JPH08213336A - InP単結晶の製造方法 - Google Patents
InP単結晶の製造方法Info
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- JPH08213336A JPH08213336A JP7276197A JP27619795A JPH08213336A JP H08213336 A JPH08213336 A JP H08213336A JP 7276197 A JP7276197 A JP 7276197A JP 27619795 A JP27619795 A JP 27619795A JP H08213336 A JPH08213336 A JP H08213336A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異種元素が均一に添加されたInP単結晶を得
る。 【解決手段】 InP単結晶と、InP単結晶を構成するIn、
Pのいずれか一種以上の元素と、熱処理温度において蒸
気圧を有する形態の添加したい異種元素そのままあるい
はInまたはPとの化合物とをアンプル中に真空封入し、
熱処理を行う。
る。 【解決手段】 InP単結晶と、InP単結晶を構成するIn、
Pのいずれか一種以上の元素と、熱処理温度において蒸
気圧を有する形態の添加したい異種元素そのままあるい
はInまたはPとの化合物とをアンプル中に真空封入し、
熱処理を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、InP単結晶の製造
方法に関し、特に熱処理によりInP単結晶中に任意の異
種元素を添加する技術に関する。
方法に関し、特に熱処理によりInP単結晶中に任意の異
種元素を添加する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】InP単結晶は高速・高周波素子用や発光
素子用基板として用いられている。また、これらの用途
によって基板に要求される特性が異なるため、特定の不
純物を添加して基板の電気特性を変化させている。たと
えば、InPの場合LED用にはSn(すず)を、レーザーダイオ
ード用にはS(硫黄)を、FET用にはFe(鉄)を単結晶中に添
加することが多い。単結晶中に不純物を添加する方法と
して、原料融液中に直接、不純物元素あるいはその不純
物を含む化合物を溶解させ、結晶育成と共に単結晶中に
添加する方法が一般に行われている。LEC法(液体封止チ
ョクラルスキ−法)の場合、InP融液中に高純度Feを0.3
〜0.03重量%溶解し、そのInP融液に種結晶を浸漬さ
せ、結晶軸を上方に引き上げることによってFe濃度数pp
mのFeドープInP単結晶を製造している。
素子用基板として用いられている。また、これらの用途
によって基板に要求される特性が異なるため、特定の不
純物を添加して基板の電気特性を変化させている。たと
えば、InPの場合LED用にはSn(すず)を、レーザーダイオ
ード用にはS(硫黄)を、FET用にはFe(鉄)を単結晶中に添
加することが多い。単結晶中に不純物を添加する方法と
して、原料融液中に直接、不純物元素あるいはその不純
物を含む化合物を溶解させ、結晶育成と共に単結晶中に
添加する方法が一般に行われている。LEC法(液体封止チ
ョクラルスキ−法)の場合、InP融液中に高純度Feを0.3
〜0.03重量%溶解し、そのInP融液に種結晶を浸漬さ
せ、結晶軸を上方に引き上げることによってFe濃度数pp
mのFeドープInP単結晶を製造している。
【0003】しかし、単結晶中に不純物を添加する方法
として、原料融液中に直接、不純物元素あるいはその不
純物を含む化合物を溶解させ、結晶育成と共に単結晶中
に添加する方法では、種付け直後の単結晶部と結晶成長
終了直前の単結晶部では不純物濃度に差が発生する問題
があった。これは不純物元素の偏析と呼ばれる現象で説
明されている。つまり、原料融液中の不純物濃度を
C0、単結晶の固化率をg、単結晶に対するその不純物
の偏析係数をkとすると、ある部分の単結晶中の不純物
濃度Csは以下の式で表される。 Cs=k×C0×(1−g)k-1 ・・・・・ (1)
として、原料融液中に直接、不純物元素あるいはその不
純物を含む化合物を溶解させ、結晶育成と共に単結晶中
に添加する方法では、種付け直後の単結晶部と結晶成長
終了直前の単結晶部では不純物濃度に差が発生する問題
があった。これは不純物元素の偏析と呼ばれる現象で説
明されている。つまり、原料融液中の不純物濃度を
C0、単結晶の固化率をg、単結晶に対するその不純物
の偏析係数をkとすると、ある部分の単結晶中の不純物
濃度Csは以下の式で表される。 Cs=k×C0×(1−g)k-1 ・・・・・ (1)
【0004】(1)式によると、kが1であれば単結晶の
前半部と後半部の不純物濃度は同じになるが、ほとんど
の不純物が1より大きいか小さい。たとえば、InPに対
するFeの偏析係数kは10-3〜10-4と非常に小さいため、
単結晶の前半部と後半部では、図2に示すように1桁以
上の不純物濃度の差が発生してしまう。また、InPに対
するSの偏析係数kは約0.5で単結晶の後半部で急激に不
純物濃度が増加する。しかし、電気特性の均一な単結晶
を歩留まりよく製造するためには、この不純物濃度は均
一な方がよい。そのため、単結晶の前半部と後半部の不
純物濃度を均一にするための方法として、二重るつぼ法
や溶質供給LEC法などいろいろな方法が提案されてい
る。これらの方法は、結晶成長に伴う原料融液中の不純
物濃度の変化に対し、外部から不純物を供給することに
より、原料融液中の不純物濃度を一定にするものであ
る。
前半部と後半部の不純物濃度は同じになるが、ほとんど
の不純物が1より大きいか小さい。たとえば、InPに対
するFeの偏析係数kは10-3〜10-4と非常に小さいため、
単結晶の前半部と後半部では、図2に示すように1桁以
上の不純物濃度の差が発生してしまう。また、InPに対
するSの偏析係数kは約0.5で単結晶の後半部で急激に不
純物濃度が増加する。しかし、電気特性の均一な単結晶
を歩留まりよく製造するためには、この不純物濃度は均
一な方がよい。そのため、単結晶の前半部と後半部の不
純物濃度を均一にするための方法として、二重るつぼ法
や溶質供給LEC法などいろいろな方法が提案されてい
る。これらの方法は、結晶成長に伴う原料融液中の不純
物濃度の変化に対し、外部から不純物を供給することに
より、原料融液中の不純物濃度を一定にするものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来法では原
料融液中の不純物濃度を実際に測定しているわけではな
いので、外部からの不純物供給量を決めることができ
ず、単結晶の前半部と後半部の不純物濃度を完全に均一
にすることが難しかった。また、前記方法では装置が複
雑になるため、コストが嵩むという問題もあった。
料融液中の不純物濃度を実際に測定しているわけではな
いので、外部からの不純物供給量を決めることができ
ず、単結晶の前半部と後半部の不純物濃度を完全に均一
にすることが難しかった。また、前記方法では装置が複
雑になるため、コストが嵩むという問題もあった。
【0006】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、再現性よくInP単結晶に
任意の異種元素を均一に添加することができるInP単結
晶の製造方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、再現性よくInP単結晶に
任意の異種元素を均一に添加することができるInP単結
晶の製造方法を提供することにある。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明者らは鋭意研究を重ねた結
果、InP単結晶を異種元素蒸気圧雰囲気で熱処理する方
法が有効であることを見出した。以下に、その過程を説
明する。
果、InP単結晶を異種元素蒸気圧雰囲気で熱処理する方
法が有効であることを見出した。以下に、その過程を説
明する。
【0008】発明者らは先に提案した技術(特願平05-08
1756)において、InPをリン蒸気圧雰囲気で熱処理するこ
とにより、微量のFeが混入したことを見出した。この場
合、赤リン中に含まれる微量のリン化鉄がInP中に混入
したという結論に至った。そこで、赤リンに含まれる不
純物が熱処理によりInP単結晶中に微量混入するのであ
れば、リン化鉄を故意に加えることにより高濃度にInP
単結晶中に添加できないかと考えた。また、リン化鉄だ
けでなく、熱処理温度である程度の蒸気圧を有する元素
であれば、鉄同様ほかの不純物もInP単結晶中に高濃度
に添加できないかと考えた。
1756)において、InPをリン蒸気圧雰囲気で熱処理するこ
とにより、微量のFeが混入したことを見出した。この場
合、赤リン中に含まれる微量のリン化鉄がInP中に混入
したという結論に至った。そこで、赤リンに含まれる不
純物が熱処理によりInP単結晶中に微量混入するのであ
れば、リン化鉄を故意に加えることにより高濃度にInP
単結晶中に添加できないかと考えた。また、リン化鉄だ
けでなく、熱処理温度である程度の蒸気圧を有する元素
であれば、鉄同様ほかの不純物もInP単結晶中に高濃度
に添加できないかと考えた。
【0009】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、InP単結晶と、該InP単結晶を構成するIn、Pの
いずれか一種以上の元素と、該InP単結晶に添加したいI
n、P以外の異種元素とを、上記InP単結晶を構成するI
n、Pのいずれか一種以上の元素の量を該InP単結晶の解
離圧以上の蒸気分圧となる量以上とし、上記InP単結晶
に添加したいIn、P以外の異種元素を、異種元素そのま
ま、あるいは化合物のいずれかまたは双方の熱処理温度
において蒸気圧を有する形態で、アンプル中に真空封入
して熱処理することを特徴とする化合物半導体の製造方
法を提案するものである。また、前記添加したい異種元
素がFeであることを特徴とするInP単結晶の製造方法を
提案するものである。
であり、InP単結晶と、該InP単結晶を構成するIn、Pの
いずれか一種以上の元素と、該InP単結晶に添加したいI
n、P以外の異種元素とを、上記InP単結晶を構成するI
n、Pのいずれか一種以上の元素の量を該InP単結晶の解
離圧以上の蒸気分圧となる量以上とし、上記InP単結晶
に添加したいIn、P以外の異種元素を、異種元素そのま
ま、あるいは化合物のいずれかまたは双方の熱処理温度
において蒸気圧を有する形態で、アンプル中に真空封入
して熱処理することを特徴とする化合物半導体の製造方
法を提案するものである。また、前記添加したい異種元
素がFeであることを特徴とするInP単結晶の製造方法を
提案するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】上記した手段によれば、添加した
い異種元素そのままあるいはその化合物の蒸気圧雰囲気
下にInP単結晶を置くことにより該異種元素をInP単結晶
に添加するため、該異種元素をInP単結晶内に均一に添
加することができる。
い異種元素そのままあるいはその化合物の蒸気圧雰囲気
下にInP単結晶を置くことにより該異種元素をInP単結晶
に添加するため、該異種元素をInP単結晶内に均一に添
加することができる。
【0011】添加したい異種元素そのままで熱処理温度
において十分な蒸気圧を有する場合には、異種元素その
ままで効果がある。しかし、添加したい異種元素そのま
までは熱処理温度において蒸気圧を有しないか、ほとん
ど零に近い場合、異種元素そのままではInP単結晶に異
種元素を添加できない。そこで、異種元素そのままでは
なく、異種元素の化合物とし熱処理温度において十分な
蒸気圧を有させることで、InP単結晶に異種元素を添加
することができる。なお、異種元素の化合物を用いる場
合、InPを構成するIn、Pのいずれか一種以上の元素との
化合物とした方が汚染の懸念がなく望ましい。汚染の問
題がなければIn、P以外の元素との化合物を用いること
ができる。
において十分な蒸気圧を有する場合には、異種元素その
ままで効果がある。しかし、添加したい異種元素そのま
までは熱処理温度において蒸気圧を有しないか、ほとん
ど零に近い場合、異種元素そのままではInP単結晶に異
種元素を添加できない。そこで、異種元素そのままでは
なく、異種元素の化合物とし熱処理温度において十分な
蒸気圧を有させることで、InP単結晶に異種元素を添加
することができる。なお、異種元素の化合物を用いる場
合、InPを構成するIn、Pのいずれか一種以上の元素との
化合物とした方が汚染の懸念がなく望ましい。汚染の問
題がなければIn、P以外の元素との化合物を用いること
ができる。
【0012】また、InP単結晶の形状は問わないが、特
にInP単結晶が薄板状であれば、異種元素の化合物半導
体内部への拡散も速く終了する利点がある。
にInP単結晶が薄板状であれば、異種元素の化合物半導
体内部への拡散も速く終了する利点がある。
【0013】以下に、本発明に係わる製造方法を適用し
て異種元素を添加したInPを製造する一例を示す。
て異種元素を添加したInPを製造する一例を示す。
【0014】(実施例1)LEC法で引き上げた故意に不純
物を添加していないInP単結晶(アンドープInP単結晶)よ
り切り出した厚さ0.5mmのInPウェハ(薄板)1、1…を図
1に示すように、石英アンプル2内にスペーサとなる石
英治具4を用いて間隔を開けて複数並べた。続いて、純
度が6Nの赤リンに鉄を100ppmw添加したリン3を石英ア
ンプル2内に配置し、石英アンプル2内を1×10-6torr
まで排気した後、酸水素バーナにより石英アンプル2の
開口部を封止した。この際、リン3の量は、石英アンプ
ル2内にリン分圧が6kg/cm2以上となるように、例えば
石英アンプル2内にリン分圧が熱処理温度で25atmとな
るように調整した。次に、この石英アンプル2を横型加
熱炉内に設置し、熱処理温度985℃で40時間加熱保持し
た後、約30℃/分の降温速度で冷却した。上記横型加熱
炉は密閉型で100kg/cm2まで加圧できるものを使用し、
昇降温時に、その温度に対応するリン分圧とリン化鉄の
分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2内外の圧力のバランスを保ち、石英
アンプル2の破壊を防止した。
物を添加していないInP単結晶(アンドープInP単結晶)よ
り切り出した厚さ0.5mmのInPウェハ(薄板)1、1…を図
1に示すように、石英アンプル2内にスペーサとなる石
英治具4を用いて間隔を開けて複数並べた。続いて、純
度が6Nの赤リンに鉄を100ppmw添加したリン3を石英ア
ンプル2内に配置し、石英アンプル2内を1×10-6torr
まで排気した後、酸水素バーナにより石英アンプル2の
開口部を封止した。この際、リン3の量は、石英アンプ
ル2内にリン分圧が6kg/cm2以上となるように、例えば
石英アンプル2内にリン分圧が熱処理温度で25atmとな
るように調整した。次に、この石英アンプル2を横型加
熱炉内に設置し、熱処理温度985℃で40時間加熱保持し
た後、約30℃/分の降温速度で冷却した。上記横型加熱
炉は密閉型で100kg/cm2まで加圧できるものを使用し、
昇降温時に、その温度に対応するリン分圧とリン化鉄の
分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2内外の圧力のバランスを保ち、石英
アンプル2の破壊を防止した。
【0015】本実施例で得られたInPウェハ全数につい
て、ウェハに含有されているFe濃度をICP分析法で調べ
た。また、ウェハのキャリア濃度をホール測定法により
求めた。その結果、InPウェハ中に含まれるFe濃度は0.4
〜0.5ppmwであり、ウェハ面内のばらつきも5%以内で均
一であった。ウェハの抵抗率も(2〜3)×107Ωcmで均一
な電気特性を示した。
て、ウェハに含有されているFe濃度をICP分析法で調べ
た。また、ウェハのキャリア濃度をホール測定法により
求めた。その結果、InPウェハ中に含まれるFe濃度は0.4
〜0.5ppmwであり、ウェハ面内のばらつきも5%以内で均
一であった。ウェハの抵抗率も(2〜3)×107Ωcmで均一
な電気特性を示した。
【0016】なお、異種元素の添加量はInP単結晶中に
添加したい異種元素の濃度により変化させる。また、In
P単結晶中に添加したい異種元素の濃度の制御は、熱処
理温度、熱処理時間を調整することによっても可能であ
る。
添加したい異種元素の濃度により変化させる。また、In
P単結晶中に添加したい異種元素の濃度の制御は、熱処
理温度、熱処理時間を調整することによっても可能であ
る。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるIn
P単結晶の製造方法によれば、InP単結晶に任意の異種元
素を均一に添加することができる。
P単結晶の製造方法によれば、InP単結晶に任意の異種元
素を均一に添加することができる。
【図1】実施例の製造に使用される加熱炉内にウェハが
設置された状態の概略図である。
設置された状態の概略図である。
【図2】LEC法で育成したFeドープInP単結晶中に含まれ
るFe濃度の分布の一例を示したものである。
るFe濃度の分布の一例を示したものである。
1 ウェハ 2 石英アンプル 3 リン 4 スペーサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年11月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、InP単結晶と、該InP単結晶を構成するI
n、Pのいずれか一種以上の元素と、該InP単結晶に
添加したいIn、P以外の異種元素とを、上記InP単
結晶を構成するIn、Pのいずれか一種以上の元素の量
を該InP単結晶の解離圧以上の蒸気分圧となる量以上
とし、上記InP単結晶に添加したいIn、P以外の異
種元素を、異種元素そのまま、あるいは化合物のいずれ
かまたは双方の熱処理温度において蒸気圧を有する形態
で、アンプル中に真空封入して熱処理することを特徴と
するInP単結晶の製造方法を提案するものである。ま
た、前記添加したい異種元素がFeであることを特徴と
するInP単結晶の製造方法を提案するものである。
であり、InP単結晶と、該InP単結晶を構成するI
n、Pのいずれか一種以上の元素と、該InP単結晶に
添加したいIn、P以外の異種元素とを、上記InP単
結晶を構成するIn、Pのいずれか一種以上の元素の量
を該InP単結晶の解離圧以上の蒸気分圧となる量以上
とし、上記InP単結晶に添加したいIn、P以外の異
種元素を、異種元素そのまま、あるいは化合物のいずれ
かまたは双方の熱処理温度において蒸気圧を有する形態
で、アンプル中に真空封入して熱処理することを特徴と
するInP単結晶の製造方法を提案するものである。ま
た、前記添加したい異種元素がFeであることを特徴と
するInP単結晶の製造方法を提案するものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 InP単結晶と、該InP単結晶を構成するI
n、Pのいずれか一種以上の元素と、該InP単結晶に添加
したいIn、P以外の異種元素とを、 上記InP単結晶を構成するIn、Pのいずれか一種以上の元
素の量を該InP単結晶の解離圧以上の蒸気分圧となる量
以上とし、 上記InP単結晶に添加したいIn、P以外の異種元素を、異
種元素そのまま、あるいは化合物のいずれかまたは双方
の熱処理温度において蒸気圧を有する形態で、アンプル
中に真空封入して熱処理することを特徴とする化合物半
導体の製造方法。 - 【請求項2】 前記添加したい異種元素がFeであること
を特徴とする請求項1記載のInP単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7276197A JPH08213336A (ja) | 1994-10-19 | 1995-10-02 | InP単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6-278619 | 1994-10-19 | ||
JP27861994 | 1994-10-19 | ||
JP7276197A JPH08213336A (ja) | 1994-10-19 | 1995-10-02 | InP単結晶の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08213336A true JPH08213336A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=26551794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7276197A Pending JPH08213336A (ja) | 1994-10-19 | 1995-10-02 | InP単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08213336A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000012049A (ko) * | 1998-07-29 | 2000-02-25 | 구라우치 노리타카 | 3-5족화합물반도체결정에의 Zn확산방법 및 확산장치 |
-
1995
- 1995-10-02 JP JP7276197A patent/JPH08213336A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000012049A (ko) * | 1998-07-29 | 2000-02-25 | 구라우치 노리타카 | 3-5족화합물반도체결정에의 Zn확산방법 및 확산장치 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20031216 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050922 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051004 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060214 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |