JPH0492899A - 半絶縁性InP単結晶基板の製造方法 - Google Patents
半絶縁性InP単結晶基板の製造方法Info
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- JPH0492899A JPH0492899A JP20605990A JP20605990A JPH0492899A JP H0492899 A JPH0492899 A JP H0492899A JP 20605990 A JP20605990 A JP 20605990A JP 20605990 A JP20605990 A JP 20605990A JP H0492899 A JPH0492899 A JP H0492899A
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- 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、特に○EIC,HEMT、イ
オン注入型FETなどに用いる半絶縁性InP単結晶及
びその製造方法に関する。
オン注入型FETなどに用いる半絶縁性InP単結晶及
びその製造方法に関する。
[従来の技術]
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、深いアクセプターとなる元素の添加量は
、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とされている。
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、深いアクセプターとなる元素の添加量は
、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とされている。
ところが、Fe、CoまたはCr等をドープして半絶縁
性化する場合、これらの量はできるだけ少ないことが望
ましい。なぜならば、Fe、Co。
性化する場合、これらの量はできるだけ少ないことが望
ましい。なぜならば、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(FETなと)においては活性
化率を低下させたり、また高周波で動作させるデバイス
(OEICやHE M Tなと)においてはエピタキシ
ャル膜中にこれらの元素が拡散しトラップとして作用し
て高周波かつ高速化を妨げてしまうからである。
ン注入型の電子デバイス(FETなと)においては活性
化率を低下させたり、また高周波で動作させるデバイス
(OEICやHE M Tなと)においてはエピタキシ
ャル膜中にこれらの元素が拡散しトラップとして作用し
て高周波かつ高速化を妨げてしまうからである。
従来、電子デバイスに用いる半絶縁性のInPとしては
、FeドープInPが主として用いられている。
、FeドープInPが主として用いられている。
しかし、Feの含有濃度が0 、 2 ppmw以下で
あると、抵抗率が10’Ω・cmより低くなってしまい
、半絶縁性が低下してしまう。これを半絶縁性結晶とす
るためには、Feのドープ量を一定量(0゜2ppmw
)以上にしなければならなかった。
あると、抵抗率が10’Ω・cmより低くなってしまい
、半絶縁性が低下してしまう。これを半絶縁性結晶とす
るためには、Feのドープ量を一定量(0゜2ppmw
)以上にしなければならなかった。
このように、化合物半導体でFe、Cr等の含有濃度が
低くなると抵抗率が下がってしまうのは、ドナーとなる
不純物がその水準まで残留不純物として結晶中に存在す
るためと一般に考えられていた。ところが、本発明者等
は、InP単結晶の半絶縁性化の機構は、ドナーと深い
アクセプターによる補償のみでなく、さらに電気的に活
性な点欠陥も関与していると考え、鋭意研究の結果、結
晶を熱処理することにより点欠陥の濃度を制御すること
により、従来に比し格段と低い深いアクセプターの不純
物濃度でも化合物半導体を半絶縁性化できることを見い
出した。
低くなると抵抗率が下がってしまうのは、ドナーとなる
不純物がその水準まで残留不純物として結晶中に存在す
るためと一般に考えられていた。ところが、本発明者等
は、InP単結晶の半絶縁性化の機構は、ドナーと深い
アクセプターによる補償のみでなく、さらに電気的に活
性な点欠陥も関与していると考え、鋭意研究の結果、結
晶を熱処理することにより点欠陥の濃度を制御すること
により、従来に比し格段と低い深いアクセプターの不純
物濃度でも化合物半導体を半絶縁性化できることを見い
出した。
これにより本発明者等は先に、Fe、CoまたはCrの
いずれか1種以上の含有濃度の合計が0゜2 ppmw
以下でありかつ抵抗率が10’Ω・印以上である化合物
半導体の製造技術を提案した(特願昭63−22063
2号)。
いずれか1種以上の含有濃度の合計が0゜2 ppmw
以下でありかつ抵抗率が10’Ω・印以上である化合物
半導体の製造技術を提案した(特願昭63−22063
2号)。
すなわち、Fe、CoまたはCrを0 、2 ppmw
以下含有する化合物半導体材料を石英アンプル内に真空
封入するとともに、この石英アンプル内に前記化合物半
導体材料の構成元素またはその構成元素を含む別個の化
合物半導体材料を配置し、石英アンプル内を前記薄板か
らなる化合物半導体材料の解離圧以上となる圧力とし、
石英アンプルを400〜640℃で加熱するというもの
である。
以下含有する化合物半導体材料を石英アンプル内に真空
封入するとともに、この石英アンプル内に前記化合物半
導体材料の構成元素またはその構成元素を含む別個の化
合物半導体材料を配置し、石英アンプル内を前記薄板か
らなる化合物半導体材料の解離圧以上となる圧力とし、
石英アンプルを400〜640℃で加熱するというもの
である。
[発明が解決しようとする課題]
しかし、上記先願発明にあっては、移動度として370
0cffl/V−sが限度であり、しかも熱処理温度を
400’C以下または640’C以上にすると、移動度
として3000c++t/V・S以上を達成できなかっ
た。
0cffl/V−sが限度であり、しかも熱処理温度を
400’C以下または640’C以上にすると、移動度
として3000c++t/V・S以上を達成できなかっ
た。
一方、本発明者らは、先に、ノンドープInP単結晶す
なわち故意に不純物を添加することなく、かつ残留不純
物として存在するFe、CoまたはCrのいずれか1種
以上の不純物の含有濃度が分析下限である0、05pp
mw以下のTnP単結晶と所定量のリンを石英アンプル
内に配置して、真空封入するとともに、石英アンプル内
を6 kg / ant(絶対値)を超えるリン蒸気圧
として石英アンプルを加熱することにより、300にで
の抵抗率が10°Ω−1以上で移動度が3000cnt
/V−sを超える半絶縁性InP単結晶の製造方法を開
発し、提案した(特願平2−115403号)。
なわち故意に不純物を添加することなく、かつ残留不純
物として存在するFe、CoまたはCrのいずれか1種
以上の不純物の含有濃度が分析下限である0、05pp
mw以下のTnP単結晶と所定量のリンを石英アンプル
内に配置して、真空封入するとともに、石英アンプル内
を6 kg / ant(絶対値)を超えるリン蒸気圧
として石英アンプルを加熱することにより、300にで
の抵抗率が10°Ω−1以上で移動度が3000cnt
/V−sを超える半絶縁性InP単結晶の製造方法を開
発し、提案した(特願平2−115403号)。
本発明の目的は、Fe、CoまたはCr等深いアクセプ
タとなる不純物を含有したInP単結晶において、抵抗
率4 X 10’Ω・cm以上で、かつ移動度が350
0cnt/V −sを達成し得る半絶縁性1nP単結晶
の製造方法を提供することにある。
タとなる不純物を含有したInP単結晶において、抵抗
率4 X 10’Ω・cm以上で、かつ移動度が350
0cnt/V −sを達成し得る半絶縁性1nP単結晶
の製造方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明者らが先に提案した[故意に不純物を添加するこ
となく、かつ残留不純物として存在するFe、Coまた
はCrのいずれか1種以上の不純物の含有濃度が分析下
限である0、05ppmw以下のInP単結晶と所定量
のリンを石英アンプル内に配置して、真空封入するとと
もに、石英アンプル内を6kg/co!(絶対値)を超
えるリン蒸気圧として石英アンプルを加熱する」という
方法により、300にでの抵抗率が10”Ω・cm以上
で移動度が3000cn!/V−sを超える半絶縁性I
nP単結晶が得られるのは、熱処理によって形成される
電気的に活性な点欠陥が結晶中に残留する浅いドナーを
補償するためである。
となく、かつ残留不純物として存在するFe、Coまた
はCrのいずれか1種以上の不純物の含有濃度が分析下
限である0、05ppmw以下のInP単結晶と所定量
のリンを石英アンプル内に配置して、真空封入するとと
もに、石英アンプル内を6kg/co!(絶対値)を超
えるリン蒸気圧として石英アンプルを加熱する」という
方法により、300にでの抵抗率が10”Ω・cm以上
で移動度が3000cn!/V−sを超える半絶縁性I
nP単結晶が得られるのは、熱処理によって形成される
電気的に活性な点欠陥が結晶中に残留する浅いドナーを
補償するためである。
そこで、本発明者らは予め深いアクセプタとなる不純物
を含有させたInP単結晶をリン蒸気圧下で熱処理すれ
ば、より低い蒸気圧で半絶縁性化できるのではないかと
考え、さらに研究を行なった。
を含有させたInP単結晶をリン蒸気圧下で熱処理すれ
ば、より低い蒸気圧で半絶縁性化できるのではないかと
考え、さらに研究を行なった。
その結果、0 、 5 ppmw以下のFeを含有した
■nP単結晶を3 kg / cnt以上のリン蒸気圧
下で熱処理することにより4 x l O’Ω・ゴ以上
の抵抗率が得られることを見出した。しかも都合のよい
ことに、0.4 ppmw以下のFeを含有したInP
単結晶を3 kg/7以上のリン蒸気圧下で熱処理する
ことにより3500cnl/V −s以上の移動度が得
られることが分かった。
■nP単結晶を3 kg / cnt以上のリン蒸気圧
下で熱処理することにより4 x l O’Ω・ゴ以上
の抵抗率が得られることを見出した。しかも都合のよい
ことに、0.4 ppmw以下のFeを含有したInP
単結晶を3 kg/7以上のリン蒸気圧下で熱処理する
ことにより3500cnl/V −s以上の移動度が得
られることが分かった。
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、Fe、
CoまたはCrのいずれか1種以上のアクセプタ型不純
物を、それらの含有濃度の合計が0゜4 ppmw以下
となるように添加させてなるInP単結晶を、3kg/
cI11以上のリン蒸気圧雰囲気で熱処理することを提
案するものである。
CoまたはCrのいずれか1種以上のアクセプタ型不純
物を、それらの含有濃度の合計が0゜4 ppmw以下
となるように添加させてなるInP単結晶を、3kg/
cI11以上のリン蒸気圧雰囲気で熱処理することを提
案するものである。
また、移動度として4000cnt/V−s以上を得る
ためには、ドープする上記アクセプタ型不純物濃度を0
.25ppmw以下とするのが望ましい。
ためには、ドープする上記アクセプタ型不純物濃度を0
.25ppmw以下とするのが望ましい。
[実施例コ
(第1実施例)
種々のFe濃度0. 1〜0.5ppmwを有する厚さ
0.5mmのアズカットFeドープInPウェハ(薄板
)と赤リンとを石英アンプル内にセットし、石英アンプ
ル内を1xlO−“torrまで真空排気した後、酸水
素バーナーにより石英アンプルの開口部を封止した。こ
の際、赤リンの量は、石英アンプル内のリン蒸気圧が熱
処理温度で15kg/ant(絶対圧)となるように調
整した。次に、この石英アンプルを横型加熱炉内に設置
し、熱処理温度900℃で20時間加熱保持した後、冷
却した。
0.5mmのアズカットFeドープInPウェハ(薄板
)と赤リンとを石英アンプル内にセットし、石英アンプ
ル内を1xlO−“torrまで真空排気した後、酸水
素バーナーにより石英アンプルの開口部を封止した。こ
の際、赤リンの量は、石英アンプル内のリン蒸気圧が熱
処理温度で15kg/ant(絶対圧)となるように調
整した。次に、この石英アンプルを横型加熱炉内に設置
し、熱処理温度900℃で20時間加熱保持した後、冷
却した。
上記横型加熱炉は密閉型でl OOkg/cnl (ゲ
ージ圧)の圧力まで加圧できるものを使用し、昇温時お
よび冷却時に、その温度に対応するリン蒸気圧に見合う
圧力のアルゴンガスを加熱炉内に導入して、石英アンプ
ルの内外の圧力のバランスを保ち、石英アンプルの破壊
を防止した。
ージ圧)の圧力まで加圧できるものを使用し、昇温時お
よび冷却時に、その温度に対応するリン蒸気圧に見合う
圧力のアルゴンガスを加熱炉内に導入して、石英アンプ
ルの内外の圧力のバランスを保ち、石英アンプルの破壊
を防止した。
(第2実施例)
赤リンの量を、石英アンプル内のリン蒸気圧が、熱処理
温度(900℃)で1 、 5 kg/cnt、 3
kg/cI′II、 7.5 kg / cntなら
びに20kg/cit(絶対圧)となる量に調整し、F
eドープInPウェハとともに真空封入したアンプルを
用意した。その他の条件は、第1実施例と同様にして種
々のFe濃度0.1〜0. 5ppmwを有するFeド
ープInPウェハについて熱処理を行なった。
温度(900℃)で1 、 5 kg/cnt、 3
kg/cI′II、 7.5 kg / cntなら
びに20kg/cit(絶対圧)となる量に調整し、F
eドープInPウェハとともに真空封入したアンプルを
用意した。その他の条件は、第1実施例と同様にして種
々のFe濃度0.1〜0. 5ppmwを有するFeド
ープInPウェハについて熱処理を行なった。
上記各実施例で得られたウェハについて、電気特性を調
べるためウェハの表面を50μmラッピングにより除去
した後、Van der Pauw法によって抵抗
率および移動度を300にで測定した。第1図に熱処理
時のリン蒸気圧と熱処理後の抵抗率との関係を、また、
第2図に熱処理時のリン蒸気圧と熱処理後の移動度との
関係を示す。
べるためウェハの表面を50μmラッピングにより除去
した後、Van der Pauw法によって抵抗
率および移動度を300にで測定した。第1図に熱処理
時のリン蒸気圧と熱処理後の抵抗率との関係を、また、
第2図に熱処理時のリン蒸気圧と熱処理後の移動度との
関係を示す。
第1図から分かるように、本発明の方法によれば、熱処
理前の抵抗率が2X10’〜7×10“Ω・cmであっ
たものが、リン蒸気圧3 kg / +m以上では3X
IO“〜1.2X10”Ω・cmの抵抗率となる。
理前の抵抗率が2X10’〜7×10“Ω・cmであっ
たものが、リン蒸気圧3 kg / +m以上では3X
IO“〜1.2X10”Ω・cmの抵抗率となる。
また、第2図から移動度も熱処理前は3000cnt/
v−3程度であったものが、熱処理により3500〜4
90Oct+!/V−8と非常に高くなることが分かっ
た。
v−3程度であったものが、熱処理により3500〜4
90Oct+!/V−8と非常に高くなることが分かっ
た。
第3図および第4図には、リン蒸気圧3 kg / c
m以上で熱処理したウェハについて測定した抵抗率と移
動度を、Fe濃度を横軸としてプロットしたものを示す
。第3図からFe濃度が低いほど高抵抗化していること
、また第4図から移動度を3500cr+t/V−s以
上とするにはFe濃度を0.4ppmw以下、移動度を
4000cnt/V −s以上とするにはFe濃度を0
.25ppmw以下とすればよいことがわかる。
m以上で熱処理したウェハについて測定した抵抗率と移
動度を、Fe濃度を横軸としてプロットしたものを示す
。第3図からFe濃度が低いほど高抵抗化していること
、また第4図から移動度を3500cr+t/V−s以
上とするにはFe濃度を0.4ppmw以下、移動度を
4000cnt/V −s以上とするにはFe濃度を0
.25ppmw以下とすればよいことがわかる。
なお、上記実施例ではいずれもInP単結晶の熱処理温
度を900℃とした場合について説明したが、他の温度
条件でもリン蒸気圧下の熱処理によって、300にでの
抵抗率4×10“Ω・cm以上で、移動度が3500c
nt/V−sを超える半絶縁性InP単結晶が得られる
。
度を900℃とした場合について説明したが、他の温度
条件でもリン蒸気圧下の熱処理によって、300にでの
抵抗率4×10“Ω・cm以上で、移動度が3500c
nt/V−sを超える半絶縁性InP単結晶が得られる
。
また、ドープする不純物もFeに限定されず、InP単
結晶に対してアクセプタ型不純物となるCo、Cr等を
用いてもよい。
結晶に対してアクセプタ型不純物となるCo、Cr等を
用いてもよい。
[発明の効果コ
以上説明したように本発明は、Fe、CoまたはCrの
いずれか1種以上のアクセプタ型不純物を、それらの含
有濃度の合計が0.4pprnw以下となるように添加
させてなるInP単結晶を、3kg/ crd以上のリ
ン蒸気圧雰囲気で熱処理するようにしたので、抵抗率4
×10”Ω・cm以上で、かつ移動度が3500cn!
/V−sの半絶縁性InP単結晶が得られるという効果
がある。
いずれか1種以上のアクセプタ型不純物を、それらの含
有濃度の合計が0.4pprnw以下となるように添加
させてなるInP単結晶を、3kg/ crd以上のリ
ン蒸気圧雰囲気で熱処理するようにしたので、抵抗率4
×10”Ω・cm以上で、かつ移動度が3500cn!
/V−sの半絶縁性InP単結晶が得られるという効果
がある。
また、ドープするアクセプタ型不純物の濃度を0.25
ppmw以下とすれば、抵抗率8×10■Ω・cm以上
、移動度が4000ak/V−s以上の半絶縁性InP
単結晶が得られる。
ppmw以下とすれば、抵抗率8×10■Ω・cm以上
、移動度が4000ak/V−s以上の半絶縁性InP
単結晶が得られる。
第1図は本発明を適用したFeドープInP単結晶ウェ
ハの熱処理前後の抵抗率をリン蒸気圧との関係で示すグ
ラフ、 第2図は本発明を適用したFeドープInP単結晶ウェ
ハの熱処理前後の移動度をリン蒸気圧との関係で示すグ
ラフ、 第3図は本発明を適用したFeドープInP単結晶ウェ
ハの熱処理前後の抵抗率をFe濃度との関係で示すグラ
フ、
ハの熱処理前後の抵抗率をリン蒸気圧との関係で示すグ
ラフ、 第2図は本発明を適用したFeドープInP単結晶ウェ
ハの熱処理前後の移動度をリン蒸気圧との関係で示すグ
ラフ、 第3図は本発明を適用したFeドープInP単結晶ウェ
ハの熱処理前後の抵抗率をFe濃度との関係で示すグラ
フ、
Claims (2)
- (1)Fe、CoまたはCrのいずれか1種以上の不純
物を含有するとともに、含有濃度の合計が0.4ppm
w以下であり、かつ温度300Kでの抵抗率が4×10
^■Ω・cm以上で、移動度が3500cm^2/V・
sを超えることを特徴とする半絶縁性InP単結晶。 - (2)Fe、CoまたはCrのいずれか1種以上の不純
物を、それらの含有濃度の合計が0.4ppmw以下と
なるように添加させてなるInP単結晶を、3kg/c
m^2以上のリン蒸気圧雰囲気で熱処理する工程を含む
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 |
---|---|---|---|
JP2206059A JP2572297B2 (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 半絶縁性InP単結晶基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2206059A JP2572297B2 (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 半絶縁性InP単結晶基板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0492899A true JPH0492899A (ja) | 1992-03-25 |
JP2572297B2 JP2572297B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=16517179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2206059A Expired - Lifetime JP2572297B2 (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 半絶縁性InP単結晶基板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2572297B2 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5179698A (en) * | 1975-01-08 | 1976-07-12 | Nippon Electric Co | Rinkainjiumuno seizohoho |
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 |
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 |
JPH02239199A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半絶縁性InP単結晶の製造方法 |
JPH02239195A (ja) * | 1989-03-09 | 1990-09-21 | Nippon Mining Co Ltd | 半絶縁性3―5族化合物半導体単結晶の製造方法 |
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 |
-
1990
- 1990-08-03 JP JP2206059A patent/JP2572297B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2572297B2 (ja) | 1997-01-16 |
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