JP2013126943A - ドープ半導体単結晶 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電率生成ドーパント濃度が少なくとも1×1018atoms/cm3、製造過程で生じる不純物の濃度が最大で5×1018atoms/cm3であるIII-V族半導体単結晶であって、少なくとも250S/cmの導電率、及び/又は最大で4×10-3Ωcmの抵抗率を有する。または、少なくとも100mmの径を有し、導電率生成ドーパント濃度が少なくとも1.0×1018atoms/cm3、キャリア濃度が少なくとも1.0×1018cm-3であるIII-V族半導体単結晶であって、ASTMのF76−86によって求められるホール移動度が、キャリア濃度が1.0〜1.2×1018cm-3の場合には2100cm2/Vs以上である。
【選択図】図6
Description
従来、半導体材料の溶融体の垂直方向に向けられる凝固に基づいて、より大きな径、特に少なくとも100mmの径が所望されるIII-V族半導体結晶が製造される場合、たとえば、酸化硼素の封止剤を使用する必要があった。しかしながら、これにより上述の問題が生じる。
また、前記半導体溶融体が液体封止剤に覆われていることが好ましい。
また、前記液体封止剤は酸化硼素であり、該酸化硼素から生じる不純物は硼素であることも好ましい。
また、製造される前記半導体単結晶が、III-V族半導体の単結晶であることも好ましい。
また、製造される前記単結晶が、主成分としてガリウム砒素を含むことも好ましい。
また、製造される前記半導体単結晶、または前記半導体単結晶から加工される基板ウェハが、高い導電率を有するn型あるいはp型であることも好ましい。
また、製造される前記半導体単結晶、または前記半導体単結晶から加工される前記基板ウェハが、少なくとも250S/cmの導電率、及び/又は最大で4×10-3Ωcmの抵抗率を有することお好ましい。
また、前記ドーパントが固体状態で添加されることも好ましい。
また、シリコンが元素又は化学結合した状態でドーパントとして使用されることも好ましい。
明の単結晶は、好ましくは主成分としてGaAs、InP、GaP、InAs、GaSb、InSbのようなIII-V族半導体化合物、又はSiGe、HgCdTe、HgZ
nTe、ZnOのような他の半導体化合物を含み、もしくは上述のIII-V族半導体化合物から成る。特に好ましい半導体単結晶材料は、GaAsである。
試料形態:ウェハの中央部から切り取った正方形プレート
横方向寸法:17mm×17mm、厚さ625μm(ウェハの厚さに相当する)
測定中の試料温度:(22±0.2)℃
磁界の磁束密度:0.47T
試料電流:100mA
2 円筒形部
3 部分
4 円筒形部
5 種結晶
6 容器
7 ドーパント
8 器具
9 半導体溶融体
10 封止剤
11 半導体単結晶
12 凝固最前部
Claims (11)
- 導電率生成ドーパント濃度が少なくとも1×1018atoms/cm3、製造過程で生じる不純物の濃度が最大で5×1018atoms/cm3であるIII-V族半導体単結晶であって、
少なくとも250S/cmの導電率、及び/又は最大で4×10-3Ωcmの抵抗率を有することを特徴とするIII-V族半導体単結晶。 - 少なくとも100mmの径を有することを特徴とする請求項1に記載のIII-V族半導体単結晶。
- 前記導電率生成ドーパント濃度が1×1018atoms/cm3〜5×1019atoms/cm3の範囲内にあり、
及び/又は、製造過程において生じる前記不純物の濃度が1×1017atoms/cm3〜5×1018atoms/cm3の範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載のIII-V族半導体単結晶。 - 少なくとも100mmの径を有し、導電率生成ドーパント濃度が少なくとも1.0×1018atoms/cm3、キャリア濃度が少なくとも1.0×1018cm-3であるIII-V族半導体単結晶であって、
ASTMのF76−86によって求められるホール移動度が、
キャリア濃度が1.0〜1.2×1018cm-3の場合には2100cm2/Vs以上であり、
キャリア濃度が1.2×1018cm-3より高い場合には1900cm2/Vs以上であることを特徴とするIII-V族半導体単結晶。 - キャリア濃度が1.3〜1.8×1018cm-3である場合には、前記ホール移動度が少なくとも2000cm2/Vsであることを特徴とする請求項4に記載のIII-V族半導体単結晶。
- 前記導電率生成ドーパント濃度が少なくとも1.5×1018atoms/cm3であり、及び/又は、製造過程で生じる不純物が最大5×1018atoms/cm3の濃度で含有されることを特徴とする請求項4に記載のIII-V族半導体単結晶。
- 前記導電率生成ドーパントがシリコンであり、及び/又は、製造過程で生じる不純物が硼素であることを特徴とする請求項1又は4に記載のIII-V族半導体単結晶。
- III-V族半導体化合物がGaAsであることを特徴とする請求項1又は4に記載のIII-V族半導体単結晶。
- VGF法あるいはVB法によって、液体封止剤を用いて製造されることを特徴とする請求項1又は4に記載のIII-V族半導体単結晶。
- ドーパントがドーピングされる半導体単結晶を、製造される半導体単結晶と同一の半導体材料の種結晶を使用し、坩堝内で半導体溶融体を凝固させて製造する製造方法であって、
円錐部又は先細部を有する坩堝が使用されてVGF法あるいはVB法が実施され、
製造される半導体単結晶における所望の導電率を調整するために使用される前記ドーパントは、
(a)種結晶上に形成される前記半導体単結晶の成長が開始した後、又は
(b)坩堝の円錐部又は先細部とにおいて半導体単結晶の凝固が終了した後に、前記半導体溶融体に添加され、
前記ドーパントの添加が少なくとも2ステップで実施され、
第1のステップでは、事前に、すなわち(a)もしくは(b)に先立って、前記ドーパントの一部が添加され、
第2のステップでは、(a)もしくは(b)に従って、前記ドーパントの残りが前記半導体溶融体に添加され、
少なくとも前記2つのステップでドーパントが添加されるときに、前記第1のステップにおいて添加されるドーパントの量が、製造される半導体単結晶における所望の導電率を調整するために使用されるドーパント総量の2/3以下である製造方法によって得られることを特徴とする請求項1又は4に記載のIII-V族半導体単結晶。 - 請求項1又は4に記載のIII-V族半導体単結晶より加工されることを特徴とする基板ウェハ。
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