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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- Japan
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- substrate
- molecular beam
- ion
- gaas
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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
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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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