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JPH11147799A - Method for producing compound semiconductor single crystal and compound semiconductor single crystal produced by the method - Google Patents

Method for producing compound semiconductor single crystal and compound semiconductor single crystal produced by the method

Info

Publication number
JPH11147799A
JPH11147799A JP31496697A JP31496697A JPH11147799A JP H11147799 A JPH11147799 A JP H11147799A JP 31496697 A JP31496697 A JP 31496697A JP 31496697 A JP31496697 A JP 31496697A JP H11147799 A JPH11147799 A JP H11147799A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound semiconductor
single crystal
crystal
group
semiconductor single
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31496697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Sato
賢次 佐藤
Yoji Seki
洋二 関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Energy Corp filed Critical Japan Energy Corp
Priority to JP31496697A priority Critical patent/JPH11147799A/en
Publication of JPH11147799A publication Critical patent/JPH11147799A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥密度を十分に低減したII−VI族化合物半
導体単結晶の製造方法およびその製造方法に係る欠陥密
度を十分に低減した化合物半導体単結晶を提供すること
を課題とする。 【解決手段】 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の単結晶製造方法
において、Al,Ga,N,P,As,Be,Mg,
S,Seの少なくとも一つを不純物として添加するよう
にした。上記不純物の添加量は、5×1015atoms/cm
3以上、1×1020atoms/cm3以下であるようにすると
良い。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a group II-VI compound semiconductor single crystal having a sufficiently reduced defect density and a compound semiconductor single crystal having a sufficiently reduced defect density according to the production method. And SOLUTION: An element of the 12 (2B) group of the periodic table and the 16th element
In a method for producing a single crystal of a compound semiconductor comprising a (6B) group element, Al, Ga, N, P, As, Be, Mg,
At least one of S and Se is added as an impurity. The amount of the impurity added is 5 × 10 15 atoms / cm
It is preferable that the density be 3 or more and 1 × 10 20 atoms / cm 3 or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ZnSe,ZnT
e,CdTeなどの周期表第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。)の単結晶製造方法およ
びその製造方法により製造される化合物半導体単結晶に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to ZnSe, ZnT
e, CdTe, etc., a compound semiconductor comprising a 12 (2B) group element and a 16 (6B) group element of the periodic table (hereinafter referred to as “II
-Group VI compound semiconductor ". )) And a compound semiconductor single crystal manufactured by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、II−VI族化合物半導体の単結晶製
造方法には、ブリッジマン法(Bridgman Method)や徐
冷法(温度勾配徐冷法(Gradient Freezing Method:G
F法)等)が適用されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, methods for producing single crystals of II-VI compound semiconductors include a Bridgman method and a slow cooling method (Gradient Freezing Method: G).
F method) etc.) had been applied.

【0003】ブリッジマン法においては、第12(2
B)族元素及び第16(6B)族元素からなる原料をル
ツボ中で溶解し、10〜50℃/cmの温度勾配中を低
温側に移動させることで化合物半導体単結晶を育成させ
るようになっている。
In the Bridgman method, the twelfth (2)
A compound semiconductor single crystal is grown by dissolving a raw material composed of a group B) element and a group 16 (6B) element in a crucible and moving it in a temperature gradient of 10 to 50 ° C./cm to a lower temperature side. ing.

【0004】また、温度勾配徐冷法(温度傾斜法)にお
いては、第12(2B)族元素及び第16(6B)族元
素からなる原料を溶融させたルツボ自体を移動すること
なく、温度プロファイルを変化させることにより低温部
に結晶を育成させるようになっている。
In the temperature gradient annealing method (temperature gradient method), a temperature profile is changed without moving a crucible itself in which a raw material composed of a Group 12 (2B) element and a Group 16 (6B) element is melted. By doing so, a crystal is grown in a low temperature part.

【0005】これらの結晶育成方法においては、融液中
の温度勾配を低減することや、融液中の温度揺らぎを小
さくするなどの育成条件を最適化することにより、結晶
中の欠陥密度の低減を図っている。
In these crystal growth methods, the defect density in the crystal is reduced by optimizing the growth conditions such as reducing the temperature gradient in the melt and reducing the temperature fluctuation in the melt. Is being planned.

【0006】一方、周期表第13(3B)族元素及び第
15(5B)族元素からなる化合物半導体(以下、「II
I-V族化合物半導体」という。)の育成では、上記の育
成方法に加えて、結晶の硬度を高める効果のある不純物
を添加することにより、結果的に結晶中の欠陥密度の低
減を達成している。
On the other hand, a compound semiconductor (hereinafter referred to as "II") comprising a group 13 (3B) element and a group 15 (5B) element of the periodic table.
Group IV compound semiconductor. " In the growth method of (1), in addition to the above-mentioned growth method, an impurity having an effect of increasing the hardness of the crystal is added, so that the defect density in the crystal is reduced as a result.

【0007】即ち、例えば、III-V族化合物半導体の代
表的な例であるガリウム砒素(GaAs)については、
シリコン(Si)が欠陥密度低減に効果があり、インジ
ウム・リン(InP)については、イオウ(S)や亜鉛
(Zn)の添加に効果があり、育成条件を最適化するこ
とで無転位結晶を得ることができることが報告されてい
る(J.Appl.Phys.49(1972)822参照)。
That is, for example, gallium arsenide (GaAs), which is a typical example of a III-V compound semiconductor,
Silicon (Si) is effective in reducing the defect density, and indium phosphorus (InP) is effective in adding sulfur (S) and zinc (Zn). It has been reported that it can be obtained (see J. Appl. Phys. 49 (1972) 822).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、II−VI
族化合物半導体にあっては、結晶が柔らかく、結晶中に
欠陥が入り易いという特性のため、いくら育成条件の最
適化を図っても、十分に欠陥密度の低い結晶を育成する
ことが困難であった。
However, II-VI
In the case of group-compound semiconductors, it is difficult to grow a crystal having a sufficiently low defect density even if the growth conditions are optimized, because of the characteristics that the crystal is soft and a defect easily enters the crystal. Was.

【0009】また、II−VI族化合物半導体では、III-V
族化合物半導体と異なり、添加により欠陥密度を低減し
得る適当な不純物が未だ発見されるに至っていなかっ
た。
In the case of II-VI compound semiconductors, III-V
Unlike group III compound semiconductors, suitable impurities that can reduce the defect density by addition have not been found yet.

【0010】一方、II−VI族化合物半導体バルク結晶は
工業的生産が難しいため、止むを得ずIII-V族化合物半
導体のバルク結晶を基板として、格子定数の近いII−VI
族化合物半導体をエピタキシャル成長して素子等に用い
る場合も多くなっている。
On the other hand, since II-VI compound semiconductor bulk crystals are difficult to produce industrially, it is unavoidable to use III-V compound semiconductor bulk crystals as substrates to obtain II-VI compounds having similar lattice constants.
In many cases, group III compound semiconductors are epitaxially grown and used for devices and the like.

【0011】そして、II−VI族化合物半導体の気相エピ
タキシャル単結晶製造方法においては、MOVPE法
(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy:有機金属気相
エピタキシー法)、MBE法(Molecular Beam Epitax
y:分子線エピタキシー法)を用いて行われている。
[0011] In the method of producing a vapor phase epitaxial single crystal of a II-VI compound semiconductor, MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) and MBE (Molecular Beam Epitaxy) are used.
y: molecular beam epitaxy method).

【0012】即ち、例えば、ZnSeでは、MBE法を
用いてGaAs基板上にエピタキシャル単結晶層を成長
させるが、僅かに存在する基板との格子不整合と、基板
とエピタキシャル層の熱膨張係数の違いから発生する熱
歪みによる基板界面からの転位、エピタキシャル層内の
応力等により、素子が劣化するため寿命が短いことが問
題となってきた。
That is, for example, in ZnSe, an epitaxial single crystal layer is grown on a GaAs substrate by using the MBE method. However, a lattice mismatch between the substrate and a slightly existing substrate and a difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the epitaxial layer are caused. The element is deteriorated due to dislocation from the substrate interface due to thermal strain generated from the substrate, stress in the epitaxial layer, and the like, so that a short life has been a problem.

【0013】そこで、II−VI族化合物半導体を基板に用
い、ホモエピタキシーにより素子を作成することによっ
て格子を整合させて長寿命化することが期待されている
が、上述のように、II−VI族化合物半導体バルク結晶は
工業的生産が難しく、またII−VI族化合物半導体の結晶
自体が柔らかいという性質から結晶中に欠陥が入り易
く、十分に欠陥密度を低減した結晶を得ることができな
いという不都合があった。
In view of the above, it is expected that a device can be formed by homoepitaxy using a II-VI group compound semiconductor as a substrate so that the lattice can be matched and the life can be prolonged. It is difficult to produce group III compound semiconductor bulk crystals on an industrial scale, and it is difficult to obtain crystals with sufficiently reduced defect density due to the fact that II-VI compound semiconductor crystals themselves tend to be soft due to their soft nature. was there.

【0014】これらの理由により、II−VI族化合物半導
体については、十分に欠陥密度を低減した結晶を安定し
て得ることができないというのが実状である。
[0014] For these reasons, it is a reality that II-VI compound semiconductors cannot stably obtain crystals with sufficiently reduced defect density.

【0015】本発明は、上述のような事情に鑑みた研究
の結果案出されたものであり、欠陥密度を十分に低減し
たII−VI族化合物半導体単結晶の製造方法およびその製
造方法に係る欠陥密度を十分に低減した化合物半導体単
結晶を得ることを主目的とするものである。
The present invention was devised as a result of a study in view of the above circumstances, and relates to a method of manufacturing a II-VI compound semiconductor single crystal having a sufficiently reduced defect density and a method of manufacturing the same. It is a main object to obtain a compound semiconductor single crystal with a sufficiently reduced defect density.

【0016】[0016]

【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の単結晶製造方法
において、Al,Ga,N,P,As,Be,Mg,
S,Seの少なくとも一つを不純物として添加するよう
にしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a compound of Group 12 (2B) of the periodic table and a compound of the group 16 (2B).
In a method for producing a single crystal of a compound semiconductor comprising a (6B) group element, Al, Ga, N, P, As, Be, Mg,
At least one of S and Se is added as an impurity.

【0017】また、上記不純物の添加量は、5×1015
atoms/cm3以上、1×1020atoms/cm3以下であるよ
うにすると良い。
The amount of the impurity added is 5 × 10 15
It is preferable that the concentration be not less than atoms / cm 3 and not more than 1 × 10 20 atoms / cm 3 .

【0018】また、不純物を添加する化合物半導体結晶
としては例えばZnSe,ZnTe,CdTeがある。
そして、これらのうち特にZnTeおよびその化合物が
望ましい。
The compound semiconductor crystal to which an impurity is added includes, for example, ZnSe, ZnTe, and CdTe.
Of these, ZnTe and its compounds are particularly desirable.

【0019】なお、本発明は、その製造方法により得ら
れる化合物半導体単結晶を用いて各種半導体デバイスを
製造する場合に好適である。
The present invention is suitable for producing various semiconductor devices using a compound semiconductor single crystal obtained by the production method.

【0020】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。
In the following, the present inventors outline the contents of study and the progress of the research up to the present invention.

【0021】本発明者等は、上述のようにII−VI族化合
物半導体単結晶について結晶欠陥密度を十分に低減でき
ないという実状を打開すべく研究を行った結果、不純物
としてAl,Ga,N,P,As,Be,Mg,S,S
eの少なくとも一つを添加すると、II−VI族化合物半導
体単結晶中の欠陥密度の低減、特に転位密度の低減に著
しい効果があることを発見した。
As a result of the present inventors' research on overcoming the fact that the crystal defect density of a II-VI compound semiconductor single crystal cannot be sufficiently reduced as described above, Al, Ga, N, and P, As, Be, Mg, S, S
It has been found that the addition of at least one of e has a remarkable effect on the reduction of the defect density in the II-VI compound semiconductor single crystal, particularly on the reduction of the dislocation density.

【0022】これは、先に示したIII-V族化合物半導体
単結晶の育成について、特定の不純物添加により結晶が
硬化されて転位密度が低減したとの報告と同様の作用・
効果であると推測される。
This is the same as the above-mentioned report on the growth of the group III-V compound semiconductor single crystal, which is similar to the report that the addition of specific impurities hardens the crystal and reduces the dislocation density.
It is presumed to be an effect.

【0023】具体的には、II−VI族化合物半導体単結晶
を育成させる際に、Al,Ga,N,P,As,Be,
Mg,S,Seの少なくとも一つを所定量だけ不純物と
して添加することにより結晶の欠陥密度を十分に低減さ
せるものである。
More specifically, when growing a II-VI group compound semiconductor single crystal, Al, Ga, N, P, As, Be,
By adding at least one of Mg, S, and Se as a predetermined amount as an impurity, the defect density of the crystal is sufficiently reduced.

【0024】II−VI族化合物半導体を育成する方法とし
ては、例えば、垂直温度勾配徐冷法(Vertical Gradien
t Freezing Method:VGF法)や、垂直ブリッジマン
法(Vertical Bridgman Method:VB法)或いは液体封
止引上げ法(Liquid Encapsulated Czochralski Metho
d:LEC法)がある。
As a method for growing II-VI compound semiconductors, for example, a vertical temperature gradient slow cooling method (Vertical Gradien
t Freezing Method: VGF method, Vertical Bridgman Method (VB method), or Liquid Encapsulated Czochralski Metho
d: LEC method).

【0025】また、II−VI族化合物半導体のエピタキシ
ャル成長法としては、MOVPE法(Metal Organic Va
por Phase Epitaxy:有機金属気相エピタキシー法)、
MBE法(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシ
ー法)等を採用することができる。
As an epitaxial growth method for II-VI compound semiconductors, MOVPE (Metal Organic Vapor Method) is used.
por Phase Epitaxy: metal organic vapor phase epitaxy)
MBE (Molecular Beam Epitaxy) or the like can be employed.

【0026】そして、上記のMOVPE法あるいはMB
E法を適用し得るII−VI族化合物半導体用のMOVPE
装置あるいはMBE装置を用いたエピタキシャル成長に
おいて、n型結晶成長時にはn型結晶成長用のドーパン
トであるCl等に代えて、あるいはそれらのドーパント
と同時にAl,Ga,N,P,As,Be,Mg,S,
Seの単体あるいはそれらの合金や化合物を使用するこ
とにより、上記Al,Ga,N,P,As,Be,M
g,S,Seのドーピングを実現できる。
The above MOVPE method or MB
MOVPE for II-VI compound semiconductor applicable to E method
In the epitaxial growth using an apparatus or an MBE apparatus, Al, Ga, N, P, As, Be, Mg, Al, Ga, N, P, As, Be and Mg are used instead of Cl or the like as a dopant for n-type crystal growth during n-type crystal growth. S,
By using a simple substance of Se or an alloy or a compound thereof, the above Al, Ga, N, P, As, Be, M
g, S, Se doping can be realized.

【0027】エピタキシャル成長用基板の材料としては
II−VI族化合物半導体を用いることができ、又、GaA
sの様なIII-V族化合物半導体から成る基板を用いるこ
とも可能である。
As the material of the substrate for epitaxial growth,
II-VI compound semiconductors can be used.
It is also possible to use a substrate made of a III-V compound semiconductor such as s.

【0028】なお、上記のAl,Ga,N,P,As,
Be,Mg,S,Seの少なくとも一つを添加した不純
物硬化で得られる欠陥密度の低いII−VI族化合物半導体
バルク結晶からなる基板を用いると最も効果的に良好な
エピタキシャル成長を行うことができる。
The above Al, Ga, N, P, As,
The most effective epitaxial growth can be performed most effectively by using a substrate made of a II-VI compound semiconductor bulk crystal having a low defect density and obtained by hardening an impurity to which at least one of Be, Mg, S, and Se is added.

【0029】このようにして、II−VI族化合物半導体の
エピタキシャル結晶中に上記不純物を添加することによ
り、転位密度が低く、しかも、デバイスを作製した場合
に、動作中に欠陥が導入され難い良質のエピタキシャル
結晶を得ることができることが判明した。
As described above, by adding the above impurities to the epitaxial crystal of the II-VI group compound semiconductor, the dislocation density is low, and in addition, when a device is manufactured, a high quality semiconductor device is unlikely to introduce defects during operation. It was found that an epitaxial crystal could be obtained.

【0030】また、本発明者等の実験によれば、上記不
純物の添加量は、5×1015atoms/cm3未満では欠陥
密度の低減効果が少なく、1×1020atoms/cm3を超
えると格子の歪み等で結晶性が劣化するので好ましくな
いことが判った。
According to an experiment conducted by the present inventors, when the amount of the impurity added is less than 5 × 10 15 atoms / cm 3 , the effect of reducing the defect density is small and exceeds 1 × 10 20 atoms / cm 3 . It was found that the crystallinity deteriorated due to lattice distortion and the like, which was not preferable.

【0031】したがって、II−VI族化合物半導体単結晶
の欠陥密度低減に効果があり、他に悪影響を与えない上
記不純物の添加量は5×1015atoms/cm3以上、1×
1020atoms/cm3以下、好ましくは、1×1016atoms
/cm3以上、1×1018atoms/cm3以下の範囲である
ことが望ましいとの結論を得た。
Therefore, it is effective to reduce the defect density of the II-VI group compound semiconductor single crystal, and the addition amount of the impurity which does not adversely affect the other is 5 × 10 15 atoms / cm 3 or more and 1 ×
10 20 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 atoms
It was concluded that it is desirable that the concentration be in the range of not less than 1 / cm 3 and not more than 1 × 10 18 atoms / cm 3 .

【0032】また、種々の化合物半導体の製造方法およ
びエピタキシャル成長法について実験を行った結果、上
記不純物の添加を行う単結晶製造方法は、ZnSe,Z
nTe,CdTeおよびその化合物等のII−VI族化合物
半導体全般の単結晶製造において、欠陥密度の低減に有
効であるとの確信を得て、本発明の完成に到ったもので
ある。
Further, as a result of conducting experiments on various methods for manufacturing compound semiconductors and epitaxial growth methods, the single crystal manufacturing method in which the above-described impurities are added is ZnSe, Z
The present invention has been completed with the conviction that it is effective in reducing the defect density in the production of single crystals of general II-VI compound semiconductors such as nTe, CdTe and its compounds.

【0033】本発明に係る製造方法によれば、欠陥密度
を十分に低減したII−VI族化合物半導体単結晶を製造す
ることが可能である。また、本発明に係る単結晶製造方
法によって製造した化合物半導体単結晶を用いるなら
ば、高品質の半導体デバイスを作製することができ、ま
た半導体デバイス製造工程における歩留まりを向上させ
ることが期待できる。
According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a group II-VI compound semiconductor single crystal having a sufficiently reduced defect density. In addition, if a compound semiconductor single crystal manufactured by the method for manufacturing a single crystal according to the present invention is used, a high-quality semiconductor device can be manufactured, and the yield in the semiconductor device manufacturing process can be expected to be improved.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施形態の一例
について説明する。
Here, an example of an embodiment of the present invention will be described.

【0035】まず、育成しようとするII−VI族の化合物
半導体原料と、Al,Ga,N,P,As,Be,M
g,S,Se単体あるいはその化合物の少なくとも一つ
をルツボ中にチャージする。この際に、揮発性の高い成
分を含む結晶の育成においては、原料が揮発しない対策
を施すようにする。具体的な方策として、例えばルツボ
をアンプルに封入したり、或いは高圧化で封止材を用い
ることなどがあげられる。
First, a group II-VI compound semiconductor material to be grown and Al, Ga, N, P, As, Be, M
g, S, Se alone or at least one of its compounds is charged into a crucible. At this time, in growing a crystal containing a highly volatile component, measures are taken to prevent the raw material from volatilizing. Specific measures include, for example, enclosing a crucible in an ampoule, or using a sealing material under high pressure.

【0036】原料がチャージされたルツボは育成炉中に
設置され、原料が十分に融解する温度まで昇温される。
そして、原料が十分に融解した後、所望の温度プロファ
イルを設定して、結晶の育成を開始する。
The crucible charged with the raw material is placed in a growth furnace and heated to a temperature at which the raw material is sufficiently melted.
Then, after the raw materials are sufficiently melted, a desired temperature profile is set and crystal growth is started.

【0037】育成方法としては、一般的にブリッジマン
法や温度勾配徐冷法(GF法)が適用されるが、原理的
にはその他の育成方法によっても、Al,Ga,N,
P,As,Be,Mg,S,Seの不純物添加による欠
陥密度の低減効果を同様に得ることができるものと推測
される。
As a growing method, a Bridgman method or a temperature gradient slow cooling method (GF method) is generally applied. However, in principle, Al, Ga, N,
It is presumed that the effect of reducing the defect density by adding impurities of P, As, Be, Mg, S, and Se can be similarly obtained.

【0038】また、Al,Ga,N,P,As,Be,
Mg,S,Seを不純物として添加することにより結晶
の硬化作用を得ることができるため、バルク結晶の育成
のみならず、エピタキシャル膜を成長させるMOVPE
法(有機金属気相エピタキシー法)、MBE法(分子線
エピタキシー法)についても容易に応用が可能である。
Further, Al, Ga, N, P, As, Be,
By adding Mg, S, and Se as impurities, a hardening effect of the crystal can be obtained, so that MOVPE for growing an epitaxial film as well as growing a bulk crystal can be obtained.
The method (metalorganic vapor phase epitaxy) and the MBE (molecular beam epitaxy) can be easily applied.

【0039】そして、Al,Ga,N,P,As,B
e,Mg,S,Seの少なくとも一つを結晶中にドープ
することにより、転位密度が低く、デバイス作成後の動
作中にも欠陥が導入されにくい良質のエピタキシャル結
晶を得ることができる。
And, Al, Ga, N, P, As, B
By doping at least one of e, Mg, S, and Se into a crystal, a high-quality epitaxial crystal having a low dislocation density and hardly introducing defects during operation after device fabrication can be obtained.

【0040】なお、Al,Ga,N,P,As,Be,
Mg,S,Seの添加量は、5×1015atoms/cm3
満では欠陥密度の低減効果が余り現れず、1×1020at
oms/cm3を超えると格子の歪み等で結晶性が劣化する
現象がみられたので好ましくない。
In addition, Al, Ga, N, P, As, Be,
When the addition amount of Mg, S, and Se is less than 5 × 10 15 atoms / cm 3 , the effect of reducing the defect density does not appear so much and 1 × 10 20 at
If it exceeds oms / cm 3 , a phenomenon in which crystallinity is deteriorated due to lattice distortion or the like is observed, which is not preferable.

【0041】したがって、II−VI族化合物半導体単結晶
の欠陥密度低減に効果があり、他に悪影響を与えない上
記不純物の添加量は5×1015atoms/cm3以上、1×
1020atoms/cm3以下、好ましくは、1×1016atoms
/cm3以上、1×1018atoms/cm3以下の範囲である
ことが望ましい。
Therefore, it is effective in reducing the defect density of the II-VI group compound semiconductor single crystal, and the amount of addition of the impurity which does not adversely affect other elements is 5 × 10 15 atoms / cm 3 or more.
10 20 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 atoms
It is desirable that the concentration be in the range of not less than / cm 3 and not more than 1 × 10 18 atoms / cm 3 .

【0042】[0042]

【実施例】(実施例1)以下に、ZnTeにリン(P)
を不純物として添加した単結晶を垂直ブリッジマン法
(Vertical Bridgman Method:VB法)により製造する
場合の実施例を図1を参照して説明する。
EXAMPLES (Example 1) Phosphorus (P) was added to ZnTe.
An example in which a single crystal to which is added as an impurity is produced by a vertical Bridgman method (VB method) will be described with reference to FIG.

【0043】図1は、VB法による結晶育成装置C1の
構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a crystal growing apparatus C1 by the VB method.

【0044】図中、結晶育成装置C1は、原料2を充填
するルツボ1と、そのルツボ1を封入する石英アンプル
3と、その石英アンプル3を育成炉のヒータ4内で昇降
させる昇降装置5とから構成されている。
In the figure, a crystal growing apparatus C 1 comprises a crucible 1 for filling a raw material 2, a quartz ampule 3 for enclosing the crucible 1, and an elevating apparatus 5 for moving the quartz ampule 3 up and down in a heater 4 of a growing furnace. It is composed of

【0045】ルツボ1は、pBNで形成された径が2イ
ンチで、底部がコニカルの円筒状のものが用いられる。
このルツボ1には、原料2として300gのZnTeと
Te溶媒が、リン(P)の添加剤としての1mgのZn
23とともに充填される。
The crucible 1 is a cylindrical one having a diameter of 2 inches formed of pBN and a conical bottom.
The crucible 1 contains 300 g of ZnTe as a raw material 2 and 1 mg of Zn as an additive of phosphorus (P).
It is filled with 2 P 3.

【0046】原料2が充填されたルツボ1は、石英アン
プル3中に真空封入され、この石英アンプル3は、昇降
装置5に載置されて育成炉のヒータ4内に設置される。
The crucible 1 filled with the raw material 2 is vacuum-sealed in a quartz ampule 3, and this quartz ampule 3 is placed on a lifting device 5 and placed in a heater 4 of a growth furnace.

【0047】ここで、当該結晶育成装置C1によりZn
Teの単結晶を成長させる工程を簡単に説明する。
Here, Zn is grown by the crystal growing apparatus C1.
The step of growing a single crystal of Te will be briefly described.

【0048】まず、ヒータ4に通電して、原料2のZn
Teおよび添加剤としてのZn23が十分に溶解する温
度である1100℃まで昇温し、この温度で24時間保
持する。
First, electricity is supplied to the heater 4 so that the Zn
The temperature is raised to 1100 ° C., which is a temperature at which Te and Zn 2 P 3 as an additive are sufficiently dissolved, and the temperature is maintained for 24 hours.

【0049】その後、VB法において必要とされる、下
部が低温となる温度プロファイルを設定する。なお、結
晶の育成位置における温度勾配は15℃/cmと比較的
小さく設定することにより、欠陥密度を低減することが
できる。
Thereafter, a temperature profile required for the VB method, in which the lower portion has a low temperature, is set. The defect density can be reduced by setting the temperature gradient at the crystal growth position to a relatively small value of 15 ° C./cm.

【0050】次いで、育成位置での温度勾配を保ったま
ま1mm/hrの速度で昇降装置5を駆動し、石英アン
プル3を低温側に徐々に移動させて結晶育成を開始す
る。
Next, while maintaining the temperature gradient at the growth position, the lifting device 5 is driven at a speed of 1 mm / hr, and the quartz ampoule 3 is gradually moved to the low temperature side to start crystal growth.

【0051】そして、20日間かけて結晶育成を行なっ
た後に、100℃/hrの冷却速度で降温して結晶の育
成工程を終了した。
Then, after the crystal was grown for 20 days, the temperature was lowered at a cooling rate of 100 ° C./hr to complete the crystal growing step.

【0052】育成した結晶6をルツボ1から取り出して
検査したところ、周辺部を除いて単結晶であり、結晶中
の不純物を分析した結果、結晶中には5×1017atoms
/cm3のリン(P)が含まれていた。
When the grown crystal 6 was taken out of the crucible 1 and inspected, it was a single crystal except for the peripheral portion. As a result of analyzing impurities in the crystal, 5 × 10 17 atoms were found in the crystal.
/ Cm 3 of phosphorus (P).

【0053】同様の条件で、添加剤としてのZn23
加えずに育成した結晶と比較したところ、本発明を適用
して育成させた単結晶6の方が転位密度が約1桁小さく
なっており、本発明による不純物(リン(P))の添加
が欠陥密度の低減に有効であることが確認された。
Under the same conditions, when compared with a crystal grown without adding Zn 2 P 3 as an additive, the dislocation density of the single crystal 6 grown by applying the present invention is lower by about one digit. It was confirmed that the addition of the impurity (phosphorus (P)) according to the present invention was effective in reducing the defect density.

【0054】なお、本実施例では、不純物としてリン
(P)を添加する場合について説明したが、これに限ら
ずAl,Ga,N,As,Be,Mg,S,Seの単体
や化合物をZnTeの不純物添加剤として加えることも
可能である。
In this embodiment, the case where phosphorus (P) is added as an impurity has been described. However, the present invention is not limited to this, and a simple substance or a compound of Al, Ga, N, As, Be, Mg, S, Se may be used. Can be added as an impurity additive.

【0055】また、リン(P)の添加剤もZn23に限
定されるものではなく、その他の適当なリン化合物を用
いることも可能である。
The additive of phosphorus (P) is not limited to Zn 2 P 3 , and other suitable phosphorus compounds can be used.

【0056】さらに、本実施例により育成する化合物半
導体単結晶もZnTeに限られるものではなく、その他
のII−VI族の化合物半導体単結晶を育成することもでき
る。
Further, the compound semiconductor single crystal grown according to this embodiment is not limited to ZnTe, and other II-VI group compound semiconductor single crystals can also be grown.

【0057】(実施例2)次に、ZnTeにアルミニウ
ム(Al)を不純物として添加した単結晶を垂直温度勾
配徐冷法(Vertical Gradient Freezing Method:VG
F法)により製造する場合の実施例を図2を参照して説
明する。
Example 2 Next, a single crystal obtained by adding aluminum (Al) to ZnTe as an impurity was subjected to a vertical gradient freezing method (VG).
An embodiment in the case of manufacturing by the F method) will be described with reference to FIG.

【0058】図2は、VGF法による結晶育成装置C2
の構成を示す概略図である。
FIG. 2 shows a crystal growth apparatus C2 by the VGF method.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of FIG.

【0059】図中、結晶育成装置C2は、原料12を充
填するルツボ11と、そのルツボ11を封入する石英ア
ンプル13と、その石英アンプル13を設置するヒータ
14を備えた高圧容器15とから構成されている。
In the figure, a crystal growing apparatus C2 comprises a crucible 11 for filling a raw material 12, a quartz ampule 13 for enclosing the crucible 11, and a high-pressure vessel 15 provided with a heater 14 for installing the quartz ampule 13. Have been.

【0060】ルツボ11は、pBNで形成された径が2
インチで、底部がコニカルの円筒状のものが用いられ
る。このルツボ11には、原料12として500gのZ
nTeが、添加剤としての1mgのAl単体とともに充
填される。
The crucible 11 has a diameter of 2 formed of pBN.
Inches, conical bottom cylinders are used. The crucible 11 contains 500 g of Z as a raw material 12.
nTe is filled together with 1 mg of Al alone as an additive.

【0061】原料12が充填されたルツボ11は、石英
アンプル13中に真空封入され、この石英アンプル13
は、育成炉を構成する高圧容器15のヒータ14内に設
置される。
The crucible 11 filled with the raw material 12 is vacuum-sealed in a quartz ampule 13,
Is installed in the heater 14 of the high-pressure vessel 15 constituting the growth furnace.

【0062】ここで、当該結晶育成装置C2によりZn
Teの単結晶を成長させる工程を簡単に説明する。
Here, Zn is grown by the crystal growing apparatus C2.
The step of growing a single crystal of Te will be briefly described.

【0063】まず、高圧容器15内の雰囲気を窒素で置
換し、石英アンプル13内部の蒸気圧と炉内圧力が一致
するように炉内圧力を調整しながら、ヒータ14を駆動
させて原料12としてのZnTeと添加剤としてのAl
が十分に融解する温度である1350℃まで昇温し、そ
の昇温状態で24時間保持する。
First, the atmosphere in the high-pressure vessel 15 is replaced with nitrogen, and while the furnace pressure is adjusted so that the vapor pressure in the quartz ampule 13 matches the furnace pressure, the heater 14 is driven to produce the raw material 12. ZnTe and Al as an additive
The temperature is raised to 1350 ° C., which is a temperature at which is sufficiently melted, and the temperature is maintained for 24 hours.

【0064】その後、VGF法において必要とされる、
下部が低温となる温度プロファイルを設定する。なお、
結晶の育成位置における温度勾配は15℃/cmと比較
的小さく設定することにより、欠陥密度を低減すること
ができる。
Thereafter, required in the VGF method,
Set the temperature profile where the lower part becomes low temperature. In addition,
By setting the temperature gradient at the crystal growth position to a relatively small value of 15 ° C./cm, the defect density can be reduced.

【0065】次いで、育成位置での温度勾配を保ったま
ま2℃/hrの徐冷速度で温度を下げて5日間かけて結
晶を育成する。そして、その後100℃/hrの冷却速
度で降温して結晶の育成を終了した。
Then, while maintaining the temperature gradient at the growth position, the temperature is lowered at a slow cooling rate of 2 ° C./hr, and the crystal is grown for 5 days. Then, the temperature was lowered at a cooling rate of 100 ° C./hr, and the crystal growth was completed.

【0066】育成した結晶16をルツボ11から取り出
して検査したところ、周辺部を除いて単結晶であり、結
晶中の不純物を分析した結果、結晶中には5×1017at
oms/cm3のアルミニウム(Al)が含まれていた。
When the grown crystal 16 was taken out of the crucible 11 and inspected, it was a single crystal except for the peripheral portion. As a result of analyzing impurities in the crystal, 5 × 10 17 at
oms / cm 3 of aluminum (Al).

【0067】同様の条件で、添加剤としてのAlを加え
ずに育成した結晶と比較したところ、本発明を適用して
育成させた単結晶16の方が転位密度が約1桁小さくな
っており、本発明による不純物Alの添加が欠陥密度の
低減に有効であることが確認された。
Under the same conditions, when compared with a crystal grown without adding Al as an additive, the dislocation density of the single crystal 16 grown by applying the present invention was reduced by about one digit. It has been confirmed that the addition of the impurity Al according to the present invention is effective in reducing the defect density.

【0068】なお、本実施例では、不純物としてAlを
添加する場合について説明したが、これに限らずGa,
N,As,P,Be,Mg,S,Seの単体や化合物を
ZnTeの不純物添加剤として加えることも可能であ
る。
In the present embodiment, the case where Al is added as an impurity has been described.
It is also possible to add a simple substance or a compound of N, As, P, Be, Mg, S, Se as an impurity additive of ZnTe.

【0069】また、添加剤もAl単体に限定されるもの
ではなく、その他の適当なアルミニウム化合物やアルミ
ニウム合金あるいは金属間化合物を用いることも可能で
ある。
Further, the additive is not limited to Al alone, and other suitable aluminum compounds, aluminum alloys or intermetallic compounds can also be used.

【0070】さらに、本実施例により育成する化合物半
導体単結晶もZnTeに限られるものではなく、その他
のII−VI族の化合物半導体単結晶を育成することもでき
る。
Furthermore, the compound semiconductor single crystal grown in this embodiment is not limited to ZnTe, and other II-VI group compound semiconductor single crystals can be grown.

【0071】なお、上記実施例1,実施例2は本発明の
例示の一つに過ぎず、本発明はそれにより何等の制限を
受けるものではないことは勿論である。
The first and second embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited by the present invention.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明は、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の単結
晶製造方法において、Al,Ga,N,P,As,B
e,Mg,S,Seの少なくとも一つを不純物として添
加するようにしたことにより、結晶の欠陥密度を十分に
低減することができるという優れた効果がある。
According to the present invention, there is provided a method for producing a single crystal of a compound semiconductor comprising a group 12 (2B) element and a group 16 (6B) element of the periodic table, comprising Al, Ga, N, P, As, B
By adding at least one of e, Mg, S, and Se as impurities, there is an excellent effect that the defect density of the crystal can be sufficiently reduced.

【0073】また、本発明によって製造された化合物半
導体単結晶を用いるならば、高品質の半導体デバイスを
作製することができ、また半導体デバイス製造工程にお
ける歩留まりを向上させることが期待できるという効果
がある。
Further, if the compound semiconductor single crystal manufactured according to the present invention is used, a high-quality semiconductor device can be manufactured and the yield in the semiconductor device manufacturing process can be expected to be improved. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る製造方法により化合物半導体単結
晶を得るためのVB法による結晶育成装置の一例を示す
概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a crystal growing apparatus by a VB method for obtaining a compound semiconductor single crystal by a manufacturing method according to the present invention.

【図2】本発明に係る製造方法により化合物半導体単結
晶を得るためのVGF法による結晶育成装置の一例を示
す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a crystal growing apparatus by a VGF method for obtaining a compound semiconductor single crystal by a manufacturing method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

C1 結晶育成装置 1 pBNルツボ 2 材料(ZnTe),添加剤(Zn23) 3 石英アンプル 4 ヒータ 5 昇降装置 6 ZnTe単結晶 C2 結晶育成装置 11 pBNルツボ 12 材料(ZnTe),添加剤(Al) 13 石英アンプル 14 ヒータ 15 高圧容器 16 ZnTe単結晶C1 crystal growing device 1 pBN crucible 2 material (ZnTe), additive (Zn 2 P 3 ) 3 quartz ampoule 4 heater 5 elevating device 6 ZnTe single crystal C2 crystal growing device 11 pBN crucible 12 material (ZnTe), additive (Al) 13) Quartz ampoule 14 Heater 15 High pressure vessel 16 ZnTe single crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/368 H01L 21/368 Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/368 H01L 21/368 Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】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の単結晶製造方法
において、Al,Ga,N,P,As,Be,Mg,
S,Seの少なくとも一つを不純物として添加すること
を特徴とする化合物半導体の単結晶製造方法。
1. An element of the 12 (2B) group of the periodic table and the 16th element
In a method for producing a single crystal of a compound semiconductor comprising a (6B) group element, Al, Ga, N, P, As, Be, Mg,
A method for producing a single crystal of a compound semiconductor, comprising adding at least one of S and Se as an impurity.
【請求項2】上記不純物の添加量が5×1015atoms/c
3以上、1×1020atoms/cm3以下であることを特徴
とする請求項1記載の化合物半導体の単結晶製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein said impurity is added in an amount of 5 × 10 15 atoms / c.
2. The method for producing a single crystal of a compound semiconductor according to claim 1, wherein the value is not less than m 3 and not more than 1 × 10 20 atoms / cm 3 .
【請求項3】上記不純物を添加する化合物半導体結晶が
ZnSe,ZnTe,CdTeおよびその化合物である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の化合
物半導体の単結晶製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the compound semiconductor crystal to which the impurity is added is ZnSe, ZnTe, CdTe or a compound thereof.
【請求項4】前記化合物半導体の単結晶製造方法にエピ
タキシャル成長法が適用されることを特徴とする請求項
1から請求項3の何れかに記載の化合物半導体の単結晶
製造方法。
4. The method for producing a compound semiconductor single crystal according to claim 1, wherein an epitaxial growth method is applied to the method for producing a compound semiconductor single crystal.
【請求項5】請求項1から請求項4の何れかに記載の化
合物半導体の単結晶製造方法によって、Al,Ga,
N,P,As,Be,Mg,S,Seの少なくとも一つ
を不純物として添加されていることを特徴とする周期表
第12(2B)族元素及び第16(6B)族元素からな
る化合物半導体単結晶。
5. A method for producing a single crystal of a compound semiconductor according to any one of claims 1 to 4, wherein Al, Ga,
A compound semiconductor comprising a Group 12 (2B) element and a Group 16 (6B) element of the periodic table, wherein at least one of N, P, As, Be, Mg, S, and Se is added as an impurity. Single crystal.
【請求項6】請求項1および請求項2に記載の化合物半
導体の単結晶製造方法によって、不純物の添加量が5×
1015atoms/cm3以上、1×1020atoms/cm3以下と
されたことを特徴とする周期表第12(2B)族元素及
び第16(6B)族元素からなる化合物半導体単結晶。
6. The method according to claim 1, wherein the amount of impurity added is 5 ×.
A compound semiconductor single crystal comprising a Group 12 (2B) element and a Group 16 (6B) element of the periodic table, which is set to 10 15 atoms / cm 3 or more and 1 × 10 20 atoms / cm 3 or less.
【請求項7】上記不純物を添加される化合物半導体結晶
が、ZnSe,ZnTe,CdTeおよびその化合物で
あることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の
化合物半導体単結晶。
7. The compound semiconductor single crystal according to claim 5, wherein the compound semiconductor crystal to which the impurity is added is ZnSe, ZnTe, CdTe or a compound thereof.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002081789A1 (en) * 2001-04-04 2002-10-17 Nikko Materials Co., Ltd. METHOD FOR MANUFACTURING ZnTe COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL ZNTE COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL, AND SEMICONDUCTOR DEVICE
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002081789A1 (en) * 2001-04-04 2002-10-17 Nikko Materials Co., Ltd. METHOD FOR MANUFACTURING ZnTe COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL ZNTE COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL, AND SEMICONDUCTOR DEVICE
CN100360721C (en) * 2001-04-04 2008-01-09 日矿金属株式会社 Method for producing ZnTe-based compound semiconductor single crystal, ZnTe-based compound semiconductor single crystal, and semiconductor device
US7358159B2 (en) 2001-04-04 2008-04-15 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Method for manufacturing ZnTe compound semiconductor single crystal ZnTe compound semiconductor single crystal, and semiconductor device
US7517720B2 (en) 2001-04-04 2009-04-14 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Method for producing ZnTe system compound semiconductor single crystal, ZnTe system compound semiconductor single crystal, and semiconductor device
US7521282B2 (en) 2001-04-04 2009-04-21 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Method for producing ZnTe system compound semiconductor single crystal, ZnTe system compound semiconductor single crystal, and semiconductor device
US7629625B2 (en) 2001-04-04 2009-12-08 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Method for producing ZnTe system compound semiconductor single crystal, ZnTe system compound semiconductor single crystal, and semiconductor device
US7696073B2 (en) 2001-04-04 2010-04-13 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Method of co-doping group 14 (4B) elements to produce ZnTe system compound semiconductor single crystal
JP2009291518A (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Fuji Netsugaku Kogyo Kk Heating furnace rising type granite porphyry sauna equipment

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