JPH0367998B2 - - Google Patents
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- JPH0367998B2 JPH0367998B2 JP28047888A JP28047888A JPH0367998B2 JP H0367998 B2 JPH0367998 B2 JP H0367998B2 JP 28047888 A JP28047888 A JP 28047888A JP 28047888 A JP28047888 A JP 28047888A JP H0367998 B2 JPH0367998 B2 JP H0367998B2
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- semiconductor crystal
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 30
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、不純物添加半導体結晶の製造方法に
関し、特に不純物添加−族間化合物半導体結
晶の製造方法に関する。
関し、特に不純物添加−族間化合物半導体結
晶の製造方法に関する。
［従来の技術］
LED等の電子デバイスを構成するにはｐ型、
ｎ型の不純物添加が任意に行なえることが好まし
い。しかし、−族間化合物半導体はｐ型化が
困難なばかりでなく低抵抗のｎ型結晶も容易には
作成されない。特にバルク状結晶ではその実現を
みていない。
ｎ型の不純物添加が任意に行なえることが好まし
い。しかし、−族間化合物半導体はｐ型化が
困難なばかりでなく低抵抗のｎ型結晶も容易には
作成されない。特にバルク状結晶ではその実現を
みていない。
従来の−族間化合物半導体の低抵抗率ｎ型
結晶の作成方法は、結晶をウエーハ状に整形し、
真空に封じ切つたアンプル中で不純物を添加した
溶液に浸漬して高温で処理するものである。例え
ば、処理前の結晶としてはノンドープもしくは実
効的なドーピングがなされていないZnSe結晶を
用い、Zn溶液中に族元素（Ga、In）を添加し
た溶液中で熱処理を行ない、結晶表面から族元
素を拡散させていた。
結晶の作成方法は、結晶をウエーハ状に整形し、
真空に封じ切つたアンプル中で不純物を添加した
溶液に浸漬して高温で処理するものである。例え
ば、処理前の結晶としてはノンドープもしくは実
効的なドーピングがなされていないZnSe結晶を
用い、Zn溶液中に族元素（Ga、In）を添加し
た溶液中で熱処理を行ない、結晶表面から族元
素を拡散させていた。
［発明が解決しようとする課題］
第４図は従来の方法に従い、ノンドープZnSn
結晶のZn：Ga溶液中熱処理において、熱処理温
度THTを1000℃、熱処理時間tHTを40時間とした場
合に得られたｎ型ZnSe結晶中の深さ方向に対す
る活性不純物密度を示すグラフである。横軸が表
面からの深さを表し、縦軸が活性不純物密度を表
す。同図に示したように深さ方向に対し不純物密
度が約１×1017cm-3から徐々に減少し100μｍ程度
の深さで約２桁近く減少している。従つて、深さ
方向に大きな不均一性を生じ、深い低抵抗領域を
形成することは容易でなかつた。
結晶のZn：Ga溶液中熱処理において、熱処理温
度THTを1000℃、熱処理時間tHTを40時間とした場
合に得られたｎ型ZnSe結晶中の深さ方向に対す
る活性不純物密度を示すグラフである。横軸が表
面からの深さを表し、縦軸が活性不純物密度を表
す。同図に示したように深さ方向に対し不純物密
度が約１×1017cm-3から徐々に減少し100μｍ程度
の深さで約２桁近く減少している。従つて、深さ
方向に大きな不均一性を生じ、深い低抵抗領域を
形成することは容易でなかつた。
このZn−Ga溶液からのGa拡散により得られる
ｎ型結晶の抵抗率の最低値は数Ωcm程度である。
ｎ型結晶の抵抗率の最低値は数Ωcm程度である。
本発明の目的は、均一な不純物密度分布を有す
る−族間化合物半導体結晶を製造する方法を
提供することである。
る−族間化合物半導体結晶を製造する方法を
提供することである。
本発明の他の目的は、結晶中深い所まで低い抵
抗率を有する−族間化合物半導体結晶を製造
する方法を提供することである。
抗率を有する−族間化合物半導体結晶を製造
する方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］
不純物として族なしい族元素を含む溶液か
ら−族間化合物半導体結晶を析出させ、その
後Zn溶液中に浸漬して所定温度で熱処理するこ
とにより不純物を活性化し、ｎ型の導電性を付与
する。
ら−族間化合物半導体結晶を析出させ、その
後Zn溶液中に浸漬して所定温度で熱処理するこ
とにより不純物を活性化し、ｎ型の導電性を付与
する。
特に、−族間化合物半導体結晶がZnSe結
晶である場合、所定の熱処理温度は600℃以上で
あることが好ましい。
晶である場合、所定の熱処理温度は600℃以上で
あることが好ましい。
不純物がAlの場合、熱処理温度を800℃以上で
あることが好ましい。
あることが好ましい。
［作用］
溶液から成長した半導体結晶中にはあらかじめ
ｎ型不純物がドーピングされているため、結晶深
さ方向に対して不純物密度がほぼ一定になる。こ
の不純物が熱処理によつて活性化する。
ｎ型不純物がドーピングされているため、結晶深
さ方向に対して不純物密度がほぼ一定になる。こ
の不純物が熱処理によつて活性化する。
−族間化合物半導体結晶がZnSe結晶であ
る場合、特に600℃以上の熱処理で不純物が効果
的に活性化する。
る場合、特に600℃以上の熱処理で不純物が効果
的に活性化する。
不純物がAlの場合、熱処理温度を800℃以上と
することが、低抵抗率を得るためにさらに効果的
である。
することが、低抵抗率を得るためにさらに効果的
である。
［実施例］
結晶成長および熱処理に用いるアンプルの断面
図を第１図Ａ，Ｂに示す。図においては、１は良
く洗浄した熱処理用石英アンプル、２はZn溶液、
３はZnSe結晶、１１は良く洗浄した結晶成長用
石英アンプル、１２不純物添加溶液、１３は不純
物添加ZnSe成長結晶、１４はソース結晶、１５
はヒートシンクである。
図を第１図Ａ，Ｂに示す。図においては、１は良
く洗浄した熱処理用石英アンプル、２はZn溶液、
３はZnSe結晶、１１は良く洗浄した結晶成長用
石英アンプル、１２不純物添加溶液、１３は不純
物添加ZnSe成長結晶、１４はソース結晶、１５
はヒートシンクである。
ZnSe結晶３は、第１図Ａ右の部分に示す温度
分布のように５〜15℃／cmの温度勾配を設けた不
純物添加溶液１２から液相結晶成長により800〜
1000℃の成長温度で作成された結晶である。溶媒
としてSe、Te、Se／Te混合溶媒等を用い、導電
性付与不純物として族元素（Al、Ga、In等）
ないし族元素（Cl、Br、Ｉ等）を溶媒に対し
て0.5mol％以下添加し、成長中にドーピングを
行なう。族、族ドーパントは極少量を添加し
ても結晶中に取り込まれる。
分布のように５〜15℃／cmの温度勾配を設けた不
純物添加溶液１２から液相結晶成長により800〜
1000℃の成長温度で作成された結晶である。溶媒
としてSe、Te、Se／Te混合溶媒等を用い、導電
性付与不純物として族元素（Al、Ga、In等）
ないし族元素（Cl、Br、Ｉ等）を溶媒に対し
て0.5mol％以下添加し、成長中にドーピングを
行なう。族、族ドーパントは極少量を添加し
ても結晶中に取り込まれる。
具体的実施例では不純物としてAlを添加した
溶媒からバルク状の結晶を成長した。この成長し
たままのバルク状のAlドープZnSe結晶３の抵抗
率は〜1010Ωcmとかなり高抵抗率である。すなわ
ち、ドープした不純物が未だ活性化していないも
のと考えられる。
溶媒からバルク状の結晶を成長した。この成長し
たままのバルク状のAlドープZnSe結晶３の抵抗
率は〜1010Ωcmとかなり高抵抗率である。すなわ
ち、ドープした不純物が未だ活性化していないも
のと考えられる。
成長したAlドープZnSe結晶３から液相成長時
に付着した表面の溶媒を除去し、洗浄した。この
AlドープZnSe結晶３を第１図Ｂに示すように、
良く洗浄した石英アンプル１中にZn溶液２と共
に収容し、１×10-6Torr以下で封じ切り、熱処
理を行なつた。
に付着した表面の溶媒を除去し、洗浄した。この
AlドープZnSe結晶３を第１図Ｂに示すように、
良く洗浄した石英アンプル１中にZn溶液２と共
に収容し、１×10-6Torr以下で封じ切り、熱処
理を行なつた。
Zn溶液中で処理をすることにより、結晶中に
添加した不純物を活性化するほか、Zn空孔が減
少するのみでなく、結晶中の意図せざる不純物の
除去等にも効果があると考えられる。
添加した不純物を活性化するほか、Zn空孔が減
少するのみでなく、結晶中の意図せざる不純物の
除去等にも効果があると考えられる。
熱処理温度THTは600〜1050℃、熱処理時間tHT
は10〜100時間程度である。これら熱処理条件は
結晶の形状などにより異なる。
は10〜100時間程度である。これら熱処理条件は
結晶の形状などにより異なる。
この熱処理工程は、特に後処理を行なう必要が
ない。
ない。
なお、熱処理段階で他の不純物を添加してもよ
い。Gaを少量添加すると結晶からメルトの除去
が容易となる。
い。Gaを少量添加すると結晶からメルトの除去
が容易となる。
第２図に、熱処理温度THT1000℃、熱処理時間
tHT40時間とした場合の熱処理により得られたｎ
型結晶の結晶深さ−不純物密度の関係を示す。横
軸は結晶中の深さをmmで表し、縦軸は活性不純物
密度を表す。
tHT40時間とした場合の熱処理により得られたｎ
型結晶の結晶深さ−不純物密度の関係を示す。横
軸は結晶中の深さをmmで表し、縦軸は活性不純物
密度を表す。
第４図と較べ約200倍の深さである20mmを超え
ても活性不純物密度は1017cm-3の高い値であり、
深さによらずほとんど一定の値である。あらかじ
め結晶中にｎ型不純物がドーピングされているた
め、従来の方法と同じ熱処理時間でも、結晶深さ
方向に対して不純物密度がほぼ一定になるものと
考えられる。
ても活性不純物密度は1017cm-3の高い値であり、
深さによらずほとんど一定の値である。あらかじ
め結晶中にｎ型不純物がドーピングされているた
め、従来の方法と同じ熱処理時間でも、結晶深さ
方向に対して不純物密度がほぼ一定になるものと
考えられる。
また、第３図に熱処理温度THTを600℃〜1000
℃の範囲で変化させた時の熱処理温度THTによる
不純物密度の変化を示す。同図から明らかなよう
に、THTの上昇と共に不純物密度が増大する傾向
にある。熱処理温度THTが600℃以上で効果的な
不純物活性化による不純物密度の増大がみられ、
800℃以上の場合には特に効果的で約1017cm-3以
上になる。熱処理温度を上げた場合には３〜４×
1017cm-3の不純物密度も実現される。このような
ｎ型結晶は10-2Ωcmの低抵抗率を示しており、従
来よりさらに低抵抗化が可能となる。
℃の範囲で変化させた時の熱処理温度THTによる
不純物密度の変化を示す。同図から明らかなよう
に、THTの上昇と共に不純物密度が増大する傾向
にある。熱処理温度THTが600℃以上で効果的な
不純物活性化による不純物密度の増大がみられ、
800℃以上の場合には特に効果的で約1017cm-3以
上になる。熱処理温度を上げた場合には３〜４×
1017cm-3の不純物密度も実現される。このような
ｎ型結晶は10-2Ωcmの低抵抗率を示しており、従
来よりさらに低抵抗化が可能となる。
なお、不純物としてAlを添加したZnSe結晶の
実施例について主に説明したが、例えばAl以外
のGa、In、Cl、Br、Ｉ等の不純物についても第
２図、第３図とほぼ同様の効果が得られており、
これらの添加不純物についても同様の効果が得ら
れるものと考えられる。また、他の不純物同様、
他の−族間化合物半導体結晶あるいはその混
晶についても同様の効果が得られるものと考えら
れる。
実施例について主に説明したが、例えばAl以外
のGa、In、Cl、Br、Ｉ等の不純物についても第
２図、第３図とほぼ同様の効果が得られており、
これらの添加不純物についても同様の効果が得ら
れるものと考えられる。また、他の不純物同様、
他の−族間化合物半導体結晶あるいはその混
晶についても同様の効果が得られるものと考えら
れる。
［発明の効果］
本発明によれば結晶深さ方向に対し、均一なｎ
型化が可能となる。
型化が可能となる。
また、バルク結晶をそのまま全体としてｎ型化
できるため、熱処理後ウエーハ状にスライシング
をし、ウエーハ内で均一なｎ型を示すｎ型の良質
な結晶を提供できる。
できるため、熱処理後ウエーハ状にスライシング
をし、ウエーハ内で均一なｎ型を示すｎ型の良質
な結晶を提供できる。
第１図Ａ，Ｂは本発明の実施例に用いる結晶成
長アンプルと熱処理アンプルの断面図、第２図は
得られた半導体結晶の結晶深さ対不純物密度の関
係を示すグラフ、第３図は得られた半導体結晶の
熱処理温度対不純物密度の関係を示すグラフ、第
４図は従来方法により得られた半導体結晶の結晶
深さ対不純物密度の関係を示すグラフである。 図において、１……熱処理用アンプル、２……
Zn溶液、３……不純物添加ZnSe結晶、１１……
結晶成長用アンプル、１２……不純物添加溶液、
１３……成長した不純物添加ZnSe結晶。
長アンプルと熱処理アンプルの断面図、第２図は
得られた半導体結晶の結晶深さ対不純物密度の関
係を示すグラフ、第３図は得られた半導体結晶の
熱処理温度対不純物密度の関係を示すグラフ、第
４図は従来方法により得られた半導体結晶の結晶
深さ対不純物密度の関係を示すグラフである。 図において、１……熱処理用アンプル、２……
Zn溶液、３……不純物添加ZnSe結晶、１１……
結晶成長用アンプル、１２……不純物添加溶液、
１３……成長した不純物添加ZnSe結晶。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 不純物として族なしい族元素を含む溶液
から−族間化合物半導体結晶を液相成長させ
る工程と、 成長した結晶をZn溶液中に浸漬し、所定温度
で熱処理することにより不純物を活性化する工程
と を含むことを特徴とする不純物添加半導体結晶の
製造方法。 ２ 前記−族間化合物半導体結晶はZnSe結
晶であり、熱処理温度が600℃以上である請求項
１記載の不純物添加半導体結晶の製造方法。 ３ 前記不純物がAlであり、熱処理温度が800℃
以上である請求項２記載の不純物添加半導体結晶
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28047888A JPH02129098A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28047888A JPH02129098A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19576093A Division JPH06293600A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02129098A JPH02129098A (ja) | 1990-05-17 |
| JPH0367998B2 true JPH0367998B2 (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=17625638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28047888A Granted JPH02129098A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02129098A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06340499A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | テルル化カドミウム水銀結晶の作製方法及び赤外線検出器の製造方法 |
| JPH06293600A (ja) * | 1993-08-06 | 1994-10-21 | Stanley Electric Co Ltd | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
| JP5066640B2 (ja) * | 2008-01-08 | 2012-11-07 | 三菱化学株式会社 | 不純物の含有量が制御された単結晶の製造方法 |
-
1988
- 1988-11-08 JP JP28047888A patent/JPH02129098A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02129098A (ja) | 1990-05-17 |
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