JPH0529639B2 - - Google Patents
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- JPH0529639B2 JPH0529639B2 JP63220632A JP22063288A JPH0529639B2 JP H0529639 B2 JPH0529639 B2 JP H0529639B2 JP 63220632 A JP63220632 A JP 63220632A JP 22063288 A JP22063288 A JP 22063288A JP H0529639 B2 JPH0529639 B2 JP H0529639B2
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- 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、電子デバイスに用いる半絶縁性の化
合物半導体単結晶特にInP（リン化インジウム）
およびその製造方法に関する。
合物半導体単結晶特にInP（リン化インジウム）
およ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がある材料では、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。したがつて、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。
ｎ型の不純物となるSiやＳがある材料では、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。したがつて、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。
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，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活性化率を低
下したり、また高周波で動作させるデバイスにお
いてはトラツプとして作用してしまうからであ
る。
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，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活性化率を低
下したり、また高周波で動作させるデバイスにお
いてはトラツプとして作用してしまうからであ
る。
［発明が解決しようとする課題］
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、
アンドープGaAs等が主として用いられている。
ここで、GaAsの場合にあつては、直接合成LEC
法によりアンドープで半絶縁性のGaAsを容易に
得ることができる。つまり、直接合成LEC法に
より作製されるGaAsにおいては、Crのドープに
因らずとも、例えば原料融液のGaとAsの比率を
制御することにより、半絶縁性が常に得られる。
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、GaAsの場合にあつては、直接合成LEC
法によりアンドープで半絶縁性のGaAsを容易に
得ることができる。つまり、直接合成LEC法に
より作製されるGaAsにおいては、Crのドープに
因らずとも、例えば原料融液のGaとAsの比率を
制御することにより、半絶縁性が常に得られる。
しかし、InPの場合にあつては、直接合成LEC
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。この際、育成中に単結晶中に取り込
まれるドナー型不純物を補償するFeの含有濃度
が0.2ppmw以下であると、抵抗率が107Ω・cmよ
り低くなつてしまい、半絶縁性が低下してしま
う。また、GaAsの場合にも、HB法や通常の
LEC法により半絶縁性結晶を得るには、ドナー
型不純物を補償するCr等の深い準位を作るアク
セプタ型不純物を添加することが必要であり、
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
107Ω・cmより低くなつてしまう。
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。この際、育成中に単結晶中に取り込
まれるドナー型不純物を補償するFeの含有濃度
が0.2ppmw以下であると、抵抗率が107Ω・cmよ
り低くなつてしまい、半絶縁性が低下してしま
う。また、GaAsの場合にも、HB法や通常の
LEC法により半絶縁性結晶を得るには、ドナー
型不純物を補償するCr等の深い準位を作るアク
セプタ型不純物を添加することが必要であり、
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
107Ω・cmより低くなつてしまう。
すなわち、従来、FeドープInPや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（0.2ppmw）以
上にしなければならなかつた。
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（0.2ppmw）以
上にしなければならなかつた。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、Fe，CoまたはCrのいずれか１種以上
の含有濃度の合計が0.2ppmw以下であつても107
Ω・cm以上の抵抗率を有する化合物半導体単結晶
特にInP、およびその製造方法を提供することを
目的とする。
たもので、Fe，CoまたはCrのいずれか１種以上
の含有濃度の合計が0.2ppmw以下であつても107
Ω・cm以上の抵抗率を有する化合物半導体単結晶
特にInP、およびその製造方法を提供することを
目的とする。
［課題を解決するための手段］
一般に、Fe，Cr等の含有濃度が低くなると抵
抗率が下がつてしまうのは、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
るためと考えられていた。ところが、本発明者等
は、このような抵抗率低下の現象は、ドナーと深
いアクセプターによる補償という機構だけによる
のではなく、さらに化合物半導体中の電気的に活
性な点欠陥も関与していると考え、鋭意研究の結
果、熱処理により点欠陥の濃度を制御可能とし
た。
抗率が下がつてしまうのは、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
るためと考えられていた。ところが、本発明者等
は、このような抵抗率低下の現象は、ドナーと深
いアクセプターによる補償という機構だけによる
のではなく、さらに化合物半導体中の電気的に活
性な点欠陥も関与していると考え、鋭意研究の結
果、熱処理により点欠陥の濃度を制御可能とし
た。
本発明の提供する半絶縁性化合物半導体、特に
リン化インジウムは、Fe，CoまたはCrのいずれ
か１種以上の含有濃度の合計が0.1ppmw以上
0.2ppmw以下でありかつ抵抗率が107Ω・cm以上
であることを特徴とする単結晶リン化インジウム
である。
リン化インジウムは、Fe，CoまたはCrのいずれ
か１種以上の含有濃度の合計が0.1ppmw以上
0.2ppmw以下でありかつ抵抗率が107Ω・cm以上
であることを特徴とする単結晶リン化インジウム
である。
また、本発明の提供する上記半絶縁性化合物半
導体単結晶特にリン化インジウムは、予め準備し
たFe，CoまたはCrのいずれか１種以上の含有濃
度の合計が0.1ppmw以上0.2ppmw以下である単
結晶リン化インジウム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リン化イ
ンジウム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
をリン化インジウムの解離圧以上となるリンの圧
力とし、石英アンプルを400〜640℃で加熱するこ
とを特徴とするリン化インジウムの製造方法によ
り製造される。
導体単結晶特にリン化インジウムは、予め準備し
たFe，CoまたはCrのいずれか１種以上の含有濃
度の合計が0.1ppmw以上0.2ppmw以下である単
結晶リン化インジウム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リン化イ
ンジウム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
をリン化インジウムの解離圧以上となるリンの圧
力とし、石英アンプルを400〜640℃で加熱するこ
とを特徴とするリン化インジウムの製造方法によ
り製造される。
［作用］
上記構成のリン化インジウムは、Fe，Coまた
はCrの含有濃度が低いにも拘らず、十分に高い
抵抗率を有している。また、上記構成のリン化イ
ンジウムの製造方法によれば、Fe，CoまたはCr
の含有濃度を低くして、半絶縁性の上記構成のリ
ン化インジウムを得ることができる。
はCrの含有濃度が低いにも拘らず、十分に高い
抵抗率を有している。また、上記構成のリン化イ
ンジウムの製造方法によれば、Fe，CoまたはCr
の含有濃度を低くして、半絶縁性の上記構成のリ
ン化インジウムを得ることができる。
［実施例］
（第１実施例）
高純度（6N〜7N）の多結晶InPを用いて引上
げたFeドープInP単結晶インゴツトから切り出し
て得られた厚さ0.5mmのアズカツトのFeドープ
InPウエハ（薄板）と赤リンとを石英アンプル内
にセツトし、アンプル内を１×10-7torr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
の開口部を閉塞した。この際、赤リンの量は、石
英アンプル内の圧力が0.5atm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500℃で5hr加熱保持した後、
16〜18℃／minで冷却した。
げたFeドープInP単結晶インゴツトから切り出し
て得られた厚さ0.5mmのアズカツトのFeドープ
InPウエハ（薄板）と赤リンとを石英アンプル内
にセツトし、アンプル内を１×10-7torr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
の開口部を閉塞した。この際、赤リンの量は、石
英アンプル内の圧力が0.5atm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500℃で5hr加熱保持した後、
16〜18℃／minで冷却した。
（第２実施例）
第１実施例と同様にして、FeドープInPウエハ
と赤リンとを石英アンプル内に封入し、この石英
アンプルを横型加熱炉内において熱処理温度450
℃で5hr加熱保持した後、16〜18℃／minで冷却
した。
と赤リンとを石英アンプル内に封入し、この石英
アンプルを横型加熱炉内において熱処理温度450
℃で5hr加熱保持した後、16〜18℃／minで冷却
した。
なお、赤リンの量は、石英アンプル内のリン圧
力が、熱処理温度でのInPの解離圧以上となる量
に調整した。
力が、熱処理温度でのInPの解離圧以上となる量
に調整した。
（第３実施例）
第１実施例と同様にして、FeドープInPウエハ
と赤リンとを石英アンプル内に封入し、この石英
アンプルを横型加熱炉内において熱処理温度600
℃で5hr加熱保持した後、16〜18℃／minで冷却
した。
と赤リンとを石英アンプル内に封入し、この石英
アンプルを横型加熱炉内において熱処理温度600
℃で5hr加熱保持した後、16〜18℃／minで冷却
した。
本実施例においても、赤リンの量は、石英アン
プル内のリン圧力が、熱処理温度でのInPの解離
圧以上となる量に調整した。
プル内のリン圧力が、熱処理温度でのInPの解離
圧以上となる量に調整した。
上記各実施例で得られたウエハについて、ポリ
シング後、抵抗率および移動度をVan der
Pauw法によつて測定した。
シング後、抵抗率および移動度をVan der
Pauw法によつて測定した。
第１図にFeの含有濃度と抵抗率との関係を示
す。第１図において、実線１は上記第１実施例
（500℃で熱処理）でFeの含有濃度を変化させた
場合の抵抗率特性の一例を示し、破線２は熱処理
を行わない従来例でFeの含有濃度を変化させた
場合の抵抗率特性の一例を示す。
す。第１図において、実線１は上記第１実施例
（500℃で熱処理）でFeの含有濃度を変化させた
場合の抵抗率特性の一例を示し、破線２は熱処理
を行わない従来例でFeの含有濃度を変化させた
場合の抵抗率特性の一例を示す。
第１図からも判るように、107Ω・cmの抵抗率
とするために、第１実施例のものではFeの含有
濃度を多くとも0.1ppmwとすれば足りるのに対
し、従来例のものでは少なくとも0.2ppmwFeを
含有させなければならなかつた。また、106Ω・
cmの抵抗率とするためには、第１実施例のもので
はFeの含有濃度を多くとも0.05ppmwとすれば足
りるのに対し、従来例のものでは少なくとも
0.1ppmwFeを含有させなければならなかつた。
とするために、第１実施例のものではFeの含有
濃度を多くとも0.1ppmwとすれば足りるのに対
し、従来例のものでは少なくとも0.2ppmwFeを
含有させなければならなかつた。また、106Ω・
cmの抵抗率とするためには、第１実施例のもので
はFeの含有濃度を多くとも0.05ppmwとすれば足
りるのに対し、従来例のものでは少なくとも
0.1ppmwFeを含有させなければならなかつた。
一方、第２図に抵抗率と移動度の関係を示す。
第２図において、実線３，４および５はそれぞれ
第１，２および３実施例によるものの特性を示
し、鎖線６および７はそれぞれ熱処理温度を700
℃および800℃とした例によるものの特性を示す。
また、破線８は熱処理を行わない従来例によるも
のの特性である。
第２図において、実線３，４および５はそれぞれ
第１，２および３実施例によるものの特性を示
し、鎖線６および７はそれぞれ熱処理温度を700
℃および800℃とした例によるものの特性を示す。
また、破線８は熱処理を行わない従来例によるも
のの特性である。
第２図から判るように、熱処理を行わない従来
のものにあつては、抵抗率107Ω・cmで約2500
cm2／Ｖ・ｓしか移動度が得られなかつたのに対
し、熱処理を行つた実施例のものにあつては、
3500cm2／Ｖ・ｓ前後の移動度が得られた。また、
熱処理温度が400〜640℃の範囲外となるもの（鎖
線７および８）にあつては、移動度の十分な向上
は得られなかつた。
のものにあつては、抵抗率107Ω・cmで約2500
cm2／Ｖ・ｓしか移動度が得られなかつたのに対
し、熱処理を行つた実施例のものにあつては、
3500cm2／Ｖ・ｓ前後の移動度が得られた。また、
熱処理温度が400〜640℃の範囲外となるもの（鎖
線７および８）にあつては、移動度の十分な向上
は得られなかつた。
InP等の直接遷移型半導体においては、移動度
が電子の散乱中心として作用する電気的に活性な
不純物あるいは点欠陥の濃度に主に依存すること
が知られている。電子の散乱中心、つまり電気的
に活性な不純物あるいは点欠陥の実質濃度が減少
するとき、電子の移動度は大きくなる。第２図に
示す熱処理の温度による電子の移動度の差異は、
熱処理の温度を選択することにより、電気的に活
性な点欠陥の状態を制御しつつ変えることがで
き、その結果として、電子の散乱中心となる電気
的に活性な不純物あるいは点欠陥の濃度が変わる
ことを示していると考えられる。
が電子の散乱中心として作用する電気的に活性な
不純物あるいは点欠陥の濃度に主に依存すること
が知られている。電子の散乱中心、つまり電気的
に活性な不純物あるいは点欠陥の実質濃度が減少
するとき、電子の移動度は大きくなる。第２図に
示す熱処理の温度による電子の移動度の差異は、
熱処理の温度を選択することにより、電気的に活
性な点欠陥の状態を制御しつつ変えることがで
き、その結果として、電子の散乱中心となる電気
的に活性な不純物あるいは点欠陥の濃度が変わる
ことを示していると考えられる。
［発明の効果］
以上のように、本発明の提供する半絶縁性の化
合物半導体単結晶、特にリン化インジウムは、
Fe，CoまたはCrのいずれか１種以上の含有濃度
の合計が0.2ppmw以下であるにも拘らず、107
Ω・cm以上の抵抗率を有しているので、特に電子
デバイス用の半絶縁性半導体基板として最適であ
る。
合物半導体単結晶、特にリン化インジウムは、
Fe，CoまたはCrのいずれか１種以上の含有濃度
の合計が0.2ppmw以下であるにも拘らず、107
Ω・cm以上の抵抗率を有しているので、特に電子
デバイス用の半絶縁性半導体基板として最適であ
る。
また、本発明の提供する半絶縁性の化合物半導
体、特にリン化インジウムの製造方法によれば、
予め準備したFe，CoまたはCrのいずれか１種以
上の含有濃度の合計が多くとも0.1ppmw以上
0.2ppmw以下と低濃度である単結晶リン化イン
ジウム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リン化インジウムの構
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、石英アンプル内をリン化イン
ジウムの解離圧以上となるリンの圧力とし、石英
アンプルを400〜640℃で加熱するようにしたの
で、Fe，CoまたはCrのいずれか１種以上の含有
濃度の合計が0.2ppmw以下でも抵抗率が107Ω・
cm以上で移動度も高い半絶縁性の単結晶リン化イ
ンジウムを得ることができる。
体、特にリン化インジウムの製造方法によれば、
予め準備したFe，CoまたはCrのいずれか１種以
上の含有濃度の合計が多くとも0.1ppmw以上
0.2ppmw以下と低濃度である単結晶リン化イン
ジウム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リン化インジウムの構
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、石英アンプル内をリン化イン
ジウムの解離圧以上となるリンの圧力とし、石英
アンプルを400〜640℃で加熱するようにしたの
で、Fe，CoまたはCrのいずれか１種以上の含有
濃度の合計が0.2ppmw以下でも抵抗率が107Ω・
cm以上で移動度も高い半絶縁性の単結晶リン化イ
ンジウムを得ることができる。
第１図はFe含有InPウエハのFeの含有濃度と抵
抗率との関係を示すグラフ、第２図はFe含有InP
ウエハの抵抗率と移動度との関係を示すグラフで
ある。
抗率との関係を示すグラフ、第２図はFe含有InP
ウエハの抵抗率と移動度との関係を示すグラフで
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Fe，CoまたはCrのいずれか１種以上の含有
濃度の合計が0.1ppmw以上0.2ppmw以下であり
かつ抵抗率が107Ω・cm以上であることを特徴と
する単結晶リン化インジウム。 ２ Fe，CoまたはCrのいずれか１種以上の含有
濃度の合計が0.1ppmw以上0.2ppmw以下であり
かつ抵抗率が107Ω・cm以上である単結晶リン化
インジウムを製造するにあたり、Fe，Coまたは
Crを0.1ppmw以上0.2ppmw以下含有する単結晶
リン化インジウム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リン化インジ
ウム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、石英アンプル内をリ
ン化インジウムの解離圧以上となるリンの圧力と
し、石英アンプルを400〜640℃で加熱することを
特徴とするリン化インジウムの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22063288A JPH0269307A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | リン化インジウムおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22063288A JPH0269307A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | リン化インジウムおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269307A JPH0269307A (ja) | 1990-03-08 |
| JPH0529639B2 true JPH0529639B2 (ja) | 1993-05-06 |
Family
ID=16754014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22063288A Granted JPH0269307A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | リン化インジウムおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0269307A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2572291B2 (ja) * | 1990-03-02 | 1997-01-16 | 株式会社ジャパンエナジー | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶基板の製造方法 |
| JP2572297B2 (ja) * | 1990-08-03 | 1997-01-16 | 株式会社ジャパンエナジー | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶基板の製造方法 |
| US5467158A (en) * | 1990-09-07 | 1995-11-14 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Film winding/rewinding mechanism of camera |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63195199A (ja) * | 1987-02-05 | 1988-08-12 | Dowa Mining Co Ltd | ガリウム砒素結晶の製造方法 |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP22063288A patent/JPH0269307A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63195199A (ja) * | 1987-02-05 | 1988-08-12 | Dowa Mining Co Ltd | ガリウム砒素結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0269307A (ja) | 1990-03-08 |
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