JPS62271438A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPS62271438A JPS62271438A JP61115258A JP11525886A JPS62271438A JP S62271438 A JPS62271438 A JP S62271438A JP 61115258 A JP61115258 A JP 61115258A JP 11525886 A JP11525886 A JP 11525886A JP S62271438 A JPS62271438 A JP S62271438A
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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、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及びその製造方法に関し、
特にｎ型伝導を示すセレン化亜鉛半導体または硫化・セ
レン化亜鉛半導体及びそ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及びその製造方法に関し、
特にｎ型伝導を示すセレン化亜鉛半導体または硫化・セ
レン化亜鉛半導体及びその製造方法に関するものである
。
従来の技術
従来はセレン化亜鉛にガリウムを不純物として添加する
ことによりｎ型のセレン化亜鉛半導体を得る方法が知ら
れている〔例えば、Ｔ、Ｎｉ１ｎａ。
ことによりｎ型のセレン化亜鉛半導体を得る方法が知ら
れている〔例えば、Ｔ、Ｎｉ１ｎａ。
Ｔ、 Ｍｉｎａｔｏ ａｎｄ Ｋ、 Ｙｏｎｅｄａ、ジ
ャパン ジェイアブライ フィジックス（Ｔｐｎ、 Ｌ
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ）２１ （１９８２）Ｌ３
８７：ｌ。
ャパン ジェイアブライ フィジックス（Ｔｐｎ、 Ｌ
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ）２１ （１９８２）Ｌ３
８７：ｌ。
発明が解決しようとする問題点
しかし、ガリウムを添加したセレン化亜鉛では室温にお
けるキャリヤ密度は最大６ Ｘ １０”、−３であり、
室温における抵抗率は最小でＯ，ＯＳΩ・いであった〔
例えば、Ｔ、 Ｎｉ１ｎａ、Ｔ、 Ｍｉｎａｔｏ ａｎ
ｄＫ、 Ｙｏｎｅｄａ 、ジャパン ジエイ アプライ
フィジックス（Ｔｐｎ、 １． Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙ
ｇ、） ２１ （１９Ｂ２）Ｌ３８７：］。
けるキャリヤ密度は最大６ Ｘ １０”、−３であり、
室温における抵抗率は最小でＯ，ＯＳΩ・いであった〔
例えば、Ｔ、 Ｎｉ１ｎａ、Ｔ、 Ｍｉｎａｔｏ ａｎ
ｄＫ、 Ｙｏｎｅｄａ 、ジャパン ジエイ アプライ
フィジックス（Ｔｐｎ、 １． Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙ
ｇ、） ２１ （１９Ｂ２）Ｌ３８７：］。
ゆえにこれらの値よりも室温で高いキャリヤ密度または
室温で低い抵抗率をもつセレン化亜鉛半導体は得ること
はできないだめ、高効率の発光素子が得られないという
問題があった。
室温で低い抵抗率をもつセレン化亜鉛半導体は得ること
はできないだめ、高効率の発光素子が得られないという
問題があった。
そこで本発明は高いキャリヤ密度または低い抵抗率をも
うｎ型のセレン化亜鉛または硫化・セレン化亜鉛を実現
できるようにしだものである。
うｎ型のセレン化亜鉛または硫化・セレン化亜鉛を実現
できるようにしだものである。
問題点を解決するための手段
そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
Ｇ ａ Ａ ｓ等基板上に形成する薄膜は純粋なＺｎ５
ｓまたはＳｓの一部を硫黄（Ｓ）で置換して格子整合を
はかったＺｎＳ工５ｅ１−エに、上述の分子線エピタキ
シー法等を用いて、塩化亜鉛（ＺｎＣｊｉ！２ ）また
は塩化水素（ＨＣＪ）または塩素ガス（Ｃ１２）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。
Ｇ ａ Ａ ｓ等基板上に形成する薄膜は純粋なＺｎ５
ｓまたはＳｓの一部を硫黄（Ｓ）で置換して格子整合を
はかったＺｎＳ工５ｅ１−エに、上述の分子線エピタキ
シー法等を用いて、塩化亜鉛（ＺｎＣｊｉ！２ ）また
は塩化水素（ＨＣＪ）または塩素ガス（Ｃ１２）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
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、分子線エピタキシー法により得られた塩素を
不純物として含むセレン化亜鉛または硫化・セレン化亜
鉛は低抵抗率かつ高キャリヤ密度である。第２図にある
ように抵抗率で最小３×１００・ａに達し、キャリヤ密
度でも最高１×１ｏ α に達した。
不純物として含むセレン化亜鉛または硫化・セレン化亜
鉛は低抵抗率かつ高キャリヤ密度である。第２図にある
ように抵抗率で最小３×１００・ａに達し、キャリヤ密
度でも最高１×１ｏ α に達した。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。
。
塩化亜鉛（Ｚ ｎ Ｃｌ ２ ） の分子線を不純物
としてセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の薄膜結晶に添加する
場合の製造方法と得られた塩素（ＣＪ）を不純物として
含むセレン化亜鉛の抵抗率及びキャリヤ密度について説
明する。
としてセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の薄膜結晶に添加する
場合の製造方法と得られた塩素（ＣＪ）を不純物として
含むセレン化亜鉛の抵抗率及びキャリヤ密度について説
明する。
製造に用いる分子線エピタキシー装置は超高真空排気装
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。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、Ｓｓ及びＺ ｎ ＣＪ ２
をそれぞれ個別の分子線源に装填する。また表面を清浄
にしたＧａＡ＋１単結晶基板１を基板ホルダー２に第１
図のごとく装着する。第１図において、４はＺｎ分子線
、５はＳｅ分子線、６はＺ ｎ Ｃｌ ２分子線であり
、３は形成されたＺｎ５ｅ薄膜である。
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。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、Ｓｓ及びＺ ｎ ＣＪ ２
をそれぞれ個別の分子線源に装填する。また表面を清浄
にしたＧａＡ＋１単結晶基板１を基板ホルダー２に第１
図のごとく装着する。第１図において、４はＺｎ分子線
、５はＳｅ分子線、６はＺ ｎ Ｃｌ ２分子線であり
、３は形成されたＺｎ５ｅ薄膜である。
次に真空容器を１０ 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。この場合には例えばＺｎ
の分子線４の強度とＳｓの分子線５０強度はほぼ同じで
あるとする。そしてＺｎの分子線４の強度はＺ ｎ Ｃ
１２の分子線６の強度の１Ｘ１０ 倍以下であることが
望ましい。１×１０７倍以上であると塩素の添加密度が
不十分であり、得られた塩素添加セレン化亜鉛は高抵抗
率、低キャリヤ密度であって、ｎ型の半導体として望ま
しくない。次に基板を約６００℃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。この基板温度は２００℃から４ｏｏ℃が適当で
ある。基板温度が２０ｏ℃以下ではＺｎ及びＳｅが非常
に付着しやすいためにＺｎやＳｅの密度の高い部分がで
きてしまい結晶性が悪い。また基板温度が４００℃以上
では得られた結晶からのＺｎやＳｅの再蒸発があるため
にやはり結晶性が悪い。
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。この場合には例えばＺｎ
の分子線４の強度とＳｓの分子線５０強度はほぼ同じで
あるとする。そしてＺｎの分子線４の強度はＺ ｎ Ｃ
１２の分子線６の強度の１Ｘ１０ 倍以下であることが
望ましい。１×１０７倍以上であると塩素の添加密度が
不十分であり、得られた塩素添加セレン化亜鉛は高抵抗
率、低キャリヤ密度であって、ｎ型の半導体として望ま
しくない。次に基板を約６００℃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。この基板温度は２００℃から４ｏｏ℃が適当で
ある。基板温度が２０ｏ℃以下ではＺｎ及びＳｅが非常
に付着しやすいためにＺｎやＳｅの密度の高い部分がで
きてしまい結晶性が悪い。また基板温度が４００℃以上
では得られた結晶からのＺｎやＳｅの再蒸発があるため
にやはり結晶性が悪い。
以上のような方法により作製したＺｎ５ｅ薄膜３の結晶
は、塩素（ＣＩ）がドナーとして有効にとりこまれてお
り、ｎ型伝導が生じる。そしてガリウム（Ｇａ）に比べ
てＣ１添加のＺｎ５ｅの方がすぐれたｎ型伝導を示す理
由の詳細は不明であるが、一般に周期律表■族元素（例
えば、Ｇａ）より■族元素（例えば、Ｃ１）の方がイオ
ン化傾向が太きいために、結晶中でドナーとして有効に
作用するものと考えられる。
は、塩素（ＣＩ）がドナーとして有効にとりこまれてお
り、ｎ型伝導が生じる。そしてガリウム（Ｇａ）に比べ
てＣ１添加のＺｎ５ｅの方がすぐれたｎ型伝導を示す理
由の詳細は不明であるが、一般に周期律表■族元素（例
えば、Ｇａ）より■族元素（例えば、Ｃ１）の方がイオ
ン化傾向が太きいために、結晶中でドナーとして有効に
作用するものと考えられる。
第２図は塩素添加のＺｎ５ｅの室温における電気特性を
示したものである。横軸はＺ ｎ Ｃｌ ２のルツボの
温度である。左の縦軸は抵抗率であり、右の縦軸はキャ
リヤ密度を示したものである。Ｚ ｎ Ｃ１２のルツボ
の温度を高くすることはＺ ｎ Ｃｌ ２分子線強度を
強くすることに一致している。第２図に示されるように
Ｚ ｎ Ｃ１２のルツボの温度が２５０℃のとき高いキ
ャリヤ密度１×１０１ と低い抵抗率３Ｘ１０−３Ｑ
−αを示す。鷹だより高いＺ ｎ Ｃ１２のルツボの温
度にすることによって、より高いキャリヤ密度とより低
い抵抗率をもつことは明らかである。
示したものである。横軸はＺ ｎ Ｃｌ ２のルツボの
温度である。左の縦軸は抵抗率であり、右の縦軸はキャ
リヤ密度を示したものである。Ｚ ｎ Ｃ１２のルツボ
の温度を高くすることはＺ ｎ Ｃｌ ２分子線強度を
強くすることに一致している。第２図に示されるように
Ｚ ｎ Ｃ１２のルツボの温度が２５０℃のとき高いキ
ャリヤ密度１×１０１ と低い抵抗率３Ｘ１０−３Ｑ
−αを示す。鷹だより高いＺ ｎ Ｃ１２のルツボの温
度にすることによって、より高いキャリヤ密度とより低
い抵抗率をもつことは明らかである。
以上、述べた実施例は塩素添加のＺｎ５ｅとその作製方
法であるが、本発明の方法ばＺｎ５ｅのＳｅの一部を硫
黄（Ｓ）で置換してＧ ａ Ａ ｓ基板との格子整合を
はかったｚｎＳｘＳｅｌ−エについても塩素の添加は同
様に適用できる。また塩素の原料として実施例でばＺ
ｎ Ｃｌ ２を用いたが、塩化水素（Ｈ（Ｊ）または塩
素ガス（Ｃ１２）でも同様に適用できる。
法であるが、本発明の方法ばＺｎ５ｅのＳｅの一部を硫
黄（Ｓ）で置換してＧ ａ Ａ ｓ基板との格子整合を
はかったｚｎＳｘＳｅｌ−エについても塩素の添加は同
様に適用できる。また塩素の原料として実施例でばＺ
ｎ Ｃｌ ２を用いたが、塩化水素（Ｈ（Ｊ）または塩
素ガス（Ｃ１２）でも同様に適用できる。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば高いキャリヤ密
度と低い抵抗率をもった優れたｎ型Ｚｎ５ｅ及びＺｎＳ
Ｓｅ半導体結晶を得ることができた。その結果、ｐｎ接
合またはＭＩＳ構造の発光素子が実現でき、実用的にき
わめて有用である。
度と低い抵抗率をもった優れたｎ型Ｚｎ５ｅ及びＺｎＳ
Ｓｅ半導体結晶を得ることができた。その結果、ｐｎ接
合またはＭＩＳ構造の発光素子が実現でき、実用的にき
わめて有用である。
第１図は本発明の一実施例による半導体の製造方法を示
すだめの概略図、第２図は塩素添加Ｚｎ５ｅの室温にお
ける電気特性を示す図である。 １・・・・・・Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶基板、３・・・・
・・Ｚｎ５ｅ薄膜、４・・・・・・Ｚｎ分子線、６・・
・・・・Ｓｓ分子線、６・・・・・・Ｚ ｎ Ｃｌ！２
分子線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 Ｚ７Ｌ Ｓｅ、 Ｚ７Ｌｃｈ 第２図
すだめの概略図、第２図は塩素添加Ｚｎ５ｅの室温にお
ける電気特性を示す図である。 １・・・・・・Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶基板、３・・・・
・・Ｚｎ５ｅ薄膜、４・・・・・・Ｚｎ分子線、６・・
・・・・Ｓｓ分子線、６・・・・・・Ｚ ｎ Ｃｌ！２
分子線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 Ｚ７Ｌ Ｓｅ、 Ｚ７Ｌｃｈ 第２図
Claims (6)
- （１）セレン化亜鉛または硫化・セレン化亜鉛に、不純
物として塩素を添加したことを特徴とする半導体装置。 - （２）分子線エピタキシー法を用いて、セレン及びイオ
ウ及び亜鉛を分子線として基板上に照射することにより
セレン化亜鉛結晶または硫化・セレン化亜鉛結晶を成長
させ、同時に前記基板上に塩化亜鉛または塩化水素また
は塩素ガスの分子線を照射することによりセレン化亜鉛
結晶または硫化・セレン化亜鉛結晶に塩素を不純物とし
て添加することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （３）基板として砒化ガリウム単結晶を用いた特許請求
の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。 - （４）砒化ガリウムと同一の格子定数を有する組成化の
硫化・セレン化亜鉛に不純物として塩素を添加した特許
請求の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。 - （５）基板の温度を摂氏２００度から４００度にした特
許請求の範囲第２項記載の半導体装置の製造方法。 - （６）亜鉛の分子線強度（Ｊ＿Ｚ＿＿ｎ）と塩化亜鉛の
分子線強度（Ｊ＿Ｚ＿＿ｎＣｌ＿２）または塩化水素の
分子線強度（Ｊ＿Ｈ＿Ｃ＿ｌ）または塩素ガスの分子線
強度（Ｊ＿Ｃ＿ｌ＿＿２）の比Ｊ＿Ｚ＿＿ｎ／Ｊ＿Ｚ＿
＿ｎＣ＿ｌ＿＿２またはＪ＿Ｚ＿＿ｎ／Ｊ＿Ｈ＿Ｃ＿ｌ
またはＪ＿Ｚ＿＿ｎ／Ｊ＿Ｃ＿ｌ＿＿２を、１×１０＾
７以下にした特許請求の範囲第２項記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11525886A JPH0719783B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11525886A JPH0719783B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62271438A true JPS62271438A (ja) | 1987-11-25 |
| JPH0719783B2 JPH0719783B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14658224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11525886A Expired - Fee Related JPH0719783B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719783B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63180A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Seiko Epson Corp | 青色発光素子及びその製造方法 |
| JPH03253022A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Nec Corp | 不純物半導体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939798A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | ＺｎＳｅ単結晶薄膜の製造方法 |
-
1986
- 1986-05-20 JP JP11525886A patent/JPH0719783B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939798A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | ＺｎＳｅ単結晶薄膜の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63180A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Seiko Epson Corp | 青色発光素子及びその製造方法 |
| JPH03253022A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Nec Corp | 不純物半導体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719783B2 (ja) | 1995-03-06 |
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