JPH0556320B2 - - Google Patents
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- JPH0556320B2 JPH0556320B2 JP62085601A JP8560187A JPH0556320B2 JP H0556320 B2 JPH0556320 B2 JP H0556320B2 JP 62085601 A JP62085601 A JP 62085601A JP 8560187 A JP8560187 A JP 8560187A JP H0556320 B2 JPH0556320 B2 JP H0556320B2
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- JP
- Japan
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- doping
- inp
- manufacturing
- doped
- semi
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/914—Doping
- Y10S438/917—Deep level dopants, e.g. gold, chromium, iron or nickel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- 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、ドーピングによる単結晶３−５半絶
縁物質の製造方法に関する。
縁物質の製造方法に関する。
半導体の分野において、種結晶からの成長法、
公知の液体封止チヨクラルスキー（LEC）引き
上げ法、あるいはブリツジマン成長法により単結
晶を製造する方法が知られている。しかし、半絶
縁基板ｓ‐ｉを製造する上で数多くの問題が生じ
る。すなわち、従来提案されたドーピング物質
は、特に拡散係数値に関して不十分であつた。例
えば、GaAsの場合のE.L.2準位、InPの場合のFe
に見られる問題である。
公知の液体封止チヨクラルスキー（LEC）引き
上げ法、あるいはブリツジマン成長法により単結
晶を製造する方法が知られている。しかし、半絶
縁基板ｓ‐ｉを製造する上で数多くの問題が生じ
る。すなわち、従来提案されたドーピング物質
は、特に拡散係数値に関して不十分であつた。例
えば、GaAsの場合のE.L.2準位、InPの場合のFe
に見られる問題である。
上記問題点を解決するために、本発明は少なく
とも１つの深いドナーを用いてドーピングを行
う。本発明による製法によつて、ｐ型スターテイ
ングチヤージおよびｎ型スターテイングチヤージ
双方から半絶縁物質を製造することが可能とな
る。
とも１つの深いドナーを用いてドーピングを行
う。本発明による製法によつて、ｐ型スターテイ
ングチヤージおよびｎ型スターテイングチヤージ
双方から半絶縁物質を製造することが可能とな
る。
すなわち、本発明は単結晶３‐５半絶縁物質の
製法に関するものであり、遷移元素による少なく
とも１つの深いドナーを用いてｐ型スターテイン
グチヤージにドーピングすることを特徴とする。
製法に関するものであり、遷移元素による少なく
とも１つの深いドナーを用いてｐ型スターテイン
グチヤージにドーピングすることを特徴とする。
従来のｐ型二成分化合物はGaAsであるが、引
き上げ法により得られたアンドープ（ドーピング
されない）GaAs試料はｐ剰余型であり、このｐ
型試料に深いドナーをドーピングすることによ
り、試料を不純物補償すること、さらに試料を半
絶縁化することが可能となるのである。
き上げ法により得られたアンドープ（ドーピング
されない）GaAs試料はｐ剰余型であり、このｐ
型試料に深いドナーをドーピングすることによ
り、試料を不純物補償すること、さらに試料を半
絶縁化することが可能となるのである。
本発明によれば、このドーピングには3d遷移
元素のうち、深いドナー単位を供与するTi及
び／又はCrを使用するのが好適である。そのた
め、CrあるいはTiを用いて、半絶縁性GaAs試料
のドーピングおよび成長を行つた。
元素のうち、深いドナー単位を供与するTi及
び／又はCrを使用するのが好適である。そのた
め、CrあるいはTiを用いて、半絶縁性GaAs試料
のドーピングおよび成長を行つた。
また、例えばInP試料のようなｎ剰型試料を用
いる場合には、深いドナーにより既にドーピング
してあるスターテイングチヤージ及び／又は単結
晶に少なくとも１つのアクセプタを添加してドー
ピングすれば、本発明のドーピングの効果が得ら
れる。このように、アクセプタを添加して好適に
ドーピングする複合ドーピングによつて、元来ｎ
型の試料をｐ型にすることが可能である。そし
て、複合ドーピングによりｐ型になつたｎ型結晶
は、少なくとも１つの第２の深いドナーによりド
ーピングすれば、半絶縁化される。
いる場合には、深いドナーにより既にドーピング
してあるスターテイングチヤージ及び／又は単結
晶に少なくとも１つのアクセプタを添加してドー
ピングすれば、本発明のドーピングの効果が得ら
れる。このように、アクセプタを添加して好適に
ドーピングする複合ドーピングによつて、元来ｎ
型の試料をｐ型にすることが可能である。そし
て、複合ドーピングによりｐ型になつたｎ型結晶
は、少なくとも１つの第２の深いドナーによりド
ーピングすれば、半絶縁化される。
上記の複合ドーピング法によれば、他の各種の
二成分基板からも３−５半絶縁物質を製造するこ
とが可能であるが、特にInPの場合にその効果が
顕著である。
二成分基板からも３−５半絶縁物質を製造するこ
とが可能であるが、特にInPの場合にその効果が
顕著である。
本発明に対応するアクセプタとしては、許容さ
れる程度の偏析係数を有し、対応基板での溶解度
が小さく、良好な熱安定性を有するようなアクセ
プタが考えられるが、特にCdおよびHgが適当で
ある。このようなアクセプタでドーピングして生
じたホールは、CrあるいはTiのような深いドナ
ーによつてトラツプされる。従つて、Cd−Cr、
Hg−Cr、Hg−Ti、あるいはCd−Tiの組合せ
で、半絶縁性InP試料の複合ドーピングおよび成
長を行つた。
れる程度の偏析係数を有し、対応基板での溶解度
が小さく、良好な熱安定性を有するようなアクセ
プタが考えられるが、特にCdおよびHgが適当で
ある。このようなアクセプタでドーピングして生
じたホールは、CrあるいはTiのような深いドナ
ーによつてトラツプされる。従つて、Cd−Cr、
Hg−Cr、Hg−Ti、あるいはCd−Tiの組合せ
で、半絶縁性InP試料の複合ドーピングおよび成
長を行つた。
例えば、ｎ剰余型スターテイングバス（ND−
NA５・105cm-3ND：ドナー濃度NA：アクセプ
タ濃度）で、アクセプタ（CdあるいはHg）を添
加して少し高い目の濃度（例えば、1016cm-3）に
ドーピングされたものは、深いドナーである複合
ドーピング物質（TiあるいはCr）をアクセプタ
補償に十分な量だけ添加すれば、半絶縁化され
る。
NA５・105cm-3ND：ドナー濃度NA：アクセプ
タ濃度）で、アクセプタ（CdあるいはHg）を添
加して少し高い目の濃度（例えば、1016cm-3）に
ドーピングされたものは、深いドナーである複合
ドーピング物質（TiあるいはCr）をアクセプタ
補償に十分な量だけ添加すれば、半絶縁化され
る。
結晶成長の過程において、単結晶の先端末と末
端部の間の抵抗率を一定に保つため、バス中の濃
度を規定するドーピング物質の偏析係数に留意し
なければならない。本発明者は、Hgについては
偏析係数を１近くに確立することに成功した。ア
クセプタCdについても同様に偏析係数を１に近
く（0.5オーダー）に確立することに成功してい
る。これらアクセプタHgまたはCdを用いてドー
ピングすれば、スターテイングバス中と同様に結
晶の先端部および末端部において、ドーピングは
実際上同一に、すなわち濃度が約1016cm-3となる
ように行われる。
端部の間の抵抗率を一定に保つため、バス中の濃
度を規定するドーピング物質の偏析係数に留意し
なければならない。本発明者は、Hgについては
偏析係数を１近くに確立することに成功した。ア
クセプタCdについても同様に偏析係数を１に近
く（0.5オーダー）に確立することに成功してい
る。これらアクセプタHgまたはCdを用いてドー
ピングすれば、スターテイングバス中と同様に結
晶の先端部および末端部において、ドーピングは
実際上同一に、すなわち濃度が約1016cm-3となる
ように行われる。
一方、ドナーCrは３・10-4オーダーの偏析係数
を有するが、濃度10-6cm-3となるように、すなわ
ちスターテイングバス中では3.3・1019cm-3だけ添
加される。そして、Crのドーピングが進行する
と、結晶の抵抗率は先端部から末端部に至まで増
加する。
を有するが、濃度10-6cm-3となるように、すなわ
ちスターテイングバス中では3.3・1019cm-3だけ添
加される。そして、Crのドーピングが進行する
と、結晶の抵抗率は先端部から末端部に至まで増
加する。
上記のような結晶を製造するためには、従来よ
りある成長法、特にLEC引き上げ法やブリツジ
マン法が用いられる。LEC引き上げ法により特
にInP複合ドーピングを行う場合には、ドーピン
グ物質は一般的に同時に、Cr、Ti、Cd、あるい
はHgの形のスターテイングチヤージとして、引
き上げ前にスターテイングバス中に投入される。
しかし、過度に揮発性の高いドーピング物質を引
き上げ最中に投入することはできない。さらに、
HgやCdのようなドーピング物質の１つであらか
じめドーピングしてある多結晶をドーピング物質
としてスターテイングチヤージに投入することも
可能である。
りある成長法、特にLEC引き上げ法やブリツジ
マン法が用いられる。LEC引き上げ法により特
にInP複合ドーピングを行う場合には、ドーピン
グ物質は一般的に同時に、Cr、Ti、Cd、あるい
はHgの形のスターテイングチヤージとして、引
き上げ前にスターテイングバス中に投入される。
しかし、過度に揮発性の高いドーピング物質を引
き上げ最中に投入することはできない。さらに、
HgやCdのようなドーピング物質の１つであらか
じめドーピングしてある多結晶をドーピング物質
としてスターテイングチヤージに投入することも
可能である。
上記の方法で得られた半絶縁性物質はオプトエ
レクトロニクスや高速エレクトロニクスの分野に
おいて特に有用であり、又、特にエピタキシー用
基板の製造が可能となる。
レクトロニクスや高速エレクトロニクスの分野に
おいて特に有用であり、又、特にエピタキシー用
基板の製造が可能となる。
本発明の長所および特徴を以下に示す実施例で
具体的に説明する。
具体的に説明する。
実施例 １
InPに対するCd−Cr複合ドーピング。
Cd−Crにより複合ドーピングしたLnP結晶を
LEC引き上げ法によつて製造する。不純物残留
濃度ND−NA＝５〜７・1015cm-3のlnP多結晶チヤ
ージ496ｇに対して、Cr277mgを加える。そして、
上記のInP多結晶チヤージ、Cr、およびCd（1.5・
1018原子・cm-3）により高度にドーピングした
InP10ｇ、そしてB2O3デイスク（液体封止剤）
を、シリコンるつぼ、あるいはパイロテツク・ボ
ロンナイトライド（PBN）製るつぼに投入し、
窒素圧力50バールの引き上げ炉で、InPの融点
（1063℃）まで加熱する。続いて、速度約1.5cm／
ｈ、方位＜001＞で引き上げを行う。以上の方法
で得られた結晶は半絶縁性であり、次のような抵
抗率を有する。
LEC引き上げ法によつて製造する。不純物残留
濃度ND−NA＝５〜７・1015cm-3のlnP多結晶チヤ
ージ496ｇに対して、Cr277mgを加える。そして、
上記のInP多結晶チヤージ、Cr、およびCd（1.5・
1018原子・cm-3）により高度にドーピングした
InP10ｇ、そしてB2O3デイスク（液体封止剤）
を、シリコンるつぼ、あるいはパイロテツク・ボ
ロンナイトライド（PBN）製るつぼに投入し、
窒素圧力50バールの引き上げ炉で、InPの融点
（1063℃）まで加熱する。続いて、速度約1.5cm／
ｈ、方位＜001＞で引き上げを行う。以上の方法
で得られた結晶は半絶縁性であり、次のような抵
抗率を有する。
ρ＝104Ω・cm（400〓まで）
実施例 ２
InPに対するHg−Ti複合ドーピング。
実施例１と同様の方法で、Hg−Tiにより複合
ドーピングしたInP結晶を製造する。スターテイ
ングチヤージは、まずHg（1016原子・cm-3）でド
ーピングした後にTi250ｇを添加したInP多結晶
チヤージ500ｇより成る。結晶の引き上げは方位
＜001＞で行われる。以上の方法で得られる半絶
縁性結晶は次のような抵抗率を有する。
ドーピングしたInP結晶を製造する。スターテイ
ングチヤージは、まずHg（1016原子・cm-3）でド
ーピングした後にTi250ｇを添加したInP多結晶
チヤージ500ｇより成る。結晶の引き上げは方位
＜001＞で行われる。以上の方法で得られる半絶
縁性結晶は次のような抵抗率を有する。
ρ＝3.8・102Ω・cm（400〓まで）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ドーピングによつて単結晶３−５半絶縁物質
を製造する方法であつて、 遷移元素による少なくとも１つの深いドナーを
用いて、Ｐ型スターテイングチヤージにドーピン
グするステツプを含み、 予め深いドナーにドープされた上記スターテイ
ングチヤージまたは上記単結晶が少なくとも１つ
のアクセプタを用いてドープされることを特徴と
する製造方法。 ２ 該スターテイングチヤージがGaAsあるいは
InPを含む特許請求の範囲第１項記載の製造方
法。 ３ 上記の深いドナーがTi及び／又はCrから選
択される特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
製造方法。 ４ 該アクセプタがCd及び／又はHgから選択さ
れる特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
かに記載の製造方法。 ５ CdおよびCr、あるいはHgおよびCrを用いて
InPスターテイングチヤージに複合ドーピングす
る、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
かに記載の製造方法。 ６ CdおよびTi、あるいはHgおよぶTiを用いて
InPスターテイングチヤージに複合ドーピングす
る、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
かに記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8605000A FR2596777B1 (fr) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | Procede de preparation de semi-isolants 3-5 mono-cristallins par dopage et application des semi-isolants ainsi obtenus |
| FR8605000 | 1986-04-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325297A JPS6325297A (ja) | 1988-02-02 |
| JPH0556320B2 true JPH0556320B2 (ja) | 1993-08-19 |
Family
ID=9334012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62085601A Granted JPS6325297A (ja) | 1986-04-08 | 1987-04-07 | ド−ピングによる単結晶３−５半絶縁物質の製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4853077A (ja) |
| EP (1) | EP0243231B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6325297A (ja) |
| CA (1) | CA1311402C (ja) |
| DE (1) | DE3771378D1 (ja) |
| ES (1) | ES2023662B3 (ja) |
| FR (1) | FR2596777B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1313107C (en) * | 1988-06-01 | 1993-01-26 | D. Gordon Knight | Growth of semi-insulating indium phosphide by liquid phase epitaxy |
| EP0913505B1 (en) * | 1991-08-22 | 2006-04-12 | Raytheon Company | Method of removing B2O3 encapsulant from a structure |
| DE4325804C3 (de) * | 1993-07-31 | 2001-08-09 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Herstellen von hochohmigem Siliziumkarbid |
| FR2845523B1 (fr) * | 2002-10-07 | 2005-10-28 | Procede pour realiser un substrat par transfert d'une plaquette donneuse comportant des especes etrangeres, et plaquette donneuse associee |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3344071A (en) * | 1963-09-25 | 1967-09-26 | Texas Instruments Inc | High resistivity chromium doped gallium arsenide and process of making same |
| FR1409116A (fr) * | 1963-09-25 | 1965-08-20 | Texas Instruments Inc | Arséniure de gallium à forte résistivité et procédé de fabrication de ce corps |
| US3585087A (en) * | 1967-11-22 | 1971-06-15 | Ibm | Method of preparing green-emitting gallium phosphide diodes by epitaxial solution growth |
| GB1339564A (en) * | 1970-09-10 | 1973-12-05 | Secr Defence | Semiconductor iii-v material |
| JPS562407B2 (ja) * | 1973-01-31 | 1981-01-20 | ||
| US4158851A (en) * | 1976-03-29 | 1979-06-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semi-insulating gallium arsenide single crystal |
| US4299650A (en) * | 1979-10-12 | 1981-11-10 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Minimization of strain in single crystals |
| JPS60137891A (ja) * | 1983-12-24 | 1985-07-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶引き上げ方法と装置 |
| JPS61155296A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-14 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | 低転位密度ひ化ガリウム単結晶及びその成長方法 |
-
1986
- 1986-04-08 FR FR8605000A patent/FR2596777B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-04-06 DE DE8787400757T patent/DE3771378D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-06 EP EP87400757A patent/EP0243231B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-06 ES ES87400757T patent/ES2023662B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-07 CA CA000534070A patent/CA1311402C/fr not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-07 JP JP62085601A patent/JPS6325297A/ja active Granted
- 1987-04-08 US US07/035,979 patent/US4853077A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4853077A (en) | 1989-08-01 |
| ES2023662B3 (es) | 1992-02-01 |
| FR2596777A1 (fr) | 1987-10-09 |
| JPS6325297A (ja) | 1988-02-02 |
| DE3771378D1 (de) | 1991-08-22 |
| CA1311402C (fr) | 1992-12-15 |
| EP0243231A1 (fr) | 1987-10-28 |
| FR2596777B1 (fr) | 1994-01-21 |
| EP0243231B1 (fr) | 1991-07-17 |
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