JP3661801B2 - Ｉｉ−ｖｉ 族化合物半導体単結晶体の転位密度測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、青色発光デバイスの材料として期待されるセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等のII-VI 族化合物半導体単結晶中の転位密度を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
II-VI 族化合物半導体の一種であるセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）は、従来、気相成長法や高圧溶融法により製造されているが、これら製造法によって得られた単結晶は結晶学的には不完全であり転位と呼ばれる結晶内の不完全部分を含んでいる。この転位の単位面積当りの数を転位密度と呼ぶが、これは青色発光デバイスの発光寿命等と密接な関係を持ち、エピタキシャル成長用基板として適当であるか否かを判断する上で非常に重要な特性の一つである。
【０００３】
これまでＺｎＳｅ単結晶の転位密度を計測する方法は、単結晶体の（１１１）面および（１１０）面を計測する方法が知られているが、まだ（１００）面に対する計測方法は知られておらず、エピタキシャル成長する結晶方位が（１００）面である場合でも、その方位に配位した単結晶基板から転位密度に関する情報を直接知ることができなかった。
【０００４】
このため、例えば高圧溶融法で得られた大口径で長尺のバルク結晶体からエピタキシャル成長用基板の方位面出しと、転位密度調査用単結晶の方位面出しとの２種類のスライスが必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の転位密度計測方法では、直接的に（１００）面での転位密度を測定できないため、例えばＺｎＳｅ単結晶基板（１００）面上にエピタキシャル成長を行う場合に、基板自体として使用可能な基板であるか否かの判断を短時間で行えないという欠点を有していた。
【０００６】
したがって本発明の目的は、青色発光デバイスの材料として期待されるＺｎＳｅを含めて、II-VI 族化合物半導体結晶体の（１００）面上の転位密度を直接計測する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、希薄臭素メタノール溶液を用いてＺｎＳｅ単結晶基板の（１００）面を食刻すれば、転位部分が鮮明な食刻像として得られるので、転位密度が測定でき、しかもこの方法がＺｎＳｅ単結晶以外のII-VI 族化合物半導体単結晶体にも適用できることを見いだし本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は第１に、ＺｎＳｅ単結晶体の（１００）面をスライスして得た基板に、表面研磨および鏡面エッチング処理を施した後、臭素メタノール溶液に浸漬することによって食刻せしめ、得られた食刻像から該（１００）面上の転位を計測することを特徴とするＺｎＳｅ単結晶体の転位密度測定方法；第２に、前記臭素メタノール溶液が０ . １〜１容積％の臭素メタノール溶液である、第１記載のＺｎＳｅ単結晶体の転位密度測定方法を提供するものである。
【０００９】
【作用】
本発明において原料として用いるＺｎＳｅ単結晶基板は、まず垂直ブリッジマン炉または垂直徐冷炉を用いて高圧溶融法によるＺｎＳｅ多結晶を種結晶として該種結晶上に育成することにより単結晶を得る。すなわち前者では溶融体の入ったるつぼを温度勾配のついた電気炉中を降下させて結晶を育成し、後者では上下方向に温度勾配のついた電気炉中にるつぼを置き温度勾配のついたまま徐冷してるつぼ下面より結晶を析出成長させる。
【００１０】
次いでこの単結晶をスライサーで（１００）方位に切り出したものを遊離砥粒を介在させて行うラッピングにより研磨し、さらに表面を鏡面仕上げするために鏡面エッチングして所定形状に切り出したものである。
【００１１】
本発明では、単結晶基板を０．１容積％の臭素メタノール溶液に浸漬することにより基板表面を食刻させるが、食刻条件としては室温で溶液を攪拌しながら８０〜１５０秒程度浸漬すれば鮮明な食刻像が得られるので、これから転位密度を計測することができる。
【００１２】
【実施例】
図１は本実施例に用いられた単結晶基板食刻装置を示す模式断面図、図２はＺｎＳｅ単結晶基板を食刻した後の腐食部分を示す顕微鏡写真で同図（ａ）は４００倍、同図（ｂ）は１０００倍に拡大したものであって、これらを参照して以下説明する。
【００１３】
あらかじめ高圧溶融法によって得られたＺｎＳｅ単結晶体から（１００）面をスライスして５mm角×１mm厚の基板を切り取り、該基板の表面を研磨した後、鏡面エッチング処理を施したものを供試基板とした。
【００１４】
図１に示す単結晶基板食刻装置の反応槽１に入れられた常温（約２０℃）の１容積％臭素メタノール溶液６に上記ＺｎＳｅ基板５が浸漬するようにテフロン製バスケット２に入れて反応槽中にセットした。
【００１５】
反応槽底部にはあらかじめ攪拌子３が設けられてあり、反応槽下部にあるマグネチックスターラー４で撹拌子３を２５０rpm の速度で１２０秒回転させ、食刻処理を行った。
【００１６】
上記食刻処理を施したＺｎＳｅ基板を反応槽より取り出し、メタノール中で超音波洗浄し乾燥した後、ノマルスキー微分干渉顕微鏡で腐食部分（転位部分）を観察した。
【００１７】
観察したＺｎＳｅ基板上の転位部分を図２（ａ）の４００倍、同図（ｂ）の１０００倍の写真として示したが、これらから単位面積当りの転位密度を容易に計測することができた。
【００１８】
なお、ＺｎＳｅ以外のII-VI 族化合物半導体単結晶についても食刻処理を試みたが、ＺｎＳｅの場合とほぼ同様の結果が得られた。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、従来II-VI 族化合物半導体単結晶の（１００）面における転位密度を直接計測する手段がなかったが、本発明の方法によれば、簡易な装置を用いて（１００）面に食刻処理を施すことにより明確鮮明になった転位を計測できるので、短時間で（１００）面の転位密度が測定され、II-VI 族半導体のエピタキシャル成長基板としての適否が容易に判断できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に用いられた単結晶基板食刻装置を示す模式断面図である。
【図２】ＺｎＳｅ単結晶基板を食刻した後の腐食部分を示す顕微鏡写真で（ａ）は４００倍、（ｂ）は１０００倍の拡大写真である。
【符号の説明】
１ 反応槽
２ バスケット
３ 攪拌子
４ マグネチックスターラー
５ ＺｎＳｅ基板
６ 臭素メタノール溶液
【産業上の利用分野】
本発明は、青色発光デバイスの材料として期待されるセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等のII-VI 族化合物半導体単結晶中の転位密度を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
II-VI 族化合物半導体の一種であるセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）は、従来、気相成長法や高圧溶融法により製造されているが、これら製造法によって得られた単結晶は結晶学的には不完全であり転位と呼ばれる結晶内の不完全部分を含んでいる。この転位の単位面積当りの数を転位密度と呼ぶが、これは青色発光デバイスの発光寿命等と密接な関係を持ち、エピタキシャル成長用基板として適当であるか否かを判断する上で非常に重要な特性の一つである。
【０００３】
これまでＺｎＳｅ単結晶の転位密度を計測する方法は、単結晶体の（１１１）面および（１１０）面を計測する方法が知られているが、まだ（１００）面に対する計測方法は知られておらず、エピタキシャル成長する結晶方位が（１００）面である場合でも、その方位に配位した単結晶基板から転位密度に関する情報を直接知ることができなかった。
【０００４】
このため、例えば高圧溶融法で得られた大口径で長尺のバルク結晶体からエピタキシャル成長用基板の方位面出しと、転位密度調査用単結晶の方位面出しとの２種類のスライスが必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の転位密度計測方法では、直接的に（１００）面での転位密度を測定できないため、例えばＺｎＳｅ単結晶基板（１００）面上にエピタキシャル成長を行う場合に、基板自体として使用可能な基板であるか否かの判断を短時間で行えないという欠点を有していた。
【０００６】
したがって本発明の目的は、青色発光デバイスの材料として期待されるＺｎＳｅを含めて、II-VI 族化合物半導体結晶体の（１００）面上の転位密度を直接計測する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、希薄臭素メタノール溶液を用いてＺｎＳｅ単結晶基板の（１００）面を食刻すれば、転位部分が鮮明な食刻像として得られるので、転位密度が測定でき、しかもこの方法がＺｎＳｅ単結晶以外のII-VI 族化合物半導体単結晶体にも適用できることを見いだし本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は第１に、ＺｎＳｅ単結晶体の（１００）面をスライスして得た基板に、表面研磨および鏡面エッチング処理を施した後、臭素メタノール溶液に浸漬することによって食刻せしめ、得られた食刻像から該（１００）面上の転位を計測することを特徴とするＺｎＳｅ単結晶体の転位密度測定方法；第２に、前記臭素メタノール溶液が０ . １〜１容積％の臭素メタノール溶液である、第１記載のＺｎＳｅ単結晶体の転位密度測定方法を提供するものである。
【０００９】
【作用】
本発明において原料として用いるＺｎＳｅ単結晶基板は、まず垂直ブリッジマン炉または垂直徐冷炉を用いて高圧溶融法によるＺｎＳｅ多結晶を種結晶として該種結晶上に育成することにより単結晶を得る。すなわち前者では溶融体の入ったるつぼを温度勾配のついた電気炉中を降下させて結晶を育成し、後者では上下方向に温度勾配のついた電気炉中にるつぼを置き温度勾配のついたまま徐冷してるつぼ下面より結晶を析出成長させる。
【００１０】
次いでこの単結晶をスライサーで（１００）方位に切り出したものを遊離砥粒を介在させて行うラッピングにより研磨し、さらに表面を鏡面仕上げするために鏡面エッチングして所定形状に切り出したものである。
【００１１】
本発明では、単結晶基板を０．１容積％の臭素メタノール溶液に浸漬することにより基板表面を食刻させるが、食刻条件としては室温で溶液を攪拌しながら８０〜１５０秒程度浸漬すれば鮮明な食刻像が得られるので、これから転位密度を計測することができる。
【００１２】
【実施例】
図１は本実施例に用いられた単結晶基板食刻装置を示す模式断面図、図２はＺｎＳｅ単結晶基板を食刻した後の腐食部分を示す顕微鏡写真で同図（ａ）は４００倍、同図（ｂ）は１０００倍に拡大したものであって、これらを参照して以下説明する。
【００１３】
あらかじめ高圧溶融法によって得られたＺｎＳｅ単結晶体から（１００）面をスライスして５mm角×１mm厚の基板を切り取り、該基板の表面を研磨した後、鏡面エッチング処理を施したものを供試基板とした。
【００１４】
図１に示す単結晶基板食刻装置の反応槽１に入れられた常温（約２０℃）の１容積％臭素メタノール溶液６に上記ＺｎＳｅ基板５が浸漬するようにテフロン製バスケット２に入れて反応槽中にセットした。
【００１５】
反応槽底部にはあらかじめ攪拌子３が設けられてあり、反応槽下部にあるマグネチックスターラー４で撹拌子３を２５０rpm の速度で１２０秒回転させ、食刻処理を行った。
【００１６】
上記食刻処理を施したＺｎＳｅ基板を反応槽より取り出し、メタノール中で超音波洗浄し乾燥した後、ノマルスキー微分干渉顕微鏡で腐食部分（転位部分）を観察した。
【００１７】
観察したＺｎＳｅ基板上の転位部分を図２（ａ）の４００倍、同図（ｂ）の１０００倍の写真として示したが、これらから単位面積当りの転位密度を容易に計測することができた。
【００１８】
なお、ＺｎＳｅ以外のII-VI 族化合物半導体単結晶についても食刻処理を試みたが、ＺｎＳｅの場合とほぼ同様の結果が得られた。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、従来II-VI 族化合物半導体単結晶の（１００）面における転位密度を直接計測する手段がなかったが、本発明の方法によれば、簡易な装置を用いて（１００）面に食刻処理を施すことにより明確鮮明になった転位を計測できるので、短時間で（１００）面の転位密度が測定され、II-VI 族半導体のエピタキシャル成長基板としての適否が容易に判断できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に用いられた単結晶基板食刻装置を示す模式断面図である。
【図２】ＺｎＳｅ単結晶基板を食刻した後の腐食部分を示す顕微鏡写真で（ａ）は４００倍、（ｂ）は１０００倍の拡大写真である。
【符号の説明】
１ 反応槽
２ バスケット
３ 攪拌子
４ マグネチックスターラー
５ ＺｎＳｅ基板
６ 臭素メタノール溶液
Claims (2)
- ＺｎＳｅ単結晶体の（１００）面をスライスして得た基板に、表面研磨および鏡面エッチング処理を施した後、臭素メタノール溶液に浸漬することによって食刻せしめ、得られた食刻像から該（１００）面上の転位を計測することを特徴とするＺｎＳｅ単結晶体の転位密度測定方法。
- 前記臭素メタノール溶液が０ . １〜１容積％の臭素メタノール溶液である、請求項１記載のＺｎＳｅ単結晶体の転位密度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14392395A JP3661801B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | Ｉｉ−ｖｉ 族化合物半導体単結晶体の転位密度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14392395A JP3661801B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | Ｉｉ−ｖｉ 族化合物半導体単結晶体の転位密度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316586A JPH08316586A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3661801B2 true JP3661801B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=15350249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14392395A Expired - Fee Related JP3661801B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | Ｉｉ−ｖｉ 族化合物半導体単結晶体の転位密度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3661801B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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| FR2813392B1 (fr) * | 2000-08-28 | 2002-12-06 | Snecma Moteurs | Procede de revelation structurale pour superalliages monocristallins |
| KR20120092673A (ko) * | 2009-11-18 | 2012-08-21 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | Ⅱ-ⅵ족 반도체를 위한 신규한 습식 에칭제 및 방법 |
| CN114184613A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-15 | 江苏天鼎检测科技有限公司 | 一种能够清晰显示出碳化物的方法 |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP14392395A patent/JP3661801B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08316586A (ja) | 1996-11-29 |
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