JPS63288027A - 2−6属化合物半導体薄膜の成長方法 - Google Patents
2−6属化合物半導体薄膜の成長方法Info
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- JPS63288027A JPS63288027A JP62123502A JP12350287A JPS63288027A JP S63288027 A JPS63288027 A JP S63288027A JP 62123502 A JP62123502 A JP 62123502A JP 12350287 A JP12350287 A JP 12350287A JP S63288027 A JPS63288027 A JP S63288027A
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- 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、■−■族化合物半導体薄膜の成長方法に関し
、特にn−Vl族化合物半導体薄膜へのアクセプタ不純
物のドーピング方法に関する。
、特にn−Vl族化合物半導体薄膜へのアクセプタ不純
物のドーピング方法に関する。
II−Vl族化合物半導体薄膜は、青色発光ダイオード
用材料あるいは赤外線検知器用材料として有望である。
用材料あるいは赤外線検知器用材料として有望である。
このうち青色発光ダイオード用材料として期待されるZ
n5e、ZnSおよびこれらの混晶であるZn5XS+
31−z (0<X<1 )等のZnSSe系薄膜は、
GaAs基板あるいはGaP基板上へ、M OOV D
(Metal −Organic −Ohemica
l −Vapor ” Depoaitior )法や
M B K (Mo’1ecular −Beam −
11pitaxy ) 法などの気相法によってエピ
タキシャル成長されている。従来、これらの■−■族化
合物半導体#膜のエピタキシャル成長時のアクセプタ不
純物の気相原料としては、周期律表の1族気相原料(例
えばLi 、 Na 、 K、Cu、Ag、Au等の単
体およびこれらの有機化合物等)および■族気相原料(
例えばN、P。
n5e、ZnSおよびこれらの混晶であるZn5XS+
31−z (0<X<1 )等のZnSSe系薄膜は、
GaAs基板あるいはGaP基板上へ、M OOV D
(Metal −Organic −Ohemica
l −Vapor ” Depoaitior )法や
M B K (Mo’1ecular −Beam −
11pitaxy ) 法などの気相法によってエピ
タキシャル成長されている。従来、これらの■−■族化
合物半導体#膜のエピタキシャル成長時のアクセプタ不
純物の気相原料としては、周期律表の1族気相原料(例
えばLi 、 Na 、 K、Cu、Ag、Au等の単
体およびこれらの有機化合物等)および■族気相原料(
例えばN、P。
As 、Sb等の単体およびこれらの水素化物あるいは
ハロゲン化物等)を用いていた0文献とじては19a2
年にk P L (Applied Physics
Letters)、53.p、284に投稿された5t
qtiuli # W によるWH,をアクセプタ不
純物を気相原料としたMOC3VD−Zn8eに関する
ものを参照されたい〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、アクセプタ不純物の供給源として前述の従来技
術による1族気相原料あるいは■族気相原料を用いた場
合、ZnSSe系薄膜はほとんどp型化せず、p型化さ
れても正孔濃度が低く、p−n接合ダイオードを形成す
るのに充分な正孔濃度のものは得られていない、この原
因として、前述の従来技術によるアクセプタ不純物の気
相原料に!、ZnS3θ糸薄痕のエピタキシャル成長温
度では熱分解しにくいこと、気相から固相へのとり込み
率が悪いこと、固相中へとり込まれても所定の格子位置
に入りにくいこと、およびアクセプタ不純物のとり込み
によって新たな内因性結晶欠陥が発生し、自己補償効果
によって正孔が発生しにぐいといった事項が考えられる
。いずれの原因にせよ、従来技術のアクセプタ不純物の
気相原料は、ZnSSe系等の■−■族化合物半導体薄
膜をp型化するのに不充分であるという問題点があった
。
ハロゲン化物等)を用いていた0文献とじては19a2
年にk P L (Applied Physics
Letters)、53.p、284に投稿された5t
qtiuli # W によるWH,をアクセプタ不
純物を気相原料としたMOC3VD−Zn8eに関する
ものを参照されたい〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、アクセプタ不純物の供給源として前述の従来技
術による1族気相原料あるいは■族気相原料を用いた場
合、ZnSSe系薄膜はほとんどp型化せず、p型化さ
れても正孔濃度が低く、p−n接合ダイオードを形成す
るのに充分な正孔濃度のものは得られていない、この原
因として、前述の従来技術によるアクセプタ不純物の気
相原料に!、ZnS3θ糸薄痕のエピタキシャル成長温
度では熱分解しにくいこと、気相から固相へのとり込み
率が悪いこと、固相中へとり込まれても所定の格子位置
に入りにくいこと、およびアクセプタ不純物のとり込み
によって新たな内因性結晶欠陥が発生し、自己補償効果
によって正孔が発生しにぐいといった事項が考えられる
。いずれの原因にせよ、従来技術のアクセプタ不純物の
気相原料は、ZnSSe系等の■−■族化合物半導体薄
膜をp型化するのに不充分であるという問題点があった
。
そこで本発明は、前述した従来技術の問題点を克服する
ためのもので、その目的とするところは、高い正孔濃度
を持ち低抵抗のp型Zn5Sa薄膜等を作製できる■−
■族化合物半導体M膜の成長方法を提供するところにあ
る。
ためのもので、その目的とするところは、高い正孔濃度
を持ち低抵抗のp型Zn5Sa薄膜等を作製できる■−
■族化合物半導体M膜の成長方法を提供するところにあ
る。
本発明によるn−Vl族化合物半導体薄膜の成長方法は
、l族供給源として■族気相原料を、■族供給源として
■族気相原料を、アクセプタ不純物の供給源としてi−
v族化合物気相原料を用い、前記■族気相原料と前記■
族気相原料と前記■−V族化合物気相原料を同時に半導
体基板上へ供給する工程を含むことを特徴としている。
、l族供給源として■族気相原料を、■族供給源として
■族気相原料を、アクセプタ不純物の供給源としてi−
v族化合物気相原料を用い、前記■族気相原料と前記■
族気相原料と前記■−V族化合物気相原料を同時に半導
体基板上へ供給する工程を含むことを特徴としている。
本発明を実施例に基づき詳細に説明する0本実施例では
、Zn、Aslをアクセプタ不純物の気相原料に用い、
Zn8e@膜にAsアクセプタをドーピングする工程を
含% Z n 8 s薄膜の成長方法について説明する
。
、Zn、Aslをアクセプタ不純物の気相原料に用い、
Zn8e@膜にAsアクセプタをドーピングする工程を
含% Z n 8 s薄膜の成長方法について説明する
。
第1因は本実施例に使用するZn8e−MOOVI)装
置の概略配管図である1石英製反応管101の内部に設
置された炭素製サセプタ102の上部にGaA1単結晶
基板103を置く、炭素製サセプタ102は高周波電源
に接続されたワークフィル104によってR1誘導加熱
されるが、このときGaAs単結晶基板103も同時に
加熱されろ0反応管101内部には、zn8eM#の成
長に必要な気相原料が配管105を通して導入される。
置の概略配管図である1石英製反応管101の内部に設
置された炭素製サセプタ102の上部にGaA1単結晶
基板103を置く、炭素製サセプタ102は高周波電源
に接続されたワークフィル104によってR1誘導加熱
されるが、このときGaAs単結晶基板103も同時に
加熱されろ0反応管101内部には、zn8eM#の成
長に必要な気相原料が配管105を通して導入される。
tず気相原料の輸送に用いる水素ガスは水素ボンベ10
6より水素精製器107を通過して高純度に精製された
のち、流量調節器(MIFCと記す)に入れられる。キ
ャリアガスとしての水素ガスはMho 108で2.8
8LMに制御され反応管101に流れ込む、I族供給源
には(CH,)、Zn・(OJ)18a(DMZn−D
MSeと記す)付加体を用いる。DMzn−DMSe付
加俸109をステンレス製バプラ110に封入し、その
バック110は恒1I4111によって一14℃に一定
に保温されている。MFOI 12を通過した1Qac
omの水素ガスはバプラ110に導入され、DMZn・
DMSθ付加体をバブリングすることで、1.2 X
10−@mot/vm の流量のDMzn−DMSe付
加体を伴なってキャリアガスに合流する。■族供給源に
は水素ガスによって10%に希釈されたHo5eガスを
用いる。H113eボンベ113中のH,SeガスはM
7C!114を通過して5 Q 5canの流量でキャ
リアガスに合流する。アクセプタ不純物の供給供線であ
るZn1Aal粉体115は石英製バプラ116に封入
されており、そのバプラ116は恒i[117によって
65℃に保温されている。
6より水素精製器107を通過して高純度に精製された
のち、流量調節器(MIFCと記す)に入れられる。キ
ャリアガスとしての水素ガスはMho 108で2.8
8LMに制御され反応管101に流れ込む、I族供給源
には(CH,)、Zn・(OJ)18a(DMZn−D
MSeと記す)付加体を用いる。DMzn−DMSe付
加俸109をステンレス製バプラ110に封入し、その
バック110は恒1I4111によって一14℃に一定
に保温されている。MFOI 12を通過した1Qac
omの水素ガスはバプラ110に導入され、DMZn・
DMSθ付加体をバブリングすることで、1.2 X
10−@mot/vm の流量のDMzn−DMSe付
加体を伴なってキャリアガスに合流する。■族供給源に
は水素ガスによって10%に希釈されたHo5eガスを
用いる。H113eボンベ113中のH,SeガスはM
7C!114を通過して5 Q 5canの流量でキャ
リアガスに合流する。アクセプタ不純物の供給供線であ
るZn1Aal粉体115は石英製バプラ116に封入
されており、そのバプラ116は恒i[117によって
65℃に保温されている。
MIF0118を通過した1 405canの水素ガス
はバプラ116に導入され、ZJAJ 粉体を昇示して
8 X 10=’ mot/mの流量のZn@ Ash
を気化してキャリアガスに合流する1反応管101を通
過した気相原料を含むキャリアガスはニードルバルブ1
19を通してロータリーポンプを含む真空排気系に流れ
る。ニードルバルブ119を調節して反応管内の圧力を
70 Torrに保っている第2図(α)〜(C)はA
日アクセプタ不純物のドーピングを伴うZn5ei9[
gの成長工程を示した断面概略図である。第2図(α)
は成長前の熱エツチング工程を示す断面概略図である。
はバプラ116に導入され、ZJAJ 粉体を昇示して
8 X 10=’ mot/mの流量のZn@ Ash
を気化してキャリアガスに合流する1反応管101を通
過した気相原料を含むキャリアガスはニードルバルブ1
19を通してロータリーポンプを含む真空排気系に流れ
る。ニードルバルブ119を調節して反応管内の圧力を
70 Torrに保っている第2図(α)〜(C)はA
日アクセプタ不純物のドーピングを伴うZn5ei9[
gの成長工程を示した断面概略図である。第2図(α)
は成長前の熱エツチング工程を示す断面概略図である。
550℃に加熱されたGa人θ単結晶基板2010表面
に水素ガス202を五〇 SLM流し、GaAθ単結晶
基板201表面を活性化し汚染物等を除去しクリーニン
グする工程の直後に行なわれるZn5e#膜のエビタキ
シャル工程を示す断面概略図である。325℃に加熱さ
れたGa人B単結晶基板2010表面に、前述した如(
DMZn・DMSe付加体がt 2 X 10−mot
/ wig 、 10%H,Seが50 sccm 、
Zn3 Asが8 x 10−” mol/iの流量
でキャリア水素ガスに混合された全流証が!LO3LM
の気相原料205を導入し、keドープZ n S
ef4gf1204をエピタキシャル成長する工程であ
る。この工程において、D M Zn・DMSe付加体
、HlssおよびZn、As、は同時に流し始め、同時
に流し終わる。ZnS3薄膜の成長速度は90 X /
mである。成長時間は120−である、第2図(C)
は前記のエビタキシャル工程が終了し温度を室温まで下
げたときの成長終了工程を示す断面概略図である。Ga
As単結晶基板201の表面に厚さ約1.1μmのZn
5e薄膜205がエピタキシャル成長している。このZ
n5eN膜205は表面モフォロジーは若干荒れている
ものの、X線回折およびRHF!ED分析によれば単結
晶でありエピタキシャル成長になっている。4.2にの
フォトルミネッセンススペクトルは、アクセプタに関与
した発光ビークが強く現われた。工n −A u合金に
よるオーミックコンタクトをとり、Hat1M足したと
ころ、室温において伝導型はP型であり正孔濃度は1.
2X10”cf”であった。
に水素ガス202を五〇 SLM流し、GaAθ単結晶
基板201表面を活性化し汚染物等を除去しクリーニン
グする工程の直後に行なわれるZn5e#膜のエビタキ
シャル工程を示す断面概略図である。325℃に加熱さ
れたGa人B単結晶基板2010表面に、前述した如(
DMZn・DMSe付加体がt 2 X 10−mot
/ wig 、 10%H,Seが50 sccm 、
Zn3 Asが8 x 10−” mol/iの流量
でキャリア水素ガスに混合された全流証が!LO3LM
の気相原料205を導入し、keドープZ n S
ef4gf1204をエピタキシャル成長する工程であ
る。この工程において、D M Zn・DMSe付加体
、HlssおよびZn、As、は同時に流し始め、同時
に流し終わる。ZnS3薄膜の成長速度は90 X /
mである。成長時間は120−である、第2図(C)
は前記のエビタキシャル工程が終了し温度を室温まで下
げたときの成長終了工程を示す断面概略図である。Ga
As単結晶基板201の表面に厚さ約1.1μmのZn
5e薄膜205がエピタキシャル成長している。このZ
n5eN膜205は表面モフォロジーは若干荒れている
ものの、X線回折およびRHF!ED分析によれば単結
晶でありエピタキシャル成長になっている。4.2にの
フォトルミネッセンススペクトルは、アクセプタに関与
した発光ビークが強く現われた。工n −A u合金に
よるオーミックコンタクトをとり、Hat1M足したと
ころ、室温において伝導型はP型であり正孔濃度は1.
2X10”cf”であった。
以上の結果より、アクセプタ不純物の気相原料としてZ
n、As2を用いることにより、Zn88薄膜へのアク
セプタ不純物であるλBのドーピングが可能になり、正
孔濃度が大きく低抵抗のP型znscz!#IJのエピ
タキシャル成長が可能となった。
n、As2を用いることにより、Zn88薄膜へのアク
セプタ不純物であるλBのドーピングが可能になり、正
孔濃度が大きく低抵抗のP型znscz!#IJのエピ
タキシャル成長が可能となった。
本実施例においては、Zn、As、のZn5ef4膜へ
の導入について述べたが、本発明はこの範囲にとどまら
ない、すなわち、アクセプタ不純物の供給源としてZn
3 人θ、のみならず、Zn1P2、 Zn3Sb、
、Hg3 Sb2 およびこれらの化合物に類似の全
てm−v族化合物を用いることができる。また、II−
Vl族化合物半導体A[とじてZn5a薄膜のみならず
、ZnBe、ZnS、ZnTe、Ca5e、CdS、C
dTe、Hg5a、HgS、HgTQ およびこれら
の混晶(Zn3Se等)より成る薄膜に全て適用できる
。
の導入について述べたが、本発明はこの範囲にとどまら
ない、すなわち、アクセプタ不純物の供給源としてZn
3 人θ、のみならず、Zn1P2、 Zn3Sb、
、Hg3 Sb2 およびこれらの化合物に類似の全
てm−v族化合物を用いることができる。また、II−
Vl族化合物半導体A[とじてZn5a薄膜のみならず
、ZnBe、ZnS、ZnTe、Ca5e、CdS、C
dTe、Hg5a、HgS、HgTQ およびこれら
の混晶(Zn3Se等)より成る薄膜に全て適用できる
。
実施例ではMOCVD法によるZnSθ薄膜の成長方法
について述べた。この中でZnl As、粉体はバブラ
内に封入され水素ガスにて輸送されるが、本発明におい
ては、この不純物を気相で導入できればいかなる輸送手
段でも良い、すなわち、例えば不純物供給源を反応管内
に設置してキャリアガスで昇華により輸送する等である
。また本発明はMBK法、MOMBK法などの気相によ
り原料の輸送を行なう全ての気相法に適用できる9MB
E法の場合、不純物供給源をセルに入れ1000℃程度
に加熱して分子ビームとして成長表面に輸送すれば良い
。
について述べた。この中でZnl As、粉体はバブラ
内に封入され水素ガスにて輸送されるが、本発明におい
ては、この不純物を気相で導入できればいかなる輸送手
段でも良い、すなわち、例えば不純物供給源を反応管内
に設置してキャリアガスで昇華により輸送する等である
。また本発明はMBK法、MOMBK法などの気相によ
り原料の輸送を行なう全ての気相法に適用できる9MB
E法の場合、不純物供給源をセルに入れ1000℃程度
に加熱して分子ビームとして成長表面に輸送すれば良い
。
本発明は、次に述べるような優れた発明の効果を有する
。すなわち、 (1) 従来技術では不可能に近かったZn5e。
。すなわち、 (1) 従来技術では不可能に近かったZn5e。
、Z n 37M膜等のP型化を実現でき、しかも高い
正孔濃度と低抵抗のP型エピタキシャル層が得られる。
正孔濃度と低抵抗のP型エピタキシャル層が得られる。
(2) 従来技術では、自己補償効果により内部に欠
陥が発生して、アクセプタの導入譬を増やすと膜質が低
下したが、本発明では、g質を低下する度合を低くでき
る。
陥が発生して、アクセプタの導入譬を増やすと膜質が低
下したが、本発明では、g質を低下する度合を低くでき
る。
(3) 従来よりある気相装置をそのまま使用して実
現できる成長方法である。
現できる成長方法である。
第1図は本発明の詳細な説明するためのZnB e −
M OCV 1)装置の概略配管図である。 第2図(α)〜(C)は本発明の詳細な説明するための
もので、Zn5s薄膜の成長工程を示した断11iT概
略図である。 103・・・・・・GaAs単結晶基板109−−−−
−−DMZn−DM3e付加体115・・・・・・H,
Ssボンベ 115 =−zn3As!粉体 201・・・・・・Gaxa$結晶基板205・・・・
・・tA相原料 205・・・・・・znsa博膜 羊1 区
M OCV 1)装置の概略配管図である。 第2図(α)〜(C)は本発明の詳細な説明するための
もので、Zn5s薄膜の成長工程を示した断11iT概
略図である。 103・・・・・・GaAs単結晶基板109−−−−
−−DMZn−DM3e付加体115・・・・・・H,
Ssボンベ 115 =−zn3As!粉体 201・・・・・・Gaxa$結晶基板205・・・・
・・tA相原料 205・・・・・・znsa博膜 羊1 区
Claims (1)
- 気相法により半導体基板上へII−VI族化合物半導体薄膜
をエピタキシャル成長するに際し、II族供給源としてI
I族気相原料を、VI族供給源としてVI族気相原料を、ア
クセプタ不純物の供給源としてII−V族化合物気相原料
を用い、前記II族気相原料と前記VI族気相原料と前記I
I−V族化合物気相原料を同時に半導体基板上へ供給す
る工程を含むことを特徴とするII−VI族化合物半導体薄
膜の成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62123502A JPS63288027A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 2−6属化合物半導体薄膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62123502A JPS63288027A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 2−6属化合物半導体薄膜の成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63288027A true JPS63288027A (ja) | 1988-11-25 |
Family
ID=14862205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62123502A Pending JPS63288027A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 2−6属化合物半導体薄膜の成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63288027A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100488830B1 (ko) * | 1997-01-23 | 2005-09-12 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | Ii-vi족화합물반도체의열처리방법 |
CN106299060A (zh) * | 2015-05-28 | 2017-01-04 | 苏州新纳晶光电有限公司 | 一种具低阻的P型GaN外延层制备方法 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP62123502A patent/JPS63288027A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100488830B1 (ko) * | 1997-01-23 | 2005-09-12 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | Ii-vi족화합물반도체의열처리방법 |
CN106299060A (zh) * | 2015-05-28 | 2017-01-04 | 苏州新纳晶光电有限公司 | 一种具低阻的P型GaN外延层制备方法 |
CN106299060B (zh) * | 2015-05-28 | 2018-05-01 | 苏州新纳晶光电有限公司 | 一种具低阻的P型GaN外延层制备方法 |
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