JPS6270289A - 半導体の製造方法 - Google Patents
半導体の製造方法Info
- Publication number
- JPS6270289A JPS6270289A JP20682785A JP20682785A JPS6270289A JP S6270289 A JPS6270289 A JP S6270289A JP 20682785 A JP20682785 A JP 20682785A JP 20682785 A JP20682785 A JP 20682785A JP S6270289 A JPS6270289 A JP S6270289A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- semiconductor
- znse
- production
- nitrogen
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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
ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体であるセレン化亜鉛（Ｚｎ５
ａ ）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、分子線エビクキ−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れている（例えば電子技術総合研究
所梁報第４８巻第５，６号（昭和５９年）、ｐ、３９１
−４０３ ）。これは、真空中でＺｎ 、 Ｓｓ及び
Ｚｎ３Ｐ２をそれぞれ加熱蒸発させて基板上にＰを含む
Ｚｎ５ｅ結晶の薄膜を形成する方法である。
ａ ）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、分子線エビクキ−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れている（例えば電子技術総合研究
所梁報第４８巻第５，６号（昭和５９年）、ｐ、３９１
−４０３ ）。これは、真空中でＺｎ 、 Ｓｓ及び
Ｚｎ３Ｐ２をそれぞれ加熱蒸発させて基板上にＰを含む
Ｚｎ５ｅ結晶の薄膜を形成する方法である。
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が再蒸発してしまい、充分
な量のＰを添加することができなかった。このため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が再蒸発してしまい、充分
な量のＰを添加することができなかった。このため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ＺｎＳθ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ＺｎＳθ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、上述の分子線エピ
タキシー法において、窒素（Ｎ）または燐（Ｐ）または
砒素（Ａｓ ）の原子イオン、これらの分子イオンある
いはこれらいずれかの原子を含む分子のイオンを薄膜形
成中の基板面に照射するものである。
タキシー法において、窒素（Ｎ）または燐（Ｐ）または
砒素（Ａｓ ）の原子イオン、これらの分子イオンある
いはこれらいずれかの原子を含む分子のイオンを薄膜形
成中の基板面に照射するものである。
作用
上記の手段によシ、不純物原子または分子の反比、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。
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。
実施列
以下、本発明を実施例によシ説明する。
本実施例では不純物として窒素（Ｎ）を添加したセレン
化亜鉛（ＺｎＳθ）の薄膜結晶を製造する場合をとシあ
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。
化亜鉛（ＺｎＳθ）の薄膜結晶を製造する場合をとシあ
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。
本実施列の場合は、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とＳθ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基板を基板ホル
ダーに装着する。
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とＳθ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基板を基板ホル
ダーに装着する。
基板材料としてはＺｎＳθの単結晶が最も望ましいが、
良質で大型のＺｎＳθ単結晶を得ることが難かしいため
、実用的にはＺｎ５ｅと結晶格子定数の近い砒化ガリウ
ム（ＧａＡｓ）結晶が好適である。
良質で大型のＺｎＳθ単結晶を得ることが難かしいため
、実用的にはＺｎ５ｅと結晶格子定数の近い砒化ガリウ
ム（ＧａＡｓ）結晶が好適である。
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。ＺｎとＳθの分子線
強度比は例えば１：１程度とする。
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。ＺｎとＳθの分子線
強度比は例えば１：１程度とする。
（この間、基板はシャッタによシ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、結晶成長を開始するとともにイオンガン
よシ窒素のイオンビームを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５００６Ｖ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。
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、結晶成長を開始するとともにイオンガン
よシ窒素のイオンビームを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５００６Ｖ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。イ
オン密度が１／１００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。
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１／１００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。
以上のような方法によシ作製した窒素添加ＺｎＳ６薄膜
結晶の低温（４，２°Ｋ）におけるフォトルミネッセン
ス・スペクトルを図に示す。同図には比較のためにイオ
ンビームを照射しない無添加の場合の結果も併せて示し
である。無添加の場合は２．８０３θＶにピークを持つ
自由励起子の発光と、２．７９７６Ｖにピークを持つド
ナー束縛励起子の発光が顕著であシ、残留ドナー不純物
によるｎ型伝導が生じることがわかる。これに対し窒素
添加の場合には新たに２．７９０６Ｖに顕著なピークが
現れる。これは浅いアクセプタに束縛された励起子の発
光であシ、窒素がアクセプタとして有効に導入され、ｐ
型伝導が生じることがわかる。このようにイオンビーム
照射によシ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シ、その結果付着した原子
が再蒸発することな（ＺｎＳθｎＳ中にとシこまれるた
めと考えられる。
結晶の低温（４，２°Ｋ）におけるフォトルミネッセン
ス・スペクトルを図に示す。同図には比較のためにイオ
ンビームを照射しない無添加の場合の結果も併せて示し
である。無添加の場合は２．８０３θＶにピークを持つ
自由励起子の発光と、２．７９７６Ｖにピークを持つド
ナー束縛励起子の発光が顕著であシ、残留ドナー不純物
によるｎ型伝導が生じることがわかる。これに対し窒素
添加の場合には新たに２．７９０６Ｖに顕著なピークが
現れる。これは浅いアクセプタに束縛された励起子の発
光であシ、窒素がアクセプタとして有効に導入され、ｐ
型伝導が生じることがわかる。このようにイオンビーム
照射によシ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シ、その結果付着した原子
が再蒸発することな（ＺｎＳθｎＳ中にとシこまれるた
めと考えられる。
なお本実施列で用いる窒素イオンは、窒素原子イオン（
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（ＮＨ５）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。
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（ＮＨ５）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。
以上に述べた実施列は窒素添加のＺｎＳ’ａ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
ｓ）、アルシン（ム５Ｈ５）などの分子イオンが用いら
れる。
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
ｓ）、アルシン（ム５Ｈ５）などの分子イオンが用いら
れる。
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Ｚｎ５ａ半導体結晶を得為ことが
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Ｚｎ５ａ半導体結晶を得為ことが
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で得られた窒素添加Ｚｎ５ｅる。
１・・・・・・窒素添加ＺｎＳθ、２・・・・・・無添
加Ｚｎ５ｅ。 １１・・・・・・アクセプタ束縛励起子発光、１２・・
・・・・ドナー束縛励起子発光、１３・・・・・・自由
励起子発光。
加Ｚｎ５ｅ。 １１・・・・・・アクセプタ束縛励起子発光、１２・・
・・・・ドナー束縛励起子発光、１３・・・・・・自由
励起子発光。
Claims (5)
- （１）セレン化亜鉛を真空中で基板上に蒸着している状
態において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）基板としてセレン化亜鉛の単結晶を用いたことを
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）基板として砒化ガリウムの単結晶を用いたことを
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。 - （４）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〜第３項の何れかに
記載の半導体の製造方法。 - （５）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〜第４項の何れかに記載の
半導体の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20682785A JPS6270289A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP20682785A JPS6270289A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270289A true JPS6270289A (ja) | 1987-03-31 |
Family
ID=16529729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20682785A Pending JPS6270289A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270289A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04132699A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-06 | Nec Corp | 半導体結晶成長方法 |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP20682785A patent/JPS6270289A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04132699A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-06 | Nec Corp | 半導体結晶成長方法 |
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