JP2650635B2 - Method for producing II-VI compound semiconductor thin film - Google Patents

Method for producing II-VI compound semiconductor thin film

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JP2650635B2
JP2650635B2 JP7281695A JP28169595A JP2650635B2 JP 2650635 B2 JP2650635 B2 JP 2650635B2 JP 7281695 A JP7281695 A JP 7281695A JP 28169595 A JP28169595 A JP 28169595A JP 2650635 B2 JP2650635 B2 JP 2650635B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は低速電子線管、CR
T、エレクトロルミネッセンスパネル、発光ダイオード
に用いられるハロゲン元素を含むII−VI族化合物半導体
薄膜の製法に関する。さらに、詳しくは、MOCVD法
によりII−VI族化合物半導体薄膜を形成する際のハロゲ
ン元素のドーピング法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-speed electron
The present invention relates to a method for producing a II-VI group compound semiconductor thin film containing a halogen element, which is used for T, an electroluminescence panel, and a light emitting diode. More specifically, the present invention relates to a halogen element doping method for forming a II-VI compound semiconductor thin film by MOCVD.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来行なわれているハロゲン元素を含む
II−VI族化合物半導体薄膜の製法は、真空蒸着、電子ビ
ーム蒸着、スパッタなどである。即ち、II−VI族化合物
例えば、硫化亜鉛(ZnS),セレン化亜鉛(ZnS
e),テルル化亜鉛(ZnTe)の高純度粉末に適当量
のハロゲン化亜鉛(ZnX2:X=Cl、Br、I)の
様な不純物を添加して作成した蒸着用ペレット、あるい
はターゲットを用いての薄膜形成である。
2. Description of the Related Art Conventionally containing a halogen element
The manufacturing method of the II-VI compound semiconductor thin film includes vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering and the like. That is, II-VI compounds such as zinc sulfide (ZnS) and zinc selenide (ZnS
e) a deposition pellet or target prepared by adding an appropriate amount of an impurity such as zinc halide (ZnX 2 : X = Cl, Br, I) to a high purity powder of zinc telluride (ZnTe). This is the formation of all thin films.

【0003】その他信学技報ED84−73、ED84
−74に記載の如く母体となる薄膜を形成した後に、ハ
ロゲン元素を加熱拡散により導入する方法もある。
[0003] Other IEICE Technical Report ED84-73, ED84
As described in -74, there is also a method of introducing a halogen element by heat diffusion after forming a base thin film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述の従来法において
は次の様な問題点を有する。
The above-mentioned conventional method has the following problems.

【0005】1.蒸着またはスパッタによって得られる
薄膜は結晶性、配向性に劣るため、薄膜の光励起による
発光効率や、デバイス作製時の少数キャリア注入による
発光効率が低い。
[0005] 1. Since a thin film obtained by vapor deposition or sputtering is inferior in crystallinity and orientation, light emission efficiency due to photoexcitation of the thin film and light emission efficiency due to minority carrier injection during device fabrication are low.

【0006】2.不純物の添加濃度及びその分布に関す
る制御性が低い。
[0006] 2. Poor control over the impurity concentration and its distribution.

【0007】このような問題は、蒸着やスパッタという
薄膜形成法では固有の問題であり、蒸着やスパッタで薄
膜形成を行う限りは、1、2に関する大幅な特性の向上
は期待できない。また拡散によるハロゲンの導入法では
2に関する問題がとくに大きい。
Such a problem is an inherent problem in a thin film forming method such as vapor deposition or sputtering, and as long as a thin film is formed by vapor deposition or sputtering, a significant improvement in characteristics 1 and 2 cannot be expected. In the method of introducing halogen by diffusion, two problems are particularly serious.

【0008】そこで本発明はこのような問題を解決する
もので、その目的とするところは、結晶性、配向性に優
れた薄膜の作製およびドーピングの制御性に優れたMO
CVD法を用いてハロゲン元素を含むII−VI族化合物半
導体薄膜を作製することにある。
Accordingly, the present invention is intended to solve such a problem. It is an object of the present invention to prepare a thin film having excellent crystallinity and orientation and to provide an MO having excellent control of doping.
An object of the present invention is to prepare a II-VI group compound semiconductor thin film containing a halogen element by using a CVD method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願発明は、発明のII−
VI族化合物半導体薄膜の製法は、II族元素を含むアルキ
ル化合物とVI族元素を含むアルキル化合物とからなる付
加体をII族原料とする有機金属の気相熱分解法による
II−VI族化合物半導体薄膜の製法であって、ハロゲン元
素を含む化学種を前記II−VI族化合物半導体薄膜形成雰
囲気へ導入することを特徴とする。また、前記ハロゲン
元素を含む化学種が、X 2 、HX(X=Cl、Br、
I)又はハロゲン元素を含む有機化合物であることを特
徴とする。また、前記II−VI族化合物半導体薄膜の成長
温度が、300℃〜500℃であることを特徴とする。
Means for Solving the Problems The present invention relates to the invention II-
The manufacturing method of Group VI compound semiconductor thin films is
Consisting of a metal compound and an alkyl compound containing a group VI element.
Based on vapor phase pyrolysis of organometallics using additive as group II raw material
A method for producing a II-VI compound semiconductor thin film, comprising a halogen source
In the atmosphere for forming the II-VI compound semiconductor thin film,
It is characterized by being introduced into the atmosphere. In addition, the halogen
When the chemical species containing the element is X 2 , HX (X = Cl, Br,
I) or an organic compound containing a halogen element.
Sign. In addition, the growth of the II-VI compound semiconductor thin film
It is characterized in that the temperature is from 300C to 500C.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1には本発明で用いるMOCV
D装置の概略図を示す。透明石英製の反応管1の内部に
はSiCコーティングを施したグラファイト製サセプタ
ー2がセットされており、サセプター2の上には基板3
がセットされている。サセプター2の内部には熱電対4
の先端が埋め込まれており、基板温度のモニターを行
う。反応管1の周囲には、抵抗加熱、高周波、赤外線な
どからなる加熱炉5を設け、基板加熱を行う。反応管1
はバルブ6、7を介してそれぞれ廃ガス処理系8、排気
システム9へと接続されている。ボンベ10、11、1
2にはそれぞれドーピングガス、硫化水素(H2S)、
キャリアーガスがそれぞれ封入されている。キャリアー
ガスは純化装置13により精製後使用する。キャリアー
ガスは、H2、Heのいずれでもよい。バブラー14、
15にはそれぞれ亜鉛ソース、ドーパントが封入されて
いる。16はマスフローコントローラで、ガス流量制御
を行う。ボンベ10、11及びバブラー14、15から
供給された原料及びドーパントは、18を流れるキャリ
アーガスにより希釈される。バルブ19は三方バルブ
で、各ガスを、反応管導入ライン20とバイパスライン
21との切り換えを行う。バイパスライン21はガス処
理系8へ導かれている。
FIG. 1 shows an MOCV used in the present invention.
1 shows a schematic view of a D apparatus. A susceptor 2 made of graphite with SiC coating is set inside a reaction tube 1 made of transparent quartz, and a substrate 3 is placed on the susceptor 2.
Is set. Thermocouple 4 inside susceptor 2
The tip of the substrate is embedded to monitor the substrate temperature. A heating furnace 5 made of resistance heating, high frequency, infrared, or the like is provided around the reaction tube 1 to heat the substrate. Reaction tube 1
Are connected to a waste gas treatment system 8 and an exhaust system 9 via valves 6 and 7, respectively. Cylinders 10, 11, 1
2 includes doping gas, hydrogen sulfide (H 2 S),
Carrier gas is respectively enclosed. The carrier gas is used after being purified by the purification device 13. The carrier gas may be either H 2 or He. Bubbler 14,
15 respectively contain a zinc source and a dopant. Reference numeral 16 denotes a mass flow controller which controls gas flow. The raw materials and dopants supplied from the cylinders 10 and 11 and the bubblers 14 and 15 are diluted by a carrier gas flowing through 18. The valve 19 is a three-way valve that switches each gas between a reaction tube introduction line 20 and a bypass line 21. The bypass line 21 is led to the gas processing system 8.

【0011】(実施例1)上述のMOCVD装置を用い
て、ハロゲン元素を含む硫化亜鉛(ZnS)単結晶膜の
成長をGaAs、GaP、Si基板上に行った。以下に
成長プロセスを示す。
(Example 1) Using the above-mentioned MOCVD apparatus, a zinc sulfide (ZnS) single crystal film containing a halogen element was grown on a GaAs, GaP or Si substrate. The following shows the growth process.

【0012】1.基板の熱エッチングによる表面清浄化 あらかじめ化学エッチングにより表面処理を施した、G
aAs、GaP、Si基板を反応管1にセットし系内を
真空引きする。続いて、キャリアガスを導入し、再度真
空引きする。この操作により系内の残留酸素や残留水分
を除去する。キャリアガスを毎分1〜2リットル程度流
しながら、GaAs、GaP基板の場合には500℃〜
600℃、Si基板では900℃〜1000℃に加熱す
る。この熱エッチングにより基板表面に残留する酸化膜
を除去できる。5〜10分間の熱エッチングを施した後
基板温度を成長温度に設定する。
1. Cleaning of the surface of the substrate by thermal etching
The aAs, GaP, and Si substrates are set in the reaction tube 1 and the system is evacuated. Subsequently, a carrier gas is introduced and the chamber is evacuated again. This operation removes residual oxygen and residual moisture in the system. While flowing a carrier gas at a rate of about 1 to 2 liters per minute, in the case of a GaAs or GaP substrate, 500 ° C.
The substrate is heated to 600 ° C. and 900 ° C. to 1000 ° C. for a Si substrate. The oxide film remaining on the substrate surface can be removed by this thermal etching. After performing the thermal etching for 5 to 10 minutes, the substrate temperature is set to the growth temperature.

【0013】2.結晶成長 ボンベ11からH2Sを反応炉1へ供給する。ドーピン
グ、亜鉛ソースラインは、三方バルブ19の操作により
バイパスライン20へ接続しておく。キャリアーガスに
よるバルブ14のバブリングを開始し、亜鉛ソースの供
給をはじめる。続いて、ボンベ10からのガス供給また
はバブラー15のキャリアーガスによるバブリング開始
によりドーパントを供給開始する。H2S、亜鉛ソー
ス、ドーパントはそれぞれ希釈ライン18により所定濃
度に希釈される。マスフローコントローラ16の指示値
が安定したら、三方バルブ19を反応炉1へ切り換え、
ソースガス及びドーパントを反応炉1へ導入する。基板
上にはZnS:X(X=Cl、Br,I)の成長がおこ
る。
2. H 2 S is supplied to the reactor 1 from the crystal growth cylinder 11. The doping and zinc source lines are connected to the bypass line 20 by operating the three-way valve 19. Bubbling of the valve 14 by the carrier gas is started, and supply of the zinc source is started. Subsequently, the supply of the dopant is started by gas supply from the cylinder 10 or bubbling of the bubbler 15 by the carrier gas. The H 2 S, zinc source and dopant are each diluted to a predetermined concentration by the dilution line 18. When the indicated value of the mass flow controller 16 is stabilized, the three-way valve 19 is switched to the reactor 1 and
A source gas and a dopant are introduced into the reactor 1. ZnS: X (X = Cl, Br, I) grows on the substrate.

【0014】代表的成長条件を次に示す。Typical growth conditions are as follows.

【0015】 キャリアーガス(He):総流量4.5リットル/min 亜鉛ソース: ジエチル亜鉛−ジエチル硫黄の等モル混合による付加体の0℃バ ブリング量= 100ml/min ジメチル亜鉛−ジエチル硫黄の等モル混合による付加体の−20 ℃バブリング量=15ml/min HeまたはH2ベース 2%H2S供給量=100ml/min 成長温度 300℃〜500℃ (本発明でいう付加体とは、ジアルキル亜鉛と、ジアル
キル硫黄またはジアルキルセレンの等モル混合によって
得られる付加体のみならず、等モル混合を行った混合物
も含む。さらに該混合物において、一部が付加体を形成
し、他が解離した状態で共存している場合も含む)以上
の条件の時、成長温度、成長基板の種類によらず、成長
速度は0.8〜μm/hrとほぼ一定であった。
ハロゲン元素のドーピングを行っても成長速度は同じだ
った。
Carrier gas (He): 4.5 l / min total flow rate Zinc source: 0 ° C. bubbling amount of adduct by equimolar mixing of diethyl zinc-diethyl sulfur = 100 ml / min dimethyl zinc-diethyl sulfur equimolar -20 ° C bubbling amount of adduct by mixing = 15 ml / min He or H 2 base 2% H 2 S supply amount = 100 ml / min Growth temperature 300 ° C. to 500 ° C. (Adduct in the present invention means dialkyl zinc and And adducts obtained by equimolar mixing of dialkylsulfur or dialkylselenium, as well as mixtures obtained by equimolar mixing, in which some adducts are formed and others coexist in a dissociated state. Under the above conditions, the growth rate is 0.8 to 1 irrespective of the growth temperature and the type of the growth substrate. It was almost constant at 0 μm / hr.
The growth rate was the same even when the halogen element was doped.

【0016】ハロゲン元素の導入は、次のいずれかの方
法で可能となる。
The halogen element can be introduced by any of the following methods.

【0017】イ.キャリアーガスで希釈したHCl、H
Br、HI、Cl2などのガスをボンベ10から供給す
る。
A. HCl, H diluted with carrier gas
A gas such as Br, HI, or Cl 2 is supplied from the cylinder 10.

【0018】ロ.ボンベ10に封入した揮発性の液体で
あるHBr、HI、Br2、Cl2の蒸気を希釈して反応
炉へ供給する。
B. The volatile liquid HBr, HI, Br 2 , and Cl 2 vapors sealed in the cylinder 10 are diluted and supplied to the reaction furnace.

【0019】ハ、バブラー15に封入したハロゲン元素
を含む液体状有機物(例えば、ジクロルブタン、クロル
ベンゼン、ジブモムプロパン、ヨウ化メチレン等)をキ
ャリアーガスのバブリングにより気化して供給する。
(C) A liquid organic substance (eg, dichlorobutane, chlorobenzene, dibumompropane, methylene iodide, etc.) containing a halogen element enclosed in the bubbler 15 is vaporized and supplied by bubbling a carrier gas.

【0020】ニ.固体のヨウ素をバブラーに入れ、バブ
ラーの加熱により昇華したヨウ素をキャリアーガスによ
り輸送する。
D. Solid iodine is placed in a bubbler, and the iodine sublimated by heating the bubbler is transported by a carrier gas.

【0021】所定の時間成長を行った後、亜鉛ソースと
ハロゲン元素ソースを供給しているラインのガスを三方
バルブ19の操作によりバイパスライン21へ切り換え
廃棄する。キャリアーガスで希釈した2%H2Sを毎分
10〜20cc程度流しながら、基板を室温まで冷却す
る。亜鉛ソース、ハロゲン元素ソースの供給を中止す
る。基板冷却後、H2Sを三方バルブの操作によりバイ
パスライン21へ切り換えた後、H2Sの供給を中断し
反応炉内を脱気して残留するH2Sを除去する。キャリ
アーガスの導入により、反応炉内を常圧に戻し、基板を
取り出す。
After the growth for a predetermined time, the gas in the line supplying the zinc source and the halogen element source is switched to the bypass line 21 by operating the three-way valve 19 and discarded. The substrate is cooled to room temperature while flowing 2% H 2 S diluted with a carrier gas at about 10 to 20 cc / min. Supply of zinc source and halogen element source is stopped. After cooling the substrate, H 2 S is switched to the bypass line 21 by operating a three-way valve, and then the supply of H 2 S is interrupted and the inside of the reactor is evacuated to remove the remaining H 2 S. By introducing the carrier gas, the inside of the reaction furnace is returned to normal pressure, and the substrate is taken out.

【0022】上記のプロセスに従って行った典型的なド
ーピング例として、HeまたはH2ベース1%HClを
毎分10〜50cc反応炉へ導入することにより、Zn
S:Clが得られた。この薄膜は、n型を示し、抵抗率
δ=1〜5Ω・cm、電子濃度5〜10×1017cm
-3、移動度μ=50〜100cm2/V・secの値を示
した。
As a typical doping example performed according to the above process, introducing Zn or He 2 based 1% HCl into a 10-50 cc / min reactor to produce Zn
S: Cl was obtained. This thin film shows n-type, resistivity δ = 1 to 5Ω · cm, electron concentration 5 to 10 × 10 17 cm
-3, mobility μ = 50 to 100 cm 2 / V · sec.

【0023】Clのドーピングと同様に、Br、Iのド
ーピングも、キャリアーガスで希釈した1〜2%のHB
r、HIガスを反応炉内に供給することによって行っ
た。Clのドーピングに関しては、HClの代わりにC
2を用いても同様のドーピング特性を示した。
Similar to the doping of Cl, the doping of Br and I is performed by adding 1 to 2% HB diluted with a carrier gas.
r, HI gas was supplied into the reaction furnace. For Cl doping, instead of HCl, C
Similar doping characteristics were exhibited by using l 2 .

【0024】液体状のHBr、HI、Br2、Cl2封入
されたボンベを用いて、ドーピングする場合には、ボン
ベから供給される100%のガスをマスフローコントロ
ーラにより流量制御されたキャリアーガスによりあらか
じめ1〜2%に希釈してから、ドーパントガスボンベ1
0の配管を通して供給すればよい。以上の方法によって
作製したZnS:X(X=Cl、Br、I)の電気的特
性は、1%HClを用いて作製したZnS:Clと同様
の特性を示した。
In the case of doping using a liquid HBr, HI, Br 2 , and Cl 2 sealed cylinder, 100% gas supplied from the cylinder is previously supplied with a carrier gas whose flow rate is controlled by a mass flow controller. After diluting to 1-2%, the dopant gas cylinder 1
It may be supplied through the 0 pipe. The electrical characteristics of ZnS: X (X = Cl, Br, I) manufactured by the above method showed the same characteristics as ZnS: Cl manufactured using 1% HCl.

【0025】固体のI2を用いてドーピングする場合に
は、I2を微粉末に砕いてバブラー15内に封入し、昇
華によって生ずるI2をキャリアーガスによって反応炉
内へ供給した。バブラー温度30℃、キャリアーガス流
量100ml/minのとき、前述のZnS:Clと同
等の電気的特性を有するZnS:Iが作製できた。但
し、バブラー15から希釈ライン18に至るまでの経路
はI2の凝縮を防ぐために30℃以上に加熱した。
In the case of doping using solid I 2 , I 2 was crushed into fine powder, sealed in a bubbler 15, and I 2 generated by sublimation was supplied into the reactor by a carrier gas. At a bubbler temperature of 30 ° C. and a carrier gas flow rate of 100 ml / min, ZnS: I having the same electrical characteristics as the above-mentioned ZnS: Cl was produced. However, the path from the bubbler 15 to the dilution line 18 was heated to 30 ° C. or higher to prevent the condensation of I 2 .

【0026】ハロゲン元素を含む有機物を用いてドーピ
ングする場合には、室温で液体のものをバブラー15に
封入後、適当な温度にてキャリアーガスのバブリングを
行い気化させて反応炉内へ供給した。
In the case of doping using an organic substance containing a halogen element, a liquid substance was sealed in a bubbler 15 at room temperature, and then a carrier gas was bubbled at an appropriate temperature to be vaporized and supplied into a reaction furnace.

【0027】ジクロルブタン、ジブロムプロパン、ヨウ
化メチレンをそれぞれバブリング温度−20℃、−5
℃、8℃において、10〜20cc/min程度のバブ
リングを行ったとき1%HClを用いて作製したZn
S:Clと同程度の電気的特性を有するZnS:Xが作
製できた。成長膜のオージェスペクトルに炭素のピーク
は検出されなかった。上述の有機化合物の他、トリクロ
ルエタン、トリクロルプロパン、クロルベンゼン、ブロ
ムクロルエタン、ジブロムエタン、ヨウ化エチル、ヨウ
化プロピルなど、炭素、水素、ハロゲン元素より構成さ
れる有機物では、ハロゲン元素に関する供給量が同じで
あれば、類似したドーピング特性を示した。
Dichlorobutane, dibromopropane and methylene iodide were respectively subjected to bubbling temperatures of -20 ° C and -5 ° C.
Zn produced using 1% HCl when bubbling at about 10 to 20 cc / min at 8 ° C. and 8 ° C.
ZnS: X having the same electrical characteristics as S: Cl was produced. No carbon peak was detected in the Auger spectrum of the grown film. In addition to the above-mentioned organic compounds, trichloroethane, trichloropropane, chlorobenzene, bromochloroethane, dibromoethane, ethyl iodide, propyl iodide, and other organic substances composed of carbon, hydrogen, and a halogen element, supply amount of the halogen element is small. If they were the same, they showed similar doping characteristics.

【0028】以上の様にして作製されたZnS:Xは成
長に用いた基板の種類によらず、膜厚1μm程度のとき
CuKα線による回折X線(400)のピークではKα
1、Kα2による2つのピークの明瞭な分離が見られ、し
かもそのロッキングカーブの半値角は0.15〜0.2
5°程度であった。また電子線回折像は明瞭なスポット
パターンを示した。これに対し従来の蒸着やスパッタに
より単結晶基板上に成長したZnS:Xの電子線回折像
は、多結晶の存在を示すリングと単結晶に対応するスポ
ットが共存したパターンを示した。MOCVD法によっ
て作製されたZnS:Xの結晶性が従来法によるZn
S:Xに比べ非常に良いことがわかる。
Regarding the ZnS: X produced as described above, regardless of the type of the substrate used for growth, when the film thickness is about 1 μm, the peak of the diffraction X-ray (400) by CuKα ray is Kα
1. Clear separation of the two peaks due to Kα2 was observed, and the half angle of the rocking curve was 0.15 to 0.2.
It was about 5 °. The electron diffraction image showed a clear spot pattern. On the other hand, an electron diffraction image of ZnS: X grown on a single crystal substrate by conventional evaporation or sputtering showed a pattern in which a ring indicating the presence of polycrystal and a spot corresponding to the single crystal coexisted. The crystallinity of ZnS: X produced by MOCVD is Zn
S: It turns out that it is very good compared with X.

【0029】本発明によって作製されたZnS:X(X
=Cl、Br、I)は450〜480nm付近にピーク
を有する青色のフォトルミネッセンスを呈した。典型的
なフォトルミネッセンススペクトルとして、図2に1.
4−ジクロルブタンをドーパントにして作製した厚さ約
4000ÅのZnS:Cl薄膜の励起波長、318nm
におけるスペクトルを示す。従来法によって作製したZ
nS:Xと同一条件でフォトルミネッセンス強度を比較
したところ、本発明によって作製された試料の方が数倍
強度が高かった。フォトルミネッセンス強度の増加は、
ZnS:Xの結晶性の向上に起因するものと思われる。
The ZnS: X (X
= Cl, Br, I) exhibited blue photoluminescence with a peak around 450-480 nm. As a typical photoluminescence spectrum, FIG.
Excitation wavelength of ZnS: Cl thin film having a thickness of about 4000 ° manufactured using 4-dichlorobutane as a dopant, 318 nm
Shows the spectrum at Z produced by conventional method
When the photoluminescence intensity was compared under the same conditions as nS: X, the intensity of the sample produced by the present invention was several times higher. The increase in photoluminescence intensity
It is thought to be due to the improvement in the crystallinity of ZnS: X.

【0030】(実施例2)(実施例1)に示したZn
S:Xの成長と同様にして、GaAs基板上へのZnS
e:Xの成長が可能である。亜鉛ソースにはジメチル亜
鉛とジメチルセレンを等モル量混合して得られる付加体
を用いた。この付加体は、0℃において46mmTor
r程度の蒸気圧を有する。成長条件を以下に示す。
(Example 2) Zn shown in (Example 1)
In the same manner as the growth of S: X, ZnS
e: X growth is possible. The zinc source used was an adduct obtained by mixing dimethyl zinc and dimethyl selenium in equimolar amounts. This adduct is 46 mmTorr at 0 ° C.
It has a vapor pressure of about r. The growth conditions are shown below.

【0031】亜鉛ソースの −20℃におけるバブリン
グ量25ml/min、Heで希釈した2%H2Seの
供給量100ml/min、キャリアーガスを含む全ガ
ス流量4.5リットル/min、成長温度300℃〜5
00℃。
The bubbling amount of the zinc source at -20 ° C. is 25 ml / min, the supply amount of 2% H 2 Se diluted with He is 100 ml / min, the total gas flow rate including the carrier gas is 4.5 liter / min, and the growth temperature is 300 ° C. ~ 5
00 ° C.

【0032】以上の条件下において、成長温度300〜
400℃では、成長速度は0.7〜0.9μm/hrで
あった。400〜500℃では成長温度の上昇に伴い減
少する傾向にあった。ハロゲン元素の導入は、上述のZ
nSe成長中に、ハロゲン元素を含む化学種を反応炉内
へ供給することによって行った。供給方法はZnS:X
の場合と同様にした。ハロゲン元素の導入は、IMA
(イオンマイクロアナライザー)により確認できた。
Under the above conditions, a growth temperature of 300 to
At 400 ° C., the growth rate was 0.7-0.9 μm / hr. At 400 to 500 ° C., there was a tendency to decrease as the growth temperature increased. The introduction of the halogen element is based on the Z
During the nSe growth, a chemical species containing a halogen element was supplied into the reaction furnace. The supply method is ZnS: X
As in the case of Introduction of halogen element is IMA
(Ion microanalyzer).

【0033】(実施例3)(実施例1、2)に示したZ
nS:X、ZnSe:Xの成長と同様にしてZnS1-x
Sex:Xの成長がGaAs基板上へ可能である。亜鉛
ソースとして、ジメチル亜鉛、またはジエチル亜鉛と、
ジエチル硫黄の等モル混合、あるいはジメチル亜鉛とジ
メチルセレンの等モル混合によって得られる付加体を用
いた。さらにVI族ソースとしてH2S、H2Seを適当な
割合で混合して供給する。VI族ソースの混合比率に応じ
た固相組成のZnS1-xSexが得られた。亜鉛ソース及
び2つのVI族ソースの総量が、(実施例1、2)と同じ
場合、同程度のZnS1-xSexの成長速度が得られた。
ハロゲン元素のドーピング特性も同様であった。
(Example 3) Z shown in (Examples 1 and 2)
ZnS 1-x is grown similarly to the growth of nS: X and ZnSe: X.
The growth of Se x : X is possible on a GaAs substrate. As a zinc source, dimethyl zinc or diethyl zinc,
An adduct obtained by equimolar mixing of diethyl sulfur or dimethyl zinc and dimethyl selenium was used. Further, H 2 S and H 2 Se are mixed and supplied at an appropriate ratio as a group VI source. ZnS 1-x Se x solid phase composition in accordance with the mixing ratio of group VI source is obtained. The total amount of zinc source and two group VI sources, the same case, the growth rate of comparable ZnS 1-x Se x is obtained (Example 1 and 2).
The same was true for the doping characteristics of the halogen element.

【0034】(実施例4)(実施例1〜3)では、単結
晶基板上へのエピタキシャル成長を行ったが、全く同様
にして、非晶質基板、例えば、ガラス、石英、あるいは
これらの上に形成したTa25、SiO2、Al23
ITOなどの薄膜上にも積層が可能である。
(Embodiment 4) In (Embodiments 1 to 3), epitaxial growth was performed on a single-crystal substrate. However, an amorphous substrate, for example, glass, quartz, or The formed Ta 2 O 5 , SiO 2 , Al 2 O 3 ,
It can be laminated on a thin film such as ITO.

【0035】上記の基板を洗浄した後、(実施例1〜
3)のプロセスに従いZnS:Xなどの成長を行った。
得られた薄膜は図3にその回折X線パターンを示すごと
く(111)配向を有する多結晶で、抵抗率は108
1010Ω・cmであった。
After the above substrate was washed, (Examples 1 to 5)
Growth of ZnS: X or the like was performed according to the process of 3).
The resulting thin film is a polycrystalline having as (111) orientation shows the diffraction X-ray pattern in Figure 3, the resistivity is 10 8 ~
It was 10 10 Ω · cm.

【0036】フォトルミネッセンスのスペクトルは、ス
ペクトル強度が単結晶膜に比べて小さい点を除いて、ス
ペクトルのパターンは同じであった。
The spectrum of the photoluminescence spectrum was the same except that the spectrum intensity was smaller than that of the single crystal film.

【0037】以上の実施例と全く同様にして、ZnS上
のZnS:X、ZnSe上のZnSe:X、ZnTe上
のZnTe:X、InP上のZnSe1-xTex:X(0
<x<1)X=Cl,Br,Iの成長も可能である。さ
らに上述した化合物半導体以外のII−VI族化合物半導体
及びその混晶へのハロゲン元素ドーピングが可能であ
る。
In exactly the same manner as in the above embodiment, ZnS: X on ZnS, ZnSe: X on ZnSe, ZnTe: X on ZnTe, ZnSe 1-x Te x : X (0
<X <1) X = Cl, Br, I can be grown. Further, it is possible to dope a II-VI group compound semiconductor other than the above-mentioned compound semiconductor and a mixed crystal thereof with a halogen element.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、結晶
性の優れた良質の薄膜形成が可能なMOCVD法を用い
てII−VI族化合物半導体薄膜を形成する際、II族原料と
してII族元素を含むアルキル化合物とVI族元素を含むア
ルキル化合物とからなる付加体を用い、ハロゲン元素を
含む化学種を該薄膜形成雰囲気へ導入することにより、
従来行われていた蒸着やスパッタ法及び熱拡散法に比べ
て制御性よくハロゲン元素のドーピングができしかも結
晶性、フォトルミネッセンス特性においても従来法に優
る薄膜の作製が可能になった。本発明によって作製され
るZnS:X(X:ハロゲン元素)なる薄膜は、そのま
まの状態でも低速電子線管、CRT用の蛍光物質として
応用できる。さらにCu、Agなどを導入することによ
りエレクトロルミネッセンスパネルの発光層として用い
ることができる。また、単結晶薄膜は、絶縁膜、電極層
を順次積層してMIS構造とすることにより、青色発光
ダイオードが作製できる。本発明が種々の表示素子、発
光素子の発光層を作製する際に寄与するところ極めて大
きいと確信する。
As described above, according to the present invention, when a II-VI compound semiconductor thin film is formed by using the MOCVD method capable of forming a high-quality thin film having excellent crystallinity, a group II raw material is used.
Of an alkyl compound containing a group II element and an alkyl compound containing a group VI element
Using an adduct consisting of a alkyl compound and introducing a chemical species containing a halogen element into the atmosphere for forming the thin film,
It is possible to dope a halogen element with better controllability as compared with the conventional vapor deposition, sputtering, and thermal diffusion methods, and it is possible to produce a thin film that is superior in crystallinity and photoluminescence characteristics to the conventional method. The thin film of ZnS: X (X: halogen element) produced according to the present invention can be applied as it is as a fluorescent material for a low-speed electron tube or a CRT. Further, by introducing Cu, Ag, or the like, it can be used as a light emitting layer of an electroluminescent panel. In addition, a blue light emitting diode can be manufactured by sequentially stacking an insulating film and an electrode layer to form an MIS structure. We believe that the present invention contributes greatly to the production of light emitting layers of various display elements and light emitting elements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るMOCVD装置の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a MOCVD apparatus according to the present invention.

【図2】本発明によって作製された薄膜の典型的なフォ
トルミネッセンススペクトルを示した図。(室温で測定
したZnS:Cl膜のスペクトル)
FIG. 2 shows a typical photoluminescence spectrum of a thin film manufactured according to the present invention. (Spectrum of ZnS: Cl film measured at room temperature)

【図3】本発明によって石英ガラス上に作製されたZn
S:Cl多結晶薄膜の回折X線パターンを示した図。
FIG. 3 shows Zn produced on quartz glass according to the present invention.
The figure which showed the diffraction X-ray pattern of S: Cl polycrystalline thin film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.透明石英製の反応管 2.SiCコーティングを施したグラファイト製サセプ
ター 3.基板 4.熱電対 5.抵抗加熱、高周波、赤外線などからなる加熱炉 6、7.バルブ 8.廃ガス処理系 9.排気システム 10.ドーピング用ガスの入ったボンベ 11.硫化水素などVI族水素化物の入ったボンベ 12.キャリアーガスの入ったボンベ 13.純化装置 14.Znソースの入ったバブラー 15.ドーパントが入ったバブラー 16.マスフローコントローラ 17.バルブ 18.希釈ガスライン 19.三方バルブ 20.反応管導入ライン 21.バイパスライン
1. 1. Reaction tube made of transparent quartz 2. Graphite susceptor with SiC coating Substrate 4. Thermocouple 5. Heating furnace consisting of resistance heating, high frequency, infrared, etc. 6,7. Valve 8. Waste gas treatment system 9. Exhaust system 10. 10. Cylinder containing doping gas 11. A cylinder containing a Group VI hydride such as hydrogen sulfide 12. Gas cylinder containing carrier gas Purifier 14. 14. Bubbler containing Zn source 15. bubbler with dopant Mass flow controller 17. Valve 18. Dilution gas line 19. Three-way valve 20. Reaction tube introduction line 21. Bypass line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 則久 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式 会社諏訪精工舎内 (56)参考文献 特開 昭58−103395(JP,A) 特開 昭61−161710(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Norihisa Okamoto 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Inside Suwa Seikosha Co., Ltd. 61-161710 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】II族元素を含むアルキル化合物とVI族元素
を含むアルキル化合物とからなる付加体をII族原料とす
る、有機金属の気相熱分解法によるII−VI族化合物半導
体薄膜の製法であって、 ハロゲン元素を含む化学種を前記II−VI族化合物半導体
薄膜形成雰囲気へ導入することを特徴とするII−VI族化
合物半導体薄膜の製法。
1. An alkyl compound containing a group II element and a group VI element
An adduct consisting of an alkyl compound containing
A method for producing a group II-VI compound semiconductor thin film by a vapor phase thermal decomposition method of an organic metal, comprising introducing a chemical species containing a halogen element into the atmosphere for forming the group II-VI compound semiconductor thin film. -A method for producing a group VI compound semiconductor thin film.
【請求項2】前記ハロゲン元素を含む化学種が、X2
HX(X=Cl、Br、I)又はハロゲン元素を含む有
機化合物であることを特徴とする請求項1記載のII−VI
族化合物半導体薄膜の製法。
2. The method according to claim 2, wherein the chemical species containing a halogen element is X 2 ,
2. The compound according to claim 1, wherein the compound is an organic compound containing HX (X = Cl, Br, I) or a halogen element.
Of group III compound semiconductor thin film.
【請求項3】前記II−VI族化合物半導体薄膜の成長温度3. A growth temperature of the II-VI compound semiconductor thin film.
が、300℃〜500℃であることを特徴とする請求項Is 300 ° C. to 500 ° C.
1記載のII−VI族化合物半導体薄膜の製法。2. The method for producing a group II-VI compound semiconductor thin film according to item 1.
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