JP2736343B2 - 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 - Google Patents
半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JP2736343B2 JP2736343B2 JP1241296A JP24129689A JP2736343B2 JP 2736343 B2 JP2736343 B2 JP 2736343B2 JP 1241296 A JP1241296 A JP 1241296A JP 24129689 A JP24129689 A JP 24129689A JP 2736343 B2 JP2736343 B2 JP 2736343B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- semi
- insulating
- crystal
- inp single
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は化合物半導体単結晶の製造技術に関し、例え
ば液体封止チョクラルスキー法（LEC法）により高純度
の半絶縁性InP単結晶を製造する場合に利用して効果的
な技術に関する。
ば液体封止チョクラルスキー法（LEC法）により高純度
の半絶縁性InP単結晶を製造する場合に利用して効果的
な技術に関する。
［従来の技術］ 化合物半導体材料を半絶縁性化するにあたり、ｎ型の
不純物となるSiやＳを含む材料では、深いアクセプター
となるFe,CoまたはCr等を添加する方法が工業的に用い
られている。この半絶縁性化は、浅いドナーを深いアク
セプターで補償するという機構によるものである。した
がって、深いアクセプターの添加量は、結晶材料中に含
有されているドナーの量より多くなければ、半絶縁性化
することはできない。
不純物となるSiやＳを含む材料では、深いアクセプター
となるFe,CoまたはCr等を添加する方法が工業的に用い
られている。この半絶縁性化は、浅いドナーを深いアク
セプターで補償するという機構によるものである。した
がって、深いアクセプターの添加量は、結晶材料中に含
有されているドナーの量より多くなければ、半絶縁性化
することはできない。
電子デバイスに用いる半絶縁性の化合物半導体材料と
しては、FeドープInP、CrドープGaAs、アンドープGaAs
等が主として用いられている。ここで、GaAsの場合にあ
っては、直接合成LEC法によりアンドープの半絶縁性GaA
sを容易に得ることができるので、Crのドープ量をいく
ら減らしても半絶縁性が常に得られる。
しては、FeドープInP、CrドープGaAs、アンドープGaAs
等が主として用いられている。ここで、GaAsの場合にあ
っては、直接合成LEC法によりアンドープの半絶縁性GaA
sを容易に得ることができるので、Crのドープ量をいく
ら減らしても半絶縁性が常に得られる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、InPの場合にあっては、直接合成LEC法
を適用することができないため、HB法により多結晶原料
を作成した後、LEC法により単結晶を育成するが、この
際、Feの含有濃度が0.2ppmw以下であると、抵抗率が106
Ω・cmより低くなってしまい、半絶縁性が低下してしま
う。また、GaAsの場合でも、HB法により単結晶を育成す
るには、Crドープの半絶縁性結晶を得ようとすると、Cr
の含有濃度が0.2ppmw以下であると、抵抗率が106Ω・cm
より低くなってしまう。
を適用することができないため、HB法により多結晶原料
を作成した後、LEC法により単結晶を育成するが、この
際、Feの含有濃度が0.2ppmw以下であると、抵抗率が106
Ω・cmより低くなってしまい、半絶縁性が低下してしま
う。また、GaAsの場合でも、HB法により単結晶を育成す
るには、Crドープの半絶縁性結晶を得ようとすると、Cr
の含有濃度が0.2ppmw以下であると、抵抗率が106Ω・cm
より低くなってしまう。
すなわち、従来、FeドープInPやHB法によるCrドープG
aAs等では、これを半絶縁性結晶とするためには、FeやC
rのドープ量を一定量（0.2ppmw）以上にしなければなら
なかった。
aAs等では、これを半絶縁性結晶とするためには、FeやC
rのドープ量を一定量（0.2ppmw）以上にしなければなら
なかった。
しかしながら、Fe,CoまたはCr等のドープ量が多い
と、Fe,Co,Cr等は深いアクセプターとして作用するた
め、イオン注入型の電子デバイスにおいてはキャリアと
なる不純物の活性化率を低下させ、また高周波で動作さ
せるデバイスにおいてはトラップとして作用してデバイ
スの電気的特性を低下させたり、特性のバラツキを大き
くしてしまうという問題点があることが分かった。
と、Fe,Co,Cr等は深いアクセプターとして作用するた
め、イオン注入型の電子デバイスにおいてはキャリアと
なる不純物の活性化率を低下させ、また高周波で動作さ
せるデバイスにおいてはトラップとして作用してデバイ
スの電気的特性を低下させたり、特性のバラツキを大き
くしてしまうという問題点があることが分かった。
本発明は上記のような背景の下になされたもので、そ
の目的とするところは電子デバイスの製造工程における
イオン注入後のキャリアの活性化率が高くかつ一定であ
り、トラップの量の少ないFe,CoまたはCr含有半絶縁性
化合物半導体単結晶を提供することにある。
の目的とするところは電子デバイスの製造工程における
イオン注入後のキャリアの活性化率が高くかつ一定であ
り、トラップの量の少ないFe,CoまたはCr含有半絶縁性
化合物半導体単結晶を提供することにある。
なお、本出願人は先に、Fe,CoまたはCrのいずれか１
種以上の元素を含み、その含有濃度の合計が0.2ppmw以
下であり、かつ抵抗率が１×106Ω・cm以上である化合
物半導体単結晶とその製造技術を開発し、提案した（特
願平１−58248号）。この発明はそのような低濃度Fe含
有半絶縁性InP単結晶の他の製造方法を提供するもので
ある。
種以上の元素を含み、その含有濃度の合計が0.2ppmw以
下であり、かつ抵抗率が１×106Ω・cm以上である化合
物半導体単結晶とその製造技術を開発し、提案した（特
願平１−58248号）。この発明はそのような低濃度Fe含
有半絶縁性InP単結晶の他の製造方法を提供するもので
ある。
［課題を解決するための手段］ G.W.Iselerは、“J.Eleclron.mater.13,989（198
4）”において、In過剰融液から引き上げたアンドープI
nP結晶はストイキオメトリな融液から引き上げたアンド
ープInP結晶よりもキャリア濃度が低く、高純度である
と報告している。これは、InP融液中に含まれる不純物
（Si,S等）が結晶成長時に偏析し、In過剰融液中に取り
込まれるためと考えられている。
4）”において、In過剰融液から引き上げたアンドープI
nP結晶はストイキオメトリな融液から引き上げたアンド
ープInP結晶よりもキャリア濃度が低く、高純度である
と報告している。これは、InP融液中に含まれる不純物
（Si,S等）が結晶成長時に偏析し、In過剰融液中に取り
込まれるためと考えられている。
本発明者らは、InとFe,CoおよびCrとは互いに非固溶
であるという物性に着目し、Fe,CoまたはCrのうち１種
以上をドープしてIn過剰融液から引き上げることで不純
物量の少ない半絶縁性InP単結晶が得られるのではない
かと考えた。
であるという物性に着目し、Fe,CoまたはCrのうち１種
以上をドープしてIn過剰融液から引き上げることで不純
物量の少ない半絶縁性InP単結晶が得られるのではない
かと考えた。
しかし、Iselerの方法によると、初期融液組成をIn:P
＝60:40前後として結晶の引上げを開始するため、結晶
の成長に伴って融液のIn過剰度が進み組成的過冷却が起
こり易くなる。その結果、育成結晶が多結晶化したり、
Inのインクルージョン（固まり）を取込み易くなる。こ
れを防止するため、Iselerは引上げ軸方向の温度勾配を
大きくしたり引上げ速度を数mm/hrと小さくしている
が、60:40のような初期融点組成から引上げを開始する
と成長に伴ってますますIn過剰となるので結局多結晶化
は防止できないことを見出した。
＝60:40前後として結晶の引上げを開始するため、結晶
の成長に伴って融液のIn過剰度が進み組成的過冷却が起
こり易くなる。その結果、育成結晶が多結晶化したり、
Inのインクルージョン（固まり）を取込み易くなる。こ
れを防止するため、Iselerは引上げ軸方向の温度勾配を
大きくしたり引上げ速度を数mm/hrと小さくしている
が、60:40のような初期融点組成から引上げを開始する
と成長に伴ってますますIn過剰となるので結局多結晶化
は防止できないことを見出した。
そこで本発明者らは、育成結晶が単結晶化する条件
と、結晶が半絶縁性化するFe濃度を調べるため、Feを0.
015重量％ドープして融液組成を変化させながら通常の
引上げ速度（12mm/hr）による結晶の育成実験を繰返し
行なった。
と、結晶が半絶縁性化するFe濃度を調べるため、Feを0.
015重量％ドープして融液組成を変化させながら通常の
引上げ速度（12mm/hr）による結晶の育成実験を繰返し
行なった。
その結果、結晶引上げ速度が12mm/hrであっても第２
図に示すように初期融液組成が原子比で57:43までは引
上げた結晶が全体に亘って単結晶となり、しかもInのイ
ンクルージョンを含まないことを見出した。
図に示すように初期融液組成が原子比で57:43までは引
上げた結晶が全体に亘って単結晶となり、しかもInのイ
ンクルージョンを含まないことを見出した。
この発明は上記知見に基づいてなされたもので、液体
封止チョクラルスキー法によりInP単結晶を製造するに
あたり、原料融液の組成をIn過剰にするとともに、Fe,C
oまたはCrのいずれか１種以上の元素を原料中に加え
る。この際、望ましくは育成後のInP単結晶中のFe,Coま
たはCrの含有濃度の合計が0.2ppmw以下となるように予
めFe,CoまたはCrの添加量を決定するとともに、InとＰ
が原子比で50:50を超え57:43以下となるように原料融液
の組成を決定することを提案するものである。
封止チョクラルスキー法によりInP単結晶を製造するに
あたり、原料融液の組成をIn過剰にするとともに、Fe,C
oまたはCrのいずれか１種以上の元素を原料中に加え
る。この際、望ましくは育成後のInP単結晶中のFe,Coま
たはCrの含有濃度の合計が0.2ppmw以下となるように予
めFe,CoまたはCrの添加量を決定するとともに、InとＰ
が原子比で50:50を超え57:43以下となるように原料融液
の組成を決定することを提案するものである。
［実施例］ 直径100mmのpBN製るつぼに、キャリア濃度１〜３×10
15cm-3のInP多結晶を1100g入れ、そこにInとＰの原子比
が52:48（In/（In＋Ｐ）＝0.52）となるようにInの量を
決定して加えるとともに、0.008重量％のFeを添加し
た。さらに、るつぼ内には厚さ20mmとなる量のB2O3を封
止剤として入れ、このるつぼを高圧引上げ炉内に設置し
た。
15cm-3のInP多結晶を1100g入れ、そこにInとＰの原子比
が52:48（In/（In＋Ｐ）＝0.52）となるようにInの量を
決定して加えるとともに、0.008重量％のFeを添加し
た。さらに、るつぼ内には厚さ20mmとなる量のB2O3を封
止剤として入れ、このるつぼを高圧引上げ炉内に設置し
た。
そして、炉内を真空排気してから、40気圧のArガスで
満たした後、ヒータに給電し、昇温を開始した。
満たした後、ヒータに給電し、昇温を開始した。
次に、るつぼ内原料が融解してから融液表面温度をIn
Pの融点付近に調整した後、融液上方から引上げ軸を下
して種結晶を接触させ、種結晶を6rpm、るつぼを3rpmで
回転させながら、12mm/hrの速さで結晶を引き上げた。
Pの融点付近に調整した後、融液上方から引上げ軸を下
して種結晶を接触させ、種結晶を6rpm、るつぼを3rpmで
回転させながら、12mm/hrの速さで結晶を引き上げた。
育成された結晶は、直径60mm、重量900gで完全に単結
晶であった。また、このFeドープInP単結晶からウェー
ハを切り出してFe濃度と抵抗率を測定した。その結果を
第１図に実線Ａで示す。また、従来方法により育成した
FeドープInP単結晶についての測定結果を実線Ｂで示し
た。同図より、本実施例により得られたInP単結晶はFe
濃度が５×1015cm-3付近で抵抗率が急に高くなってお
り、従来方法によるInP単結晶に比べておよそ２分の１
のFe濃度で高抵抗化することが分かる。
晶であった。また、このFeドープInP単結晶からウェー
ハを切り出してFe濃度と抵抗率を測定した。その結果を
第１図に実線Ａで示す。また、従来方法により育成した
FeドープInP単結晶についての測定結果を実線Ｂで示し
た。同図より、本実施例により得られたInP単結晶はFe
濃度が５×1015cm-3付近で抵抗率が急に高くなってお
り、従来方法によるInP単結晶に比べておよそ２分の１
のFe濃度で高抵抗化することが分かる。
次に、上記ウェーハを鏡面研摩し、その表面にSiイオ
ンを150keV、ドーズ量５×1012cm-2で注入した。イオン
注入後、保護膜としてSiNx膜をウェーハの両面に付けて
から700℃で15分間活性化アニールを行なったあと、SiN
x膜をHFで除去しこのウェーハのキャリア濃度を測定
し、注入したSiの活性化率を求めたところ従来は活性化
率の変動が大きかったものが、本実施例で得られた結晶
は肩部からテール部にわたり活性化率が均一になること
を確認した。
ンを150keV、ドーズ量５×1012cm-2で注入した。イオン
注入後、保護膜としてSiNx膜をウェーハの両面に付けて
から700℃で15分間活性化アニールを行なったあと、SiN
x膜をHFで除去しこのウェーハのキャリア濃度を測定
し、注入したSiの活性化率を求めたところ従来は活性化
率の変動が大きかったものが、本実施例で得られた結晶
は肩部からテール部にわたり活性化率が均一になること
を確認した。
なお、上記実施例では半絶縁性化のためFeをドープし
たInP単結晶の製造に適用した場合について説明した
が、この発明はそれに限定されるものでなく、結晶中で
深いアクセプタとなるFeやCo,Cr等の元素を１種または
２種以上含むInP単結晶に適用することができる。
たInP単結晶の製造に適用した場合について説明した
が、この発明はそれに限定されるものでなく、結晶中で
深いアクセプタとなるFeやCo,Cr等の元素を１種または
２種以上含むInP単結晶に適用することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、液体封止チョクラルス
キー法によりInP単結晶を製造するにあたり、原料融液
の組成をInP過剰にするとともに、Fe,CoまたはCrのいず
れか１種以上の元素を原料中に加えるようにしたので、
より低いFe,CoまたはCr濃度で育成結晶を半絶縁性化す
ることができ、これによって電子デバイス製造工程にお
けるイオン注入後の活性化率を高め、電子デバイスの電
気的特性を向上させることができるという効果がある。
キー法によりInP単結晶を製造するにあたり、原料融液
の組成をInP過剰にするとともに、Fe,CoまたはCrのいず
れか１種以上の元素を原料中に加えるようにしたので、
より低いFe,CoまたはCr濃度で育成結晶を半絶縁性化す
ることができ、これによって電子デバイス製造工程にお
けるイオン注入後の活性化率を高め、電子デバイスの電
気的特性を向上させることができるという効果がある。
また、上記方法において、育成後のInP単結晶中のFe,
CoまたはCrの含有濃度の合計が0.2ppmw以下となるよう
に予めFe,CoまたはCrの添加量を決定するとともに、In
とＰが原子比で50:50を超える57:43以下となるように原
料融液の組成を決定するようにしたので、育成結晶の多
結晶化やInのインクルージョンの取込みを防止しつつ低
いFe濃度で半絶縁性InP単結晶を育成することができ
る。
CoまたはCrの含有濃度の合計が0.2ppmw以下となるよう
に予めFe,CoまたはCrの添加量を決定するとともに、In
とＰが原子比で50:50を超える57:43以下となるように原
料融液の組成を決定するようにしたので、育成結晶の多
結晶化やInのインクルージョンの取込みを防止しつつ低
いFe濃度で半絶縁性InP単結晶を育成することができ
る。
第１図は本発明方法と従来方法を適用して得られたInP
単結晶のFe濃度と抵抗率との関係を示すグラフ、 第２図は初期融液組成比と高抵抗化するFe濃度との関係
を示すグラフである。
単結晶のFe濃度と抵抗率との関係を示すグラフ、 第２図は初期融液組成比と高抵抗化するFe濃度との関係
を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】液体封止チョクラルスキー法によりInP単
結晶を製造する方法であって、育成後のInP単結晶中の
含有濃度の合計が0.2ppmw以下となるようにFe,Coまたは
Crの添加量を予め決定するとともに、 InとＰの原子比が、50:50を超え57:43未満となるように
調製した原料をルツボに投入して融解させた後、InP単
結晶の引き上げを開始することを特徴とする半絶縁性In
P単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1241296A JP2736343B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1241296A JP2736343B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03103394A JPH03103394A (ja) | 1991-04-30 |
| JP2736343B2 true JP2736343B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=17072167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1241296A Expired - Lifetime JP2736343B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2736343B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5088219B2 (ja) * | 2003-03-13 | 2012-12-05 | 住友電気工業株式会社 | ＩｎＰ基板及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61117198A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-06-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ＩｎＰ単結晶の成長用溶解物およびその使用法 |
| JPS62176997A (ja) * | 1986-01-27 | 1987-08-03 | Nippon Mining Co Ltd | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の育成方法 |
| JPS62275099A (ja) * | 1986-05-20 | 1987-11-30 | Showa Denko Kk | 半絶縁性リン化インジウム単結晶 |
-
1989
- 1989-09-18 JP JP1241296A patent/JP2736343B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03103394A (ja) | 1991-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE39778E1 (en) | Method of preparing group III-V compound semiconductor crystal | |
| WO2004106597A1 (ja) | 燐化インジウム基板および燐化インジウム単結晶とその製造方法 | |
| US4528061A (en) | Process for manufacturing boron-doped gallium arsenide single crystal | |
| DE3514294A1 (de) | Mit indium dotierte halbisolierende galliumarsenideinkristalle und verfahren zu ihrer herstellung | |
| Henry et al. | InP growth and properties | |
| Cockayne et al. | The growth and perfection of single crystal indium phosphide produced by the LEC technique | |
| JP2736343B2 (ja) | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 | |
| US4853077A (en) | Process for the preparation of mono-crystalline 3-5 semi-insulating materials by doping and use of the semi-insulating materials thus obtained | |
| JPH11268998A (ja) | ＧａＡｓ単結晶インゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶ウエハ | |
| JPH0543679B2 (ja) | ||
| JP3196182B2 (ja) | 単結晶の育成方法 | |
| JP2000313699A (ja) | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 | |
| JP3937700B2 (ja) | 導電性不純物をドープしたＧａＡｓ半導体単結晶製造方法 | |
| JPH0524117B2 (ja) | ||
| JP3419208B2 (ja) | 単結晶製造方法 | |
| JPH0529639B2 (ja) | ||
| JPH0637358B2 (ja) | リン化インジウム単結晶及びその製造方法 | |
| JPH01215799A (ja) | 半絶縁性ＧａＡｓ化合物半導体単結晶及びその製造方法 | |
| JP3451658B2 (ja) | 混晶半導体単結晶の成長方法 | |
| JP2750307B2 (ja) | ＩｎＰ単結晶の製造方法 | |
| JPS6389497A (ja) | 珪素添加ガリウム砒素単結晶の製造方法 | |
| JPH08756B2 (ja) | 無機化合物単結晶の成長方法 | |
| JPH0569798B2 (ja) | ||
| JPH0124760B2 (ja) | ||
| JPH0458440B2 (ja) |