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Info
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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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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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]
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- (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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1241296A JP2736343B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 半絶縁性InP単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1241296A JP2736343B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 半絶縁性InP単結晶の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03103394A true JPH03103394A (ja) | 1991-04-30 |
JP2736343B2 JP2736343B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=17072167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1241296A Expired - Lifetime JP2736343B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 半絶縁性InP単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2736343B2 (ja) |
Cited By (1)
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)
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 |
-
1989
- 1989-09-18 JP JP1241296A patent/JP2736343B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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 |
Cited By (1)
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2736343B2 (ja) | 1998-04-02 |
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