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Dokumentenidentifikation DE3815575C2 02.09.1993
Titel Halbisolierender GaAs-Einkristall mit gesteuerter Konzentration an Verunreinigungen und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder The Furukawa Electric Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kikuta, Toshio, Yokohama, Kanagawa, JP;
Nakamura, Yoshio, Yokohama, Kanagawa, JP
Vertreter ter Meer, N., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Müller, F., Dipl.-Ing., 8000 München; Steinmeister, H., Dipl.-Ing.; Wiebusch, M., Pat.-Anwälte, 4800 Bielefeld
DE-Anmeldedatum 06.05.1988
DE-Aktenzeichen 3815575
Offenlegungstag 15.12.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.09.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.09.1993
IPC-Hauptklasse C30B 29/42
IPC-Nebenklasse C30B 15/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft qualitative, hochwertige halbisolierende GaAs-Einkristalle mit gesteuerter Konzentration an Verunreinigungen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

GaAs-Einkristalle besitzen unter den III-V-Halbleiterverbindungen eine hohe Elektronenbeweglichkeit und werden in großem Umfang als Substrate für Elemente in überschnellen ICs, integrierten Schaltkreisen für optoelektronische Anwendungen u. dgl. verwendet. Als Gründe für die Verwendung von GaAs können beispielsweise solche genannt werden, daß der spezifische Widerstand von hochqualitativen GaAs-Einkristallen oberhalb von 10&sup7; Ω · cm liegt, was ihnen die halbisolierenden Eigenschaften verleiht, die Fehler im Kristall nur gering sind, wodurch ein Kristall mit gleichförmiger Verteilung möglich ist, und die Herstellung von großen Halbleiterscheiben in einfacher Weise durchzuführen ist.

Als Verfahren zur Herstellung von GaAs-Einkristallen, das diesen Anforderungen gerecht wird, wurde in der Regel das (Schmelz)ziehverfahren mit einer Schmelzschutzschicht (Schmelzschutzschichtverfahren) nach Czochralski; nachfolgend als LEC-Verfahren (Liquid Encapsulated Czochralski) bezeichnet) angewendet. Mit diesem Verfahren können die GaAs-Einkristalle direkt synthetisiert werden, wobei, wie in Fig. 7 ersichtlich ist, eine rotierende Stützachse 4 unterhalb eines Tiegels 3 angebracht ist, dessen oberes Ende geöffnet ist und dessen äußere Umfangsfläche mit Trageelementen 2 aus Kohlenstoffmaterialien u. dgl., bedeckt ist. Der Tiegel 3 befindet sich in einem Hochdruckbehälter 1, wo er gestützt ist und rotieren sowie sich auf- und abbewegen kann. Eine Heizvorrichtung 5 ist um den Tiegel 3 angebracht, um diesen auf eine vorbestimmte Temperatur aufzuheizen und ihn bei dieser Temperatur zu halten. An dem oberen Bereich des Tiegels 3 ist ein Ziehstab 7 angebracht, an dessen unterem Ende der Impfkristall verhaftet ist, welcher mit einer Auf- und Abwärtsbewegung rotieren kann.

Man gibt nun vorbestimmte Mengen an Ga und As in den Tiegel 3 und fügt dann weiterhin B&sub2;O&sub3; als Schutzmittel hinzu und setzt den Tiegel 3 in den Hochdruckbehälter 1. Nachdem man zum Druckbeaufschlagen ein Inertgas, wie Ar-, N&sub2;-Gas od. dgl., in den Behälter 1 geleitet hat, läßt man die Rohmaterialien zur Kristallbildung und das Schutzmittel im Tiegel 3 bei einer Temperatur, die höher als die Schmelztemperatur der Rohmaterialien ist, mit Hilfe der Heizvorrichtung 5 schmelzen. Wenn die Rohmaterialien vollständig geschmolzen sind, d. h. wenn sich eine geschmolzene Schicht aus B&sub2;O&sub3; 8 als Schutzmittel und eine Schicht aus der GaAs-Schmelze 9 im oberen Bereich bzw. im unteren Bereich des Tiegels 3 ausgebildet hat, läßt man den Ziehstab 7 herabsinken, um somit den Impfkristall 6 mit der Schicht aus der GaAs-Schmelze in Kontakt zu bringen. Dann läßt man den Impfkristall 6 bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit rotieren, damit der GaAs-Einkristall 10 wachsen kann, während dieser hochgezogen wird.

Die Erfinder haben nun anhand von Experimenten festgestellt, daß in die in dieser Weise hergestellten GaAs-Einkristalle aus dem Konstruktionsmaterial u. dgl. der Vorrichtung Kohlenstoff als Verunreinigung eingemischt ist (T. Kikuta, H. Emori, T. Fukuda und K. Ishida, Journal of Crystal Growth, 76 (1986) Seite 517). Die Erfinder haben außerdem festgestellt, daß dieser Kohlenstoff als Haupt-Akzeptor im GaAs-Einkristall fungiert, wobei allerdings dieser Kristall, wenn die Kohlenstoffkonzentration (nachfolgend als CAs abgekürzt) einen Wert oberhalb von 6 × 10¹&sup5; cm-3 erreicht, thermisch instabil wird und ein Phänomen in Gestalt der sogenannten thermischen Umwandlung auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe beobachtet wird, wobei der spezifische Widerstand und die Beweglichkeit (nachfolgend als ρ und µ abgekürzt) bei der Wärmebehandlung erniedrigt werden, was dazu führt, daß die halbisolierenden Eigenschaften des GaAs-Einkristalls verlorengehen. Wird ein Kristall, dessen halbisolierende Eigenschaften in der obigen beschriebenen Weise verlorengegangen sind, als Substrat zur Bildung eines Bauteils verwendet, dann wird es außerordentlich schwierig sein, dem integrierten Schaltkreis gleichmäßige elektrische Eigenschaften zu verleihen und die Elementeigenschaften in guter Reproduzierbarkeit zu erhalten.

Es ist berichtet worden, daß das erwähnte Phänomen der thermischen Umwandlung aufgrund von Gitterfehlern im GaAs-Kristall (sogenannte EL&sub2;) auftritt, was die Abfälle hinsichtlich der halbisolierenden Eigenschaften weniger als die Kohlenstoffkonzentration beeinflußt (D. E. Holmes, K. R. Elliott, R. T. Chen und C. G. Kurkpatric, Semi-Insulating III-V Materials, Evian, S. 19 (1982)). Damit es also nicht zu einer thermischen Umwandlung kommt, ist es sehr vorteilhaft, die Kohlenstoffkonzentration im Einkristall zu erniedrigen. Es existieren außerdem Studien darüber, daß der CAs-Gehalt vorzugsweise nicht mehr als 5 × 10¹&sup5; cm-3 je nach den Eigenschaften des Elements betragen soll (R. R. Chen, D. E. Holmes und P. M. Asbeck, Appl. Phys. Lett. 45, S. 459 (1984)).

Die GB-PS 13 00 235 beschreibt halbleitende Gallium-Verbindungen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung in einer Schmelzröhre aus Quarz, wobei gemäß Beispiel 6 GaAs-Einkristalle mit Cr in einer Konzentration von 0,02 bis 2 ppm dotiert werden. Wie sich aus der weiteren Beschreibung des Beispiels 6 ergibt, war es offensichtlich aufgrund der Tatsache, daß eine nur geringe Siliciumverunreinigung vorhanden war, möglich, mit einem niedrigen Cr-Gehalt von 0,032 ppm einen hohen spezifischen Widerstand des GaAs-Einkristalls zu erhalten.

Applied Physics Letters 45 (4), 15. August 1984, Seiten 459-461, betrifft Untersuchungen zur Wechselwirkung der Kohlenstoffkonzentration und der Schwellenspannung (VT) von Feldtransistoren. Diese zeigen dabei die direkte Abhängigkeit von VT von der Kohlenstoffkonzentration.

Die US-PS 40 04 953 beschreibt ein Verfahren zum Züchten von Halbleiterkristallen, wobei ebenfalls eine Zugabe von Cr mit Erhöhung des spezifischen Widerstands beschrieben wird. Wie sich hierbei insbesondere aus Fig. 3 ergibt, liegen jedoch die Zugabemengen an Cr außerhalb des Bereichs, wie in der vorliegenden Erfindung definiert.

Patent Abstracts of Japan C-132 (1982), Vol. 6/Nr. 219 beschreibt die Herstellung eines halbisolierenden GaAs-Einkristalls, wobei der Kristall eine Cr-Verunreinigung in einer Menge von 0,01 bis ungefähr 5 ppm aufweist.

Auf Grund verschiedener experimenteller Ergebnisse konnten die Erfinder für ein Kristall mit optimalen Eigenschaften folgendes feststellen:

Fig. 2 zeigt anhand einer graphischen Darstellung den berechneten Wert von ρ als Funktion der Differenz zwischen der Akzeptorkonzentration (NA) und der Donorkonzentration (ND) (d. h. also der Konzentration der Elektronen, Löcher, usw., die die elektrische Leitung verursachen) in einem undotierten GaAs-Einkristall, wie er erfindungsgemäß vorliegt.

Andererseits werden die halbisolierenden Eigenschaften in der Regel so definiert, daß die Werte von ρ die Formel (1) erfüllen:

ρ ≤1 × 10&sup7; Ω · cm (1)

Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Werte von NA-ND, welche die Formel (1) erfüllen, folgende Formel (2) erfüllen müssen:

NA-ND ≤3 × 10¹&sup4; cm-3 (2)

In Fig. 3 ist anhand einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem CAs-Gehalt und der Differenz NA-ND anhand der von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen gezeigt (Y. Nakamura, Y. Ohtsuki, Y. Itoh, J. Kikawa und Y. Kashiwayanagi, Proceeding of 12th International Symposium on GaAs and Related Compounds, Karuizawa, 1985). Für die thermische Umwandlung des Einkristalls und die Eigenschaften des Elements muß CAs die Bedingungen der nachfolgend gezeigten Formel (3) erfüllen:

CAs ≤5 × 10¹&sup5; cm-3 (3)

Es ist außerdem festgestellt worden, daß nach Fig. 3 gute Ergebnisse bei NA-ND ≤6 × 10¹&sup4; cm-3 erreicht werden und daß die bestmöglichen Bedingungen für NA-ND durch die Formel (4) durch Kombination mit Formel (2) gegeben sind und das CAs und entsprechend ρ folgende Formeln (5) bzw. (6) ergeben:

3 × 10¹&sup4; cm-3 ≤ NA - ND ≤ 6 × 10¹&sup4; cm-3 (4)

2,5 × 10¹&sup5; cm-3 ≤ CAs ≤ 5 × 10¹&sup5; cm-3 (5)

1 × 10&sup7; Ω · cm ≤ ρ ≤ 2 × 10&sup7; Ω · cm (6)

Es hat sich nun herausgestellt, daß bei der Herstellung eines GaAs-Einkristalls, der die Bedingungen der Formeln (5) und (6) erfüllt, Halbleiterelemente mit halbisolierenden Eigenschaften, bei denen das Phänomen der thermischen Umwandlung nicht auftritt, erhalten werden.

Die Wahrscheinlichkeit, Verunreinigungen aus der Schmelze in den Kristall aufzunehmen (der Segregationskoeffizient wird mit k abgekürzt), ist bei den Substanzen konstant und wird durch die Formel (10) ausgedrückt:

CS = k · CO · (1 · g)k-1 (10)

CS und CO stehen für die Verunreinigungskonzentrationen im Kristall bzw. der Anfangsschmelze und g für die Erstarrungsmenge bzw. den Anteil des erstarrten Materials. Es ist gesagt worden, daß der Segregationskoeffizient von Kohlenstoff im GaAs 1,44 ist. Wenn man diesen Wert einsetzt, dann erniedrigt sich CAs vom oberen Bereich bis zum unteren Bereich des nach dem LEC-Verfahren nach oben gezogenen GaAs-Einkristalls und es ergibt sich ein Unterschied hinsichtlich der Konzentration in einer etwa 2fachen Menge zwischen g = 0,1 und g = 0,8. Weiterhin schwankt der CAs-Gehalt je nach Menge des Kohlenstoffs im Konstruktionsmaterial der bei den LEC-Verfahren verwendeten Vorrichtung. Ausmaß des Vakuums und dergleichen. Da sich dieses über den ganzen Kristall erstreckt, ist es sehr schwierig, die Kohlenstoffkonzentration im GaAs-Einzelkristallblock nach dem LEC-Verfahren in guter Reproduzierbarkeit zur Erfüllung der Formel (5) zu ermitteln.

ρ variiert in ähnlicher Weise zwischen dem oberen Bereich und unteren Bereich des Einkristalls zusammen mit der Schwankung von CAs und es ist daher üblich, daß einer Schwankung in etwa 2facher Menge sogar über den Halbleiterscheibendurchmesser, die aus diesem Einkristall herausgeschnitten ist, vorhanden ist. Wenn man die Kohlenstoffkonzentration zur Erfüllung der Formel (3) steuert, dann ist zu erwarten, daß man eine Halbleiterscheibe erhält, deren ρ-Wert unterhalb von 1 × 10&sup7; Ω · cm liegt. Es ist bekannt, zur Lösung dieses Problems Cr in den Einkristall einzuarbeiten.

Wenn man also Cr hinzufügt, kann ρ ohne Veränderung von CAs erhöht werden, wenn jedoch mehr als 0,5 ppm (Gewichtsteile) verwendet werden, kommt es zur Abscheidung von Cr oder der Kristall weist unzureichende Eigenschaften im Hinblick auf die thermische Umwandlung auf, so daß also die Herstellung des Elements problematisch wird. Wenn jedoch die Zugabemenge des Cr bei einer Konzentration von weniger als 0,05 ppm (Gewichtsteile) liegt, kann keine gleichmäßige Schmelze gewährleistet werden. Um die Gleichmäßigkeit der Schmelze zu erhöhen, hat man daher nach der japanischen Patentveröffentlichung No. sho. 58-0 78 899 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Magnetfeld an die GaAs-Schmelze gelegt wird. Jedoch ist bei diesem Magnetfeldverfahren der apparative Aufwand außerordentlich teuer, so daß also ein erhebliches Bedürfnis dafür bestand, die Kosten des auf diesem Wege entstandenen Produkts zu erniedrigen.

Wie oben ausgeführt, stammen die Formeln (5) und (6) aus den Fig. 2 bzw. 3. Wenn man den CAs-Gehalt im undotierten GaAs-Einkristall so steuert, daß er nicht mehr als 5 × 10¹&sup5; cm-3 beträgt, dann wird ρ nur höchstens 2 × 10&sup7; Ω · cm. Wenn man jedoch die Steuerung von ρ über den Halbleiterscheibendurchmesser in Betracht zieht, dann ist ein Wert oberhalb von 2 × 10&sup7; Ω · cm als gewünschtes Ziel für ρ des Einkristalls notwendig. Als Ergebnis ausführlicher Untersuchungen im Hinblick auf diese Situation wurde ein halbisolierender GaAs-Einkristall, der gleichzeitig beide Bedingungen erfüllt, nämlich die thermische Umwandlung des GaAs-Einkristalls (CAs ≤ 5 × 10¹&sup5; cm-3) verhindert und die Steuerung von ρ im Einkristall (ρ ≤ 2 × 10&sup7; Ω · cm) beseitigt und ein Verfahren zu seiner Herstellung entwickelt.

Die Erfindung betrifft daher einen halbisolierenden GaAs-Einkristall, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem Bereich, wo die Erstarrungsmenge des GaAs-Einkristalls 0,8 beträgt, die Kohlenstoffkonzentration im Einkristall nicht mehr als 5 × 10¹&sup5; cm-3 beträgt und der Cr-Gehalt im Bereich von 0,035 bis 0,05 ppm (Gewichtsteile) liegt.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung des Einkristalls, mit dem es möglich ist, einen gleichmäßigen Kristall auch bei niedrigen Konzentrationen zu schaffen, ohne daß ein Magnetfeld angelegt werden muß.

Das Verfahren zur Herstellung des halbisolierenden GaAs-Einkristalls ist dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Erstarrungsfraktion des GaAs-Einkristalls von 0,8 die Kohlenstoffkonzentration und den Cr-Gehalt so steuert, daß sie nicht mehr als 5 × 10¹&sup5; cm-3 beträgt bzw. er im Bereich von 0,035 bis 0,05 ppm (Gewichtsteile) liegt.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Erstarrungsmenge und dem spezifischen Widerstand des GaAs-Einkristalls erläutert;

Fig. 2 ein Korrelationsdiagramm, das das Verhältnis zwischen dem spezifischen Widerstand und NA - ND im GaAs-Einkristall erläutert;

Fig. 3 ein Korrelationsdiagramm, das das Verhältnis zwischen der Kohlenstoffkonzentration und NA - ND im GaAs-Einkristall erläutert;

Fig. 4 ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Beweglichkeit und der Cr-Konzentration im GaAs-Einkristall erläutert;

Fig. 5 zeigt ein Korrelationsdiagramm, das die von der Oberfläche gemessene Tiefe und die Cr-Konzentration im GaAs-Einkristall erläutert;

Fig. 6 zeigt ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung zwischen dem spezifischen Widerstand und der Cr-Konzentration im GaAs-Einkristall erläutert und

Fig. 7 zeigt die Seitenansicht eines Querschnitts, das eine Vorrichtung für die Herstellung eines Einkristalls nach dem LEC-Verfahren erläutert.

Gemäß bevorzugten Ausführungsfomren des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man dem Impfkristall aus dem GaAs-Einkristall mit der gemischten Schmelze aus Ga und As in einem mit einem Inertgas unter Druck gesetzten Tiegel in Kontakt und stellt den GaAs-Einkristall durch Rotieren und gleichzeitiges Anziehen desselben her.

Wie bereits ausgeführt, setzt man Chrom hinzu, um ρ zu erhöhen ohne CAs zu erhöhen. Warum der Cr-Gehalt im Bereich von 0,035 bis 0,05 ppm (Gewichtsteile) liegen muß, wird an einer noch folgenden Berechnung erläutert.

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Mobilität (µ) im GaAs-Einkristall von der Cr-Konzentration, wobei der spezifische Widerstand auf 1 × 10&sup7; Ω · cm gesetzt wurde, was beim undotierten Kristall der Fall ist. Wenn man den niedrigsten kristischen Wert für die Mobilität auf µ = 5000 cm²/V · s setzt, dann muß die Cr-Konzentration (Ncr) Ncr ≤ 1,0 ppm (Gewichtsteile) entsprechen, damit µ ≤ 5000 cm²/V · s ergibt. Fig. 5 zeigt die Veränderung von Ncr in Abhängigkeit von der von der Oberfläche gemessenen Tiefe, wenn man einen GaAs-Einkristall, der eine Spur Chrom enthält, einer Wärmebehandlung von 15 Minuten bei einer Temperatur von 855°C unterzieht. Daraus läßt sich erkennen, daß Ncr im Bereich der Oberfläche etwa das 20fache als im Inneren beträgt. Damit sichergestellt ist, daß Ncr ≤ 1,0 ppm (Gewichtsteile) im Bereich der Oberfläche ist, sollte Ncr im Inneren die Formel (7) erfüllen:

Ncr ≤ 0,05 ppm (Gewichtsteile) (7)

Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit des spezifischen Widerstandes (ρ) des GaAs-Einkristalls von der Cr-Konzentration, wenn der spezifische Widerstand auf einen Wert von 1 × 10&sup7; Ω · cm gesetzt wird, was beim undotierten Kristall erhalten worden ist. Um jetzt nun ρ ≤ 2 × 10&sup7; Ω · cm zu erhalten, was das gewünschte Ziel für die Herstellung des Einkristalls ist, dann muß notwendigerweise Ncr ≤ 0,007 ppm (Gewichtsteile) sein. Jedoch ist der Segregationskoeffizient von Cr im GaAs-Einkristall 5,9 × 10-4 und das Produkt, das für die Verwendung von Einkristallen nach dem LEC-Verfahren geeignet ist, liegt im Hinblick auf die Erstarrungsfraktion (g) im Bereich von 0,1 bis 0,8. Nichtsdestotrotz, da sich Ncr von einem Bereich von g = 0,1 bis zu einem Bereich von g = 0,8 erhöht und die Konzentration im Bereich von g = 0,8 etwa umd das 5fache höher als die im Bereich von g = 0,1 ist, kann durch Festsetzung von Ncr nach Formel (8) im Bereich von g = 0,8 Ncr > 0,007 ppm (Gewichtsteile) ebenfalls im Bereich von g = 0,1 betragen.

Ncr ≤ 0,035 ppm (Gewichtsteile) (8)

Wie aus den Formeln (7) und (8) zu ersehen ist, kann die Cr-Konzentration nur die Formel (9) bei einer Erstarrungsmenge von 0,8 erfüllen

0,035 ppm (Gewichtsteile ≤ Ncr ≤ 0,05 ppm (Gewichtsteile) (9)

Obwohl diese Ausführungen anhand der LEC-Methode gemacht worden sind, ist es möglich, dies auch auf GaAs-Kristalle nach der HB-Methode, GF-Methode, VGF-Methode und dergleichen anzuwenden.

Beispiel

Man stellt einen GaAs-Einkristall, zu dem man Cr so hinzugefügt hat, daß Ncr = 0,05 ppm (Gewichtsteile) bei g = 0,8 ergibt, nach der LEC-Methode unter der Bedingung, daß CAs ≤ 5 × 1015 cm-3 ist, her und mißt den spezifischen Widerstand als Funktion der Erstarrungsmenge. Die Ergebnisse sind der Fig. 1 zu entnehmen (polygonale Kennlinie A im Diagramm). Zu Vergleichszwecken hat man außerdem einen GaAs-Einkristall ohne hinzugefügtes Cr nach der LEC-Methode unter der Bedingung, daß CAs ≤ 5 × 10¹&sup5; cm-3 ist, hergestellt und mißt seinen spezifischen Widerstand in ähnlicher Weise als Funktion der Erstarrungsmenge. Die erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls aus Fig. 1 zu entnehmen (polygonale Kennlinie B im Diagramm).

Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, daß der spezifische Widerstand des GaAs-Einkristalls (A) mit dem hinzugefügten Cr bei g = 0,8 durchschnittlich 7 × 10&sup7; Ω · cm beträgt und der spezifische Widerstand des GaAs-Einkristalls (B) ohne hinzugefügtes Cr durchschnittlich 3 × 10&sup5; Ω · cm beträgt.

Wie deutlich aus Fig. 1 zu ersehen ist, ergibt der spezifische Widerstand ρ des GaAs-Einkristalls mit hinzugefügtem Cr ρ ≤ 3 × 10&sup7; Ω · cm bei jeder Erstarrungsmenge. Es kann weiterhin festgestellt werden, daß der spezifische Widerstand (nicht weniger 1 × 10&sup7; Ω · cm), der für das halbisolierende Substrat unerläßlich ist, sogar bei niedrigen Kohlenstoffkonzentrationen (nicht mehr als 5 × 10¹&sup5; cm-3) reproduzierbar ist.

Im Gegensatz dazu wird der spezifische Widerstand ρ bei dem GaAs-Einkristall ohne hinzugefügtes Chrom mit dem Anstieg der Erstarrungsmengen, d. h. also mit der Annäherung an den unteren Bereich des angezogenen Kristalls, kleiner, so daß hieraus zu entnehmen ist, daß der Kristall nicht im Bereich von g > 0,2 als halbisolierendes Substrat verwendet werden kann.

Es ist als erfindungsgemäß möglich, ein Kristall mit ausgezeichnetem spezifischen Widerstand und Gleichmäßigkeit zu schaffen und weiterhin ein Substrat für ICs mit hoher Beweglichkeit (nicht weniger als 7000 cm²/V · s) und hoher Aktivierungseffizienz (nicht weniger als 70%), was auf die niedrige Kohlenstoffkonzentration zurückzuführen ist, und dergleichen zur Verfügung zu stellen. Deshalb ist diese Erfindung von außerordentlich hohem industriellen Nutzen.


Anspruch[de]
  1. 1. Halbisolierender GaAs-Einkristall, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, wo die Erstarrungsmenge des GaAs-Einkristalls zur gemischten Schmelze aus Gallium und Arsen 0,8 beträgt, die Kohlenstoffkonzentration im Einkristall nicht mehr als 5 × 10¹&sup5; cm-3 beträgt und der Cr-Gehalt im Bereich von 0,035 bis 0,05 ppm (Gewichtsteile) liegt.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung eines halbisolierenden GaAs-Einkristalls, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Bereich, wo die Erstarrungsmenge des GaAs-Einkristalls zur gemischten Schmelze aus Gallium und Arsen 0,8 beträgt, die Kohlenstoffkonzentration und den Chromgehalt als Konzentrationen von Verunreinigungen im Kristall so steuert, daß sie nicht mehr als 5 × 10¹&sup5; cm-3 beträgt bzw. er im Bereich von 0,035 bis 0,05 ppm (Gewichtsteile) liegt.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung eines halbisolierenden GaAs-Einkristalls nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Impfkristall aus dem GaAs- Einkristall mit der gemischten Schmelze aus Gallium und Arsen in einem mit einem Inertgas unter Druck gesetzten Tiegel in Kontakt bringt.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung eines halbisolierenden GaAs-Einkristalls nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den GaAs-Einkristall durch Rotieren und gleichzeitiges Anziehen des Impfkristalls herstellt.






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