JP2686859B2 - ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 - Google Patents
ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硫黄を含むII−VI族化
合物半導体のｎ形結晶の結晶成長方法に関するものであ
る。
合物半導体のｎ形結晶の結晶成長方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】II−VI族化合物半導体の有機金属気相成
長法（以下ＭＯＶＰＥ法という）において、VI族元素原
料として水素化物（硫化水素，セレン化水素等）を用い
た場合、約３００℃程度の低温での成長が可能になるた
め、成長温度から室温にいたる温度変化による結晶の劣
化を避けることができる。しかしその反面、VI族元素の
水素化合物原料はII族元素の有機金属原料（ジアルキル
カドミウム，ジアルキル亜鉛等）と室温程度の低温でも
反応を起こすため、それを避けるために半導体基板に結
晶成長を行う直前で原料を混合しなくてはならず、その
結果成長層の厚さ、品質などがばらついてしまう。この
ため、低温でII族元素有機金属原料と反応を起こさない
VI族元素原料として、有機化合物であるアルキル化合物
（ジエチル硫黄，ジメチル硫黄，ターシャリブチルメル
カプタン，ジエチルセレン，ジメチルセレン，エチルセ
レノール等）を用いた結晶成長法が提案され、実験も行
われている。
長法（以下ＭＯＶＰＥ法という）において、VI族元素原
料として水素化物（硫化水素，セレン化水素等）を用い
た場合、約３００℃程度の低温での成長が可能になるた
め、成長温度から室温にいたる温度変化による結晶の劣
化を避けることができる。しかしその反面、VI族元素の
水素化合物原料はII族元素の有機金属原料（ジアルキル
カドミウム，ジアルキル亜鉛等）と室温程度の低温でも
反応を起こすため、それを避けるために半導体基板に結
晶成長を行う直前で原料を混合しなくてはならず、その
結果成長層の厚さ、品質などがばらついてしまう。この
ため、低温でII族元素有機金属原料と反応を起こさない
VI族元素原料として、有機化合物であるアルキル化合物
（ジエチル硫黄，ジメチル硫黄，ターシャリブチルメル
カプタン，ジエチルセレン，ジメチルセレン，エチルセ
レノール等）を用いた結晶成長法が提案され、実験も行
われている。
【０００３】図７は従来の技術によるｎ形硫化カドミウ
ム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）のＭＯＶＰＥ装置である。１１〜
１５はマスフローコントローラなどの流量制御器、２１
はII族元素有機亜鉛原料であるジエチル亜鉛（ＤＥＺ
ｎ）、２２はII族元素有機カドミウム原料であるジメチ
ルカドミウム（ＤＭＣｄ）、２３は有機硫黄原料である
ターシャリブチルメルカプタン（ｔＢｕＳＨ）、２４は
III 族元素有機原料ドーパントであるトリエチルインジ
ウム（ＴＥＩｎ）、３１〜３４はバルブ、４は基板を載
せるサセプタ、５は石英ガラス製の反応管である。図中
左からキャリアガスとなる純水素ガスが各流量制御器に
導入され、おのおの一定の流量で各原料をバブリングす
る。各原料は蒸気となって水素キャリアガスと共に輸送
され、バルブを経て配管６内で混合される。混合された
原料は、反応管５内へ導入された後、誘導加熱等によっ
て加熱されたサセプタ４で熱分解し、その上に置かれた
ＧａＡｓ基板上に硫化カドミウム亜鉛を積層する。分解
後のガスは図中右の廃ガス処理装置で処理されて放出さ
れる。
ム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）のＭＯＶＰＥ装置である。１１〜
１５はマスフローコントローラなどの流量制御器、２１
はII族元素有機亜鉛原料であるジエチル亜鉛（ＤＥＺ
ｎ）、２２はII族元素有機カドミウム原料であるジメチ
ルカドミウム（ＤＭＣｄ）、２３は有機硫黄原料である
ターシャリブチルメルカプタン（ｔＢｕＳＨ）、２４は
III 族元素有機原料ドーパントであるトリエチルインジ
ウム（ＴＥＩｎ）、３１〜３４はバルブ、４は基板を載
せるサセプタ、５は石英ガラス製の反応管である。図中
左からキャリアガスとなる純水素ガスが各流量制御器に
導入され、おのおの一定の流量で各原料をバブリングす
る。各原料は蒸気となって水素キャリアガスと共に輸送
され、バルブを経て配管６内で混合される。混合された
原料は、反応管５内へ導入された後、誘導加熱等によっ
て加熱されたサセプタ４で熱分解し、その上に置かれた
ＧａＡｓ基板上に硫化カドミウム亜鉛を積層する。分解
後のガスは図中右の廃ガス処理装置で処理されて放出さ
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におい
ては、デバイス化に際し必要となるｎ形の成長層を得る
ためにIII 族元素の有機金属原料（トリアルキルインジ
ウム，トリアルキルガリウム等）やVII 族元素の有機原
料（ヨウ化アルキル，臭化アルキル等）をドーパントと
して加えると、II族元素原料と低温で反応してしまい、
成長速度を大きく下げるばかりでなく、成長層の品質劣
化を招くという問題がある。すなわち図８において、配
管６内あるいは、反応管５に導入されてからサセプタ４
へ到達するまでの間でII族元素原料（ＤＥＺｎ，ＤＭＣ
ｄ）とIII 族元素原料（ＴＥＩｎ）が反応を起こし、配
管６内や反応管５内に生成物を析出する。その結果、サ
セプタ４付近での原料供給量は減少し、III 族元素原料
を供給しないノンドープ層の成長時と比べて成長速度が
約１／１０に減少する。また、配管６内や反応管５内に
析出した生成物はバルブ３１〜３４の開閉を妨げる他、
生成物の蒸気圧により、その後に成長したノンドープ層
にインジウムが混入し、ノンドープ層のキャリア濃度が
下がらないこと、成長層の組成が意図した値から変動す
ることなどにより結晶の品質が落ちるという問題があ
る。
ては、デバイス化に際し必要となるｎ形の成長層を得る
ためにIII 族元素の有機金属原料（トリアルキルインジ
ウム，トリアルキルガリウム等）やVII 族元素の有機原
料（ヨウ化アルキル，臭化アルキル等）をドーパントと
して加えると、II族元素原料と低温で反応してしまい、
成長速度を大きく下げるばかりでなく、成長層の品質劣
化を招くという問題がある。すなわち図８において、配
管６内あるいは、反応管５に導入されてからサセプタ４
へ到達するまでの間でII族元素原料（ＤＥＺｎ，ＤＭＣ
ｄ）とIII 族元素原料（ＴＥＩｎ）が反応を起こし、配
管６内や反応管５内に生成物を析出する。その結果、サ
セプタ４付近での原料供給量は減少し、III 族元素原料
を供給しないノンドープ層の成長時と比べて成長速度が
約１／１０に減少する。また、配管６内や反応管５内に
析出した生成物はバルブ３１〜３４の開閉を妨げる他、
生成物の蒸気圧により、その後に成長したノンドープ層
にインジウムが混入し、ノンドープ層のキャリア濃度が
下がらないこと、成長層の組成が意図した値から変動す
ることなどにより結晶の品質が落ちるという問題があ
る。
【０００５】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、III 族元素ドーパ
ント原料やVII 族元素ドーパント原料とII族元素原料と
の低温での反応を抑制し、高品質な硫黄を含むｎ形II−
VI族化合物半導体を結晶成長する方法を提供することに
ある。
点を解決するためになされたもので、III 族元素ドーパ
ント原料やVII 族元素ドーパント原料とII族元素原料と
の低温での反応を抑制し、高品質な硫黄を含むｎ形II−
VI族化合物半導体を結晶成長する方法を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、III 族元素有機金属原料またはVII 族元
素有機原料を含む原料ガスと有機硫黄原料を含む原料ガ
スを予め混合した後、II族元素有機金属原料を含む原料
ガスと混合して、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）
により、半導体基板上にｎ形のII−VI族化合物半導体を
結晶成長を行わせることを特徴とする構成を有してい
る。
に、本発明は、III 族元素有機金属原料またはVII 族元
素有機原料を含む原料ガスと有機硫黄原料を含む原料ガ
スを予め混合した後、II族元素有機金属原料を含む原料
ガスと混合して、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）
により、半導体基板上にｎ形のII−VI族化合物半導体を
結晶成長を行わせることを特徴とする構成を有してい
る。
【０００７】
【作用】本発明により、III 族元素ドーパント原料（ま
たはVII 族元素ドーパント原料）を予め有機硫黄原料と
混合し、アダクトと呼ばれる気相の付加体を形成させる
ことにより、II族元素原料との低温での反応を抑えるこ
とができる。すなわち、有機硫黄原料とIII 族元素有機
原料（またはVII 族元素有機原料）を別の系統から先に
混合してやり、II族元素原料系統と分離して反応管内に
導入することにより、有機硫黄原料とIII 族元素原料と
は結合し付加体を形成する。付加体はII族元素原料とは
低温で反応しないため、ドーパン原料とII族元素原料と
の低温での反応を抑制することができる。
たはVII 族元素ドーパント原料）を予め有機硫黄原料と
混合し、アダクトと呼ばれる気相の付加体を形成させる
ことにより、II族元素原料との低温での反応を抑えるこ
とができる。すなわち、有機硫黄原料とIII 族元素有機
原料（またはVII 族元素有機原料）を別の系統から先に
混合してやり、II族元素原料系統と分離して反応管内に
導入することにより、有機硫黄原料とIII 族元素原料と
は結合し付加体を形成する。付加体はII族元素原料とは
低温で反応しないため、ドーパン原料とII族元素原料と
の低温での反応を抑制することができる。
【０００８】以下に、図面を用いて本発明を詳細に説明
する。
する。
【０００９】
【実施例１】図１は本発明の実施例の１つで、II−VI族
化合物半導体の硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）のＭ
ＯＶＰＥ装置である。１１〜１５はマスフローコントロ
ーラなどの流量制御器、２１はII族元素有機亜鉛原料で
あるジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）、２２はII族元素有機カ
ドミウム原料であるジメチルカドミウム（ＤＭＣｄ）、
２３は有機硫黄原料であるターシャリブチルメルカプタ
ン（ｔＢｕＳＨ）、２４はIII 族元素有機原料ドーパン
トであるトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）、４は基板
を載せるサセプタ、５は石英ガラス製の反応管である。
バルブ３１，３２は配管６１に、バルブ３３，３４は配
管６２に接続されており、II族元素原料であるジエチル
亜鉛（ＤＥＺｎ）とジメチルカドミウム（ＤＭＣｄ）は
配管６１内で混合され、また有機硫黄原料であるターシ
ャリブチルメルカプタン（ｔＢｕＳＨ）とIII 族元素原
料であるトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）は配管６２
内で混合されてそれぞれ反応管５に導入される。従っ
て、本装置によれば、III 族元素有機金属原料であるＴ
ＥＩｎを含む原料ガスと、有機硫黄原料であるｔＢｕＳ
Ｈを含む原料ガスを配管６２で予め混合した後、II族元
素有機金属原料であるＤＥＺｎとＤＭＣｄとを含む配管
６１内の原料ガスとを反応間５内で混合して、反応管５
内に配置されたサセプタ４上に置かれた半導体基板上に
ｎ形のII−VI族化合物半導体ＣｄＺｎＳを結晶成長させ
ることができる。このような方法をとると、ＴＥＩｎと
ｔＢｕＳＨが配管６２内で安定なアダクトを形成するた
め、II族元素原料とＴＥＩｎの低温での反応が抑制され
る。また、配管６１と６２は反応管５まで互いに独立し
ているので、少なくとも配管６１，６２内での生成物の
析出は防ぐことができる。従って、前述のような低温反
応による悪影響は起こらず、ノンドープ層の成長時と全
く変わらない成長速度で、同程度に高品質な成長層を得
ることができる。
化合物半導体の硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）のＭ
ＯＶＰＥ装置である。１１〜１５はマスフローコントロ
ーラなどの流量制御器、２１はII族元素有機亜鉛原料で
あるジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）、２２はII族元素有機カ
ドミウム原料であるジメチルカドミウム（ＤＭＣｄ）、
２３は有機硫黄原料であるターシャリブチルメルカプタ
ン（ｔＢｕＳＨ）、２４はIII 族元素有機原料ドーパン
トであるトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）、４は基板
を載せるサセプタ、５は石英ガラス製の反応管である。
バルブ３１，３２は配管６１に、バルブ３３，３４は配
管６２に接続されており、II族元素原料であるジエチル
亜鉛（ＤＥＺｎ）とジメチルカドミウム（ＤＭＣｄ）は
配管６１内で混合され、また有機硫黄原料であるターシ
ャリブチルメルカプタン（ｔＢｕＳＨ）とIII 族元素原
料であるトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）は配管６２
内で混合されてそれぞれ反応管５に導入される。従っ
て、本装置によれば、III 族元素有機金属原料であるＴ
ＥＩｎを含む原料ガスと、有機硫黄原料であるｔＢｕＳ
Ｈを含む原料ガスを配管６２で予め混合した後、II族元
素有機金属原料であるＤＥＺｎとＤＭＣｄとを含む配管
６１内の原料ガスとを反応間５内で混合して、反応管５
内に配置されたサセプタ４上に置かれた半導体基板上に
ｎ形のII−VI族化合物半導体ＣｄＺｎＳを結晶成長させ
ることができる。このような方法をとると、ＴＥＩｎと
ｔＢｕＳＨが配管６２内で安定なアダクトを形成するた
め、II族元素原料とＴＥＩｎの低温での反応が抑制され
る。また、配管６１と６２は反応管５まで互いに独立し
ているので、少なくとも配管６１，６２内での生成物の
析出は防ぐことができる。従って、前述のような低温反
応による悪影響は起こらず、ノンドープ層の成長時と全
く変わらない成長速度で、同程度に高品質な成長層を得
ることができる。
【００１０】
【実施例２】実施例１では硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺ
ｎＳ）の場合を示したが、硫黄を含むII−VI族化合物半
導体であれば、本発明によって結晶成長ができる。図２
は硫化セレン化カドミウム亜鉛（ＣｄxＺｎ１1-x Ｓy
Ｓｅ1-y ）のＭＯＶＰＥ装置に本発明を適用したときの
例である。２５はジエチルセレン（ＤＥＳｅ）でバルブ
３５により配管６１に混合されている。そのほかの構成
要素は図１と同じである。また、セレン原料であるＤＥ
Ｓｅは、III 族原料のＴＥＩｎと低温での反応を起こさ
ないので、図３の様にＤＥＳｅをｔＢｕＳＨ及びＴＥＩ
ｎと配管６２において混合してもよい。さらに、結晶成
長させるII−VI族化合物半導体は、実施例１，２では３
元混晶化合物であったが、本発明はこれに限らない。例
えば、ＺｎＳ、ＣｄＳのような２元化合物やＺｎＳＳｅ
のような３元化合物、あるいは５元以上のII−VI族化合
物のＭＯＶＰＥ法にも、硫黄を含んでさえいれば適用可
能である。II族元素としては水銀（Ｈｇ），マグネシウ
ム（Ｍｇ）などを、また、VI族元素として酸素（Ｏ），
テルリウム（Ｔｅ）などを含んでももちろん構わない。
また、VI族元素原料の有機硫黄原料としては、ｔＢｕＳ
Ｈの代わりにジエチル硫黄を用いてもよい。またこの他
の有機硫黄原料でも安定度の差はあるが、同様にIII 族
元素原料とアダクトを形成するため、同様な効果が得ら
れる。またIII 族元素ドーパント原料もＴＥＩｎのみに
限らない。トリメチルインジウム，エチルジメチルイン
ジウム，トリエチルガリウム，トリメチルガリウムなど
でも同様の効果は得られる。またIII 族元素ドーパント
原料の代わりに、II−VI族元素のｎ形ドーパントとして
働くVII 族元素の有機原料の中にも同様な効果が得られ
る原料がある。例えばヨウ化ヘキサン，ヨウ化エチル，
臭化ブチルなどである。
ｎＳ）の場合を示したが、硫黄を含むII−VI族化合物半
導体であれば、本発明によって結晶成長ができる。図２
は硫化セレン化カドミウム亜鉛（ＣｄxＺｎ１1-x Ｓy
Ｓｅ1-y ）のＭＯＶＰＥ装置に本発明を適用したときの
例である。２５はジエチルセレン（ＤＥＳｅ）でバルブ
３５により配管６１に混合されている。そのほかの構成
要素は図１と同じである。また、セレン原料であるＤＥ
Ｓｅは、III 族原料のＴＥＩｎと低温での反応を起こさ
ないので、図３の様にＤＥＳｅをｔＢｕＳＨ及びＴＥＩ
ｎと配管６２において混合してもよい。さらに、結晶成
長させるII−VI族化合物半導体は、実施例１，２では３
元混晶化合物であったが、本発明はこれに限らない。例
えば、ＺｎＳ、ＣｄＳのような２元化合物やＺｎＳＳｅ
のような３元化合物、あるいは５元以上のII−VI族化合
物のＭＯＶＰＥ法にも、硫黄を含んでさえいれば適用可
能である。II族元素としては水銀（Ｈｇ），マグネシウ
ム（Ｍｇ）などを、また、VI族元素として酸素（Ｏ），
テルリウム（Ｔｅ）などを含んでももちろん構わない。
また、VI族元素原料の有機硫黄原料としては、ｔＢｕＳ
Ｈの代わりにジエチル硫黄を用いてもよい。またこの他
の有機硫黄原料でも安定度の差はあるが、同様にIII 族
元素原料とアダクトを形成するため、同様な効果が得ら
れる。またIII 族元素ドーパント原料もＴＥＩｎのみに
限らない。トリメチルインジウム，エチルジメチルイン
ジウム，トリエチルガリウム，トリメチルガリウムなど
でも同様の効果は得られる。またIII 族元素ドーパント
原料の代わりに、II−VI族元素のｎ形ドーパントとして
働くVII 族元素の有機原料の中にも同様な効果が得られ
る原料がある。例えばヨウ化ヘキサン，ヨウ化エチル，
臭化ブチルなどである。
【００１１】
【発明の効果】図４〜図７は従来の図８の結晶成長方法
と本発明による図１の結晶成長方法を用いた時の、ノン
ドープ層とｎ形ドープ層の諸特性について示したもので
ある。全ての図において、基板はクロム・酸素ドープの
半絶縁性（１００）面ＧａＡｓ基板を用いた。ＤＥＺｎ
及びＤＭＣｄの流量はそれぞれ５．５５，６．２０μｍ
ｏｌ／ｍｉｎで一定とした。成長時間は１時間である。
この時、二結晶Ｘ線回折法で測定したノンドープＣｄＺ
ｎＳ成長層の格子定数は、いずれの場合も基板のＧａＡ
ｓとほぼ一致し、これから混晶の組成はＣｄ0.55Ｚｎ
0.45Ｓである。
と本発明による図１の結晶成長方法を用いた時の、ノン
ドープ層とｎ形ドープ層の諸特性について示したもので
ある。全ての図において、基板はクロム・酸素ドープの
半絶縁性（１００）面ＧａＡｓ基板を用いた。ＤＥＺｎ
及びＤＭＣｄの流量はそれぞれ５．５５，６．２０μｍ
ｏｌ／ｍｉｎで一定とした。成長時間は１時間である。
この時、二結晶Ｘ線回折法で測定したノンドープＣｄＺ
ｎＳ成長層の格子定数は、いずれの場合も基板のＧａＡ
ｓとほぼ一致し、これから混晶の組成はＣｄ0.55Ｚｎ
0.45Ｓである。
【００１２】図４は本発明による図１の方法を用いた場
合と従来の図８の方法を用いた場合の、II族元素原料の
ＴＥＩｎの流量とＣｄＺｎＳ成長層の成長速度を示した
ものである。図からわかるように、従来の方法を用いる
と、ＴＥＩｎを０．１μｍｏｌ／ｍｉｎとII族元素に比
べてごく少量加えた場合でも、成長速度はノンドープ層
に比べて１／１０程度に落ちてしまう。ところが本発明
を用いれば、ＴＥＩｎの流量が大きくなっても成長速度
はまったく減少しない。
合と従来の図８の方法を用いた場合の、II族元素原料の
ＴＥＩｎの流量とＣｄＺｎＳ成長層の成長速度を示した
ものである。図からわかるように、従来の方法を用いる
と、ＴＥＩｎを０．１μｍｏｌ／ｍｉｎとII族元素に比
べてごく少量加えた場合でも、成長速度はノンドープ層
に比べて１／１０程度に落ちてしまう。ところが本発明
を用いれば、ＴＥＩｎの流量が大きくなっても成長速度
はまったく減少しない。
【００１３】図５は従来の方法を用いた場合の、ノンド
ープのＣｄＺｎＳ成長層と、ＴＥＩｎを０．６μｍｏｌ
／ｍｉｎドープしたＣｄＺｎＳ成長層の、室温における
ホトルミネセンススペクトルを示したものである。同図
において、縦軸はホトルミネセンスの強度、横軸はホト
ルミネセンスの波長を表す。ＤＥＺｎ及びＤＭＣｄの流
量は図４と同じである。同図から従来技術の問題点がよ
く理解することができる。ノンドープのＣｄＺｎＳ成長
層のホトルミネセンスが期待される正常な状態である。
これに反して、ドープしたＣｄＺｎＳ成長層のホトルミ
ネセンスは、正常な状態に比べ二つに分かれた低い山形
状となっている。そしてドープ層のバンド端付近のピー
ク発光波長が、ノンドープの場合より短波長側へずれて
いる。このことは、ＤＭＣｄの方がＤＥＺｎより多くＴ
ＥＩｎと反応して消費されたため、組成がノンドープ層
に比べ亜鉛リッチな組成にずれていることを意味する。
更に、結晶の品質劣化を反映してバンド端付近の発光強
度は１／１０以下に低下し、逆に結晶欠陥等に起因する
深い準位からの発光が増大している。
ープのＣｄＺｎＳ成長層と、ＴＥＩｎを０．６μｍｏｌ
／ｍｉｎドープしたＣｄＺｎＳ成長層の、室温における
ホトルミネセンススペクトルを示したものである。同図
において、縦軸はホトルミネセンスの強度、横軸はホト
ルミネセンスの波長を表す。ＤＥＺｎ及びＤＭＣｄの流
量は図４と同じである。同図から従来技術の問題点がよ
く理解することができる。ノンドープのＣｄＺｎＳ成長
層のホトルミネセンスが期待される正常な状態である。
これに反して、ドープしたＣｄＺｎＳ成長層のホトルミ
ネセンスは、正常な状態に比べ二つに分かれた低い山形
状となっている。そしてドープ層のバンド端付近のピー
ク発光波長が、ノンドープの場合より短波長側へずれて
いる。このことは、ＤＭＣｄの方がＤＥＺｎより多くＴ
ＥＩｎと反応して消費されたため、組成がノンドープ層
に比べ亜鉛リッチな組成にずれていることを意味する。
更に、結晶の品質劣化を反映してバンド端付近の発光強
度は１／１０以下に低下し、逆に結晶欠陥等に起因する
深い準位からの発光が増大している。
【００１４】一方、図６は本発明による方法を用いた場
合の、ノンドープのＣｄＺｎＳ成長層と、ＴＥＩｎを
０．６μｍｏｌ／ｍｉｎドープしたＣｄＺｎＳ成長層の
室温におけるホトルミネセンススペクトルを示したもの
である。同図において、縦軸はホトルミネセンスの強
度、横軸はホトルミネセンスの波長を表す。バンド端付
近の発光波長及び強度、深い準位からの発光強度とも、
ノンドープ層とドープ層はほとんど変わらず、組成や結
晶品質の変化はないことがわかる。
合の、ノンドープのＣｄＺｎＳ成長層と、ＴＥＩｎを
０．６μｍｏｌ／ｍｉｎドープしたＣｄＺｎＳ成長層の
室温におけるホトルミネセンススペクトルを示したもの
である。同図において、縦軸はホトルミネセンスの強
度、横軸はホトルミネセンスの波長を表す。バンド端付
近の発光波長及び強度、深い準位からの発光強度とも、
ノンドープ層とドープ層はほとんど変わらず、組成や結
晶品質の変化はないことがわかる。
【００１５】図７は本発明による図１の方法によって成
長したＴＥＩｎドープＣｄＺｎＳ層の、ホール効果測定
で測ったキャリア濃度をＴＥＩｎの流量に対してプロッ
トしたものである。キャリア濃度はＴＥＩｎ流量が０．
６μｍｏｌ／ｍｉｎで５×１０18cm-3が得られている。
一方、従来の方法（図８）を用いたドープ層では、ドー
プ量にかかわらず電極のコンタクトをとることすら困難
であり、ホール効果によってキャリア濃度を測定するこ
とはできなかった。これは、ホトルミネセンススペクト
ルの結果を考慮すると、結晶中に多くの欠陥に基づく深
い準位が形成されており、キャリアをトラップしてしま
うためである。
長したＴＥＩｎドープＣｄＺｎＳ層の、ホール効果測定
で測ったキャリア濃度をＴＥＩｎの流量に対してプロッ
トしたものである。キャリア濃度はＴＥＩｎ流量が０．
６μｍｏｌ／ｍｉｎで５×１０18cm-3が得られている。
一方、従来の方法（図８）を用いたドープ層では、ドー
プ量にかかわらず電極のコンタクトをとることすら困難
であり、ホール効果によってキャリア濃度を測定するこ
とはできなかった。これは、ホトルミネセンススペクト
ルの結果を考慮すると、結晶中に多くの欠陥に基づく深
い準位が形成されており、キャリアをトラップしてしま
うためである。
【００１６】以上に述べたように、本発明により、高品
質なｎ形II−VI族元素結晶を得ることができる。これに
より、短波長光源用II−VI族化合物結晶のエピタキシャ
ル成長、あるいは111 −Ｖ族化合物導波路構造の埋め込
み成長など、多くの結晶成長に適用可能である。
質なｎ形II−VI族元素結晶を得ることができる。これに
より、短波長光源用II−VI族化合物結晶のエピタキシャ
ル成長、あるいは111 −Ｖ族化合物導波路構造の埋め込
み成長など、多くの結晶成長に適用可能である。
【図１】本発明の一実施例としての硫化カドミウム亜鉛
のＭＯＶＰＥ装置を示す系統図である。
のＭＯＶＰＥ装置を示す系統図である。
【図２】本発明の一実施例としての硫化セレン化カドミ
ウム亜鉛のＭＯＶＰＥ装置を示す系統図である。
ウム亜鉛のＭＯＶＰＥ装置を示す系統図である。
【図３】ＭＯＶＰＥ装置の他の例を示す硫化セレン化カ
ドミウム亜鉛の系統図である。
ドミウム亜鉛の系統図である。
【図４】本発明の場合と従来例とについてＴＥＩｎの流
量とＣｄＺｎＳ成長層の成長速度との関係を示す特性図
である。
量とＣｄＺｎＳ成長層の成長速度との関係を示す特性図
である。
【図５】従来の方法によるＣｄＺｎＳ成長層の室温にお
けるホトルミネセンススペクトル特性図である。
けるホトルミネセンススペクトル特性図である。
【図６】本発明による場合のＣｄＺｎＳ成長層の室温に
おけるホトルミネセンススペクトル特性図である。
おけるホトルミネセンススペクトル特性図である。
【図７】本発明の方法によるＴＥＩｎの流量に対するＣ
ｄＺｎＳ層のホールキャリア濃度特性図である。
ｄＺｎＳ層のホールキャリア濃度特性図である。
【図８】従来の方法による硫化カドミウム亜鉛のＭＯＶ
ＰＥ装置を示す系統図である。
ＰＥ装置を示す系統図である。
１１〜１５ 流量制御器 ２１ 有機亜鉛原料（ジエチル亜鉛） ２２ 有機カドミウム原料（ジメチルカドミウム） ２３ 有機III 族元素原料（トリエチルインジウム） ２４ 有機硫黄原料（ターシャリブチルメルカプタン） ２５ 有機セレン原料（ジエチルセレン） ３１〜３４ バルブ ４ サセプタ ５ 反応管 ６ 配管 ６１〜６２ 配管
Claims (5)
- 【請求項１】 III 族元素有機金属原料またはVII 族元
素有機原料を含む第１の原料ガスと有機硫黄原料を含む
第２の原料ガスを予め混合した後、II族元素有機金属原
料を含む第３の原料ガスとさらに混合して、有機金属気
相成長法により半導体基板上にｎ形のII−VI族化合物半
導体の結晶成長を行わせることを特徴とするｎ形のII−
VI族化合物半導体を結晶成長する方法。 - 【請求項２】 前記有機硫黄原料としてターシャリブチ
ルメルカプタンを用いることを特徴とする請求項１に記
載のｎ形のII−VI族化合物半導体を結晶成長する方法。 - 【請求項３】 前記III 族元素有機金属原料としてトリ
エチルインジウム，トリメチルインジウム，エチルジメ
チルインジウム，トリエチルガリウムまたはトリメチル
ガリウムのどれかを用いることを特徴とする請求項１に
記載のｎ形のII−VI族化合物半導体を結晶成長する方
法。 - 【請求項４】前記VII 族元素有機原料としてヨウ化エチ
ル，ヨウ化ヘキサンまたは臭化ブチルを用いることを特
徴とする請求項１に記載のｎ形のII−VI族化合物半導体
を結晶成長する方法。 - 【請求項５】 前記II−VI族化合物半導体は硫化セレン
化カドミウム亜鉛（Ｃｄx Ｚｎ1-x Ｓy Ｓｅ1-y ：０≦
ｘ≦１，０＜ｙ≦１）であることを特徴とする請求項１
に記載のｎ形のII−VI族化合物半導体を結晶成長する方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227291A JP2686859B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 |
| US08/209,485 US5423284A (en) | 1991-04-18 | 1994-03-14 | Method for growing crystals of N-type II-VI compound semiconductors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227291A JP2686859B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04320038A JPH04320038A (ja) | 1992-11-10 |
| JP2686859B2 true JP2686859B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=14582555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11227291A Expired - Lifetime JP2686859B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5423284A (ja) |
| JP (1) | JP2686859B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE4421539C2 (de) * | 1993-06-22 | 2001-03-22 | Mitsubishi Chem Corp | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters aus einer Verbindung der Gruppe II-VI |
| JP3271225B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2002-04-02 | ソニー株式会社 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体の成長方法 |
| US6113691A (en) * | 1995-05-26 | 2000-09-05 | Philips Electronics North America Corporation | Ultra-low pressure metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method of producing II-IV semiconductor compounds and II-VI semiconductor compounds thus produced |
| US6793906B2 (en) | 2002-04-04 | 2004-09-21 | Robert W. Shelton | Methods of making manganese sulfide |
| CN103136671A (zh) * | 2011-11-30 | 2013-06-05 | 国际商业机器公司 | 产品质量追溯方法和装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3519492A (en) * | 1967-12-21 | 1970-07-07 | Dow Chemical Co | Process for the production of pure semiconductor materials |
| US4422888A (en) * | 1981-02-27 | 1983-12-27 | Xerox Corporation | Method for successfully depositing doped II-VI epitaxial layers by organometallic chemical vapor deposition |
| DE3379059D1 (en) * | 1982-10-19 | 1989-03-02 | Secr Defence Brit | Organometallic chemical vapour deposition of films |
| US4636268A (en) * | 1984-11-30 | 1987-01-13 | At&T Bell Laboratories | Chemical beam deposition method utilizing alkyl compounds in a carrier gas |
| US4830982A (en) * | 1986-12-16 | 1989-05-16 | American Telephone And Telegraph Company | Method of forming III-V semi-insulating films using organo-metallic titanium dopant precursors |
| US4876222A (en) * | 1987-09-25 | 1989-10-24 | Texas Instrument Incorporated | Semiconductor passivation |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP11227291A patent/JP2686859B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-03-14 US US08/209,485 patent/US5423284A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5423284A (en) | 1995-06-13 |
| JPH04320038A (ja) | 1992-11-10 |
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