专利名称：半导体热处理工艺与设备及由该工艺热处理的半导体的制作方法
技术领域：
本发明涉及化合物半导体热处理工艺与设备以及利用该工艺进行热处理的化合物半导体，详细讲，涉及II-VI族化合物半导体(用周期表的族表示)热处理工艺与设备以及利用该工艺进热处理的II-VI族化合物半导体。
近年来，已经见到利用新颖的概念来开发生产白光LED的技术，其中，白光是通过混合由在ZnSe基片上形成的活性层发出的短波光与由受活性层的发光激活的ZnSe基片本身发出的长波光而获得的。对于白光LED的情况，要利用基片本身光辐射就必须使用ZnSe基片。
结果，就用单晶体ZnSe基片作为发光器件的基片。为简化器件结构以改善器件性能，就必须增大基片的导电率，或者降低电阻率。然而，利用物理蒸汽迁移法(PVT)和晶粒法(GG)生产的惯用的大块ZnSe单晶因为不掺杂(没有施主杂质被掺入)而电阻率高。
通过在Zn-Al熔融液中对其进行热处理可以降低ZnSe单晶的电阻率。这一方法的例子由G.Jones和J.Woods在收入物理学杂志1976年9卷799-810页的一篇论文中提出。根据该方法，在ZnSe单晶中扩散的Al起施主杂质的作用，同时，Zn空穴的浓度降低。这些现象可增大Al的活化率以及n型载流子的密度。因此。就能获得标的电阻率。
然而。这种热处理工艺不能避免冷却时熔融液对ZnSe单晶的粘附。因此，ZnSe与熔融液间的热膨胀的差异导致的应力会增大ZnSe单晶的晶格位错密度，显著降低结晶率。这样，用该工艺生产的发光器件就产生了使用寿命缩短的问题。
为解决这一问题，日本2839027号专利公开了一项工艺，把在其表面上形成一层薄Al膜的ZnSe单晶放入一个密封的石英容器中，在锌蒸气气氛中进行热处理。对于在热处理之前晶格位错密度至少为5×104cm-2的基片，该工艺能消除晶格位错密度的显著增大。
然而，该工艺存在一个问题，当结晶度较高，晶格位错密度较小的基片在相同条件下进行热处理时，晶格位错密度随着Al膜的厚度的增大而增大。更准确地讲，当晶格位错密度小于5×104cm-2的基片用于厚度至少为40nm的Al膜时，晶格错位密度增大。当Al膜厚度降低时，这一增大能够避免。然而，热处理之后ZnSe基片的载流子密度取决于热处理之前Al膜的厚度，因此，当Al膜厚度降低时，ZnSe基片的载流子密度下降而电阻率增大。更准确地说，根据传统工艺，当AL膜厚度降至不足40nm时，载流子密度至少降至6×1017cm-3。
换言之，传统工艺存在问题，当增大Al膜厚度以通过增大载流子密度的方式来降低电阻率时，晶格位错的密度增大，而且，当减小Al膜厚度以降低晶格位错密度时，则载流子密度降低，这就增大了电阻率。
本发明的对II-VI化合物半导体进行热处理的工艺包括以下步骤(a)、至少让一种II-VI化合物半导体在具有由从一个组中选出的至少一种物质形成的内表面的热处理室中与铝接触，这个组由热解氮化硼(pBN)，六方晶系氮化硼(hBN和wBN)，蓝宝石，刚玉(Al2O3)，氮化铝(AlN)，以及多晶体金刚石组成；(b)、在含有一个或几个II-VI化合物半导体的II族元素组成部分的气氛中对一个或几个II-VI化合物半导体进行热处理。
在上述描述中，hBN表示结构与六方晶系的石墨相似的低压相氮化硼，而wBN表示具有六方晶系钎锌矿结构的氮化硼。
根据本发明的包括上述工序的热处理工艺，热处理室的内表面是由从由pBN，hBN，wBN，蓝宝石，Al2O3，AlN，以及多晶体金刚石组成的组中选出的至少一种材料形成的。这些材料在热处理温度中是稳定的，不与II-VI化合物半导体起化学反应，并且不会由于杂质而污染II-VI化合物半导体。因此，在热处理期间，与II-VI化合物半导体的表面接触的铝的量的增大不会使半导体中的晶体缺陷的数量增大。这样，就可以把大量的铝掺杂到半导体中以降低电阻率，又不会降低结晶度。
该热处理工艺还可以包括在对一个或几个II-VI化合物半导体进行热处理的工序之前用真空泵抽空热处理室的工序。这种抽真空能够排除残留在热处理室中的气态杂质，以防止在一个或几个半导体中产生晶体缺陷。
该热处理工艺还可以通过在一个或几个II-VI化合物半导体的表面上形成铝膜的方式来执行。铝膜的形成增大了一个或几个半导体与铝的接触而积。这样，就能增大掺杂铝的量。
上述铝膜的厚度可为1至200nm。
该热处理工艺还可以通过在热处理室中放入在它们的表面上具有铝膜的两个II-VI化合物半导体的方法来执行，这样，铝膜就处于相互接触之中。
该热处理可以在660至1200℃的温度条件下执行。
该热处理还可以执行1至800个小时。
该热处理工艺可以通过按照1至200℃/min(℃/分钟)的速率对经过热处理的一个或几个II-VI化合物半导体进行冷却的方式来执行。
前面所述的对经过热处理的一个或几个II-VI化合物半导体的热处理可以通过在热处理室内提供一个温度比一个或几个半导体的温度低1至100℃的部分的方式来进行。
由该热处理工艺热处理的一个或几个II-VI化合物半导体可以用ZnSe制成。
本发明的一个II-VI化合物半导体通过下列工序进行热处理(a)、让至少一个II-VI化合物半导体在具有由从一个组中选出的至少一种物质形成的内表面的热处理主中与铝接触，该组由热解氮化硼，六方晶系氮化硼，蓝宝石，刚玉，氮化铝，以及多晶体金刚石组成；(b)、在含有一个或几个II-VI化合物半导体的II族元素组成部分的气氛中对II-VI化合物半导体进行热处理。
通过上述工序热处理的II-VI化合物半导体铝的浓度可为1×1016至5×1020cm-3，而晶格位错密度在从主表面到300μm的深度这一区域中至多为5×104cm-2。
本发明的II-VI化合物半导体热处理设备包括一个用于容纳将被处理的至少一个II-VI化合物半导体的热处理室。该热处理室的内表面是由从pBN，hBN，wBN，蓝宝石，Al2O3，AlN，以及多晶体金刚石组成的一个组中选出的至少一种材料形成的。
根据本发明的该设备，形成热处理室内表面的材料在热处理温度中是稳定的，不与II-VI化合物半导体起化学反应，并且不会由于杂质而污染II-VI化合物半导体。因此，在热处理期间，设备能够抑制II-VI化合物半导体中晶格错位的发生。因此，该设备能够生产晶体缺陷少而电阻率低的II-VI化合物半导体。
在该设备的热处理室中可以设置一个隔离件，用以隔离一个或多个II-VI化合物半导体与置于同一热处理室中的II族元件，即该一个或多个半导体的II族元素组成部分。
在这种情况下，该隔离件可以避免一个或多个II-VI化合物半导体与II族元件接触。因此，一个或多个II-VI化合物半导体的结晶度下降就能得以避免。
该隔离件的表面可以由从由pBN，hBN，wBN，蓝宝石，Al2O3，AlN，以及多晶体金刚石组成的组中选出的至少一种材料形成的。
这些材料在热处理温度中是稳定的，不与II-VI化合物半导体发生化学反应，并且不会由于杂质而污染II-VI化合物半导体。因此，这些材料使具有低电阻率又不降低结晶率的II-VI化合物的生产成为可能。
该II-VI化合物半导体热处理设备还可以包括一个机壳，用以密封热处理室。该机壳能用真空泵抽真空以降低热处理室内的压力。
根据本发明，采用上述结构能够在对II-VI化合物半导体如ZnSe晶体进行热处理以便把Al扩展到晶体中去的同时避免Al与石英发生化学反应。因此，本发明可提供具有优良结晶性的导电ZnSe晶体。
图2是一个截面图，示出了一个传统的热处理设备。
在本发明中，热处理可以通过把升高的温度维持于固定的水平，在改变温度后将其维持于不同的水平，或者随着时间而持续改变温度等方式进行。
本发明者对用传统热处理工艺进行热处理时在ZnSe基片中晶格位错增大的原因进行了研究。图2是一个截面图，示出了一个传统的热处理设备。传统的热处理设备130包括一个象安瓿样子的石英容器(以下称为“安瓿”)101；一个石英封帽102，装入石英安瓿101，以形成一个特定空间；一个石英容器106，置于石英封帽102上并被石英安瓿101包围；和一个石英板108，置于石英容器106上。
ZnSe基片9和12置于石英板108上，铝膜10和11被夹于ZnSe基片9和12之间。石英容器106有一个豁口106h。Zn晶体121置于石英容器106中。
当按如上述安装该设备时，首先，石英安瓿101用真空泵抽真空，然后对石英封帽102装入的石英安瓿101的部分加热。这种加热使石英融合，石英构件固定在一起，气密地封住石英安瓿101。把牢固密封的热处理设备130送入炉中加热并维持高温。这一加热使部分Zn晶体121汽化，石英安瓿101充满锌蒸气。同时，铝膜10与11融化，融化的铝扩散到组成ZnSe基片9和12的ZnSe晶体中。该工艺使ZnSe基片9和12变为电导体。
该热处理工艺使ZnSe基片的9和12的晶格位错密度加大。在上述过程中，一些化学反应生成物会产生增大晶格位错密度的作用。为了搞清机理，本发明者对由原材料ZnSe，Zn，Al，和石英组成的系统的热力学平衡状态进行了计算，以对化学反应的状态进行分析。分析揭示了以下现象。
铝不能作为单体而稳定存在。它是在从室温在990℃的温度范围内作为称之为红柱石的氧化物Al2SiO5而稳定存在的。在温度高于990℃左右时，它是作为高铝红柱石(3Al2O3·2SiO2)而稳定存在的。在气相状态，Zn与SiO的近似的组成比在1000℃时为1∶10-3。
该分析表明，当ZnSe，Zn和Al被置于密封的石英安瓿中并加热到一定程度时，Al就汽化并与石英发生化学反应。同时，SiO与Al在Al的表面上发生化学反应，导致红柱石与高铝红柱石的连续生成。分析认为，虽然铝扩散到ZnSe晶体中，但是红柱石与高铝红柱石则留存在ZnSe的表面上。很可能，当进行冷却时，附着在ZnSe表面上的红柱石与高铝红柱石对ZnSe晶体产生一些作用，因而降低了ZnSe晶体的结晶度。
根据这一假定，显然，Al与石英的共存生成了红柱石或者高红柱石。本发明者认为，当进行热处理以实现铝扩散时，这完全避免ZnSe结晶度的下降，热处理必须在无石英的环境下进行。因而，本发明者设计了一个新颖的热处理工艺，不用石英容器来封装ZnSe晶体。
这就要求封装ZnSe的容器的组成材料中不含石英也不含硅(Si)，在热处理温度中是稳定，不和ZnSe化学反应，纯度高，这样就不会因杂质而污染ZnSe，并且气密性极佳。还要求置于容器中的板件以及其他构件具有与上述的相同的性质。具有这种性质的材料的类型包括热解氮化硼(pBN)，六方晶系氮化硼，蓝宝石，刚玉，氮化铝，以及多晶体金刚石。
理论上，最好是用由上述的材料制成的容器形成一个真空空间以封闭ZnSe基片。然而，单独地用这些材料维持一个真空是困难的，因为整个容器必须维持于高温。为解决这一难题，用石英安瓿作为外容器。用诸如上述的材料制成的封装ZnSe基片的容器能被置于一个石英安瓿中以便用真空泵把石英安瓿抽真空。在这种情况下，有必要在该容器上提供一个连通孔以便把该容器抽真空，在维持高温时消除容器内外的压差。最理想的是该连通孔是一个小口径的细孔，以便使通过该孔扩散到容器中的气态SiO最少化。
图1是一个截面图，示了了本发明的一个热处理设备。热处理设备30包括以下构件(a)一个石英安瓿1；(b)插入石英安瓿1中的一个石英封帽2；(c)置于石英封帽2上的一个石英底座3；(d)置于石英底座3上的pBN容器的下部件4；(e)插入pBN容器的下部件4中的pBN容器的主体7；(f)置于pBN容器的下部件4的底板上的pBN底座5；(g)置于pBN底座5上的pBN杯6；(h)置于pBN标6上的蓝宝石板8。
为石英安瓿1设计了一个特定空间并设有一个开口。石英封帽2插入该开口。石英底座3置于石英封帽2上。Zn晶体22置于石英底座3中。
pBN容器的下部件4放置在石英底座3上。pBN容器的下部件4有一个细孔4n。细孔4n向下伸展至由石英底座3围成的空间中并朝向Zn晶体22。pBN底座5置于pBN容器下部件4的底板上。pBN底座5有一个开口5h。开口5h与细孔4n使石英底座3中的空间的压力与由pBN容器的下部件4和主体7形成的空间的压力近于平衡。
pBN容器的主体7插入pBN容器的下部件4中。pBN杯6和蓝宝石板8置于由pBN容器的下部件4与主体7形成的空间中。Zn晶体21置于pBN杯6中。pBN杯6有一个开口6h。开口6h使由pBN杯6和蓝宝石板8形成的空间的压力与由pBN容器的下部件4和主体7形成的空间的压力近于平衡。
ZnSe基片9放在蓝宝石板8上。铝膜10形成在ZnSe基片9上。其上形成一个铝膜11的另一个ZnSe基片12放在铝膜10上，这样，铝膜10与11即处在相互接触之中。
本发明的为II-VI化合物半导体热处理设计的热处理设备30有一个特有的热处理室。该热处理室包括具有特殊内表面7i的pBN容器主体7和具有特殊内表面4i的pBN容器的下部件4。内表面7i和4i直接包围将被热处理的II-VI化合物半导体。内表面7i和4i是由pBN形成的。它们也可以由从由六方晶系氮化硼(如hBN和wBN)，蓝宝石，刚玉，氮化铝，以及多晶体金刚石组成的组中选出的至少一种材料组成。
热处理设备30还包括pBN杯6和蓝宝石板8，均置于由pBN容器的主体7和下部件4形成的空间中。pBN杯6与蓝宝石板8把作为将进行热处理的II-VI化合物半导体的ZnSe基片9和12与作为II-VI化合物半导体的II族元素组成部分的Zn晶体21分隔开。pBN杯6和蓝宝石板8分别具有特定的外表面6S和8S。外表面6S与8S由pBN形成。它们也可以由从一个组中选出的至少一种材料形成，该组由六方晶系氮化硼(hBN与wBN)，蓝宝石，刚玉，氮化铝，以及多晶体金刚石组成。
热处理设备30还包括石英安瓿1和石英封帽2，用于形成容纳热处理室的机壳。石英安瓿1和石英封帽2形成的空间可以通过在这两个构件之间的缺口用真空泵抽真空。这种抽真空通过石英底座3与pBN容器的下部件4之间的缺口降低石英底座3内的压力。最后，可以通过细孔4n与开口5h来降低pBN容器的主体7与下部件4内部的压力。
下面对利用热处理设备30进行热处理的工艺进行详细解释。在其表面上具有各自的蒸发沉积的铝膜10与11的ZnSe基片9与12被置于由pBN容器的主体7和下部件4围成的空间中，该空间构成具有由高度提纯的pBN形成的内表面的热处理室。虽然图1示出了置于热处理室中的两个ZnSe基片9与12，但是也可以使用一个ZnSe基片。而且，例如，也可以通过将其叠积的方式置入两个以上的ZnSe基片。在图1中，放置了两个ZnSe基片9与12，这样，铝膜10与11即处于相互紧密接触的状态。采用这种安排是为了把铝10和11与气体氛围之间的接触降至最低。
盘形蓝宝石板8放在pBN杯6上。热处理室包括pBN容器的主体7与下部件4。下部件4备有细孔4n。pBN容器的主体7插入下部件4以保持气密。pBN容器的主体7和下部件4，石英底座3，以及Zn晶体22被容纳于石英安瓿1中，而石英封帽2插入石英安瓿1中。也可以同时把一个铝晶体容纳入石英安瓿1中。当用真空泵对石英安瓿1的内部空间抽真空时，构成热处理室的pBN容器的主体7与下部件4的内部空间也同时通过石英底座3与下降部件4之间的缺口，细孔4n，以及开口5h而被抽真空。当真空度达到特定水平时，石英密封帽2插入的石英安瓿1的部分被加热，以便在真空条件下密封石英安瓿1。
把热处理设备30放入炉中进行热处理。最理想的是使石英安瓿1中温度分布的一致性达到最大限度，以消除Zn蒸气压力的过度增大，并防止Zn蒸气在低温区中液化。当石英安瓿1在特定的时间内维持于特定的温度时，铝即扩散到ZnSe基片9与12中。当维持高温的工序完成后，ZnSe基片9与12以特定的速率进行冷却。利用上述工艺生产ZnSe基片，不仅电导率能够增大，并且晶体质量也能提高。
如上所述，本发明的II-VI化合物半导体热处理工艺包括以下步骤(a)让ZnSe基片9与12(作为II-VI化合物半导体)在包括pBN容器的主体7与下部件4的热处理室中与铝接触，主体7与下部4具有各自的由从一个组中选出的至少一个材料形成的内表面7i和4i，而该组由热解氮化硼，六方晶系氮化硼，蓝宝石，刚玉，氮化铝，以及多晶体金刚石组成；(b)在含有Zn蒸气(作为II-VI化合物半导体的II族元素组成部分)的气体气氛中对ZnSe基片9与12进行热处理。
理想的是，铝膜10与11的厚度为1至200nm。如果厚度小于1nm，则扩散到ZnSe中的铝的量不足以降低ZnSe晶体的电阻率。如果厚度大于200nm，则会有Al或Al一Zn合金残留在ZnSe基片9与12的表面上。冷却期间，它们会在ZnSe基片上施加应力，导致结晶度下降。
在温度为660至1200℃的情况下进行热处理，也是理想的，如果温度低于660℃，铝就不能有效地扩散到ZnSe晶体中，因为铝以固态存在。如果温度高于1200℃，则ZnSe晶体的结晶度下降。
热处理进行1至800个小时，也是理想的。如果热处理时间少于1小时，铝就不能彻底地扩散到ZnSe中，并且Al会残留在ZnSe基片的表面上。冷却期间，残留的Al会对ZnSe晶体施加应力，导致结晶度下降。如果热处理时间长过800小时，彻底扩散到ZnSe基片中之后，Al会大量地扩散到基片的外部。结果，Al在ZnSe中的浓度随着时间的流逝而下降。因此，热处理时间过长是不理想的。
热处理后的冷却速率是1至200℃/分钟也是理想的。如果冷却速率高于200℃/分钟，则ZnSe晶体中的温度梯度变大，并且在冷却期间结晶度下降。如果冷却速度低于1℃/分钟，由于通过低温区的时间拉长，ZnSe的性质就接近于低温平衡状态下的性质。因而，Al激活的比率下降，降低了载流子密度并使电阻率增大。
在冷却期间，当ZnSe晶体接触Zn，Al，或者Zn-Al合金时，它们的热胀系数的差会大大降低ZnSe的结晶度。在冷却期间，当对放置ZnSe基片9与11的位置之外的某一部分进行控制使之成为热处理室中温度最低的部分时，Zn，Al，或者Zn-Al合金就转移至该最低温部分并在那时固化。这样，就可以避免ZnSe晶体与Zn，Al，或者Zn-Al合金间的接触，借以防止结晶度的下降。
放置ZnSe基片9与11的位置与最低温度部位间的温差为1至100℃是理想的。如果温差低于1℃，最低温部位不会受到影响。如果温差大于100℃，则ZnSe晶体本身亦被转移至该最低温部位，其结晶度无疑会降低。在维持高温的同时，热处理室内的温度分布可以完全均衡。如果温度分布不至于导致ZnSe基片本身的明显转移，则在高温保持期内也可以出现多层次的温度分布。
(例1)对长度为20mm，宽度为20mm，厚度为700μm，并且由ZnSe单晶组成的，其中(100)平面形成主表面的ZnSe基片进行热处理。热处理之前该晶体的电阻率至少高达105Ωcm，这已是霍尔迁移率测量结果的上限。对基片表面进行镜面抛光并用溴甲醇蚀刻以测量晶体的晶格位错密度。测量结果为5×103至2×104cm-2。
用真空镀膜法在刻蚀过的表面上形成一层40nm厚的铝膜。如图1中所示，ZnSe基片9与12被置于石英安瓿1中，这样，铝膜10与11就处于相互接触状态。同时，质量均为0.1克的Zn晶体21与22被置于石英安瓿1中。用真空泵对装配好的石英安瓿1抽至2×10-8乇(torr)(2.7×10-6pa)的真空。通过热融石英封帽2来密封石英安瓿1，以保持这一真空度。
将封好的热处理设备30放入立式管炉。以1000℃的均衡温度对ZnSe基片9与12加热，使石英安瓿1的底部维持于980℃，使热处理如此进行7天(168小时)。然后，以60℃/分钟的速率将热处理设备30冷却至室温。分解热处理设备，固化的Zn显现于石英安瓿1的底部。面对面放置的ZnSe基片9与12容易分离，不会粘结在一起。在基片的表面上用肉眼看不到镀于ZnSe基片9与12上的铝膜10与11。可以认为，由于扩散到晶体中并弥散于气雾中，它们已经消失了。
对经过热处理的ZnSe基片9的曾经镀有铝膜10的表面重新抛光，把厚度降低50μm。对该基片的性能进行检测。表面的载流子密度为8×1017cm-3，表明电阻率已降低。表面上的晶格位错密度的最大局域值为5×103cm-2左右。该值进一步证实，晶格位错密度没有增大。
用次生离子质谱仪(SIMS)对热处理后的基片表面上铝富集的分布进行测量。中心区的铝浓度为1.8×1019cm-3，而外围区为2.2×1018cm- 3。该结果表明铝的分布近乎均衡。在热处理期间，通过ZnSe基片9与12容纳于pBN容器中以避免直接暴露于石英面前，并通过对SiO气体经由细孔4n的转移进行限制，扼制了Al的蒸发以及Al与SiO之间的化学反应。本发明者认为，这一扼制导致了扩散到ZnSe中的铝的均匀分布。他还认为，对Al与SiO间的化学反应的扼制有助于防止结晶度的下降。
(例2)利用与在例1中使用的相似的工艺通过铝扩散来生产低电阻率的ZnSe基片。对经过热处理的ZnSe基片的曾经镀有铝的表面进行抛光，将厚度降低100μm。通过镜面抛光对该表面进行精整。用重铬酸溶液对ZnSe基片进行腐蚀以将厚度降低3μm。把获得的基片置入分子束外延器(MBE)中，以生长出厚度为1.5μm的ZnSe薄膜。
生长的ZnSe膜表面形态良好。用溴甲醇溶液对该表面进行腐蚀以便测量外延层的晶格位错密度。外延生长期间，晶格位错密度大约增加3×103cm-2。因此，包括由ZnSe基片引至的晶格位错在内，总的晶格位错密度为8×103至2.5×104cm-2，表明高结晶度得以维持。
接着，对外延生长的ZnSe基片的其他侧面进行抛光，把厚度降至250μm。用容-压(C-V)法对ZnSe基片的其他侧面的载流子密度进行测量，结果为7×1017cm-3。该结果进一步证实，其他侧面具有载流子密度，足以用于形成n型电极。
(比较例)用与在例1中使用的相似的工艺生产单晶ZnSe基片。正如例1一样，热处理之前基片的电阻率至少高达105Ωm，为霍尔迁移率测量结果的上限。用例1中的相同方法对基片表面进行抛光与腐蚀，以测量晶体的晶格位错度。测量结果与例1相同。用真空镀膜法在腐蚀过的表面上形成厚度为40nm的铝膜。如图2中所示，ZnSe基片9与12被置入石英安瓿101中。这样，铝膜10与11即相互接触。同时，把质量为0.1克的Zn晶体121置于石英安瓿101中。在与例1中相同的温度与压力条件下进行热处理。
冷却之后分解设备130，在安瓿101的底部展现出固化的Zn。面对面置放的ZnSe基片9与12被轻易分离，未粘结在一起。在基片的表面上肉眼见不到镀在ZnSe基片9与12上的铝膜10与11。这被认为是由于扩散到晶体中以及弥散到气雾中而消失。对热处理后的ZnSe基片9的曾镀有铝膜10的表面进行重新抛光，把厚度减少50μm。然后，对基片性能进行测量。
表面载流子密度为6×1017cm-3，表明电阻率已下降。然而，表面的晶格位错密度的最大局域值约为3×104cm-2。该值表明，由于热处理，晶体的晶格位错密度增大。用次生离子质谱仪(SIMS)对经过热处理的ZnSe基片的表面的铝富集的分布进行测量。中心区铝的浓度为1.1×1019cm-3，而外围区为1.1×1018cm-3。该结果表明，在外围区铝的浓度下降。该结果可归因于以下原因。在ZnSe基片的外围区，铝暴露于气雾中，铝不仅蒸发，而且还与SiO发生化学反应。结果，在外围区铝的量下降，因而在外围区降低了扩散到ZnSe基片中的Al的量。
上面对本发明的实施例作出了解释。这里给出的实施例可以根据需要加以修改。例如，热处理不仅可施于用ZnSe制成的基片，而且也可施于用其他的II-VI化合物半导体如ZnS，ZnTe，CdS，CdSe，或CdTe制成的基片。
本说明书所公开的实施例从各方面来讲均被认为是说明性的，而非限制性的。本发明的范围由下面的权利要求，而不是前面的描述来说明。来自等效于权利要求的含义与范围的所有改变也因此而有计划地被囊括于本发明的范围之内。
权利要求
1.一种II-VI化合物半导体热处理的一项工艺，该工艺包括工序(a)、让至少一个II-VI化合物半导体在具有由从一个组中选出的至少一种物质形成的内表面的热处理室中与铝接触，该组由热解氮化硼，六方晶系氮化硼，蓝宝石，刚玉，氮化铝，和多晶体金刚石组成；(b)、在含有一个或几个II-VI化合物半导体的II族元素组成部分的气氛中对该一个或几个II-VI化合物半导体进行热处理。
2.一项如权利要求1所述的工艺，该工艺还包括在对一个或几个II-VI化合物半导体进行热处理的工序之前用真空泵将热处理室抽真空的工序。
3.一项如权利要求1所述的工艺，其中一个或几个II-VI化合物半导体与铝之间的接触是通过在该一个或几个半导体的表面上形成铝膜的方式进行的。
4.一项如权利要求3所述的工艺，其中铝膜的厚度为1至200nm。
5.一项如权利要求3所述的工艺，其中(a)准备两个II-VI化合物半导体；(b)将这两个半导体放入热处理室中，这样铝膜之间即相互接触。
6.一项如权利要求1所述的工艺，其中的热处理是在660至1200℃的温度进行的。
7.一项如权利要求1所述的工艺，其中，热处理进行1至800个小时。
8.一项如权利要求1所述的工艺，其中，经过热处理的一个或几个II-VI化合物半导体按照1至200℃/min(℃/分钟)的速率进行冷却。
9.一项如权利要求8所述的工艺，其中，经过热处理的一个或几个II-VI化合物半导体的冷却是通过在热处理室中提供一个温度比该一个或几个半导体的温度低1至100℃的部分的方式进行的。
10.一项如权利要求1所述的工艺，其中的一个或几个II-VI化合物半导体是用ZnSe制成的。
11.一个II-VI化合物半导体，其热处理包含如下步骤(a)、让至少一个II-VI化合物半导体在具有由从一个组中选出的至少一种物质形成的内表面的热处理室中与铝接触，该组由热解氮化硼，六方晶系氮化硼，蓝宝石，刚玉，氮化铝，和多晶体金刚石组成；(b)、在含有一个或几个II-VI化合物半导体的II族元素组成部分的气氛中对该一个或几个II-VI化合物半导体进行热处理。
12.一个如权利要求11所述的II-VI化合物半导体，在从主表面至300μm的深度这一区域中，铝的浓度为1×1016至5×1020cm-3，而晶格位错密度最大为5×104cm-2。
13.一种II-VI化合物半导体热处理设备，该设备包括容纳至少一个II-VI化合物半导体的热处理室；该热处理室具有由从由热解氮化硼，六方晶系氮化硼，蓝宝石，刚玉，氮化铝，和多晶体金刚石组成的组中选出的至少一种材料形成的内表面。
14.一部如权利要求13所述的的设备，其中，在热处理室中提供了一个用于把一个或几个II-VI化合物半导体与置于同一热处理室中的II族元素隔离开的隔离件，该II族元素是该一个或几个II-VI化合物半导体的II族元素组成部分。
15.一部如权利要求14所述的的设备，其中，隔离件的表面是由从由热解氮化硼，六方晶系氮化物，蓝宝石，刚玉，氮化铝，和多晶体金刚石组成的组中选出至少一种材料形成的。
16.一部如权利要求13所述的的设备，该设备还包括用于容纳热处理室的一个机壳，该机壳能用真空泵抽真空以降低热处理室中的压力。
17.一部如权利要求14所述的的设备，该设备还包括用于容纳热处理室的一个机壳，该机壳能用真空泵抽真空以降低热处理室中的压力。
18.一部如权利要求15所述的的设备，该设备还包括用于容纳热处理室的一个机壳，该机壳能用真空泵抽真空以降低热处理室中的压力。
全文摘要
一个II－VI化合物半导体热处理工艺能降低电阻率却不会因晶格位错密度的增大而导致结晶率下降。该工艺包括以下步骤(a)、让至少一个II－VI化合物半导体在具有由从一个组中选出的至少一种物质形成的内表面的热处理主中与铝接触，该组由热解天生氮化物，六方晶系氮化硼，蓝宝石，刚玉，氮化铝，和多晶体金刚石组成的；(b)、在含有一个或几个II－VI化合物半导体的II族元素组成部分的气雾中对该一个或几个II－VI化合物半导体进行热处理。用上述工艺对II－VI化合物半导体进行热处理。II－VI化合物半导体热处理设备包括用于执行上述工艺的构件。
文档编号C30B33/00GK1412827SQ0214684
公开日2003年4月23日 申请日期2002年10月15日 优先权日2001年10月17日
发明者並川靖生 申请人:住友电气工业株式会社