JPS5929557B2 - 半絶縁性砒化ガリウム単結晶 - Google Patents
半絶縁性砒化ガリウム単結晶Info
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- JPS5929557B2 JPS5929557B2 JP15913076A JP15913076A JPS5929557B2 JP S5929557 B2 JPS5929557 B2 JP S5929557B2 JP 15913076 A JP15913076 A JP 15913076A JP 15913076 A JP15913076 A JP 15913076A JP S5929557 B2 JPS5929557 B2 JP S5929557B2
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- Japan
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- gallium arsenide
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- semi
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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】
本発明は、光照射のない条件下で高い比電気抵抗を有す
るとともに、適当な光照射を受けた条件下でも高い比電
気抵抗を保ちうる半絶縁性砒化ガリウム単結晶に関する
ものである。
るとともに、適当な光照射を受けた条件下でも高い比電
気抵抗を保ちうる半絶縁性砒化ガリウム単結晶に関する
ものである。
半絶縁性砒化ガリウム単結晶は、ショットキーゲート電
界効果トランジスタ（ＮＥＳＦＥＴ）、ガンダイオード
等のマイクロ波用素子や光集積回路等の光半導体素子、
更にはホール素子等各種ブレナー型素子の基板として最
近急速に応用が拡がつてきている。
界効果トランジスタ（ＮＥＳＦＥＴ）、ガンダイオード
等のマイクロ波用素子や光集積回路等の光半導体素子、
更にはホール素子等各種ブレナー型素子の基板として最
近急速に応用が拡がつてきている。
上記各種素子は何らかの光照射下で使用される場合が多
く、特に光ＩＣと言われるレーザとＦＥＴ素子等の光信
号と電気信号を発生変換・増巾する素子が同一半絶縁性
基板土に多数集積され使用される様な用途では、これ等
各素子間の光照射下電気的高絶縁性及びその比電気抵抗
の光に対する安定性が問題になる。従来、本発明者らは
「半絶縁性砒化ガリウム結晶」（昭和４７年４月４日付
特願昭４７−３３６４８号）（特開昭４８−１０２５７
０号）に記載された、深いアクセプターとして、クロム
、鉄の少くとも一種に、深いドナーとして酸素を同時に
ドープした複合型半絶縁性砒化ガリウムや更には「半絶
縁性■−Ｖ族化合物単結晶」（昭和５１年３月２９日付
特願昭５１−３４８１２号（特開昭５２−１１７３００
号））に記載された、深いアクセプター不純物の少くと
も一種と深いドナー不純物の少くとも一種を含み、３０
０深Ｋにおける比電気抵抗が１０６Ω・？以上の半絶縁
性−Ｖ族化合物において、上記深いドナー不純物は少く
とも酸素を含み、上記結晶中のシリコン濃度を２ｘ１０
１５ｃｍ−３以下にすることによつて、上記酸素を濃度
４Ｘ１０１６ｃｒｒＬ−３以上、上記結晶中に含有させ
るとともに、シリコン以外の浅いドナー不純物の少くと
も一種を、関係式ＮＡＡ＞Ｎｂ−ＮＡ〉−Ｎｂｂを満足
するように含むことを特徴とする半絶縁性−Ｖ族化合物
単結晶（但し、ＮＡＡは深いアクセプタ不純物の濃度の
総和、Ｎｂｂは酸素を含む深いドナー不純物濃度の総和
、Ｎｂは浅いドナー不純物の濃度の総和、およびＮＡは
電気的に活性な格子欠陥を含むアクセブタ濃度の総和で
ある。
く、特に光ＩＣと言われるレーザとＦＥＴ素子等の光信
号と電気信号を発生変換・増巾する素子が同一半絶縁性
基板土に多数集積され使用される様な用途では、これ等
各素子間の光照射下電気的高絶縁性及びその比電気抵抗
の光に対する安定性が問題になる。従来、本発明者らは
「半絶縁性砒化ガリウム結晶」（昭和４７年４月４日付
特願昭４７−３３６４８号）（特開昭４８−１０２５７
０号）に記載された、深いアクセプターとして、クロム
、鉄の少くとも一種に、深いドナーとして酸素を同時に
ドープした複合型半絶縁性砒化ガリウムや更には「半絶
縁性■−Ｖ族化合物単結晶」（昭和５１年３月２９日付
特願昭５１−３４８１２号（特開昭５２−１１７３００
号））に記載された、深いアクセプター不純物の少くと
も一種と深いドナー不純物の少くとも一種を含み、３０
０深Ｋにおける比電気抵抗が１０６Ω・？以上の半絶縁
性−Ｖ族化合物において、上記深いドナー不純物は少く
とも酸素を含み、上記結晶中のシリコン濃度を２ｘ１０
１５ｃｍ−３以下にすることによつて、上記酸素を濃度
４Ｘ１０１６ｃｒｒＬ−３以上、上記結晶中に含有させ
るとともに、シリコン以外の浅いドナー不純物の少くと
も一種を、関係式ＮＡＡ＞Ｎｂ−ＮＡ〉−Ｎｂｂを満足
するように含むことを特徴とする半絶縁性−Ｖ族化合物
単結晶（但し、ＮＡＡは深いアクセプタ不純物の濃度の
総和、Ｎｂｂは酸素を含む深いドナー不純物濃度の総和
、Ｎｂは浅いドナー不純物の濃度の総和、およびＮＡは
電気的に活性な格子欠陥を含むアクセブタ濃度の総和で
ある。
）を提唱し、熱処理やエピタキシヤル成長等の使用環境
におけるプロセス処理を受けても、電気的高比抵抗を保
ちうる熱的に安定な半絶縁性砒化ガリウム単結晶を提供
した。本発明はこれらを更に発展させて、各種不純物の
ドーピング条件を厳密に制御することにより適当な使用
環境の光に対しても電気的高比抵抗を保ちうる半絶縁性
−Ｖ族化合物単結晶を提供するものである。以下本発明
を図面を用いて説明する。
におけるプロセス処理を受けても、電気的高比抵抗を保
ちうる熱的に安定な半絶縁性砒化ガリウム単結晶を提供
した。本発明はこれらを更に発展させて、各種不純物の
ドーピング条件を厳密に制御することにより適当な使用
環境の光に対しても電気的高比抵抗を保ちうる半絶縁性
−Ｖ族化合物単結晶を提供するものである。以下本発明
を図面を用いて説明する。
第１図は、本発明の基本原理を説明するためのエネルギ
ーバンド図である。
ーバンド図である。
図において１（ＮＤ）浅いドナー不純物濃度、２（ＮＡ
）は浅いアクセプター不純物濃度、３（ＮＡＡ）は深い
アクセプター不純物濃度、４（ＮＯＤ）は深いドナー不
純物濃度、５（Ｅｆ）はフエルミ準位、６は伝導帯、７
は価電子帯を示す。
）は浅いアクセプター不純物濃度、３（ＮＡＡ）は深い
アクセプター不純物濃度、４（ＮＯＤ）は深いドナー不
純物濃度、５（Ｅｆ）はフエルミ準位、６は伝導帯、７
は価電子帯を示す。
この状態に禁制帯幅以上のエネルギーをもつ光を照射す
ると、価電子帯から伝導帯に電子８が励起され、一方、
価電子帯には正孔９が生成される。この時励起される電
子の数ｇはｇ＝ＦＸＯＸＮｃ （１）式 で示される。
ると、価電子帯から伝導帯に電子８が励起され、一方、
価電子帯には正孔９が生成される。この時励起される電
子の数ｇはｇ＝ＦＸＯＸＮｃ （１）式 で示される。
ここでｆは光束密度、σはイオン化断面積、Ｎｃは伝導
帯における状態密度である。一方、励起された電子のう
ちの一部は電子を満たしていない（空の）アクセプター
準位につかまえられる（トラツプされる）、このトラツ
プされる電子の数ｒはｒ＝ｎ＜Ｖ−Ｓ＞ＮＡＡＯ・・・
・・・・・・・・・（２）式で示される。
帯における状態密度である。一方、励起された電子のう
ちの一部は電子を満たしていない（空の）アクセプター
準位につかまえられる（トラツプされる）、このトラツ
プされる電子の数ｒはｒ＝ｎ＜Ｖ−Ｓ＞ＮＡＡＯ・・・
・・・・・・・・・（２）式で示される。
こ＼で、ｎは伝導帯中の電子の数、は熱平衡速度、Ｓは
補獲断面積、ＮＡＡＯは電子を満たしていない（空の）
アクセプター準位の濃度であり、ＮＡＡＯ＝ＮＡＡ−（
ＮＤ−ＮＡ）と書き換えられる。光により励起された電
子のうち、伝導帯中に残る（存在する）電子の数ｎは平
衡状態（（１）式一（２）式とすればｎ：Ｆ゜σ゜Ｎｃ
Ａ゜Ｓ〉ＮＡＡＯｌ／ＮＡＡＯ（３）式となる。
補獲断面積、ＮＡＡＯは電子を満たしていない（空の）
アクセプター準位の濃度であり、ＮＡＡＯ＝ＮＡＡ−（
ＮＤ−ＮＡ）と書き換えられる。光により励起された電
子のうち、伝導帯中に残る（存在する）電子の数ｎは平
衡状態（（１）式一（２）式とすればｎ：Ｆ゜σ゜Ｎｃ
Ａ゜Ｓ〉ＮＡＡＯｌ／ＮＡＡＯ（３）式となる。
このｎが光照射下の電気伝導に寄与するわけであるから
、ｎが大きいほど、すなわち空のアクセプター準位の濃
度ＮＡＡＯが小さいほど、光照射により低電気抵抗化す
る。従つて、光を照射しても高い電気比抵抗を保持する
ためには、ある一定以上の空のアクセプター準位の濃度
が必要なことがわかる。実際に３５００ルツクスの１０
ワツトの螢光灯を照射した時の結晶の電気的比抵抗と、
空のアクセプター準位の濃度ＮＡＡＯとの関係を本発明
の実施例を含めて示したものが第２図である。
、ｎが大きいほど、すなわち空のアクセプター準位の濃
度ＮＡＡＯが小さいほど、光照射により低電気抵抗化す
る。従つて、光を照射しても高い電気比抵抗を保持する
ためには、ある一定以上の空のアクセプター準位の濃度
が必要なことがわかる。実際に３５００ルツクスの１０
ワツトの螢光灯を照射した時の結晶の電気的比抵抗と、
空のアクセプター準位の濃度ＮＡＡＯとの関係を本発明
の実施例を含めて示したものが第２図である。
ここで用いた光の強度および波長は半絶縁性砒化ガリウ
ム結晶を用いた素子が、使用される環境における光の波
長や強度を考慮した、最も厳しいと思われる条件を採用
した。一方、空のアクセプター準位の濃度ＮＡＡＯとし
ては、結晶の質量分析によつて得られたクロム濃度（Ｎ
ｃｒ）とシリコン、テルル、錫、セレン、硫黄の濃度の
総和（ＮＤ）との差、すなわちＮｃ，−ＮＤの値を用い
た。この図から、通常、半絶縁性砒化ガリウム結晶の電
気的比抵抗の下限とされている１Ｘ１０６Ω・〔以上で
あるためにはＮＡｆは約４Ｘ１０１６ｃｒｒＬ−３以上
でなければならないことがわかる。一方、深いアクセプ
ター不純物の代表例であるクロムの溶解度が約３ｘ１０
１７ｃｍ−３であることから、良質の単結晶が得られる
範囲でのＮＡＡＯの上限の値は約３Ｘ１０１７Ｃ７ｎ−
３であることがわかる。これらのＮＡＡＯの上限および
下限の値が特許請求の範囲に記載されたものである。
・、第２図に示した半絶縁性砒化ガリ
ウム単結晶の暗抵抗すなわち、光照射のない条件下での
比電気抵抗は、いずれも１０７Ω・？以上であつた。以
下、本発明を実施例により詳述する。実施例 １ 第３図は本実施例において砒化ガリウム単結晶の製造に
用いた三温度型の結晶成長炉の構成図、炉内温度分布図
および結晶成長用容器図である。
ム結晶を用いた素子が、使用される環境における光の波
長や強度を考慮した、最も厳しいと思われる条件を採用
した。一方、空のアクセプター準位の濃度ＮＡＡＯとし
ては、結晶の質量分析によつて得られたクロム濃度（Ｎ
ｃｒ）とシリコン、テルル、錫、セレン、硫黄の濃度の
総和（ＮＤ）との差、すなわちＮｃ，−ＮＤの値を用い
た。この図から、通常、半絶縁性砒化ガリウム結晶の電
気的比抵抗の下限とされている１Ｘ１０６Ω・〔以上で
あるためにはＮＡｆは約４Ｘ１０１６ｃｒｒＬ−３以上
でなければならないことがわかる。一方、深いアクセプ
ター不純物の代表例であるクロムの溶解度が約３ｘ１０
１７ｃｍ−３であることから、良質の単結晶が得られる
範囲でのＮＡＡＯの上限の値は約３Ｘ１０１７Ｃ７ｎ−
３であることがわかる。これらのＮＡＡＯの上限および
下限の値が特許請求の範囲に記載されたものである。
・、第２図に示した半絶縁性砒化ガリ
ウム単結晶の暗抵抗すなわち、光照射のない条件下での
比電気抵抗は、いずれも１０７Ω・？以上であつた。以
下、本発明を実施例により詳述する。実施例 １ 第３図は本実施例において砒化ガリウム単結晶の製造に
用いた三温度型の結晶成長炉の構成図、炉内温度分布図
および結晶成長用容器図である。
製造方法は図に示すごとく、結晶成長炉は約１２４５℃
〜１２７０℃（Ｔ１ ）の高温加熱部１７と１０８０℃
〜１２００℃（Ｔ２）とした中間温度加熱部１８と砒素
の蒸気圧がほぼ１気圧になる程度の加熱（Ｔ３）を行な
う低温加熱部１９を具備し、砒化ガリウムを収容するボ
ートとして石英ボート１５を用い、石英ボート１５を収
容する密封容器１６としてボート１５を収容する室と砒
素１３を収容する室とそれらの室の間に設けられた砒素
の蒸気の流通を阻害する細孔部１４とよりなるものを使
用し、細孔部１４の上記砒素の収容室との境界線と上記
中間加熱部１９の最低温度位置との距離Ｌ２を、石英ボ
ート１５の全長Ｌ１にほぼ等しくするか、又はより長く
構成し、石英ボート１５内にガリウム５５０ｙ（純度９
９．９９９９％）、クロム５ｒ１テルル６ηおよびＡＳ
２Ｏ３３Ｏηを収容し、密封容器１６内の低温部に砒素
６６０７（純度９９．９９９９％）を収容し、結晶の成
長速度を約２〜５關／時として、砒化ガリウム単結晶を
成長させた。
〜１２７０℃（Ｔ１ ）の高温加熱部１７と１０８０℃
〜１２００℃（Ｔ２）とした中間温度加熱部１８と砒素
の蒸気圧がほぼ１気圧になる程度の加熱（Ｔ３）を行な
う低温加熱部１９を具備し、砒化ガリウムを収容するボ
ートとして石英ボート１５を用い、石英ボート１５を収
容する密封容器１６としてボート１５を収容する室と砒
素１３を収容する室とそれらの室の間に設けられた砒素
の蒸気の流通を阻害する細孔部１４とよりなるものを使
用し、細孔部１４の上記砒素の収容室との境界線と上記
中間加熱部１９の最低温度位置との距離Ｌ２を、石英ボ
ート１５の全長Ｌ１にほぼ等しくするか、又はより長く
構成し、石英ボート１５内にガリウム５５０ｙ（純度９
９．９９９９％）、クロム５ｒ１テルル６ηおよびＡＳ
２Ｏ３３Ｏηを収容し、密封容器１６内の低温部に砒素
６６０７（純度９９．９９９９％）を収容し、結晶の成
長速度を約２〜５關／時として、砒化ガリウム単結晶を
成長させた。
得られた結晶をフアン・デル・パウ法により電気的比抵
抗を測定した結果、３００ウＫで光無照射下での比抵抗
が約２Ｘ１０８Ω・？であり、また触針法（針径約５０
μ）により、表面のリーク電流を測定した結果、鏡面研
磨された測定用ウエハ一全面にわたつて印加電圧１００
０ボルトに対して０．０１μＡであつた。更にこのウエ
ハ一に、３５００ルツクスの１０ワツトの螢光灯の光を
照射して触針法で同じく測定したところ１０００ボルト
に対して０．５μＡであつた。これを比抵抗に換算する
と約４Ｘ１０６Ω・礪であつた。一方、この結晶を質量
分析した結果はシリコンが約１Ｘ１０１５ｃｒ１１−３
、テルルが約１Ｘ１０１６ｃ！ｎ−３、クロムが約１．
５Ｘ１０１７Ｃ１１１−３、酸素が約６Ｘ１０１６（１
−JモV１−３含まれていることがわかつた。実施例 ２ 実施例１のウエハ一に５００ルツクスの１００ワツトの
タングステンランプの光を照射して、触針法で同じく測
定したところ、１０００ボルトに対して、約０．３μＡ
であつた。
抗を測定した結果、３００ウＫで光無照射下での比抵抗
が約２Ｘ１０８Ω・？であり、また触針法（針径約５０
μ）により、表面のリーク電流を測定した結果、鏡面研
磨された測定用ウエハ一全面にわたつて印加電圧１００
０ボルトに対して０．０１μＡであつた。更にこのウエ
ハ一に、３５００ルツクスの１０ワツトの螢光灯の光を
照射して触針法で同じく測定したところ１０００ボルト
に対して０．５μＡであつた。これを比抵抗に換算する
と約４Ｘ１０６Ω・礪であつた。一方、この結晶を質量
分析した結果はシリコンが約１Ｘ１０１５ｃｒ１１−３
、テルルが約１Ｘ１０１６ｃ！ｎ−３、クロムが約１．
５Ｘ１０１７Ｃ１１１−３、酸素が約６Ｘ１０１６（１
−JモV１−３含まれていることがわかつた。実施例 ２ 実施例１のウエハ一に５００ルツクスの１００ワツトの
タングステンランプの光を照射して、触針法で同じく測
定したところ、１０００ボルトに対して、約０．３μＡ
であつた。
これを比抵抗に換算すると約７Ｘ１０６Ω・？であつた
。その他のドーピング条件で製造された結晶の特性を含
めて示したのが上述の第２図である。
。その他のドーピング条件で製造された結晶の特性を含
めて示したのが上述の第２図である。
例えば、実施例１と同じように三温度帯水平ブリツジマ
ン法によつて、砒化ガリウム単結晶を製造する際、クロ
ムを約１７収容し、他は実施例１と同一条件にした所、
この結晶はクロム濃度が約３Ｘ１０１６（７Ｌ−３とな
つた他は実施例１と変りなかつた。この結晶は光無照射
下でのリーク電流は印加電圧１０００ボルトに対して約
０．０４μＡ（比抵抗換算で約５Ｘ１０７Ω・Ｃｍ）で
あつたが、３５００ルツクスの１０ワツトの螢光灯の光
を照射すると、そのリーク電流は約４μＡとなつた（比
抵抗換算約５Ｘ１０５Ω・ＣＴＩＬ）。従つてこのよう
な半絶縁性砒化カリウムは本発明の範囲から除外される
。又、実施例１と同じように三温度帯水平ブリツジマン
法によつて砒化ガリウム単結晶を製造する際、クロムを
約１３７収容し、他は実施例１と同一条件にした所、こ
の結晶はクロム濃度が約４Ｘ１０１７ｃＴｎ−３となつ
た他は実施例１と変りなかつた。
ン法によつて、砒化ガリウム単結晶を製造する際、クロ
ムを約１７収容し、他は実施例１と同一条件にした所、
この結晶はクロム濃度が約３Ｘ１０１６（７Ｌ−３とな
つた他は実施例１と変りなかつた。この結晶は光無照射
下でのリーク電流は印加電圧１０００ボルトに対して約
０．０４μＡ（比抵抗換算で約５Ｘ１０７Ω・Ｃｍ）で
あつたが、３５００ルツクスの１０ワツトの螢光灯の光
を照射すると、そのリーク電流は約４μＡとなつた（比
抵抗換算約５Ｘ１０５Ω・ＣＴＩＬ）。従つてこのよう
な半絶縁性砒化カリウムは本発明の範囲から除外される
。又、実施例１と同じように三温度帯水平ブリツジマン
法によつて砒化ガリウム単結晶を製造する際、クロムを
約１３７収容し、他は実施例１と同一条件にした所、こ
の結晶はクロム濃度が約４Ｘ１０１７ｃＴｎ−３となつ
た他は実施例１と変りなかつた。
この結晶は、光無照射下でのリーク電流は印加電圧１０
００ボルトに対して約０．００５μＡ（比抵抗換算約４
Ｘ１０８Ω・ＣＴｒＬ）であり、５００ルツクスの１０
０ワツトのタングステンランプの光を照射しても、その
リーク電流は約０．３μＡであつた。（比抵抗換算約７
Ｘ１０６Ω・ＣｒｒＬ）。しかし、この結晶の鏡面研磨
されたウエハ一を顕微鏡でみると、面内の数ケ所に析出
物が検出された。従つてこのような半絶縁性砒化ガリウ
ムも本発明の範囲から除外される。以上要約すれば本文
に述べた空の深いアクセブタ濃度ＮＡｌｅ｛ＮＣｒ−（
Ｎｂ−ＮＡ）｝ を極力大きくすることで、光照射下で
も高い比電気抵抗を得るべく、浅いドナーとして、シリ
コン以外のテルル、錫、セレン、硫黄のうち少くとも一
種および深いドナーとしてドープされた酸素の所定濃度
に対して、深いアクセプタとしてドープされたクロム濃
度Ｎ（Ｃｒ）と光照射下の比電気抵抗の定量的関係（第
２図）が発見された。
００ボルトに対して約０．００５μＡ（比抵抗換算約４
Ｘ１０８Ω・ＣＴｒＬ）であり、５００ルツクスの１０
０ワツトのタングステンランプの光を照射しても、その
リーク電流は約０．３μＡであつた。（比抵抗換算約７
Ｘ１０６Ω・ＣｒｒＬ）。しかし、この結晶の鏡面研磨
されたウエハ一を顕微鏡でみると、面内の数ケ所に析出
物が検出された。従つてこのような半絶縁性砒化ガリウ
ムも本発明の範囲から除外される。以上要約すれば本文
に述べた空の深いアクセブタ濃度ＮＡｌｅ｛ＮＣｒ−（
Ｎｂ−ＮＡ）｝ を極力大きくすることで、光照射下で
も高い比電気抵抗を得るべく、浅いドナーとして、シリ
コン以外のテルル、錫、セレン、硫黄のうち少くとも一
種および深いドナーとしてドープされた酸素の所定濃度
に対して、深いアクセプタとしてドープされたクロム濃
度Ｎ（Ｃｒ）と光照射下の比電気抵抗の定量的関係（第
２図）が発見された。
光照射下比電気抵抗の実用上の下限値（即ち１０６Ω・
Ｃｍ）から、空のクロム濃度の下限が４Ｘ１０１６（１
７７１−３として求められ、一方、析出物等結晶欠陥の
発生を抑える上限値として、３Ｘ１０１７（Ｖ７！−３
が新たに限定された。砒化ガリウム単結晶の製造法とし
ては、三温度帯水平ブリツジマン法に限らず、引上法、
グラジエントフリーズ法等においても得られることは言
うまでもない。以上、述べたように本発明は特許請求の
範囲に記載のように構成することにより、光の照射を受
ける使用環境によつても高い電気比抵抗を維持し得る安
定な半絶縁性砒化ガリウム単結晶を提供するものであり
、マイクロ波素子、光半導体素子の信頼性向上に大いに
貢献するものである。
Ｃｍ）から、空のクロム濃度の下限が４Ｘ１０１６（１
７７１−３として求められ、一方、析出物等結晶欠陥の
発生を抑える上限値として、３Ｘ１０１７（Ｖ７！−３
が新たに限定された。砒化ガリウム単結晶の製造法とし
ては、三温度帯水平ブリツジマン法に限らず、引上法、
グラジエントフリーズ法等においても得られることは言
うまでもない。以上、述べたように本発明は特許請求の
範囲に記載のように構成することにより、光の照射を受
ける使用環境によつても高い電気比抵抗を維持し得る安
定な半絶縁性砒化ガリウム単結晶を提供するものであり
、マイクロ波素子、光半導体素子の信頼性向上に大いに
貢献するものである。
図はいずれも本発明を説明するもので第１図は本発明の
基本原理を説明するための砒化ガリウム結晶のエネルギ
ーバンド図を示している。 第２図は、光を照射した時の砒化ガリウム結晶の電気的
比抵抗と空のアクセプター準位濃度との関係を本発明の
実施例を含めて示したものである。第３図は、三温度帯
水平ブリツジマン法により本発明の実施例の半絶縁性砒
化ガリウムを製造する方法を説明する図で、炉内温度分
布図と製造装置の断面図を示すものである。図において
１は浅いドナー不純物準位の濃度、２は浅いアクセプタ
ー不純物準位の濃度、３は深いドナー不純物準位の濃度
、４は深いアクセプター不純物準位の濃度、５はフエル
ミ一準位、６は伝導帯、７は価電子帯、８は光により励
起された電子、９は光により生成された正孔、１０は砒
化ガリウム融液、１１は結晶化した砒化ガリウム、１２
は砒化ガリウム種結晶、１３は砒素、１４は細孔部、１
５は石英ボート、１６は石英製容器、１７は炉芯管、１
８は高温加熱部、１９は中間温度加熱部、２０は低温加
熱部、２１は温度分布曲線である。
基本原理を説明するための砒化ガリウム結晶のエネルギ
ーバンド図を示している。 第２図は、光を照射した時の砒化ガリウム結晶の電気的
比抵抗と空のアクセプター準位濃度との関係を本発明の
実施例を含めて示したものである。第３図は、三温度帯
水平ブリツジマン法により本発明の実施例の半絶縁性砒
化ガリウムを製造する方法を説明する図で、炉内温度分
布図と製造装置の断面図を示すものである。図において
１は浅いドナー不純物準位の濃度、２は浅いアクセプタ
ー不純物準位の濃度、３は深いドナー不純物準位の濃度
、４は深いアクセプター不純物準位の濃度、５はフエル
ミ一準位、６は伝導帯、７は価電子帯、８は光により励
起された電子、９は光により生成された正孔、１０は砒
化ガリウム融液、１１は結晶化した砒化ガリウム、１２
は砒化ガリウム種結晶、１３は砒素、１４は細孔部、１
５は石英ボート、１６は石英製容器、１７は炉芯管、１
８は高温加熱部、１９は中間温度加熱部、２０は低温加
熱部、２１は温度分布曲線である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 深いアクセプター不純物の少くとも一種と深いドナ
ー不純物の少くとも一種を含み、３００゜Ｋにおける比
電気抵抗が１０＾６Ω・ｃｍ以上の半絶縁性砒化ガリウ
ム単結晶において、（ａ）上記深いドナー不純物の少く
とも一種は酸素であり、上記単結晶中の酸素濃度を約４
×１０＾１＾６ｃｍ＾−＾３以上とするとともに該単結
晶中のシリコン濃度を約２×１０＾１＾５ｃｍ＾−＾３
以下にせしめられ、（ｂ）シリコン以外の浅いドナー不
純物としてテルル、錫、セレン、硫黄のうち少くとも一
種を、第１の関係式Ｎ＿Ａ＿Ａ＞Ｎ＿Ｄ−Ｎ＿Ａ＞−Ｎ
＿Ｄ＿Ｄを満足するように含み、（ｃ）更に、第２の関
係式 ３×１０＾１＾７ｃｍ＾−＾３＞Ｎ＿Ａ＿Ａ−（Ｎ＿Ｄ
−Ｎ＿Ａ）＞４×１０＾１＾６ｃｍ＾−＾３を満足する
ように、深いアクセプター不純物の少くとも一種として
、クロムを４×１０＾１＾６ｃｍ＾−＾３以上ないし３
×１０＾１＾７ｃｍ＾−＾３以下の範囲で含むことを特
徴とする半絶縁性砒化ガリウム単結晶。 但しＮ＿Ａ＿Ａは深いアクセプター不純物の濃度の総和
、Ｎ＿Ｄ＿Ｄは深いドナー不純物の濃度の総和、Ｎ＿Ｄ
は浅いドナー不純物の濃度の総和およびＮ＿Ａは電気的
に活性な格子欠陥を含むアクセプター濃度の総和である
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15913076A JPS5929557B2 (ja) | 1976-12-28 | 1976-12-28 | 半絶縁性砒化ガリウム単結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15913076A JPS5929557B2 (ja) | 1976-12-28 | 1976-12-28 | 半絶縁性砒化ガリウム単結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5382699A JPS5382699A (en) | 1978-07-21 |
| JPS5929557B2 true JPS5929557B2 (ja) | 1984-07-21 |
Family
ID=15686890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15913076A Expired JPS5929557B2 (ja) | 1976-12-28 | 1976-12-28 | 半絶縁性砒化ガリウム単結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5929557B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6055816U (ja) * | 1983-09-24 | 1985-04-19 | シャープ株式会社 | 石油スト−ブ |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01164800A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-28 | Hitachi Cable Ltd | 半絶縁性砒化ガリウム単結晶 |
| JPH02145499A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-06-04 | Tsuaitowan Faaren Gonie Jishu Ienjiou Yuen | 砒化ガリウム単結晶の成長方法 |
-
1976
- 1976-12-28 JP JP15913076A patent/JPS5929557B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6055816U (ja) * | 1983-09-24 | 1985-04-19 | シャープ株式会社 | 石油スト−ブ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5382699A (en) | 1978-07-21 |
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