JPH02239195A - 半絶縁性３―５族化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
半絶縁性３―５族化合物半導体単結晶の製造方法Info
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- JPH02239195A JPH02239195A JP5824889A JP5824889A JPH02239195A JP H02239195 A JPH02239195 A JP H02239195A JP 5824889 A JP5824889 A JP 5824889A JP 5824889 A JP5824889 A JP 5824889A JP H02239195 A JPH02239195 A JP H02239195A
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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］
本発明は電子デバイス用の化合物半導体材料に関し、特
にＦｅ，ＣｏまたはＣｒをドープした半＃＠縁性化合物
半導体単結晶に関する。
にＦｅ，ＣｏまたはＣｒをドープした半＃＠縁性化合物
半導体単結晶に関する。
［従来の技術コ
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。
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
ーブＧａＡｓ等が主として用いられている。ここで．Ｇ
ａＡｓ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Ｇａ Ａ 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。
ては．ＦｅドープＩｎＰ．ＣｒドープＧａＡｓ，アンド
ーブＧａＡｓ等が主として用いられている。ここで．Ｇ
ａＡｓ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Ｇａ Ａ 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ＬＥ
Ｃ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Ｑ．２ｐｐｍｖ以下であ
ると、抵抗率が１×１０６Ω・Ｇ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．
２ＰＰｉ＋ｖ以下であると、抵抗率が１．ｏ１Ω・】よ
り低くなってしまう。
Ｃ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Ｑ．２ｐｐｍｖ以下であ
ると、抵抗率が１×１０６Ω・Ｇ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．
２ＰＰｉ＋ｖ以下であると、抵抗率が１．ｏ１Ω・】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ＧａＡｓ等では、これを半絶縁性結晶とするため
には、Ｆｅ，Ｃｒのドープ量を一定量（０． ２ｐｐｍ
ｗ）以上にしなければならなかった。
ドープＧａＡｓ等では、これを半絶縁性結晶とするため
には、Ｆｅ，Ｃｒのドープ量を一定量（０． ２ｐｐｍ
ｗ）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等のドープが多い
と、Ｆｅ，Ｇｏ，Ｃｒ等は深いアクセブターとして作用
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ｌ−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、特性のパラツ
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，Ｇｏ，Ｃｒ等は深いアクセブターとして作用
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ｌ−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、特性のパラツ
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熱
処理によるドナーの活性化率が高くかつ一定で、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． ［問題点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、Ｆｅ，Ｇｏ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Ｑ．２ｐｐｍｗ以下であり、かつ抵抗率がＩＸ
１０“Ω・備以上である化合物半導体単結晶を提案する
。
目的とするところは電子デバイスの製造工程における熱
処理によるドナーの活性化率が高くかつ一定で、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． ［問題点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、Ｆｅ，Ｇｏ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Ｑ．２ｐｐｍｗ以下であり、かつ抵抗率がＩＸ
１０“Ω・備以上である化合物半導体単結晶を提案する
。
また．このような半絶縁性化合物半導体単結晶は、原料
としてキャリア濃度が１×１ｏ１５■−３以下の多結晶
を用いて液体封止チョクラルスキー法で育成することで
得ることができる。
としてキャリア濃度が１×１ｏ１５■−３以下の多結晶
を用いて液体封止チョクラルスキー法で育成することで
得ることができる。
［作用］
上記した化合物半導体単結晶は、低いＦｅ濃度で高抵抗
化されているため、半絶縁基板上に動作層を形成するた
め注入されるドナーの活性化率を高め，．トラップの量
を減少させることができる。
化されているため、半絶縁基板上に動作層を形成するた
め注入されるドナーの活性化率を高め，．トラップの量
を減少させることができる。
［実施例］
以下，本発明をＦｅドープＩｎＰｉ結晶に適用した場合
の実施例について説明する。
の実施例について説明する。
一例として、キャリア濃度５ Ｘ４ ０”Ｑｌ１−”で
移動度８８０００ａＪ／Ｖ−Ｓの高純度Ｉ ｎ． Ｐ多
結晶１０００ｇとｎ ｘ ｏ ３ ２ ０ ０ ｇを、
直径４インチのｐＢＮ製るつぼに入れ、添加物としてＦ
ｅを少量添加して，このるつぼを結晶引上げ装置内に設
置し、Ｎ２ガスで４０ａｔｍまで加圧してＬＥＣ法によ
り単結晶の引上げを行なった。なお、Ｆｅは結晶の肩部
で０ ． ０ ８ｐｐｍｖ、テール部で０．３ｐｐｍｗ
となるように予めその量を決定し、添加した。
移動度８８０００ａＪ／Ｖ−Ｓの高純度Ｉ ｎ． Ｐ多
結晶１０００ｇとｎ ｘ ｏ ３ ２ ０ ０ ｇを、
直径４インチのｐＢＮ製るつぼに入れ、添加物としてＦ
ｅを少量添加して，このるつぼを結晶引上げ装置内に設
置し、Ｎ２ガスで４０ａｔｍまで加圧してＬＥＣ法によ
り単結晶の引上げを行なった。なお、Ｆｅは結晶の肩部
で０ ． ０ ８ｐｐｍｖ、テール部で０．３ｐｐｍｗ
となるように予めその量を決定し、添加した。
育成されたＩｎＰ単結晶は直径２インチ、重量８５０ｇ
であった。このＦｅドープＩｎＰ単結晶インゴットから
ウェーハを切り出しＶａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法で電気
的特性を評価した。
であった。このＦｅドープＩｎＰ単結晶インゴットから
ウェーハを切り出しＶａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法で電気
的特性を評価した。
第１図に本発明を適用した場合と、キャリア濃度３ Ｘ
１ ０”ａｓ−”程度の多結晶を原料とする従来法に
より得られたＦｅ濃度の０．０ ５〜１．２ｐｐｍ＋ｗ
の種々のＦｓドープＩｎＰ単結晶のＦｅ濃度と抵抗率の
関係を示す。同図において、口印は本発明により得られ
た結晶についての測定値，■印は従来法による結晶につ
いての測定値である。
１ ０”ａｓ−”程度の多結晶を原料とする従来法に
より得られたＦｅ濃度の０．０ ５〜１．２ｐｐｍ＋ｗ
の種々のＦｓドープＩｎＰ単結晶のＦｅ濃度と抵抗率の
関係を示す。同図において、口印は本発明により得られ
た結晶についての測定値，■印は従来法による結晶につ
いての測定値である。
同図より結晶が半絶縁性化するＦｅ濃度は、従来法では
Ｉ Ｘ ］． Ｏ１Ｇｃｓ−’ （ ０ ． ２ｐｐｍ
ｖ）であったものが，本発明方法により得られたＩｎＰ
単結晶では６ Ｘ １ ０”ａｍ−’ （ ０ ． １
２ｐｐｍｗ）となり、従来の約１７２のＦｅ濃度で高
抵抗化することが分かった・ 次に、上記ウエー八を鏡面研摩し、その表面にＳｊを１
５０ＫｓＶ、ドーズ量５ Ｘ １ ０”０１−”でイオ
ン注入した。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、７００℃で１５分間Ｎ２ガス雰
囲気中で活性化した後、両面のＳｉＮｘ膜をフッ酸で除
去してからこのウェーハのキャリア濃度を測定し，活性
化率を求めたところ第２図のような結果が得られた６同
図において，口印は本発明により得られた結晶について
の測定値、■印は従来法による結晶についての測定値で
ある．従来は第２図に示すように活性化率の変動が大き
かったものが、本実施例では結晶の肩部からテール部に
わたり活性化率は均一になることが分かった。
Ｉ Ｘ ］． Ｏ１Ｇｃｓ−’ （ ０ ． ２ｐｐｍ
ｖ）であったものが，本発明方法により得られたＩｎＰ
単結晶では６ Ｘ １ ０”ａｍ−’ （ ０ ． １
２ｐｐｍｗ）となり、従来の約１７２のＦｅ濃度で高
抵抗化することが分かった・ 次に、上記ウエー八を鏡面研摩し、その表面にＳｊを１
５０ＫｓＶ、ドーズ量５ Ｘ １ ０”０１−”でイオ
ン注入した。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、７００℃で１５分間Ｎ２ガス雰
囲気中で活性化した後、両面のＳｉＮｘ膜をフッ酸で除
去してからこのウェーハのキャリア濃度を測定し，活性
化率を求めたところ第２図のような結果が得られた６同
図において，口印は本発明により得られた結晶について
の測定値、■印は従来法による結晶についての測定値で
ある．従来は第２図に示すように活性化率の変動が大き
かったものが、本実施例では結晶の肩部からテール部に
わたり活性化率は均一になることが分かった。
なお、キャリア濃度がＩ Ｘ １ ０”ａ＋＋−”以下
の高純度ＩｎＰ多結晶は、例えばｐＢＮＩＫカバーを用
いた次のようなＩｎＰ多結晶製造法により育成すること
ができる。
の高純度ＩｎＰ多結晶は、例えばｐＢＮＩＫカバーを用
いた次のようなＩｎＰ多結晶製造法により育成すること
ができる。
すなわち、第３図に示すように高純度の赤リン１１を石
英アンプル１４内の一端に，また高純度のインジウム１
２を収納したｐＢＮ製ボート１３を他端に配置するとと
もに、内壁全体にｐＢＮ製のカバー１８を配置したのち
石英アンプル］、４を１ ０−’Ｔｏｒｒまで真空引き
し、バーナーで密封する．この石英アンプル１４を炉内
に水平に設置し、ＩｎＰ単結晶をボート先端部から後端
に向かって成長させる。このとき炉内圧力はＮ２ガス１
０気圧以上とするのがよい。純度６Ｎの原料を用いて上
記のような方法で成長した結晶のキャリア濃度は（５〜
１ ０ ） Ｘ １ ０”ｍ−３であり．ｐＢＮカバー
１８を使用しないで得られるＩｎＰ結晶に比べてかなり
低くなることを実験により確認した。
英アンプル１４内の一端に，また高純度のインジウム１
２を収納したｐＢＮ製ボート１３を他端に配置するとと
もに、内壁全体にｐＢＮ製のカバー１８を配置したのち
石英アンプル］、４を１ ０−’Ｔｏｒｒまで真空引き
し、バーナーで密封する．この石英アンプル１４を炉内
に水平に設置し、ＩｎＰ単結晶をボート先端部から後端
に向かって成長させる。このとき炉内圧力はＮ２ガス１
０気圧以上とするのがよい。純度６Ｎの原料を用いて上
記のような方法で成長した結晶のキャリア濃度は（５〜
１ ０ ） Ｘ １ ０”ｍ−３であり．ｐＢＮカバー
１８を使用しないで得られるＩｎＰ結晶に比べてかなり
低くなることを実験により確認した。
ただし、原料となる高純度の化合物半導体多結晶を得る
方法は、第３図に示すようなアンプル内壁全体を覆うよ
うなｐＢＮカバーを用いた方法に限定されず、上記ｐＢ
Ｎカバーを半円筒状としたものや上記ｐＢＮカバーの途
中に通気口付きの隔壁を設けたもので覆ったり、原料ボ
ートの上方のみをｐＢＮカバーで覆うなど、他の方法で
あってもよいことはもちろんである． 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Ｇｏ，Ｃｒ等の元素を１種
または２種以上含むＩｎＰ単結晶、ＧａＡｓ単結晶その
他の化合物半導体単結晶一般に適用することができる。
方法は、第３図に示すようなアンプル内壁全体を覆うよ
うなｐＢＮカバーを用いた方法に限定されず、上記ｐＢ
Ｎカバーを半円筒状としたものや上記ｐＢＮカバーの途
中に通気口付きの隔壁を設けたもので覆ったり、原料ボ
ートの上方のみをｐＢＮカバーで覆うなど、他の方法で
あってもよいことはもちろんである． 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Ｇｏ，Ｃｒ等の元素を１種
または２種以上含むＩｎＰ単結晶、ＧａＡｓ単結晶その
他の化合物半導体単結晶一般に適用することができる。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明に係る化合物半導体単結晶は
Ｆｅ，Ｇｏ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 ． ２ ｐｐｍｔｇ以下で
あり，かつ抵抗率がＩＸ１．Ｏ”Ω・■以上であるので
、半＄１！縁性化のため添加された不純物濃度が低いに
もかかわらず抵抗率が高いという作用により、電子デバ
イス作成の際にキャリアとなる不純物の活性化率が高く
なり、電気的特性のばらつきが小さくなって歩留りが向
上するという効果がある。
Ｆｅ，Ｇｏ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 ． ２ ｐｐｍｔｇ以下で
あり，かつ抵抗率がＩＸ１．Ｏ”Ω・■以上であるので
、半＄１！縁性化のため添加された不純物濃度が低いに
もかかわらず抵抗率が高いという作用により、電子デバ
イス作成の際にキャリアとなる不純物の活性化率が高く
なり、電気的特性のばらつきが小さくなって歩留りが向
上するという効果がある。
第１図はＦｅドープＩｎＰ単結晶におけるＦｅ濃度と抵
抗率との関係を示すグラフ， 第２図は同じ＜ＦｅドープＩｎＰ単結晶におけるＦｓ濃
度と活性化率との関係を示すグラフ、第３図は高純度半
導体多結晶を製造するのに使用されるアンプルの構成例
を示す図である。 １３・・・・原料ボート、１４・・・・石英アンプル、
１８・・・・ｐ，ＢＮカバー 第 ２ 図
抗率との関係を示すグラフ， 第２図は同じ＜ＦｅドープＩｎＰ単結晶におけるＦｓ濃
度と活性化率との関係を示すグラフ、第３図は高純度半
導体多結晶を製造するのに使用されるアンプルの構成例
を示す図である。 １３・・・・原料ボート、１４・・・・石英アンプル、
１８・・・・ｐ，ＢＮカバー 第 ２ 図
Claims (1)
- （１）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１×１０＾６Ω・ｃｍ以上であること
を特徴とする化合物半導体単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5824889A JPH02239195A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 半絶縁性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 |
|---|---|---|---|
| JP5824889A JPH02239195A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 半絶縁性３―５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239195A true JPH02239195A (ja) | 1990-09-21 |
| JPH0543679B2 JPH0543679B2 (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=13078823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5824889A Granted JPH02239195A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 半絶縁性３―５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02239195A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03279299A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-12-10 | Nikko Kyodo Co Ltd | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶基板の製造方法 |
| JPH0492899A (ja) * | 1990-08-03 | 1992-03-25 | Nikko Kyodo Co Ltd | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶基板の製造方法 |
| JP2008201672A (ja) * | 2003-03-13 | 2008-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＩｎＰ基板及びその製造方法 |
| JP2011148694A (ja) * | 2011-03-03 | 2011-08-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶基板 |
| JP2011148693A (ja) * | 2011-03-03 | 2011-08-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶基板 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48102570A (ja) * | 1972-04-04 | 1973-12-22 | ||
| JPH0269307A (ja) * | 1988-09-02 | 1990-03-08 | Nippon Mining Co Ltd | リン化インジウムおよびその製造方法 |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP5824889A patent/JPH02239195A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48102570A (ja) * | 1972-04-04 | 1973-12-22 | ||
| JPH0269307A (ja) * | 1988-09-02 | 1990-03-08 | Nippon Mining Co Ltd | リン化インジウムおよびその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0492899A (ja) * | 1990-08-03 | 1992-03-25 | Nikko Kyodo Co Ltd | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶基板の製造方法 |
| JP2008201672A (ja) * | 2003-03-13 | 2008-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＩｎＰ基板及びその製造方法 |
| JP2011148694A (ja) * | 2011-03-03 | 2011-08-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶基板 |
| JP2011148693A (ja) * | 2011-03-03 | 2011-08-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0543679B2 (ja) | 1993-07-02 |
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