JPH0251240A - Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法 - Google Patents
Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法Info
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- JPH0251240A JPH0251240A JP20220988A JP20220988A JPH0251240A JP H0251240 A JPH0251240 A JP H0251240A JP 20220988 A JP20220988 A JP 20220988A JP 20220988 A JP20220988 A JP 20220988A JP H0251240 A JPH0251240 A JP H0251240A
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Landscapes
- 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】
Ｇ（） ！東上の利用分野
本発明はｐ型Ｚ ｎ Ｓ ｅの製造方法に関する。
（ロ）従来の技術
ＺｎＳｅ［ジンクセレン］化合物半導体は室温で約２．
７・Ｖのバンドギャップをイ１することから實色発光素
子材料として有望視さｎているものの未だ実用化には至
、ていない。その原因として、従来ＺｎＳ・単結晶の成
長に用いらｎてい九高圧溶融法等のような島平衡を用い
た成長法では、高温での結晶盛長の九め、成長中にｎ型
さらにはｐ盟不純物が残留不純物として取り込まれ、葺
Ｒ度の結晶が得にくい。まｔ、化学的置論此からのズレ
によ、て生じる空孔あるいは空孔を含む複合物などによ
る内因性の欠陥発生等により自己補償効果がも九らされ
、成長後の結晶はｎｆｆ１のものしか得られなか、た。
７・Ｖのバンドギャップをイ１することから實色発光素
子材料として有望視さｎているものの未だ実用化には至
、ていない。その原因として、従来ＺｎＳ・単結晶の成
長に用いらｎてい九高圧溶融法等のような島平衡を用い
た成長法では、高温での結晶盛長の九め、成長中にｎ型
さらにはｐ盟不純物が残留不純物として取り込まれ、葺
Ｒ度の結晶が得にくい。まｔ、化学的置論此からのズレ
によ、て生じる空孔あるいは空孔を含む複合物などによ
る内因性の欠陥発生等により自己補償効果がも九らされ
、成長後の結晶はｎｆｆ１のものしか得られなか、た。
ま几、蒸気圧制御ｌｌ＠度差医によりｐ型ＺｎＳｅが形
収で１１九といり報告（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓｔ。
収で１１九といり報告（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓｔ。
５９、（１９８６）２２５６−２２５８）があるが、こ
の方法では再現性良く結晶成長を行うことは１龜で、こ
の報告が発表さｎ九にもかかわらず、未だ実用化さｎて
いないのが現状である。
の方法では再現性良く結晶成長を行うことは１龜で、こ
の報告が発表さｎ九にもかかわらず、未だ実用化さｎて
いないのが現状である。
近年、結晶成長中での残留不純物を極力抑制すると共に
自己補償効果の発８：をできるだけ少なくすることが可
能な低温結晶成長法として、Ｍ横比合物を用い九気相成
長法（ＭＯＣＶＤ ）や分子線エピタキシャル成長法（
ＭＢＥ）が注目されている。
自己補償効果の発８：をできるだけ少なくすることが可
能な低温結晶成長法として、Ｍ横比合物を用い九気相成
長法（ＭＯＣＶＤ ）や分子線エピタキシャル成長法（
ＭＢＥ）が注目されている。
特にＭＢＥ法では、１０’、９４以上の比抵抗を持つ高
純度のアンドープＺｎＳ・単結晶か得られている。ｌｅ
その低温フォトルミネッセンスによる光学的特性評価に
おいても、不純物Ｏｙ＆人を示す束縛励起子による発光
及び欠陥等による深い準位からの発光は極めて弱く、自
由励起子による発光が主体である高純度で結晶性の優ｎ
たちのが得られている。
純度のアンドープＺｎＳ・単結晶か得られている。ｌｅ
その低温フォトルミネッセンスによる光学的特性評価に
おいても、不純物Ｏｙ＆人を示す束縛励起子による発光
及び欠陥等による深い準位からの発光は極めて弱く、自
由励起子による発光が主体である高純度で結晶性の優ｎ
たちのが得られている。
まｔ、特開昭６２−７９６３０号公報に開示さｎている
如（、ＭＢＥ法によるＺｎＳｅ単結晶の成長の際に７ク
セブタとなるＰをセル温度１５０〜３５０℃で添加しｔ
場合では、深い準位からの発光を有さない結晶性の良い
ｐ型ＺｎＳ・単結晶が得られている。
如（、ＭＢＥ法によるＺｎＳｅ単結晶の成長の際に７ク
セブタとなるＰをセル温度１５０〜３５０℃で添加しｔ
場合では、深い準位からの発光を有さない結晶性の良い
ｐ型ＺｎＳ・単結晶が得られている。
斯る特開昭６３−７９６３０号公報の方法で形成したＺ
ｎＳｅ単結晶では、その低温７オトルミネツセンスによ
る光学的特性からアクセプタレベルに束縛された励起子
による発光【工！］が得られ、アクセプタレベルが形成
されていることが確認さｎている。
ｎＳｅ単結晶では、その低温７オトルミネツセンスによ
る光学的特性からアクセプタレベルに束縛された励起子
による発光【工！］が得られ、アクセプタレベルが形成
されていることが確認さｎている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
ＬカＬ、乍ら、ＭＢＥ法を用いてｚｎｓｅ（ＤＩＭＩ晶
成長を行、でも、残留不純物、及び自己補償効果による
ドナーレベルの形成は免れないという問題点があり、従
来方法で作製し九ｐ型ＺｎＳｅは、そのＩｊ の発光強
度がドナーレベルに束縛さｎ次励起子ＶＣよる発光（工
２］と同等であるため半導体としてのｐ型特注が弱く、
不都合である。
成長を行、でも、残留不純物、及び自己補償効果による
ドナーレベルの形成は免れないという問題点があり、従
来方法で作製し九ｐ型ＺｎＳｅは、そのＩｊ の発光強
度がドナーレベルに束縛さｎ次励起子ＶＣよる発光（工
２］と同等であるため半導体としてのｐ型特注が弱く、
不都合である。
そこで、アクセプタであるＰＣ添加＠を増やし、Ｉ？の
発光強度を上げる方法としてＰセルの温度を高くし、Ｐ
分子線強度を増加させる方法が考えらｎる。しかしこの
方法は、Ｐ原料の中に＠まｎ。
発光強度を上げる方法としてＰセルの温度を高くし、Ｐ
分子線強度を増加させる方法が考えらｎる。しかしこの
方法は、Ｐ原料の中に＠まｎ。
Ｐと共に飛翔するドナー不純物の澁も増加する九め好ま
しくない。
しくない。
し九が、て本発明はＰセルの温度を高くすることなく、
ＺｎＢｅ単結晶中に取り込まれるＰの腋を多くすること
を技術的課題とする。
ＺｎＢｅ単結晶中に取り込まれるＰの腋を多くすること
を技術的課題とする。
に）課題を解決するための手段
本発明は、Ｚｎが収納さｔＮ九Ｚｎセル、弁′１Ｓ ｅ
ｌが収納されたＳｅセ ル、及びＰが収納され゛たＰセルを準備し、上記各セル
より各収納材料を分子線として飛翔せしめＺｎＳｅを成
長する方法であ、て、上記課題を解決するため、上記Ｚ
ｎの分子線強度Ｊｚｎと上記Ｓｅの分子線強度Ｊａａ：
１Ｊｚｎ＞Ｊｓｅとすることを特徴とする。
ｌが収納されたＳｅセ ル、及びＰが収納され゛たＰセルを準備し、上記各セル
より各収納材料を分子線として飛翔せしめＺｎＳｅを成
長する方法であ、て、上記課題を解決するため、上記Ｚ
ｎの分子線強度Ｊｚｎと上記Ｓｅの分子線強度Ｊａａ：
１Ｊｚｎ＞Ｊｓｅとすることを特徴とする。
（ホ）作 用
ＺｎとＳ＠ｏ分子線強度ｔ−Ｊｚｎ）Ｊｓｅ とする
ことによ、て成長するＺｎＳｅｆａの中にＰが多く取り
込まｎる。
ことによ、て成長するＺｎＳｅｆａの中にＰが多く取り
込まｎる。
（へ）実施例
ＭＢＥ＠を用いてＺｎＳｅｉ成長させる条件は、基板と
してＧａＡｓ（１００）Ｙｔ用い、化学的に結晶表面を
清浄化し九のち、ＭＢＫ装置の成長層へ基板を挿入する
。このときの戎長寛の真空群としては純度が６Ｎの２ｎ
、５ＮのＳｓを用い、アクセデタ不純物材料として純度
ＧＮｏＰを用いる。
してＧａＡｓ（１００）Ｙｔ用い、化学的に結晶表面を
清浄化し九のち、ＭＢＫ装置の成長層へ基板を挿入する
。このときの戎長寛の真空群としては純度が６Ｎの２ｎ
、５ＮのＳｓを用い、アクセデタ不純物材料として純度
ＧＮｏＰを用いる。
ＺｎＳｅ＄、＠晶ｏｇ長Ｋ ハ、ＩＥ 長ｅｌ Ｋ Ｇ
＆ Ａ １基板を６２０℃で２０分間医持し、結晶表
面を清浄化し念のち、ＺｎＳ・単結晶が成長する温度、
例えば約３２０″Ｃまで降下させる。欠いて各セルを加
熱し、夫々所望強度の分子線ｔ′得、こｎを基板に向け
て飛翔させることによ、て当該基板上にＺｎＳ＊ｖｉ−
成長させる。本発明方法ではＺｎセルとＳｅセルの加熱
温度を調整してＺｎの分子線強度Ｊｚｎｔ−８・の分子
線強度Ｊｓｅよりも大きくするものである。例九ば、Ｚ
ｎセルの加熱温度を３００℃とした時は、Ｓｅセルの加
熱温度を１９０℃以下とすることによ、て Ｚ ｎとＳ
ｅの分子線強度Ｊ ｚ ｎ）Ｊ ｓ ｅが得も詐る。も
ちろんＳのセルの温度を一定にしてＺｎセルの温度を上
げてもよい。
＆ Ａ １基板を６２０℃で２０分間医持し、結晶表
面を清浄化し念のち、ＺｎＳ・単結晶が成長する温度、
例えば約３２０″Ｃまで降下させる。欠いて各セルを加
熱し、夫々所望強度の分子線ｔ′得、こｎを基板に向け
て飛翔させることによ、て当該基板上にＺｎＳ＊ｖｉ−
成長させる。本発明方法ではＺｎセルとＳｅセルの加熱
温度を調整してＺｎの分子線強度Ｊｚｎｔ−８・の分子
線強度Ｊｓｅよりも大きくするものである。例九ば、Ｚ
ｎセルの加熱温度を３００℃とした時は、Ｓｅセルの加
熱温度を１９０℃以下とすることによ、て Ｚ ｎとＳ
ｅの分子線強度Ｊ ｚ ｎ）Ｊ ｓ ｅが得も詐る。も
ちろんＳのセルの温度を一定にしてＺｎセルの温度を上
げてもよい。
ここで大発明方法の原理を説明するため、以下に示す実
験を行。友。Ｒ１］ち、Ｐの圧力ｆｆ１５Ｘ１０−’
Ｔｏｒｒとしてその分子線強度を一定にし、Ｚｎ、！−
８ｓの分子線強度比を種々変化させてこれらの分子Ｍを
室温に呆持されたＧａＡｓ基板上に照射し、堆積させた
。ここで、ＺｎとＳｅの分子腺強度比は、Ｚｎの分子線
強度を一定としてＳｓの分子線強度ｆ！：′Ｒ化させた
。但し、ここではエピタキシャル成長を行わず、物理的
ＮＮ（Ｄａ−とし次。
験を行。友。Ｒ１］ち、Ｐの圧力ｆｆ１５Ｘ１０−’
Ｔｏｒｒとしてその分子線強度を一定にし、Ｚｎ、！−
８ｓの分子線強度比を種々変化させてこれらの分子Ｍを
室温に呆持されたＧａＡｓ基板上に照射し、堆積させた
。ここで、ＺｎとＳｅの分子腺強度比は、Ｚｎの分子線
強度を一定としてＳｓの分子線強度ｆ！：′Ｒ化させた
。但し、ここではエピタキシャル成長を行わず、物理的
ＮＮ（Ｄａ−とし次。
以上の方法によ、てＧａＡｓ基板上に堆積し九番原子を
電子１０一プ微小分析（ＥＰＭＡ）法によ、て測定した
。その結果を第１図に示す。同図において、横軸はＺｎ
とＳｅの分子線強度比Ｊｚｎ７Ｊｓｅ ｔ−示し、ＩＩ
Ｉｍは各原子毎の相対的な堆積量に対応する。同図から
明らかなようにＰの分子線強ＩＸを一定とし友にもかか
わらすＪＺｎ／Ｊｍ・〉ｌの条件下では堆積し次ＰＯ量
は急激に増加している。
電子１０一プ微小分析（ＥＰＭＡ）法によ、て測定した
。その結果を第１図に示す。同図において、横軸はＺｎ
とＳｅの分子線強度比Ｊｚｎ７Ｊｓｅ ｔ−示し、ＩＩ
Ｉｍは各原子毎の相対的な堆積量に対応する。同図から
明らかなようにＰの分子線強ＩＸを一定とし友にもかか
わらすＪＺｎ／Ｊｍ・〉ｌの条件下では堆積し次ＰＯ量
は急激に増加している。
また図中で分子線強度比が０．０５，０．１何ｎの場合
もＰは測定されず、分析測定器の検出限界値以下であ、
念。以上の実験結果より、理由は解明さｎていないが、
ＺｎとＳｅの分子線強度比Ｊｚｎ７Ｊｇｅがｌよ夕大の
条件ではＰはＺｎＳｅＯ中に取り込まれ易くなると推測
できる。
もＰは測定されず、分析測定器の検出限界値以下であ、
念。以上の実験結果より、理由は解明さｎていないが、
ＺｎとＳｅの分子線強度比Ｊｚｎ７Ｊｇｅがｌよ夕大の
条件ではＰはＺｎＳｅＯ中に取り込まれ易くなると推測
できる。
次にＺｎとＳｏの分子線強度比ＪＺｎ／Ｊｍｅが４と０
．１の条件でＧ ａ Ａ ｍ ｇ＆上Ｋ Ｚ ｎ Ｓ
ｅ ＠ソーＢぞｎエピタキシャル成長させ九。ここでＪ
Ｚｎ／Ｊｓｅ−纏の時のＺｎセル及びＳｅセルの温度は
それぞｎ約３１０℃及び約１９０ｔｌ：であり、Ｊｚｎ
７Ｊ ５ｅ−０，１の時の温度はそｎぞれ約３００℃及
び約２００℃である。またＰの圧力は５ Ｘ １０−’
Ｔｏｒｒと５ＸｉＯＴｏｒｒの場合についてドーピン
グを行、た。この時のＰセルの強度はそれぞｎ３００℃
及び３５０℃である。以上の各条件で成長し九ＺｎＳｅ
単結晶の１６Ｋにおける低温フォトルミネッセンスの結
果を表１に示す。
．１の条件でＧ ａ Ａ ｍ ｇ＆上Ｋ Ｚ ｎ Ｓ
ｅ ＠ソーＢぞｎエピタキシャル成長させ九。ここでＪ
Ｚｎ／Ｊｓｅ−纏の時のＺｎセル及びＳｅセルの温度は
それぞｎ約３１０℃及び約１９０ｔｌ：であり、Ｊｚｎ
７Ｊ ５ｅ−０，１の時の温度はそｎぞれ約３００℃及
び約２００℃である。またＰの圧力は５ Ｘ １０−’
Ｔｏｒｒと５ＸｉＯＴｏｒｒの場合についてドーピン
グを行、た。この時のＰセルの強度はそれぞｎ３００℃
及び３５０℃である。以上の各条件で成長し九ＺｎＳｅ
単結晶の１６Ｋにおける低温フォトルミネッセンスの結
果を表１に示す。
表 １
表１において、ニブはアクセプタに束縛さｔＬり励起子
による波長４４４．２ｎｍＯ光を示し、ＺｎＳｅ中に取
り込まれたＰＫ起因する。ＥＸはドナー、アクセグタ共
に束縛さｎない励起子による波長４４２．４ｎｍの元を
示し、ドーピング飯とは無関係に略一定ｆ［をとる。し
たかつて、Ｉ’／Ｉｉ：Ｘは規格化された工Ｆの発光強
度を示す。ま九Ｄｅ・ｐは結晶欠陥に起因する波長７０
０ｎｍ付近の深い準位の発光を示す。
による波長４４４．２ｎｍＯ光を示し、ＺｎＳｅ中に取
り込まれたＰＫ起因する。ＥＸはドナー、アクセグタ共
に束縛さｎない励起子による波長４４２．４ｎｍの元を
示し、ドーピング飯とは無関係に略一定ｆ［をとる。し
たかつて、Ｉ’／Ｉｉ：Ｘは規格化された工Ｆの発光強
度を示す。ま九Ｄｅ・ｐは結晶欠陥に起因する波長７０
０ｎｍ付近の深い準位の発光を示す。
ここで、Ｐの圧力が５ ｘ １０−’Ｔｏｒｒ ｏ場合
を見ると分子線強度比Ｊｚｎ／Ｊａｅが４及び０．１共
にＤｅｅｐ発光は極めて弱く結晶性が良いことを示して
いる。そこでＩ７ ／ＥＸｉ比べると、分子線強度比４
の方が０．１よりも大きくな、ており、Ｐが多く取り込
まｎていることかわかる１次にＰ。
を見ると分子線強度比Ｊｚｎ／Ｊａｅが４及び０．１共
にＤｅｅｐ発光は極めて弱く結晶性が良いことを示して
いる。そこでＩ７ ／ＥＸｉ比べると、分子線強度比４
の方が０．１よりも大きくな、ており、Ｐが多く取り込
まｎていることかわかる１次にＰ。
圧力が５Ｘ１０ Ｔｏｒｒ の場合では両者共Ｄｅ
ｅｐ発光が測定さｎ１ドーピング量過剰による結晶欠陥
が発生していることがわかる。そしてその発うｔ強度か
らも分子線強度比が４の方が結晶欠陥が多く、多量のＰ
が取り込まれていることがわかる。ま九、Ｐ圧力５Ｘ１
０ Ｔｏｒｒの場合では両者共、結晶欠Ｍが発生し、
結晶性が損ゎｎているためｘ′：／ｗｘは極めて弱くな
、ている。
ｅｐ発光が測定さｎ１ドーピング量過剰による結晶欠陥
が発生していることがわかる。そしてその発うｔ強度か
らも分子線強度比が４の方が結晶欠陥が多く、多量のＰ
が取り込まれていることがわかる。ま九、Ｐ圧力５Ｘ１
０ Ｔｏｒｒの場合では両者共、結晶欠Ｍが発生し、
結晶性が損ゎｎているためｘ′：／ｗｘは極めて弱くな
、ている。
以上より、Ｐの圧力、即ちＰセルの温度が同じ条件では
いずｎ′％ＺｎとＳｅの分子線強度比が４の方がＰの取
り込みｔが多くなっており、先述のＩ＃場的蒸漕による
実験結果と適合する２、シたがうて、ＺｎＳｅのエピタ
キシャル成長時においてもＺｎの分子線強度をＳｅの分
子線強度より大きくすることによって、ＺｎＳｅ中に取
り込まｎ）、Ｐｏ＊ｔ−増加させることができる。
いずｎ′％ＺｎとＳｅの分子線強度比が４の方がＰの取
り込みｔが多くなっており、先述のＩ＃場的蒸漕による
実験結果と適合する２、シたがうて、ＺｎＳｅのエピタ
キシャル成長時においてもＺｎの分子線強度をＳｅの分
子線強度より大きくすることによって、ＺｎＳｅ中に取
り込まｎ）、Ｐｏ＊ｔ−増加させることができる。
（ト）発明の効果
本発明方法によｎば、ＺｎとＳｓの分子線強度＠Ｊｚｎ
＞Ｊｍｅと”ｌことに！、て、Ｐ−ｅル（Ｄ温度を上げ
てＰの分子線強度を大きくすることなく、成長するＺｎ
Ｓｅ中に取り込まｎるＰの皺を増やすことができる。し
たが、てＰの分子線と共に飛翔するドナー不純物のｗｋ
を抑えることができる之め、良好なＰ！ＺｎＳｅｉｌｌ
ｌ造可能である。
＞Ｊｍｅと”ｌことに！、て、Ｐ−ｅル（Ｄ温度を上げ
てＰの分子線強度を大きくすることなく、成長するＺｎ
Ｓｅ中に取り込まｎるＰの皺を増やすことができる。し
たが、てＰの分子線と共に飛翔するドナー不純物のｗｋ
を抑えることができる之め、良好なＰ！ＺｎＳｅｉｌｌ
ｌ造可能である。
第１図は、ＺｎとＳｓの分子線強度比を変えた時のＺｎ
Ｓｅ中に取り込まｎるｐｏＷＬｏ変化を示す特性図であ
る。
Ｓｅ中に取り込まｎるｐｏＷＬｏ変化を示す特性図であ
る。
Claims (1)
- （１）Ｚｎが収納されたＺｎセル、Ｓｅが収納されたＳ
ｅセル、及びＰが収納されたＰセルを準備し、上記各セ
ルより各収納材料を分子線として飛翔せしめＺｎＳｅを
成長する方法において、上記Ｚｎの分子線強度Ｊｚと上
記Ｓｅの分子線強度ＪｓｅをＪｚｎ＞Ｊｓｅとすること
を特徴とするｐ型ＺｎＳｅの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20220988A JPH0251240A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20220988A JPH0251240A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251240A true JPH0251240A (ja) | 1990-02-21 |
Family
ID=16453769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20220988A Pending JPH0251240A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0251240A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0330418A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-02-08 | Hughes Aircraft Co | Ｐ型ＩＩ−ＶＩ族材料の成長方法およびｐ―ｎ接合装置の形成方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222988A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-03 | Nippon Seiki Co Ltd | ２−６族化合物半導体素子の製造方法 |
| JPS6279630A (ja) * | 1985-10-02 | 1987-04-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP20220988A patent/JPH0251240A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222988A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-03 | Nippon Seiki Co Ltd | ２−６族化合物半導体素子の製造方法 |
| JPS6279630A (ja) * | 1985-10-02 | 1987-04-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0330418A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-02-08 | Hughes Aircraft Co | Ｐ型ＩＩ−ＶＩ族材料の成長方法およびｐ―ｎ接合装置の形成方法 |
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