JPS62234335A - セレン化亜鉛の形成方法 - Google Patents
セレン化亜鉛の形成方法Info
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- JPS62234335A JPS62234335A JP61078545A JP7854586A JPS62234335A JP S62234335 A JPS62234335 A JP S62234335A JP 61078545 A JP61078545 A JP 61078545A JP 7854586 A JP7854586 A JP 7854586A JP S62234335 A JPS62234335 A JP S62234335A
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
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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
本発明は良質のセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）を成長する方
法に関するものである。
法に関するものである。
従来の技術
発光ダイオードを作成するためには、半導体材料にＰ−
Ｎ接合が製作可能であることも大きな要件である。しか
し、 Ｚｎ５ａは、Ｎ型伝導を有するものは比較的容易
に得られるが、Ｐ型伝導を有するものを得ることが非常
に困難である。このようドギャップを持つ半導体の場合
に見られ、自己補償効果、あるいは不純物汚染が原因で
あると言われている。
Ｎ接合が製作可能であることも大きな要件である。しか
し、 Ｚｎ５ａは、Ｎ型伝導を有するものは比較的容易
に得られるが、Ｐ型伝導を有するものを得ることが非常
に困難である。このようドギャップを持つ半導体の場合
に見られ、自己補償効果、あるいは不純物汚染が原因で
あると言われている。
また１最近、 Ｚｎ５ｅの単結晶層の形成に１非熱平衡
状態下でかつ低温成長が可能な分子線エピタキシー法（
ＭＢＩＣ法）や有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が
用いられるようになった。これらの方法により、従来法
では得られなかった比較的良質のＺｎ５ａ単結晶層が得
られるようになったが、Ｐ型伝導を有するものは得られ
ていない。
状態下でかつ低温成長が可能な分子線エピタキシー法（
ＭＢＩＣ法）や有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が
用いられるようになった。これらの方法により、従来法
では得られなかった比較的良質のＺｎ５ａ単結晶層が得
られるようになったが、Ｐ型伝導を有するものは得られ
ていない。
Ｐ型伝導を有するｚｎｓｅ単結晶を得るためには、さら
に、ドナー濃度を低減し、結晶性を高める必要がある。
に、ドナー濃度を低減し、結晶性を高める必要がある。
発明が解決しようとする問題点
ＭＢＥ法やＭＯＣＶＩｌ法を用いてＺｎ５ａ単結晶層を
成長する場合、基板として砒化ガリウム（にａＡｓ）が
用いられているが、 ＧＩＬＡ！！基板には１０〜１０
口 の転位が存在し、この上にＺｎ５ａ単結晶層を成長
しても、この基板の転位がそのまま引継がれる。加えて
、 ＧａＡｓとＺｎ５ａ との格子定数の不整合は０．
２８％であり、これによって、界面にミスフィツト転位
が発生する。
成長する場合、基板として砒化ガリウム（にａＡｓ）が
用いられているが、 ＧＩＬＡ！！基板には１０〜１０
口 の転位が存在し、この上にＺｎ５ａ単結晶層を成長
しても、この基板の転位がそのまま引継がれる。加えて
、 ＧａＡｓとＺｎ５ａ との格子定数の不整合は０．
２８％であり、これによって、界面にミスフィツト転位
が発生する。
また、成長中や成長後の熱処理工程においてＧａＡｇ基
板からガリウム（Ｇａ）や砒素（ムＳ）が拡散し、Ｚｎ
５ｅのドナーやアクセプタ不純物となる。
板からガリウム（Ｇａ）や砒素（ムＳ）が拡散し、Ｚｎ
５ｅのドナーやアクセプタ不純物となる。
これら転位と不純物の問題がｚｎｓｅの結晶性の良化を
妨げており、本発明はこれらの問題点を解消することを
目的とするものである。
妨げており、本発明はこれらの問題点を解消することを
目的とするものである。
問題点全解決するだめの手段
本発明はＧａＡｓ基板上に、 Ｚｎ８ｅの格子定数より
小さい格子定数の半導体層とＺｎ５ｅの格子定数より大
きい半導体膜とを交互に成長した多層構造を形成し、前
記多層構造の上にＺｎ５ａ層を成長するものである。
小さい格子定数の半導体層とＺｎ５ｅの格子定数より大
きい半導体膜とを交互に成長した多層構造を形成し、前
記多層構造の上にＺｎ５ａ層を成長するものである。
作用
本発明によると、多層構造の平均の格子定数をＺｎＳ６
の格子定数と一致させることにより、界面にミスフィツ
ト転位は発生しない。さらに、 ＧａＡｇ基板に存在す
る通常の転位も上記多層構造に吸収され、Ｚｎ８ａ単結
晶層に伝達される転位数が大幅に減少する。また、Ｇ＆
Ａ！！基板からの不純物も前記多層構造に吸収され、Ｚ
ｎ５ｅ単結晶膜に拡散導入されることもない。
の格子定数と一致させることにより、界面にミスフィツ
ト転位は発生しない。さらに、 ＧａＡｇ基板に存在す
る通常の転位も上記多層構造に吸収され、Ｚｎ８ａ単結
晶層に伝達される転位数が大幅に減少する。また、Ｇ＆
Ａ！！基板からの不純物も前記多層構造に吸収され、Ｚ
ｎ５ｅ単結晶膜に拡散導入されることもない。
この結果、非常に良質の結晶性を有するＺｎ５ｅの単結
晶層を得ることができる。
晶層を得ることができる。
実施例
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図はＭＯＣＶＤ成長装置の概略図である。原
料のトリエチルインジウム（ＴＥＩ）。
する。第１図はＭＯＣＶＤ成長装置の概略図である。原
料のトリエチルインジウム（ＴＥＩ）。
トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、ジメチル亜鉛（ＤＭＺ
）の有機金属はボンベ１，２および３全それぞれ所定の
温度に保温し、マスフローコントローラ４により流量制
御された水素（Ｈ２）により反応管６内に送られる。一
方、アルシン（ム５Ｈ３）とセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）
はＨ２で１０％に希釈したものを用い、マスフローコン
トローラ４により流量制御され反応管５に送られる。こ
れら原料のキャリアガスとしてはＨ２’に用いる。
）の有機金属はボンベ１，２および３全それぞれ所定の
温度に保温し、マスフローコントローラ４により流量制
御された水素（Ｈ２）により反応管６内に送られる。一
方、アルシン（ム５Ｈ３）とセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）
はＨ２で１０％に希釈したものを用い、マスフローコン
トローラ４により流量制御され反応管５に送られる。こ
れら原料のキャリアガスとしてはＨ２’に用いる。
ＧＩＬＡ！１基板６はカーボンサセプタ７の上に設置し
、サセプタ７の内蔵ヒーターにより、所定の成長温度に
加熱する。反応管７は、ロータリーポンプ８により、内
部を減圧状態に保つことができる。
、サセプタ７の内蔵ヒーターにより、所定の成長温度に
加熱する。反応管７は、ロータリーポンプ８により、内
部を減圧状態に保つことができる。
なお１有機金属とＨ２ＢｅやムｇＨ，は低温でも反応す
るため、有機金属のラインには導入管９を設けている。
るため、有機金属のラインには導入管９を設けている。
多層構造としてＧａＡｓ（Ｉｎ、−、ＧａｘＡｓにおい
てｘ、＝１）とＩｎ、−ｘＧａ、ムＳとをそれぞれ２０
０人の厚さで交互に１０層づつ合計４０００人成長した
。
てｘ、＝１）とＩｎ、−ｘＧａ、ムＳとをそれぞれ２０
０人の厚さで交互に１０層づつ合計４０００人成長した
。
ＧａＡｓ基板温度を６５０’Ｃ，反応管内圧力を６０’
ｔ、ｏｒｒに保ち、ムｓＨ，を５．５ Ｘ １０ モ
ル７分供給しながら、ＧａＡｇ層の成長の場合、ＴＥＧ
を９．９Ｘ１０ モル７分供給し、 Ｉｎ、−ｘＧ
ａｘＡｓＧａ Ａｓ基板上合、ＴＥＩとＴＥＧの合計の供給量を９．９
Ｘ １０ モル７分で、ＴｌＣｌとＴＥＧの供給比
、を（１−ｘ２）：ｘ２ として、Ｉｎ、 −ｘＧａｘ
Ａｓ層の組成を変化させた。
ｔ、ｏｒｒに保ち、ムｓＨ，を５．５ Ｘ １０ モ
ル７分供給しながら、ＧａＡｇ層の成長の場合、ＴＥＧ
を９．９Ｘ１０ モル７分供給し、 Ｉｎ、−ｘＧ
ａｘＡｓＧａ Ａｓ基板上合、ＴＥＩとＴＥＧの合計の供給量を９．９
Ｘ １０ モル７分で、ＴｌＣｌとＴＥＧの供給比
、を（１−ｘ２）：ｘ２ として、Ｉｎ、 −ｘＧａｘ
Ａｓ層の組成を変化させた。
さらに前記の多層構造の成長終了後、原料ガスをすべて
停止し１基板１度を２５０’Ｃに低下させ反応管内圧力
を０．８〜１．０ ｔｏｒｒに保ち、Ｉ）ＭＺの供給量
３．７ Ｘ １０ モ、、ｎ、／分、 Ｈ２Ｓ５の供
給量３．７Ｘ１０’モル／分の条件でＺｎ５ｅ単結晶層
を４．工μｍの厚さに成長した。
停止し１基板１度を２５０’Ｃに低下させ反応管内圧力
を０．８〜１．０ ｔｏｒｒに保ち、Ｉ）ＭＺの供給量
３．７ Ｘ １０ モ、、ｎ、／分、 Ｈ２Ｓ５の供
給量３．７Ｘ１０’モル／分の条件でＺｎ５ｅ単結晶層
を４．工μｍの厚さに成長した。
前記多層構造内は圧縮応力と引張り応力が働いているが
各層の厚さを約３００Å以下にすれば多層構造内でミス
フィツト転位は発生しない。
各層の厚さを約３００Å以下にすれば多層構造内でミス
フィツト転位は発生しない。
砒化インジウム・ガリウム（Ｉｎ、−ｘＧａｘＡｓ）は
、Ｇ１１ＬムＳ分子構成比Ｘにより格子定数＆が！Ｌ＝
５．６６３Ｘ＋６．０５８（１−Ｘ）に従って変化する
。Ｚｎ５ａの格子定数は５．８６８７人で、 Ｚｎ５ｅ
の格子定数と一致する工ｎ１−ｘＧｌＬｘＡｓのＸの値
は！＝０．９６１３となる。そこで、この混晶比率Ｘの
値を変化させることにより、 Ｚｎ５ａの格子定数より
大きいＩｎ、−ｘＧａｘＡｓとＺｎ５ｅの格子定数より
小さいＩｎ、−ｘＧＩＬｘｋＳとを交互に成長し多層構
造膜を形成することができる。
、Ｇ１１ＬムＳ分子構成比Ｘにより格子定数＆が！Ｌ＝
５．６６３Ｘ＋６．０５８（１−Ｘ）に従って変化する
。Ｚｎ５ａの格子定数は５．８６８７人で、 Ｚｎ５ｅ
の格子定数と一致する工ｎ１−ｘＧｌＬｘＡｓのＸの値
は！＝０．９６１３となる。そこで、この混晶比率Ｘの
値を変化させることにより、 Ｚｎ５ａの格子定数より
大きいＩｎ、−ｘＧａｘＡｓとＺｎ５ｅの格子定数より
小さいＩｎ、−ｘＧＩＬｘｋＳとを交互に成長し多層構
造膜を形成することができる。
第２図は、多層構造の平均の格子定数ｚｎＳａの格子定
数との不整合に対するＺｎ５ｅ単結晶層のＸ線ロッキン
グカーブの半値幅の変化を示したものである。
数との不整合に対するＺｎ５ｅ単結晶層のＸ線ロッキン
グカーブの半値幅の変化を示したものである。
ＧＩＬＡ！１基板上に直接７．ｎＳ６単結晶層を成長し
た場合の半値幅は３．９分であり、それにくらべると、
多層構造の導入により１その半値幅はそれより顕著に低
くなり、したがって１人幅に結晶性が良化したことを示
している。特に多層構造の平均の格子定数とＺｎ５ｅの
格子定数との不整合が±０．１％以内の範囲で、Ｘ線ロ
ッキングカーブの半値幅が１分以下になって、 Ｚｎ５
ｅ単結晶層の結晶性が良好である。格子不整合が±０．
１％以内とは、多層構造の平均のＱ＆Ａ！！分子構成比
Ｘが０．９４８から０．９７５の間に対応する。
た場合の半値幅は３．９分であり、それにくらべると、
多層構造の導入により１その半値幅はそれより顕著に低
くなり、したがって１人幅に結晶性が良化したことを示
している。特に多層構造の平均の格子定数とＺｎ５ｅの
格子定数との不整合が±０．１％以内の範囲で、Ｘ線ロ
ッキングカーブの半値幅が１分以下になって、 Ｚｎ５
ｅ単結晶層の結晶性が良好である。格子不整合が±０．
１％以内とは、多層構造の平均のＱ＆Ａ！！分子構成比
Ｘが０．９４８から０．９７５の間に対応する。
多層構造の例としてＧａＡｓ層とＩｎ１ｘ Ｇ”ｘ Ａ
ｓ層の例を記載したが、一般的に、格子定数がＺｎ５ｅ
の格子定数より小さいＩｎ１． ＧａエムＳ層（ｘ１＝
０．９６１３〜１．０）とＺｎ５ｅの格子定数より大き
いＩｎ、 −ｘＧａｘＡ！！層（０，９２２４くＸ２＜
０．９６１３）との多層構造で、同様の結果となった。
ｓ層の例を記載したが、一般的に、格子定数がＺｎ５ｅ
の格子定数より小さいＩｎ１． ＧａエムＳ層（ｘ１＝
０．９６１３〜１．０）とＺｎ５ｅの格子定数より大き
いＩｎ、 −ｘＧａｘＡ！！層（０，９２２４くＸ２＜
０．９６１３）との多層構造で、同様の結果となった。
発明の効果
以上のように、ｅａＡｓ基板とＺｎ５ｅ単結晶層の間に
ＺｎＳ６の格子定数より小さい半導体層とＺｎ５ｅの格
子定数より大きい半導体層との多層構造を形成すること
により、基板の転位の慣通およびミスフィツト転位の発
生が少なく５基板からの不純物の拡散の少ない１良質の
結晶性を有するＺｎ５ｅ単結晶層を得ることができる。
ＺｎＳ６の格子定数より小さい半導体層とＺｎ５ｅの格
子定数より大きい半導体層との多層構造を形成すること
により、基板の転位の慣通およびミスフィツト転位の発
生が少なく５基板からの不純物の拡散の少ない１良質の
結晶性を有するＺｎ５ｅ単結晶層を得ることができる。
さらにこのｚｎｓｅ単結晶にアクセプタ不純物をドーピ
ングする事によりＰ型伝導を有するＺｎＳθ単結晶が得
られる可能性が高くなる。
ングする事によりＰ型伝導を有するＺｎＳθ単結晶が得
られる可能性が高くなる。
第１図は本発明に用いたＭＯＣＶＤ成長装置の概略図、
第２図は本発明の効果を示す例として、多層構造膜の平
均の格子定数とＺｎ５ｃｉとの格子不整合に対するＺｎ
５ｅ単結晶膜のＸ線ロッキングカーブの半値幅の変化を
示した特性図である。 １・・・・・・ＴＥＩのボンベ、２・・・・・・ＴＥＧ
のボンベ、３・・・・・・ＤＭＺのボンベ、４・・・・
・・マスフローコントローラ、６・・・・・・反応管、
６・・・・・・ＧａＡｓ基板１７・・・・・・サセプタ
、８・・・・・・ロータリポンプ１９・・・・・・導入
管。
第２図は本発明の効果を示す例として、多層構造膜の平
均の格子定数とＺｎ５ｃｉとの格子不整合に対するＺｎ
５ｅ単結晶膜のＸ線ロッキングカーブの半値幅の変化を
示した特性図である。 １・・・・・・ＴＥＩのボンベ、２・・・・・・ＴＥＧ
のボンベ、３・・・・・・ＤＭＺのボンベ、４・・・・
・・マスフローコントローラ、６・・・・・・反応管、
６・・・・・・ＧａＡｓ基板１７・・・・・・サセプタ
、８・・・・・・ロータリポンプ１９・・・・・・導入
管。
Claims (4)
- （１）砒化ガリウム基板上に、セレン化亜鉛の格子定数
より小さい格子定数の半導体層とセレン化亜鉛の格子定
数より大きい半導体層とを交互に多層構造に成長させた
のち、この多層上にセレン化亜鉛層を形成させる工程を
そなえたセレン化亜鉛の形成方法。 - （２）セレン化亜鉛の格子定数より小さい格子定数の半
導体層が砒化ガリウム・インジウム混晶でなり、その混
晶比率を、砒化ガリウム分子構成比率をｘ＿１として、
０．９６１３≦ｘ＿１≦１．０となした特許請求の範囲
第１項記載のセレン化亜鉛の形成方法。 - （３）セレン化亜鉛の格子定数より大きい格子定数の半
導体層が砒化ガリウム・インジウム混晶でなり、その混
晶比率を、砒化ガリウム分子構成となした特許請求の範
囲第１項記載のセレン化亜鉛の形成方法。 - （４）多層構造が砒化ガリウム・インジウム混晶でなり
、砒化ガリウム分子構成比率０．９６１３≦ｘ＿１≦１
．０と砒化ガリウム分子構成比率０．９２２４≦Ｘ＿２
＜０．９６１３との交互積層で、その平均の分子構成比
率を０．９４８〜０．９７５に選定した特許請求の範囲
第１項記載のセレン化亜鉛の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61078545A JPS62234335A (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | セレン化亜鉛の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61078545A JPS62234335A (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | セレン化亜鉛の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62234335A true JPS62234335A (ja) | 1987-10-14 |
Family
ID=13664886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61078545A Pending JPS62234335A (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | セレン化亜鉛の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62234335A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6113691A (en) * | 1995-05-26 | 2000-09-05 | Philips Electronics North America Corporation | Ultra-low pressure metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method of producing II-IV semiconductor compounds and II-VI semiconductor compounds thus produced |
-
1986
- 1986-04-04 JP JP61078545A patent/JPS62234335A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6113691A (en) * | 1995-05-26 | 2000-09-05 | Philips Electronics North America Corporation | Ultra-low pressure metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method of producing II-IV semiconductor compounds and II-VI semiconductor compounds thus produced |
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