JPH0553759B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0553759B2 JPH0553759B2 JP59235404A JP23540484A JPH0553759B2 JP H0553759 B2 JPH0553759 B2 JP H0553759B2 JP 59235404 A JP59235404 A JP 59235404A JP 23540484 A JP23540484 A JP 23540484A JP H0553759 B2 JPH0553759 B2 JP H0553759B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- growth
- nitrogen
- znse
- crystal
- atomic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 14
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N selane Chemical compound [SeH2] SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000058 selane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
- C30B29/48—AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はp型の−族化合物半導体を成長す
る方法に関する。
る方法に関する。
(従来技術とその問題点)
従来、−族化合物半導体に対するp型不純
物ドーピングは、極めて困難であり、低抵抗p型
結晶は現在に至るまで得られていない。このため
にp−n接合型素子の製作は不可能であつた。特
に、青色、緑色の発光素子用材料としてZnS,
ZnSeなどは注目を集めてきたが、低抵抗p型結
晶が得られないため、これらの波長域での発光素
子、半導体レーザの製作もほとんど不可能視され
ているのが現状である。ZnSeの有機金属熱分解
法(MOCVD)による成長においては有機亜鉛
とセレン化水素を用いた減圧MOCVD法によつ
て、アンモニア(NH3)ガスを混入することに
よつて約100meVのアクセプターが導入されるこ
とが知られている。(文献;アプライド.フイジ
クス.レターズ(Applied physics Letters)40
巻(No.3)246頁〜248頁1982年発行)。しかし、
NH3はZnSeの最適成長温度(<400℃)において
は、熱分解効率が悪く充分に分解されす、従つて
ZnSe結晶への窒素のとり込まれ率は悪い。この
ように従来の結晶成長法によつては−族にお
いて低抵抗p型結晶は得られなかつた。
物ドーピングは、極めて困難であり、低抵抗p型
結晶は現在に至るまで得られていない。このため
にp−n接合型素子の製作は不可能であつた。特
に、青色、緑色の発光素子用材料としてZnS,
ZnSeなどは注目を集めてきたが、低抵抗p型結
晶が得られないため、これらの波長域での発光素
子、半導体レーザの製作もほとんど不可能視され
ているのが現状である。ZnSeの有機金属熱分解
法(MOCVD)による成長においては有機亜鉛
とセレン化水素を用いた減圧MOCVD法によつ
て、アンモニア(NH3)ガスを混入することに
よつて約100meVのアクセプターが導入されるこ
とが知られている。(文献;アプライド.フイジ
クス.レターズ(Applied physics Letters)40
巻(No.3)246頁〜248頁1982年発行)。しかし、
NH3はZnSeの最適成長温度(<400℃)において
は、熱分解効率が悪く充分に分解されす、従つて
ZnSe結晶への窒素のとり込まれ率は悪い。この
ように従来の結晶成長法によつては−族にお
いて低抵抗p型結晶は得られなかつた。
(発明の目的)
本発明の目的は、低抵抗のP型−族化合物
半導体を得ることにある。
半導体を得ることにある。
(発明の構成)
本発明は−族化合物半導体の分子線エピタ
キシー成長方法において結晶成長時に原子状また
はイオン化したV族元素を成長表面に照射するこ
とを特徴としている。
キシー成長方法において結晶成長時に原子状また
はイオン化したV族元素を成長表面に照射するこ
とを特徴としている。
(実施例)
本発明の構成の説明を窒素のZnSeへのドーピ
ングについて実施例にもとづいておこなう。窒素
はZnSeのSeサイトにはいつてアクセプター準位
を形成する。ZnSeは最適成長温度が400℃よりも
低いため、ドーピング材料として通常使われる
NH3は分解率が低く従つて結晶中へのNのとり
込まれ率が低いためドーピング効率が悪い。従つ
てNH3は成長温度より充分高い温度でクラツキ
ングをしてやることが考えられるが、クラツキン
グによつて生成されるN2の分解率が400℃以下で
は小さくドーピング効率は不足である。そこで、
窒素をNH3のような化合物やN2のような基底状
態または固く結合した分子状態ではなく、原子状
窒素の状態に励起、または、ゆるやかに結合した
状態に窒素分子を励起、または、イオン化した窒
素の状態に励起してからZnSe結晶中にとり込ま
せるのが本発明の特徴である。これはMOCVD
のような常圧もしくは常圧に近い成長では、厚子
状窒素は衝突を繰り返すうちに安定なN2の状態
にもどつてしまうので高真空中で行う必要があ
る。本実施例ではV族元素として窒素を考えたが
他の族であるP、As等についても程度の差は
あれ同様の事情が成立するので本発明が有効であ
るのは論を待たない。第1図に本発明の実施例を
示した。高真空中に所定の温度(たとえば350℃)
に保たれたGaAs基板1の上に、Zn及びSeの原
子、分子ビーム3,4を照射し、同時に原子状窒
素5を照射する。原子状窒素はこの実施例では高
真空中を飛翔するNH3又はN2分子に強い紫外線
を照射することにより生成した。他の方法として
は例えばNH3、N2などに、加速された電子線を
照射することにより生成することが可能である。
こうして生成した原子状窒素を成長結晶表面に照
射することによつて、低い温度の成長において
も、効率よく窒素をZnSe結晶2中にとり込むこ
とが可能となる。
ングについて実施例にもとづいておこなう。窒素
はZnSeのSeサイトにはいつてアクセプター準位
を形成する。ZnSeは最適成長温度が400℃よりも
低いため、ドーピング材料として通常使われる
NH3は分解率が低く従つて結晶中へのNのとり
込まれ率が低いためドーピング効率が悪い。従つ
てNH3は成長温度より充分高い温度でクラツキ
ングをしてやることが考えられるが、クラツキン
グによつて生成されるN2の分解率が400℃以下で
は小さくドーピング効率は不足である。そこで、
窒素をNH3のような化合物やN2のような基底状
態または固く結合した分子状態ではなく、原子状
窒素の状態に励起、または、ゆるやかに結合した
状態に窒素分子を励起、または、イオン化した窒
素の状態に励起してからZnSe結晶中にとり込ま
せるのが本発明の特徴である。これはMOCVD
のような常圧もしくは常圧に近い成長では、厚子
状窒素は衝突を繰り返すうちに安定なN2の状態
にもどつてしまうので高真空中で行う必要があ
る。本実施例ではV族元素として窒素を考えたが
他の族であるP、As等についても程度の差は
あれ同様の事情が成立するので本発明が有効であ
るのは論を待たない。第1図に本発明の実施例を
示した。高真空中に所定の温度(たとえば350℃)
に保たれたGaAs基板1の上に、Zn及びSeの原
子、分子ビーム3,4を照射し、同時に原子状窒
素5を照射する。原子状窒素はこの実施例では高
真空中を飛翔するNH3又はN2分子に強い紫外線
を照射することにより生成した。他の方法として
は例えばNH3、N2などに、加速された電子線を
照射することにより生成することが可能である。
こうして生成した原子状窒素を成長結晶表面に照
射することによつて、低い温度の成長において
も、効率よく窒素をZnSe結晶2中にとり込むこ
とが可能となる。
第2図は本発明の一実施例に用いた装置の詳細
な説明図である。GaAs基板1は試料導入口11
より成長室内の基板ホルダー12に装着される。
次に成長室内10を排気ポンプ13にて
10-10Torr台以下に排気する。基板結晶1はホル
ダーを抵抗加熱することにより350℃まで昇温す
る。その後、金属状Zn3′及び金属状Seソース
4′を昇温しておいたZn及びSe源のシヤツター1
4を開き、分子ビームをGaAs基板1に照射す
る。同時に、ガスボンベ15中に保存されたアン
モニアガス(NH3)をニードル弁16を介して
成長室内に導入するが、その際、NH3ガスの噴
出口に光学窓17を設け超高圧水銀灯より得られ
る紫外線18をNH3に当てることによりNH3を
解離し原子状Nを生成し、シヤツターを開いて成
長するZnSe結晶に向わしめる。このようにして
成長せしめたNドープZnSeはP型の高い導電性
を示した。Nを分子NH3の形でドープした場合
に比べ、NH3を分解して原子状Nの形でドープ
したときのドーピング効率は103倍以上であり本
発明の効果が十分あることがわかる。
な説明図である。GaAs基板1は試料導入口11
より成長室内の基板ホルダー12に装着される。
次に成長室内10を排気ポンプ13にて
10-10Torr台以下に排気する。基板結晶1はホル
ダーを抵抗加熱することにより350℃まで昇温す
る。その後、金属状Zn3′及び金属状Seソース
4′を昇温しておいたZn及びSe源のシヤツター1
4を開き、分子ビームをGaAs基板1に照射す
る。同時に、ガスボンベ15中に保存されたアン
モニアガス(NH3)をニードル弁16を介して
成長室内に導入するが、その際、NH3ガスの噴
出口に光学窓17を設け超高圧水銀灯より得られ
る紫外線18をNH3に当てることによりNH3を
解離し原子状Nを生成し、シヤツターを開いて成
長するZnSe結晶に向わしめる。このようにして
成長せしめたNドープZnSeはP型の高い導電性
を示した。Nを分子NH3の形でドープした場合
に比べ、NH3を分解して原子状Nの形でドープ
したときのドーピング効率は103倍以上であり本
発明の効果が十分あることがわかる。
本方法が適用対象とする結晶はZnSeばかりで
なく、ZnSなど他の−族化合物半導体におい
ても本方法は同様に有効である。
なく、ZnSなど他の−族化合物半導体におい
ても本方法は同様に有効である。
(発明の効果)
本発明を適用することにより、低抵抗のp型
−族半導体結晶が製造可能となり、従つて−
族のp−n接合ダイオードが可能となり、緑
色、青色の発光ダイオード、レーザダイオードの
製作が可能となる。
−族半導体結晶が製造可能となり、従つて−
族のp−n接合ダイオードが可能となり、緑
色、青色の発光ダイオード、レーザダイオードの
製作が可能となる。
第1図は本発明の一実施例を示す概念図、第2
図は第1図の実施例を具現する際に使用した装置
の概略図である。 図中1は結晶基板、2は成長した−族化合
物半導体層、3は族元素の原子又は分子ビー
ム、4は族元素の原子又は分子ビーム、5は
族元素の原子ビーム又はイオンビームである。
図は第1図の実施例を具現する際に使用した装置
の概略図である。 図中1は結晶基板、2は成長した−族化合
物半導体層、3は族元素の原子又は分子ビー
ム、4は族元素の原子又は分子ビーム、5は
族元素の原子ビーム又はイオンビームである。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59235404A JPS61117199A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 結晶成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59235404A JPS61117199A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 結晶成長法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61117199A JPS61117199A (ja) | 1986-06-04 |
JPH0553759B2 true JPH0553759B2 (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=16985588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59235404A Granted JPS61117199A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 結晶成長法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61117199A (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62119193A (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法 |
JPH07105342B2 (ja) * | 1986-01-17 | 1995-11-13 | 三洋電機株式会社 | 化合物半導体の製造方法 |
JPH07517B2 (ja) * | 1987-05-30 | 1995-01-11 | 松下電器産業株式会社 | 半導体結晶薄膜製造装置 |
JPH06104600B2 (ja) * | 1987-05-30 | 1994-12-21 | 松下電器産業株式会社 | 半導体の製造方法 |
JPH0666279B2 (ja) * | 1988-02-05 | 1994-08-24 | 日本電信電話株式会社 | 化合物半導体薄膜の成長方法及び成長装置 |
US5248631A (en) * | 1990-08-24 | 1993-09-28 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Doping of iib-via semiconductors during molecular beam epitaxy using neutral free radicals |
JP2803353B2 (ja) * | 1990-09-25 | 1998-09-24 | 日本電気株式会社 | 半導体結晶成長方法 |
-
1984
- 1984-11-08 JP JP59235404A patent/JPS61117199A/ja active Granted
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1975 * |
PROC.6TH INTERNAL VACUUM CONGR.1974 JAPAN.J.APPL.PHYS.SUPPL.2,PT1=1974 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61117199A (ja) | 1986-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6291085B1 (en) | Zinc oxide films containing P-type dopant and process for preparing same | |
EP0540304B1 (en) | An apparatus for manufacturing a nitrogen-containing compound thin film | |
US4735910A (en) | In-situ doping of MBE grown II-VI compounds on a homo- or hetero-substrate | |
JPH0553759B2 (ja) | ||
JPH09266218A (ja) | p型化合物半導体の低抵抗化方法 | |
JPH0548145A (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
JP3232754B2 (ja) | Ii−vi族化合物半導体の成長方法 | |
JPS63303889A (ja) | 半導体結晶薄膜製造装置 | |
JP2803353B2 (ja) | 半導体結晶成長方法 | |
JPH05251369A (ja) | 有機金属化学気相成長方法 | |
JPS63303899A (ja) | 半導体の製造方法 | |
Nishizawa | Photoassisted deposition process | |
Ho et al. | Photo-assisted chemical beam epitaxy of II-VI semiconductors | |
JP2793939B2 (ja) | 化合物半導体結晶の成長方法 | |
JP2759980B2 (ja) | エピタキシャル成長方法 | |
JP3396317B2 (ja) | 化合物半導体結晶成長方法及び不純物ドーピング方法 | |
JPS63227027A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH06295867A (ja) | 半導体エピタキシャル成長方法 | |
Yeh | ZnSe growth by ion laser-assisted metalorganic chemical vapor deposition | |
JPH1036199A (ja) | 化合物基板および化合物半導体ならびにそれらの製造方法 | |
JPH03293735A (ja) | 半導体の製造方法 | |
JPH0831740A (ja) | 結晶成長方法 | |
JPS63205920A (ja) | 分子線エピタキシヤル成長法 | |
JPH0666279B2 (ja) | 化合物半導体薄膜の成長方法及び成長装置 | |
JPH05343743A (ja) | ZnSe発光素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |