JPS61136996A - ｎ型ガリウム砒素単結晶の製造方法 - Google Patents
ｎ型ガリウム砒素単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS61136996A JPS61136996A JP25912384A JP25912384A JPS61136996A JP S61136996 A JPS61136996 A JP S61136996A JP 25912384 A JP25912384 A JP 25912384A JP 25912384 A JP25912384 A JP 25912384A JP S61136996 A JPS61136996 A JP S61136996A
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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）
この発明は５型ガリウム砒素（ＧａＡａ）単結晶の製造
方法に関し、更に詳しくは半導体レーザ、発光ダイオー
ドなどの光デバイスの基板として好適に用いられるｎ型
導電性ガリウム砒素単結晶の製造方法に関するものであ
る。
方法に関し、更に詳しくは半導体レーザ、発光ダイオー
ドなどの光デバイスの基板として好適に用いられるｎ型
導電性ガリウム砒素単結晶の製造方法に関するものであ
る。
（従来の技術）
■−ｖ族化合物半導体の中でも、ＧａＡａは電子移動度
が大きく、超高速集積回路、電子デバイス、光デバイス
などの基板として広く用いられつつある。
が大きく、超高速集積回路、電子デバイス、光デバイス
などの基板として広く用いられつつある。
ＧαＡ８単結晶を上述のように光デバイスの基板として
用いるには、ｎ型不純物成るいはｐ型不純物を添加して
導電性としなければならず、ｎ型不純物としてはシリコ
ン＜ＳＳ）が一般に用いられている。
用いるには、ｎ型不純物成るいはｐ型不純物を添加して
導電性としなければならず、ｎ型不純物としてはシリコ
ン＜ＳＳ）が一般に用いられている。
この外型ＧａＡｓ単結晶は工業的には主として水平ブリ
ッジマン法（ＨＢ法）と液体封止回転引き上げ法（ＬＥ
Ｃ法）によって製造されている。ＨＢ法は量論組成の結
晶が得られること、低転位の結晶が得られること、不純
物が均一に分散した結晶が得られることなどの優れた特
徴を有しているが、結晶成長速度が遅いこと、大口径の
結晶の形成が困難であること、円柱状の結晶が得られな
いこと、〈１１１〉方位の結晶しか形成しないことなど
の欠点を有している。
ッジマン法（ＨＢ法）と液体封止回転引き上げ法（ＬＥ
Ｃ法）によって製造されている。ＨＢ法は量論組成の結
晶が得られること、低転位の結晶が得られること、不純
物が均一に分散した結晶が得られることなどの優れた特
徴を有しているが、結晶成長速度が遅いこと、大口径の
結晶の形成が困難であること、円柱状の結晶が得られな
いこと、〈１１１〉方位の結晶しか形成しないことなど
の欠点を有している。
一方、ＬＥＣ法では結晶の成長速度が速いこと、大口径
の結晶が得やすいこと、円柱状の単結晶が得られること
、任意の成長方位の結晶を選択的に形成することができ
ることなどのＨＢ法に見られない優れた特徴を有してい
るが、成長した結晶に転位が多いこと、添加した不純物
が均等に成長する結晶に分散しないことなどの問題点を
有している。
の結晶が得やすいこと、円柱状の単結晶が得られること
、任意の成長方位の結晶を選択的に形成することができ
ることなどのＨＢ法に見られない優れた特徴を有してい
るが、成長した結晶に転位が多いこと、添加した不純物
が均等に成長する結晶に分散しないことなどの問題点を
有している。
（発明が解決しようとする問題点）
上述のようにＬＥＣ法によりＧａＡａ単結晶を製造すれ
ば結晶の成長速度が速く、大口径の円形ウェー・・が容
易に得られるのであるが、光デバイスの基板として用い
るためＳｊなどの不純物を結晶原料融液に添加して結晶
の引き上ぎを行うと、酸化ボロン（ＢｍＯｉ）などの封
止剤が存在しているために、添加した不純物がＢ、０．
にゲッタリングされて、成長するＧｃｚＡｓ単結晶に均
一に分散されず、このような状態で形成した単結晶より
切り出したウェーハを基板として用いて光デバイスを形
成しても、ウエーノ・の位置により導電率が異なるため
、光デバイスの特性も異なり、収率が低くなシ、デバイ
スの信頼性も低下する。
ば結晶の成長速度が速く、大口径の円形ウェー・・が容
易に得られるのであるが、光デバイスの基板として用い
るためＳｊなどの不純物を結晶原料融液に添加して結晶
の引き上ぎを行うと、酸化ボロン（ＢｍＯｉ）などの封
止剤が存在しているために、添加した不純物がＢ、０．
にゲッタリングされて、成長するＧｃｚＡｓ単結晶に均
一に分散されず、このような状態で形成した単結晶より
切り出したウェーハを基板として用いて光デバイスを形
成しても、ウエーノ・の位置により導電率が異なるため
、光デバイスの特性も異なり、収率が低くなシ、デバイ
スの信頼性も低下する。
との発明は上記に鑑みなされたものであって、ＬＥＣ法
において、不純物が均等に分散されたｎ型ＧａＡｓ単結
晶を容易に且つ再現性良く製造する方法を提供すること
を目的とする。
において、不純物が均等に分散されたｎ型ＧａＡｓ単結
晶を容易に且つ再現性良く製造する方法を提供すること
を目的とする。
（問題点を解決するための手段）
この発明にＬるｎ型ＧａＡｓ単結晶の製造方法は液体封
止回転引き上げ法において結晶原料融液としてｎ型不純
物とインジウムが共存するように添加したＧｃＬＡａ融
液を用いて結晶の引き上げを行うことを特徴とする。
止回転引き上げ法において結晶原料融液としてｎ型不純
物とインジウムが共存するように添加したＧｃＬＡａ融
液を用いて結晶の引き上げを行うことを特徴とする。
ＧｃＬＡｌｔ融液に対するｎ型不純物とＩｎの添加量に
ついては、ｎ型不純物としてＳｉを用い、Ｓｉの添加量
を融液１−当シ０．１〜１００Ｘ１０’ 個の範囲で変
え、Ｉｎの添加量を１−当υ０〜５０００ Ｘ １０”
個の範囲で変え、上記組成のＧａＡｓ融液を用いて単結
晶をＩＪＣ法により成長させ、それぞれの単結晶より切
り出したウェーハを基板として用いて、−赤外発光ダイ
オードを形成し、発光効率を測定した結果、添付の図面
に示した如き結果が得られた。即ち、図面の表に示す数
値は発光効率を示し、数値が表示されていないところは
、その単結晶を基板としたダイオードは発光しなかつ結
晶を基板とした発光ダイオードは発光するが、更にＩ？
ｌを５ Ｘ １０”〜５×１０″個／ｌｉｔの範囲で添
加することによってダイオードの発光効率が向上する。
ついては、ｎ型不純物としてＳｉを用い、Ｓｉの添加量
を融液１−当シ０．１〜１００Ｘ１０’ 個の範囲で変
え、Ｉｎの添加量を１−当υ０〜５０００ Ｘ １０”
個の範囲で変え、上記組成のＧａＡｓ融液を用いて単結
晶をＩＪＣ法により成長させ、それぞれの単結晶より切
り出したウェーハを基板として用いて、−赤外発光ダイ
オードを形成し、発光効率を測定した結果、添付の図面
に示した如き結果が得られた。即ち、図面の表に示す数
値は発光効率を示し、数値が表示されていないところは
、その単結晶を基板としたダイオードは発光しなかつ結
晶を基板とした発光ダイオードは発光するが、更にＩ？
ｌを５ Ｘ １０”〜５×１０″個／ｌｉｔの範囲で添
加することによってダイオードの発光効率が向上する。
上記よシ、Ｉ％の添加量はｎ型不純物の添加量に対して
、０．５倍から５０００倍程度０範囲が効果的であるこ
とになる。
、０．５倍から５０００倍程度０範囲が効果的であるこ
とになる。
この発明に適用するＬＥＣ法の結晶引き上げ操原料融液
の八８の含有率（Ａｓ／Ｃａａ＋ｈｓ ））は５０％前
後、結晶引き上げ中の圧力は６〜７０気圧、ルツボの加
熱温度は１２６０°近傍、種結晶の引き上げ速度は２〜
１０ｆｉ／時 であって、本発明はルツボに結晶原料と
してＧα、Ａｌｌ及び封止剤としてＢ、Ｏ，を充填する
際に、所定量のｎ型不純物Ｓ（と１、を入れ、ルツボを
高圧容器内に装填し、高圧下が加熱してルツボ内の原料
が溶融したら、上記の条件で結晶の引き上げを行う。
の八８の含有率（Ａｓ／Ｃａａ＋ｈｓ ））は５０％前
後、結晶引き上げ中の圧力は６〜７０気圧、ルツボの加
熱温度は１２６０°近傍、種結晶の引き上げ速度は２〜
１０ｆｉ／時 であって、本発明はルツボに結晶原料と
してＧα、Ａｌｌ及び封止剤としてＢ、Ｏ，を充填する
際に、所定量のｎ型不純物Ｓ（と１、を入れ、ルツボを
高圧容器内に装填し、高圧下が加熱してルツボ内の原料
が溶融したら、上記の条件で結晶の引き上げを行う。
（作用）
上述の如く、ＬＥＣ法により ＧｃＬＡ、単結晶を成長
させる際に、結晶原料融液中にｎ型不純物としてのＳ（
にＩｆＬを共存させると、Ｓｉがウエーノ・全面にほぼ
均等に分散した結晶が成長し、Ｉｎを添加したための影
響は見られない。
させる際に、結晶原料融液中にｎ型不純物としてのＳ（
にＩｆＬを共存させると、Ｓｉがウエーノ・全面にほぼ
均等に分散した結晶が成長し、Ｉｎを添加したための影
響は見られない。
更に、Ｓ（のみを添加したＧｚＡａ単結晶に較べ、この
発明のＳｉとＩｓを添加したＧｃＬＡ８単結晶の方が、
結晶周辺部に形成するスリップが大巾に減少し、また溶
融ＫＯＨエツチング法でエッチピットを観察すると、Ｓ
（のみを添加したＧａＡｓ単結晶は転位に関係した、い
わゆるＤ−ピットと呼ばれる転位の外にウェーハに無数
の凹凸が存在するが、Ｓｉと工ｓを添加したＧａＡｓ単
結晶よシのウェーハには上述の如き凹凸は見られない。
発明のＳｉとＩｓを添加したＧｃＬＡ８単結晶の方が、
結晶周辺部に形成するスリップが大巾に減少し、また溶
融ＫＯＨエツチング法でエッチピットを観察すると、Ｓ
（のみを添加したＧａＡｓ単結晶は転位に関係した、い
わゆるＤ−ピットと呼ばれる転位の外にウェーハに無数
の凹凸が存在するが、Ｓｉと工ｓを添加したＧａＡｓ単
結晶よシのウェーハには上述の如き凹凸は見られない。
このように形成した結晶のウェーハにｎ型不純物がほぼ
均等に分散していると、導電率はどの位置でもほぼ同じ
であって、これを基板として光デバイスを形成すると、
特性の同じ光デバイスが収率よく得られることになる。
均等に分散していると、導電率はどの位置でもほぼ同じ
であって、これを基板として光デバイスを形成すると、
特性の同じ光デバイスが収率よく得られることになる。
また凹凸が存在しないことは光デバイスの基板として用
いる場合は発光効率の向上にもつながることになる。
いる場合は発光効率の向上にもつながることになる。
（実施例）
内径ＩＱｃＩｆｔ、高さ１０３ ０円筒状の石英ルツボ
内にＧ、を４７Ｏｆ 、 Ａｓを５５Ｏｆ 、 Ｉｎを
５０ ｔ ％ Ｓｔを０．３Ｆ、封止剤としてＢ鵞０３
を２００ｆ充填し、この石英ルツボを高圧容器内に装填
し、容器内をアルゴンガスで３０気圧に加圧した後、ル
ツボを取り囲むようにして設けたヒータによシルツボを
１２７０℃で加熱し、ルツボ内に結晶原料融液と封止剤
融液の二層状態となったら、ルツボの上部に設けである
結晶引き上げ軸を下降させ、その先端に取付けた種結晶
を封止剤融液を通過させて結晶原料融液に接触させ、し
かる後に結晶−才１き上げ軸を回転させなから８咽／時
め速度で引き上げ、直径約５０ｗｐｒ 、長さ約８０四
のＳ ｉ −Ｉ ｎ含有＜ １００＞ ＧａＡｓ単結晶
を得た。
内にＧ、を４７Ｏｆ 、 Ａｓを５５Ｏｆ 、 Ｉｎを
５０ ｔ ％ Ｓｔを０．３Ｆ、封止剤としてＢ鵞０３
を２００ｆ充填し、この石英ルツボを高圧容器内に装填
し、容器内をアルゴンガスで３０気圧に加圧した後、ル
ツボを取り囲むようにして設けたヒータによシルツボを
１２７０℃で加熱し、ルツボ内に結晶原料融液と封止剤
融液の二層状態となったら、ルツボの上部に設けである
結晶引き上げ軸を下降させ、その先端に取付けた種結晶
を封止剤融液を通過させて結晶原料融液に接触させ、し
かる後に結晶−才１き上げ軸を回転させなから８咽／時
め速度で引き上げ、直径約５０ｗｐｒ 、長さ約８０四
のＳ ｉ −Ｉ ｎ含有＜ １００＞ ＧａＡｓ単結晶
を得た。
この結晶から＜１００＞ウェーハを切シ出し、ＳｉとＩ
ｎの含有量を測定した結果、ウエーノ・の中心部、周辺
部いずれの位置においても、Ｓｉは約１Ｘ１０”個／ａ
ｄｓ Ｉｆｉは約１×１０″個／−の割合でほぼ均等
に分散していた。
ｎの含有量を測定した結果、ウエーノ・の中心部、周辺
部いずれの位置においても、Ｓｉは約１Ｘ１０”個／ａ
ｄｓ Ｉｆｉは約１×１０″個／−の割合でほぼ均等
に分散していた。
切夛出したｎ型ＧａＡＪ単結晶ウェーハをポリッシング
した後に基板として用いて赤外１．６μ倶半導体レーザ
を５０台作成し、閾値電流を測定したところ、８３鮎〜
９０艷の狭い範囲であった。
した後に基板として用いて赤外１．６μ倶半導体レーザ
を５０台作成し、閾値電流を測定したところ、８３鮎〜
９０艷の狭い範囲であった。
比較のためにＳｉのみを添加して形成したＧａＡｓ単結
晶よりウェーハを切シ出し、上記と同様にして半導体レ
ーザを作成し、閾値電流を測定した結果、４８ｍＡ〜１
１０ ｆｉＡ と非常にバラツキが大きかった。また
レーザの発振を７０℃、５−の条件下で行って比較した
ところ、本発明の結晶を基板として用いたレーザの発振
時間は平均５５０時間であって、Ｉｎを含まない結晶を
基板として用いたレーザの発振平均時間約１８０時間の
約２倍であった。またレーザの収率もＳ＜のみを含む結
晶を基板として用いた場合は１．０〜１．５％であった
が、この発明の結晶を基板として用いたレーザの収率は
７．５〜Ｂ、０チと大巾に向上した。
晶よりウェーハを切シ出し、上記と同様にして半導体レ
ーザを作成し、閾値電流を測定した結果、４８ｍＡ〜１
１０ ｆｉＡ と非常にバラツキが大きかった。また
レーザの発振を７０℃、５−の条件下で行って比較した
ところ、本発明の結晶を基板として用いたレーザの発振
時間は平均５５０時間であって、Ｉｎを含まない結晶を
基板として用いたレーザの発振平均時間約１８０時間の
約２倍であった。またレーザの収率もＳ＜のみを含む結
晶を基板として用いた場合は１．０〜１．５％であった
が、この発明の結晶を基板として用いたレーザの収率は
７．５〜Ｂ、０チと大巾に向上した。
（発明の効果）
これまでＬＥＣ法によりｎ型不純物を均等に分散したＧ
ａＡｓ単結晶を製造することは困難であったが、この発
明によれば結晶原料融液にｎ型不純物とＩｔＬを共存さ
せることによＦ）ｎ型不純物がほぼ均等に分散した導電
性のＧａＡｓ単結晶ウェーハが得られるようになった。
ａＡｓ単結晶を製造することは困難であったが、この発
明によれば結晶原料融液にｎ型不純物とＩｔＬを共存さ
せることによＦ）ｎ型不純物がほぼ均等に分散した導電
性のＧａＡｓ単結晶ウェーハが得られるようになった。
その結果、ｎ型ＧａＡｓ単結晶の成長速度は速くなシ、
大口径の円形ウェーハが得られ、更にその品質も改善さ
れるので、光集積回路、′光デバイスの基板として用い
ることによシ、信頼性の高いものが得られ、その収率も
大巾に向上し、経済的にも技術的にを基板としてダイオ
ードを製造したときの発光効率の関係を示す表である。
大口径の円形ウェーハが得られ、更にその品質も改善さ
れるので、光集積回路、′光デバイスの基板として用い
ることによシ、信頼性の高いものが得られ、その収率も
大巾に向上し、経済的にも技術的にを基板としてダイオ
ードを製造したときの発光効率の関係を示す表である。
Claims (3)
- （１）結晶原料融液に種結晶を接触させて引き上げる液
体封止回転引き上げ法によるガリウム砒素単結晶の製造
方法において、該結晶原料融液としてｎ型不純物とイン
ジウムが存在するガリウム砒素融液を用いて結晶の引き
上げを行うことを特徴とするｎ型ガリウム砒素単結晶の
製造方法。 - （２）ｎ型不純物がシリコンである特許請求の範囲第１
項記載のｎ型ガリウム砒素単結晶の製造方法。 - （３）インジウムの添加量がｎ型不純物の添加個数に対
して０．５倍より５０００倍の範囲である特許請求の範
囲第１項または第２項記載のｎ型ガリウム砒素単結晶の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25912384A JPS61136996A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | ｎ型ガリウム砒素単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25912384A JPS61136996A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | ｎ型ガリウム砒素単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61136996A true JPS61136996A (ja) | 1986-06-24 |
Family
ID=17329633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25912384A Pending JPS61136996A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | ｎ型ガリウム砒素単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61136996A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108531978A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-14 | 江阴龙源石英制品有限公司 | 一种大规模集成电路用5层复合石英坩埚及其制备方法和表面处理方法 |
| WO2021251349A1 (ja) * | 2020-06-12 | 2021-12-16 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | ＧａＡｓインゴットおよびＧａＡｓインゴットの製造方法、ならびにＧａＡｓウエハ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59131598A (ja) * | 1983-01-18 | 1984-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
-
1984
- 1984-12-10 JP JP25912384A patent/JPS61136996A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59131598A (ja) * | 1983-01-18 | 1984-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108531978A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-14 | 江阴龙源石英制品有限公司 | 一种大规模集成电路用5层复合石英坩埚及其制备方法和表面处理方法 |
| CN108531978B (zh) * | 2018-04-09 | 2021-01-01 | 江阴龙源石英制品有限公司 | 一种大规模集成电路用5层复合石英坩埚及其制备方法和表面处理方法 |
| WO2021251349A1 (ja) * | 2020-06-12 | 2021-12-16 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | ＧａＡｓインゴットおよびＧａＡｓインゴットの製造方法、ならびにＧａＡｓウエハ |
| JP2022008146A (ja) * | 2020-06-12 | 2022-01-13 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | ＧａＡｓインゴットおよびＧａＡｓインゴットの製造方法、ならびにＧａＡｓウエハ |
| CN115698395A (zh) * | 2020-06-12 | 2023-02-03 | 同和电子科技有限公司 | GaAs晶锭及GaAs晶锭的制造方法、以及GaAs晶圆 |
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