JPH04320038A - ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 - Google Patents
ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法Info
- Publication number
- JPH04320038A JPH04320038A JP3112272A JP11227291A JPH04320038A JP H04320038 A JPH04320038 A JP H04320038A JP 3112272 A JP3112272 A JP 3112272A JP 11227291 A JP11227291 A JP 11227291A JP H04320038 A JPH04320038 A JP H04320038A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- group
- compound semiconductor
- type
- organic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
- C30B29/48—AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硫黄を含むＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体のｎ形結晶の結晶成長方法に関するもの
である。
族化合物半導体のｎ形結晶の結晶成長方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の有機金属気
相成長法（以下ＭＯＶＰＥ法という）において、ＶＩ族
元素原料として水素化物（硫化水素，セレン化水素等）
を用いた場合、約３００℃程度の低温での成長が可能に
なるため、成長温度から室温にいたる温度変化による結
晶の劣化を避けることができる。しかしその反面、ＶＩ
族元素の水素化合物原料はＩＩ族元素の有機金属原料（
ジアルキルカドミウム，ジアルキル亜鉛等）と室温程度
の低温でも反応を起こすため、それを避けるために半導
体基板に結晶成長を行う直前で原料を混合しなくてはな
らず、その結果成長層の厚さ、品質などがばらついてし
まう。このため、低温でＩＩ族元素有機金属原料と反応
を起こさないＶＩ族元素原料として、有機化合物である
アルキル化合物（ジエチル硫黄，ジメチル硫黄，ターシ
ャリブチルメルカプタン，ジエチルセレン，ジメチルセ
レン，エチルセレノール等）を用いた結晶成長法が提案
され、実験も行われている。
相成長法（以下ＭＯＶＰＥ法という）において、ＶＩ族
元素原料として水素化物（硫化水素，セレン化水素等）
を用いた場合、約３００℃程度の低温での成長が可能に
なるため、成長温度から室温にいたる温度変化による結
晶の劣化を避けることができる。しかしその反面、ＶＩ
族元素の水素化合物原料はＩＩ族元素の有機金属原料（
ジアルキルカドミウム，ジアルキル亜鉛等）と室温程度
の低温でも反応を起こすため、それを避けるために半導
体基板に結晶成長を行う直前で原料を混合しなくてはな
らず、その結果成長層の厚さ、品質などがばらついてし
まう。このため、低温でＩＩ族元素有機金属原料と反応
を起こさないＶＩ族元素原料として、有機化合物である
アルキル化合物（ジエチル硫黄，ジメチル硫黄，ターシ
ャリブチルメルカプタン，ジエチルセレン，ジメチルセ
レン，エチルセレノール等）を用いた結晶成長法が提案
され、実験も行われている。
【０００３】図７は従来の技術によるｎ形硫化カドミウ
ム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）のＭＯＶＰＥ装置である。１１〜
１５はマスフローコントローラなどの流量制御器、２１
はＩＩ族元素有機亜鉛原料であるジエチル亜鉛（ＤＥＺ
ｎ）、２２はＩＩ族元素有機カドミウム原料であるジメ
チルカドミウム（ＤＭＣｄ）、２３は有機硫黄原料であ
るターシャリブチルメルカプタン（ｔＢｕＳＨ）、２４
はＩＩＩ 族元素有機原料ドーパントであるトリエチル
インジウム（ＴＥＩｎ）、３１〜３４はバルブ、４は基
板を載せるサセプタ、５は石英ガラス製の反応管である
。図中左からキャリアガスとなる純水素ガスが各流量制
御器に導入され、おのおの一定の流量で各原料をバブリ
ングする。各原料は蒸気となって水素キャリアガスと共
に輸送され、バルブを経て配管６内で混合される。混合
された原料は、反応管５内へ導入された後、誘導加熱等
によって加熱されたサセプタ４で熱分解し、その上に置
かれたＧａＡｓ基板上に硫化カドミウム亜鉛を積層する
。分解後のガスは図中右の廃ガス処理装置で処理されて
放出される。
ム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）のＭＯＶＰＥ装置である。１１〜
１５はマスフローコントローラなどの流量制御器、２１
はＩＩ族元素有機亜鉛原料であるジエチル亜鉛（ＤＥＺ
ｎ）、２２はＩＩ族元素有機カドミウム原料であるジメ
チルカドミウム（ＤＭＣｄ）、２３は有機硫黄原料であ
るターシャリブチルメルカプタン（ｔＢｕＳＨ）、２４
はＩＩＩ 族元素有機原料ドーパントであるトリエチル
インジウム（ＴＥＩｎ）、３１〜３４はバルブ、４は基
板を載せるサセプタ、５は石英ガラス製の反応管である
。図中左からキャリアガスとなる純水素ガスが各流量制
御器に導入され、おのおの一定の流量で各原料をバブリ
ングする。各原料は蒸気となって水素キャリアガスと共
に輸送され、バルブを経て配管６内で混合される。混合
された原料は、反応管５内へ導入された後、誘導加熱等
によって加熱されたサセプタ４で熱分解し、その上に置
かれたＧａＡｓ基板上に硫化カドミウム亜鉛を積層する
。分解後のガスは図中右の廃ガス処理装置で処理されて
放出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におい
ては、デバイス化に際し必要となるｎ形の成長層を得る
ためにＩＩＩ 族元素の有機金属原料（トリアルキルイ
ンジウム，トリアルキルガリウム等）やＶＩＩ 族元素
の有機原料（ヨウ化アルキル，臭化アルキル等）をドー
パントとして加えると、ＩＩ族元素原料と低温で反応し
てしまい、成長速度を大きく下げるばかりでなく、成長
層の品質劣化を招くという問題がある。すなわち図８に
おいて、配管６内あるいは、反応管５に導入されてから
サセプタ４へ到達するまでの間でＩＩ族元素原料（ＤＥ
Ｚｎ，ＤＭＣｄ）とＩＩＩ 族元素原料（ＴＥＩｎ）が
反応を起こし、配管６内や反応管５内に生成物を析出す
る。その結果、サセプタ４付近での原料供給量は減少し
、ＩＩＩ 族元素原料を供給しないノンドープ層の成長
時と比べて成長速度が約１／１０に減少する。また、配
管６内や反応管５内に析出した生成物はバルブ３１〜３
４の開閉を妨げる他、生成物の蒸気圧により、その後に
成長したノンドープ層にインジウムが混入し、ノンドー
プ層のキャリア濃度が下がらないこと、成長層の組成が
意図した値から変動することなどにより結晶の品質が落
ちるという問題がある。
ては、デバイス化に際し必要となるｎ形の成長層を得る
ためにＩＩＩ 族元素の有機金属原料（トリアルキルイ
ンジウム，トリアルキルガリウム等）やＶＩＩ 族元素
の有機原料（ヨウ化アルキル，臭化アルキル等）をドー
パントとして加えると、ＩＩ族元素原料と低温で反応し
てしまい、成長速度を大きく下げるばかりでなく、成長
層の品質劣化を招くという問題がある。すなわち図８に
おいて、配管６内あるいは、反応管５に導入されてから
サセプタ４へ到達するまでの間でＩＩ族元素原料（ＤＥ
Ｚｎ，ＤＭＣｄ）とＩＩＩ 族元素原料（ＴＥＩｎ）が
反応を起こし、配管６内や反応管５内に生成物を析出す
る。その結果、サセプタ４付近での原料供給量は減少し
、ＩＩＩ 族元素原料を供給しないノンドープ層の成長
時と比べて成長速度が約１／１０に減少する。また、配
管６内や反応管５内に析出した生成物はバルブ３１〜３
４の開閉を妨げる他、生成物の蒸気圧により、その後に
成長したノンドープ層にインジウムが混入し、ノンドー
プ層のキャリア濃度が下がらないこと、成長層の組成が
意図した値から変動することなどにより結晶の品質が落
ちるという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、ＩＩＩ 族元素ド
ーパント原料やＶＩＩ 族元素ドーパント原料とＩＩ族
元素原料との低温での反応を抑制し、高品質な硫黄を含
むｎ形ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法を
提供することにある。
点を解決するためになされたもので、ＩＩＩ 族元素ド
ーパント原料やＶＩＩ 族元素ドーパント原料とＩＩ族
元素原料との低温での反応を抑制し、高品質な硫黄を含
むｎ形ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、ＩＩＩ 族元素有機金属原料またはＶＩ
Ｉ 族元素有機原料を含む原料ガスと有機硫黄原料を含
む原料ガスを予め混合した後、ＩＩ族元素有機金属原料
を含む原料ガスと混合して、有機金属気相成長法（ＭＯ
ＶＰＥ法）により、半導体基板上にｎ形のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体を結晶成長を行わせることを特徴とする構
成を有している。
に、本発明は、ＩＩＩ 族元素有機金属原料またはＶＩ
Ｉ 族元素有機原料を含む原料ガスと有機硫黄原料を含
む原料ガスを予め混合した後、ＩＩ族元素有機金属原料
を含む原料ガスと混合して、有機金属気相成長法（ＭＯ
ＶＰＥ法）により、半導体基板上にｎ形のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体を結晶成長を行わせることを特徴とする構
成を有している。
【０００７】
【作用】本発明により、ＩＩＩ 族元素ドーパント原料
（またはＶＩＩ 族元素ドーパント原料）を予め有機硫
黄原料と混合し、アダクトと呼ばれる気相の付加体を形
成させることにより、ＩＩ族元素原料との低温での反応
を抑えることができる。すなわち、有機硫黄原料とＩＩ
Ｉ 族元素有機原料（またはＶＩＩ 族元素有機原料）
を別の系統から先に混合してやり、ＩＩ族元素原料系統
と分離して反応管内に導入することにより、有機硫黄原
料とＩＩＩ 族元素原料とは結合し付加体を形成する。 付加体はＩＩ族元素原料とは低温で反応しないため、ド
ーパン原料とＩＩ族元素原料との低温での反応を抑制す
ることができる。
（またはＶＩＩ 族元素ドーパント原料）を予め有機硫
黄原料と混合し、アダクトと呼ばれる気相の付加体を形
成させることにより、ＩＩ族元素原料との低温での反応
を抑えることができる。すなわち、有機硫黄原料とＩＩ
Ｉ 族元素有機原料（またはＶＩＩ 族元素有機原料）
を別の系統から先に混合してやり、ＩＩ族元素原料系統
と分離して反応管内に導入することにより、有機硫黄原
料とＩＩＩ 族元素原料とは結合し付加体を形成する。 付加体はＩＩ族元素原料とは低温で反応しないため、ド
ーパン原料とＩＩ族元素原料との低温での反応を抑制す
ることができる。
【０００８】以下に、図面を用いて本発明を詳細に説明
する。
する。
【０００９】
【実施例１】図１は本発明の実施例の１つで、ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体の硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）
のＭＯＶＰＥ装置である。１１〜１５はマスフローコン
トローラなどの流量制御器、２１はＩＩ族元素有機亜鉛
原料であるジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）、２２はＩＩ族元
素有機カドミウム原料であるジメチルカドミウム（ＤＭ
Ｃｄ）、２３は有機硫黄原料であるターシャリブチルメ
ルカプタン（ｔＢｕＳＨ）、２４はＩＩＩ 族元素有機
原料ドーパントであるトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ
）、４は基板を載せるサセプタ、５は石英ガラス製の反
応管である。 バルブ３１，３２は配管６１に、バルブ３３，３４は配
管６２に接続されており、ＩＩ族元素原料であるジエチ
ル亜鉛（ＤＥＺｎ）とジメチルカドミウム（ＤＭＣｄ）
は配管６１内で混合され、また有機硫黄原料であるター
シャリブチルメルカプタン（ｔＢｕＳＨ）とＩＩＩ 族
元素原料であるトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）は配
管６２内で混合されてそれぞれ反応管５に導入される。 従って、本装置によれば、ＩＩＩ 族元素有機金属原料
であるＴＥＩｎを含む原料ガスと、有機硫黄原料である
ｔＢｕＳＨを含む原料ガスを配管６２で予め混合した後
、ＩＩ族元素有機金属原料であるＤＥＺｎとＤＭＣｄと
を含む配管６１内の原料ガスとを反応間５内で混合して
、反応管５内に配置されたサセプタ４上に置かれた半導
体基板上にｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ＣｄＺｎＳ
を結晶成長させることができる。このような方法をとる
と、ＴＥＩｎとｔＢｕＳＨが配管６２内で安定なアダク
トを形成するため、ＩＩ族元素原料とＴＥＩｎの低温で
の反応が抑制される。また、配管６１と６２は反応管５
まで互いに独立しているので、少なくとも配管６１，６
２内での生成物の析出は防ぐことができる。従って、前
述のような低温反応による悪影響は起こらず、ノンドー
プ層の成長時と全く変わらない成長速度で、同程度に高
品質な成長層を得ることができる。
Ｉ族化合物半導体の硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）
のＭＯＶＰＥ装置である。１１〜１５はマスフローコン
トローラなどの流量制御器、２１はＩＩ族元素有機亜鉛
原料であるジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）、２２はＩＩ族元
素有機カドミウム原料であるジメチルカドミウム（ＤＭ
Ｃｄ）、２３は有機硫黄原料であるターシャリブチルメ
ルカプタン（ｔＢｕＳＨ）、２４はＩＩＩ 族元素有機
原料ドーパントであるトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ
）、４は基板を載せるサセプタ、５は石英ガラス製の反
応管である。 バルブ３１，３２は配管６１に、バルブ３３，３４は配
管６２に接続されており、ＩＩ族元素原料であるジエチ
ル亜鉛（ＤＥＺｎ）とジメチルカドミウム（ＤＭＣｄ）
は配管６１内で混合され、また有機硫黄原料であるター
シャリブチルメルカプタン（ｔＢｕＳＨ）とＩＩＩ 族
元素原料であるトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）は配
管６２内で混合されてそれぞれ反応管５に導入される。 従って、本装置によれば、ＩＩＩ 族元素有機金属原料
であるＴＥＩｎを含む原料ガスと、有機硫黄原料である
ｔＢｕＳＨを含む原料ガスを配管６２で予め混合した後
、ＩＩ族元素有機金属原料であるＤＥＺｎとＤＭＣｄと
を含む配管６１内の原料ガスとを反応間５内で混合して
、反応管５内に配置されたサセプタ４上に置かれた半導
体基板上にｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ＣｄＺｎＳ
を結晶成長させることができる。このような方法をとる
と、ＴＥＩｎとｔＢｕＳＨが配管６２内で安定なアダク
トを形成するため、ＩＩ族元素原料とＴＥＩｎの低温で
の反応が抑制される。また、配管６１と６２は反応管５
まで互いに独立しているので、少なくとも配管６１，６
２内での生成物の析出は防ぐことができる。従って、前
述のような低温反応による悪影響は起こらず、ノンドー
プ層の成長時と全く変わらない成長速度で、同程度に高
品質な成長層を得ることができる。
【００１０】
【実施例２】実施例１では硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺ
ｎＳ）の場合を示したが、硫黄を含むＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体であれば、本発明によって結晶成長ができる。 図２は硫化セレン化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１１−
ｘ Ｓｙ Ｓｅ１−ｙ ）のＭＯＶＰＥ装置に本発明を
適用したときの例である。２５はジエチルセレン（ＤＥ
Ｓｅ）でバルブ３５により配管６１に混合されている。 そのほかの構成要素は図１と同じである。また、セレン
原料であるＤＥＳｅは、ＩＩＩ 族原料のＴＥＩｎと低
温での反応を起こさないので、図３の様にＤＥＳｅをｔ
ＢｕＳＨ及びＴＥＩｎと配管６２において混合してもよ
い。さらに、結晶成長させるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
は、実施例１，２では３元混晶化合物であったが、本発
明はこれに限らない。例えば、ＺｎＳ、ＣｄＳのような
２元化合物やＺｎＳＳｅのような３元化合物、あるいは
５元以上のＩＩ−ＶＩ族化合物のＭＯＶＰＥ法にも、硫
黄を含んでさえいれば適用可能である。ＩＩ族元素とし
ては水銀（Ｈｇ），マグネシウム（Ｍｇ）などを、また
、ＶＩ族元素として酸素（Ｏ），テルリウム（Ｔｅ）な
どを含んでももちろん構わない。 また、ＶＩ族元素原料の有機硫黄原料としては、ｔＢｕ
ＳＨの代わりにジエチル硫黄を用いてもよい。またこの
他の有機硫黄原料でも安定度の差はあるが、同様にＩＩ
Ｉ 族元素原料とアダクトを形成するため、同様な効果
が得られる。またＩＩＩ 族元素ドーパント原料もＴＥ
Ｉｎのみに限らない。トリメチルインジウム，エチルジ
メチルインジウム，トリエチルガリウム，トリメチルガ
リウムなどでも同様の効果は得られる。またＩＩＩ 族
元素ドーパント原料の代わりに、ＩＩ−ＶＩ族元素のｎ
形ドーパントとして働くＶＩＩ 族元素の有機原料の中
にも同様な効果が得られる原料がある。例えばヨウ化ヘ
キサン，ヨウ化エチル，臭化ブチルなどである。
ｎＳ）の場合を示したが、硫黄を含むＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体であれば、本発明によって結晶成長ができる。 図２は硫化セレン化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１１−
ｘ Ｓｙ Ｓｅ１−ｙ ）のＭＯＶＰＥ装置に本発明を
適用したときの例である。２５はジエチルセレン（ＤＥ
Ｓｅ）でバルブ３５により配管６１に混合されている。 そのほかの構成要素は図１と同じである。また、セレン
原料であるＤＥＳｅは、ＩＩＩ 族原料のＴＥＩｎと低
温での反応を起こさないので、図３の様にＤＥＳｅをｔ
ＢｕＳＨ及びＴＥＩｎと配管６２において混合してもよ
い。さらに、結晶成長させるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
は、実施例１，２では３元混晶化合物であったが、本発
明はこれに限らない。例えば、ＺｎＳ、ＣｄＳのような
２元化合物やＺｎＳＳｅのような３元化合物、あるいは
５元以上のＩＩ−ＶＩ族化合物のＭＯＶＰＥ法にも、硫
黄を含んでさえいれば適用可能である。ＩＩ族元素とし
ては水銀（Ｈｇ），マグネシウム（Ｍｇ）などを、また
、ＶＩ族元素として酸素（Ｏ），テルリウム（Ｔｅ）な
どを含んでももちろん構わない。 また、ＶＩ族元素原料の有機硫黄原料としては、ｔＢｕ
ＳＨの代わりにジエチル硫黄を用いてもよい。またこの
他の有機硫黄原料でも安定度の差はあるが、同様にＩＩ
Ｉ 族元素原料とアダクトを形成するため、同様な効果
が得られる。またＩＩＩ 族元素ドーパント原料もＴＥ
Ｉｎのみに限らない。トリメチルインジウム，エチルジ
メチルインジウム，トリエチルガリウム，トリメチルガ
リウムなどでも同様の効果は得られる。またＩＩＩ 族
元素ドーパント原料の代わりに、ＩＩ−ＶＩ族元素のｎ
形ドーパントとして働くＶＩＩ 族元素の有機原料の中
にも同様な効果が得られる原料がある。例えばヨウ化ヘ
キサン，ヨウ化エチル，臭化ブチルなどである。
【００１１】
【発明の効果】図４〜図７は従来の図８の結晶成長方法
と本発明による図１の結晶成長方法を用いた時の、ノン
ドープ層とｎ形ドープ層の諸特性について示したもので
ある。全ての図において、基板はクロム・酸素ドープの
半絶縁性（１００）面ＧａＡｓ基板を用いた。ＤＥＺｎ
及びＤＭＣｄの流量はそれぞれ５．５５，６．２０μｍ
ｏｌ／ｍｉｎで一定とした。成長時間は１時間である。 この時、二結晶Ｘ線回折法で測定したノンドープＣｄＺ
ｎＳ成長層の格子定数は、いずれの場合も基板のＧａＡ
ｓとほぼ一致し、これから混晶の組成はＣｄ０．５５Ｚ
ｎ０．４５Ｓである。
と本発明による図１の結晶成長方法を用いた時の、ノン
ドープ層とｎ形ドープ層の諸特性について示したもので
ある。全ての図において、基板はクロム・酸素ドープの
半絶縁性（１００）面ＧａＡｓ基板を用いた。ＤＥＺｎ
及びＤＭＣｄの流量はそれぞれ５．５５，６．２０μｍ
ｏｌ／ｍｉｎで一定とした。成長時間は１時間である。 この時、二結晶Ｘ線回折法で測定したノンドープＣｄＺ
ｎＳ成長層の格子定数は、いずれの場合も基板のＧａＡ
ｓとほぼ一致し、これから混晶の組成はＣｄ０．５５Ｚ
ｎ０．４５Ｓである。
【００１２】図４は本発明による図１の方法を用いた場
合と従来の図８の方法を用いた場合の、ＩＩ族元素原料
のＴＥＩｎの流量とＣｄＺｎＳ成長層の成長速度を示し
たものである。図からわかるように、従来の方法を用い
ると、ＴＥＩｎを０．１μｍｏｌ／ｍｉｎとＩＩ族元素
に比べてごく少量加えた場合でも、成長速度はノンドー
プ層に比べて１／１０程度に落ちてしまう。ところが本
発明を用いれば、ＴＥＩｎの流量が大きくなっても成長
速度はまったく減少しない。
合と従来の図８の方法を用いた場合の、ＩＩ族元素原料
のＴＥＩｎの流量とＣｄＺｎＳ成長層の成長速度を示し
たものである。図からわかるように、従来の方法を用い
ると、ＴＥＩｎを０．１μｍｏｌ／ｍｉｎとＩＩ族元素
に比べてごく少量加えた場合でも、成長速度はノンドー
プ層に比べて１／１０程度に落ちてしまう。ところが本
発明を用いれば、ＴＥＩｎの流量が大きくなっても成長
速度はまったく減少しない。
【００１３】図５は従来の方法を用いた場合の、ノンド
ープのＣｄＺｎＳ成長層と、ＴＥＩｎを０．６μｍｏｌ
／ｍｉｎドープしたＣｄＺｎＳ成長層の、室温における
ホトルミネセンススペクトルを示したものである。同図
において、縦軸はホトルミネセンスの強度、横軸はホト
ルミネセンスの波長を表す。ＤＥＺｎ及びＤＭＣｄの流
量は図４と同じである。同図から従来技術の問題点がよ
く理解することができる。ノンドープのＣｄＺｎＳ成長
層のホトルミネセンスが期待される正常な状態である。 これに反して、ドープしたＣｄＺｎＳ成長層のホトルミ
ネセンスは、正常な状態に比べ二つに分かれた低い山形
状となっている。そしてドープ層のバンド端付近のピー
ク発光波長が、ノンドープの場合より短波長側へずれて
いる。このことは、ＤＭＣｄの方がＤＥＺｎより多くＴ
ＥＩｎと反応して消費されたため、組成がノンドープ層
に比べ亜鉛リッチな組成にずれていることを意味する。 更に、結晶の品質劣化を反映してバンド端付近の発光強
度は１／１０以下に低下し、逆に結晶欠陥等に起因する
深い準位からの発光が増大している。
ープのＣｄＺｎＳ成長層と、ＴＥＩｎを０．６μｍｏｌ
／ｍｉｎドープしたＣｄＺｎＳ成長層の、室温における
ホトルミネセンススペクトルを示したものである。同図
において、縦軸はホトルミネセンスの強度、横軸はホト
ルミネセンスの波長を表す。ＤＥＺｎ及びＤＭＣｄの流
量は図４と同じである。同図から従来技術の問題点がよ
く理解することができる。ノンドープのＣｄＺｎＳ成長
層のホトルミネセンスが期待される正常な状態である。 これに反して、ドープしたＣｄＺｎＳ成長層のホトルミ
ネセンスは、正常な状態に比べ二つに分かれた低い山形
状となっている。そしてドープ層のバンド端付近のピー
ク発光波長が、ノンドープの場合より短波長側へずれて
いる。このことは、ＤＭＣｄの方がＤＥＺｎより多くＴ
ＥＩｎと反応して消費されたため、組成がノンドープ層
に比べ亜鉛リッチな組成にずれていることを意味する。 更に、結晶の品質劣化を反映してバンド端付近の発光強
度は１／１０以下に低下し、逆に結晶欠陥等に起因する
深い準位からの発光が増大している。
【００１４】一方、図６は本発明による方法を用いた場
合の、ノンドープのＣｄＺｎＳ成長層と、ＴＥＩｎを０
．６μｍｏｌ／ｍｉｎドープしたＣｄＺｎＳ成長層の室
温におけるホトルミネセンススペクトルを示したもので
ある。同図において、縦軸はホトルミネセンスの強度、
横軸はホトルミネセンスの波長を表す。バンド端付近の
発光波長及び強度、深い準位からの発光強度とも、ノン
ドープ層とドープ層はほとんど変わらず、組成や結晶品
質の変化はないことがわかる。
合の、ノンドープのＣｄＺｎＳ成長層と、ＴＥＩｎを０
．６μｍｏｌ／ｍｉｎドープしたＣｄＺｎＳ成長層の室
温におけるホトルミネセンススペクトルを示したもので
ある。同図において、縦軸はホトルミネセンスの強度、
横軸はホトルミネセンスの波長を表す。バンド端付近の
発光波長及び強度、深い準位からの発光強度とも、ノン
ドープ層とドープ層はほとんど変わらず、組成や結晶品
質の変化はないことがわかる。
【００１５】図７は本発明による図１の方法によって成
長したＴＥＩｎドープＣｄＺｎＳ層の、ホール効果測定
で測ったキャリア濃度をＴＥＩｎの流量に対してプロッ
トしたものである。キャリア濃度はＴＥＩｎ流量が０．
６μｍｏｌ／ｍｉｎで５×１０１８ｃｍ−３が得られて
いる。 一方、従来の方法（図８）を用いたドープ層では、ドー
プ量にかかわらず電極のコンタクトをとることすら困難
であり、ホール効果によってキャリア濃度を測定するこ
とはできなかった。これは、ホトルミネセンススペクト
ルの結果を考慮すると、結晶中に多くの欠陥に基づく深
い準位が形成されており、キャリアをトラップしてしま
うためである。
長したＴＥＩｎドープＣｄＺｎＳ層の、ホール効果測定
で測ったキャリア濃度をＴＥＩｎの流量に対してプロッ
トしたものである。キャリア濃度はＴＥＩｎ流量が０．
６μｍｏｌ／ｍｉｎで５×１０１８ｃｍ−３が得られて
いる。 一方、従来の方法（図８）を用いたドープ層では、ドー
プ量にかかわらず電極のコンタクトをとることすら困難
であり、ホール効果によってキャリア濃度を測定するこ
とはできなかった。これは、ホトルミネセンススペクト
ルの結果を考慮すると、結晶中に多くの欠陥に基づく深
い準位が形成されており、キャリアをトラップしてしま
うためである。
【００１６】以上に述べたように、本発明により、高品
質なｎ形ＩＩ−ＶＩ族元素結晶を得ることができる。こ
れにより、短波長光源用ＩＩ−ＶＩ族化合物結晶のエピ
タキシャル成長、あるいは１１１ −Ｖ族化合物導波路
構造の埋め込み成長など、多くの結晶成長に適用可能で
ある。
質なｎ形ＩＩ−ＶＩ族元素結晶を得ることができる。こ
れにより、短波長光源用ＩＩ−ＶＩ族化合物結晶のエピ
タキシャル成長、あるいは１１１ −Ｖ族化合物導波路
構造の埋め込み成長など、多くの結晶成長に適用可能で
ある。
【図１】本発明の一実施例としての硫化カドミウム亜鉛
のＭＯＶＰＥ装置を示す系統図である。
のＭＯＶＰＥ装置を示す系統図である。
【図２】本発明の一実施例としての硫化セレン化カドミ
ウム亜鉛のＭＯＶＰＥ装置を示す系統図である。
ウム亜鉛のＭＯＶＰＥ装置を示す系統図である。
【図３】ＭＯＶＰＥ装置の他の例を示す硫化セレン化カ
ドミウム亜鉛の系統図である。
ドミウム亜鉛の系統図である。
【図４】本発明の場合と従来例とについてＴＥＩｎの流
量とＣｄＺｎＳ成長層の成長速度との関係を示す特性図
である。
量とＣｄＺｎＳ成長層の成長速度との関係を示す特性図
である。
【図５】従来の方法によるＣｄＺｎＳ成長層の室温にお
けるホトルミネセンススペクトル特性図である。
けるホトルミネセンススペクトル特性図である。
【図６】本発明による場合のＣｄＺｎＳ成長層の室温に
おけるホトルミネセンススペクトル特性図である。
おけるホトルミネセンススペクトル特性図である。
【図７】本発明の方法によるＴＥＩｎの流量に対するＣ
ｄＺｎＳ層のホールキャリア濃度特性図である。
ｄＺｎＳ層のホールキャリア濃度特性図である。
【図８】従来の方法による硫化カドミウム亜鉛のＭＯＶ
ＰＥ装置を示す系統図である。
ＰＥ装置を示す系統図である。
１１〜１５ 流量制御器
２１ 有機亜鉛原料（ジエチル亜鉛）２２ 有機カ
ドミウム原料（ジメチルカドミウム）２３ 有機ＩＩ
Ｉ 族元素原料（トリエチルインジウム）２４ 有機
硫黄原料（ターシャリブチルメルカプタン）２５ 有
機セレン原料（ジエチルセレン）３１〜３４ バルブ ４ サセプタ ５ 反応管 ６ 配管 ６１〜６２ 配管
ドミウム原料（ジメチルカドミウム）２３ 有機ＩＩ
Ｉ 族元素原料（トリエチルインジウム）２４ 有機
硫黄原料（ターシャリブチルメルカプタン）２５ 有
機セレン原料（ジエチルセレン）３１〜３４ バルブ ４ サセプタ ５ 反応管 ６ 配管 ６１〜６２ 配管
Claims (5)
- 【請求項１】 ＩＩＩ 族元素有機金属原料またはＶ
ＩＩ 族元素有機原料を含む第１の原料ガスと有機硫黄
原料を含む第２の原料ガスを予め混合した後、ＩＩ族元
素有機金属原料を含む第３の原料ガスとさらに混合して
、有機金属気相成長法により半導体基板上にｎ形のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体の結晶成長を行わせることを特徴
とするｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する
方法。 - 【請求項２】 前記有機硫黄原料としてターシャリブ
チルメルカプタンを用いることを特徴とする請求項１に
記載のｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する
方法。 - 【請求項３】 前記ＩＩＩ 族元素有機金属原料とし
てトリエチルインジウム，トリメチルインジウム，エチ
ルジメチルインジウム，トリエチルガリウムまたはトリ
メチルガリウムのどれかを用いることを特徴とする請求
項１に記載のｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成
長する方法。 - 【請求項４】前記ＶＩＩ 族元素有機原料としてヨウ化
エチル，ヨウ化ヘキサンまたは臭化ブチルを用いること
を特徴とする請求項１に記載のｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体を結晶成長する方法。 - 【請求項５】 前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は硫化
セレン化カドミウム亜鉛（Ｃｄｘ Ｚｎ１−ｘ Ｓｙ
Ｓｅ１−ｙ ：０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）であることを
特徴とする請求項１に記載のｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体を結晶成長する方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227291A JP2686859B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 |
| US08/209,485 US5423284A (en) | 1991-04-18 | 1994-03-14 | Method for growing crystals of N-type II-VI compound semiconductors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227291A JP2686859B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04320038A true JPH04320038A (ja) | 1992-11-10 |
| JP2686859B2 JP2686859B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=14582555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11227291A Expired - Lifetime JP2686859B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5423284A (ja) |
| JP (1) | JP2686859B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2280309B (en) * | 1993-06-22 | 1997-05-07 | Mitsubishi Chem Ind | Method of manufacturing a group II-VI compound semiconductor |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3271225B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2002-04-02 | ソニー株式会社 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体の成長方法 |
| US6113691A (en) * | 1995-05-26 | 2000-09-05 | Philips Electronics North America Corporation | Ultra-low pressure metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method of producing II-IV semiconductor compounds and II-VI semiconductor compounds thus produced |
| US6793906B2 (en) | 2002-04-04 | 2004-09-21 | Robert W. Shelton | Methods of making manganese sulfide |
| CN103136671A (zh) * | 2011-11-30 | 2013-06-05 | 国际商业机器公司 | 产品质量追溯方法和装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3519492A (en) * | 1967-12-21 | 1970-07-07 | Dow Chemical Co | Process for the production of pure semiconductor materials |
| US4422888A (en) * | 1981-02-27 | 1983-12-27 | Xerox Corporation | Method for successfully depositing doped II-VI epitaxial layers by organometallic chemical vapor deposition |
| DE3379059D1 (en) * | 1982-10-19 | 1989-03-02 | Secr Defence Brit | Organometallic chemical vapour deposition of films |
| US4636268A (en) * | 1984-11-30 | 1987-01-13 | At&T Bell Laboratories | Chemical beam deposition method utilizing alkyl compounds in a carrier gas |
| US4830982A (en) * | 1986-12-16 | 1989-05-16 | American Telephone And Telegraph Company | Method of forming III-V semi-insulating films using organo-metallic titanium dopant precursors |
| US4876222A (en) * | 1987-09-25 | 1989-10-24 | Texas Instrument Incorporated | Semiconductor passivation |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP11227291A patent/JP2686859B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-03-14 US US08/209,485 patent/US5423284A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2280309B (en) * | 1993-06-22 | 1997-05-07 | Mitsubishi Chem Ind | Method of manufacturing a group II-VI compound semiconductor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5423284A (en) | 1995-06-13 |
| JP2686859B2 (ja) | 1997-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5338389A (en) | Method of epitaxially growing compound crystal and doping method therein | |
| Stringfellow | Materials issues in high-brightness light-emitting diodes | |
| O'Brien et al. | Single-molecule precursor chemistry for the deposition of chalcogenide (S or Se)-containing compound semiconductors by MOCVD and related methods | |
| Singh et al. | Organotellurium precursors for metal organic chemical vapour deposition (MOCVD) of mercury cadmium telluride (MCT) | |
| JPH0350834B2 (ja) | ||
| JP2686859B2 (ja) | ｎ形のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長する方法 | |
| JPS6134927A (ja) | 化合物半導体単結晶薄膜の成長法 | |
| Jones et al. | Precursors for II–VI semiconductors: requirements and developments | |
| JP2687371B2 (ja) | 化合物半導体の気相成長法 | |
| JPH03215390A (ja) | 化合物結晶のエピタキシャル成長におけるドーピング方法 | |
| EP0138965B1 (en) | Tetramethyltin dopant source for mocvd grown epitaxial semiconductor layers | |
| JPH07226380A (ja) | 原子層結晶成長法 | |
| JPH06275541A (ja) | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2706337B2 (ja) | 化合物半導体薄膜の製造方法 | |
| WO2003044840A1 (en) | Reactive codoping of gaalinp compound semiconductors | |
| JPS63288027A (ja) | ２−６属化合物半導体薄膜の成長方法 | |
| JP2646841B2 (ja) | 結晶成長方法 | |
| JPS58184721A (ja) | Ｐ型３−ｖ族化合物半導体の気相エピタキシヤル成長方法 | |
| JPS63319296A (ja) | 半導体の製造方法 | |
| JPS63204733A (ja) | 化合物半導体膜の製造方法 | |
| JPH03159995A (ja) | エピタキシャル結晶成長におけるドーピング方法 | |
| JPH01184835A (ja) | ２−６族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 | |
| JPH0740560B2 (ja) | 化合物半導体膜の製造方法 | |
| JPH06267859A (ja) | ｐ型ＺｎＴｅの製造方法 | |
| JPS61202422A (ja) | 化合物半導体気相成長方法 |