JPS6270298A - リン化インジウム単結晶の製造方法 - Google Patents
リン化インジウム単結晶の製造方法Info
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- JPS6270298A JPS6270298A JP20777685A JP20777685A JPS6270298A JP S6270298 A JPS6270298 A JP S6270298A JP 20777685 A JP20777685 A JP 20777685A JP 20777685 A JP20777685 A JP 20777685A JP S6270298 A JPS6270298 A JP S6270298A
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- single crystal
- crystal
- carrier concentration
- concentration
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、リン化インジウム化合物半導体の単結晶およ
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
（従来の技術）
周知のように■−ｖ族化合物半導体であるリン化インジ
ウム（ＩｎＰ）は、種々の半４休デバイス用の基板とな
り、中でも亜鉛（Ｚｎ）を添加したｐ型１ｎＰ基板は、
高出力レーザー用基板として使用される。この種の半導
体基板には、所望の品質を持った素子を得るために、低
転位密度であって、キャリア濃度が高濃度かつ高精度に
制御された単結晶が要求されている。
ウム（ＩｎＰ）は、種々の半４休デバイス用の基板とな
り、中でも亜鉛（Ｚｎ）を添加したｐ型１ｎＰ基板は、
高出力レーザー用基板として使用される。この種の半導
体基板には、所望の品質を持った素子を得るために、低
転位密度であって、キャリア濃度が高濃度かつ高精度に
制御された単結晶が要求されている。
Ｚｎ添加ＩｎＰ単結晶を製造するにあたっては液体対１
ヒチョクラルスキー（ＬＥＧ）法が一般的に採用されて
いる。一方、レーザー素子としての高出力化のためには
、高いキャリア濃度を有する単結晶基板が要求されてい
る。
ヒチョクラルスキー（ＬＥＧ）法が一般的に採用されて
いる。一方、レーザー素子としての高出力化のためには
、高いキャリア濃度を有する単結晶基板が要求されてい
る。
ＬＥＧ法で高キャリア濃度の単結晶を得るには原料メル
ト中にキャリア元素を高濃度に添加したものを使用し、
引上げ装置内の圧力を極力高め、封止剤の量を調整する
等の方法が採用されている。
ト中にキャリア元素を高濃度に添加したものを使用し、
引上げ装置内の圧力を極力高め、封止剤の量を調整する
等の方法が採用されている。
しかし、従来の方法によっては、原料融液中のキャリア
濃度を１０１９Ｃｆｆｉ−３以上に高めても、ＺｎのＩ
ｎＰ中への実効偏析係数のＺｎ濃度依存姓、原料融解重
のＺｎの気相中への飛散、及び固化結晶からの気相中へ
の飛散により、７×１０１８ｃｆｆｌ−３以上の高いキ
ャリア濃度を有する結晶を得ることは非常に困難である
。例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇ
ｒｏｗｔｈＰ、 ３１？に示されるように従来の方法で
は、Ｚｎ添加量に対するキャリア濃度の相関について述
べられており、キャリア濃度の最大値は約７Ｘ１０１８
ｃｍ−３で飽和し、それ以上のＺｎ添加では、キャリア
濃度低下及び電気的に不活性なＺ’ｎ濃度が増加すると
いった欠点があった。本発明の目的は、 ＬＥＣ法でＺ
ｎドープのリン化インジウム単結晶を造るにあたり、メ
ルト中の初期のＺｎ濃度を設定−し、育成後結晶の冷却
速度を制御することにより、より高いキャリア濃度を有
する。 Ｚｎ添加 １ｎＰ単結晶の製造方法を提供する
ことにある。
濃度を１０１９Ｃｆｆｉ−３以上に高めても、ＺｎのＩ
ｎＰ中への実効偏析係数のＺｎ濃度依存姓、原料融解重
のＺｎの気相中への飛散、及び固化結晶からの気相中へ
の飛散により、７×１０１８ｃｆｆｌ−３以上の高いキ
ャリア濃度を有する結晶を得ることは非常に困難である
。例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇ
ｒｏｗｔｈＰ、 ３１？に示されるように従来の方法で
は、Ｚｎ添加量に対するキャリア濃度の相関について述
べられており、キャリア濃度の最大値は約７Ｘ１０１８
ｃｍ−３で飽和し、それ以上のＺｎ添加では、キャリア
濃度低下及び電気的に不活性なＺ’ｎ濃度が増加すると
いった欠点があった。本発明の目的は、 ＬＥＣ法でＺ
ｎドープのリン化インジウム単結晶を造るにあたり、メ
ルト中の初期のＺｎ濃度を設定−し、育成後結晶の冷却
速度を制御することにより、より高いキャリア濃度を有
する。 Ｚｎ添加 １ｎＰ単結晶の製造方法を提供する
ことにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の ＩｎＰ単結晶では１−パントとしてＺｎを使
用し、キャリア濃度は７Ｘ １０ 〜２Ｘ １０１８ｃ
＋＊−３に限定した。
用し、キャリア濃度は７Ｘ １０ 〜２Ｘ １０１８ｃ
＋＊−３に限定した。
Ｚｎを使用するのはＰ型１ｎＰとし、かつ低転位密度の
結晶を得るためである。Ｐ型ｒｎＰ結晶を基板として使
用する場合は比抵抗が大きくオーミックコンタクトが形
成しにくい傾向を有するが、本発明ではＺｎを高濃度に
ドープンオーミックコンタクトの形成を容易にするもの
である。
結晶を得るためである。Ｐ型ｒｎＰ結晶を基板として使
用する場合は比抵抗が大きくオーミックコンタクトが形
成しにくい傾向を有するが、本発明ではＺｎを高濃度に
ドープンオーミックコンタクトの形成を容易にするもの
である。
Ｚｎのドープ丑を高くする結果、本発明ではキャリア濃
度は７Ｘ １０１８ｃｍ−１以上となる。これは従来の
結晶では見られなかったレベルのものである。
度は７Ｘ １０１８ｃｍ−１以上となる。これは従来の
結晶では見られなかったレベルのものである。
また、 ５Ｘ １０１９ｃｍは本発明の製造方法によ
って得られる最高レベルのものである。この範囲のキャ
リア濃度の ＩｎＰは無転位とすることが可能である。
って得られる最高レベルのものである。この範囲のキャ
リア濃度の ＩｎＰは無転位とすることが可能である。
次に、本発明によるＩｎＰ単結晶の製造方法においては
、固化後の結晶からのＺｎの飛散がその熱履歴に依存す
ることを利用し、 ＩｎＰ結晶中へのＺｎ取り込み量、
ひいてはキャリア濃度をその結晶の冷却速度によって制
御する手段を用いている。この手法が利用できる裏付け
は、発明者がＬＥＣ法によって得られたＩｎＰ結晶につ
いて、引上げ終了後の結晶を熱処理することによって、
その前後でＺｎ濃度及びキャリア濃度が減少することを
見出したことに基づくものである。すなわち、ＬＥＧ法
で得られた ＩｎＰ単結晶を窒素雰囲気中で６００℃×
５Ｈ「加熱し冷却したインゴットについて、原子吸光法
によるＺｎ濃度の測定と、Ｈａｌｌ測定によるキャリア
濃度の測定を実施した。その結果、熱処理前後でＺｎ濃
度は８×１Ｏｃｍカら４Ｘ１０１８Ｃ１１−３へ低下シ
。
、固化後の結晶からのＺｎの飛散がその熱履歴に依存す
ることを利用し、 ＩｎＰ結晶中へのＺｎ取り込み量、
ひいてはキャリア濃度をその結晶の冷却速度によって制
御する手段を用いている。この手法が利用できる裏付け
は、発明者がＬＥＣ法によって得られたＩｎＰ結晶につ
いて、引上げ終了後の結晶を熱処理することによって、
その前後でＺｎ濃度及びキャリア濃度が減少することを
見出したことに基づくものである。すなわち、ＬＥＧ法
で得られた ＩｎＰ単結晶を窒素雰囲気中で６００℃×
５Ｈ「加熱し冷却したインゴットについて、原子吸光法
によるＺｎ濃度の測定と、Ｈａｌｌ測定によるキャリア
濃度の測定を実施した。その結果、熱処理前後でＺｎ濃
度は８×１Ｏｃｍカら４Ｘ１０１８Ｃ１１−３へ低下シ
。
＊ ヤ’） ７６度は６ＸＩＯｃｍ から２×１０１
８０ｆｆｉ−３へ低下していることが判明した。そして
このキャリア濃度の低下は、加熱後のインゴットの冷却
速度が遅いほど大きくなることも明らかとなった。
８０ｆｆｉ−３へ低下していることが判明した。そして
このキャリア濃度の低下は、加熱後のインゴットの冷却
速度が遅いほど大きくなることも明らかとなった。
このことより、Ｚｎ添加量変化によって、キャリア濃度
が極大値を示す近傍に初期メルト中のＺｎＢ度を設定し
、結晶引上終了後の結晶の冷却速度を高めることにより
、キャリア濃度を７×１０１８Ｃ１１−３以りにまで高
め、かつ電気的に不活性なＺｎ量を低下させることが可
能となる。
が極大値を示す近傍に初期メルト中のＺｎＢ度を設定し
、結晶引上終了後の結晶の冷却速度を高めることにより
、キャリア濃度を７×１０１８Ｃ１１−３以りにまで高
め、かつ電気的に不活性なＺｎ量を低下させることが可
能となる。
すなわち、 ＩｎＰメルト中にＺｎを添加して引上げ結
晶中のキャリア濃度が極大値を示すのは、メルト中のＺ
ｎ量度がｌ Ｘ １０１３ｃｍ−３近傍のときであり、
この時のキャリア濃度極大値は７Ｘ １０１８ｃｍ−３
である。したがって少くともこの極大値のキャリア濃度
以上にＺｎを添加した原料メルトを準備する必要があり
、本発明では８×１０１８ｃｍ−３以上とした。
晶中のキャリア濃度が極大値を示すのは、メルト中のＺ
ｎ量度がｌ Ｘ １０１３ｃｍ−３近傍のときであり、
この時のキャリア濃度極大値は７Ｘ １０１８ｃｍ−３
である。したがって少くともこの極大値のキャリア濃度
以上にＺｎを添加した原料メルトを準備する必要があり
、本発明では８×１０１８ｃｍ−３以上とした。
一方、原料メルト中に必要以上にＺｎを添加しても揮散
ロスが多くなるばかりでなく、かえって単結晶が得にく
くなる結果となる。従って本発明では原料メルト中のＺ
ｎ濃度を２Ｘ １０２°ｃｆｆｉ−３を上限とした。
ロスが多くなるばかりでなく、かえって単結晶が得にく
くなる結果となる。従って本発明では原料メルト中のＺ
ｎ濃度を２Ｘ １０２°ｃｆｆｉ−３を上限とした。
このようにして準備したＩｎＰ原料メルトを１通常おこ
なわれているＬＥＣ法に従って引上げる。
なわれているＬＥＣ法に従って引上げる。
本発明の特徴とするところは、引上げ終了後のインゴッ
トの冷却速度を早める点にある。 ＬＥＣ装置では通
常ルツボ底に熱電対を挿入して結晶引上げ温度を制御し
ている。そして結晶引上げ後も同じ熱電対を使用して、
ヒーター電力を調節しながら冷却速度を制御している。
トの冷却速度を早める点にある。 ＬＥＣ装置では通
常ルツボ底に熱電対を挿入して結晶引上げ温度を制御し
ている。そして結晶引上げ後も同じ熱電対を使用して、
ヒーター電力を調節しながら冷却速度を制御している。
従来は結晶に生ずる熱応力を減する目的から５０〜１５
０°０／Ｈｒの速度で室温近傍まで炉中冷却していた。
０°０／Ｈｒの速度で室温近傍まで炉中冷却していた。
本発明では結晶引上げ終了後、結晶を残留メルトより引
離した後の炉内温度をルツボ底の熱を対で管理し、その
冷却速度を１５０℃／Ｈｒ以上に制御するものである。
離した後の炉内温度をルツボ底の熱を対で管理し、その
冷却速度を１５０℃／Ｈｒ以上に制御するものである。
この冷却速度を達成するにはヒーター電力を従来よりさ
らに絞ることにより達成される。通常のＬＥＣ設備では
結晶引上げ後ヒーター電流を全く供給しないで炉冷した
場合はｔｏｏ。
らに絞ることにより達成される。通常のＬＥＣ設備では
結晶引上げ後ヒーター電流を全く供給しないで炉冷した
場合はｔｏｏ。
”Ｃ／ Ｈｒ程度の冷却速度となる。結晶の大きさにも
よるが直径２インチ程度の結晶では、この程度急速冷却
しても結晶に損傷を生ずることはない。通常は １５０
〜ｂ 囲内で冷却し、室温近傍まで制御するのが好結果が得ら
れる。
よるが直径２インチ程度の結晶では、この程度急速冷却
しても結晶に損傷を生ずることはない。通常は １５０
〜ｂ 囲内で冷却し、室温近傍まで制御するのが好結果が得ら
れる。
次に実施例をあげて本発明を説明する。
（発明の実施例）
内径９５■φの石英製ルツボにＩＸ ＩＱ１８ｃａｒ−
３のキャリア濃度を有するｒｎＰ多結晶を８００ ｇ及
びドーパント用Ｚｎを １５８ｍｇ充填し、単結晶引き
上げ炉内で２回の引き上げ実験を行なった。上記の原料
重賃の他、Ｂ ２０３：ｔ 、昇温速度、引き上げ条件
は一定とし、結晶を切りはなし後の冷却速度を変化させ
た。
３のキャリア濃度を有するｒｎＰ多結晶を８００ ｇ及
びドーパント用Ｚｎを １５８ｍｇ充填し、単結晶引き
上げ炉内で２回の引き上げ実験を行なった。上記の原料
重賃の他、Ｂ ２０３：ｔ 、昇温速度、引き上げ条件
は一定とし、結晶を切りはなし後の冷却速度を変化させ
た。
融液及びＢ２Ｏ３からの結晶切り離し後のルツボ底熱電
対指示温度を、８０℃／Ｈｒ及び１５０℃／Ｈｒで降温
させた後、結晶を取り出し、同−位１Ｇから切り出した
ウェハーを、通常Ｈａｌｌ測定により評価を行なった。
対指示温度を、８０℃／Ｈｒ及び１５０℃／Ｈｒで降温
させた後、結晶を取り出し、同−位１Ｇから切り出した
ウェハーを、通常Ｈａｌｌ測定により評価を行なった。
その結果、 １５０℃／Ｈｒで冷却した結晶のキャリア
濃度はＬＸ １０１９ｃｍ−３であるのに対し、８０℃
／Ｈｒで冷却した結晶では６Ｘ １０１８ｃ＋ｓ−”で
あった。
濃度はＬＸ １０１９ｃｍ−３であるのに対し、８０℃
／Ｈｒで冷却した結晶では６Ｘ １０１８ｃ＋ｓ−”で
あった。
これより、上記冷却速度を変化させることにより、キャ
リア濃度の高い結晶を得ることができた。
リア濃度の高い結晶を得ることができた。
（発明の効果）
本発明により、困難とされていた５×１０１９〜７Ｘ
１０１１０ｌ８”以上のキャリア濃度を持つＺｎ −ｄ
ｏｐｅｄｆＰ単結晶が、Ｚｎ添加量を適正化し、冷却速
度を一定値以上にすることによって安定して得られるよ
うになった。
１０１１０ｌ８”以上のキャリア濃度を持つＺｎ −ｄ
ｏｐｅｄｆＰ単結晶が、Ｚｎ添加量を適正化し、冷却速
度を一定値以上にすることによって安定して得られるよ
うになった。
この方法は、同一のＺｎＪｌを含むｆＰ融液からも育成
結晶の熱履歴を変化させることによって、結晶中のキャ
リア濃度を制御でき、またインゴットアニールによって
結晶中のキャリア濃度を変化させることができるといっ
たことを示唆している。
結晶の熱履歴を変化させることによって、結晶中のキャ
リア濃度を制御でき、またインゴットアニールによって
結晶中のキャリア濃度を変化させることができるといっ
たことを示唆している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）キャリア濃度が７×１０＾１＾８〜５×１０＾１＾
９ｃｍ＾−＾３であることを特徴とする亜鉛ドープされ
たリン化インジウム単結晶。 ２）チョクラルスキー法によって亜鉛ドープされたリン
化インジウム単結晶を製造するに際し、初期リン化イン
ジウムメルト中の亜鉛濃度を７×１０＾１＾８〜１×１
０＾２＾０ｃｍ＾−＾３とし、かつ単結晶引上げ後結晶
を切離した後の冷却速度を １５０〜９００℃／Ｈｒとすることを特徴とする高キャ
リア濃度リン化インジウム単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60207776A JPH0637358B2 (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | リン化インジウム単結晶及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60207776A JPH0637358B2 (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | リン化インジウム単結晶及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270298A true JPS6270298A (ja) | 1987-03-31 |
| JPH0637358B2 JPH0637358B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=16545329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60207776A Expired - Lifetime JPH0637358B2 (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | リン化インジウム単結晶及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637358B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192722A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Nippon Mining Co Ltd | 半導体デバイス材料の製造方法 |
| WO2018179567A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Ｊｘ金属株式会社 | 化合物半導体および化合物半導体単結晶の製造方法 |
| CN112255710A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-01-22 | 山东大学 | 基于离子注入技术修饰的全单晶光纤、制备方法及其数值孔径调控和应用 |
| CN117702275A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 浙江康鹏半导体有限公司 | 基于双层坩埚的磷化铟单晶生长方法 |
-
1985
- 1985-09-21 JP JP60207776A patent/JPH0637358B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1978 * |
| JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1979 * |
| JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH=1984 * |
| SOLID-STATE ELECTRONICS=1976 * |
| SOVIET PHYSICS-SEMICONDUCTORS=1973 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192722A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Nippon Mining Co Ltd | 半導体デバイス材料の製造方法 |
| WO2018179567A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Ｊｘ金属株式会社 | 化合物半導体および化合物半導体単結晶の製造方法 |
| CN109963967A (zh) * | 2017-03-31 | 2019-07-02 | Ｊｘ金属株式会社 | 化合物半导体及化合物半导体单晶的制造方法 |
| JPWO2018179567A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2020-02-13 | Ｊｘ金属株式会社 | 化合物半導体および化合物半導体単結晶の製造方法 |
| CN109963967B (zh) * | 2017-03-31 | 2021-07-20 | Ｊｘ金属株式会社 | 化合物半导体及化合物半导体单晶的制造方法 |
| US11371164B2 (en) | 2017-03-31 | 2022-06-28 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Compound semiconductor and method for producing single crystal of compound semiconductor |
| CN112255710A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-01-22 | 山东大学 | 基于离子注入技术修饰的全单晶光纤、制备方法及其数值孔径调控和应用 |
| CN117702275A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 浙江康鹏半导体有限公司 | 基于双层坩埚的磷化铟单晶生长方法 |
| CN117702275B (zh) * | 2024-02-05 | 2024-04-19 | 浙江康鹏半导体有限公司 | 基于双层坩埚的磷化铟单晶生长方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0637358B2 (ja) | 1994-05-18 |
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