일반기술

더블-도우핑에의한P-TYPEGAAS단결정성장방법

본 기술은 수평-브리지만(HB)법으로 GaAs 단결정을 제조함에 있어, Zn과 Si을 더블-도우핑(double-doping)에 의한 p-type GaAs 단결정 성장방법 관한 것이다. 일반적으로, HB(horizontal Bridgman)법, GF(gradient freeze)법, ZM(zone melting)법, LED(liquid encapsulanted Czochralski)법 등의 멜트 그로우스(melt growth)로 p-type GaAs 단결정을 성장하기 위해서는 p-type 도우판트(dopant)(accept impurity)로 Zn나 Zn 화합물을 용해도 한계(solubi-lity limit)인 1×1020㎝-3 이내로 첨가한다. 그러나 Zn만을 첨가하여 단결정을 성장할 경우에는 GaAs의 CRSS(critical resolved shear stress)가 작아 성장조건이 까다롭기 때문에 결정성을 유지하기가 매우 어려워 쌍정(twin)이 발생하거나 다결정화 하기 쉬우며, 전위로 인하여 고품위 웨이퍼(wafer)를 얻기가 어렵다. 따라서 본 기술은, p-type GaAs 단결정을 성장하는데 있어서 Zn을 일부 첨가하고, 전기적 성질의 영향을 주지 않으면서 임퓨어리티 하드닝 효과(impurity hardening effect)를 줄수 있는 도우판트(dopant)로서 Si등을 Zn보다 약간 적게 첨가하여 결정성 유지를 용이하도록 하였다.HB법으로 p-type GaAs 단결정을 성장하기 위하여 Zn을 1-10×1019㎝-3 첨가하고, GaAs내에서 임퓨어리티 하드닝 효과(impurity hardening effect)가 매우 큰 도우판트(dopant)인 Si를 1-10×1018㎝-3 W정도 첨가하여, 네트 캐리어 농도(net carrier concentration)(Nnet=NA-ND)이 NA>ND가 되게 하므로써 전기적으로 p-type이 되도록 하고, 한편, 단결정 성장시 원재료로서 Ga와 As를 사용하는 방식과 다결정 GaAs를 사용하는 방식이 있는바, 스토우이치오메트리 콘트롤(stoichiometry control)에 유리하도록 다결정 GaAs를 사용하는 것이 바람직한 것으로, 상기 다결정 GaAs에 도우판트(dopant)인 Zn 화합물이나 Zn을 직접 첨가한다. 여기서 다결정 합성시, GaAs가 녹을때 Si가 위로 떠서 석영 보우트(quartz boat)와 반응을 하게 되어 보우트(boat)와의 웨팅(wetting)을 유발하고 이로 인하여 결정성을 악화시키거나 쌍정(twin) 또는 다결정화하게 되므로, 이를 방지하기 위해 원하는 정도의 Si를 미리 도우핑(doping)하거나 GaAs와 Si의 합금(alloy)을 사용한다. 이상에서 상술한 바와 같이 본 기술에 의하면, Zn과 Si을 더블-도우핑(double-doping)하므로서 단결정수율이 대폭 향상된 GaAs 단결정 성장을 기할 수 있는 것이다.