JPH10256277A - Method of forming p-type ii-vi compound semiconductor - Google Patents

Method of forming p-type ii-vi compound semiconductor

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JPH10256277A
JPH10256277A JP7054397A JP7054397A JPH10256277A JP H10256277 A JPH10256277 A JP H10256277A JP 7054397 A JP7054397 A JP 7054397A JP 7054397 A JP7054397 A JP 7054397A JP H10256277 A JPH10256277 A JP H10256277A
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JP
Japan
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type
group
compound semiconductor
type dopant
forming
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JP7054397A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kitsuno
裕 橘野
Takenori Yasuda
剛規 安田
Mineo Okuyama
峰夫 奥山
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a p-type dopant which can easily realize p-type carrier concentration in a semiconductor for not less than prescribed quantity through the use of an organic compound shown by a specified regular equation as p-type dopant. SOLUTION: As an N-material of a p-type dopant, an organic compound of a molecular having a covalent bond between a 2 atom of group II element and an N atom to serve as a dopand and a covalent bond between an N atom and an Si atom is used. Then, R<1> MNHSiR<2> 3 , R<1> MN(SiR<2> 3 )2 and (R<1> M)2 NSiR<2> 3 are used as the compounds, where R<1> is a hydrocarbon group, R<2> is hydrogen or a hydrocarbon group, M is zinc, magnesium or cadmium. A p-type dopant synthesizer 35 synthesizes p-type dopant and it is transported on a GaAs substrate 48 provided for a reaction furnace 46 by gas vapor and the p-type II-VI compound semiconductor is vapor-grown on the substrate. Thus, the p-type carrier concentration of not less than 1×10<17> cm<-3> can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、p型II−VI族化合
物半導体の形成方法に係り、特にp型II−VI族化合物半
導体の形成に好適な新規なp型ドーパントを用いたp型
II−VI族化合物半導体の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a p-type II-VI compound semiconductor, and more particularly to a method of forming a p-type II-VI compound semiconductor using a novel p-type dopant suitable for forming a p-type II-VI compound semiconductor.
The present invention relates to a method for forming a group II-VI compound semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】II−VI族化合物半導体は、青色ないし緑
色発光の半導体材料として有望な物質である。この中で
もZnSe系半導体が最も有望であり、ZnSeだけで
用いるか、あるいは更にこれにモディファイヤーとして
Mg及び/またはCdのII族元素並びにS及び/または
TeのVI族元素を用いたII−VI族化合物半導体が期待さ
れている。このII−VI族化合物半導体のp型伝導性を示
すドーパントとしては窒素が注目されている。しかしな
がら従来の有機金属化学気相成長(MOCVD)法を用
いたZnSeを代表とするp型II−VI族化合物半導体薄
膜の作製においては、窒素をドーパントとして半導体層
中に導入してもp型キャリア濃度として1017cm-3
上の濃度を有するp型II−VI族化合物半導体が製造でき
ないという問題があった。すなわちZnSe系半導体に
おいては、窒素原子添加がp型の半導体薄膜の成長に最
も有望であると考えられているため、p型ドーパントと
して多くの窒素原料が検討された。しかし、従来の窒素
原料として試みられた化合物の中には、ZnSe系半導
体結晶内に窒素原子が1018cm-3以上ドーピングされ
るものが見いだされてはいるが、この場合においてもア
クセプター化活性化率が著しく低いため、効率の良いド
ーピングが実現されていないのが実情であった。 また
MBE装置を用い、高真空下で亜鉛とセレンの分子線を
半導体基板に照射し、ZnSeを成長させる分子線エピ
タキシー(MBE)法において窒素を高周波放電にてプ
ラズマ分解し生成したNラジカルをドーピングする方法
の提案もある。この方法はそれ自体でキャリア濃度を1
17cm-3と高濃度のものが得られるが、装置が高価で
あり、高真空の使用が要求されているため生産性が悪
く、すでに装置を有しているかあるいは特殊な半導体を
製造する場合を除き安価なp型II−VI族化合物半導体の
製造法としては採用が困難な方法である。
2. Description of the Related Art Group II-VI compound semiconductors are promising substances as semiconductor materials emitting blue or green light. Among these, ZnSe-based semiconductors are the most promising, and ZnSe alone is used, or a group II-VI using a group II element of Mg and / or Cd and a group VI element of S and / or Te as a modifier. Compound semiconductors are expected. As a dopant exhibiting the p-type conductivity of the II-VI compound semiconductor, attention has been paid to nitrogen. However, in the preparation of a p-type II-VI compound semiconductor thin film typified by ZnSe using a conventional metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, even if nitrogen is introduced into a semiconductor layer using nitrogen as a dopant, There is a problem that a p-type II-VI compound semiconductor having a concentration of 10 17 cm −3 or more cannot be manufactured. That is, in the case of a ZnSe-based semiconductor, the addition of nitrogen atoms is considered to be most promising for the growth of a p-type semiconductor thin film. Therefore, many nitrogen sources have been studied as p-type dopants. However, among compounds that have been tried as conventional nitrogen raw materials, those in which a nitrogen atom is doped into a ZnSe-based semiconductor crystal by 10 18 cm −3 or more have been found. In fact, efficient doping has not been realized because the conversion rate is extremely low. In addition, using a MBE apparatus, a semiconductor substrate is irradiated with a molecular beam of zinc and selenium under a high vacuum, and in a molecular beam epitaxy (MBE) method for growing ZnSe, N radicals generated by plasma decomposition of nitrogen by high frequency discharge are doped. There are also suggestions on how to do this. This method itself reduces the carrier concentration to 1
Although a high concentration of 0 17 cm -3 can be obtained, the equipment is expensive and the use of a high vacuum is required, so the productivity is poor, and the equipment already has the equipment or a special semiconductor is manufactured. Except for the case, it is difficult to adopt as a method for manufacturing an inexpensive p-type II-VI compound semiconductor.

【0003】MOCVD法等の気相成長法によるp型II
−VI族化合物半導体の形成方法において、従来検討され
た窒素原料としての化合物のうち、主なものとしてアン
モニア(NH3 )、ターシャリーブチルアミン(tBu
NH2 )、トリアリルアミン(TAN)等がある。
[0003] p-type II by vapor phase growth such as MOCVD
In a method for forming a Group VI compound semiconductor, ammonia (NH 3 ) and tertiary butylamine (tBu) are mainly ones of compounds conventionally studied as a nitrogen source.
NH 2 ), triallylamine (TAN) and the like.

【0004】NH3 は、p型ドーパントとして多数の実
験で使用された窒素原料である。しかし、いずれの実験
においてもキャリア濃度として1016cm-3以上のp型
ZnSeは実現されていない。NH3 をp型ドーパント
の原料として使用したZnSe薄膜中の窒素原子濃度
は、二次イオン質量分析(SIMS)によると1018
-3以上であり、また該ZnSe薄膜の10Kでのフォ
トルミネッセンススペクトルではドナーアクセプター対
発光が支配的になるほど、NH3 を使用した場合のZn
Se薄膜への十分な量の窒素原子の添加と、アクセプタ
ーの生成は確認されているが、p型キャリア濃度は1×
1016cm-3以下であり、N原子の活性化率は1%以下
と低かった。
[0004] NH 3 is a nitrogen source used in many experiments as a p-type dopant. However, in any of the experiments, p-type ZnSe having a carrier concentration of 10 16 cm −3 or more has not been realized. According to secondary ion mass spectrometry (SIMS), the nitrogen atom concentration in the ZnSe thin film using NH 3 as a raw material of the p-type dopant was 10 18 c
m −3 or more, and in the photoluminescence spectrum of the ZnSe thin film at 10 K, the more the donor-acceptor pair emission becomes dominant, the more Zn in the case of using NH 3.
The addition of a sufficient amount of nitrogen atoms to the Se thin film and the generation of acceptors have been confirmed, but the p-type carrier concentration is 1 ×
It was 10 16 cm -3 or less, and the activation rate of N atoms was as low as 1% or less.

【0005】また、窒素原料としてtBuNH2 を用い
た例としては、II族及びVI族原料としてジエチル亜鉛
(DEZn)、ジメチルセレン(DMSe)を用い、成
長温度を350℃に下げる目的で紫外光を照射した系
で、p型キャリア濃度が2×1017cm-3のp型ZnS
eが作製されたという報告がある(ジャーナル オブ
エレクトロニック マテリアルズ(J.Electronic Mater
ials)、23巻、263頁(1994))。しかしこの
方法は、光を広範囲に均一に照射することは難しく、ま
た成長炉の内壁に主成分をZnSeとする付着物が堆積
するため、紫外光照射強度が経時的に減少するなど、生
産に不利な製造法であると考えられる。
Further, as an example of using tBuNH 2 as a nitrogen source, diethylzinc (DEZn) and dimethyl selenium (DMSe) are used as group II and group VI sources, and ultraviolet light is emitted to lower the growth temperature to 350 ° C. In the irradiated system, p-type ZnS having a p-type carrier concentration of 2 × 10 17 cm -3
e has been produced (Journal of
Electronic Materials (J. Electronic Mater
ials), 23, 263 (1994)). However, in this method, it is difficult to uniformly irradiate light over a wide area, and deposits containing ZnSe as a main component are deposited on the inner wall of the growth furnace. It is considered a disadvantageous manufacturing method.

【0006】また、窒素原料としてTANを用いた例と
しては、II族およびVI族原料がジメチル亜鉛(DMZ
n)のトリエチルアミン(TEN)付加体(DMZn
(TEN))とジターシャリーブチルセレン(DTBS
e)の組み合わせで、p型キャリア濃度が1.2×10
17cm-3のp型ZnSeが得られたとの報告がある(ジ
ャーナル オブ クリスタル グロース(J.Crystal Gr
owth) 、145巻、918頁(1994))。しかしな
がら該論文の報告者らは、その追試においては再現性が
得られていないとの報告をしており、3級アミンである
TANのp型ドーピングに対する有効性はいまだに確認
されていない。またp型II−VI族化合物半導体のMOC
VD法による成長において、成長原料あるいはp型ドー
パントとして低級ジアルキル亜鉛の低級トリアルキルア
ミンアダクトを使用する提案がなされている(特開平6
−29227号公報)。上記のp型ドーパントは、分子
内の低級ジアルキル亜鉛の亜鉛原子と低級トリアルキル
アミンの窒素原子とは配位結合をしており、この結合は
膜成長時の基板加熱により容易に切断され、更に遊離し
た低級トリアルキルアミンは分解性が低いため、p型II
−VI族化合物半導体中への窒素添加は十分に行われず、
その結果得られるp型II−VI族化合物半導体中のキャリ
ア濃度も1016cm-3のレベルであり、更なる改良が要
求されている。
[0006] As an example of using TAN as a nitrogen source, Group II and Group VI sources are dimethyl zinc (DMZ).
n) triethylamine (TEN) adduct (DMZn
(TEN)) and ditertiary butyl selenium (DTBS)
e) the p-type carrier concentration is 1.2 × 10
It has been reported that a p-type ZnSe of 17 cm -3 was obtained (J. Crystal Gr.
owth), 145, 918 (1994)). However, the reporters of the paper report that reproducibility was not obtained in the additional test, and the effectiveness of TAN, a tertiary amine, for p-type doping has not yet been confirmed. MOC of p-type II-VI compound semiconductor
In growth by the VD method, it has been proposed to use a lower trialkylamine adduct of a lower dialkylzinc as a growth raw material or a p-type dopant (Japanese Patent Application Laid-Open No. H06-26139).
-29227). In the above-mentioned p-type dopant, the zinc atom of the lower dialkyl zinc and the nitrogen atom of the lower trialkylamine in the molecule have a coordinate bond, and this bond is easily broken by heating the substrate during film growth. Since the released lower trialkylamine has low degradability, p-type II
-Addition of nitrogen into the group VI compound semiconductor is not sufficiently performed,
The resulting carrier concentration in the p-type II-VI group compound semiconductor is also at the level of 10 16 cm -3 , and further improvement is required.

【0007】また窒素原料として、ビス[ビス(トリメ
チルシリル)アミド]亜鉛(以下TMSAZと記す。)
を用いた例としては、 II族元素及びVI族元素原料として、DEZnとセレン
化水素(H2 Se)との組み合わせでZnSe化合物半
導体を作成した報告(ジャーナル オブ エレクロロニ
ック マテリアルズ J.Electronic Materials)21
巻、361頁(1992))及び II族元素及びVI族元素原料としてDMZn(TEN)
とDTBSeとの組み合わせでZnSe化合物半導体を
作成した報告(ジャーナル オブ クリスタルグロース
(J.Crystal growth) 、169巻、243頁(199
6))があるが、共に窒素のZnSe中への導入の証拠
は得られたもののその濃度は不明であり、P型ZnSe
化合物半導体は得られていない。
Further, bis [bis (trimethylsilyl) amide] zinc (hereinafter referred to as TMSAZ) is used as a nitrogen source.
As an example of using Zn, a report has been made of a ZnSe compound semiconductor made by combining DEZn and hydrogen selenide (H 2 Se) as a group II element and a group VI element raw material (Journal of J. Electronic Materials ) 21
Volume, p. 361 (1992)) and DMZn (TEN) as a group II element and group VI element raw material
Of ZnSe compound semiconductor in combination with DTBSe (Journal of Crystal growth, 169, 243 (199)
6)), although evidence for the introduction of nitrogen into ZnSe was obtained, but the concentration was unknown, and P-type ZnSe
No compound semiconductor has been obtained.

【0008】以上のように従来の気相成長法によるZn
Se薄膜の成長においては、前記したように窒素原料と
してNH3 を含めた数多くの窒素含有化合物について検
討が行われたが、p型キャリア濃度が1×1017cm-3
以上のp型ZnSe系半導体薄膜を安定に作製できる窒
素含有化合物が見いだされていない。したがって有望な
p型II−VI族化合物半導体、特にp型ZnSe系半導体
のための、p型キャリア濃度1017cm-3以上を安定に
かつ安価に形成するための窒素含有化合物からなるp型
ドーパントが求められていた。
[0008] As described above, Zn by the conventional vapor phase growth method is used.
In the growth of the Se thin film, as described above, a number of nitrogen-containing compounds including NH 3 were examined as a nitrogen source, but the p-type carrier concentration was 1 × 10 17 cm −3.
A nitrogen-containing compound capable of stably producing the above p-type ZnSe-based semiconductor thin film has not been found. Therefore, a p-type dopant comprising a nitrogen-containing compound for stably and inexpensively forming a p-type carrier concentration of 10 17 cm -3 or more for a promising p-type II-VI compound semiconductor, particularly a p-type ZnSe-based semiconductor Was required.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、MOCVD
法によりp型II−VI族化合物半導体を形成するに際し、
該半導体中のp型キャリア濃度が1×1017cm-3以上
を容易に達成可能なp型ドーパントを開発し、特に中心
となるZnSeを主体としたp型II−VI族化合物半導体
を形成する方法を開発することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to MOCVD.
In forming a p-type II-VI group compound semiconductor by the method,
A p-type dopant capable of easily achieving a p-type carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more in the semiconductor is developed, and a p-type II-VI group compound semiconductor mainly composed of ZnSe as a main component is formed. The aim is to develop a method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、 1) II族元素の原料、VI族元素の原料及びp型ドーパ
ントを用いた気相成長法により基板上にp型II−VI族化
合物半導体薄膜を成長させるp型II−VI族化合物 半導体の形成方法において、上記p型ドーパントとして、一般式(1)〜(3) R1 MNHSiR2 3 ・・・・(1) R1 MN(SiR2 32 ・・・・(2)または (R1 M)2 NSiR2 3 ・・・・(3) (ただし、R1 は炭化水素基、R2 は水素または炭化水
素基、Mは亜鉛、マグネシウムまたはカドミウムのいず
れかを示す。)で表される有機化合物を用いるp型II−
VI族化合物半導体の形成方法、
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides: 1) a p-type II-VI compound semiconductor thin film on a substrate by a vapor phase growth method using a group II element source, a group VI element source and a p-type dopant. in p-type group II-VI compound semiconductor forming methods for growing, as the p-type dopant, the general formula (1) ~ (3) R 1 MNHSiR 2 3 ···· (1) R 1 MN (SiR 2 3 ) 2 .... (2) or (R 1 M) 2 NSiR 2 3 ···· (3) ( provided that, R 1 is a hydrocarbon group, R 2 is hydrogen or a hydrocarbon group, M is zinc, magnesium Or cadmium.) P-type II-
A method of forming a group VI compound semiconductor,

【0011】2) 一般式(1)〜(3)で表される有
機化合物において、R1 が炭素数4までの脂肪族炭化水
素基またはフェニル基であり、R2 は水素または炭素数
6までの炭化水素基である1)記載のp型II−VI族化合
物半導体の形成方法、 3) 一般式(1)〜(3)で表される有機化合物にお
いて、R2 がメチル基である1)または2)記載のp型
II−VI族化合物半導体の形成方法、 4) 一般式(4) R1 2Zn・(NR3 3n ・・・・(4) (ただし、R1 は炭素数4までの脂肪族炭化水素基また
はフェニル基であり、R3 は炭化水素基を示し、nは0
を含む2以下の数である。)で表される有機亜鉛化合物
と、ビス[ビス(トリメチルシリル)アミド]亜鉛(Z
n[N(SiMe322 )、ビス(トリメチルシリ
ル)アミン(HN(SiMe32 またはトリメチルシ
リルアミン(H2 N(SiMe3 ))のいずれかと反応
させることにより合成した生成物をp型ドーパントとし
て用いる1)記載のp型II−VI族化合物半導体の形成方
法、
2) In the organic compounds represented by the general formulas (1) to (3), R 1 is an aliphatic hydrocarbon group having up to 4 carbon atoms or a phenyl group, and R 2 is hydrogen or up to 6 carbon atoms. method of forming a hydrocarbon group 1) as claimed in p-type group II-VI compound semiconductor, 3) the general formula (1) to (an organic compound represented by 3), 1 R 2 is a methyl group) Or p-type according to 2)
Method of forming a Group II-VI compound semiconductor, 4) the general formula (4) R 1 2 Zn · (NR 3 3) n ···· (4) ( however, aliphatic hydrocarbons R 1 up to 4 carbon atoms R 3 is a hydrocarbon group, and n is 0 or
And 2 or less. ) And bis [bis (trimethylsilyl) amide] zinc (Z
n [N (SiMe 3 ) 2 ] 2 ), a product synthesized by reacting with bis (trimethylsilyl) amine (HN (SiMe 3 ) 2 or trimethylsilylamine (H 2 N (SiMe 3 )) 1) The method for forming a p-type II-VI compound semiconductor according to 1), which is used as a dopant,

【0012】5) p型ドーパントを合成する第1の工
程と、p型ドーパントを気相で基板上に輸送する第2の
工程と、II族元素の原料、VI族元素の原料及びp型ドー
パントを混合してp型II−VI族化合物半導体を基板上に
気相成長させる第3の工程とを、同一装置内で連続して
行う1)〜4)のいずれかに記載のp型II−VI族化合物
半導体の形成方法、 6) p型ドーパントを合成する第1の工程と、該p型
ドーパントを気相で基板上に輸送する第2の工程とを同
一反応炉中で、II族元素の原料とビス[ビス(トリメチ
ルシリル)アミド]亜鉛(Zn[N(SiMe32
2 )、ビス(トリメチルシリル)アミン(HN(SiM
32 またはトリメチルシリルアミン(H2 N(Si
Me3 ))の少なくとも1つのいずれかと混合すること
によって行う5)記載のp型II−VI族化合物半導体の形
成方法、及び 7) 成長温度が200〜400℃、反応圧力が10t
orr〜常圧でp型II−VI族化合物半導体薄膜と気相成
長させる1)〜6)のいずれかに記載のp型II−VI族化
合物半導体の形成方法、を開発することにより上記の目
的を達成した。
5) a first step of synthesizing a p-type dopant, a second step of transporting the p-type dopant in a vapor phase onto the substrate, a raw material of a group II element, a raw material of a group VI element, and a p-type dopant And the third step of vapor-growing the p-type II-VI group compound semiconductor on the substrate by mixing the p-type II-VI compound semiconductor on the substrate is performed continuously in the same apparatus. A method of forming a group VI compound semiconductor, 6) a first step of synthesizing a p-type dopant and a second step of transporting the p-type dopant in a gas phase onto a substrate in the same reaction furnace. And bis [bis (trimethylsilyl) amide] zinc (Zn [N (SiMe 3 ) 2 ]
2 ), bis (trimethylsilyl) amine (HN (SiM
e 3 ) 2 or trimethylsilylamine (H 2 N (Si
5) The method for forming a p-type II-VI compound semiconductor according to 5), which is performed by mixing with at least one of Me 3 )), and 7) a growth temperature of 200 to 400 ° C. and a reaction pressure of 10 t.
The above object is achieved by developing a method for forming a p-type II-VI compound semiconductor according to any one of 1) to 6) wherein the p-type II-VI compound semiconductor thin film is vapor-phase grown at orr to normal pressure. Achieved.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】p型II−VI族化合物半導体におい
て、最も有望な半導体材料であり、広く研究が行われて
いるものがZnSe系半導体である。そしてこれに用い
るp型ドーパントとしては窒素が最も広く研究されてい
る。本発明においては、p型II−VI族化合物半導体とし
てZnSe系半導体を、またこれに用いるp型ドーパン
トのII族元素として窒素原子とZn原子の間及び該窒素
原子とSi原子の間に共有結合を分子内に有する有機化
合物を代表として説明をする。ZnSe系を成長させる
に際してはこの系のドーパントの使用によりMgやCd
の影響をまったく受けずに済むため好都合だからであ
る。しかしp型II−VI族化合物半導体の構成元素とし
て、MgやCdを含むp型II−VI族化合物半導体におい
ては、p型ドーパントとしては窒素原子とMg原子の間
及び窒素原子とカドミウム原子の間に共有結合を有し、
かつ同時に該窒素原子とSi原子の間に共有結合を有す
る有機化合物を用いてp型II−VI族化合物半導体を形成
することが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Among the p-type II-VI compound semiconductors, ZnSe-based semiconductors are the most promising semiconductor materials and have been studied extensively. As the p-type dopant used for this, nitrogen has been most widely studied. In the present invention, a ZnSe-based semiconductor is used as a p-type II-VI compound semiconductor, and a covalent bond between a nitrogen atom and a Zn atom and between the nitrogen atom and a Si atom as a group II element of a p-type dopant used therein. Is described as a typical example of an organic compound having in a molecule. When growing a ZnSe-based material, Mg or Cd
This is because it is convenient because it does not need to be affected at all. However, in a p-type II-VI compound semiconductor containing Mg or Cd as a constituent element of the p-type II-VI compound semiconductor, the p-type dopant is between a nitrogen atom and a Mg atom and between a nitrogen atom and a cadmium atom. Has a covalent bond to
At the same time, it is preferable to form a p-type II-VI group compound semiconductor using an organic compound having a covalent bond between the nitrogen atom and the Si atom.

【0014】従来、ZnSe結晶中の窒素原子(N)の
活性化率が低い原因としては、ZnSe結晶中に取り込
まれる水素原子(H)がNのアクセプター化を阻害する
と考えられていた。しかし、本発明者らは、Nの活性化
率が低い原因について、Hによる阻害だけでなく、Nの
大多数がZnSe結晶中で格子間位置に存在し、NがS
e格子点に効率よく置換していないことも大きな要因で
あると考えた。そして、従来の報告のようにアンモニ
ア、またはアミン類の窒素原料をp型ドーパントとして
用いた場合、NがSe格子点に置換するために必要なII
族元素とNの共有結合の形成は、これらのp型ドーパン
トの分解性が低いため効率が悪く、このことがNのZn
Se結晶中でのSe格子点への取り込まれが少ない要因
であると考えた。
Heretofore, it has been considered that the reason why the activation rate of nitrogen atoms (N) in ZnSe crystals is low is that hydrogen atoms (H) incorporated into ZnSe crystals inhibit N acceptorization. However, the present inventors consider that the cause of the low activation rate of N is not only the inhibition by H, but also that the majority of N exists in the interstitial position in the ZnSe crystal,
It was also considered that the fact that the e-lattice points were not efficiently replaced was also a major factor. When a nitrogen source such as ammonia or amines is used as a p-type dopant as in a conventional report, II is necessary for replacing N with a Se lattice point.
The formation of a covalent bond between a group III element and N is inefficient due to the low decomposability of these p-type dopants, and this is the reason why
This is considered to be a factor that the incorporation into Se lattice points in the Se crystal is small.

【0015】すなわち、本発明者らはこの課題をp型ド
ーパントの窒素原料として、II族元素であるZnとドー
パントであるN原子とが分子内で共有結合を有し、更に
該N原子とSi原子との間に共有結合を有する有機化合
物を用いることで解決できると考えた。これらの化合物
としては一般式(1)〜(3) R1 MNHSiR2 3 ・・・・(1) R1 MN(SiR2 32 ・・・・(2)または (R1 M)2 NSiR2 3 ・・・・(3) (ただし、R1 は炭化水素基、R2 は水素または炭化水
素基、Mは亜鉛、マグネシウムまたはカドミウムのいず
れかを示す。)で示される化合物を挙げることができ、
これらの化合物をp型ドーパントとして用いることによ
りN原子を効率よく成長ZnSe表面に供給でき、N原
子がSe格子点に効率よく置換してZnSe結晶中に取
り込まれるため、アクセプターとしての高い活性化率が
得られ、容易に1017cm-3以上のp型ZnSeの結晶
が得られるものと推定した。上記本発明のp型ドーパン
ト化合物は、II族元素であるZnと、ドーパントである
N原子がp型ドーパント分子内で共有結合を有し、更に
同一分子内で該N原子とSi原子も共有結合を有するも
のであるため、従来の技術の1つ(特開平6−2922
7号記載の発明)で用いているZnとN原子が配位結合
をしたアダクト化合物とは本質的に異なる。また本発明
のp型ドーパント化合物では、従来のアンモニアまたは
アミン類などの窒素原料と比較して、分子内のNに結合
するH原子の数も少ないため、窒素化合物に由来して結
晶中へ取り込まれるH原子も減少することが期待でき
る。また上記のp型ドーパント化合物中のNに結合した
Siは、p型ZnSeの結晶成長時には容易に系外に放
出されるため、ZnSeのp型化を阻害する程度の量の
SiがZnSe結晶中に導入されることはないものと考
えられ、結果的にもこの推定が正しいことが確認され
た。
That is, the present inventors have considered this problem as a nitrogen source of a p-type dopant, wherein Zn as a Group II element and an N atom as a dopant have a covalent bond in a molecule, and the N atom and Si We thought that the problem could be solved by using an organic compound having a covalent bond with an atom. General formula as the compounds (1) ~ (3) R 1 MNHSiR 2 3 ···· (1) R 1 MN (SiR 2 3) 2 ···· (2) or (R 1 M) 2 NSiR 2 3 ... (3) (wherein, R 1 is a hydrocarbon group, R 2 is hydrogen or a hydrocarbon group, M is. showing zinc, either a magnesium or cadmium) include the compounds represented by Can,
By using these compounds as p-type dopants, N atoms can be efficiently supplied to the grown ZnSe surface, and the N atoms are efficiently substituted at Se lattice points and incorporated into the ZnSe crystal, so that a high activation rate as an acceptor is obtained. Was obtained, and a p-type ZnSe crystal of 10 17 cm −3 or more was easily obtained. In the above p-type dopant compound of the present invention, the group II element Zn and the dopant N atom have a covalent bond in the p-type dopant molecule, and the N atom and the Si atom are also covalently bonded in the same molecule. Therefore, one of the conventional techniques (Japanese Patent Laid-Open No. 6-2922)
This is essentially different from the adduct compound in which Zn and the N atom are coordinated and used in the invention described in No. 7). Further, in the p-type dopant compound of the present invention, since the number of H atoms bonded to N in the molecule is smaller than that of a conventional nitrogen source such as ammonia or amines, the p-type dopant compound is introduced into the crystal due to the nitrogen compound. H atoms can be expected to decrease. Further, Si bonded to N in the p-type dopant compound is easily released out of the system at the time of crystal growth of p-type ZnSe, so that an amount of Si that inhibits p-type conversion of ZnSe is contained in the ZnSe crystal. It was not considered that this would be introduced in the future, and it was confirmed that this estimation was correct as a result.

【0016】本発明のp型II−VI族化合物半導体の形成
において、p型ドーパントとして用いる化合物を合成す
る方法としては、溶媒中で合成する方法、あるいは溶媒
無しで合成する方法が挙げられる。溶媒中で合成する方
法としては、例えば、ベンゼン、トルエン、ジオキサ
ン、テトラヒドロフラン、n−ペンタン等の溶媒中に、
窒素原子とZn原子の間及び該窒素原子とSi原子の間
に共有結合を有する化合物においては、前記のDMZ
n、DEZn、DMZn(TEN)、ジプロピル亜鉛
((Pr)2 Zn)、ジイソプロピル亜鉛((iPr)
2 Zn)、ジブチル亜鉛((Bu)2 Zn)またはジタ
ーシャリブチル亜鉛((tBu)2 Zn)などの有機亜
鉛を溶解し、その溶液中または溶液上にTMSAZ、H
N(SiMe32 あるいはH2 N(SiMe3)などを
導入して反応させるなどの方法により合成することがで
きる。
In the formation of the p-type II-VI compound semiconductor of the present invention, examples of a method of synthesizing a compound used as a p-type dopant include a method of synthesizing in a solvent and a method of synthesizing without a solvent. As a method of synthesizing in a solvent, for example, in a solvent such as benzene, toluene, dioxane, tetrahydrofuran, n-pentane,
In a compound having a covalent bond between a nitrogen atom and a Zn atom and between the nitrogen atom and a Si atom, the aforementioned DMZ
n, DEZn, DMZn (TEN), dipropyl zinc ((Pr) 2 Zn), diisopropyl zinc ((iPr)
2 Zn), dibutyl zinc ((Bu) 2 Zn) or ditertiary butyl zinc ((tBu) 2 Zn), and dissolving an organic zinc therein.
It can be synthesized by a method such as introducing N (SiMe 3 ) 2 or H 2 N (SiMe 3) and causing a reaction.

【0017】本発明においてp型ドーパントとして使用
するII族元素と窒素の共有結合及び該窒素原子とSi原
子の間に共有結合を分子内に少なくとも1個有する化合
物は物質としては知られてはいたが、p型II−VI族化合
物半導体のp型ドーパントとしてMOCVDに使用され
ていたことはなかった。合成した例としては、DEZn
とTMSAZとの反応によりEtZnN(SiMe3
2 を得た報告(オルガノメタリックス(Organometallic
s)、1984巻、1187頁(1984)がある。
The compound having a covalent bond between a Group II element and nitrogen and at least one covalent bond between the nitrogen atom and the Si atom in the molecule used as a p-type dopant in the present invention has been known as a substance. Has not been used in MOCVD as a p-type dopant for a p-type II-VI compound semiconductor. Examples of synthesis include DEZn
EtZN (SiMe 3 )
2 got a report (Organometallics
s), 1984, p. 1187 (1984).

【0018】溶媒無しで合成する方法としては、真空あ
るいはAr、窒素、水素等の不活性ガス雰囲気の密閉容
器中に上記の有機亜鉛化合物[R1 2ZnまたはR1 2Zn
・(NR3 3n など(但しnは0≦n≦2)]を導入
し、次にこの容器中に上記に挙げたTMSAZ、HN
(SiMe32 あるいはH2 N(SiMe3 )などを
導入して反応させることにより合成することができる。
これらの方法により得られた化合物は一般的には未反応
原料、反応副生物などを除去後、あるいはそのままp型
ドーパント原料として用いる。なおZn化合物に代え、
同様のMgまたはCdの有機化合物を用いることにより
分子内で窒素原子とII族元素原子の間及び該窒素原子と
Si原子の間に共有結合を有する化合物を同様にして得
ることができ、同様にして使用できる。
[0018] As a method for synthesizing without solvent, vacuum or Ar, nitrogen, the organic zinc compound in a sealed container an inert gas atmosphere such as hydrogen [R 1 2 Zn or R 1 2 Zn
(NR 3 3 ) n etc. (where n is 0 ≦ n ≦ 2), and then the above-mentioned TMSAZ, HN
It can be synthesized by introducing (SiMe 3 ) 2 or H 2 N (SiMe 3 ) and causing a reaction.
The compound obtained by these methods is generally used as a p-type dopant raw material after removing unreacted raw materials and reaction by-products or the like. Note that instead of a Zn compound,
By using the same organic compound of Mg or Cd, a compound having a covalent bond between a nitrogen atom and a group II element atom and between the nitrogen atom and a Si atom in a molecule can be obtained in the same manner. Can be used.

【0019】本発明の好適な一実施形態としては、図2
に示すような装置で行うことが良い。すなわちp型ドー
パント合成器35において上記p型ドーパントを合成す
る第1の工程と、上記p型ドーパントを気相で反応炉4
6に設けられたGaAs基板48上に輸送する第2の工
程と、II族元素の原料、VI族元素の原料及び上記p型ド
ーパントを混合してp型II−VI族化合物半導体を基板上
に気相成長させる第3の工程とを、p型ドーパントを途
中で取り出すことなく、これらの工程を同一装置内で連
続して行い、p型II−VI族化合物半導体を形成するとき
は、不純物の混入の少ない半導体薄膜を生産性よく作る
ことができるため好都合である。本発明の他の好適な一
実施形態としては上記p型ドーパントを合成する第1の
工程と、上記p型ドーパントを気相で反応炉に設けられ
たGaAs基板上に輸送する第2の工程とを分けること
なく同一反応炉中で行う時は、p型ドーパントの輸送が
不要となり、不純物の混入のより少ないp型II−VI族化
合物半導体薄膜を生産性良く作ることができるため好都
合である。
As a preferred embodiment of the present invention, FIG.
It is preferable to use an apparatus as shown in FIG. That is, the first step of synthesizing the p-type dopant in the p-type dopant synthesizer 35 and the reaction furnace 4
A second step of transporting the substrate onto the GaAs substrate 48 provided in Step 6, and mixing the raw material of the Group II element, the raw material of the Group VI element and the p-type dopant to form the p-type II-VI compound semiconductor on the substrate. When the third step of vapor phase growth and the p-type dopant are not taken out on the way and these steps are continuously performed in the same apparatus to form a p-type II-VI compound semiconductor, impurities This is advantageous because a semiconductor thin film with less contamination can be produced with high productivity. According to another preferred embodiment of the present invention, a first step of synthesizing the p-type dopant and a second step of transporting the p-type dopant in a gas phase onto a GaAs substrate provided in a reaction furnace are provided. When the reaction is carried out in the same reactor without dividing, the p-type dopant is not required to be transported, and a p-type II-VI group compound semiconductor thin film with less contamination of impurities can be produced with good productivity.

【0020】上記の合成反応に用いる温度は、冷却下、
室温、加熱のいずれでも良く、圧力も減圧、常圧、加圧
のいずれでも構わないが、反応条件はp型ドーパントと
して使用する窒素原子とII族元素原子の間及び該窒素原
子とSi原子の間に共有結合を有する有機化合物、例え
ば、上記の有機亜鉛化合物と、TMSAZ、HN(Si
Me32 あるいはH2 N(SiMe3 )などとの組み
合わせ及び反応時間などにより異なるが、得られるp型
ドーパントが気相にて利用できるような蒸気圧あるいは
昇華性を持つような物性のものであれば、いずれの条件
にても構わない。
The temperature used in the above synthesis reaction is under cooling,
Room temperature or heating may be used, and the pressure may be reduced pressure, normal pressure, or increased pressure, but the reaction conditions are between the nitrogen atom and the group II element atom used as the p-type dopant and between the nitrogen atom and the Si atom. An organic compound having a covalent bond between them, for example, the above-mentioned organozinc compound, TMSAZ, HN (Si
It depends on the combination with Me 3 ) 2 or H 2 N (SiMe 3 ) and the reaction time, but has physical properties such that the obtained p-type dopant has a vapor pressure or sublimation that can be used in the gas phase. Then, any condition may be applied.

【0021】本発明のp型II−VI族化合物半導体の気相
成長に用いるII族元素の原料としてのZn原料の例とし
ては、DMZn、DEZn、DMZn(TEN)、ある
いはジプロピル亜鉛((Pr)2 Zn)、ジイソプロピ
ル亜鉛((iPr)2 Zn)、ジブチル亜鉛((Bu)
2 Zn)、ジターシャリーブチル亜鉛((tBu)2
n)等が挙げられる。また、Mg原料の例としてはビス
(シクロペンタジエニル)マグネシウム((Cp)2
g)、ビス(メチルシクロペンタジエニル)マグネシウ
ム((MeCp)2 Mg)、ビス(イソプロピルシクロ
ペンタジエニル)マグネシウム((iPrCp)2
g)等が、Cd原料の例としてはジメチルカドミウム
(DMCd)等が挙げられる。
Examples of the Zn raw material as the raw material of the Group II element used for the vapor phase growth of the p-type II-VI compound semiconductor of the present invention include DMZn, DEZn, DMZn (TEN), and dipropylzinc ((Pr) 2 Zn), diisopropyl zinc ((iPr) 2 Zn), dibutyl zinc ((Bu)
2 Zn), ditertiary butyl zinc ((tBu) 2 Z
n) and the like. Examples of Mg raw materials include bis (cyclopentadienyl) magnesium ((Cp) 2 M
g), bis (methylcyclopentadienyl) magnesium ((MeCp) 2 Mg), bis (isopropylcyclopentadienyl) magnesium ((iPrCp) 2 M
g) and the like, and examples of the Cd raw material include dimethylcadmium (DMCd).

【0022】本発明の気相成長に用いられるVI族元素の
原料として、Se原料の例としては、ジターシャリーブ
チルセレン(DTBSe)、ジイソプロピルセレン(D
IPSe)、ジメチルセレン(DMSe)等が挙げられ
る。また、S原料の例としてはジエチル硫黄(DES)
等が、Teの原料の例としてはジターシャリーブチルテ
ルル(DTBTe)、ジイソプロピルテルル(DIPT
e)、ジメチルテルル(DMTe)等が挙げられる。
Examples of the group VI element used in the vapor phase growth of the present invention include Se raw materials such as ditertiary butyl selenium (DTBSe) and diisopropyl selenium (D
IPSe), dimethyl selenium (DMSe) and the like. An example of the S raw material is diethyl sulfur (DES).
Examples of Te raw materials include di-tert-butyl tellurium (DTBTe) and diisopropyl tellurium (DIPT).
e), dimethyl tellurium (DMTe) and the like.

【0023】本発明のp型ドーパントを使用してp型II
−VI族化合物半導体を気相成長させる際は、成長温度が
200〜400℃、好ましくは250〜340℃、反応
圧力が10torr〜常圧、好ましくは50〜350t
orrの条件を用いる。本発明におけるp型II−VI族化
合物半導体の形成法は、これまでは気相成長法として有
機金属化学気相成長(MOCVD)法を用いる方法を説
明したが、有機金属(MO)原料を用いた分子線エピタ
キシー(MBE)法、(MOMBE法)に適用すること
ができる。また、本発明の対象となるp型II−VI族化合
物半導体は、ZnSeを主体とするZnSe系半導体が
多く、その場合の化合物半導体は一般式(5) Znx Mgy Bez Cd1-X-YーZ1-a-b Tea Seb ・・・・(5) (但し、0<x≦1、0≦y<1、0≦z<1、0<x
+y+z≦1、0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦
1)で表すことができる。より具体的には、ZnSe、
ZnSSe、ZnCdSe、ZnBeSe、ZnMgS
Se、ZnSまたはZnTe等の半導体である。
Using the p-type dopant of the present invention, p-type II
When the group-VI compound semiconductor is vapor-phase grown, the growth temperature is 200 to 400 ° C., preferably 250 to 340 ° C., and the reaction pressure is 10 torr to normal pressure, preferably 50 to 350 t.
The condition of orr is used. The method of forming a p-type II-VI compound semiconductor in the present invention has been described using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method as a vapor phase growth method. It can be applied to the molecular beam epitaxy (MBE) method and the (MOMBE method). In addition, the p-type II-VI group compound semiconductor which is an object of the present invention is often a ZnSe-based semiconductor mainly composed of ZnSe, and in that case, the compound semiconductor is represented by the general formula (5): Zn x Mg y Be z Cd 1 -XY over Z S 1-ab Te a Se b ···· (5) ( where, 0 <x ≦ 1,0 ≦ y <1,0 ≦ z <1,0 <x
+ Y + z ≦ 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ a + b ≦
It can be represented by 1). More specifically, ZnSe,
ZnSSe, ZnCdSe, ZnBeSe, ZnMgS
It is a semiconductor such as Se, ZnS or ZnTe.

【0024】本発明によるp型II−VI族化合物半導体の
形成方法によれば、p型ドーパントとしては、分子内に
窒素原子とII族元素原子の間及び該窒素原子とSi原子
の間に共有結合を有する有機化合物であり、好ましくは
分子内に窒素原子とII族元素原子の間及び該窒素原子と
Si原子の間に共有結合を有する有機化合物として、一
般式(1)〜(3) R1 MNHSiR2 3 ・・・・(1) R1 MN(SiR2 32 ・・・・(2)または (R1 M)2 NSiR2 3 ・・・・(3) (ただし、R1 は炭化水素基、好ましくは炭素数4まで
の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、R2 は水素また
は炭化水素基、好ましくは水素または炭素数6までの脂
肪族鎖式炭化水素基、更に好ましくはメチル基である化
合物であり、Mは亜鉛、マグネシウムまたはカドミウム
のいずれかを示す。)で表される有機化合物または一般
式(4) R1 2Zn・(NR3 3n ・・・・(4) (ただし、R1 は炭素数4までの脂肪族炭化水素基また
はフェニル基であり、R3 は炭化水素基を示し、nは0
を含む2以下の数である。)で表される有機亜鉛化合物
と、ビス[ビス(トリメチルシリル)アミド]亜鉛(Z
n[N(SiMe322 )、ビス(トリメチルシリ
ル)アミン(HN(SiMe32 またはトリメチルシ
リルアミン(H2 N(SiMe3 ))のいずれかと反応
させることにより合成した生成物をp型ドーパントとし
て用いることにより、NドープのZnSe系半導体薄膜
の成長において、N原子を効率よくSe格子点に置換
し、更に結晶中のNの数に対するHの数の比(H/N
比)を低減することができるため、1017cmー3以上の
キャリア濃度のp型II−VI族化合物半導体の形成が可能
となる。
According to the method of forming a p-type II-VI compound semiconductor according to the present invention, the p-type dopant is shared between a nitrogen atom and a group II element atom and between the nitrogen atom and a Si atom in a molecule. Organic compounds having a bond, preferably an organic compound having a covalent bond between a nitrogen atom and a group II element atom and between the nitrogen atom and a Si atom in the molecule are represented by the general formulas (1) to (3): 1 MNHSiR 2 3 ···· (1) R 1 MN (SiR 2 3) 2 ···· (2) or (R 1 M) 2 NSiR 2 3 ···· (3) ( provided that, R 1 is A hydrocarbon group, preferably an aliphatic hydrocarbon group having up to 4 carbon atoms or a phenyl group, R 2 is hydrogen or a hydrocarbon group, preferably hydrogen or an aliphatic chain hydrocarbon group having up to 6 carbon atoms, more preferably methyl And M is zinc, magnesium or Represents one of cadmium. Organic compound or represented by the general formula) (4) R 1 2 Zn · (NR 3 3) n ···· (4) ( provided that, R 1 is of up to 4 carbon atoms An aliphatic hydrocarbon group or a phenyl group; R 3 represents a hydrocarbon group;
And 2 or less. ) And bis [bis (trimethylsilyl) amide] zinc (Z
n [N (SiMe 3 ) 2 ] 2 ), a product synthesized by reacting with bis (trimethylsilyl) amine (HN (SiMe 3 ) 2 or trimethylsilylamine (H 2 N (SiMe 3 )) When used as a dopant, in the growth of an N-doped ZnSe-based semiconductor thin film, N atoms are efficiently replaced with Se lattice points, and the ratio of the number of H to the number of N in the crystal (H / N
Ratio) can be reduced, so that a p-type II-VI compound semiconductor having a carrier concentration of 10 17 cm −3 or more can be formed.

【0025】本発明におけるp型II−VI族化合物半導体
は、上記のp型ドーパントを用い、通常のMOCVD法
によるp型II−VI族化合物半導体形成方法により製造す
ることができ、またMOMBE法であっても良い。この
場合、p型II−VI族化合物半導体の形成に用いるp型ド
ーパントを別に合成し、通常のようにMOCVD装置に
導入して基板上にp型II−VI族化合物半導体を成長させ
てもよいが、ドーパントの取扱と他の不純物の混入を防
止するために、p型ドーパントの合成と、p型II−VI族
化合物半導体の成長を同一装置内で行うことが好ましい
方法である。このp型ドーパントを使用してp型II−VI
族化合物半導体を成長させるのに、成長温度が200〜
400℃、好ましくは250〜340℃、反応圧力が1
0torr〜常圧、好ましくは50〜350torrの
条件で気相成長をすることにより、高輝度の青色ないし
緑色発光に好ましい性質を有するp型II−VI族化合物半
導体を成長させることができる。
The p-type II-VI compound semiconductor of the present invention can be produced by a conventional method of forming a p-type II-VI compound semiconductor by MOCVD using the above-mentioned p-type dopant. There may be. In this case, the p-type dopant used for forming the p-type II-VI compound semiconductor may be separately synthesized, and the p-type dopant may be introduced into the MOCVD apparatus as usual to grow the p-type II-VI compound semiconductor on the substrate. However, in order to prevent the handling of the dopant and the incorporation of other impurities, it is preferable that the synthesis of the p-type dopant and the growth of the p-type II-VI compound semiconductor be performed in the same apparatus. Using this p-type dopant, p-type II-VI
Growth temperature of 200 ~
400 ° C., preferably 250 to 340 ° C., and a reaction pressure of 1
By performing vapor phase growth under the conditions of 0 torr to normal pressure, preferably 50 to 350 torr, it is possible to grow a p-type II-VI group compound semiconductor having properties preferable for high-luminance blue to green light emission.

【0026】[0026]

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参考
にしながら説明する。 (実施例1)図1は本発明に用いる化合物半導体の形成
装置の概略構成を説明するためのものであり、一般的な
MOCVD成長装置として知られているものである。図
中11はキャリアガスとして用いる高純度Arガスボン
ベ、12はキャリアガスとして用いる高純度H2 ガスボ
ンベ、13はH2 バランスの10%AsH3が入った高
圧ガスボンベ、14は高純度NH3 ガスボンベ、15は
Zn原料である液体のDEZnが充填されたステンレス
ボトル、16はp型ドーパントとして用いる原料が充填
されたステンレスボトル、17はVI族元素原料である液
体のDTBSeが充填されたステレスボトルである。2
6はZnSe薄膜を成長させる反応炉、27は基板加熱
のための載置台とヒーター、28はGaAs基板、25
はキャリアガス切り替えのためのバルブ、20〜24は
流量制御のためのマスフローコントローラー、29は真
空ポンプ、30は除害設備、18、19はキャリアガス
精製装置である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is for explaining a schematic configuration of a compound semiconductor forming apparatus used in the present invention, and is known as a general MOCVD growth apparatus. In the figure, 11 is a high-purity Ar gas cylinder used as a carrier gas, 12 is a high-purity H 2 gas cylinder used as a carrier gas, 13 is a high-pressure gas cylinder containing 10% AsH 3 of H 2 balance, 14 is a high-purity NH 3 gas cylinder, 15 Is a stainless steel bottle filled with a liquid DEZn as a Zn raw material, 16 is a stainless steel bottle filled with a raw material used as a p-type dopant, and 17 is a stainless steel bottle filled with a liquid DTBSe which is a group VI element raw material. 2
6 is a reactor for growing a ZnSe thin film, 27 is a mounting table and a heater for heating the substrate, 28 is a GaAs substrate, 25
Is a valve for switching the carrier gas, 20 to 24 are mass flow controllers for controlling the flow rate, 29 is a vacuum pump, 30 is a detoxification facility, and 18 and 19 are carrier gas purification devices.

【0027】前述した原料は各々流量コントローラーに
より流量制御され、アルゴンキャリアガスとともに減圧
(160torr)の反応炉26に導入される。ただし
成長直前には、バルブ25を用いてキャリアガスをH2
に変更し、AsH3 +H2 雰囲気下でGaAs基板をサ
ーマルクリーニングする。次に、p型II−VI族化合物半
導体形成の具体的な方法について説明する。
Each of the above-mentioned raw materials is flow-controlled by a flow controller, and is introduced into the reaction furnace 26 at a reduced pressure (160 torr) together with an argon carrier gas. However, immediately before the growth, the carrier gas is changed to H 2 using the valve 25.
And the GaAs substrate is thermally cleaned in an AsH 3 + H 2 atmosphere. Next, a specific method for forming a p-type II-VI group compound semiconductor will be described.

【0028】(p型ドーパントの合成)まず室温常圧
で、30m1のベンゼンを導入した容器をアルゴンで置
換した後、10mmolのTMSAZを導入した。該溶
液の温度を50℃に設定した。次に10mmolのDE
Znを容器中に導入し、1時間溶液を攪拌して反応を終
了させた。次に溶媒を真空にして除去し、更にn−ペン
タンで再結晶させて固体状の物質を得た。得られた化合
物は、元素分析、分子量測定、NMR測定量等により、
EtZnN(SiMe32 を主体とする物質であっ
た。次に得られた化合物をステンレスボトル16に充填
し、MOCVD成長装置のラインに取り付けた。
(Synthesis of p-type dopant) First, at room temperature and normal pressure, the vessel into which 30 ml of benzene had been introduced was replaced with argon, and then 10 mmol of TMSAZ was introduced. The temperature of the solution was set at 50 ° C. Next, 10 mmol of DE
Zn was introduced into the vessel, and the solution was stirred for 1 hour to complete the reaction. Next, the solvent was removed in vacuo and further recrystallized from n-pentane to obtain a solid substance. The obtained compound is analyzed by elemental analysis, molecular weight measurement, NMR measurement amount, etc.
The material was mainly EtZnN (SiMe 3 ) 2 . Next, the obtained compound was filled in a stainless steel bottle 16 and attached to a line of a MOCVD growth apparatus.

【0029】(MOCVD法)MOCVD法によるZn
Se薄膜の成長においては、基板として(100)面j
ustの半絶縁性のGaAs単結晶基板(直径2イン
チ、厚み350μm)を使用した。基板は、まず基板表
面のダメージ層除去の目的で、20℃、96%濃硫酸中
に1分保持し、次いで60℃の硫酸(濃度96重量
%):過酸化水素水(濃度35重量%):水=8:1:
1(体積比)のエッチャントで、基板表面を数μm除去
した。その後、超純水の流水中ですすぎ、引き上げた
後、乾燥窒素ブローで表面の水滴を除去し、白熱灯照射
にて乾燥した。洗浄した基板はウエハキャリア上に載
せ、MOCVD成長装置の反応炉26の前室(図示せ
ず)に投入した後、前室内の空気をアルゴンガスに置換
し、アルゴン雰囲気の反応炉26内に搬送し、ヒーター
27上に載置した。
(MOCVD method) Zn by MOCVD method
In the growth of the Se thin film, a (100) plane j is used as a substrate.
A ust single-crystal GaAs single crystal substrate (diameter: 2 inches, thickness: 350 μm) was used. The substrate is first kept in 96% concentrated sulfuric acid at 20 ° C. for 1 minute for the purpose of removing a damaged layer on the substrate surface, and then sulfuric acid at 60 ° C. (concentration 96% by weight): hydrogen peroxide solution (concentration 35% by weight) : Water = 8: 1:
The substrate surface was removed by several μm with an etchant of 1 (volume ratio). Then, after rinsing in running water of ultrapure water and pulling up, water droplets on the surface were removed by dry nitrogen blow and dried by incandescent lamp irradiation. The washed substrate is placed on a wafer carrier, and is charged into a front chamber (not shown) of a reaction furnace 26 of the MOCVD growth apparatus. Then, the air in the front chamber is replaced with argon gas and transferred into the reaction furnace 26 in an argon atmosphere. Then, it was placed on the heater 27.

【0030】続いて、H2 キャリアガスを用いAsH3
によるサーマルクリーニングを実施した。その後、成長
温度である300℃にウエハ温度を設定後、キャリアガ
スをH2 からアルゴンに切り替え、アルゴン雰囲気下に
基板を保持し薄膜の成長を開始した。成長条件としては
成長温度300℃、成長圧力160torrとした。原
料供給量は、DEZnを60μmol/分、DTBSe
を45μmol/分とした。薄膜の内、Nドープ層のp
型ZnSeの成長においては、p型ドーパントのボトル
容器17の保持温度は70℃とし、キャリアガスとして
アルゴンを用いて300ml/分の流量で上記p型ドー
パントを添加した。
Subsequently, AsH 3 is used by using an H 2 carrier gas.
Thermal cleaning was performed. Then, after setting the wafer temperature to 300 ° C., which is the growth temperature, the carrier gas was switched from H 2 to argon, and the substrate was held in an argon atmosphere to start growing the thin film. The growth conditions were a growth temperature of 300 ° C. and a growth pressure of 160 torr. The raw material supply amount was 60 μmol / min of DEZn and DTBSe.
Was set to 45 μmol / min. The p of the N-doped layer in the thin film
In the growth of the type ZnSe, the holding temperature of the bottle container 17 for the p-type dopant was set to 70 ° C., and the p-type dopant was added at a flow rate of 300 ml / min using argon as a carrier gas.

【0031】ZnSe結晶薄膜の成長においては、サー
マルクリーニングしたGaAs基板上に、まずアンドー
プのZnSe薄膜を成長時間12分で成長させた。その
直後にp型ドーパントをキャリアガスにより加え、Nド
ープのp型ZnSe薄膜を成長時間120分で成長させ
た。成長終了後基板温度を室温まで下げた。以上の成長
により、1.2μmのNドープのZnSe薄膜を成長す
ることができた。この結果、SIMSにより測定したZ
nSe薄膜中のN濃度は1.2×1018cm-3であり、
p型のキャリア濃度(実効キャリア濃度:Na−Nd、
以下同じ)が4×1017cm-3のp型ZnSe薄膜が得
られた。この結果から、本実施例1で作成したp型Zn
Se薄膜中の窒素原子の活性化率は33%であった。
In growing a ZnSe crystal thin film, an undoped ZnSe thin film was first grown for 12 minutes on a thermally cleaned GaAs substrate. Immediately thereafter, a p-type dopant was added by a carrier gas, and an N-doped p-type ZnSe thin film was grown for a growth time of 120 minutes. After the growth was completed, the substrate temperature was lowered to room temperature. With the above growth, a 1.2 μm N-doped ZnSe thin film could be grown. As a result, Z measured by SIMS
The N concentration in the nSe thin film is 1.2 × 10 18 cm −3 ,
p-type carrier concentration (effective carrier concentration: Na-Nd,
The same applies hereinafter) to obtain a p-type ZnSe thin film of 4 × 10 17 cm −3 . From this result, it is found that the p-type Zn
The activation rate of nitrogen atoms in the Se thin film was 33%.

【0032】(実施例2)実施例1において、DEZn
の代わりに10μmolのDMZnを用いたほかは実施
例1と同様にして反応させたところ、MeZnN(Si
Me32 を主体とする物質が得られた。次に該物質を
p型ドーパント原料として用い、DEZnの代わりにD
MZnを60μmmol/分で用いた他は、実施例1と
同様にして上記のMOCVD法によりZnSe薄膜の成
長を行ったところ、N濃度が1.0×1018cm-3で、
p型のキャリア濃度3×1017cm-3のp型ZnSe薄
膜が得られた。この結果から、本実施例2で作成したp
型ZnSe薄膜中の窒素原子の活性化率は30%であっ
た。
(Example 2) In Example 1, DEZn
Was reacted in the same manner as in Example 1 except that 10 μmol of DMZn was used instead of MeZnN (Si
A substance mainly composed of Me 3 ) 2 was obtained. Next, the substance is used as a p-type dopant raw material, and instead of DEZn, D
A ZnSe thin film was grown by the above MOCVD method in the same manner as in Example 1 except that MZn was used at 60 μmmol / min, and the N concentration was 1.0 × 10 18 cm −3 .
A p-type ZnSe thin film having a p-type carrier concentration of 3 × 10 17 cm −3 was obtained. From this result, p
The activation rate of nitrogen atoms in the type ZnSe thin film was 30%.

【0033】(実施例3)実施例1において、TMSA
Zの代わりに10mmolのHN(SiMe32 を用
いたほかは実施例1と同様にして反応させたところ、E
tZnN(SiMe32 を主体とする物質が得られ
た。該物質をp型ドーパント原料として用いた他は実施
例1と同様にして、上記のMOCVD法によりZnSe
薄膜の成長を行ったところ、N濃度が1.2×1018
-3で、p型のキャリア濃度3×1017cm-3のp型Z
nSe薄膜が得られた。この結果から、本実施例3で作
製したp型ZnSe薄膜中の窒素原子の活性化率は25
%であった。
(Embodiment 3) In Embodiment 1, TMSA
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 10 mmol of HN (SiMe 3 ) 2 was used instead of Z.
A substance mainly composed of tZnN (SiMe 3 ) 2 was obtained. In the same manner as in Example 1 except that this substance was used as a p-type dopant material, ZnSe was formed by the MOCVD method described above.
When a thin film was grown, the N concentration was 1.2 × 10 18 c
m −3 , p-type Z with p-type carrier concentration of 3 × 10 17 cm −3
An nSe thin film was obtained. From this result, the activation rate of nitrogen atoms in the p-type ZnSe thin film manufactured in Example 3 was 25%.
%Met.

【0034】(実施例4)実施例1において、TMSA
Zの代わりに5mmolのH2 N(SiMe3 )を用い
たほかは実施例1と同様にして反応させたところ、(E
tZn)2 N(SiMe3 )を主体とする物質が得られ
た。該物質をp型ドーパント原料として用いた他は実施
例1と同様にして、上記のMOCVD法によりZnSe
薄膜成長を行ったところ、N濃度が1×1018cm
-3で、p型のキャリア濃度が2×1017cm-3のp型Z
nSe薄膜が得られた。この結果から、本実施例4で作
製したp型ZnSe薄膜中の窒素原子の活性化率は20
%であった。
(Example 4) In Example 1, TMSA
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 5 mmol of H 2 N (SiMe 3 ) was used instead of Z.
A substance mainly composed of tZn) 2 N (SiMe 3 ) was obtained. In the same manner as in Example 1 except that this substance was used as a p-type dopant material, ZnSe was formed by the MOCVD method described above.
When the thin film was grown, the N concentration was 1 × 10 18 cm.
-3 , p-type carrier concentration of 2 × 10 17 cm -3
An nSe thin film was obtained. From these results, it was found that the activation rate of nitrogen atoms in the p-type ZnSe thin film manufactured in Example 4 was 20%.
%Met.

【0035】(実施例5)実施例1において、TMSA
Zの代わりに10mmolのH2 N(SiMe3)を用
いたほかは実施例1と同様にして反応させたところ、E
tZnNHSiMe3 を主体とする物質が得られた。該
生成物をp型ドーパントとして用いたほかは実施例1と
同様にして上記のMOCVD法によりZnSe薄膜成長
を行ったところ、N濃度が8×1017cm-3で、p型の
キャリア濃度が1×1017cm-3のp型ZnSe薄膜が
得られた。この結果から、本実施例5で作製したp型Z
nSe薄膜中の窒素原子の活性化率は13%であった。
(Example 5) In Example 1, TMSA
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 10 mmol of H 2 N (SiMe 3 ) was used instead of Z.
A substance mainly comprising tZnNHSiMe 3 was obtained. When a ZnSe thin film was grown by the MOCVD method in the same manner as in Example 1 except that the product was used as a p-type dopant, the N concentration was 8 × 10 17 cm -3 and the p-type carrier concentration was A 1 × 10 17 cm −3 p-type ZnSe thin film was obtained. From these results, the p-type Z produced in Example 5 was used.
The activation rate of nitrogen atoms in the nSe thin film was 13%.

【0036】(実施例6)図2はp型ドーパントを形成
する第1の工程と、p型ドーパントを気相で基板上に輸
送する第2の工程と、II族元素の原料、VI族元素の原料
及び上記p型ドーパントを混合してp型II−VI族化合物
半導体を基板上に気相成長させる第3の工程とを、同一
装置内で連続して行いp型II−VI族化合物半導体を形成
するための装置の略図を示す図である。図2において、
31はDEZnまたはDMZn(TEN)の導入ライ
ン、32はTMSAZ、HN(SiMe32 またはH
2 N(SiMe3 )の導入ライン、33はDTBSeの
導入ライン、34はアルゴンの導入ライン、35はp型
ドーパント合成器、36、37はガス切り替えバルブ、
46はZnSe薄膜を成長させる反応炉、47は基板加
熱のための載置台とヒーター、48はGaAs基板、4
9は真空ポンプ、50は除害設備である。II族元素およ
びVI族元素の原料は各々流量コントローラーにより流量
制御され、アルゴンキャリアガスと共に減圧(160t
orr)の反応炉46に導入される。上記の装置を用い
た化合物半導体形成の具体的な方法について説明する。
(Embodiment 6) FIG. 2 shows a first step of forming a p-type dopant, a second step of transporting the p-type dopant in a gas phase onto a substrate, a raw material of a group II element, and a group VI element. And the third step of vapor-phase growing a p-type II-VI compound semiconductor on a substrate by mixing the raw material and the p-type dopant with each other in the same apparatus. FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus for forming a. In FIG.
31 is an introduction line of DEZn or DMZn (TEN), 32 is TMSAZ, HN (SiMe 3 ) 2 or H
Introduction line of 2 N (SiMe 3), 33 is DTBSe the inlet line, 34 argon inlet line, 35 denotes a p-type dopant combiner, 36 and 37 gas switching valve,
46 is a reactor for growing a ZnSe thin film, 47 is a mounting table and a heater for heating the substrate, 48 is a GaAs substrate,
9 is a vacuum pump and 50 is a detoxification facility. The flow rates of the raw materials of the group II element and the group VI element are respectively controlled by a flow controller, and the pressure is reduced together with the argon carrier gas (160 t).
(or) into the reactor 46. A specific method for forming a compound semiconductor using the above apparatus will be described.

【0037】(第1工程)DEZnまたはDMZn(T
EN)の導入ライン31によりDEZnを60μmol
/分、TMSAZ、HN(SiMe32 またはH2
(SiMe3 )導入ライン32によりTMSAZを60
μmol/分の流量で、50℃、常圧下でそれぞれp型
ドーパント合成器35に3時間導入し混合した後、30
℃で1時間放置し反応を終了させ、p型ドーパントを合
成した。 (第2工程)次に、ガス切り替えバルブ37の切り替え
によりアルゴン導入ライン34からアルゴンを導入し、
p型ドーパント合成器35内に合成したp型ドーパント
を気相で反応炉46に導入した。
(First Step) DEZn or DMZn (T
EN) 60 μmol of DEZn through the introduction line 31
/ Min, TMSAZ, HN (SiMe 3 ) 2 or H 2 N
(SiMe 3 ) 60 TMSAZ by introduction line 32
After being introduced at a flow rate of μmol / min into the p-type dopant synthesizer 35 at 50 ° C. and normal pressure for 3 hours, respectively,
The reaction was terminated by leaving the mixture at a temperature of 1 hour for 1 hour to synthesize a p-type dopant. (Second step) Next, argon is introduced from the argon introduction line 34 by switching the gas switching valve 37,
The p-type dopant synthesized in the p-type dopant synthesizer 35 was introduced into the reaction furnace 46 in a gas phase.

【0038】(第3工程)同時に、ガス切り替えバルブ
36の切り替えで、DEZnまたはDMZn(TEN)
導入ライン31によりDEZnを60μmol/分の流
量でp型ドーパント合成器35を通さず直接反応炉46
に導入し、またDTBSe導入ライン33によりDTB
Seを45μmol/分の流量で反応炉46に導入し、
その他の条件は実施例1と同じにして120分間の成長
時間でNドープのZnSe膜を成長させた。以上のMO
CVD法により、N濃度が1.4×1018cm-3、p型
のキャリア濃度が5×1017cm-3のp型ZnSe薄膜
が得られた。この結果から、本実施例6で作製したp型
ZnSe薄膜中の窒素原子の活性化率は36%であっ
た。成長終了後にp型ドーパント合成器35内に合成した
p型ドーパントを分析したところ実施例1で得られたも
のとほぼ同様の組成の物質であった。
(Third Step) At the same time, by switching the gas switching valve 36, DEZn or DMZn (TEN)
DEZn is introduced through the introduction line 31 at a flow rate of 60 μmol / min without passing through the p-type dopant synthesizer 35 directly into the reactor 46.
And DTBSe introduction line 33
Se was introduced into the reaction furnace 46 at a flow rate of 45 μmol / min,
The other conditions were the same as in Example 1, and the N-doped ZnSe film was grown for a growth time of 120 minutes. MO above
A p-type ZnSe thin film having an N concentration of 1.4 × 10 18 cm −3 and a p-type carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 was obtained by the CVD method. From this result, the activation rate of nitrogen atoms in the p-type ZnSe thin film manufactured in Example 6 was 36%. After the growth was completed, the p-type dopant synthesized in the p-type dopant synthesizer 35 was analyzed. As a result, it was found that the substance had a composition substantially the same as that obtained in Example 1.

【0039】(実施例7)実施例6において、DEZn
の代わりにDMZn(TEN)を用い、これの各工程で
の流量を60μmol/分とDEZnと同様とした他は
実施例6と同様にして、MOCVD法によりZnSeの
薄膜の成長を行ったところN濃度が1.0×1018cm
-3で、p型のキャリア濃度が4×1017cm-3のp型Z
nSe薄膜が得られた。この結果から、本実施例7で作
製したp型ZnSe薄膜中の窒素原子の活性化率は40
%であった。成長終了後にp型ドーパント合成器35内
に合成したp型ドーパントを分析したところMeZnN
(SiMe32 を主体とする物質であtta.
(Example 7) In Example 6, DEZn
Was replaced with DMZn (TEN), and the flow rate in each step was 60 μmol / min, which was the same as that of DEZn, except that a thin film of ZnSe was grown by MOCVD. Concentration is 1.0 × 10 18 cm
-3 , p-type carrier concentration of 4 × 10 17 cm -3
An nSe thin film was obtained. From this result, the activation rate of nitrogen atoms in the p-type ZnSe thin film manufactured in Example 7 was 40%.
%Met. After the growth was completed, the p-type dopant synthesized in the p-type dopant synthesizer 35 was analyzed.
A substance mainly composed of (SiMe 3 ) 2 , tta.

【0040】(実施例8)実施例6において、第1の工
程でTMSAZの代わりにHN(SiMe32を用
い、これの流量を60μmol/分とTMSAZと同様
としたほかは実施例6と同様にして、MOCVD法によ
りZnSe薄膜の成長を行ったところ、N濃度が1.0
×1018cm-3で、p型キャリア濃度が3×1017cm
-3のp型ZnSe薄膜が得られた。この結果から、本実
施例7で作製したp型ZnSe薄膜中の窒素原子の活性
化率は30%であった。成長終了後にp型ドーパント合
成器35内に合成したp型ドーパントを分析したところ
実施例1で得られたものとほぼ同様の組成の物質であっ
た。
Example 8 Example 6 was the same as Example 6 except that in the first step, HN (SiMe 3 ) 2 was used instead of TMSAZ, and the flow rate was 60 μmol / min, which was the same as that of TMSAZ. Similarly, when a ZnSe thin film was grown by MOCVD, the N concentration was 1.0
× 10 18 cm -3 and a p-type carrier concentration of 3 × 10 17 cm
A -3 p-type ZnSe thin film was obtained. From these results, the activation rate of nitrogen atoms in the p-type ZnSe thin film manufactured in Example 7 was 30%. After the growth was completed, the p-type dopant synthesized in the p-type dopant synthesizer 35 was analyzed. As a result, it was found that the substance had substantially the same composition as that obtained in Example 1.

【0041】(実施例9)実施例6において、第1の工
程でTMSAZの代わりにH2 N(SiMe3 )を用
い、これの流量を30μmol/分としたほかは実施例
6と同様にして、MOCVD法によりZnSe薄膜の成
長を行ったところ、N濃度が1.1×1018cm-3で、
p型キャリア濃度が3×1017cm-3のp型ZnSe薄
膜が得られた。この結果から、本実施例8で作製したp
型ZnSe薄膜中の窒素原子の活性化率は27%であっ
た。成長終了後にp型ドーパント合成器35内に合成した
p型ドーパントを分析したところ実施例4で得られたも
のとほぼ同様の組成の物質であった。
Example 9 In Example 6, H 2 N (SiMe 3 ) was used in place of TMSAZ in the first step, and the flow rate was 30 μmol / min. When a ZnSe thin film was grown by MOCVD, the N concentration was 1.1 × 10 18 cm −3 ,
A p-type ZnSe thin film having a p-type carrier concentration of 3 × 10 17 cm −3 was obtained. From these results, it was found that p produced in Example 8
The activation rate of nitrogen atoms in the type ZnSe thin film was 27%. After the growth was completed, the p-type dopant synthesized in the p-type dopant synthesizer 35 was analyzed. As a result, it was found that the substance had substantially the same composition as that obtained in Example 4.

【0042】(実施例10)実施例1において、(MO
CVD法)の工程で、p型ドーパントボトル容器17に
TMSAZを充填したほかは実施例1と同様にして原料
をTMSAZを反応炉26に供給し、反応炉中でEtZ
nN(SiMe32 を合成しながらNドープ層のZn
Seの成長を行うことにより、MOCVD法によりZn
Se薄膜の成長を行ったところ、N濃度が1.8×10
18cm-3でp型キャリア濃度が5×1017cm-3のp型
ZnSe薄膜が得られた。この結果から、本実施例10
で作製したp型ZnSe薄膜中の窒素原子の活性化率は
28%であった。
(Embodiment 10) In the embodiment 1, (MO
In the step of (CVD method), TMSAZ was supplied as a raw material to the reaction furnace 26 in the same manner as in Example 1 except that the p-type dopant bottle container 17 was filled with TMSAZ.
While synthesizing nN (SiMe 3 ) 2 , Zn in the N-doped layer
By growing Se, Zn is grown by MOCVD.
When a Se thin film was grown, the N concentration was 1.8 × 10
A p-type ZnSe thin film having a p-type carrier concentration of 18 cm -3 and a p-type carrier concentration of 5 × 10 17 cm -3 was obtained. From this result, it can be seen from Example 10
The activation rate of nitrogen atoms in the p-type ZnSe thin film prepared in the above was 28%.

【0043】(比較例1)実施例1においてNH3 をp
型ドーパントとして用い、図1のNH3 ガスボンベ14
から20μmol/分で導入した他は実施例1と同様に
してNドープのZnSe薄膜を成長した結果、薄膜中の
N濃度は1.0×1018cm-3と実施例1と同様にも関
わらず、薄膜のp型キャリア濃度は1×1016cm-3
低く、窒素原子の活性化率も1%と低かった。
Comparative Example 1 In Example 1, NH 3 was replaced with p.
NH 3 gas cylinder 14 shown in FIG.
As a result of growing an N-doped ZnSe thin film in the same manner as in Example 1 except that the concentration was introduced at 20 μmol / min, the N concentration in the thin film was 1.0 × 10 18 cm −3 , However, the p-type carrier concentration of the thin film was as low as 1 × 10 16 cm −3 and the activation rate of nitrogen atoms was as low as 1%.

【0044】(比較例2)実施例1において、ジメチル
亜鉛トリメチルアミンアダクトをp型ドーパントとして
用い、キャリアガスとしてアルゴンを用いて6μmol
/分の流量で上記p型ドーパントを添加し、成長条件と
しては成長温度500℃、成長圧力160torrと
し、原料としてDEZnの代わりにジメチル亜鉛(DM
Zn)を60μmol/分、DTBSeの代わりにジメ
チルセレン(DMSe)を45μmol/分として導入
して、他は実施例1と同様にしてNドープのZnSe半
導体薄膜を成長させた結果、薄膜中のN濃度は5.0×
1017cmー3で、薄膜のp型キャリア濃度は1×1016
cmー3と低く、窒素原子の活性化率も2%と低かった。
Comparative Example 2 In Example 1, 6 μmol of dimethylzinc trimethylamine adduct was used as a p-type dopant and argon was used as a carrier gas.
Per minute, the p-type dopant is added at a flow rate of 500 ° C. and a growth pressure of 160 torr, and dimethyl zinc (DMM) is used as a raw material instead of DEZn.
Zn) was introduced at 60 μmol / min, and dimethyl selenium (DMSe) was introduced at 45 μmol / min in place of DTBSe, and an N-doped ZnSe semiconductor thin film was grown in the same manner as in Example 1. The concentration is 5.0 ×
At 10 17 cm -3 , the p-type carrier concentration of the thin film is 1 × 10 16
cm -3 and the activation rate of nitrogen atoms was as low as 2%.

【0045】以上述べた実施例においては、気相成長法
としてMOCVD法を利用した例を示したが、本発明を
実施するための気相成長法はこれに限定されるものでは
なく、例えばMOMBE法を用いることができる。また
p型II−VI族化合物半導体としてZnSeの例を挙げた
が、本発明が有効に作用するp型II−VI族化合物半導体
はこれに限定されるものではなく、例えば ZnX Mgy Bez Cd1-x-yーz1-a-b Tea Seb (但し、0<x≦1、0≦y<1、0≦z<1、0<x
+y+z≦1、0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦
1、)より具体的には、ZnSSe、ZnCdSe、Z
nBeSe、ZnMgSSe、ZnSまたはZnTe等
の形成に用いることができる。
In the embodiment described above, an example is shown in which the MOCVD method is used as the vapor phase growth method. However, the vapor phase growth method for carrying out the present invention is not limited to this. Method can be used. Although the example of ZnSe is given as the p-type II-VI compound semiconductor, the p-type II-VI compound semiconductor to which the present invention works effectively is not limited to this. For example, Zn x Mg y Be z cd 1-xy over z S 1-ab Te a Se b ( where, 0 <x ≦ 1,0 ≦ y <1,0 ≦ z <1,0 <x
+ Y + z ≦ 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ a + b ≦
1,) More specifically, ZnSSe, ZnCdSe, Z
It can be used for forming nBeSe, ZnMgSSe, ZnS or ZnTe.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上述べたように、p型II−VI族化合物
半導体薄膜の製造において、本発明によるp型II−VI族
化合物半導体の形成方法によれば、p型ドーパントとし
て、分子内に窒素原子とII族元素原子の間及び該窒素原
子とSi原子の間に共有結合を有する有機化合物、特に
窒素原子とII族元素原子の間及びび該窒素原子とSi原
子の間に共有結合を有する有機化合物として、一般式
(1)〜(3) R1 MNHSiR2 3 ・・・・(1) R1 MN(SiR2 32 ・・・・(2)または (R1 M)2 NSiR2 3 ・・・・(3) (ただし、R1 は炭化水素基、好ましくは炭素数4まで
の脂肪族炭化水素基またはフェニル基であり、R2 は水
素または炭化水素基、水素または炭素数6までの炭化水
素基、更に好ましくはメチル基であり、Mは亜鉛、マグ
ネシウムまたはカドミウムのいずれかを示す。)で表さ
れる有機化合物または一般式(4) R1 2Zn・(NR3 3n ・・・・(4) (ただし、R1 は上記と同じ、R3 は炭化水素基を示
し、nは0を含む2以下の数である。)で表される有機
亜鉛化合物と、ビス[ビス(トリメチルシリル)アミ
ド]亜鉛(Zn[N(SiMe322 )、ビス(ト
リメチルシリル)アミン(HN(SiMe32 または
トリメチルシリルアミン(H2 N(SiMe3 ))のい
ずれかと反応させることにより合成した生成物のような
ZnとNの共有結合を分子内に有する化合物を用いるこ
とにより、簡単な操作でNドープのZnSe系半導体薄
膜の成長において、N原子を効率よくSe格子点に置換
し、更に結晶中のNの数に対するHの数の比(H/N
比)を低減することができるため、1×1017cmー3
上のキャリア濃度のp型II−VI族化合物半導体の形成が
可能となり、安定かつ安価なp型II−VI族化合物半導体
を生産する方法を確立することができた。
As described above, in the production of a p-type II-VI compound semiconductor thin film, according to the method of forming a p-type II-VI compound semiconductor according to the present invention, as a p-type dopant, Organic compounds having a covalent bond between a nitrogen atom and a group II element atom and between the nitrogen atom and a Si atom, particularly a covalent bond between a nitrogen atom and a group II element atom and between the nitrogen atom and a Si atom as the organic compound having the general formula (1) ~ (3) R 1 MNHSiR 2 3 ···· (1) R 1 MN (SiR 2 3) 2 ···· (2) or (R 1 M) 2 NSiR 2 3 ... (3) (wherein, R 1 represents a hydrocarbon group, preferably an aliphatic hydrocarbon group or a phenyl group having up to 4 carbon atoms, R 2 is hydrogen or a hydrocarbon group, hydrogen or carbon atoms Up to 6 hydrocarbon groups, more preferably methyl groups, wherein M is zinc Indicate either magnesium or cadmium.) An organic compound represented by or the formula (4) R 1 2 Zn · (NR 3 3) n ···· (4) ( provided that, R 1 is as defined above, R 3 represents a hydrocarbon group, and n is a number of 2 or less including 0.) and bis [bis (trimethylsilyl) amide] zinc (Zn [N (SiMe 3 ) 2 ] 2 ), a covalent bond between Zn and N, such as a product synthesized by reacting with bis (trimethylsilyl) amine (HN (SiMe 3 ) 2 or trimethylsilylamine (H 2 N (SiMe 3 )) In the growth of an N-doped ZnSe-based semiconductor thin film by a simple operation, the N atoms are efficiently replaced with Se lattice points, and the ratio of the number of H to the number of N in the crystal (H /
Ratio), it is possible to form a p-type II-VI compound semiconductor having a carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more, thereby producing a stable and inexpensive p-type II-VI compound semiconductor. I was able to establish a way to do it.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1〜5、10及び比較例1、2に使用し
たMOCVD装置の概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram of an MOCVD apparatus used in Examples 1 to 5, 10 and Comparative Examples 1 and 2.

【図2】実施例6〜9に使用した装置の概略図。FIG. 2 is a schematic view of an apparatus used in Examples 6 to 9.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 高純度Arボンベ 12 高純度H2 ボンベ 13 AsH3 ボンベ 14 NH3 ボンベ 15 DEZnボトル 16 p型ドーパントボトル 17 DTBSeボトル 18、19 キャリアガス精製装置 20、21、22、23、24 マスフローコントロー
ラー 25 キャリアガス切り替えバルブ 26、46 反応炉 27、47 載置台とヒーター 28、48 GaAs基板 29、49 真空ポンプ 30、50 除害設備 31 DEZnまたはDMZn(TEN)導入ライン 32 TMSAZ、HN(SiMe32 またはH2
(SiMe3 )導入ライン 33 DTBSe導入ライン 34 Ar導入ライン 35 p型ドーパント合成器 36、37 ガス切り替えバルブ
11 high-purity Ar gas cylinder 12 pure H 2 gas cylinder 13 AsH 3 bomb 14 NH 3 bomb 15 DEZn bottle 16 p-type dopant bottle 17 DTBSe bottle 18 and 19 the carrier gas purifier 20, 21, 22 mass flow controller 25 carrier Gas switching valve 26, 46 Reactor 27, 47 Mounting table and heater 28, 48 GaAs substrate 29, 49 Vacuum pump 30, 50 Detoxification equipment 31 DEZn or DMZn (TEN) introduction line 32 TMSAZ, HN (SiMe 3 ) 2 or H 2 N
(SiMe 3 ) introduction line 33 DTBSe introduction line 34 Ar introduction line 35 p-type dopant synthesizer 36, 37 Gas switching valve

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 II族元素の原料、VI族元素の原料及びp
型ドーパントを用いた気相成長法により基板上にp型II
−VI族化合物半導体薄膜を成長させるp型II−VI族化合
物半導体の形成方法において、上記p型ドーパントとし
て、一般式(1)〜(3) R1 MNHSiR2 3 ・・・・(1) R1 MN(SiR2 32 ・・・・(2)または (R1 M)2 NSiR2 3 ・・・・(3) (ただし、R1 は炭化水素基、R2 は水素または炭化水
素基、Mは亜鉛、マグネシウムまたはカドミウムのいず
れかを示す。)で表される有機化合物を用いることを特
徴とするp型II−VI族化合物半導体の形成方法。
1. A raw material of a group II element, a raw material of a group VI element and p
P-type II on the substrate by vapor phase growth using p-type dopant
In p-type group II-VI compound semiconductor forming method of growing -VI compound semiconductor thin film, as the p-type dopant, the general formula (1) ~ (3) R 1 MNHSiR 2 3 ···· (1) R 1 MN (SiR 2 3 ) 2 ··· (2) or (R 1 M) 2 NSiR 2 3 ··· (3) (where R 1 is a hydrocarbon group, R 2 is a hydrogen or hydrocarbon group , M represents any of zinc, magnesium and cadmium.) A method for forming a p-type II-VI group compound semiconductor, comprising using an organic compound represented by the formula:
【請求項2】 一般式(1)〜(3)で表される有機化
合物において、R1が炭素数4までの脂肪族炭化水素基
またはフェニル基であり、R2 は水素または炭素数6ま
での炭化水素基である請求項1記載のp型II−VI族化合
物半導体の形成方法。
2. In the organic compounds represented by the general formulas (1) to (3), R 1 is an aliphatic hydrocarbon group having up to 4 carbon atoms or a phenyl group, and R 2 is hydrogen or up to 6 carbon atoms. The method for forming a p-type II-VI compound semiconductor according to claim 1, wherein the compound is a hydrocarbon group.
【請求項3】 一般式(1)〜(3)で表される有機化
合物において、R2がメチル基である請求項1または2
記載のp型II−VI族化合物半導体の形成方法。
3. The organic compound represented by any one of formulas (1) to (3), wherein R 2 is a methyl group.
The method for forming a p-type II-VI compound semiconductor according to the above.
【請求項4】 一般式(4) R1 2Zn・(NR3 3n ・・・・(4) (ただし、R1 は炭素数4までの脂肪族炭化水素基また
はフェニル基であり、R3 は炭化水素基を示し、nは0
を含む2以下の数である。)で表される有機亜鉛化合物
と、ビス[ビス(トリメチルシリル)アミド]亜鉛(Z
n[N(SiMe322 )、ビス(トリメチルシリ
ル)アミン(HN(SiMe32 またはトリメチルシ
リルアミン(H2 N(SiMe3 ))のいずれかと反応
させることにより合成した生成物をp型ドーパントとし
て用いる請求項1記載のp型II−VI族化合物半導体の形
成方法。
Wherein general formula (4) R 1 2 Zn · (NR 3 3) n ···· (4) ( provided that, R 1 is an aliphatic hydrocarbon group or a phenyl group having up to 4 carbon atoms, R 3 represents a hydrocarbon group;
And 2 or less. ) And bis [bis (trimethylsilyl) amide] zinc (Z
n [N (SiMe 3 ) 2 ] 2 ), a product synthesized by reacting with bis (trimethylsilyl) amine (HN (SiMe 3 ) 2 or trimethylsilylamine (H 2 N (SiMe 3 )) The method for forming a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1, which is used as a dopant.
【請求項5】 p型ドーパントを合成する第1の工程
と、p型ドーパントを気相で基板上に輸送する第2の工
程と、II族元素の原料、VI族元素の原料及びp型ドーパ
ントを混合してp型II−VI族化合物半導体を基板上に気
相成長させる第3の工程とを、同一装置内で連続して行
う請求項1〜4のいずれかに記載のp型II−VI族化合物
半導体の形成方法。
5. A first step of synthesizing a p-type dopant, a second step of transporting the p-type dopant in a gas phase onto a substrate, a group II element source, a group VI element source, and a p-type dopant. And the third step of vapor-growing the p-type II-VI group compound semiconductor on the substrate by mixing the p-type II-VI compound semiconductor on the substrate is performed continuously in the same apparatus. A method for forming a group VI compound semiconductor.
【請求項6】 p型ドーパントを合成する第1の工程
と、該p型ドーパントを気相で基板上に輸送する第2の
工程とを同一反応炉中で、II族元素の原料とビス[ビス
(トリメチルシリル)アミド]亜鉛(Zn[N(SiM
322 )、ビス(トリメチルシリル)アミン(H
N(SiMe32 またはトリメチルシリルアミン(H
2 N(SiMe3 ))の少なくとも1つのいずれかと混
合することによって行う請求項5記載のp型II−VI族化
合物半導体の形成方法。
6. A first step of synthesizing a p-type dopant and a second step of transporting the p-type dopant in a gas phase onto a substrate in the same reaction furnace and a raw material of a group II element and bis [ Bis (trimethylsilyl) amide] zinc (Zn [N (SiM
e 3 ) 2 ] 2 ), bis (trimethylsilyl) amine (H
N (SiMe 3 ) 2 or trimethylsilylamine (H
2 N (SiMe 3)) at least one p-type group II-VI compound semiconductor method of forming according to claim 5, wherein the performing by mixing with either.
【請求項7】 成長温度が200〜400℃、反応圧力
が10torr〜常圧でp型II−VI族化合物半導体薄膜
と気相成長させる請求項1〜6のいずれかに記載のp型
II−VI族化合物半導体の形成方法。
7. The p-type according to claim 1, wherein the p-type II-VI compound semiconductor thin film is vapor-phase grown at a growth temperature of 200 to 400 ° C. and a reaction pressure of 10 torr to normal pressure.
A method for forming a II-VI compound semiconductor.
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