JPH04106986A - ｎ型半導体膜、その製造方法及び半導体装置 - Google Patents
ｎ型半導体膜、その製造方法及び半導体装置Info
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- JPH04106986A JPH04106986A JP2222510A JP22251090A JPH04106986A JP H04106986 A JPH04106986 A JP H04106986A JP 2222510 A JP2222510 A JP 2222510A JP 22251090 A JP22251090 A JP 22251090A JP H04106986 A JPH04106986 A JP H04106986A
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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、ｎ型半導体膜、その製造方法及びそれを用い
た半導体装置に係り、特にｎ型ＺｎＳＳｅ半導体膜、そ
の製造方法及びそれを用いた平導体装置に関する。
た半導体装置に係り、特にｎ型ＺｎＳＳｅ半導体膜、そ
の製造方法及びそれを用いた平導体装置に関する。
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるｎ型Ｚ ｎ Ｓ ｘＳ
ｅ□−、（０≦ｘく１）膜は、青色発光素子材料として
注目されている。この材料系でｐｈ１合を形成し、電流
注入による高輝度発光素子を作製するためには、良好な
電気特性を有するρ型、ｎ壁画伝導型のｚ ｎ ＳＸＳ
１１−ｘ （０≦Ｘ〈１）膜が必要不可欠である。
ｅ□−、（０≦ｘく１）膜は、青色発光素子材料として
注目されている。この材料系でｐｈ１合を形成し、電流
注入による高輝度発光素子を作製するためには、良好な
電気特性を有するρ型、ｎ壁画伝導型のｚ ｎ ＳＸＳ
１１−ｘ （０≦Ｘ〈１）膜が必要不可欠である。
ｎ型ｚｎＳｅ膜の製造方法は、ジャパニーズジャーナル
オブ アプライド フィジックス。
オブ アプライド フィジックス。
第２７巻第２号第Ｌ２５１頁〜第Ｌ２５３頁（ｔ９ｇ８
） （Ｊｐｎ、 Ｊ、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｖｏｌ
、 ２７． Ｎ（１２，１９８ｇ、 ｐｐＬ２５１〜
Ｌ２５３）に開示されている。これによると、ｎ族元素
の原料にジエチル亜鉛（ＤＥＺ）、ＶＪ族元素の原料に
セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いて、モル流量比（Ｈ２
Ｓｅ）／ ［ＤＥＺ）≦１６．反応時圧力４０ Ｔｏｒ
ｒでｎ型Ｚｎ５ｅ膜を成長させている。また、ヨウ素原
料としてヨウ化エチルが用いられている。
） （Ｊｐｎ、 Ｊ、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｖｏｌ
、 ２７． Ｎ（１２，１９８ｇ、 ｐｐＬ２５１〜
Ｌ２５３）に開示されている。これによると、ｎ族元素
の原料にジエチル亜鉛（ＤＥＺ）、ＶＪ族元素の原料に
セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いて、モル流量比（Ｈ２
Ｓｅ）／ ［ＤＥＺ）≦１６．反応時圧力４０ Ｔｏｒ
ｒでｎ型Ｚｎ５ｅ膜を成長させている。また、ヨウ素原
料としてヨウ化エチルが用いられている。
なお、室温で良好なｐ型伝導性を有する窒素トープのＺ
ｎＳｘＳｅ１−ｘ （０≦ｘ＜１）膜及びその製造方法
については、本願発明者等により、すでに特願平１−５
７７９７として出頭されている。
ｎＳｘＳｅ１−ｘ （０≦ｘ＜１）膜及びその製造方法
については、本願発明者等により、すでに特願平１−５
７７９７として出頭されている。
上記従来の製造方法においては、Ｈ２ＳｅとＤＥＺは非
常に反応性が高く、また、ヨウ化エチルとＤＥＺ及びＨ
２Ｓｅも反応性が比較的高いために、結晶性の良好でな
いＺｎ５ＸＳ ｅｌ−ｘ： Ｉ膜しか得られないという
問題があった。
常に反応性が高く、また、ヨウ化エチルとＤＥＺ及びＨ
２Ｓｅも反応性が比較的高いために、結晶性の良好でな
いＺｎ５ＸＳ ｅｌ−ｘ： Ｉ膜しか得られないという
問題があった。
本発明の目的は、結晶中の欠陥の少ない、良好な電気特
性を有するｎ型Ｚ ｎ Ｓ、Ｓ ｅｌ−８（０≦Ｘく１
）半導体膜を提供することにある。
性を有するｎ型Ｚ ｎ Ｓ、Ｓ ｅｌ−８（０≦Ｘく１
）半導体膜を提供することにある。
本発明の第２の目的は、その半導体膜の製造方法を提供
することにある。
することにある。
本発明の第３の目的は、その半導体膜を用いたｐｎ接合
を持った半導体装置を提供することにある。
を持った半導体装置を提供することにある。
上記目的は、（１）式Ｚ ｎ ＳｘＳ ｅｌ−ｘ （た
だしＸは０≦ｘ ＜ １の範囲の値である）で表わされ
、室温でＩ Ｘ １０１Ｓａｌ＋−３以上Ｉ Ｘ Ｉ
Ｏ”ｃｍ−３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半
導体膜において、該ｎ型半導体膜は８．３Ｘ１０−”Ω
■以丁の比抵抗を有することを特徴とするｒ）型半導体
摸、（２）式Ｚ ｎ Ｓｘｓ ｅ、−ｘ （ただしＸは
Ｏ≦ｘ＜Ｌの範囲の値である）で表わされ、室温で１×
１０１６ｃｍ−’以上Ｉ Ｘ １０１７ｃｍ−３以下ノ
範”ＪＡノキャリア濃度を有するｎ型半導体膜において
、該ｎ”１半導体膜は１．０×１０’−１Ω■以下の比
抵抗を仔することを特徴とするｎ型半導体膜、（３；式
Ｚ ｎ ＳｘＳ ｅｌ−ｘ （ただしＸはＯ≦ｘ ＜
１の範囲の値である）で表わされ、室温でＩ Ｘ １０
”ｃｍ−”以上Ｉ Ｘ １０１＋ｃｍ−３以下の範囲
のキャリア濃度を有するｎ型半導体膜において、該ｎ型
半導体膜は１．２Ｘ１０−２Ω国以下の比抵抗を有する
ことを特徴とするｎ型半導体膜、（４）式Ｚｎ５ｘＳｅ
□−Ｘ（ただしＸはＯ≦ｘ ＜ １の範囲の値である）
で表わされ、室温で１×１０”９■−１以上１×１０”
Ｏｎ”−３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半導
体膜において、該ｎ型半導体膜は２．０×１０−３Ω■
以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜、
（５）式Ｚ ｎ Ｓ ｘＳ ｅ １．−８（ただしＸは
Ｏ≦ｘ ＜ １の範囲の値である）で表わされ。
だしＸは０≦ｘ ＜ １の範囲の値である）で表わされ
、室温でＩ Ｘ １０１Ｓａｌ＋−３以上Ｉ Ｘ Ｉ
Ｏ”ｃｍ−３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半
導体膜において、該ｎ型半導体膜は８．３Ｘ１０−”Ω
■以丁の比抵抗を有することを特徴とするｒ）型半導体
摸、（２）式Ｚ ｎ Ｓｘｓ ｅ、−ｘ （ただしＸは
Ｏ≦ｘ＜Ｌの範囲の値である）で表わされ、室温で１×
１０１６ｃｍ−’以上Ｉ Ｘ １０１７ｃｍ−３以下ノ
範”ＪＡノキャリア濃度を有するｎ型半導体膜において
、該ｎ”１半導体膜は１．０×１０’−１Ω■以下の比
抵抗を仔することを特徴とするｎ型半導体膜、（３；式
Ｚ ｎ ＳｘＳ ｅｌ−ｘ （ただしＸはＯ≦ｘ ＜
１の範囲の値である）で表わされ、室温でＩ Ｘ １０
”ｃｍ−”以上Ｉ Ｘ １０１＋ｃｍ−３以下の範囲
のキャリア濃度を有するｎ型半導体膜において、該ｎ型
半導体膜は１．２Ｘ１０−２Ω国以下の比抵抗を有する
ことを特徴とするｎ型半導体膜、（４）式Ｚｎ５ｘＳｅ
□−Ｘ（ただしＸはＯ≦ｘ ＜ １の範囲の値である）
で表わされ、室温で１×１０”９■−１以上１×１０”
Ｏｎ”−３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半導
体膜において、該ｎ型半導体膜は２．０×１０−３Ω■
以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜、
（５）式Ｚ ｎ Ｓ ｘＳ ｅ １．−８（ただしＸは
Ｏ≦ｘ ＜ １の範囲の値である）で表わされ。
室温でｌ Ｘ Ｉ Ｏ１ｊｃｘｎ−”以上Ｌ Ｘ １０
２０ｃｎ−３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半
導体膜において、該ｎ型半導体膜は２．５Ｘ１０−４Ω
ｌ以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜
、（６）上記１から５のいずれかに記載のｎ型半導体膜
において、ドーパントは臭素及びヨウ素の少なくとも１
元素であることを特徴とするｎ型′Ｐ−導体膜により達
成される。
２０ｃｎ−３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半
導体膜において、該ｎ型半導体膜は２．５Ｘ１０−４Ω
ｌ以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜
、（６）上記１から５のいずれかに記載のｎ型半導体膜
において、ドーパントは臭素及びヨウ素の少なくとも１
元素であることを特徴とするｎ型′Ｐ−導体膜により達
成される。
上記第２の目的は、（８）■族元素の原料と、■族元素
の原料と、ドーパント原料とを用いて気相成長法により
基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長させるｎ
型半導体膜の製造方法において、上記■族元素と上記■
族元素の原料供給比を、結晶成長速度が、■族元素の原
料の供給量に律速される条件とし、かつ結晶成長時の反
応槽内圧力が１０−３Ｔｏｒｒ以下の条件の下にｎ型Ｚ
ｎ Ｓ ｘｓ ｅ １−ｘ（ただしＸは０≦ｘ ＜
１の範囲の値である）で表わされるｎ型半導体膜を結晶
成長させることを特徴とするｎ型半導体膜の製造方法、
（９）上記８記載のｎ型半導体膜の製造方法において、
上記ドーパント原料は、ヨウ化アルキル及び臭化フルキ
ルの少なくとも一種であることを特徴とするｎ型半導体
膜の製造方法、（１０）上記９記載のｎ型半導体膜の製
造方法において、上記ヨウ化アルキルはヨウ化メチルで
あることを特徴とするｎ型半導体膜の製造方法、（１１
）上記９記載のｎ型半導体膜の製造方法において、上記
臭化アルキルは臭化メチルであることを特徴とするｎ型
半導体膜の製造方法、（１２）上記８から１１のいずれ
かに記載のｎ型半導体膜の製造方法において、上記基板
の温度は２５０℃から４５０℃の範囲の温度でｎ型半導
体膜を結晶成長させることを特徴とするｎ型半導体膜の
製造方法により達成される。
の原料と、ドーパント原料とを用いて気相成長法により
基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長させるｎ
型半導体膜の製造方法において、上記■族元素と上記■
族元素の原料供給比を、結晶成長速度が、■族元素の原
料の供給量に律速される条件とし、かつ結晶成長時の反
応槽内圧力が１０−３Ｔｏｒｒ以下の条件の下にｎ型Ｚ
ｎ Ｓ ｘｓ ｅ １−ｘ（ただしＸは０≦ｘ ＜
１の範囲の値である）で表わされるｎ型半導体膜を結晶
成長させることを特徴とするｎ型半導体膜の製造方法、
（９）上記８記載のｎ型半導体膜の製造方法において、
上記ドーパント原料は、ヨウ化アルキル及び臭化フルキ
ルの少なくとも一種であることを特徴とするｎ型半導体
膜の製造方法、（１０）上記９記載のｎ型半導体膜の製
造方法において、上記ヨウ化アルキルはヨウ化メチルで
あることを特徴とするｎ型半導体膜の製造方法、（１１
）上記９記載のｎ型半導体膜の製造方法において、上記
臭化アルキルは臭化メチルであることを特徴とするｎ型
半導体膜の製造方法、（１２）上記８から１１のいずれ
かに記載のｎ型半導体膜の製造方法において、上記基板
の温度は２５０℃から４５０℃の範囲の温度でｎ型半導
体膜を結晶成長させることを特徴とするｎ型半導体膜の
製造方法により達成される。
上記第３のし的は、（７）上記１から６のいずれかに記
載のｎ型半導体膜と、式（Ｚ ｎ ｙＣｄ ０．−Ｙ）
（Ｓ ｚＳ ｅ ｔＴ ｅ １−ｚ−ｔ） （ただし
ｙ、ｚ、ｔはそれぞれ０≦ｙ≦１．０≦ｚ＋ｔ≦１．０
≦Ｚ≦１．０≦ｔ≦１の範囲の値である）ｎ型半導体膜
とを積層したｐｎ接合を基板上に有することを特徴とす
る半導体装置により達成される。
載のｎ型半導体膜と、式（Ｚ ｎ ｙＣｄ ０．−Ｙ）
（Ｓ ｚＳ ｅ ｔＴ ｅ １−ｚ−ｔ） （ただし
ｙ、ｚ、ｔはそれぞれ０≦ｙ≦１．０≦ｚ＋ｔ≦１．０
≦Ｚ≦１．０≦ｔ≦１の範囲の値である）ｎ型半導体膜
とを積層したｐｎ接合を基板上に有することを特徴とす
る半導体装置により達成される。
本発明のｎ型半導体膜の製造方法では、結晶成長時の圧
力をｌ ０−ＪＴｏｒｒ以下、好ましくは１０Ｔｏｒｒ
以下にする。また、ある程度の結晶成長速度を得るため
には１０−５Ｔｏｒｒ以上の圧力とすることが好ましい
。また、結晶成長時の基板温度は、２５０℃以上４５０
℃以下の範囲が好ましい。
力をｌ ０−ＪＴｏｒｒ以下、好ましくは１０Ｔｏｒｒ
以下にする。また、ある程度の結晶成長速度を得るため
には１０−５Ｔｏｒｒ以上の圧力とすることが好ましい
。また、結晶成長時の基板温度は、２５０℃以上４５０
℃以下の範囲が好ましい。
さらに、Ｚ ｎ Ｓ ｘ Ｓ ｅニー８膜のＸの値は○
≦ｘ ＜ １の範囲の値であるが、基板との格子定数を
揃えるためには０≦Ｘ≦０．５の範囲の値であることが
好ましい。
≦ｘ ＜ １の範囲の値であるが、基板との格子定数を
揃えるためには０≦Ｘ≦０．５の範囲の値であることが
好ましい。
気相成長法によるＺ ｎ ＳｘＳ ｅｌ−ｘ （０≦Ｘ
〈１）膜の結晶成長時に、■族元素の原料が■族元素の
原料よりも過剰に供給されている場合、■族元素の空孔
を生成しやすい。本発明においてはこのような条件下に
■族元素の原料を供給することが好ましい。
〈１）膜の結晶成長時に、■族元素の原料が■族元素の
原料よりも過剰に供給されている場合、■族元素の空孔
を生成しやすい。本発明においてはこのような条件下に
■族元素の原料を供給することが好ましい。
このａ族元素の原料が■族元素の原料よりも過剰に供給
されている条件というのは、各結晶成長装置の構造や形
状に依存する。いま、■族元素の原料の供給量を一定と
してＺｎＳＳｅ膜を成長させ、■族元素の原料の供給量
と成長速度の関係を調へると、■族元素の原料の供給量
が少ない範囲では成長速度は■族元素の原料の供給量に
比例する。■族元素の原料の供給量がある量を越えると
、成長速度は■族元素の原料の供給量に依存せず、一定
となる。前者が■族元素の原料の供給律速の範囲であり
、■族元素の原料が■族元素の原料よりも過剰に供給さ
れている条件に相当する。
されている条件というのは、各結晶成長装置の構造や形
状に依存する。いま、■族元素の原料の供給量を一定と
してＺｎＳＳｅ膜を成長させ、■族元素の原料の供給量
と成長速度の関係を調へると、■族元素の原料の供給量
が少ない範囲では成長速度は■族元素の原料の供給量に
比例する。■族元素の原料の供給量がある量を越えると
、成長速度は■族元素の原料の供給量に依存せず、一定
となる。前者が■族元素の原料の供給律速の範囲であり
、■族元素の原料が■族元素の原料よりも過剰に供給さ
れている条件に相当する。
■族元素の原料の供給律速の範囲は、各結晶成長装置の
構造や形状に依存するため、外部から供給した■族元素
及び■族元素の原料の供給量の比と直接は関係しないが
、多くの装置では［■族元素の原料／■族元素の原料］
の値が５以下であり、より好ましくは４以下である。ま
た、この比の値があまり小さくても結晶成長速度が遅く
なるので。
構造や形状に依存するため、外部から供給した■族元素
及び■族元素の原料の供給量の比と直接は関係しないが
、多くの装置では［■族元素の原料／■族元素の原料］
の値が５以下であり、より好ましくは４以下である。ま
た、この比の値があまり小さくても結晶成長速度が遅く
なるので。
０．１以上であることが好ましい。
前述のように、気相成長法によるＺ ｎ Ｓ ｘＳｅ□
−、（０≦ｘく１）膜の結晶成長時に、■族元素の原料
が■族元素の原料よりも過剰に供給されている場合、■
族元素の空孔を生成しやすい。
−、（０≦ｘく１）膜の結晶成長時に、■族元素の原料
が■族元素の原料よりも過剰に供給されている場合、■
族元素の空孔を生成しやすい。
この■族元素の原料が■族元素の原料よりも過剰に供給
されている条件というのは、■族元素の原料の供給量を
一定とし、■族元素の原料の供給量を変化させたとき、
結晶成長速度が■族元素の原料の供給量に比例する範囲
、すなわち、■族元素の原料の供給律速の範囲である。
されている条件というのは、■族元素の原料の供給量を
一定とし、■族元素の原料の供給量を変化させたとき、
結晶成長速度が■族元素の原料の供給量に比例する範囲
、すなわち、■族元素の原料の供給律速の範囲である。
このように結晶成長速度が■族元素の原料の供給量に律
速されでいる条件の下に■族元素の原料を供給した場合
、■族元素の格子位置に■族元素が置換され、この置換
された■族元素がトナーとして作用することにより、効
率良く低抵抗のｎ型半導体層が得られる。
速されでいる条件の下に■族元素の原料を供給した場合
、■族元素の格子位置に■族元素が置換され、この置換
された■族元素がトナーとして作用することにより、効
率良く低抵抗のｎ型半導体層が得られる。
また、結晶成長中の成長室の圧力は低いほど■族元素の
格子位置に空孔が生成しやすく、その上、過剰な反応（
ｐｒｅｍａｔｕｒｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ）を抑制し、結
晶性を改善できるので良好なｎ型伝導層を形成できる。
格子位置に空孔が生成しやすく、その上、過剰な反応（
ｐｒｅｍａｔｕｒｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ）を抑制し、結
晶性を改善できるので良好なｎ型伝導層を形成できる。
■族元素がＳｅであり、ドーパントとしてヨウ素を単独
に用いる場合、Ｓｅ位置を置換するヨウ素は、原子価半
径がＳｅよりも１４，７％大きいために、添加濃度の増
加に伴ない結晶中に欠陥が導入されやすい。そのため臭
素を同時に添加することが好ましい。両者の好ましい混
合比は、臭素５９％〜１００％、ヨウ素０％〜４１％（
原子％、以下同じ）の範囲であり、より好ましい混合比
は、臭素８６％〜９３％、ヨウ素７％〜１４％の範囲で
ある。前者が格子不整５％の範囲、後者が格子不整０．
５％の範囲である。特に、臭素８９．５％とヨウ素１０
．５％を含有するＺ ｎ ＳｘＳ ｅよ。
に用いる場合、Ｓｅ位置を置換するヨウ素は、原子価半
径がＳｅよりも１４，７％大きいために、添加濃度の増
加に伴ない結晶中に欠陥が導入されやすい。そのため臭
素を同時に添加することが好ましい。両者の好ましい混
合比は、臭素５９％〜１００％、ヨウ素０％〜４１％（
原子％、以下同じ）の範囲であり、より好ましい混合比
は、臭素８６％〜９３％、ヨウ素７％〜１４％の範囲で
ある。前者が格子不整５％の範囲、後者が格子不整０．
５％の範囲である。特に、臭素８９．５％とヨウ素１０
．５％を含有するＺ ｎ ＳｘＳ ｅよ。
（０≦ｘく１）膜は良好な電気特性を有する。
（実施例１）
以下、本発明の一実施例を示す。第１図は、有機金属分
子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）装置の概略図である。
子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）装置の概略図である。
チャンバ１はポンプ２により超高真空まで排気される。
チャンバ１内には、基板サセプタ３に保持された基板４
と、ガスセル５．６．７．８．９が配置される。恒温槽
２ｏで一定温度に保たれたシリンダ１５．１８．１９及
びボンベ１６．１７からマスフローコントローラ１ｏ、
１１．１２．１３．１４を通してガスセル５．６．７．
８．９に原料ガスが導入され、このガスセルからガスが
基板４に向けて照射される。基板サセプタ３は抵抗加熱
によりｓ ｏ ｏ ℃まで加熱できる。
と、ガスセル５．６．７．８．９が配置される。恒温槽
２ｏで一定温度に保たれたシリンダ１５．１８．１９及
びボンベ１６．１７からマスフローコントローラ１ｏ、
１１．１２．１３．１４を通してガスセル５．６．７．
８．９に原料ガスが導入され、このガスセルからガスが
基板４に向けて照射される。基板サセプタ３は抵抗加熱
によりｓ ｏ ｏ ℃まで加熱できる。
ガスセル５〜９は抵抗加熱により１０００’Ｃまで加熱
でき、ガスを基板に到達する前に予め分解することが可
能である。
でき、ガスを基板に到達する前に予め分解することが可
能である。
以上の装置を用いて、シリンダ１５に■族元素の原料と
してジメチル亜鉛（（ＣＨ３）３Ｚｎ、以下ＤＭＺと略
す）、ボンベ１６に■族元素の原料としてセレン化水素
（Ｈ２Ｓｅ）、シリンダ１８゜１９にドーパントである
■族元素の原料としてヨウ化メチル、臭化メチルを入れ
て、Ｚｎ５ｅ：Ｉ、Ｚｎ５ｅ：Ｂｒ、Ｚｎ５ｅ： Ｉ、
Ｂｒ膜の結晶成長をそれぞれ行い、その特性を測定した
。基板４にはＧａＡｓを用いた。各原料ガスは、３５０
’Ｃ〜８００℃に加熱したガスセルを通して成長室へ導
入した。ＤＭＺとＨ２Ｓｅの流量はそれぞれ２０．４３
μｍｏｌ／ｍｉｎであり、この条件では、成長速度が■
族元素の原料の供給量によって律速される。このとき、
アンドープのＺｎ５ｅの伝導型はｎ型である。これは、
■族元素の原料過剰の条件下では■族原子の格子位置に
空孔を生しやすく、Ｓｅ空孔がトナーとして作用してい
ることによるものである。
してジメチル亜鉛（（ＣＨ３）３Ｚｎ、以下ＤＭＺと略
す）、ボンベ１６に■族元素の原料としてセレン化水素
（Ｈ２Ｓｅ）、シリンダ１８゜１９にドーパントである
■族元素の原料としてヨウ化メチル、臭化メチルを入れ
て、Ｚｎ５ｅ：Ｉ、Ｚｎ５ｅ：Ｂｒ、Ｚｎ５ｅ： Ｉ、
Ｂｒ膜の結晶成長をそれぞれ行い、その特性を測定した
。基板４にはＧａＡｓを用いた。各原料ガスは、３５０
’Ｃ〜８００℃に加熱したガスセルを通して成長室へ導
入した。ＤＭＺとＨ２Ｓｅの流量はそれぞれ２０．４３
μｍｏｌ／ｍｉｎであり、この条件では、成長速度が■
族元素の原料の供給量によって律速される。このとき、
アンドープのＺｎ５ｅの伝導型はｎ型である。これは、
■族元素の原料過剰の条件下では■族原子の格子位置に
空孔を生しやすく、Ｓｅ空孔がトナーとして作用してい
ることによるものである。
表−にＺｎ５ｅ：Ｉ膜の結晶成長時の基板温度、ヨウ化
メチルとＨ２Ｓｅの流量比（（１）／ （Ｓｅ）と記
載）及び圧力を、表２に得た膜の特性を示す。
メチルとＨ２Ｓｅの流量比（（１）／ （Ｓｅ）と記
載）及び圧力を、表２に得た膜の特性を示す。
Ｎａ 基板温度
（’Ｃ）
ｌ ３５０
ｖ３５０
（以下余白）
表−
（Ｉ）／ （Ｓｅ） 圧力
（Ｔｏｒｒ）
０．０１ １×１０−’
０．０２ １×１０−’
０．２ １×１０−４
２２Ｘ１０−’
２０ ５ｘｌＯ−’
表−
Ｎａ キャリア濃度 比抵抗 移動度（ｃｍ−
３） （ΩＣ２１１） （ｔｙｊ ／ Ｖ
ｓ ）ｉ １０１５〜１０” ≦８．３×１０
−１＞７００ｉｉ １０”〜１０１７ ≦１．Ｏ
ｘ １０−” ＞６３０市 １０１７〜１０１９
≦１．２Ｘ１０−２＞５００ｉｖ １０”−１
０” ≦２．Ｏｘ １０−’ ＞ ３００■１０
１ｇ〜１０２０ ≦２，５ Ｘ １０−４＞ ２５０
第２図に、このｎ型Ｚｎ５ｅ膜の室温でのキャリア濃度
と移動度との関係を示す。（ａ）は上記表−１表二に示
したドーパントとしてヨウ素単独のもの、（ｂ）はドー
パントとしてヨウ素（１０％）−臭素（９０％）混合添
加のものである。後者は、ドーパント原料としてヨウ化
メチル（１１％）−臭化メチル（８９％）混合原料を用
いて作製した。また同図中に従来例を○で示した。これ
から明らかに、本発明のｎ型Ｚｎ５ｅ膜は優れた特性が
得られたことが分かる。
３） （ΩＣ２１１） （ｔｙｊ ／ Ｖ
ｓ ）ｉ １０１５〜１０” ≦８．３×１０
−１＞７００ｉｉ １０”〜１０１７ ≦１．Ｏ
ｘ １０−” ＞６３０市 １０１７〜１０１９
≦１．２Ｘ１０−２＞５００ｉｖ １０”−１
０” ≦２．Ｏｘ １０−’ ＞ ３００■１０
１ｇ〜１０２０ ≦２，５ Ｘ １０−４＞ ２５０
第２図に、このｎ型Ｚｎ５ｅ膜の室温でのキャリア濃度
と移動度との関係を示す。（ａ）は上記表−１表二に示
したドーパントとしてヨウ素単独のもの、（ｂ）はドー
パントとしてヨウ素（１０％）−臭素（９０％）混合添
加のものである。後者は、ドーパント原料としてヨウ化
メチル（１１％）−臭化メチル（８９％）混合原料を用
いて作製した。また同図中に従来例を○で示した。これ
から明らかに、本発明のｎ型Ｚｎ５ｅ膜は優れた特性が
得られたことが分かる。
また、同様にして、硫黄（Ｓ）原料として、硫化水素（
Ｈ２Ｓ）をボンベ１７から導入し、ＺｎＳ、Ｓ ｅｌ−
ｘ（０≦Ｘ〈１）膜を作製し、トービンクを行った。得
られたｎ型半導体膜も優れた特性を示した。
Ｈ２Ｓ）をボンベ１７から導入し、ＺｎＳ、Ｓ ｅｌ−
ｘ（０≦Ｘ〈１）膜を作製し、トービンクを行った。得
られたｎ型半導体膜も優れた特性を示した。
従来の方法により製造したヨウ素が添加されたＺｎ５ｅ
膜は結晶中に欠陥が導入され、フォトルミネッセンスス
ペクトル中に深い準位からの発光が見られるが１本実施
例のｎ型半導体膜のフォトルミネッセンススペクトルに
は、４．７〜３００ｋにおいて深い準位からの発光は抑
制されていた。
膜は結晶中に欠陥が導入され、フォトルミネッセンスス
ペクトル中に深い準位からの発光が見られるが１本実施
例のｎ型半導体膜のフォトルミネッセンススペクトルに
は、４．７〜３００ｋにおいて深い準位からの発光は抑
制されていた。
（実施例２）
第３図は、本発明の一実施例の半導体発光素子の断面模
式図である。実施例１とほぼ同様な方法で、ｐ型ＧａＡ
ｓ（１００）基板２１上に、窒素を添加したｐ型Ｚ ｎ
Ｓ［１，０７３ｅｏ、ｑｙ層２２、臭素−ヨウ素（８
９：１１）をドープしたｎ型ＺｎＳ ｏ、ｏｔｓ ｅｏ
、９３層２３を形成した。Ｚｎ原料、５ｅｆｊＫ料とし
ては、それぞれＤＭＺ、Ｈ２Ｓｅを用い、ｎ型ドーパン
ト原料としてはヨウ化メチル及び臭化メチル、ｐ型ドー
パントとしてはアンモニアを用いた。基板温度３５０℃
で、ＤＭＺ、Ｈ２Ｓｅ、Ｈ２Ｓ、ヨウ化メチル及び臭化
メチルの流量はそれぞれ２０．４１．２．５．４０μｍ
ｏｌ／ ｍ ｉ ｎである。アンモニアは４３μｍｏｌ
／ｍｉｎである。
式図である。実施例１とほぼ同様な方法で、ｐ型ＧａＡ
ｓ（１００）基板２１上に、窒素を添加したｐ型Ｚ ｎ
Ｓ［１，０７３ｅｏ、ｑｙ層２２、臭素−ヨウ素（８
９：１１）をドープしたｎ型ＺｎＳ ｏ、ｏｔｓ ｅｏ
、９３層２３を形成した。Ｚｎ原料、５ｅｆｊＫ料とし
ては、それぞれＤＭＺ、Ｈ２Ｓｅを用い、ｎ型ドーパン
ト原料としてはヨウ化メチル及び臭化メチル、ｐ型ドー
パントとしてはアンモニアを用いた。基板温度３５０℃
で、ＤＭＺ、Ｈ２Ｓｅ、Ｈ２Ｓ、ヨウ化メチル及び臭化
メチルの流量はそれぞれ２０．４１．２．５．４０μｍ
ｏｌ／ ｍ ｉ ｎである。アンモニアは４３μｍｏｌ
／ｍｉｎである。
この条件下では、■族元素の原料が不足しているため、
ヨウ素（臭素）はＳｅ原子の格子位置に置換されやすく
、しかも、格子欠陥の生成が抑制されているので、比抵
抗４Ｘ１０−’Ω】、キャリア濃度、３×１０１ｇ、移
動度５２０ ｃｉ ／ Ｖ ｓのｎ型Ｚ ｎ Ｓｏ、０
７Ｓ ｅｏ、ｑｘが得られ、良好なｐｎ接合が得られた
。
ヨウ素（臭素）はＳｅ原子の格子位置に置換されやすく
、しかも、格子欠陥の生成が抑制されているので、比抵
抗４Ｘ１０−’Ω】、キャリア濃度、３×１０１ｇ、移
動度５２０ ｃｉ ／ Ｖ ｓのｎ型Ｚ ｎ Ｓｏ、０
７Ｓ ｅｏ、ｑｘが得られ、良好なｐｎ接合が得られた
。
以下、通常の方法により電極２４を形成し、半導体発光
素子とした。
素子とした。
窒素を添加したｐ型Ｚ ｎ Ｓ ｏ、ｏ７Ｓ ｅ Ｏ，
９３層２２に代えて、同様に窒素を添加したｐ型Ｚｎ５
ｅＷ！ｊ、ｐ型ＺｎＴｅ層、ｐ型ＣｄＴｅ層、ｎ型Ｚｎ
Ｓ ｏ、ｏ＆ｓ ｅｎ、９４層、ｐ型Ｚ ｎ Ｓ ｏ、
ｂｙ Ｓ ｅ ａ、ｉ７Ｍ、ｐ型Ｃｄ Ｑ、４３ Ｚ
ｎ Ｏ，５？ Ｓ層を用いたが同様に良好なｐｎ接合が
得られた。
９３層２２に代えて、同様に窒素を添加したｐ型Ｚｎ５
ｅＷ！ｊ、ｐ型ＺｎＴｅ層、ｐ型ＣｄＴｅ層、ｎ型Ｚｎ
Ｓ ｏ、ｏ＆ｓ ｅｎ、９４層、ｐ型Ｚ ｎ Ｓ ｏ、
ｂｙ Ｓ ｅ ａ、ｉ７Ｍ、ｐ型Ｃｄ Ｑ、４３ Ｚ
ｎ Ｏ，５？ Ｓ層を用いたが同様に良好なｐｎ接合が
得られた。
本発明によれば、結晶中の欠陥の少ない、良好な電気特
性を有するｎ型Ｚ ｎ ＳｘＳ ｅ 、−ｘ （０≦Ｘ
く１）半導体膜を得ることができた。また、その半導体
膜の製造方法が明らかになった。さらにまた、その半導
体膜を用いて、良好な電気特性を有するｐｎ接合半導体
装置を得る二とができた。
性を有するｎ型Ｚ ｎ ＳｘＳ ｅ 、−ｘ （０≦Ｘ
く１）半導体膜を得ることができた。また、その半導体
膜の製造方法が明らかになった。さらにまた、その半導
体膜を用いて、良好な電気特性を有するｐｎ接合半導体
装置を得る二とができた。
第１図は本発明を行なうためのＭ Ｏ′ｖｉ Ｂ Ｅ装
置の一例を示す概略図、第２図は本発明を説明するため
のキャリア濃度と移動度の関係を示す図、第３図は本発
明の一実施例の半導体発光素子の構造を示す断面模式図
である。 １・・・チャンバ ２・ポンプ３・・基板サセ
プタ ４．２１・・基板５．６，７．８，９・・・
ガスセル １０．１１．１２．１３．１４ ・マスフローコントロ
ーラ １５．１８．１９・・シリンダー １６．１７・・ボンベ ２０ ・恒温槽 ２２ ｐ型ＺｎＳ。 ２３− ｎ型ＺｎＳ。 ２４・・・電極
置の一例を示す概略図、第２図は本発明を説明するため
のキャリア濃度と移動度の関係を示す図、第３図は本発
明の一実施例の半導体発光素子の構造を示す断面模式図
である。 １・・・チャンバ ２・ポンプ３・・基板サセ
プタ ４．２１・・基板５．６，７．８，９・・・
ガスセル １０．１１．１２．１３．１４ ・マスフローコントロ
ーラ １５．１８．１９・・シリンダー １６．１７・・ボンベ ２０ ・恒温槽 ２２ ｐ型ＺｎＳ。 ２３− ｎ型ＺｎＳ。 ２４・・・電極
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、式ＺｎＳ＿ｘＳｅ＿１＿−＿ｘ（ただしｘは０≦ｘ
＜１の範囲の値である）で表わされ、室温で１× １０＾１＾５ｃｍ＾−＾３以上１×１０＾１＾６ｃｍ＾
−＾３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半導体膜
において、該ｎ型半導体膜は８．３×１０＾−＾１Ωｃ
ｍ以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜
。 ２、式ＺｎＳｘＳｅ＿１＿−＿ｘ（ただしｘは０≦ｘ＜
１の範囲の値である）で表わされ、室温で１× １０＾１＾６ｃｍ＾−＾３以上１×１０＾１＾７ｃｍ＾
−＾３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半導体膜
において、該ｎ型半導体膜は１．０×１０＾−＾１Ωｃ
ｍ以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜
。 ３、式ＺｎＳｘＳｅ＿１＿−＿ｘ（ただしｘは０≦ｘ＜
１の範囲の値である）で表わされ、室温で１× １０＾１＾７ｃｍ＾−＾３以上１×１０＾１＾８ｃｍ＾
−＾３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半導体膜
において、該ｎ型半導体膜は１．２×１０＾−＾２Ωｃ
ｍ以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜
。 ４、式ＺｎＳｘＳｅ＿１＿−＿ｘ（ただしｘは０≦ｘ＜
１の範囲の値である）で表わされ、室温で１× １０＾１＾８ｃｍ＾−＾３以上１×１０＾１＾９ｃｍ＾
−＾３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半導体膜
において、該ｎ型半導体膜は２．０×１０＾−＾３Ωｃ
ｍ以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜
。 ５、式ＺｎＳｘＳｅ＿１＿−＿ｘ（ただしｘは０≦ｘ＜
１の範囲の値である）で表わされ、室温で１× １０＾１＾９ｃｍ＾−＾３以上１×１０＾２＾０ｃｍ＾
−＾３以下の範囲のキャリア濃度を有するｎ型半導体膜
において、該ｎ型半導体膜は２．５×１０＾−＾４Ωｃ
ｍ以下の比抵抗を有することを特徴とするｎ型半導体膜
。 ６、請求項１から５のいずれかに記載のｎ型半導体膜に
おいて、ドーパントは臭素及びヨウ素の少なくとも１元
素であることを特徴とするｎ型半導体膜。 ７、請求項１から６のいずれかに記載のｎ型半導体膜と
、式（Ｚｎ＿ｙＣｄ＿１＿−＿ｙ）（Ｓ＿ｚＳｅ＿ｔＴ
ｅ＿１＿−＿２＿−＿ｔ）（ただしｙ、ｚ、ｔはそれぞ
れ０≦ｙ≦１、０≦ｚ＋ｔ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｔ≦
１の範囲の値である）ｐ型半導体膜とを積層したｐｎ接
合を基板上に有することを特徴とする半導体装置。 ８、II族元素の原料と、VI族元素の原料と、ドーパント
原料とを用いて気相成長法により基板上にII−VI族化合
物半導体を結晶成長させるｎ型半導体膜の製造方法にお
いて、上記II族元素と上記VI族元素の原料供給比を、結
晶成長速度が、VI族元素の原料の供給量に律速される条
件とし、かつ結晶成長時の反応槽内圧力が１０＾−＾３
Ｔｏｒｒ以下の条件の下にｎ型ＺｎＳ＿ｘＳｅ＿１＿−
＿ｘ（ただしｘは０≦ｘ＜１の範囲の値である）で表わ
されるｎ型半導体膜を結晶成長させることを特徴とする
ｎ型半導体膜の製造方法。 ９、請求項８記載のｎ型半導体膜の製造方法において、
上記ドーパント原料は、ヨウ化アルキル及び臭化アルキ
ルの少なくとも一種であることを特徴とするｎ型半導体
膜の製造方法。 １０、請求項９記載のｎ型半導体膜の製造方法において
、上記ヨウ化アルキルはヨウ化メチルであることを特徴
とするｎ型半導体膜の製造方法。 １１、請求項９記載のｎ型半導体膜の製造方法において
、上記臭化アルキルは臭化メチルであることを特徴とす
るｎ型半導体膜の製造方法。 １２、請求項８から１１のいずれかに記載のｎ型半導体
膜の製造方法において、上記基板の温度は２５０℃から
４５０℃の範囲の温度でｎ型半導体膜を結晶成長させる
ことを特徴とするｎ型半導体膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222510A JPH04106986A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | ｎ型半導体膜、その製造方法及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222510A JPH04106986A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | ｎ型半導体膜、その製造方法及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106986A true JPH04106986A (ja) | 1992-04-08 |
Family
ID=16783565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2222510A Pending JPH04106986A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | ｎ型半導体膜、その製造方法及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04106986A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007036300A (ja) * | 2006-11-13 | 2007-02-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子、およびコンタクトを形成する方法 |
| KR100789078B1 (ko) * | 2003-10-22 | 2007-12-26 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 반도체 광소자, 및 콘택트를 형성하는 방법 |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2222510A patent/JPH04106986A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100789078B1 (ko) * | 2003-10-22 | 2007-12-26 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 반도체 광소자, 및 콘택트를 형성하는 방법 |
| JP2007036300A (ja) * | 2006-11-13 | 2007-02-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子、およびコンタクトを形成する方法 |
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