JPH03103394A - 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

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JPH03103394A
JPH03103394A JP24129689A JP24129689A JPH03103394A JP H03103394 A JPH03103394 A JP H03103394A JP 24129689 A JP24129689 A JP 24129689A JP 24129689 A JP24129689 A JP 24129689A JP H03103394 A JPH03103394 A JP H03103394A
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crystal
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Takashi Kaisou
甲斐荘 敬司
Osamu Oda
修 小田
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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。

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。
[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#
@縁性化することはできない。
電子デバイスに用いる半MJli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
、GaA+qの場合にあっては、直接合或LEC法によ
りアンドープの半絶縁性GaAs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
晶原料を作威した後.LEC法により単結晶を育或する
が、この際、Feの含有濃度がQ.2ppmw以下であ
ると、抵抗率が106Ω・国より低くなってしまい、半
絶縁性が低下してしまう。また、G a A s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10’Ω・国より
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やCrのドープ量を一定量(0. 2ppm
v)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1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。
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0.2
ppmw以下であり、かつ抵抗率が1×106Ω・■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コ G.W.工Se1erは.  ”’J . E 1 e
 c 1 ron.mater.13,989 (19
84)”において、In過剰融液から引き上げたアンド
ープInP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、I
n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,GOまたはC
r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,初期融液組或を
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、セル構造化したり,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on / h rと小さくしているが
、60 : 4.0のような初期融点m戒から引上げを
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、育或結品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(1211R/hr)による結晶の育
或実験を繰返し行なった。
その結果、結晶引上げ速度が12mn+/hrであって
も第2図に示すように初期融液組或が原子比で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、原料融液の組或をInP過剰にするとともに、
Fe,Go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F e H C oまたはCrの含有濃度の合計が
0.2ρpH以下となるように予めFa,CoまたはC
rの添加量を決定するとともに,InとPが原子比で5
0:50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100mnのpBN′fBるつぼに、キャリア濃度
1〜3 X 1 0 15an−”のInP多結晶を1
100g入れ、そこにInとPの原子比が52 : 4
8(In/ (In+P)=0.52)となるようにI
nの量を決定して加えるとともに、o.oos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B,03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。
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6 rp+m、るつぼ
を3 rpmで回転させながら、12WII/hrの速
さで結晶を引き上げた。
育成された結晶は、直径60m、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Fa濃度が5 X 1 0”am−3付
近で抵抗率が急に高くなっており、従来方法によるIn
P単結晶に比べておよそ2分のl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5X10”個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、SiNX膜をHFで除去しこのウェーハ
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。
[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InPJl結晶を製造するにあたり,IM料
融液の81或を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’ll
度で育或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F
e,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,Go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
定するようにしたので、育成結晶の多結晶化やセル構造
化、Inのインクルージョンの取込みを防止しつつ低い
Fei度で半絶縁性InP単結晶を育或することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法と従来方法を適用して得られたIn
P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。 第 2 図 1015 1016 Fe喋友(crn’″勺 10I7 勃介鉱液匁威 《−!!!−) TrrP 手続補正書 (自発) 平成 2年 4月20日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液体封止チョクラルスキー法によりInP単結晶
    を製造するにあたり、原料融液の組成をIn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ことを特徴とする半絶縁性InP
    単結晶の製造方法。
JP1241296A 1989-09-18 1989-09-18 半絶縁性InP単結晶の製造方法 Expired - Lifetime JP2736343B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008201672A (ja) * 2003-03-13 2008-09-04 Sumitomo Electric Ind Ltd InP基板及びその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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