JPH01244610A - 半導体の製造方法 - Google Patents
半導体の製造方法Info
- Publication number
- JPH01244610A JPH01244610A JP63072464A JP7246488A JPH01244610A JP H01244610 A JPH01244610 A JP H01244610A JP 63072464 A JP63072464 A JP 63072464A JP 7246488 A JP7246488 A JP 7246488A JP H01244610 A JPH01244610 A JP H01244610A
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- Japan
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- molecular
- semiconductor
- ions
- nitrogen
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は発光ダイオードやレーザーダイオード等の発光
素子に用いられる半導体材料の製造方法に関し、特にｐ
型伝導を示すセレン化亜鉛半導体又は硫化セレン化亜鉛
半導体の製造方法に関するものである。
素子に用いられる半導体材料の製造方法に関し、特にｐ
型伝導を示すセレン化亜鉛半導体又は硫化セレン化亜鉛
半導体の製造方法に関するものである。
従来の技術
■−■族化合物半導体であるセレン化亜鉛（Ｚｎ５ｅ
）、硫化セレン化亜鉛（Ｚｎ５Ｓａ ）は、青色領域に
おける発光ダイオードやレーザーダイオードなどの発光
素子を構成する材料として有望である。しかしこのＺｎ
５ｅ半導体及びＺｎＳＳｅ半導体は一般にｐ型伝導を示
す結晶を得ることが難しく、そのため高効率のｐｎ接合
発光素子は実現していない。従来、ｐ型のＺｎ８ｅ半導
体を得る試みとして、分子線エビクキ−法による結晶成
長過程においてｐ型化のための不純物として燐（Ｐ）を
添加する方法が知られている（例えば電子技術総合研究
所業報第４８巻第５，６号（昭和６９年）、１）、３９
１−４０３ ）ｏこれは、真空中でＺｎ、Ｓｅ及びＺｎ
３Ｐ２をそれぞれ加熱蒸発させて、基板上にＰを含むＺ
ｎ５ｅ結晶の薄膜を形成する方法である。
）、硫化セレン化亜鉛（Ｚｎ５Ｓａ ）は、青色領域に
おける発光ダイオードやレーザーダイオードなどの発光
素子を構成する材料として有望である。しかしこのＺｎ
５ｅ半導体及びＺｎＳＳｅ半導体は一般にｐ型伝導を示
す結晶を得ることが難しく、そのため高効率のｐｎ接合
発光素子は実現していない。従来、ｐ型のＺｎ８ｅ半導
体を得る試みとして、分子線エビクキ−法による結晶成
長過程においてｐ型化のための不純物として燐（Ｐ）を
添加する方法が知られている（例えば電子技術総合研究
所業報第４８巻第５，６号（昭和６９年）、１）、３９
１−４０３ ）ｏこれは、真空中でＺｎ、Ｓｅ及びＺｎ
３Ｐ２をそれぞれ加熱蒸発させて、基板上にＰを含むＺ
ｎ５ｅ結晶の薄膜を形成する方法である。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上述のような従来の方法では、Ｐの蒸気圧
が高いため基板に付着したＰが再蒸発してしまい、充分
な量のＰを添加することができなかった。このためｐ型
伝導を示す結晶を得ることは不可能であった。
が高いため基板に付着したＰが再蒸発してしまい、充分
な量のＰを添加することができなかった。このためｐ型
伝導を示す結晶を得ることは不可能であった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、不純物を有
効に添加することによりｐ型伝導を示すＺｎ５ｅ半導体
又はＺｎＳＳｅ半導体等を製造する方法を提供すること
を目的としている。
効に添加することによりｐ型伝導を示すＺｎ５ｅ半導体
又はＺｎＳＳｅ半導体等を製造する方法を提供すること
を目的としている。
課題を解決するための手段
本発明は上記課題を解決するため、上述の分子線エピタ
キシー法等において、窒素１）または燐ＣＰ）または砒
素（ムＳ）等の原子イオン、これらの分子イオンあるい
はこれらいずれかの原子を含む分子のイオンと電子ビー
ムを半導体薄膜形成中の基板面に照射するものである。
キシー法等において、窒素１）または燐ＣＰ）または砒
素（ムＳ）等の原子イオン、これらの分子イオンあるい
はこれらいずれかの原子を含む分子のイオンと電子ビー
ムを半導体薄膜形成中の基板面に照射するものである。
作用
上記の手段により、イオン化した不純物原子または分子
の反応性は高く半導体に添加されるが、さらに同時に電
子ビームを照射することにより半導体表面において電気
的に中性化し、正にイオン化した不純物同士が反発して
再蒸発することを防ぎ、反応性の高いイオン化した不純
物を電子ビームにより効率良く半導体に添加することが
できる。
の反応性は高く半導体に添加されるが、さらに同時に電
子ビームを照射することにより半導体表面において電気
的に中性化し、正にイオン化した不純物同士が反発して
再蒸発することを防ぎ、反応性の高いイオン化した不純
物を電子ビームにより効率良く半導体に添加することが
できる。
実施例
以下、本発明の一実施例について説明する０本実施例で
は不純物として窒素（Ｎ）を添加したセレン化亜鉛（Ｚ
ｎＳ・）の薄膜結晶を製造する場合をとりあげる。第１
図に示すように製造に用いる装置は基本的には従来の分
子線エピタキシー装置と同様のものである。すなわち、
超高真空排気装置１１を備えた真空容器内に複数の分子
線源（蒸発用ルツボ）１３．１４と基板支持機構１６な
どを設けた一種の真空蒸着装置である。本実施例の場合
は、これに加えて窒素イオンのビームを発生することの
できるイオン銃１６ならびに電子銃２ｏを設けている。
は不純物として窒素（Ｎ）を添加したセレン化亜鉛（Ｚ
ｎＳ・）の薄膜結晶を製造する場合をとりあげる。第１
図に示すように製造に用いる装置は基本的には従来の分
子線エピタキシー装置と同様のものである。すなわち、
超高真空排気装置１１を備えた真空容器内に複数の分子
線源（蒸発用ルツボ）１３．１４と基板支持機構１６な
どを設けた一種の真空蒸着装置である。本実施例の場合
は、これに加えて窒素イオンのビームを発生することの
できるイオン銃１６ならびに電子銃２ｏを設けている。
実際の薄膜結晶成長は次のような手順で行なう。
まず原料となる高純度のＺｎとＳｓをそれぞれ個別の分
子線源１３．１４に装填する。また表面を清浄にした基
板１７を基板ホルダー１６に装着する。基板材料として
はＺｎ８・の単結晶が最も望ましいが、良質で大型のＺ
ｎ５ｅ単結晶を得ることが難かしいため、実用的にはＺ
ｎ８ｅと結晶格子定数の近い砒化ガリウム（ＧａＡｓ
）結晶が好適である。
子線源１３．１４に装填する。また表面を清浄にした基
板１７を基板ホルダー１６に装着する。基板材料として
はＺｎ８・の単結晶が最も望ましいが、良質で大型のＺ
ｎ５ｅ単結晶を得ることが難かしいため、実用的にはＺ
ｎ８ｅと結晶格子定数の近い砒化ガリウム（ＧａＡｓ
）結晶が好適である。
次に真空容器を１０ ’ Ｔｏｒｒ以下程度の超高真空
にまで排気する。その後、各分子線源を加熱し、適切な
分子線強度が得られるようにする。ＺｎとＳｓの分子線
強度比は例えば１：１程度とする。
にまで排気する。その後、各分子線源を加熱し、適切な
分子線強度が得られるようにする。ＺｎとＳｓの分子線
強度比は例えば１：１程度とする。
（この間、基板１７はシャッタ１８により分子線から遮
蔽しておく。）次に基板１７を約６００℃に加熱して表
面を更に清浄化する。その後、基板１７を結晶成長に適
切な温度まで下げる。この場合には例えば３２６℃とす
る。この後シャッタ１８を開き、結晶成長を開始すると
ともにイオン銃１６よす窒素のイオンビーム１６１Ｌを
、電子銃２０より電子ビーム２０＆を連続的に基板１７
に向は照射する。イオンの基板面における密度は、基板
面に入射する分子線強度すなわち蒸着原子の密度の１／
１００以下の範囲で所望の窒素添加量を与えるように選
ぶとよい。イオン密度が１ ／１００を越えると添加量
が過剰となり、結晶性の劣化が生じる場合がある。
蔽しておく。）次に基板１７を約６００℃に加熱して表
面を更に清浄化する。その後、基板１７を結晶成長に適
切な温度まで下げる。この場合には例えば３２６℃とす
る。この後シャッタ１８を開き、結晶成長を開始すると
ともにイオン銃１６よす窒素のイオンビーム１６１Ｌを
、電子銃２０より電子ビーム２０＆を連続的に基板１７
に向は照射する。イオンの基板面における密度は、基板
面に入射する分子線強度すなわち蒸着原子の密度の１／
１００以下の範囲で所望の窒素添加量を与えるように選
ぶとよい。イオン密度が１ ／１００を越えると添加量
が過剰となり、結晶性の劣化が生じる場合がある。
以上の方法では、電子ビーム照射により、イオン化した
不純物原子又は分子を電気的に中性化できるため、不純
物同志の反発を防ぎ、反応性の高い不純物を効率よく半
導体に添加することができる。なお、電子ビームの基板
面における密度は、イオンの照射量以上にするとよい。
不純物原子又は分子を電気的に中性化できるため、不純
物同志の反発を防ぎ、反応性の高い不純物を効率よく半
導体に添加することができる。なお、電子ビームの基板
面における密度は、イオンの照射量以上にするとよい。
電子ビームの照射量がイオンの照射量より少ないと、基
板表面でイオンの正電荷が過剰となり、次に飛来するイ
オンを電気的に反発し再蒸発させてしまうからである。
板表面でイオンの正電荷が過剰となり、次に飛来するイ
オンを電気的に反発し再蒸発させてしまうからである。
なお本実施例で用いる窒素イオンは、窒素原子イオン（
Ｎ＋）、窒素分子イオン（１２＋）の何れであってもよ
い。またアンモニア（ＮＨｓ ）のような窒素原子を含
む分子のイオンやこれらの混合イオンであってもよい。
Ｎ＋）、窒素分子イオン（１２＋）の何れであってもよ
い。またアンモニア（ＮＨｓ ）のような窒素原子を含
む分子のイオンやこれらの混合イオンであってもよい。
また入射ビームの全てがイオンである必要はなく、中性
粒子を含んでいても差しつかえない。
粒子を含んでいても差しつかえない。
以上に述べた実施例は窒素添加のＺｎ５ｅを作製するも
のであるが、本発明の方法は添加する不純物として窒素
の他、燐及び砒素についても同様に適用でき、その場合
のイオンとしては単体イオンの他、ホスフィン（ＰＦｉ
ｓ ） 、アルシン（ムｇＨ３） すどの分子イオンが
用いられる。また、本発明の方法は、ＧＩＬムＳ基板と
Ｚｎ８ｅの格子不整を小さくするためにＺｎ５ｅにイオ
ウ（Ｓ）を加えた硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳＳｅ ）半
導体に窒素、燐及び砒素をイオン化Φドーピングする場
合等においても同様に適用できる。
のであるが、本発明の方法は添加する不純物として窒素
の他、燐及び砒素についても同様に適用でき、その場合
のイオンとしては単体イオンの他、ホスフィン（ＰＦｉ
ｓ ） 、アルシン（ムｇＨ３） すどの分子イオンが
用いられる。また、本発明の方法は、ＧＩＬムＳ基板と
Ｚｎ８ｅの格子不整を小さくするためにＺｎ５ｅにイオ
ウ（Ｓ）を加えた硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳＳｅ ）半
導体に窒素、燐及び砒素をイオン化Φドーピングする場
合等においても同様に適用できる。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、アクセプタ不
純物を有効に添加したＺｎ５ｅ半導体結晶を得ることが
でき、従来困難であったｐ型伝導が実現される。その結
果、高効率のｐｎ接合発光素子が実現でき、実用的にき
わめて有用である。
純物を有効に添加したＺｎ５ｅ半導体結晶を得ることが
でき、従来困難であったｐ型伝導が実現される。その結
果、高効率のｐｎ接合発光素子が実現でき、実用的にき
わめて有用である。
図は本発明の一実施例で用いた装置の概略図である。
１１・・・・・・超高真空排気装置、１２・・・・・・
真空容器、１３．１４・・・・・・分子線源、１５・・
・・・・基板ホルダ、１６・・・・・・イオン銃、１７
・・・・・・基板、１８・・・・・・シャッタ、１９・
・・・・・Ｚｎ５ａ薄膜結晶、２０・・・・・・電子銃
。
真空容器、１３．１４・・・・・・分子線源、１５・・
・・・・基板ホルダ、１６・・・・・・イオン銃、１７
・・・・・・基板、１８・・・・・・シャッタ、１９・
・・・・・Ｚｎ５ａ薄膜結晶、２０・・・・・・電子銃
。
Claims (3)
- （１）原料の一部または全てが正に帯電したイオンを照
射しつつ真空中で基板上に半導体を蒸着している状態に
おいて、電子ビームを前記基板上に照射することを特徴
とする半導体の製造方法。 - （２）イオンとして窒素または燐または砒素の原子状イ
オンまたは分子状イオンを用い、前記イオンを照射する
ことにより窒素または燐または砒素をアクセプタ不純物
として取り込んだセレン化亜鉛半導体または硫化セレン
化半導体を製造する特許請求の範囲第１項記載の半導体
の製造方法。 - （３）基板上に照射されるイオン密度を基板上に入射す
る蒸着原子密度の１／１００以下とした特許請求の範囲
第１項又は第２項記載の半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072464A JPH01244610A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072464A JPH01244610A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01244610A true JPH01244610A (ja) | 1989-09-29 |
Family
ID=13490053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63072464A Pending JPH01244610A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01244610A (ja) |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63072464A patent/JPH01244610A/ja active Pending
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