JPS63288999A - セレン化亜鉛単結晶の形成方法 - Google Patents
セレン化亜鉛単結晶の形成方法Info
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- JPS63288999A JPS63288999A JP12356487A JP12356487A JPS63288999A JP S63288999 A JPS63288999 A JP S63288999A JP 12356487 A JP12356487 A JP 12356487A JP 12356487 A JP12356487 A JP 12356487A JP S63288999 A JPS63288999 A JP S63288999A
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- 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〕
この発明は、半導体基板上にセレン化亜鉛単結晶を分子
線エピタキシャル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成
方法に関する。
線エピタキシャル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成
方法に関する。
一般に、セレン化亜鉛（ＺｎＳｃ）は、室温において２
．６ｃＶの禁止帯幅を有し、炭化ケイ素（ＳｉＣ，ｌ
。
．６ｃＶの禁止帯幅を有し、炭化ケイ素（ＳｉＣ，ｌ
。
硫化亜鉛（ＺｎＳ）４るいは空化ガリウム（ＧａＮ：）
などとともに、青色発光ダイオード材料として注目
されている。
などとともに、青色発光ダイオード材料として注目
されている。
ところで、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの半導体基板
上にＺｎ５ｅ単結晶を形成する場合、通常液相エピタキ
シャル成長法（以下ＬＰＥ法という）や気相エピタキシ
ャル成長法（以下ＶＰＥ法という）によるＺｎ５ｅのエ
ピタキシャル成長が行なわれているが、ＬＰＥ法、ＶＰ
Ｅ法が熱平衡を利用した比較的高温下での結晶成長法で
あり、とくにＺｎ５ｃではＳｃの蒸気圧が高いため、結
晶成長の過程で結晶欠陥の発生や残留不純物の混入が発
生し、これらの結晶欠陥や残留不純物により禁止帯中に
深い準位が生じて青色以外の発光中心として存在し、発
光波長のばらつきを招くという不都合が生じる。
上にＺｎ５ｅ単結晶を形成する場合、通常液相エピタキ
シャル成長法（以下ＬＰＥ法という）や気相エピタキシ
ャル成長法（以下ＶＰＥ法という）によるＺｎ５ｅのエ
ピタキシャル成長が行なわれているが、ＬＰＥ法、ＶＰ
Ｅ法が熱平衡を利用した比較的高温下での結晶成長法で
あり、とくにＺｎ５ｃではＳｃの蒸気圧が高いため、結
晶成長の過程で結晶欠陥の発生や残留不純物の混入が発
生し、これらの結晶欠陥や残留不純物により禁止帯中に
深い準位が生じて青色以外の発光中心として存在し、発
光波長のばらつきを招くという不都合が生じる。
そこ、で、たとえばアプライド フイジクス レターズ
４５（＋２） 、 ＋５デイセンバー １９８４ 、１
３００〜ｌ３０２頁（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔ
ｔ、 ４５（＋２） 、 ＋５ Ｄｅｃｃｍｔ）ｅｒ
１９８４゜を所定温度に加熱保持し、Ｚｎ５ｅの構成元
素であるＺｎおよびＳｅを収容したＺｎ用セルおよびＳ
ｅ用セルをそれぞれの蒸発温度に加熱し、Ｚｎ分子線お
よびＳｅ分子線を前記基板に照射してＺｎ５ｅ単結晶を
分子線エピタキシャル成長てせることが行なわれている
。
４５（＋２） 、 ＋５デイセンバー １９８４ 、１
３００〜ｌ３０２頁（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔ
ｔ、 ４５（＋２） 、 ＋５ Ｄｅｃｃｍｔ）ｅｒ
１９８４゜を所定温度に加熱保持し、Ｚｎ５ｅの構成元
素であるＺｎおよびＳｅを収容したＺｎ用セルおよびＳ
ｅ用セルをそれぞれの蒸発温度に加熱し、Ｚｎ分子線お
よびＳｅ分子線を前記基板に照射してＺｎ５ｅ単結晶を
分子線エピタキシャル成長てせることが行なわれている
。
そして、このような分子線エピタキシャル成長法（以下
ＭＢＥ法という）による具体的形成条件として、たとえ
ば半導体基板を面方位（１００）のＧａＡｓ基板とし、
真空度を１０ Ｔｏｒｒ 、 ＧａＡｓ基板の温度を
２８０〜３５０℃に保持し、Ｚｎ用セル、 Ｓｅ用セル
の加熱温度をそれぞれ約３００℃１約２００℃としてＺ
ｎ分子線量Ｊｚ 、 Ｓｅ分子線量Ｊｓをそれぞれ１．
５ Ｘ １０ ｆｆｌ 。
ＭＢＥ法という）による具体的形成条件として、たとえ
ば半導体基板を面方位（１００）のＧａＡｓ基板とし、
真空度を１０ Ｔｏｒｒ 、 ＧａＡｓ基板の温度を
２８０〜３５０℃に保持し、Ｚｎ用セル、 Ｓｅ用セル
の加熱温度をそれぞれ約３００℃１約２００℃としてＺ
ｎ分子線量Ｊｚ 、 Ｓｅ分子線量Ｊｓをそれぞれ１．
５ Ｘ １０ ｆｆｌ 。
３×１０ 備 とする。
このとき、基板温度を前記したように２８０〜３５０℃
に保持しておけば、Ｚｎｎ分線線量ＴｚとＳｅ分子線量
Ｊｓとの比Ｊｚ／Ｊｓを変化させてもＺｎ５ｅ単結晶の
成長は可能であり、これはたとえば高橋清編著の「分子
線エピタキシー技術」（株式会社工業調査会発行）の第
１７１頁に記載されているように、２８０〜３５０℃の
基板温度では、０ａＡｓ基板に飛来したＺｎ分子、 Ｓ
ｃ分子のうち、 Ｚｎ５ｃ単結晶の成長に関与し。
に保持しておけば、Ｚｎｎ分線線量ＴｚとＳｅ分子線量
Ｊｓとの比Ｊｚ／Ｊｓを変化させてもＺｎ５ｅ単結晶の
成長は可能であり、これはたとえば高橋清編著の「分子
線エピタキシー技術」（株式会社工業調査会発行）の第
１７１頁に記載されているように、２８０〜３５０℃の
基板温度では、０ａＡｓ基板に飛来したＺｎ分子、 Ｓ
ｃ分子のうち、 Ｚｎ５ｃ単結晶の成長に関与し。
なかったＺｎ分子、 Ｓｅ分子がＧａＡｓ基板表面から
再蒸発するため、常に化学量論的組成を保ったＺｎ５ｅ
が結晶成長するからと考えられる。
再蒸発するため、常に化学量論的組成を保ったＺｎ５ｅ
が結晶成長するからと考えられる。
ところが、前記したようなＭＢＥ法によるＧａＡｓ基板
上へのＺｎ５ｅの成長において、約３００℃の成長温度
から室温まで温度を下げた場合に、昭和６１年電気学会
電子材料研究会資料ＥＭＦ−８６−１８頁３９〜４７に
記載されているように、Ｇａ ＡｓおよびＺｎ５ｃの熱
膨張係数がそれぞれ５．７Ｘ １０ ’（Ｋ−１，：ｌ
、 ６．８ Ｘ１０ （Ｋ ）であり、Ｚｎ５ｃ
の熱膨張係数の方が大きいため、Ｚｎ８ｅが引張り応力
を受けてミスフィツト転位等の欠陥が生じ易く、Ｚｎ５
ｃの受ける応力を緩和してミスフィツト転位の発生を抑
制するために、基板温度を下げると、プロセスの初期段
階では双晶が成長し、最終的な成長層は多結晶となり、
従来のＭＢＥ法におけるＺｎ、８ｃ分子線量の条件では
、約２６０℃よりも低い基板温度でＺｎ５ｅ単結晶を成
長させることはできず、従って基板温度を約２６０℃よ
り低温にすることができず、Ｚｎ５ｃに発生するミスフ
ィツト転位等の欠陥を抑制できないという問題点がある
。
上へのＺｎ５ｅの成長において、約３００℃の成長温度
から室温まで温度を下げた場合に、昭和６１年電気学会
電子材料研究会資料ＥＭＦ−８６−１８頁３９〜４７に
記載されているように、Ｇａ ＡｓおよびＺｎ５ｃの熱
膨張係数がそれぞれ５．７Ｘ １０ ’（Ｋ−１，：ｌ
、 ６．８ Ｘ１０ （Ｋ ）であり、Ｚｎ５ｃ
の熱膨張係数の方が大きいため、Ｚｎ８ｅが引張り応力
を受けてミスフィツト転位等の欠陥が生じ易く、Ｚｎ５
ｃの受ける応力を緩和してミスフィツト転位の発生を抑
制するために、基板温度を下げると、プロセスの初期段
階では双晶が成長し、最終的な成長層は多結晶となり、
従来のＭＢＥ法におけるＺｎ、８ｃ分子線量の条件では
、約２６０℃よりも低い基板温度でＺｎ５ｅ単結晶を成
長させることはできず、従って基板温度を約２６０℃よ
り低温にすることができず、Ｚｎ５ｃに発生するミスフ
ィツト転位等の欠陥を抑制できないという問題点がある
。
そこで、この発明では、約２００℃の基板温度で、Ｚｎ
５ｃの単結晶をＭ Ｂ Ｅ法により成長させ得るように
することを技術的課題とする。゛ 〔問題点を解決するだめの手段〕 この発明は、前記の点に留意してな式れたものであり、
半導体基板に亜鉛分子線およびセレン分子線を照射し、
前記基板上にセレン化亜鉛単結晶を分子線エピタキシャ
ル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成方法において、
前記基板の温度を約２００℃に保持し、亜鉛分子線量お
よびセレン分子線量のいずれか一方を一定にし、他方を
連続的に増加することを特徴とするセレン化亜鉛単結晶
の形成方法である。
５ｃの単結晶をＭ Ｂ Ｅ法により成長させ得るように
することを技術的課題とする。゛ 〔問題点を解決するだめの手段〕 この発明は、前記の点に留意してな式れたものであり、
半導体基板に亜鉛分子線およびセレン分子線を照射し、
前記基板上にセレン化亜鉛単結晶を分子線エピタキシャ
ル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成方法において、
前記基板の温度を約２００℃に保持し、亜鉛分子線量お
よびセレン分子線量のいずれか一方を一定にし、他方を
連続的に増加することを特徴とするセレン化亜鉛単結晶
の形成方法である。
したがって、この発明によると、亜鉛分子線量およびセ
レン分子線量のいずれか一方が一定に保持され、他方が
連続的に増加されるだめ、セレン化亜鉛の成長速度が当
初小さく制御きれ、亜鉛分子線量およびセレン分子線量
の増加に伴って成長速度も次第に増加し、約２００℃の
基板湿度であっても、セレン化亜鉛の単結晶を成長きせ
ることか可能となり、成長するセレン化亜鉛の受ける応
力を緩和してミスフィツト転位等の発生を抑制すること
が可能になる。
レン分子線量のいずれか一方が一定に保持され、他方が
連続的に増加されるだめ、セレン化亜鉛の成長速度が当
初小さく制御きれ、亜鉛分子線量およびセレン分子線量
の増加に伴って成長速度も次第に増加し、約２００℃の
基板湿度であっても、セレン化亜鉛の単結晶を成長きせ
ることか可能となり、成長するセレン化亜鉛の受ける応
力を緩和してミスフィツト転位等の発生を抑制すること
が可能になる。
つぎに、この発明を、その１実施例を示した図面ととも
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
第１図はＭＢＥ法によるＺｎ５ｃ形成装置を示し、（１
）は容器、（２）は容器（１）内に配設され表面が予め
清浄化された面方位（＋００）のＧａＡｓ基板、（３）
、 （４）はそれぞれＺｎ、Ｓｅを収容し所定の蒸発
温度に加熱されるＺｎ用セルおよびＳｅ用セルであり、
蒸発したＺｎ分子、 Ｓｅ分子が分子線として基板（２
）の表面に照射てれる。
）は容器、（２）は容器（１）内に配設され表面が予め
清浄化された面方位（＋００）のＧａＡｓ基板、（３）
、 （４）はそれぞれＺｎ、Ｓｅを収容し所定の蒸発
温度に加熱されるＺｎ用セルおよびＳｅ用セルであり、
蒸発したＺｎ分子、 Ｓｅ分子が分子線として基板（２
）の表面に照射てれる。
そして、基板（２）を２００℃に保持し、ｌｎ用セ／Ｉ
／（３）からの２０分子線量Ｊｚを１．５Ｘ＋０１５（
７）−３に一定にし、Ｓｃ用セル（４）からのＳｅ分子
線量Ｊｓを、第２図に示すように当初１×１０ （７）
、すなわちＪｓＺＪｚ生０．１にして遅い成長速度で
薄いＺｎ５ｅ単結晶膜を形成し、その後Ｓｃ分子線量Ｊ
ｓをＪｓ／Ｊｚ＝１になるまで、すなわち１．５ＸＩＯ
ｆｆ まで連続的に増加し１．Ｊｓ／Ｊｚ−１の関係
を維持してＺｎ５ｅ単結晶を所望の膜厚になるまで成長
をせる。
／（３）からの２０分子線量Ｊｚを１．５Ｘ＋０１５（
７）−３に一定にし、Ｓｃ用セル（４）からのＳｅ分子
線量Ｊｓを、第２図に示すように当初１×１０ （７）
、すなわちＪｓＺＪｚ生０．１にして遅い成長速度で
薄いＺｎ５ｅ単結晶膜を形成し、その後Ｓｃ分子線量Ｊ
ｓをＪｓ／Ｊｚ＝１になるまで、すなわち１．５ＸＩＯ
ｆｆ まで連続的に増加し１．Ｊｓ／Ｊｚ−１の関係
を維持してＺｎ５ｅ単結晶を所望の膜厚になるまで成長
をせる。
ところで、このようにしてＳｃ分子線量を連続的に増加
して成長させた厚さ約３００人のＺ ｎ Ｓ ｅ膜の表
面結晶構造を示す反射高速電子線回折〔几ＨＥＥＤ 、
１パターン写真を撮影したところ、第３図に示すように
、単結晶であることを示すストリークパターンが見られ
た。
して成長させた厚さ約３００人のＺ ｎ Ｓ ｅ膜の表
面結晶構造を示す反射高速電子線回折〔几ＨＥＥＤ 、
１パターン写真を撮影したところ、第３図に示すように
、単結晶であることを示すストリークパターンが見られ
た。
従って、約２００℃の基板温度であっても、ＭＢＥ法に
よりＺｎ８ｅ単結晶を成長させることができ、従来に比
べて基板温度を約１００℃も下げることができ、成長す
るＺｎ５ｅの受ける応力を緩和してミスフィツト転位等
の欠陥の発生を抑制することができ、結晶性の優れたＺ
ｎ８ｅ単結晶が得られる。
よりＺｎ８ｅ単結晶を成長させることができ、従来に比
べて基板温度を約１００℃も下げることができ、成長す
るＺｎ５ｅの受ける応力を緩和してミスフィツト転位等
の欠陥の発生を抑制することができ、結晶性の優れたＺ
ｎ８ｅ単結晶が得られる。
なお、前記実施例では、Ｚｎｎ分線線量一定にしてＳｃ
分子線量を連続的に増加させた場合について説明したが
、Ｓｃ分子線量を一定にしてＺｎｎ分線線量連続的に増
加きせても、この発明を同様に実施することができる。
分子線量を連続的に増加させた場合について説明したが
、Ｓｃ分子線量を一定にしてＺｎｎ分線線量連続的に増
加きせても、この発明を同様に実施することができる。
したがって、この発明のセレン化亜鉛単結晶の形成方法
によると、約２００℃の基板温度で、ＭＢＥ法によりセ
レン化亜鉛単結晶を成長させることができ、従来に比べ
て基板温度を約１００℃下げることができ、ミスフィツ
ト転位等の欠陥の発生を抑制することができ、青色発光
ダイオード材料として、結晶性の優れだセレン化亜鉛単
結晶をＭＢＥ法により得ることが可能となり、その効果
は極めて大きい。
によると、約２００℃の基板温度で、ＭＢＥ法によりセ
レン化亜鉛単結晶を成長させることができ、従来に比べ
て基板温度を約１００℃下げることができ、ミスフィツ
ト転位等の欠陥の発生を抑制することができ、青色発光
ダイオード材料として、結晶性の優れだセレン化亜鉛単
結晶をＭＢＥ法により得ることが可能となり、その効果
は極めて大きい。
図面は、この発明のセレン化亜鉛単結晶の形成方法の１
実施例を示し、第１図は形成に用いる装置の概略構成図
、第２図は時間と分子線量の比との関係図、第３図は成
長はせたセレン化亜鉛単結晶の几ＨＥＥＤパターン写真
である。 （２） −ＧａＡｓ基板、（３） ・＝ Ｚｎ用セル、
（４）’Ｓｅ用セル。
実施例を示し、第１図は形成に用いる装置の概略構成図
、第２図は時間と分子線量の比との関係図、第３図は成
長はせたセレン化亜鉛単結晶の几ＨＥＥＤパターン写真
である。 （２） −ＧａＡｓ基板、（３） ・＝ Ｚｎ用セル、
（４）’Ｓｅ用セル。
Claims (1)
- （１）半導体基板に亜鉛分子線およびセレン分子線を照
射し、前記基板上にセレン化亜鉛単結晶を分子線エピタ
キシャル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成方法にお
いて、 前記基板の温度を約２００℃に保持し、亜鉛分子線量お
よびセレン分子線量のいずれか一方を一定にし、他方を
連続的に増加することを特徴とするセレン化亜鉛単結晶
の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12356487A JPH0776158B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | セレン化亜鉛単結晶の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12356487A JPH0776158B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | セレン化亜鉛単結晶の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63288999A true JPS63288999A (ja) | 1988-11-25 |
| JPH0776158B2 JPH0776158B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=14863705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12356487A Expired - Fee Related JPH0776158B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | セレン化亜鉛単結晶の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776158B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP12356487A patent/JPH0776158B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0776158B2 (ja) | 1995-08-16 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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