ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法和ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶及半導(dǎo)體器件的制作方法

專利名稱：ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法和ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶及半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于制造載流子濃度高、而且低電阻n型ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的方法和ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶、以及使用該ZnTe系化合物半導(dǎo)體作為基體制造的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，ZnTe系化合物半導(dǎo)體，例如正期待其作為能夠利用于綠色光的發(fā)光二極管等發(fā)光元件的材料。但是，II-VI族化合物半導(dǎo)體，作為二極管必要的導(dǎo)電型的控制很困難，因此能夠利用的材料受到限制。
例如，利用借助分子束外延生長(zhǎng)法在GaAs晶體基片上使幾層的ZnSe系的混晶薄膜生長(zhǎng)的ZnSe系化合物半導(dǎo)體單晶，制成pn結(jié)型二極管。考慮在熱平衡狀態(tài)p型半導(dǎo)體的控制是困難的，因此使用稱為自由基粒子源的特殊裝置形成該ZnSe系化合物半導(dǎo)體單晶。
但是，用上述方法得到的p型ZnSe系化合物半導(dǎo)體單晶，摻雜劑的活化率(已摻雜的摻雜劑作為載流子有效地進(jìn)行活化的比率)低，得到低電阻的晶體是困難的，因此還不能說(shuō)，能充分作為發(fā)光元件的材料利用。另外，為了控制導(dǎo)電型，伴隨在晶體中導(dǎo)入摻雜劑，阻礙摻雜劑活化的缺陷也同時(shí)導(dǎo)入晶體內(nèi)，因此由于這些缺陷而存在結(jié)晶性降低的不良情況。由于此，利用p型ZnSe系化合物半導(dǎo)體單晶制作可靠性高的發(fā)光元件是困難的。
另一方面，關(guān)于ZnTe系化合物半導(dǎo)體，能夠容易作成p型半導(dǎo)體，但n型半導(dǎo)體存在提高載流子濃度困難、得不到低電阻的晶體這樣的問(wèn)題。也就是，一般在ZnTe系化合物半導(dǎo)體中，使用分子束外延生長(zhǎng)法(MBE)或有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法(MOCVD)等外延生長(zhǎng)技術(shù)，通過(guò)在ZnTe系化合物晶體中摻雜是第13(3B)族元素的Al(鋁)、Ga(鎵)、In(銦)，得到n型半導(dǎo)體是已知的，但過(guò)去因?yàn)榘雽?dǎo)體原料的純度差，所以不能得到n型半導(dǎo)體。
近年來(lái)，由于半導(dǎo)體原料的高純度化和外延生長(zhǎng)技術(shù)的提高，已經(jīng)能夠制作n型ZnTe系半導(dǎo)體，但一增加摻雜劑的摻雜量，自補(bǔ)償效果就變大，因此即使增加添加量，載流子濃度也不能增加，倒是由于載流子濃度減少而使低電阻化的問(wèn)題沒(méi)有解決。
例如，使用MBE法、以Cl(氯)作為摻雜劑制成n型ZnTe系半導(dǎo)體時(shí)的載流子濃度成為～3×1016cm-3，使用MOCVD法、以Al(鋁)作為摻雜劑制成n型ZnTe系半導(dǎo)體時(shí)的載流子濃度成為～4×1017cm-3。像這樣，在摻雜對(duì)結(jié)晶性不給予影響的量時(shí)，1017cm-3是載流子濃度的極限。
也就是，為了制作特性優(yōu)良的半導(dǎo)體器件，需要采用1018cm-3以上的載流子濃度，因此還不能說(shuō)，現(xiàn)在得到的n型ZnTe系半導(dǎo)體作為材料是適合的。
另外，關(guān)于具有半導(dǎo)體器件的制作中必要的異質(zhì)(ヘテロ)結(jié)構(gòu)的晶體材料，還沒(méi)有完成控制導(dǎo)電性的實(shí)驗(yàn)。由于這樣的現(xiàn)狀，使用現(xiàn)在的ZnSe系化合物半導(dǎo)體以外的II-VI族化合物的發(fā)光二極管還沒(méi)有達(dá)到實(shí)用化。
然而，近年來(lái)，提出通過(guò)同時(shí)摻雜控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性的方法，在GaN或ZnO系的材料中證實(shí)其效果(NEW DIAMOND第60號(hào)vol.17No.1 p18-23)。
所謂同時(shí)摻雜法是為了得到所希望的導(dǎo)電型的半導(dǎo)體，將為了得到p型(或者n型)導(dǎo)電型的第2摻雜劑以第1摻雜劑的約一半量和為了得到n型(或者p型)導(dǎo)電型的第1摻雜劑同時(shí)導(dǎo)入晶體中的方法。利用該方法能夠使摻雜劑的禁止帶中的能級(jí)淺，因此能夠增加載流子濃度。
另外，一般說(shuō)來(lái)，如果以高濃度在晶體中添加摻雜劑，由于摻雜劑相互間的斥力，溶入晶體中的摻雜劑的量受到限制，但如果使用同時(shí)摻雜法，由于第2摻雜劑的引力，第1摻雜劑相互間的斥力就得到緩和，因此能夠使溶入晶體中的量增大，能夠得到更低電阻的晶體。
另外，第1摻雜劑放出載流子，而離子化，但利用第2摻雜劑選擇晶體內(nèi)的庫(kù)侖場(chǎng)，因此載流子的散亂被抑制。由于此，載流子的遷移率不降低，高濃度地添加摻雜劑成為可能，能夠得到低電阻的半導(dǎo)體晶體。
像這樣，使用同時(shí)摻雜法，期待理論上能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體晶體的低電阻。
在此，關(guān)于GaN化合物半導(dǎo)體，簡(jiǎn)單地說(shuō)明進(jìn)行同時(shí)摻雜法的證實(shí)實(shí)驗(yàn)。
過(guò)去，認(rèn)為制作GaN化合物的p型半導(dǎo)體是極其困難的。也就是，一般在GaN化合物半導(dǎo)體中，作為p型摻雜劑導(dǎo)入Mg(鎂)，但Mg的禁止帶中的能級(jí)較高，如從費(fèi)密-狄拉克統(tǒng)計(jì)所知，在常溫正孔被充分活化，因此得到低電阻的p型半導(dǎo)體是困難的。
但是，如果基于同時(shí)摻雜法的理論進(jìn)行計(jì)算，為了得到低電阻的p型GaN化合物半導(dǎo)體，以成為n型摻雜劑的O(氧)是Mg的約一半的量與p型摻雜劑的Mg同時(shí)進(jìn)行摻雜，可以預(yù)想是有效的。而且使用MOCVD法同時(shí)摻雜O和Mg的結(jié)果，觀察到載流子濃度增加約2位數(shù)。另外，伴隨載流子濃度的增加，沒(méi)有觀察到載流子遷移率的降低。
這樣，在GaN化合物半導(dǎo)體中，同時(shí)摻雜法的理論被證實(shí)，已確認(rèn)對(duì)得到低電阻的半導(dǎo)體是有效的。
但是，上述的同時(shí)摻雜法對(duì)于ZnTe系化合物半導(dǎo)體，還沒(méi)有完成理論的研究和實(shí)驗(yàn)，因此關(guān)于ZnTe系化合物半導(dǎo)體，對(duì)控制導(dǎo)電型是否有效還沒(méi)有說(shuō)清楚。
本發(fā)明的目的在于提供，制造載流子濃度高、而且低電阻的n型ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的方法和ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，以及使用該ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶作為基體制造的、具有優(yōu)良特性的半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
有關(guān)權(quán)利要求1的發(fā)明是ZnTe系化合物半導(dǎo)體的制造方法，它是在使ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶在基片上進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，將ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成第1導(dǎo)電型的第1摻雜劑和將導(dǎo)電型控制成和上述第1導(dǎo)電型不同的導(dǎo)電型的第2摻雜劑，以上述第2摻雜劑的原子個(gè)數(shù)比上述第1摻雜劑的原子個(gè)數(shù)少地被同時(shí)摻雜在ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中。在此，所謂ZnTe系化合物意味著包含是第12(2B)族元素的Zn或是第16(6B)族元素的Te的至少一種，和ZnTe實(shí)質(zhì)上晶格匹配的化合物。
使用在晶體中同時(shí)摻雜上述的2種摻雜劑的方法(同時(shí)摻雜法)，能夠比較容易地控制ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型。也就是，如果使用同時(shí)摻雜法，摻雜劑的活化率(已摻雜的摻雜劑作為載流子有效地進(jìn)行活化的比率)變高，因此以比過(guò)去少的摻雜量就能夠達(dá)到所希望的載流子濃度，同時(shí)能夠提高所得到的晶體的結(jié)晶性。
有關(guān)權(quán)利要求2的發(fā)明特別是以n型作為上述第1導(dǎo)電型，以p型作為上述第2導(dǎo)電型，因此應(yīng)用于n型ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造是有效的。
有關(guān)權(quán)利要求3的發(fā)明是以第13(3B)族元素作為上述第1摻雜劑，以第15(5B)族元素作為上述第2摻雜劑。
有關(guān)權(quán)利要求4的發(fā)明是例如上述第13(3B)族元素包括Al、Ga、In中的至少一種，上述第15(5B)族元素包括N、P、As中的至少一種。另外，作為第13(3B)族元素，例如可以和Al、Ga同時(shí)摻雜，在此情況下，第15(5B)族元素的摻雜量可以是比摻雜的第13(3B)族的Al原子個(gè)數(shù)和Ga原子個(gè)數(shù)的合計(jì)數(shù)少的原子個(gè)數(shù)。再者，關(guān)于第15(5B)族元素，摻雜的原子個(gè)數(shù)如果比摻雜的第13(3B)族元素的原子個(gè)數(shù)少，也不限于N、P、As中的一種元素，可以同時(shí)摻雜2種元素。
有關(guān)權(quán)利要求5的發(fā)明是以第17(7B)族元素作為上述第1摻雜劑，以第1(1A)族元素作為上述第2摻雜劑。
有關(guān)權(quán)利要求6的發(fā)明是例如，上述第17(7B)族元素要包括Cl、Br、I中的至少一種，上述第1(1A)族元素要至少包括Li的發(fā)明。
有關(guān)權(quán)利要求7的發(fā)明是第14(4B)族元素是利用占有的原子位置，既能夠?qū)nTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成n型，又能夠控制成p型，因此以第14(4B)族元素同時(shí)作為上述第1和第2摻雜劑。但是，Si和Ge進(jìn)入Zn的原子位置，容易使ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型成為n型，C進(jìn)入Te的原子位置，容易使ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型成為p型，因此希望上述第1摻雜劑包括Si、Ge中的至少一種，上述第2摻雜劑至少包括C。
有關(guān)權(quán)利要求8的發(fā)明是作為基片要使用ZnTe晶體基片。在此場(chǎng)合，可以使與ZnTe晶體基片晶格匹配的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)。例如，作為晶格匹配條件，希望是0.5％以內(nèi)，優(yōu)選是0.2％以內(nèi)。
有關(guān)權(quán)利要求9的發(fā)明是使用權(quán)利要求1～權(quán)利要求8記載的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，使ZnTe、ZnMgSeTe、CdSeTe、CdZnSeTe、BeMgTe、BeZnMgTe等生長(zhǎng)的發(fā)明。在使上述ZnTe系化合物半導(dǎo)體的任一種在ZnTe晶體基片上生長(zhǎng)時(shí)，滿足上述的晶格匹配條件，因此能夠使高品質(zhì)的晶體生長(zhǎng)。另一方面，在利用使ZnTe晶體基片和非晶格匹配系的化合物半導(dǎo)體生長(zhǎng)的半導(dǎo)體單晶，制作半導(dǎo)體器件時(shí)，在半導(dǎo)體器件的使用中，存在由于缺陷的增殖產(chǎn)生的漏電流從而使光電轉(zhuǎn)換效率降低，或由于缺陷增殖而使壽命降低的可能性，因此由同時(shí)摻雜產(chǎn)生的效果降低，因而是不優(yōu)選的。
有關(guān)權(quán)利要求10的發(fā)明是使用分子束外延生長(zhǎng)法(MBEMolecularBeam Epitaxy)、或者化學(xué)氣相生長(zhǎng)法(CVDChemical VaperDeposition)、特別有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法(MOCVDMetaorganicChemical Vaper Deposition)，在ZnTe晶體基片上形成上述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的發(fā)明。
有關(guān)權(quán)利要求11的發(fā)明是ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，該制造方法是在基片上使ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，將ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成n型的含有第13(3B)族元素的第1摻雜劑、以及含有第16(6B)族元素的第2摻雜劑，同時(shí)摻雜在上述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中，該第16(6B)族元素和Zn元素的結(jié)合能等于或大于Te元素和Zn元素的結(jié)合能。
有關(guān)權(quán)利要求12的發(fā)明是將上述第2摻雜劑，以按原子個(gè)數(shù)和上述第1摻雜劑同量以上、而且上述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中的濃度成為5原子％以下地進(jìn)行摻雜的發(fā)明。即，即使第16(6B)族元素，在ZnTe化合物晶體中的濃度成為5原子％以上的量進(jìn)行摻雜，也得到同樣的效果，但晶格匹配條件變得難以選擇，或?qū)ЫY(jié)構(gòu)給予影響，因此晶體中的濃度僅為5原子％以下的量進(jìn)行摻雜是實(shí)用的。由此，在晶格匹配條件變得容易選擇的同時(shí)，能夠抑制對(duì)帶結(jié)構(gòu)給予的影響。
有關(guān)權(quán)利要求13的發(fā)明是上述第13(3B)族元素包括Al、Ga、In中的至少一種，上述第16(6B)族元素至少包括O(氧)、S(硫)或者Se(硒)的發(fā)明。
有關(guān)權(quán)利要求14的發(fā)明是使用權(quán)利要求11～權(quán)利要求13記載的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，例如使ZnTe、ZnMgTe、CdTe、CdZnTe、BeMgTe、BeZnMgTe等生長(zhǎng)的發(fā)明。并且例如也能夠應(yīng)用于是含有Se的ZnTe系化合物半導(dǎo)體的ZnMgSeTe、CdSeTe、CdZnSeTe的生長(zhǎng)，在此場(chǎng)合，O或S比Se容易得到同時(shí)摻雜的效果，因此作為第16(6B)族元素，希望以晶體中的濃度成為5原子％以內(nèi)的量同時(shí)摻雜O或者S。
有關(guān)權(quán)利要求15的發(fā)明是ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，該制造方法是在基片上使ZnTe系化合物半導(dǎo)體進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，將ZnTe系化合物晶體控制成n型的含有第13(3B)族元素的第1摻雜劑、以及含有第2(2A)族元素的第2摻雜劑，同時(shí)摻雜在上述ZnTe系化合物半導(dǎo)體中，該第2(2A)族元素和Te元素的結(jié)合能等于或大于Zn元素和Te元素的結(jié)合能。
在此，所謂ZnTe系化合物意味著包含是第12(2B)族元素的Zn或者是第16(6B)族元素的Te的至少一種，在和ZnTe實(shí)質(zhì)上晶格匹配的同時(shí)，第12(2B)族元素的空穴在能量上比第16(6B)族元素的空穴穩(wěn)定的化合物。
有關(guān)權(quán)利要求16的發(fā)明是以按原子個(gè)數(shù)為Zn空穴的濃度以上(例如，～1018cm-3以上)、而且上述ZnTe系化合物半導(dǎo)體晶體中的濃度成為1原子％以下地進(jìn)行摻雜上述第2摻雜劑的發(fā)明。即，第2(2A)族元素，即使以ZnTe化合物半導(dǎo)體晶體中的濃度成為1原子％以上的量進(jìn)行摻雜，也得到同樣的效果，但晶格匹配條件變得難以選擇，或?qū)ЫY(jié)構(gòu)給予影響，因此晶體中的濃度僅成為1原子％以下的量進(jìn)行摻雜是實(shí)用的。由此，在晶格匹配條件變得容易選擇的同時(shí)，能夠抑制對(duì)帶結(jié)構(gòu)給予的影響。
有關(guān)權(quán)利要求17的發(fā)明是上述第13(3B)族元素包括Al、Ga、In中的至少一種，上述第2(2A)族元素包括Be、Mg、Ca中的至少一種的發(fā)明。
有關(guān)權(quán)利要求18的發(fā)明是使用權(quán)利要求15～權(quán)利要求17記載的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，例如使ZnTe、CdTe、CdZnTe、ZnOTe、ZnSTe、ZnSeTe、CdSeTe、CdSTe、CdOTe、CdZnOTe、CdZnSTe、CdZnSeTe等生長(zhǎng)的發(fā)明。并且例如也適用于是含有Mg的ZnTe系化合物半導(dǎo)體的ZnMgTe、ZnMgSeTe等的生長(zhǎng)，在此場(chǎng)合，Be比Mg容易得到同時(shí)摻雜的效果，因此作為第2(2A)族元素，希望以晶體中的濃度成為1原子％以內(nèi)的量同時(shí)摻雜Be。
再者，希望以按原子個(gè)數(shù)為Zn的空穴的濃度以上(～1018cm-3以上)、而且上述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中的濃度成為1原子％以下地?fù)诫s上述第2摻雜劑，但例如在使用外延氣相生長(zhǎng)法將ZnTe在ZnTe晶體基片上進(jìn)行成膜時(shí)，更希望以晶體中的濃度按原子個(gè)數(shù)是Zn空穴的濃度以上(～1018cm-3以上)、而且上述ZnTe系化合物晶體中的濃度成為0.2原子％以內(nèi)的量摻雜第2(2A)族元素，由此能夠得到晶格匹配的ZnTe外延膜。
有關(guān)權(quán)利要求19的發(fā)明是使用權(quán)利要求1～權(quán)利要求18中的任一權(quán)利要求記載的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法得到的、載流子濃度是1×1017cm-3以上、而且載流子遷移率是300cm2/V·s以上的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。
有關(guān)權(quán)利要求20的發(fā)明是ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其載流子濃度1×1018cm-3以上、而且載流子遷移率是130cm2/V·s以上，作為半導(dǎo)體器件材料具有更理想的特性。
有關(guān)權(quán)利要求21的發(fā)明是電阻值為0.5Ω·m以下的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。
具有這樣的特性的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，實(shí)現(xiàn)低電阻的n型半導(dǎo)體，因此作為半導(dǎo)體器件是有效的。另外，在同時(shí)摻雜法中為了提高摻雜劑的活化率，所以與以往的方法相比能夠?qū)诫s劑量抑制為少量，因此所得到的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶結(jié)晶性優(yōu)良，適合作為半導(dǎo)體器件材料。
有關(guān)權(quán)利要求22的發(fā)明是ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，該ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶是摻雜第1摻雜劑元素構(gòu)成的，該第1摻雜劑元素包含占據(jù)Zn晶格位置的元素，該元素占據(jù)Zn晶格位置時(shí)的能量比在Zn晶格位置形成空穴時(shí)的能量穩(wěn)定。即，上述第1摻雜劑的構(gòu)成元素占據(jù)Zn晶格位置，是比在上述Zn晶格位置存在空穴時(shí)能量上穩(wěn)定的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。在此，所謂ZnTe系化合物意味著是含有第12(2B)族元素中的至少一種Zn和第16(6B)族元素、容易產(chǎn)生Zn的空穴缺陷的II-VI族化合物。
有關(guān)權(quán)利要求23的發(fā)明是摻雜作為上述第1摻雜劑適用的第1(1A)族元素或者第11(1B)族元素的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，例如可以摻雜Ag、Cu、Li、Na中的至少一種。但是，在實(shí)用上，以高純度在晶體中摻雜Li、Na是困難的，因此Ag、Cu適合作為上述第1摻雜劑，而且在能量上Ag更適合。
有關(guān)權(quán)利要求24的發(fā)明是同時(shí)摻雜上述第1摻雜劑和含有將占據(jù)Te晶格位置的導(dǎo)電型控制成p型的元素的第2摻雜劑的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。由此，能夠制作結(jié)晶性優(yōu)良的p型ZnTe系化合物半導(dǎo)體。
有關(guān)權(quán)利要求25的發(fā)明是例如，上述第2摻雜劑是含有占據(jù)Te晶格位置的元素的N、P、As中的至少一種的發(fā)明。
有關(guān)權(quán)利要求26的發(fā)明特別是p型載流子濃度是1×1018cm-3以上、而且載流子遷移率是40cm2/V·s以上的p型ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶。
有關(guān)權(quán)利要求27的發(fā)明是電阻值為0.1Ω·m以下的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。
有關(guān)權(quán)利要求28的發(fā)明是同時(shí)摻雜上述第1摻雜劑和含有將導(dǎo)電型控制成n型的元素的第3摻雜劑的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。由此，能夠制作結(jié)晶性優(yōu)良的n型ZnTe系化合物半導(dǎo)體。
有關(guān)權(quán)利要求29的發(fā)明是上述第3摻雜劑，例如含有Al、Ga、In、Cl中的至少一種的發(fā)明。但是，第3摻雜劑的濃度必須要比第1摻雜劑的濃度高。
有關(guān)權(quán)利要求30的發(fā)明是尤其n型載流子濃度為1×1018cm-3以上、而且載流子遷移率為130cm2/V·s以上的n型ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶。
有關(guān)權(quán)利要求31的發(fā)明是電阻值為0.05Ω·m以下的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。
如上所述，通過(guò)以Ag、Cu等占據(jù)Zn晶格位置的元素作為第1摻雜劑摻雜在ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中，抑制產(chǎn)生Zn的空穴缺陷，能夠得到起因于空穴缺陷密度和Zn空穴的復(fù)合缺陷密度小的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。
另外，作為與權(quán)利要求22～權(quán)利要求31的發(fā)明有關(guān)的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，例如可舉出ZnTe、ZnMgTe、ZnMnTe、ZnCdTe、ZnBeTe、ZnMgSeTe、ZnBeMgTe、ZnCdSeTe等。
另外，權(quán)利要求22～權(quán)利要求31的發(fā)明不限于ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，在CdTe系化合物半導(dǎo)體單晶或BeTe系化合物半導(dǎo)體單晶等II-VI族化合物半導(dǎo)體單晶中也是有效的，在此場(chǎng)合，作為第1摻雜劑，由于摻雜Ag或者Cu，能夠有效地抑制起因于Cd空穴或者Be空穴的缺陷產(chǎn)生。
有關(guān)權(quán)利要求32的發(fā)明是具備權(quán)利要求11～權(quán)利要求30記載的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶作為基片的半導(dǎo)體器件。這樣的半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體單晶中的摻雜劑的活化率高，由于未活化的摻雜劑難以形成深的能級(jí)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)量子效率高的光電轉(zhuǎn)換。進(jìn)而，和電極的接觸電阻小，能夠減低由工作電壓產(chǎn)生的發(fā)熱，因此能夠期待實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的長(zhǎng)壽命化。
以下具體地說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)情況。
過(guò)去為了得到ZnTe化合物的n型半導(dǎo)體單晶，使用MBE法或MOCVD法等外延生長(zhǎng)技術(shù)，單獨(dú)摻雜是第13(3B)族元素的Al、Ga、In等。但是，一增加摻雜劑的摻雜量，自補(bǔ)償效果就變大，因此即使增加摻雜量，載流子濃度也不增加，觀察到載流子濃度反而減少的現(xiàn)象。另外，在摻雜對(duì)結(jié)晶性不給予影響的量時(shí)，載流子濃度的極限是1017cm-3。
因此，本發(fā)明人等已經(jīng)知道，使用同時(shí)摻雜法將是第13(3B)族元素的Al、Ga、In和是第15(5B)族元素的N、P、As，以第15(5B)族元素的原子個(gè)數(shù)成為13(3B)族元素的原子個(gè)數(shù)的約一半同時(shí)摻雜在ZnTe化合物晶體中時(shí)，能夠有效地提高載流子濃度。再者，在以第13(3B)族元素的摻雜量作為100時(shí)，在使第15(5B)族元素的摻雜量達(dá)到10～90的情況下得到良好的結(jié)果。
尤其，使用In作為第13(3B)族元素時(shí)，載流子遷移率不降低，并且也不形成深的能級(jí)，因此能夠有效地增加載流子濃度。認(rèn)為這是因?yàn)樵赯nTe的情況下，可以同時(shí)摻雜的第15(5B)族元素的共價(jià)鍵半徑比Te的共價(jià)鍵半徑小，因而如果高濃度地?fù)诫s比Zn的共價(jià)鍵半徑小的Al或Ga，畸變就變大。與此相反，In的共價(jià)鍵半徑比Zn大，使畸變緩和，因而認(rèn)為更能得到同時(shí)摻雜的效果。
另外，在以是第17(7B)族元素的Cl、Br、I作為n型摻雜劑使用時(shí)，通過(guò)以是第1(1A)族元素的Li作為p型摻雜劑使用，得到同時(shí)摻雜的效果。但是，作為第1(1A)族元素，除Li以外，例如以Na作為p型摻雜劑使用時(shí)就得不到同時(shí)摻雜的效果。認(rèn)為這是因?yàn)镹a的離子性高，作為同時(shí)摻雜劑，沒(méi)有有效地發(fā)生作用。再有，在以第17(7B)族元素的摻雜量作為100時(shí)，在是Li的摻雜量達(dá)到10～90的情況下，比單獨(dú)摻雜第17(7B)族元素時(shí)能夠得到載流子濃度高的n型半導(dǎo)體。
另外，使用第14(4B)族作為摻雜劑時(shí)，Si和Ge進(jìn)入Zn的原子位置，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電型容易形成n型，C進(jìn)入Te的原子位置，使導(dǎo)電型容易形成p型，因此通過(guò)以Si、Ge作為n型摻雜劑，以C作為p型摻雜劑，就得到同時(shí)摻雜的效果。再者，以Si或者Ge的至少一種元素的摻雜量作為100時(shí)，在使C的摻雜量達(dá)到10～90的情況下，能夠得到載流子濃度高的n型半導(dǎo)體。
進(jìn)而，本發(fā)明人等對(duì)利用同時(shí)摻雜法的ZnTe系化合物半導(dǎo)體的制造方法進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，從理論計(jì)算，在ZnTe系化合物晶體中穩(wěn)定地存在Zn空穴。另外，ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，第13(3B)族元素與Zn晶格位置發(fā)生置換，作為n型摻雜劑進(jìn)行活化，在第一接近的Zn晶格位置成為空穴的情況下，認(rèn)為在能量上發(fā)生穩(wěn)定化。
另外已清楚，因?yàn)閆n和Te的結(jié)合能低，所以Zn空穴比較容易在晶格間進(jìn)行擴(kuò)散，容易形成由空穴的擴(kuò)散產(chǎn)生的復(fù)合缺陷。而且已查明，該復(fù)合缺陷形成深的能級(jí)，而降低摻雜劑的活化率，因此ZnTe不易控制成n型。由于此，在Te的晶格位置放入和Zn的結(jié)合能大的元素，使Zn空穴穩(wěn)定化，就能夠期待抑制由Zn空穴的擴(kuò)散產(chǎn)生的復(fù)合缺陷的生成。
即認(rèn)為，通過(guò)用和Zn的結(jié)合能大的元素置換作為摻雜劑的第13(3B)族元素的最接近的Te晶格位置，將Zn拉近，就能夠防止發(fā)生Zn空穴。例如，在摻雜Al時(shí)，同時(shí)摻雜作為和Zn的結(jié)合能大的元素O，因?yàn)镺和Al容易結(jié)合，所以在晶體內(nèi)容易形成Al-O鍵，并且因?yàn)镺和Zn的結(jié)合能大，所以能夠抑制空穴在摻雜劑的附近形成。因此，因?yàn)槟軌蛞种茝?fù)合缺陷的生成，所以能夠期待摻雜劑的活化率提高。
而且，根據(jù)實(shí)驗(yàn)已清楚，作為和Zn的結(jié)合能大的元素，與ZnTe系化合物半導(dǎo)體的Te元素屬于同族元素的第16(6B)族元素的O、Se或者S是合適的，通過(guò)這些元素和第13(3B)族元素同時(shí)摻雜，就能夠有效地控制ZnTe晶體的導(dǎo)電型。另外也清楚，希望第16(6B)族元素的摻雜量，按原子個(gè)數(shù)與第13(3B)族元素是相同的量，而且晶體中的濃度成為5原子％以下的量。
進(jìn)而，本發(fā)明人等對(duì)必須抑制Zn空穴的形成進(jìn)行反復(fù)研究，結(jié)果已清楚，通過(guò)在Zn的晶格位置放入和Te的結(jié)合能大的元素，能夠使Zn晶格位置在能量上穩(wěn)定。即，通過(guò)在Zn的晶格位置放入和Te的結(jié)合能大的元素，能夠抑制Zn空穴的形成，能夠抑制由Zn空穴擴(kuò)散產(chǎn)生的復(fù)合缺陷的生成。另外已證實(shí)，第13(3B)族元素與Zn晶格位置進(jìn)行置換，作為n型摻雜劑進(jìn)行活化時(shí)，在第一接近的Zn晶格位置成為空穴的情況下，在能量上發(fā)生穩(wěn)定化。
如上所述，如果在Zn的晶格位置放入和Te的結(jié)合能大的元素，Zn晶格位置在能量上就變得穩(wěn)定，而抑制Zn空穴的形成，難以形成由Zn空穴的擴(kuò)散產(chǎn)生的復(fù)合缺陷，因此能夠充分提高第13(3B)族元素和Zn晶格位置進(jìn)行置換，作為n型摻雜劑進(jìn)行活化時(shí)的活化率。
而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)已知，作為和Te的結(jié)合能大的元素，第2(2A)族元素的Be或者M(jìn)g或者Ca是合適的，通過(guò)摻雜這些元素就能夠有效地控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電型。尤其，Be和Te的結(jié)合能最大，作為同時(shí)摻雜使用的元素，Be是最合適的。另外也已清楚，此時(shí)的第2(2A)族元素的摻雜量，按原子個(gè)數(shù)可以是Zn空穴的濃度成為(～1018cm-3以上)、而且晶體中的濃度成為1原子％以下的量。
另外，作為ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶的外延生長(zhǎng)法，使用MBE法或MOCVD法或者LPE法，能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)摻雜，無(wú)論哪種方法都得到同時(shí)摻雜的效果。尤其，使用MOCVD法時(shí)得到良好的結(jié)果。認(rèn)為原因是，MOCVD法的摻雜劑量的控制良好、培育溫度較高，因此摻雜劑在基片上能夠充分移動(dòng)，而容易進(jìn)入穩(wěn)定的部位。另外已知，希望ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)的培育溫度是350℃以上。
再有，但制作ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶時(shí)，在例如使用GaAs基片等III-V族化合物系的基片或藍(lán)寶石基片等氧化物系基片的場(chǎng)合，或者在使用使生長(zhǎng)的ZnTe系化合物和異種的II-VI族基片的場(chǎng)合，雖然得到同時(shí)摻雜的效果，但產(chǎn)生晶格不匹配，因此得到高可靠性的元件是困難的。
進(jìn)而，本發(fā)明人等認(rèn)為，通過(guò)用比形成Zn空穴的能量在能量上穩(wěn)定的元素占據(jù)Zn晶格位置，能夠減低Zn空穴的密度。于是已清楚，除含有第15(5B)族元素的p型摻雜劑外，以占據(jù)Zn晶格位置的元素作為摻雜劑進(jìn)行注入實(shí)驗(yàn)時(shí)，上述元素以占據(jù)Zn晶格位置的狀態(tài)發(fā)生穩(wěn)定化，能夠減低Zn空穴的密度。另外也證實(shí)，由于Zn空穴的密度減低，起因于Zn空穴的復(fù)合缺陷的生成被抑制，結(jié)晶缺陷密度變小。
另外已知，作為比形成Zn空穴的能量穩(wěn)定的占據(jù)Zn晶格位置的元素，Ag或Cu等是合適的，以該元素作為摻雜劑的一種進(jìn)行摻雜，就能夠有效地抑制起因于Zn空穴的缺陷。
這樣，將是占據(jù)Zn晶格位置的元素的Ag或者Cu中的至少一種元素和控制氮(N)等的導(dǎo)電型的摻雜劑同時(shí)摻雜，即使多量地?fù)诫sN，也能夠抑制產(chǎn)生Zn空穴，因此能夠防止起因于Zn空穴的缺陷產(chǎn)生的影響，能夠得到載流子濃度高的半導(dǎo)體單晶。
另外已經(jīng)證實(shí)，Ag作為p型摻雜劑的活化能高一些，因此作為p型摻雜劑，有效地起作用。也就是，作為p型摻雜劑，與僅注入N、As、P的情況相比，同時(shí)摻雜上述p型摻雜劑和Ag，能夠得到載流子濃度高、缺陷少的p型ZnTe半導(dǎo)體單晶。
另外也證實(shí)，在制作n型ZnTe化合物半導(dǎo)體時(shí)，在作為n型摻雜劑摻雜Ag、Ga、In、Cl等的同時(shí)，同時(shí)摻雜比上述n型摻雜劑的濃度低的Ag或者Cu，能夠得到載流子濃度高、缺陷少的n型ZnTe半導(dǎo)體單晶。
本發(fā)明就是在上述認(rèn)識(shí)下完成的，在制作ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶時(shí)，使用同時(shí)摻雜法，以少量的摻雜劑量就能夠得到達(dá)到所希望的載流子濃度、缺陷密度低的ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)


本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
實(shí)施例1本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MOCVD法使ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用In作為n型摻雜劑，使用P作為p型摻雜劑，同時(shí)摻雜這些摻雜劑，形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成ZnTe緩沖層。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體原料的Zn源，使用TMZn(三甲基鋅)，作為Te源，使用TETe(三乙基碲)。
接著，在上述ZnTe緩沖層上形成摻雜In和P的n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層。此時(shí)，作為是n型摻雜劑的In源，使用TMIn(三甲基銦)，作為是p型摻雜劑的p源，使用PH3。再者，In的摻雜量是晶體中的載流子濃度成為～1019cm-3的量，P的摻雜量是In的約一半。
而且使n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)至厚1μm后，從晶體生長(zhǎng)裝置取出生長(zhǎng)晶體，用范德泡烏法(フアンデアポ-法)測(cè)定載流子濃度。其結(jié)果，n型載流子濃度是～5×1018cm-3。另外，載流子遷移率是200cm2/V·s，是十分高的值。
另外，用SIMS(2次離子質(zhì)量分析器)測(cè)定晶體中的摻雜劑濃度，結(jié)果，為，In濃度是～1019cm-3，P濃度是In濃度的30～40％。
為了比較，對(duì)單獨(dú)使用In作為n型摻雜劑進(jìn)行摻雜制成的ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行同樣的測(cè)定，n型載流子濃度是～1016cm-3，遷移率低也至10cm2/V·s。
另外，在同時(shí)摻雜In和P時(shí)，在使P的濃度成為In濃度的1％左右的情況下，n型載流子濃度照樣低至～1016cm-3。
實(shí)施例2本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MBE法使ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用Cl作為n型摻雜劑，使用Li作為p型摻雜劑，同時(shí)摻雜這些摻雜劑形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成ZnTe緩沖層。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體原料的Zn源，使用高純度的金屬鋅，作為Te源，使用高純度的金屬Te。
接著，在上述ZnTe緩沖層上形成同時(shí)摻雜Cl和Li的n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層。此時(shí)，作為是n型摻雜劑的Cl源，使用ZnCl2。再有，Cl的摻雜量是晶體中的載流子濃度成為～1019cm-3的量，Li的摻雜量是Cl的約一半的量。
而且使n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)至厚1μm后，從晶體生長(zhǎng)裝置取出生長(zhǎng)晶體，用范德泡烏法測(cè)定載流子濃度。其結(jié)果，n型載流子濃度是～5×1018cm-3。另外，載流子遷移率是250cm2/V·s，是十分高的值。
進(jìn)而，對(duì)上述半導(dǎo)體晶體的光致發(fā)光特性評(píng)價(jià)的結(jié)果，證實(shí)大體上是來(lái)自深能級(jí)的發(fā)光。另外，用SIMS測(cè)定生長(zhǎng)晶體中的摻雜劑濃度的結(jié)果，Cl濃度是～1019cm-3，Li濃度是Cl濃度的60～70％。
為了比較，對(duì)單獨(dú)使用Cl作為n型摻雜劑進(jìn)行摻雜制成的ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行同樣的測(cè)定，n型載流子濃度是～5×1016cm-3，遷移率低也至10cm2/V·s。另外，以光致發(fā)光評(píng)價(jià)基片時(shí)，在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)形成寬廣的深能級(jí)。
實(shí)施例3本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MOCVD法使ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用In作為n型摻雜劑，使用P作為p型摻雜劑，同時(shí)摻雜這些摻雜劑形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成p型ZnTe緩沖層，再在其上形成p型ZnMgSeTe覆蓋層。
此時(shí)，作為是半導(dǎo)體原料的Zn源，使用TMZn(三甲基鋅)，作為Te源，使用H2Te。另外，作為是p型摻雜劑的N源，使用NH3。
接著，在p型ZnMgSeTe覆蓋層上培育未摻雜的CdZnSeTe活化層。
隨后，在上述CdZnSeTe活化層上形成同時(shí)摻雜In和N的n型ZnMgSeTe覆蓋層。再在上述ZnMgSeTe覆蓋層上形成同時(shí)摻雜In和N的n型ZnTe接觸層，制成ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶。再有，進(jìn)行同時(shí)摻雜時(shí)的N的摻雜量是In的約一半的量。
然后，測(cè)定得到的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中的載流子濃度，其結(jié)果為，n型ZnMgSeTe接觸層的載流子濃度是7×1017cm-3，n型ZnTe接觸層的載流子濃度是5×1018cm-3。
此后，在ZnTe晶體基片側(cè)形成Au(金)電極，在n型ZnTe接觸層側(cè)形成W(鎢)電極，制成發(fā)光二極管。
在得到的發(fā)光二極管上通電，對(duì)發(fā)光特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果為，以2，5V的工作電壓能夠觀察到高亮度的綠色發(fā)光。另外，n型ZnTe接觸層和W電極的接觸電阻非常小，能夠減低發(fā)熱，因此能夠期待實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命。
為了比較，在單獨(dú)摻雜In作為n型摻雜劑形成n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中，測(cè)定n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層的載流子濃度是～1016cm-3。另外，使用該ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶制成的發(fā)光二極管，其工作電壓是5V，比本實(shí)施方式的發(fā)光二極管的工作電壓高，另外，觀察到來(lái)自深能級(jí)的發(fā)光，發(fā)光效率降低。另外，在n型ZnTe接觸層的電極部分觀測(cè)到由發(fā)熱引起的劣化，因此可以判斷元件的長(zhǎng)壽命是困難的。
以上，根據(jù)實(shí)施例1、2、3具體地說(shuō)明了與權(quán)利要求1～10有關(guān)的發(fā)明，但不限于上述實(shí)施例。例如，在同時(shí)摻雜中使用的摻雜劑的組合，可以是含有是13(3B)族元素的Al、Ga、In的至少一種的n型摻雜劑和含有是15(5B)族元素的N、P、As的至少一種的p型摻雜劑的組合。另外，也可以是含有是17(7B)族元素的Cl、Br、I的至少一種的n型摻雜劑和含有是1(1A)族元素的Li的p型摻雜劑的組合。還可以是含有Si和Ge的n型摻雜劑和含有C的p型摻雜劑的組合。
再者，在本實(shí)施例中，在同時(shí)摻雜中使用的p型摻雜劑的量是n型摻雜劑的約一半的量，但以n型摻雜劑的摻雜量作為100時(shí)，可以在10～90的范圍內(nèi)調(diào)整p型摻雜劑的摻雜量。另外，作為使ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)的培育溫度，希望是350℃以上。
另外，除在實(shí)施例1、2、3中說(shuō)明的ZnTe化合物半導(dǎo)體或ZnMgSeTe化合物半導(dǎo)體以外，也能夠應(yīng)用于是在ZnTe中進(jìn)行晶格匹配的CdSeTe、CdZnSeTe、BeMgTe、BeZnMgTe的n型半導(dǎo)體的形成。
實(shí)施例4本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MOCVD法使ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用In作為n型摻雜劑，作為同時(shí)摻雜的第16(6B)族元素使用S，形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成ZnTe緩沖層。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體原料的Zn源，使用TMZn(三甲基鋅)，作為Te源，使用TETe(三乙基碲)。
接著，在上述ZnTe接觸層上形成同時(shí)摻雜In和S的n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層。此時(shí)，作為是n型摻雜劑的In源，使用TMIn(三甲基銦)，作為是第16(6B)族元素的S源，使用H2S。再有，In的摻雜量是晶體中的載流子濃度成為～1019cm-3的量，S的摻雜量是晶體中的濃度成為1原子％的量。
而且，使n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)至厚1μm后，從晶體生長(zhǎng)裝置取出，利用范德泡烏法測(cè)定載流子濃度。其結(jié)果，n型載流子濃度是～5×1018cm-3。另外，載流子遷移率是200cm2/V·s，是非常高的值。
另外，用SIMS(2次離子質(zhì)量分析器)測(cè)定晶體中的摻雜劑濃度的結(jié)果為，確認(rèn)In濃度是～1019cm-3，S濃度是～1020cm-3(1原子％)。
為了比較，對(duì)單獨(dú)摻雜In作為n型摻雜劑制成的ZnTe化合物半導(dǎo)體進(jìn)行同樣的測(cè)定，n型載流子濃度是～1016cm-3，遷移率也低至10cm2/V·s。
實(shí)施例5本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MBE法使ZnBeMgTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用Al作為n型摻雜劑，作為同時(shí)摻雜的第16(6B)族元素使用O，形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成ZnTe緩沖層。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體原料的Zn源，使用高純度的金屬鋅，作為Te源，使用高純度金屬Te。
接著，在上述ZnTe緩沖層上形成同時(shí)摻雜Al和O的n型ZnBeMgTe化合物半導(dǎo)體層。此時(shí)，作為是Be源，使用高純度的鈹，作為Mg源，使用高純度的Mg，作為Te源，使用高純度的金屬Te。另外，作為是n型摻雜劑的Al源，使用高純度Al，作為是第16(6B)族元素的O源，使用自由基束的O。再有，Al的摻雜量，是晶體中的載流子濃度成為～1019cm-3的量，O的摻雜量是晶體中的濃度成為～1020cm-3的量。
而且，使ZnBeMgTe化合物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)至厚1μm后，從晶體生長(zhǎng)裝置取出，利用范德泡烏法測(cè)定載流子濃度。其結(jié)果，n型載流子濃度是～5×1018cm-3。另外，載流子遷移率是250cm2/V·s，是非常高的值。
另外，用SIMS測(cè)定晶體中的摻雜劑濃度的結(jié)果為，確認(rèn)Al濃度是～1×1019cm-3，O濃度是～2×1020cm-3。進(jìn)而對(duì)上述半導(dǎo)體晶體的光致發(fā)光特性評(píng)價(jià)的結(jié)果，幾乎沒(méi)有證實(shí)來(lái)自深能級(jí)的發(fā)光。
實(shí)施例6本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MOCVD法使ZnTe系化合物半導(dǎo)體進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用Ga作為n型摻雜劑，作為同時(shí)摻雜的第16(6B)族元素使用S，形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成p型ZnTe緩沖層。再在其上形成p型ZnMgSeTe覆蓋層。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體原料的Zn源，使用TMZn(三甲基鋅)，作為Te源，使用H2Te。另外，作為是p型摻雜劑的N源，使用NH3。
此后，在p型ZnMgSeTe覆蓋層上培育未摻雜的CdZnSeTe活性層。
接著，在上述CdZnSeTe活性層上形成同時(shí)摻雜In和S的n型ZnMgSeTe覆蓋層。再在ZnMgSeTe覆蓋層上形成同時(shí)摻雜In和S的n型ZnTe接觸層，制成ZnTe系化合物半導(dǎo)體。此時(shí)，作為是n型摻雜劑的Al源，使用高純度Al，作為是第16(6B)族元素的S源，使用H2S。再有，S的摻雜量是晶體中的濃度成為1原子％的量。
然后，測(cè)定得到的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中的載流子濃度的結(jié)果為，n型ZnMgSeTe覆蓋層的載流子濃度是7×1017cm-3，n型ZnTe接觸層的載流子濃度是5×1018cm-3。
此后，在ZnTe晶體基片側(cè)形成Au電極，在n型ZnTe接觸層側(cè)形成W電極，制成發(fā)光二極管。
在該發(fā)光二極管上通電，對(duì)發(fā)光特性進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果為，在2.5V的工作電壓能夠觀察到高亮度的綠色發(fā)光。這樣，本實(shí)施例的發(fā)光二極管，由于使n型ZnTe接觸層和W電極的接觸電阻非常小，所以能夠降低工作電壓。因此，在能夠謀求發(fā)光二極管的低電力化的同時(shí)，能夠減少發(fā)熱，因而能夠期待實(shí)現(xiàn)發(fā)光光二極管的長(zhǎng)壽命化。
為了比較，在作為n型摻雜劑單獨(dú)摻雜In形成n型半導(dǎo)體層的ZnTe系化合物半導(dǎo)體中，測(cè)定n型接觸層的載流子濃度是～1018cm-3。另外，使用該ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶制成的發(fā)光二極管，工作電壓為5V，比本實(shí)施例的發(fā)光二極管的工作電壓高，并且也觀察到來(lái)自深能級(jí)的發(fā)光，發(fā)光效率降低。另外，在n型ZnTe接觸層側(cè)的電極部分觀察到由發(fā)熱引起的劣化，因此斷定元件的長(zhǎng)壽命化是困難的。
以上，根據(jù)實(shí)施例4、5、6具體地說(shuō)明了有關(guān)權(quán)利要求11～14的發(fā)明，但不限于上述實(shí)施例。例如，在同時(shí)摻雜中使用的摻雜劑的組合，可以是含有是第13(3B)族元素的Al、Ga、In的至少一種的n型摻雜劑和含有是第16(6B)族元素的Se、S、O的至少一種的組合。
再者，在本實(shí)施例中，和第13(3B)族元素同時(shí)摻雜的第16(6B)族元素的摻雜量，是晶體中的濃度成為1原子％～2原子％的量，但可以在n型摻雜劑的摻雜量以上、晶體中的濃度成為5原子％以內(nèi)的范圍進(jìn)行調(diào)整。另外，作為使ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)的溫度，希望是350℃以上。
另外，在本實(shí)施例說(shuō)明的ZnTe化合物半導(dǎo)體或ZnMgSeTe化合物半導(dǎo)體以外，也能夠應(yīng)用于與ZnTe是晶格匹配系的CdSeTe、CdZnSeTe、BeMgTe的n型半導(dǎo)體的形成。
實(shí)施例7本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MBE法使ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用Al作為n型摻雜劑，作為和Al同時(shí)摻雜的第2(2A)族元素使用Be，形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成p型ZnTe緩沖層。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體材料的Zn源，使用高純度金屬鋅，作為Te源，使用高純度金屬Te。
接著，在上述ZnTe緩沖層上形成同時(shí)摻雜Al和Be的n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層。此時(shí)，作為是n型摻雜劑的Al源，使用高純度金屬Al，作為是第2(2A)族元素的Be源，使用高純度金屬Be。再者，Al的摻雜量是晶體中的載流子濃度成為～1019cm-3的量，Be的摻雜量是晶體中的載流子濃度成為～1018cm-3的量。
而且，使n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)至厚1μm后，從晶體生長(zhǎng)裝置取出，利用范德泡烏法測(cè)定載流子濃度。其結(jié)果，n型載流子濃度是～5×1018cm-3。另外，載流子遷移率是200cm2/V·s，是非常高的值。
另外，用SIMS(2次離子質(zhì)量分析器)測(cè)定晶體中的摻雜劑濃度的結(jié)果為，Al濃度是～1019cm-3，Be濃度是～1018cm-3。
為了比較，對(duì)單獨(dú)摻雜Al作為n型摻雜劑制成的ZnTe化合物半導(dǎo)體進(jìn)行同樣的測(cè)定，n型載流子濃度是～1017cm-3，遷移率也低至10cm2/V·s。
實(shí)施例8本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MBE法使ZnCdSeTe化合物半導(dǎo)體進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用Ga作為n型摻雜劑，作為同時(shí)摻雜的第2(2A)族元素使用Be，形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成ZnTe緩沖層。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體材料的Zn源，使用高純度金屬鋅，作為Te源，使用高純度金屬Te。
接著，在上述ZnTe緩沖層上形成同時(shí)摻雜Ga和Be的n型ZnCdSeTe化合物半導(dǎo)體層。此時(shí)，作為Cd源，使用高純度的金屬Cd，作為Se源，使用高純度的Se，作為Te源，高純度的金屬Te。另外，作為是n型摻雜劑的Ga源，使用高純度的金屬Ga，作為是第2(2A)族元素的Be源，使用高純度金屬Be。再者，Ga的摻雜量是晶體中的載流子濃度成為～1019cm-3的量，Be的摻雜量是晶體中的載流子濃度成為～1020cm-3的量。
而且，使ZnCdSeTe化合物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)至厚1μm后，從晶體生長(zhǎng)裝置取出，利用范德泡烏法測(cè)定載流子濃度。其結(jié)果，n型載流子濃度是～5×1018cm-3。另外，載流子遷移率是250cm2/V·s，是非常高的值。
另外，用SIMS測(cè)定晶體中的摻雜劑濃度的結(jié)果為，Ga濃度是～1×1019cm-3，Be濃度是～1020cm-3。進(jìn)而對(duì)上述半導(dǎo)體晶體的光致發(fā)光特性進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果為，幾乎沒(méi)有證實(shí)來(lái)自深能級(jí)的發(fā)光。
為了比較，對(duì)單獨(dú)摻雜Ga作為n型摻雜劑制成的ZnCdSeTe化合物半導(dǎo)體進(jìn)行同樣的測(cè)定，n型載流子濃度是～8×1016cm-3，遷移率也低至10cm2/V·s。另外，對(duì)光致發(fā)光特性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，觀察到長(zhǎng)波長(zhǎng)的發(fā)光，因此證實(shí)寬幅地形成深能級(jí)。
實(shí)施例9本實(shí)施例是以p型ZnTe晶體作為基片，使用MBE法使ZnTe系化合物半導(dǎo)體進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，使用Al作為n型摻雜劑，作為同時(shí)摻雜的第2(2A)族元素使用Be，形成n型半導(dǎo)體的例子。
首先，在p型ZnTe晶體基片上形成ZnTe緩沖層，再在其上形成p型ZnMgSeTe覆蓋層。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體原料的Zn源，使用高純度金屬鋅，作為Te源，使用高純度金屬Te。另外，作為是p型摻雜劑的N源，使用自由基束活性氮。
此后，在p型ZnMgSeTe覆蓋層上培育未摻雜的CdZnSeTe活性層。
接著，在上述CdZnSeTe活性層上形成同時(shí)摻雜Al和Be的n型ZnMgSeTe覆蓋層。再在上述ZnMgSeTe覆蓋層上形成同時(shí)摻雜Al和Be的n型ZnTe接觸層，制成ZnTe系化合物半導(dǎo)體。此時(shí)，作為是n型摻雜劑的Al源，使用高純度金屬Al，作為是第2(2A)族元素的Be源，使用高純度金屬Be。再有，Be的摻雜量是晶體中的濃度成為1原子％的量。
然后，測(cè)定得到的ZnTe系化合物半導(dǎo)體中的載流子濃度的結(jié)果為，n型ZnMgSeTe覆蓋層的載流子濃度是7×1017cm-3，n型ZnTe接觸層的載流子濃度是5×1018cm-3。
此后，在ZnTe晶體基片側(cè)形成Au電極，在n型ZnTe接觸層側(cè)形成W電極，制成發(fā)光二極管。
在該發(fā)光二極管上通電，對(duì)發(fā)光特性進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果，在2.5V的工作電壓能夠觀察到高亮度的綠色發(fā)光。這樣，本實(shí)施例的發(fā)光二極管，由于n型ZnTe接觸層和W電極的接觸電阻非常小，所以能夠降低工作電壓。由于此，在能夠謀求發(fā)光二極管的低電力化的同時(shí)，能夠減少發(fā)熱，因而能夠期待實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的長(zhǎng)壽命化。
為了比較，在作為n型摻雜劑單獨(dú)摻雜Al形成n型半導(dǎo)體層的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中，測(cè)定n型接觸層的載流子濃度是～1016cm-3。另外，在使用該ZnTe系化合物半導(dǎo)體制成的發(fā)光二極管中，工作電壓高，為5V，也觀察到來(lái)自深能級(jí)的發(fā)光，發(fā)光效率降低。另外，在n型ZnTe接觸層側(cè)的電極部分觀察到由發(fā)熱引起的劣化，因此斷定元件的長(zhǎng)壽命化是困難的。
以上，根據(jù)實(shí)施例7、8、9具體地說(shuō)明了有關(guān)權(quán)利要求15～18的發(fā)明，但不限于上述實(shí)施例。例如，在同時(shí)摻雜中使用的摻雜劑的組合，可以是含有是第13(3B)族元素的Al、Ga、In的至少一種的n型摻雜劑和含有是第2(2A)族元素的Mg、Be、Ca的至少一種的組合。另外，作為n型摻雜劑，也可以是一般的Cl和含有是第2(2A)族元素的Mg、Be、Ca的至少一種的組合。
再者，在本實(shí)施例中，和第13(3B)族元素同時(shí)摻雜的第2(2A)族元素的摻雜量，是晶體中的濃度成為～1018cm-3的量，但可以是Zn空穴濃度以上(～1018cm-3)，在晶體中的濃度成為1原子％以內(nèi)的范圍進(jìn)行調(diào)整。另外，作為使ZnTe化合物半導(dǎo)體單晶進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)的溫度，希望是350℃以上。
另外，除在本實(shí)施例說(shuō)明的ZnTe基片上進(jìn)行晶格匹配的ZnTe化合物半導(dǎo)體或ZnMgSeTe化合物半導(dǎo)體以外，也能夠應(yīng)用于CdTe、CdZnTe、ZnOTe、ZnSTe、ZnSeTe、CdSeTe、CdSTe、CdOTe、CdZnOTe、CdZnSTe、CdZnSeTeCdSeTe、CdZnSeTe的n型半導(dǎo)體的形成。
實(shí)施例10本實(shí)施例是作為有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的發(fā)光二極管的一例，該發(fā)光二極管是以在p型ZnTe基片上，使用MBE法使各層進(jìn)行外延生長(zhǎng)形成單異質(zhì)pn結(jié)的ZnTe系化合物半導(dǎo)體作為基體。
再者，使用Ag和N作為p型ZnTe化合物半導(dǎo)體層的摻雜劑，使用Al和Ag作為n型ZnTe化合物半導(dǎo)體層的摻雜劑。
首先，在p型ZnTe基片上形成摻雜Ag和N的2.0μm的p型ZnTe緩沖層，以使載流子濃度成為1×1018cm-3。此時(shí)，作為是半導(dǎo)體原料的Zn源，使用高純度金屬鋅，作為Te源，使用高純度金屬Te，作為Ag摻雜劑源使用高純度金屬Ag，作為N摻雜劑源，使用自由基活性氮。
接著，在上述p型ZnTe緩沖層上形成摻雜Ag和N的1.0μm的ZnTe活性層，以使載流子濃度成為1×1017cm-3。
接著，在上述ZnTe活性層上形成同時(shí)摻雜Al和Ag的2.0μm的n型ZnMgSeTe化合物半導(dǎo)體層。此時(shí)，作為是n型摻雜劑的Al源，使用高純度金屬Al。另外，Al的摻雜量是晶體中載流子濃度度成為～1018cm-3的量，Ag的摻雜量是Al的摻雜量的約一半的量。
接著，在n型ZnMgSeTe層上形成同時(shí)摻雜Al和Ag的厚0.05μm的n型ZnTe接觸層，以使載流子濃度成為5×1018cm-3。
如上所述，在形成各層后，從晶體生長(zhǎng)裝置取出，在ZnTe基片側(cè)形成Au電極，在n型ZnTe接觸層側(cè)形成W電極，制成發(fā)光二極管。
在該發(fā)光二極管上通電，測(cè)定發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，得到發(fā)光強(qiáng)度幾乎不變化的、穩(wěn)定的發(fā)光特性。
為了比較，制作僅以N作為摻雜劑而形成ZnTe緩沖層和活性層的發(fā)光二極管。以和上述測(cè)定相同的條件對(duì)該發(fā)光二極管測(cè)定發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，與本實(shí)施方式的發(fā)光二極管相比，發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間經(jīng)過(guò)大大降低。
如以上所說(shuō)明，按照本發(fā)明，使用在晶體中同時(shí)摻雜2種摻雜劑的方法(同時(shí)摻雜法)，摻雜劑的活化率(已摻雜的摻雜劑作為載流子有效地活化的比率)變高，因此與以往相比，以少量的摻雜劑量，就能夠達(dá)到所希望的載流子濃度，同時(shí)能夠提高所得到的晶體的結(jié)晶性。因此，按照具有以本發(fā)明的ZnTe系化合物半導(dǎo)體晶體作為基片的半導(dǎo)體器件，摻雜劑的活化率高，因而由未發(fā)生活化的摻雜劑難以形成深能級(jí)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)量子效率高的光電轉(zhuǎn)換。進(jìn)而，和電極的接觸電阻小，能夠減少由工作電壓產(chǎn)生的發(fā)熱，因此能夠期待實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的長(zhǎng)壽命化。
產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性本發(fā)明不限于ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，也有能夠應(yīng)用于其他的II-VI族化合物半導(dǎo)體單晶的可能性。
權(quán)利要求
1.ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，在使ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶在基片上進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，將ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成第1導(dǎo)電型的第1摻雜劑和將導(dǎo)電型控制成與所述第1導(dǎo)電型不同的第2導(dǎo)電型的第2摻雜劑，以所述第2摻雜劑的原子個(gè)數(shù)比所述第1摻雜劑的原子個(gè)數(shù)少地被同時(shí)摻雜在ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述第1導(dǎo)電型是n型，所述第2導(dǎo)電型是p型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述第1摻雜劑是13(3B)族元素，所述第2摻雜劑是15(5B)族元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述13(3B)族元素包括Al、Ga、In中的至少一種，所述15(5B)族元素包括N、P、As中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述第1摻雜劑是17(7B)族元素，所述第2摻雜劑是1(1A)族元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述17(7B)族元素包括Cl、Br、I中的至少一種，所述1(1A)族元素至少包括Li。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述第1和第2摻雜劑同時(shí)是4(4B)族元素，所述第1摻雜劑包括Si、Ge中的至少一種，所述第2摻雜劑至少包括C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中的任一權(quán)利要求所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述基片是ZnTe基片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中的任一權(quán)利要求所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶是ZnTe、ZnMgSeTe、CdSeTe、CdZnSeTe、BeMgTe、BeZnMgTe的任一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中的任一權(quán)利要求所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述ZnTe系化合物半導(dǎo)體是利用分子束外延生長(zhǎng)法或者有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法在ZnTe基片上形成的。
11.ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，使ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶在基片上進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，將ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成n型的含有第13(3B)族元素的第1摻雜劑、以及含有與Zn元素的結(jié)合能等于或大于Te元素與Zn元素的結(jié)合能的第16(6B)族元素的第2摻雜劑同時(shí)摻雜在所述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述第2摻雜劑，按原子個(gè)數(shù)和所述第1摻雜劑是同量以上、而且所述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中的濃度成為5原子％以下地進(jìn)行摻雜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述第13(3B)族元素包括Al、Ga、In中的至少一種，所述第16(6B)族元素至少包括O、S或者Se的一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求11～13中的任一權(quán)利要求所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶是ZnTe、ZnMgTe、CdZnTe、、BeMgTe、BeZnMgTe的任一種。
15.ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，使ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶在基片上進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)，由將ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成n型的含有第13(3B)族元素的第1摻雜劑、以及含有與Te元素的結(jié)合能等于或大于Zn元素和Te元素的結(jié)合能的第2(2A)族元素的第2摻雜劑被同時(shí)摻雜在所述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述第2摻雜劑，按原子個(gè)數(shù)為Zn空穴的濃度以上(～1018cm-3以上)、而且所述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶中的濃度成為1原子％以下地進(jìn)行摻雜。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述第13(3B)族元素包括Al、Ga、In中的至少一種，所述第2(2A)族元素包括Be、Mg、Ca中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求15～17中的任一權(quán)利要求所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的制造方法，其特征在于，所述ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶是ZnTe、CdTe、CdZnTe、ZnOTe、ZnSTe、ZnSeTe、CdSeTe、CdSTe、CdOTe、CdZnOTe、CdZnSTe、CdZnSeTe的任一種。
19.ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，它是利用權(quán)利要求1～18中的任一權(quán)利要求所述的制造方法得到的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，載流子濃度是1×1017cm-3以上，而且載流子遷移率是300cm2/V·s以上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，載流子濃度是1×1018cm-3以上，而且載流子遷移率是130cm2/V·s以上。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，電阻是0.05Ω·m以下。
22.ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，含有占據(jù)Zn晶格位置的元素的第1摻雜劑被摻雜，該元素占據(jù)Zn晶格位置時(shí)的能量比在Zn晶格位置形成空穴時(shí)的能量穩(wěn)定。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，所述第1摻雜劑包括Ag或者Cu的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，所述第1摻雜劑和含有占據(jù)Te晶格位置并將ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成p型的元素的第2摻雜劑被摻雜。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，所述第2摻雜劑包括N、P、As中的至少一種。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，p型載流子濃度是1×1018cm-3以上，而且載流子遷移率是40cm2/V·s以上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，電阻是0.1Ω·m以下。
28.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，摻雜所述第1摻雜劑和含有將ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成n型的元素的第3摻雜劑。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，所述第3摻雜劑包括Al、Ga、In、Cl中的至少一種。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，n型載流子濃度是1×1018cm-3以上，而且載流子遷移率是130cm2/V·s以上。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶，其特征在于，電阻是0.05Ω·m以下。
32.半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件具有以權(quán)利要求19～30中的任一權(quán)利要求所述的ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶作為基片。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于制造載流子濃度高、而且低電阻的n型ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶的方法和ZnTe系化合物半導(dǎo)體單晶、以及使用該ZnTe系化合物半導(dǎo)體作為基體而制造的半導(dǎo)體器件。具體地說(shuō)，其特征是，將ZnTe系化合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電型控制成第1導(dǎo)電型的第1摻雜劑和將導(dǎo)電型控制成與上述第1導(dǎo)電型不同的第2導(dǎo)電型的第2摻雜劑，以上述第2摻雜劑的原子個(gè)數(shù)比上述第1摻雜劑的原子個(gè)數(shù)少地被同時(shí)摻雜。按照本發(fā)明，在以比以往少的摻雜量就能夠達(dá)到所希望的載流子濃度同時(shí)，能夠提高所得到的晶體中的結(jié)晶性。
文檔編號(hào)C30B25/02GK1500160SQ0280786
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者山本哲也, 荒川篤俊, 佐藤賢次, 朝日聰明, 俊, 明, 次 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日礦材料