JP2008230963A - SiドープGaAs単結晶 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体封止剤を用いた縦型ボート法によるSiドープGaAs単結晶の製造方法による結晶育成過程において、適正な時期に液体封止剤層を撹拌することにより、GaAs原料融液層中のSi濃度を制御し、単結晶中の位置を結晶育成過程における結晶の固化率gで表して(1−g)の対数値を横軸にとり、各固化率で特定される位置における単結晶中のキャリア濃度の対数値を縦軸にとったグラフに表される曲線が、固化率gが0.1〜0.8の範囲において、勾配が負の値を持ち、かつその勾配の絶対値が0.6より大きい直線と勾配の絶対値が0.6以下の直線とが接続されたものであるSiドープGaAs単結晶を得る。
【選択図】図1
Description
度が制御しにくくなる。このため、所望の好ましいキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を常に安定して製造することが困難である。この欠点を除去すべく、本発明者等は、予めSi酸化物をドープしたB2O3を用いて再現性良く所望のキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を成長させる方法を提案した(特許文献1参照)。
が0.6以下の1又は2以上の直線又は直線と見做し得る曲線とが接続されたものであることを特徴とするSiドープGaAs単結晶である。但し、ここにおける勾配とは、前記グラフにおける横軸をx軸、縦軸をy軸とする直交座標において、前記直線又は直線と見做し得る曲線をy=ax+bで現した場合のaの値とする。
ことを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法である。
図1は本発明の実施の形態1にかかるSiドープGaAs単結晶のキャリア濃度分布を示すグラフであり、図2ないし図4は本発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法に用いる単結晶製造装置の説明図である。以下、これらの図面を参照にしながら本発明の実施の形態1にかかるSiドープGaAs単結晶及びその製造方法を説明する。
略構成を示す断面図である。図2において、符号4はるつぼであり、該るつぼ4内に原料が収納されて結晶育成が行われるものである。このるつぼ4は、略円筒形状で、上側が開口され、下側が次第に径が小さくなるように断面テーパ状に形成されて閉じられたもので、最下端の小径部に種結晶5が収納されるようになっている。
*GaAs原料13…4000g
*ドーパントしてのSi原料14…GaAs原料に対して0.02〜0.03重量%
*液体封止剤原料としてのB2O3原料(Si濃度換算で3重量%になるようにSi酸化物を添加したB2O3 )… 240g
における位置を固化率gで特定することができる。
た。図1のグラフは、横軸が単結晶中の位置を結晶育成過程における結晶の固化率gで表して(1−g)の対数値をとったものであり、縦軸が各固化率で特定される位置における単結晶中のキャリア濃度の対数値をとったものである。図1のグラフに示されるように、キャリア濃度分布を示す曲線は、固化率gが0.4において、共に負の勾配をもつ2つの直線が接続されたものになっており、滑らかな増加傾向を示している。しかも、固化率gが0.1〜0.4での直線の勾配は約−0.85であり、固化率gが0.4〜0.8での直線の勾配は約−0.3であった。この結果は従来では得られなかったような十分に良好なキャリア濃度分布を有するということができる。なお、ここにおける勾配とは、前記グラフにおける横軸をx軸、縦軸をy軸とする直交座標において、前記直線をy=ax+bで現した場合のaの値である。また、この勾配は、GaAs中のSiの偏析係数と一定の対応関係にある。
3Si(GaAs Melt中)+2B2O3=3SiO2(B2O3へ)+4B(GaAs Meltへ)
取り込むSiを多くする。これによって、Si濃度分布を一様にしようとするものである(詳しくは、特願平9−96799号明細書参照)。
きなかった。特に、試行錯誤的結果に基づいて、より一様性を向上させる筈である量を添加した場合、逆に、Si濃度分布が図6に示されるような、不連続的分布を示す場合のあることがわかった。
ろ、B2O3層においては、GaAs融液層との界面近傍の下部でSi濃度が高く、この界面から離れて上部にいくにしたがってSi濃度が急激に低くなっていることが判明した。
この実施の形態は、撹拌の時期を固化率gが約0.55の時点から行うようにした点を除くほかは実施例1と同じであるのでその詳細説明は省略する。
この比較例は、実施の形態1におけるB2O3層8の上に、Si酸化物を添加しないB2
O3層(50g)が配置されるようにして、液体封止剤層を2層にしたほかは、撹拌の条
件を含めて実施の形態1と同じ条件で結晶育成を行ったものである。得られたSiドープGaAs単結晶の各位置におけるキャリア濃度分布は図6に示したグラフの通りであった。図6に示されるように、キャリア濃度と固化率との関係を示す曲線が不連続になっており、キャリア濃度分布が結晶成長方向で不連続的に変化している。この様な分布は結晶として極めて好ましくないものである。
変化させるようにしてもよい。
、11a、11b…シールリング、16…断熱材、17…加熱ヒーター。
Claims (3)
- 液体封止剤を用いた縦型ボート法によって作製されたSiドープGaAs単結晶であって、
該単結晶中の位置を結晶育成過程における結晶の固化率gで表して(1−g)の値を横軸にとり、各固化率gで特定される位置における該単結晶中のキャリア濃度の値を縦軸にとった、横軸と縦軸とが同スケールを有し、横軸に(1−g)の0.1〜1.0の範囲をとり、縦軸にキャリア濃度の5×1017〜1×1019cm−3の範囲をとった両対数グラフ上に、該単結晶中の各固化率gで特定される位置における各キャリア濃度の値をとり、当該値を結んだ線を直線とみなしたときに、
該直線は、固化率gが0.1〜0.8の範囲において、GaAs中のSiの偏析係数と対応関係にある勾配が負の値を持ち、かつ、その勾配の絶対値が異なる直線が接続されたものとなることを特徴とするSiドープGaAs単結晶。
但し、ここにおける勾配とは、前記両対数グラフにおける横軸をx軸、縦軸をy軸とする直交座標グラフに置き換えたときの該直線の勾配の値とする。 - 請求項1に記載のSiドープGaAs単結晶において、前記直線は、固化率gが0.1〜0.4の範囲の第1の直線と、固化率gが0.4〜0.8の範囲の第2の直線とを接続したものであり、かつ、第1及び第2の直線が共に負の勾配を持ち、かつ前記第1の直線の勾配の絶対値が0.6より大きく、前記第2の直線の勾配の絶対値が0.6以下であることを特徴とするSiドープGaAs単結晶。
- 請求項1に記載のSiドープGaAs単結晶において、前記直線は、固化率gが0.1〜0.6の範囲の第1の直線と、固化率gが0.6〜0.8の範囲の第2の直線とを接続したものであり、かつ、第1及び第2の直線が共に負の勾配を持ち、かつ前記第1の直線の勾配の絶対値が0.6より大きく、前記第2の直線の勾配の絶対値が0.6以下であることを特徴とするSiドープGaAs単結晶。
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