JP2003137700A - ZnTe-BASED COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL AND SEMICONDUCTOR DEVICE - Google Patents
ZnTe-BASED COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL AND SEMICONDUCTOR DEVICEInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の材料
に適した欠陥密度の少ないZnTe系化合物半導体単結
晶およびそれを基体として有する半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ZnTe compound semiconductor single crystal having a low defect density suitable for a material of a semiconductor device and a semiconductor device having the same as a substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、II−VI族化合物半導体単結晶
は、例えば発光ダイオード等の青色や緑色光の発光素子
に利用できる材料として期待されている。2. Description of the Related Art At present, a II-VI group compound semiconductor single crystal is expected as a material that can be used for a blue or green light emitting element such as a light emitting diode.
【0003】例えば、GaAs基板上に分子線エピタキ
シャル成長法により何層ものZnSe系の混晶薄膜を成
長させたZnSe系化合物半導体単結晶を用いてpn接
合型のダイオードが作製されている。この場合、ZnS
e系化合物半導体単結晶は、熱平衡状態ではp型半導体
の制御が困難であると考えられているため、ラジカル粒
子ビーム源とよばれる特殊な装置を用いて形成される。For example, a pn junction type diode is manufactured by using a ZnSe based compound semiconductor single crystal in which a number of layers of ZnSe based mixed crystal thin films are grown on a GaAs substrate by a molecular beam epitaxial growth method. In this case, ZnS
Since it is considered difficult to control a p-type semiconductor in a thermal equilibrium state, an e-based compound semiconductor single crystal is formed using a special device called a radical particle beam source.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法で得
られたp型ZnSe系化合物半導体単結晶は、ドーパン
トの活性化率(ドーピングしたドーパントがキャリアと
して有効に活性化する割合)が低く、発光素子に利用す
るのに充分に低抵抗な結晶とはならなかった。また、結
晶中にドーパントを導入することに伴いドーパントの活
性化を阻害する欠陥も同時に結晶内に導入されるため、
それらの欠陥により結晶性が低下してしまった。このた
め、p型ZnSe系化合物半導体単結晶を利用して信頼
性の高い発光ダイオードを作製することは困難であっ
た。However, the p-type ZnSe-based compound semiconductor single crystal obtained by the above method has a low dopant activation rate (the rate at which the doped dopant is effectively activated as a carrier), and emits light. The crystal did not have a low resistance enough to be used as a device. In addition, as the dopant is introduced into the crystal, defects that inhibit the activation of the dopant are also introduced into the crystal at the same time.
The crystallinity deteriorated due to these defects. For this reason, it has been difficult to manufacture a highly reliable light emitting diode using a p-type ZnSe-based compound semiconductor single crystal.
【0005】一方、ZnTe系の材料を用いたp型半導
体単結晶は特殊な装置を用いることなく比較的容易に作
製することができる。しかしながら、ZnSe系化合物
半導体単結晶の場合と同様に欠陥の制御が難しいため
に、p型ZnTe系化合物半導体単結晶を利用した信頼
性の高い発光素子を開発するに至っていない。On the other hand, a p-type semiconductor single crystal using a ZnTe-based material can be relatively easily manufactured without using a special device. However, since it is difficult to control defects as in the case of ZnSe-based compound semiconductor single crystal, a highly reliable light emitting device using a p-type ZnTe-based compound semiconductor single crystal has not been developed.
【0006】本発明は、発光特性の良い半導体装置を得
るために有効な、欠陥密度が小さく高キャリア濃度のZ
nTe系化合物半導体単結晶および該ZnTe系化合物
半導体を基体として有する半導体装置を提供することを
目的とする。The present invention is effective for obtaining a semiconductor device having good light emission characteristics, and has a small defect density and a high carrier concentration Z.
An object of the present invention is to provide an nTe-based compound semiconductor single crystal and a semiconductor device having the ZnTe-based compound semiconductor as a base.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するためになされたものであり、Zn格子位置を占め
る元素で、Zn格子位置を占めたときのエネルギーがZ
n格子位置に空孔を形成したときのエネルギーよりも安
定である第1のドーパント元素をドーピングされている
ZnTe系化合物半導体単結晶である。すなわち、前記
第1のドーパントの構成元素がZn格子位置を占めるよ
うにして、前記Zn格子位置に空孔が存在する場合より
もエネルギー的に安定させたZnTe系化合物半導体単
結晶である。The present invention has been made to achieve the above object, and is an element occupying a Zn lattice position, and the energy at the time of occupying the Zn lattice position is Z.
It is a ZnTe-based compound semiconductor single crystal doped with a first dopant element, which is more stable than the energy when vacancies are formed at the n-lattice position. That is, it is a ZnTe-based compound semiconductor single crystal in which the constituent element of the first dopant occupies the Zn lattice position and is more energetically stabilized than in the case where the vacancy exists at the Zn lattice position.
【0008】具体的には、前記第1のドーパントとして
は第1(1A)族元素または第11(1B)族元素が適
しており、例えば、Ag、Cu、Li、Naの少なくと
も1つをZnTe系化合物半導体単結晶にドーピングす
ればよい。しかし、実用的にはLi、Naを高純度で結
晶中にドーピングすることは困難なので、第1のドーパ
ントとしてはAg、Cuが適しており、さらにエネルギ
ー的にAgの方がより適している。Specifically, a group 1 (1A) element or a group 11 (1B) element is suitable as the first dopant, and for example, at least one of Ag, Cu, Li, and Na is ZnTe. The compound semiconductor single crystal may be doped. However, since it is practically difficult to dope Li and Na into the crystal with high purity, Ag and Cu are suitable as the first dopant, and Ag is more suitable in terms of energy.
【0009】なお、ZnTe系化合物とは、第12(2
B)族元素のうち少なくともZnと、第16(6B)族
元素を含み、Znの空孔欠陥が出来やすいII−VI族
化合物であることを意味する。The ZnTe-based compound means the 12th (2
It means that the compound is a II-VI group compound containing at least Zn and a 16 (6B) group element of the B) group element, and easily causing Zn vacancy defects.
【0010】また、前記第1のドーパントと、Te格子
位置を占め導電型をp型に制御する元素からなる第2の
ドーパントと、を同時にドーピングすることにより、結
晶性に優れたp型ZnTe系化合物半導体を作製するこ
とができる。例えば、前記第2のドーパントは、Te格
子位置を占める元素であるN、P、Asのうち少なくと
も1つを含むようにするのが望ましい。Further, by simultaneously doping the first dopant and a second dopant that occupies the Te lattice position and controls the conductivity type to p-type, a p-type ZnTe system having excellent crystallinity is obtained. A compound semiconductor can be manufactured. For example, it is desirable that the second dopant contains at least one of N, P, and As that occupies the Te lattice position.
【0011】このようにして作製されたp型ZnTe化
合物半導体は、p型キャリア濃度が1×1018cm
−3以上で、かつキャリア移動度が40cm2/V・s
ec以上であり、抵抗が0.1Ω・m以下となる。The p-type ZnTe compound semiconductor thus produced has a p-type carrier concentration of 1 × 10 18 cm 2.
-3 or more and carrier mobility is 40 cm 2 / V · s
ec or more and the resistance is 0.1 Ω · m or less.
【0012】一方、前記第1のドーパントと、導電型を
n型に制御する元素からなる第3のドーパントと、を同
時にドーピングすることにより、結晶性に優れたn型Z
nTe系化合物半導体を作製することができる。この場
合、例えば、前記第3のドーパントは、Al、Ga、I
n、Clのうち少なくとも1つを含むようにするのが望
ましい。ただし、第1のドーパント濃度よりも第3のド
ーパント濃度の方が高くなるようにする必要がある。On the other hand, by simultaneously doping the first dopant and the third dopant composed of an element for controlling the conductivity type to n-type, an n-type Z having excellent crystallinity is obtained.
An nTe compound semiconductor can be manufactured. In this case, for example, the third dopant is Al, Ga, I
It is desirable to contain at least one of n and Cl. However, it is necessary to make the third dopant concentration higher than the first dopant concentration.
【0013】このようにして作製されたn型ZnTe化
合物半導体は、n型キャリア濃度が1×1018cm
−3以上で、かつキャリア移動度が130cm2/V・
sec以上であり、抵抗が0.05Ω・m以下となる。The n-type ZnTe compound semiconductor thus produced has an n-type carrier concentration of 1 × 10 18 cm 2.
-3 or more and carrier mobility is 130 cm 2 / V ·
It is not less than sec and the resistance is not more than 0.05 Ω · m.
【0014】上述したように、Ag、Cu等のZn格子
位置を占める元素を第1のドーパントとしてZnTe系
化合物半導体単結晶にドーピングすることにより、Zn
の空孔欠陥が発生するのを抑制して、空孔欠陥密度およ
びZn空孔に起因する複合欠陥密度が小さいZnTe系
化合物半導体単結晶を得ることができる。したがって、
得られたZnTe系化合物半導体単結晶は非常に良好な
結晶性を有しているので、信頼性の高い発光素子を作製
することが可能となり、半導体装置の長寿命化の実現が
期待できる。As described above, by doping the ZnTe compound semiconductor single crystal with an element occupying the Zn lattice position such as Ag or Cu as the first dopant, Zn
It is possible to suppress the occurrence of the vacancy defect of 1 and obtain a ZnTe compound semiconductor single crystal having a low vacancy defect density and a low composite defect density due to Zn vacancy. Therefore,
Since the obtained ZnTe-based compound semiconductor single crystal has very good crystallinity, it is possible to manufacture a highly reliable light emitting element, and it is expected that the life of the semiconductor device can be extended.
【0015】また、この方法が有効なZnTe系化合物
半導体としては、ZnTe、ZnMgTe、ZnMnT
e、ZnCdTe、ZnBeTe、ZnMgSeTe、
ZnBeMgTe、ZnCdSeTe等がある。ZnTe-based compound semiconductors to which this method is effective include ZnTe, ZnMgTe, and ZnMnT.
e, ZnCdTe, ZnBeTe, ZnMgSeTe,
Examples include ZnBeMgTe and ZnCdSeTe.
【0016】また、本発明は、ZnTe系化合物半導体
単結晶の場合に限らず、CdTe系化合物半導体単結
晶、BeTe系化合物半導体単結晶においても有効であ
り、第1のドーパントとしてAgまたはCuをドーピン
グすることにより、Cd空孔またはBe空孔に起因する
欠陥の発生を効果的に抑制することができる。The present invention is not limited to the ZnTe-based compound semiconductor single crystal, but is also effective for the CdTe-based compound semiconductor single crystal and the BeTe-based compound semiconductor single crystal, and is doped with Ag or Cu as the first dopant. By doing so, it is possible to effectively suppress the occurrence of defects due to Cd holes or Be holes.
【0017】また、これらのZnTe系化合物半導体単
結晶は、ブリッジマン法や縦型除冷法(VGF法)等の
バルク結晶成長方法やZnTe基板上に分子線エピタキ
シャル成長(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、ま
たは、化学気相成長法(CVD法:Chemical Vaper Dep
osition)、特に、有機金属気相成長(MOCVD:Met
a-organic Chemical Vaper Deposition)法により形成
することができる。These ZnTe-based compound semiconductor single crystals can be obtained by a bulk crystal growth method such as Bridgman method or vertical cooling method (VGF method), or a molecular beam epitaxy (MBE) method on a ZnTe substrate. , Or chemical vapor deposition (CVD method: Chemical Vaper Dep
osition), especially metal organic chemical vapor deposition (MOCVD: Met
a-organic Chemical Vaper Deposition) method.
【0018】以下に本発明の詳細について具体的に説明
する。従来は、p型ZnTe化合物半導体単結晶を作製
する場合、Te格子位置に入るP、As、N等の第15
(5B)族元素をp型ドーパントとして用いて、前記p
型ドーパントのみを結晶中にドーピングするのが一般的
であった。また、高キャリア濃度をの半導体単結晶を得
たい場合は、前記p型ドーパントのドーピング量を増加
する方法が採られ、例えば、MBE法によりラジカル粒
子ビーム源とよばれる特殊な装置を用いて活性化された
N(p型ドーパント)を多量にドーピングするようにし
ていた。The details of the present invention will be specifically described below. Conventionally, when a p-type ZnTe compound semiconductor single crystal is produced, the 15th P, As, N, etc. that enter the Te lattice position
By using a group (5B) element as a p-type dopant,
It was common to dope the crystal with only the type dopant. Further, in order to obtain a semiconductor single crystal having a high carrier concentration, a method of increasing the doping amount of the p-type dopant is adopted. For example, a special device called a radical particle beam source is used for activation by the MBE method. A large amount of the converted N (p-type dopant) is doped.
【0019】しかし、Te格子位置を占めたNはエネル
ギー的にそれ程安定ではないために、結晶中の欠陥密度
が増大してしまうという問題が生じた。そして、このよ
うなZnTe系化合物半導体結晶を基体とした発光素子
の信頼性に悪影響を及ぼしてしまった。However, since N occupying the Te lattice position is not so stable in terms of energy, there arises a problem that the defect density in the crystal increases. Then, the reliability of the light emitting device based on such ZnTe compound semiconductor crystal is adversely affected.
【0020】このように、従来の方法では、結晶欠陥密
度を増大させることなく高キャリア濃度を有するp型Z
nTe化合物半導体単結晶を作製することは困難であ
り、高キャリア濃度を追求すると結晶欠陥密度が増大し
てしまい満足いくp型ZnTe化合物半導体を得ること
ができなかった。As described above, according to the conventional method, the p-type Z having a high carrier concentration without increasing the crystal defect density is obtained.
It is difficult to produce an nTe compound semiconductor single crystal, and if a high carrier concentration is pursued, the crystal defect density increases, and a satisfactory p-type ZnTe compound semiconductor cannot be obtained.
【0021】そこで、本発明者等はドーピングについて
研究を進めた結果、理論計算よりZnTe化合物半導体
においてはZn格子位置が空孔となった場合にエネルギ
ー的に安定化することを見出した。さらに、ZnとTe
の結合エネルギーが低いためにZn空孔は格子間を比較
的容易に拡散して、空孔の拡散による複合欠陥が生成さ
れやすいことを突き止めた。Therefore, as a result of research on doping, the present inventors have found from theoretical calculation that ZnTe compound semiconductors are energetically stabilized when Zn lattice positions become vacancies. Furthermore, Zn and Te
It has been found that Zn vacancies are relatively easily diffused between the lattices due to the low binding energy of, and complex defects are likely to be generated due to the diffusion of vacancies.
【0022】つまり、p型ZnTe化合物半導体は、p
型ドーパントとしての第15(5B)族元素がTe格子
位置を占めるとともにZn空孔が発生し、Zn空孔の発
生に起因して複合欠陥が生成されるために結晶欠陥密度
が増大して結晶性が低下することが判明した。That is, the p-type ZnTe compound semiconductor is p-type
A group 15 (5B) element as a type dopant occupies the Te lattice position, Zn vacancies are generated, and a complex defect is generated due to the generation of Zn vacancies, so that the crystal defect density is increased and crystals are formed. It turned out that the sex is reduced.
【0023】そこで、本発明者等はZn格子位置を、Z
n空孔を形成するエネルギーよりもエネルギー的に安定
な元素で占めることにより、Zn空孔の密度を低減でき
ると考えた。そして、第15(5B)族元素からなるp
型ドーパントに加えてZn格子位置を占める元素をドー
パントとして注入する実験を行ったところ、前記元素が
Zn格子位置を占めた状態で安定化し、Zn空孔の密度
を低減できることが判明した。また、Zn空孔の密度が
低減されることにより、Zn空孔に起因する複合欠陥の
生成が抑制され、結晶欠陥密度が小さくなったことも確
認された。Therefore, the present inventors set the Zn lattice position to Z
It was considered that the density of Zn vacancies can be reduced by occupying an element that is more energetically stable than the energy for forming n vacancies. Then, p consisting of a Group 15 (5B) element
An experiment was conducted in which, in addition to the type dopant, an element occupying the Zn lattice position was injected as a dopant, and it was found that the element was stabilized while occupying the Zn lattice position, and the density of Zn vacancies could be reduced. It was also confirmed that the reduction of the density of Zn vacancies suppressed the generation of compound defects due to Zn vacancies, and the crystal defect density was reduced.
【0024】ここで、Zn空孔を形成するエネルギーよ
りも安定なZn格子位置を占める元素としては、Agや
Cu等が適当であり、この元素をドーパントの一つとし
てドーピングすることによりZn空孔に起因する欠陥を
効果的に抑制できることが明らかとなった。Here, Ag, Cu or the like is suitable as an element that occupies a Zn lattice position that is more stable than the energy that forms the Zn vacancy, and Zn vacancy is obtained by doping this element as one of the dopants. It has been clarified that the defects caused by can be effectively suppressed.
【0025】このように、Zn格子位置を占める元素で
あるAgまたはCuのうち少なくとも1元素を、窒素
(N)等の導電型を制御するドーパントと同時にドーピ
ングすることによりNを多量にドーピングしてもZn空
孔の発生を抑制できるので、Zn空孔に起因する欠陥に
よる悪影響を防止でき、高キャリア濃度の半導体単結晶
を得ることができた。As described above, a large amount of N is doped by simultaneously doping at least one element of Ag or Cu, which is an element occupying the Zn lattice position, with a dopant such as nitrogen (N) for controlling the conductivity type. Since it is possible to suppress the generation of Zn vacancies, it is possible to prevent adverse effects due to defects caused by Zn vacancies and obtain a semiconductor single crystal having a high carrier concentration.
【0026】また、Agはp型ドーパントとしての活性
化エネルギーが若干高いためにp型ドーパントとして有
効に働くことが確認された。つまり、p型ドーパントと
してN、As、Pのみを注入した場合に比較して、前記
p型ドーパントと同時にAgをドーピングした場合の方
が、キャリア濃度が高く、欠陥の少ないp型ZnTe半
導体単結晶が得られた。It was also confirmed that Ag has a slightly higher activation energy as a p-type dopant, and therefore works effectively as a p-type dopant. That is, as compared with the case where only N, As, and P are implanted as the p-type dopant, the case where the p-type dopant is doped with Ag at the same time has a higher carrier concentration and a smaller number of defects in the p-type ZnTe semiconductor single crystal. was gotten.
【0027】また、n型ZnTe化合物半導体を作製す
る際に、n型ドーパントとしてAl、Ga、In、Cl
等をドーピングすると同時に、前記n型ドーパントより
も低濃度のAgまたはCuを同時にドーピングすること
により、キャリア濃度が高く、欠陥の少ないn型ZnT
e半導体単結晶が得られることも確認できた。When an n-type ZnTe compound semiconductor is produced, Al, Ga, In, Cl are used as n-type dopants.
N-type ZnT having a high carrier concentration and few defects by simultaneously doping Ag or Cu with a lower concentration than the n-type dopant.
It was also confirmed that an e semiconductor single crystal was obtained.
【0028】本発明は、上記知見をもとに完成されたも
ので、ZnTe化合物半導体単結晶を作製にする際に、
AgやCu等のZn格子位置を占める元素を、導電型を
制御するためのドーパントと同時にドーピングすること
により、Zn空孔の発生を抑制し、欠陥密度の低いZn
Te化合物半導体単結晶が得られるようにしたものであ
る。The present invention has been completed based on the above findings, and when a ZnTe compound semiconductor single crystal is produced,
An element occupying a Zn lattice position such as Ag or Cu is doped at the same time as a dopant for controlling the conductivity type, thereby suppressing the generation of Zn vacancies and Zn having a low defect density.
A Te compound semiconductor single crystal is obtained.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】本実施の形態は、本発明に係る半
導体素子としての発光ダイオードの一例であり、p型Z
nTe基板上にMBE法により各層をエピタキシャル成
長させて、シングルへテロpn接合を形成したZnTe
系化合物半導体を基体とする発光ダイオードの例であ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION This embodiment is an example of a light emitting diode as a semiconductor element according to the present invention, and is a p-type Z
ZnTe in which each layer is epitaxially grown on the nTe substrate by the MBE method to form a single hetero pn junction.
It is an example of a light emitting diode based on a compound semiconductor.
【0030】なお、p型ZnTe化合物半導体層のドー
パントとしてAgとNを用い、n型ZnTe化合物半導
体層のドーパントとしてAlとAgを用いた。Note that Ag and N were used as dopants for the p-type ZnTe compound semiconductor layer, and Al and Ag were used as dopants for the n-type ZnTe compound semiconductor layer.
【0031】まず、p型ZnTe基板上に、、キャリア
濃度が1×1018cm−3となるようにAgとNをド
ーピングしてp型ZnTeバッファ層を2.0μm形成
した。このとき、半導体原料であるZn源としては高純
度Znメタルを用い、Te源としては高純度Teメタル
を用い、Agドーパントとしては高純度Agメタルを用
い、窒素源としてはラジカル活性化窒素を用いた。First, on a p-type ZnTe substrate, Ag and N were doped so that the carrier concentration was 1 × 10 18 cm −3 to form a p-type ZnTe buffer layer of 2.0 μm. At this time, high-purity Zn metal is used as a Zn source which is a semiconductor raw material, high-purity Te metal is used as a Te source, high-purity Ag metal is used as an Ag dopant, and radical activated nitrogen is used as a nitrogen source. I was there.
【0032】次に、前記p型ZnTeバッファ層上に、
キャリア濃度が1×1017cm− 3となるようにAg
とNをドーピングしたZnTe活性層を1.0μm形成
した。Next, on the p-type ZnTe buffer layer,
Carrier concentration of 1 × 10 17 cm - 3 become as Ag
A ZnTe active layer doped with and N was formed to a thickness of 1.0 μm.
【0033】次に、前記ZnTe活性層上に、AlとA
gを同時にドーピングしてn型ZnMgSeTe化合物
半導体層を2.0μm形成した。このとき、n型ドーパ
ント源としては高純度Alメタルを用い、Alのドーピ
ング量は結晶中のキャリア濃度が〜1018cm−3に
なる量とし、Agのドーピング量はAlのドーピング量
の約半分の量とした。Next, Al and A are deposited on the ZnTe active layer.
At the same time, g was doped to form an n-type ZnMgMgSeTe compound semiconductor layer of 2.0 μm. At this time, high-purity Al metal is used as the n-type dopant source, the doping amount of Al is such that the carrier concentration in the crystal is -10 18 cm -3 , and the doping amount of Ag is about half the doping amount of Al. And the amount.
【0034】次に、n型ZnMgSeTe層上に、キャ
リア濃度が5×1018cm−3となるようにAlとA
gをドーピングしてn型ZnTeコンタクト層を厚さ
0.05μm形成した。Next, Al and A are deposited on the n-type ZnMgSeTe layer so that the carrier concentration is 5 × 10 18 cm −3.
An n-type ZnTe contact layer was formed to a thickness of 0.05 μm by doping g.
【0035】上記のようにして各層を形成した後、結晶
成長装置から取り出し、ZnTe基板側に金電極を、n
型ZnTeコンタクト層側にW(タングステン)電極を
形成して発光ダイオードを作製した。After forming each layer as described above, the layer was taken out from the crystal growth apparatus, and a gold electrode was formed on the ZnTe substrate side, n.
A W (tungsten) electrode was formed on the type ZnTe contact layer side to fabricate a light emitting diode.
【0036】上記発光ダイオードに通電して発光強度の
経時変化を測定したところ、発光強度の変化はほとんど
なく安定した発光特性が得られた。When the above light emitting diode was energized and the change in luminescence intensity over time was measured, there was almost no change in luminescence intensity and stable luminescence characteristics were obtained.
【0037】比較のため、NのみをドーパントとしてZ
nTeバッファ層と活性層を形成した発光ダイオードを
作製した。この発光ダイオードについて発光強度の経時
変化を前記測定と同様の条件で測定したところ、本実施
形態の発光ダイオードに比較して発光強度が経時的に大
きく低下することが明らかとなった。For comparison, only N is used as a dopant and Z is used.
A light emitting diode having an nTe buffer layer and an active layer was prepared. When the time-dependent change in the emission intensity of this light-emitting diode was measured under the same conditions as in the above measurement, it was revealed that the emission intensity significantly decreased with time as compared with the light-emitting diode of this embodiment.
【0038】以上、本発明者によってなされた発明を実
施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実
施例に限定されるものではない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.
【0039】本実施形態で説明したZnTe化合物半導
体やZnMgSeTe化合物半導体以外にも、ZnTe
等の基板に格子整合する系であるZnMgTe、ZnM
gSe、BeMgTe、BeMgSeTe、BeZnM
gTe、CdZnTe、CdSeTe、CdZnSeT
e、CdMgSe等の化合物からなるp型半導体やn型
の半導体を形成する場合にも適用できる。In addition to the ZnTe compound semiconductor and ZnMgSeTe compound semiconductor described in the present embodiment, ZnTe
Such as ZnMgTe and ZnM that are lattice-matched to the substrate
gSe, BeMgTe, BeMgSeTe, BeZnM
gTe, CdZnTe, CdSeTe, CdZnSeT
It can also be applied to the case of forming a p-type semiconductor or an n-type semiconductor made of a compound such as e or CdMgSe.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、ZnTe系化合物半導
体を結晶成長させる際に、Zn格子位置を占める元素
で、Zn格子位置を占めたときのエネルギーがZn格子
位置に空孔を形成したときのエネルギーよりも安定であ
る第1のドーパント元素(Ag、Cu等)をドーピング
するようにしたので、高キャリア濃度で、かつ、結晶欠
陥密度の低いZnTe系化合物半導体単結晶を比較的容
易に製造することが可能となる。そして、このZnTe
系化合物半導体単結晶を基体として用いることにより、
信頼性の高い半導体素子を製造することができるという
効果を奏する。According to the present invention, when a ZnTe-based compound semiconductor is crystal-grown, an element occupying the Zn lattice position, and the energy when the Zn lattice position is occupied forms vacancies at the Zn lattice position. Since the first dopant element (Ag, Cu, etc.), which is more stable than the energy of, is doped, a ZnTe-based compound semiconductor single crystal having a high carrier concentration and a low crystal defect density is relatively easily manufactured. It becomes possible to do. And this ZnTe
By using a compound semiconductor single crystal as a substrate,
It is possible to manufacture a highly reliable semiconductor element.
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 賢次 埼玉県戸田市新曽南3丁目17番35号 株式 会社日鉱マテリアルズ戸田工場内 (72)発明者 朝日 聰明 埼玉県戸田市新曽南3丁目17番35号 株式 会社日鉱マテリアルズ戸田工場内 Fターム(参考) 4G077 AA02 AA03 AB01 BE26 CD01 DA05 DB08 HA02 5F041 CA41 CA49 CA55 CA57 CA58Continued front page (72) Inventor Kenji Sato 3-17-35, Shinsōnan, Toda City, Saitama Prefecture Stocks Company Nikko Materials Toda Factory (72) Inventor Satoshi Asahi 3-17-35, Shinsōnan, Toda City, Saitama Prefecture Stocks Company Nikko Materials Toda Factory F-term (reference) 4G077 AA02 AA03 AB01 BE26 CD01 DA05 DB08 HA02 5F041 CA41 CA49 CA55 CA57 CA58
Claims (11)
位置を占めたときのエネルギーがZn格子位置に空孔を
形成したときのエネルギーよりも安定である元素からな
る第1のドーパントがドーピングされていることを特徴
とするZnTe系化合物半導体単結晶。1. A first dopant, which is an element occupying a Zn lattice position and whose energy when occupying the Zn lattice position is more stable than energy when forming a hole at the Zn lattice position, is doped. A ZnTe-based compound semiconductor single crystal characterized in that.
uの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に
記載のZnTe系化合物半導体単結晶。2. The first dopant is Ag or C.
The ZnTe-based compound semiconductor single crystal according to claim 1, comprising at least one of u.
を占め導電型をp型に制御する元素からなる第2のドー
パントと、がドーピングされていることを特徴とする請
求項1または請求項2に記載のZnTe系化合物半導体
単結晶。3. The method according to claim 1, wherein the first dopant is doped with a second dopant composed of an element that occupies a Te lattice position and controls the conductivity type to p-type. 2. A ZnTe-based compound semiconductor single crystal according to item 2.
のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項
3に記載のZnTe系化合物半導体単結晶。4. The second dopant is N, P or As.
The ZnTe-based compound semiconductor single crystal according to claim 3, comprising at least one of the above.
−3以上で、かつキャリア移動度が40cm2/V・s
ec以上であることを特徴とする請求項3または請求項
4に記載のZnTe系化合物半導体単結晶。5. A p-type carrier concentration of 1 × 10 18 cm
-3 or more and carrier mobility is 40 cm 2 / V · s
It is ec or more, The ZnTe type compound semiconductor single crystal of Claim 3 or Claim 4 characterized by the above-mentioned.
徴とする請求項5に記載のp型ZnTe系化合物半導体
単結晶。6. The p-type ZnTe-based compound semiconductor single crystal according to claim 5, which has a resistance of 0.1 Ω · m or less.
に制御する元素からなる第3のドーパントと、がドーピ
ングされていることを特徴とする請求項1または請求項
2に記載のZnTe系化合物半導体単結晶。7. The ZnTe according to claim 1 or 2, wherein the first dopant and a third dopant made of an element that controls the conductivity type to n-type are doped. Compound semiconductor single crystal.
In、Clのうちの少なくとも1つを含むことを特徴と
する請求項7に記載のZnTe系化合物半導体単結晶。8. The third dopant is Al, Ga,
The ZnTe-based compound semiconductor single crystal according to claim 7, containing at least one of In and Cl.
−3以上で、かつキャリア移動度が130cm2/V・
sec以上であることを特徴とする請求項7または請求
項8に記載のZnTe系化合物半導体単結晶。9. The n-type carrier concentration is 1 × 10 18 cm 2.
-3 or more and carrier mobility is 130 cm 2 / V ·
9. The ZnTe-based compound semiconductor single crystal according to claim 7, wherein the ZnTe-based compound semiconductor single crystal is not less than sec.
を特徴とする請求項9に記載のZnTe系化合物半導体
単結晶。10. The ZnTe compound semiconductor single crystal according to claim 9, having a resistance of 0.05 Ω · m or less.
記載のZnTe系化合物半導体単結晶を基体として有す
ることを特徴とする半導体装置。11. A semiconductor device comprising the ZnTe-based compound semiconductor single crystal according to claim 1 as a base.
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