JPH09270564A - Ii−vi族化合物半導体の製造方法 - Google Patents

Ii−vi族化合物半導体の製造方法

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JPH09270564A
JPH09270564A JP7884596A JP7884596A JPH09270564A JP H09270564 A JPH09270564 A JP H09270564A JP 7884596 A JP7884596 A JP 7884596A JP 7884596 A JP7884596 A JP 7884596A JP H09270564 A JPH09270564 A JP H09270564A
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JP
Japan
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compound semiconductor
substrate
group
group compound
molecular beam
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JP7884596A
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Takeharu Asano
竹春 浅野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Si基板上に高品質なII−VI族化合物半導体
を成長させる製造方法を提供する。 【解決手段】 Si基板上にII−VI族化合物半導体を成
長させる前のSi基板熱処理時にAsH3 を導入する。
AsH3 の流量は5μmol/min以上360μmo
l/min以下とする。本発明を発光ダイオードの製造
に適用した場合は、Si基板11の熱処理時にAsH3
を、例えば23μmol/min導入する。その後、n
型ZnSeクラッド層12、ZnCdSe活性層13、
p型ZnSeクラッド層14を順次成長させる。更に、
成長層の1部分をn型ZnSeクラッド層12の途中ま
で選択的にエッチングし、n型半導体側の電極15とし
て例えばInを蒸着する。また、p型ZnSeクラッド
層14にはp型半導体側の電極16として例えばAuを
蒸着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はII−VI族化合物半導
体の製造方法に関し、更に詳しくはII−VI族化合物半導
体を用いた発光素子の製造に適用して好適な製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、II−VI族化合物半導体を用いた発
光ダイオードまたはレーザダイオード等の発光素子は、
GaAs基板またはZnSe基板上に作成されている。
〔Jpn.J.Appl.Phys.,33(199
4)L938,Appl.Phys.Lett.,66
(1995)115〕
【0003】しかしながら、上述したGaAs基板また
はZnSe基板は高価であり、またウェハーの大きさは
3インチ程度のものにとどまっている。
【0004】これに対してSi基板は安価であり、また
8インチ程度の大面積基板も作成されている。しかし、
ZnSeをSi基板上に成長させようとした場合、成長
初期にSiとSeとが結合してアモルファス層を形成す
るため、成長層の結晶性が悪化することが知られてい
る。そのため、分子線エピタキシー法によるSi基板上
へのZnSeの成長においては、成長前の基板表面にA
s分子線を照射し、基板表面をAsで覆うことにより、
このアモルファス層の形成を抑えることが試みられてき
た〔Phys.Rev.B.,45(1992)134
00〕。
【0005】しかしながら、有機金属化学気相成長法に
よるSi基板上へのZnSeの成長において、上述した
アモルファス層の形成を抑制する有効な手法が見いださ
れていないのが現状である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、安価、且つ大面積化が容易なSi基板上に高品質な
II−VI族化合物半導体を成長させる製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
成されたものであり、Zn、Cd、Mgから成る群より
選ばれた1種以上のII族元素と、Se、Sから成る群よ
り選ばれた1種以上のVI族元素とから成るII−VI族化合
物半導体を半導体基板上に成長させるようにしたII−VI
族化合物半導体の製造方法において、半導体基板として
Siを用い、且つ前記II−VI族化合物半導体の成長前の
基板熱処理時にAsH3 を導入し、この流量を5μmo
l/min以上360μmol/min以下とする。
【0008】前記II−VI族化合物半導体はZnS、Zn
Se、ZnSSe、ZnCdSeまたはZnMgSSe
とする。
【0009】半導体基板上へのII−VI族化合物半導体の
成長方法は有機金属化学気相成長法、分子線エピタキシ
ー法またはガス原料を用いた分子線エピタキシー法を用
いて上記課題を解決する。
【0010】従って本発明によるII−VI族化合物半導体
を成長させる製造方法によれば、Si基板の熱処理時に
AsH3 を導入することにより、成長初期のアモルファ
ス層の形成を抑制することができ、また、AsH3 流量
を5μmol/min以上360μmol/min以下
とすることにより、良好な表面モフォロジーおよび結晶
性を有したII−VI族化合物半導体をSi基板上に成長す
ることができる。
【0011】このため、安価、且つ大面積化が容易なS
i基板上に高品質なII−VI族化合物半導体を成長させる
ことができ、発光素子、即ち発光ダイオード、レーザダ
イオード等の製造に用いて好適であり、コストダウンお
よび生産性の向上を図ることができる。
【0012】
【実施例】本発明の実施例について図1ないし図4を参
照して説明する。まず本発明を、Si基板上へのZnS
e層の成長に適用した第一の実施例について説明する。
この第一の実施例においては結晶成長方法として有機金
属化学気相成長法を用い、Zn原料としてジメチルジン
ク(DMZn)を、Se原料としてジメチルセレン(D
MSe)を用いる。
【0013】第一の実施例は図1に示すようにSi基板
1上にZnSe層2を成長させる前の基板熱処理時に、
23μmol/minのAsH3 を導入する。尚、Zn
Se層2の膜厚は0.4μmである。
【0014】図2は上述の資料のX線回折スペクトルの
測定結果であって、同図から分かるように、ZnSeに
よるX線回折ピークの半値幅は570秒程度である。S
i基板とZnSeとの間には約4%の格子不整が存在し
ており、また、ZnSe層2の膜厚が薄いにもかかわら
ず、良好な結晶性を有しているといえる。このX線回折
ピークの半値幅の値がGaAs基板上に成長した同程度
の膜厚を有するZnSeのそれと同等となっている。
【0015】これに対して、基板熱処理時にAsH3
流さなかった試料のX線回折ピークの半値幅は1100
秒程度であり、基板熱処理時にAsH3 を流すことによ
りZnSe層2の結晶性が大幅に改善されていることが
分かる。
【0016】上述したような結晶性の改善は、AsH3
が熱分解してできたAsによりSi基板表面が覆われ、
成長初期のアモルファス層の形成が抑制されるためであ
ると考えられる。
【0017】図3は、横軸に基板熱処理時のAsH3
量を、縦軸にX線回折ピークの半値幅をとったものであ
る。同図から分かるように、AsH3 を360μmol
/min流した場合でも、流さない場合に比べて結晶性
の改善が認められる。しかしながら、AsH3 流量を増
加するにつれて表面モフォロジーが荒れる傾向にあるこ
とからAsH3 流量の上限値は360μmol/min
が適当であるといえる。また、AsH3 流量を5μmo
l/minより少なくするのは、その流量の制御が非常
に困難であることから、AsH3 流量の下限値は5μm
ol/minが適当であるといえる。
【0018】以上のように、第一の実施例によれば、S
i基板1上にZnSe層2を成長させる前の基板熱処理
時にAsH3 を導入することにより、良好な結晶性を有
したZnSe層2を作成することができる。また、As
3 流量を5μmol/min以上360μmol/m
in以下とすることにより、ZnSe層2のモフォロジ
ーを良好にすることができる。
【0019】つぎに、本発明を発光ダイオードの製造に
適用した第二の実施例について図4を参照して説明す
る。この第二の実施例においては、Si基板11の熱処
理時にAsH3 を、例えば23μmol/min導入す
る。その後、図4に示すように、n型ZnSeクラッド
層12、ZnCdSe活性層13、p型ZnSeクラッ
ド層14を順次成長させる。その後、成長層の1部分を
n型ZnSeクラッド層12の途中まで選択的にエッチ
ングし、n型半導体側の電極15として例えばInを蒸
着する。また、p型ZnSeクラッド層14にはp型半
導体側の電極16として例えばAuを蒸着する。
【0020】前記第二の実施例によれば、Si基板の熱
処理時にAsH3 を流し、その後成長を開始することに
より、発光ダイオードを構成する各層を高品質に作成す
ることができる。そのため、安価、且つ大面積化が容易
なSi基板上に、高効率、長寿命の発光ダイオードを作
成することができ、従って、製造コストの削減、生産性
の向上が可能となる。
【0021】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、本発明の技術的思想を具現化する他の例
に用いて良いことは論を待たない。例えば、第二の実施
例においては、本発明を発光ダイオードの製造に適用し
た場合について説明したが、図4に示す構造と同様の構
造のレーザダイオードの製造に用いることも可能であ
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるII−
IV族化合物半導体の製造方法によれば、成長開始前の基
板熱処理時に5μmol/min以上360μmol/
min以下のAsH3 を導入することにより、安価、且
つ大面積化が容易なSi基板上に高品質なII−IV族化合
物半導体の成長が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の実施例によるZnSe層の成
長方法を説明するための断面図である。
【図2】 本発明の第一の実施例によるZnSe層のX
線回折スペクトルの測定結果を示す図である。
【図3】 本発明の第一の実施例によるZnSe層のX
線回折ピーク半値幅の、AsH3 流量依存性の測定結果
を示すグラフである。
【図4】 本発明の第二の実施例による発光ダイオード
の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1,11…Si基板、2…ZnSe層、12…n型Zn
Seクラッド層 13…ZnCdSe活性層、14…p型ZnSeクラッ
ド層 15,16…電極

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zn、Cd、Mgから成る群より選ばれ
    た1種以上のII族元素と、Se、Sから成る群より選ば
    れた1種以上のVI族元素とから成るII−VI族化合物半導
    体を半導体基板上に成長させるようにしたII−VI族化合
    物半導体の製造方法において、 半導体基板としてSiを用い、且つ前記II−VI族化合物
    半導体の成長前の基板熱処理時にAsH3 を導入するこ
    とを特徴とするII−VI族化合物半導体の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記基板熱処理時のAsH3 流量を5μ
    mol/min以上360μmol/min以下とする
    ことを特徴とする、請求項1に記載のII−VI族化合物半
    導体の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記II−VI族化合物半導体はZnS、Z
    nSe、ZnSSe、ZnCdSeまたはZnMgSS
    eであることを特徴とする、請求項1に記載のII−VI族
    化合物半導体の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記II−VI族化合物半導体はZnS、Z
    nSe、ZnSSe、ZnCdSeまたはZnMgSS
    eであることを特徴とする、請求項2に記載のII−VI族
    化合物半導体の製造方法。
  5. 【請求項5】 半導体基板上へのII−VI族化合物半導体
    の成長方法は有機金属化学気相成長法、分子線エピタキ
    シー法またはガス原料を用いた分子線エピタキシー法で
    あることを特徴とする、請求項1に記載のII−VI族化合
    物半導体の製造方法。
  6. 【請求項6】 半導体基板上へのII−VI族化合物半導体
    の成長方法は有機金属化学気相成長法、分子線エピタキ
    シー法またはガス原料を用いた分子線エピタキシー法で
    あることを特徴とする、請求項2に記載のII−VI族化合
    物半導体の製造方法。
  7. 【請求項7】 半導体基板上へのII−VI族化合物半導体
    の成長方法は有機金属化学気相成長法、分子線エピタキ
    シー法またはガス原料を用いた分子線エピタキシー法で
    あることを特徴とする、請求項3に記載のII−VI族化合
    物半導体の製造方法。
  8. 【請求項8】 半導体基板上へのII−VI族化合物半導体
    の成長方法は有機金属化学気相成長法、分子線エピタキ
    シー法またはガス原料を用いた分子線エピタキシー法で
    あることを特徴とする、請求項4に記載のII−VI族化合
    物半導体の製造方法。
JP7884596A 1996-04-01 1996-04-01 Ii−vi族化合物半導体の製造方法 Pending JPH09270564A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003081698A (ja) * 2001-09-05 2003-03-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ZnOSSe混晶半導体

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