JPS63245929A - 化合物半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製造方法Info
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- JPS63245929A JPS63245929A JP62080618A JP8061887A JPS63245929A JP S63245929 A JPS63245929 A JP S63245929A JP 62080618 A JP62080618 A JP 62080618A JP 8061887 A JP8061887 A JP 8061887A JP S63245929 A JPS63245929 A JP S63245929A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led 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、短波長発光素子等に使われるZnカルコゲナ
イドのエピタキシャル薄膜の製造方法に関する。
イドのエピタキシャル薄膜の製造方法に関する。
(従来の技術〕
現在、半導体発光素子等の材料としてはGaAs、Ga
Pに代表されるm−vi化合物及びそれらの混晶が主に
用いられてい□る。それを材料に用いた発光素子は、発
光ダイオードは赤外域より純緑色まで(波長1.55μ
m〜555nm)%半導体レーザは赤外域より赤色付近
まで(波長1゜55μm〜780nm)のものが実用化
されている。これらのデバイスは、ディスプレイ用、通
信用、光ディスクの光源等様々な分野に応用されている
。しかし、発光ダイオードの場合5550m1半4体レ
ーザの場合780nmより短波長の発光素子は、現在ま
だ実用化されていない。それは材[1からの制約による
もので、at−V族化合物を用いる以上、短波長化には
限界がある。例えば、間接遷移型のGaPでも、エネル
ギーギャップ(Eg)は2.25eVで、551nmの
発光波長しか得られない。
Pに代表されるm−vi化合物及びそれらの混晶が主に
用いられてい□る。それを材料に用いた発光素子は、発
光ダイオードは赤外域より純緑色まで(波長1.55μ
m〜555nm)%半導体レーザは赤外域より赤色付近
まで(波長1゜55μm〜780nm)のものが実用化
されている。これらのデバイスは、ディスプレイ用、通
信用、光ディスクの光源等様々な分野に応用されている
。しかし、発光ダイオードの場合5550m1半4体レ
ーザの場合780nmより短波長の発光素子は、現在ま
だ実用化されていない。それは材[1からの制約による
もので、at−V族化合物を用いる以上、短波長化には
限界がある。例えば、間接遷移型のGaPでも、エネル
ギーギャップ(Eg)は2.25eVで、551nmの
発光波長しか得られない。
11− Vl族化合物はバンドギャップの広い、直接遷
移型の物質であり、それを用いることにより短波長の発
光素子の実現が期待できる。しかし、II−■族化合物
はm−V族化合物に比ベイオン性が強い為に自己補償効
果が顕著であり、通常1つの伝!g型しか得られない0
例えば、Z n S1Z n S。ではn型が、ZnT
cではp型の伝導型しか得られていない、物質によって
どちらの伝導型が得られるかは、その構成元素の蒸気圧
によって決まる。従って、■−■族化合物の両伝c!J
iの実現の為には、成長温度を低(して構成元素の蒸発
を押さえる必要がある。
移型の物質であり、それを用いることにより短波長の発
光素子の実現が期待できる。しかし、II−■族化合物
はm−V族化合物に比ベイオン性が強い為に自己補償効
果が顕著であり、通常1つの伝!g型しか得られない0
例えば、Z n S1Z n S。ではn型が、ZnT
cではp型の伝導型しか得られていない、物質によって
どちらの伝導型が得られるかは、その構成元素の蒸気圧
によって決まる。従って、■−■族化合物の両伝c!J
iの実現の為には、成長温度を低(して構成元素の蒸発
を押さえる必要がある。
従来、例えばExtenclcd Abstrac
t s o r t h e 17 t h
Co n f e rencc on 5olid
5tate Devices and Ma
terials、 Tokyo、1985.PP2
33−236の様に、原料に(C1,)、Znと(CI
In)−3eを用いる場合、成長温度としては500°
C程度の温度が必要であった。原料に(CHs)*Zn
とII*Seを用いる場合には300@C前後の成長温
度でZn5eのエピタキシャル成長が可能である。しか
し、表面モフォロジーの観点から、デバイス化には難が
ある。
t s o r t h e 17 t h
Co n f e rencc on 5olid
5tate Devices and Ma
terials、 Tokyo、1985.PP2
33−236の様に、原料に(C1,)、Znと(CI
In)−3eを用いる場合、成長温度としては500°
C程度の温度が必要であった。原料に(CHs)*Zn
とII*Seを用いる場合には300@C前後の成長温
度でZn5eのエピタキシャル成長が可能である。しか
し、表面モフォロジーの観点から、デバイス化には難が
ある。
前述の従来技術の項で述べた。 (C1ll ’)
l Znと(C1ls ) * Seを原料に用いる場
合、 (C11s)*Seの熱分解特性の観点から、
成長温度を500°Cより下げることは著しく困難であ
る。そこで本発明はこのような問題点を解決するもので
、その目的とするところは、比較的低温で熱分解を起こ
し、かつ形成されるZnカルコゲナイド薄膜の表面モフ
ォロジーの良好な■族原料を提供するところにある。
l Znと(C1ls ) * Seを原料に用いる場
合、 (C11s)*Seの熱分解特性の観点から、
成長温度を500°Cより下げることは著しく困難であ
る。そこで本発明はこのような問題点を解決するもので
、その目的とするところは、比較的低温で熱分解を起こ
し、かつ形成されるZnカルコゲナイド薄膜の表面モフ
ォロジーの良好な■族原料を提供するところにある。
本発明の製造方法は、MOVPE法を用いて■−■族化
合物半導体FJl膜をエピタキシャル成長させる際、■
族元素の原料にジインプロピル化合物を用いる事を特徴
とする。
合物半導体FJl膜をエピタキシャル成長させる際、■
族元素の原料にジインプロピル化合物を用いる事を特徴
とする。
m1図は、本発明で用いるMOVr’EHffの構成概
略図を示す。
略図を示す。
透明石英ガラス製のti型反応管lの内部にグラフ1イ
ト製ザセプタ−2がセットされ、基板3が置かれている
。グラファイト製サセプター2及び基板3は高周波誘導
加熱コイル4によって加熱される。基板温度は先端をサ
セプター内部に埋め込んだ熱電対5によってモニターさ
れる0反応炉lはバルブ6を介して高真空排気系7に接
続されている。また反応ガスはバルブ8を介してロータ
リーポンプθに接続されており、廃ガス処理装置10に
至る。バルブ8は反応炉1の内部圧力を一定に保つ機能
を「する。
ト製ザセプタ−2がセットされ、基板3が置かれている
。グラファイト製サセプター2及び基板3は高周波誘導
加熱コイル4によって加熱される。基板温度は先端をサ
セプター内部に埋め込んだ熱電対5によってモニターさ
れる0反応炉lはバルブ6を介して高真空排気系7に接
続されている。また反応ガスはバルブ8を介してロータ
リーポンプθに接続されており、廃ガス処理装置10に
至る。バルブ8は反応炉1の内部圧力を一定に保つ機能
を「する。
バルブ11〜18は三方バルブで、4人されて来たガス
をメインライン19.20又は廃棄ライン21.22の
いずれか一方へ供給する。メインライン1°9.20は
合流後、反応炉1へ4人される。廃棄ライン21.22
はそれでれバルブ23.24を介してロータリーポンプ
25に至り、廃ガス処理装置10へ導入される。バルブ
23.24はそれぞれ廃棄ライン21,22の内部圧力
を調節する機能を任し、廃棄ライン21及び22の内部
圧力がそれぞれメインライン19及び20と等しくなる
様調整する。2Gはマスフローコントローラーで、ガス
流量を精密に制御する。ボンベ27にはキャリアガスで
ある水素が充填されており、精製器28により高純度化
された後、供給すh ル* ハフ7−20.30 ニは
(C1,)*Zn1(C1ls CHCIIm ) *
S eが充填されており、恒温槽31.32により所
定の温度に保たれている。(C1,)、Zn、(C11
,CICIIm)*Seは一20sC付近から室温付近
における温度帯域では液体である為、キャリアガスのバ
ブリングにより蒸気として供給できる。供給量はバブリ
ングガスの流量とバブラーの温度により制御できる。バ
ルブ33.34は圧力調整機能をイrし、バブラー内部
の(CH* ) −Z n 、(CH5CHCII−)
* S cの液面を含むバルブ33.34より上流側を
大気圧に保持する。ボンベ35.36にはそれぞれ、ア
クセプタ川のドーパントとして水素ガスで希釈されたア
ンモニアガス、ドナー川のドーパントとして水素ガスで
希釈された塩素ガスが充填されており、供給量はマスフ
ローコントローラー26により制御される。
をメインライン19.20又は廃棄ライン21.22の
いずれか一方へ供給する。メインライン1°9.20は
合流後、反応炉1へ4人される。廃棄ライン21.22
はそれでれバルブ23.24を介してロータリーポンプ
25に至り、廃ガス処理装置10へ導入される。バルブ
23.24はそれぞれ廃棄ライン21,22の内部圧力
を調節する機能を任し、廃棄ライン21及び22の内部
圧力がそれぞれメインライン19及び20と等しくなる
様調整する。2Gはマスフローコントローラーで、ガス
流量を精密に制御する。ボンベ27にはキャリアガスで
ある水素が充填されており、精製器28により高純度化
された後、供給すh ル* ハフ7−20.30 ニは
(C1,)*Zn1(C1ls CHCIIm ) *
S eが充填されており、恒温槽31.32により所
定の温度に保たれている。(C1,)、Zn、(C11
,CICIIm)*Seは一20sC付近から室温付近
における温度帯域では液体である為、キャリアガスのバ
ブリングにより蒸気として供給できる。供給量はバブリ
ングガスの流量とバブラーの温度により制御できる。バ
ルブ33.34は圧力調整機能をイrし、バブラー内部
の(CH* ) −Z n 、(CH5CHCII−)
* S cの液面を含むバルブ33.34より上流側を
大気圧に保持する。ボンベ35.36にはそれぞれ、ア
クセプタ川のドーパントとして水素ガスで希釈されたア
ンモニアガス、ドナー川のドーパントとして水素ガスで
希釈された塩素ガスが充填されており、供給量はマスフ
ローコントローラー26により制御される。
以下にZn5e:ClF3膜の製造手順を述べる。
n型GaAs基板をエツチング後反応管l内にセットし
、反応管内部を高真空に排気後、キャリアガスである水
素ガスを充満させる。キャリアガスである水素を導入し
、バルブ8を調節し、反応管内の圧力を一定にする。切
換バルブ11〜18は、11,13.10.18をメイ
ンラインに、I2.14.15.17をPM交シライン
接続し、反応炉内には水素ガスのみが供給されている。
、反応管内部を高真空に排気後、キャリアガスである水
素ガスを充満させる。キャリアガスである水素を導入し
、バルブ8を調節し、反応管内の圧力を一定にする。切
換バルブ11〜18は、11,13.10.18をメイ
ンラインに、I2.14.15.17をPM交シライン
接続し、反応炉内には水素ガスのみが供給されている。
基板を反応温度まで上昇させ、安定したところでバルブ
11と12.13と14.17と18を切り換え、涼°
料ガスを反応管内に導入する。一定時間反応させた後、
再びバルブ11と12.13と14.17と18を切り
換え、温度を下げて反応を終了する。
11と12.13と14.17と18を切り換え、涼°
料ガスを反応管内に導入する。一定時間反応させた後、
再びバルブ11と12.13と14.17と18を切り
換え、温度を下げて反応を終了する。
具体的な成長条件は以下の通りである。
成長温度:450°C
反応炉内圧カニ70Torr
(C11m ) −Zn供給ffl:2.0XIO−’
mo1/win (C11,CIICIIg ) * S eの供給n:
4.0XIO−’ mol/win C1xの供給量:2.0XIO−’ mo 1/wn 19.20.21.22に流れる水素流量:各ライン当
たり2.51/min 以上の条件の時、Zn5e:C1の成長速度は約1.5
μm / 11 rであった。
mo1/win (C11,CIICIIg ) * S eの供給n:
4.0XIO−’ mol/win C1xの供給量:2.0XIO−’ mo 1/wn 19.20.21.22に流れる水素流量:各ライン当
たり2.51/min 以上の条件の時、Zn5e:C1の成長速度は約1.5
μm / 11 rであった。
本発明に係るZn5xSeyTet−X−Y薄膜の製造
法に於いては、上述の(C1ls)*Zn1 (C11
,CIICIL )、Seのみならず、表1に示す化合
物を原料に用いても同様にしてZnS X S e ’
l T e + −X −1薄膜の製造が可能であり、
原料の蒸気圧七バブリング流量によって決まる供給量が
同じ時には、上記実施例と同様の成長速度が得られる。
法に於いては、上述の(C1ls)*Zn1 (C11
,CIICIL )、Seのみならず、表1に示す化合
物を原料に用いても同様にしてZnS X S e ’
l T e + −X −1薄膜の製造が可能であり、
原料の蒸気圧七バブリング流量によって決まる供給量が
同じ時には、上記実施例と同様の成長速度が得られる。
〈表1〉
同様に、CIのドーパントとしても、CI、以外に表2
に示す原料等の使用が可能である。他のドーパントにつ
いても同様である。
に示す原料等の使用が可能である。他のドーパントにつ
いても同様である。
く表2〉
この他、第1図に示したMOVI’E装はの概略図に於
いて、同様の措成で、三方バルブの数とガスラインの数
を増やすことにより、他の混晶の作製も可11ヒである
。
いて、同様の措成で、三方バルブの数とガスラインの数
を増やすことにより、他の混晶の作製も可11ヒである
。
また、成長温度についても、350″″C〜450°C
の範囲に設定可能である。
の範囲に設定可能である。
第2図は、本発明による製造方法により作製されたZn
5e薄膜を用いた青色発光素子の概略構造図である。
5e薄膜を用いた青色発光素子の概略構造図である。
n m G a A s基板37の(100)面上にn
ff1ZnSe : C1層38、pWZnse:N層
30、p型オーム性電極40が、n型GaAs基板37
の裏(ilIlにn型オーム性電極41が取り付けられ
た構造になっている。p型オーム性電極40にプラスの
、nmオーム性電極41にマイナスの電圧を印加するこ
とにより、この素子は明瞭な青色発光を呈°した。
ff1ZnSe : C1層38、pWZnse:N層
30、p型オーム性電極40が、n型GaAs基板37
の裏(ilIlにn型オーム性電極41が取り付けられ
た構造になっている。p型オーム性電極40にプラスの
、nmオーム性電極41にマイナスの電圧を印加するこ
とにより、この素子は明瞭な青色発光を呈°した。
以上述べた様に本発明によれば、znカルコゲナイドの
エピタキシャル薄膜をMOVr’E法で製造するのに際
し、■族元素の原料にジインプロピル化合物を用いるこ
とにより、従来の■族元素の原料にアルキル化合物を用
いるより低温での結晶成長が可能になるという効果を有
する。その為伝導型の制御が可能になり、従来得ること
ができなかった、Pn接合を有する、高発光効率、高t
iI度の青色発光素子の形成が可能になった。本発明が
化合物半導体結晶の高品質化、短波長発光素子の高性能
化に寄与するところ大であると確信する。
エピタキシャル薄膜をMOVr’E法で製造するのに際
し、■族元素の原料にジインプロピル化合物を用いるこ
とにより、従来の■族元素の原料にアルキル化合物を用
いるより低温での結晶成長が可能になるという効果を有
する。その為伝導型の制御が可能になり、従来得ること
ができなかった、Pn接合を有する、高発光効率、高t
iI度の青色発光素子の形成が可能になった。本発明が
化合物半導体結晶の高品質化、短波長発光素子の高性能
化に寄与するところ大であると確信する。
第1図は本発明で用いるMOVPE装置の構成概略図。
1・・・・・・透明石英ガラス製の横型反応管2・・・
・・・グラフ1イF製サセプター3・・・・・・基板
4・・・・・・高周波誘導加熱コイル5・・パ・・・
熱電対 ・ 6・・・・・・バルブ7・・・・・・高
真空排気系 8・・・・・・バルブ9・・・・・・ロ
ータリーポンプ 10・・・・・・廃ガス処理装置 11〜18・・・・・・三方バルブ 19.20・・・・・・メインライン 21.22・・・・・・W1棄ライン 23.24・・・・・・バルブ 25・・・・・・ロータリーポンプ 26・・・・・・マスフローコントローラー27・・・
・・・水素ボンベ 28・・・・・・水素精製器 29・・・・・・(C1ls ) s Znの入ったバ
ブラー30・・・・・・(C1ls CIICIIs
) * S cの入ったバブラー 31.32・・・・・・恒温槽 33.34・・・・・・圧力rA整機能を有するバルブ
35・・・・・・水素ガスで希釈されたアンモニアガス
の入っているボンベ 3G・・・・・・水素ガスで希釈された塩素ガスの入っ
ているボンベ 第2図は本発明による製造法により作製されたZn5c
薄校を用いた青色発光素子の概略構造図。 37・・・・・・n型GaAs基板 38−−・・−n IJI Z n S e : C1
層39・・・・・・p型Zn5e:NFI40・・・・
・・p型オーム性電極 41・・・・・・n!!オーム性電極 以 上
・・・グラフ1イF製サセプター3・・・・・・基板
4・・・・・・高周波誘導加熱コイル5・・パ・・・
熱電対 ・ 6・・・・・・バルブ7・・・・・・高
真空排気系 8・・・・・・バルブ9・・・・・・ロ
ータリーポンプ 10・・・・・・廃ガス処理装置 11〜18・・・・・・三方バルブ 19.20・・・・・・メインライン 21.22・・・・・・W1棄ライン 23.24・・・・・・バルブ 25・・・・・・ロータリーポンプ 26・・・・・・マスフローコントローラー27・・・
・・・水素ボンベ 28・・・・・・水素精製器 29・・・・・・(C1ls ) s Znの入ったバ
ブラー30・・・・・・(C1ls CIICIIs
) * S cの入ったバブラー 31.32・・・・・・恒温槽 33.34・・・・・・圧力rA整機能を有するバルブ
35・・・・・・水素ガスで希釈されたアンモニアガス
の入っているボンベ 3G・・・・・・水素ガスで希釈された塩素ガスの入っ
ているボンベ 第2図は本発明による製造法により作製されたZn5c
薄校を用いた青色発光素子の概略構造図。 37・・・・・・n型GaAs基板 38−−・・−n IJI Z n S e : C1
層39・・・・・・p型Zn5e:NFI40・・・・
・・p型オーム性電極 41・・・・・・n!!オーム性電極 以 上
Claims (1)
- Znカルコゲナイドのエピタキシャル薄膜を有機金属気
相分解法(MOVPE法)で製造するのに際し、VI族元
素の原料にジイソプロピル化合物を用いる事を特徴とす
る化合物半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62080618A JPS63245929A (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62080618A JPS63245929A (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63245929A true JPS63245929A (ja) | 1988-10-13 |
Family
ID=13723331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62080618A Pending JPS63245929A (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63245929A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07288235A (ja) * | 1994-04-19 | 1995-10-31 | Nec Corp | Ii−vi族化合物半導体の気相成長方法 |
-
1987
- 1987-04-01 JP JP62080618A patent/JPS63245929A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07288235A (ja) * | 1994-04-19 | 1995-10-31 | Nec Corp | Ii−vi族化合物半導体の気相成長方法 |
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