JP2000228540A - Manufacture optoelectric transducer element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ（発光ダイ
オード）やＬＤ（半導体レーザ）等の光電変換機能素子
の製造方法に適用して有用な技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique useful when applied to a method for manufacturing a photoelectric conversion element such as an LED (light emitting diode) or an LD (semiconductor laser).
【０００２】[0002]
【従来の技術】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。）は、ＣｄＴｅを除き、一般にｐ
型，ｎ型の伝導型の自由な制御が困難であるため、これ
らの材料を用いて実用化された光電変換機能素子および
その製造方法は極めて限定されたものとなっている。2. Description of the Related Art Elements of the 12 (2B) group of the periodic table and 16th elements
A compound semiconductor comprising a (6B) group element (hereinafter, referred to as a II-VI group compound semiconductor) is generally p-type except CdTe.
Since it is difficult to freely control the conductivity type of the n-type and n-type, the photoelectric conversion function element and the method of manufacturing the photoelectric conversion element that have been put to practical use using these materials are extremely limited.
【０００３】例えばＺｎＳｅ系の材料を用いて、光電変
換機能素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）を作製す
る方法においては、ＧａＡｓ基板上に分子線エピタキシ
ャル成長法により何層ものＺｎＳｅ系の混晶薄膜を形成
し、その後にｐｎ接合型のダイオードを作製するように
なっている。For example, in a method of manufacturing a light emitting diode (LED) as a photoelectric conversion function element using a ZnSe-based material, a ZnSe-based mixed crystal thin film is formed on a GaAs substrate by molecular beam epitaxy. Thereafter, a pn junction type diode is manufactured.
【０００４】この時、ＺｎＳｅ系材料は、熱平衡状態で
はｐ型半導体の制御が困難であるため、ラジカル粒子ビ
ーム源とよばれる特殊な装置を用いて、熱平衡状態では
ないエピタキシャル成長法を適用して形成していた。At this time, since it is difficult to control the p-type semiconductor in the thermal equilibrium state, the ZnSe-based material is formed using a special device called a radical particle beam source and applying an epitaxial growth method that is not in the thermal equilibrium state. Was.
【０００５】このＺｎＳｅ系の材料を用いたＬＥＤとし
ては、例えば４８０ｎｍの青色ＬＥＤが試作されてい
る。また、ＣｄＺｎＳｅ-ＺｎＳｅの量子井戸構造で青
色ＬＤ（レーザダイオード）の作成が報告され、青色系
デバイスとして注目されている。[0005] As an LED using this ZnSe-based material, for example, a blue LED of 480 nm has been experimentally manufactured. In addition, creation of a blue LD (laser diode) with a quantum well structure of CdZnSe-ZnSe has been reported, and has attracted attention as a blue-based device.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｚ
ｎＳｅ材料系以外では、II−VI族化合物半導体を用いた
光電変換機能素子およびその製造方法は未だ実用化され
るに至っていない。However, the above Z
Other than the nSe material, a photoelectric conversion function element using a II-VI group compound semiconductor and a method for manufacturing the same have not yet been put to practical use.
【０００７】即ち、II−VI族化合物半導体を用いた光電
変換機能素子の製造方法においては、II−VI族化合物半
導体の導電型の制御が困難であるという物性に阻まれ
て、材料系が限定されてしまうという問題があった。That is, in a method of manufacturing a photoelectric conversion function device using a II-VI compound semiconductor, the material system is limited by the physical property that it is difficult to control the conductivity type of the II-VI compound semiconductor. There was a problem that would be done.
【０００８】また、導電型の制御を可能にするためには
エピタキシャル成長方法と、さらに、高度な特殊技術を
必要とするため、生産性が低く、製造コストも嵩むとい
う難点を抱えていた。In addition, since the control of the conductivity type is required, an epitaxial growth method and further a high-level special technique are required, so that the productivity is low and the production cost is high.
【０００９】本発明は、上述のような問題を解決すべく
なされたものであり、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結晶基板を
用い、熱拡散によりｐｎ接合を形成することにより光電
変換機能素子を安定して製造できる方法を提供すること
を主な目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and uses a compound semiconductor crystal substrate comprising a Group 12 (2B) element and a Group 16 (6B) element of the periodic table to perform thermal diffusion. It is a main object of the present invention to provide a method for stably manufacturing a photoelectric conversion function element by forming a pn junction.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光電変換機能素子の製造方法は、周期
表第１２（２Ｂ）族元素及び第１６（６Ｂ）族元素から
なる化合物半導体結晶基板を用い、当該基板とは異なる
導電型を示す拡散源を基板表面に配置し、当該拡散源に
熱処理を施して、熱拡散によりｐｎ接合を形成する方法
において、上記基板表面に配置した拡散源は、拡散プロ
セス中に基板表面から拡散源により形成される基板とは
異なる導電型を示す準位を補償する欠陥が形成されるこ
とを阻止し、または、基板表面の不純物をゲッタリング
する物質で構成されるようにしたものである。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a photoelectric conversion function device according to the present invention is directed to a method of manufacturing a compound comprising a group 12 (2B) element and a group 16 (6B) element of the periodic table. Using a semiconductor crystal substrate, a diffusion source having a conductivity type different from that of the substrate is disposed on the surface of the substrate, and the diffusion source is subjected to heat treatment to form a pn junction by thermal diffusion. The diffusion source prevents the formation of defects that compensate for a level of a different conductivity type from the substrate surface formed by the diffusion source from the substrate surface during the diffusion process, or getters impurities on the substrate surface. It is made up of a substance.
【００１１】これによれば、上記基板表面に配置した拡
散源が、拡散プロセス中に基板表面から拡散源により形
成される基板とは異なる導電型を示す準位を補償する欠
陥が形成されることを阻止し、または、基板表面の不純
物をゲッタリングする効果を有するため、結晶表面の純
度を上げることができ、自己補償効果を抑制してII−VI
族化合物半導体の導電型の制御性を向上させることがで
きる。According to this, a defect is formed in which the diffusion source disposed on the substrate surface compensates for a level indicating a conductivity type different from that of the substrate formed by the diffusion source from the substrate surface during the diffusion process. Or the effect of gettering impurities on the surface of the substrate, the purity of the crystal surface can be increased, and the self-compensation effect can be suppressed to achieve II-VI
The controllability of the conductivity type of the group III compound semiconductor can be improved.
【００１２】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。Hereinafter, the present inventors will outline the contents of consideration and research progress up to the present invention.
【００１３】II−VI族化合物半導体の導電型の制御が困
難である理由として、一般的に次のような理由が挙げら
れていた。 （１）所望の導電型を確保するために、不純物を半導体
内に添加すると、それに伴い新たな欠陥が結晶中に導入
される自己補償効果が発生する。 （２）結晶中の残留不純物が多く存在するため導電型の
制御ができない。 （３）所望の導電型を得るための不純物の結晶中への溶
け込み量が小さいため導電型の制御ができない。The following reasons have generally been cited as the reasons why it is difficult to control the conductivity type of II-VI compound semiconductors. (1) When an impurity is added to a semiconductor in order to secure a desired conductivity type, a self-compensation effect occurs in which a new defect is introduced into the crystal accompanying the addition. (2) The conductivity type cannot be controlled because there are many residual impurities in the crystal. (3) The conductivity type cannot be controlled because the amount of impurities dissolved into the crystal to obtain the desired conductivity type is small.
【００１４】そして、上記の自己補償効果を起こす欠陥
は、結晶中の空孔、または、空孔と不純物の複合体であ
るといわれている。The defect causing the self-compensation effect is said to be a vacancy in the crystal or a complex of vacancy and impurity.
【００１５】そのため、自己補償効果を低減させるため
には、空孔の生成を抑えることが重要であると考えられ
る。Therefore, in order to reduce the self-compensation effect, it is considered important to suppress the generation of vacancies.
【００１６】そこで、本発明者等は、拡散により不純物
を結晶中に導入する場合に、拡散工程で空孔の生成を抑
えることができるならば自己補償効果を抑制し、導電型
を制御することが可能になると推論した。Therefore, the present inventors have proposed that when impurities are introduced into a crystal by diffusion, if the generation of vacancies can be suppressed in the diffusion step, the self-compensation effect should be suppressed and the conductivity type should be controlled. Inferred that it would be possible.
【００１７】そして、この推論に基づいた研究の結果、
II−VI族化合物半導体基板上に基板の導電型とは異なる
導電型を形成する不純物を含む薄膜を配置することで、
拡散工程中に表面から揮発性の高い基板の構成元素が抜
け空孔が形成されるのを阻止できるとの成果を得た。Then, as a result of research based on this inference,
By arranging a thin film containing impurities forming a conductivity type different from the conductivity type of the substrate on the II-VI compound semiconductor substrate,
During the diffusion process, a result was obtained that the constituent elements of the highly volatile substrate were removed from the surface to prevent the formation of pores.
【００１８】また、残留不純物の影響については、拡散
工程中に不純物を拡散するとともに拡散源に含まれる元
素と不純物の化合物が基板の構成元素と不純物の化合物
より拡散温度において安定であれば、結晶表面から不純
物を取り除く効果が考えられ、結晶表面の純度を上げる
効果があることも分かった。Regarding the influence of the residual impurities, if the impurities are diffused during the diffusion step and the compound of the element and the impurity contained in the diffusion source is more stable at the diffusion temperature than the constituent elements and the compound of the impurity in the substrate, the crystal The effect of removing impurities from the surface was considered, and the effect of increasing the purity of the crystal surface was also found.
【００１９】そして、上記研究の成果を踏まえて、ｐ型
のＺｎＴｅ基板表面にｎ型の不純物と成り得るＡｌまた
はＩｎを真空中で蒸着することにより形成し、Ｎ2雰囲
気中で熱処理する実験を行った。Based on the results of the above research, an experiment was conducted in which Al or In, which can be an n-type impurity, was formed on the surface of a p-type ZnTe substrate by vapor deposition in a vacuum and heat-treated in an N 2 atmosphere. went.
【００２０】その結果、蒸着されたＡｌまたはＩｎは基
板表面から揮発性の高いＺｎの蒸発を抑制し、空孔の発
生を低減すると効果があることが分かった。As a result, it has been found that the deposited Al or In is effective in suppressing the evaporation of highly volatile Zn from the substrate surface and reducing the generation of vacancies.
【００２１】また、ＡｌまたはＩｎは、ＺｎＴｅ中で問
題となる酸素等の不純物と安定な化合物を形成するため
表面層の純度を上げることが期待できる。In addition, since Al or In forms a stable compound with impurities such as oxygen which is a problem in ZnTe, the purity of the surface layer can be expected to be increased.
【００２２】さらに、熱処理温度は、３００℃から７０
０℃までの範囲で行い、熱処理時間は数分から十数時間
の範囲で条件を変えて種々実験を重ねた。Further, the heat treatment temperature is from 300.degree.
The experiment was performed in the range of 0 ° C., and the heat treatment time was varied from several minutes to several tens of hours, and various experiments were repeated.
【００２３】そして、基板の両面にオーミック電極を形
成して光電変換機能素子としての発光ダイオードの試作
に成功した。Then, ohmic electrodes were formed on both surfaces of the substrate, and a trial production of a light emitting diode as a photoelectric conversion function element was successfully completed.
【００２４】なお、試作した素子は整流特性を示し、発
光を確認することができた。The prototype device exhibited rectifying characteristics, and light emission was confirmed.
【００２５】また、上記方法によりｐｎ接合が形成され
ていることが、EBIC法（Electron Beam Induced Curren
t Method）により確認された。これにより、この方法が
II−VI族化合物半導体のｐｎ接合形成に有効であること
を実証することができた。Further, the fact that the pn junction is formed by the above method is based on the EBIC method (Electron Beam Induced Currend).
t Method). This makes this method
It was demonstrated that the compound is effective for forming a pn junction of a II-VI compound semiconductor.
【００２６】また、拡散源としてＡｌとＩｎを用いた場
合を比較した結果、Ａｌを用いた場合の方が、Ｉｎを用
いた場合に比べ発光色がより緑色に近いことが分かっ
た。Further, as a result of comparison between the case where Al and In are used as the diffusion sources, it was found that the emission color was closer to green when Al was used than when In was used.
【００２７】さらにまた、Ｉｎを用いた場合は、赤色の
発光が混じることも分かった。この赤色の発光は、主
に、酸素不純物に起因した発光であると考えられる。即
ち、結晶中に取り込まれた酸素はＴｅ格子位置に入り赤
色で発光することが知られ、酸素はＺｎと結合した形で
結晶中に存在していると考えられる。Further, it was found that when In was used, red light emission was mixed. This red emission is considered to be mainly emission due to oxygen impurities. That is, it is known that oxygen taken into the crystal enters the Te lattice position and emits red light, and it is considered that oxygen is present in the crystal in a form bonded to Zn.
【００２８】ここで、ＡｌやＩｎは酸素との結合が強
く、そのギブスの自由エネルギーはそれぞれアニール温
度６００℃付近で−１６９０kJ／mol、−６３５kＪ／mo
lと小さく、ＺｎＯのギブスの自由エネルギー（−２６
０ｋJ／mol）に比べて安定である。また、Ａｌの酸化物
がＩｎの酸化物に比べて安定であるため、Ａｌが酸素を
ゲッタリングする効果がより大きく、不純物に起因する
発光がなかったと考えられる。Here, Al and In have a strong bond with oxygen, and their Gibbs free energies are −1690 kJ / mol and −635 kJ / mo near the annealing temperature of 600 ° C., respectively.
l, and the Gibbs free energy of ZnO (−26
(0 kJ / mol). In addition, since the oxide of Al is more stable than the oxide of In, it is considered that the effect of gettering oxygen by Al is greater and there is no light emission due to impurities.
【００２９】同様な効果は酸化物の自由エネルギーが小
さなＣ，Ｓｉ，Ｂｉ等でも予想される。A similar effect is expected for C, Si, Bi and the like having a small free energy of the oxide.
【００３０】また、II−VI族化合物半導体中の長波長側
に発光ピークを持つ不純物としては酸素の他に、Ａｕ，
Ａｇ，ＣｕやＬｉ等があげられる。The impurities having an emission peak on the long wavelength side in the II-VI compound semiconductor include Au,
Ag, Cu, Li and the like can be mentioned.
【００３１】Ａｕ，Ａｇ，ＣｕはＣｌ等のハロゲンとの
化合物が、Ｚｎとの化合物より安定であるためハロゲン
を含む薄膜を拡散源として用いることでこれらの不純物
を拡散工程で基板より取り除くことが可能である。Since Au, Ag, and Cu are more stable with compounds such as Cl and halogen than Zn, compounds can be removed from the substrate in the diffusion step by using a halogen-containing thin film as a diffusion source. It is possible.
【００３２】また、拡散の温度範囲は、３００℃から７
００℃で行ったが、低温域ではより均一な拡散が可能で
あり、３００℃から４３０℃以下で行うことが好まし
い。The temperature range of diffusion is 300 ° C. to 7 ° C.
Although performed at 00 ° C., more uniform diffusion is possible in a low temperature range, and it is preferable to perform the process at 300 ° C. to 430 ° C. or lower.
【００３３】また、拡散時間はＡｌとＩｎそれぞれにお
いて規定された時間以上であればよいが、拡散工程終了
時に表面に拡散源が残っていない場合には、良好な電
流、電圧特性が得られず、発光しない場合が多いことが
判明した。The diffusion time may be longer than the time specified for each of Al and In, but if no diffusion source remains on the surface at the end of the diffusion step, good current and voltage characteristics cannot be obtained. It turned out that there was often no light emission.
【００３４】これは、拡散終了時に拡散源が十分な厚さ
で表面に残っていない場合、拡散源により低減されてい
た欠陥の発生が起こるためであると考えられる。This is considered to be because if the diffusion source does not remain on the surface with a sufficient thickness at the end of the diffusion, the defects reduced by the diffusion source occur.
【００３５】また、拡散源にゲッタリングされていた不
純物が拡散して基板中に取り込まれるためであると考え
られる。It is also considered that the impurities gettered by the diffusion source are diffused and taken into the substrate.
【００３６】従って、拡散終了時に拡散源が十分な厚さ
で残っていることが重要であることが分かった。Accordingly, it has been found that it is important that the diffusion source remains with a sufficient thickness at the end of the diffusion.
【００３７】そして、上記の事項に基づいて本発明に係
る光電変換機能素子の製造方法は完成されるに至ったも
のである。なお、上記拡散源の導電型は、上記基板の導
電型がｐ型の場合にはｎ型であり、上記基板の導電型が
ｎ型の場合にはｐ型であるようにすることができる。Based on the above items, the method for manufacturing a photoelectric conversion function element according to the present invention has been completed. The conductivity type of the diffusion source may be n-type when the conductivity type of the substrate is p-type, and may be p-type when the conductivity type of the substrate is n-type.
【００３８】また、上記基板とは異なる導電型を示す準
位を補償する欠陥は、空孔、または、当該空孔を含む欠
陥である場合を含む。The defect that compensates for a level having a conductivity type different from that of the substrate includes a hole or a defect containing the hole.
【００３９】さらにまた、上記基板表面に配置した拡散
源は、拡散プロセス温度において拡散源と不純物の結合
した化合物のギブスの自由エネルギーが、上記基板の構
成元素と不純物の結合した化合物のギブスの自由エネル
ギーより小さい物質で構成されるようにすることができ
る。Further, the diffusion source disposed on the surface of the substrate has a Gibbs free energy of the compound in which the diffusion source and the impurity are combined at the diffusion process temperature. It can be made of a substance having less energy.
【００４０】また、上記基板表面に配置した拡散源は、
拡散プロセス温度において拡散源と不純物の結合した化
合物のギブスの自由エネルギーが、上記基板の構成元素
と不純物の結合した化合物のギブスの自由エネルギーよ
り小さい元素を含む物質で構成されるようにしてもよ
い。The diffusion source disposed on the substrate surface is
At the diffusion process temperature, a compound containing an element in which the Gibbs free energy of the compound in which the diffusion source and the impurity are combined may be smaller than the Gibbs free energy of the compound in which the compound in which the impurity is combined with the constituent element of the substrate may be used. .
【００４１】なお、上記拡散源は、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎま
たは、それらを含む混合物、あるいは、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ
または、それらを含む混合物とすることもできる。The diffusion source may be Al, Ga, In or a mixture containing them, or Cl, Br, I
Alternatively, it may be a mixture containing them.
【００４２】また、上記拡散源に含まれる不純物をゲッ
タリングする元素は、上記基板とは異なる導電型を示す
元素よりも基板中の拡散速度が遅い元素とするとよい。The element for gettering impurities contained in the diffusion source may be an element having a lower diffusion rate in the substrate than an element having a conductivity type different from that of the substrate.
【００４３】なお、上記不純物は、Ｏ，Ｌｉ，Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ａｕの少なくとも一つであるようにしたり、あるい
は上記拡散源に含まれる元素は、Ｂ，Ｓｉ，Ｃの少なく
とも一つであるようにしてもよい。The impurities are O, Li, Ag, C
u or Au, or the element contained in the diffusion source may be at least one of B, Si and C.
【００４４】また、上記拡散源は、スパッタリング法，
抵抗加熱法，エレクトロンビーム法の何れかの方法で真
空中で基板表面に蒸着されるようにするとよい。Further, the diffusion source is a sputtering method,
It is preferable that the film is deposited on the substrate surface in a vacuum by any one of a resistance heating method and an electron beam method.
【００４５】また、上記拡散の熱処理温度は、３００℃
〜７００℃とするとよい。The heat treatment temperature for the diffusion is 300 ° C.
It is good to be -700 degreeC.
【００４６】さらに、上記熱処理を行う前の上記拡散源
の厚さは、１，０００〜１０，０００Å、好ましくは
１，５００〜５，０００Åであるようにするとよい。Further, the thickness of the diffusion source before performing the heat treatment may be 1,000 to 10,000 °, preferably 1,500 to 5,000 °.
【００４７】また、上記拡散源および拡散源の拡散層
は、上記熱処理終了後に基板表面に所定の厚さで残留す
るようにするとよい。It is preferable that the diffusion source and the diffusion layer of the diffusion source remain at a predetermined thickness on the substrate surface after the heat treatment.
【００４８】なお、上記拡散源および拡散源の拡散層の
残留する厚さは、１００Å以上、好ましくは３００Å以
上であるとよい。The remaining thickness of the diffusion source and the diffusion layer of the diffusion source is preferably 100 ° or more, and more preferably 300 ° or more.
【００４９】また、上記拡散源はＡｌまたはＩｎであ
り、拡散時間が、拡散時間Ｙと熱処理温度Ｔとの関係を
示す関係式 Ｙ＝２×１０4exp(-0.018T) で特定され
る時間よりも長くなる条件で熱処理されるようにすると
よい。The diffusion source is Al or In, and the diffusion time is a time specified by a relational expression Y = 2 × 10 4 exp (−0.018T) indicating the relation between the diffusion time Y and the heat treatment temperature T. It is preferable that the heat treatment be performed under a condition that the length is longer than that.
【００５０】なお、上記基板は、ＺｎＴｅとすることが
できる。The substrate can be made of ZnTe.
【００５１】[0051]
【発明の実施の形態】本発明に係る光電変換機能素子の
製造方法の実施形態を図および表を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a photoelectric conversion function element according to the present invention will be described with reference to the drawings and tables.
【００５２】まず、具体的な実施形態を示す前に、本発
明に係る光電変換機能素子の製造方法の概要を図１を参
照して説明する。First, before showing a specific embodiment, an outline of a method for manufacturing a photoelectric conversion function element according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００５３】基板１としては、例えばキャリア濃度３×
１０17／cm3のＰ（リン）をドープしたｐ型ＺｎＴｅ単
結晶基板を用いる。As the substrate 1, for example, a carrier concentration of 3 ×
A p-type ZnTe single crystal substrate doped with 10 17 / cm 3 P (phosphorus) is used.
【００５４】ポリッシングされた基板１は、アセトンで
脱脂した後に、超純水で洗浄し、その後、基板１は２％
のＢｒ−メタノール溶液で５分間エッチングし、超純水
による洗浄を行った後に、真空蒸着装置に設置する。The polished substrate 1 is degreased with acetone and then washed with ultrapure water.
Is etched with a Br-methanol solution for 5 minutes, washed with ultrapure water, and then installed in a vacuum evaporation apparatus.
【００５５】蒸着装置は、２×１０−6Torr以下の真空
度まで真空排気し、拡散源２として例えばＡｌとＳｉを
基板表面に１，０００〜１０，０００Åの厚さ、好まし
くは１，５００〜５，０００Åの厚さで蒸着させる（図
１（ａ）参照）。The vapor deposition device is evacuated to a vacuum of 2 × 10 −6 Torr or less, and for example, Al and Si are formed on the substrate surface as a diffusion source 2 to a thickness of 1,000 to 10,000 °, preferably 1,500. It is deposited to a thickness of ５，5,000 ° (see FIG. 1A).
【００５６】この拡散源２は、拡散プロセス中に基板表
面から拡散源２により形成される基板１とは異なる導電
型（基板１がｐ型の場合はｎ型，基板１がｎ型の場合は
ｐ型）を示す準位を補償する欠陥（空孔、または、当該
空孔を含む欠陥）が形成されることを阻止する効果と、
基板表面の不純物（例えば、Ｏ，Ｌｉ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａ
ｕの少なくとも一つ）をゲッタリングする効果を持って
いる。The diffusion source 2 has a conductivity type different from that of the substrate 1 formed by the diffusion source 2 from the substrate surface during the diffusion process (n-type when the substrate 1 is p-type, and n-type when the substrate 1 is n-type). an effect of preventing formation of a defect (vacancy or a defect containing the vacancy) that compensates for a level indicating p-type);
Impurities on the substrate surface (for example, O, Li, Ag, Cu, A
u at least one).
【００５７】なお、ここでは拡散源２はＡｌとＳｉから
構成される場合を述べたがこれに限定されるものでな
く、Ａｌに代えてＧａ，Ｉｎまたは、それらを含む混合
物としたり、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉまたは、それらを含む混合
物としてもよい。Here, the case where the diffusion source 2 is composed of Al and Si has been described, but the present invention is not limited to this. Ga, In, or a mixture containing them, instead of Al, or Cl, Br, I or a mixture containing them may be used.
【００５８】また、上記Ｓｉに代えてＢ（ホウ素），Ｃ
（炭素）を用いることもできる。In addition, B (boron), C
(Carbon) can also be used.
【００５９】また、上記基板１表面に配置した拡散源２
は、拡散プロセス温度において拡散源と不純物の結合し
た化合物のギブスの自由エネルギー（G=F+pV：熱力学特
性関数）が、上記基板１の構成元素と不純物の結合した
化合物のギブスの自由エネルギーより小さい物質、また
は、拡散プロセス温度において拡散源と不純物の結合し
た化合物のギブスの自由エネルギーが、上記基板１の構
成元素と不純物の結合した化合物のギブスの自由エネル
ギーより小さい元素を含む物質であれば適用可能であ
る。The diffusion source 2 disposed on the surface of the substrate 1
Is the Gibbs free energy (G = F + pV: thermodynamic characteristic function) of the compound in which the diffusion source and the impurity are combined at the diffusion process temperature is the Gibbs free energy of the compound in which the constituent element of the substrate 1 is combined with the impurity. A substance having a smaller Gibbs free energy of a compound in which a diffusion source and an impurity are combined at a diffusion process temperature is smaller than a Gibbs free energy of a compound in which a constituent of the substrate 1 is combined with an impurity. If applicable.
【００６０】また、上記拡散源２に含まれる不純物をゲ
ッタリングする元素は、上記基板１とは異なる導電型
（基板１がｐ型の場合はｎ型，基板１がｎ型の場合はｐ
型）を示す元素よりも基板中の拡散速度が遅い元素であ
ることが必須の条件である。即ち、この条件が満たされ
ないと、最終的にｐｎ接合を形成できないことが発明者
等の実験により確かめられている。The element for gettering impurities contained in the diffusion source 2 is of a conductivity type different from that of the substrate 1 (n-type when the substrate 1 is p-type, and p-type when the substrate 1 is n-type).
It is an essential condition that the diffusion rate in the substrate is slower than that of the element exhibiting (type). That is, it has been confirmed by experiments by the present inventors that a pn junction cannot be finally formed unless this condition is satisfied.
【００６１】また、拡散源２を堆積させる方法として
は、スパッタリング法，抵抗加熱法，エレクトロンビー
ム法などを適用することができる。As a method for depositing the diffusion source 2, a sputtering method, a resistance heating method, an electron beam method, or the like can be applied.
【００６２】次いで、基板１は、真空装置から取り出さ
れ、例えば石英製の反応管を備え、真空排気可能な拡散
炉の均熱帯域に配置される。Next, the substrate 1 is taken out of the vacuum apparatus, is provided with a reaction tube made of, for example, quartz, and is arranged in a soaking zone of a diffusion furnace capable of evacuating.
【００６３】拡散炉内部は真空に排気された後、窒素ガ
スで置換される。この操作を数回繰りかえした後、窒素
ガスを流した状態で所定条件の熱処理が施される。After the inside of the diffusion furnace is evacuated to a vacuum, it is replaced with nitrogen gas. After repeating this operation several times, heat treatment under predetermined conditions is performed in a state where nitrogen gas is flowed.
【００６４】かかる熱処理の条件は、発明者等の実験の
結果、最終的に形成された発光素子が発光する範囲で決
定される。The conditions of the heat treatment are determined within a range in which the finally formed light emitting element emits light as a result of experiments by the inventors.
【００６５】即ち、図２に示す熱処理温度と拡散時間と
の関係を示すグラフにあるように、熱処理温度３００〜
７００℃の範囲で、拡散時間が、拡散時間Ｙと熱処理温
度Ｔとの関係を示す関係式 Ｙ＝２×１０4exp
(-0.018T) で特定される時間よりも長くなる条件とな
るようにすると良好な結果を得ることができる。That is, as shown in the graph of FIG. 2 showing the relationship between the heat treatment temperature and the diffusion time,
In the range of 700 ° C., the diffusion time is a relational expression Y = 2 × 10 4 exp showing the relation between the diffusion time Y and the heat treatment temperature T.
Good results can be obtained by setting the condition to be longer than the time specified by (−0.018T) .
【００６６】この熱処理により、図１に示すように拡散
源２としてのＡｌ，Ｓｉの層が相互に熱拡散して基板１
上にＡｌ拡散層３とＳｉ拡散層４が順次形成されると共
に、基板１とＡｌ拡散層３の間にｐｎ接合界面５が形成
される。By this heat treatment, as shown in FIG. 1, the Al and Si layers serving as the diffusion sources 2 are mutually thermally diffused, and
An Al diffusion layer 3 and a Si diffusion layer 4 are sequentially formed thereon, and a pn junction interface 5 is formed between the substrate 1 and the Al diffusion layer 3.
【００６７】ここで、発明者等の実験により、熱処理終
了後において、上記拡散源２および拡散源の拡散層（Ａ
ｌ拡散層３，Ｓｉ拡散層４）が所定の厚さ残留している
ことが、発光素子を形成する上で必須の条件であること
が確認されている。Here, according to experiments by the inventors, after the heat treatment, the diffusion source 2 and the diffusion layer (A
It has been confirmed that the remaining of the 1-diffusion layer 3 and the Si-diffusion layer 4) having a predetermined thickness is an essential condition for forming a light-emitting element.
【００６８】即ち、例えば上記例において、Ａｌ拡散層
３とＳｉ拡散層４の厚さの合計が１００Å以上、好まし
くは３００Å以上あることが必須条件となる。従って、
前出の図２に示す熱処理温度と拡散時間との関係は、上
記のように上記拡散源２および拡散源の拡散層の厚さの
必須条件を満たすことが要求される。That is, for example, in the above example, it is an essential condition that the total thickness of the Al diffusion layer 3 and the Si diffusion layer 4 is 100 ° or more, preferably 300 ° or more. Therefore,
The relationship between the heat treatment temperature and the diffusion time shown in FIG. 2 needs to satisfy the essential conditions for the thickness of the diffusion source 2 and the diffusion layer of the diffusion source as described above.
【００６９】次いで、上記のようにして熱処理を施され
た基板１は、冷却後、取り出され、Ｓｉ拡散層４がエッ
チング等によって除去される。Next, the substrate 1 subjected to the heat treatment as described above is taken out after cooling, and the Si diffusion layer 4 is removed by etching or the like.
【００７０】その後、表面をレジストで保護した後、裏
面に電極として金メッキを施して、光電変換機能素子と
しての発光ダイオードが作製される。Then, after the front surface is protected with a resist, the back surface is plated with gold as an electrode, thereby producing a light emitting diode as a photoelectric conversion function element.
【００７１】以下により詳細な実施形態について説明す
る。 （第１の実施形態）ｐ型ＺｎＴｅ基板表面にＡｌ薄膜を
真空蒸着し、その後、熱処理することでｐｎ接合を形成
する第１の実施形態に係る方法について説明する。A more detailed embodiment will be described below. (First Embodiment) A method according to a first embodiment for forming a pn junction by vacuum-depositing an Al thin film on the surface of a p-type ZnTe substrate and then performing heat treatment will be described.
【００７２】キャリア濃度が５×１０17／cm3であるｐ
型ＺｎＴｅ基板に抵抗加熱型真空蒸着装置でＡｌを４，
０００Å堆積したサンプルを約３ｍｍ角に切断した。こ
の切断したサンプルを表１に示す条件で、Rapid Therma
l anneal炉を用いて熱処理した後、Ａｌを蒸着した面と
側面をレジストで被覆し、Ａｌを蒸着した面と反対側の
面に、無電解メッキ法で金電極を形成した。A p with a carrier concentration of 5 × 10 17 / cm 3
Al on a ZnTe substrate with a resistance heating type vacuum evaporation system.
The sample deposited at 000 ° was cut into about 3 mm square. The cut sample was subjected to Rapid Therma under the conditions shown in Table 1.
After heat treatment using an annealing furnace, the surface and side surfaces on which Al was deposited were covered with a resist, and gold electrodes were formed on the surface opposite to the surface on which Al was deposited by electroless plating.
【００７３】[0073]
【表１】 その後、ＺｎＴｅ基板と金とのオーミックをとるために
２００℃で５分間、熱処理を施した。[Table 1] Thereafter, a heat treatment was performed at 200 ° C. for 5 minutes in order to obtain ohmic contact between the ZnTe substrate and gold.
【００７４】そして、このようにして作製された発光素
子のエレクトロルミネッセンス発光は、定電位装置を用
いて室温で発光するか否かを観察し、その結果を表１に
示した。Then, the electroluminescence emission of the light emitting device thus manufactured was observed using a constant potential device to determine whether or not it emits light at room temperature. The results are shown in Table 1.
【００７５】即ち、６００℃の温度条件の場合、２分間
の熱処理では発光せず、４分間と１０分間の熱処理の場
合には発光した。That is, under the temperature condition of 600 ° C., no light emission was caused by the heat treatment for 2 minutes, and light was emitted by the heat treatment for 4 minutes and 10 minutes.
【００７６】また、６５０℃の温度条件の場合、１分間
の熱処理では発光せず、１．５分間と５分間の熱処理の
場合には発光した。In the case of the temperature condition of 650 ° C., no light was emitted by the heat treatment for 1 minute, and light was emitted in the heat treatment of 1.5 minutes and 5 minutes.
【００７７】また、７００℃の温度条件の場合、０．１
６７分間（約１０秒）の熱処理では発光せず、０．５分
間と１分間の熱処理の場合には発光した。In the case of a temperature condition of 700 ° C., 0.1
No light was emitted by the heat treatment for 67 minutes (about 10 seconds), and light was emitted by the heat treatment for 0.5 minute and 1 minute.
【００７８】なお、発光した色は、緑色と黄色であり、
面内で不均一に発光していた。The emitted colors are green and yellow.
Light emission was uneven in the plane.
【００７９】また、Ｉ−Ｖ特性を測定したところ、整流
特性を示すことが分かった。When the IV characteristics were measured, it was found that they exhibited rectification characteristics.
【００８０】さらに、ＥＢＩＣ法によりｎ型層の厚さを
測定したところ１〜２μｍであった。 （第２の実施形態）ｐ型ＺｎＴｅ基板表面にＡｌ薄膜を
真空蒸着し、その後、熱処理することでｐｎ接合を形成
する第２の実施形態に係る方法について説明する。Further, when the thickness of the n-type layer was measured by the EBIC method, it was 1-2 μm. (Second Embodiment) A method according to a second embodiment in which an Al thin film is vacuum-deposited on the surface of a p-type ZnTe substrate and then heat-treated to form a pn junction will be described.
【００８１】キャリア濃度が５×１０17／cm3であるｐ
型ＺｎＴｅ基板にスパッタ蒸着装置でＡｌを２，０００
Å堆積したサンプルを約３mm角に切断した。A p with a carrier concentration of 5 × 10 17 / cm 3
2,000 Al on a ZnTe substrate by sputtering deposition
ÅThe deposited sample was cut into about 3 mm square.
【００８２】この切断したサンプルを表２に示す条件で
拡散炉を用いて熱処理した後、Ａｌを蒸着した面と側面
をレジストで被覆し、Ａｌを蒸着した面と反対側の面に
無電解メッキ法で金電極を形成した。After heat-treating this cut sample using a diffusion furnace under the conditions shown in Table 2, the surface and side surfaces on which Al was deposited were coated with a resist, and the surface opposite to the surface on which Al was deposited was subjected to electroless plating. A gold electrode was formed by the method.
【００８３】[0083]
【表２】 その後、ＺｎＴｅ基板と金とのオーミックをとるために
２００℃で５分間、熱処理を施した。[Table 2] Thereafter, a heat treatment was performed at 200 ° C. for 5 minutes in order to obtain ohmic contact between the ZnTe substrate and gold.
【００８４】そして、このようにして作製された発光素
子のエレタトロルミネッセンス発光は、定電位装置を用
いて室温で発光するか否かを観察し、その結果は表２の
通りであった。Then, it was observed whether or not the light emitting device thus manufactured emits light at room temperature using a constant potential device, and the results are as shown in Table 2.
【００８５】即ち、３００℃の温度条件の場合、４８０
分間の熱処理では発光せず、９６０分間と１４４０分間
の熱処理の場合には発光した。That is, in the case of a temperature condition of 300 ° C., 480
In the heat treatment for 960 minutes and 1440 minutes, no light was emitted.
【００８６】また、４００℃の温度条件の場合、６０分
間，１５０分間および４８０分間の何れの熱処理の場合
にも発光した。Further, under the temperature condition of 400 ° C., light was emitted in any of the heat treatments for 60 minutes, 150 minutes and 480 minutes.
【００８７】また、５００℃の温度条件の場合、１５分
間の熱処理では発光せず、３０分間と６０分間の熱処理
の場合には発光した。In the case of the temperature condition of 500 ° C., no light was emitted by the heat treatment for 15 minutes, and light was emitted by the heat treatment for 30 minutes and 60 minutes.
【００８８】なお、発光を示した場合には、順方向に電
圧を徐々に上げていくと３．５Ｖ程度から発光し、その
色は緑色と黄色であった。In the case of light emission, light was emitted from about 3.5 V when the voltage was gradually increased in the forward direction, and the colors were green and yellow.
【００８９】また、４００℃で４８０分間、熱処理した
ものは、４００℃で６０分間の熱処理を施したものよ
り、均一に発光していた。Further, the sample heat-treated at 400 ° C. for 480 minutes emitted light more uniformly than that subjected to the heat treatment at 400 ° C. for 60 minutes.
【００９０】また、Ｉ−Ｖ特性を測定したところ、整流
特性を示した。 （第３の実施形態）ｐ型ＺｎＴｅ基板表面にＩｎ薄膜を
真空蒸着し、その後、熱処理することでｐｎ接合を形成
する第３の実施形態に係る方法について説明する。When the IV characteristics were measured, they showed rectification characteristics. Third Embodiment A method according to a third embodiment for forming a pn junction by vacuum-depositing an In thin film on the surface of a p-type ZnTe substrate and then performing heat treatment will be described.
【００９１】キャリア濃度が１×１０17／cm3であるｐ
型ＺｎＴｅ基板に抵抗加熱型真空蒸着装置でＩｎを２，
５００Å堆積したサンプルを約３mm角に切断した。A p having a carrier concentration of 1 × 10 17 / cm 3
In 2 on a ZnTe substrate with a resistance heating type vacuum evaporation system
The sample deposited at 500 ° was cut into about 3 mm square.
【００９２】この切断したサンプルを表３に示す条件で
拡散炉を用いて熱処理した後、Ｉｎを蒸着した面と側面
をレジストで被覆し、Ｉｎを蒸着した面と反対側の面に
無電解メッキ法で金電極を形成した。After heat-treating this cut sample using a diffusion furnace under the conditions shown in Table 3, the surface and side surface on which In was deposited were coated with a resist, and the surface opposite to the surface on which In was deposited was subjected to electroless plating. A gold electrode was formed by the method.
【００９３】[0093]
【表３】 その後、ＺｎＴｅ基板と金とのオーミックをとるために
２００℃で５分熱処理した。[Table 3] Thereafter, heat treatment was performed at 200 ° C. for 5 minutes in order to obtain ohmic contact between the ZnTe substrate and gold.
【００９４】このようにして作製された発光素子のエレ
クトロルミネッセンス発光は、定電位装置を用いて室温
で発光するか否か観察し、その結果は表３の通りであっ
た。The electroluminescent light emission of the light emitting device thus manufactured was observed using a constant potential device at room temperature, and the results were as shown in Table 3.
【００９５】即ち、３００℃の温度条件の場合、４８０
分間の熱処理では発光せず、９６０分間と１４４０分間
の熱処理の場合には発光した。That is, in the case of a temperature condition of 300 ° C., 480
In the heat treatment for 960 minutes and 1440 minutes, no light was emitted.
【００９６】また、４００℃の温度条件の場合、６０分
間の熱処理では発光せず、１５０分間と４８０分間の熱
処理の場合には発光した。In the case of the temperature condition of 400 ° C., no light emission was caused by the heat treatment for 60 minutes, and light emission was caused by the heat treatment for 150 minutes and 480 minutes.
【００９７】また、５００℃の温度条件の場合、１５分
間の熱処理では発光せず、３０分間と６０分間の熱処理
の場合には発光した。In the case of the temperature condition of 500 ° C., no light was emitted by the heat treatment for 15 minutes, and light was emitted by the heat treatment for 30 minutes and 60 minutes.
【００９８】なお、発光した色は黄色であった。The emitted color was yellow.
【００９９】また、Ｉ−Ｖ特性を測定したところ、整流
特性を示した。 （第４の実施形態）ｐ型ＺｎＴｅ基板表面にＩｎ薄膜を
真空蒸著し、その後、熱処理することでｐｎ接合を形成
する第４の実施形態に係る方法について説明する。When the IV characteristics were measured, they showed rectification characteristics. (Fourth Embodiment) A method according to a fourth embodiment for forming a pn junction by vacuum-vaporizing an In thin film on the surface of a p-type ZnTe substrate and then performing heat treatment will be described.
【０１００】キャリア濃度が５×１０17／cm3であるｐ
型ＺｎＴｅ基板に抵抗加熱型真空蒸着装置でＩｎを２，
０００Å堆積したサンプルを約３mm角に切断した。A p with a carrier concentration of 5 × 10 17 / cm 3
In 2 on a ZnTe substrate with a resistance heating type vacuum evaporation system
The sample deposited at 000 ° was cut into about 3 mm square.
【０１０１】この切断したサンプルを表４に示す条件で
Rapid Thermal anneal炉を用いて熱処理した後、Ｉｎを
蒸着した面と側面をレジストで被覆し、Ｉｎを蒸着した
面と反対側の面に無電解メッキ法で金電極を形成した。The cut sample was prepared under the conditions shown in Table 4.
After heat treatment using a Rapid Thermal anneal furnace, the surface and the side surface on which In was deposited were covered with a resist, and a gold electrode was formed on the surface opposite to the surface on which In was deposited by electroless plating.
【０１０２】[0102]
【表４】 その後、ＺｎＴｅ基板と金とのオーミックをとるために
２００℃で５分間の熱処理を施した。[Table 4] Thereafter, a heat treatment was performed at 200 ° C. for 5 minutes in order to obtain ohmic contact between the ZnTe substrate and gold.
【０１０３】このようにして作製された発光素子のエレ
クトロルミネッセンス発光は、定電位装置を用いて室温
で発光するか否か観察し、その結果は表４の通りであっ
た。The electroluminescent light emission of the light emitting device thus manufactured was observed using a constant potential device at room temperature, and the results were as shown in Table 4.
【０１０４】即ち、５５０℃の温度条件の場合、５分間
の熱処理では発光せず、１０分間と６０分間の熱処理の
場合には発光した。That is, under the temperature condition of 550 ° C., no light emission was caused by the heat treatment for 5 minutes, and light was emitted by the heat treatment for 10 minutes and 60 minutes.
【０１０５】また、６５０℃の温度条件の場合、１分間
の熱処理では発光せず、１．５分間と５分間の熱処理の
場合には発光した。Further, under the temperature condition of 650 ° C., no light emission was caused by the heat treatment for 1 minute, and light was emitted by the heat treatment for 1.5 minutes and 5 minutes.
【０１０６】また、７００℃の温度条件の場合、０．１
６７分間（約１０秒）の熱処理では発光せず、０．５分
間と１分間の熱処理の場合には発光した。In the case of a temperature condition of 700 ° C., 0.1
No light was emitted by the heat treatment for 67 minutes (about 10 seconds), and light was emitted by the heat treatment for 0.5 minute and 1 minute.
【０１０７】なお、発光した色は緑色と赤色であった。The emitted colors were green and red.
【０１０８】また、Ｉ−Ｖ特性を測定したところ、整流
特性を示した。When the IV characteristic was measured, it showed a rectifying characteristic.
【０１０９】このように、上記第１〜第４の実施形態に
よれば、基板表面に配置した拡散源が、拡散プロセス中
に基板表面から拡散源により形成される基板とは異なる
導電型を示す準位を補償する欠陥が形成されることを阻
止し、または、基板表面の不純物をゲッタリングする効
果を有するため、結晶表面の純度を上げることができ、
自己補償効果を抑制することにより、従来は困難であっ
たII−VI族化合物半導体の導電型を制御して、安定して
発光素子を製造することができる。As described above, according to the first to fourth embodiments, the diffusion source disposed on the substrate surface has a different conductivity type from the substrate formed by the diffusion source from the substrate surface during the diffusion process. Preventing formation of defects that compensate for levels, or having the effect of gettering impurities on the substrate surface, the purity of the crystal surface can be increased,
By suppressing the self-compensation effect, the conductivity type of the II-VI compound semiconductor, which has been difficult in the past, can be controlled to stably manufacture a light-emitting element.
【０１１０】[0110]
【発明の効果】本発明によれば、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
結晶基板を用い、当該基板とは異なる導電型を示す拡散
源を基板表面に配置し、当該拡散源に熱処理を施して、
熱拡散によりｐｎ接合を形成する方法において、上記基
板表面に配置した拡散源は、拡散プロセス中に基板表面
から拡散源により形成される基板とは異なる導電型を示
す準位を補償する欠陥が形成されることを阻止し、また
は、基板表面の不純物をゲッタリングする物質で構成さ
れるようにしたので、上記基板表面に配置した拡散源
が、拡散プロセス中に基板表面から拡散源により形成さ
れる基板とは異なる導電型を示す準位を補償する欠陥が
形成されることを阻止し、または、基板表面の不純物を
ゲッタリングする効果を有するため、結晶表面の純度を
上げることができ、自己補償効果を抑制してII−VI族化
合物半導体の導電型の制御性を向上させることができる
という優れた効果がある。According to the present invention, the periodic table No. 12 (2B)
A compound semiconductor crystal substrate made of a group 16 element and a group 16 (6B) element, a diffusion source having a conductivity type different from that of the substrate is arranged on the substrate surface, and the diffusion source is subjected to a heat treatment;
In the method of forming a pn junction by thermal diffusion, the diffusion source disposed on the substrate surface has a defect that compensates for a level having a conductivity type different from that of the substrate formed by the diffusion source from the substrate surface during the diffusion process. Or a diffusion source disposed on the substrate surface is formed by the diffusion source from the substrate surface during the diffusion process. It prevents the formation of defects that compensate for levels having a conductivity type different from that of the substrate, or has the effect of gettering impurities on the substrate surface. There is an excellent effect that the effect can be suppressed and the controllability of the conductivity type of the II-VI compound semiconductor can be improved.
【図１】本発明に係る光電変換機能素子の製造方法の過
程の概略を示す参考図である。FIG. 1 is a reference view schematically showing a process of a method for manufacturing a photoelectric conversion function element according to the present invention.
【図２】本発明に係る光電変換機能素子の製造方法にお
ける熱処理温度と拡散時間との関係を示すグラフであ
る。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a heat treatment temperature and a diffusion time in a method for manufacturing a photoelectric conversion function element according to the present invention.
１ 基板（ｐ型ＺｎＴｅ単結晶基板） ２ 拡散源（Ａｌ，Ｓｉ） ３ Ａｌ拡散層 ４ Ｓｉ拡散層 ５ ｐｎ接合界面 Reference Signs List 1 substrate (p-type ZnTe single crystal substrate) 2 diffusion source (Al, Si) 3 Al diffusion layer 4 Si diffusion layer 5 pn junction interface
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１１年３月５日（１９９９．３．５）[Submission date] March 5, 1999 (1999.3.5)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４９[Correction target item name] 0049
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００４９】また、上記拡散源はＡｌまたはＩｎであ
り、拡散時間が、拡散時間Ｙと熱処理温度Ｔとの関係を
示す関係式 Ｙ＝２×１０5exp(-0.018T) で特定され
る時間よりも長くなる条件で熱処理されるようにすると
よい。The diffusion source is Al or In, and the diffusion time is a time specified by a relational expression Y = 2 × 10 5 exp (−0.018T) indicating the relation between the diffusion time Y and the heat treatment temperature T. It is preferable that the heat treatment be performed under a condition that the length is longer than that.
【手続補正３】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００６５[Correction target item name] 0065
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００６５】即ち、図２に示す熱処理温度と拡散時間と
の関係を示すグラフにあるように、熱処理温度３００〜
７００℃の範囲で、拡散時間が、拡散時間Ｙと熱処理温
度Ｔとの関係を示す関係式 Ｙ＝２×１０5exp
(-0.018T) で特定される時間よりも長くなる条件とな
るようにすると良好な結果を得ることができる。That is, as shown in the graph of FIG. 2 showing the relationship between the heat treatment temperature and the diffusion time,
In the range of 700 ° C., the diffusion time is expressed by a relational expression Y = 2 × 10 5 exp showing the relation between the diffusion time Y and the heat treatment temperature T.
Good results can be obtained by setting the condition to be longer than the time specified by (−0.018T) .
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図２[Correction target item name] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図２】 FIG. 2
Claims (17)
（６Ｂ）族元素からなる化合物半導体結晶基板を用い、
当該基板とは異なる導電型を示す拡散源を基板表面に配
置し、当該拡散源に熱処理を施して、熱拡散によりｐｎ
接合を形成する方法において、 上記基板表面に配置した拡散源は、拡散プロセス中に基
板表面から拡散源により形成される基板とは異なる導電
型を示す準位を補償する欠陥が形成されることを阻止
し、または、基板表面の不純物をゲッタリングする物質
で構成されることを特徴とする光電変換機能素子の製造
方法。1. A periodic table element of group 12 (2B) and element 16
Using a compound semiconductor crystal substrate made of a (6B) group element,
A diffusion source having a conductivity type different from that of the substrate is disposed on the substrate surface, the diffusion source is subjected to a heat treatment, and pn
In the method of forming a junction, the diffusion source disposed on the substrate surface may include a defect that compensates for a level indicating a conductivity type different from that of the substrate formed by the diffusion source from the substrate surface during the diffusion process. A method for manufacturing a photoelectric conversion function element, comprising a substance that blocks or getster impurities on a substrate surface.
がｐ型の場合にはｎ型であり、上記基板の導電型がｎ型
の場合にはｐ型であることを特徴とする請求項１記載の
光電変換機能素子の製造方法。2. The conductivity type of the diffusion source is n-type when the conductivity type of the substrate is p-type, and is p-type when the conductivity type of the substrate is n-type. The method for producing a photoelectric conversion function element according to claim 1.
償する欠陥は、空孔、または、当該空孔を含む欠陥であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光
電変換機能素子の製造方法。3. The defect according to claim 1, wherein the defect that compensates for a level having a conductivity type different from that of the substrate is a hole or a defect containing the hole. A method for manufacturing a photoelectric conversion element.
ロセス温度において拡散源と不純物の結合した化合物の
ギブスの自由エネルギーが、上記基板の構成元素と不純
物の結合した化合物のギブスの自由エネルギーより小さ
い物質で構成されることを特徴とする請求項１から請求
項３の何れかに記載の光電変換機能素子の製造方法。4. The diffusion source disposed on the substrate surface has a Gibbs free energy of a compound in which a diffusion element and an impurity are combined at a diffusion process temperature and a Gibbs free energy of a compound in which an impurity is combined with a constituent element of the substrate. 4. The method according to claim 1, wherein the photoelectric conversion function element is made of a smaller material.
ロセス温度において拡散源と不純物の結合した化合物の
ギブスの自由エネルギーが、上記基板の構成元素と不純
物の結合した化合物のギブスの自由エネルギーより小さ
い元素を含む物質で構成されることを特徴とする請求項
１から請求項４の何れかに記載の光電変換機能素子の製
造方法。5. The diffusion source disposed on the surface of the substrate, wherein the Gibbs free energy of the compound in which the diffusion element and the impurity are combined is the Gibbs free energy of the compound in which the element and the impurity are combined at the diffusion process temperature. The method for manufacturing a photoelectric conversion function element according to claim 1, wherein the method is made of a substance containing a smaller element.
それらを含む混合物であることを特徴とする請求項１か
ら請求項５の何れかに記載の光電変換機能素子の製造方
法。6. The diffusion source is Al, Ga, In or
The method for producing a photoelectric conversion function element according to claim 1, wherein the method is a mixture containing them.
れらを含む混合物であることを特徴とする請求項１から
請求項５の何れかに記載の光電変換機能素子の製造方
法。7. The method according to claim 1, wherein the diffusion source is Cl, Br, I or a mixture containing them.
グする元素は、上記基板とは異なる導電型を示す元素よ
りも基板中の拡散速度が遅い元素であることを特徴とす
る請求項１から請求項７の何れかに記載の光電変換機能
素子の製造方法。8. An element for gettering impurities contained in said diffusion source is an element having a lower diffusion rate in a substrate than an element having a conductivity type different from that of said substrate. A method for manufacturing the photoelectric conversion function device according to claim 7.
ｕの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１か
ら請求項８の何れかに記載の光電変換機能素子の製造方
法。9. The method according to claim 1, wherein the impurities are O, Li, Ag, Cu, A
The method according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one is u.
ｉ，Ｃの少なくとも一つであることを特徴とする請求項
８または請求項９に記載の光電変換機能素子の製造方
法。10. The element contained in the diffusion source is B, S
The method according to claim 8, wherein the method is at least one of i and C. 11.
加熱法，エレクトロンビーム法の何れかの方法で真空中
で基板表面に蒸着されることを特徴とする請求項１から
請求項１０の何れかに記載の光電変換機能素子の製造方
法。11. The method according to claim 1, wherein the diffusion source is deposited on the substrate surface in a vacuum by any one of a sputtering method, a resistance heating method, and an electron beam method. 5. The method for producing a photoelectric conversion element according to 4.
００℃であることを特徴とする請求項１から請求項１１
の何れかに記載の光電変換機能素子の製造方法。12. The heat treatment temperature for the diffusion is 300.degree.
12. The temperature is set to 00 ° C.
The method for producing a photoelectric conversion element according to any one of the above.
は、１，０００〜１０，０００Å、好ましくは１，５０
０〜５，０００Åであることを特徴とする請求項１から
請求項１２の何れかに記載の光電変換機能素子の製造方
法。13. The thickness of the diffusion source before the heat treatment is 1,000 to 10,000 °, preferably 1,500.
The method according to claim 1, wherein the angle is 0 to 5,000 °.
記熱処理終了後に基板表面に所定の厚さで残留すること
を特徴とする請求項１３に記載の光電変換機能素子の製
造方法。14. The method according to claim 13, wherein the diffusion source and the diffusion layer of the diffusion source remain at a predetermined thickness on the substrate surface after the heat treatment.
する厚さは、１００Å以上、好ましくは３００Å以上で
あることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記
載の光電変換機能素子の製造方法。15. The photoelectric conversion function element according to claim 13, wherein the remaining thickness of the diffusion source and the diffusion layer of the diffusion source is at least 100 °, preferably at least 300 °. Production method.
散時間が、拡散時間Ｙと熱処理温度Ｔとの関係を示す関
係式 Ｙ＝２×１０4exp(-0.018T) で特定される時間
よりも長くなる条件で熱処理されることを特徴とする請
求項１２から請求項１５の何れかに記載の光電変換機能
素子の製造方法。16. The diffusion source is Al or In, and the diffusion time is a time specified by a relational expression Y = 2 × 10 4 exp (−0.018T) indicating the relation between the diffusion time Y and the heat treatment temperature T. The method according to claim 12, wherein the heat treatment is performed under a longer condition.
とする請求項１から請求項１６の何れかに記載の光電変
換機能素子の製造方法。17. The method according to claim 1, wherein the substrate is made of ZnTe.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
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| US09/890,774 US6791257B1 (en) | 1999-02-05 | 2000-02-02 | Photoelectric conversion functional element and production method thereof |
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|---|---|
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| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8304323B2 (en) | 2005-01-05 | 2012-11-06 | Saga University | Semiconductor element manufacturing method |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP11029138A patent/JP2000228540A/en active Pending
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