JPS622549A - 化合物半導体結晶成長方法 - Google Patents
化合物半導体結晶成長方法Info
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- JPS622549A JPS622549A JP60140512A JP14051285A JPS622549A JP S622549 A JPS622549 A JP S622549A JP 60140512 A JP60140512 A JP 60140512A JP 14051285 A JP14051285 A JP 14051285A JP S622549 A JPS622549 A JP S622549A
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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】
３、詳細な説明
〔発明の技術分野〕
本発明はＩ−Ｖｌ族化合物半導体の結晶成長方法儂：関
する。
する。
■−■族化合物半導体は、構成元素の飽和蒸気圧が■族
、■族共６；非常：；高い為成長結晶内（−ＩＩ族空格
子■族空格子が発生し易いと考えられでいる。そしてこ
れが電気伝導性の制御を困難にしている一因ともなって
いる。
、■族共６；非常：；高い為成長結晶内（−ＩＩ族空格
子■族空格子が発生し易いと考えられでいる。そしてこ
れが電気伝導性の制御を困難にしている一因ともなって
いる。
近年、これらの空格子の発生が非熱平衡下での結晶成長
方法であると考えられているＭＢｇやＭＯＣＶＤ郷によ
り抑制されるのではないかと期待されている。
方法であると考えられているＭＢｇやＭＯＣＶＤ郷によ
り抑制されるのではないかと期待されている。
しかしながら、各研究機関の活発な試みにもかかわらず
、いまだ伝導性を制御したという報告はない。
、いまだ伝導性を制御したという報告はない。
例えば、ＧａＡｓ基板上にＭＢｇ法やＭＯＣＶＤ法：二
より成長させたＺｎ８ｅ は不純物を添加しなくでも
非常に高い電子キャリア濃度を示す。このキャリアはＢ
ｅの空格子に起因するキャリアであると考えられている
。このようなキャリアの為にＰ型伝導屋をつくる事は勿
論、ｎ型のキャリア濃度の制御さえも難しくなっている
。
より成長させたＺｎ８ｅ は不純物を添加しなくでも
非常に高い電子キャリア濃度を示す。このキャリアはＢ
ｅの空格子に起因するキャリアであると考えられている
。このようなキャリアの為にＰ型伝導屋をつくる事は勿
論、ｎ型のキャリア濃度の制御さえも難しくなっている
。
また、ｎ型伝導結晶を得る為には、ｚｎＮｔ族）空格子
（Ｖｔ）の抑制が必須となるが、今までのところＭＯＣ
ＶＤ法で成長させた結晶では、ドナー不純物を添加する
と、Ｖ、の関与した８Ａ発光が現われ、−を十分（：抑
制しているとは言い難い。現在得られでいるＺｎＳ ｅ
低抵抗ｎ型結晶はＶＶｉ（：よると考えで良い。その
為Ｚｎ８ｅ を用いて青色発光を得るようとすると、
ｉ９Ａ発光の為１ニオレンジ色の発光しか示さないとい
った問題を抱えている。
（Ｖｔ）の抑制が必須となるが、今までのところＭＯＣ
ＶＤ法で成長させた結晶では、ドナー不純物を添加する
と、Ｖ、の関与した８Ａ発光が現われ、−を十分（：抑
制しているとは言い難い。現在得られでいるＺｎＳ ｅ
低抵抗ｎ型結晶はＶＶｉ（：よると考えで良い。その
為Ｚｎ８ｅ を用いて青色発光を得るようとすると、
ｉ９Ａ発光の為１ニオレンジ色の発光しか示さないとい
った問題を抱えている。
本発明は上記の事情に鑑み、■族空格子を極力抑えた■
−■族結晶成長層を達成する為の成長方法を提供するこ
と（二ある。
−■族結晶成長層を達成する為の成長方法を提供するこ
と（二ある。
本発明の骨子は結晶成長時Ｉ：Ｍ族原料の供給分圧を結
晶成長基板温度での■族構成元素の飽和蒸気圧よりもで
きるだけ大きな値（二とるところにある。
晶成長基板温度での■族構成元素の飽和蒸気圧よりもで
きるだけ大きな値（二とるところにある。
前述したようＨｎ −Ｖｌ族化合物半導体１；おいてＳ
Ａ先発光抑え、ｎ型伝導を得る為にはＶ、の抑制が必須
である。ＭＯＣＶＤ法は非熱平衡条件下での成長法であ
ると言われ、自己補償効果の抑制（二非常に有効である
と考えられてきた。ところが■−ｖ族化合物での成功Ｃ
ニルべて■−■族では不満足な結果しか得られていない
。即ち％ Ｖｔ関与する８Ａ発光の抑制は達成されてい
ない。
Ａ先発光抑え、ｎ型伝導を得る為にはＶ、の抑制が必須
である。ＭＯＣＶＤ法は非熱平衡条件下での成長法であ
ると言われ、自己補償効果の抑制（二非常に有効である
と考えられてきた。ところが■−ｖ族化合物での成功Ｃ
ニルべて■−■族では不満足な結果しか得られていない
。即ち％ Ｖｔ関与する８Ａ発光の抑制は達成されてい
ない。
そこで本発明者らはＭＯＣＶＤによる結晶成長法を構成
元素の蒸気圧という点に着目して、ｍ−ｖ化合物とＩＩ
−ＶＩ化合物を比較するところから始めた。
元素の蒸気圧という点に着目して、ｍ−ｖ化合物とＩＩ
−ＶＩ化合物を比較するところから始めた。
表１１： ＧａＡｓ又はＺｎ８をＭＯＣＶＤ法で成長さ
せる場合の典型的条件下でのガス供給量の分圧及びその
基板温度での平衡蒸気圧を示しである。
せる場合の典型的条件下でのガス供給量の分圧及びその
基板温度での平衡蒸気圧を示しである。
表１
ＧａｐｓのＭＯＣＶＤの場合には供給されるＴＭＧは成
長温度ではほとんど分解されて自単体になっている。
長温度ではほとんど分解されて自単体になっている。
この時基板近傍でのＧａ濃度は非常１；大きな過飽和度
をもっている。したがって基板に到達し九〇ａは付着係
数１で表面付着する。次：二、ＡｓはＧａ Ｅ比べ供給
量は非常１；多いけれども過飽和になっていない為に表
面で付着脱離が行なわれる。このとき、表面上のａａと
出合ったＡｓのみが最終的に表面にとり込まれてＧａ−
Ａｓとなる。このようｌＺ ＧａＡｓでは、表面Ｃ；到
達し九〇ａが過飽和度の為：：必ず表面に付着して再蒸
発することはほとんどない。この為秩序正しく Ｇａ空
格子の抑制された結晶がＭ）ＣＶＤ法で成長できるもの
と考えた。
をもっている。したがって基板に到達し九〇ａは付着係
数１で表面付着する。次：二、ＡｓはＧａ Ｅ比べ供給
量は非常１；多いけれども過飽和になっていない為に表
面で付着脱離が行なわれる。このとき、表面上のａａと
出合ったＡｓのみが最終的に表面にとり込まれてＧａ−
Ａｓとなる。このようｌＺ ＧａＡｓでは、表面Ｃ；到
達し九〇ａが過飽和度の為：：必ず表面に付着して再蒸
発することはほとんどない。この為秩序正しく Ｇａ空
格子の抑制された結晶がＭ）ＣＶＤ法で成長できるもの
と考えた。
これＩ：対しで、Ｚｎ３では表−１により明らかなよう
にＺｎ及びＳ原料共に成長温度における平衡蒸気圧１；
比べかなり低い分圧であるか、せいぜい同程度でしかな
い。特にＺｎ が十分過飽和でない為、表面？＝到達し
たＺｎ は付着係数１で付着しく；＜＜再蒸発していく
ものがかなりある。その為Ｚｎ−サイトに必ずしもＺｎ
があるわけでなく空格子であったりＳが入り込んだり
といったことが考えられるＯ 以上の考えから、Ｉ族構成元素を平衡蒸気圧以 上
の分圧で供給すべきであるとの立場で実験を行った。そ
の結果、■族構成元素の原料を平衡蒸気圧以上の分圧で
供給して成長させたところＳＡ先発光非常に抑制される
ことが判った。また原料の分解度等も考慮すると平衡蒸
気圧の少なくとも一桁程大きい原料供給分圧が望ましい
ことも判った。
にＺｎ及びＳ原料共に成長温度における平衡蒸気圧１；
比べかなり低い分圧であるか、せいぜい同程度でしかな
い。特にＺｎ が十分過飽和でない為、表面？＝到達し
たＺｎ は付着係数１で付着しく；＜＜再蒸発していく
ものがかなりある。その為Ｚｎ−サイトに必ずしもＺｎ
があるわけでなく空格子であったりＳが入り込んだり
といったことが考えられるＯ 以上の考えから、Ｉ族構成元素を平衡蒸気圧以 上
の分圧で供給すべきであるとの立場で実験を行った。そ
の結果、■族構成元素の原料を平衡蒸気圧以上の分圧で
供給して成長させたところＳＡ先発光非常に抑制される
ことが判った。また原料の分解度等も考慮すると平衡蒸
気圧の少なくとも一桁程大きい原料供給分圧が望ましい
ことも判った。
本発明により、ＩＩ−Ｖｌ族結晶の気相成長時に発生す
る■族生格子が著しく抑制されることが明らかになった
。その上にＮ型の伝導型割部が可能になった。
る■族生格子が著しく抑制されることが明らかになった
。その上にＮ型の伝導型割部が可能になった。
以下に本発明の実施例をＺｎ８．／１）ａＰ、 Ｚｎ８
ｅ、／１）ａＡｓｌＺｎ８ｘＳ６ｓ−ｘ を例１： 、
！： ツテ説明する。
ｅ、／１）ａＡｓｌＺｎ８ｘＳ６ｓ−ｘ を例１： 、
！： ツテ説明する。
〈実施例１〉
ジメチル亜鉛（ＤＭＺ）、 硫化水素（Ｈ＊Ｓ） ｒ
ｎ型不純物原料としてトリエチルアルミニウム（Ｔ
ＢＡ／）を用いて、Ｚｒ５Ｓ：ＡＩ！ をＧａＰ基板上
に成長させた。
ｎ型不純物原料としてトリエチルアルミニウム（Ｔ
ＢＡ／）を用いて、Ｚｒ５Ｓ：ＡＩ！ をＧａＰ基板上
に成長させた。
成長温度は４００℃、ＤＭＺ供給分圧は２Ｔｏｒｒ、Ｈ
，８供給分圧を１ＱＴｏｒｒとして成長を行った。Ｔｌ
１ｌＡ／は５Ｘ１０ Ｔｏｒｒ とした。５／Ｊ１１成
長させた結晶のＰＬスペクトルを第１図（ａ）Ｅ示す。
，８供給分圧を１ＱＴｏｒｒとして成長を行った。Ｔｌ
１ｌＡ／は５Ｘ１０ Ｔｏｒｒ とした。５／Ｊ１１成
長させた結晶のＰＬスペクトルを第１図（ａ）Ｅ示す。
比較として従来抵抗率が低くなっている条件１；あるＤ
ＭＺ 、Ｈ，８及びＴｌ１ｌＡ／の供給量を各＊ Ｑ５
Ｔｏｒｒ 、 ２．５Ｔｏｒｒ、 １．２刈Ｑ−’Ｔ
ｏｒｒとした場合のスペクトルを（ｂ） ＋＝示す。
ＭＺ 、Ｈ，８及びＴｌ１ｌＡ／の供給量を各＊ Ｑ５
Ｔｏｒｒ 、 ２．５Ｔｏｒｒ、 １．２刈Ｑ−’Ｔ
ｏｒｒとした場合のスペクトルを（ｂ） ＋＝示す。
これで明らかなように、従来行なわれていたような条件
−；比べ本発明の条件下では格段１：８層発光が抑えら
れなおかつ第２図に示した如く、キャリア濃度の制御性
が格段に向上する事が判明した。
−；比べ本発明の条件下では格段１：８層発光が抑えら
れなおかつ第２図に示した如く、キャリア濃度の制御性
が格段に向上する事が判明した。
これはＺｎ空格子が激減したことにより添加されたＡＩ
！が有効１；ドナーとして働くことはよると考えられる
。
！が有効１；ドナーとして働くことはよると考えられる
。
〈実施例２〉
ジメチル亜鉛（ＤＭＺ） 、セレン化水素（Ｈ，８ｅ）
ｔ ）リエチルアルミニウム（ＴＦＩＡ／）を用い
て、Ｚｎ５ｅ：Ａ／をＧａＡｓ 基板上に成長させた
。成長温度は３４０″Ｃ１ＤＭＺ供給分圧は０．１Ｔｏ
ｒｒ、 Ｈ，８ｅ供給分圧はＱ、４Ｔｏｒｒとし、ＴＦ
ｔＡｊは２Ｘ１０ Ｔｏｒｒとした。５μｍ成長させた
結晶のＰＬスペクトルを第３図（ａ）に示す。やはり比
較としテＤＭＺ、 Ｈ，Ｂｅ、 ＴＥＡｅを各々２ｘｌ
Ｏｔ ８ｘｌＯ＋４刈Ｑ” ’ｒｏｒ ｒ とした場
合のスペクトルを←）舊；示す。
ｔ ）リエチルアルミニウム（ＴＦＩＡ／）を用い
て、Ｚｎ５ｅ：Ａ／をＧａＡｓ 基板上に成長させた
。成長温度は３４０″Ｃ１ＤＭＺ供給分圧は０．１Ｔｏ
ｒｒ、 Ｈ，８ｅ供給分圧はＱ、４Ｔｏｒｒとし、ＴＦ
ｔＡｊは２Ｘ１０ Ｔｏｒｒとした。５μｍ成長させた
結晶のＰＬスペクトルを第３図（ａ）に示す。やはり比
較としテＤＭＺ、 Ｈ，Ｂｅ、 ＴＥＡｅを各々２ｘｌ
Ｏｔ ８ｘｌＯ＋４刈Ｑ” ’ｒｏｒ ｒ とした場
合のスペクトルを←）舊；示す。
これによつＣも明らかなように本発明による場合には８
層発光は全く見られず純青色（二室温で光る。
層発光は全く見られず純青色（二室温で光る。
さらに本発明により、ｎ−ＧａＡｓ 基板上（二、Ａ
Ｉ！添加低抵抗Ｚｎ８ｅ を成長させその上に高抵抗
無添加Ｚｎ５ｅ を成長させたＩＩ４図に示すよりな
ＭＩＳ型発光発光素子作したところ、発光波長４６００
ｍ ５刈０という高効率の青色ＬＥＤとなった。
Ｉ！添加低抵抗Ｚｎ８ｅ を成長させその上に高抵抗
無添加Ｚｎ５ｅ を成長させたＩＩ４図に示すよりな
ＭＩＳ型発光発光素子作したところ、発光波長４６００
ｍ ５刈０という高効率の青色ＬＥＤとなった。
〈実施例３〉
第５図はＺｎ８を４００℃で成長させた場合のＤＭＺ供
給分圧とｉ９Ａ９層強度の関係を示した図である。
給分圧とｉ９Ａ９層強度の関係を示した図である。
これにより明らかなように、供給分圧がｌ Ｔｏｒｒ越
えた付近から８人強度が急激に低下する。これは、ＤＭ
ｚの供給量と実際Ｃ；成長時の基板上でのＺｎ分圧が、
ＤＭＺの分解度やガスの流れ方等の為Ｉニ一致していな
いからだと理解される。したがってこれらの要因を考慮
すると平衡蒸気圧より一桁以上高い分圧で原料を供給す
る事が望ましい。
えた付近から８人強度が急激に低下する。これは、ＤＭ
ｚの供給量と実際Ｃ；成長時の基板上でのＺｎ分圧が、
ＤＭＺの分解度やガスの流れ方等の為Ｉニ一致していな
いからだと理解される。したがってこれらの要因を考慮
すると平衡蒸気圧より一桁以上高い分圧で原料を供給す
る事が望ましい。
ガス流の速度を種々変えて成長させてみると流速が遅す
ぎると熱対流の影響Ｃ：より、基板より上流側での原料
の分解及び反応が促進されるので、基板近傍に原料が到
る以前に管壁等に付着してしまい、有効な原料供給がで
きない。このような現象を防ぐ（；は最低１（至）／ｓ
ｅｃの流速が必要であることがわかった。
ぎると熱対流の影響Ｃ：より、基板より上流側での原料
の分解及び反応が促進されるので、基板近傍に原料が到
る以前に管壁等に付着してしまい、有効な原料供給がで
きない。このような現象を防ぐ（；は最低１（至）／ｓ
ｅｃの流速が必要であることがわかった。
本発明は上記実施例Ｉ：限定されるものではなく、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する事が
できる。例えば、Ｚｎ Ｓｘ Ｂｅ Ｏ−ｘ ） （０
＜ｘ＜ １ ）を成長させる事もできる。この場合Ｇａ
Ｐ 、ＧａＡｓ等と格子整合をとる事が可能であるので
％１＝界面の結晶性にすぐれた結晶を得る事ができる。
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する事が
できる。例えば、Ｚｎ Ｓｘ Ｂｅ Ｏ−ｘ ） （０
＜ｘ＜ １ ）を成長させる事もできる。この場合Ｇａ
Ｐ 、ＧａＡｓ等と格子整合をとる事が可能であるので
％１＝界面の結晶性にすぐれた結晶を得る事ができる。
また亜鉛ばかりでなくカドミウム等も用いる事も可能で
ある。さらにＨ族を複数用いた成長（例えばＺｎｙＣｄ
（ｓ−ｙ） ８（０（）’＜１） ）では複数の■族原
料を各々１；ついて平衡蒸気圧より高い供給分圧で成長
させればよい。原料として■族を有機化合物にする事も
可能である。
ある。さらにＨ族を複数用いた成長（例えばＺｎｙＣｄ
（ｓ−ｙ） ８（０（）’＜１） ）では複数の■族原
料を各々１；ついて平衡蒸気圧より高い供給分圧で成長
させればよい。原料として■族を有機化合物にする事も
可能である。
第１図は本発明と従来法の成長させたＺｎ８層のＳＡ発
光スペクトルを示した図、ｆａ２図は本発明と従来法に
よるドーパン供給量と成長層のキャリア濃度の関係を示
した図、第３図は本発明と従来法により成長させたＺｎ
８ｅのＰＬスペクトルを示した図、第４図は本発明を用
いて作成したＭＩＳ型Ｚｎ８ｅ 青色Ｌｌの模式図、
第５図はＤＭＺ供給分圧とＺｎＳの１９Ａ発光強度の関
係を示す図である。 １−・−ｎ−ＧＢｋＢ基板 ２ ・−・’１ｎ８ｅ
：Ａ／低抵抗層３・・・Ｚｎａｅ高抵抗層 ４・・
・金属電極５・・・オーミック性電極 代理人弁理士 則 近 憲 右（ハか１名）ＰＬ１長菫
３図
光スペクトルを示した図、ｆａ２図は本発明と従来法に
よるドーパン供給量と成長層のキャリア濃度の関係を示
した図、第３図は本発明と従来法により成長させたＺｎ
８ｅのＰＬスペクトルを示した図、第４図は本発明を用
いて作成したＭＩＳ型Ｚｎ８ｅ 青色Ｌｌの模式図、
第５図はＤＭＺ供給分圧とＺｎＳの１９Ａ発光強度の関
係を示す図である。 １−・−ｎ−ＧＢｋＢ基板 ２ ・−・’１ｎ８ｅ
：Ａ／低抵抗層３・・・Ｚｎａｅ高抵抗層 ４・・
・金属電極５・・・オーミック性電極 代理人弁理士 則 近 憲 右（ハか１名）ＰＬ１長菫
３図
Claims (3)
- （１）II−VI族化合物半導体結晶の有機金属化合物を原
料として用いた結晶成長方法において、成長基板温度に
おけるII族構成元素の飽和蒸気圧より高いII族原料供給
量分圧とVI族構成元素の飽和蒸気圧よりも低いVI族原料
供給量分圧に少なくとも基板表面上を保つことを特徴と
する化合物半導体結晶成長方法。 - （２）II族原料供給量分圧を成長基板温度におけるII族
構成元素の飽和蒸気圧の少なくとも一桁以上高い分圧に
保つことき特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合
物半導体結晶成長方法。 - （３）反応管への導入気体量を基板保持部分の反応管断
面積で除したことにより表わされる気体流速が、１ｃｍ
／ｓｅｃ以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の化合物半導体結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14051285A JPH0665211B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 化合物半導体結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14051285A JPH0665211B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 化合物半導体結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS622549A true JPS622549A (ja) | 1987-01-08 |
| JPH0665211B2 JPH0665211B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=15270369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14051285A Expired - Lifetime JPH0665211B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 化合物半導体結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0665211B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616178A (en) * | 1994-05-31 | 1997-04-01 | Sony Corporation | Method for growth of II-VI compound semiconductors |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP14051285A patent/JPH0665211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616178A (en) * | 1994-05-31 | 1997-04-01 | Sony Corporation | Method for growth of II-VI compound semiconductors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0665211B2 (ja) | 1994-08-22 |
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