JPS6315427A - 化合物半導体エピタキシヤル薄膜の製造方法 - Google Patents

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Ｆｉ青色発光ダイオードの材料として用いられる
、■−■族化合物半導体エピタキシャル薄膜の製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

従来、化合物半導体のエピタキシャル薄膜をＭＯＶＰＥ
法により製造する。４合、例えばＴｈｅ１７ｔｈ　Ｃ！
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｏｎ　　ＥＩＯｌｌｄ　５ｔａｔ
ｅｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎａ　ｍａｔ１３ｒｉａ１８．Ｔ
ＱＫＹｏ、　１９８５゜Ｂ−３−４の様に、供給原料の
供給比は一定にしたまま成長を行うのが通常であった。

〔発明が解決しようとする問題点び目的〕従来の技術で
は、化合物半導体のエピタキシャル成長金ＭＯＶＰ］Ｉ
ｎ法にて行う場合の、成長基板とエピタキシャル薄膜の
格子定数の不一致の為、結晶性、配向性の優九たエピタ
キシャル薄ｔｉＱを形成することは僑めて困難であった
。

本発明・は、化合物半導体のエピタキシャル成長をＭＱ
ＶＰＥ法にて行う場合の、成長基板とエピタをシャル薄
膜の格子定数あ不一致を緩和させる成長法ｆ６：％供す
ることが目的である。すなわち、成長でぜる化合物半導
体エピタキシャル薄膜の配向性の向上、自己補ｒｘ効果
の抑ＶＩｆｌが可能なＭＯＶＰＥ法による製造方法５ｄ
：提供することが目的である。

〔間頑屯を解決するだめの手段〕

本発明の化合物半導体エビクキシャル薄膜の製造方法は
、１−■族化合物千尋体のエピタキシギルＹＳ４膜全Ｍ
ＯＶ　Ｐ　Ｅ法により形成するにあたり、γ４模形成の
Ｖ）籾段階に於いて供給原料の供給比を１碩次変化をせ
ることを特徴とする。

〔作　用〕

化合カキ４体のエピタキシャル薄膜ヲＭｏＶＰＥ法にて
形成する場合、供給原料の供給比を変える事により、発
生する空路子のＪｔを制御する事が可能である。そこで
、化合物半導体の空路子を成長基板とエピタキシャル？
４模の界面近傍に発生させ、それにより格子定数の不一
致を緩和させるここがｏＴ能である。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る製造工程の、原料の供給量の時間
変化を示す図である。

■族原料としてジメチル亜鉛（ＤＭｚ）、■族原料とし
てジメチルセレン（ＤＭＳ　ａ　）”ｆ用いた。

■族原料の供給量は、反応開始から反応終了まで一定で
ある。それに対し、■族原料の供給量は、反【１５：閉
端から時間を経るにつれ段々と大きくなり、やがて一定
の社になって反応終了に至る。すなわち、成長の初期段
階では、■／［［比が段々と大きくなり、やがて一定値
となるよう、グレーディングがつけである。

第２図は、本発明に係る製造工程の、原料の供給量の時
間変化を示す凶である。

ｎｉ涼料にＤＭＺ、ｆ’／族涼科はＤＭＳ　ｅで、■族
原料の供給比は、反応開始から反ｒ５終了まで−一定で
ある。それに対し、■族原料の供給量は、反応開始から
時間を経るにつれ段々と小さくなり、やがて一定の量に
なって反応終了に至る。すなわち、成長のＷ期段階では
、Ｍ／［１比が段々と小さくなり、やがて一定ｌ直とな
るようグレーディングがつけである。

第５図は従来の製造工程でガリウムヒ素基板上にセレン
化錐鉛をエピタキシギル成長した場合の、深さ方向の格
子定式（ａ土）の７原料供給比依存性を示す！囚である
。原料にはＤＭＺとＤＭＳθを用いた。

一Δθ＝０の時、エピタキシギル成長したセレン化亜ｊ
８薄′漠のａ上は、ガリウムヒ素と一致している。

−ムθ＝５６ＱｃＰｃ、の時、エピタキシず層成長した
セレン比亜鉛薄ｉλのａ−Ｌは、バルク状のセレン化亜
鉛の俗子定２改と一致している。

−△θ−７２０ｓｅｅ、の時、エピタキシャル成長した
セレン化亜鉛薄膜の面に沿った方向の格子定式（ａｃｔ
）　　は、ガリウムヒ素の格子定式と一致している。

第３図より、Ｍ／ｎ供給比″；２．０で、エピタキシャ
ル成長したセレン化亜鉛薄膜のａｌｔ、バルブ状のセレ
ン化亜鉛の格子定収と一致していることがわかる。また
、■／ＩＩ供給比がそれより犬きくなると、エピタキシ
ャル成長したセレン化亜鉛薄膜のａｌｌ＋ｄ、ガリウム
ヒ素の格子定数に近づき、逆に■／Ｔｉ供給比が小さく
なると、エピタキシャル成長したセレン化亜５！１薄嘆
のａ上は、ガリウムヒ素の格子定数に近づくことがわか
る。

■／［ｌ比を太さいところから２．０に近づけることに
より、ガリウムヒ素の格子定収からセレン化亜鉛の格子
定式へ連続的に近づけることができる。

これによりミスマツチを緩和できる。

第４図は１１本兄明の応用として本発明による製造工程
で作製したセレン化亜鉛薄膜を用いた発光素子の構造図
である。

ガリウムヒ素基板■の（１００）面上に、本発明による
製造工程で、■／（Ｉ供給比のグレーディングがある塩
素ドープセレン化亜鉛ｔｄ　（２）、及び■／ｌＩ供給
比が、一定の塩素ドープセレン化亜鉛層■を形成する。

これらのエピタキシャル薄膜を形成する条件／ｉμ下の
通りである。

Ｄ　Ｍ　Ｚ　　：　　１．　ＯＸ　１０−’　ｍｏ１７
ｋｊｒＤＭ　Ｓ　ｅ　：　　（５０〜２．０　）　Ｘ　
１０−’　Ｉｎｏ／、／ｈｉｍＣｔ２　　　：　　２．
０Ｘ１０−’ｍｏｊ／Ｍ反応温度はｓ　ｏ　ａ　ｃ、キ
ャリアガスの水素の供給量は、５５−　である。

そして、■／［１洪袷比が一定の車上ドープセレン化亜
鉛１９ＩＩＩ上に、Ｐ型の電導型のセレン化亜鉛のエピ
タキシャル薄膜（りを形成する。その一部をエツチング
により取り去り、エツチングにより現われた■／■供袷
供給、一定の塩素ドープセレン化亜鉛エピタキシギル薄
膜の表面に、インジウムとガリウムの合♀を付・２Ｉさ
せ、水素雰囲気中で７１１］熱アニールてせ、オーミッ
クコンタクトを形成し、インジウムーガリワムーオーミ
ンク電極■を寿る。

また、Ｐ型セレン化亜鉛エピタキシギル薄膜上にすを蒸
宿、水素中でアニールしてオーミックコンタクトを形成
し、雀−オーミンク電極■全得る。

更に、インジウム−ガリウム−オーミンクｔ％■、金−
オーミンク電極■上に金線■、■をワイヤボンディング
により接７読し、電気的接読を得る。

本冥施例に従い作！！きれた発光素子は、大電流を流し
た時でも純粋な青色発光を呈し、従来の作製法による素
子の様な深い順位からの発光は見られなかった。また、
電流の増大に伴い、発光輝度は増大し、従来の作製法に
よる発光素子の様な、代い輝度での発光の飽和は見られ
なかったっこれはセレン化亜鉛とガリウムヒ素基板の結
晶τｆがミスマツチの除去により向上したためである。

〔発明の効果〕

本発明の泳に、１１−Ｍ族化合物半導体のエピタキシャ
ル薄膜をＭｏｖｐｇ法により形成するにあたり、薄膜形
成の初期段階に於いて供給原料の供坩比を順次変化させ
る事により、従来よりも結晶性の潰れた化合カキ４体エ
ピタキシャル薄膜を作表することが可能になった。そし
て、そのエピタキシャル４膜を用いて発光素子と作製す
ることによす、従来得ることが内錐な高輝度、高効率発
光素子を実現することが可能になった。

本発明が化合物半導体エピタキシャル薄膜の製造技術、
発光素子の作製に沓与するところは大きいと確信する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る農造工程の、■族原料の供
給ＩＩｌ：の時間変化金示す図。 第１図（ｂ）は本発明に係る浸透工程の、■族原料の供
給量の時間変化を示す図。 第２図（−）は本発明に係る製造工程の、〜１族原料の
供給量の時間変化を示す図。 第２１”ａ（１））は本発明に係る■遺工程の、■族原
料の時間変化を示す図。 第３図Ｕ　Ｃ＝を来の製造工程でガリウムヒ素話板上ン
こセレン化亜鉛をエピタキシャルｌＪｙ、長した場合の
深さ方向の格子“・〆奴の原料供給比依存性を示す図。 第４図７ｉ不発明による製造工程で作製したセレン化亜
鉛薄嘆を甲いた発光飛子の構造図。 １・・・・・・ガリウムヒ素基板 ２・・・・・・■／ｕ供給比のグレーディングがある塩
素ドープセレン化亜鉛層 ５・・・・・・■／ＩＩ共給比供給定の塩素ドープセレ
ン化亜鉛層 ４・・・・・・Ｐ型の電導型のセレン化亜鉛のエピタキ
シャル薄膜 ５・・・・・・インジウム−ガリウム−オーミック電極
６・・・・・・金−オーミンク１翫 ７・・・・・・金線 ８・・・・・・包線 以　　　上 （ｏＬ） ｔｂ） ｖｒｓ刊６吐 遁３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）II−VI族化合物半導体のエピタキシャル薄膜を有
   機金属気相分解法（ＭＯＶＰＥ法）により形成するにあ
   たり、薄膜形成の初期段階に於いて供給原料の供給比を
   順次変化させる事を特徴とする化合物半導体エピタキシ
   ャル薄膜の製造方法。
2. （２）II−VI族化合物が、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛
   、硫化亜鉛、又はそれらの合金であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体エピタキシャ
   ル薄膜の製造方法。