JPH01201100A - 低転位密度の半絶縁性砒化ガリウム単結晶 - Google Patents
低転位密度の半絶縁性砒化ガリウム単結晶Info
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- JPH01201100A JPH01201100A JP2628988A JP2628988A JPH01201100A JP H01201100 A JPH01201100 A JP H01201100A JP 2628988 A JP2628988 A JP 2628988A JP 2628988 A JP2628988 A JP 2628988A JP H01201100 A JPH01201100 A JP H01201100A
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は低転位密度の半絶縁性砒化ガリウム（以下Ｇａ
Ａｓと記す）単結晶に係り、特にクロム（Ｃｒ）とアル
ミニウム（ＡｆＩ）を添加することによって不純物硬化
効果によって低転位化を図るに好適なＧａＡｓ単結晶に
関するものである。
Ａｓと記す）単結晶に係り、特にクロム（Ｃｒ）とアル
ミニウム（ＡｆＩ）を添加することによって不純物硬化
効果によって低転位化を図るに好適なＧａＡｓ単結晶に
関するものである。
［従来の技術］
ＧａＡｓ単結晶は、例えば、半導体レーザに代表される
発光素子や集積回路用基板として近年その用途が拡大し
てきている。しかし、このＧａＡｓ単結晶では、従来よ
り用いられてきたシリコン（Ｓｉ）のような大型無転位
結晶を得るのは難しい。半絶縁性基板を用いて製造され
る集積回路においては、転位が電界効果トランジスタの
しきい値電圧の均一性を悪化させることがわかってきて
いる。
発光素子や集積回路用基板として近年その用途が拡大し
てきている。しかし、このＧａＡｓ単結晶では、従来よ
り用いられてきたシリコン（Ｓｉ）のような大型無転位
結晶を得るのは難しい。半絶縁性基板を用いて製造され
る集積回路においては、転位が電界効果トランジスタの
しきい値電圧の均一性を悪化させることがわかってきて
いる。
上述の通り、半導体単結晶において、その転位は、種々
の半導体素子に悪影響を及ぼす。このため、ＧａＡｓ単
結晶においても、より転位の少ない単結晶が要求されて
いる。結晶中の転位の発生を防ぐ方法は、（１）単結晶
育成中の熱応力を低減し、低転位密度の単結晶を得る。
の半導体素子に悪影響を及ぼす。このため、ＧａＡｓ単
結晶においても、より転位の少ない単結晶が要求されて
いる。結晶中の転位の発生を防ぐ方法は、（１）単結晶
育成中の熱応力を低減し、低転位密度の単結晶を得る。
（２）不純物を添加し、不純物硬化効果により低転位密
度の単結晶を得るという２つに大別される。（３）の方
法について、例えば、液体封止引上げ（Ｌ Ｅ Ｃ）法
においては、ホットゾーンの改良、単結晶育成中の原料
融液への磁界の印加あるいはＦＥＣ法等による温度勾配
の低減により低転位化をはかっている。
度の単結晶を得るという２つに大別される。（３）の方
法について、例えば、液体封止引上げ（Ｌ Ｅ Ｃ）法
においては、ホットゾーンの改良、単結晶育成中の原料
融液への磁界の印加あるいはＦＥＣ法等による温度勾配
の低減により低転位化をはかっている。
（４）の方法については、添加物として種々の中性子不
純物が検討されているが、その結果、インジウム（Ｉｎ
）が不純物硬化効果が大きく、電気的特性への悪影響も
少ないことから一般に多用されている。
純物が検討されているが、その結果、インジウム（Ｉｎ
）が不純物硬化効果が大きく、電気的特性への悪影響も
少ないことから一般に多用されている。
［発明が解決しようとする問題点］
上記従来技術の（１）の温度勾配を低減することによる
低転位化は、ホットゾーンの改良、磁界印加装置の設置
等、結晶製造装置を改良しなければならず、経済的に問
題がある。（２）の方法は、例えば、Ｉｎを添加する場
合は、Ｉｎの実効偏析係数が２Ｘ１０−２と極めて小さ
いため、結晶中に入りに＜＜、結晶後端に析出してしま
うという問題があり、１本の単結晶から採取できる基板
の収量が著しく低下するという問題点もある。
低転位化は、ホットゾーンの改良、磁界印加装置の設置
等、結晶製造装置を改良しなければならず、経済的に問
題がある。（２）の方法は、例えば、Ｉｎを添加する場
合は、Ｉｎの実効偏析係数が２Ｘ１０−２と極めて小さ
いため、結晶中に入りに＜＜、結晶後端に析出してしま
うという問題があり、１本の単結晶から採取できる基板
の収量が著しく低下するという問題点もある。
本発明の目的は、不純物硬化効果によって低転位をはか
ることができる低転位密度の半絶縁性砒化ガリウム単結
晶を提供することにある。
ることができる低転位密度の半絶縁性砒化ガリウム単結
晶を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
上記目的は、クロムを添加した半絶縁性砒化ガリウム中
に中性不純物であるアルミニウムを添加して、アルミニ
ウムの不純物硬化効果によって半絶縁性砒化ガリウム単
結晶の転位密度を大幅に低減させて達成するようにした
。
に中性不純物であるアルミニウムを添加して、アルミニ
ウムの不純物硬化効果によって半絶縁性砒化ガリウム単
結晶の転位密度を大幅に低減させて達成するようにした
。
［作 用］
不純物硬化効果の目的のために、クロムを添加した半絶
縁性ＧａＡｓ中に中性不純物であるアルミニウムを１０
’〜１０２０ｃｍ−”添加してＧａＡｓの臨界剪断力
を高めることによって単結晶育成中に転位が導入される
ことを防ぐようにしたので、結晶育成時において、Ｇａ
Ａｓに対するアルミニウムの実効偏析係数は約４であり
、従来より添加物として用いられてきたＩｎに比べれば
、結晶全体にわたって均一にアルミニウムが添加される
ことになり、１本の結晶から採取できる基板の収量も増
加することになる。
縁性ＧａＡｓ中に中性不純物であるアルミニウムを１０
’〜１０２０ｃｍ−”添加してＧａＡｓの臨界剪断力
を高めることによって単結晶育成中に転位が導入される
ことを防ぐようにしたので、結晶育成時において、Ｇａ
Ａｓに対するアルミニウムの実効偏析係数は約４であり
、従来より添加物として用いられてきたＩｎに比べれば
、結晶全体にわたって均一にアルミニウムが添加される
ことになり、１本の結晶から採取できる基板の収量も増
加することになる。
ＧａＡｓ結晶中のアルミニウムの濃度が低い場合、不純
物硬化効果は期待できず、また、濃度が高過ぎる場合、
ＧａＡｊ７Ａｓとなり、量子論でいう禁制帯幅が変化し
てしまう。
物硬化効果は期待できず、また、濃度が高過ぎる場合、
ＧａＡｊ７Ａｓとなり、量子論でいう禁制帯幅が変化し
てしまう。
［実施例］
以下本発明の一実施例について説明するが、本発明はこ
の実施例に制限されるものではない。
の実施例に制限されるものではない。
種結晶と原料のＧａ８００ｇ５Ｃｒ、８００ｍｇ。
ＡｊｌｌｏｏＩｌｇを入れた石英ボートを石英ガラス製
反応管の一端に設置し、他端にＡｓ８９０ｇを設置した
後、この反応管を真空封止する。そして、反応管を二連
式電気炉内に設置し、ボート側を１２００℃以上に、Ａ
ｓ側を約６００℃に保つ。ＧａＡｓ合成反応終了後、Ａ
ｓ側の温度を一定に保った状態で、ボート側の温度をさ
らに昇温し、種付は部分がＧａＡｓ融点１２３８℃でボ
ート本体側に向って１ ｄｅｇ／ｃｍの温度勾配で高
くなるように電気炉内の温度分布を調整する。このよう
にして、種結晶の一部を溶かした後、温度勾配を保持し
たまま１ ｄｅｇ／ｈで降温する。このようにして、
金融液が固化したのを確認後、室温まで冷却し、結晶を
取り出す。
反応管の一端に設置し、他端にＡｓ８９０ｇを設置した
後、この反応管を真空封止する。そして、反応管を二連
式電気炉内に設置し、ボート側を１２００℃以上に、Ａ
ｓ側を約６００℃に保つ。ＧａＡｓ合成反応終了後、Ａ
ｓ側の温度を一定に保った状態で、ボート側の温度をさ
らに昇温し、種付は部分がＧａＡｓ融点１２３８℃でボ
ート本体側に向って１ ｄｅｇ／ｃｍの温度勾配で高
くなるように電気炉内の温度分布を調整する。このよう
にして、種結晶の一部を溶かした後、温度勾配を保持し
たまま１ ｄｅｇ／ｈで降温する。このようにして、
金融液が固化したのを確認後、室温まで冷却し、結晶を
取り出す。
以上の方法により、重量約１６６０ｇのＧａＡｓ単結晶
が得られた。
が得られた。
次に、この単結晶をミラー指数（１００）で約１■の厚
さに切断し、片面を鏡面加工した後、溶融した水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）でエツチングしてエッチピッド密度（
ＥＰＤ）を測定したところ、第１図に示すように、周辺
部にはＥＰＤ≦５００ｃｍ−２であるが、中央部分は無
転位であることがわかった。また、単結晶の電気的特性
をパラ法にて測定したところ、比電気抵抗ρ−３，８Ｘ
１０７Ωｃｍであることがわかり、この単結晶が低転位
密度の半絶縁性単結晶であることを確認した。
さに切断し、片面を鏡面加工した後、溶融した水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）でエツチングしてエッチピッド密度（
ＥＰＤ）を測定したところ、第１図に示すように、周辺
部にはＥＰＤ≦５００ｃｍ−２であるが、中央部分は無
転位であることがわかった。また、単結晶の電気的特性
をパラ法にて測定したところ、比電気抵抗ρ−３，８Ｘ
１０７Ωｃｍであることがわかり、この単結晶が低転位
密度の半絶縁性単結晶であることを確認した。
［発明の効果］
以上説明した本発明によれば、クロムドープ半絶縁性Ｇ
ａＡｓ単結晶において、不純物硬化効果によって低転位
をはかることができるという効果がある。
ａＡｓ単結晶において、不純物硬化効果によって低転位
をはかることができるという効果がある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ボート法または液体封止引上げ方によって製造され
る砒化ガリウム単結晶において、クロム及びアルミニウ
ムを添加したことを特徴とする低転位密度の半絶縁性砒
化ガリウム単結晶。 ２、前記アルミニウムの濃度が１０＾１＾７〜１０＾２
＾０ｃｍ＾−＾３である特許請求の範囲第１項記載の低
転位密度の半絶縁性砒化ガリウム単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2628988A JPH01201100A (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 低転位密度の半絶縁性砒化ガリウム単結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2628988A JPH01201100A (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 低転位密度の半絶縁性砒化ガリウム単結晶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01201100A true JPH01201100A (ja) | 1989-08-14 |
Family
ID=12189141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2628988A Pending JPH01201100A (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 低転位密度の半絶縁性砒化ガリウム単結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01201100A (ja) |
-
1988
- 1988-02-05 JP JP2628988A patent/JPH01201100A/ja active Pending
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