JPH08316249A - Ii−vi 族化合物半導体基板およびその製造法 - Google Patents

Ii−vi 族化合物半導体基板およびその製造法

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JPH08316249A
JPH08316249A JP14679895A JP14679895A JPH08316249A JP H08316249 A JPH08316249 A JP H08316249A JP 14679895 A JP14679895 A JP 14679895A JP 14679895 A JP14679895 A JP 14679895A JP H08316249 A JPH08316249 A JP H08316249A
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JP
Japan
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compound semiconductor
zinc
substrate
treatment
molten zinc
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JP14679895A
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Isamu Nishino
勇 西野
Shuji Otaka
修司 大高
Toru Sagawa
徹 佐川
Shigeru Sasaki
茂 佐々木
Choju Nagata
長寿 永田
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Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来法における溶融亜鉛処理用容器の密封に
代わり、亜鉛の蒸発を防止しながら低抵抗な特性を有す
るII-VI 族化合半導体基板およびその製造法の提供。 【構成】 単結晶から切り出したZnSe単結晶基板2
を、スライドボード1に組み込まれたスライダー8に設
けられたメルト槽4底部のキャビティ3にセットし、こ
の基板上に高純度亜鉛5を、さらにその上に液体封止剤
6としてB2 3を入れ蓋7をした後、このスライドボ
ードを横型管状炉で800℃に昇温後、この温度で60
時間保持して溶融亜鉛処理する。その後徐冷してZnS
e基板を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、青色発光素子基板とし
て使用されるZnSe等のII-VI 族化合物半導体結晶体
基板およびその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】ZnSe等のII-VI 族化合物半導体単結
晶の製造法としては高圧溶融法や気相成長法が知られて
いるが、このうち特に高圧溶融法は気相成長法に比べ大
口径で長尺な結晶を得ることが可能とされている。
【0003】高圧溶融法では結晶の原料の融点以上に加
熱し、凝固させて結晶を得る方法であり、例えばZnS
eの単結晶体を製造するには、1550℃以上にまで加
熱した後、徐冷しながら凝固させるが、このようにして
得た単結晶体は多量の不純物を含み、非常に高抵抗であ
ることから、ZnSeホモエピタキシアル成長用基板と
しては不適当であった。
【0004】このため結晶中の不純物を溶出、純化させ
る改良法として、石英ガラス製封管を用いて溶融亜鉛中
で熱処理を施し、結晶体中の不純物を溶出して純化さ
せ、低抵抗化させる方法が用いられるようになった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記改
良法では溶融亜鉛の熱処理中亜鉛の蒸発を防ぐため、石
英ガラス容器を密封しなければならず、このため容器封
止の際、石英ガラス製のキャップを溶着する必要があ
り、装置を大型化する場合には構造上の制約があり、工
業化には無理があった。また、材質的には容器に用いる
石英ガラスの軟化を防ぐために、熱処理温度を1000
℃以上に上げることができないため、熱処理時間を長く
する必要があった。
【0006】したがって本発明の目的は、従来法におけ
る溶融亜鉛処理用容器の密封手段に代わり、亜鉛の蒸発
を防止しながら低抵抗な特性を有するII-VI 族化合物半
導体基板およびその製造法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するべく研究の結果、溶融亜鉛処理を行う際、亜鉛
融液の上に液体封止剤を浮かべて封止し、好ましくはさ
らに封止剤上から亜鉛の蒸気圧以上の圧力を加えるよう
にすれば、亜鉛の蒸発が防げると共に、このような処理
によって得られる結晶は高純度でかつ低抵抗な特性を有
することを見いだし本発明に到達した。
【0008】すなわち本発明は第1に抵抗率2Ωcm以
下、キャリア密度2×1016cm-3以下の特性を有するこ
とを特徴とするII-VI 族化合物半導体基板;第2に所定
形状のII-VI 族化合物半導体結晶体に、液体封止剤にて
封止した溶融亜鉛浴中で熱処理を施すことにより、抵抗
率2Ωcm以下の低抵抗基板を得ることを特徴とするII-V
I 族化合物半導体基板の製造法;第3に所定形状のII-V
I 族化合物半導体結晶体に、液体封止剤にて封止した溶
融亜鉛浴中で熱処理を施し、その際該封止剤上から亜鉛
の蒸気圧以上の圧力を加えて亜鉛の蒸発を防止して、抵
抗率2Ωcm以下の低抵抗基板を得ることを特徴とするII
-VI 族化合物半導体基板の製造法を提供するものであ
る。
【0009】
【作用】本発明において原料として用いるZnSe単結
晶基板は、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
ZnSe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、ラッピング
研磨して作製した基板を所定形状に切り出したものであ
る。
【0010】本発明において溶融亜鉛処理を行う際に使
用する液体封止剤はB2 3 であり、この物質は沸点で
ある1860℃まで安定であり、さらに亜鉛の融点(約
420℃)に近い460℃の融点と亜鉛の比重(7.1
4g/cm3 )よりも低い2.86g/cm3 の比重を持つ
ものである。
【0011】これらの特性を有するB2 3 を溶融亜鉛
処理の際、液体封止剤として用いると、亜鉛の蒸発が抑
えられるため従来のように石英ガラス容器等で密封する
必要ががなくなる。
【0012】また、溶融亜鉛処理温度の上限も従来は石
英の軟化温度以下に限られていたが、上記封止剤により
この制限を受けないためより高温での処理が可能となり
短時間の処理で低抵抗なZnSeの結晶基板を得ること
ができる。
【0013】以下実施例により本発明を詳細に説明する
が本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【0014】
【実施例1】図1は本実施例に用いられた溶融亜鉛処理
装置(スライドボード)の模式断面図であって、この図
を参照して以下説明する。 (1)まず、あらかじめZnSeの単結晶から5mm角×
1mm厚の単結晶基板2を切り出したものを準備し、該基
板の表面を研磨処理した後、エッチング処理を施してか
ら、スライドボード1内に組み込まれたスライダー8に
設けられた複数のメルト槽4底部のキャビティ(座ぐ
り)3にそれぞれセットした。 (2)次いで上記基板上に純度5Nの高純度亜鉛5の2
0gを、さらにその上部に液体封止剤6としてB2 3
の10gずつ入れて蓋7をした。 (3)次いで上記スライドボード1を横型管状炉に入
れ、炉内を窒素雰囲気とした後、3時間かけて800℃
まで昇温させ、この800℃の状態で60時間保持して
溶融亜鉛処理を施した。 (4)この後、スライドボードを横型管状炉から移動し
て、室温下で8時間かけて徐冷し、ZnSe基板2を溶
融亜鉛より分離した。この場合、冷却後のメルト槽4内
の亜鉛の重量を測定し、亜鉛の初期重量から溶融亜鉛処
理後の重量を差し引いた重量を溶融亜鉛処理時間で除し
て亜鉛蒸発速度を求めたところ、0.2g/時間であっ
た。
【0015】後述する比較例に示すように、液体封止剤
6を用いない場合の亜鉛蒸発速度は8g/時間であり、
溶融亜鉛処理の際、液体封止剤の使用は亜鉛の蒸発を抑
えるために極めて有効である事が確認された。 (5)また、溶融亜鉛処理後の残った亜鉛について、液
体封止剤であるB2 3からボロン(B)の混入があっ
たか否かをICP(Injected Coupled Plasma)法で分析
したところ、ボロンの混入は認められなかった。 (6)上記溶融亜鉛処理後のZnSe単結晶基板は表面
に付着した亜鉛を研磨により除去した後、0.1%臭化
メタノール液にてエッチング処理を行い、Inのオーミ
ック電極を形成した。 (7)このオーミック電極を用いて、ファンデルポウ
(Van der Pauw)法によりホール測定を行い、伝導型、
抵抗率、キャリア密度、移動度について評価を行ったと
ころ表1にサンプルAとして示されている結果を得た。
【0016】なお、比較のため処理前の抵抗率の測定結
果を表1にまとめたが、これらの結果から、溶融亜鉛処
理を60時間施して得た本発明の方法による基板は著し
く抵抗率が低く、優れたn型特性を示していた。
【0017】
【表1】
【0018】
【実施例2】実施例1に示すようにZnSe単結晶基板
をあらかじめスライドボードにセットして横型管状炉に
入れた後、炉内条件として窒素ガスを5kg/cm 2 の圧力
で加え、炉温度を1100℃一定で24時間溶融亜鉛処
理を行った。
【0019】冷却後、メルト槽4の亜鉛重量を測定して
亜鉛の蒸発速度を求めたところ、0.1g/時間であっ
た。このことから液体封止剤の上から圧力を加えると、
より高温下において亜鉛の蒸発を抑えながら処理が可能
であることが判明した。
【0020】得られたZnSe基板について、実施例1
と同様にホール測定を行い、その結果を表1中のBサン
プルとして示したが、この基板も低抵抗率を有し、n型
特性を示すものである。
【0021】
【実施例3】図2(a)は溶融亜鉛処理中のバッチ式る
つぼを示す模式断面図、同図(b)は溶融亜鉛処理後、
バッチ式るつぼを逆さにして溶融亜鉛とZnSe基板と
を分離した状態を示す模式断面図であって、これらを参
照して以下説明する。 (1)図2(a)に示すカーボンるつぼ9を用い、あら
かじめ準備した直径25mm×厚さ1mmのZnSe単結晶
基板2を、該るつぼ9内の下室にセットし、その基板上
に5N高純度亜鉛を150g入れた。 (2)さらに上記亜鉛上に液体封止剤6としてB2 3
を20g入れた後、るつぼ上部をカーボン製ねじ込みキ
ャップ10で蓋をして縦型管状炉に入れた。 (3)炉内を窒素雰囲気として、3時間で800℃まで
昇温し、この温度で60時間保持し、溶融亜鉛処理を行
った。 (4)次いで図2(b)に示すように、処理後のカーボ
ンるつぼ2自体を逆さにして、溶融亜鉛とZnSe基板
とを分離し、室温下に徐冷した。 (5)冷却後、るつぼ9内に残った亜鉛の重量を測定
し、亜鉛の蒸発速度を調べたところ0.1g/時間以下
であった。
【0022】上記の手段で得たZnSe基板について実
施例1と同様にホール測定を行ったところ、どの部分も
均一であり、n型の低抵抗率を示していた。
【0023】
【比較例】実施例1に示したスライドボードを用い、溶
融亜鉛処理条件として、液体封止剤としてB2 3 を用
いないほかはすべて実施例1と同様な方法で行ったとこ
ろ、冷却後メルト槽内の亜鉛はすべて蒸発して消失して
いた。
【0024】得られたZnSe基板に実施例1と同様処
理を施してホール測定を行ったところ、高抵抗率(10
10Ωcm以上)であったため、移動度、キャリア密度等の
特性値を求めることができなかった。
【0025】別途800℃における亜鉛の蒸発速度を調
べたところ、8g/時間であることが判明したが、この
ことからメルト槽内の20gの亜鉛は約3時間で蒸発し
て消失してしまい、溶融亜鉛処理が不十分となって低抵
抗化しなかったことがわかった。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、II-VI 族化合物半導体であるZnSe結晶体を溶
融亜鉛浴中で熱処理する際、該亜鉛浴上を液体封止剤で
封止し、好ましくはさらにこの封止剤上から亜鉛の蒸気
圧以上の圧力を加えて行うので、従来の石英ガラスの密
封容器中での処理では製造できなかった低抵抗率でしか
もキャリア密度も低いZnSe基板を簡易な手段で製造
できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で用いられたスライドボード型
溶融亜鉛処理るつぼの模式断面図である。
【図2】同図(a)は別の実施例において、溶融亜鉛処
理中のバッチ式るつぼを示す模式断面図、同図(b)は
溶融亜鉛処理後、バッチ式るつぼを逆さにして溶融亜鉛
とZnSe基板とを分離した状態を示す模式断面図であ
る。
【符号の説明】
1 スライドボード 2 ZnSe単結晶基板 3 キャビティ 4 メルト槽 5 高純度亜鉛 6 封止剤 7 蓋 8 スライダー 9 カーボンるつぼ 10 ネジ込み蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 茂 東京都千代田区丸の内1丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内 (72)発明者 永田 長寿 東京都千代田区丸の内1丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗率2Ωcm以下、キャリア密度2×1
    16cm-3以下の特性を有することを特徴とするII-VI 族
    化合物半導体基板。
  2. 【請求項2】 所定形状のII-VI 族化合物半導体結晶体
    に、液体封止剤にて封止した溶融亜鉛浴中で熱処理を施
    すことにより、抵抗率2Ωcm以下の低抵抗基板を得るこ
    とを特徴とするII-VI 族化合物半導体基板の製造法。
  3. 【請求項3】 所定形状のII-VI 族化合物半導体結晶体
    に、液体封止剤にて封止した溶融亜鉛浴中で熱処理を施
    し、その際該封止剤上から亜鉛の蒸気圧以上の圧力を加
    えて亜鉛の蒸発を防止して、抵抗率2Ωcm以下の低抵抗
    基板を得ることを特徴とするII-VI 族化合物半導体基板
    の製造法。
JP14679895A 1995-05-22 1995-05-22 Ii−vi 族化合物半導体基板およびその製造法 Pending JPH08316249A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001053080A (ja) * 1999-08-05 2001-02-23 Japan Energy Corp 半導体単結晶の熱処理方法及び半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001053080A (ja) * 1999-08-05 2001-02-23 Japan Energy Corp 半導体単結晶の熱処理方法及び半導体装置の製造方法

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