JPH06293600A - 不純物添加半導体結晶の製造方法 - Google Patents
不純物添加半導体結晶の製造方法Info
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- JPH06293600A JPH06293600A JP19576093A JP19576093A JPH06293600A JP H06293600 A JPH06293600 A JP H06293600A JP 19576093 A JP19576093 A JP 19576093A JP 19576093 A JP19576093 A JP 19576093A JP H06293600 A JPH06293600 A JP H06293600A
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- impurities
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 不純物添加ＩＩ−ＶＩ族間化合物半導体結晶
の製造方法に関し、均一な不純物密度分布を有するＩＩ
−ＶＩ族間化合物半導体結晶を製造する方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 不純物として０．５ｍｏｌ％以下のＩＩＩ族
ないしＶＩＩ族元素を含む溶液からＺｎＳｅ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、６００℃以上の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。
の製造方法に関し、均一な不純物密度分布を有するＩＩ
−ＶＩ族間化合物半導体結晶を製造する方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 不純物として０．５ｍｏｌ％以下のＩＩＩ族
ないしＶＩＩ族元素を含む溶液からＺｎＳｅ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、６００℃以上の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。
Description
【０００１】
【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ＩＩ−ＶＩ族間化合
物半導体結晶の製造方法に関する。
の製造方法に関し、特に不純物添加ＩＩ−ＶＩ族間化合
物半導体結晶の製造方法に関する。
【０００２】
【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、ＩＩ−ＶＩ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。
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、ＩＩ−ＶＩ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。
【０００３】従来のＩＩ−ＶＩ族間化合物半導体の低抵
抗率ｎ型結晶の作成方法は、結晶をウェーハ状に整形
し、真空に封じ切っ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
ＩＩＩ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ＩＩＩ族元素を拡散させてい
た。
抗率ｎ型結晶の作成方法は、結晶をウェーハ状に整形
し、真空に封じ切っ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
ＩＩＩ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ＩＩＩ族元素を拡散させてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４は従来の方法に従
い、ノンドープＺｎＳｅ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ｔ
HT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。従って、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
とは容易でなかった。
い、ノンドープＺｎＳｅ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ｔ
HT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。従って、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
とは容易でなかった。
【０００５】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の程度で
ある。本発明の目的は、均一な不純物密度分布を有する
ＩＩ−ＶＩ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。
得られるｎ型結晶の抵抗率の最低値は数Ωｃｍの程度で
ある。本発明の目的は、均一な不純物密度分布を有する
ＩＩ−ＶＩ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。
【０００６】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ＩＩ−ＶＩ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。
い抵抗率を有するＩＩ−ＶＩ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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】不純物として０．５ｍｏ
ｌ％以下のＩＩＩ族ないしＶＩＩ族元素を含む溶液から
ＺｎＳｅ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、６００℃以上の温度で熱処理する
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。
ｌ％以下のＩＩＩ族ないしＶＩＩ族元素を含む溶液から
ＺｎＳｅ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、６００℃以上の温度で熱処理する
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。
【０００８】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。
℃以上であることが好ましい。
【０００９】
【作用】溶液から成長したＺｎＳｅ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
熱処理によって活性化する。６００℃以上の熱処理で不
純物が効果的に活性化する。
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
熱処理によって活性化する。６００℃以上の熱処理で不
純物が効果的に活性化する。
【００１０】不純物がＡｌである場合、熱処理温度を８
００℃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。
００℃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。
【００１１】
【実施例】結晶成長および熱処理に用いるアンプルの断
面図を図１（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は不純物添加溶液、１３は不純物添加Ｚｎ
Ｓｅ成長結晶、１４はソース結晶、１５はヒートシンク
である。
面図を図１（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は不純物添加溶液、１３は不純物添加Ｚｎ
Ｓｅ成長結晶、１４はソース結晶、１５はヒートシンク
である。
【００１２】ＺｎＳｅ結晶３は、図１（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ＩＩＩ族元素（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ
等）ないしＶＩＩ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。ＩＩＩ族、ＶＩＩ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。
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ＩＩＩ族元素（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ
等）ないしＶＩＩ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。ＩＩＩ族、ＶＩＩ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。
【００１３】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。
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。
【００１４】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を図１（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
行なった。
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を図１（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
行なった。
【００１５】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。
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。
【００１６】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。この熱処理工
程は、特に後処理を行う必要がない。
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。この熱処理工
程は、特に後処理を行う必要がない。
【００１７】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。図２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。
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。図２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。
【００１８】図４と較べ約２００倍の深さである２０ｍ
ｍを超えても活性不純物密度は１０ 17ｃｍ-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。
ｍを超えても活性不純物密度は１０ 17ｃｍ-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。
【００１９】また、図３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。
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。
【００２０】なお、不純物としてＡｌを添加したＺｎＳ
ｅ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
図２、図３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ＩＩ−ＶＩ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。
ｅ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
図２、図３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ＩＩ−ＶＩ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。
【００２１】
【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。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、熱処理後ウェーハ状にス
ライシングをし、ウェーハ内で均一なｎ型を示すｎ型の
良質な結晶を提供できる。
一なｎ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、熱処理後ウェーハ状にス
ライシングをし、ウェーハ内で均一なｎ型を示すｎ型の
良質な結晶を提供できる。
【図１】図１（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である。
結晶成長アンプルと熱処理アンプルの断面図である。
【図２】図２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である。
密度の関係を示すグラフである。
【図３】図３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である。
物密度の関係を示すグラフである。
【図４】図４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。
晶深さ対不純物密度の関係を示すグラフである。
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 (2)
- 【請求項１】 不純物として０．５ｍｏｌ％以下のＩＩ
Ｉ族ないしＶＩＩ族元素を含む溶液からＺｎＳｅ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、６００℃以上の温
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。 - 【請求項２】 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１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 |
|---|---|---|---|
| JP19576093A JPH06293600A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP19576093A JPH06293600A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28047888A Division JPH02129098A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06293600A true JPH06293600A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=16346509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19576093A Pending JPH06293600A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06293600A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015199650A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-12 | 日本碍子株式会社 | １３族窒化物自立基板へのドーパント導入方法、１３族窒化物自立基板、ｌｅｄ素子、および、ｌｅｄ素子の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129098A (ja) * | 1988-11-08 | 1990-05-17 | Stanley Electric Co Ltd | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP19576093A patent/JPH06293600A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129098A (ja) * | 1988-11-08 | 1990-05-17 | Stanley Electric Co Ltd | 不純物添加半導体結晶の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015199650A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-12 | 日本碍子株式会社 | １３族窒化物自立基板へのドーパント導入方法、１３族窒化物自立基板、ｌｅｄ素子、および、ｌｅｄ素子の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960903 |