JP2004107099A - Method of manufacturing semi-insulative gallium arsenide single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
(従来技術1)
図6は化合物半導体単結晶の製造方法の従来例を適用した製造装置の概念図である。なお、紙面の都合上製造装置は縦方向に短縮されている。
【0003】
同図を参照して化合物半導体単結晶としてのGaAs単結晶の製造方法について説明する。この製造方法は化合物半導体単結晶の原料に固体の炭素を添加することを特徴とするものである。
【0004】
圧力容器1内の底部中央に昇降装置2が配置されており、その昇降装置2上にるつぼサセプタ3が設けられている。るつぼサセプタ3は昇降装置2により圧力容器1内で鉛直方向(図の上下方向)に移動できるようになっている。るつぼサセプタ3は、PBN(Pyrolytic Boron Nitride)製のるつぼ(以下「るつぼ」という。)4を鉛直な状態で保持できるように形成されている。
【0005】
圧力容器1の側壁の近傍にはるつぼサセプタ3を包囲するように上下二段のヒータ5、6が配置されている。
【0006】
圧力容器1の底部には、圧力容器1内に不活性ガスとしての窒素ガスを導入するためのN2ガス導入管7が設けられている。
【0007】
次にこのような製造装置を用いたGaAs単結晶の製造方法について説明する。
【0008】
まず、るつぼ4内にGaAsの種結晶11と、原料としてのGaAs(多結晶)8と、炭素(固体)9と、液体封止剤となる酸化ホウ素(B2O3、固体)10とを収容した。るつぼ4、GaAs(多結晶)8、炭素9、酸化ホウ素(固体)10及び炉内雰囲気(圧力容器1内雰囲気)等の条件について表1に示す。
【0009】
【表1】
【0010】
次に炉内雰囲気を不活性ガスで置換し、炉内をヒータ5、6により加熱した。この加熱過程で、酸化ホウ素(固体)10は軟化溶融し、さらに、GaAs(多結晶)8も融解した。その後、るつぼ4を4mm/時の速度で鉛直下方に移動させることにより、GaAs(液体、融液)8と種結晶11との接触部からGaAs(液体)8は鉛直上方に向かって凝固を開始し、GaAs8の単結晶12(図7参照)が成長した。
【0011】
図7は図6に示した製造装置を用いて得られた単結晶の側面図である。
【0012】
GaAsの単結晶12は、種結晶11から略円錐状に拡がった円錐部12aと、円錐の最大外径(105mm)を外径とする円柱部(長さ200mm)12bとで構成されている。
【0013】
ここで、単結晶12の円柱部12bと円錐部12aとの境界の位置Ps(0mm)をシードと呼び、円柱部12bの円錐部12aの反対側の端部の位置Pt(200mm)をテイルと呼ぶ。円柱部12bの位置P50、P100、P150はそれぞれシードPsからの距離50mm、100mm、150mmを表す。
【0014】
図8は図7に示した単結晶の長手方向の炭素濃度分布図であり、横軸が単結晶の長手方向の位置を示し、縦軸が炭素濃度を示す。
【0015】
ここで、GaAs単結晶12中での炭素の実効偏析係数は一般に>>1であるとされているため、シードPsからテイルPtに向かうにつれて炭素濃度が減少するはずである。
【0016】
しかしながら、図8に示すようにGaAs単結晶中の炭素濃度がシードPsからテイルPtに向かうにつれて増加していることが分かる。
【0017】
このGaAs単結晶中の炭素濃度の増加の原因としては、単結晶成長中に固体の炭素9(図6参照)から常に炭素分子がGaAs8の融液中に取り込まれるため、GaAs8の融液が非平衡状態となり、そのまま冷却しても通常の偏析が起こらないものと考えられる。
【0018】
(従来技術2)
図9は化合物半導体単結晶の製造方法の他の従来例を適用した製造装置の概念図である。
【0019】
図9に示した製造装置の図6に示した製造装置との相違点は、炭素(固体)9を用いずに結晶成長中の雰囲気ガスに一酸化炭素(若しくは二酸化炭素)を導入する点である。なお、13は圧力容器1内に一酸化炭素(若しくは二酸化炭素)を導入するためのCOガス導入管である。
【0020】
図9を参照して化合物半導体単結晶としてのGaAs単結晶の製造方法について説明する。
【0021】
同図に示するつぼ4にGaAsの種結晶11、GaAs(多結晶)8及び酸化ホウ素(固体)10を収容した。
【0022】
GaAs(多結晶)8、酸化ホウ素(固体)10、るつぼ4及び炉内雰囲気等の条件について表2に示す。
【0023】
【表2】
【0024】
炉内の雰囲気を、5%の一酸化炭素を添加した不活性ガスで置換し、ヒータ5、6により炉内を加熱した。この加熱過程で、酸化ホウ素(固体)10は軟化融解し、さらに、GaAs(多結晶)8も融解した。その後、GaAs8を融液状態に保持したまま、18時間放置した。GaAs8の融液放置後、るつぼ4を4mm/時の速度で鉛直下方(図では下側)に移動させることによって、GaAs(液体)8と種結晶11との接触部からGaAs(液体)8が鉛直上方に凝固を開始し、図7に示した単結晶12と同様の形状の単結晶が成長した。
【0025】
図10は図9に示した製造装置によって得られた単結晶の長手方向の炭素濃度分布図であり、横軸が単結晶の長手方向の位置を示し、縦軸が炭素濃度を示す。
【0026】
図10よりGaAsの単結晶のシードPsからテイルPtに向かうにつれて炭素濃度が減少することが分かる。これは一般に炭素の実効偏析係数>>1であるとされていることに合致する(例えば、特許文献1参照。)。
【0027】
【特許文献1】
特開平11−335195号公報(第2−4頁、図4)
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、FETやIC等の半導体素子の材料となる半絶縁性ガリウム砒素単結晶の成長方法においては、ガリウム砒素単結晶中に半絶縁性となるように比抵抗(抵抗率とも言う。)を決定するため所定の濃度の炭素をドープして成長させるのが一般的である。
【0029】
ここで、半絶縁性とは、比抵抗が1×106〜1×108Ω・cmのものをいう。
【0030】
半絶縁性ガリウム砒素単結晶から得られるウェハを用いてFETやICを製造する場合(共に図示せず。)、その動作条件としての基板の比抵抗が特定の数値範囲内に入るように厳しく設定されている。
【0031】
ところが、従来技術1と従来技術2とでは、GaAs単結晶の炭素濃度を結晶全域にわたり一定に制御するのは非常に困難であるため、得られたGaAs単結晶は全域にわたって比抵抗が一定とならず、結晶全域を半導体素子製造用の基板として用いることができないため、高コスト化の要因となるという問題があった。
【0032】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、長手方向の炭素濃度が均一かつ任意に設定できる半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法を提供することにある。
【0033】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、底部に種結晶を配置したるつぼ内にガリウム砒素の原料を収容した後、るつぼを加熱して原料を融液化し、その融液を冷却することにより種結晶から鉛直上方に向かって半絶縁性ガリウム砒素単結晶を成長させる半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法において、一酸化炭素若しくは二酸化炭素を含んだ不活性ガス雰囲気中で原料に固体の炭素を添加して半絶縁性ガリウム砒素単結晶を成長させるものである。
【0034】
請求項2の発明は、請求項1に記載の構成に加え、一酸化炭素の濃度を1〜10%の範囲内とするか、若しくは二酸化炭素の濃度を0.5〜5%の範囲内とするのが好ましい。
【0035】
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の構成に加え、半絶縁性ガリウム砒素単結晶の成長方法として垂直グラディエントフリージング法若しくは垂直ブリッジマン法を用い、ガリウム砒素の原料として多結晶のガリウム砒素を用いるのが好ましい。
【0036】
ここで、一酸化炭素若しく二酸化炭素を含んだ不活性ガス雰囲気中で半絶縁性ガリウム砒素単結晶を成長させることにより、半絶縁性ガリウム砒素単結晶の炭素濃度が減少する。また、ガリウム砒素の原料融液に固体の炭素を添加して半絶縁性ガリウム砒素単結晶を成長させることにより、その炭素から常に炭素分子が原料融液中に取り込まれて半絶縁性ガリウム砒素単結晶の炭素濃度が増加する。従って、一酸化炭素若しく二酸化炭素を含んだ不活性ガス雰囲気中でガリウム砒素の原料融液に固体の炭素を添加して半絶縁性ガリウム砒素単結晶を成長させることにより、炭素濃度の減少と増加とが同時に起こって互いに相殺し合うので、半絶縁性ガリウム砒素単結晶の炭素濃度を均一かつ任意に制御することができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0038】
図1は本発明の半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法を適用した製造装置の一実施の形態を示す概念図である。なお、図6及び図9に示した従来例と同様の部材には共通の符号が用いられている。
【0039】
圧力容器1内の底部中央には昇降装置2が配置されており、その昇降装置2上にるつぼサセプタ3が設けられている。るつぼサセプタ3は昇降装置2により圧力容器1内で鉛直方向(図では上下方向)に移動できるようになっている。るつぼサセプタ3は、るつぼ4を鉛直な状態で保持できるように略漏斗状の内壁を有する底部3aと、円筒状の側壁3bとを有しており、漏斗の細径部の底は閉じられている。
【0040】
圧力容器1の側壁の近傍にはるつぼサセプタ3を包囲するように例えば上下二段のヒータ5、6が配置されている。ヒータ5、6はるつぼ4内に収容される原料としてのGaAs(多結晶)8等を均一に加熱するため、円筒状に形成されているのが好ましい。
【0041】
圧力容器1の底部には、圧力容器1内に不活性ガスとしての窒素ガス(ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス等の周期表の18族元素の希ガスでもよい。)を導入するためのN2ガス導入管7と圧力容器1内に一酸化炭素ガス(若しくは二酸化炭素ガス)を導入するためのCOガス導入管13とが設けられている。なお、圧力容器1内の雰囲気を一酸化炭素ガス(若しくは二酸化炭素ガス)と窒素ガスとで置換するための排気管やバルブやポンプ等は省略されている。
【0042】
このような製造装置を用いた半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法の一実施の形態について説明する。
【0043】
まず、るつぼ4の底部内に種結晶11を収容し、るつぼ4内に原料としてのGaAs(多結晶)8、炭素(固体)9及び酸化ホウ素(固体)10を順次収容した。るつぼ4、GaAs(多結晶)8、炭素(固体)9、酸化ホウ素(固体)10及び炉内雰囲気について表3に示す。
【0044】
【表3】
【0045】
次に炉内を図示しないポンプで真空引きし、COを5%添加した不活性ガスで置換し、ヒータ5、6で加熱した。この加熱過程で、酸化ホウ素(固体)10は軟化融解し、さらにGaAs(多結晶)8も融解した。その後、昇降装置2を駆動させてるつぼ4を約4mm/時の速度で鉛直下方に移動させることにより、GaAs(融液)8は種結晶11との接触部から鉛直上方に向かって凝固を開始し、半絶縁性ガリウム砒素単結晶が成長した。
【0046】
図2は表3に示した条件で得られた半絶縁性ガリウム砒素単結晶の炭素濃度分布図であり、横軸は半絶縁性ガリウム砒素単結晶の位置を示し、縦軸は炭素濃度を示している。
【0047】
同図より半絶縁性ガリウム砒素単結晶(図7参照。)のシードPsからテイルPtにわたって炭素濃度が均一になっていることが分かる。
【0048】
次に図1に示した製造装置を用いて表4に示す条件下で半絶縁性ガリウム砒素単結晶を成長させた。
【0049】
【表4】
【0050】
図3は表4に示した条件で得られた半絶縁性ガリウム砒素単結晶の炭素濃度分布図であり、横軸は半絶縁性ガリウム砒素単結晶の位置を示し、縦軸は炭素濃度を示している。
【0051】
同図より半絶縁性ガリウム砒素単結晶のシードPsからテイルPtにわたって炭素濃度が均一になっていることが分かる。
【0052】
CO濃度が1〜10%、CO2濃度が0.5〜5%の不活性ガス雰囲気以外の条件は同様で、50回の半絶縁性ガリウム砒素単結晶製造を実施したが、全て単結晶で、シードPsからテイルPtにわたって炭素濃度は均一となった。
【0053】
(最適条件の根拠)
(比較例1)
半絶縁性ガリウム砒素単結晶の成長時の雰囲気ガスとしてCOが1%以下、CO2が0.5%以下の添加率の不活性ガスを用いた以外は上記実施の形態の条件と同様の条件で半絶縁性ガリウム砒素単結晶の成長を行った。
【0054】
図4は比較例1における半絶縁性ガリウム砒素単結晶の長手方向の炭素濃度分布図であり、横軸が半絶縁性ガリウム砒素単結晶の位置を示し、縦軸が炭素濃度を示す。
【0055】
同図より、半絶縁性ガリウム砒素単結晶のシードPsからテイルPtに向かうにつれて炭素濃度が増加していることが分かる。
【0056】
(比較例2)
結晶成長時の雰囲気ガスとしてCOが10%以上、CO2が5%以上の添加率の不活性ガスを用いた以外は上記実施の形態と同様の条件で半絶縁性ガリウム砒素単結晶の成長を行った。
【0057】
図5は比較例2における半絶縁性ガリウム砒素単結晶の長手方向の炭素濃度分布図であり、横軸が半絶縁性ガリウム砒素単結晶の位置を示し、縦軸が炭素濃度を示す。
【0058】
同図より、半絶縁性ガリウム砒素単結晶のシードPsからテイルPtに向かうにつれて炭素濃度が減少していることが分かる。
【0059】
これら比較例1、2から、半絶縁性ガリウム砒素単結晶の結晶成長時の雰囲気ガスを、一酸化炭素濃度1〜10%若しくは二酸化炭素濃度0.5〜5%添加の不活性ガスとし、固体の炭素をGaAs融液に添加することにより、半絶縁性ガリウム砒素単結晶の長手方向の炭素濃度を均一にすることができることが分かった。
【0060】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、長手方向の炭素濃度が均一かつ任意に設定できる半絶縁性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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法を適用した製造装置の一実施の形態を示す概念図である。
【図2】表3に示した条件で得られた半絶縁性ガリウム砒素単結晶の長手方向の炭素濃度分布図である。
【図3】表4に示した条件で得られた半絶縁性ガリウム砒素単結晶の長手方向の炭素濃度分布図である。
【図4】比較例1における半絶縁性ガリウム砒素単結晶の長手方向の炭素濃度分布図である。
【図5】比較例2における半絶縁性ガリウム砒素単結晶の長手方向の炭素濃度分布図である。
【図6】化合物半導体単結晶の製造方法の従来例を適用した製造装置の概念図である。
【図7】図6に示した製造装置を用いて得られた単結晶の側面図である。
【図8】図7に示した単結晶の長手方向の炭素濃度分布図である。
【図9】化合物半導体単結晶の製造方法の他の従来例を適用した製造装置の概念図である。
【図10】図9に示した製造装置によって得られた単結晶の長手方向の炭素濃度分布図である。
【符号の説明】
1 圧力容器
2 昇降装置
3 るつぼサセプタ
4 るつぼ
5、6 ヒータ
7 N2ガス導入管
8 GaAs(固体、融液)
9 炭素(固体)
10 酸化ホウ素(固体、融液)
11 種結晶
13 COガス導入管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a semi-insulating gallium arsenide single crystal.
[0002]
[Prior art]
(Prior art 1)
FIG. 6 is a conceptual diagram of a manufacturing apparatus to which a conventional example of a method for manufacturing a compound semiconductor single crystal is applied. The manufacturing apparatus is shortened in the vertical direction due to space limitations.
[0003]
A method for manufacturing a GaAs single crystal as a compound semiconductor single crystal will be described with reference to FIG. This manufacturing method is characterized by adding solid carbon to a raw material of a compound semiconductor single crystal.
[0004]
An
[0005]
In the vicinity of the side wall of the
[0006]
At the bottom of the
[0007]
Next, a method for manufacturing a GaAs single crystal using such a manufacturing apparatus will be described.
[0008]
First, a
[0009]
[Table 1]
[0010]
Next, the atmosphere in the furnace was replaced with an inert gas, and the inside of the furnace was heated by
[0011]
FIG. 7 is a side view of a single crystal obtained by using the manufacturing apparatus shown in FIG.
[0012]
The GaAs
[0013]
Here, the position Ps (0 mm) of the boundary between the
[0014]
FIG. 8 is a carbon concentration distribution diagram in the longitudinal direction of the single crystal shown in FIG. 7, in which the abscissa indicates the position in the longitudinal direction of the single crystal and the ordinate indicates the carbon concentration.
[0015]
Here, since the effective segregation coefficient of carbon in the GaAs
[0016]
However, as shown in FIG. 8, it can be seen that the carbon concentration in the GaAs single crystal increases from the seed Ps toward the tail Pt.
[0017]
The cause of the increase in the carbon concentration in the GaAs single crystal is that the carbon molecule is always taken into the melt of GaAs 8 from the solid carbon 9 (see FIG. 6) during the growth of the single crystal. It is considered that normal segregation does not occur even if the mixture is cooled down.
[0018]
(Prior art 2)
FIG. 9 is a conceptual diagram of a manufacturing apparatus to which another conventional example of a method of manufacturing a compound semiconductor single crystal is applied.
[0019]
The difference between the manufacturing apparatus shown in FIG. 9 and the manufacturing apparatus shown in FIG. 6 is that carbon monoxide (or carbon dioxide) is introduced into the atmosphere gas during crystal growth without using carbon (solid) 9. is there.
[0020]
A method for manufacturing a GaAs single crystal as a compound semiconductor single crystal will be described with reference to FIG.
[0021]
A crucible 4 shown in FIG. 1 contains a
[0022]
Table 2 shows conditions such as GaAs (polycrystal) 8, boron oxide (solid) 10, crucible 4, and atmosphere in the furnace.
[0023]
[Table 2]
[0024]
The atmosphere in the furnace was replaced with an inert gas to which 5% of carbon monoxide was added, and the inside of the furnace was heated by
[0025]
FIG. 10 is a carbon concentration distribution diagram in the longitudinal direction of the single crystal obtained by the manufacturing apparatus shown in FIG. 9, in which the horizontal axis indicates the position in the longitudinal direction of the single crystal and the vertical axis indicates the carbon concentration.
[0026]
FIG. 10 shows that the carbon concentration decreases from the seed Ps of the GaAs single crystal toward the tail Pt. This agrees with the fact that the effective segregation coefficient of carbon is generally >> 1 (for example, see Patent Document 1).
[0027]
[Patent Document 1]
JP-A-11-335195 (pages 2-4, FIG. 4)
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a method of growing a semi-insulating gallium arsenide single crystal used as a material of a semiconductor element such as an FET or an IC, a specific resistance (also referred to as resistivity) is determined so that the gallium arsenide single crystal becomes semi-insulating. In order to achieve this, it is common to dope a predetermined concentration of carbon for growth.
[0029]
Here, the semi-insulating property means a substance having a specific resistance of 1 × 10 6 to 1 × 10 8 Ω · cm.
[0030]
When FETs and ICs are manufactured using a wafer obtained from a semi-insulating gallium arsenide single crystal (both are not shown), the operating conditions are strictly set so that the specific resistance of the substrate falls within a specific numerical range. Have been.
[0031]
However, since it is very difficult to control the carbon concentration of the GaAs single crystal to be constant over the entire region in the
[0032]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for producing a semi-insulating gallium arsenide single crystal in which the carbon concentration in the longitudinal direction can be set uniformly and arbitrarily.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of
[0034]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the concentration of carbon monoxide is in the range of 1 to 10%, or the concentration of carbon dioxide is in the range of 0.5 to 5%. Is preferred.
[0035]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the structure of the first or second aspect, a vertical gradient freezing method or a vertical Bridgman method is used as a method for growing a semi-insulating gallium arsenide single crystal, and a polycrystalline raw material of gallium arsenide is used. Preferably, gallium arsenide is used.
[0036]
Here, by growing the semi-insulating gallium arsenide single crystal in an inert gas atmosphere containing carbon monoxide or carbon dioxide, the carbon concentration of the semi-insulating gallium arsenide single crystal is reduced. Also, by growing solid semi-insulating gallium arsenide single crystal by adding solid carbon to the gallium arsenide raw material melt, carbon molecules are always taken into the raw material melt from the carbon and the semi-insulating gallium arsenide single crystal is added. The carbon concentration of the crystal increases. Therefore, by adding solid carbon to a raw material melt of gallium arsenide in an inert gas atmosphere containing carbon monoxide or carbon dioxide to grow a semi-insulating gallium arsenide single crystal, the carbon concentration can be reduced. Since the increases occur simultaneously and cancel each other, the carbon concentration of the semi-insulating gallium arsenide single crystal can be uniformly and arbitrarily controlled.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0038]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of a manufacturing apparatus to which a method for manufacturing a semi-insulating gallium arsenide single crystal of the present invention is applied. Note that the same reference numerals are used for members similar to those of the conventional example shown in FIGS. 6 and 9.
[0039]
An elevating
[0040]
In the vicinity of the side wall of the
[0041]
At the bottom of the
[0042]
An embodiment of a method for manufacturing a semi-insulating gallium arsenide single crystal using such a manufacturing apparatus will be described.
[0043]
First, the
[0044]
[Table 3]
[0045]
Next, the inside of the furnace was evacuated with a pump (not shown), replaced with an inert gas containing 5% of CO, and heated with
[0046]
FIG. 2 is a carbon concentration distribution diagram of the semi-insulating gallium arsenide single crystal obtained under the conditions shown in Table 3, where the horizontal axis indicates the position of the semi-insulating gallium arsenide single crystal and the vertical axis indicates the carbon concentration. ing.
[0047]
The figure shows that the carbon concentration is uniform from the seed Ps to the tail Pt of the semi-insulating gallium arsenide single crystal (see FIG. 7).
[0048]
Next, a semi-insulating gallium arsenide single crystal was grown under the conditions shown in Table 4 using the manufacturing apparatus shown in FIG.
[0049]
[Table 4]
[0050]
FIG. 3 is a carbon concentration distribution diagram of the semi-insulating gallium arsenide single crystal obtained under the conditions shown in Table 4, where the horizontal axis indicates the position of the semi-insulating gallium arsenide single crystal and the vertical axis indicates the carbon concentration. ing.
[0051]
It can be seen from the figure that the carbon concentration is uniform from the seed Ps to the tail Pt of the semi-insulating gallium arsenide single crystal.
[0052]
The conditions were the same except for an inert gas atmosphere with a CO concentration of 1 to 10% and a CO 2 concentration of 0.5 to 5%, and semi-insulating gallium arsenide single crystals were manufactured 50 times. The carbon concentration became uniform from the seed Ps to the tail Pt.
[0053]
(Evidence for optimal conditions)
(Comparative Example 1)
Conditions similar to those of the above embodiment except that an inert gas with an addition rate of 1% or less of CO and 0.5% or less of CO 2 was used as an atmosphere gas during the growth of the semi-insulating gallium arsenide single crystal. Then, a semi-insulating gallium arsenide single crystal was grown.
[0054]
FIG. 4 is a carbon concentration distribution diagram in the longitudinal direction of the semi-insulating gallium arsenide single crystal in Comparative Example 1. The horizontal axis indicates the position of the semi-insulating gallium arsenide single crystal, and the vertical axis indicates the carbon concentration.
[0055]
From the figure, it can be seen that the carbon concentration increases from the seed Ps of the semi-insulating gallium arsenide single crystal toward the tail Pt.
[0056]
(Comparative Example 2)
The growth of the semi-insulating gallium arsenide single crystal was performed under the same conditions as in the above embodiment except that an inert gas with an addition rate of 10% or more of CO and 5% or more of CO 2 was used as an atmosphere gas during the crystal growth. went.
[0057]
FIG. 5 is a longitudinal carbon concentration distribution diagram of the semi-insulating gallium arsenide single crystal in Comparative Example 2, where the horizontal axis indicates the position of the semi-insulating gallium arsenide single crystal and the vertical axis indicates the carbon concentration.
[0058]
It can be seen from the figure that the carbon concentration decreases from the seed Ps of the semi-insulating gallium arsenide single crystal toward the tail Pt.
[0059]
From Comparative Examples 1 and 2, the atmosphere gas during the crystal growth of the semi-insulating gallium arsenide single crystal was an inert gas with a carbon monoxide concentration of 1 to 10% or a carbon dioxide concentration of 0.5 to 5%. It has been found that the addition of carbon to the GaAs melt can make the carbon concentration in the longitudinal direction of the semi-insulating gallium arsenide single crystal uniform.
[0060]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing a semi-insulating gallium arsenide single crystal in which the carbon concentration in the longitudinal direction can be set uniformly and arbitrarily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a manufacturing apparatus to which a method for manufacturing a semi-insulating gallium arsenide single crystal of the present invention is applied.
FIG. 2 is a longitudinal carbon concentration distribution diagram of a semi-insulating gallium arsenide single crystal obtained under the conditions shown in Table 3.
FIG. 3 is a longitudinal carbon concentration distribution diagram of a semi-insulating gallium arsenide single crystal obtained under the conditions shown in Table 4.
FIG. 4 is a longitudinal carbon concentration distribution diagram of a semi-insulating gallium arsenide single crystal in Comparative Example 1.
FIG. 5 is a longitudinal carbon concentration distribution diagram of a semi-insulating gallium arsenide single crystal in Comparative Example 2.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a manufacturing apparatus to which a conventional example of a method for manufacturing a compound semiconductor single crystal is applied.
7 is a side view of a single crystal obtained by using the manufacturing apparatus shown in FIG.
8 is a carbon concentration distribution diagram in a longitudinal direction of the single crystal shown in FIG.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a manufacturing apparatus to which another conventional example of a method for manufacturing a compound semiconductor single crystal is applied.
10 is a longitudinal carbon concentration distribution diagram of a single crystal obtained by the manufacturing apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1
9 carbon (solid)
10 Boron oxide (solid, melt)
11
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- 2002-09-13 JP JP2002268106A patent/JP2004107099A/en active Pending
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