JPH0524117B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0524117B2
JPH0524117B2 JP59066297A JP6629784A JPH0524117B2 JP H0524117 B2 JPH0524117 B2 JP H0524117B2 JP 59066297 A JP59066297 A JP 59066297A JP 6629784 A JP6629784 A JP 6629784A JP H0524117 B2 JPH0524117 B2 JP H0524117B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gaas
crystal
concentration
ingot
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59066297A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60210599A (ja
Inventor
Tsutomu Tsuji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP59066297A priority Critical patent/JPS60210599A/ja
Publication of JPS60210599A publication Critical patent/JPS60210599A/ja
Publication of JPH0524117B2 publication Critical patent/JPH0524117B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/42Gallium arsenide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半絶縁性GaAsインゴツト結晶の成長
方法に関するものである。
(従来技術) 半絶縁性GaAsインゴツト結晶は、GaAs電界
効果トランジスタ、GaAs集積回路、さらには光
電子集積回路などの結晶基板として使われる。こ
れらの半導体装置において、半絶縁性GaAs結晶
基板は能動素子、受動素子、配線金属などを絶縁
分離する役割を果している。このために半絶縁性
GaAs結晶に要求されている比抵抗は107Ω−cm以
上とされている。
不純物を意図的に添加せずに成長したGaAsイ
ンゴツト結晶では、結晶を成長させる際に用いる
石英るつぼや、GaAsの原料であるGaやAsなど
から混入するSiやSなどの不純物による汚染は避
けられなく、これらの不純物は少なくとも1015cm
−3以上、多い場合には1017cm-3程度含まれてい
る。これらSiやSはGaAs結晶において浅いドナ
ー不純物準位を形成するために、低抵抗のN形
GaAs結晶しかできない。
そこで、従来は前記のSiやSなどによる浅いド
ナー準位を補償して高抵抗にすべく、GaAsイン
ゴツト結晶の成長に際して、深いアクセプタ準位
を形成するCrを意図的に添加していた。このと
きのCr添加量はCrによる補償中心の密度がSiや
Sなどで生じた浅いドナー準位密度以上になるよ
うにする必要があつた。このCr添加量は、Crの
偏析係数が6×10-4と極めて小さいので、シード
側ほどCr濃度が低くなることを考慮して決める
必要があり、通常は過剰な量のCrを添加してい
た。
(従来技術の問題) しかしながら、このような極めて小さな偏析係
数を有するCrを添加して浅いドナー準位を補償
する方法には、次の問題があつた。すなわち、イ
ンゴツト結晶から切り出したGaAs結晶基板で
は、その切り出し位置によつてCr濃度が異なる
ことである。別な表現をするとCrの過剰な程度
がGaAs結晶基板ごとに異なることは避けられな
かつた。従つて、このような結晶基板のすべてで
同一の自由電子濃度を得るためには、例えば、Si
のイオン注入を行なう際に、Crの過剰の程度に
応じて注入条件を設定しなければならない煩わし
さがあつた。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記の問題を解消することに
より、インゴツト結晶から切り出した結晶基板の
すべてに、不純物のイオン注入条件として同一の
注入条件を適用しても同一の自由電子濃度を再現
性良く得ることのできる半絶縁性GaAs結晶の成
長方法を提供することにある。
(発明の構成) 本発明の半絶縁性GaAs結晶の成長方法は、
GaAsインゴツト結晶の成長に際して、Ga,As
及び微量のCからなる融成物に、制御された量の
酸素をドープしてGaAsインゴツト結晶を成長さ
せることから構成される。
(本発明の原理) 次に、本発明の目的たる自由電子濃度の制御の
方法とその原理について説明する。
前記のSi,Sなどの浅いドナー不純物による準
位をND、意図的にドープしたCによる浅いアク
セプタ不純物、酸素による深いドナー不純物によ
る準位密度をそれぞれNA,NDDとし、さらに動作
層を形成すべくドープしたSoなどによるドナー準
位密度をND′すると、形成された動作層の電子濃
度nはNDDとは独立に、 n=ND′−(NA−ND) ……(1) で表わされる。現在の結晶成長技術ではNDを5
×1014cm-3以下に押さえることができ、このND
大きさはND′の1〜3×1017cm-3に比べると無視
できるから(1)式は n=ND′−NA ……(2) と表現してもさしつかえない。
(2)式からわかることはnを制御するにはNA
制御する、すなわち浅いアクセプタのCの濃度を
制御すると良いことである。C以外にMg,Be,
Mnなども考えられるが、GaAsに対する偏析係
数はCが0.8で1に最も近い。従つてCにはCrな
どとは違ってインゴツト結晶の成長方向に対して
も均一に取り込まれる利点がある。
次に、C濃度の制御性について述べる。Cの融
点は常圧で3000℃以上で、GaAsの融成物中には
難溶で、かつ、融成物中に溶け込む量の制御が現
実には困難であつた。しかし、GaAs結晶中に取
り込まれるCの濃度が酸素の量によつて制御され
るという発見に基づいて前記の問題であるC濃度
の制御性の低さを解決できることがわかつた。こ
のことを第1図a,bを用いて説明する。第1図
aは融成物中の酸素のモル比を横軸に、結晶中に
取り込まれた酸素の濃度を縦軸に示したもので、
第1図bはGaAs結晶に取り込まれた酸素の濃度
に対応してGaAs結晶に取り込まれたCの濃度を
示す結果である。第1図a,bから、GaAs結晶
中のCの濃度は、融成物中の酸素のモル比で制御
されることがわかつた。
(実施例) 次に、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
第2図は本発明の一実施例に用いられる成長炉
の要部を示す断面図である。この成長炉は、石英
製の反応管21の一方の側に、種結晶22とAs2
O3を含むGa,Asの融成物24と、微量の粉末C
25を入れた熱合成法窒化ボロン製のボート23
を配置し、拡散バリア26をへだてて反応管21
の他方の側に粉末As27を置いたボート成長法
の炉で構成される。粉末C25の量はGa,Asの
融成物に対し150wt.ppm程度以上、粉末As27
の量は成長中にAsの平衡蒸気圧が保持できる程
度の量であれば良い。なお、As2O3として添加し
た酸素の量は、本実施例ではモル比で1.85×10-5
である。
まず、ボート23に入れたGa,Asの融成物2
4と粉末C25が溶融するように1250℃以上に反
応管21を加熱し、さらに粉末As27を610℃に
加熱して、As蒸気28を発生させる。次に、融
成物の温度を種結晶22側から1050〜1200℃に下
げてGaAsインゴツト結晶を少しずつ成長させ
る。
このようにして成長したGaAsのインゴツト結
晶は、比抵抗が4×107Ω−cm以上もあり、不純
物濃度としてはSiが1×1015,Cが6×1015cm-3
酸素が3×1016cm-3であつた。また1に近いCの
偏析係数を反映してCの濃度はインゴツト結晶の
成長方向に均一に分布していた。
その結果、本実施例になるGaAsインゴツト結
晶から切り出した結晶基板のすべてに対して、同
一のイオン注入条件を適用してもすべて同じ自由
電子濃度をもつたイオン注入層を再現性良く得る
ことができた。
なお、本発明における制御された量の酸素のド
ープ方法としては、実施例で述べたAs2O3を用い
る方法の他に、酸素を直接に反応管内に導入する
方法、あるはGa2O3を用いる方法などがあるが、
酸素のドープ方法によつて本発明が制約されるこ
とはない。また、実施例で用いたボート成長法の
みならず引き上げ法に対しても本発明が適用でき
ることはいうまでもない。
(発明の効果) 以上、詳細説明したとおり、本発明によれば、
Ga,As及び微量のCからなる融成物中に、制御
された量の酸素をドープしてGaAsインゴツト結
晶を成長させることにより、インゴツト結晶全体
にわたりC濃度が均一であるGaAsインゴツト結
晶が得られるので、インゴツト結晶から切り出し
た結晶基板のすべてに、不純物のイオン注入条件
として同一の注入条件を適用しても同一の自由電
子濃度を再現性良く得ることのできる半絶縁性
GaAs結晶の成長方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは本発明における濃度制御方法の
原理を説明するための特性図、第2図は本発明の
一実施例に用いられる成長炉の要部を示す断面図
である。 21……反応管、22……種結晶、23……ボ
ート、24……As2O3を含むGa,Asの融成物、
25……粉末C、26……拡散バリア、27……
粉末As、28……As蒸気。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 GaAsインゴツト結晶の成長に際して、Ga,
    As及び微量のCからなる融成物に制御された量
    の酸素をドープしてGaAsインゴツト結晶を成長
    させることを特徴とする半絶縁性GaAs結晶の成
    長方法。
JP59066297A 1984-04-03 1984-04-03 半絶縁性GaAs結晶の成長方法 Granted JPS60210599A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59066297A JPS60210599A (ja) 1984-04-03 1984-04-03 半絶縁性GaAs結晶の成長方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59066297A JPS60210599A (ja) 1984-04-03 1984-04-03 半絶縁性GaAs結晶の成長方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60210599A JPS60210599A (ja) 1985-10-23
JPH0524117B2 true JPH0524117B2 (ja) 1993-04-06

Family

ID=13311736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59066297A Granted JPS60210599A (ja) 1984-04-03 1984-04-03 半絶縁性GaAs結晶の成長方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60210599A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2800954B2 (ja) 1991-07-29 1998-09-21 信越半導体 株式会社 化合物半導体単結晶
JP3201305B2 (ja) * 1996-04-26 2001-08-20 住友電気工業株式会社 Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法
JP3596337B2 (ja) * 1998-03-25 2004-12-02 住友電気工業株式会社 化合物半導体結晶の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60210599A (ja) 1985-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE41551E1 (en) Method of preparing group III-V compound semiconductor crystal
US4999082A (en) Process for producing monocrystalline group II-IV or group III-V compounds and products thereof
US5553566A (en) Method of eliminating dislocations and lowering lattice strain for highly doped N+ substrates
US4594173A (en) Indium doped gallium arsenide crystals and method of preparation
JP4120016B2 (ja) 半絶縁性GaAs単結晶の製造方法
JPH0524117B2 (ja)
JP2003206200A (ja) p型GaAs単結晶及びその製造方法
JPH0543679B2 (ja)
JP2529934B2 (ja) 単結晶の製造方法
JPH0557240B2 (ja)
US4853077A (en) Process for the preparation of mono-crystalline 3-5 semi-insulating materials by doping and use of the semi-insulating materials thus obtained
JP2736343B2 (ja) 半絶縁性InP単結晶の製造方法
JP3196182B2 (ja) 単結晶の育成方法
JPH0529639B2 (ja)
JPH0569798B2 (ja)
JPS60231500A (ja) 半絶縁性GaAs単結晶の成長方法
JP2645418B2 (ja) GaAs化合物半導体単結晶
JPS6270298A (ja) リン化インジウム単結晶の製造方法
JPH0476355B2 (ja)
JP2593148B2 (ja) 化合物半導体の単結晶の育成方法
JPS60235798A (ja) 半絶縁性GaAs単結晶
JP3451658B2 (ja) 混晶半導体単結晶の成長方法
JP2750307B2 (ja) InP単結晶の製造方法
JPH0788277B2 (ja) 半絶縁性ガリウム砒素単結晶
JPH0317799B2 (ja)