JP2002255697A - ガリウム砒素単結晶及びガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法 - Google Patents
ガリウム砒素単結晶及びガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 転位密度が小さいガリウム砒素単結晶及びガ
リウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法
を提供する。 【解決手段】 不純物硬化作用元素としての窒素と、窒
素以外のドーパントとを共にドープすることにより転位
密度が小さいＧａＡｓ単結晶が得られる。
リウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法
を提供する。 【解決手段】 不純物硬化作用元素としての窒素と、窒
素以外のドーパントとを共にドープすることにより転位
密度が小さいＧａＡｓ単結晶が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガリウム砒素単結
晶及びガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の
製造方法に関する。
晶及びガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガリウム砒素単結晶（ＧａＡｓ単結晶）
の低転位密度化に対しては、不純物硬化（Ｉｍｐｕｒｉ
ｔｙ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）を利用するのが効果的であ
る。低転位密度化についてはＧ．Ｊａｃｏｂ等により引
上げ法（ＬＥＣ法）による種々の不純物ドープによる低
転位密度化の報告がなされている（Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ，５７（１９８２）２４５〜２４８、同
左、６１（１９８３）４１７〜４２４）。
の低転位密度化に対しては、不純物硬化（Ｉｍｐｕｒｉ
ｔｙ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）を利用するのが効果的であ
る。低転位密度化についてはＧ．Ｊａｃｏｂ等により引
上げ法（ＬＥＣ法）による種々の不純物ドープによる低
転位密度化の報告がなされている（Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ，５７（１９８２）２４５〜２４８、同
左、６１（１９８３）４１７〜４２４）。
【０００３】過去にインジウム（Ｉｎ）ドープを用いた
ＬＥＣ法による無転位化が報告されたため、一時的に流
行したが、ＧａＡｓとＩｎとの合金とも言われるほどの
多量のＩｎをドープするため、結晶成長過程の後半には
Ｉｎの析出が多量に発生し、製品として使用できないこ
とが分かり、最近ではＩｎドープを用いたＬＥＣ法は用
いられなくなった。
ＬＥＣ法による無転位化が報告されたため、一時的に流
行したが、ＧａＡｓとＩｎとの合金とも言われるほどの
多量のＩｎをドープするため、結晶成長過程の後半には
Ｉｎの析出が多量に発生し、製品として使用できないこ
とが分かり、最近ではＩｎドープを用いたＬＥＣ法は用
いられなくなった。
【０００４】Ｉｎを多量にドープしなければならないの
は、ＬＥＣ法での成長時の温度勾配が約１００℃／ｃｍ
と大きく、これにもとづく熱歪みを解消するために多量
のＩｎが必要となったためである。
は、ＬＥＣ法での成長時の温度勾配が約１００℃／ｃｍ
と大きく、これにもとづく熱歪みを解消するために多量
のＩｎが必要となったためである。
【０００５】近年、温度勾配が１０℃／ｃｍ以下で成長
させることができる垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）ある
いは垂直温度勾配凝固法（ＶＧＦ法）が開発され、以前
ほど多量の不純物をドープしなくても比較的容易に転位
密度（ＥＰＤ）≦５００個／ｃｍ2 の結晶が得られるよ
うになった。例えば、シリコン（Ｓｉ）ドープｎ型の直
径７６．２ｍｍ（３インチ）のＧａＡｓ単結晶を製造す
る場合、Ｓｉのみの不純物硬化作用（実際にはＰＢＮル
ツボとのぬれ改善及び砒素の揮散防止のため、Ｂ2 Ｏ3
を少なからず使用する場合が多く、ＳｉによってＢ2 Ｏ
3 が還元され、ホウ素（Ｂ）も同時にドープされる。そ
の効果も含めてではあるが）により、キャリア濃度１×
１０17ｃｍ-3以上でＥＰＤ≦５００個／ｃｍ2 は達成さ
れている。亜鉛（Ｚｎ）ドープｐ型の直径７６．２ｍｍ
の単結晶の場合もＳｉを（同時にＢも）約１×１０18ｃ
ｍ-3以上ドープすることによりＥＰＤ≦５００個／ｃｍ
2の低転位密度が達成されている（特開２０００−８６
３９８号公報参照）。
させることができる垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）ある
いは垂直温度勾配凝固法（ＶＧＦ法）が開発され、以前
ほど多量の不純物をドープしなくても比較的容易に転位
密度（ＥＰＤ）≦５００個／ｃｍ2 の結晶が得られるよ
うになった。例えば、シリコン（Ｓｉ）ドープｎ型の直
径７６．２ｍｍ（３インチ）のＧａＡｓ単結晶を製造す
る場合、Ｓｉのみの不純物硬化作用（実際にはＰＢＮル
ツボとのぬれ改善及び砒素の揮散防止のため、Ｂ2 Ｏ3
を少なからず使用する場合が多く、ＳｉによってＢ2 Ｏ
3 が還元され、ホウ素（Ｂ）も同時にドープされる。そ
の効果も含めてではあるが）により、キャリア濃度１×
１０17ｃｍ-3以上でＥＰＤ≦５００個／ｃｍ2 は達成さ
れている。亜鉛（Ｚｎ）ドープｐ型の直径７６．２ｍｍ
の単結晶の場合もＳｉを（同時にＢも）約１×１０18ｃ
ｍ-3以上ドープすることによりＥＰＤ≦５００個／ｃｍ
2の低転位密度が達成されている（特開２０００−８６
３９８号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術により製造されたＧａＡｓ単結晶を半導体レ
ーザ（ＬＤ）用の基板として用いる場合、転位１個が活
性層に存在すると、劣化が発生し、素子として製品にな
らないことが分かっており、素子メーカからは転位密度
が「ゼロ」の基板の要求が強い。この要求に対しては現
状でもまだ不十分と言わざるを得ない。
た従来技術により製造されたＧａＡｓ単結晶を半導体レ
ーザ（ＬＤ）用の基板として用いる場合、転位１個が活
性層に存在すると、劣化が発生し、素子として製品にな
らないことが分かっており、素子メーカからは転位密度
が「ゼロ」の基板の要求が強い。この要求に対しては現
状でもまだ不十分と言わざるを得ない。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、転位密度が小さいガリウム砒素単結晶及びガリウム
砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法を提供
することにある。
し、転位密度が小さいガリウム砒素単結晶及びガリウム
砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のガリウム砒素単結晶は、窒素及び窒素以外の
ドーパントを含み、窒素が１×１０16〜１×１０19ｃｍ
-3原子で、平均転位密度が５０個／ｃｍ2 以下であるも
のである。
に本発明のガリウム砒素単結晶は、窒素及び窒素以外の
ドーパントを含み、窒素が１×１０16〜１×１０19ｃｍ
-3原子で、平均転位密度が５０個／ｃｍ2 以下であるも
のである。
【０００９】本発明のガリウム砒素単結晶は、シリコン
を１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3原子含み、さらに窒素
を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子含み、平均転位密
度が５０個／ｃｍ2 以下であるものである。
を１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3原子含み、さらに窒素
を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子含み、平均転位密
度が５０個／ｃｍ2 以下であるものである。
【００１０】本発明のガリウム砒素単結晶は、シリコン
及びホウ素を各々１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3原子含
み、さらに窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子含
み、平均転位密度が５０個／ｃｍ2 以下であるものであ
る。
及びホウ素を各々１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3原子含
み、さらに窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子含
み、平均転位密度が５０個／ｃｍ2 以下であるものであ
る。
【００１１】本発明のガリウム砒素単結晶は、インジウ
ムを１×１０18〜２×１０19ｃｍ-3原子含み、さらに窒
素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子含み、平均転位
密度が５０個／ｃｍ2 以下であるものである。
ムを１×１０18〜２×１０19ｃｍ-3原子含み、さらに窒
素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子含み、平均転位
密度が５０個／ｃｍ2 以下であるものである。
【００１２】本発明のガリウム砒素ウェハは、上記構成
の製造方法により得られたガリウム砒素単結晶から切り
出されたｎ型またはｐ型のガリウム砒素ウェハである。
の製造方法により得られたガリウム砒素単結晶から切り
出されたｎ型またはｐ型のガリウム砒素ウェハである。
【００１３】本発明のガリウム砒素単結晶の製造方法
は、窒素ガスを用いて窒素をドープすることにより、窒
素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平均転位
密度を５０個／ｃｍ2 以下とするものである。
は、窒素ガスを用いて窒素をドープすることにより、窒
素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平均転位
密度を５０個／ｃｍ2 以下とするものである。
【００１４】本発明のガリウム砒素単結晶の製造方法
は、窒化ガリウムを用いて窒素をドープすることによ
り、窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平
均転位密度を５０個／ｃｍ2 以下とするものである。
は、窒化ガリウムを用いて窒素をドープすることによ
り、窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平
均転位密度を５０個／ｃｍ2 以下とするものである。
【００１５】上記構成に加え本発明のガリウム砒素単結
晶の製造方法は、シリコンを１×１０18〜１×１０19ｃ
ｍ-3原子含ませた後、窒素をドープすることにより窒素
を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平均転位密
度を５０個／ｃｍ2 以下としてもよい。
晶の製造方法は、シリコンを１×１０18〜１×１０19ｃ
ｍ-3原子含ませた後、窒素をドープすることにより窒素
を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平均転位密
度を５０個／ｃｍ2 以下としてもよい。
【００１６】上記構成に加え本発明のガリウム砒素単結
晶の製造方法は、インジウムを１×１０18〜２×１０19
ｃｍ-3原子含ませた後、窒素をドープすることにより窒
素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平均転位
密度を５０個／ｃｍ2 以下としてもよい。
晶の製造方法は、インジウムを１×１０18〜２×１０19
ｃｍ-3原子含ませた後、窒素をドープすることにより窒
素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平均転位
密度を５０個／ｃｍ2 以下としてもよい。
【００１７】上記構成に加え本発明のガリウム砒素単結
晶の製造方法は、垂直ブリッジマン法または垂直温度勾
配凝固法を用いるのが好ましい。
晶の製造方法は、垂直ブリッジマン法または垂直温度勾
配凝固法を用いるのが好ましい。
【００１８】本発明の特徴は、不純物硬化作用元素とし
て窒素（Ｎ）を用いる点にある。Ｎを単独でドープして
もそれ程低転位にはならないが、Ｎ以外のドーパント、
例えばシリコン（同時にホウ素）と共にドープすること
により、ＥＰＤ≦５０個／ｃｍ2 の極低転位密度の単結
晶が比較的再現性よく得られる。シリコン（Ｓｉ）とホ
ウ素（Ｂ）とが各々１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3原子
存在する部分に窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原
子ドープするだけで（１×１０17ｃｍ-3以上がさらに有
効であるが）極めて大きな低転位効果が得られる。
て窒素（Ｎ）を用いる点にある。Ｎを単独でドープして
もそれ程低転位にはならないが、Ｎ以外のドーパント、
例えばシリコン（同時にホウ素）と共にドープすること
により、ＥＰＤ≦５０個／ｃｍ2 の極低転位密度の単結
晶が比較的再現性よく得られる。シリコン（Ｓｉ）とホ
ウ素（Ｂ）とが各々１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3原子
存在する部分に窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原
子ドープするだけで（１×１０17ｃｍ-3以上がさらに有
効であるが）極めて大きな低転位効果が得られる。
【００１９】これとは別に、Ｎをドープすることにより
単結晶の格子定数が小さくなることを嫌う場合は、格子
定数が大きいインジウム（Ｉｎ）をＮと共にドープする
ことが有効である。Ｉｎはもともと不純物硬化作用があ
るため、Ｉｎ−Ｎドープする場合は、Ｉｎ及びＮと共に
Ｓｉをドープする必要はない場合が多い。
単結晶の格子定数が小さくなることを嫌う場合は、格子
定数が大きいインジウム（Ｉｎ）をＮと共にドープする
ことが有効である。Ｉｎはもともと不純物硬化作用があ
るため、Ｉｎ−Ｎドープする場合は、Ｉｎ及びＮと共に
Ｓｉをドープする必要はない場合が多い。
【００２０】Ｎのドープ方法は、原料中に窒化ガリウム
（ＧａＮ）を添加することが簡便である。但し、石英ア
ンプル内に真空封止する方法を採用し、Ｂ2 Ｏ3 を少量
（融液表面全体を覆わない程度）しか使用しない場合
は、石英アンプル内に窒素ガスを封止する方法も有効で
ある。
（ＧａＮ）を添加することが簡便である。但し、石英ア
ンプル内に真空封止する方法を採用し、Ｂ2 Ｏ3 を少量
（融液表面全体を覆わない程度）しか使用しない場合
は、石英アンプル内に窒素ガスを封止する方法も有効で
ある。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明のガリウム砒素単結晶（Ｇ
ａＡｓ単結晶）は、窒素単独ではなく、ＳｉやＢあるい
はＩｎと共にＮをドープすることにより、Ｎが１×１０
16〜１×１０ 19ｃｍ-3原子で、平均転位密度が５０個／
ｃｍ2 以下と非常に小さい平均転位密度を有するＧａＡ
ｓ単結晶が得られる。このようなＧａＡｓ単結晶からな
るＧａＡｓウェハを用いて半導体デバイスを製造するこ
とにより劣化の発生が少なくなり、歩留りが向上する。
ａＡｓ単結晶）は、窒素単独ではなく、ＳｉやＢあるい
はＩｎと共にＮをドープすることにより、Ｎが１×１０
16〜１×１０ 19ｃｍ-3原子で、平均転位密度が５０個／
ｃｍ2 以下と非常に小さい平均転位密度を有するＧａＡ
ｓ単結晶が得られる。このようなＧａＡｓ単結晶からな
るＧａＡｓウェハを用いて半導体デバイスを製造するこ
とにより劣化の発生が少なくなり、歩留りが向上する。
【００２２】以下、本発明の実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００２３】
【実施例】（実施例１）図１は本発明のガリウム砒素単
結晶の製造方法を説明するための製造装置の概念図であ
る。
結晶の製造方法を説明するための製造装置の概念図であ
る。
【００２４】この製造装置は、鉛直に配置された耐熱性
の円筒状の筐体１と、筐体１内に設けられた加熱機構２
と、筐体１内に石英アンプル３を鉛直に保持する下軸４
とで構成された電気炉である。加熱機構２は筐体１内下
側に設けられた低温ヒータ５と、筐体１内上側に設けら
れた高温ヒータ６とで構成されている。
の円筒状の筐体１と、筐体１内に設けられた加熱機構２
と、筐体１内に石英アンプル３を鉛直に保持する下軸４
とで構成された電気炉である。加熱機構２は筐体１内下
側に設けられた低温ヒータ５と、筐体１内上側に設けら
れた高温ヒータ６とで構成されている。
【００２５】次にＳｉドープ直径７６．２ｍｍのＧａＡ
ｓ単結晶の成長について以下説明する。
ｓ単結晶の成長について以下説明する。
【００２６】ＰＢＮ製の結晶成長容器７の中に、種結晶
８と、３０００ｇのＧａＡｓポリ原料と、ドーパントと
して１．０ｇのＳｉと、０．１ｇのＧａＮと、１５０ｇ
のＢ 2 Ｏ3 と、少量のＡｓと、Ｂ2 Ｏ3 カプセル剤９と
を入れ、石英アンプル３内に挿入した後、石英アンプル
３に蓋１０を被せて真空封止する。
８と、３０００ｇのＧａＡｓポリ原料と、ドーパントと
して１．０ｇのＳｉと、０．１ｇのＧａＮと、１５０ｇ
のＢ 2 Ｏ3 と、少量のＡｓと、Ｂ2 Ｏ3 カプセル剤９と
を入れ、石英アンプル３内に挿入した後、石英アンプル
３に蓋１０を被せて真空封止する。
【００２７】この結晶成長容器３を製造装置の筐体１内
に入れ、下軸４の上に載せる。
に入れ、下軸４の上に載せる。
【００２８】まず、ＧａＡｓを加熱して原料融液１１を
生成させ、次いでこれを種結晶８に種付けした後、下軸
を３ｍｍ／ｈｒの速度で下降させて結晶成長させた。１
２は成長途中の成長結晶である。原料融液１１全体が固
化した後、最大５０℃／ｈｒ以下の速度で室温まで冷却
し、成長結晶１２を取り出した。結晶成長時の上下方向
の最大温度勾配は約５．０℃／ｃｍに設定した。尚、１
３は低温ヒータ５と高温ヒータ６とを熱的に遮断する断
熱材である。
生成させ、次いでこれを種結晶８に種付けした後、下軸
を３ｍｍ／ｈｒの速度で下降させて結晶成長させた。１
２は成長途中の成長結晶である。原料融液１１全体が固
化した後、最大５０℃／ｈｒ以下の速度で室温まで冷却
し、成長結晶１２を取り出した。結晶成長時の上下方向
の最大温度勾配は約５．０℃／ｃｍに設定した。尚、１
３は低温ヒータ５と高温ヒータ６とを熱的に遮断する断
熱材である。
【００２９】このようにして得られた成長結晶（ＧａＡ
ｓ単結晶）１２は直胴部の長さが約１００ｍｍで直径７
６．２ｍｍのＧａＡｓ単結晶であった。このＧａＡｓ単
結晶をシード側（固化率ｇ＝０．１）とテール側（固化
率ｇ＝０．８）でスライスし、得られたＧａＡｓウェハ
を融液ＫＯＨでエッチングし、転位密度を測定したとこ
ろ、いずれも平均転位密度２０個／ｃｍ2 以下の極低転
位であることが分かった。同条件で１０回成長させた結
果、再現性がよく、平均転位密度の最大値が５０個／ｃ
ｍ2 であった。
ｓ単結晶）１２は直胴部の長さが約１００ｍｍで直径７
６．２ｍｍのＧａＡｓ単結晶であった。このＧａＡｓ単
結晶をシード側（固化率ｇ＝０．１）とテール側（固化
率ｇ＝０．８）でスライスし、得られたＧａＡｓウェハ
を融液ＫＯＨでエッチングし、転位密度を測定したとこ
ろ、いずれも平均転位密度２０個／ｃｍ2 以下の極低転
位であることが分かった。同条件で１０回成長させた結
果、再現性がよく、平均転位密度の最大値が５０個／ｃ
ｍ2 であった。
【００３０】シード側のキャリア濃度及び不純物（Ｓ
ｉ、Ｂ、Ｎ）の濃度を測定した結果、キャリア濃度ｎは
１×１０18ｃｍ-3であり、Ｓｉの不純物濃度ＮSiは略
１．１×１０18ｃｍ-3であり、Ｂの不純物濃度ＮB は略
３×１０18ｃｍ-3であり、Ｎの不純物濃度ＮN は略１×
１０17ｃｍ-3であった。 （実施例２）ＧａＮをドープしない点以外は実施例１と
同条件で１０回結晶成長を行ったところ、得られた結晶
の平均転位密度は、シード側で５０〜３００個／ｃｍ2
であった。但し、テール側は約５０個／ｃｍ2 程度であ
った。 （実施例３）ＧａＮのドープ量を０．０２ｇまで少なく
した点以外は、実施例１と同条件で結晶成長を行った結
果、約１／３の確率でシード側の転位密度が５０個／ｃ
ｍ2以下となることが分かった。この結晶のシード側の
キャリア濃度及び不純物濃度を測定した結果、キャリア
濃度ｎは１×１０18ｃｍ-3であり、Ｓｉの不純物濃度Ｎ
Siは略１．１×１０18ｃｍ-3であり、Ｂの不純物濃度Ｎ
B は略３×１０18ｃｍ -3であり、Ｎの不純物濃度ＮN は
略１×１０16ｃｍ-3であった。 （実施例４）ドーパントとして１．８ｇのＺｎと０．５
ｇのＩｎと０．１ｇのＧａＮとを用いた点以外は、実施
例１と同条件で結晶成長を行った結果、シード側でキャ
リア濃度ｎp が１×１０19ｃｍ-3のｐ型結晶が得られ
た。このｐ型結晶のシード側及びテール側の転位密度
は、いずれも５０個／ｃｍ2 以下であった。シード側の
不純物濃度を測定した結果、Ｚｎの不純物濃度ＮZnは
１．２×１０19ｃｍ-3であり、Ｉｎの不純物濃度ＮInは
１×１０18ｃｍ-3、Ｎの不純物濃度ＮN は１×１０17ｃ
ｍ-3であった。 （実施例５）ＧａＮをドープしない点以外は実施例４と
同条件で結晶成長を行った。その結果、得られた結晶の
シード側の転位密度は約１０００個／ｃｍ2 であった。
ｉ、Ｂ、Ｎ）の濃度を測定した結果、キャリア濃度ｎは
１×１０18ｃｍ-3であり、Ｓｉの不純物濃度ＮSiは略
１．１×１０18ｃｍ-3であり、Ｂの不純物濃度ＮB は略
３×１０18ｃｍ-3であり、Ｎの不純物濃度ＮN は略１×
１０17ｃｍ-3であった。 （実施例２）ＧａＮをドープしない点以外は実施例１と
同条件で１０回結晶成長を行ったところ、得られた結晶
の平均転位密度は、シード側で５０〜３００個／ｃｍ2
であった。但し、テール側は約５０個／ｃｍ2 程度であ
った。 （実施例３）ＧａＮのドープ量を０．０２ｇまで少なく
した点以外は、実施例１と同条件で結晶成長を行った結
果、約１／３の確率でシード側の転位密度が５０個／ｃ
ｍ2以下となることが分かった。この結晶のシード側の
キャリア濃度及び不純物濃度を測定した結果、キャリア
濃度ｎは１×１０18ｃｍ-3であり、Ｓｉの不純物濃度Ｎ
Siは略１．１×１０18ｃｍ-3であり、Ｂの不純物濃度Ｎ
B は略３×１０18ｃｍ -3であり、Ｎの不純物濃度ＮN は
略１×１０16ｃｍ-3であった。 （実施例４）ドーパントとして１．８ｇのＺｎと０．５
ｇのＩｎと０．１ｇのＧａＮとを用いた点以外は、実施
例１と同条件で結晶成長を行った結果、シード側でキャ
リア濃度ｎp が１×１０19ｃｍ-3のｐ型結晶が得られ
た。このｐ型結晶のシード側及びテール側の転位密度
は、いずれも５０個／ｃｍ2 以下であった。シード側の
不純物濃度を測定した結果、Ｚｎの不純物濃度ＮZnは
１．２×１０19ｃｍ-3であり、Ｉｎの不純物濃度ＮInは
１×１０18ｃｍ-3、Ｎの不純物濃度ＮN は１×１０17ｃ
ｍ-3であった。 （実施例５）ＧａＮをドープしない点以外は実施例４と
同条件で結晶成長を行った。その結果、得られた結晶の
シード側の転位密度は約１０００個／ｃｍ2 であった。
【００３１】ここで、Ｚｎドープｐ型結晶を得るため
に、Ｓｉ、Ｂ、Ｎをドープすることが有効であることは
言うまでもない。さらに、Ｓｉ、Ｂ、Ｉｎ、Ｎをドープ
しても有効である。すなわち、Ｎを共にドープすること
が低転位化に有効である。
に、Ｓｉ、Ｂ、Ｎをドープすることが有効であることは
言うまでもない。さらに、Ｓｉ、Ｂ、Ｉｎ、Ｎをドープ
しても有効である。すなわち、Ｎを共にドープすること
が低転位化に有効である。
【００３２】一方、エピタキシャルウェハ用の基板とし
てＧａＡｓウェハを使用する場合、基板の格子定数が変
化してしまうと、エピタキシャル成長後にウェハが反っ
てしまうことがある。この反りを防止するためには原子
半径の小さなＮと共に、原子半径の大きなＩｎやＡｌと
共にドープすることが望ましい。
てＧａＡｓウェハを使用する場合、基板の格子定数が変
化してしまうと、エピタキシャル成長後にウェハが反っ
てしまうことがある。この反りを防止するためには原子
半径の小さなＮと共に、原子半径の大きなＩｎやＡｌと
共にドープすることが望ましい。
【００３３】以上において本発明によれば、Ｎを微量ド
ープすることにより、極低転位密度の結晶が得られる。
この結果、ＬＤ用基板としてのさらなる需要増加が見込
まれる。
ープすることにより、極低転位密度の結晶が得られる。
この結果、ＬＤ用基板としてのさらなる需要増加が見込
まれる。
【００３４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００３５】転位密度が小さいガリウム砒素単結晶及び
ガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方
法の提供を実現することができる。
ガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方
法の提供を実現することができる。
【図１】本発明のガリウム砒素単結晶の製造方法を説明
するための製造装置の概念図である。
するための製造装置の概念図である。
１ 筐体 ２ 加熱機構 ３ 石英アンプル ４ 下軸 ５ 低温ヒータ ６ 高温ヒータ ７ 結晶成長容器 ８ 種結晶 ９ Ｂ2 Ｏ3 カプセル剤 １０ 蓋 １１ 原料融液 １２ 成長結晶 １３ 断熱材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤崎 稲雄 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線メクテック株式会社内 (72)発明者 和地 三千則 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BE46 CD02 EB01 HA12 5F053 AA11 AA32 AA33 DD03 FF04 GG01 JJ01 KK01 KK03 KK04 KK10 LL03 RR03
Claims (10)
- 【請求項１】 窒素及び窒素以外のドーパントを含み、
該窒素が１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子で、平均転
位密度が５０個／ｃｍ2 以下であることを特徴とするガ
リウム砒素単結晶。 - 【請求項２】 シリコンを１×１０18〜１×１０19ｃｍ
-3原子含み、さらに窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ
-3原子含み、平均転位密度が５０個／ｃｍ2以下である
ことを特徴とするガリウム砒素単結晶。 - 【請求項３】 シリコン及びホウ素を各々１×１０18〜
１×１０19ｃｍ-3原子含み、さらに窒素を１×１０16〜
１×１０19ｃｍ-3原子含み、平均転位密度が５０個／ｃ
ｍ2 以下であることを特徴とするガリウム砒素単結晶。 - 【請求項４】 インジウムを１×１０18〜２×１０19ｃ
ｍ-3原子含み、さらに窒素を１×１０16〜１×１０19ｃ
ｍ-3原子含み、平均転位密度が５０個／ｃｍ 2 以下であ
ることを特徴とするガリウム砒素単結晶。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載のガリ
ウム砒素単結晶を用いたｎ型またはｐ型のガリウム砒素
ウェハ。 - 【請求項６】 窒素ガスを用いて窒素をドープすること
により、該窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子と
し、平均転位密度を５０個／ｃｍ2 以下とするガリウム
砒素単結晶の製造方法。 - 【請求項７】 窒化ガリウムを用いて窒素をドープする
ことにより、該窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原
子とし、平均転位密度を５０個／ｃｍ2 以下とするガリ
ウム砒素単結晶の製造方法。 - 【請求項８】 シリコンを１×１０18〜１×１０19ｃｍ
-3原子含ませた後、上記窒素をドープすることにより上
記窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平均
転位密度を５０個／ｃｍ2 以下とする請求項６または７
に記載のガリウム砒素単結晶の製造方法。 - 【請求項９】 インジウムを１×１０18〜２×１０19ｃ
ｍ-3原子含ませた後、上記窒素をドープすることにより
上記窒素を１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3原子とし、平
均転位密度を５０個／ｃｍ2 以下とする請求項６または
７に記載のガリウム砒素単結晶の製造方法。 - 【請求項１０】 垂直ブリッジマン法または垂直温度勾
配凝固法を用いる請求項６から９のいずれかに記載のガ
リウム砒素単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001055025A JP2002255697A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | ガリウム砒素単結晶及びガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001055025A JP2002255697A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | ガリウム砒素単結晶及びガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002255697A true JP2002255697A (ja) | 2002-09-11 |
Family
ID=18915272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001055025A Pending JP2002255697A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | ガリウム砒素単結晶及びガリウム砒素ウェハ並びにガリウム砒素単結晶の製造方法 |
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| JP (1) | JP2002255697A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011527280A (ja) * | 2008-07-11 | 2011-10-27 | フライベルガー・コンパウンド・マテリアルズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 低い光吸収係数を有するドープされた砒化ガリウム基板ウエハを製造するための方法 |
| JP2013126943A (ja) * | 2005-07-01 | 2013-06-27 | Freiberger Compound Materials Gmbh | ドープ半導体単結晶 |
| US8815392B2 (en) | 2008-07-11 | 2014-08-26 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Process for producing doped gallium arsenide substrate wafers having low optical absorption coefficient |
| JP2015078122A (ja) * | 2008-07-11 | 2015-04-23 | フライベルガー・コンパウンド・マテリアルズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングＦｒｅｉｂｅｒｇｅｒ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｇｍｂｈ | 低い光吸収係数を有するドープされた砒化ガリウム単結晶 |
| CN113423876A (zh) * | 2019-07-10 | 2021-09-21 | 住友电气工业株式会社 | 砷化镓单晶基板 |
| WO2021251349A1 (ja) * | 2020-06-12 | 2021-12-16 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | ＧａＡｓインゴットおよびＧａＡｓインゴットの製造方法、ならびにＧａＡｓウエハ |
-
2001
- 2001-02-28 JP JP2001055025A patent/JP2002255697A/ja active Pending
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