JPH01138190A - ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPH01138190A JPH01138190A JP29702487A JP29702487A JPH01138190A JP H01138190 A JPH01138190 A JP H01138190A JP 29702487 A JP29702487 A JP 29702487A JP 29702487 A JP29702487 A JP 29702487A JP H01138190 A JPH01138190 A JP H01138190A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- single crystal
- compound semiconductor
- iii
- boron
- 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.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、■−■族化合物半導体単結晶の製造方法に関
する。
する。
近年、［［−Ｖ族化合物半導体は、高品質な結晶を得る
ことが可能になり、集積回路、光−電子集積回路、電子
素子用材料等に広く用いられる様になってきた。■−■
族化合物半導水の中でも特に砒化ガリウムは、電子移動
度が大きい９発光し易い、光を探知する等の特徴を有し
ているため、マイクロ波用トランジスタ、高速集積回路
、太陽電池、光−電子素子材料などとして広く用いられ
ている。
ことが可能になり、集積回路、光−電子集積回路、電子
素子用材料等に広く用いられる様になってきた。■−■
族化合物半導水の中でも特に砒化ガリウムは、電子移動
度が大きい９発光し易い、光を探知する等の特徴を有し
ているため、マイクロ波用トランジスタ、高速集積回路
、太陽電池、光−電子素子材料などとして広く用いられ
ている。
砒化ガリウムの単結晶が集積回路用基板として用いられ
るためには、比抵抗が１０７Ωｃｍ以上の半絶縁性を有
すること、熱処理特性が良いこと。
るためには、比抵抗が１０７Ωｃｍ以上の半絶縁性を有
すること、熱処理特性が良いこと。
転位や格子欠陥等の物理的、１ヒ学的欠陥がないことに
加え、活性化率が良いことが要求される。
加え、活性化率が良いことが要求される。
特に、転位や格子欠陥は、集積回路の特性に影響を与え
、歩留りを低下させる原因となっている。
、歩留りを低下させる原因となっている。
そこで、砒化ガリウムの単結晶の成長方法として近年、
高圧容器内で融解した融液の上部を液体封じ層である酸
化ホウ素で覆い、この上部に雰囲気ガスであるアルゴン
ガスにより圧力を加えながら結晶引上げを行う液体封止
チョクラルスキー法において、酸化ホウ素の層厚を増す
ことにより、固液界面の低温度勾配化を計り、低転位密
度結晶や、インジウムをドープした無転位結晶が得られ
る様になってきた。
高圧容器内で融解した融液の上部を液体封じ層である酸
化ホウ素で覆い、この上部に雰囲気ガスであるアルゴン
ガスにより圧力を加えながら結晶引上げを行う液体封止
チョクラルスキー法において、酸化ホウ素の層厚を増す
ことにより、固液界面の低温度勾配化を計り、低転位密
度結晶や、インジウムをドープした無転位結晶が得られ
る様になってきた。
上述した酸化ホウ素の層厚を増すことにより、固液界面
の低温度勾配化ヒを計り、結晶を成長する方法は、結晶
中に取り込まれるホウ素の量が多くなり、シリコンを注
入した時の活性化率が低下するという欠点がある。
の低温度勾配化ヒを計り、結晶を成長する方法は、結晶
中に取り込まれるホウ素の量が多くなり、シリコンを注
入した時の活性化率が低下するという欠点がある。
この欠点を解消する方法として、雰囲気ガスとして、窒
素ガスを用いる方法があるが、窒素ガスの熱伝達係数は
、アルゴンガスに比べて大きいために、固液界面を低温
度勾配化しに＜＜、又、アルゴンガス分子に比べて動き
やすいために、固液界面の温度ゆらぎが大きくなってし
まい、それが原因で育成結晶が双晶（ヒしやすくなって
しまう欠点があった。
素ガスを用いる方法があるが、窒素ガスの熱伝達係数は
、アルゴンガスに比べて大きいために、固液界面を低温
度勾配化しに＜＜、又、アルゴンガス分子に比べて動き
やすいために、固液界面の温度ゆらぎが大きくなってし
まい、それが原因で育成結晶が双晶（ヒしやすくなって
しまう欠点があった。
本発明の目的は、結晶中に取り込まれるホウ素の量を減
少させた無転位結晶を効果的に得ることができる■−Ｖ
族化合物半導体単結晶の製造方法を提１共することにあ
る。
少させた無転位結晶を効果的に得ることができる■−Ｖ
族化合物半導体単結晶の製造方法を提１共することにあ
る。
本発明の■−Ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法は、チ
ョクラルスキー法による■−Ｖ族化合物半導体単結晶の
製造方法において、雰囲気ガス中の窒素ガスの体積比率
が２０９＜以」ニア ０ ”≦以下であるアルゴンと窒
素を含む混合ガスを用いることを含んで構成される。
ョクラルスキー法による■−Ｖ族化合物半導体単結晶の
製造方法において、雰囲気ガス中の窒素ガスの体積比率
が２０９＜以」ニア ０ ”≦以下であるアルゴンと窒
素を含む混合ガスを用いることを含んで構成される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図はＧａＡｓ結晶中のＳｉ元素の活性化率及びホウ
素濃度の雰囲気ガスの濃度比に対する（Ｉ！（存性を示
す相関図である。
素濃度の雰囲気ガスの濃度比に対する（Ｉ！（存性を示
す相関図である。
ＧａＡｓ結晶は次のように育成した。すなわち、約２０
気圧、１２５０〜１３００°Ｃの高圧容器内で融解した
融液の上部を、液体封じ層である酸１ヒホウ素を６０止
の厚さで覆い、結晶引上げを行う液体封止チョクラルス
キー法を用い、窒素ガスとアルゴンガスの雰囲気ガスの
混合比を変化させてそれぞれ結晶を育成させた。
気圧、１２５０〜１３００°Ｃの高圧容器内で融解した
融液の上部を、液体封じ層である酸１ヒホウ素を６０止
の厚さで覆い、結晶引上げを行う液体封止チョクラルス
キー法を用い、窒素ガスとアルゴンガスの雰囲気ガスの
混合比を変化させてそれぞれ結晶を育成させた。
この様にして作製した直径５０關、厚さ０．３曲の結晶
中に含まれるホウ素の量をＳＩＭＳ（ｓｅｃｏｎｄａｒ
ｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）法
により調べ、各結晶から切り出しなウェーハにシリコン
元素をイオン注入して、その活性化率を調べた。
中に含まれるホウ素の量をＳＩＭＳ（ｓｅｃｏｎｄａｒ
ｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）法
により調べ、各結晶から切り出しなウェーハにシリコン
元素をイオン注入して、その活性化率を調べた。
第１−図から解るように、雰囲気ガス中の窒素のＩ＊積
比率が２０？６以上になると、結晶中のホウ素濃度が減
少し、シリコン元素の活性ｆヒ串の向上が観られる。し
かし、７０％以上になると、育成結晶が固液界面近傍の
温度ゆらぎの増加により双晶１ヒしたり、温度勾配の低
減（ヒが行えなかったりする問題点が生じる。
比率が２０？６以上になると、結晶中のホウ素濃度が減
少し、シリコン元素の活性ｆヒ串の向上が観られる。し
かし、７０％以上になると、育成結晶が固液界面近傍の
温度ゆらぎの増加により双晶１ヒしたり、温度勾配の低
減（ヒが行えなかったりする問題点が生じる。
第２図はＩｎＰ結晶中のＳｉ元素の活性１ヒ率及びホウ
素濃度の雰囲気ガスの濃度比に対する依存性を示す相関
図である。
素濃度の雰囲気ガスの濃度比に対する依存性を示す相関
図である。
結晶育成方法及びホウ素濃度、活性化率の測定方法は、
ＧａＡｓの場合と同様である。
ＧａＡｓの場合と同様である。
第２図から解るように、雰囲気ガス中の窒素の体積比率
が２０％以上になると、結晶中のホウ素濃度の減少し、
シリコン元素の活性化率の向上が観られる。しかし、７
０％以上になると、育成結晶が固液界面近傍の温度ゆち
ぎの増加により双晶化したり、温度勾配の低減（ヒが行
えなかったりする問題点が生じる。
が２０％以上になると、結晶中のホウ素濃度の減少し、
シリコン元素の活性化率の向上が観られる。しかし、７
０％以上になると、育成結晶が固液界面近傍の温度ゆち
ぎの増加により双晶化したり、温度勾配の低減（ヒが行
えなかったりする問題点が生じる。
以上説明したように、本発明は、チョクラルスキー法に
よるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶育成の際、雰囲気
ガス中の窒素ガスの体積比率が２０°６以上７０％以下
であるアルコンと窒素を含む混合ガスを用いることによ
り、結晶中に取り込まれろホウ素の量を減少させ、無転
位結晶を双晶化させることなしに、再現性良く得ること
かできるという効果がある。
よるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶育成の際、雰囲気
ガス中の窒素ガスの体積比率が２０°６以上７０％以下
であるアルコンと窒素を含む混合ガスを用いることによ
り、結晶中に取り込まれろホウ素の量を減少させ、無転
位結晶を双晶化させることなしに、再現性良く得ること
かできるという効果がある。
第１図はＧａＡｓ結晶中のＳｉ元素の活性化率及びホウ
素濃度の雰囲気ガスの濃度比に材する依存性を示す相関
図、第２図はＩ ｎ Ｐ 結晶中のＳ１元素の活性化率
及びホウ素濃度の雰囲気ガスの濃度比に対する依存性を
示す相関図である。 １・・・ＧａＡｓ結晶中のホウ素濃度の雰囲気ガスの混
合比依存性、２・・・ＧａＡｓ結晶中にイオン注入され
たＳｉ元素の活性（ヒ率の雰囲気ガスの混合比依存性、
３・・・ＩｎＰ結晶中のホウ素濃度の雰囲気ガスの混合
比依存性、４・・・ＴｎＰ結晶中にイオン注入されたＳ
ｉ元素の活性化率の雰囲気ガスの混合比依存性。
素濃度の雰囲気ガスの濃度比に材する依存性を示す相関
図、第２図はＩ ｎ Ｐ 結晶中のＳ１元素の活性化率
及びホウ素濃度の雰囲気ガスの濃度比に対する依存性を
示す相関図である。 １・・・ＧａＡｓ結晶中のホウ素濃度の雰囲気ガスの混
合比依存性、２・・・ＧａＡｓ結晶中にイオン注入され
たＳｉ元素の活性（ヒ率の雰囲気ガスの混合比依存性、
３・・・ＩｎＰ結晶中のホウ素濃度の雰囲気ガスの混合
比依存性、４・・・ＴｎＰ結晶中にイオン注入されたＳ
ｉ元素の活性化率の雰囲気ガスの混合比依存性。
Claims (1)
- チョクラルスキー法によるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
単結晶の製造方法において、雰囲気ガス中の窒素ガスの
体積比率が２０％以上７０％以下であるアルゴンと窒素
を含む混合ガスを用いることを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29702487A JPH01138190A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29702487A JPH01138190A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138190A true JPH01138190A (ja) | 1989-05-31 |
Family
ID=17841238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29702487A Pending JPH01138190A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01138190A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041186A (en) * | 1987-11-30 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing compound semiconductor single crystals using a hydrogen monitor gas |
-
1987
- 1987-11-24 JP JP29702487A patent/JPH01138190A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041186A (en) * | 1987-11-30 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing compound semiconductor single crystals using a hydrogen monitor gas |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4303464A (en) | Method of manufacturing gallium phosphide single crystals with low defect density | |
| US4594173A (en) | Indium doped gallium arsenide crystals and method of preparation | |
| JPH01138190A (ja) | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPS61205697A (ja) | ３−５族化合物半導体の単結晶成長装置 | |
| Nagahama et al. | Lpe growth of Hg l− x Cd x Te using conventional slider boat and effects of annealing on properties of the epilayers | |
| JPH02239195A (ja) | 半絶縁性３―５族化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| US5215938A (en) | Process to obtain semi-insulating single crystalline epitaxial layers of arsenides and phosphides of metals of the group III of the periodic table useful to make electronic devices | |
| JPH02229796A (ja) | ｐ型低転位密度ＩｎＰ単結晶基板材料 | |
| JP2527718B2 (ja) | 液体カプセル引き上げ法用封止剤及び単結晶の成長方法 | |
| Young et al. | Latest developments in vertical gradient freeze (VGF) technology: GaAs, InP, and GaP | |
| Dun-fu et al. | Growth and properties of InP single crystals | |
| JPS606918B2 (ja) | ３−５族化合物単結晶の製造方法 | |
| JPH042559B2 (ja) | ||
| JPS59131598A (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| CA1271393A (en) | Method of manufacturing a semi-insulating single crystal of gallium indium arsenide | |
| JP2737990B2 (ja) | 化合物半導体単結晶製造装置 | |
| JPS60211912A (ja) | 低転位半絶縁性基板 | |
| JPH02137792A (ja) | ３−５族化合物半導体の製造方法 | |
| JPS62291909A (ja) | ＧａＡｓエピタキシヤル成長方法 | |
| SU639358A1 (ru) | Способ получени р-п структур | |
| JPS5912640B2 (ja) | 低転位密度りん化ガリウム単結晶の製造方法 | |
| JPH0735319B2 (ja) | 珪素添加ガリウム砒素単結晶の製造方法 | |
| KR960005511B1 (ko) | GaAs단결정 성장방법 | |
| Zanotti | Semi-insulating GaAs technology: Recent and future developments | |
| JPH01215800A (ja) | ＧａＡｓ化合物半導体単結晶 |