JPS62119193A - 半導体の製造方法 - Google Patents
半導体の製造方法Info
- Publication number
- JPS62119193A JPS62119193A JP25691685A JP25691685A JPS62119193A JP S62119193 A JPS62119193 A JP S62119193A JP 25691685 A JP25691685 A JP 25691685A JP 25691685 A JP25691685 A JP 25691685A JP S62119193 A JPS62119193 A JP S62119193A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- molecular beam
- ion
- gaas
- semiconductor
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は発光ダイオードやレーザーダイオード等の発光
素子に用いられる半導体材料の製造方法に関し、特にｐ
型伝導を示すセレン化亜鉛半導体の製造方法に関するも
のである。
素子に用いられる半導体材料の製造方法に関し、特にｐ
型伝導を示すセレン化亜鉛半導体の製造方法に関するも
のである。
従来の技術
ｎ Ｙ＋族化合物半導体であるセレン化亜鉛（ＺｎＳ
ｅ）は、青色領域における発光ダイオードやレーザーダ
イオードなどの発光素子を構成する材料として有望であ
る。しかしこのＺｎ５ｅ半導体は一般にｐ型伝導を示す
結晶を得ることが難しく、そのため高効率のｐｎ接合発
光素子は実現していない。従来、ｐ型のＺｎ５ｅ半導体
を得る試みとして、分子線エピクキ−法による結晶成長
過程においてｐ型化のための不純物として燐（Ｐ）を添
加する方法が知らｎている（例えば電子技術総合研究所
粟報第４８巻巣５・ ６号（昭和６９年）、ｐ・３９１
−４０３）。これは、真空中でＺｎ 、 Ｓａ及びＺｎ
３Ｐ２をそれぞｎ加熱蒸発させて基板上にＰを含むＺｎ
５ｅ結晶の薄膜を形成する方法である。この場合、基板
にはＺｎ５ｅと比較的格子定数近い、砒化ガリウム（Ｇ
ａｐｓ ）が用いられていた。
ｅ）は、青色領域における発光ダイオードやレーザーダ
イオードなどの発光素子を構成する材料として有望であ
る。しかしこのＺｎ５ｅ半導体は一般にｐ型伝導を示す
結晶を得ることが難しく、そのため高効率のｐｎ接合発
光素子は実現していない。従来、ｐ型のＺｎ５ｅ半導体
を得る試みとして、分子線エピクキ−法による結晶成長
過程においてｐ型化のための不純物として燐（Ｐ）を添
加する方法が知らｎている（例えば電子技術総合研究所
粟報第４８巻巣５・ ６号（昭和６９年）、ｐ・３９１
−４０３）。これは、真空中でＺｎ 、 Ｓａ及びＺｎ
３Ｐ２をそれぞｎ加熱蒸発させて基板上にＰを含むＺｎ
５ｅ結晶の薄膜を形成する方法である。この場合、基板
にはＺｎ５ｅと比較的格子定数近い、砒化ガリウム（Ｇ
ａｐｓ ）が用いられていた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上述のような従来の方法では、Ｐの蒸気圧
が高いため基板に付着したＰが再蒸発してしまめ、充分
な量のＰを添加することができなかった。また、基板で
あるＧａＡｓとＺｎＳｅの格子定数が約０．２６ ％異
るため、この格子不整合に起因する格子欠陥がＺｎ５ｅ
薄膜中に生じ、その結果添加さｎたＰが有効に伝導に寄
与７しないという現象があった。これらの原因により従
来法ではｐ型伝導を示す結晶を得ることは不可能であっ
た。
が高いため基板に付着したＰが再蒸発してしまめ、充分
な量のＰを添加することができなかった。また、基板で
あるＧａＡｓとＺｎＳｅの格子定数が約０．２６ ％異
るため、この格子不整合に起因する格子欠陥がＺｎ５ｅ
薄膜中に生じ、その結果添加さｎたＰが有効に伝導に寄
与７しないという現象があった。これらの原因により従
来法ではｐ型伝導を示す結晶を得ることは不可能であっ
た。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、不純物を有
効に添加することによりｐ型伝導を示す青色発光素子用
半導体を製造する方法を提供することを目的としている
。
効に添加することによりｐ型伝導を示す青色発光素子用
半導体を製造する方法を提供することを目的としている
。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、ＧａＡｓ基板上に
形成する薄膜の組成を純粋なＺｎ５ｅではなく、Ｓｅ
Ｆ）一部を硫黄（Ｓ）で置換したＺｎ５ｚ Ｓｓ ＋
−Ｘとして格子整合をはかるとともに、上述の分子線エ
ピタキシー法において、少なくとも一部がイオン化さ７
″した、窒素または燐または砒素を含む粒子のビームを
薄膜形成中の基板面に照射するものである。
形成する薄膜の組成を純粋なＺｎ５ｅではなく、Ｓｅ
Ｆ）一部を硫黄（Ｓ）で置換したＺｎ５ｚ Ｓｓ ＋
−Ｘとして格子整合をはかるとともに、上述の分子線エ
ピタキシー法において、少なくとも一部がイオン化さ７
″した、窒素または燐または砒素を含む粒子のビームを
薄膜形成中の基板面に照射するものである。
作用
本発明は上記の手段により、形成する薄膜結晶中の格子
欠陥を減少させる作用および不純物原子または分子の反
応性を高め、その結果不純物が再蒸発することなく有効
に添加される作用にもとづくものである。
欠陥を減少させる作用および不純物原子または分子の反
応性を高め、その結果不純物が再蒸発することなく有効
に添加される作用にもとづくものである。
実施例
以下、本発明を実施例により説明する。
本実施例では不純物として窒素（Ｎ）を添加した硫化、
セレン化亜鉛（ｚｎＳｘＳ６１−ｘ）の薄膜結晶を製造
する場合をとりあげる。製造に用いる装置は基本的には
従来の分子線エピタキシー装置と同様のものである。す
なわち、超高真空排気装置を備えた真空容器内に複数の
分子線源（蒸発用ルツボ）と基板支持機構などを設けた
一種の真空蒸着装置である。本実施例の場合は、これに
加えて窒素イオンのビームを発生することのできるイオ
ン銃を設けることが必要である。実際の薄膜結晶成長は
次のような手順で行なう。まず原料となる高純度のＺｎ
、 Ｓｅ及びＳをそれぞれ個別の分子線源に装填す
る。ただし、Ｓは蒸発温度が低すぎるため、硫化亜鉛（
ＺｎＳ ）をＳの分子線源として用いることが望ましい
。また表面を清浄にしたＧａＡｓ単結晶基板１を基板ホ
ルダー２に図のごとく装着する。
セレン化亜鉛（ｚｎＳｘＳ６１−ｘ）の薄膜結晶を製造
する場合をとりあげる。製造に用いる装置は基本的には
従来の分子線エピタキシー装置と同様のものである。す
なわち、超高真空排気装置を備えた真空容器内に複数の
分子線源（蒸発用ルツボ）と基板支持機構などを設けた
一種の真空蒸着装置である。本実施例の場合は、これに
加えて窒素イオンのビームを発生することのできるイオ
ン銃を設けることが必要である。実際の薄膜結晶成長は
次のような手順で行なう。まず原料となる高純度のＺｎ
、 Ｓｅ及びＳをそれぞれ個別の分子線源に装填す
る。ただし、Ｓは蒸発温度が低すぎるため、硫化亜鉛（
ＺｎＳ ）をＳの分子線源として用いることが望ましい
。また表面を清浄にしたＧａＡｓ単結晶基板１を基板ホ
ルダー２に図のごとく装着する。
次に真空容器を１ｏ Ｔｏｒｒ以下程度の超高真空に
まで排気する。その後、各分子線源を加熱し、適切な分
子線強度が得られるようにする。すなわち、形成される
Ｚｎ５ｚＳθｊ−Ｘの格子定数がＧａＡｓと同一になる
ような分子線強度比に設定する。なお、格子整合のとれ
る組成比Ｘは約０．０６である。
まで排気する。その後、各分子線源を加熱し、適切な分
子線強度が得られるようにする。すなわち、形成される
Ｚｎ５ｚＳθｊ−Ｘの格子定数がＧａＡｓと同一になる
ような分子線強度比に設定する。なお、格子整合のとれ
る組成比Ｘは約０．０６である。
（この間、基板はシャッタにより分子線から遮蔽してお
く。）次に基板を約６００ ’Ｃに加熱して表面を更に
清浄化する。その後、基板を結晶成長に適切な温度まで
下げる。この場合には例えば３５０°Ｃとする。この後
シャッタを開き、Ｚｎ、Ｓｅ。
く。）次に基板を約６００ ’Ｃに加熱して表面を更に
清浄化する。その後、基板を結晶成長に適切な温度まで
下げる。この場合には例えば３５０°Ｃとする。この後
シャッタを開き、Ｚｎ、Ｓｅ。
Ｓの各分子線を照射して結晶成長を開始するとと４）Ｋ
イオンガンより窒素Ｎのイオンビームラ連続的に基板に
向は照射する。ここで用いるイオンのエネルギーは６０
０ ｅＶ以下とするのが好ましい。
イオンガンより窒素Ｎのイオンビームラ連続的に基板に
向は照射する。ここで用いるイオンのエネルギーは６０
０ ｅＶ以下とするのが好ましい。
これ以上のエネルギーでは成長中の結晶に損傷を与え、
特性を劣化させる場合がある。またイオンの基板面にお
ける密度は、基板面に入射する分子線強度すなわち蒸着
原子の密度の１／１００以下の範囲で所望の窒素添加量
を与えるように選ぶとよい。
特性を劣化させる場合がある。またイオンの基板面にお
ける密度は、基板面に入射する分子線強度すなわち蒸着
原子の密度の１／１００以下の範囲で所望の窒素添加量
を与えるように選ぶとよい。
イオン密度が呂。を越えると添加量が過剰となり、結晶
性の劣化が生じる場合がある。
性の劣化が生じる場合がある。
以上のような方法により作製したＺｎ５ｚＳｅ１ ｚ薄
膜３の結晶は、窒素がアクセプタとして有効にとりこま
れており、ｐ型伝導が生じる。このようにイオンビーム
照射により窒素が有効に導入されるのは、窒素がイオン
化しているため反応性が高まり、その結果付着した原子
が再蒸発することな（Ｚｎ５Ｓθ結晶中にとりこまれる
ため、および基板との格子整合をとった結果、結晶中の
格子欠陥が減少し、導入された窒素が有効に伝導に寄与
するためと考えらｎる。
膜３の結晶は、窒素がアクセプタとして有効にとりこま
れており、ｐ型伝導が生じる。このようにイオンビーム
照射により窒素が有効に導入されるのは、窒素がイオン
化しているため反応性が高まり、その結果付着した原子
が再蒸発することな（Ｚｎ５Ｓθ結晶中にとりこまれる
ため、および基板との格子整合をとった結果、結晶中の
格子欠陥が減少し、導入された窒素が有効に伝導に寄与
するためと考えらｎる。
・工お本実施例で用いる窒素イオンは、密素原子イオン
（Ｎ＋）、窒素分子イオン（Ｎ２”）の何れであっても
よい。またアンモニア（ＮＨ３）のような窒素原子を含
む分子のイオンやこれらの混合イオンであってもよい。
（Ｎ＋）、窒素分子イオン（Ｎ２”）の何れであっても
よい。またアンモニア（ＮＨ３）のような窒素原子を含
む分子のイオンやこれらの混合イオンであってもよい。
また入射ビームの全てがイオンである必要はなく、中性
粒子を含んでいても差しつかえない。
粒子を含んでいても差しつかえない。
以上に述べた実施例は窒素添加のＺｎＳＳｅを作製する
ものであるが、本発明の方法は添加する不純物として窒
素の他、燐及び砒素についても同様に適用でき、その場
合のイオンとしては単体イオンの他、ホスフィン（ＰＨ
５）、アルシン（ＡＳＨ５）などの分子イオンが用いら
ｎる。
ものであるが、本発明の方法は添加する不純物として窒
素の他、燐及び砒素についても同様に適用でき、その場
合のイオンとしては単体イオンの他、ホスフィン（ＰＨ
５）、アルシン（ＡＳＨ５）などの分子イオンが用いら
ｎる。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、アクセプタ不
純物を有効に添加したＺｎ５ｚＳθＩ−Ｘ半導体結晶を
得ることができ、従来困難であったｐ型伝導が実現され
る。その結果、高効率のｐｎ接合青色発光素子が実現で
き、実用的にきわめて有用である。
純物を有効に添加したＺｎ５ｚＳθＩ−Ｘ半導体結晶を
得ることができ、従来困難であったｐ型伝導が実現され
る。その結果、高効率のｐｎ接合青色発光素子が実現で
き、実用的にきわめて有用である。
図は本発明の一実施例による半導体の製造方法を示すた
めの概略断面図である。 ２・・・・・・ＧａＡｓ単結晶基板、３・・川・Ｚｎ５
ｚＳθ＋ −Ｘ簿膜。
めの概略断面図である。 ２・・・・・・ＧａＡｓ単結晶基板、３・・川・Ｚｎ５
ｚＳθ＋ −Ｘ簿膜。
Claims (3)
- （１）砒化ガリウムと同一の格子定数を有する組成比の
硫化、セレン化亜鉛を真空中において砒化ガリウム単結
晶基板上に蒸着しつつ、少なくとも一部がイオン化され
た、窒素または燐または砒素を含む粒子のビームを前記
基板上に照射することを特徴とする半導体の製造方法。 - （２）イオンのエネルギーを５００ｅＶ以下としたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体の製造
方法。 - （３）基板上に照射されるイオンの密度を基板上に入射
する蒸着原子の密度の１／１００以下としたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25691685A JPS62119193A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 半導体の製造方法 |
| US06/906,460 US4735910A (en) | 1985-09-19 | 1986-09-12 | In-situ doping of MBE grown II-VI compounds on a homo- or hetero-substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25691685A JPS62119193A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119193A true JPS62119193A (ja) | 1987-05-30 |
Family
ID=17299156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25691685A Pending JPS62119193A (ja) | 1985-09-19 | 1985-11-15 | 半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62119193A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03253022A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Nec Corp | 不純物半導体 |
| JPH04132699A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-06 | Nec Corp | 半導体結晶成長方法 |
| WO1993000581A1 (en) * | 1991-06-26 | 1993-01-07 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Gas sensor |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528799A (en) * | 1975-07-10 | 1977-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | Traffic light system |
| JPS55148418A (en) * | 1979-05-09 | 1980-11-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Formation of molecular beam epitaxial growth layer on semicondcutor substrate |
| JPS59116193A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 結晶成長方法 |
| JPS6027688A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-12 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｐ型ＺｎＳｅ単結晶の成長方法 |
| JPS60204698A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-16 | Toshiba Corp | 半導体結晶成長方法 |
| JPS61117199A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-06-04 | Nec Corp | 結晶成長法 |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP25691685A patent/JPS62119193A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528799A (en) * | 1975-07-10 | 1977-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | Traffic light system |
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| JPS6027688A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-12 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｐ型ＺｎＳｅ単結晶の成長方法 |
| JPS60204698A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-16 | Toshiba Corp | 半導体結晶成長方法 |
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| JPH04132699A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-06 | Nec Corp | 半導体結晶成長方法 |
| WO1993000581A1 (en) * | 1991-06-26 | 1993-01-07 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Gas sensor |
| GB2271643A (en) * | 1991-06-26 | 1994-04-20 | Atomic Energy Authority Uk | Gas sensor |
| GB2271643B (en) * | 1991-06-26 | 1994-08-24 | Atomic Energy Authority Uk | Gas sensor |
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