JPH0610085B2 - インジウムを溶媒とするインジウム溶液の純化方法 - Google Patents
インジウムを溶媒とするインジウム溶液の純化方法Info
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- JPH0610085B2 JPH0610085B2 JP4715584A JP4715584A JPH0610085B2 JP H0610085 B2 JPH0610085 B2 JP H0610085B2 JP 4715584 A JP4715584 A JP 4715584A JP 4715584 A JP4715584 A JP 4715584A JP H0610085 B2 JPH0610085 B2 JP H0610085B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （本発明の属する技術分野） 本発明は、半導体光素子用の材料として好適なインジウ
ム燐(InP)、インジウムガリウム砒素(InGaAs)及びイン
ジウムガリウム砒素燐(InGaAsP)などのインジウムを含
むIII−Ｖ族化合物半導体の液相成長薄膜の高純度化技
術に関し、特に液相成長に使用することを目的としたイ
ンジウム（以下、Inと記す）を溶媒とするIII族とＶ族
の元素の化合したIn溶液の純化方法に関するものであ
る。
ム燐(InP)、インジウムガリウム砒素(InGaAs)及びイン
ジウムガリウム砒素燐(InGaAsP)などのインジウムを含
むIII−Ｖ族化合物半導体の液相成長薄膜の高純度化技
術に関し、特に液相成長に使用することを目的としたイ
ンジウム（以下、Inと記す）を溶媒とするIII族とＶ族
の元素の化合したIn溶液の純化方法に関するものであ
る。
（従来技術） 近年、光伝送システムの長波長化に伴ない、0.9〜1.6μ
ｍ帯にバンドギャップをもつInP,InGaAs及びInGaAsP等
のInを含むIII−Ｖ族化合物半導体の薄膜単結晶が注目
されている。この光素子用材料として上記III−Ｖ族化
合物半導体薄膜を用いる場合、当該薄膜層のキャリア密
度を低下させる必要があり、そのためには結晶中の酸
素、イオウ及びその他の残留不純物金属を減らし結晶を
高純度化する技術が重要である。
ｍ帯にバンドギャップをもつInP,InGaAs及びInGaAsP等
のInを含むIII−Ｖ族化合物半導体の薄膜単結晶が注目
されている。この光素子用材料として上記III−Ｖ族化
合物半導体薄膜を用いる場合、当該薄膜層のキャリア密
度を低下させる必要があり、そのためには結晶中の酸
素、イオウ及びその他の残留不純物金属を減らし結晶を
高純度化する技術が重要である。
しかし現在の技術では、Inを溶媒とするインジウム溶液
（以下、「In溶液」と記す）から酸素、イオウ及びその
他の残留不純物金属等を減ずる高純度化に限界があり、
このような不純物の残ったIn溶液を用いた液相エピタキ
シャル成長方法では成長する薄膜の高純度化に限界があ
った。
（以下、「In溶液」と記す）から酸素、イオウ及びその
他の残留不純物金属等を減ずる高純度化に限界があり、
このような不純物の残ったIn溶液を用いた液相エピタキ
シャル成長方法では成長する薄膜の高純度化に限界があ
った。
また、極めて抵抗値の高い半絶縁性InP,InGaAsP,InGaAs
等のIn系薄膜は、素子の基板材料あるいは素子間を電気
的に分離する素子分離用薄膜として重要である。これら
の薄膜を高抵抗化するためには、鉄(Fe)やニッケル(Ni)
等を薄膜中に添加し、これら遷移金属の形成する深い準
位を利用することが知られている。
等のIn系薄膜は、素子の基板材料あるいは素子間を電気
的に分離する素子分離用薄膜として重要である。これら
の薄膜を高抵抗化するためには、鉄(Fe)やニッケル(Ni)
等を薄膜中に添加し、これら遷移金属の形成する深い準
位を利用することが知られている。
しかし、現在の技術ではFe又はNi等の遷移金属を添加し
たIn溶液から酸素、イオウその他の残留不純物金属等を
減ずる高純度化に限界があり、この溶液を用いた液相エ
ピタキシャル成長方法では成長する結晶薄膜の高抵抗化
に限界があった。
たIn溶液から酸素、イオウその他の残留不純物金属等を
減ずる高純度化に限界があり、この溶液を用いた液相エ
ピタキシャル成長方法では成長する結晶薄膜の高抵抗化
に限界があった。
これまで、高純度のInP,InGaAs及びInGaAsP等のInを含
むIII−Ｖ族化合物半導体薄膜（以下「In系薄膜」とい
う）を、通常のカーボンボートを用いた液相エピタキシ
ャル方法で成長させる場合、極めて長時間の熱処理が必
要であった。
むIII−Ｖ族化合物半導体薄膜（以下「In系薄膜」とい
う）を、通常のカーボンボートを用いた液相エピタキシ
ャル方法で成長させる場合、極めて長時間の熱処理が必
要であった。
すなわち、従来のカーボンボートを用いた液相エピタキ
シャル成長方法の概要を説明すると、まず、薄膜を成長
させるための溶液用原料をカーボンボートに入れ、当該
原料を真空中あるいは高純度水素雰囲気中で、６４０℃
〜８５０℃の高温で、１０時間から数十時間加熱する。
これにより、溶液中に含まれる不純物を蒸発させ、溶液
の純度を高めている。しかる後にこの溶液を室温まで冷
却し、さらに基板結晶をカーボンボートに設置して、再
度加熱し、溶液を充分溶かした後除冷し、溶液の飽和温
度より低い適当な温度で基板結晶を一定時間溶液に接触
させることにより、高純度のInＰ，ＩｎＧａＡｓ，Ｉｎ
ＧａＡｓＰ等のIn系薄膜を成長させている。
シャル成長方法の概要を説明すると、まず、薄膜を成長
させるための溶液用原料をカーボンボートに入れ、当該
原料を真空中あるいは高純度水素雰囲気中で、６４０℃
〜８５０℃の高温で、１０時間から数十時間加熱する。
これにより、溶液中に含まれる不純物を蒸発させ、溶液
の純度を高めている。しかる後にこの溶液を室温まで冷
却し、さらに基板結晶をカーボンボートに設置して、再
度加熱し、溶液を充分溶かした後除冷し、溶液の飽和温
度より低い適当な温度で基板結晶を一定時間溶液に接触
させることにより、高純度のInＰ，ＩｎＧａＡｓ，Ｉｎ
ＧａＡｓＰ等のIn系薄膜を成長させている。
また、より高純度の結晶薄膜を得るためには、前述の成
長工程を数回繰り返すことが必要であった。すなわち、
前述の方法である程度の厚さの薄膜を成長させたら、基
板を一旦反応炉から引き出し、再び溶液を数十時間加熱
した後、基板を再度溶液に接触させ更に薄膜を成長させ
ることを繰り返す。
長工程を数回繰り返すことが必要であった。すなわち、
前述の方法である程度の厚さの薄膜を成長させたら、基
板を一旦反応炉から引き出し、再び溶液を数十時間加熱
した後、基板を再度溶液に接触させ更に薄膜を成長させ
ることを繰り返す。
このように、従来では高純度の上記薄膜を成長させるた
めには、原料中の不純物を蒸発させ純度を高めるため
に、原料を真空中あるいは高純度水素雰囲気中で高温，
長時間の熱処理を要し、極めて長時間の熱処理を必要と
するという欠点があった。
めには、原料中の不純物を蒸発させ純度を高めるため
に、原料を真空中あるいは高純度水素雰囲気中で高温，
長時間の熱処理を要し、極めて長時間の熱処理を必要と
するという欠点があった。
（本発明の目的） 本発明の目的は、液相エピタキシャル成長法で成長する
Ｉｎ系薄膜の高純度化を実現するにあたり、液相エピタ
キシャル成長法で使用するＩｎを溶媒とするＩｎ溶液の
純化方法を提供することにある。
Ｉｎ系薄膜の高純度化を実現するにあたり、液相エピタ
キシャル成長法で使用するＩｎを溶媒とするＩｎ溶液の
純化方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、処理時間が短くてすむ、Ｉｎ溶液
の純化方法を提供することにある。
の純化方法を提供することにある。
（本発明の概要） 本発明は、In,InP等及びCo又はIn,InP等，Co及び遷移金
属を加熱溶融しInを溶媒とするIn溶液を純化する。前述
の加熱溶融に際しては、In,InP等及びCoを一時に一緒に
加熱溶融する方法と、In及びCo又はIn,Co及び遷移金属
を一旦加熱溶融した後、InP等を加えて再度加熱溶融す
る方法とがある。
属を加熱溶融しInを溶媒とするIn溶液を純化する。前述
の加熱溶融に際しては、In,InP等及びCoを一時に一緒に
加熱溶融する方法と、In及びCo又はIn,Co及び遷移金属
を一旦加熱溶融した後、InP等を加えて再度加熱溶融す
る方法とがある。
加熱溶融によりIn溶液をつくる際に、添加されているCo
がリン（Ｐ）又はヒ素（As）と反応し非常に安定なコバ
ルトリン化合物(CoP,Co2P,Co3P)又はコバルトヒ素化合
物(CoAs,Co2As,Co3As)を形成する。これらの化合物はそ
の形成時に酸素、イオン又はシリコンや亜鉛のように分
配係数の大きな残留不純物金属をその化合物中に取り込
む。その結果、高純度なIn溶液を得ることができる。
がリン（Ｐ）又はヒ素（As）と反応し非常に安定なコバ
ルトリン化合物(CoP,Co2P,Co3P)又はコバルトヒ素化合
物(CoAs,Co2As,Co3As)を形成する。これらの化合物はそ
の形成時に酸素、イオン又はシリコンや亜鉛のように分
配係数の大きな残留不純物金属をその化合物中に取り込
む。その結果、高純度なIn溶液を得ることができる。
また高純度化に要する処理時間が短かくてすむ利点があ
る。
る。
（本発明の実施例） 以下本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例１ まず、本発明の実施例について半絶縁性InP基板上に高
純度InP薄膜を通常のスライドボートによる液相エピタ
キシャル法により成長させる場合を例にとって詳細に説
明する。
純度InP薄膜を通常のスライドボートによる液相エピタ
キシャル法により成長させる場合を例にとって詳細に説
明する。
まず純度99.9999％のInを3.5ｇ、純度99.9999％のCoを
約４０mg、例えばキャリア濃度が５×１０15cm-3の無添
加InP単結晶を１８５mgそれぞれ秤量し（CoがＰと結合
し、Ｐの飽和度が落ちる事を考慮して無添加の場合にく
らべInP量は多くしている。）、カーボンボートの一槽
に入れ高純度水素雰囲気（流量800cc／分）中で850℃３
時間熱処理を行う。この熱処理によりコバルトリン化合
物がIn溶液中で形成され、この化合物形成時にIn溶液中
の各種残留不純物が化合物中にとりこまれるので高純度
なIn溶液を得ることができる。次いでこの高純度In溶液
を冷却しInP成長用の原料を得る。この後、半絶縁性InP
基板をボートにセットした後、高純度の水素雰囲気中で
飽和温度７２０℃で１時間保持し、この後0.6℃／分で
徐冷し、先に得られた原料を再度溶融したInP成長用溶
液７１０℃で、前記基板に接触させ690℃までInP薄膜を
成長させる。
約４０mg、例えばキャリア濃度が５×１０15cm-3の無添
加InP単結晶を１８５mgそれぞれ秤量し（CoがＰと結合
し、Ｐの飽和度が落ちる事を考慮して無添加の場合にく
らべInP量は多くしている。）、カーボンボートの一槽
に入れ高純度水素雰囲気（流量800cc／分）中で850℃３
時間熱処理を行う。この熱処理によりコバルトリン化合
物がIn溶液中で形成され、この化合物形成時にIn溶液中
の各種残留不純物が化合物中にとりこまれるので高純度
なIn溶液を得ることができる。次いでこの高純度In溶液
を冷却しInP成長用の原料を得る。この後、半絶縁性InP
基板をボートにセットした後、高純度の水素雰囲気中で
飽和温度７２０℃で１時間保持し、この後0.6℃／分で
徐冷し、先に得られた原料を再度溶融したInP成長用溶
液７１０℃で、前記基板に接触させ690℃までInP薄膜を
成長させる。
この様にして成長したInP薄膜の膜厚は約７μmで、その
表面は鏡面状態が保たれた。格子定数及びフォトルミス
ペクトルのピーク波長は不純物を添加しないで成長させ
たInP薄膜と一致した。
表面は鏡面状態が保たれた。格子定数及びフォトルミス
ペクトルのピーク波長は不純物を添加しないで成長させ
たInP薄膜と一致した。
また、成長したInP薄膜をホール測定した結果、室温で
の移動度約4700cm2／V.Sキャリア濃度１×1016cm-877°
Ｋでの移動度22000cm2／V.Sキャリア濃度８×1015cm-3
であった。
の移動度約4700cm2／V.Sキャリア濃度１×1016cm-877°
Ｋでの移動度22000cm2／V.Sキャリア濃度８×1015cm-3
であった。
この値はCoを添加しないIn溶液を用い他の熱処理条件等
の成長条件は同様にして成長させたInP薄膜の移動度
（室温〜4200cm2／V.S、77°Ｋ〜16000cm2／V.S）に比べ
室温で約500cm2／V.S77°Ｋで5000cm2／V.S程度大き
い。この事は、In溶液にCoを添加する事により移導度が
大きくなり、すなわち純度が高くなった事を示してい
る。
の成長条件は同様にして成長させたInP薄膜の移動度
（室温〜4200cm2／V.S、77°Ｋ〜16000cm2／V.S）に比べ
室温で約500cm2／V.S77°Ｋで5000cm2／V.S程度大き
い。この事は、In溶液にCoを添加する事により移導度が
大きくなり、すなわち純度が高くなった事を示してい
る。
このように高純度なInP薄膜が得られるのは高純度In溶
液を用いていることと、この高純度In溶液中のコバルト
リン化合物が結晶成長時に薄膜中にとりこまれないため
である。
液を用いていることと、この高純度In溶液中のコバルト
リン化合物が結晶成長時に薄膜中にとりこまれないため
である。
この実施例では、従来技術で行われていた長時間の熱処
理が不要となるので極めて短時間でIn溶液の純化及びIn
系薄膜のエピタキシャル成長ができる。
理が不要となるので極めて短時間でIn溶液の純化及びIn
系薄膜のエピタキシャル成長ができる。
図１は、半絶縁性InP基板上にInP薄膜を成長させると
き、Co添加In溶液と無添加In溶液を用い前述した条件で
交互に連続して成長させた場合の77°Ｋにおける電気特
性を示す。
き、Co添加In溶液と無添加In溶液を用い前述した条件で
交互に連続して成長させた場合の77°Ｋにおける電気特
性を示す。
○印はCo添加In溶液を用いた場合、×印は無添加In溶液
を用いてInPを成長させた場合を示している。
を用いてInPを成長させた場合を示している。
図１から明らかな様にCo添加In溶液を用いて成長した場
合のInP薄膜の移動度が増大し、より高純度なInP膜が得
られている。また、Co添加のI溶液を用いてInP薄膜の成
長を行ったことにより後の無添加In溶液を用いて成長し
たInP薄膜の純度（移動度）に影響を及ぼさないことが
確認された。
合のInP薄膜の移動度が増大し、より高純度なInP膜が得
られている。また、Co添加のI溶液を用いてInP薄膜の成
長を行ったことにより後の無添加In溶液を用いて成長し
たInP薄膜の純度（移動度）に影響を及ぼさないことが
確認された。
一方、図２はIn溶液へのCoの添加量を種々変え、成長温
度を７１０〜６９０℃に保つ様にInPの量を選んで成長
させたInP薄膜の移動度を示す。２mg程度の少量のCo添
加においても７７°Ｋでの移動度が20,000cm2／V.S程度
のInP薄膜が得られている。
度を７１０〜６９０℃に保つ様にInPの量を選んで成長
させたInP薄膜の移動度を示す。２mg程度の少量のCo添
加においても７７°Ｋでの移動度が20,000cm2／V.S程度
のInP薄膜が得られている。
また、InGaAsあるいはInGaAsP薄膜の成長時において
も、高温でCoはAsと極めて安定な化合物を形成する事か
ら、InPの場合と同様にして全く同様な効果が得られ
る。
も、高温でCoはAsと極めて安定な化合物を形成する事か
ら、InPの場合と同様にして全く同様な効果が得られ
る。
実施例２ 次に、実施例１よりさらに結晶薄膜の高純度化を目的と
した実施例を示す。
した実施例を示す。
この実施例では、In，Co及びInP単結晶を一時に加熱溶
融して純化を図るのではなく、純化工程を二段階に分け
ている点に特徴がある。即ち先ずIn及びCoを加熱溶融し
一次の純化を行った後に、これにInPを加えて加熱溶融
し二次の純化を行う。
融して純化を図るのではなく、純化工程を二段階に分け
ている点に特徴がある。即ち先ずIn及びCoを加熱溶融し
一次の純化を行った後に、これにInPを加えて加熱溶融
し二次の純化を行う。
具体的に説明すると、まず純度99.9999％のInを3.5ｇ、
純度99.999％のCoを約４０mgを秤量し、カーボンボート
の一槽に入れ、酸素を0.05ppm添加した水素雰囲気中で
８５０℃２４時間熱処理を行う。この熱処理工程で、水
素中に微量の酸素を添加する理由は、高温で水素処理を
長時間行うと、石英管からシリコン(Si)が溶液に混入し
てしまい、この溶液を用いて結晶成長した場合に結晶薄
膜中のｎ形不純物濃度が高くなるので、この熱処理時の
SiのIn溶液への混入を防ぐためである。なお添加する酸
素は0.01〜0.2ppmでよい。次に冷却し、InにCoを添加し
た高純度原料を得る。さらに、高純度（例えばキャリア
濃度５×1015cm-3）InP単結晶を１９０mgを秤量し、前
述のInとCoの高純度原料と同じ槽に入れ純水素（ガス流
量800cc／分）中で７２０℃２０時間熱処理し高純度なI
n溶液を得る。その後、この高純度In溶液を室温まで冷
却し、InP成長用高純度原料を得る。この後、半絶縁性I
nP基板をボートにセットし、高純度水素雰囲気中で飽和
温度７２０℃で１時間保持し、この後0.6℃／分で徐冷
し、前述の高純度原料を再度加熱溶融したInP成長用溶
液に７１０℃で前記基板を接触させ６９０℃までInP薄
膜を成長させる。
純度99.999％のCoを約４０mgを秤量し、カーボンボート
の一槽に入れ、酸素を0.05ppm添加した水素雰囲気中で
８５０℃２４時間熱処理を行う。この熱処理工程で、水
素中に微量の酸素を添加する理由は、高温で水素処理を
長時間行うと、石英管からシリコン(Si)が溶液に混入し
てしまい、この溶液を用いて結晶成長した場合に結晶薄
膜中のｎ形不純物濃度が高くなるので、この熱処理時の
SiのIn溶液への混入を防ぐためである。なお添加する酸
素は0.01〜0.2ppmでよい。次に冷却し、InにCoを添加し
た高純度原料を得る。さらに、高純度（例えばキャリア
濃度５×1015cm-3）InP単結晶を１９０mgを秤量し、前
述のInとCoの高純度原料と同じ槽に入れ純水素（ガス流
量800cc／分）中で７２０℃２０時間熱処理し高純度なI
n溶液を得る。その後、この高純度In溶液を室温まで冷
却し、InP成長用高純度原料を得る。この後、半絶縁性I
nP基板をボートにセットし、高純度水素雰囲気中で飽和
温度７２０℃で１時間保持し、この後0.6℃／分で徐冷
し、前述の高純度原料を再度加熱溶融したInP成長用溶
液に７１０℃で前記基板を接触させ６９０℃までInP薄
膜を成長させる。
この様にして成長させたInP薄膜の膜厚は約７μmで、薄
膜の表面は鏡面状態が保たれた。成長したInP薄膜をホ
ール測定した結果、ｎ形で室温での移動度4800cm2／V.
S、抵抗率2.3Ωcm、キャリア濃度5.7×1014cm-3、77°
Ｋでの移動度72,000cm2／V.S、抵抗率0.15Ωcm、キャリ
ア濃度5.3×1014cm-3であった。
膜の表面は鏡面状態が保たれた。成長したInP薄膜をホ
ール測定した結果、ｎ形で室温での移動度4800cm2／V.
S、抵抗率2.3Ωcm、キャリア濃度5.7×1014cm-3、77°
Ｋでの移動度72,000cm2／V.S、抵抗率0.15Ωcm、キャリ
ア濃度5.3×1014cm-3であった。
比較のために、Coを添加せずInPの量を85mgとし、他の
熱処理をはじめとする成長条件を同じにして成長させた
InP薄膜の電気特性は、室温での移動度4400〜4100cm2／
V.S、キャリア濃度５〜２×1015cm-377°Ｋでの移動度3
8,000〜30,000cm2／V.Sキャリア濃度4.5〜1.5×1015cm
-3程度である。
熱処理をはじめとする成長条件を同じにして成長させた
InP薄膜の電気特性は、室温での移動度4400〜4100cm2／
V.S、キャリア濃度５〜２×1015cm-377°Ｋでの移動度3
8,000〜30,000cm2／V.Sキャリア濃度4.5〜1.5×1015cm
-3程度である。
実施例２の中で述べたと同様の条件で、Co添加In溶液と
無添加In溶液を用いて交互に成長させた場合のInP薄膜
の77°Ｋでの移動度の変化を図３に示す。（77°Ｋでの
移動度は、実質的なInP薄膜の純度を示している。○印
はCo添加のIn溶液を用いた場合、×印は無添加In溶液を
用いた場合を示す。Co添加のIn溶液を用いた場合、無添
加のIn溶液を用いる場合にくらべ成長したInP薄膜の移
動度が30,000〜40,000cm2／V.S高い値を示しており、Co
添加のIn溶液を用いて成長させたInP薄膜が極めて高純
度である事がわかる。
無添加In溶液を用いて交互に成長させた場合のInP薄膜
の77°Ｋでの移動度の変化を図３に示す。（77°Ｋでの
移動度は、実質的なInP薄膜の純度を示している。○印
はCo添加のIn溶液を用いた場合、×印は無添加In溶液を
用いた場合を示す。Co添加のIn溶液を用いた場合、無添
加のIn溶液を用いる場合にくらべ成長したInP薄膜の移
動度が30,000〜40,000cm2／V.S高い値を示しており、Co
添加のIn溶液を用いて成長させたInP薄膜が極めて高純
度である事がわかる。
この実施例では、純化を二段階に分けて行うのでより高
純度なIn溶液を得られ、またより高純度なInP薄膜を形
成できる。
純度なIn溶液を得られ、またより高純度なInP薄膜を形
成できる。
また、従来技術で行われていた熱処理、薄膜形成の工程
を繰り返し行わなくても超高純度のInP薄膜を形成でき
るので、工程の短時間化を実現できる。
を繰り返し行わなくても超高純度のInP薄膜を形成でき
るので、工程の短時間化を実現できる。
表１は、実施例２と全く同様な方法を用い、成長条件を
種々変えて成長させたInP薄膜の室温でのキャリア濃度
及び７７°Ｋにおける移動度を示す。
種々変えて成長させたInP薄膜の室温でのキャリア濃度
及び７７°Ｋにおける移動度を示す。
表２に記載していない他の成長条件は実施例２と同様で
ある。
ある。
実施例３ 次に鉄を添加した高抵抗InP薄膜成長の一実施例をのべ
る。
る。
InP系薄膜を高抵抗化するためには、溶液中の残留不純
物を可及的に少なくし、かつ高純度のFeを添加しなけれ
ばならない。この残留不純物を可及的に少なくするため
のCo添加を併用し、Fe添加InP薄膜の成長を行った。
物を可及的に少なくし、かつ高純度のFeを添加しなけれ
ばならない。この残留不純物を可及的に少なくするため
のCo添加を併用し、Fe添加InP薄膜の成長を行った。
まず、純度99.9999％のIn3.5ｇ、純度99.999％のCo４０
mg、純度99.999％Fe４０mgを秤量し、これらをカーボン
ボートの一槽に入れ、酸素を0.07ppm添加した水素雰囲
気中で850℃２４時間加熱溶融する。その後この溶液を
室温まで冷却する。次に高純度（例えばキャリア濃度５
×1015cm-3）のInPを１５０mg秤量し、同じ槽に入れ高
純度水素雰囲気中で７２０℃で２０時間加熱した後室温
まで冷却しInP成長用原料を得る。この後半絶縁性InP基
板をボートにセットした後、高純度水素雰囲気中で７２
０℃１時間加熱し、この後0.6℃／分で徐冷し、前述のI
nP成長用原料を再度加熱溶融したInP薄膜成長用溶液に
７１０℃で前記基板を接触させ６９０℃までInP薄膜を
成長させる。
mg、純度99.999％Fe４０mgを秤量し、これらをカーボン
ボートの一槽に入れ、酸素を0.07ppm添加した水素雰囲
気中で850℃２４時間加熱溶融する。その後この溶液を
室温まで冷却する。次に高純度（例えばキャリア濃度５
×1015cm-3）のInPを１５０mg秤量し、同じ槽に入れ高
純度水素雰囲気中で７２０℃で２０時間加熱した後室温
まで冷却しInP成長用原料を得る。この後半絶縁性InP基
板をボートにセットした後、高純度水素雰囲気中で７２
０℃１時間加熱し、この後0.6℃／分で徐冷し、前述のI
nP成長用原料を再度加熱溶融したInP薄膜成長用溶液に
７１０℃で前記基板を接触させ６９０℃までInP薄膜を
成長させる。
このInP薄膜の膜厚は約７μｍで表面は滑らかであっ
た。、またこのInP薄膜は極めて高抵抗であり、通常の
ホール測定は困難であった。金ゲルマニウムニッケル合
金を電極としてシート抵抗を測定したところ抵抗率は、
約２×105Ωcmであった。
た。、またこのInP薄膜は極めて高抵抗であり、通常の
ホール測定は困難であった。金ゲルマニウムニッケル合
金を電極としてシート抵抗を測定したところ抵抗率は、
約２×105Ωcmであった。
一方、Coを添加せず、Feのみを添加したIn溶液を用いて
同一条件でInP薄膜を成長させた場合（ただし実施例１
と同様にして、Coを添加しない場合はInPソースの量は
少ない。）InP薄膜は高抵抗化せず、通常の無添加InP薄
膜と同程度で抵抗率は高々数Ωcmであった。
同一条件でInP薄膜を成長させた場合（ただし実施例１
と同様にして、Coを添加しない場合はInPソースの量は
少ない。）InP薄膜は高抵抗化せず、通常の無添加InP薄
膜と同程度で抵抗率は高々数Ωcmであった。
このように高純度かつ高抵抗のInP薄膜が得られるのは
先に実施例１で説明したように、Coによる不純物のゲッ
ター効果によりInP薄膜自体が高純度化できることに加
えて、Coを添加したIn溶液にFe又はNi等の遷移金属を更
に添加すると、遷移金属が残留不純物量にくらべ極めて
その添加量が多く、かつCoあるいはCoの化合物にくらべ
分配係数が比較的大きい事から、薄膜析出時に短時間の
熱処理で深い準位を有するFeあるいはNiがInP添加され
るからである。
先に実施例１で説明したように、Coによる不純物のゲッ
ター効果によりInP薄膜自体が高純度化できることに加
えて、Coを添加したIn溶液にFe又はNi等の遷移金属を更
に添加すると、遷移金属が残留不純物量にくらべ極めて
その添加量が多く、かつCoあるいはCoの化合物にくらべ
分配係数が比較的大きい事から、薄膜析出時に短時間の
熱処理で深い準位を有するFeあるいはNiがInP添加され
るからである。
この様にして、Feと同時にCoをIn溶液に添加し、残留不
純物濃度を減少させる事により、容易に高抵抗InP薄膜
を得る事ができた。表２に、実施例３の一部の成長条件
を変えて成長させたInP薄膜の電気特性を示す。
純物濃度を減少させる事により、容易に高抵抗InP薄膜
を得る事ができた。表２に、実施例３の一部の成長条件
を変えて成長させたInP薄膜の電気特性を示す。
実施例４ 実施例３のFeの代わりにNiを用いても同様に高抵抗のIn
Pを成長させることができる。
Pを成長させることができる。
実施例３の成長条件のうち酸素添加の水素雰囲気中の熱
処理で酸素を0.05ppmとし、高純度水素雰囲気熱処理条
件を７２０℃２４時間とし、InP薄膜成長を開始温度６
８０℃から終了温度６６０℃で行った。
処理で酸素を0.05ppmとし、高純度水素雰囲気熱処理条
件を７２０℃２４時間とし、InP薄膜成長を開始温度６
８０℃から終了温度６６０℃で行った。
このときのNi添加のInP薄膜の膜厚は約６μmで表面は滑
らかであった。このInP薄膜に金，亜鉛合金を電極とし
てシート抵抗を測定したところ約3700Ωcmであった。
らかであった。このInP薄膜に金，亜鉛合金を電極とし
てシート抵抗を測定したところ約3700Ωcmであった。
一方、Coを添加せずNiのみを添加したIn溶液を用い、他
は同一条件でInP薄膜を成長させた場合（ただし、実施
例１と同様にしてCoを添加しない場合は、溶液の飽和度
調整のためInPソースの量を少なくしている。）InP薄膜
は高抵抗化せず、この程度の熱処理時間では高々数Ωcm
であった。表３に実施例４の成長条件を一部変えて成長
させたNi添加のInP薄膜の成長条件と比抵抗を示す。
は同一条件でInP薄膜を成長させた場合（ただし、実施
例１と同様にしてCoを添加しない場合は、溶液の飽和度
調整のためInPソースの量を少なくしている。）InP薄膜
は高抵抗化せず、この程度の熱処理時間では高々数Ωcm
であった。表３に実施例４の成長条件を一部変えて成長
させたNi添加のInP薄膜の成長条件と比抵抗を示す。
この様にしてNiとCoをIn溶液に添加する事により容易に
高抵抗InP膜が得られた。
高抵抗InP膜が得られた。
ここでは液相エピタキシャル成長法による高純度InP薄
膜及び高抵抗InP薄膜の成長法について述べたが、Coと
Ｐの化合物によるゲッター作用を利用して高純度薄膜，
高抵抗薄膜を成長させている。一方CoはAsとも安定な化
合物を作ることから、この方法は高純度InGaAs,InGaAs
P,InAs,InGaPあるいは高抵抗InGaAsあるいはInGaAsP,In
As,InGaPの液相成長にも応用できる事は明らかである。
膜及び高抵抗InP薄膜の成長法について述べたが、Coと
Ｐの化合物によるゲッター作用を利用して高純度薄膜，
高抵抗薄膜を成長させている。一方CoはAsとも安定な化
合物を作ることから、この方法は高純度InGaAs,InGaAs
P,InAs,InGaPあるいは高抵抗InGaAsあるいはInGaAsP,In
As,InGaPの液相成長にも応用できる事は明らかである。
さらに、原料の純度が向上し原料中の残留不純物濃度が
減少すれば、水素処理温度の低温化あるいは水素処理時
間の短縮化でき、またCo,Fe,Ni等の添加金属の量を減少
させても高純度化，高抵抗化できる事はいうまでもな
い。
減少すれば、水素処理温度の低温化あるいは水素処理時
間の短縮化でき、またCo,Fe,Ni等の添加金属の量を減少
させても高純度化，高抵抗化できる事はいうまでもな
い。
本発明により得られた薄膜結晶をアバランシェフォトダ
イオード、PINダイオード、FET等の高純度電子デバイ
ス、あるいはこれら電子デバイスの素子分離層、半導体
レーザの埋め込み層等の薄膜材料作成に利用できる。
イオード、PINダイオード、FET等の高純度電子デバイ
ス、あるいはこれら電子デバイスの素子分離層、半導体
レーザの埋め込み層等の薄膜材料作成に利用できる。
また、実施例１〜４では各種In溶液を一旦冷却し、再び
これを加熱溶融してからInP系薄膜の成長を行っている
が、In溶液を一旦冷却することなくInP系薄膜の成長を
続けて行えることはいうまでもない。
これを加熱溶融してからInP系薄膜の成長を行っている
が、In溶液を一旦冷却することなくInP系薄膜の成長を
続けて行えることはいうまでもない。
（本発明の効果） 以上述べた様に、本発明はＩｎを溶媒としＩｎＰ、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ等を含むＩｎ溶液の純化方法
においてＩｎ溶液にＣｏを添加する事により、ＣｏとＰ
あるいはＣｏとＡｓの化合物をＩｎ溶液中に析出せし
め、これらの化合物の中に残留不純物を取り込みＩｎ溶
液中の残留不純物を減少させる事ができ、高純度なＩｎ
溶液が容易に得られる利点がある。
ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ等を含むＩｎ溶液の純化方法
においてＩｎ溶液にＣｏを添加する事により、ＣｏとＰ
あるいはＣｏとＡｓの化合物をＩｎ溶液中に析出せし
め、これらの化合物の中に残留不純物を取り込みＩｎ溶
液中の残留不純物を減少させる事ができ、高純度なＩｎ
溶液が容易に得られる利点がある。
しかも上述のＩｎ溶液の純化に要する時間が短くてすむ
利点がある。
利点がある。
また本発明の応用として、本発明の純化方法で純化した
Ｉｎ溶液に基板を接触させることによりこの基板上にＩ
ｎ系薄膜を成長させれば、高純度ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ、ＩｎＧａＡｓ薄膜を容易に得られる利点がある。
Ｉｎ溶液に基板を接触させることによりこの基板上にＩ
ｎ系薄膜を成長させれば、高純度ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ、ＩｎＧａＡｓ薄膜を容易に得られる利点がある。
さらに本発明の純化方法ではＩｎ溶液中の残留不純物濃
度を減少させる事ができるので、これを液相エピタキシ
ャル成長法に応用すれば、ＦｅあるいはＮｉ等の遷移金
属を添加した高抵抗ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａ
Ａｓ薄膜を容易に取得できる。
度を減少させる事ができるので、これを液相エピタキシ
ャル成長法に応用すれば、ＦｅあるいはＮｉ等の遷移金
属を添加した高抵抗ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａ
Ａｓ薄膜を容易に取得できる。
第１図は本発明のCo添加と無添加のIn溶液を用いて交互
に成長させたInP薄膜の成長回数に対する77°Ｋにおけ
る移動度の測定値、第２図はCoを添加In溶液を用いて成
長させたInP薄膜のCo添加量に対する77°Ｋにおける移
動度の測定値、第３図はCo添加と無添加のIn溶液を用い
て交互に成長させたInP薄膜の成長回数に対する77°Ｋ
における移動度の測定値である。
に成長させたInP薄膜の成長回数に対する77°Ｋにおけ
る移動度の測定値、第２図はCoを添加In溶液を用いて成
長させたInP薄膜のCo添加量に対する77°Ｋにおける移
動度の測定値、第３図はCo添加と無添加のIn溶液を用い
て交互に成長させたInP薄膜の成長回数に対する77°Ｋ
における移動度の測定値である。
Claims (3)
- 【請求項１】インジウムを溶媒とするインジウム溶液の
純化方法において、インジウム、インジウムを含むIII
−Ｖ族化合物半導体材料及び少なくともコバルトを加熱
溶融してインジウム溶液を純化させることを特徴とする
インジウム溶液の純化方法。 - 【請求項２】前記加熱溶融工程は前記インジウム、前記
III−Ｖ族化合物半導体材料及び前記コバルトを一緒に
加熱溶融することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のインジウム溶液の純化方法。 - 【請求項３】前記加熱溶融工程は前記インジウムと前記
コバルトを一旦加熱溶融し、その後前記III−Ｖ族化合
物半導体材料を加え、再び加熱溶融する二つの工程を含
んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
インジウム溶液の純化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4715584A JPH0610085B2 (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | インジウムを溶媒とするインジウム溶液の純化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4715584A JPH0610085B2 (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | インジウムを溶媒とするインジウム溶液の純化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195011A JPS60195011A (ja) | 1985-10-03 |
| JPH0610085B2 true JPH0610085B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=12767192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4715584A Expired - Lifetime JPH0610085B2 (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | インジウムを溶媒とするインジウム溶液の純化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610085B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103193214A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-10 | 太原理工大学 | 一种Co2P纳米结构材料的制备方法 |
-
1984
- 1984-03-14 JP JP4715584A patent/JPH0610085B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60195011A (ja) | 1985-10-03 |
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