JPH11147799A - 化合物半導体の単結晶製造方法およびその製造方法により製造された化合物半導体単結晶 - Google Patents
化合物半導体の単結晶製造方法およびその製造方法により製造された化合物半導体単結晶Info
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- JPH11147799A JPH11147799A JP31496697A JP31496697A JPH11147799A JP H11147799 A JPH11147799 A JP H11147799A JP 31496697 A JP31496697 A JP 31496697A JP 31496697 A JP31496697 A JP 31496697A JP H11147799 A JPH11147799 A JP H11147799A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 欠陥密度を十分に低減したII−VI族化合物半
導体単結晶の製造方法およびその製造方法に係る欠陥密
度を十分に低減した化合物半導体単結晶を提供すること
を課題とする。 【解決手段】 周期表第１２（２Ｂ）族元素及び第１６
（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体の単結晶製造方法
において、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，
Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを不純物として添加するよう
にした。上記不純物の添加量は、５×１０15atoms/ｃｍ
3以上、１×１０20atoms/ｃｍ3以下であるようにすると
良い。
導体単結晶の製造方法およびその製造方法に係る欠陥密
度を十分に低減した化合物半導体単結晶を提供すること
を課題とする。 【解決手段】 周期表第１２（２Ｂ）族元素及び第１６
（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体の単結晶製造方法
において、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，
Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを不純物として添加するよう
にした。上記不純物の添加量は、５×１０15atoms/ｃｍ
3以上、１×１０20atoms/ｃｍ3以下であるようにすると
良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＺｎＳｅ，ＺｎＴ
ｅ，ＣｄＴｅなどの周期表第１２（２Ｂ）族元素及び第
１６（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体（以下、「II
−VI族化合物半導体」という。）の単結晶製造方法およ
びその製造方法により製造される化合物半導体単結晶に
関する。
ｅ，ＣｄＴｅなどの周期表第１２（２Ｂ）族元素及び第
１６（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体（以下、「II
−VI族化合物半導体」という。）の単結晶製造方法およ
びその製造方法により製造される化合物半導体単結晶に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、II−VI族化合物半導体の単結晶製
造方法には、ブリッジマン法（Bridgman Method）や徐
冷法（温度勾配徐冷法（Gradient Freezing Method：Ｇ
Ｆ法）等）が適用されていた。
造方法には、ブリッジマン法（Bridgman Method）や徐
冷法（温度勾配徐冷法（Gradient Freezing Method：Ｇ
Ｆ法）等）が適用されていた。
【０００３】ブリッジマン法においては、第１２（２
Ｂ）族元素及び第１６（６Ｂ）族元素からなる原料をル
ツボ中で溶解し、１０〜５０℃／ｃｍの温度勾配中を低
温側に移動させることで化合物半導体単結晶を育成させ
るようになっている。
Ｂ）族元素及び第１６（６Ｂ）族元素からなる原料をル
ツボ中で溶解し、１０〜５０℃／ｃｍの温度勾配中を低
温側に移動させることで化合物半導体単結晶を育成させ
るようになっている。
【０００４】また、温度勾配徐冷法（温度傾斜法）にお
いては、第１２（２Ｂ）族元素及び第１６（６Ｂ）族元
素からなる原料を溶融させたルツボ自体を移動すること
なく、温度プロファイルを変化させることにより低温部
に結晶を育成させるようになっている。
いては、第１２（２Ｂ）族元素及び第１６（６Ｂ）族元
素からなる原料を溶融させたルツボ自体を移動すること
なく、温度プロファイルを変化させることにより低温部
に結晶を育成させるようになっている。
【０００５】これらの結晶育成方法においては、融液中
の温度勾配を低減することや、融液中の温度揺らぎを小
さくするなどの育成条件を最適化することにより、結晶
中の欠陥密度の低減を図っている。
の温度勾配を低減することや、融液中の温度揺らぎを小
さくするなどの育成条件を最適化することにより、結晶
中の欠陥密度の低減を図っている。
【０００６】一方、周期表第１３（３Ｂ）族元素及び第
１５（５Ｂ）族元素からなる化合物半導体（以下、「II
I-V族化合物半導体」という。）の育成では、上記の育
成方法に加えて、結晶の硬度を高める効果のある不純物
を添加することにより、結果的に結晶中の欠陥密度の低
減を達成している。
１５（５Ｂ）族元素からなる化合物半導体（以下、「II
I-V族化合物半導体」という。）の育成では、上記の育
成方法に加えて、結晶の硬度を高める効果のある不純物
を添加することにより、結果的に結晶中の欠陥密度の低
減を達成している。
【０００７】即ち、例えば、III-V族化合物半導体の代
表的な例であるガリウム砒素（ＧａＡｓ）については、
シリコン（Ｓｉ）が欠陥密度低減に効果があり、インジ
ウム・リン（ＩｎＰ）については、イオウ（Ｓ）や亜鉛
（Ｚｎ）の添加に効果があり、育成条件を最適化するこ
とで無転位結晶を得ることができることが報告されてい
る（J.Appl.Phys.49(1972)822参照）。
表的な例であるガリウム砒素（ＧａＡｓ）については、
シリコン（Ｓｉ）が欠陥密度低減に効果があり、インジ
ウム・リン（ＩｎＰ）については、イオウ（Ｓ）や亜鉛
（Ｚｎ）の添加に効果があり、育成条件を最適化するこ
とで無転位結晶を得ることができることが報告されてい
る（J.Appl.Phys.49(1972)822参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、II−VI
族化合物半導体にあっては、結晶が柔らかく、結晶中に
欠陥が入り易いという特性のため、いくら育成条件の最
適化を図っても、十分に欠陥密度の低い結晶を育成する
ことが困難であった。
族化合物半導体にあっては、結晶が柔らかく、結晶中に
欠陥が入り易いという特性のため、いくら育成条件の最
適化を図っても、十分に欠陥密度の低い結晶を育成する
ことが困難であった。
【０００９】また、II−VI族化合物半導体では、III-V
族化合物半導体と異なり、添加により欠陥密度を低減し
得る適当な不純物が未だ発見されるに至っていなかっ
た。
族化合物半導体と異なり、添加により欠陥密度を低減し
得る適当な不純物が未だ発見されるに至っていなかっ
た。
【００１０】一方、II−VI族化合物半導体バルク結晶は
工業的生産が難しいため、止むを得ずIII-V族化合物半
導体のバルク結晶を基板として、格子定数の近いII−VI
族化合物半導体をエピタキシャル成長して素子等に用い
る場合も多くなっている。
工業的生産が難しいため、止むを得ずIII-V族化合物半
導体のバルク結晶を基板として、格子定数の近いII−VI
族化合物半導体をエピタキシャル成長して素子等に用い
る場合も多くなっている。
【００１１】そして、II−VI族化合物半導体の気相エピ
タキシャル単結晶製造方法においては、ＭＯＶＰＥ法
（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy：有機金属気相
エピタキシー法）、ＭＢＥ法（Molecular Beam Epitax
y：分子線エピタキシー法）を用いて行われている。
タキシャル単結晶製造方法においては、ＭＯＶＰＥ法
（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy：有機金属気相
エピタキシー法）、ＭＢＥ法（Molecular Beam Epitax
y：分子線エピタキシー法）を用いて行われている。
【００１２】即ち、例えば、ＺｎＳｅでは、ＭＢＥ法を
用いてＧａＡｓ基板上にエピタキシャル単結晶層を成長
させるが、僅かに存在する基板との格子不整合と、基板
とエピタキシャル層の熱膨張係数の違いから発生する熱
歪みによる基板界面からの転位、エピタキシャル層内の
応力等により、素子が劣化するため寿命が短いことが問
題となってきた。
用いてＧａＡｓ基板上にエピタキシャル単結晶層を成長
させるが、僅かに存在する基板との格子不整合と、基板
とエピタキシャル層の熱膨張係数の違いから発生する熱
歪みによる基板界面からの転位、エピタキシャル層内の
応力等により、素子が劣化するため寿命が短いことが問
題となってきた。
【００１３】そこで、II−VI族化合物半導体を基板に用
い、ホモエピタキシーにより素子を作成することによっ
て格子を整合させて長寿命化することが期待されている
が、上述のように、II−VI族化合物半導体バルク結晶は
工業的生産が難しく、またII−VI族化合物半導体の結晶
自体が柔らかいという性質から結晶中に欠陥が入り易
く、十分に欠陥密度を低減した結晶を得ることができな
いという不都合があった。
い、ホモエピタキシーにより素子を作成することによっ
て格子を整合させて長寿命化することが期待されている
が、上述のように、II−VI族化合物半導体バルク結晶は
工業的生産が難しく、またII−VI族化合物半導体の結晶
自体が柔らかいという性質から結晶中に欠陥が入り易
く、十分に欠陥密度を低減した結晶を得ることができな
いという不都合があった。
【００１４】これらの理由により、II−VI族化合物半導
体については、十分に欠陥密度を低減した結晶を安定し
て得ることができないというのが実状である。
体については、十分に欠陥密度を低減した結晶を安定し
て得ることができないというのが実状である。
【００１５】本発明は、上述のような事情に鑑みた研究
の結果案出されたものであり、欠陥密度を十分に低減し
たII−VI族化合物半導体単結晶の製造方法およびその製
造方法に係る欠陥密度を十分に低減した化合物半導体単
結晶を得ることを主目的とするものである。
の結果案出されたものであり、欠陥密度を十分に低減し
たII−VI族化合物半導体単結晶の製造方法およびその製
造方法に係る欠陥密度を十分に低減した化合物半導体単
結晶を得ることを主目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、周期表第１２（２Ｂ）族元素及び第１６
（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体の単結晶製造方法
において、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，
Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを不純物として添加するよう
にしたものである。
に、本発明は、周期表第１２（２Ｂ）族元素及び第１６
（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体の単結晶製造方法
において、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，
Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを不純物として添加するよう
にしたものである。
【００１７】また、上記不純物の添加量は、５×１０15
atoms/ｃｍ3以上、１×１０20atoms/ｃｍ3以下であるよ
うにすると良い。
atoms/ｃｍ3以上、１×１０20atoms/ｃｍ3以下であるよ
うにすると良い。
【００１８】また、不純物を添加する化合物半導体結晶
としては例えばＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＴｅがある。
そして、これらのうち特にＺｎＴｅおよびその化合物が
望ましい。
としては例えばＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＴｅがある。
そして、これらのうち特にＺｎＴｅおよびその化合物が
望ましい。
【００１９】なお、本発明は、その製造方法により得ら
れる化合物半導体単結晶を用いて各種半導体デバイスを
製造する場合に好適である。
れる化合物半導体単結晶を用いて各種半導体デバイスを
製造する場合に好適である。
【００２０】以下に、本発明者等が、本発明に到るまで
の考察内容及び研究経過について概説する。
の考察内容及び研究経過について概説する。
【００２１】本発明者等は、上述のようにII−VI族化合
物半導体単結晶について結晶欠陥密度を十分に低減でき
ないという実状を打開すべく研究を行った結果、不純物
としてＡｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓ
ｅの少なくとも一つを添加すると、II−VI族化合物半導
体単結晶中の欠陥密度の低減、特に転位密度の低減に著
しい効果があることを発見した。
物半導体単結晶について結晶欠陥密度を十分に低減でき
ないという実状を打開すべく研究を行った結果、不純物
としてＡｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓ
ｅの少なくとも一つを添加すると、II−VI族化合物半導
体単結晶中の欠陥密度の低減、特に転位密度の低減に著
しい効果があることを発見した。
【００２２】これは、先に示したIII-V族化合物半導体
単結晶の育成について、特定の不純物添加により結晶が
硬化されて転位密度が低減したとの報告と同様の作用・
効果であると推測される。
単結晶の育成について、特定の不純物添加により結晶が
硬化されて転位密度が低減したとの報告と同様の作用・
効果であると推測される。
【００２３】具体的には、II−VI族化合物半導体単結晶
を育成させる際に、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，
Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを所定量だけ不純物と
して添加することにより結晶の欠陥密度を十分に低減さ
せるものである。
を育成させる際に、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，
Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを所定量だけ不純物と
して添加することにより結晶の欠陥密度を十分に低減さ
せるものである。
【００２４】II−VI族化合物半導体を育成する方法とし
ては、例えば、垂直温度勾配徐冷法（Vertical Gradien
t Freezing Method：ＶＧＦ法）や、垂直ブリッジマン
法（Vertical Bridgman Method：ＶＢ法）或いは液体封
止引上げ法（Liquid Encapsulated Czochralski Metho
d：ＬＥＣ法）がある。
ては、例えば、垂直温度勾配徐冷法（Vertical Gradien
t Freezing Method：ＶＧＦ法）や、垂直ブリッジマン
法（Vertical Bridgman Method：ＶＢ法）或いは液体封
止引上げ法（Liquid Encapsulated Czochralski Metho
d：ＬＥＣ法）がある。
【００２５】また、II−VI族化合物半導体のエピタキシ
ャル成長法としては、ＭＯＶＰＥ法（Metal Organic Va
por Phase Epitaxy：有機金属気相エピタキシー法）、
ＭＢＥ法（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ
ー法）等を採用することができる。
ャル成長法としては、ＭＯＶＰＥ法（Metal Organic Va
por Phase Epitaxy：有機金属気相エピタキシー法）、
ＭＢＥ法（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ
ー法）等を採用することができる。
【００２６】そして、上記のＭＯＶＰＥ法あるいはＭＢ
Ｅ法を適用し得るII−VI族化合物半導体用のＭＯＶＰＥ
装置あるいはＭＢＥ装置を用いたエピタキシャル成長に
おいて、ｎ型結晶成長時にはｎ型結晶成長用のドーパン
トであるＣｌ等に代えて、あるいはそれらのドーパント
と同時にＡｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，
Ｓｅの単体あるいはそれらの合金や化合物を使用するこ
とにより、上記Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍ
ｇ，Ｓ，Ｓｅのドーピングを実現できる。
Ｅ法を適用し得るII−VI族化合物半導体用のＭＯＶＰＥ
装置あるいはＭＢＥ装置を用いたエピタキシャル成長に
おいて、ｎ型結晶成長時にはｎ型結晶成長用のドーパン
トであるＣｌ等に代えて、あるいはそれらのドーパント
と同時にＡｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，
Ｓｅの単体あるいはそれらの合金や化合物を使用するこ
とにより、上記Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍ
ｇ，Ｓ，Ｓｅのドーピングを実現できる。
【００２７】エピタキシャル成長用基板の材料としては
II−VI族化合物半導体を用いることができ、又、ＧａＡ
ｓの様なIII-V族化合物半導体から成る基板を用いるこ
とも可能である。
II−VI族化合物半導体を用いることができ、又、ＧａＡ
ｓの様なIII-V族化合物半導体から成る基板を用いるこ
とも可能である。
【００２８】なお、上記のＡｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，
Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを添加した不純
物硬化で得られる欠陥密度の低いII−VI族化合物半導体
バルク結晶からなる基板を用いると最も効果的に良好な
エピタキシャル成長を行うことができる。
Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを添加した不純
物硬化で得られる欠陥密度の低いII−VI族化合物半導体
バルク結晶からなる基板を用いると最も効果的に良好な
エピタキシャル成長を行うことができる。
【００２９】このようにして、II−VI族化合物半導体の
エピタキシャル結晶中に上記不純物を添加することによ
り、転位密度が低く、しかも、デバイスを作製した場合
に、動作中に欠陥が導入され難い良質のエピタキシャル
結晶を得ることができることが判明した。
エピタキシャル結晶中に上記不純物を添加することによ
り、転位密度が低く、しかも、デバイスを作製した場合
に、動作中に欠陥が導入され難い良質のエピタキシャル
結晶を得ることができることが判明した。
【００３０】また、本発明者等の実験によれば、上記不
純物の添加量は、５×１０15atoms/ｃｍ3未満では欠陥
密度の低減効果が少なく、１×１０20atoms/ｃｍ3を超
えると格子の歪み等で結晶性が劣化するので好ましくな
いことが判った。
純物の添加量は、５×１０15atoms/ｃｍ3未満では欠陥
密度の低減効果が少なく、１×１０20atoms/ｃｍ3を超
えると格子の歪み等で結晶性が劣化するので好ましくな
いことが判った。
【００３１】したがって、II−VI族化合物半導体単結晶
の欠陥密度低減に効果があり、他に悪影響を与えない上
記不純物の添加量は５×１０15atoms/ｃｍ3以上、１×
１０20atoms/ｃｍ3以下、好ましくは、１×１０16atoms
/ｃｍ3以上、１×１０18atoms/ｃｍ3以下の範囲である
ことが望ましいとの結論を得た。
の欠陥密度低減に効果があり、他に悪影響を与えない上
記不純物の添加量は５×１０15atoms/ｃｍ3以上、１×
１０20atoms/ｃｍ3以下、好ましくは、１×１０16atoms
/ｃｍ3以上、１×１０18atoms/ｃｍ3以下の範囲である
ことが望ましいとの結論を得た。
【００３２】また、種々の化合物半導体の製造方法およ
びエピタキシャル成長法について実験を行った結果、上
記不純物の添加を行う単結晶製造方法は、ＺｎＳｅ，Ｚ
ｎＴｅ，ＣｄＴｅおよびその化合物等のII−VI族化合物
半導体全般の単結晶製造において、欠陥密度の低減に有
効であるとの確信を得て、本発明の完成に到ったもので
ある。
びエピタキシャル成長法について実験を行った結果、上
記不純物の添加を行う単結晶製造方法は、ＺｎＳｅ，Ｚ
ｎＴｅ，ＣｄＴｅおよびその化合物等のII−VI族化合物
半導体全般の単結晶製造において、欠陥密度の低減に有
効であるとの確信を得て、本発明の完成に到ったもので
ある。
【００３３】本発明に係る製造方法によれば、欠陥密度
を十分に低減したII−VI族化合物半導体単結晶を製造す
ることが可能である。また、本発明に係る単結晶製造方
法によって製造した化合物半導体単結晶を用いるなら
ば、高品質の半導体デバイスを作製することができ、ま
た半導体デバイス製造工程における歩留まりを向上させ
ることが期待できる。
を十分に低減したII−VI族化合物半導体単結晶を製造す
ることが可能である。また、本発明に係る単結晶製造方
法によって製造した化合物半導体単結晶を用いるなら
ば、高品質の半導体デバイスを作製することができ、ま
た半導体デバイス製造工程における歩留まりを向上させ
ることが期待できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施形態の一例
について説明する。
について説明する。
【００３５】まず、育成しようとするII−VI族の化合物
半導体原料と、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍ
ｇ，Ｓ，Ｓｅ単体あるいはその化合物の少なくとも一つ
をルツボ中にチャージする。この際に、揮発性の高い成
分を含む結晶の育成においては、原料が揮発しない対策
を施すようにする。具体的な方策として、例えばルツボ
をアンプルに封入したり、或いは高圧化で封止材を用い
ることなどがあげられる。
半導体原料と、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍ
ｇ，Ｓ，Ｓｅ単体あるいはその化合物の少なくとも一つ
をルツボ中にチャージする。この際に、揮発性の高い成
分を含む結晶の育成においては、原料が揮発しない対策
を施すようにする。具体的な方策として、例えばルツボ
をアンプルに封入したり、或いは高圧化で封止材を用い
ることなどがあげられる。
【００３６】原料がチャージされたルツボは育成炉中に
設置され、原料が十分に融解する温度まで昇温される。
そして、原料が十分に融解した後、所望の温度プロファ
イルを設定して、結晶の育成を開始する。
設置され、原料が十分に融解する温度まで昇温される。
そして、原料が十分に融解した後、所望の温度プロファ
イルを設定して、結晶の育成を開始する。
【００３７】育成方法としては、一般的にブリッジマン
法や温度勾配徐冷法（ＧＦ法）が適用されるが、原理的
にはその他の育成方法によっても、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，
Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの不純物添加による欠
陥密度の低減効果を同様に得ることができるものと推測
される。
法や温度勾配徐冷法（ＧＦ法）が適用されるが、原理的
にはその他の育成方法によっても、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，
Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの不純物添加による欠
陥密度の低減効果を同様に得ることができるものと推測
される。
【００３８】また、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，
Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅを不純物として添加することにより結晶
の硬化作用を得ることができるため、バルク結晶の育成
のみならず、エピタキシャル膜を成長させるＭＯＶＰＥ
法（有機金属気相エピタキシー法）、ＭＢＥ法（分子線
エピタキシー法）についても容易に応用が可能である。
Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅを不純物として添加することにより結晶
の硬化作用を得ることができるため、バルク結晶の育成
のみならず、エピタキシャル膜を成長させるＭＯＶＰＥ
法（有機金属気相エピタキシー法）、ＭＢＥ法（分子線
エピタキシー法）についても容易に応用が可能である。
【００３９】そして、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂ
ｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを結晶中にドープ
することにより、転位密度が低く、デバイス作成後の動
作中にも欠陥が導入されにくい良質のエピタキシャル結
晶を得ることができる。
ｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを結晶中にドープ
することにより、転位密度が低く、デバイス作成後の動
作中にも欠陥が導入されにくい良質のエピタキシャル結
晶を得ることができる。
【００４０】なお、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，
Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの添加量は、５×１０15atoms/ｃｍ3未
満では欠陥密度の低減効果が余り現れず、１×１０20at
oms/ｃｍ3を超えると格子の歪み等で結晶性が劣化する
現象がみられたので好ましくない。
Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの添加量は、５×１０15atoms/ｃｍ3未
満では欠陥密度の低減効果が余り現れず、１×１０20at
oms/ｃｍ3を超えると格子の歪み等で結晶性が劣化する
現象がみられたので好ましくない。
【００４１】したがって、II−VI族化合物半導体単結晶
の欠陥密度低減に効果があり、他に悪影響を与えない上
記不純物の添加量は５×１０15atoms/ｃｍ3以上、１×
１０20atoms/ｃｍ3以下、好ましくは、１×１０16atoms
/ｃｍ3以上、１×１０18atoms/ｃｍ3以下の範囲である
ことが望ましい。
の欠陥密度低減に効果があり、他に悪影響を与えない上
記不純物の添加量は５×１０15atoms/ｃｍ3以上、１×
１０20atoms/ｃｍ3以下、好ましくは、１×１０16atoms
/ｃｍ3以上、１×１０18atoms/ｃｍ3以下の範囲である
ことが望ましい。
【００４２】
【実施例】（実施例１）以下に、ＺｎＴｅにリン（Ｐ）
を不純物として添加した単結晶を垂直ブリッジマン法
（Vertical Bridgman Method：ＶＢ法）により製造する
場合の実施例を図１を参照して説明する。
を不純物として添加した単結晶を垂直ブリッジマン法
（Vertical Bridgman Method：ＶＢ法）により製造する
場合の実施例を図１を参照して説明する。
【００４３】図１は、ＶＢ法による結晶育成装置Ｃ１の
構成を示す概略図である。
構成を示す概略図である。
【００４４】図中、結晶育成装置Ｃ１は、原料２を充填
するルツボ１と、そのルツボ１を封入する石英アンプル
３と、その石英アンプル３を育成炉のヒータ４内で昇降
させる昇降装置５とから構成されている。
するルツボ１と、そのルツボ１を封入する石英アンプル
３と、その石英アンプル３を育成炉のヒータ４内で昇降
させる昇降装置５とから構成されている。
【００４５】ルツボ１は、ｐＢＮで形成された径が２イ
ンチで、底部がコニカルの円筒状のものが用いられる。
このルツボ１には、原料２として３００ｇのＺｎＴｅと
Ｔｅ溶媒が、リン（Ｐ）の添加剤としての１ｍｇのＺｎ
2Ｐ3とともに充填される。
ンチで、底部がコニカルの円筒状のものが用いられる。
このルツボ１には、原料２として３００ｇのＺｎＴｅと
Ｔｅ溶媒が、リン（Ｐ）の添加剤としての１ｍｇのＺｎ
2Ｐ3とともに充填される。
【００４６】原料２が充填されたルツボ１は、石英アン
プル３中に真空封入され、この石英アンプル３は、昇降
装置５に載置されて育成炉のヒータ４内に設置される。
プル３中に真空封入され、この石英アンプル３は、昇降
装置５に載置されて育成炉のヒータ４内に設置される。
【００４７】ここで、当該結晶育成装置Ｃ１によりＺｎ
Ｔｅの単結晶を成長させる工程を簡単に説明する。
Ｔｅの単結晶を成長させる工程を簡単に説明する。
【００４８】まず、ヒータ４に通電して、原料２のＺｎ
Ｔｅおよび添加剤としてのＺｎ2Ｐ3が十分に溶解する温
度である１１００℃まで昇温し、この温度で２４時間保
持する。
Ｔｅおよび添加剤としてのＺｎ2Ｐ3が十分に溶解する温
度である１１００℃まで昇温し、この温度で２４時間保
持する。
【００４９】その後、ＶＢ法において必要とされる、下
部が低温となる温度プロファイルを設定する。なお、結
晶の育成位置における温度勾配は１５℃／ｃｍと比較的
小さく設定することにより、欠陥密度を低減することが
できる。
部が低温となる温度プロファイルを設定する。なお、結
晶の育成位置における温度勾配は１５℃／ｃｍと比較的
小さく設定することにより、欠陥密度を低減することが
できる。
【００５０】次いで、育成位置での温度勾配を保ったま
ま１ｍｍ／ｈｒの速度で昇降装置５を駆動し、石英アン
プル３を低温側に徐々に移動させて結晶育成を開始す
る。
ま１ｍｍ／ｈｒの速度で昇降装置５を駆動し、石英アン
プル３を低温側に徐々に移動させて結晶育成を開始す
る。
【００５１】そして、２０日間かけて結晶育成を行なっ
た後に、１００℃／ｈｒの冷却速度で降温して結晶の育
成工程を終了した。
た後に、１００℃／ｈｒの冷却速度で降温して結晶の育
成工程を終了した。
【００５２】育成した結晶６をルツボ１から取り出して
検査したところ、周辺部を除いて単結晶であり、結晶中
の不純物を分析した結果、結晶中には５×１０17atoms
／cm3のリン（Ｐ）が含まれていた。
検査したところ、周辺部を除いて単結晶であり、結晶中
の不純物を分析した結果、結晶中には５×１０17atoms
／cm3のリン（Ｐ）が含まれていた。
【００５３】同様の条件で、添加剤としてのＺｎ2Ｐ3を
加えずに育成した結晶と比較したところ、本発明を適用
して育成させた単結晶６の方が転位密度が約１桁小さく
なっており、本発明による不純物（リン（Ｐ））の添加
が欠陥密度の低減に有効であることが確認された。
加えずに育成した結晶と比較したところ、本発明を適用
して育成させた単結晶６の方が転位密度が約１桁小さく
なっており、本発明による不純物（リン（Ｐ））の添加
が欠陥密度の低減に有効であることが確認された。
【００５４】なお、本実施例では、不純物としてリン
（Ｐ）を添加する場合について説明したが、これに限ら
ずＡｌ，Ｇａ，Ｎ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの単体
や化合物をＺｎＴｅの不純物添加剤として加えることも
可能である。
（Ｐ）を添加する場合について説明したが、これに限ら
ずＡｌ，Ｇａ，Ｎ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの単体
や化合物をＺｎＴｅの不純物添加剤として加えることも
可能である。
【００５５】また、リン（Ｐ）の添加剤もＺｎ2Ｐ3に限
定されるものではなく、その他の適当なリン化合物を用
いることも可能である。
定されるものではなく、その他の適当なリン化合物を用
いることも可能である。
【００５６】さらに、本実施例により育成する化合物半
導体単結晶もＺｎＴｅに限られるものではなく、その他
のII−VI族の化合物半導体単結晶を育成することもでき
る。
導体単結晶もＺｎＴｅに限られるものではなく、その他
のII−VI族の化合物半導体単結晶を育成することもでき
る。
【００５７】（実施例２）次に、ＺｎＴｅにアルミニウ
ム（Ａｌ）を不純物として添加した単結晶を垂直温度勾
配徐冷法（Vertical Gradient Freezing Method：ＶＧ
Ｆ法）により製造する場合の実施例を図２を参照して説
明する。
ム（Ａｌ）を不純物として添加した単結晶を垂直温度勾
配徐冷法（Vertical Gradient Freezing Method：ＶＧ
Ｆ法）により製造する場合の実施例を図２を参照して説
明する。
【００５８】図２は、ＶＧＦ法による結晶育成装置Ｃ２
の構成を示す概略図である。
の構成を示す概略図である。
【００５９】図中、結晶育成装置Ｃ２は、原料１２を充
填するルツボ１１と、そのルツボ１１を封入する石英ア
ンプル１３と、その石英アンプル１３を設置するヒータ
１４を備えた高圧容器１５とから構成されている。
填するルツボ１１と、そのルツボ１１を封入する石英ア
ンプル１３と、その石英アンプル１３を設置するヒータ
１４を備えた高圧容器１５とから構成されている。
【００６０】ルツボ１１は、ｐＢＮで形成された径が２
インチで、底部がコニカルの円筒状のものが用いられ
る。このルツボ１１には、原料１２として５００ｇのＺ
ｎＴｅが、添加剤としての１ｍｇのＡｌ単体とともに充
填される。
インチで、底部がコニカルの円筒状のものが用いられ
る。このルツボ１１には、原料１２として５００ｇのＺ
ｎＴｅが、添加剤としての１ｍｇのＡｌ単体とともに充
填される。
【００６１】原料１２が充填されたルツボ１１は、石英
アンプル１３中に真空封入され、この石英アンプル１３
は、育成炉を構成する高圧容器１５のヒータ１４内に設
置される。
アンプル１３中に真空封入され、この石英アンプル１３
は、育成炉を構成する高圧容器１５のヒータ１４内に設
置される。
【００６２】ここで、当該結晶育成装置Ｃ２によりＺｎ
Ｔｅの単結晶を成長させる工程を簡単に説明する。
Ｔｅの単結晶を成長させる工程を簡単に説明する。
【００６３】まず、高圧容器１５内の雰囲気を窒素で置
換し、石英アンプル１３内部の蒸気圧と炉内圧力が一致
するように炉内圧力を調整しながら、ヒータ１４を駆動
させて原料１２としてのＺｎＴｅと添加剤としてのＡｌ
が十分に融解する温度である１３５０℃まで昇温し、そ
の昇温状態で２４時間保持する。
換し、石英アンプル１３内部の蒸気圧と炉内圧力が一致
するように炉内圧力を調整しながら、ヒータ１４を駆動
させて原料１２としてのＺｎＴｅと添加剤としてのＡｌ
が十分に融解する温度である１３５０℃まで昇温し、そ
の昇温状態で２４時間保持する。
【００６４】その後、ＶＧＦ法において必要とされる、
下部が低温となる温度プロファイルを設定する。なお、
結晶の育成位置における温度勾配は１５℃／ｃｍと比較
的小さく設定することにより、欠陥密度を低減すること
ができる。
下部が低温となる温度プロファイルを設定する。なお、
結晶の育成位置における温度勾配は１５℃／ｃｍと比較
的小さく設定することにより、欠陥密度を低減すること
ができる。
【００６５】次いで、育成位置での温度勾配を保ったま
ま２℃／ｈｒの徐冷速度で温度を下げて５日間かけて結
晶を育成する。そして、その後１００℃／ｈｒの冷却速
度で降温して結晶の育成を終了した。
ま２℃／ｈｒの徐冷速度で温度を下げて５日間かけて結
晶を育成する。そして、その後１００℃／ｈｒの冷却速
度で降温して結晶の育成を終了した。
【００６６】育成した結晶１６をルツボ１１から取り出
して検査したところ、周辺部を除いて単結晶であり、結
晶中の不純物を分析した結果、結晶中には５×１０17at
oms／cm3のアルミニウム（Ａｌ）が含まれていた。
して検査したところ、周辺部を除いて単結晶であり、結
晶中の不純物を分析した結果、結晶中には５×１０17at
oms／cm3のアルミニウム（Ａｌ）が含まれていた。
【００６７】同様の条件で、添加剤としてのＡｌを加え
ずに育成した結晶と比較したところ、本発明を適用して
育成させた単結晶１６の方が転位密度が約１桁小さくな
っており、本発明による不純物Ａｌの添加が欠陥密度の
低減に有効であることが確認された。
ずに育成した結晶と比較したところ、本発明を適用して
育成させた単結晶１６の方が転位密度が約１桁小さくな
っており、本発明による不純物Ａｌの添加が欠陥密度の
低減に有効であることが確認された。
【００６８】なお、本実施例では、不純物としてＡｌを
添加する場合について説明したが、これに限らずＧａ，
Ｎ，Ａｓ，Ｐ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの単体や化合物を
ＺｎＴｅの不純物添加剤として加えることも可能であ
る。
添加する場合について説明したが、これに限らずＧａ，
Ｎ，Ａｓ，Ｐ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの単体や化合物を
ＺｎＴｅの不純物添加剤として加えることも可能であ
る。
【００６９】また、添加剤もＡｌ単体に限定されるもの
ではなく、その他の適当なアルミニウム化合物やアルミ
ニウム合金あるいは金属間化合物を用いることも可能で
ある。
ではなく、その他の適当なアルミニウム化合物やアルミ
ニウム合金あるいは金属間化合物を用いることも可能で
ある。
【００７０】さらに、本実施例により育成する化合物半
導体単結晶もＺｎＴｅに限られるものではなく、その他
のII−VI族の化合物半導体単結晶を育成することもでき
る。
導体単結晶もＺｎＴｅに限られるものではなく、その他
のII−VI族の化合物半導体単結晶を育成することもでき
る。
【００７１】なお、上記実施例１，実施例２は本発明の
例示の一つに過ぎず、本発明はそれにより何等の制限を
受けるものではないことは勿論である。
例示の一つに過ぎず、本発明はそれにより何等の制限を
受けるものではないことは勿論である。
【００７２】
【発明の効果】本発明は、周期表第１２（２Ｂ）族元素
及び第１６（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体の単結
晶製造方法において、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂ
ｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを不純物として添
加するようにしたことにより、結晶の欠陥密度を十分に
低減することができるという優れた効果がある。
及び第１６（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体の単結
晶製造方法において、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂ
ｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを不純物として添
加するようにしたことにより、結晶の欠陥密度を十分に
低減することができるという優れた効果がある。
【００７３】また、本発明によって製造された化合物半
導体単結晶を用いるならば、高品質の半導体デバイスを
作製することができ、また半導体デバイス製造工程にお
ける歩留まりを向上させることが期待できるという効果
がある。
導体単結晶を用いるならば、高品質の半導体デバイスを
作製することができ、また半導体デバイス製造工程にお
ける歩留まりを向上させることが期待できるという効果
がある。
【図１】本発明に係る製造方法により化合物半導体単結
晶を得るためのＶＢ法による結晶育成装置の一例を示す
概略図である。
晶を得るためのＶＢ法による結晶育成装置の一例を示す
概略図である。
【図２】本発明に係る製造方法により化合物半導体単結
晶を得るためのＶＧＦ法による結晶育成装置の一例を示
す概略図である。
晶を得るためのＶＧＦ法による結晶育成装置の一例を示
す概略図である。
Ｃ１ 結晶育成装置 １ ｐＢＮルツボ ２ 材料（ＺｎＴｅ），添加剤（Ｚｎ2Ｐ3） ３ 石英アンプル ４ ヒータ ５ 昇降装置 ６ ＺｎＴｅ単結晶 Ｃ２ 結晶育成装置 １１ ｐＢＮルツボ １２ 材料（ＺｎＴｅ），添加剤（Ａｌ） １３ 石英アンプル １４ ヒータ １５ 高圧容器 １６ ＺｎＴｅ単結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/368 Ｈ０１Ｌ 21/368 Ｚ
Claims (7)
- 【請求項１】周期表第１２（２Ｂ）族元素及び第１６
（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体の単結晶製造方法
において、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，
Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つを不純物として添加すること
を特徴とする化合物半導体の単結晶製造方法。 - 【請求項２】上記不純物の添加量が５×１０15atoms/ｃ
ｍ3以上、１×１０20atoms/ｃｍ3以下であることを特徴
とする請求項１記載の化合物半導体の単結晶製造方法。 - 【請求項３】上記不純物を添加する化合物半導体結晶が
ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＴｅおよびその化合物である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化合
物半導体の単結晶製造方法。 - 【請求項４】前記化合物半導体の単結晶製造方法にエピ
タキシャル成長法が適用されることを特徴とする請求項
１から請求項３の何れかに記載の化合物半導体の単結晶
製造方法。 - 【請求項５】請求項１から請求項４の何れかに記載の化
合物半導体の単結晶製造方法によって、Ａｌ，Ｇａ，
Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの少なくとも一つ
を不純物として添加されていることを特徴とする周期表
第１２（２Ｂ）族元素及び第１６（６Ｂ）族元素からな
る化合物半導体単結晶。 - 【請求項６】請求項１および請求項２に記載の化合物半
導体の単結晶製造方法によって、不純物の添加量が５×
１０15atoms/ｃｍ3以上、１×１０20atoms/ｃｍ3以下と
されたことを特徴とする周期表第１２（２Ｂ）族元素及
び第１６（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体単結晶。 - 【請求項７】上記不純物を添加される化合物半導体結晶
が、ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＴｅおよびその化合物で
あることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の
化合物半導体単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31496697A JPH11147799A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 化合物半導体の単結晶製造方法およびその製造方法により製造された化合物半導体単結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31496697A JPH11147799A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 化合物半導体の単結晶製造方法およびその製造方法により製造された化合物半導体単結晶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11147799A true JPH11147799A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18059816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31496697A Pending JPH11147799A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 化合物半導体の単結晶製造方法およびその製造方法により製造された化合物半導体単結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11147799A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081789A1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-17 | Nikko Materials Co., Ltd. | METHOD FOR MANUFACTURING ZnTe COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL ZNTE COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL, AND SEMICONDUCTOR DEVICE |
| JP2009291518A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Fuji Netsugaku Kogyo Kk | 加熱炉上昇型麦飯石サウナ装置 |
-
1997
- 1997-11-17 JP JP31496697A patent/JPH11147799A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081789A1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-17 | Nikko Materials Co., Ltd. | METHOD FOR MANUFACTURING ZnTe COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL ZNTE COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL, AND SEMICONDUCTOR DEVICE |
| CN100360721C (zh) * | 2001-04-04 | 2008-01-09 | 日矿金属株式会社 | ZnTe系化合物半导体单晶的制造方法和ZnTe系化合物半导体单晶及半导体器件 |
| US7358159B2 (en) | 2001-04-04 | 2008-04-15 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method for manufacturing ZnTe compound semiconductor single crystal ZnTe compound semiconductor single crystal, and semiconductor device |
| US7517720B2 (en) | 2001-04-04 | 2009-04-14 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method for producing ZnTe system compound semiconductor single crystal, ZnTe system compound semiconductor single crystal, and semiconductor device |
| US7521282B2 (en) | 2001-04-04 | 2009-04-21 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method for producing ZnTe system compound semiconductor single crystal, ZnTe system compound semiconductor single crystal, and semiconductor device |
| US7629625B2 (en) | 2001-04-04 | 2009-12-08 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method for producing ZnTe system compound semiconductor single crystal, ZnTe system compound semiconductor single crystal, and semiconductor device |
| US7696073B2 (en) | 2001-04-04 | 2010-04-13 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method of co-doping group 14 (4B) elements to produce ZnTe system compound semiconductor single crystal |
| JP2009291518A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Fuji Netsugaku Kogyo Kk | 加熱炉上昇型麦飯石サウナ装置 |
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