JPS63100736A - 不純物ド−プZnSe系化合物半導体の製造方法 - Google Patents

不純物ド−プZnSe系化合物半導体の製造方法

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JPS63100736A
JPS63100736A JP61246944A JP24694486A JPS63100736A JP S63100736 A JPS63100736 A JP S63100736A JP 61246944 A JP61246944 A JP 61246944A JP 24694486 A JP24694486 A JP 24694486A JP S63100736 A JPS63100736 A JP S63100736A
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JP
Japan
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impurity
compound semiconductor
znse
based compound
substrate
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JP61246944A
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English (en)
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Ryuichi Kawase
川瀬 龍一
Isamu Shimizu
勇 清水
Toshimichi Oda
小田 俊理
Hiroshi Komon
小門 宏
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、マイクロ波プラズマによって発生する水素ラ
ジカルを用いて作成するZnSe系化合物半導体に不純
物ドーピングを行うことを目的として不純物の分解を加
熱によって行う不純物ドープ化合物半導体の化学気相成
長方法に関するものである。
(従来の技術とその問題点) 従来、n−■族化合物半導体であるZnSe薄膜)!、
MBE法(分子線エピタキシー法)MOCVD法(有機
金属化合気相成長法)等で作成され、不純物添加による
ドーピングが行なわれている。該M B E法、MOC
VD法共に堆積する基板、あるい)ま基板周囲を加熱す
ることにより、Zn源原料。
Se源源材料るいは不純物源原料を熱分解し、不純物が
ドーピングされたZnSe薄膜を、例えば単結晶基板上
に堆積させている。この不純物ドーピングが可能となる
Kは、不純物原子が適性な格子点に入ることが必要であ
る。例えばZnSellをGa ドーピングする為には
、Gaの原子がZnの格子点に入りドナーとなることが
必要で、Seの格子点に入った場合は、適性なドナーと
はなりえない。該GaがZnの格子点に入る為にはZn
Se喚自身の高い結晶性と、Ga 自身が十分な運動エ
ネルギーを持つことが必要であり1通常の不純物ドーピ
ングを行なわないZnSe膜の基板加熱あるいは周囲加
熱温度よりより高温の加熱が必要となる。この為MBE
法やMOCVD法でZnSe膜の不純物ドーピングを行
うには困難な点が多かった。
(問題点を解決する具体的手段) 本発明は、水素ガス気流の存在する反応室内にマイクロ
波プラズマ発生装置による水素プラズマ領域を発生させ
、該反応室内にZn源原料、 Se源源材料ガス体とし
て導入し、該原料の分解で発生した反応活性種を前記水
素プラズマ領域外の下流に配置した基板上に輸送し、不
純物源原料は。
該水素プラズマ領域外の基板近傍より加熱して分解し1
分解派生物を該基板上に輸送し、MBE法。
MOCV D法に比較して、低温で不純物ドープr・Z
nSe系化合物半導体の薄膜を堆積させることを特徴と
する不純物ドープZnSe系化合物半導体の製造方法で
ある。
(作用) 本発明が従来のMOCVD法(有機金属気相成長法)と
異なる点は、ZnSe系化合物半導体作成の場合、Zn
源原料、Se源源材料あるいは不純物源原料環、有機金
属化合物あるいは、その他の化合物の分解を、基板加熱
あるいは、基板周囲加熱によって行っていた所を、Zn
源原料Se源原料の分解は水素プラズマ中の自由電子あ
るいは水素ラジカルによって行ない、不純物源原料の分
解を導入時の熱分解によって行な5点である。そして該
Zn源原料、Se源原料、不純物源原料の分解によって
発生した反応活性種あるいは1分解派生物をプラズマ領
域外の水素ラジカルの存在する基板上へ輸送し、基板上
で化学反応させ、不純物ドープのZnSe系化合物半導
体を堆積させることにも特徴をもつ。
このように堆積させる基板が水素ラジカル中にある為1
反応活性種や1分解派生物を事前反応させずに基板上へ
輸送し1周囲に存在する水素ラジカルの化学的ポテンシ
ャルを利用して、不純物原子をZnSeli!il中の
適性な格子点に入れ【良好な不純物ドープZnSe系化
合物半導体が作成可能となる。
このようにM OCV D法やMBE法に比較して低温
で不純物ドーピングが可能となると、■−■族化合物半
導体であるZnSeの応用は、Pn接合を用いたLED
やレーザー、エレクトロルミネセツス(EL)等の光デ
バイスに広がり1本発明の化学気相成長法は有力な堆積
方法であると言える。
又低温で作成可能なことから、高温での半導体等の積層
で問題となる下地の物質の変質や、不純物の熱拡散等も
防ぐことができ1本発明の化学気相成長法は有力な半導
体積層装置と言うことができる。
(発明の詳述) 以下図面を用いて詳細に説明する。
第1図は本発明に係る堆積装置の1例である。
まずマイクロ波発振機2により1発振周波数2450M
H2,発振出力0〜t5KWのマイクロ波を発生する。
発生したマイクロ波は、変換導波管3.アイソレーター
4.整合器6を通り、活性化炉7より反応室8内へ入る
。反応室8内を通る石英管(ガス導入管10)内には水
素気体が流れ、マイクロ波によって水素プラズマが発生
し。
同時に水素ラジカルも発生する。この水素ラジカルの存
在する水素プラズマ中、あるいは水素プラズマ下流に存
在する水系ラジカル領域中にガス導入管10.11ある
いは13より原料気体を導入する。ガス導入管10ある
いは11から導入した場合、原料気体は水素プラズマ中
の自由電子あるいは水素ラジカルにより分解し1反応活
性種が発生する。又ガス導入管13から導入した場合、
原料気体はヒーター12により加熱され分解し1分解派
生物が反応室8内の水素ラジカルの存在する領域に導入
される。発生した該反応活性種および該分解派生物は、
気体の流れにそって加熱された基板ホルダー9上の基板
に到達する。ZnSe系化合物半導体作成の場合1例え
ばZnn源材料してのジエチル亜鉛は、従来のMOCV
D法と同様にジエチル亜鉛の液体の入ったバブラー中を
キャリアガスとして水素をバブリングして流し、ジエチ
ル亜鉛液体温度をコントロールすることにより必要量の
蒸気圧で水素気体中に混合し、ガス導入管10より1反
応室8に導入され、又Se源源材料してのジエチルセレ
ンは、該ジエチル亜鉛と同様に、水素気体中に混合し導
入管11より反応室8に導入される。なおジエチル亜鉛
は、水素ラジカルによる分解効率が高いので、水素プラ
ズマ領域外の基板ホルダー9に輸送される。又不純物源
原料として例えば、トリエチルアルミニウムの場合は、
該ジエチル亜鉛と同様に水素気体中に混合しヒーター1
2で加熱され、ガス導入管13より分解派生物が反応室
8に導入される。
ここで、ジエチル亜鉛、ジエチルセレンの分解により発
生した反応活性種、および不純物源原料の分解派生物輸
送における担体は、水素ガス及び水素ラジカルである。
該ジエチル亜鉛、ジエチルセレンの分解により発生した
反応活性種および、不純物源原料の分解派生物は基板ホ
ルダー9上の加熱された基板上で合わされると化学反応
により不純物ドープZnSe系化合物半導体が作成され
る。
該基板ホルダー9は水素ラジカル領域内にあるので、水
素ラジカルが該2種の反応活性種および不純物源原料の
分解派生物の基板上での化学反応を助長し、又原子の再
配列を助長し、高品質の不純物ドープZnSe系化合物
半導体の作成が可能となる。
この他にも、不純物ドーピングZnSe系化合物半導体
を作成するには、不純物源原料として、Ga源源材料ト
リメチルガリウム、A4源原料はトリメチルアルミニウ
ム、トリエチルアルミニウム。
B源原料としてトリメチルボロン、またP源原料チルア
ミン、 NH8等があり、それぞれの熱分解温度に応じ
てヒーター12を加熱する。
なお本発明では、水素ラジカルが、水素プラズマ領域外
の下流にも存在すると述べているが、これは例えば水素
プラズマ領域外の下流に酸化タングステン(WOs )
の薄膜を堆積したものを置いた場合に、無色の酸化タン
グステン(WOs )が還元されて青色に変色すること
からも推定されることである。
以下に本発明の具体的な実施列を述べる。
〈実施例1〉 第1図のごときマイクロ波発振装置を用い、第1図にお
ける反応室8の形状を中央をくびれさせた81図のごと
くとし、ガス導入管11より、水素および水素と混合し
たジエチルセレンをそれぞれ100 ml / mln
 、 6. OX 10  mi/ mtn流し。
又ガス導入管10より、水素および水素と混合したジエ
チル亜鉛をそれぞれ、 35mA!/min、6.0x
10   mo、4/min流し、又ガス導入管15よ
り水素および水素と混合したトリエチルアルミニウムを
それぞれ50Tn//min、 1. OX 10  
’ma13 / min流し、油回転ポンプにより、内
圧を0.5torr とし、マイクロ波発振装置で、マ
イクロ波電力α4KWでプラズマを発生させる。該プラ
ズマは第1図のプラズマ領域14まで広がる。この状態
では、ジエチルセレンは反応室8を通り、水素プラズマ
中の自由電子あるいは、水系ラジカルで分解し1反応活
性棟を生じ、水素プラズマ領域外の水素ラジカル領域内
の基板ホルダー9上のガラス基板まで輸送される。また
ジエチル亜鉛は。
ガス導入管10より水素プラズマ領域中に導入され1分
解され、同様に反応活性種を生じ、基板ホルダー9上の
ガラス基板まで輸送される。又、トリエチルアルミニウ
ムは、ガス導入管13より。
ヒーター12により250〜300℃に加熱され分解し
、分解派生物が反応室8に導入され、基板ホルダー9上
のガラス基板まで輸送される。該2種の反応活性種およ
び該分解派生物は230 ’(:、に加熱された基板ホ
ルダー上のガラス基板上で化学反応を起こし、不純物が
ドーピングされたZnSe薄嘆が堆積した。ガラス基板
上に堆積した該ZnSe薄膜は、  (111)面のみ
に配向した結晶膜で、抵抗率は100Ω釧程度の低抵抗
膜となった。トリエチルアルミニウムを不純物ドーピン
グしない場合は1本発明堆積装置で作成したガラス基板
上のZnSe薄模の抵抗率はlX10目Ω−σ程度とな
り、十分に不純物ドーピングが行なわれていると言える
。又、基板をガリウムヒ累単結晶(1oo)面として堆
積したところ、基板と同様に(100)面に配向したZ
nSeエピタキシヤル結晶薄映が堆積し、・抵抗率は1
00程度の低抵抗率膜となった。同様にトリエチルアル
ミニウムを不純物ドーピングしない場合は1本発明堆積
装置でガリウムヒ素単結晶(ioo)面上に堆積したZ
nSe薄膜の抵抗率は51X10’Ωσ程度で同様にZ
nSeエピタキシヤル結晶模の不純物ドーピングが行な
われていると言える。
(発明の効果) 本発明の不純物ドープZnSe系化合物半導体の製造方
法はZn源原料およびSe源源材料、水素プラズマ中の
自由電子あるいは水素ラジカルで分解し、不純物源原料
を加熱分解し、水素ラジカルの存在する領域内の基板上
で、不純物ドープZnSe系化合物半導体を堆積するの
で、従来のMOCVD法やMBE法に比較しても、高温
加熱が必要なく。
低温でZnSe系化合物半導体の製造や不純物ドーピン
グが可能となる。M OCV D法やM B E Lの
場合ZnSe系化合物半導体作成時には、650°C以
上の加熱が必要で、不純物ドーピングを行うには、さら
に高温が必要であった。しかし不発明製造方法の場合、
200℃程度の基板加熱のみで、ZnSe系化合物半導
体の製造および不純物ドーピングが可能である。低温で
半導体の作成およびドーピングが可能なことより、基板
が耐熱性のない物質(例えば、ガラス基板、有機高分子
基板)や熱に弱い物質上への積層に非常に有利な製造方
法となる。現在10〜20インチφはどの大面積基板が
作成不可能な単結晶基板に代って、大面積の十分可能な
ガラス基板が使用可能となり、又熱によって物性の変化
を起こす物質上への堆積も低温で行うことが可能となり
、デバイス作成上非常に有効な製造方法となる。デバイ
スを作成する際に高温加熱を行うと、不純物の熱拡散を
引き起こすこともあるが、この製造方法で行えば心配が
ない。
さらに不純物ドーピングも可能となると、ZnSe系化
合物半導体が、ワイドバンドギャップ材料であることか
ら青色の発光ダイオード、レーザーやEL等の光デバイ
スへの応用も可能な非常に有力な半導体製造装置と言え
る。
【図面の簡単な説明】
第1図;よ1本発明の製造方法に用いる製造装置の一例
を示す説明図である。 (1)・・・スライダック  (2)・・・マイクロ波
発憑機(3)・・・変換導波管   (4)・・・アイ
ソレーター(5)・・・パワーモニター (6)・・・
整合器(力・・・活性化炉    (8)・・・反応室
(9)・・・基板ホルダー  Cl0)・・・ガス導入
管Uυ・・・ガス導入炉   α2・・・ヒーターa3
・・・ガス導入管   α滲・・・プラズマ領域住9・
・・ラジカル領域

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水素ガス気流の存在する反応室内にマイクロ波プ
    ラズマ発生装置による水素プラズマ領域を発生させ、該
    反応室内にZn源原料、Se源原料をガス体として導入
    し、該原料分解で発生した反応活性種を前記水素プラズ
    マ領域外へ輸送し、又不純物原料を該水素プラズマ領域
    外の基板近傍より加熱して熱分解した後に導入し、該水
    素プラズマ領域外の下流に配位した基板上に不純物添加
    により価電子制御されたZnSe系化合物半導体の薄膜
    を気相堆積させることを特徴とする不純物ドープZnS
    e系化合物半導体の製造方法。
  2. (2)不純物源原料が反応室内の水素プラズマ領域外の
    下流に導入される特許請求の範囲第1項記載の不純物ド
    ープZnSe系化合物半導体の製造方法。
  3. (3)不純物源原料が、トリメチルアルミニウム、トリ
    エチルアルミニウム等の有機金属化合物を用いる特許請
    求の範囲第1項または第2項に記載の不純物ドープZn
    Se系化合物半導体の製造方法。
  4. (4)不純物源原料が、トリメチルガリウム、トリエチ
    ルガリウム等の有機金属化合物を用いる特許請求の範囲
    第1項または第2項に記載の不純物ドープZnSe系化
    合物半導体の製造方法。
  5. (5)不純物源原料が、トリメチルボロン等の有機金属
    化合物を用いる特許請求の範囲第1項または第2項に記
    載の不純物ドープZnSe系化合物半導体の製造方法。
JP61246944A 1986-10-17 1986-10-17 不純物ド−プZnSe系化合物半導体の製造方法 Pending JPS63100736A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6535705B2 (en) 2000-02-23 2003-03-18 Minolta Co., Ltd. Process cartridge and image forming apparatus using the same

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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