JPH0788277B2 - Semi-insulating gallium arsenide single crystal - Google Patents

Semi-insulating gallium arsenide single crystal

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JPH0788277B2
JPH0788277B2 JP62029756A JP2975687A JPH0788277B2 JP H0788277 B2 JPH0788277 B2 JP H0788277B2 JP 62029756 A JP62029756 A JP 62029756A JP 2975687 A JP2975687 A JP 2975687A JP H0788277 B2 JPH0788277 B2 JP H0788277B2
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semi
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gallium arsenide
single crystal
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正道 横川
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半絶縁性ガリウム砒素単結晶に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semi-insulating gallium arsenide single crystal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

液体封止型チヨクラルスキー法による半絶縁性ガリウム
砒素(GaAs)単結晶の製造において、従来の技術として
例えば、 、PBNるつぼを用いて無添加で結晶引上を行う、ある
いは、 、PBNるつぼあるいは石英るつぼを用いて、クロム(C
r)を添加して結晶引上を行う、 などの方法があつた。方法においては炭素が主たる化
学的な残留不純物であり、浅いアクセプター型準位を形
成する。C濃度は5×1014〜1×1016cm-3程度である。
この浅いアクセプターは、深いドナー型準位を形成する
EL2により補償され、フエルミ準位が禁制帯幅の中央付
近に来ることにより、半絶縁化が実現される。方法に
おいては、炭素およびケイ素(Si)が主たる化学的な残
留不純物であり、炭素は前述の如く、浅いアクセプター
型準位を形成し、Siは浅いドナー型準位を形成する。石
英るつぼを用いた場合はSiの濃度は1×1014〜1×1016
cm-3程度含まれている。PBNるつぼを用いた場合のSi濃
度は1015cm-3以下になる。これら浅い準位を形成する不
純物が、前述の如く深いドナー型準位を形成するEL2、
および深いアクセプター型準位を形成するCrの適当な組
み合わせにより補償され、フエルミ準位が禁制帯幅の中
央付近に来ることにより半絶縁化が実現されている。
In the production of a semi-insulating gallium arsenide (GaAs) single crystal by the liquid-encapsulated Czochralski method, conventional techniques include, for example, crystal pulling using a PBN crucible without addition, or PBN crucible or Chromium (C
r) was added to pull up the crystal. In the method, carbon is the main chemical residual impurity, forming a shallow acceptor level. The C concentration is about 5 × 10 14 to 1 × 10 16 cm -3 .
This shallow acceptor forms a deep donor-type level
A semi-insulation is realized by being compensated by EL2 and by having the Fermi level near the center of the forbidden band. In the method, carbon and silicon (Si) are the main chemical residual impurities, carbon forms a shallow acceptor type level, and Si forms a shallow donor type level, as described above. When a quartz crucible is used, the Si concentration is 1 × 10 14 to 1 × 10 16.
It contains about cm -3 . The Si concentration when using the PBN crucible is 10 15 cm -3 or less. The impurities forming these shallow levels are EL2, which forms a deep donor type level as described above,
And it is compensated by an appropriate combination of Cr forming a deep acceptor type level, and the semi-insulation is realized by the Fermi level being near the center of the forbidden band.

従来この種の方法では、例えば無添加半絶縁性GaAs結晶
においては炭素濃度が結晶フロント部で大きく、結晶テ
イル部で小さくなる様なインゴツト成長軸方向に分布を
持つている反面、EL2濃度は軸方向にはほぼ一定の分布
を持つために、補償比が軸方向に大きく変化して、この
結果としてフエルミ準位の位置が変化し、結晶の比抵抗
(ρ)、移動度(μn)等の電気的特性が軸方向に大き
く変化するという問題点があつた。また、例えばCr添加
半絶縁性GaAs結晶においては、補償中心となるCr自体の
偏析係数が1より小さい為に、結晶フロント部ではCr濃
度が少なく、結晶テイル部では大きくなる様な軸方向分
布を持つため、上述したのと同様な理由により結晶の電
気的特性が成長軸方向で大きな分布を持つという問題点
があつた。
In the conventional method of this type, for example, in the non-doped semi-insulating GaAs crystal, the carbon concentration has a distribution in the ingot growth axis direction such that the carbon concentration is large in the crystal front part and small in the crystal tail part, but the EL2 concentration is axial. Since the distribution has an almost constant distribution in the direction, the compensation ratio changes greatly in the axial direction, and as a result, the position of the Fermi level changes, and the resistivity of the crystal (ρ), mobility (μn), etc. There is a problem that the electrical characteristics change greatly in the axial direction. In addition, for example, in a Cr-added semi-insulating GaAs crystal, since the segregation coefficient of Cr itself as the compensation center is smaller than 1, the Cr concentration is small in the crystal front part and becomes large in the crystal tail part in the axial distribution. Therefore, there is a problem that the electrical characteristics of the crystal have a large distribution in the growth axis direction for the same reason as described above.

またCr濃度が1×1016cm-3以上である結晶においては、
イオン注入によるデバイス作成時、Crの表面方向拡散
(言わゆるパイル・アツプ現象)により、熱変成を起こ
しやすいという問題点があつた。
In addition, in the crystal having a Cr concentration of 1 × 10 16 cm -3 or more,
When devices were created by ion implantation, the surface diffusion of Cr (a so-called pile-up phenomenon) was apt to cause thermal transformation.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は、炭素を含有する半絶縁性ガリウム砒素単結晶
について、上記の問題点を解決し、成長軸方向に対して
電気的特性の均一性が優れた半絶縁性ガリウム砒素単結
晶を提供しようとするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems in a semi-insulating gallium arsenide single crystal containing carbon, and provides a semi-insulating gallium arsenide single crystal having excellent uniformity of electrical characteristics in the growth axis direction. It is what

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、炭素濃度が5×1014〜1×1016cm-3の範囲で
結晶のシード部からテイル部に向けて減少する、液体封
止チョクラルスキー法で製造したガリウム砒素結晶に対
し、アクセプター型準位を形成する不純物としてクロム
又は亜鉛を5×1014〜1×1016cm-3の濃度範囲で含有さ
せたことを特徴とする半絶縁性ガリウム砒素単結晶であ
る。
The present invention is directed to a gallium arsenide crystal produced by the liquid-encapsulated Czochralski method in which the carbon concentration decreases from the seed portion to the tail portion of the crystal in the range of 5 × 10 14 to 1 × 10 16 cm -3. , A semi-insulating gallium arsenide single crystal containing chromium or zinc as an impurity forming an acceptor type level in a concentration range of 5 × 10 14 to 1 × 10 16 cm −3 .

なお、アクセプター型準位を形成する不純物としてはCr
又はZnを、また、液体封止剤としてはB2O3を用いること
ができる。また、結晶原料は、金属ガリウムと金属砒素
を用いるつぼ内で直接合成してGaAs融液を形成してもよ
いし、予じめ調製したGaAs多結晶を用いることもでき
る。
Note that Cr is an impurity that forms the acceptor type level.
Alternatively, Zn can be used, and B 2 O 3 can be used as the liquid sealant. As the crystal raw material, a GaAs melt may be formed by directly synthesizing metal gallium and metal arsenic in a crucible, or a GaAs polycrystal prepared beforehand may be used.

結晶成長雰囲気の圧力は2〜50気圧に調整するのがよ
い。
The pressure of the crystal growth atmosphere is preferably adjusted to 2 to 50 atmospheres.

〔作用〕[Action]

無添加半絶縁性GaAs結晶における半絶縁化のメカニズム
は、以下のとおりである。結晶成長中にGaAsメルト中に
混入した炭素(C)は、結晶固化時に、結晶中に取り込
まれる。この割合を通常偏析係数で表わすが、Cの原子
半径が小さい為に、Cの偏析係数は1より大きい。すな
わち固化結晶中のC濃度は結晶フロント部で大きく、結
晶テイル部で小さい傾向にある。Cの汚染源としては、
加熱用ヒータ、熱シールド用保温材がいずれもグラフア
イトでできているところからも最も可能性が高いがはつ
きりとした汚染源はわかつていない。CはB2O3等の液体
封止剤を通してGaAsメルト中に混入する。混入度合を制
御する方法としてはB2O3中のH2O量、結晶成長中の不活
性ガス圧力などがある。いずれにせよ通常の方法を用い
れば、結晶フロント部のC濃度として5×1014〜1×10
16cm-3程度のものが得られ、結晶テイル部に向かつて、
減少していく傾向にある。Cは前述の如く、禁制帯幅中
において浅いアクセプター準位を形成する。この浅いア
クセプター準位は、EL2と呼ばれる深いドナー準位によ
り補償され、半絶縁化が達成される。EL2の正体は定か
ではないが、化学的元素ではなく、内因性欠陥が関与し
ているのは事実である。濃度としては1〜2×1016cm-3
程度あり、結晶フロント部からテイル部にかけては大き
な分布は持たず、ほぼ一定である。ここで補償比β≡
〔EL2〕/〔C〕なるものを考える。〔EL2〕,〔C〕は
それぞれEL2,Cの濃度を表わす。ここでは浅いドナー準
位の濃度(NSD)を無視しているが、これを考慮する時
はβ≡〔EL2〕/(〔C〕−NSD)とすれば良い。通常の
引き上げにおいては〔C〕≫NSDとなつている。さて、
結晶の電気的性質はフエルミ準位EFによつて決定され
る。補償比βが大きくなるとフエルミ準位EFは伝導帯側
にシフトして、その結果比抵抗ρは小さくなり、ホール
移動度μHは大きくなる。逆に補償比βが小さくなる
と、フエルミ準位EFは価電子帯側にシフトして、その結
果比抵抗ρは大きくなり、ホール移動度μHは小さくな
る。さて、通常の無添加半絶縁性結晶の場合を考えてみ
ると、前述の如く〔EL2〕は結晶の軸方向でほぼ一定で
あるのに対して、〔C〕(あるいは〔C〕−NSDでも良
い)はフロント部で高く、テイル部で低い。すなわち補
償比βはフロント部で小さく、テイル部で大きい。この
事は、例えば比抵抗で言うなら、フロント部で高く、テ
イル部で低い。
The mechanism of semi-insulation in the undoped semi-insulating GaAs crystal is as follows. Carbon (C) mixed in the GaAs melt during crystal growth is taken into the crystal when the crystal is solidified. This ratio is usually expressed by a segregation coefficient, but the segregation coefficient of C is larger than 1 because the atomic radius of C is small. That is, the C concentration in the solidified crystal tends to be high at the crystal front portion and low at the crystal tail portion. As a pollution source of C,
It is most probable that both the heater for heating and the heat insulating material for heat shield are made of graphite, but no conspicuous pollution source is known. C is mixed in the GaAs melt through a liquid sealant such as B 2 O 3 . As a method of controlling the degree of mixing, there are H 2 O amount in B 2 O 3 and inert gas pressure during crystal growth. In any case, if the conventional method is used, the C concentration of the crystal front part is 5 × 10 14 to 1 × 10
16 cm -3 can be obtained, facing the crystal tail,
It tends to decrease. As described above, C forms a shallow acceptor level in the band gap. This shallow acceptor level is compensated by a deep donor level called EL2, and semi-insulation is achieved. The identity of EL2 is unclear, but it is true that it is not a chemical element but an intrinsic defect. The concentration is 1-2 x 10 16 cm -3
There is a certain degree, and there is no large distribution from the crystal front part to the tail part, and it is almost constant. Where compensation ratio β ≡
Consider [EL2] / [C]. [EL2] and [C] represent the concentrations of EL2 and C, respectively. Although the shallow donor level concentration (N SD ) is ignored here, β ≡ [EL2] / ([C] -N SD ) may be used when considering this. In normal pulling, [C] >> N SD . Now,
The electrical properties of the crystal are determined by the Fermi level E F. When the compensation ratio β increases, the Fermi level E F shifts to the conduction band side, and as a result, the specific resistance ρ decreases and the Hall mobility μH increases. On the contrary, when the compensation ratio β becomes small, the Fermi level E F shifts to the valence band side, and as a result, the specific resistance ρ becomes large and the hole mobility μH becomes small. Now, considering the case of a normal non-doped semi-insulating crystal, while [EL2] is almost constant in the axial direction of the crystal as described above, [C] (or [C] -N SD But good) is high at the front and low at the tail. That is, the compensation ratio β is small in the front part and large in the tail part. For example, in terms of resistivity, this is high in the front part and low in the tail part.

さて問題点は浅いアクセプター準位を形成するCが結晶
の成長軸方向に大きな分布を持つていることにある。す
なわちフロント部で高く、テイル部で低くなることであ
る。そこで、これを解決する為の手段として、アクセプ
ター準位を形成する不純物元素の中でCと逆の分布傾向
をもつ、すなわち偏析係数が1より小さい元素を、意図
的に、微量に添加してやれば良いことがわかる。こうす
れば、アクセプター準位を形成する不純物の総量として
は、結晶フロント部とテイル部の差は緩和され、均一化
の方向に向う。勿論、半絶縁性を保つ為にはC濃度と、
意図的に添加された第2のアクセプター準位の濃度の総
和がEL2濃度より少ない事が必要である。第2の添加元
素のアクセプター準位は浅いものであつても、深いもの
であつても、同じ働きをする事は言うまでもない。
The problem is that C forming a shallow acceptor level has a large distribution in the crystal growth axis direction. That is, it is high at the front part and low at the tail part. Therefore, as a means for solving this, if an impurity element forming an acceptor level, which has a distribution tendency opposite to that of C, that is, an element having a segregation coefficient of less than 1, is intentionally added in a small amount, I know it's good. In this way, as the total amount of impurities forming the acceptor level, the difference between the crystal front part and the tail part is relaxed, and the direction is made uniform. Of course, in order to maintain semi-insulating property, C concentration,
It is necessary that the total concentration of the second acceptor levels intentionally added is smaller than the EL2 concentration. It goes without saying that the acceptor level of the second additional element has the same function whether it is shallow or deep.

〔実施例〕〔Example〕

比較例 無添加の状態で液体封止形チヨクラルスキー法によりGa
As単結晶を引上げた。出発原料としては、HB法で作成し
たGaAsポリ結晶を用いた。GaとAsの組成比は1:1になる
様に、As部の温度を制御してある。このGaAsポリ結晶6k
gに対して、王水エツチングにより前処理を施し、PBN製
6インチるつぼに収納した。液体封止剤としては含有水
分量100wt ppm以下の酸化ポロン(B2O3)を用いた。こ
れを高圧容器内に収納し、昇温してメルトさせ、GaAs種
子結晶を用いて、単結晶を引上げた。結晶回転数は5rp
m、るつぼ回転数は20rpmとし、それぞれ反対方向に回転
させた。引上速度は8mm/Hとし、自動直径制御装置を用
いて、84±4mmφの結晶を作成した。得られた結晶はテ
イル部の一部を除き単結晶であり、直胴部の長さは170m
mであつた。この結晶に対して、EL2濃度、C濃度、比抵
抗を測定した。EL2濃度は、波長1.0μmの赤外吸収法に
より求め、C濃度は遠赤外吸収法(FTIR法)により求
め、比抵抗は、Van der Pauw型の4端子法により求め
た。結果を第3図、第4図に示す。EL2濃度はインゴツ
ト全長に渡りほぼ1.3×1016cm-3である。C濃度は結晶
フロント部で高く7×1015cm-3であるのに対し、結晶テ
イル部では2×1015cm-3となつている。この結果、電気
的は比抵抗は第4図の如くインゴツト軸方向に6.0×107
→1.5×107Ω・cmと大きく変化していることがわかる。
SIMS法によりSiの濃度を求めたが、いずれも検出限界以
下であつた。
Comparative Example Ga-free by additive-encapsulated Czochralski method
As single crystal was pulled up. As the starting material, a GaAs polycrystal prepared by the HB method was used. The temperature of the As portion is controlled so that the composition ratio of Ga and As is 1: 1. This GaAs poly crystal 6k
g was pretreated by aqua regia etching and stored in a 6-inch crucible made of PBN. Poron oxide (B 2 O 3 ) having a water content of 100 wt ppm or less was used as the liquid sealant. This was placed in a high-pressure container, heated to melt, and a single crystal was pulled up using a GaAs seed crystal. Crystal rotation speed is 5rp
m and the crucible rotation speed were 20 rpm, and they were rotated in opposite directions. The pulling speed was 8 mm / H, and a crystal of 84 ± 4 mmφ was prepared using an automatic diameter control device. The obtained crystal is a single crystal except for a part of the tail part, and the length of the straight body part is 170 m.
It was m. The EL2 concentration, C concentration, and specific resistance of this crystal were measured. The EL2 concentration was determined by an infrared absorption method with a wavelength of 1.0 μm, the C concentration was determined by a far infrared absorption method (FTIR method), and the specific resistance was determined by a Van der Pauw type four-terminal method. The results are shown in FIGS. 3 and 4. The EL2 concentration is approximately 1.3 × 10 16 cm -3 over the entire length of the ingot. The C concentration is high at the crystal front portion and is 7 × 10 15 cm −3 , whereas it is 2 × 10 15 cm −3 at the crystal tail portion. As a result, the electrical resistivity is 6.0 × 10 7 in the axial direction of the ingot as shown in FIG.
→ It can be seen that there is a large change of 1.5 × 10 7 Ω · cm.
The concentration of Si was determined by SIMS method, but all were below the detection limit.

実施例 この様な成長条件下で、第2のアクセプター型不純物と
してCrをドープした。濃度としては結晶フロント部で2
×1015cm-3となる様に設計した。他の結晶成長条件は、
すべて比較例と同じにした。得られた結晶に対しては比
較例と同様の評価を行つた。Cr濃度はGFA法で求めた。
結果を第1図,第2図に示す。GaAs結晶中のCrの偏析係
数は5.9×10-4と1に比べ非常に小さな為、ほぼ1/(1
−g)に比例して増加していく。ここでgは固化率を表
わす。GFA法で求めた結晶中のクロム濃度は第1図に示
した如く、ほぼ設計値通りにドープされていることがわ
かつた。第2図には電気的な比抵抗の軸方向分布を示し
てあるが、軸方向に対してほぼ一定になつていることが
わかる。
Example Under these growth conditions, Cr was doped as the second acceptor type impurity. The concentration is 2 at the front of the crystal.
It was designed to be × 10 15 cm -3 . Other crystal growth conditions are
All were the same as the comparative example. The obtained crystals were evaluated in the same manner as the comparative example. The Cr concentration was determined by the GFA method.
The results are shown in FIGS. 1 and 2. The segregation coefficient of Cr in the GaAs crystal is 5.9 × 10 -4 , which is very small compared to 1, so it is almost 1 / (1
Increase in proportion to -g). Here, g represents the solidification rate. It was found that the chromium concentration in the crystal obtained by the GFA method was almost as designed as shown in FIG. FIG. 2 shows the distribution of electrical resistivity in the axial direction, but it can be seen that it is almost constant in the axial direction.

使用例 インゴツト成長軸方向の電気的特性の分布が均一化され
る事から、この基板を用いて作成した各種デバイスの諸
特性の軸方向分布も均一化されることが容易に予想され
る。これを実証するために、以下の実験を行つた。基板
性が最も良くそのデバイス特性に反映される例として、
イオン注入法により作成したFET(電界効果型トランジ
スタ)のVth(閾値電圧)がある。イオン注入法によ
り、能動層を基板表面内部に直接作るために、基板特性
が直接的に影響を与えるためである。前述した2本の半
絶縁性GaAs結晶、すなわち1本は無添加で作成した結晶
であり、他の1本は、Crを微量に意図的にドープして作
成した結晶を用いて、イオン注入法でFETを作成して、V
thを測定した。イオン注入条件はE=120Kev、Φ=1.5
×1012cm-228Siを打ち込んだ。活性化の為のアニール
は820℃、15minでアルシン雰囲気中で、面と面を対向配
置して行つた。FETは200μmピツチでウエハ全面に作成
した。ゲート長は、短チヤンネル効果を防ぐためにLg=
2μmとし、またソース・ドレイン間距離は5μmとし
た。結果を第5図に示す。無添加半絶縁性結晶の場合、
C濃度がフロントからテイルにかけて減少していくため
に、Vthは負側にずれていく(ONシフト)ことがわか
る。一方、微量にCrを添加した半絶縁性結晶ではVthの
そのようなずれはなく、フロントからテイルにかけて若
干正側にずれて(OFFシフト)いくものの、そのズレは
無添加の場合に比べて極めて小さいと言える。フロン
ト,テイル間でのVthの差△Vthをウエハ1枚当たりに換
算すると、無添加の場合4mV/枚であるのに対して、微量
にCrをドープした場合は0.7mV/枚となつている。ところ
でGaAs ICが工業的規模で生産される一つの前提とし
て、△Vthが1mV/枚以下であることが要求されている
が、今回の結果はこの基準をクリアしていることがわか
る。
Example of use Since the distribution of electrical characteristics in the ingot growth axis direction is made uniform, it is easily expected that the axial distribution of characteristics of various devices made using this substrate will also be made uniform. The following experiments were conducted to demonstrate this. As an example that the substrate property is best reflected in the device characteristics,
There is Vth (threshold voltage) of FET (field effect transistor) created by the ion implantation method. This is because the active layer is directly formed inside the substrate surface by the ion implantation method, so that the substrate characteristics directly influence. The above-mentioned two semi-insulating GaAs crystals, that is, one is a crystal prepared without addition, and the other one is a crystal prepared by intentionally doping a small amount of Cr. Create a FET with
The th was measured. Ion implantation conditions are E = 120 Kev, Φ = 1.5
28 Si was implanted at × 10 12 cm -2 . Annealing for activation was performed at 820 ° C. for 15 minutes in an arsine atmosphere with the surfaces facing each other. The FET was formed on the entire surface of the wafer with a pitch of 200 μm. The gate length is Lg = to prevent the short channel effect.
The distance was 2 μm, and the distance between the source and drain was 5 μm. Results are shown in FIG. In the case of additive-free semi-insulating crystal,
It can be seen that Vth shifts to the negative side (ON shift) because the C concentration decreases from the front to the tail. On the other hand, in a semi-insulating crystal with a small amount of Cr added, there is no such shift in Vth, and it shifts slightly to the positive side from the front to the tail (OFF shift), but the shift is extremely larger than in the case without addition. Can be said to be small. Converting the Vth difference between the front and tail ΔVth per wafer, it is 4 mV / wafer when there is no additive, whereas it is 0.7 mV / wafer when a small amount of Cr is doped. . By the way, one of the preconditions for GaAs ICs to be produced on an industrial scale is that ΔVth is required to be 1 mV / piece or less, but it is clear that the results this time pass this criterion.

一方、ウエハ面内でのVthのバラツキは、GaAs ICの集積
規模を決定する上で重要な因子である。Vthのバラツキ
をσVth(標準偏差)で表わした時、無添加結晶におい
ては、σVth=25〜100mV程度であつたのに対し、微量に
Crをドープした場合はσVth=10〜30mVとなつた。GaAs
LSIを実現するための1つの目安として、「σVthが30mV
より小さい事」と言われているが、今回この結果は、そ
の基準をクリアしていることがわかる。しかしながら、
現在のところ、σVthの改善の原因については定かでは
ない。
On the other hand, the variation of Vth within the wafer surface is an important factor in determining the scale of GaAs IC integration. When the variation of Vth is expressed by σVth (standard deviation), σVth is about 25 to 100 mV in the non-added crystal, whereas it is very small.
When Cr was doped, σVth was 10 to 30 mV. GaAs
As one guideline for realizing LSI, "σVth is 30 mV
It is said that it is smaller than this ", but this time it is clear that this result clears that standard. However,
At present, it is not clear what causes σVth to improve.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、上記構成を採用することにより、炭素含有半
絶縁性ガリウム砒素単結晶に対して、微量にCr等をドー
プして、軸方向の電気的特性の均一性を改善することが
でき、GaAs IC用基板として利用すると効果的であるこ
とがわかつた。
The present invention, by adopting the above configuration, with respect to the carbon-containing semi-insulating gallium arsenide single crystal, by doping a small amount of Cr or the like, it is possible to improve the uniformity of the electrical characteristics in the axial direction, We have found that it is effective when used as a substrate for GaAs ICs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は微量にCrを添加して作成された半絶縁性GaAs結
晶中の成長軸方向におけるEL2、炭素(C)、クロム(C
r)の濃度分布のグラフ、 第2図は第1図で示した結晶の電気的比抵抗(ρ)の成
長軸方向分布のグラフ、 第3図は従来の無添加で作成された半絶縁性GaAs結晶中
の成長軸方向におけるEL2と炭素(C)の濃度分布のグ
ラフ、 第4図は第3図で示した結晶の電気的比抵抗(ρ)の成
長軸方向分布のグラフ、 第5図はイオン注入法により作成されたFETのVth(閾値
電圧)の成長軸方向分布のグラフである。
Figure 1 shows EL2, carbon (C), chromium (C) in the growth axis direction in a semi-insulating GaAs crystal prepared by adding a trace amount of Cr.
r) Concentration distribution graph, Fig. 2 is a graph showing the electrical resistivity (ρ) of the crystal shown in Fig. 1 in the growth axis direction, and Fig. 3 is a conventional semi-insulating material prepared without any addition. Graph of concentration distribution of EL2 and carbon (C) in the growth axis direction in GaAs crystal, FIG. 4 is graph of distribution of electric resistivity (ρ) of crystal shown in FIG. 3 in growth axis direction, FIG. FIG. 4 is a graph of the Vth (threshold voltage) distribution of the FET in the growth axis direction produced by the ion implantation method.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭素濃度が5×1014〜1×1016cm-3の範囲
で結晶のシード部からテイル部に向けて減少する、液体
封止チョクラルスキー法で製造したガリウム砒素結晶に
対し、アクセプター型準位を形成する不純物としてクロ
ム又は亜鉛を5×1014〜1×1016cm-3の濃度範囲で含有
させたことを特徴とする半絶縁性ガリウム砒素単結晶。
1. A gallium arsenide crystal produced by the liquid-encapsulated Czochralski method, in which the carbon concentration decreases in the range of 5 × 10 14 to 1 × 10 16 cm -3 from the seed portion to the tail portion of the crystal. On the other hand, a semi-insulating gallium arsenide single crystal containing chromium or zinc as an impurity forming an acceptor type level in a concentration range of 5 × 10 14 to 1 × 10 16 cm -3 .
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