JPH08217599A - ZnSeホモエピタキシャル単結晶膜の製造法 - Google Patents
ZnSeホモエピタキシャル単結晶膜の製造法Info
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Abstract
CVD法、MBE法等でホモエピタキシャル成長させて
ZnSe単結晶膜を成長させる方法における熱ダメージ
による欠陥を排除して良質なZnSe単結晶膜を形成す
ること。 【構成】 ZnSeの融点前後で育成する融液成長法Z
nSe単結晶体をエピタキシャル基板として用い、その
上にZnSe単結晶膜をホモエピタキシャル成長させて
膜表面が図1に示されるような連続した膜を得る。
Description
オード等の青色、青緑色および緑色系発光素子を構築す
るための基板を用いたZnSeホモエピタキシャル単結
晶膜の製造法に関する。
してLPE法、MOCVD法またはMBE法が知られて
いるが、これらの製造法においては、III −V族化合物
のGaAs単結晶基板を用い、該基板上にZnSe系II
−VI族化合物をエピタキシャル成長させるいわゆるヘテ
ロエピタキシャル成長法が試みられていた。
エピタキシャル膜との物性の違い、特に格子定数と熱膨
張係数の差に起因する転移や、基板中のGaがエピタキ
シャル膜へ拡散する等のヘテロ界面での欠陥がデバイス
の寿命や信頼性を悪くしていることの問題点が指摘され
るようになった。
キシャル基板のGaAs単結晶基板に代えて、ZnSe
単結晶基板を用いるホモエピタキシャル成長法が試みら
れるようになった。この一例としてSPVT(Seeded P
hysical Vaper Transport)法等の、いわゆる気相法で
成長させたZnSe単結晶基板を用いて、ホモエピタキ
シャル成長させる方法がある。
いてホモエピタキシャル成長させる方法としてのLPE
法では、溶媒の融点や原料となるZnSeの溶解度の理
由から、少なくとも600℃以上の温度で成長させる必
要があるため、ZnSe基板をエピタキシャル温度まで
加熱すると、該基板表面が熱ダメージを受け、これが欠
陥としてエピタキシャル層に伝搬して、良質の膜を得ら
れなかった。
用いたZnSe単結晶基板表面の吸着物や酸化層の除去
等を目的とする表面清浄化のため約500℃以上の真空
中でサーマルクリーニングを施すが、この場合、基板表
面がダメージを受けることが多く、これが欠陥としてエ
ピタキシャル層に伝搬することによって、デバイスの寿
命、信頼性を悪くする原因となっていた。
法で得たZnSe単結晶基板を用いてLPE法、MOC
VD法またはMBE法等でホモエピタキシャル成長させ
ても、いずれもエピタキシャル成長前にZnSe単結晶
基板がいわゆる高温プロセスを経る際に受けるダメージ
を避けることができなかった。
はMBE法において使用できるZnSe単結晶基板およ
びその利用を開発することを目的とするものである。
を解決するために鋭意研究したところ、基板として用い
るZnSe単結晶体としては、ZnSeをその融点前後
で結晶化させる融液成長法で得たものが、その後のホモ
エピタキシャル成長法に好都合に使用できることを見い
出し本発明法を提供することができた。
D法またはMBE法によりZnSeバルク単結晶基板上
にZnSe単結晶膜をホモエピタキシャル成長させる方
法において、上記ZnSeバルク単結晶基板はZnSe
をその融点前後で育成したZnSe単結晶体をエピタキ
シャル基板と成したものを用い、該基板上にZnSe単
結晶膜をホモエピタキシャル成長させることを特徴とす
るZnSeホモエピタキシャル単結晶膜の製造法であ
る。
は、垂直ブリッジマン炉(VB炉)または垂直徐冷炉
(VGF炉)を用いて、高圧溶融法により融液からZn
Seバルク結晶を製造する際に、ZnSe多結晶を種結
晶として使用し、該種結晶の上に単結晶を育成すること
によって得られたZnSeバルク単結晶を、スライサー
で[100]方位に切り出したものを、ラップポリッシ
ュして作製した基板である。
の気相法で得たZnSe基板とを用いて、N2 雰囲気中
で860℃で2時間加熱処理を施して、加熱前後の基板
を顕微鏡写真で比較したところ、本発明に係る高圧溶融
法により育成したバルク単結晶から得た基板の方が、気
相法によって得られた基板より熱ダメージを受けにくい
ことを確認している。
法)でZnSeバルク単結晶を育成する場合、ZnSe
の融点(Melting Point )が1520℃であるため、こ
の温度前後で結晶化しているのに対して、従来のSPV
T法に代表される気相法は、石英ガラス容器中で育成を
行うため容器自体の耐熱性から高々1000℃位が育成
温度の限界になり、結晶育成の温度も1000℃以下と
ならざるを得なく、その結果、得られたバルク単結晶も
耐熱性が劣る結晶となっていたためである。
法はZnSe分子濃度が稀薄な系から結晶成長を行うこ
とから、このことも耐熱安定性に欠ける原因となってい
る。
るが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではな
い。
よって得られた塊状の高純度ZnSe(純度99.99
9%)を、垂直ブリッジマン炉(雅慶電機製作所製電気
炉GHP−A202 )内に窒化ホウ素製坩堝に入れて装入
した。
圧力で窒素を導入し、炉内温度を1550℃(炉内最高
温度)まで昇温し、この温度を5時間保持して坩堝内の
原料および坩堝底部に予め準備したZnSe多結晶から
なる種結晶の上端部を融解することによって、種結晶上
に双晶のない径1インチ長さ30mmのZnSeバルク単
結晶インゴットを得た。
[100]方位の面出しをした後、スライサーで[10
0]方位のウェハを切り出し、これを5mm口にカットし
た。得られたウェハをφ5.5μmのAl2 O3 砥粒で
ラッピング処理し、さらにφ1μmとφ0.25μmの
砥粒でポリッシュ処理を施し、最後にこのウェハをブロ
ムメタノール(1%)でエッチングして加工変質層を除
去して[100]方位に表面を有する5mm口のZnSe
バルク単結晶基板を得た。尚、この基板の(400)X
線ロッキングカーブの半価巾は24arcsecであった。
エピタキシャル基板として用い、スライドボード法によ
るLPE法でZnSe単結晶をホモエピタキシャル成長
させた。
媒にGa0.84In0.16を用い、原料には予め7NZnと
6NSeのメタルソースを用いて特開平6−64905
号に開示する製造方法により合成したZnSeを粉末化
したものを用い、窒素ガス雰囲気中、860℃に加熱保
持した後、徐冷してエピタキシャル成長させた。
長後のサンプルを顕微鏡写真で撮ったところ、図1はエ
ピタキシャル膜の表面を示す写真であるが、連続した膜
になっている。また基板およびエピタキシャル膜の断面
を図2に示すが、エピタキシャル面のモホロジーが良好
なことがわかる。
タキシャル膜の(400)X線ロッキングカーブを示す
が、これによると半価巾が基板と同等であることから、
良好な単結晶膜になっていることを示している。
バルク単結晶インゴットを対象とした以外は、実施例1
に示す手順で[100]方位に表面を持つ5mm口のZn
Seバルク単結晶基板を得た。この基板の(400)X
線ロッキングカーブを調べたところ、半価巾は20arcs
ecであった。
同様の条件でLPE法によりホモエピタキシャル成長を
試みこれらを顕微鏡写真に撮った。図3は、エピタキシ
ャル膜の表面を撮ったものであるが、アイランド状に成
長していて連続した一枚の膜とはなっていなく、また図
4には、基板およびエピタキシャル膜の断面図を示す
が、モホロジーが悪いことがわかる。
り育成された径1インチ長さ30mmのZnSeバルク単
結晶インゴットから、実施例1と全く同様なプロセスを
経て[100]方位を表面に持つ5mm口のZnSeバル
ク単結晶基板を得た。
法に代えMOCVD法により、以下の条件下でZnSe
単結晶膜をホモエピタキシャル成長させた。
バー内で620℃×20分サーマルクリーニングして基
板表面のベーキングを実施した。次に、基板温度を47
0℃に降温してからArガスを真空チャンバー内へ徐々
に吹き込み常圧まで戻した後、基板温度を470℃に保
ちながら原料のジエチル亜鉛(DEZn)とジエチルセ
レン(DESe)とをそれぞれ3.5μmol/min 、9.
0μmol/min ずつ流し込み、約2時間流した。
で室温まで下げてからエピタキシャルされた基板を取り
出したところ、膜厚約1μmのエピタキシャルが成長し
ているのが確認できた。
により[400]X線ロッキングカーブを測定した結果
を図6に示すが、半価巾が小さく良好な単結晶薄膜がエ
ピタキシャル成長していることが確認できた。
したZnSe単結晶インゴットから、実施例1に示す手
段で[100]方位に表面を持つ5mm口のZnSeバル
ク単結晶基板を得た。
い、実施例2と全く同一条件のMOCVD法により、Z
nSe単結晶膜のホモエピタキシャル成長を試み、膜厚
約1μmのエピタキシャル膜を得た。
線ロッキングカーブを図7に示すが、実施例2の場合と
比べて半価巾が約2倍大きく、結晶性が劣っていること
が判明した。この原因として、サーマルクリーニング時
における基板表面の熱ダメージの差によるものと考えら
れる。
OCVD法によるホモエピタキシャル成長法について開
示したが、この成長法はMBE法を用いた場合において
も、ZnSeバルク単結晶基板を用い、その基板表面を
高温でサーマルクリーニングする工程を必須とするた
め、当然に実施例2に示すMOCVD法と同様な傾向を
示すことから、MBE法によるホモエピタキシャル成長
法にも応用できるものである。
たZnSe基板を用いて、LPE法、MOCVD法ある
いはMBE法によってZnSe単結晶膜をホモエピタキ
シャル成長させる方法の方が、従来の気相法によって得
られたZnSe基板を用いる場合より、良質なエピタキ
シャル膜を得ることができる。
面を示す顕微鏡写真である。
面を示す顕微鏡写真である。
面を示す顕微鏡写真である。
面を示す顕微鏡写真である。
[400]X線ロッキングカーブを示す図面である。
[400]X線ロッキングカーブを示す図面である。
[400]X線ロッキングカーブを示す図面である。
Claims (1)
- 【請求項1】 LPE法、MOCVD法またはMBE法
によりZnSeバルク単結晶基板上にZnSe単結晶膜
をホモエピタキシャル成長させる方法において、上記Z
nSeバルク単結晶基板としてZnSeの融点前後で育
成したZnSe単結晶体をエピタキシャル基板と成した
ものを用い、該基板上にZnSe単結晶膜をホモエピタ
キシャル成長させることを特徴とするZnSeホモエピ
タキシャル単結晶膜の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4923495A JP3560180B2 (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | ZnSeホモエピタキシャル単結晶膜の製造法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113913941A (zh) * | 2021-03-09 | 2022-01-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种ZnSe同质异相结材料及其制备方法、应用 |
CN115094511A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-23 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 一种同质外延生长石榴石型铁氧体单晶厚膜的方法 |
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1995
- 1995-02-14 JP JP4923495A patent/JP3560180B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN113913941B (zh) * | 2021-03-09 | 2023-02-10 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种ZnSe同质异相结材料及其制备方法、应用 |
CN115094511A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-23 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 一种同质外延生长石榴石型铁氧体单晶厚膜的方法 |
CN115094511B (zh) * | 2022-06-01 | 2023-11-07 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 一种同质外延生长石榴石型铁氧体单晶厚膜的方法 |
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