９（Ａ）〜図９（Ｆ）は、第３の実施の形態の一変形例に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図９（Ａ）〜図９（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図９（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ６１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ６２と、アフターフロー工程Ｓ６３と、パージ工程Ｓ６４とを含む。成長工程Ｓ６１では基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。時刻ｔ１３において、ＴＭＧの供給の供給を停止して成膜を完了する。
【００９３】
成長工程Ｓ６１では、時刻ｔ１３に先立つ時刻ｔ１３１において、窒素の供給量を増加する。本実施例では、窒素の供給が、０ｓｌｍから１１ｓｌｍに変更される。窒素の供給量の変更の後に、アフターフロー工程Ｓ６３が開始される。この方法によれば、成長期間Ｔａ中に成長当初の窒素の供給量より多い量の窒素を供給しながら変更期間Ｔｂの工程に進むので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。窒素供給の増加は、例えば時刻ｔ１３の３０秒前に行われる。
【００９４】
本実施例では、例えば時刻ｔ１３に先だつ時刻ｔ１３１において、窒素の供給を増加すると共に水素の供給を減少する。水素の減少により、欠陥性ドナーの発生が低減される。水素の供給の減少の後に、水素の供給を停止することが好ましい。また、水素供給の減少の開始は、成長工程Ｓ６１中の後半に行われることが好ましく、例えば窒素の増加に応答して行われる。
【００９５】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１３１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【００９６】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１３１以降）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：０ｓｌｍ
Ｎ２流量：１１ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【００９７】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ１３〜ｔ１４）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：０ｓｌｍ
Ｎ２流量：１１ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ６４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【００９８】
上記の変形例では、ガス供給量の変更が成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂのいずれかにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、供給量の変更を行うようにしてもよい。
【００９９】
（実施例２）
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板ＧＤ、ＳＤ、ＧＥ、ＳＥを作製する。具体的には、図８（Ａ）〜図８（Ｆ）および図９（Ａ）〜図９（Ｆ）に示された製造フローの例示条件が使用される。
【０１００】
これらのエピタキシャル基板ＧＤ、ＳＤ、ＧＥ、ＳＥ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＤ、ＤＳＤ、ＤＧＥ、ＤＳＥを作製する。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオーＤＧＤ、ＤＳＤ、ＤＧＥ、ＤＳＥの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＤ：１９６ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＥ：２０５ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＤ：１２２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＥ：１２５ １１ｍΩｃｍ２
【０１０１】
（第４の実施の形態）
図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図１０（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ７１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ７２と、アフターフロー工程Ｓ７３と、パージ工程Ｓ７４とを含む。
【０１０２】
成長工程Ｓ７１では、基板W上にIII族窒化物半導体を堆積する。成長工程Ｓ７１は、例えば成長工程Ｓ１と同様に行うことができる。工程Ｓ７２では、図１０（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ１５においてIII族有機金属物質を気相成長装置１１へ供給することを停止する。これにより、III族窒化物半導体の成長を終了する。次いで、アフターフロー工程Ｓ７３が開始される。この実施の形態では、時刻ｔ１５以降の時刻において、炉内の圧力を増加する。本実施例では、圧力が、２００Ｔｏｒｒから５００Ｔｏｒｒに変更される。
【０１０３】
この方法によれば、変更期間Ｔｂ中の圧力は、成長期間Ｔａの終期の圧力より大きいので、欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
【０１０４】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１５まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１０５】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ１５〜ｔ１６）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ７４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【０１０６】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）は第４の実施の形態の別の変形例のIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図１１（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ８１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ８２と、アフターフロー工程Ｓ８３と、パージ工程Ｓ８４とを含む。成長工程Ｓ８１では基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
【０１０７】
成長工程Ｓ８１中において、圧力を増加する。時刻ｔ１７に先立つ時刻、例えば時刻ｔ１７１（成膜完了前２１０秒）で、圧力の増加を開始する。また、時刻ｔ１７に先立つ時刻、例えば時刻ｔ１７２（成膜完了前５０秒）で、圧力の増加を終了する。
【０１０８】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１７１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１０９】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１７２〜ｔ１７）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１１０】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ１７〜ｔ１８）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ８４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【０１１１】
上記の変形例では、圧力の変更が成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂのいずれかにおいて行われているけれども、成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、圧力の変更を行うようにしてもよい。
【０１１２】
（実施例３）
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板ＧＦ、ＳＦ、ＧＧ、ＳＧを作製する。具体的には、図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）および図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）に示された製造フローの例示条件が使用される。
【０１１３】
これらのエピタキシャル基板ＧＦ、ＳＦ、ＧＧ、ＳＧ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＦ、ＤＳＦ、ＤＧＧ、ＤＳＧを作製する。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオーＤＧＦ、ＤＳＦ、ＤＧＧ、ＤＳＧの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＦ：２１１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＧ：２３６ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＦ：１２６ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＧ：１４５ １１ｍΩｃｍ２
【０１１４】
（第５の実施の形態）
図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図１２（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ９１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ９２と、アフターフロー工程Ｓ９３と、パージ工程Ｓ９４とを含む。成長工程Ｓ９１では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
【０１１５】
成長工程Ｓ９１中において、温度を降下させる。時刻ｔ１９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ１９１（成膜完了前２１０秒）で、温度の減少を開始する。また、時刻ｔ１９に先立つ時刻、例えば時刻ｔ１９２（成膜完了前５０秒）で、圧力の減少を終了する。
【０１１６】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１９１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１１７】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１９２）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０００度
である。
【０１１８】
アフターフロー工程における成膜条件の一例（時刻ｔ１９〜ｔ２０）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０００度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ９４は、工程Ｓ４と同様に行われる。
【０１１９】
（実施例４）
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板ＧＨ、ＳＨを作製する。具体的には、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）に示された製造フローの例示条件が使用される。
【０１２０】
これらのエピタキシャル基板ＧＨ、ＳＨ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＨ、ＤＳＨを作製する。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオーＤＧＨ、ＤＳＨの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＨ：２１６ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＨ：１２１ １１ｍΩｃｍ２
【０１２１】
（第６の実施の形態）
図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体を成長する方法を示す図面である。図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）に示された工程フローも、図２に示された結晶成長装置を用いて行われる。図１３（Ｆ）に示されるように、この方法は、III族窒化物半導体を成長する工程Ｓ１０１と、III族有機金属物質の供給を停止する工程Ｓ１０２と、アフターフロー工程Ｓ１０３と、パージ工程Ｓ１０４とを含む。成長工程Ｓ１０１では、基板W上にIII族窒化物半導体を成長する。
【０１２２】
成長工程Ｓ１０１中において、圧力を増加する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１１（成膜完了前２１０秒）で、圧力の増加を開始する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１２（成膜完了前５０秒）で、圧力の増加を終了する。
【０１２３】
また、成長工程Ｓ１０１中において、アンモニアの供給量を増加する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１１（成膜完了前２１０秒）で、アンモニアの供給量の増加を開始する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１２（成膜完了前５０秒）で、アンモニアの供給量の増加を終了する。
【０１２４】
さらに、成長工程Ｓ１０１中において、水素の供給量を減らす。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１１（成膜完了前２１０秒）で、水素の供給量の減少を開始する。時刻ｔ２１に先立つ時刻、例えば時刻ｔ２１２（成膜完了前５０秒）で、水素の供給量の減少を終了する。
【０１２５】
この実施の形態では、圧力、アンモニアの供給量および水素の供給量の変化を時刻ｔ２１１に開始し、また時刻ｔ２１１に終了しているけれども、必要な場合には、これらの変更開始および変更終了をそれぞれの開始時刻および終了時刻に行うようにしてもよい。
【０１２６】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ２１１まで）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：９ｓｌｍ
Ｈ２流量：１１ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：２６６６４パスカル（２００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１２７】
窒化ガリウムを成長する工程における成膜条件の一例（時刻ｔ２１２）：
ＴＭＧ供給量：３２０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３．５ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度
である。
【０１２８】
アフターフロー工程における条件の一例（時刻ｔ２１〜ｔ２２）：
ＴＭＧ供給量：０μｍｏｌ／ｓｅｃ
ＮＨ３流量：１６．５ｓｌｍ
Ｈ２流量：３．５ｓｌｍ
Ｎ２流量：０ｓｌｍ
反応炉の圧力：６６６６１パスカル（５００ｔｏｒｒ）
反応炉内の温度：摂氏１０５０度から摂氏４５０度へ減少
である。工程Ｓ１０４では、工程Ｓ４と同様に行われる。
【０１２９】
（実施例５）
窒化ガリウム基板およびサファイアテンプレートを用いて、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板ＧＩ、ＳＩを作製する。具体的には、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）に示された製造フローの例示条件が使用される。
【０１３０】
これらのエピタキシャル基板ＧＩ、ＳＩ上にダブルショットキー電極を形成して、ショットキバリアダイオードＤＧＩ、ＤＳＩを作製する。ダブルショットキ電極を用いてこれらのデバイスを評価した。ショットキバリアダイオーＤＧＩ、ＤＳＩの電気特性を示す。
素子名 耐圧（Ｖ） 特性オン抵抗
ダイオードＤＧＡ：１８１ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＧＩ：２４３ １．６ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＡ：１１２ １１ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＳＩ：１５１ １１ｍΩｃｍ２
【０１３１】
第１〜第６の実施の形態の説明から理解されるように、以下の変更（１）〜（５）の少なくともいずれか一つの変更が為されることによって、変更期間中に欠陥性ドナーがIII族窒化物半導体に生じることを低減できる。
（１）成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、アンモニアの供給量が増加される。
（２）成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、水素の供給量が減少される。
（３）成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、窒素の供給量が増加される。
（４）成長期間Ｔａに、気相成長装置１１の温度を下げる。
（５）成長期間Ｔａおよび温度変更期間Ｔｂの少なくともいずれかの期間中に、気相成長装置の圧力を増加する。例えば、変更（１）〜（５）のいずれか２つの組み合わせ、変更（１）〜（５）のいずれか３つの組み合わせ、変更（１）〜（５）のいずれか４つの組み合わせ、変更（１）〜（５）の組み合わせが可能である。
【０１３２】
本実施の形態において説明された、III族窒化物半導体を成長する方法およびIII族窒化物半導体装置を作製する方法を説明する。例えば、III族窒化物半導体はＡｌＧａＮまたはＡｌＮであることが好ましい。この方法によれば、アルミニウムを含むIII族窒化物半導体の表面に欠陥性ドナーが形成されることを抑制できる。また、例えばIII族窒化物半導体はｎ型ＧａＮであることが好ましい。例えば、ｎ型ＧａＮにショットキ接合を成すショットキ電極を形成すれば、ショットキ電極のリーク電流が低減される。さらに、例えばIII族窒化物半導体はｐ型ＧａＮであることが好ましい。この方法によれば、具体的には、ｐ型ＧａＮにオーミック接合を成す電極を形成すれば、電極のコンタクト抵抗が低減される。
【０１３３】
本発明に係る上記方法では、前記III族窒化物半導体はｉ型ＧａＮであることが好ましい。この方法によれば、ｉ型ＧａＮの表面に欠陥性ドナーが形成されることを抑制できる。これにより、欠陥性ドナーに起因する表面リーク電流がｉ型ＧａＮの表面において低減される。
【０１３４】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【符号の説明】
【０１３５】
１１…結晶成長装置、１３…チャンバ、１５…反応管、１７…サセプタ、Ｗ…基板、１９ａ〜１９ｇ…配管、２１…ゲートバルブ、ＧＡ〜ＧＩ、ＳＡ〜ＳＩ…エピタキシャル基板、ＤＧＡ〜ＤＧＩ…ショットキバリアダイオード、ＤＳＡ〜ＤＳＩ…ショットキバリアダイオード、Ｔａ…成長期間、Ｔｂ…温度変更期間、Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１、Ｓ５１、Ｓ６１、Ｓ７１、Ｓ８１、Ｓ９１、Ｓ１０１…III族窒化物半導体を成長する工程、Ｓ２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２、Ｓ５２、Ｓ６２、Ｓ７２、Ｓ８２、Ｓ９２、Ｓ１０２…III族有機金属物質の供給を停止する工程、Ｓ３、Ｓ２３、Ｓ３３、Ｓ４３、Ｓ５３、Ｓ６３、Ｓ７３、Ｓ８３、Ｓ９３、Ｓ１０３…アフターフロー工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第１の供給量から第２の供給量へ増加される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記窒素の供給量の増加は前記III族窒化物半導体の前記成長期間中に開始される、ことを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記窒素の供給量の増加は前記気相成長装置の温度の前記変更期間中に開始される、ことを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項４】
前記窒素の前記第１の供給量は実質的にゼロである、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された方法。
【請求項５】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
水素、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記水素の供給量が減少される、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記水素の供給量の減少は前記III族窒化物半導体の前記成長期間中に開始される、ことを特徴とする請求項５に記載された方法。
【請求項７】
前記水素の供給量の減少は前記気相成長装置の温度の前記変更期間中に開始される、ことを特徴とする請求項５に記載された方法。
【請求項８】
前記減少された水素の供給量は実質的にゼロである、ことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載された方法。
【請求項９】
前記水素の供給量が減少されると共に、前記気相成長装置へ窒素が供給される、ことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１０】
前記水素の供給量が減少されると共に、アンモニアの供給量が増加される、ことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１１】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第１の圧力値から第２の圧力値へ増加される、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記圧力の増加は前記III族窒化物半導体の前記成長期間中に開始される、ことを特徴とする請求項１０に記載された方法。
【請求項１３】
前記圧力の増加は前記気相成長装置の温度の前記変更期間中に開始される、ことを特徴とする請求項１０に記載された方法。
【請求項１４】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間では、前記温度Ｔｅｍｐ１よりも高い温度Ｔｅｍｐ３から前記温度Ｔｅｍｐ１へ前記気相成長装置の温度が変更される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
以下（１）〜（５）の少なくともいずれか一つの変更が為される：
（１）前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記アンモニアの供給量が増加される、
（２）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記水素の供給量が減少される、
（３）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第１の供給量から第２の供給量へ増加される、
（４）前記成長期間に、前記気相成長装置の温度が前記温度Ｔｅｍｐ１よりも高い温度Ｔｅｍｐ３から前記温度Ｔｅｍｐ１へ変更される、
（５）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第１の圧力値から第２の圧力値へ増加される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第１の供給量から第２の供給量へ増加される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記窒素の供給量の増加は前記III族窒化物半導体の前記成長期間中に開始される、ことを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記窒素の供給量の増加は前記気相成長装置の温度の前記変更期間中に開始される、ことを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項４】
前記窒素の前記第１の供給量は実質的にゼロである、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された方法。
【請求項５】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
水素、アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記水素の供給量が減少される、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記水素の供給量の減少は前記III族窒化物半導体の前記成長期間中に開始される、ことを特徴とする請求項５に記載された方法。
【請求項７】
前記水素の供給量の減少は前記気相成長装置の温度の前記変更期間中に開始される、ことを特徴とする請求項５に記載された方法。
【請求項８】
前記減少された水素の供給量は実質的にゼロである、ことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載された方法。
【請求項９】
前記水素の供給量が減少されると共に、前記気相成長装置へ窒素が供給される、ことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１０】
前記水素の供給量が減少されると共に、アンモニアの供給量が増加される、ことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１１】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第１の圧力値から第２の圧力値へ増加される、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記圧力の増加は前記III族窒化物半導体の前記成長期間中に開始される、ことを特徴とする請求項１０に記載された方法。
【請求項１３】
前記圧力の増加は前記気相成長装置の温度の前記変更期間中に開始される、ことを特徴とする請求項１０に記載された方法。
【請求項１４】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
前記III族窒化物半導体の成長期間では、前記温度Ｔｅｍｐ１よりも高い温度Ｔｅｍｐ３から前記温度Ｔｅｍｐ１へ前記気相成長装置の温度が変更される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
III族窒化物半導体を成長する方法であって、
アンモニアおよびIII族有機金属物質を含むガスを気相成長装置に供給して、III族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族有機金属物質を前記気相成長装置へ供給することを第１の時刻において停止して、前記III族窒化物半導体の成長を終了する工程と、
前記第１の時刻後の第２の時刻において前記気相成長装置の温度が前記第１の時刻における前記気相成長装置の温度Ｔｅｍｐ１よりも低い温度Ｔｅｍｐ２になるように、前記アンモニアを含むガスを供給しながら前記第１の時刻以降の期間中に前記気相成長装置の温度を変更する工程と
を備え、
以下（１）〜（５）の少なくともいずれか一つの変更が為される：
（１）前記III族窒化物半導体の成長期間および前記気相成長装置の温度の変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記アンモニアの供給量が増加される、
（２）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記水素の供給量が減少される、
（３）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、窒素が第１の供給量から第２の供給量へ増加される、
（４）前記成長期間に、前記気相成長装置の温度が前記温度Ｔｅｍｐ１よりも高い温度Ｔｅｍｐ３から前記温度Ｔｅｍｐ１へ変更される、
（５）前記成長期間および前記変更期間の少なくともいずれかの期間中に、前記気相成長装置の圧力は第１の圧力値から第２の圧力値へ増加される、
ことを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−３９１５０（Ｐ２０１２−３９１５０Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３８７３（Ｐ２０１１−２４３８７３）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【分割の表示】特願２００６−１４０７８８（Ｐ２００６−１４０７８８）の分割
【原出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【分割の表示】特願２００６−１４０７８８（Ｐ２００６−１４０７８８）の分割
【原出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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