JPH0629228A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
- Publication number
- JPH0629228A JPH0629228A JP20623092A JP20623092A JPH0629228A JP H0629228 A JPH0629228 A JP H0629228A JP 20623092 A JP20623092 A JP 20623092A JP 20623092 A JP20623092 A JP 20623092A JP H0629228 A JPH0629228 A JP H0629228A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrazine
- compound semiconductor
- bubbler
- substrate
- crystal growth
- 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.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高いキャリア濃度を有するＮドープ化合物半
導体を安価に成長させることのできる結晶成長方法を提
供する。 【構成】 窒素のドーピング原料として、ヒドラジン
（Ｎ2Ｈ4）を用いる。
導体を安価に成長させることのできる結晶成長方法を提
供する。 【構成】 窒素のドーピング原料として、ヒドラジン
（Ｎ2Ｈ4）を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は結晶成長方法に関し、特
にII−VI族化合物半導体の結晶成長方法に関する。
にII−VI族化合物半導体の結晶成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】II−VI族化合物半導体、特にＺｎＳｅに
代表されるようなワイドギャップ半導体は、青色領域で
の発光素子材料として注目されており、素子開発の研究
が進められている。これらの発光材料が有する問題点
は、ｐ型伝導半導体が得られにくいことである。この原
因は、不純物の活性化率、電気的特性の安定性、不純物
準位の深さ、不純物による自己補償効果などワイドギャ
ップ材料特有の問題に起因している。しかし、近年ｐ型
伝導を示す不純物として、特に窒素（Ｎ）が注目され、
ｐ型伝導ＺｎＳｅが得られるようになった。
代表されるようなワイドギャップ半導体は、青色領域で
の発光素子材料として注目されており、素子開発の研究
が進められている。これらの発光材料が有する問題点
は、ｐ型伝導半導体が得られにくいことである。この原
因は、不純物の活性化率、電気的特性の安定性、不純物
準位の深さ、不純物による自己補償効果などワイドギャ
ップ材料特有の問題に起因している。しかし、近年ｐ型
伝導を示す不純物として、特に窒素（Ｎ）が注目され、
ｐ型伝導ＺｎＳｅが得られるようになった。
【０００３】従来のＮドープＺｎＳｅの成長方法として
は、有機金属気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法）を用いる方
法がジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス（Japanese Journal of Applied Physics）
第27巻，第5号，1988年，L909頁〜L912頁に詳述されて
いる。また、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）による
ものがアプライド・フィジックス・レターズ（Applied
Physics Letters）第57巻，第20号，1990年，2127頁〜2
129頁に詳述されている。そのうち、第１の従来方法
は、ＺｎＳｅの成長原料としてジエチル亜鉛（Ｚｎ（Ｃ
2Ｈ5）2；ＤＥＺｎ）とセレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を用
い、Ｎのドーピング原料としてＮＨ3を用いている。石
英反応管内に置かれた半導体基板を３５０℃に加熱し、
それぞれの原料ガスを反応管内に導入することによっ
て、ＮドープＺｎＳｅを成長させている。第２の従来方
法は、ＭＢＥ装置を用い、超高真空下で亜鉛とセレンの
それぞれの分子線を半導体基板に照射し、ＺｎＳｅを成
長する方法である。Ｎドーピングには、Ｎ2を高周波放
電によりプラズマ分解させ、この分解ガスを基板に照射
させている。この時、基板温度は２７５℃であった。
は、有機金属気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法）を用いる方
法がジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス（Japanese Journal of Applied Physics）
第27巻，第5号，1988年，L909頁〜L912頁に詳述されて
いる。また、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）による
ものがアプライド・フィジックス・レターズ（Applied
Physics Letters）第57巻，第20号，1990年，2127頁〜2
129頁に詳述されている。そのうち、第１の従来方法
は、ＺｎＳｅの成長原料としてジエチル亜鉛（Ｚｎ（Ｃ
2Ｈ5）2；ＤＥＺｎ）とセレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を用
い、Ｎのドーピング原料としてＮＨ3を用いている。石
英反応管内に置かれた半導体基板を３５０℃に加熱し、
それぞれの原料ガスを反応管内に導入することによっ
て、ＮドープＺｎＳｅを成長させている。第２の従来方
法は、ＭＢＥ装置を用い、超高真空下で亜鉛とセレンの
それぞれの分子線を半導体基板に照射し、ＺｎＳｅを成
長する方法である。Ｎドーピングには、Ｎ2を高周波放
電によりプラズマ分解させ、この分解ガスを基板に照射
させている。この時、基板温度は２７５℃であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】第１の従来方法では、
ＮはＺｎＳｅ中に１０19ｃｍ-3以上ドーピングされるこ
とが分かっている。しかし、そのキャリア濃度は１０14
ｃｍ-3台にとどまっており、得られた膜の抵抗率も１０
2〜１０3Ωｃｍと非常に高いものであった。キャリア濃
度が低い、つまり活性化率が低い理由として、ＺｎＳｅ
膜中にドーピングされたＮはそれぞれ１個のＨ分子と結
合しており、Ｎがキャリア供給源として働かないことが
分かっている。他方、第２の従来方法では、得られたＮ
ドープＺｎＳｅ膜のキャリア濃度として３．７×１０17
ｃｍ-3のものが得られている。しかし、本方法は、高周
波放電を発生させるための電源および特殊な放電セルが
必要であり、かつ、成長装置として極めて高価な超高真
空装置のみで実現されるという問題があった。本発明
は、このような従来の問題点を解決して、高いキャリア
濃度を有するＮドープされたII−VI族化合物半導体を高
価な装置を要せずに得ることのできる結晶成長方法を提
供することを目的とする。
ＮはＺｎＳｅ中に１０19ｃｍ-3以上ドーピングされるこ
とが分かっている。しかし、そのキャリア濃度は１０14
ｃｍ-3台にとどまっており、得られた膜の抵抗率も１０
2〜１０3Ωｃｍと非常に高いものであった。キャリア濃
度が低い、つまり活性化率が低い理由として、ＺｎＳｅ
膜中にドーピングされたＮはそれぞれ１個のＨ分子と結
合しており、Ｎがキャリア供給源として働かないことが
分かっている。他方、第２の従来方法では、得られたＮ
ドープＺｎＳｅ膜のキャリア濃度として３．７×１０17
ｃｍ-3のものが得られている。しかし、本方法は、高周
波放電を発生させるための電源および特殊な放電セルが
必要であり、かつ、成長装置として極めて高価な超高真
空装置のみで実現されるという問題があった。本発明
は、このような従来の問題点を解決して、高いキャリア
濃度を有するＮドープされたII−VI族化合物半導体を高
価な装置を要せずに得ることのできる結晶成長方法を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、化合物半導体
を成長する結晶成長方法において、窒素のドーピング原
料として、化学式Ｎ2Ｈ4で表されるヒドラジンを用いる
ことを特徴とする結晶成長方法である。
を成長する結晶成長方法において、窒素のドーピング原
料として、化学式Ｎ2Ｈ4で表されるヒドラジンを用いる
ことを特徴とする結晶成長方法である。
【０００６】
【作用】本発明の方法は、化合物半導体の成長法として
広く用いられているＭＯＣＶＤ法に利用できる。同様
に、ＭＢＥといった超高真空装置にも用いることが可能
で、高周波放電セルといった特別な分解セルも特に必要
としない。一方、我々の実験によれば、ヒドラジンの熱
分解温度はＮＨ3の分解温度に比べ非常に低く、また、
熱分解時にＮＨ3を放出することが分かっている。ヒド
ラジンの分解過程は、２Ｎ2Ｈ4→２ＮＨ3＋Ｎ2＋Ｈ2で
表されることが知られており、ドーピング原料として用
いた場合、Ｎ原子供給源として働いているものと考えら
れる。つまり、ＮＨ3を用いた時のように、強いＮ−Ｈ
結合が残らず、Ｎ原子のみが成長膜に取込みやすくなっ
ていると考えられる。
広く用いられているＭＯＣＶＤ法に利用できる。同様
に、ＭＢＥといった超高真空装置にも用いることが可能
で、高周波放電セルといった特別な分解セルも特に必要
としない。一方、我々の実験によれば、ヒドラジンの熱
分解温度はＮＨ3の分解温度に比べ非常に低く、また、
熱分解時にＮＨ3を放出することが分かっている。ヒド
ラジンの分解過程は、２Ｎ2Ｈ4→２ＮＨ3＋Ｎ2＋Ｈ2で
表されることが知られており、ドーピング原料として用
いた場合、Ｎ原子供給源として働いているものと考えら
れる。つまり、ＮＨ3を用いた時のように、強いＮ−Ｈ
結合が残らず、Ｎ原子のみが成長膜に取込みやすくなっ
ていると考えられる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の実施例について詳細に説明す
る。図１は本実施例に用いた結晶成長装置の概略構成図
である。用いた成長装置は、反応管１１内に設置された
基板１２を高周波コイル１３の誘導加熱によって加熱す
るようになっている。また、反応管１１には、Ｈ2をキ
ャリアガスとしてＡｓＨ3の他、複数の有機原料がＨ2の
バブリングによって供給されるようになっている。本実
施例では基板としてＧａＡｓを用いて、ＺｎＳｅを成長
した場合について説明する。成長の手順は以下のようで
ある。
る。図１は本実施例に用いた結晶成長装置の概略構成図
である。用いた成長装置は、反応管１１内に設置された
基板１２を高周波コイル１３の誘導加熱によって加熱す
るようになっている。また、反応管１１には、Ｈ2をキ
ャリアガスとしてＡｓＨ3の他、複数の有機原料がＨ2の
バブリングによって供給されるようになっている。本実
施例では基板としてＧａＡｓを用いて、ＺｎＳｅを成長
した場合について説明する。成長の手順は以下のようで
ある。
【０００８】ＡｓＨ3を反応管１１に供給しながら基板
１２を５８０℃まで昇温し、基板の表面クリーニングを
１０分間行った。バブラー１ａに納められたディメチル
亜鉛（ＤＭＺｎ）をＨ2でバブリングし、同様にバブラ
ー１ｂに納められたディメチルセレン（ＤＭＳｅ）、お
よびバブラー１ｃに納められたヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）を
それぞれＨ2でバブリングした。基板温度を５００℃に
設定し、ＡｓＨ3の供給を停止したのち、それぞれの有
機原料およびヒドラジンを反応管１１に供給した。この
時のＤＭＺｎの流量は０．５ｓｃｃｍ、ＤＭＳｅの流量
は２ｓｃｃｍであり、キャリアＨ2は５０００ｓｃｃ
ｍ、反応管の圧力は７６Ｔｏｒｒに設定した。ヒドラジ
ンの供給量は、ＤＭＺｎの量に対して０．１％から５０
％の範囲で変化させ、それぞれＺｎＳｅの成長膜を得
た。得られたＺｎＳｅの表面は全般に鏡面であったが、
ヒドラジン供給量がＤＭＺｎ量に対し１０％を越えたあ
たりから、表面が劣化する傾向がみられた。キャリア濃
度の最高値としては７．５×１０16ｃｍ-3が得られた。
１２を５８０℃まで昇温し、基板の表面クリーニングを
１０分間行った。バブラー１ａに納められたディメチル
亜鉛（ＤＭＺｎ）をＨ2でバブリングし、同様にバブラ
ー１ｂに納められたディメチルセレン（ＤＭＳｅ）、お
よびバブラー１ｃに納められたヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）を
それぞれＨ2でバブリングした。基板温度を５００℃に
設定し、ＡｓＨ3の供給を停止したのち、それぞれの有
機原料およびヒドラジンを反応管１１に供給した。この
時のＤＭＺｎの流量は０．５ｓｃｃｍ、ＤＭＳｅの流量
は２ｓｃｃｍであり、キャリアＨ2は５０００ｓｃｃ
ｍ、反応管の圧力は７６Ｔｏｒｒに設定した。ヒドラジ
ンの供給量は、ＤＭＺｎの量に対して０．１％から５０
％の範囲で変化させ、それぞれＺｎＳｅの成長膜を得
た。得られたＺｎＳｅの表面は全般に鏡面であったが、
ヒドラジン供給量がＤＭＺｎ量に対し１０％を越えたあ
たりから、表面が劣化する傾向がみられた。キャリア濃
度の最高値としては７．５×１０16ｃｍ-3が得られた。
【０００９】上記実施例では、成長させる化合物半導体
としてＺｎＳｅを用いたが、本発明ではこれに限定され
ず、ＺｎＳ，ＺｎＴｅ，ＺｎＳＳｅ，ＺｎＭｎＳ，Ｚｎ
ＭｎＳｅなどの他の材料でもよいのは明らかである。上
記実施例では、基板にＧａＡｓを用いたが、本発明はこ
れに限定されず、ＧｅやＩｎＰなど他の基板でもよい。
上記実施例では、亜鉛の原料としてディメチル亜鉛を用
い、セレンの原料としてディメチルセレンをそれぞれ用
いたが、本発明はこれに限定されず、ディエチル亜鉛や
ディエチルセレンなど他の有機原料でもよく、どの組合
わせでもよい。上記実施例では、成長装置として気相成
長装置を用いたが、本発明はこれに限定されず、ＭＢＥ
法や有機金属原料を分子線源として結晶成長を行うＭＯ
ＭＢＥ法などでもよい。
としてＺｎＳｅを用いたが、本発明ではこれに限定され
ず、ＺｎＳ，ＺｎＴｅ，ＺｎＳＳｅ，ＺｎＭｎＳ，Ｚｎ
ＭｎＳｅなどの他の材料でもよいのは明らかである。上
記実施例では、基板にＧａＡｓを用いたが、本発明はこ
れに限定されず、ＧｅやＩｎＰなど他の基板でもよい。
上記実施例では、亜鉛の原料としてディメチル亜鉛を用
い、セレンの原料としてディメチルセレンをそれぞれ用
いたが、本発明はこれに限定されず、ディエチル亜鉛や
ディエチルセレンなど他の有機原料でもよく、どの組合
わせでもよい。上記実施例では、成長装置として気相成
長装置を用いたが、本発明はこれに限定されず、ＭＢＥ
法や有機金属原料を分子線源として結晶成長を行うＭＯ
ＭＢＥ法などでもよい。
【００１０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれば
キャリア濃度が高いｐ型化合物半導体を従来より用いら
れている結晶成長系を用いて安価に成長させることがで
きる。本発明の方法によって得られる膜は、青色半導体
発光素子などに用いることができ、工業的に有用であ
る。
キャリア濃度が高いｐ型化合物半導体を従来より用いら
れている結晶成長系を用いて安価に成長させることがで
きる。本発明の方法によって得られる膜は、青色半導体
発光素子などに用いることができ、工業的に有用であ
る。
【図１】本発明の方法に用いられる成長装置の一例の概
略構成図である。
略構成図である。
１ａ〜１ｃ バブラー １１ 反応管 １２ 基板 １３ 高周波コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 化合物半導体を成長する結晶成長方法に
おいて、窒素のドーピング原料として、化学式Ｎ2Ｈ4で
表されるヒドラジンを用いることを特徴とする結晶成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20623092A JPH0629228A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20623092A JPH0629228A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629228A true JPH0629228A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16519919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20623092A Pending JPH0629228A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629228A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006261612A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Shikusuon:Kk | 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置 |
| JP2014166957A (ja) * | 2014-04-24 | 2014-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置 |
| JP2015122540A (ja) * | 2015-03-16 | 2015-07-02 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP20623092A patent/JPH0629228A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006261612A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Shikusuon:Kk | 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置 |
| JP2014166957A (ja) * | 2014-04-24 | 2014-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置 |
| JP2015122540A (ja) * | 2015-03-16 | 2015-07-02 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置 |
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