JPH04273450A - Ii−vi族化合物半導体及びその製造方法 - Google Patents

Ii−vi族化合物半導体及びその製造方法

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JPH04273450A
JPH04273450A JP5931091A JP5931091A JPH04273450A JP H04273450 A JPH04273450 A JP H04273450A JP 5931091 A JP5931091 A JP 5931091A JP 5931091 A JP5931091 A JP 5931091A JP H04273450 A JPH04273450 A JP H04273450A
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JP
Japan
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compound semiconductor
electron beam
semiconductor
group compound
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP5931091A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Okawa
和宏 大川
Akira Ueno
明 上野
Tsuneo Mitsuyu
常男 三露
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新しいオプトエレクトロ
ニクス材料として期待されるII−VI 族化合物半導
体の低抵抗化された半導体の製造方法、ならびに低抵抗
化されたp型II−VI族化合物半導体に関する。
【0002】
【従来の技術】II−VI 族化合物半導体は、発光素
子などの新しいオプトエレクトロニクス材料としての適
用が期待され、近年その開発研究が盛んに行われている
【0003】しかし、II−VI 族化合物半導体は高
抵抗であり、特に従来のp型セレン化亜鉛(ZnSe)
の抵抗率は10−1Ω・cm台どまりであった(例えば
、ジャーナルオブ  アプライド  フィジックス  
1989年65巻4859−4863ページ)。抵抗率
が10−2Ω・cm以下の低抵抗なZnSeは得られて
いないのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】半導体の抵抗率が高い
と、半導体を作動させるには高電圧を必要とし、しかも
半導体としての効率が悪く、発熱量が大きくなる。発熱
量が大きくなると熱による半導体の劣化も激しくなり、
半導体寿命も低下するといった問題がある。
【0005】これらの問題は、半導体中の不純物がII
族元素サイトあるいはVI族元素サイトに正確に位置し
ていないためであると考えられる。
【0006】本発明は上記の欠点を解消し、低抵抗なI
I−VI 族化合物半導体の新規な製造方法ならびに低
抵抗の半導体が得られにくいp型II−VI 族化合物
半導体において低抵抗のp型半導体を提供することを目
的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次の構成を有する。
【0008】(1)  II−VI 族化合物半導体に
電子線を照射することによって、II−VI 族化合物
半導体の抵抗率を下げることを特徴とする半導体の製造
方法。
【0009】(2)  II−VI 族化合物半導体が
アクセプタ性不純物を1×1017cm−3以上の密度
で含有するII−VI族化合物半導体である前記(1)
項に記載の半導体の製造方法。
【0010】(3)  II−VI 族化合物半導体が
ドナー性不純物を1×1017cm−3以上の密度で含
有するII−VI 族化合物半導体である前記(1)項
に記載の半導体の製造方法。
【0011】(4)  アクセプタ性不純物の活性化率
が10%以上であることを特徴とするをp型II−VI
 族化合物半導体。
【0012】
【作用】II−VI 族化合物半導体に電子線を照射す
ることによって、照射した電子線のエネルギーにより正
確に位置していない不純物を動かすことができ、不純物
を正確な元素サイトに入れることができ、そのため不純
物の活性化率は著しく増大し、低抵抗なII−VI 族
化合物半導体を得ることができるものと推定される。
【0013】また、II−VI 族化合物半導体として
アクセプタ性不純物が1×1017cm−3以上の密度
で含有するII−VI 族化合物半導体を用いることに
より、照射した電子線のエネルギーにより正確に位置し
ていないアクセプタ性不純物を正確な元素サイトに入れ
ることができ、そのためアクセプタ性不純物の活性化率
は著しく増大し、低抵抗なp型II−VI 族化合物半
導体を得ることができるものと推定される。
【0014】また、II−VI 族化合物半導体として
ドナー性不純物が1×1017cm−3以上の密度で含
有するII−VI 族化合物半導体を用いることにより
、照射した電子線のエネルギーにより正確に位置してい
ないドナー性不純物を正確な元素サイトに入れることが
でき、そのためドナー性不純物の活性化率は著しく増大
し、低抵抗なn型II−VI 族化合物半導体を得るこ
とができるものと推定される。
【0015】また、アクセプタ性不純物の活性化率が1
0%以上のII−VI族化合物半導体とすることにより
、低抵抗のp型II−VI 族化合物半導体を提供でき
る。
【0016】
【実施例】本発明のII−VI 族化合物半導体の例と
しては、その構成元素は、II族元素としてZn、Cd
、Hg等が、またIV族元素としてS、Se、Te等が
挙げられ、これらの2元以上の組み合わせからなる化合
物半導体が挙げられる。
【0017】具体的な例としては例えば、ZnSe、Z
nTe、ZnS、ZnO、CdSe、CdTe、CdS
、HgTe、HgSe、ZnCdS、ZnSSe、Zn
CdSSeなどが挙げられる。
【0018】本発明で用いられるp型半導体用のアクセ
プター性不純物の具体例としては、例えばI族元素、V
族元素などが用いられる。
【0019】I族元素としてはLi、Na、K等が、V
族元素としてはN、P、As等が挙げられ、中でもV族
元素が好ましく、特にN、Pが好ましい。
【0020】また本発明で用いられるn型半導体用のド
ナー性不純物の具体例としては、例えばIII 族元素
、VII 族元素などが用いられる。
【0021】III 族元素としてはAl、Ga、In
等が、VII 族元素としてはF、Cl、Br、I等が
挙げられ、中でもVII 族元素が好ましく、特にCl
、Br、Iが好ましい。
【0022】これらの不純物の含有密度は、1×101
7cm−3以上の密度で添加することが低抵抗化を達成
する上で好ましく、上限は特に限定するわけではないが
、1×1019cm−3程度で十分であり、それ以上添
加しても添加効果は特に向上するわけではない。通常は
、1×1018cm−3前後が好ましい。
【0023】電子線の照射は通常10−6Toor以下
の真空下で行われ、加速電圧は半導体の種類や組成など
によって異なるので一概に規定しがたいが通常1V以上
、好ましくは3V以上である。この電子線の照射によっ
て、II−VI 族化合物半導体の抵抗率を下げること
ができる。
【0024】また、従来、p型のII−VI 族化合物
半導体のアクセプター性不純物の活性化率は通常1%程
度以下であり、低抵抗のp型のII−VI族化合物半導
体が得られていないが、本発明においては、例えば前記
した電子線の照射により、アクセプター性不純物の活性
化率が10%以上のp型のII−VI 族化合物半導体
を得ることが可能となり、その結果、低抵抗のp型のI
I−VI 族化合物半導体を提供できる。
【0025】以下、具体的実施例について説明するが、
下記実施例において活性化率などは次の定義による。
【0026】p型半導体の活性化率は下記式(数1)で
、またn型半導体の活性化率は下記式(数2)によって
示されるものである。
【0027】
【数1】 p型半導体の活性化率=(pRT/NA )×100(
%)但し、式(数1)においてpRTはp型半導体の室
温における正孔の濃度[単位cm−3]、NA はSI
MS測定法(2次イオン質量分析法)によって得られた
半導体結晶中に存在するアクセプター性不純物の密度[
単位cm−3]を示す。
【0028】
【数2】 n型半導体の活性化率=(nRT/ND )×100(
%)但し、式(数2)においてnRTはn型半導体の室
温における電子の濃度[単位cm−3]、ND はSI
MS測定法(2次イオン質量分析法)によって得られた
半導体結晶中に存在するドナー性不純物の密度[単位c
m−3]を示す。
【0029】pRTやnRT、ならびに後述する半導体
の比抵抗はホール測定により測定できる。  尚、以下
p型半導体の室温における正孔の濃度、ならびにn型半
導体の室温における電子の濃度を共にキャリア濃度と略
称する。
【0030】実施例1 II−VI 族化合物半導体の代表としてセレン化亜鉛
半導体(ZnSe)を用いて電子線の照射を行った。
【0031】図1に電子線を照射している状態の概念断
面図を示す。
【0032】図1は窒素(N)をドープしたZnSe膜
1に電子線2を照射している状態の断面図である。
【0033】窒素(N)をドープしたZnSe膜1は砒
化ガリウム(GaAs)基板3の上にエピタキシャル成
長させて得られたものを使用した。
【0034】図1のように、ZnSe膜1は電気的には
接地してある金属板4の上に置かれる。電子線照射は、
1×10−7Torrの真空雰囲気で行われる。フィラ
メント5に電流を流してフィラメント5を加熱して電子
線を発生させ、発生した電子線がNドープZnSe膜1
の方向に向かうようにフィラメント5と金属板4の間に
は直流電圧が印加される(図示せず)。尚、フィラメン
ト5よりでた電子線2は偏向電極6に電圧を印加し、印
加電圧を変化させることにより所望の方向に向きを変え
ることができ、1で示されるZnSeの大きさに応じて
トラバースして所望の部分に電子線を照射することがで
きる。電子線2の電流はおよそ10−3Aに、加速電圧
はおよそ1KVに設定した。電子線2を照射する前のN
ドープZnSe膜1はホール測定の結果10Ω・cm程
度の抵抗率を有していたが、照射によってZnSe膜1
の抵抗率を0.05Ω・cm程度まで下げることができ
た。
【0035】これは、電子線照射によってトープした窒
素の結晶格子中での元素サイトをより正確な位置に入れ
ることができ、正孔の濃度および移動度が向上して、比
抵抗がさらに低くなったものと推定される。
【0036】結果を表1に示す。
【0037】
【表1】                 活性化率    キ
ャリア    比抵抗      SIMS測定による
                         
   濃度                    
不純物の密度                  (
%)    (cm−3)  (Ω・cm)  (cm
−3)                      
                         
                          電子線処理前    1      1×1016
      10        1×1018   
 電子線処理後  50      5×1017  
    0.05        1×1018   
                         
                         
                尚、同様に窒素(N)あるいは燐(P)でドープしたZ
nCdS、ZnSeTeならびにZnSSeについても
電子線照射により、同様に低抵抗のp型半導体を得るこ
とができた。
【0038】実施例2 II−VI 族化合物半導体としてテルル化亜鉛半導体
(ZnTe)を用いて電子線の照射を行った。
【0039】電子線を照射は実施例1の図1とほぼ同様
に行った。
【0040】塩素(Cl)をドープしたZnTe膜は砒
化ガリウム(GaAs)基板の上にエピタキシャル成長
させて得られたものを使用した。
【0041】実施例1の図1と同様に、ZnTe膜は電
気的には接地してある金属板4の上に置かれる。電子線
照射は、実施例1と同様に1×10−7Torrの真空
雰囲気で行った。
【0042】電子線2の電流はおよそ10−3Aに、加
速電圧はおよそ1KVに設定した。電子線を照射する前
のClドープしたZnTe膜はホール測定の結果50Ω
・cm程度の抵抗率を有していたが、電子線照射によっ
て抵抗率を0.5Ω・cm程度まで下げたn型ZnTe
膜を得ることができた。
【0043】結果を表2に示す。
【0044】
【表2】                 活性化率    キ
ャリア    比抵抗      SIMS測定による
                         
   濃度                    
不純物の密度                  (
%)    (cm−3)  (Ω・cm)  (cm
−3)                      
                         
                          電子線処理前   0.2      2×101
5      50        1×1018  
  電子線処理後   20       2×101
7       0.5        1×1018
                         
                         
                   本発明の方法は低抵抗なn型が得にくいZnTeにおい
ても有効であることがわかる。
【0045】尚、同様に塩素(Cl)あるいは臭素(B
r)でドープしたZnCdS、ZnSeTeならびにZ
nSSeについても電子線照射により、同様に低抵抗の
n型半導体を得ることができた。
【0046】以上、本発明においてさらに、抵抗率を下
げるには十分なキャリヤ密度をもたせることが好ましく
、そのためドナー性不純物やアクセプタ性不純物を1×
1017cm−3以上の密度で添加したII−VI 族
化合物半導体を用いることがより好ましい。
【0047】
【発明の効果】本発明は低抵抗なII−VI 族化合物
半導体を得ることができる効果的な製造方法を提供でき
る。
【0048】また、II−VI 族化合物半導体として
アクセプタ性不純物が1×1017cm−3以上の密度
で含有するII−VI 族化合物半導体を用いることに
より、より容易に低抵抗なp型II−VI 族化合物半
導体を製造する方法を提供できる。
【0049】また、II−VI 族化合物半導体として
ドナー性不純物が1×1017cm−3以上の密度で含
有するII−VI 族化合物半導体を用いることにより
、より容易に低抵抗なn型II−VI 族化合物半導体
を製造する方法を提供できる。
【0050】また、アクセプタ性不純物の活性化率が1
0%以上のII−VI族化合物半導体とすることにより
、従来得られていなかった低抵抗のp型II−VI 族
化合物半導体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における半導体に電子線を照
射している状態の概念断面図である。
【符号の説明】
1…NドープZnSe膜 2…電子線 3…GaAs基板 4…金属板 5…フィラメント 6…偏向電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  II−VI 族化合物半導体に電子線
    を照射することによって、II−VI 族化合物半導体
    の抵抗率を下げることを特徴とする半導体の製造方法。
  2. 【請求項2】  II−VI 族化合物半導体がアクセ
    プタ性不純物を1×1017cm−3以上の密度で含有
    するII−VI 族化合物半導体である請求項1記載の
    半導体の製造方法。
  3. 【請求項3】  II−VI 族化合物半導体がドナー
    性不純物を1×1017cm−3以上の密度で含有する
    II−VI 族化合物半導体である請求項1記載の半導
    体の製造方法。
  4. 【請求項4】  アクセプタ性不純物の活性化率が10
    %以上であることを特徴とするをp型II−VI 族化
    合物半導体。
JP5931091A 1991-02-28 1991-02-28 Ii−vi族化合物半導体及びその製造方法 Pending JPH04273450A (ja)

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