JPS63205920A

JPS63205920A - 分子線エピタキシヤル成長法

Info

Publication number: JPS63205920A
Application number: JP3806187A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sasaki; 正洋佐々木; Yasuto Kawahisa; 川久　慶人; Haruka Nakahara; 中原　はるか; Tatsuro Beppu; 達郎別府
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1987-02-23
Publication date: 1988-08-25

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明はｐ型１ｌ−Ｖｌ族化合物半導体の分子線エピ
タキシャル成長法に関する。

（従来の技術） ■−■族化合物半導体において窒素は、■族元素格子位
置に置換してｐ型伝導を示す■族元素のうちで最も有望
なものである。特にｐ型伝導制御が困難とされるＺｎＳ
、Ｚｎ５ｅ　、ＺｎＳＳｅにオイテは窒素元素のみが浅
いアクセプタレベルを形成することができる（　Ｗ、８
ｆｕｆｉｕｓ、Ａｐｐｌ　Ｐｈｙｓ　Ｌｅｔｔ　４０（
３）。

２４６（１９８２））。

分子線エピタキシャル成長法において、最も不純物のは
いり込みが少く、扱い易い窒素の供給源はアンモニアで
ある。ただしアンモニアは熱分解しＫくく、また基板へ
の付着係数が小さいため、窒素原子としてはいシ込みに
〈＜、有効にア・クセブタとして機能するようにするこ
とは困難である。

その困難を克服する丸めにアンモニアをあらかじめイオ
ン化し、基板に照射する方法がある（Ｔ。

Ｍｉｔｓｕｙｕ　ｔａｌ、、Ａｐｐｔ　Ｐｈｙｓ　Ｌｅ
ｔｔ　４９　（２Ｑ、　１３４８（１９８６））＠しか
し、この方法においては荷電粒子を用いて−るため、そ
の照射損傷によシ格子が乱れ、結晶性が低下する。その
ため、深い準位が多量に生じ、十分にｐ型伝導を制御す
ることができない。

（発明が解決しようとする問題点）以上述べた様に、分子線エピタキシャル成長法において
、アンモニアを有効にアクセプタとして機能させること
は困難であシ、これを解決しようとしてアンモニアをイ
オン化し照射しても、照射損傷によシ十分なｐ型伝導を
得ることができないという問題があった。

本発明は、アンモニアを用い、ｎ−■族化合物半導体に
おいて、結晶性を低下させずに十分なｐ型伝導制御を実
現するだめの分子線エピタキシャル成長法を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明におけるｐ屋■−■族
化合物半導体分子線エピタキシャル成長法を以下に示す
。

■族、■族からなる分子線とアンモニア分子線を結晶基
板に照射する分子線エピタキシャル成長法において、ア
ンモニア分子又は該基板、もしくはこの両者にエキシマ
レーザ光等の光を照射し成長を行う。

（作用）この様な本発明の分子線エピタキシャル成長法において
は、気相にあるあるいは基板表面に吸着したアンモニア
が、光エネルギーをうけて励起あるいは分解し、窒素原
子として、■−■族化合物半導体の■原位置に効率良く
置換していくことが可能となる。光のエネルギーを用い
ているため、基板に照射損傷をひきおこすことはなく、
逆に、基板表面に光が作用することで表面泳動が促進さ
れ、結晶性が向上する。そのため十分なｐ型伝導制御が
可能となる。

（実施例）第１図は本発明を実施するための装置の概念図である。

この図において、結晶成長室（１）内には単結晶基板（
２）がヒータ（３）上に設置されておシ、所定の温度に
加熱される。又、同室内にはｎ族元素、■族元素を収容
したセル（４）　、　（５）及び分子線の照射を制御す
るシャッター（６１、（力が設けられておシ、ｎ族元素
、■族元素からなる分子線は基板に照射される。

一方ｐ型ドーパント材料であるアンモニア（８）は、結
晶成長室外から微少流量調整パルプ（９）を介して結晶
成長室内に導かれ、基板に照射される。また、結晶成長
室外にはエキシマレーザ装置（１（Ｉがあシ、発せられ
るエキシマレーザ光は、光導入窓αυを通って結晶成長
室内に導入され、基板に照射されるとともに、基板近傍
にてアンモニア分子線に照射される。

この様に構成された分子線エピタキシャル成長装置を用
いて行ったｐ型Ｚｎ５ｅ半導体膜のエピタキシャル成長
について以下に述べる。

基板（２）としては半絶縁性ＧａＡｓ　（１００）面を
用い、基板温度を３５０℃に保った。セル（４１、（５
）内には高純度亜鉛、高純度セレンを収容し、基板（２
）に亜鉛分子線、セレン分子線及びアンモニア分子線を
照射するようにした。そして、そこに１ｍＪ／−のＡｒ
Ｆエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を５ｏｐｐｓで
照射しながら成長を行った。この様にして成長させたＺ
ｎ５ｅ半導体膜の、Ｈｅ−Ｃｄレーザの励起による４、
　２　Ｋ　７オトルミネセンススペクトルを第２図に示
す。破線はエキシマレーザ光なしで同様の成長を行った
Ｚｎ８ｅ半導体膜のスペクトルである。これかられかる
ように、エキシマレーザ光を照射することによって、自
由励起子の発光（Ｅｘ）、ドナーに束縛された励起子の
発光（Ｉｘ）が弱くなシ、中性、アクセプタに束縛され
た励起子の発光（Ｉｒ）が著しく強くなっている。一方
、深い準位からの発光はほとんどなく、結晶性の低下し
ていないことがわかる。そしてホール測定の結果、エキ
シマレーザ光を照射したものはキャリア濃度２　Ｘ　１
０１６ｃｍ　”ホール易動度６０　ｃｓｉ’％”５ｅｅ
−１のｐ型伝導が得られていることがわかった。エキシ
マレーザを照射しないものは高抵抗であった。

上述の実施例においてはＺｎ８ｅ半導体、膜の成長につ
いて述べたが、本発明はこれに限るものではなく、Ｚｎ
Ｓ、ＺｎＳＳｅ　でもよく、さらにＣｄＴｅ　。

ＺｎＴｅ等の他の■−■族化合物半導体でも同様に効果
がある。基板についても半絶縁性ＧａＡｓ（１００）面
に限るものではなく、ｐ型ｊｎＷでも他の面方位でもよ
く、またＧａＰ等の■−■族化合物半導体Ｚｎ５ｅ　、
　ＣｄＴｅ等ｏｎ−■族化合物半導体や、ｓｉ等の■族
半導体でもよい。

又、本実施例においては、基板とアンモニア分子線両者
に光を照射する様にしたが、基板のみ、あるいはアンモ
ニア分子線のみに照射しても同様の効果がある。ただし
、両者に照射した方が得られる効果は大きい。

尚本発明は上述した実施例に限定するものではなく、そ
の主旨を逸脱しない範囲で変形して実施することができ
る。たとえば照射する光は、ＡｒＦエキシマレーザ光に
限らず他のエキシマレーザ光でもよく、又、水銀ランプ
光、キセノン水銀ランプ光、マイクロ波放電による光等
を用いてもよい。

さらに、成長に用いる材料は元素単体のものに−らず、
水素化物、塩化物、有機化合物等の化合物を用い、結晶
成長室外から導入してもよい。

〔発明の効果〕

本発明による分子線エピタキシャル成長法を用いること
によシ、効率よく高品質のｐ型■−■族化合物半導体を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための分子線エ
ピタキシャル成長装置の構成図、第２図はＡｒＦエキシ
マレーザ光照射の場合（実線）、非照射の場合（破線）
のＺｎ８ｅ半導体膜の）（ｅ−Ｃｄレーザで励起した４
、２にフォトルミネセンススペクトルを示す図である。ｌ・・・結晶成長室、２・・・基板、３・・・ヒータ、
４・・・■族セル、５・・・■族セル、６，７・・・シ
ャッター、８・・・アンモニアボンベ、９・・・微少流
量調整バルブ、１０・・・エキシマレーザ装置、１１・
・・光導入窓。代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　竹　花　喜久男

Claims

【特許請求の範囲】

（１）結晶基板上に少なくとも一種以上のII族元素もし
くはII族元素を含む化合物からなる分子線と、少なくと
も一種以上のVI族元素もしくはVI族元素を含む化合物か
らなる分子線と、アンモニア分子線を照射し、ｐ型II−
VI族化合物半導体をエピタキシャル成長させる際、該基
板上または該アンモニア分子線もしくはこの両者に対し
光を照射することを特徴とする分子線エピタキシャル成
長法。
（２）前記光がエキシマレーザ光であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の分子線エピタキシャル成
長法。
（３）前記II−VI族化合物半導体がＺｎＳｅ、ＺｎＳ、
ＺｎＳＳｅであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の分子線エピタキシャル成長法。