JPS60204698A - 半導体結晶成長方法 - Google Patents
半導体結晶成長方法Info
- Publication number
- JPS60204698A JPS60204698A JP59060202A JP6020284A JPS60204698A JP S60204698 A JPS60204698 A JP S60204698A JP 59060202 A JP59060202 A JP 59060202A JP 6020284 A JP6020284 A JP 6020284A JP S60204698 A JPS60204698 A JP S60204698A
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- JP
- Japan
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- crystal
- substrate temperature
- substrate
- zns
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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)
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、青色発光素子に七°望なＺｎＳまたはＺｎ５
ｚＳａ（１−ｘ） （０＜Ｘ＜１ ）結晶を有機金属化
合物を用いた気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によシ■−Ｖ
族化合物半導体基板上に成長させる方法に関するＯ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 ＺｎＳおよびＺ ｎＳ ｘＳ ｅ （１−ｚ）結晶は、
宵色殆光素子材料として有望な、禁止帯幅２．６ｅＶ以
上の直接遷移型半導体である。近年、ＭＯＣＶＤ法とい
った非熱平衡条件下での気相成長技術の進歩により低温
での結晶成長が可能となり、自己補償効果を抑えること
も可能と考えられている。灰に、大型の基板結晶として
ＧａＰやＧａＡｓといったｎ＋−ｖ族化合物半導体結晶
を用いることができるので、鷺並性に優れた゛Ｍ色色光
光ダイオードの期待が膨らんでいる。
ｚＳａ（１−ｘ） （０＜Ｘ＜１ ）結晶を有機金属化
合物を用いた気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によシ■−Ｖ
族化合物半導体基板上に成長させる方法に関するＯ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 ＺｎＳおよびＺ ｎＳ ｘＳ ｅ （１−ｚ）結晶は、
宵色殆光素子材料として有望な、禁止帯幅２．６ｅＶ以
上の直接遷移型半導体である。近年、ＭＯＣＶＤ法とい
った非熱平衡条件下での気相成長技術の進歩により低温
での結晶成長が可能となり、自己補償効果を抑えること
も可能と考えられている。灰に、大型の基板結晶として
ＧａＰやＧａＡｓといったｎ＋−ｖ族化合物半導体結晶
を用いることができるので、鷺並性に優れた゛Ｍ色色光
光ダイオードの期待が膨らんでいる。
しかしながら、ＧａＰ 、 ＧａＡｓなどのＵ＋ −Ｖ
族化合物半導体基板にドナー不縄物を含むＺｎＳ 。
族化合物半導体基板にドナー不縄物を含むＺｎＳ 。
ＺｎＳ ＸＳ ｅ （１−ｚ）結晶’Ｃｈ１．長させる
と、ＰＬ発光を観測したときに４７０ ｎｍ付近の青色
発光の他に長波長側にも発光ピークが認められる。この
原因について発明者らが追求したところ、基板結晶から
成長結晶中へ拡散した■族元素が関与していることが明
らかになった。このような■族元素は、ＺｎＳ ’１’
たはＺｎ５ｘＳｅ（１−ｚ） Ｍ晶内で長波長の発光甲
心ｖｒｃｆするたけでなく、深いアクセプターレベルを
形成するため、電気的特性、砦に尋奄性に恋影菩を及ぼ
す。
と、ＰＬ発光を観測したときに４７０ ｎｍ付近の青色
発光の他に長波長側にも発光ピークが認められる。この
原因について発明者らが追求したところ、基板結晶から
成長結晶中へ拡散した■族元素が関与していることが明
らかになった。このような■族元素は、ＺｎＳ ’１’
たはＺｎ５ｘＳｅ（１−ｚ） Ｍ晶内で長波長の発光甲
心ｖｒｃｆするたけでなく、深いアクセプターレベルを
形成するため、電気的特性、砦に尋奄性に恋影菩を及ぼ
す。
本発明は上記の点に鎚み、■−■族化合物半導体基板か
らの■族元素の拡散を抑えて、■ＣＶＤ法によシ１愛れ
た特性のｎ型ＺｎＳ又はＺｎＳ工５ｅ（１−ゆ）結晶を
得ることを可能とした半尋体結晶成長方法を提供するこ
とを目的とする。
らの■族元素の拡散を抑えて、■ＣＶＤ法によシ１愛れ
た特性のｎ型ＺｎＳ又はＺｎＳ工５ｅ（１−ゆ）結晶を
得ることを可能とした半尋体結晶成長方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、■−■族化合物手導体基板にＭｎ法によりｎ
ｉのＺｎＳ ｔ、たはＺｎ５）（Ｓｓ（＋−ｘ）結晶を
成長させる際に、基板温産を２００〜５００℃に設定す
る２こと、およびＺｎを酋む原料ガス供給蚕に対するＳ
またはＳｅを會む原料ガス供給証のモル比を１〜５０に
設定することを特徴とする〇上記の如き基板温度および
原料ガス供給麓の範囲を設定することにより、■族元素
の成長結晶への拡販が効果的に抑制される。■原発系（
Ｓ’ＥたはＳｅ ）の供給を過剰にすることで■族７ｃ
素の拡散が抑えられるのは、成長結晶中で■族元素の拡
−赦経路となる■族原子位置の空孔が発生しにくくなる
ためと思われる。上記モル比は、よシ好ましくは１〜１
０に設定するのがよい。余りモル比を太ぎくすると、得
られる結晶の抵抗率が高くなシずぎるからでりる。
ｉのＺｎＳ ｔ、たはＺｎ５）（Ｓｓ（＋−ｘ）結晶を
成長させる際に、基板温産を２００〜５００℃に設定す
る２こと、およびＺｎを酋む原料ガス供給蚕に対するＳ
またはＳｅを會む原料ガス供給証のモル比を１〜５０に
設定することを特徴とする〇上記の如き基板温度および
原料ガス供給麓の範囲を設定することにより、■族元素
の成長結晶への拡販が効果的に抑制される。■原発系（
Ｓ’ＥたはＳｅ ）の供給を過剰にすることで■族７ｃ
素の拡散が抑えられるのは、成長結晶中で■族元素の拡
−赦経路となる■族原子位置の空孔が発生しにくくなる
ためと思われる。上記モル比は、よシ好ましくは１〜１
０に設定するのがよい。余りモル比を太ぎくすると、得
られる結晶の抵抗率が高くなシずぎるからでりる。
また、成長時の反応室内圧力は、Ｏ，’０１〜１００
Ｔｏｒｒの範囲に設定することが、■族元素の拡散を更
に効果的に抑制する上で好ましい。
Ｔｏｒｒの範囲に設定することが、■族元素の拡散を更
に効果的に抑制する上で好ましい。
本発明によれは、珂粋な青色づ６光に哨−用な、長波長
側に不妥の発光中心をもたないｎｊｊ、’ｊ、 ＺｎＳ
またはＺｎ ＳＸ Ｓ ｅ （１−ｘ）結晶を得ること
かでさる。また、深いアクセプターレベルを形成する■
族元素がとシ込まれないことから、得られる結晶は電気
的特性も置れたものとなる。
側に不妥の発光中心をもたないｎｊｊ、’ｊ、 ＺｎＳ
またはＺｎ ＳＸ Ｓ ｅ （１−ｘ）結晶を得ること
かでさる。また、深いアクセプターレベルを形成する■
族元素がとシ込まれないことから、得られる結晶は電気
的特性も置れたものとなる。
以下本発明の詳細を、図面を疹照しながら説明する。
原料ガスとして、ジメチル亜鉛（ＤＭＺ ）および硫化
水系（Ｈ２Ｓ ）を用い、ドナー不純物原料としてトリ
エチルアルミニウム（ＴＥＡｔ）’を用い、ＧａＰ基板
上にドナー不純物としてＭ′４ｆ：言むＺｎＳ結晶を成
長させた。この揚台、羞板温度、ハλ料ガス供給−，）
Ｘ芯管ビタ圧力等につさ、拙々の条件設定を行って、得
られたＺｎＳ結晶の特性を調べた。
水系（Ｈ２Ｓ ）を用い、ドナー不純物原料としてトリ
エチルアルミニウム（ＴＥＡｔ）’を用い、ＧａＰ基板
上にドナー不純物としてＭ′４ｆ：言むＺｎＳ結晶を成
長させた。この揚台、羞板温度、ハλ料ガス供給−，）
Ｘ芯管ビタ圧力等につさ、拙々の条件設定を行って、得
られたＺｎＳ結晶の特性を調べた。
第１図は、一般的な条件の下で得しれたＺｎＳ結晶のＰ
Ｌ発光スペクトルでりる。４７０ ｎｍのシら光ビーク
Ｉ４７０はドナー不純物で必るＭがＩりｊ与した官巨発
光であり、５６０℃ｍ（”ｊ近に見られる発光ビークエ
５６ｏは純粋なＺｎＳでは現われないはずの、基板から
拡散したＰが関与した発光である。
Ｌ発光スペクトルでりる。４７０ ｎｍのシら光ビーク
Ｉ４７０はドナー不純物で必るＭがＩりｊ与した官巨発
光であり、５６０℃ｍ（”ｊ近に見られる発光ビークエ
５６ｏは純粋なＺｎＳでは現われないはずの、基板から
拡散したＰが関与した発光である。
第２図は、基板温度とｐＬ５．；光スペクトルの関係を
示したデータである。ただし原料ガスは、Ｚｎ原料供給
モル量に対するＳ原料供給モル量の比（ＶＪ／ｎ ）を
１に設定した。図から明らかなように、基板温題が５．
００℃を越えると、５６０℃ｍの発光強度（ｌ５６０
）が急倣に増大している。
示したデータである。ただし原料ガスは、Ｚｎ原料供給
モル量に対するＳ原料供給モル量の比（ＶＪ／ｎ ）を
１に設定した。図から明らかなように、基板温題が５．
００℃を越えると、５６０℃ｍの発光強度（ｌ５６０
）が急倣に増大している。
この結果から基板態度は５００℃以下でなければならな
いことがわかる。一方、基板温波が余シ低いと得られる
ＺｎＳの結晶性が恋くなる。従って災用土、基板温度を
２００℃以上とすることが必要でりる。
いことがわかる。一方、基板温波が余シ低いと得られる
ＺｎＳの結晶性が恋くなる。従って災用土、基板温度を
２００℃以上とすることが必要でりる。
第３図は前述のモル比Ｖｌ／１１を変えた場合の得られ
たＺｎＳ結晶のＰＬ元発光投クりルでめる。
たＺｎＳ結晶のＰＬ元発光投クりルでめる。
この実験では基板己屁を３００℃としている。
このデータから、Ｖ■が１より小さくなると、４７０
ｎｍの発光ビークＩ４７Ｑが５６０℃ｍｏ発元ビークｌ
５６０に対して急激に低下する。従って■／■は１以上
であることが必要である。一方、Ｖｌ／ＩＩを栄り太さ
くすなと、得られるＺｎＳ結晶の結晶性が悪くなるので
、笑用土５０以下としなければならない。
ｎｍの発光ビークＩ４７Ｑが５６０℃ｍｏ発元ビークｌ
５６０に対して急激に低下する。従って■／■は１以上
であることが必要である。一方、Ｖｌ／ＩＩを栄り太さ
くすなと、得られるＺｎＳ結晶の結晶性が悪くなるので
、笑用土５０以下としなければならない。
第４図は反応管内圧力とＰＬ発光スベクトルの関係を示
すデータである。基板温度は３００℃、■／ＩＩは２に
設定して実験を行った。このデータから・ 圧力がｌ
ＯＯＴｏｒｒを越えると急派にｌ５６０が大きくなる。
すデータである。基板温度は３００℃、■／ＩＩは２に
設定して実験を行った。このデータから・ 圧力がｌ
ＯＯＴｏｒｒを越えると急派にｌ５６０が大きくなる。
一方圧力がＯ，’０１ Ｔｏｒｒ以下では成長速度が著
しく低いものとなる。従って実用上、反応管内圧力は０
．０１〜１００ Ｔｏｒｒの範囲に設定することが望ま
しい。
しく低いものとなる。従って実用上、反応管内圧力は０
．０１〜１００ Ｔｏｒｒの範囲に設定することが望ま
しい。
具体的な発光ダイオードに適用した芙２１′ｉ！ｌし１
」を第５図により説明する。ＧａＰ基板１に、基板温度
４００℃、原料ガスとしてＤｉＶＩＺとＨ２Ｓり：それ
ぞれ１０ ＋ ２ ＸＩ Ｏｍｏｌｅ／ｍｉｎ、ドナー
不純物原料としてＴＥＡｔを１０ ｍｏｌｅ／ｍｉｎ供
給してｎｕＺｎＳ結晶２を成長させた。反応′−′内圧
力はｏＩＴｏｒｒとした。このＺｎＳ結晶２上に絖げて
不純物ヲ含マないｌ屋ＺｎＳ結晶３を成長さセー、その
表面にショットキー電極４、ＧａＰ基板以而に面オーミ
ック電極５を形成した。
」を第５図により説明する。ＧａＰ基板１に、基板温度
４００℃、原料ガスとしてＤｉＶＩＺとＨ２Ｓり：それ
ぞれ１０ ＋ ２ ＸＩ Ｏｍｏｌｅ／ｍｉｎ、ドナー
不純物原料としてＴＥＡｔを１０ ｍｏｌｅ／ｍｉｎ供
給してｎｕＺｎＳ結晶２を成長させた。反応′−′内圧
力はｏＩＴｏｒｒとした。このＺｎＳ結晶２上に絖げて
不純物ヲ含マないｌ屋ＺｎＳ結晶３を成長さセー、その
表面にショットキー電極４、ＧａＰ基板以而に面オーミ
ック電極５を形成した。
こうしで得られた発光ダイオードは、良好な青色発光を
示した。
示した。
本発明は柚々、変形して実施することが可能である。例
えば以上ではＺｎＳ結晶の賜金についてのみ説明したが
、ＺｎＳｘＳｅ１−ｘを成長させる場合にも本発明は有
効である。この場合、組成比Ｘを変化させることでＧａ
ＰやＧａＡｓ基板との格子整合をよシ良くとることが可
能となる。これによシ、結晶性の良いものが得られ、ま
たでの結果として■族元素の拡散はよシ効果的に抑えら
れる。
えば以上ではＺｎＳ結晶の賜金についてのみ説明したが
、ＺｎＳｘＳｅ１−ｘを成長させる場合にも本発明は有
効である。この場合、組成比Ｘを変化させることでＧａ
ＰやＧａＡｓ基板との格子整合をよシ良くとることが可
能となる。これによシ、結晶性の良いものが得られ、ま
たでの結果として■族元素の拡散はよシ効果的に抑えら
れる。
第１図はＧａＰ基板上にＭＯＣＶＤ法で成長させたＺｎ
Ｓ結晶の一般的なＰＬ発光スペクトルを示す図、第２図
は基板温度によるＰＬ発光スペクトル変化を示す図、第
３図は原料ガス供給モル比によるＰＬ発光スペクトル変
化を示す図、第４図は反応管内圧力によるＰＬ発光ス被
クりル変化を示す図、第５図は本発明を発光ダイオード
に適用した実施例を説明するための図である。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 ４００ ５００ ６００ 痕曇［ｎｍｌ 第２図 ２００ ６００ 人長上浸〔°Ｃ〕 第３図 Ｖｒ／、 イ多（鯵モノしνビ） 第４図 、Ｌ−ａｈ イシ （Ｔｏｒｒ）
Ｓ結晶の一般的なＰＬ発光スペクトルを示す図、第２図
は基板温度によるＰＬ発光スペクトル変化を示す図、第
３図は原料ガス供給モル比によるＰＬ発光スペクトル変
化を示す図、第４図は反応管内圧力によるＰＬ発光ス被
クりル変化を示す図、第５図は本発明を発光ダイオード
に適用した実施例を説明するための図である。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 ４００ ５００ ６００ 痕曇［ｎｍｌ 第２図 ２００ ６００ 人長上浸〔°Ｃ〕 第３図 Ｖｒ／、 イ多（鯵モノしνビ） 第４図 、Ｌ−ａｈ イシ （Ｔｏｒｒ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （リ Ｉ［ｌ −Ｖ族化合物半導体基板に、有機金λ・
４化合物を用いた気相成長法によシドナー不純物を含む
ＺｎＳまたはＺｎ５ｘＳｅ（１−ｘ） （０＜ｘ＜１
）結晶を成長させるに際し、基板温度を２００〜５００
℃に設定し、Ｚｎを會む原料ガス供給址に対するＳまた
はＳとＳｅを含む原料ガ゛ス供給量のモル比を１〜５０
に設定することを特徴とする半導体結晶成長方法。 （２） 前記モル比を１〜１０に設定するｌ侍許請求の
範囲第１項記載の半導体結晶成長方法。 （３） 成長時の反応室内圧力を０．０１〜１００Ｔｏ
ｒｒに設定する特許１．請求の範囲第１項記載の半導体
結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060202A JPS60204698A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060202A JPS60204698A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60204698A true JPS60204698A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0211560B2 JPH0211560B2 (ja) | 1990-03-14 |
Family
ID=13135326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59060202A Granted JPS60204698A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60204698A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62119193A (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法 |
| JPS62163310A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-20 | Toshiba Corp | 化合物半導体結晶の製造方法 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59060202A patent/JPS60204698A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62119193A (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法 |
| JPS62163310A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-20 | Toshiba Corp | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0211560B2 (ja) | 1990-03-14 |
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