JPH02229796A - p型低転位密度InP単結晶基板材料 - Google Patents
p型低転位密度InP単結晶基板材料Info
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- JPH02229796A JPH02229796A JP8949460A JP4946089A JPH02229796A JP H02229796 A JPH02229796 A JP H02229796A JP 8949460 A JP8949460 A JP 8949460A JP 4946089 A JP4946089 A JP 4946089A JP H02229796 A JPH02229796 A JP H02229796A
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Landscapes
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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]
この発明は、p型低転位密度リン化インジウム(InP
)単結晶基板材料に関するものである。
)単結晶基板材料に関するものである。
[従来の技術]
InPは、種々の半導体デバイス用の基板として用いら
れているが、その中でもp型基板は、高出力レーザ用基
板として使用されている。p型工nP基板を用いるこの
種のデバイスでは、n型基板を用いる基板に対しその基
板抵抗が高くなるため、デバイス動作時において、その
ジュール熱による発熱で特性の低下をきたすという問題
があった。また、デバイス作製工程において、その電極
の作製が難しくなるという問題もあった。このため、特
にレーザ用の基板として、従来から、低転位でかつ基板
抵抗の低い、すなわち高いキャリア濃度を有する単結晶
基板が要望されている。
れているが、その中でもp型基板は、高出力レーザ用基
板として使用されている。p型工nP基板を用いるこの
種のデバイスでは、n型基板を用いる基板に対しその基
板抵抗が高くなるため、デバイス動作時において、その
ジュール熱による発熱で特性の低下をきたすという問題
があった。また、デバイス作製工程において、その電極
の作製が難しくなるという問題もあった。このため、特
にレーザ用の基板として、従来から、低転位でかつ基板
抵抗の低い、すなわち高いキャリア濃度を有する単結晶
基板が要望されている。
液体封止チョクラルスキー法CLEC法)で高キャリア
濃度の単結晶を作製する場合は、原料メルト中に不純物
元素を高濃度に添加する方法が採用されている。しかし
ながら、亜鉛添加InP単結晶の場合には、添加濃度を
増加させていくと、5×1018 cm− ’で、その
活性化率(実際に結晶中に含有される不純物量と、アク
セプタとして電気的に活性化している不純物量との比を
いう)が減少し、7×1018 crn”で飽和してし
まうという欠点があった。
濃度の単結晶を作製する場合は、原料メルト中に不純物
元素を高濃度に添加する方法が採用されている。しかし
ながら、亜鉛添加InP単結晶の場合には、添加濃度を
増加させていくと、5×1018 cm− ’で、その
活性化率(実際に結晶中に含有される不純物量と、アク
セプタとして電気的に活性化している不純物量との比を
いう)が減少し、7×1018 crn”で飽和してし
まうという欠点があった。
このような問題を解決するため、特開昭6270298
号公報では、単結晶を引上げて結晶を切り離した後の冷
却速度を適正化することにより高キャリア濃度の単結晶
を作製する方法が開示されている。しかしながら、この
方法では、当該公報にも開示されているように、600
℃以上の温度で加熱(アニール)して冷却した際、キャ
リア濃度が半減するという問題があった。このため、液
相エピタキシャル法(LPE法)や、気相エビタキシャ
ル法CVPE法)等のデバイス工程では、成長温度が高
いことから、キャリア濃度の低減を防止することができ
なかった。
号公報では、単結晶を引上げて結晶を切り離した後の冷
却速度を適正化することにより高キャリア濃度の単結晶
を作製する方法が開示されている。しかしながら、この
方法では、当該公報にも開示されているように、600
℃以上の温度で加熱(アニール)して冷却した際、キャ
リア濃度が半減するという問題があった。このため、液
相エピタキシャル法(LPE法)や、気相エビタキシャ
ル法CVPE法)等のデバイス工程では、成長温度が高
いことから、キャリア濃度の低減を防止することができ
なかった。
また、特開昭60−260500号公報では、電気的特
性を決定する不純物と、低転位にするための不純物硬化
作用を持つ中性不純物とを、2種以上添加することによ
り、p型高キャリア濃度低転位基板を製造する方法が開
示されている。しかしながら、この場合、結晶中の不純
物濃度がより高濃度となるために、結晶成長が困難にな
るという問題があった。また、結晶の頭部ではGaが、
尾部ではAsか高濃度に含有されているため、頭部と尾
部との格子定数の差が大きくなり、LPE法やVPE法
等のデバイス作製の工程においては、格子不整の問題を
生じた。
性を決定する不純物と、低転位にするための不純物硬化
作用を持つ中性不純物とを、2種以上添加することによ
り、p型高キャリア濃度低転位基板を製造する方法が開
示されている。しかしながら、この場合、結晶中の不純
物濃度がより高濃度となるために、結晶成長が困難にな
るという問題があった。また、結晶の頭部ではGaが、
尾部ではAsか高濃度に含有されているため、頭部と尾
部との格子定数の差が大きくなり、LPE法やVPE法
等のデバイス作製の工程においては、格子不整の問題を
生じた。
この発明の目的は、かかる従来の問題点を解消し、低転
位でかつ高いキャリア濃度を有するI nP単結晶基板
材料を提供することにある。
位でかつ高いキャリア濃度を有するI nP単結晶基板
材料を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
この発明のp型低転位密度InP単結晶基板材料では、
浅いアクセプタ準位を有し不純物硬化作用を有する亜鉛
を1〜7×1018 cm− ”添加するとともに、浅
いアクセプタ準位を形成する他の不純物を少なくとも1
柾類以上添加して、p型キャリア濃度を7×1018
cm”3以上としたことを特徴としている。
浅いアクセプタ準位を有し不純物硬化作用を有する亜鉛
を1〜7×1018 cm− ”添加するとともに、浅
いアクセプタ準位を形成する他の不純物を少なくとも1
柾類以上添加して、p型キャリア濃度を7×1018
cm”3以上としたことを特徴としている。
また、この発明において、他の不純物は、好ましくはマ
グネシウム、ベリリウム、カドミウムおよびマンガンか
らなる群より選ばれる。
グネシウム、ベリリウム、カドミウムおよびマンガンか
らなる群より選ばれる。
[作用]
第3図は、亜鉛をドーブしたInP単結晶のキャリア濃
度とエッチピット密度との関係を示す図である。第3図
に示されるように、亜鉛をl×1018 cm− 3以
上InP単結晶中にドーブすることにより、エッチビッ
ト密度がIX10’cm一2以下の低転位密度の単結晶
を得ることができる。
度とエッチピット密度との関係を示す図である。第3図
に示されるように、亜鉛をl×1018 cm− 3以
上InP単結晶中にドーブすることにより、エッチビッ
ト密度がIX10’cm一2以下の低転位密度の単結晶
を得ることができる。
第4図は、亜鉛をドーブしたInP単結晶の、化学分析
により求めた含有亜鉛濃度と、Vander Pau
w4端子法により求めたキャリア濃度との関係を示す図
である。第4図に示されるように、含有亜鉛濃度が5×
1018 cm− 3以上になると、InP単結晶中で
のキャリア濃度は直線的に増加せず、飽和状態に近づき
、亜鉛のInP単結晶中の活性化率は徐々に減少する。
により求めた含有亜鉛濃度と、Vander Pau
w4端子法により求めたキャリア濃度との関係を示す図
である。第4図に示されるように、含有亜鉛濃度が5×
1018 cm− 3以上になると、InP単結晶中で
のキャリア濃度は直線的に増加せず、飽和状態に近づき
、亜鉛のInP単結晶中の活性化率は徐々に減少する。
このため、含有亜鉛濃度を増加させても、7X 1 0
’8Cm−’以上のp型キャリア濃度を有した単結晶を
得ることができない。
’8Cm−’以上のp型キャリア濃度を有した単結晶を
得ることができない。
この発明では、亜鉛を1〜7×1018 cm−3添加
することにより、低転位化を図り、亜鉛以外の他の不純
物を少なくとも1種類以上添加することにより、p型キ
ャリア濃度を7×1018 cm−3以上としている。
することにより、低転位化を図り、亜鉛以外の他の不純
物を少なくとも1種類以上添加することにより、p型キ
ャリア濃度を7×1018 cm−3以上としている。
すなわち、この発明では、低転位化のために亜鉛を含有
させ、p型キャリア濃度を増加させるために他のアクセ
プタ不純物を添加している。
させ、p型キャリア濃度を増加させるために他のアクセ
プタ不純物を添加している。
この発明では、亜鉛含有量が1〜7X10’ ”cm−
”であるため、従来のようなアニールによる亜鉛のキャ
リア濃度低下は生じず、アニールしても高キャリア濃度
を維持することができる。
”であるため、従来のようなアニールによる亜鉛のキャ
リア濃度低下は生じず、アニールしても高キャリア濃度
を維持することができる。
また、この発明では、キャリア濃度を決定するための最
少限の不純物を添加しているので、従来のような格子不
整等の問題を生じることはない。
少限の不純物を添加しているので、従来のような格子不
整等の問題を生じることはない。
[実施例]
実施例1
亜鉛およびマンガンを同時に添加した状態で、液体封止
チョクラルスキー法により、InP単結晶を成長した。
チョクラルスキー法により、InP単結晶を成長した。
出発原料としては、高圧水平ブリッジマン(H B)法
で作製したInP多結晶を用いた。多結晶1kgを王水
エッチングにより前処理し、第1のアクセプタ型不純物
としての亜鉛と、第2のアクセプタ型不純物としてのマ
ンガンとを、4インチの石英るつぼ中に収納した。亜鉛
の添加量は結晶フロント部で5×1018 cm− ”
の濃度となるように、またマンガンの添加量は結晶フロ
ント部で5×1018 cm− ’となるように設計し
た。液体封止剤としては酸化ボロンを用いた。
で作製したInP多結晶を用いた。多結晶1kgを王水
エッチングにより前処理し、第1のアクセプタ型不純物
としての亜鉛と、第2のアクセプタ型不純物としてのマ
ンガンとを、4インチの石英るつぼ中に収納した。亜鉛
の添加量は結晶フロント部で5×1018 cm− ”
の濃度となるように、またマンガンの添加量は結晶フロ
ント部で5×1018 cm− ’となるように設計し
た。液体封止剤としては酸化ボロンを用いた。
高圧容器内に収納し、昇温しで融解させ、InP種結晶
を用いて単結晶を引上げた。
を用いて単結晶を引上げた。
結晶回転数は7rpm、るつぼ回転数は2Orpmとし
、それぞれ反対方向に回転させた。引上げ速度は7mm
/hrとし、自動直径制御装置を用いて、直径が55±
5mmとなるように結晶成長させた。
、それぞれ反対方向に回転させた。引上げ速度は7mm
/hrとし、自動直径制御装置を用いて、直径が55±
5mmとなるように結晶成長させた。
得られた結晶は全長において単結晶であり、直胴部の長
さは40mmであった。この得られた結晶について、金
・亜鉛電極を用い、Van der Pauw4端
子法によりp型キャリア濃度を測定した。
さは40mmであった。この得られた結晶について、金
・亜鉛電極を用い、Van der Pauw4端
子法によりp型キャリア濃度を測定した。
また、エッチビット密度は、リン酸:臭化水素一2:1
のヒューバエッチャントでエッチングすることにより、
エッチピット密度を作製し、これを顕微鏡にて測定した
。
のヒューバエッチャントでエッチングすることにより、
エッチピット密度を作製し、これを顕微鏡にて測定した
。
第1図は、InP単結晶の成長軸方向のキャリア濃度分
布を示しており、横軸の固化率は、固化した重量/メル
トの重量である。
布を示しており、横軸の固化率は、固化した重量/メル
トの重量である。
第1図に示されるように、亜鉛およびマンガンを同時に
添加した実施例1のInP単結晶は、全長にわたり、キ
ャリア濃度がIXIO” cm3以上であった。
添加した実施例1のInP単結晶は、全長にわたり、キ
ャリア濃度がIXIO” cm3以上であった。
第2図は、InP単結晶の成長軸方向のエッチピット密
度分布を示す図である。第2図に示されるように、この
実施例のInP単結晶のエッチピット密度は、全長にわ
たり1000cm−2以下であった。
度分布を示す図である。第2図に示されるように、この
実施例のInP単結晶のエッチピット密度は、全長にわ
たり1000cm−2以下であった。
また、この得られた結晶を、窒素雰囲気中で600℃,
5時間アニールしたところ、キャリア濃度の低下は認め
られなかった。
5時間アニールしたところ、キャリア濃度の低下は認め
られなかった。
次に、この結晶の頭部および尾部より加工した、面方位
tlo01 2゜ off<110>の鏡面加工したウ
エハに、VPE法により、3μmの厚みのInPエピタ
キシャル層を成長させたところ、エビタキシャル層にお
いて格子不整による欠陥は認められなかった。
tlo01 2゜ off<110>の鏡面加工したウ
エハに、VPE法により、3μmの厚みのInPエピタ
キシャル層を成長させたところ、エビタキシャル層にお
いて格子不整による欠陥は認められなかった。
実施例2
第2のアクセプタ型不純物としてマグネシウムを用い、
添加回を結晶フロント部で5X10’ 8cm−”とな
るように亜鉛と同時に添加する以外は、実施例1と同じ
方法でInP単結晶を成長させた。
添加回を結晶フロント部で5X10’ 8cm−”とな
るように亜鉛と同時に添加する以外は、実施例1と同じ
方法でInP単結晶を成長させた。
得られたInP結晶について全長にわたりキャリア濃度
およびエッチピット密度を4−1定し、第1図および第
2図にそれぞれ併せて示した。第1図および第2図に示
されるように、この実施例におけるInP単結晶のキャ
リア濃度は全長にわたり9.Qx 1 0” cm−
3以上であり、エッチビット密度は全長にわたり100
0cm’−2以下であった。
およびエッチピット密度を4−1定し、第1図および第
2図にそれぞれ併せて示した。第1図および第2図に示
されるように、この実施例におけるInP単結晶のキャ
リア濃度は全長にわたり9.Qx 1 0” cm−
3以上であり、エッチビット密度は全長にわたり100
0cm’−2以下であった。
実施例1と同様に、アニールを行なったが、キャリア濃
度の低下は認められなかった。また、実施例1と同様に
VPE成長によりInPエビタキシャル層を成長させた
が、実施例1と同様格子不整による欠陥は認められなか
った。
度の低下は認められなかった。また、実施例1と同様に
VPE成長によりInPエビタキシャル層を成長させた
が、実施例1と同様格子不整による欠陥は認められなか
った。
比較例1
アクセプタ型不純物として、亜鉛のみを添加する以外は
、実施例1と同様にしてInP単結晶を成長させた。亜
鉛の添加量は、5×1018 cm3a度となるように
設計した。
、実施例1と同様にしてInP単結晶を成長させた。亜
鉛の添加量は、5×1018 cm3a度となるように
設計した。
得られたInP単結晶について、全長にわたりキャリア
濃度とエッチビット密度とを測定し、それぞれ第1図お
よび第2図に併せて示した。第1図に示されるように、
この比較例のInP単結晶のキャリア濃度は、結晶フロ
ント部で5X10’8am−’であり、テイル部で6.
5X10’ ”cm−”であった。また、エッチピット
密度は、全長にわたり1000cm−2以下で低転位密
度であった。
濃度とエッチビット密度とを測定し、それぞれ第1図お
よび第2図に併せて示した。第1図に示されるように、
この比較例のInP単結晶のキャリア濃度は、結晶フロ
ント部で5X10’8am−’であり、テイル部で6.
5X10’ ”cm−”であった。また、エッチピット
密度は、全長にわたり1000cm−2以下で低転位密
度であった。
比較例2
アクセプタ型不純物として亜鉛のみを添加し、亜鉛の添
加量を、結晶フロント部で7X10’8cm−”となる
ように設計する以外は、実施例1と同様にしてInP単
結晶を成長させた。
加量を、結晶フロント部で7X10’8cm−”となる
ように設計する以外は、実施例1と同様にしてInP単
結晶を成長させた。
得られた単結晶について、実施例1と同様に、全長にわ
たりキャリア濃度およびエッチピット密度を測定し、そ
れぞれを第1図および第2図に併せ示した。第1図に示
されるように、この比較例のInP単結晶のキャリア濃
度は、結晶フロント部で6.OXIO’δcm−”であ
り、テイル部で7.ox’io” cm− ”であった
。比較例1との比較から明らかなように、この比較例2
では、活性化率が減少している。また、第2図に示され
るように、エッチビット密度は、全長にわたり1000
cm””以下であった。
たりキャリア濃度およびエッチピット密度を測定し、そ
れぞれを第1図および第2図に併せ示した。第1図に示
されるように、この比較例のInP単結晶のキャリア濃
度は、結晶フロント部で6.OXIO’δcm−”であ
り、テイル部で7.ox’io” cm− ”であった
。比較例1との比較から明らかなように、この比較例2
では、活性化率が減少している。また、第2図に示され
るように、エッチビット密度は、全長にわたり1000
cm””以下であった。
なお、単結晶の歩留りについては、実施例1および実施
例2は結晶テイル部で結晶内不純物濃度の増加によるポ
リ化を生じ、比較例1および2の約9割であった。
例2は結晶テイル部で結晶内不純物濃度の増加によるポ
リ化を生じ、比較例1および2の約9割であった。
以上の実施例1および2と、比較例1および2との比較
から明らかなように、この発明に従う実施例においては
、亜鉛以外の第2のアクセプタ型不純物を添加すること
により、低転位で、かつ高いキャリア濃度を有する単結
晶とすることができる。
から明らかなように、この発明に従う実施例においては
、亜鉛以外の第2のアクセプタ型不純物を添加すること
により、低転位で、かつ高いキャリア濃度を有する単結
晶とすることができる。
[発明の効果]
以上説明したように、この発明のp型低転位密度InP
単結晶基板材料では、亜鉛を1〜7×10” cm−
”添加するとともに、他のアクセプタ型不純物を少なく
とも1種類以上p型キャリア濃度が7×1018 cm
− ’以上となるように添加することにより、低転位で
、かつ高いキャリア濃度を有する、p型InP単結晶と
している。
単結晶基板材料では、亜鉛を1〜7×10” cm−
”添加するとともに、他のアクセプタ型不純物を少なく
とも1種類以上p型キャリア濃度が7×1018 cm
− ’以上となるように添加することにより、低転位で
、かつ高いキャリア濃度を有する、p型InP単結晶と
している。
第1図は、この発明の実施例のInP単結晶の成長軸方
向のキャリア濃度分布を示す図である。 第2図は、この発明の実施例のInP単結晶の成長軸方
向のエッチピット密度分布を示す図である。 第3図は、亜鉛をドーブしたInP単結晶のキャリア濃
度とエッチピット密度との関係を示す図である。第4図
は、亜鉛をドーブしたInP単結晶の化学分析により求
めた含有亜鉛濃度と、Vander Pauw4端子
法によりり求めたキャリア濃度との関係を示す図である
。 第1図 特許出願人 住友電気工業株式会社 .,2,,0.
1 0.2 0.3 OA 050.6 0.7 0J O.9
LO鉛 一」鵠:11一 にphc 工 (一 ノ )ルトク會量 第2図 固化十 第3囚 キャリアシ!L度 第4図 8酊n1!/L/c謔
向のキャリア濃度分布を示す図である。 第2図は、この発明の実施例のInP単結晶の成長軸方
向のエッチピット密度分布を示す図である。 第3図は、亜鉛をドーブしたInP単結晶のキャリア濃
度とエッチピット密度との関係を示す図である。第4図
は、亜鉛をドーブしたInP単結晶の化学分析により求
めた含有亜鉛濃度と、Vander Pauw4端子
法によりり求めたキャリア濃度との関係を示す図である
。 第1図 特許出願人 住友電気工業株式会社 .,2,,0.
1 0.2 0.3 OA 050.6 0.7 0J O.9
LO鉛 一」鵠:11一 にphc 工 (一 ノ )ルトク會量 第2図 固化十 第3囚 キャリアシ!L度 第4図 8酊n1!/L/c謔
Claims (2)
- (1)浅いアクセプタ準位を有し不純物硬化作用を有す
る亜鉛を1〜7×10^1^8cm^−^3添加すると
ともに、浅いアクセプタ準位を形成する他の不純物を少
なくとも1種類以上添加して、p型キャリア濃度を7×
10^1^8cm^−^3以上としたことを特徴とする
、p型低転位密度InP単結晶基板材料。 - (2)前記他の不純物が、マグネシウム、ベリリウム、
カドミウムおよびマンガンからなる群より選ばれる少な
くとも1種である、請求項1記載のp型低転位密度In
P単結晶基板材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8949460A JPH02229796A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | p型低転位密度InP単結晶基板材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8949460A JPH02229796A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | p型低転位密度InP単結晶基板材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02229796A true JPH02229796A (ja) | 1990-09-12 |
Family
ID=12831755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8949460A Pending JPH02229796A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | p型低転位密度InP単結晶基板材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02229796A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6752976B2 (en) | 2000-09-29 | 2004-06-22 | Showa Denko K.K. | Inp single crystal substrate |
EP1634981A1 (en) * | 2003-05-07 | 2006-03-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Indium phosphide substrate, indium phosphide single crystal and process for producing them |
JPWO2005090650A1 (ja) * | 2004-03-19 | 2008-02-07 | 日鉱金属株式会社 | 化合物半導体基板 |
CN107313110A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-03 | 台山市华兴光电科技有限公司 | 一种p型磷化铟单晶制备配方及制备方法 |
WO2018179567A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Jx金属株式会社 | 化合物半導体および化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-01 JP JP8949460A patent/JPH02229796A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN107313110B (zh) * | 2017-06-27 | 2020-06-09 | 台山市华兴光电科技有限公司 | 一种p型磷化铟单晶制备配方及制备方法 |
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