JP2003104794A - ＺｎＯ膜及びその製造方法並びに発光素子 - Google Patents
ＺｎＯ膜及びその製造方法並びに発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大型の基板にもｐ型のＺｎＯ膜を容易に成膜
することができるＺｎＯ膜及びその製造方法などを提供
することにある。 【解決手段】 ＺｎにＹ２Ｏ３をドーピングしてＺｎメ
タルターゲットを作製し、このＺｎメタルターゲットを
用いて、ＡｒとＮ２の混合ガス雰囲気中で、ＲＦマグネ
トロンスパッタによりサファイア基板上にＺｎＯ膜を成
膜する。この結果、ｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。
することができるＺｎＯ膜及びその製造方法などを提供
することにある。 【解決手段】 ＺｎにＹ２Ｏ３をドーピングしてＺｎメ
タルターゲットを作製し、このＺｎメタルターゲットを
用いて、ＡｒとＮ２の混合ガス雰囲気中で、ＲＦマグネ
トロンスパッタによりサファイア基板上にＺｎＯ膜を成
膜する。この結果、ｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＺｎＯ膜及びその
製造方法並びに発光素子に関し、特に、導電型がｐ型の
ＺｎＯ膜とその製造方法、また、そのＺｎＯ膜を用いた
発光素子に関する。
製造方法並びに発光素子に関し、特に、導電型がｐ型の
ＺｎＯ膜とその製造方法、また、そのＺｎＯ膜を用いた
発光素子に関する。
【０００２】
【背景技術】青色発光ダイオード、太陽電池セルなどで
は、基板上に形成されたＺｎＯ膜が検討されている。Ｚ
ｎＯはＡｌのようなドーパントによりｎ型を示すので、
ＺｎＯ膜によりｐｎ接合を実現するためには、ｐ型のＺ
ｎＯ膜が必要となる。
は、基板上に形成されたＺｎＯ膜が検討されている。Ｚ
ｎＯはＡｌのようなドーパントによりｎ型を示すので、
ＺｎＯ膜によりｐｎ接合を実現するためには、ｐ型のＺ
ｎＯ膜が必要となる。
【０００３】しかし、ｐ型のＺｎＯ膜を製作することは
従来、困難であった。ｐ型ＺｎＯ膜を製作する方法とし
ては、例えば p-Type Electrical Conduction in ZnO T
hinFilms by Ga and N Codoping (Japan J. Appl. Phy
s., Vol.38 (1999) pp.L1205-L1207)と題する論文によ
り報告されたものがある。これは、レーザーアブレーシ
ョン装置を用いる方法であって、真空チャンバ内をＮ２
ガスの雰囲気に保ち、ＧａをドープしたＺｎＯターゲッ
トを用いてガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜すると共にエ
キシマレーザー光を照射してガラス基板上にｐ型ＺｎＯ
膜を成膜する方法である。
従来、困難であった。ｐ型ＺｎＯ膜を製作する方法とし
ては、例えば p-Type Electrical Conduction in ZnO T
hinFilms by Ga and N Codoping (Japan J. Appl. Phy
s., Vol.38 (1999) pp.L1205-L1207)と題する論文によ
り報告されたものがある。これは、レーザーアブレーシ
ョン装置を用いる方法であって、真空チャンバ内をＮ２
ガスの雰囲気に保ち、ＧａをドープしたＺｎＯターゲッ
トを用いてガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜すると共にエ
キシマレーザー光を照射してガラス基板上にｐ型ＺｎＯ
膜を成膜する方法である。
【０００４】しかしながら、上記のようにレーザーアブ
レーションを用いる方法では、細く絞られたスポット径
の小さなレーザービームを用いるので、大口径の基板に
成膜する場合には、レーザービームの走査距離ないし走
査時間が非常に長くなり、基板全体に成膜するまでの速
度が遅くなると共にコストが高くつき、工業的な実用化
が難しかった。
レーションを用いる方法では、細く絞られたスポット径
の小さなレーザービームを用いるので、大口径の基板に
成膜する場合には、レーザービームの走査距離ないし走
査時間が非常に長くなり、基板全体に成膜するまでの速
度が遅くなると共にコストが高くつき、工業的な実用化
が難しかった。
【０００５】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、大型の
基板にもｐ型のＺｎＯ膜を容易に成膜することができる
ＺｎＯ膜及びその製造方法と、その方法を用いてｐ型Ｚ
ｎＯ膜を形成された発光素子を提供することにある。
なされたものであり、その目的とするところは、大型の
基板にもｐ型のＺｎＯ膜を容易に成膜することができる
ＺｎＯ膜及びその製造方法と、その方法を用いてｐ型Ｚ
ｎＯ膜を形成された発光素子を提供することにある。
【０００６】
【発明の開示】本発明のＺｎＯ膜は、ＺｎＯを主材料と
してIII族の元素とＶ族の元素がドープされていること
を特徴としている。ＺｎＯを主材料とする膜にIII族の
元素とＶ族の元素をドープすることにより、レーザーア
ブレーションを行うことなく、ｐ型のＺｎＯ膜を得るこ
とが可能になった。すなわち、スパッタ、ＥＣＲスパッ
タ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより基板上にｐ型
のＺｎＯ膜を成膜することが可能になるので、レーザー
アブレーションを用いた成膜方法に比較して成膜速度を
速くすることができ、またコストも安価にでき、ｐ型Ｚ
ｎＯ膜の工業的な生産性を高めることができる。
してIII族の元素とＶ族の元素がドープされていること
を特徴としている。ＺｎＯを主材料とする膜にIII族の
元素とＶ族の元素をドープすることにより、レーザーア
ブレーションを行うことなく、ｐ型のＺｎＯ膜を得るこ
とが可能になった。すなわち、スパッタ、ＥＣＲスパッ
タ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより基板上にｐ型
のＺｎＯ膜を成膜することが可能になるので、レーザー
アブレーションを用いた成膜方法に比較して成膜速度を
速くすることができ、またコストも安価にでき、ｐ型Ｚ
ｎＯ膜の工業的な生産性を高めることができる。
【０００７】特に、III族の元素としては、Ｓｃ、Ｙ、
Ｌａ、Ａｃ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、ランタニド
元素、又はアクチニド元素からなる群から選択された少
なくとも一つの元素を用いることができ、Ｖ族の元素と
しては、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉから
なる群から選択された少なくとも一つの元素を用いるこ
とができる。また、III族の元素のドープ量は、０.５重
量％以上８重量％以下であることが望ましく、Ｖ族の元
素のドープ量は、１重量％以上１６重量％以下であるこ
とが望ましい。さらには、Ｖ族の元素のドープ量は、II
I族の元素のドープ量よりも多いことが望ましい。
Ｌａ、Ａｃ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、ランタニド
元素、又はアクチニド元素からなる群から選択された少
なくとも一つの元素を用いることができ、Ｖ族の元素と
しては、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉから
なる群から選択された少なくとも一つの元素を用いるこ
とができる。また、III族の元素のドープ量は、０.５重
量％以上８重量％以下であることが望ましく、Ｖ族の元
素のドープ量は、１重量％以上１６重量％以下であるこ
とが望ましい。さらには、Ｖ族の元素のドープ量は、II
I族の元素のドープ量よりも多いことが望ましい。
【０００８】上記ＺｎＯ膜の製造方法の一つとしては、
Ｚｎ又はＺｎＯを主材料とするターゲット材料にIII族
の元素とＶ族の元素をドープしたターゲットを作製し、
当該ターゲットを用いて基板の上にＺｎＯ膜を形成する
方法がある。また、異なる製造方法としては、Ｚｎ又は
ＺｎＯを主材料とするターゲット材料にIII族の元素を
ドープしたターゲットを作製し、当該ターゲットを用い
て基板の上にＺｎＯ膜を形成し、ついで、当該ＺｎＯ膜
にＶ族の元素イオンをイオン注入する方法がある。な
お、ターゲットにドープするIII族元素又はＶ族元素
は、化合物の形態でもよく、特に酸化物としてドープさ
れていてもよい。
Ｚｎ又はＺｎＯを主材料とするターゲット材料にIII族
の元素とＶ族の元素をドープしたターゲットを作製し、
当該ターゲットを用いて基板の上にＺｎＯ膜を形成する
方法がある。また、異なる製造方法としては、Ｚｎ又は
ＺｎＯを主材料とするターゲット材料にIII族の元素を
ドープしたターゲットを作製し、当該ターゲットを用い
て基板の上にＺｎＯ膜を形成し、ついで、当該ＺｎＯ膜
にＶ族の元素イオンをイオン注入する方法がある。な
お、ターゲットにドープするIII族元素又はＶ族元素
は、化合物の形態でもよく、特に酸化物としてドープさ
れていてもよい。
【０００９】本発明の別なＺｎＯ膜は、ＺｎＯを主材料
としてＩ族の元素とVII族の元素がドープされており、
前記VII族の元素のドープ量が、前記Ｉ族の元素のドー
プ量よりも多いことを特徴としている。ＺｎＯを主材料
とする膜に、VII族の元素のドープ量がＩ族の元素のド
ープ量よりも多くなるようにして、Ｉ族の元素とVII族
の元素をドープすることにより、レーザーアブレーショ
ンを行うことなく、ｐ型のＺｎＯ膜を得ることが可能に
なった。すなわち、スパッタ、ＥＣＲスパッタ、ＣＶ
Ｄ、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより基板上にｐ型のＺｎＯ
膜を成膜することが可能になるので、レーザーアブレー
ションを用いた成膜方法に比較して成膜速度を速くする
ことができ、またコストも安価にでき、ｐ型ＺｎＯ膜の
工業的な生産性を高めることができる。
としてＩ族の元素とVII族の元素がドープされており、
前記VII族の元素のドープ量が、前記Ｉ族の元素のドー
プ量よりも多いことを特徴としている。ＺｎＯを主材料
とする膜に、VII族の元素のドープ量がＩ族の元素のド
ープ量よりも多くなるようにして、Ｉ族の元素とVII族
の元素をドープすることにより、レーザーアブレーショ
ンを行うことなく、ｐ型のＺｎＯ膜を得ることが可能に
なった。すなわち、スパッタ、ＥＣＲスパッタ、ＣＶ
Ｄ、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより基板上にｐ型のＺｎＯ
膜を成膜することが可能になるので、レーザーアブレー
ションを用いた成膜方法に比較して成膜速度を速くする
ことができ、またコストも安価にでき、ｐ型ＺｎＯ膜の
工業的な生産性を高めることができる。
【００１０】本発明にかかるＺｎＯ膜は、例えば青色発
光の発光ダイオード等の発光素子に用いることができ、
ｐ型ＺｎＯ膜の成膜速度を速くすることで量産性を高め
ることができる。
光の発光ダイオード等の発光素子に用いることができ、
ｐ型ＺｎＯ膜の成膜速度を速くすることで量産性を高め
ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）まず、Ｚｎ
（ターゲット材料）にＹ２Ｏ３を１〜６重量％の範囲で
ドーピングしてＺｎメタルターゲットを作製した。この
Ｚｎメタルターゲットをスパッタ装置内のターゲットホ
ルダーに取り付けておき、サファイア基板をスパッタ装
置内にセットした。ついで、下記の成膜条件で、ＲＦマ
グネトロンスパッタによりサファイア基板上にＺｎＯ膜
を１μｍの膜厚となるように成膜した。 ガス種： ＡｒとＮ２の混合ガス ガス流量比： Ａｒガス／Ｏ２ガス／Ｎ２ガス＝２５／
１０／５ ガス圧： １×１０−２Torr 基板加熱温度： ２００℃ このような条件で、III族金属であるＹとＶ族元素であ
るＮがドープされたＺｎＯ膜をサファイア基板に成膜し
たところｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。特に、Ｙ２
Ｏ３のドープ量が４重量％のもので良好な結果が得られ
た。
（ターゲット材料）にＹ２Ｏ３を１〜６重量％の範囲で
ドーピングしてＺｎメタルターゲットを作製した。この
Ｚｎメタルターゲットをスパッタ装置内のターゲットホ
ルダーに取り付けておき、サファイア基板をスパッタ装
置内にセットした。ついで、下記の成膜条件で、ＲＦマ
グネトロンスパッタによりサファイア基板上にＺｎＯ膜
を１μｍの膜厚となるように成膜した。 ガス種： ＡｒとＮ２の混合ガス ガス流量比： Ａｒガス／Ｏ２ガス／Ｎ２ガス＝２５／
１０／５ ガス圧： １×１０−２Torr 基板加熱温度： ２００℃ このような条件で、III族金属であるＹとＶ族元素であ
るＮがドープされたＺｎＯ膜をサファイア基板に成膜し
たところｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。特に、Ｙ２
Ｏ３のドープ量が４重量％のもので良好な結果が得られ
た。
【００１２】ここで、ＺｎＯ膜の導電型は、ＣＶ特性を
測定することによって判定した。このＣＶ特性とは、図
１に示すように、測定対象物（ＺｎＯ膜）１の表面に円
形電極２とＣ字状をした環状電極３とを形成し、この円
形電極２と環状電極３との間の電圧Ｖgsと両電極間の静
電容量値Ｃhとの関係を測定したものである。測定対象
物１の導電型がｐ型である場合には、横軸に電極間電圧
Ｖgs、縦軸に静電容量値ＣhをとったＣＶ特性は右下が
りの特性となり、ｎ型である場合には、ＣＶ特性は右上
がりの特性となるので、このＣＶ特性を求めることによ
って測定対象物１の導電型を判定できる。
測定することによって判定した。このＣＶ特性とは、図
１に示すように、測定対象物（ＺｎＯ膜）１の表面に円
形電極２とＣ字状をした環状電極３とを形成し、この円
形電極２と環状電極３との間の電圧Ｖgsと両電極間の静
電容量値Ｃhとの関係を測定したものである。測定対象
物１の導電型がｐ型である場合には、横軸に電極間電圧
Ｖgs、縦軸に静電容量値ＣhをとったＣＶ特性は右下が
りの特性となり、ｎ型である場合には、ＣＶ特性は右上
がりの特性となるので、このＣＶ特性を求めることによ
って測定対象物１の導電型を判定できる。
【００１３】図２は上記のようにして得た上記実施形態
の測定対象物（ＹとＮがドープされたＺｎＯ膜）のＣＶ
特性を示す図であって、横軸に電極間電圧Ｖgs、縦軸に
静電容量値Ｃhをとっている。図２から明らかなよう
に、このＺｎＯ膜は右下がりのＣＶ特性を示しているの
で、ｐ型であると判定した。因みに、Ａｌをドープした
ＺｎＯ膜では、そのＣＶ特性は図３に示すように右上が
りとなり、ｎ型であることを確認できる。
の測定対象物（ＹとＮがドープされたＺｎＯ膜）のＣＶ
特性を示す図であって、横軸に電極間電圧Ｖgs、縦軸に
静電容量値Ｃhをとっている。図２から明らかなよう
に、このＺｎＯ膜は右下がりのＣＶ特性を示しているの
で、ｐ型であると判定した。因みに、Ａｌをドープした
ＺｎＯ膜では、そのＣＶ特性は図３に示すように右上が
りとなり、ｎ型であることを確認できる。
【００１４】（第２の実施形態）まず、Ｚｎ（ターゲッ
ト材料）にＧａを１重量％、Ｂｉを２重量％ドーピング
してＺｎメタルターゲットを作製した。このＺｎメタル
ターゲットをスパッタ装置内のターゲットホルダーに取
り付けておき、サファイア基板をスパッタ装置内にセッ
トした。ついで、下記の成膜条件で、ＲＦマグネトロン
スパッタによりサファイア基板上にＺｎＯ膜を１μｍの
膜厚となるように成膜した。 ガス種： ＡｒとＯ２の混合ガス ガス流量比： Ａｒガス／Ｏ２ガス＝５０／５０ ガス圧： １×１０−２Torr 基板加熱温度： ２００℃ このような条件で、III族金属であるＧａとＶ族金属で
あるＢｉがドープされたＺｎＯ膜をサファイア基板に成
膜したところ、比抵抗ρが０.１Ω・ｃｍ以下のｐ型Ｚ
ｎＯ膜を得ることができた。
ト材料）にＧａを１重量％、Ｂｉを２重量％ドーピング
してＺｎメタルターゲットを作製した。このＺｎメタル
ターゲットをスパッタ装置内のターゲットホルダーに取
り付けておき、サファイア基板をスパッタ装置内にセッ
トした。ついで、下記の成膜条件で、ＲＦマグネトロン
スパッタによりサファイア基板上にＺｎＯ膜を１μｍの
膜厚となるように成膜した。 ガス種： ＡｒとＯ２の混合ガス ガス流量比： Ａｒガス／Ｏ２ガス＝５０／５０ ガス圧： １×１０−２Torr 基板加熱温度： ２００℃ このような条件で、III族金属であるＧａとＶ族金属で
あるＢｉがドープされたＺｎＯ膜をサファイア基板に成
膜したところ、比抵抗ρが０.１Ω・ｃｍ以下のｐ型Ｚ
ｎＯ膜を得ることができた。
【００１５】同様にして、ＧａとＢｉのドープ量をそれ
ぞれ変化させながらＺｎＯ膜を成膜したところ、ターゲ
ット材料であるＺｎに対するドープ量がＧａを１〜１０
重量％、Ｂｉを２〜２０重量％の範囲（ただし、Ｇａの
ドープ量＞Ｂｉのドープ量）でｐ型の良好なＺｎＯ膜を
得ることができた。
ぞれ変化させながらＺｎＯ膜を成膜したところ、ターゲ
ット材料であるＺｎに対するドープ量がＧａを１〜１０
重量％、Ｂｉを２〜２０重量％の範囲（ただし、Ｇａの
ドープ量＞Ｂｉのドープ量）でｐ型の良好なＺｎＯ膜を
得ることができた。
【００１６】また、他のIII族の元素とＶ族の元素との
組み合わせ、例えばＡｌとＮｂをＺｎＯ膜にドープした
場合にも、ｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。
組み合わせ、例えばＡｌとＮｂをＺｎＯ膜にドープした
場合にも、ｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。
【００１７】（第３の実施形態）また、III族の元素を
ドープしたターゲットを用い、成膜されたＺｎＯ膜に対
して後からＶ族のイオンをイオン注入してもよい。例え
ば、Ｚｎ（ターゲット材料）にＧａをドーピングしてＺ
ｎメタルターゲットを作製しておき、このＺｎメタルタ
ーゲットを用いてＲＦマグネトロンスパッタによりサフ
ァイア基板上にＺｎＯ膜を成膜した後、このＺｎＯ膜に
対して１０１５ｃｍ−２程度Ａｓをイオン注入すること
によりｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。
ドープしたターゲットを用い、成膜されたＺｎＯ膜に対
して後からＶ族のイオンをイオン注入してもよい。例え
ば、Ｚｎ（ターゲット材料）にＧａをドーピングしてＺ
ｎメタルターゲットを作製しておき、このＺｎメタルタ
ーゲットを用いてＲＦマグネトロンスパッタによりサフ
ァイア基板上にＺｎＯ膜を成膜した後、このＺｎＯ膜に
対して１０１５ｃｍ−２程度Ａｓをイオン注入すること
によりｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。
【００１８】上記各実施形態では、いずれも成膜方法と
してスパッタ（ＲＦマグネトロンスパッタ）を用いた
が、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、ＣＶＤ法を用いてもよ
い。
してスパッタ（ＲＦマグネトロンスパッタ）を用いた
が、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、ＣＶＤ法を用いてもよ
い。
【００１９】（第４の実施形態）以下に説明するよう
に、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのうち少
なくとも一つのＩ族の原子又は分子と、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒ
ｅ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔのうち少なくとも一つの
VII族の原子又は分子をＺｎＯ膜にドープした場合に
も、ｐ型のＺｎＯ膜を得ることができた。すなわち、Ｚ
ｎ（ターゲット材料）にＣｕを２重量％、Ｍｎを１重量
％ドーピングしてＺｎメタルターゲットを作製した。こ
のＺｎメタルターゲットをスパッタ装置内のターゲット
ホルダーに取り付けておき、サファイア基板をスパッタ
装置内にセットした。ついで、下記の成膜条件で、ＲＦ
マグネトロンスパッタによりサファイア基板上にＺｎＯ
膜を１μｍの膜厚となるように成膜した。 ガス種： ＡｒとＯ２の混合ガス ガス流量比： Ａｒガス／Ｏ２ガス＝５０／５０ ガス圧： １×１０−２Torr 基板加熱温度： ２００℃ このような条件で、Ｉ族金属であるＣｕとVII族元素で
あるＭｎがドープされたＺｎＯ膜をサファイア基板に成
膜したところＺｎＯ膜はｐ型の導電性を示した。ただ
し、Ｉ族の金属又は分子とVII族の金属又は分子とをド
ープする場合には、Ｉ族の金属又は分子のドープ量が、
VII族の金属又は分子のドープ量よりも多いことが望ま
しい。
に、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのうち少
なくとも一つのＩ族の原子又は分子と、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒ
ｅ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔのうち少なくとも一つの
VII族の原子又は分子をＺｎＯ膜にドープした場合に
も、ｐ型のＺｎＯ膜を得ることができた。すなわち、Ｚ
ｎ（ターゲット材料）にＣｕを２重量％、Ｍｎを１重量
％ドーピングしてＺｎメタルターゲットを作製した。こ
のＺｎメタルターゲットをスパッタ装置内のターゲット
ホルダーに取り付けておき、サファイア基板をスパッタ
装置内にセットした。ついで、下記の成膜条件で、ＲＦ
マグネトロンスパッタによりサファイア基板上にＺｎＯ
膜を１μｍの膜厚となるように成膜した。 ガス種： ＡｒとＯ２の混合ガス ガス流量比： Ａｒガス／Ｏ２ガス＝５０／５０ ガス圧： １×１０−２Torr 基板加熱温度： ２００℃ このような条件で、Ｉ族金属であるＣｕとVII族元素で
あるＭｎがドープされたＺｎＯ膜をサファイア基板に成
膜したところＺｎＯ膜はｐ型の導電性を示した。ただ
し、Ｉ族の金属又は分子とVII族の金属又は分子とをド
ープする場合には、Ｉ族の金属又は分子のドープ量が、
VII族の金属又は分子のドープ量よりも多いことが望ま
しい。
【００２０】Ｉ族の金属又は分子とVII族の金属又は分
子をドープする場合でも、Ｉ族の金属又は分子をドープ
したターゲットを用い、成膜されたＺｎＯ膜に対して後
からVII族のイオンをイオン注入してもよい。例えば、
Ｚｎ（ターゲット材料）にＣｕをドーピングしてＺｎメ
タルターゲットを作製しておき、このＺｎメタルターゲ
ットを用いてＲＦマグネトロンスパッタによりサファイ
ア基板上にＺｎＯ膜を成膜した後、このＺｎＯ膜に対し
て１０１６ｃｍ−２程度Ｂｒをイオン注入することによ
りｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。
子をドープする場合でも、Ｉ族の金属又は分子をドープ
したターゲットを用い、成膜されたＺｎＯ膜に対して後
からVII族のイオンをイオン注入してもよい。例えば、
Ｚｎ（ターゲット材料）にＣｕをドーピングしてＺｎメ
タルターゲットを作製しておき、このＺｎメタルターゲ
ットを用いてＲＦマグネトロンスパッタによりサファイ
ア基板上にＺｎＯ膜を成膜した後、このＺｎＯ膜に対し
て１０１６ｃｍ−２程度Ｂｒをイオン注入することによ
りｐ型ＺｎＯ膜を得ることができた。
【００２１】（第５の実施形態）図４は本発明にかかる
発光素子１１を示す断面図である。この発光素子１１に
あっては、ｃ面サファイア基板１２の上に金属薄膜１３
を形成し、その上にｐ型ＺｎＯ膜（薄膜）１４を形成し
ている。このＺｎＯ膜１４は、本発明の方法によりIII
族金属及びＶ族金属をドープしてｐ型にしたものであ
る。さらに、ＺｎＯ膜１４の上にＡｌをドープしたｎ型
のＺｎＯ膜（薄膜）１５を形成している。そして、ｎ型
ＺｎＯ膜１５の上面と金属薄膜１３の上面にそれぞれ上
部電極１６と下部電極１７を形成している。
発光素子１１を示す断面図である。この発光素子１１に
あっては、ｃ面サファイア基板１２の上に金属薄膜１３
を形成し、その上にｐ型ＺｎＯ膜（薄膜）１４を形成し
ている。このＺｎＯ膜１４は、本発明の方法によりIII
族金属及びＶ族金属をドープしてｐ型にしたものであ
る。さらに、ＺｎＯ膜１４の上にＡｌをドープしたｎ型
のＺｎＯ膜（薄膜）１５を形成している。そして、ｎ型
ＺｎＯ膜１５の上面と金属薄膜１３の上面にそれぞれ上
部電極１６と下部電極１７を形成している。
【００２２】この発光素子１１において、上部電極１６
と下部電極１７の間に電圧を印加すると、ｐ型ＺｎＯ膜
１４とｎ型ＺｎＯ膜１５との間で発生した光は、ｎ型Ｚ
ｎＯ膜１５から外部へ出射される。
と下部電極１７の間に電圧を印加すると、ｐ型ＺｎＯ膜
１４とｎ型ＺｎＯ膜１５との間で発生した光は、ｎ型Ｚ
ｎＯ膜１５から外部へ出射される。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、ＺｎＯを主材料として
III族の金属とＶ族の金属をドープすることにより、レ
ーザーアブレーションを行うことなく、ｐ型のＺｎＯ膜
を得ることが可能になった。すなわち、スパッタ、ＥＣ
Ｒスパッタ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、又はＭＢＥにより基
板上にｐ型のＺｎＯ膜を成膜することが可能になるの
で、レーザーアブレーションを用いた成膜方法に比較し
て成膜速度を速くすることができ、またコストも安価に
でき、ｐ型ＺｎＯ膜の工業的な生産性を高めることがで
きる。
III族の金属とＶ族の金属をドープすることにより、レ
ーザーアブレーションを行うことなく、ｐ型のＺｎＯ膜
を得ることが可能になった。すなわち、スパッタ、ＥＣ
Ｒスパッタ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、又はＭＢＥにより基
板上にｐ型のＺｎＯ膜を成膜することが可能になるの
で、レーザーアブレーションを用いた成膜方法に比較し
て成膜速度を速くすることができ、またコストも安価に
でき、ｐ型ＺｎＯ膜の工業的な生産性を高めることがで
きる。
【００２４】また、本発明の別なＺｎＯ膜によれば、Ｚ
ｎＯを主材料とする膜に、VII族の元素のドープ量がＩ
族の元素のドープ量よりも多くなるようにして、Ｉ族の
元素とVII族の元素をドープすることにより、レーザー
アブレーションを行うことなく、ｐ型のＺｎＯ膜を得る
ことが可能になった。すなわち、スパッタ、ＥＣＲスパ
ッタ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより基板上にｐ
型のＺｎＯ膜を成膜することが可能になるので、レーザ
ーアブレーションを用いた成膜方法に比較して成膜速度
を速くすることができ、またコストも安価にでき、ｐ型
ＺｎＯ膜の工業的な生産性を高めることができる。
ｎＯを主材料とする膜に、VII族の元素のドープ量がＩ
族の元素のドープ量よりも多くなるようにして、Ｉ族の
元素とVII族の元素をドープすることにより、レーザー
アブレーションを行うことなく、ｐ型のＺｎＯ膜を得る
ことが可能になった。すなわち、スパッタ、ＥＣＲスパ
ッタ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより基板上にｐ
型のＺｎＯ膜を成膜することが可能になるので、レーザ
ーアブレーションを用いた成膜方法に比較して成膜速度
を速くすることができ、またコストも安価にでき、ｐ型
ＺｎＯ膜の工業的な生産性を高めることができる。
【００２５】また、本発明にかかる発光素子にあって
は、ｎ型ＺｎＯ膜の成膜速度を速くすることができるの
で、量産性を高めることができる。
は、ｎ型ＺｎＯ膜の成膜速度を速くすることができるの
で、量産性を高めることができる。
【図１】ＺｎＯ膜のＣＶ特性を測定する方法を説明する
ための図である。
ための図である。
【図２】ＹとＮがドープされたＺｎＯ膜のＣＶ特性を示
す図である。
す図である。
【図３】ＡｌをドープされたＺｎＯ膜のＣＶ特性を示す
図である。
図である。
【図４】本発明の一実施形態による発光素子の断面図で
ある。
ある。
１１ 発光素子
１２ ｃ面サファイア基板
１３ 金属薄膜
１４ ｐ型ＺｎＯ膜
１５ ｎ型ＺｎＯ膜
１６ 上部電極
１７ 下部電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BB07 DA05 DA11 DA12
DA14 DB01 DB08 FD02 SB03
TB05 TC16 TC19
5F041 CA02 CA41 CA49 CA55 CA57
CA65 CA66 CA77
5F045 AA03 AA04 AA05 AB22 AF09
BB04 BB09 BB16 CA11
5F103 AA04 AA05 AA08 BB22 DD30
GG01 HH04 JJ01 KK10 LL02
RR01 RR05
Claims (10)
- 【請求項１】 ＺｎＯを主材料としてIII族の元素とＶ
族の元素がドープされていることを特徴とするＺｎＯ
膜。 - 【請求項２】 前記III族の元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、
Ａｃ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、ランタニド元素、
又はアクチニド元素からなる群から選択された少なくと
も一つの元素であり、前記Ｖ族の元素は、Ｎ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉからなる群から選択
された少なくとも一つの元素であることを特徴とする、
請求項１に記載のＺｎＯ膜。 - 【請求項３】 前記III族の元素のドープ量は、０.５重
量％以上８重量％以下であることを特徴とする、請求項
１又は２に記載のＺｎＯ膜。 - 【請求項４】 前記Ｖ族の元素のドープ量は、１重量％
以上１６重量％以下であることを特徴とする、請求項
１、２又は３に記載のＺｎＯ膜。 - 【請求項５】 前記Ｖ族の元素のドープ量は、前記III
族の元素のドープ量よりも多いことを特徴とする、請求
項１、２、３又は４に記載のＺｎＯ膜。 - 【請求項６】 Ｚｎ又はＺｎＯを主材料とするターゲッ
ト材料にIII族の元素とＶ族の元素をドープしたターゲ
ットを作製し、当該ターゲットを用いて基板の上にＺｎ
Ｏ膜を形成することを特徴とするＺｎＯ膜の製造方法。 - 【請求項７】 Ｚｎ又はＺｎＯを主材料とするターゲッ
ト材料にIII族の元素をドープしたターゲットを作製
し、当該ターゲットを用いて基板の上にＺｎＯ膜を形成
し、ついで、当該ＺｎＯ膜にＶ族の元素イオンをイオン
注入することを特徴とするＺｎＯ膜の製造方法。 - 【請求項８】 ＺｎＯを主材料としてＩ族の元素とVII
族の元素がドープされており、前記VII族の元素のドー
プ量が、前記Ｉ族の元素のドープ量よりも多いことを特
徴とするＺｎＯ膜。 - 【請求項９】 前記ＺｎＯ膜は、スパッタ、ＥＣＲスパ
ッタ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより基板上に成
膜されることを特徴とする、請求項５又は６に記載のＺ
ｎＯ膜の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１、２、３、４、５又は８に記
載したＺｎＯ膜をｐ型層として用いた発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302673A JP3826755B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | ＺｎＯ膜及びその製造方法並びに発光素子 |
| US10/234,137 US6733895B2 (en) | 2001-09-28 | 2002-09-05 | ZnO film, method for manufacturing the same, and luminescent element including the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302673A JP3826755B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | ＺｎＯ膜及びその製造方法並びに発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003104794A true JP2003104794A (ja) | 2003-04-09 |
| JP3826755B2 JP3826755B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=19122873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001302673A Expired - Fee Related JP3826755B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | ＺｎＯ膜及びその製造方法並びに発光素子 |
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|---|---|
| US (1) | US6733895B2 (ja) |
| JP (1) | JP3826755B2 (ja) |
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| US7161173B2 (en) * | 2003-05-20 | 2007-01-09 | Burgener Ii Robert H | P-type group II-VI semiconductor compounds |
| US7141489B2 (en) * | 2003-05-20 | 2006-11-28 | Burgener Ii Robert H | Fabrication of p-type group II-VI semiconductors |
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