JPH03160734A - 砒素添加２―６族化合物半導体の製造方法 - Google Patents
砒素添加２―６族化合物半導体の製造方法Info
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- JPH03160734A JPH03160734A JP1300517A JP30051789A JPH03160734A JP H03160734 A JPH03160734 A JP H03160734A JP 1300517 A JP1300517 A JP 1300517A JP 30051789 A JP30051789 A JP 30051789A JP H03160734 A JPH03160734 A JP H03160734A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、新しいオブトエレクトロニクス材料として期
待されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に関し、特にｐ型伝
導を示す砒素添加■−■族化合物半導体の製造方法に関
する。
待されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に関し、特にｐ型伝
導を示す砒素添加■−■族化合物半導体の製造方法に関
する。
従来の技術
ＩＩ一ＶＩ族化合物半導体は一部を除いてほとんど伝導
型を制御できない、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）ではｐ型
のみ、またセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）や硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）ではｎ型のみしか得られない。例えば、青色領域に
おける発光ダイオードやレーザーダイオードなどの発光
素子を構戒する材料として有望であるＺｎＳｅ半導体は
、一般にｐ型伝導を示す結晶を得ることが難しく、その
ため高効率のｐｎ接合発光素子は実現されていない。従
来、ｐ型のＺｎＳｅ半導体を得る試みとして、分子線エ
ビタキシー法によ・る結晶過程においてｐ型不純物とし
てリチウム（Ｌｉ）を添加することが試みられている。
型を制御できない、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）ではｐ型
のみ、またセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）や硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）ではｎ型のみしか得られない。例えば、青色領域に
おける発光ダイオードやレーザーダイオードなどの発光
素子を構戒する材料として有望であるＺｎＳｅ半導体は
、一般にｐ型伝導を示す結晶を得ることが難しく、その
ため高効率のｐｎ接合発光素子は実現されていない。従
来、ｐ型のＺｎＳｅ半導体を得る試みとして、分子線エ
ビタキシー法によ・る結晶過程においてｐ型不純物とし
てリチウム（Ｌｉ）を添加することが試みられている。
この添加方法は原料として金属亜鉛，セレン，リチウム
を用いて同時に蒸着することにより、Ｌｉ添加ＺｎＳｅ
半導体を作製する方法である（例えば ジャーナル オ
ブ クリスタル グロース第９５巻．５１２−５１６ペ
ージ、１９８９年）。
を用いて同時に蒸着することにより、Ｌｉ添加ＺｎＳｅ
半導体を作製する方法である（例えば ジャーナル オ
ブ クリスタル グロース第９５巻．５１２−５１６ペ
ージ、１９８９年）。
これは、真空中でＺｎ，Ｓｅおよび金属Ｌｉをそれぞれ
加熱蒸発させて基板上にＬｉ添加ＺｎＳｅ結晶薄膜を形
成する方法である。
加熱蒸発させて基板上にＬｉ添加ＺｎＳｅ結晶薄膜を形
成する方法である。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上述のような従来の方法では、添加された
Ｌｉ原子はＺｎＳｅ半導体中で動き易いため、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅ層とｎ型ＺｎＳｅ層をきれいに空間的に分離して形
成することが不可能であった。
Ｌｉ原子はＺｎＳｅ半導体中で動き易いため、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅ層とｎ型ＺｎＳｅ層をきれいに空間的に分離して形
成することが不可能であった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ＺｎＳｅ半
導体中で容易に移動することのないＶ族元素の砒素を有
効に添加することによりｐ型伝導を示すＺｎＳｅやＺｎ
Ｓ等のＩ［−ＶＩ族化合物半導体を製造する方法を提供
することを目的としている。
導体中で容易に移動することのないＶ族元素の砒素を有
効に添加することによりｐ型伝導を示すＺｎＳｅやＺｎ
Ｓ等のＩ［−ＶＩ族化合物半導体を製造する方法を提供
することを目的としている。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために本発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体を成長すると同時に二砒化亜鉛または二砒化カ
ドミウムを加熱蒸発して得られた成分を基板上に照射ま
たは輸送することにより砒素添加ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体を製造するものである。
物半導体を成長すると同時に二砒化亜鉛または二砒化カ
ドミウムを加熱蒸発して得られた成分を基板上に照射ま
たは輸送することにより砒素添加ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体を製造するものである。
例えば分子線エビタキシー法を用いたＺｎＳｅ半導体成
長においては、基板上に亜鉛（Ｚｎ）とセレン（Ｓｅ）
のビームを照射すると同時に二砒化亜鉛（ＺｎＡｓ２）
の加熱蒸発により生じた成分を照射することにより砒素
添加ＺｎＳｅ半導体を製造するものである。
長においては、基板上に亜鉛（Ｚｎ）とセレン（Ｓｅ）
のビームを照射すると同時に二砒化亜鉛（ＺｎＡｓ２）
の加熱蒸発により生じた成分を照射することにより砒素
添加ＺｎＳｅ半導体を製造するものである。
作用
上記の手段により固体ＺｎＡｓ２を加熱蒸発して得られ
るＺｎＡｓｚ型の成分は、■族元素サイトに入るべき砒
素原子がちょうど■族元素である亜鉛原子と隣合ってい
るために、■−■族化合物半導体結晶と原子並びが近く
、砒素がアクセブタとして有効に取り込まれやすくなる
。その結果、砒素添加Ｉ［−ＶＩ族化合物半導体はｐ型
伝導を示し、またＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に取り込ま
れた砒素原子は拡散することなく、良好なｐｎ接合を形
成することができる。
るＺｎＡｓｚ型の成分は、■族元素サイトに入るべき砒
素原子がちょうど■族元素である亜鉛原子と隣合ってい
るために、■−■族化合物半導体結晶と原子並びが近く
、砒素がアクセブタとして有効に取り込まれやすくなる
。その結果、砒素添加Ｉ［−ＶＩ族化合物半導体はｐ型
伝導を示し、またＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に取り込ま
れた砒素原子は拡散することなく、良好なｐｎ接合を形
成することができる。
実施例
以下、本発明を実施例により説明する。
第１図は本発明を実施するために使用する分子線エビタ
キシー装置を用いた化合物半導体製造装置の実施例の概
略図、第２図は本発明を実施するために使用する有機金
属気相成長装置を用いた化合物半導体製造装置の他の実
施例の概略図である。第ｌ図および第２図において共通
部分には同一番号を付した。
キシー装置を用いた化合物半導体製造装置の実施例の概
略図、第２図は本発明を実施するために使用する有機金
属気相成長装置を用いた化合物半導体製造装置の他の実
施例の概略図である。第ｌ図および第２図において共通
部分には同一番号を付した。
第１図および第２図において、１１は真空排気装置、１
２は真空容器、１３は基板ホルダー １４はシャッター
１５は基板（たとえば、ＧａＡｓなとの単結晶基板〉
、１６はＩＩ−ＶＩ族化合物（たとえばＺｎＳｅなど）
の半導体薄膜結晶、２１〜２３は分子線源、２１ａは■
族元素（たとえば、Ｚｎなど〉の分子線、２２ａは■族
元素（例えば、Ｓｅなど）の分子線、２３ａは■族元素
の砒化物（たとえば、ＺｎＡｓ２など）の分子線、３１
および３２は原料ガス導入パイプ、３１ａは■族元素を
含む．ガス、３３はるつぼ、３４は■族元素の砒化物を
含むガスである。
２は真空容器、１３は基板ホルダー １４はシャッター
１５は基板（たとえば、ＧａＡｓなとの単結晶基板〉
、１６はＩＩ−ＶＩ族化合物（たとえばＺｎＳｅなど）
の半導体薄膜結晶、２１〜２３は分子線源、２１ａは■
族元素（たとえば、Ｚｎなど〉の分子線、２２ａは■族
元素（例えば、Ｓｅなど）の分子線、２３ａは■族元素
の砒化物（たとえば、ＺｎＡｓ２など）の分子線、３１
および３２は原料ガス導入パイプ、３１ａは■族元素を
含む．ガス、３３はるつぼ、３４は■族元素の砒化物を
含むガスである。
本発明の実施例では、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の具体
例としてまずセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）薄膜結晶に砒素
（Ａ６）を添加する場合を取り上げる。製造に用いる装
置は低温で結晶成長することのできる分子線エビタキシ
ー装置（第１図）または有機金属気相威長装置（第２図
）が適切である。
例としてまずセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）薄膜結晶に砒素
（Ａ６）を添加する場合を取り上げる。製造に用いる装
置は低温で結晶成長することのできる分子線エビタキシ
ー装置（第１図）または有機金属気相威長装置（第２図
）が適切である。
結晶成長の基板にはＺｎＳｅと格子定数が近い砒化ガリ
ウム（ＧａＡｓ）を用いた。ＧａＡｓ基板は有機溶剤で
洗浄し、硫酸と過酸化水素水と水よりなるエッチング液
によって表面をエッチングした後に成長装置に導入する
。
ウム（ＧａＡｓ）を用いた。ＧａＡｓ基板は有機溶剤で
洗浄し、硫酸と過酸化水素水と水よりなるエッチング液
によって表面をエッチングした後に成長装置に導入する
。
まず第１図の分子線エビタキシー装置を用いた場合につ
いて説明する。分子線エビタキシー装置は真空排気装置
１１を備えた真空容器１２内に複数の分子線源２１，２
２．２３と基板支持機構（基板ホルダー１３〉を備えた
一種の真空蒸着装置である。まず原料となる高純度の■
族元素（たとえば、Ｚｎなど）、■族元素（たとえば、
Ｓｅなど）および■族元素の砒化物（たとえば、ＺｎＡ
ｓ２など）をそれぞれ個別の分子線源２１．２２．２３
に充填し、基板１５（たとえばＧａＡｓ基板など）を基
板ホルダー１３に装着する。
いて説明する。分子線エビタキシー装置は真空排気装置
１１を備えた真空容器１２内に複数の分子線源２１，２
２．２３と基板支持機構（基板ホルダー１３〉を備えた
一種の真空蒸着装置である。まず原料となる高純度の■
族元素（たとえば、Ｚｎなど）、■族元素（たとえば、
Ｓｅなど）および■族元素の砒化物（たとえば、ＺｎＡ
ｓ２など）をそれぞれ個別の分子線源２１．２２．２３
に充填し、基板１５（たとえばＧａＡｓ基板など）を基
板ホルダー１３に装着する。
次に真空容器１２を超高真空に排気する。導入されたＧ
ａＡｓ基板１５に６００℃、１０分間のサーマルエッチ
ングを行い基板表面を清浄化する。そして基板１５をＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長に適当な２００℃から５
００℃の範囲の温度に安定させる。基板１５にＺｎ分子
線２１ａ．Ｓｅ分子１２２ａおよびＺｎＡｓ２分子線２
３を同時に照射することにより砒素添加ＺｎＳｅ薄膜結
晶１６を形戒することができた。
ａＡｓ基板１５に６００℃、１０分間のサーマルエッチ
ングを行い基板表面を清浄化する。そして基板１５をＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長に適当な２００℃から５
００℃の範囲の温度に安定させる。基板１５にＺｎ分子
線２１ａ．Ｓｅ分子１２２ａおよびＺｎＡｓ２分子線２
３を同時に照射することにより砒素添加ＺｎＳｅ薄膜結
晶１６を形戒することができた。
次に、第２図により有機金属気相成長装置を用いた場合
について説明する。有機金属気相成長装置は真空排気装
置１１を備えた真空容器１２内に複数の原料ガス導入パ
イプ３１．３２と基板ホルダー１３を有する。
について説明する。有機金属気相成長装置は真空排気装
置１１を備えた真空容器１２内に複数の原料ガス導入パ
イプ３１．３２と基板ホルダー１３を有する。
まず、原料となる高純度の有機金属（たとえば、Ｚ ｎ
（Ｃｘ Ｈａ ）２ （略称：ＤＥＺ））ガスと■族元
素の水素化物（たとえば水素化セレン（ＨｘＳｅ））を
水素で希釈しそれぞれパイプ３２．３のいずれから真空
容器ｌ２内に供給する。またＺｎＡｓ２はるつぼ３３に
充填する。基板ｌ５は基板ホルダー１３に装着する。３
１ａはＨ２Ｓｅを含むガスであり、３４はＺｎＡｓ２の
蒸発成分を含むＤＥＺガスである。このように一旦るつ
ぼ３３から蒸発させたＺｎＡｓ２をＤＥＺガスで基板に
輸送する方式をとったのは、るつぼ３３の穴付近でＨ２
ＳｅとＺｎＡｓ２が反応してＺｎＳｅを形成しないよう
にするためである。
（Ｃｘ Ｈａ ）２ （略称：ＤＥＺ））ガスと■族元
素の水素化物（たとえば水素化セレン（ＨｘＳｅ））を
水素で希釈しそれぞれパイプ３２．３のいずれから真空
容器ｌ２内に供給する。またＺｎＡｓ２はるつぼ３３に
充填する。基板ｌ５は基板ホルダー１３に装着する。３
１ａはＨ２Ｓｅを含むガスであり、３４はＺｎＡｓ２の
蒸発成分を含むＤＥＺガスである。このように一旦るつ
ぼ３３から蒸発させたＺｎＡｓ２をＤＥＺガスで基板に
輸送する方式をとったのは、るつぼ３３の穴付近でＨ２
ＳｅとＺｎＡｓ２が反応してＺｎＳｅを形成しないよう
にするためである。
次に真空容器ｌ２を超高真空に排気する。導入された基
板１５に６００℃、１０分間のサーマルエッチングを行
い基板表面を清浄化する。そして基板１５を■−■族化
合物半導体の成長に適当な２００℃から５００℃の範囲
の温度に安定させる。
板１５に６００℃、１０分間のサーマルエッチングを行
い基板表面を清浄化する。そして基板１５を■−■族化
合物半導体の成長に適当な２００℃から５００℃の範囲
の温度に安定させる。
■族元素と■族元素の供給モル比（ＶＩ／ ＩＩ ）を
５０程度に保ちながら、真空容器１２内の圧力が０．３
Ｔｏｒｒ程度になるようにして原料を基板１５に照射し
、砒素添加ＺｎＳｅ薄膜結晶１６を形威することができ
た。
５０程度に保ちながら、真空容器１２内の圧力が０．３
Ｔｏｒｒ程度になるようにして原料を基板１５に照射し
、砒素添加ＺｎＳｅ薄膜結晶１６を形威することができ
た。
以上、第１図および第２図に基づいて説明したように分
子線エビタキシー法や有機金属気相成長法を用いて砒素
添加ＺｎＳｅ薄膜結晶を製造することができた。ＺｎＡ
ｓ２を利用して得られた砒素添加ＺｎＳｅ薄膜結晶はホ
ールを供給するアクセブタとして働く砒素を十分取り込
んでいた。
子線エビタキシー法や有機金属気相成長法を用いて砒素
添加ＺｎＳｅ薄膜結晶を製造することができた。ＺｎＡ
ｓ２を利用して得られた砒素添加ＺｎＳｅ薄膜結晶はホ
ールを供給するアクセブタとして働く砒素を十分取り込
んでいた。
以上に述べた実施例は砒素添加ＺｎＳｅを製造するもの
であるが、ＺｎｖＣｄｗＴｅｘＳｅｙｓｚ（Ｖ＋Ｗ＝１
，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）の組成を有する二元結晶から五元の
混晶に至るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体またはそれら■−
■族化合物半導体の超格子において、ＺｎＡｓ２または
ＣｄＡｓ２を用いて砒素添加をすることができた。Ｚｎ
を含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体においてはＺｎＡｓ２
を使用し、Ｃｄを含む場合はＣｄＡｓ２を、ＺｎとＣｄ
両方を含む場合はＺｎＡｓ２とＣｄＡｓ２のいずれを用
いてもよい。このような手段によってＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体はホールを供給するアクセブタとして働く砒素
を十分な量取り込んでいた。またこのようなＺｎｖＣｄ
ｗＴｅｘＳｅｙｓｚ（Ｖ＋Ｗ＝１ ，Ｘ＋Ｙ＋ｚ＝１）
の組成を有する二元結晶から五元の混晶に至る■−■族
化合物半導体またはそれらＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
超格子は硫化亜鉛，セレン化亜鉛，テルル化亜鉛，硫化
カドミウム，セレン化カドミウムまたはテルル化カドミ
ウムを組み合わせたり、それらの元素単体と組み合わせ
ても製造可能である。
であるが、ＺｎｖＣｄｗＴｅｘＳｅｙｓｚ（Ｖ＋Ｗ＝１
，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）の組成を有する二元結晶から五元の
混晶に至るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体またはそれら■−
■族化合物半導体の超格子において、ＺｎＡｓ２または
ＣｄＡｓ２を用いて砒素添加をすることができた。Ｚｎ
を含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体においてはＺｎＡｓ２
を使用し、Ｃｄを含む場合はＣｄＡｓ２を、ＺｎとＣｄ
両方を含む場合はＺｎＡｓ２とＣｄＡｓ２のいずれを用
いてもよい。このような手段によってＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体はホールを供給するアクセブタとして働く砒素
を十分な量取り込んでいた。またこのようなＺｎｖＣｄ
ｗＴｅｘＳｅｙｓｚ（Ｖ＋Ｗ＝１ ，Ｘ＋Ｙ＋ｚ＝１）
の組成を有する二元結晶から五元の混晶に至る■−■族
化合物半導体またはそれらＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
超格子は硫化亜鉛，セレン化亜鉛，テルル化亜鉛，硫化
カドミウム，セレン化カドミウムまたはテルル化カドミ
ウムを組み合わせたり、それらの元素単体と組み合わせ
ても製造可能である。
発明の効果
以上のように本発明によれば、アクセプタとして活性化
する砒素を十分に添加したＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
得ることができ、従来困難であったｐ型伝導が実現でき
る。しかも砒素はＺｎＳｅ膜中を拡散しないために、そ
のｐ型層とｎ型層を空間的によく分離することができる
。その結果、高効率のｐｎ接合発光素子が実現でき、そ
の有用性は大である。
する砒素を十分に添加したＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
得ることができ、従来困難であったｐ型伝導が実現でき
る。しかも砒素はＺｎＳｅ膜中を拡散しないために、そ
のｐ型層とｎ型層を空間的によく分離することができる
。その結果、高効率のｐｎ接合発光素子が実現でき、そ
の有用性は大である。
第１図は本発明を実施するために使用する分子線エビタ
キシー装置を用いた砒素添加ＺｎＳｅ半導体製造装置の
実施例の概略図、第２図は本発明を実施するために使用
する有機金属気相成長装置を用いた砒素添加ＺｎＳｅ半
導体製造装置の他の実施例の概略図である。 １２・・・・・・真空容器、１５・・・・・・基板、１
６・・・・・・■■族化合物半導体薄膜結晶、２１．２
２．２３・・・・・・分子線源、２１ａ・・・・・・■
族元素の分子線、２２ａ・・・・・・■族元素の分子線
、２３ａ・・・・・・分子線、３１，３２・・・・・・
原料ガス導入パイプ、３１ａ・・・・・・■族元素の砒
化物の■族元素を含むガス、３３・・・・・・るつぼ、
３４・・・・・・■族元素の砒化物を含むガス。
キシー装置を用いた砒素添加ＺｎＳｅ半導体製造装置の
実施例の概略図、第２図は本発明を実施するために使用
する有機金属気相成長装置を用いた砒素添加ＺｎＳｅ半
導体製造装置の他の実施例の概略図である。 １２・・・・・・真空容器、１５・・・・・・基板、１
６・・・・・・■■族化合物半導体薄膜結晶、２１．２
２．２３・・・・・・分子線源、２１ａ・・・・・・■
族元素の分子線、２２ａ・・・・・・■族元素の分子線
、２３ａ・・・・・・分子線、３１，３２・・・・・・
原料ガス導入パイプ、３１ａ・・・・・・■族元素の砒
化物の■族元素を含むガス、３３・・・・・・るつぼ、
３４・・・・・・■族元素の砒化物を含むガス。
Claims (4)
- （１）II族元素を含む物質とVI族元素を含む物質または
II−VI族化合物を主原料としてII−VI族化合物半導体を
基板上に形成するに際して前記基板上に二砒化亜鉛また
は二砒化カドミウムを照射または輸送することにより砒
素を添加することを特徴とする砒素添加II−VI族化合物
半導体の製造方法。 - （２）II族元素として亜鉛またはカドミウムのいずれか
一つ以上を用いた請求項１記載の砒素添加II−VI族化合
物半導体の製造方法。 - （３）VI族元素として硫黄、セレンまたはテルルのいず
れか一つ以上を用いた請求項１記載の砒素添加II−VI族
化合物半導体の製造方法。 - （４）II−VI族化合物として硫化亜鉛、セレン化亜鉛、
テルル化亜鉛、硫化カドミウム、セレン化カドミウムま
たはテルル化カドミウムのいずれか一つ以上を用いた請
求項１記載の砒素添加II−VI族化合物半導体の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300517A JPH03160734A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 砒素添加２―６族化合物半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300517A JPH03160734A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 砒素添加２―６族化合物半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160734A true JPH03160734A (ja) | 1991-07-10 |
Family
ID=17885773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1300517A Pending JPH03160734A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 砒素添加２―６族化合物半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03160734A (ja) |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP1300517A patent/JPH03160734A/ja active Pending
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