JPH0776158B2 - セレン化亜鉛単結晶の形成方法 - Google Patents
セレン化亜鉛単結晶の形成方法Info
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- JPH0776158B2 JPH0776158B2 JP12356487A JP12356487A JPH0776158B2 JP H0776158 B2 JPH0776158 B2 JP H0776158B2 JP 12356487 A JP12356487 A JP 12356487A JP 12356487 A JP12356487 A JP 12356487A JP H0776158 B2 JPH0776158 B2 JP H0776158B2
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- zinc selenide
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- znse
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体基板上にセレン化亜鉛単結晶を分子
線エピタキシヤル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成
方法に関する。
線エピタキシヤル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成
方法に関する。
〔従来の技術〕 一般に、セレン化亜鉛〔ZnSe〕は、室温において2.6eV
の禁止帯幅を有し、炭化ケイ素〔SiC〕，硫化亜鉛〔Zn
S〕あるいは窒化ガリウム〔GaN〕などとともに、青色発
光ダイオード材料として注目されている。
の禁止帯幅を有し、炭化ケイ素〔SiC〕，硫化亜鉛〔Zn
S〕あるいは窒化ガリウム〔GaN〕などとともに、青色発
光ダイオード材料として注目されている。
ところで、ガリウムヒ素〔GaAs〕などの半導体基板上に
ZnSe単結晶を形成する場合、通常液相エピタキシヤル成
長法（以下LPE法という）や気相エピタキシヤル成長法
（以下VPE法という）によるZnSeのエピタキシヤル成長
が行なわれているが、LPE法,VPE法が熱平衡を利用した
比較的高温下での結晶成長法であり、とくにZnSeではSe
の蒸気圧が高いため、結晶成長の過程で結晶欠陥の発生
や残留不純物の混入が発生し、これらの結晶欠陥や残留
不純物により禁止帯中に深い準位が生じて青色以外の発
光中心として存在し、発光波長のばらつきを招くという
不都合が生じる。
ZnSe単結晶を形成する場合、通常液相エピタキシヤル成
長法（以下LPE法という）や気相エピタキシヤル成長法
（以下VPE法という）によるZnSeのエピタキシヤル成長
が行なわれているが、LPE法,VPE法が熱平衡を利用した
比較的高温下での結晶成長法であり、とくにZnSeではSe
の蒸気圧が高いため、結晶成長の過程で結晶欠陥の発生
や残留不純物の混入が発生し、これらの結晶欠陥や残留
不純物により禁止帯中に深い準位が生じて青色以外の発
光中心として存在し、発光波長のばらつきを招くという
不都合が生じる。
そこで、たとえばアプライド フイジクス レターズ45
（12）,15デイセンバー 1984,1300〜1302頁〔Appl.Phy
s.Lett.45（12）,15December 1984,p.1300〜1302〕に記
載されているように、超高真空中の反応室内に配設した
GaAsなどの半導体基板を所定温度に加熱保持し、ZnSeの
構成元素であるZnおよびSeを収容したZn用セルおよびSe
用セルをそれぞれの蒸発温度に加熱し、Zn分子線および
Se分子線を前記基板に照射してZnSe単結晶を分子線エピ
タキシヤル成長させることが行なわれている。
（12）,15デイセンバー 1984,1300〜1302頁〔Appl.Phy
s.Lett.45（12）,15December 1984,p.1300〜1302〕に記
載されているように、超高真空中の反応室内に配設した
GaAsなどの半導体基板を所定温度に加熱保持し、ZnSeの
構成元素であるZnおよびSeを収容したZn用セルおよびSe
用セルをそれぞれの蒸発温度に加熱し、Zn分子線および
Se分子線を前記基板に照射してZnSe単結晶を分子線エピ
タキシヤル成長させることが行なわれている。
そして、このような分子線エピタキシヤル成長法（以下
MBE法という）による具体的形成条件として、たとえば
半導体基板を面方位（100）のGaAs基板とし、真空度を1
0-11Torr,GaAs基板の温度を280〜350℃に保持し、Zn用
セル,Se用セルの加熱温度をそれぞれ約300℃，約200℃
としてZn分子線量Jz,Se分子線量Jsをそれぞれ1.5×1015
cm-3,3×1015cm-3とする。
MBE法という）による具体的形成条件として、たとえば
半導体基板を面方位（100）のGaAs基板とし、真空度を1
0-11Torr,GaAs基板の温度を280〜350℃に保持し、Zn用
セル,Se用セルの加熱温度をそれぞれ約300℃，約200℃
としてZn分子線量Jz,Se分子線量Jsをそれぞれ1.5×1015
cm-3,3×1015cm-3とする。
このとき、基板温度を前記したように280〜350℃に保持
しておけば、Zn分子線量JzとSe分子線量Jsとの比Jz/Js
を変化させてもZnSe単結晶の成長は可能であり、これは
たとえば高橋 清 編著の「分子線エピタキシー技術」
（株式会社 工業調査会発行）の第171頁に記載されて
いるように、280〜350℃の基板温度では、GaAs基板に飛
来したZn分子,Se分子のうち,ZnSe単結晶の成長に関与し
なかつたZn分子,Se分子がGaAs基板表面から再蒸発する
ため、常に化学量論的組成を保つたZnSeが結晶成長する
からと考えられる。
しておけば、Zn分子線量JzとSe分子線量Jsとの比Jz/Js
を変化させてもZnSe単結晶の成長は可能であり、これは
たとえば高橋 清 編著の「分子線エピタキシー技術」
（株式会社 工業調査会発行）の第171頁に記載されて
いるように、280〜350℃の基板温度では、GaAs基板に飛
来したZn分子,Se分子のうち,ZnSe単結晶の成長に関与し
なかつたZn分子,Se分子がGaAs基板表面から再蒸発する
ため、常に化学量論的組成を保つたZnSeが結晶成長する
からと考えられる。
ところが、前記したようなMBE法によるGaAs基板上へのZ
nSeの成長において、約300℃の成長温度から室温まで温
度を下げた場合に、昭和61年電気学会電子材料研究会資
料 EMF−86−13 頁39〜47に記載されているように、G
aAsおよびZnSeの熱膨張係数がそれぞれ5.7×10
-6〔K-1〕,6.8×10-6〔K-1〕であり、ZnSeの熱膨張係数
の方が大きいため、ZnSeが引張り応力を受けてミスフイ
ツト転位等の欠陥が生じ易く、ZnSeの受ける応力を緩和
してミスフイツト転位の発生を抑制するために、基板温
度を下げると、プロセスの初期段階では双晶が成長し、
最終的な成長層は多結晶となり、従来のMBE法におけるZ
n,Se分子線量の条件では、約260℃よりも低い基板温度
でZnSe単結晶を成長させることはできず、従つて基板温
度を約260℃より低温にすることができず、ZnSeに発生
するミスフイツト転位等の欠陥を抑制できないという問
題点がある。
nSeの成長において、約300℃の成長温度から室温まで温
度を下げた場合に、昭和61年電気学会電子材料研究会資
料 EMF−86−13 頁39〜47に記載されているように、G
aAsおよびZnSeの熱膨張係数がそれぞれ5.7×10
-6〔K-1〕,6.8×10-6〔K-1〕であり、ZnSeの熱膨張係数
の方が大きいため、ZnSeが引張り応力を受けてミスフイ
ツト転位等の欠陥が生じ易く、ZnSeの受ける応力を緩和
してミスフイツト転位の発生を抑制するために、基板温
度を下げると、プロセスの初期段階では双晶が成長し、
最終的な成長層は多結晶となり、従来のMBE法におけるZ
n,Se分子線量の条件では、約260℃よりも低い基板温度
でZnSe単結晶を成長させることはできず、従つて基板温
度を約260℃より低温にすることができず、ZnSeに発生
するミスフイツト転位等の欠陥を抑制できないという問
題点がある。
そこで、この発明では、約200℃の基板温度で、ZnSeの
単結晶をMBE法により成長させ得るようにすることを技
術的課題とする。
単結晶をMBE法により成長させ得るようにすることを技
術的課題とする。
この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
半導体基板に亜鉛分子線およびセレン分子線を照射し、
前記基板上にセレン化亜鉛単結晶を分子線エピタキシヤ
ル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成方法において、
前記基板の温度を約200℃に保持し、亜鉛分子線量およ
びセレン分子線量のいずれか一方を一定にし、他方を連
続的に増加することを特徴とするセレン化亜鉛単結晶の
形成方法である。
半導体基板に亜鉛分子線およびセレン分子線を照射し、
前記基板上にセレン化亜鉛単結晶を分子線エピタキシヤ
ル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成方法において、
前記基板の温度を約200℃に保持し、亜鉛分子線量およ
びセレン分子線量のいずれか一方を一定にし、他方を連
続的に増加することを特徴とするセレン化亜鉛単結晶の
形成方法である。
したがつて、この発明によると、亜鉛分子線量およびセ
レン分子線量のいずれか一方が一定に保持され、他方が
連続的に増加されるため、セレン化亜鉛の成長速度が当
初小さく制御され、亜鉛分子線量およびセレン分子線量
の増加に伴つて成長速度も次第に増加し、約200℃の基
板温度であつても、セレン化亜鉛の単結晶を成長させる
ことが可能となり、成長するセレン化亜鉛の受ける応力
を緩和してミスフイツト転位等の発生を抑制することが
可能になる。
レン分子線量のいずれか一方が一定に保持され、他方が
連続的に増加されるため、セレン化亜鉛の成長速度が当
初小さく制御され、亜鉛分子線量およびセレン分子線量
の増加に伴つて成長速度も次第に増加し、約200℃の基
板温度であつても、セレン化亜鉛の単結晶を成長させる
ことが可能となり、成長するセレン化亜鉛の受ける応力
を緩和してミスフイツト転位等の発生を抑制することが
可能になる。
つぎに、この発明を、その１実施例を示した図面ととも
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
第１図はMBE法によるZnSe形成装置を示し、（１）は容
器、（２）は容器（１）内に配設され表面が予め清浄化
された面方位（100）のGaAs基板、（３），（４）はそ
れぞれZn,Seを収容し所定の蒸発温度に加熱されるZn用
セルおよびSe用セルであり、蒸発したZn分子,Se分子が
分子線として基板（２）の表面に照射される。
器、（２）は容器（１）内に配設され表面が予め清浄化
された面方位（100）のGaAs基板、（３），（４）はそ
れぞれZn,Seを収容し所定の蒸発温度に加熱されるZn用
セルおよびSe用セルであり、蒸発したZn分子,Se分子が
分子線として基板（２）の表面に照射される。
そして、基板（２）を200℃に保持し、Zn用セル（３）
からのZn分子線量Jzを1.5×1015cm-3に一定にし、Se用
セル（４）からのSe分子線量Jsを、第２図に示すように
当初１×1014cm-3,すなわちJs/Jz0.1にして遅い成長
速度で薄いZnSe単結晶膜を形成し、その後Se分子線量Js
をJs/Jz＝１になるまで，すわなち1.5×1015cm-3まで連
続的に増加し、Js/Jz＝１の関係を維持してZnSe単結晶
を所望の膜厚になるまで成長させる。
からのZn分子線量Jzを1.5×1015cm-3に一定にし、Se用
セル（４）からのSe分子線量Jsを、第２図に示すように
当初１×1014cm-3,すなわちJs/Jz0.1にして遅い成長
速度で薄いZnSe単結晶膜を形成し、その後Se分子線量Js
をJs/Jz＝１になるまで，すわなち1.5×1015cm-3まで連
続的に増加し、Js/Jz＝１の関係を維持してZnSe単結晶
を所望の膜厚になるまで成長させる。
ところで、このようにしてSe分子線量を連続的に増加し
て成長させた厚さ約300ÅのZnSe膜の表面結晶構造を示
す反射高速電子線回折〔RHEED〕パターン写真を撮影し
たところ、第３図に示すように、単結晶であることを示
すストリークパターンが見られた。
て成長させた厚さ約300ÅのZnSe膜の表面結晶構造を示
す反射高速電子線回折〔RHEED〕パターン写真を撮影し
たところ、第３図に示すように、単結晶であることを示
すストリークパターンが見られた。
従つて、約200℃の基板温度であつても、MBE法によりZn
Se単結晶を成長させることができ、従来に比べて基板温
度を約100℃も下げることができ、成長するZnSeの受け
る応力を緩和してミスフイツト転位等の欠陥の発生を抑
制することができ、結晶性の優れたZnSe単結晶が得られ
る。
Se単結晶を成長させることができ、従来に比べて基板温
度を約100℃も下げることができ、成長するZnSeの受け
る応力を緩和してミスフイツト転位等の欠陥の発生を抑
制することができ、結晶性の優れたZnSe単結晶が得られ
る。
なお、前記実施例では、Zn分子線量を一定にしてSe分子
線量を連続的に増加させた場合について説明したが、Se
分子線量を一定にしてZn分子線量を連続的に増加させて
も、この発明を同様に実施することができる。
線量を連続的に増加させた場合について説明したが、Se
分子線量を一定にしてZn分子線量を連続的に増加させて
も、この発明を同様に実施することができる。
したがつて、この発明のセレン化亜鉛単結晶の形成方法
によると、約200℃の基板温度で、MBE法によりセレン化
亜鉛単結晶を成長させることができ、従来に比べて基板
温度を約100℃下げることができ、ミスフイツト転位等
の欠陥の発生を抑制することができ、青色発光ダイオー
ド材料として，結晶性の優れたセレン化亜鉛単結晶をMB
E法により得ることが可能となり、その効果は極めて大
きい。
によると、約200℃の基板温度で、MBE法によりセレン化
亜鉛単結晶を成長させることができ、従来に比べて基板
温度を約100℃下げることができ、ミスフイツト転位等
の欠陥の発生を抑制することができ、青色発光ダイオー
ド材料として，結晶性の優れたセレン化亜鉛単結晶をMB
E法により得ることが可能となり、その効果は極めて大
きい。
【図面の簡単な説明】 図面は、この発明のセレン化亜鉛単結晶の形成方法の１
実施例を示し、第１図は形成に用いる装置の概略構成
図、第２図は時間と分子線量の比との関係図、第３図は
成長させたセレン化亜鉛単結晶のRHEEDパターン写真で
ある。 （２）……GaAs基板、（３）……Zn用セル、（４）……
Se用セル。
実施例を示し、第１図は形成に用いる装置の概略構成
図、第２図は時間と分子線量の比との関係図、第３図は
成長させたセレン化亜鉛単結晶のRHEEDパターン写真で
ある。 （２）……GaAs基板、（３）……Zn用セル、（４）……
Se用セル。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板に亜鉛分子線およびセレン分子
線を照射し、前記基板上にセレン化亜鉛単結晶を分子線
エピタキシヤル成長させるセレン化亜鉛単結晶の形成方
法において、 前記基板の温度を約200℃に保持し、亜鉛分子線量およ
びセレン分子線量のいずれか一方を一定にし、他方を連
続的に増加することを特徴とするセレン化亜鉛単結晶の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12356487A JPH0776158B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | セレン化亜鉛単結晶の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12356487A JPH0776158B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | セレン化亜鉛単結晶の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63288999A JPS63288999A (ja) | 1988-11-25 |
| JPH0776158B2 true JPH0776158B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=14863705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12356487A Expired - Fee Related JPH0776158B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | セレン化亜鉛単結晶の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776158B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP12356487A patent/JPH0776158B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63288999A (ja) | 1988-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |