JPS6121998A - 半絶縁性化合物半導体結晶とその製造方法 - Google Patents
半絶縁性化合物半導体結晶とその製造方法Info
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- JPS6121998A JPS6121998A JP14283084A JP14283084A JPS6121998A JP S6121998 A JPS6121998 A JP S6121998A JP 14283084 A JP14283084 A JP 14283084A JP 14283084 A JP14283084 A JP 14283084A JP S6121998 A JPS6121998 A JP S6121998A
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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
- 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
-
- 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
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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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】
［発明の背景と目的コ
本発明は、半絶縁性化合物半導体結晶とその製造方法に
係り、特に低転位密１αで高比抵抗の半絶縁性化合物半
導体結晶とその製造方法に関するものである。
係り、特に低転位密１αで高比抵抗の半絶縁性化合物半
導体結晶とその製造方法に関するものである。
■−ｖ族半絶縁性化合物半導体として砒化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ）、燐化インジウム−（ＩｎＰ）等の化合物半導
体が知られており、これらの結晶を用いた各種化合物半
導体デバイスの研究、開発が進められており、特にＧａ
ＡｓＩ界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、集積回路（ＩＣ
）用として種々検討あるいは実用化が進められている。
ａＡｓ）、燐化インジウム−（ＩｎＰ）等の化合物半導
体が知られており、これらの結晶を用いた各種化合物半
導体デバイスの研究、開発が進められており、特にＧａ
ＡｓＩ界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、集積回路（ＩＣ
）用として種々検討あるいは実用化が進められている。
これらの素子に使用されるＧａＡｓ半絶縁性化合物半導
体結晶は、従来、ボート成長法によりクロム、酸素、ク
ロムーＭ累等をドーピングして１Ｑ７〜１０日Ω−ｃｍ
の比抵抗の結晶が得られている。また、三酸化硼素（８
２０３）等でシールしたアンドープ結晶を引き上げるこ
とにより１０７Ω−ｃｒｙ程度の高比抵抗の結晶も得ら
れている。
体結晶は、従来、ボート成長法によりクロム、酸素、ク
ロムーＭ累等をドーピングして１Ｑ７〜１０日Ω−ｃｍ
の比抵抗の結晶が得られている。また、三酸化硼素（８
２０３）等でシールしたアンドープ結晶を引き上げるこ
とにより１０７Ω−ｃｒｙ程度の高比抵抗の結晶も得ら
れている。
ところで、ボート成長法で結晶成長ざＶた結晶の場合、
表面層がＰ型の導電層に変質するので、初期の半絶縁性
の特性ではなくなってしまう。また、引き上げ法による
結晶の場合は、水素気流中で熱処理を行っても特性はあ
まり変化しないが、高圧気体中で８２０３でシールを行
いながら引き上げを行うので、結晶・成長時の温度勾配
の制御が困難であり、数万個／Ｃｉ程度と転位密度が高
くなるのが一般的である。また、砒素（ΔＳ）の揮散に
よる欠陥が取り込みやすい。
表面層がＰ型の導電層に変質するので、初期の半絶縁性
の特性ではなくなってしまう。また、引き上げ法による
結晶の場合は、水素気流中で熱処理を行っても特性はあ
まり変化しないが、高圧気体中で８２０３でシールを行
いながら引き上げを行うので、結晶・成長時の温度勾配
の制御が困難であり、数万個／Ｃｉ程度と転位密度が高
くなるのが一般的である。また、砒素（ΔＳ）の揮散に
よる欠陥が取り込みやすい。
しかるに、ＩＣ等に使用される半絶縁性化合物半導体結
晶基板に要求される特性は、比抵抗１０６Ω−ｃｍで、
転位密度は数百側／ ｃｒｉ以下であり、しかも、熱処
理等によって特性が著（）く低下しないことである。
晶基板に要求される特性は、比抵抗１０６Ω−ｃｍで、
転位密度は数百側／ ｃｒｉ以下であり、しかも、熱処
理等によって特性が著（）く低下しないことである。
本発明は、上記に鑑みてなされ７Ｃもので、その目的と
づるところは、低転位密度、高比抵抗で、しかも、熱的
に安定な゛１′絶縁性化合物半導体結晶とその製造方法
を提供り−ることにある。
づるところは、低転位密度、高比抵抗で、しかも、熱的
に安定な゛１′絶縁性化合物半導体結晶とその製造方法
を提供り−ることにある。
［発明の概要コ
本発明の第１の特徴は、Ｆ−Ｖ族化合物半導体結晶基板
と、この結晶基板上にエピタキシャル結晶成長された三
元素以上の元素からなる■−■族の中間層と、この中間
層上にエピター１シＶル結晶成長させた」−記結晶基板
と同種の半絶縁性結晶とからなるものとした点にある。
と、この結晶基板上にエピタキシャル結晶成長された三
元素以上の元素からなる■−■族の中間層と、この中間
層上にエピター１シＶル結晶成長させた」−記結晶基板
と同種の半絶縁性結晶とからなるものとした点にある。
第２の特徴１よ、■−Ｖ族化合物半導体結晶基板の表面
に所定の高温の水素雰囲気中で３元素以上の元素・から
なるｍ−Ｖ族融液を接触さμて、上記結晶基板の表面に
中間層をエピタキシャル結晶成長させ、次に、上記結晶
基板のと同じ■−ｖ族化合物半尋体と１８または１種以
上の第３の元素と融液を接触させて上記中ｒＩ！１層の
表面に半絶縁性結晶をエピタキシャル結晶成長さけて半
絶縁性化合物半導体結晶を製造するようにした点にある
。
に所定の高温の水素雰囲気中で３元素以上の元素・から
なるｍ−Ｖ族融液を接触さμて、上記結晶基板の表面に
中間層をエピタキシャル結晶成長させ、次に、上記結晶
基板のと同じ■−ｖ族化合物半尋体と１８または１種以
上の第３の元素と融液を接触させて上記中ｒＩ！１層の
表面に半絶縁性結晶をエピタキシャル結晶成長さけて半
絶縁性化合物半導体結晶を製造するようにした点にある
。
［実施例］
以下本発明を第１図、第２図を用いて詳細に説明する。
まず、本発明に至った着目点について説明づ−る。
通常、液相エピタキシャル結晶成長を行った場合、結晶
基板の種類と■ピタキシャル結晶の種類が同種であると
、基板の転位は、エピタキシャル層に伝搬され、転位を
減少させる効果はほとんどみられない。また、半絶縁性
等の特性は、エビタコ１−シヤル結晶成長を行うための
融液の組成および成長条件によって決定される。
基板の種類と■ピタキシャル結晶の種類が同種であると
、基板の転位は、エピタキシャル層に伝搬され、転位を
減少させる効果はほとんどみられない。また、半絶縁性
等の特性は、エビタコ１−シヤル結晶成長を行うための
融液の組成および成長条件によって決定される。
ところで、ＧａＡｆｌＡ、Ｓのような三元素以上の混晶
結晶においては、第３の元素のアルミニウム（Ａ１）の
混晶の組成化を適切に変化さＬると、転位密度が減少す
る場合がある。この現象は、熱膨張係数および格子定数
と関連し、結晶成長時に発生した微小な格子歪がわずか
な格子定数の増加によって箸しく緩和されるため、格子
歪による転位が減少するためと考えられる。このように
、微小な格子常数の変化を利用することにより、転位の
減少を行うことができる場合があることに着目して本発
明がなされた乙のである。
結晶においては、第３の元素のアルミニウム（Ａ１）の
混晶の組成化を適切に変化さＬると、転位密度が減少す
る場合がある。この現象は、熱膨張係数および格子定数
と関連し、結晶成長時に発生した微小な格子歪がわずか
な格子定数の増加によって箸しく緩和されるため、格子
歪による転位が減少するためと考えられる。このように
、微小な格子常数の変化を利用することにより、転位の
減少を行うことができる場合があることに着目して本発
明がなされた乙のである。
第１図は、スライド式液相１ビタキシ１？ル結晶成長装
置の横断面図である。第１図において、１は石英反応管
、２はゲラフッ・イトサセプタで、これには、基板ホル
ダ３が設けであり、基板ホルダ３に例えば、砒化ガリウ
ム（ＧａＡｓ）結晶基板４を設定する。５はグラファイ
トスライダで、グラファイトスライダ５は引き棒６でグ
ラファイトサセプタ２上を摺ＩＪノさせることかできる
ようにしである。そして、グラノドイトスライダ５には
、図示のように、融液溜め７ａ、７ｂを設け、融液溜め
７ａ内には、砒化ガリウムソース結晶８ａおよびアルミ
ニウム片９．を浸したガリウム融液１０ａを入れ、融液
溜めて６内には、砒化ガリウムソ−ス結品８ｂおよびホ
ウ素（Ｂ）１１を添加したガリウ融液１０ｂを入れてお
く。
置の横断面図である。第１図において、１は石英反応管
、２はゲラフッ・イトサセプタで、これには、基板ホル
ダ３が設けであり、基板ホルダ３に例えば、砒化ガリウ
ム（ＧａＡｓ）結晶基板４を設定する。５はグラファイ
トスライダで、グラファイトスライダ５は引き棒６でグ
ラファイトサセプタ２上を摺ＩＪノさせることかできる
ようにしである。そして、グラノドイトスライダ５には
、図示のように、融液溜め７ａ、７ｂを設け、融液溜め
７ａ内には、砒化ガリウムソース結晶８ａおよびアルミ
ニウム片９．を浸したガリウム融液１０ａを入れ、融液
溜めて６内には、砒化ガリウムソ−ス結品８ｂおよびホ
ウ素（Ｂ）１１を添加したガリウ融液１０ｂを入れてお
く。
いま、砒化ガリウム結晶基板４として厚さ４１０μｍ、
キトリアＷｉ度９Ｘ１０１７個／Ｃｍ３．転位密度５２
００個／ｃＩ１１の１１型砒化ガリウム結晶基板を用い
、石英反応管１内に水素ガスを流して、８００℃で最初
はグラファイトスライダ５を引ぎ棒６の操作によってグ
ラファイトサセプタ２」ニを摺動さＵて結晶基板４の表
面を融液溜め７ａ内のガリウム融液１０ａに接触させて
、結晶基板４の表面にＧａＡｌ１ＡＳをエピタキシャル
結晶成長させて中間層を形成させる。次に、結晶基板４
の表面を融液溜め７ｂ内のホウ素を１０ｐｐｍ添加した
ガリウム融液１０’ｂに接触させて、中間層の表面にホ
ウ素ドープＧａＡｓ半絶縁性結晶をエピタキシャル結晶
成長させた。この場合、中間層であるＧａＡ、１）Ａｓ
結晶の厚さは１０μｍ、半絶縁性結晶であるホウ素ドー
プＧａＡｓ結晶の厚さは５μｍであった−０ また、ＧａＡＪＡｓ結晶のＡ１混晶比は０．６で、ホウ
素ドープＧａＡｓ結晶の比抵抗は１．１×１０日Ω−ｃ
ｍであった。そして、溶融水酸化カリウムによってエピ
タキシャル成長層表面のエツチングを行い、１ツブ−ピ
ットを観察したところ、転位密度は１９００個／ ｃｉ
であった。また、５００℃の水素気流中で１５分間熱処
理を行ったときの表面リーク電流は０．４μＡであった
。
キトリアＷｉ度９Ｘ１０１７個／Ｃｍ３．転位密度５２
００個／ｃＩ１１の１１型砒化ガリウム結晶基板を用い
、石英反応管１内に水素ガスを流して、８００℃で最初
はグラファイトスライダ５を引ぎ棒６の操作によってグ
ラファイトサセプタ２」ニを摺動さＵて結晶基板４の表
面を融液溜め７ａ内のガリウム融液１０ａに接触させて
、結晶基板４の表面にＧａＡｌ１ＡＳをエピタキシャル
結晶成長させて中間層を形成させる。次に、結晶基板４
の表面を融液溜め７ｂ内のホウ素を１０ｐｐｍ添加した
ガリウム融液１０’ｂに接触させて、中間層の表面にホ
ウ素ドープＧａＡｓ半絶縁性結晶をエピタキシャル結晶
成長させた。この場合、中間層であるＧａＡ、１）Ａｓ
結晶の厚さは１０μｍ、半絶縁性結晶であるホウ素ドー
プＧａＡｓ結晶の厚さは５μｍであった−０ また、ＧａＡＪＡｓ結晶のＡ１混晶比は０．６で、ホウ
素ドープＧａＡｓ結晶の比抵抗は１．１×１０日Ω−ｃ
ｍであった。そして、溶融水酸化カリウムによってエピ
タキシャル成長層表面のエツチングを行い、１ツブ−ピ
ットを観察したところ、転位密度は１９００個／ ｃｉ
であった。また、５００℃の水素気流中で１５分間熱処
理を行ったときの表面リーク電流は０．４μＡであった
。
第２図は上記によって製造した本発明の半絶縁性化合物
半導体結晶の一実施例を示す模式図である。第２図にお
いて、４は砒化ガリウム結晶基板１２はＧ ａ Ａ ｆ
’ Ａ Ｓ結晶からなる中間層、１３はホウ素ドープＧ
ａＡｓ結晶からなる半絶縁性結晶である。
半導体結晶の一実施例を示す模式図である。第２図にお
いて、４は砒化ガリウム結晶基板１２はＧ ａ Ａ ｆ
’ Ａ Ｓ結晶からなる中間層、１３はホウ素ドープＧ
ａＡｓ結晶からなる半絶縁性結晶である。
上記した本発明の実施例によれば、低転位密度。
高比抵抗で、しかも、熱的に安定な半絶縁性化合物半導
体結晶が得られ、その製造が容易である。
体結晶が得られ、その製造が容易である。
なお、上記ではＧａＡｓ／ＧａＡｌ！Ａｓ／ＧａＡｓ系
の半絶縁性化合物半導体結晶の結晶成長について説明し
たが、鉄＜ ｌ＝ ｅ ） 、クムロ（Ｃｒ）。
の半絶縁性化合物半導体結晶の結晶成長について説明し
たが、鉄＜ ｌ＝ ｅ ） 、クムロ（Ｃｒ）。
ニッケル（Ｎｉ＞等を添加することにより、ｌｎＰ／Ｇ
ａ１ｎＡｓＰ／ｌｎＰ系など他のｍ−ｖ族半絶縁竹化合
物′４′尋休結晶としてもよく、同一の効果がある。
ａ１ｎＡｓＰ／ｌｎＰ系など他のｍ−ｖ族半絶縁竹化合
物′４′尋休結晶としてもよく、同一の効果がある。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、低転位密度、高
比抵抗で、しかも、熱的に安定な？ト絶Ｓｔ性化合物半
導体結晶が得られ、その製造（よ容易であるという効果
がある。
比抵抗で、しかも、熱的に安定な？ト絶Ｓｔ性化合物半
導体結晶が得られ、その製造（よ容易であるという効果
がある。
第１図はスライド式液相エピタキシャル結晶式長装置の
横断断面図、第２図は本発明の半絶縁性化合物半導体結
晶の一実施例を承り模式図である。 １・・・石英反応管、２・・・グラファイトサセプタ。 ３・・・基板ポル先４．．．砒化ガリウム結晶基板。 訃・・グラファイトスライダ、６・・・引き棒、７ａ。
横断断面図、第２図は本発明の半絶縁性化合物半導体結
晶の一実施例を承り模式図である。 １・・・石英反応管、２・・・グラファイトサセプタ。 ３・・・基板ポル先４．．．砒化ガリウム結晶基板。 訃・・グラファイトスライダ、６・・・引き棒、７ａ。
Claims (4)
- （１）III−Ｖ族と化合物半導体結晶基板と、該結晶基
板上に結晶成長させた三元素以上の元素からなるIII−
Ｖ族の中間層と、該中間層上に結晶成長させた前記結晶
基板と同種の半絶縁性結晶とからなることを特徴とする
半絶縁性化合物半導体結晶。 - （２）前記結晶基板がＩｎＰであり、前記中間層がＩｎ
、Ｇａ、Ａｌ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂのうち三元素以上の元素
からなり、前記半絶縁性結晶がＦｅまたはＮｉを含むＩ
ｎＰである特許請求の範囲第１項記載の半絶縁性化合物
半導体結晶。 - （３）前記結晶基板がＧａＡｓであり、前記中間層がＩ
ｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂのうち三元素以上の元
素からなり、前記半絶縁性結晶がＣｒ、Ｂ、Ｖ、Ｆｅ、
Ｎｉのうち１種または２種以上を含むＧａＡｓである特
許請求の範囲第１項記載の半絶縁化合物半導体結晶。 - （４）III−Ｖ族化合物半導体結晶基板の表面に所定の
高温の水素雰囲気中で３元素以上の元素からなるIII−
Ｖ族融液を接触させて前記結晶基板の表面に中間層をエ
ピタキシャル結晶成長させて、次に前記結晶基板のと同
じIII−Ｖ族化合物半導体と１種または１種以上の第３
の元素との融液を接触させて前記中間層の表面に半絶縁
性結晶をエピタキシャル結晶成長させて半絶縁性化合物
半導体結晶を得ることを特徴とする半絶縁性化合物半導
体結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14283084A JPS6121998A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | 半絶縁性化合物半導体結晶とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14283084A JPS6121998A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | 半絶縁性化合物半導体結晶とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6121998A true JPS6121998A (ja) | 1986-01-30 |
Family
ID=15324605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14283084A Pending JPS6121998A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | 半絶縁性化合物半導体結晶とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6121998A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227470A (ja) * | 1990-01-29 | 1991-10-08 | Naoyuki Fujii | 皮革への柄付方法 |
| JPH08311500A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-26 | Obane Hikaku Kk | 牛・豚等鞣革製ジーンズ及びその製造法 |
-
1984
- 1984-07-10 JP JP14283084A patent/JPS6121998A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227470A (ja) * | 1990-01-29 | 1991-10-08 | Naoyuki Fujii | 皮革への柄付方法 |
| JPH08311500A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-26 | Obane Hikaku Kk | 牛・豚等鞣革製ジーンズ及びその製造法 |
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