JP2644992B2 - 化合物半導体結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体結晶の製造方法Info
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- JP2644992B2 JP2644992B2 JP412086A JP412086A JP2644992B2 JP 2644992 B2 JP2644992 B2 JP 2644992B2 JP 412086 A JP412086 A JP 412086A JP 412086 A JP412086 A JP 412086A JP 2644992 B2 JP2644992 B2 JP 2644992B2
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- semiconductor crystal
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、エピタキシャル成長法による例えばZnSxSe
1−ｘ（０≦ｘ≦１）等のII−VI族化合物半導体結晶の
製造方法に関する。
1−ｘ（０≦ｘ≦１）等のII−VI族化合物半導体結晶の
製造方法に関する。
化合物半導体材料を用いた赤色から緑色までの半導体
発光素子は、既に量産されており、更に高輝度化への開
発が進められている。このような状況下、可視領域で欠
けている唯一の発光色である青色発光素子は、未だ満足
できる製造技術が見当たらないのが実状である。
発光素子は、既に量産されており、更に高輝度化への開
発が進められている。このような状況下、可視領域で欠
けている唯一の発光色である青色発光素子は、未だ満足
できる製造技術が見当たらないのが実状である。
青色発光素子を得るためには、用いる半導体材料の禁
止帯幅が2.6〜3.7eVを超えることが必要であり、最近で
はこれを満足する半導体としてII−VI族化合物半導体が
注目されるようになってきた。中でも禁止帯幅が2.6〜
3.7eVの領域内にある硫化亜鉛（ZnS），セレン化亜鉛
（ZnSe）およびこれらの混晶（ZnSSe）が有望視されて
いる。以下、これらの材料を総称して硬化セレン化亜鉛
（ZnSxSe1−x:0≦ｘ≦１）と呼ぶことにする。
止帯幅が2.6〜3.7eVを超えることが必要であり、最近で
はこれを満足する半導体としてII−VI族化合物半導体が
注目されるようになってきた。中でも禁止帯幅が2.6〜
3.7eVの領域内にある硫化亜鉛（ZnS），セレン化亜鉛
（ZnSe）およびこれらの混晶（ZnSSe）が有望視されて
いる。以下、これらの材料を総称して硬化セレン化亜鉛
（ZnSxSe1−x:0≦ｘ≦１）と呼ぶことにする。
硫化セレン化亜鉛結晶をエピタキシャル成長させる方
法には、例えば非熱平衡条件下の結晶成長法である有機
金属を用いた気相成長法（MOCVD法）や、分子線エピタ
キシー法（MBE法）が考えられる。
法には、例えば非熱平衡条件下の結晶成長法である有機
金属を用いた気相成長法（MOCVD法）や、分子線エピタ
キシー法（MBE法）が考えられる。
これらの方法によれば、III−Ｖ族では鏡面状態の良
質の結晶成長が可能であり、さらに低抵抗化を得ること
も可能とされている。
質の結晶成長が可能であり、さらに低抵抗化を得ること
も可能とされている。
しかしながら、硬化セレン化亜鉛等、II−VI族では、
このような方法を用いても良質の結晶を得ることが難し
く、発光素子を得るに十分な硫化セレン化亜鉛結晶は得
られていないというのが実状であった。
このような方法を用いても良質の結晶を得ることが難し
く、発光素子を得るに十分な硫化セレン化亜鉛結晶は得
られていないというのが実状であった。
本発明は、MOCVD法を利用し、良質の硫化セレン化亜
鉛結晶を製造する方法を提供することを目的とする。
鉛結晶を製造する方法を提供することを目的とする。
本発明は、半導体基板上にMOCVDによって硫化セレン
化亜鉛結晶を成長させるに際し、成長基板温度における
半導体基板のＶ族元素の解離圧以上のＶ族元素蒸気圧を
保ち、その後上記基板結晶上に良質の硫化セレン化亜鉛
結晶を成長させるようにしたことを基本とし、例えばGa
As基板をある温度とした後、Asを導入してAs雰囲気に保
ち、その後As導入を断ち、GaAsの分解圧をより高く、有
機Gaの分解圧より低い状態にして、ZnSxSe1−ｘの結晶
成長を開始することを特徴としている。
化亜鉛結晶を成長させるに際し、成長基板温度における
半導体基板のＶ族元素の解離圧以上のＶ族元素蒸気圧を
保ち、その後上記基板結晶上に良質の硫化セレン化亜鉛
結晶を成長させるようにしたことを基本とし、例えばGa
As基板をある温度とした後、Asを導入してAs雰囲気に保
ち、その後As導入を断ち、GaAsの分解圧をより高く、有
機Gaの分解圧より低い状態にして、ZnSxSe1−ｘの結晶
成長を開始することを特徴としている。
一般にIII−Ｖ族化合物半導体結晶では、Ga,In,Alな
どIII族元素の解離蒸気圧は低く、As,PなどＶ族元素の
それは大きい。このため高温中では先にＶ族元素が蒸発
し、基板表面はIII族過剰の状態になってしまう。この
基板上にII−VI族化合物半導体結晶を成長させると、過
剰となったIII族元素がII−VI族化合物半導体中に拡散
し、ドナー不純物となり界面附近でのキャリヤ濃度の制
御が困難になる。さらに光学的にはSA発光の原因とな
り、光学的特性の制御特に青色発光の障害となりうる。
どIII族元素の解離蒸気圧は低く、As,PなどＶ族元素の
それは大きい。このため高温中では先にＶ族元素が蒸発
し、基板表面はIII族過剰の状態になってしまう。この
基板上にII−VI族化合物半導体結晶を成長させると、過
剰となったIII族元素がII−VI族化合物半導体中に拡散
し、ドナー不純物となり界面附近でのキャリヤ濃度の制
御が困難になる。さらに光学的にはSA発光の原因とな
り、光学的特性の制御特に青色発光の障害となりうる。
また、基板表面でのストイキオメトリーがずれている
ため、成長させたII−VI族化合物半導体結晶の結晶性が
悪化し、表面モフオロジが荒れてしまうといった問題が
あった。この現象はMOCVDの温度を高くすると一層顕著
であった。
ため、成長させたII−VI族化合物半導体結晶の結晶性が
悪化し、表面モフオロジが荒れてしまうといった問題が
あった。この現象はMOCVDの温度を高くすると一層顕著
であった。
しかしながら、本発明によれば、半導体基板上に硫化
セレン化亜鉛を成長させる前までＶ族元素の雰囲気に保
ち、半導体基板からのＶ族元素の飛散を防ぐことによ
り、下地基板の表面が荒れなくなり、鏡面のまま保つこ
とが出来る。そして、この下地半導体基板上に形成され
る硫化セレン化亜鉛結晶も鏡面でしかもSA発光が抑えら
れた高品質のものを得ることが可能になった。
セレン化亜鉛を成長させる前までＶ族元素の雰囲気に保
ち、半導体基板からのＶ族元素の飛散を防ぐことによ
り、下地基板の表面が荒れなくなり、鏡面のまま保つこ
とが出来る。そして、この下地半導体基板上に形成され
る硫化セレン化亜鉛結晶も鏡面でしかもSA発光が抑えら
れた高品質のものを得ることが可能になった。
ZnSe結晶をGaAs基板上に成長させた実施例を説明す
る。ZnSeはGaAsと格子定数が近いためMOCVD法によるZnS
e/GaAsの成長は多数く試みられているが、表面状態が良
好でかつSA発光の少ない結晶を再現性よく得ることはこ
れまでは困難であった。
る。ZnSeはGaAsと格子定数が近いためMOCVD法によるZnS
e/GaAsの成長は多数く試みられているが、表面状態が良
好でかつSA発光の少ない結晶を再現性よく得ることはこ
れまでは困難であった。
Zn原料としてジメチル亜鉛（DMZ）、Se原料としてジ
メチルセレメイド（DMSe）を用いてGaAs基板上にZnSeの
結晶を成長させた。成長条件はDMZ供給量1.6×10-5mol/
min,DMSe供給量3.2×10-5mol/min,従ってVI/II te＝2.0
である。基板温度は600℃で、この時のGaAsの分解As圧
は〜10-10atmである。この条件下で10％H2希釈のAsH3を
As圧として10-4atm導入し、その後AsH3の導入を断ち、A
s圧が10-8atm（この値ではGaAs分解圧より高く、Mo原料
より低い状態にある）に下がったところで結晶成長を開
始した。
メチルセレメイド（DMSe）を用いてGaAs基板上にZnSeの
結晶を成長させた。成長条件はDMZ供給量1.6×10-5mol/
min,DMSe供給量3.2×10-5mol/min,従ってVI/II te＝2.0
である。基板温度は600℃で、この時のGaAsの分解As圧
は〜10-10atmである。この条件下で10％H2希釈のAsH3を
As圧として10-4atm導入し、その後AsH3の導入を断ち、A
s圧が10-8atm（この値ではGaAs分解圧より高く、Mo原料
より低い状態にある）に下がったところで結晶成長を開
始した。
この実施例により得られたZnSe結晶層の表面状態は非
常にきれいな鏡面で得られしかも第１図に示したような
PLスペクトルであった。参考のため、同様な原料を用
い、同様の基板温度でAsH3を導入せずにGaAs基板上にZn
Se結晶を成長させた。得られた結晶層の表面は荒れてお
りPLストペクトルもSAの強いものであった。それを第２
図に示す。
常にきれいな鏡面で得られしかも第１図に示したような
PLスペクトルであった。参考のため、同様な原料を用
い、同様の基板温度でAsH3を導入せずにGaAs基板上にZn
Se結晶を成長させた。得られた結晶層の表面は荒れてお
りPLストペクトルもSAの強いものであった。それを第２
図に示す。
これで明らかなように、従来行なわれていたような条
件に比べ本発明の条件下では格段に結晶性が向上する事
が判明した。
件に比べ本発明の条件下では格段に結晶性が向上する事
が判明した。
本発明は上記実施例に限定するものではない。例え
ば、有機金属化合原料としてジエチル亜鉛（DEZ）、ジ
エチルセレナイド（DESe）など、他の原料を用いても良
い。また、半導体基板についても、上述したGaAsの他
に、GaAsP、GaAl−As、InAsPのような混晶等を用いるこ
ともできる。
ば、有機金属化合原料としてジエチル亜鉛（DEZ）、ジ
エチルセレナイド（DESe）など、他の原料を用いても良
い。また、半導体基板についても、上述したGaAsの他
に、GaAsP、GaAl−As、InAsPのような混晶等を用いるこ
ともできる。
第１図及び第２図は本発明と従来法により成長させたZn
SeのPLスペクトルを示した図である。
SeのPLスペクトルを示した図である。
Claims (2)
- 【請求項１】III−Ｖ族化合物半導体基板上に、有機金
属を用いた気相成長法により、II−VI族化合物半導体結
晶をエピタキシャル成長させる際し、前記基板をＶ族元
素が蒸発する温度にした後、Ｖ族元素を導入してＶ族元
素圧を上昇させてＶ族元素雰囲気に保ち、その後Ｖ族元
素の導入を断ち、III−Ｖ族化合物半導体の分解圧より
高く、有機金属の原料の分解圧より低い状態にして、II
−VI族化合物半導体の結晶成長を開始することを特徴と
する化合物半導体結晶の製造方法。 - 【請求項２】III−Ｖ族化合物半導体基板はGaAs、II−V
I族化合物半導体結晶は ZnSxSel−ｘ（０≦ｘ≦１）であって、ZnSxSel−x/GaAs
構造であること特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
化合物半導体結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP412086A JP2644992B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP412086A JP2644992B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62163310A JPS62163310A (ja) | 1987-07-20 |
| JP2644992B2 true JP2644992B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=11575924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP412086A Expired - Lifetime JP2644992B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2644992B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01181536A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-19 | Seiko Epson Corp | ２−６族化合物半導体薄膜の選択成長方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58112328A (ja) * | 1982-10-20 | 1983-07-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS60204698A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-16 | Toshiba Corp | 半導体結晶成長方法 |
-
1986
- 1986-01-14 JP JP412086A patent/JP2644992B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62163310A (ja) | 1987-07-20 |
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