JPH01200637A - 化合物半導体薄膜の成長方法及び成長装置 - Google Patents
化合物半導体薄膜の成長方法及び成長装置Info
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- JPH01200637A JPH01200637A JP63025391A JP2539188A JPH01200637A JP H01200637 A JPH01200637 A JP H01200637A JP 63025391 A JP63025391 A JP 63025391A JP 2539188 A JP2539188 A JP 2539188A JP H01200637 A JPH01200637 A JP H01200637A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、元素の周期律表ＩＩｂ族元素およびｖｔｂ族
元素よりなる化合物半導体のｐ型伝導性薄膜の成長方法
および成長装置に関するものである。
元素よりなる化合物半導体のｐ型伝導性薄膜の成長方法
および成長装置に関するものである。
（従来の技術及びその問題点）
近年、青色発光材料として注目されているＺｎｓ、Ｚｎ
５ｅなどのｕｂ−ｖｔｂ族化合物半導体薄膜を成長させ
る方法として有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）と呼ば
れる方法が多く採用されるようになった。このＭ ＯＶ
Ｐ Ｅ法では、例えばジエチル亜鉛［（ＣＨ３） ２
Ｚ ｎ ］等の周期律表ＩＩｂ族元素を含む有機金属化
合物とセレン化水素（Ｈ，Ｓｅ）などのｖｔｂ族元素を
含む化合物を基板上で気相熱分解させることによって、
Ｚｎ５ｅなどのＩＩｂ−ｖｔｂ族化合物半導体薄膜を基
板上に成長させていた。そしてｐ型伝導性を有する化合
物半導体薄膜を得ることを目的とした従来の方法では、
ｖｂ族元素であるＰまたはＡｓをドーピングしているが
、この方法ではＰまたはＡｓが深い不純物準位を形成し
易いため、青色発光を示さなくなるという欠点があった
。一方、上記欠点を解消するため、同じｖｂ族元素であ
るＮを含む化合物であるアンモニア（ＮＨ３）を用いる
方法が試みられている。
５ｅなどのｕｂ−ｖｔｂ族化合物半導体薄膜を成長させ
る方法として有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）と呼ば
れる方法が多く採用されるようになった。このＭ ＯＶ
Ｐ Ｅ法では、例えばジエチル亜鉛［（ＣＨ３） ２
Ｚ ｎ ］等の周期律表ＩＩｂ族元素を含む有機金属化
合物とセレン化水素（Ｈ，Ｓｅ）などのｖｔｂ族元素を
含む化合物を基板上で気相熱分解させることによって、
Ｚｎ５ｅなどのＩＩｂ−ｖｔｂ族化合物半導体薄膜を基
板上に成長させていた。そしてｐ型伝導性を有する化合
物半導体薄膜を得ることを目的とした従来の方法では、
ｖｂ族元素であるＰまたはＡｓをドーピングしているが
、この方法ではＰまたはＡｓが深い不純物準位を形成し
易いため、青色発光を示さなくなるという欠点があった
。一方、上記欠点を解消するため、同じｖｂ族元素であ
るＮを含む化合物であるアンモニア（ＮＨ３）を用いる
方法が試みられている。
Ｎは浅いアクセプタレベルを形成し易いことが判明して
いるが、上記のアンモニアガスを用いた場合には、アン
モニアの熱分解温度（約９００℃）が化合物半導体薄膜
の成長温度（約３００〜５００″Ｃ）に比べて非常に高
温であるため、アンモニアはほとんど分解せず化合物半
導体薄膜中へのＮの高濃度ドーピングが極めて難しいと
いった問題があった。本発明は、この様な従来技術の欠
点を解決し、窒素のドーピング量が制御されたｐ型伝導
性のＵｂ−ｖｒｂ族化合物半導体薄膜の成長方法を提供
するとともに、該薄膜を容易に成長させることの出来る
成長装置を提供するものである。
いるが、上記のアンモニアガスを用いた場合には、アン
モニアの熱分解温度（約９００℃）が化合物半導体薄膜
の成長温度（約３００〜５００″Ｃ）に比べて非常に高
温であるため、アンモニアはほとんど分解せず化合物半
導体薄膜中へのＮの高濃度ドーピングが極めて難しいと
いった問題があった。本発明は、この様な従来技術の欠
点を解決し、窒素のドーピング量が制御されたｐ型伝導
性のＵｂ−ｖｒｂ族化合物半導体薄膜の成長方法を提供
するとともに、該薄膜を容易に成長させることの出来る
成長装置を提供するものである。
従来の欠点を除去するため、本発明はｐ型伝導性ＩＩｂ
−ｖｒｂ族化合物半導体薄膜の有機金属気相成長法によ
るエピタキシャル成長において、プラズマ励起した窒素
イオンを真空室に供給することにより、窒素をドーパン
トとして含む薄膜を得ることを特徴としている。
−ｖｒｂ族化合物半導体薄膜の有機金属気相成長法によ
るエピタキシャル成長において、プラズマ励起した窒素
イオンを真空室に供給することにより、窒素をドーパン
トとして含む薄膜を得ることを特徴としている。
詳述すると、本発明は元素周期律表ＩＩｂ族元素である
ＺｎおよびＣｄよりなる群と、元素周期律表ｖｔｂ族元
素であるＳ、ＳｅおよびＴｅよりなる群からそれぞれ選
ばれた元素を、有機金属化合物ガスとして反応容器内に
導入し、該反応容器内に設置され所定の温度に加熱され
た基板上で熱気相分解し、同時に、プラズマ励起した窒
素イオンを前記基板上に照射し、前記基板上に窒素をド
ーパントとして含む化合物半導体の薄膜を得るものであ
る。
ＺｎおよびＣｄよりなる群と、元素周期律表ｖｔｂ族元
素であるＳ、ＳｅおよびＴｅよりなる群からそれぞれ選
ばれた元素を、有機金属化合物ガスとして反応容器内に
導入し、該反応容器内に設置され所定の温度に加熱され
た基板上で熱気相分解し、同時に、プラズマ励起した窒
素イオンを前記基板上に照射し、前記基板上に窒素をド
ーパントとして含む化合物半導体の薄膜を得るものであ
る。
特にプラズマ励起において、プラズマを電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）励起により高活性な窒素イオンプラ
ズマとすることにより、より良い効果が得られる。
ロン共鳴（ＥＣＲ）励起により高活性な窒素イオンプラ
ズマとすることにより、より良い効果が得られる。
次に本発明の成長方法を行うための成長装置を説明する
。本発明の成長装置は、反応容器が、真空室と、該真空
室に高活性窒素イオンを供給するプラズマ発生室とから
構成され、前記真空室には、有機金属化合物ガスを導入
するノズルと、加熱機構を有する基板ホルダと、排気口
とを備え、前記プラズマ発生室には、プラズマ励起用ガ
ス導入ノズルと、マイクロ波導入導波管と、プラズマ発
生室に静磁界を印加する磁界発生コイルとを備えた構成
である。
。本発明の成長装置は、反応容器が、真空室と、該真空
室に高活性窒素イオンを供給するプラズマ発生室とから
構成され、前記真空室には、有機金属化合物ガスを導入
するノズルと、加熱機構を有する基板ホルダと、排気口
とを備え、前記プラズマ発生室には、プラズマ励起用ガ
ス導入ノズルと、マイクロ波導入導波管と、プラズマ発
生室に静磁界を印加する磁界発生コイルとを備えた構成
である。
本発明の成長方法及び成長装置は、ＩＩｂ−ｖｒｂ族化
合物半導体を対象とするものであって、その種類として
具体的にＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳ
ｅ、ＣｄＴｅおよびこれらの固溶体、たとえばＺｎＳ、
Ｓｅ、□など、を挙げることができる。
合物半導体を対象とするものであって、その種類として
具体的にＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳ
ｅ、ＣｄＴｅおよびこれらの固溶体、たとえばＺｎＳ、
Ｓｅ、□など、を挙げることができる。
本発明は、プラズマ励起された高活性の窒素イオンを使
用するので、薄膜へのドーピング効率が良くなり、従来
の方法では不可能であった１ ０ ′ｂｃ ｍ−’以上
の高濃度の窒素ドーピングが容易となる。また、低ガス
圧、かつ低温成長であることから、高品質エピタキシャ
ル膜の成長が可能になる。
用するので、薄膜へのドーピング効率が良くなり、従来
の方法では不可能であった１ ０ ′ｂｃ ｍ−’以上
の高濃度の窒素ドーピングが容易となる。また、低ガス
圧、かつ低温成長であることから、高品質エピタキシャ
ル膜の成長が可能になる。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
（実施例１）
第１図は本発明に於て使用したＺｎ５ｅ化合物半導体の
単結晶薄膜の成長装置の実施例を示す構成図であり、第
２図は第１図の成長装置における反応容器の一実施例を
示す図である。１は反応容器、２は有機金属化合物ガス
導入口、３はセレン化水素のガスボンベ、４．６．８は
ガス流量コントローラ、５は水素ガスボンベ、７はバブ
ラー容器、９はアンモニアガスボンベ、１０はＧａ、Ａ
ｓ基板、１１は基板ホルダ、１２は基板加熱機構、１３
は窒素ドープＺｎ５ｅ薄膜、１４はプラズマ発生室、１
５はマイクロ波導入導波管、１６は磁界発生コイル、１
７はプラズマ励起用ガス導入口、１８は真空排気口、１
９はプラズマ流、２２は真空室、２３はマイクロ波導入
窓である。本実施例では、第２図に示したようにプラズ
マ励起には、電子サイクロトロン共鳴を利用している。
単結晶薄膜の成長装置の実施例を示す構成図であり、第
２図は第１図の成長装置における反応容器の一実施例を
示す図である。１は反応容器、２は有機金属化合物ガス
導入口、３はセレン化水素のガスボンベ、４．６．８は
ガス流量コントローラ、５は水素ガスボンベ、７はバブ
ラー容器、９はアンモニアガスボンベ、１０はＧａ、Ａ
ｓ基板、１１は基板ホルダ、１２は基板加熱機構、１３
は窒素ドープＺｎ５ｅ薄膜、１４はプラズマ発生室、１
５はマイクロ波導入導波管、１６は磁界発生コイル、１
７はプラズマ励起用ガス導入口、１８は真空排気口、１
９はプラズマ流、２２は真空室、２３はマイクロ波導入
窓である。本実施例では、第２図に示したようにプラズ
マ励起には、電子サイクロトロン共鳴を利用している。
以下、Ｚｎ５ｅ化合物半導体の単結晶薄膜を成長させる
場合を例にとり、本発明の装置を用いた薄膜成長の手順
を説明する。
場合を例にとり、本発明の装置を用いた薄膜成長の手順
を説明する。
まず真空室２２内を真空排気口１８に接続した拡散ポン
プなどの真空排気装置により、１０−’Ｔｏｒｒ以下の
高真空にする。次に、基板ホルダ１１に通電することに
より基板ｌＯを２５０〜４００°Ｃに加熱する。窒素プ
ラズマを発生させるために、プラズマ励起用ガス導入口
１７からアンモニアガスまたは窒素ガスまたは窒素ガス
と水素ガスの混合ガスを導入し、ｌｏ−Ｓ〜１Ｏ−３Ｔ
ｏｒｒのガス圧にする。マイクロ波導入導波管１５より
、２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１４に
導入し、これと同時に磁界発生コイル１６により静磁界
をプラズマ発生室１４に印加する。静磁界に晒されたプ
ラズマ発生室１４の電子は、ローレンツ力により円運動
を行うが、その周波数と導入したマイクロ波の周波数を
一致させると電子サイクロトロン共鳴吸収を生じ、マイ
クロ波を吸収し、高活性の窒素プラズマを発生する。こ
の電子サイクロトロン共鳴によるプラズマは、通常のグ
ロー放電によるプラズマに比べ、２桁以上低ガス圧で発
生し、イオン化率、電子温度も２桁程度大き（極めて高
活性なプラズマである。発生した窒素プラズマはプラズ
マ流１９として、発散磁界により真空室２２内に引き出
される。
プなどの真空排気装置により、１０−’Ｔｏｒｒ以下の
高真空にする。次に、基板ホルダ１１に通電することに
より基板ｌＯを２５０〜４００°Ｃに加熱する。窒素プ
ラズマを発生させるために、プラズマ励起用ガス導入口
１７からアンモニアガスまたは窒素ガスまたは窒素ガス
と水素ガスの混合ガスを導入し、ｌｏ−Ｓ〜１Ｏ−３Ｔ
ｏｒｒのガス圧にする。マイクロ波導入導波管１５より
、２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１４に
導入し、これと同時に磁界発生コイル１６により静磁界
をプラズマ発生室１４に印加する。静磁界に晒されたプ
ラズマ発生室１４の電子は、ローレンツ力により円運動
を行うが、その周波数と導入したマイクロ波の周波数を
一致させると電子サイクロトロン共鳴吸収を生じ、マイ
クロ波を吸収し、高活性の窒素プラズマを発生する。こ
の電子サイクロトロン共鳴によるプラズマは、通常のグ
ロー放電によるプラズマに比べ、２桁以上低ガス圧で発
生し、イオン化率、電子温度も２桁程度大き（極めて高
活性なプラズマである。発生した窒素プラズマはプラズ
マ流１９として、発散磁界により真空室２２内に引き出
される。
一方、Ｚｎ５ｅを構成するＺｎを含む原料である液体の
ジエチル亜鉛［（Ｃ，Ｈ，）、Ｚｎ］が封入されている
一定温度のバブラー容器７内に、ガス流量コントローラ
６により流量調節された水素ガスをバブリングさせ、ジ
エチル亜鉛を所要量含む水素ガスを形成する。この場合
、ジエチル亜鉛が充填されているガスボンベより流量コ
ントローラを介して所要量を供給することもある。また
、Ｚｎ５ｅを構成するＳｅを含む原料であるセレン化水
素が充填されているガスボンベ３より、流星コントロー
ラ４を介して所要量を供給し、上記のジエチル亜鉛を含
む原料ガスと共に、気相で有機金属化合物ガス導入口２
より真空室２２内に導入する。
ジエチル亜鉛［（Ｃ，Ｈ，）、Ｚｎ］が封入されている
一定温度のバブラー容器７内に、ガス流量コントローラ
６により流量調節された水素ガスをバブリングさせ、ジ
エチル亜鉛を所要量含む水素ガスを形成する。この場合
、ジエチル亜鉛が充填されているガスボンベより流量コ
ントローラを介して所要量を供給することもある。また
、Ｚｎ５ｅを構成するＳｅを含む原料であるセレン化水
素が充填されているガスボンベ３より、流星コントロー
ラ４を介して所要量を供給し、上記のジエチル亜鉛を含
む原料ガスと共に、気相で有機金属化合物ガス導入口２
より真空室２２内に導入する。
真空室２２内には、ＧａＡｓ基板１０が基板ホルダ１１
の上に配置されていて、基板加熱機構１２により所定の
温度に加熱され、窒素をドーパントとして含むＺｎ５ｅ
単結晶薄膜がＧａＡｓ基板１０上に成長される。
の上に配置されていて、基板加熱機構１２により所定の
温度に加熱され、窒素をドーパントとして含むＺｎ５ｅ
単結晶薄膜がＧａＡｓ基板１０上に成長される。
ここで、ドープ量は、プラズマ励起用ガス導入口１７か
ら導入されるアンモニアガスまたは窒素ガスまたは窒素
ガスと水素ガスの混合ガスの供給量により制御する。
ら導入されるアンモニアガスまたは窒素ガスまたは窒素
ガスと水素ガスの混合ガスの供給量により制御する。
（実施例２）
実施例１に示した装置を用いてＺｎ５ｅ単結晶薄膜を成
長した場合を示す。
長した場合を示す。
真空室２２内を１０−”ｒ ｏ ｒ ｒ以下の高真空に
した後、プラズマ発生室１４内にＮＨ，ガスを１〜ｌ
ＯＯｃ ｃ／ｍ、ｉ ｎの割合で供給し、ｌＯ−’〜２
Ｘ Ｉ Ｏ−’Ｔ ｏ ｒ ｒの低ガス圧にし、マイ
クロ波（２，４５ＧＨｚ）と磁界（８７５Ｇａｕｓｓ）
を印加し、窒素プラズマを発生させる。マイクロ波入力
は１００〜３００Ｗに設定する。次に、ジエチル亜鉛を
５°Ｃの温度に設定し、水素ガスバブリングにより１０
ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給し、セレン化水素ガスを２．
５ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給して原料ガスとじ反応答層
ｌ内に導入する。この際、ＮＨ３と原料ガスの供給モル
比は５〜２００の範囲になるようにする。また、有機金
属化合物ガス導入口２と基板１０間の距離は５〜１２ｃ
ｍの範囲に設定する。このようにして、２５０°Ｃに加
熱されたＧａＡｓ、ｌ板１０上に吹き付けることにより
、窒素をドーパントとして含むＺｎ５ｅ単結晶膜を１時
間当り０． ５μｍの速度で成長させた。
した後、プラズマ発生室１４内にＮＨ，ガスを１〜ｌ
ＯＯｃ ｃ／ｍ、ｉ ｎの割合で供給し、ｌＯ−’〜２
Ｘ Ｉ Ｏ−’Ｔ ｏ ｒ ｒの低ガス圧にし、マイ
クロ波（２，４５ＧＨｚ）と磁界（８７５Ｇａｕｓｓ）
を印加し、窒素プラズマを発生させる。マイクロ波入力
は１００〜３００Ｗに設定する。次に、ジエチル亜鉛を
５°Ｃの温度に設定し、水素ガスバブリングにより１０
ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給し、セレン化水素ガスを２．
５ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給して原料ガスとじ反応答層
ｌ内に導入する。この際、ＮＨ３と原料ガスの供給モル
比は５〜２００の範囲になるようにする。また、有機金
属化合物ガス導入口２と基板１０間の距離は５〜１２ｃ
ｍの範囲に設定する。このようにして、２５０°Ｃに加
熱されたＧａＡｓ、ｌ板１０上に吹き付けることにより
、窒素をドーパントとして含むＺｎ５ｅ単結晶膜を１時
間当り０． ５μｍの速度で成長させた。
得られたＺｎ５ｅ単結晶膜の表面は、良好な鏡面が形成
され結晶性にも問題はなかった。また、Ｚｎ５ｅ単結晶
膜の抵抗は、数Ω・ｃｍ以下の低い抵抗値を示した。ｐ
型キャリア濃度は５×１０１６個／ｃｍ’であり、従来
のアンモニアを窒素原料として用いた場合に比べて一桁
程度以上ドープ量を増すことができた。さらに、７７に
の温度におけるフォトルミネッセンス特性を第３図に示
す。２０の破線は従来のようなＰやＡｓをドーピングし
た場合であり、青色以外の発光が支配的になる。それに
対して、実線２１は本実施例によりＮをドーピングした
場合であり、ｍ）模の発光スペクトルは青色発光（約４
６２ｎｍ付近）のみが強い極めて良好な結果が得られた
。
され結晶性にも問題はなかった。また、Ｚｎ５ｅ単結晶
膜の抵抗は、数Ω・ｃｍ以下の低い抵抗値を示した。ｐ
型キャリア濃度は５×１０１６個／ｃｍ’であり、従来
のアンモニアを窒素原料として用いた場合に比べて一桁
程度以上ドープ量を増すことができた。さらに、７７に
の温度におけるフォトルミネッセンス特性を第３図に示
す。２０の破線は従来のようなＰやＡｓをドーピングし
た場合であり、青色以外の発光が支配的になる。それに
対して、実線２１は本実施例によりＮをドーピングした
場合であり、ｍ）模の発光スペクトルは青色発光（約４
６２ｎｍ付近）のみが強い極めて良好な結果が得られた
。
（実施例３）
実施例１に示した装置に硫化水素導入系を付加し、Ｚｎ
ＳＳｅ単結晶薄膜を成長した場合の実施例を示す。
ＳＳｅ単結晶薄膜を成長した場合の実施例を示す。
真空室２２内を１０−７Ｔｏ ｒ ｒ以下の高真空にし
た後、プラズマ発生室１４内にＮＨ，ｌガスを１−１０
０ ｃ ｃ／ｍ ｉ ｎの割合で供給し、１０−’〜２
Ｘ １０−’Ｔｏ ｒ ｒの低ガス圧にし、マイクロ
波（２，４５ＧＨｚ）と磁界（８７５Ｇａｕｓｓ）を印
加し、窒素プラズマを発生させる。マイクロ波入力は１
００〜３００Ｗに設定する。次に、流量コントローラを
通った水素ガスを５°Ｃの温度のジエチル亜鉛液中にバ
ブリングさせジエチル亜鉛の飽和蒸気を含んだガスを１
０ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給する。またセレン化水素ガ
スを２．５ｃｃ／ｍｉｎ、硫化水素を０．２５ｃｃ／ｍ
ｉｎの速度で供給して原料ガスとし、反応容器１内に導
入する。この際、ＮＨ，＋と原料ガスの供給モル比は５
〜２００の範囲になるようにする。また、有機金属化合
物ガス導入口２と基板１０間の距離は５〜１２ｃｍの範
囲に設定する。このようにして、３００°Ｃに加熱され
たＧａＡｓ基板１０上に吹き付けることにより窒素をド
ーパントとして含むＺｎ５ｏ、ｏｉ＋Ｓ ｅｏ、ｑａ単
結晶膜を１時間当り０．５μｍの速度で成長させた。得
られたＺｎＳＳｅ単結晶膜の表面は、良好な鏡面が形成
され結晶性にも問題はなかった。また、ＺｎＳＳｅ単結
晶膜の抵抗は、ｌΩ・ｃｍ以下の低い抵抗値を示した。
た後、プラズマ発生室１４内にＮＨ，ｌガスを１−１０
０ ｃ ｃ／ｍ ｉ ｎの割合で供給し、１０−’〜２
Ｘ １０−’Ｔｏ ｒ ｒの低ガス圧にし、マイクロ
波（２，４５ＧＨｚ）と磁界（８７５Ｇａｕｓｓ）を印
加し、窒素プラズマを発生させる。マイクロ波入力は１
００〜３００Ｗに設定する。次に、流量コントローラを
通った水素ガスを５°Ｃの温度のジエチル亜鉛液中にバ
ブリングさせジエチル亜鉛の飽和蒸気を含んだガスを１
０ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給する。またセレン化水素ガ
スを２．５ｃｃ／ｍｉｎ、硫化水素を０．２５ｃｃ／ｍ
ｉｎの速度で供給して原料ガスとし、反応容器１内に導
入する。この際、ＮＨ，＋と原料ガスの供給モル比は５
〜２００の範囲になるようにする。また、有機金属化合
物ガス導入口２と基板１０間の距離は５〜１２ｃｍの範
囲に設定する。このようにして、３００°Ｃに加熱され
たＧａＡｓ基板１０上に吹き付けることにより窒素をド
ーパントとして含むＺｎ５ｏ、ｏｉ＋Ｓ ｅｏ、ｑａ単
結晶膜を１時間当り０．５μｍの速度で成長させた。得
られたＺｎＳＳｅ単結晶膜の表面は、良好な鏡面が形成
され結晶性にも問題はなかった。また、ＺｎＳＳｅ単結
晶膜の抵抗は、ｌΩ・ｃｍ以下の低い抵抗値を示した。
ｐ型キャリア濃度は１０１７個／ｃｍ３まで得られ、従
来のアンモニアを窒素原料として用いた場合に比べて一
桁程度以上ドープ量を増すことができた。さらにフォト
ルミネッセンス特性は、青色発光（約４６０ｎｍ付近）
のみが強い極めて良好な結果が得られた。
来のアンモニアを窒素原料として用いた場合に比べて一
桁程度以上ドープ量を増すことができた。さらにフォト
ルミネッセンス特性は、青色発光（約４６０ｎｍ付近）
のみが強い極めて良好な結果が得られた。
また、ｇｂ−ｖｒｂ族化合物半導体の例としてＺｎ５ｅ
、ＺｎＳＳｅの場合を例に挙げたが、これ以外の化合物
半導体として、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ
などやその固溶体の薄Ｄｉの成長においても本発明の方
法が適用できることは言うまでもない。例えば、窒素を
ドーパントとして含むＺｎＴｅを成長することを目的と
して実施例２においてセレン化水素の代わりにジメチル
テルル（（ＣＨ３）ｚ Ｔｅｌを供給したところ、得ら
れた膜はｐ型伝導を示し、緑色発光（５５０ｎｍ付近）
のみが強い良質なフォトルミネッセンス特性が得られた
。さらに、実施例３においてジエチル亜鉛の代わりにジ
エチルカドミウム（（Ｃ２Ｈ，）２ Ｃｄｌを供給した
ところ窒素をドーパントとして含むＣｄ５０、。６Ｚｎ
ｃ＋、ｑ４単結晶膜が得られ、フォトルミネッセンス特
性は緑色発光（５３０ｎｍ付近）のみが強い良質な結果
が得られた。
、ＺｎＳＳｅの場合を例に挙げたが、これ以外の化合物
半導体として、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ
などやその固溶体の薄Ｄｉの成長においても本発明の方
法が適用できることは言うまでもない。例えば、窒素を
ドーパントとして含むＺｎＴｅを成長することを目的と
して実施例２においてセレン化水素の代わりにジメチル
テルル（（ＣＨ３）ｚ Ｔｅｌを供給したところ、得ら
れた膜はｐ型伝導を示し、緑色発光（５５０ｎｍ付近）
のみが強い良質なフォトルミネッセンス特性が得られた
。さらに、実施例３においてジエチル亜鉛の代わりにジ
エチルカドミウム（（Ｃ２Ｈ，）２ Ｃｄｌを供給した
ところ窒素をドーパントとして含むＣｄ５０、。６Ｚｎ
ｃ＋、ｑ４単結晶膜が得られ、フォトルミネッセンス特
性は緑色発光（５３０ｎｍ付近）のみが強い良質な結果
が得られた。
以上詳細に説明したごと（、本発明によれば、窒素の高
濃度ドーピングによる低抵抗ｐ型伝導性薄膜が得られる
ため、ｐｎ接合の形成が可能となる。したがって、従来
、光ディスク、光プリンタ、表示素子など情報処理分野
における機器・装置の開発で最も強く望まれていた青色
や緑色など可視光レーザの実現が有望となる。また本発
明に依れば、低ガス、低温プロセスによる高品質エピタ
キシャル薄膜の成長が可能であるとともに、原料ガスの
消費量が少なく、省エネルギーを計り易いので工業化を
目指す上においても有利となる。
濃度ドーピングによる低抵抗ｐ型伝導性薄膜が得られる
ため、ｐｎ接合の形成が可能となる。したがって、従来
、光ディスク、光プリンタ、表示素子など情報処理分野
における機器・装置の開発で最も強く望まれていた青色
や緑色など可視光レーザの実現が有望となる。また本発
明に依れば、低ガス、低温プロセスによる高品質エピタ
キシャル薄膜の成長が可能であるとともに、原料ガスの
消費量が少なく、省エネルギーを計り易いので工業化を
目指す上においても有利となる。
第１図は本発明の実施例において用いたＺｎ５ｅ単結晶
薄膜の成長装置の構成を示す系統図、第２図は本発明の
成長装置の反応容器の一実施例図、第３図はＺｎ５ｅ単
結晶薄膜の７７にの温度におけるフォトルミネッセンス
特性を示す図である。 １・・・反応容器、２・・・有機金属化合物ガス導入口
、３・・・セレン化水素のガスボンベ、４．６．８・・
・ガス流量コントローラ、５・・・水素ガスボンベ、７
・・・バブラー容器、９・・・アンモニアガスボンベ、
１０・・・ＧａＡｓ基板、１１・・・基板ホルダ、１２
・・・基板加熱機構、１３・・・窒素ドープＺｎ５ｅ薄
膜１．１４・・・プラズマ発生室、１５・・・マイクロ
波導入導波管、１６・・・磁界発生コイル、１７・・・
プラズマ励起用ガス導入口、１８・・・真空排気口、１
９ ・・・プラズマ流、２Ｏ−Ｐｆｉ度１０１５個／Ｃ
ｍ３のＺｎ５ｅｌ膜の発光スペクトル、２１・・・Ｎ濃
度５Ｘ１０”個／ｃｍ’のＺｎ５ｅ薄膜の発光スペクト
ル、２２・・・真空室、２３・・・マイクロ波導入窓。
薄膜の成長装置の構成を示す系統図、第２図は本発明の
成長装置の反応容器の一実施例図、第３図はＺｎ５ｅ単
結晶薄膜の７７にの温度におけるフォトルミネッセンス
特性を示す図である。 １・・・反応容器、２・・・有機金属化合物ガス導入口
、３・・・セレン化水素のガスボンベ、４．６．８・・
・ガス流量コントローラ、５・・・水素ガスボンベ、７
・・・バブラー容器、９・・・アンモニアガスボンベ、
１０・・・ＧａＡｓ基板、１１・・・基板ホルダ、１２
・・・基板加熱機構、１３・・・窒素ドープＺｎ５ｅ薄
膜１．１４・・・プラズマ発生室、１５・・・マイクロ
波導入導波管、１６・・・磁界発生コイル、１７・・・
プラズマ励起用ガス導入口、１８・・・真空排気口、１
９ ・・・プラズマ流、２Ｏ−Ｐｆｉ度１０１５個／Ｃ
ｍ３のＺｎ５ｅｌ膜の発光スペクトル、２１・・・Ｎ濃
度５Ｘ１０”個／ｃｍ’のＺｎ５ｅ薄膜の発光スペクト
ル、２２・・・真空室、２３・・・マイクロ波導入窓。
Claims (3)
- （１）元素周期律表IIｂ族元素であるＺｎおよびＣｄよ
りなる群と、元素周期律表VIｂ族元素であるＳ、Ｓｅお
よびＴｅよりなる群からそれぞれ選ばれた元素を、有機
金属化合物ガスとして反応容器内に導入し、該反応容器
内に設置され所定の温度に加熱された基板上で熱気相分
解し、同時に、プラズマ励起した窒素イオンを前記基板
上に照射することにより、窒素をドーパントとして含む
IIｂ−VIｂ族化合物半導体の薄膜を得ることを特徴とす
る化合物半導体薄膜の成長方法。 - （２）プラズマ励起は、電子サイクロトロン共鳴励起で
あることを特徴とする請求項１記載の化合物半導体薄膜
の成長方法。 - （３）化合物半導体薄膜の成長装置であって、真空室と
、該真空室に窒素イオンを供給するプラズマ発生室とか
ら反応容器が構成され、前記真空室は、有機金属化合物
ガスを導入するノズルと、基板ホルダと、排気口とを備
え、前記プラズマ発生室は、プラズマ励起用ガス導入ノ
ズルと、マイクロ波導入導波管と、前記プラズマ発生室
内に静磁界を発生させる磁界発生コイルとを備えてなる
ことを特徴とする化合物半導体薄膜の成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2539188A JPH0666279B2 (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 化合物半導体薄膜の成長方法及び成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2539188A JPH0666279B2 (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 化合物半導体薄膜の成長方法及び成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01200637A true JPH01200637A (ja) | 1989-08-11 |
| JPH0666279B2 JPH0666279B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=12164583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2539188A Expired - Fee Related JPH0666279B2 (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 化合物半導体薄膜の成長方法及び成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666279B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6995432B2 (en) | 1993-01-18 | 2006-02-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having a gate oxide film with some NTFTS with LDD regions and no PTFTS with LDD regions |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61117199A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-06-04 | Nec Corp | 結晶成長法 |
| JPS6270290A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-05 JP JP2539188A patent/JPH0666279B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61117199A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-06-04 | Nec Corp | 結晶成長法 |
| JPS6270290A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6995432B2 (en) | 1993-01-18 | 2006-02-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having a gate oxide film with some NTFTS with LDD regions and no PTFTS with LDD regions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0666279B2 (ja) | 1994-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |