JPS6278199A - 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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- JPS6278199A JPS6278199A JP21657085A JP21657085A JPS6278199A JP S6278199 A JPS6278199 A JP S6278199A JP 21657085 A JP21657085 A JP 21657085A JP 21657085 A JP21657085 A JP 21657085A JP S6278199 A JPS6278199 A JP S6278199A
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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。
め要約のデータは記録されません。
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Ｚｎ５ｘ ５ｅ
ｌ−ｘ （０≦ｘ≦１）結晶の製造方法に関する。
ｌ−ｘ （０≦ｘ≦１）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、既に農産されており、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。
光素子は、既に農産されており、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２．６８Ｖ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■−■族化合物半導体が注
目されるようになってきた。
帯幅が２．６８Ｖ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■−■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硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳｘ
５ｅｌ−ｘ ：Ｏ≦ｘ≦１ ＞と呼ぶことにする。
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硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳｘ
５ｅｌ−ｘ ：Ｏ≦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）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、■−ｖ族では鏡面状態の良質の結晶が再現性、制
御性よく形成されている。
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）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、■−ｖ族では鏡面状態の良質の結晶が再現性、制
御性よく形成されている。
しかしながら、硫化セレン化亜鉛等、ＩＩ−Ｖｌ族では
、このような方法を用いても、鏡面状態を形成すること
、すなわち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、鏡面状態を形成すること
、すなわち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法を利用して、鏡面かつ良質の硫
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。
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。
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、まず半導体結晶基板
に膜厚５００〜３０００人の硫化セレン化亜鉛結晶のバ
ッファ層を鏡面が得られる条件下で形成し、その後、上
記バッファ層の表面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特徴としている。
ン化亜鉛結晶を成長させるに際し、まず半導体結晶基板
に膜厚５００〜３０００人の硫化セレン化亜鉛結晶のバ
ッファ層を鏡面が得られる条件下で形成し、その後、上
記バッファ層の表面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特徴としている。
本発明者らの行なった実験によると、半導体基板上に硫
化セレン化亜鉛結晶を連続成長させると、成長の過程で
生じた微小のビットが徐々に増幅され、成長層を厚くす
ると、最終的に得られる硫化セレン化亜鉛結晶の表面は
、とても鏡面と言えない程荒れてしまった。これはＭＯ
ＣＶＤの過程で下地となる半導体基板材料が飛び出すこ
とにより、半導体材料の表面がざらついてしまうことに
起因すると考えられる。この現象は、ＭＯＣＶＤの温度
を高くすると一層顕著であった。
化セレン化亜鉛結晶を連続成長させると、成長の過程で
生じた微小のビットが徐々に増幅され、成長層を厚くす
ると、最終的に得られる硫化セレン化亜鉛結晶の表面は
、とても鏡面と言えない程荒れてしまった。これはＭＯ
ＣＶＤの過程で下地となる半導体基板材料が飛び出すこ
とにより、半導体材料の表面がざらついてしまうことに
起因すると考えられる。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、半導体基板上に予めＭ
ＯＣＶＤにより硫化セレン化亜鉛結晶のバッファ層を形
成している。このバッファ層は下地の半導体基板の表面
が荒れない程の温度条件で形成され、しかもピットが現
われない程、極めて薄い層である。したがって、得られ
るバッファ層を鏡面にすることができる。そして、これ
を下地半導体結晶として用いているので、この成長基板
上に連続的に形成される硫化セレン化亜鉛結晶も、鏡面
で高品質のものを得ることができる。
ＯＣＶＤにより硫化セレン化亜鉛結晶のバッファ層を形
成している。このバッファ層は下地の半導体基板の表面
が荒れない程の温度条件で形成され、しかもピットが現
われない程、極めて薄い層である。したがって、得られ
るバッファ層を鏡面にすることができる。そして、これ
を下地半導体結晶として用いているので、この成長基板
上に連続的に形成される硫化セレン化亜鉛結晶も、鏡面
で高品質のものを得ることができる。
また、この発明によれば、半導体基板上では単結晶成長
しないほどの低い基板温度でも、バッファ層上では単結
晶成長が可能となるという効果がある。
しないほどの低い基板温度でも、バッファ層上では単結
晶成長が可能となるという効果がある。
しかも、本発明ではエピタキシャル成長をＭＯＣＶＤで
行なうので、バッファ層およびその上の硫化セレン化亜
鉛の厚みを容易に再現性よく制御できる等の効果を秦す
る。
行なうので、バッファ層およびその上の硫化セレン化亜
鉛の厚みを容易に再現性よく制御できる等の効果を秦す
る。
以下、本発明の実施例について説明する。
第２図に本発明の実施例に用いたＭＯＣＶＤ装置の概略
構成を示す。１は石英製の反応管で、内部にＳｉＣコー
トされたカーボンのサセプタ２が設置され、このサセプ
タ２の上に半導体基板３が保持される。基板３は、加熱
装置４により加熱される。この反応管１に原料ガスＰが
供給され、減圧下および常圧下でエピタキシャル成長が
可能となっている。
構成を示す。１は石英製の反応管で、内部にＳｉＣコー
トされたカーボンのサセプタ２が設置され、このサセプ
タ２の上に半導体基板３が保持される。基板３は、加熱
装置４により加熱される。この反応管１に原料ガスＰが
供給され、減圧下および常圧下でエピタキシャル成長が
可能となっている。
以下、この装置を使用口て、ＧａＡＳ基板上にＺｎ５ｅ
結晶をエピタキシャル成長させた具体的実施例につき説
明する。
結晶をエピタキシャル成長させた具体的実施例につき説
明する。
〈実施例１〉
第１図に示すように、ＧａＡｓ結晶基板１１にジメチル
亜鉛（ＤＭＺ＞とジメチルセレン（Ｄ ＭＳｅ＞とを用
イテ、ＭＯＣＶＤによってＺｎ５ｅ結晶のバッファ層１
２を０．２譚（２０００人）エピタキシャル成長させた
。原料の供給モル比は、Ｓｅ！／Ｚｎ４１．９とし、基
板温度５００℃、成長時の内圧を７６０Ｔｏｒｒとした
。
亜鉛（ＤＭＺ＞とジメチルセレン（Ｄ ＭＳｅ＞とを用
イテ、ＭＯＣＶＤによってＺｎ５ｅ結晶のバッファ層１
２を０．２譚（２０００人）エピタキシャル成長させた
。原料の供給モル比は、Ｓｅ！／Ｚｎ４１．９とし、基
板温度５００℃、成長時の内圧を７６０Ｔｏｒｒとした
。
このＺｎ５ｅ結晶成長基板を反応管から取出すことなく
引き続き基板温度を７００℃に引上げた。
引き続き基板温度を７００℃に引上げた。
その際、反応管内は水素雰囲気に保った。その後、上述
の原料ガスを再び供給し、Ｚｎ５ｅ結晶層１３を成長さ
せた。成長したＺｎ５ｅ結晶層１３の厚さは４ｐで、表
面は一様かつ平坦であり鏡面であった。
の原料ガスを再び供給し、Ｚｎ５ｅ結晶層１３を成長さ
せた。成長したＺｎ５ｅ結晶層１３の厚さは４ｐで、表
面は一様かつ平坦であり鏡面であった。
このようにして得られた実施例１の結晶写真を第３図（
ａ）に示す。また、比較のために、従来性われてきたバ
ッファ層なしのＺｎ５ｅ結晶の成長面を同図（ｂ）に示
す。同図（ｂ）に示す従来例では鋭いビット状の欠陥が
多数生じ、とても鏡面とは古い難かったのに比べると、
本実施例の結晶面は極めて平坦であることがわかる。
ａ）に示す。また、比較のために、従来性われてきたバ
ッファ層なしのＺｎ５ｅ結晶の成長面を同図（ｂ）に示
す。同図（ｂ）に示す従来例では鋭いビット状の欠陥が
多数生じ、とても鏡面とは古い難かったのに比べると、
本実施例の結晶面は極めて平坦であることがわかる。
〈実施例２〉
実茄例１と同様にＤＮＺ、ＤＭＳｅを原料ガスとして供
給し、Ｚｎ５ｅ結晶のバッファ層を０゜２４形成した。
給し、Ｚｎ５ｅ結晶のバッファ層を０゜２４形成した。
成長終了後、基板を反応管から取出すことなく、原料ガ
スをＤＭＺ、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）に代え、引続き
Ｚｎ５ｅ結晶を成長させた。成長時の基板温度は３００
℃、供給モル比を６とし、内圧を０．１Ｔｏｒｒとして
Ｚｎ５ｅ結晶を３４エビキシヤル成長させた。
スをＤＭＺ、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）に代え、引続き
Ｚｎ５ｅ結晶を成長させた。成長時の基板温度は３００
℃、供給モル比を６とし、内圧を０．１Ｔｏｒｒとして
Ｚｎ５ｅ結晶を３４エビキシヤル成長させた。
得られたｚ ｎ ｓ ｅ ｉ晶の表面は、実施例１で得
られたものと同様に鏡面状態で優れたＺｎ５ｅ結晶であ
った。これに対し、従来のハイドライド系ＭＯＣＶＤの
Ｚｎ３ｅ結晶の成長面は、同図（Ｃ）に示すように面全
体に亙り、リップ状のびた模様が生じ、とても鏡面とは
言い難かった。このように、本実施例の方法では従来の
方法とは明らかな違いが見られた。
られたものと同様に鏡面状態で優れたＺｎ５ｅ結晶であ
った。これに対し、従来のハイドライド系ＭＯＣＶＤの
Ｚｎ３ｅ結晶の成長面は、同図（Ｃ）に示すように面全
体に亙り、リップ状のびた模様が生じ、とても鏡面とは
言い難かった。このように、本実施例の方法では従来の
方法とは明らかな違いが見られた。
〈実施例３〉
実施例１と同様に、ＤＭＺ、ＤＭＳｅを原料ガスとし、
Ｚｎ５ｅ結晶のバッファ層を０．２岬成長させた。
Ｚｎ５ｅ結晶のバッファ層を０．２岬成長させた。
引続き、反応管１内を水素雰囲気に保ち、基板温度を４
００℃に下げた後、上述の原料ガスを供給し、Ｚｎ５ｅ
結晶を成長させた。
００℃に下げた後、上述の原料ガスを供給し、Ｚｎ５ｅ
結晶を成長させた。
得られたＺｎ５ｅ結晶の厚さは１ｐで、やはり非常に滑
らかな鏡面であった。この結晶をＸｔＱ回折で評価した
ところ、上記実施例１，２と同様に単結晶であることが
確認された。従来、このように低い基板温度であると、
単結晶の生成は不可能であったことを考えると、Ｚｎ５
ｅ結晶のバッファ＠の効果は結晶性向上に寄与している
ことが分る。また、このように結晶性向上が図れること
により、成長温度の下限値も低くできることが確認でき
た。
らかな鏡面であった。この結晶をＸｔＱ回折で評価した
ところ、上記実施例１，２と同様に単結晶であることが
確認された。従来、このように低い基板温度であると、
単結晶の生成は不可能であったことを考えると、Ｚｎ５
ｅ結晶のバッファ＠の効果は結晶性向上に寄与している
ことが分る。また、このように結晶性向上が図れること
により、成長温度の下限値も低くできることが確認でき
た。
〈比較例１〉
Ｚｎ５ｅ結晶のバッファ層を０．５−成長させた以外は
、実施例１と同様な操作で基板温度７００℃でＺｎ５ｅ
結晶を成長させた。得られた面には底の浅いビットの発
生が見られ、基板の半分程に生じていた。
、実施例１と同様な操作で基板温度７００℃でＺｎ５ｅ
結晶を成長させた。得られた面には底の浅いビットの発
生が見られ、基板の半分程に生じていた。
く比較例２〉
Ｚｎ５ｅ結晶のバッファ層を１μｍ成長させた以外は比
較例１と同様な操作でＺｎ５ｅ結晶を成長させた。得ら
れた面にはやや深い大きめのビットが生じ、略阜板全体
に亙り発生していた。
較例１と同様な操作でＺｎ５ｅ結晶を成長させた。得ら
れた面にはやや深い大きめのビットが生じ、略阜板全体
に亙り発生していた。
このようにバッファ層の膜厚が厚くなると、ビットが面
全体に発生してしまい、鏡面を得るのが難しくなる。一
方、膜厚があまり薄いと、下地層としてのバッファ層の
機能が低下する。従って、バッファ層１の膜厚は、５０
０〜３０００人に設定するのが好ましい。
全体に発生してしまい、鏡面を得るのが難しくなる。一
方、膜厚があまり薄いと、下地層としてのバッファ層の
機能が低下する。従って、バッファ層１の膜厚は、５０
０〜３０００人に設定するのが好ましい。
また、バッファ層の成長温度が５５０℃を超えると、Ｇ
ａＡｓ結晶基板の材料の飛出しによる基板表面の荒れが
著しくなりバッファ層として鏡面のものを得るのが困難
になるという問題がある。
ａＡｓ結晶基板の材料の飛出しによる基板表面の荒れが
著しくなりバッファ層として鏡面のものを得るのが困難
になるという問題がある。
したがって、バッファ層の形成時の基板温度は５５０℃
以下であることが望ましい。一方、バッファ層が形成さ
れた後の硫化セレン化亜鉛の成長条件は、比較的緩やか
であり、前述した実施例３のように、従来よりも低い温
度でも単結晶を得ることができた。
以下であることが望ましい。一方、バッファ層が形成さ
れた後の硫化セレン化亜鉛の成長条件は、比較的緩やか
であり、前述した実施例３のように、従来よりも低い温
度でも単結晶を得ることができた。
以上、代表的な実施例を説明したが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
実施例に限定されるものではない。
例えば、有機金属化合物原料として、ジエチル亜鉛（Ｄ
ＥＺ＞、ジエチルセレン（ＤＥＳｅ）など、他の原料を
用いても良い。また、結晶成長としては、上記のホモエ
ピタキシャル成長の他に、バッファ層にｚｎｓ、その上
へ成長させる結晶はｚｎｓｓｅ、あるいはバッファ層に
はＺｎＳＳｅ。
ＥＺ＞、ジエチルセレン（ＤＥＳｅ）など、他の原料を
用いても良い。また、結晶成長としては、上記のホモエ
ピタキシャル成長の他に、バッファ層にｚｎｓ、その上
へ成長させる結晶はｚｎｓｓｅ、あるいはバッファ層に
はＺｎＳＳｅ。
その上へ成長させる結晶はｚｎＳｅといったヘテロエピ
タキシャル成長等、各種選択可能である。
タキシャル成長等、各種選択可能である。
更に、半導体基板についても、上述したＧａＡＳの他に
、ＧａＰやこれらの混晶等地の半導体結晶を用いること
もできる。
、ＧａＰやこれらの混晶等地の半導体結晶を用いること
もできる。
第１図は本発明の実施例に係る製造方法を説明するため
の化合物半導体結晶および半導体基板の断面図、第２図
は上記実施例に用いられる成長装置を示す図、第３図は
本発明の実施例によって得られたＺｎ５ｅ結晶構造の表
面状態を走査線型電子顕ｙ！ｉｍ写真により表した図で
ある。 １・・・反応管、２・・・サセプタ、３・・・半導体基
板、４・・・加熱装置、１１・・・ＧａＡＳ結晶基板、
１２・・・Ｚｎ５ｅ結晶のバラフッ層、１３・・・Ｚｎ
５ｅ結晶層。 （ａ） （ｂ） 第１図 第２図 ／ａ＞ 第 ３図
の化合物半導体結晶および半導体基板の断面図、第２図
は上記実施例に用いられる成長装置を示す図、第３図は
本発明の実施例によって得られたＺｎ５ｅ結晶構造の表
面状態を走査線型電子顕ｙ！ｉｍ写真により表した図で
ある。 １・・・反応管、２・・・サセプタ、３・・・半導体基
板、４・・・加熱装置、１１・・・ＧａＡＳ結晶基板、
１２・・・Ｚｎ５ｅ結晶のバラフッ層、１３・・・Ｚｎ
５ｅ結晶層。 （ａ） （ｂ） 第１図 第２図 ／ａ＞ 第 ３図
Claims (4)
- （１）半導体結晶基板上に、有機金属を用いた気相成長
法によりＺｎＳ＿ｘＳｅ＿１＿−＿ｘ（０≦ｘ≦１）結
晶をエピタキシャル成長させる化合物半導体結晶の製造
方法において、前記半導体結晶基板上に膜厚５００〜３
０００ÅのＺｎＳ＿ｘ＿１Ｓｅ＿１＿−＿ｘ＿１（０≦
ｘ＿１≦１）結晶の鏡面バッファ層を形成する工程と、
この工程で得られた上記バッファ層の表面にＺｎＳ＿ｘ
＿２Ｓｅ＿１＿−＿ｘ＿２（０≦ｘ＿２≦１）結晶を形
成する工程とを備えたことを特徴とする化合物半導体結
晶の製造方法。 - （２）半導体結晶基板は、III−Ｖ族化合物結晶基板で
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
物半導体結晶の製造方法。 - （３）バッファ層は、II族に有機金属化合物を、VI族に
有機化合物を用いた気相成長法により形成されるもので
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
物半導体結晶の製造方法。 - （４）バッファ層は、５５０℃以下の温度条件で形成さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合
物半導体結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216570A JP2625416B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216570A JP2625416B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278199A true JPS6278199A (ja) | 1987-04-10 |
| JP2625416B2 JP2625416B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=16690493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60216570A Expired - Lifetime JP2625416B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2625416B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002334874A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-22 | Japan Science & Technology Corp | 薄膜結晶の形成方法とそれを用いた半導体素子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939798A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | ＺｎＳｅ単結晶薄膜の製造方法 |
| JPS59116193A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 結晶成長方法 |
| JPS6027688A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-12 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｐ型ＺｎＳｅ単結晶の成長方法 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60216570A patent/JP2625416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939798A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | ＺｎＳｅ単結晶薄膜の製造方法 |
| JPS59116193A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 結晶成長方法 |
| JPS6027688A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-12 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｐ型ＺｎＳｅ単結晶の成長方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002334874A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-22 | Japan Science & Technology Corp | 薄膜結晶の形成方法とそれを用いた半導体素子 |
| WO2002101122A1 (fr) * | 2001-05-08 | 2002-12-19 | Japan Science And Technology Corporation | Procede permettant la formation de cristal a couche mince et element semi-conducteur mettant en oeuvre un tel procede |
| JP4647131B2 (ja) * | 2001-05-08 | 2011-03-09 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 薄膜結晶の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2625416B2 (ja) | 1997-07-02 |
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