JPH01215799A - 半絶縁性ＧａＡｓ化合物半導体単結晶及びその製造方法 - Google Patents
半絶縁性ＧａＡｓ化合物半導体単結晶及びその製造方法Info
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- JPH01215799A JPH01215799A JP4250688A JP4250688A JPH01215799A JP H01215799 A JPH01215799 A JP H01215799A JP 4250688 A JP4250688 A JP 4250688A JP 4250688 A JP4250688 A JP 4250688A JP H01215799 A JPH01215799 A JP H01215799A
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- single crystal
- semi
- gaas
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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。
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］
本発明は半絶縁性のＧａＡｓ化合物半導体単結晶及びそ
の製造方法に関するもので、特に不純物としてＺｎ等を
添加してＧａＡｓ化合物半導体の半絶縁性化を図る技術
に関する。
の製造方法に関するもので、特に不純物としてＺｎ等を
添加してＧａＡｓ化合物半導体の半絶縁性化を図る技術
に関する。
［従来の技術］
化合物半導体単結晶を製造する方法としては、当該結晶
の融液に種結晶を浸漬してこれを徐々に引き上げて単結
晶を育成する方法や、あるいは、当該結晶の融液を徐々
に冷却固化させ単結晶を育成する方法がある。特に、Ｇ
ａＡｓ単結晶は前者に属する液体封止チョクラルスキー
法（ＬＥＣ法）や、後者に属する徐冷法（ＧＦ法）、水
平ブリッジマン法（ＨＢ法）、垂直ブリッジマン法（Ｖ
Ｂ法）で育成されている。
の融液に種結晶を浸漬してこれを徐々に引き上げて単結
晶を育成する方法や、あるいは、当該結晶の融液を徐々
に冷却固化させ単結晶を育成する方法がある。特に、Ｇ
ａＡｓ単結晶は前者に属する液体封止チョクラルスキー
法（ＬＥＣ法）や、後者に属する徐冷法（ＧＦ法）、水
平ブリッジマン法（ＨＢ法）、垂直ブリッジマン法（Ｖ
Ｂ法）で育成されている。
通常、ＧａＡｓＦＥＴやＧａＡｓ ＩＣには半絶縁性の
Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶の基板が用いられる。この半絶縁
性Ｇ ａ Ａ ｓ基板としては、アンドープＧａＡｓや
ＣｒドープＧａＡｓが工業的に製造されており、ＨＢ法
がＣｒドープＧａＡｓの製造に、また、ＬＥＣ法がアン
ドープＧａＡｓやＣｒドープＧ ａ Ａ ｓの製造に使
用されている。
Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶の基板が用いられる。この半絶縁
性Ｇ ａ Ａ ｓ基板としては、アンドープＧａＡｓや
ＣｒドープＧａＡｓが工業的に製造されており、ＨＢ法
がＣｒドープＧａＡｓの製造に、また、ＬＥＣ法がアン
ドープＧａＡｓやＣｒドープＧ ａ Ａ ｓの製造に使
用されている。
ＨＢ法およびＬＥＣ法のいずれの場合についても、Ｇａ
Ａｓは禁制帯幅が１．４ｅＶで、不純物を全く含まなけ
れば真性キャリア濃度が１．８×１０’ａｍ−’で半絶
縁性となる。しかし、現在の技術では、いかに純度を高
めようとしてもシャロードナーとなるＳｉやシャローア
クセプターとなる炭素などが一定量残存し、半絶縁性と
はなりえない。ＧａＡｓが半絶縁性となるのはこのよう
なシャロードナーやシャローアクセプターがディープド
ナーとなるＥＬ２やディープアクセプターとなるＣｒに
よって補償されるためである。
Ａｓは禁制帯幅が１．４ｅＶで、不純物を全く含まなけ
れば真性キャリア濃度が１．８×１０’ａｍ−’で半絶
縁性となる。しかし、現在の技術では、いかに純度を高
めようとしてもシャロードナーとなるＳｉやシャローア
クセプターとなる炭素などが一定量残存し、半絶縁性と
はなりえない。ＧａＡｓが半絶縁性となるのはこのよう
なシャロードナーやシャローアクセプターがディープド
ナーとなるＥＬ２やディープアクセプターとなるＣｒに
よって補償されるためである。
ＨＢ法では通常石英アンプルを用いて結晶を育成するた
め１石英からのＳｉの混入が起こり、これを種々の方法
で低減できるにしても、シャロードナーとなるＳｉの濃
度が、１．０Ｘ１０”から１．０ＸＩＯ”ｅｌｍ−’程
度存在する。
め１石英からのＳｉの混入が起こり、これを種々の方法
で低減できるにしても、シャロードナーとなるＳｉの濃
度が、１．０Ｘ１０”から１．０ＸＩＯ”ｅｌｍ−’程
度存在する。
一方、シャローアクセプターとなる炭素もおよそ１．０
Ｘ１０ｉｓから１．０ＸＩＯ”ａｍ−’程度存在する。
Ｘ１０ｉｓから１．０ＸＩＯ”ａｍ−’程度存在する。
また、ＨＢ法で製造するＧａＡｓ単結晶にはＥＬ２がお
よそ５Ｘ１０”から２ Ｘ １０”■−３程度存在する
。ＨＢ法ではシャロードナーの濃度がシャローアクセプ
ターの濃度より高くなることがあるため、ディープドナ
ーであるＥＬ２だけでは安定して半＃ＰＡｕ性のＧａＡ
ｓを製造することはできない。このため、シャロードナ
ーの濃度を上回るように、ディープアクセプターとなる
Ｃｒをドーピングして半絶縁性のＧａＡｓが製造される
。この場合、ドープされるＣｒの濃度は、１．０Ｘ１０
”から５ Ｘ １０１１０″′である。
よそ５Ｘ１０”から２ Ｘ １０”■−３程度存在する
。ＨＢ法ではシャロードナーの濃度がシャローアクセプ
ターの濃度より高くなることがあるため、ディープドナ
ーであるＥＬ２だけでは安定して半＃ＰＡｕ性のＧａＡ
ｓを製造することはできない。このため、シャロードナ
ーの濃度を上回るように、ディープアクセプターとなる
Ｃｒをドーピングして半絶縁性のＧａＡｓが製造される
。この場合、ドープされるＣｒの濃度は、１．０Ｘ１０
”から５ Ｘ １０１１０″′である。
ＬＥＣ法では通常、ｐＢＮルツボを用いて単結晶を育成
するため、シャロードナーであるＳＬなどの不純物の濃
度は低く Ｉ Ｘ １０”０１−３以下とすることが可
能である。また、ＬＥＣ法では断熱材等にグラファイト
製の部品を用いるため、通常の方法では炭素の濃度Ｎｓ
＾がやや高＜２Ｘ１０１ｓからＩ Ｘ １０”■−３と
なる。ＬＥＣ法ではこのようにシャローアクセプターと
なる炭素の濃度がシャロードナー（Ｓｉ等）の濃度より
高いため、ディープドナーとなるＥＬ２だけで半Ｍｅ性
のＧａＡｓの製造が可能である。通常のＬＥＣ法ではＥ
Ｌ２の濃度Ｎ ｏ ｏは２ Ｘ １０”ａｍ−″３程度
でありＮ ｏ ｏ ） Ｎ Ｓ Ａなる条件が成立する
ので容易に半絶縁性のＧ ａ Ａ ｓ単結晶が製造でき
る。
するため、シャロードナーであるＳＬなどの不純物の濃
度は低く Ｉ Ｘ １０”０１−３以下とすることが可
能である。また、ＬＥＣ法では断熱材等にグラファイト
製の部品を用いるため、通常の方法では炭素の濃度Ｎｓ
＾がやや高＜２Ｘ１０１ｓからＩ Ｘ １０”■−３と
なる。ＬＥＣ法ではこのようにシャローアクセプターと
なる炭素の濃度がシャロードナー（Ｓｉ等）の濃度より
高いため、ディープドナーとなるＥＬ２だけで半Ｍｅ性
のＧａＡｓの製造が可能である。通常のＬＥＣ法ではＥ
Ｌ２の濃度Ｎ ｏ ｏは２ Ｘ １０”ａｍ−″３程度
でありＮ ｏ ｏ ） Ｎ Ｓ Ａなる条件が成立する
ので容易に半絶縁性のＧ ａ Ａ ｓ単結晶が製造でき
る。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、上述したようなＬＥＣ法で育成される半絶縁性
ＧａＡｓ単結晶では、シャローアクセプターとなる炭素
の量が不安定であるため、結晶の抵抗率を安定な一定値
にすることが非常に困難である。一方、結晶中の炭素量
をできるだけ低減させる方策をとると、抵抗率が低下す
るのみでなく、抵抗率のばらつきが更に大きくなってし
まう、その結果、従来のＬＥＣ法で育成される半絶縁性
Ｇａ Ａ ｓ単結晶では、その電気的特性がウェハー面
内、ウェハー間、インゴット間でばらついてしまい、こ
のようなウェハーを用いて電子デバイスを作ると、その
デバイス特性が大きくばらつくという問題が生じていた
。実際、このばらつきが大きいために、電子デバイスを
製造するにあたっては、インゴットの上下のウェハーを
前もって評価してからでないと、そのインゴットが使用
できないという不都合が生じていた。
ＧａＡｓ単結晶では、シャローアクセプターとなる炭素
の量が不安定であるため、結晶の抵抗率を安定な一定値
にすることが非常に困難である。一方、結晶中の炭素量
をできるだけ低減させる方策をとると、抵抗率が低下す
るのみでなく、抵抗率のばらつきが更に大きくなってし
まう、その結果、従来のＬＥＣ法で育成される半絶縁性
Ｇａ Ａ ｓ単結晶では、その電気的特性がウェハー面
内、ウェハー間、インゴット間でばらついてしまい、こ
のようなウェハーを用いて電子デバイスを作ると、その
デバイス特性が大きくばらつくという問題が生じていた
。実際、このばらつきが大きいために、電子デバイスを
製造するにあたっては、インゴットの上下のウェハーを
前もって評価してからでないと、そのインゴットが使用
できないという不都合が生じていた。
この発明の目的は、ＬＥＣ法による半Ｍ！ＡＭ性ＧａＡ
ｓ単結晶の製造において、結晶インゴットの上下方向全
体に亘って容易に半絶縁性を実現し、もってウェハーの
電気的特性の均一化を図り、これを用いて形成した電子
デバイスの特性のばらつきを防止することにある。
ｓ単結晶の製造において、結晶インゴットの上下方向全
体に亘って容易に半絶縁性を実現し、もってウェハーの
電気的特性の均一化を図り、これを用いて形成した電子
デバイスの特性のばらつきを防止することにある。
［課題を解決するための手段］
上述したように、ＬＥＣ法においては、単結晶育成時に
混入する炭素の量が不安定であるため、結晶の抵抗率を
安定な一定値にすることが非常に困難であり、単に、結
晶中の炭素量をできるだけ低減させる方策をとると、抵
抗率が低下するのみではなく、抵抗率のばらつきが更に
大きくなる。
混入する炭素の量が不安定であるため、結晶の抵抗率を
安定な一定値にすることが非常に困難であり、単に、結
晶中の炭素量をできるだけ低減させる方策をとると、抵
抗率が低下するのみではなく、抵抗率のばらつきが更に
大きくなる。
そこで、本発明では、シャローアクセプターとして、炭
素でなく、Ｚｎ等の不純物を用いて結晶の抵抗率を再現
性よく制御する方法を考案した。
素でなく、Ｚｎ等の不純物を用いて結晶の抵抗率を再現
性よく制御する方法を考案した。
すなわち、結晶中に混入する炭素量はできるだけ低減さ
せ、Ｚｎ等の濃度を調節して結晶の抵抗率を制御すると
いうものである。Ｚｎ等の濃度としては、ディープドナ
ーであるＥＬ２の濃度より低く、かつ、Ｓｉなどのシャ
ロードナーの濃度より高くする。ＥＬ２の濃度はおよそ
（５〜２０）Ｘ１０”ｃａ−’であり、Ｓｉなどのシャ
ロードナーの濃度はおよそ（５〜２０） Ｘ １０１４
ｅ１１−’であるからＺｎ等の濃度は（１〜２０）ＸＩ
Ｏ”ＧＷ−”、好ましくは、（２〜５）ＸＩＯ”ａｍ−
’である。
せ、Ｚｎ等の濃度を調節して結晶の抵抗率を制御すると
いうものである。Ｚｎ等の濃度としては、ディープドナ
ーであるＥＬ２の濃度より低く、かつ、Ｓｉなどのシャ
ロードナーの濃度より高くする。ＥＬ２の濃度はおよそ
（５〜２０）Ｘ１０”ｃａ−’であり、Ｓｉなどのシャ
ロードナーの濃度はおよそ（５〜２０） Ｘ １０１４
ｅ１１−’であるからＺｎ等の濃度は（１〜２０）ＸＩ
Ｏ”ＧＷ−”、好ましくは、（２〜５）ＸＩＯ”ａｍ−
’である。
原料中にＺｎ等を添加するに当っては、結晶育成開始前
のＧａとＡｓをｐＢＮ製ルツルツボれる際に、Ｚｎ等を
直接添加するか、あるいは前もってＧａ中に所定量のＺ
ｎ等をドープしておく。既に合成した原料を用いる場合
は、その原料をｐＢＮ製ルツルツボれる際に所定量のＺ
ｎ等を同時に入れておくか前もってＺｎ等を添加した合
成原料を使用する。炭素量を低減させるための方法とし
ては、単結晶の引上げに使用するグラファイト部品を使
用前に真空炉内でベーキングしたり、グラファイト部品
を引上げ炉内でベーキングしたり、あるいは、引上げ炉
内のガスをＴｉやＺｒなどのような活性な金属を加熱し
て純化したり、引上げ炉内の圧力を低くしたり、磁場を
印加したりする方法を適用する。もちろん、これら様々
な方法の全部、あるいは一部を併用してよい。
のＧａとＡｓをｐＢＮ製ルツルツボれる際に、Ｚｎ等を
直接添加するか、あるいは前もってＧａ中に所定量のＺ
ｎ等をドープしておく。既に合成した原料を用いる場合
は、その原料をｐＢＮ製ルツルツボれる際に所定量のＺ
ｎ等を同時に入れておくか前もってＺｎ等を添加した合
成原料を使用する。炭素量を低減させるための方法とし
ては、単結晶の引上げに使用するグラファイト部品を使
用前に真空炉内でベーキングしたり、グラファイト部品
を引上げ炉内でベーキングしたり、あるいは、引上げ炉
内のガスをＴｉやＺｒなどのような活性な金属を加熱し
て純化したり、引上げ炉内の圧力を低くしたり、磁場を
印加したりする方法を適用する。もちろん、これら様々
な方法の全部、あるいは一部を併用してよい。
なお、以下の説明では炭素以外の浅いアクセプターとな
る不純物としては、Ｚ ｎ ＨＢ ｅ ｒ Ｍ ｇ ＋
Ｃｄ、Ｍｎ、Ａｇ等があるが、Ｚｎを例にとって説明す
る。
る不純物としては、Ｚ ｎ ＨＢ ｅ ｒ Ｍ ｇ ＋
Ｃｄ、Ｍｎ、Ａｇ等があるが、Ｚｎを例にとって説明す
る。
［作用］
上述したいくつかの炭素低減法により、ＧａＡｓ中の炭
素量は少なくとも５ Ｘ １０′４ａｍ−’、良好な条
件を選んだ場合にあっては、炭素量を１×ＩＱ１４ａｎ
−’未満とすることができる。このような低炭素化が実
現できるとＧａＡｓ単結晶の抵抗は低下し、時には、炭
素量がシャロードナーであるＳｉの量よりも少なくなる
。
素量は少なくとも５ Ｘ １０′４ａｍ−’、良好な条
件を選んだ場合にあっては、炭素量を１×ＩＱ１４ａｎ
−’未満とすることができる。このような低炭素化が実
現できるとＧａＡｓ単結晶の抵抗は低下し、時には、炭
素量がシャロードナーであるＳｉの量よりも少なくなる
。
Ｚｎをドープして半絶縁性ＧａＡｓ単結晶を育成すると
、Ｚｎの偏析係数は０．８程度であるため、結晶の頭部
から底部までほぼ同一組成の結晶が得られる。また、Ｚ
ｎの濃度が低いため、育成結晶中の径方向で、温度変動
などによるストリエーションによるＺｎの組成変動がほ
とんどない。
、Ｚｎの偏析係数は０．８程度であるため、結晶の頭部
から底部までほぼ同一組成の結晶が得られる。また、Ｚ
ｎの濃度が低いため、育成結晶中の径方向で、温度変動
などによるストリエーションによるＺｎの組成変動がほ
とんどない。
これによって、比較的均一なＺｎ組成のＧａＡｓ単結晶
を育成することができ、この単結晶インゴットからウェ
ハーを採取して研磨し、このウェハーにＳｉなどのドナ
ー不純物をイオン注入したり、あるいはこの基板の上に
Ｓｉなどのドナー不純物を添加したエピタキシャル層を
成長させて活性層を作りＦＥＴなどの電子デバイスを製
造すると、活性層と半絶縁性の基板の間に均一な空乏層
が形成されるために、ＦＥＴのｇｍ値やしきい値電圧な
どの電子デバイス特性のばらつきを著しく低減させた電
子デバイスの製造が可能となる。
を育成することができ、この単結晶インゴットからウェ
ハーを採取して研磨し、このウェハーにＳｉなどのドナ
ー不純物をイオン注入したり、あるいはこの基板の上に
Ｓｉなどのドナー不純物を添加したエピタキシャル層を
成長させて活性層を作りＦＥＴなどの電子デバイスを製
造すると、活性層と半絶縁性の基板の間に均一な空乏層
が形成されるために、ＦＥＴのｇｍ値やしきい値電圧な
どの電子デバイス特性のばらつきを著しく低減させた電
子デバイスの製造が可能となる。
［実施例］
ＬＥＣ法による結晶育成を開始する前に、Ｚｎを１０″
”ａｍ−’程度高濃度に含有するＧ ａ Ａ ｓ多結晶
を予め作成した。そして、高圧引上げ炉にセラ１−され
たｐＢＮ＠ルツボ内に純度７ＮのＧａおよびＡｓを約４
ｋｇ仕込み、ＧａＡｓ融液中のＺｎ濃度が約４ Ｘ １
０１ｓＣ！＋１−’となるようにＺｎ含有ＧａＡｓ多結
晶を約Ｌｏｇ加えた。これに封止剤であるＢ２０．を６
００ｇ加え、炉内で直接合成を行ない、融液に種結晶を
浸漬してこれを徐々に引き上げて単結晶を育成した。
”ａｍ−’程度高濃度に含有するＧ ａ Ａ ｓ多結晶
を予め作成した。そして、高圧引上げ炉にセラ１−され
たｐＢＮ＠ルツボ内に純度７ＮのＧａおよびＡｓを約４
ｋｇ仕込み、ＧａＡｓ融液中のＺｎ濃度が約４ Ｘ １
０１ｓＣ！＋１−’となるようにＺｎ含有ＧａＡｓ多結
晶を約Ｌｏｇ加えた。これに封止剤であるＢ２０．を６
００ｇ加え、炉内で直接合成を行ない、融液に種結晶を
浸漬してこれを徐々に引き上げて単結晶を育成した。
得られた単結晶の直径は８０ｎｎ、長さは１７０ｍ、重
量３．７ｋｇであった。結晶の上部から下部にかけて厚
さ４ｍのウェハーを採取し、残りの部分は、厚さ８００
μｍに切断した。これらウェハーはともに鏡面研磨加工
を行なった。厚さ４ｍのウェハーを、赤外吸収法により
、ＥＬ２濃度を測定した結果、ＥＬ２濃度は（１，３〜
１．６）Ｘ１０”ａｍ−’であった。また、インゴット
の上部から下部の各同化率における。ＺｎＪ度を固体質
量分析（Ｓｐａｒｋ ５ｏｕｒｃｅ ＭａｓｓＳｐ
ｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）法により測定した結果、Ｚｎ濃
度はほぼ（３〜４） Ｘ １０”ａｎ −’であった。
量３．７ｋｇであった。結晶の上部から下部にかけて厚
さ４ｍのウェハーを採取し、残りの部分は、厚さ８００
μｍに切断した。これらウェハーはともに鏡面研磨加工
を行なった。厚さ４ｍのウェハーを、赤外吸収法により
、ＥＬ２濃度を測定した結果、ＥＬ２濃度は（１，３〜
１．６）Ｘ１０”ａｍ−’であった。また、インゴット
の上部から下部の各同化率における。ＺｎＪ度を固体質
量分析（Ｓｐａｒｋ ５ｏｕｒｃｅ ＭａｓｓＳｐ
ｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）法により測定した結果、Ｚｎ濃
度はほぼ（３〜４） Ｘ １０”ａｎ −’であった。
各同化率に対応するＥＬ２濃度およびＺｎ濃度の測定結
果を第１図に示す。同図において、Δ印はＥＬ２濃度の
測定値を、Ｏ印はＺｎ濃度の測定値をそれぞれプロット
したものである。第１図よりＥＬ２ａ度は、インゴット
内でほぼ一定値で分布し、Ｚｎ濃度は上部から下部にか
けてやや増加するもののほぼ均一であることが分かる。
果を第１図に示す。同図において、Δ印はＥＬ２濃度の
測定値を、Ｏ印はＺｎ濃度の測定値をそれぞれプロット
したものである。第１図よりＥＬ２ａ度は、インゴット
内でほぼ一定値で分布し、Ｚｎ濃度は上部から下部にか
けてやや増加するもののほぼ均一であることが分かる。
Ｚｎの実効偏析係数はほぼ０．８であった。また。
ウェハーから７膿角の試料を切り出し、ファンデルパラ
（Ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ）法により抵抗率およ
び移動度を測定した結果、抵抗率はインゴット全域で（
３〜５）×１０’ΩＧ、移動度は６０００〜７０００ａ
Ｊ／ＶＳテあり、結１％＋７１成長方向の均一性は良好
であった。この結晶のカーボン濃度は、ＬＶＭ （Ｌｏ
ｃａｌｉｚｅｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ）
を利用したＦＴＩＲ法（フーリエ変換赤外分光法）によ
る測定では検出下限（５Ｘ １０１４ｃａ −”） 〜
８ Ｘ １０”ａｍ −３の範囲であった。
（Ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ）法により抵抗率およ
び移動度を測定した結果、抵抗率はインゴット全域で（
３〜５）×１０’ΩＧ、移動度は６０００〜７０００ａ
Ｊ／ＶＳテあり、結１％＋７１成長方向の均一性は良好
であった。この結晶のカーボン濃度は、ＬＶＭ （Ｌｏ
ｃａｌｉｚｅｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ）
を利用したＦＴＩＲ法（フーリエ変換赤外分光法）によ
る測定では検出下限（５Ｘ １０１４ｃａ −”） 〜
８ Ｘ １０”ａｍ −３の範囲であった。
上記と同一の方法でＺｎドープ半絶縁性ＧａＡＳ単結晶
を４本育成し、ロット間の抵抗率の変動範囲を調べ、従
来方法により育成したアンドープ半絶縁性結晶の場合と
比較した結果を第２図に示す。
を４本育成し、ロット間の抵抗率の変動範囲を調べ、従
来方法により育成したアンドープ半絶縁性結晶の場合と
比較した結果を第２図に示す。
同図において、符号ａ、ｂ、Ｑ、ｄで示すのが本発明を
適用して得られた４本のロットについての測定結果、符
号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄで示すのが従来法を適用して得られた
４本のロットについての測定結果をそれぞれ表わす。
適用して得られた４本のロットについての測定結果、符
号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄで示すのが従来法を適用して得られた
４本のロットについての測定結果をそれぞれ表わす。
第２図から明らかなように、従来方法によるアンドープ
半絶縁性結晶は、ロフト間、ウェハー間で抵抗率が９
Ｘ １０’〜９ Ｘ １０’Ω１と変動するのに対し１
本発明方法によるＺｎドープ半絶縁性結晶は１、抵抗率
のばらつきが（２〜５）ＸＩＯ’Ω備と少なく、再現性
良く一定範囲内に抑えられていることが分かる。
半絶縁性結晶は、ロフト間、ウェハー間で抵抗率が９
Ｘ １０’〜９ Ｘ １０’Ω１と変動するのに対し１
本発明方法によるＺｎドープ半絶縁性結晶は１、抵抗率
のばらつきが（２〜５）ＸＩＯ’Ω備と少なく、再現性
良く一定範囲内に抑えられていることが分かる。
本実施例によって得られたＺｎドープＧａＡｓ単結晶を
鏡面加工した後、イオン注入法によりシリコンを注入し
て活性層を形成し、ＭＥＳＦＥＴを作成した。イオン注
入条件は、加速電圧１００ＫｅＶ、注入量２ＸＯ１２０
−２とし、活性化はプラスｖｃＶＤｓ ｉ３Ｎ４膜を保
護膜として８３０°Ｃ１１０分間のアニールで行なった
。ソース、ドレイン電極には、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ、ゲー
ト電極にはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕを用いた。ゲート長は２μ
ｍ、ゲート幅は５μｍ、ソース、ドレイン間は６μｍと
した。上記ＭＥＳＦＥＴについてデバイス特性の評価を
行なった結果、しきい値電圧ｖｔｈおよびそのインゴッ
ト内の変動幅は表１に示す通りであった。同表より本発
明方法によるＺｎドープＧａＡｓ単結晶は、従来のアン
ドープ結晶に比べてしきい電圧の変動幅が著しく改善さ
れることが分かる。
鏡面加工した後、イオン注入法によりシリコンを注入し
て活性層を形成し、ＭＥＳＦＥＴを作成した。イオン注
入条件は、加速電圧１００ＫｅＶ、注入量２ＸＯ１２０
−２とし、活性化はプラスｖｃＶＤｓ ｉ３Ｎ４膜を保
護膜として８３０°Ｃ１１０分間のアニールで行なった
。ソース、ドレイン電極には、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ、ゲー
ト電極にはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕを用いた。ゲート長は２μ
ｍ、ゲート幅は５μｍ、ソース、ドレイン間は６μｍと
した。上記ＭＥＳＦＥＴについてデバイス特性の評価を
行なった結果、しきい値電圧ｖｔｈおよびそのインゴッ
ト内の変動幅は表１に示す通りであった。同表より本発
明方法によるＺｎドープＧａＡｓ単結晶は、従来のアン
ドープ結晶に比べてしきい電圧の変動幅が著しく改善さ
れることが分かる。
表Ｉ ＦＥＴ特性の比較例
なお、半絶縁化に寄与するシャローアクセプタとしては
、Ｚｎに限定されるものでなく、ＢｅやＭｇ＊ Ｃｄｔ
Ｍｎ、Ａｇ等も使用することが可能である。ただし、
Ｚｎ以外の上記シャローアクセプタは、Ｚｎに比べ偏析
係数が１からより離れているので、結晶軸方向に沿った
組成変動が大きくなる。
、Ｚｎに限定されるものでなく、ＢｅやＭｇ＊ Ｃｄｔ
Ｍｎ、Ａｇ等も使用することが可能である。ただし、
Ｚｎ以外の上記シャローアクセプタは、Ｚｎに比べ偏析
係数が１からより離れているので、結晶軸方向に沿った
組成変動が大きくなる。
［発明の効果］
以上説明したようにこの発明は、ＧａＡｓ化合物半導体
の単結晶を育成する際に、ＧａＡｓ結晶中の固有欠陥た
るＥＬ２濃度よりも低く、かつ浅いドナーとなる不純物
の濃度よりも高くなるように炭素以外の浅いアクセプタ
ー不純物を添加して結晶の育成を行なうようにしたので
、結晶インゴットの軸方向に沿ってほぼ均一な抵抗率を
有する半絶縁性ＧａＡｓ単結晶を再現性良く育成でき、
これによってこの結晶を用いて形成した電子デバイスの
電気的特性のばらつきを防止し１歩留りを向上させるこ
とができるようになる。
の単結晶を育成する際に、ＧａＡｓ結晶中の固有欠陥た
るＥＬ２濃度よりも低く、かつ浅いドナーとなる不純物
の濃度よりも高くなるように炭素以外の浅いアクセプタ
ー不純物を添加して結晶の育成を行なうようにしたので
、結晶インゴットの軸方向に沿ってほぼ均一な抵抗率を
有する半絶縁性ＧａＡｓ単結晶を再現性良く育成でき、
これによってこの結晶を用いて形成した電子デバイスの
電気的特性のばらつきを防止し１歩留りを向上させるこ
とができるようになる。
第１図は、本発明を適用して得られたＺｎドープＧａＡ
ｓ単結晶の各同化率におけるＥＬ２濃度およびＺｎ１度
を示す図。 第２図は、従来方法により得られたアンドープ半絶縁性
単結晶と、本発明方法により行なわれたＺｎドープ半絶
縁性単結晶のロフト間の抵抗率の変動幅を示す図である
。 第２図 本荘ＩＩＩ目（絶倒： 鉋束伊コ （２ｎ￥−７，ｌｉ７由＼坑き漬）：（アンＬ′−ｒ高
憩坑きも融（Ωｃｒｎ） 手続肴行正書（自発）
ｓ単結晶の各同化率におけるＥＬ２濃度およびＺｎ１度
を示す図。 第２図は、従来方法により得られたアンドープ半絶縁性
単結晶と、本発明方法により行なわれたＺｎドープ半絶
縁性単結晶のロフト間の抵抗率の変動幅を示す図である
。 第２図 本荘ＩＩＩ目（絶倒： 鉋束伊コ （２ｎ￥−７，ｌｉ７由＼坑き漬）：（アンＬ′−ｒ高
憩坑きも融（Ωｃｒｎ） 手続肴行正書（自発）
Claims (2)
- （１）結晶中の固有欠陥たるＥＬ２濃度よりも低く、か
つ浅いドナーとなる不純物の濃度よりも高くなるように
炭素以外の浅いアクセプターとなる不純物を含有してな
ることを特徴とする半絶縁性ＧａＡｓ化合物半導体単結
晶。 - （２）ＧａＡｓ化合物半導体の単結晶を育成する際に、
ＧａＡｓ結晶中の固有欠陥たるＥＬ２濃度よりも低く、
かつ浅いドナーとなる不純物の濃度よりも高くなるよう
に炭素以外の浅いアクセプターとなる不純物を添加して
結晶の育成を行なうようにしたことを特徴とする半絶縁
性ＧａＡｓ化合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250688A JPH01215799A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 半絶縁性ＧａＡｓ化合物半導体単結晶及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250688A JPH01215799A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 半絶縁性ＧａＡｓ化合物半導体単結晶及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01215799A true JPH01215799A (ja) | 1989-08-29 |
| JPH0476355B2 JPH0476355B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=12637950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4250688A Granted JPH01215799A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 半絶縁性ＧａＡｓ化合物半導体単結晶及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01215799A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0274597A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-14 | Hitachi Cable Ltd | クロムドープ半絶縁性ガリウム・ヒ素単結晶の製造方法 |
| US5041186A (en) * | 1987-11-30 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing compound semiconductor single crystals using a hydrogen monitor gas |
| JP2005350295A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体結晶および半導体結晶の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63201097A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半絶縁性ガリウム砒素単結晶 |
-
1988
- 1988-02-24 JP JP4250688A patent/JPH01215799A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63201097A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半絶縁性ガリウム砒素単結晶 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041186A (en) * | 1987-11-30 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing compound semiconductor single crystals using a hydrogen monitor gas |
| JPH0274597A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-14 | Hitachi Cable Ltd | クロムドープ半絶縁性ガリウム・ヒ素単結晶の製造方法 |
| JP2005350295A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体結晶および半導体結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0476355B2 (ja) | 1992-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |