JP2750307B2 - ＩｎＰ単結晶の製造方法 - Google Patents
ＩｎＰ単結晶の製造方法Info
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- JP2750307B2 JP2750307B2 JP18633689A JP18633689A JP2750307B2 JP 2750307 B2 JP2750307 B2 JP 2750307B2 JP 18633689 A JP18633689 A JP 18633689A JP 18633689 A JP18633689 A JP 18633689A JP 2750307 B2 JP2750307 B2 JP 2750307B2
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子デバイスに用いる高抵抗InP化合物半
導体単結晶の製造方法に関する。
導体単結晶の製造方法に関する。
［従来の技術］ 従来、InP単結晶においては、Fe等の電子トラップと
しての働きをする深い準位にある不純物を添加して電子
を深い準位に捕獲し、高抵抗化させる方法が用いられて
いる。この場合、Feの濃度をNFe、浅い準位にある残留
ドナー型不純物（Si,S等）の濃度をND、浅い準位にある
残留アクセプタ型不純物（Zn,Cd等）の濃度をNAとする
とNFe＞ND−NA＞０を満たすべくFe等の不純物を添加す
る必要がある。
しての働きをする深い準位にある不純物を添加して電子
を深い準位に捕獲し、高抵抗化させる方法が用いられて
いる。この場合、Feの濃度をNFe、浅い準位にある残留
ドナー型不純物（Si,S等）の濃度をND、浅い準位にある
残留アクセプタ型不純物（Zn,Cd等）の濃度をNAとする
とNFe＞ND−NA＞０を満たすべくFe等の不純物を添加す
る必要がある。
ところが、Fe等をドーピングしてInP単結晶を高抵抗
化する場合、これらの不純物のドープ量が多いと、熱処
理によって結晶中に析出し、熱変性を起こすという欠点
がある。
化する場合、これらの不純物のドープ量が多いと、熱処
理によって結晶中に析出し、熱変性を起こすという欠点
がある。
なお、GaAs単結晶にあっては、EL2と呼ばれる深いド
ナー準位を形成する固有欠陥があるため、pBNるつぼを
使用して直接合成LEC法により育成し、Si等の不純物を
減らすことでFeの不純物を添加することなく高抵抗化す
ることが可能である。
ナー準位を形成する固有欠陥があるため、pBNるつぼを
使用して直接合成LEC法により育成し、Si等の不純物を
減らすことでFeの不純物を添加することなく高抵抗化す
ることが可能である。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、InP単結晶にあっては、GaAs単結晶に
おけるEL2等の深い準位にある固有欠陥を利用する技術
が確立されていない。
おけるEL2等の深い準位にある固有欠陥を利用する技術
が確立されていない。
従って、従来高抵抗InP単結晶を育成する場合には、F
e等の深い準位にあって電子トラップとしての働きをす
る不純物を、ＳやSiのような浅い準位にある残留ドナー
型不純物濃度とZn等の浅い準位にある残留アクセプタ型
不純物濃度との差よりも高くなるようにドープしなけれ
ばならなかった。
e等の深い準位にあって電子トラップとしての働きをす
る不純物を、ＳやSiのような浅い準位にある残留ドナー
型不純物濃度とZn等の浅い準位にある残留アクセプタ型
不純物濃度との差よりも高くなるようにドープしなけれ
ばならなかった。
その結果、そのようなInP単結晶を使用してイオン注
入型の電子デバイスを製造した場合、活性化のための熱
処理で基板特性が劣化したり、Fe等が析出して活性化率
が低下するという問題点があった。
入型の電子デバイスを製造した場合、活性化のための熱
処理で基板特性が劣化したり、Fe等が析出して活性化率
が低下するという問題点があった。
本発明は上記問題点を解決したもので、その目的とす
るところは、深い準位にある不純物をドーピングするこ
となくまたはわずかなドープ量で高抵抗InP単結晶を育
成し、もって結晶の熱的安定性を向上させ、この高抵抗
結晶を用いたイオン注入型電子デバイスの活性化率を向
上させることにある。
るところは、深い準位にある不純物をドーピングするこ
となくまたはわずかなドープ量で高抵抗InP単結晶を育
成し、もって結晶の熱的安定性を向上させ、この高抵抗
結晶を用いたイオン注入型電子デバイスの活性化率を向
上させることにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためこの発明は、浅い準位にある
残留ドナー型不純物濃度をND、浅い準位にある残留アク
セプタ型不純物濃度をNA、亜鉛のような浅い準位にある
アクセプタ型不純物のドーピング量をNZnとしたときND
＞NA＋NZnなる条件の下でできるだけND≒NA＋NZnとなる
ように亜鉛のドープ量を決定し、原料もしくは原料と微
量のFeとともにるつぼ内に添加して、LEC法によりInP単
結晶を育成した後、該育成結晶をウェーハに切断し、55
0℃以上850℃以下、好ましくは600℃以上700℃以下の温
度範囲で熱処理を行なうようにするものである。
残留ドナー型不純物濃度をND、浅い準位にある残留アク
セプタ型不純物濃度をNA、亜鉛のような浅い準位にある
アクセプタ型不純物のドーピング量をNZnとしたときND
＞NA＋NZnなる条件の下でできるだけND≒NA＋NZnとなる
ように亜鉛のドープ量を決定し、原料もしくは原料と微
量のFeとともにるつぼ内に添加して、LEC法によりInP単
結晶を育成した後、該育成結晶をウェーハに切断し、55
0℃以上850℃以下、好ましくは600℃以上700℃以下の温
度範囲で熱処理を行なうようにするものである。
［作用］ 上記手段によれば、浅い準位にあるアクセプタ型不純
物（Zn等）をドーピングして熱処理しているため、結晶
中にGaAs単結晶におけるEL2に似た深い準位を形成する
欠陥が熱処理により新たに生じ、この欠陥が電子トラッ
プとして働き、結晶中に添加した浅い準位にあるアクセ
プタ型不純物によって補償しきれなかった電子を補償
し、InP単結晶を高抵抗化させることができる。すなわ
ち、熱処理により新たに生成される深い準位の欠陥濃度
をNXとすると、NX＞ND−（NA＋NZn）なる条件が満足さ
れ、InP単結晶が高抵抗化されるものと考えられる。
物（Zn等）をドーピングして熱処理しているため、結晶
中にGaAs単結晶におけるEL2に似た深い準位を形成する
欠陥が熱処理により新たに生じ、この欠陥が電子トラッ
プとして働き、結晶中に添加した浅い準位にあるアクセ
プタ型不純物によって補償しきれなかった電子を補償
し、InP単結晶を高抵抗化させることができる。すなわ
ち、熱処理により新たに生成される深い準位の欠陥濃度
をNXとすると、NX＞ND−（NA＋NZn）なる条件が満足さ
れ、InP単結晶が高抵抗化されるものと考えられる。
また、InP単結晶中に添加されたFeは、深いアクセプ
タとなって電子トラップとして働くため、上記不等式NX
＞ND−（NA＋NZn）における左辺の項を増加させ、NX＋N
Fe＞ND−（NA＋NZn）となるため、InP単結晶がさらに高
抵抗化される。
タとなって電子トラップとして働くため、上記不等式NX
＞ND−（NA＋NZn）における左辺の項を増加させ、NX＋N
Fe＞ND−（NA＋NZn）となるため、InP単結晶がさらに高
抵抗化される。
熱処理温度を550℃〜850℃の範囲としたのは、550℃
未満では充分に高抵抗化せず、また、850℃を超えると
育成結晶が分解するためである。
未満では充分に高抵抗化せず、また、850℃を超えると
育成結晶が分解するためである。
（第１実施例） LEC法による結晶育成を開始する前に、融液中のZn濃
度Coが４×1015cm-3となるようにZnのドープ量を決定
し、pBNるつぼ内に原料となるInP多結晶および封止剤と
してのB2O3を入れ、高圧引上げ炉内に設置してLEC法に
よりInP単結晶を育成した。上記の場合、Znを高濃度に
含有するInP多結晶または単結晶を予め育成し、これと
高純度のInP多結晶とを融液中のZn濃度が４×1015cm-3
となるように適当な割合でるつぼに入れるか、単体もし
くは化合物の形で所定量のZnを原料とともにるつぼに入
れておくようにしてもよい。
度Coが４×1015cm-3となるようにZnのドープ量を決定
し、pBNるつぼ内に原料となるInP多結晶および封止剤と
してのB2O3を入れ、高圧引上げ炉内に設置してLEC法に
よりInP単結晶を育成した。上記の場合、Znを高濃度に
含有するInP多結晶または単結晶を予め育成し、これと
高純度のInP多結晶とを融液中のZn濃度が４×1015cm-3
となるように適当な割合でるつぼに入れるか、単体もし
くは化合物の形で所定量のZnを原料とともにるつぼに入
れておくようにしてもよい。
育成されたInP単結晶の上部（種結晶より34mmの位
置）および下部（同じく100mm）から厚み0.5mmのウェー
ハを切り出して熱処理炉内に入れ、炉内を真空排気した
後、リン圧力下で650℃まで昇温し、約３時間放置して
から室温まで徐冷した。
置）および下部（同じく100mm）から厚み0.5mmのウェー
ハを切り出して熱処理炉内に入れ、炉内を真空排気した
後、リン圧力下で650℃まで昇温し、約３時間放置して
から室温まで徐冷した。
上記ウェーハについて熱処理前と熱処理後にそれぞれ
キャリア濃度と移動度および抵抗率を測定した。表１に
その測定結果を示す。
キャリア濃度と移動度および抵抗率を測定した。表１に
その測定結果を示す。
上記表１より、本実施例の適用により結晶上部から下
部にかけて抵抗率が１〜10のオーダから105のオーダへ
変わり、大幅に高抵抗化されていることがわかる。
部にかけて抵抗率が１〜10のオーダから105のオーダへ
変わり、大幅に高抵抗化されていることがわかる。
また、第１図には上記方法で得られたInP単結晶ウェ
ーハを、熱処理温度を500〜850℃の範囲で種々変えて熱
処理した場合の抵抗率の測定結果を示す。
ーハを、熱処理温度を500〜850℃の範囲で種々変えて熱
処理した場合の抵抗率の測定結果を示す。
同図より結晶の高抵抗化を図るには熱処理温度を550
〜850℃、好ましくは600〜700℃とするとよいことがわ
かる。850℃を超えると育成結晶が分解するので好まし
くない。
〜850℃、好ましくは600〜700℃とするとよいことがわ
かる。850℃を超えると育成結晶が分解するので好まし
くない。
（第２実施例） 結晶中のZn濃度が3.6×1015cm-3となるようにZnのド
ープ量を決定し、また結晶重量に対して0.0014重量％と
なるようにFeの添加量を決定して、LEC法によりInP単結
晶を育成した。それから、育成結晶をウェーハ状に切断
しリン圧下、650℃で３時間熱処理を行なった後、抵抗
率を測定した。その結果、結晶の下部における抵抗率は
７×106Ω・cm前後であった。また、結晶中のFe濃度を
測定したところ、テイル部で装置の分析検出下限である
0.05ppmW以下であった。なお、計算値では0.007ppmWで
ある。
ープ量を決定し、また結晶重量に対して0.0014重量％と
なるようにFeの添加量を決定して、LEC法によりInP単結
晶を育成した。それから、育成結晶をウェーハ状に切断
しリン圧下、650℃で３時間熱処理を行なった後、抵抗
率を測定した。その結果、結晶の下部における抵抗率は
７×106Ω・cm前後であった。また、結晶中のFe濃度を
測定したところ、テイル部で装置の分析検出下限である
0.05ppmW以下であった。なお、計算値では0.007ppmWで
ある。
従来のFeドープInPでは、Feの含有濃度と抵抗率と
が、第２図に破線Ａで示すような関係にあり、単結晶の
抵抗率を１×107Ω・cm以上にするには、Feを0.2ppmW以
上、また抵抗率を１×106Ω・cm以上にするにはFeを0.1
ppmW以上含有させなければならなかった。
が、第２図に破線Ａで示すような関係にあり、単結晶の
抵抗率を１×107Ω・cm以上にするには、Feを0.2ppmW以
上、また抵抗率を１×106Ω・cm以上にするにはFeを0.1
ppmW以上含有させなければならなかった。
これに対し、本発明ではFeの含有濃度が0.005ppmW以
上で抵抗率を１×106Ω・cm以上に、またFeの含有濃度
0.05ppmW以上で抵抗率を１×107Ω・cm以上にすること
ができ、熱的安定性が向上する。
上で抵抗率を１×106Ω・cm以上に、またFeの含有濃度
0.05ppmW以上で抵抗率を１×107Ω・cm以上にすること
ができ、熱的安定性が向上する。
第２図において、●印はFeをドープしない場合の測定
結果を、また○印はFeをドープした場合の測定結果をそ
れぞれプロットしたものである。
結果を、また○印はFeをドープした場合の測定結果をそ
れぞれプロットしたものである。
なお、上記実施例では、不純物としてZnを添加した
が、Zn同様InP結晶において浅いアクセプタ型不純物準
位を形成可能なCdやHg等の他の不純物を添加したとして
も同様の効果が得られる。
が、Zn同様InP結晶において浅いアクセプタ型不純物準
位を形成可能なCdやHg等の他の不純物を添加したとして
も同様の効果が得られる。
［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明は、浅い準位にある残留
ドナー型不純物濃度をND、浅い準位にある残留アクセプ
タ型不純物濃度をNA、亜鉛のような浅い準位にあるアク
セプタ型不純物のドーピング量をNZnとしたとき、ND＞N
A＋NZnなる条件の下でできるだけND≒NA＋NZnとなるよ
うに亜鉛のドープ量を決定し、原料もしくは原料と微量
のFeとともにるつぼ内に添加し、LEC法によりInP単結晶
を育成した後、該育成結晶をウェーハに切断し、550℃
以上850℃以下、好ましくは600℃以上700℃以下の温度
範囲で熱処理を行なうようにしたので、結晶中にEL2に
似た深い準位を形成する欠陥が新たに生じ、この欠陥が
電子トラップとして働き、結晶中に添加した浅い準位に
あるアクセプタ型不純物によって補償しきれなかった電
子を補償し、InP単結晶を高抵抗化させることができ
る。
ドナー型不純物濃度をND、浅い準位にある残留アクセプ
タ型不純物濃度をNA、亜鉛のような浅い準位にあるアク
セプタ型不純物のドーピング量をNZnとしたとき、ND＞N
A＋NZnなる条件の下でできるだけND≒NA＋NZnとなるよ
うに亜鉛のドープ量を決定し、原料もしくは原料と微量
のFeとともにるつぼ内に添加し、LEC法によりInP単結晶
を育成した後、該育成結晶をウェーハに切断し、550℃
以上850℃以下、好ましくは600℃以上700℃以下の温度
範囲で熱処理を行なうようにしたので、結晶中にEL2に
似た深い準位を形成する欠陥が新たに生じ、この欠陥が
電子トラップとして働き、結晶中に添加した浅い準位に
あるアクセプタ型不純物によって補償しきれなかった電
子を補償し、InP単結晶を高抵抗化させることができ
る。
また、InP単結晶中に添加されたFeは電子トラップと
して働くため、上記不等式NX＞ND−（NA＋NZn）におけ
る左辺の項を増加させ、NX＋NFe＞ND−（NA＋NZn）とな
るため、InP単結晶がさらに高抵抗化されるという効果
がある。
して働くため、上記不等式NX＞ND−（NA＋NZn）におけ
る左辺の項を増加させ、NX＋NFe＞ND−（NA＋NZn）とな
るため、InP単結晶がさらに高抵抗化されるという効果
がある。
第１図は本発明方法を適用して得られたInP単結晶の熱
処理温度と抵抗率との関係を示すグラフ、 第２図はFe含有InPウェーハのFe濃度と抵抗率との関係
を示すグラフである。
処理温度と抵抗率との関係を示すグラフ、 第２図はFe含有InPウェーハのFe濃度と抵抗率との関係
を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】InP単結晶を育成するに際し、浅い準位に
ある残留ドナー型不純物濃度をND、浅い準位にある残留
アクセプタ型不純物濃度をNAとしたとき、ND＞NA＋NZn
なる条件を満たすように浅い準位にあるアクセプタ型不
純物のドープ量NZnを決定して単結晶を育成した後、該
育成結晶を薄板状に切断して550℃以上850℃以下の温度
で熱処理を施すようにしたことを特徴とするInP単結晶
の製造方法。 - 【請求項２】InP単結晶を育成するに際し、結晶中にFe
を添加するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
InP単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18633689A JP2750307B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | ＩｎＰ単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18633689A JP2750307B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | ＩｎＰ単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350198A JPH0350198A (ja) | 1991-03-04 |
| JP2750307B2 true JP2750307B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=16186567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18633689A Expired - Lifetime JP2750307B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | ＩｎＰ単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2750307B2 (ja) |
-
1989
- 1989-07-18 JP JP18633689A patent/JP2750307B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0350198A (ja) | 1991-03-04 |
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