JPH03232235A - ＧａＡｓ化合物半導体単結晶基板の熱処理方法 - Google Patents
ＧａＡｓ化合物半導体単結晶基板の熱処理方法Info
- Publication number
- JPH03232235A JPH03232235A JP2028795A JP2879590A JPH03232235A JP H03232235 A JPH03232235 A JP H03232235A JP 2028795 A JP2028795 A JP 2028795A JP 2879590 A JP2879590 A JP 2879590A JP H03232235 A JPH03232235 A JP H03232235A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- gaas
- resistivity
- single crystal
- compound semiconductor
- Prior art date
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- Pending
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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〉
本発明はＧａＡｓ化合物半導体基板の製造法に関し、特
に抵抗率が１０’Ω］以上で、且つデバイス製作プロセ
スにおける熱処理によって抵抗率が変化しないような半
絶縁性のＧａＡｓ半導体単結晶基板を得るための熱処理
方法に関する。
に抵抗率が１０’Ω］以上で、且つデバイス製作プロセ
スにおける熱処理によって抵抗率が変化しないような半
絶縁性のＧａＡｓ半導体単結晶基板を得るための熱処理
方法に関する。
（従来の技術〉
高速ＩＣ用の半絶縁性ＧａＡｓ化合物半導体単結晶はそ
の電気的性質の均一化をはかるために長時間の熱処理が
施される。通常この熱処理は、金属Ａｓあるいは粉砕し
たＧａＡｓを含む真空封止した石英アンプル内または不
活性ガスの流通する石英アンプル中で、８００〜１ｏｏ
ｏ℃の温度に１０〜５０時間の加熱を行ない、その後徐
冷することによって行なわれている。
の電気的性質の均一化をはかるために長時間の熱処理が
施される。通常この熱処理は、金属Ａｓあるいは粉砕し
たＧａＡｓを含む真空封止した石英アンプル内または不
活性ガスの流通する石英アンプル中で、８００〜１ｏｏ
ｏ℃の温度に１０〜５０時間の加熱を行ない、その後徐
冷することによって行なわれている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、ＧａＡｓ単結晶は上記した熱処理におけ
る徐冷工程において、冷却中の基板温度が７００℃以下
に下がると結晶内にドナ準位が生成し、抵抗率の低下を
招くことが知られており、従って通常では基板が７００
℃程度になると急冷する（第３５回応用物理学会関係連
合講演会予稿集２９ａ −ＺＡ７、１９８８．大槻他）
か、あるいは生成するドナ準位を補償する濃度のアクセ
プタを導入するなどして基板の抵抗率が１０７Ω】以上
となるようにすることが試みられている。しかしながら
基板に７００℃からの急冷処理を施した場合には、ドナ
準位の生成を防止することはできても、ドナ準位生成原
因となる基板の欠陥が残留しているので爾後の熱処理に
おいて再びドナ準位が生成し、抵抗率の低下を招くとい
う問題が残り、またアクセプタを導入する方法によると
きは、これを基板として使用したときに、デバイス製作
プロセスにおける熱処理において基板表面近傍における
電気的特性の劣化をもたらしたり、徐冷中に生成したド
ナ準位がデバイス製作工程中に行なわれる熱処理におい
て消滅することがあるために、基板の抵抗率が増加して
デバイス設計値を大幅に狂わせてしまうという問題が生
ずる。
る徐冷工程において、冷却中の基板温度が７００℃以下
に下がると結晶内にドナ準位が生成し、抵抗率の低下を
招くことが知られており、従って通常では基板が７００
℃程度になると急冷する（第３５回応用物理学会関係連
合講演会予稿集２９ａ −ＺＡ７、１９８８．大槻他）
か、あるいは生成するドナ準位を補償する濃度のアクセ
プタを導入するなどして基板の抵抗率が１０７Ω】以上
となるようにすることが試みられている。しかしながら
基板に７００℃からの急冷処理を施した場合には、ドナ
準位の生成を防止することはできても、ドナ準位生成原
因となる基板の欠陥が残留しているので爾後の熱処理に
おいて再びドナ準位が生成し、抵抗率の低下を招くとい
う問題が残り、またアクセプタを導入する方法によると
きは、これを基板として使用したときに、デバイス製作
プロセスにおける熱処理において基板表面近傍における
電気的特性の劣化をもたらしたり、徐冷中に生成したド
ナ準位がデバイス製作工程中に行なわれる熱処理におい
て消滅することがあるために、基板の抵抗率が増加して
デバイス設計値を大幅に狂わせてしまうという問題が生
ずる。
本発明はＧａＡｓ半導体基板の熱処理に際しての上記し
たような問題点を解決することを目的としてなされたも
のであ。
たような問題点を解決することを目的としてなされたも
のであ。
（課題を解決するための手段〉
上記した目的を達成するための本発明による半絶縁性Ｇ
ａＡｓ化合物半導体単結晶基板の熱処理方法は、熱処理
すべき、液体封止引き上げ法（ＬＥＣ法）により得られ
た半導体基板を金属Ａｓ若しくは粉砕したＧａＡｓを含
んだ真空封止石英アンプル内または不活性ガスを流通さ
せた石英アンプル中において、先ず８００℃以上の温度
で数時間乃至数十時間加熱保持した後室温まで徐冷する
第１次の熱処理を行ない、さらに前記と同様にして加熱
処理を施して急冷する第２次の熱処理をするという２段
階熱処理を施すものである。
ａＡｓ化合物半導体単結晶基板の熱処理方法は、熱処理
すべき、液体封止引き上げ法（ＬＥＣ法）により得られ
た半導体基板を金属Ａｓ若しくは粉砕したＧａＡｓを含
んだ真空封止石英アンプル内または不活性ガスを流通さ
せた石英アンプル中において、先ず８００℃以上の温度
で数時間乃至数十時間加熱保持した後室温まで徐冷する
第１次の熱処理を行ない、さらに前記と同様にして加熱
処理を施して急冷する第２次の熱処理をするという２段
階熱処理を施すものである。
（作用）
上記したような２段階の熱処理を施すことによってＧａ
Ａｓ単結晶基板におけるドナ準位を形成するような欠陥
が除去されるので、デバイス作成プロセスにおいて電気
的特性の変化をおこすことがなく、熱的に安定した半絶
縁性半導体基板として高い信頼性をもって使用すること
ができる。
Ａｓ単結晶基板におけるドナ準位を形成するような欠陥
が除去されるので、デバイス作成プロセスにおいて電気
的特性の変化をおこすことがなく、熱的に安定した半絶
縁性半導体基板として高い信頼性をもって使用すること
ができる。
（実施例）
次に本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する
。ＬＥＣ法によって得られなＧａＡｓ単結晶のインゴッ
トから１０ｍｍＸ １０ｒ＋ａ＋＋Ｘ ５ｍｍの試料を
切断し、該試料を真空度Ｉ Ｘ １０ ’ｍｍＨ（Ｊに
おいて石英アンプル内に密封し、第１図に示すような温
度プログラムに従い、本発明による２段階熱処理、即ち
８００℃に１６時間加熱保持した後室温まで冷却する第
１次の熱処理を施した後、再び８００℃に１６時間加熱
し１６時間保持して急冷する第２次の熱処理を施した。
。ＬＥＣ法によって得られなＧａＡｓ単結晶のインゴッ
トから１０ｍｍＸ １０ｒ＋ａ＋＋Ｘ ５ｍｍの試料を
切断し、該試料を真空度Ｉ Ｘ １０ ’ｍｍＨ（Ｊに
おいて石英アンプル内に密封し、第１図に示すような温
度プログラムに従い、本発明による２段階熱処理、即ち
８００℃に１６時間加熱保持した後室温まで冷却する第
１次の熱処理を施した後、再び８００℃に１６時間加熱
し１６時間保持して急冷する第２次の熱処理を施した。
次に上記本発明の熱処理を施した試料の効果を明らかに
するために、上記と同様にして切り出しなＧａＡｓ単結
晶試料について全く熱処理を施さないものおよび従来法
による熱処理、即ち単に８００℃に７０時間加熱保持し
た後室温まで徐冷しただけのものの３種類の試料につい
て各試料の抵抗率の測定を行ない、さらに各試料を８０
０℃に１６時間加熱保持した後室温まで徐冷する加熱試
験を行なった後再び抵抗率を測定した。
するために、上記と同様にして切り出しなＧａＡｓ単結
晶試料について全く熱処理を施さないものおよび従来法
による熱処理、即ち単に８００℃に７０時間加熱保持し
た後室温まで徐冷しただけのものの３種類の試料につい
て各試料の抵抗率の測定を行ない、さらに各試料を８０
０℃に１６時間加熱保持した後室温まで徐冷する加熱試
験を行なった後再び抵抗率を測定した。
なお、抵抗率の測定は熱処理による表面劣化の影響を排
除するため試料表面を１００μｍエツチングによって除
去した後行なった。
除するため試料表面を１００μｍエツチングによって除
去した後行なった。
加熱試験前後の各試料における抵抗率の変化を第１表に
示す。
示す。
第１表から明らかなように２段階熱処理を施した本発明
による試料は抵抗率が１０７Ω］以上の値を示し、しか
もその値は加熱試験の前後において変化がなく１０７Ω
】以上の値を保っているのに対して、単に長時間の加熱
保持を施した後徐冷した従来法による熱処理を施した試
料は抵抗率が１０３Ωｌと低く、しかも加熱試験後もそ
の抵抗率は１０３Ωｌのオーダーに低下したままであり
、また加熱試験前はその抵抗率が１０７Ω】と本発明の
試料とほぼ同様の抵抗率を示した熱処理無しの試料も加
熱試験後はその抵抗率は１０３Ω】のオーダーへと急激
に低下していることがわかる。このことは、本発明によ
る２段階熱処理を施した単結晶試料にはドナ準位が生成
せず、これをさらに加熱処理してもこの状況が変わらな
いのに対して、従来法による熱処理を施したものは熱処
理によってドナ準位が発生し、これにさらに加熱処理を
施してもドナ準位が発生したままであること、また熱処
理を施さなかった試料は当然のことなからドナ準位は発
生していないが、これを熱処理試験で行なったような条
件で加熱処理を施すとドナ準位を発生してしまうことを
意味するものである。
による試料は抵抗率が１０７Ω］以上の値を示し、しか
もその値は加熱試験の前後において変化がなく１０７Ω
】以上の値を保っているのに対して、単に長時間の加熱
保持を施した後徐冷した従来法による熱処理を施した試
料は抵抗率が１０３Ωｌと低く、しかも加熱試験後もそ
の抵抗率は１０３Ωｌのオーダーに低下したままであり
、また加熱試験前はその抵抗率が１０７Ω】と本発明の
試料とほぼ同様の抵抗率を示した熱処理無しの試料も加
熱試験後はその抵抗率は１０３Ω】のオーダーへと急激
に低下していることがわかる。このことは、本発明によ
る２段階熱処理を施した単結晶試料にはドナ準位が生成
せず、これをさらに加熱処理してもこの状況が変わらな
いのに対して、従来法による熱処理を施したものは熱処
理によってドナ準位が発生し、これにさらに加熱処理を
施してもドナ準位が発生したままであること、また熱処
理を施さなかった試料は当然のことなからドナ準位は発
生していないが、これを熱処理試験で行なったような条
件で加熱処理を施すとドナ準位を発生してしまうことを
意味するものである。
次に単結晶基板のデバイス作成プロセスでの熱安定性を
調べるために、上記３種類の試料について電界効果型ト
ランジスターの作成に際して用いられる典型的な熱的条
件、即ち８００℃に数分間加熱した後、急冷する加熱試
験を施し、各試料の抵抗率を測定した結果について第１
表に併せて記載した。上記第１表の試験結果から明らか
なように、本発明による２段階熱処理を施した試料はデ
バイス作成に際して行なわれるような加熱後急冷を施す
ような加熱処理においてもその抵抗率に変化を来すよう
なことがなく安定的であるのに対し、従来法による熱処
理試料および全く熱処理を施さなかった試料は加熱後急
冷を施す試験によって、抵抗率の低下が回復する。この
ことはＧａＡｓ単結晶基板は本発明による２段階熱処理
を施すことによってのみ、デバイス作成プロセスでの前
後においても常に安定的に一定の抵抗値を維持すること
ができ、従ってデバイス設計を容易に行ない得ることを
一意味するものである。
調べるために、上記３種類の試料について電界効果型ト
ランジスターの作成に際して用いられる典型的な熱的条
件、即ち８００℃に数分間加熱した後、急冷する加熱試
験を施し、各試料の抵抗率を測定した結果について第１
表に併せて記載した。上記第１表の試験結果から明らか
なように、本発明による２段階熱処理を施した試料はデ
バイス作成に際して行なわれるような加熱後急冷を施す
ような加熱処理においてもその抵抗率に変化を来すよう
なことがなく安定的であるのに対し、従来法による熱処
理試料および全く熱処理を施さなかった試料は加熱後急
冷を施す試験によって、抵抗率の低下が回復する。この
ことはＧａＡｓ単結晶基板は本発明による２段階熱処理
を施すことによってのみ、デバイス作成プロセスでの前
後においても常に安定的に一定の抵抗値を維持すること
ができ、従ってデバイス設計を容易に行ない得ることを
一意味するものである。
第
表
（発明の効果）
上記したように本発明によるときは熱処理の前後におい
てＧａＡｓ化合物半導体単結晶の抵抗率を１０７Ω■以
上のほぼ一定の値の半絶縁性に保つことが可能となり、
しかも高速ＩＣ等のデバイス製作に際して行なわれる熱
処理によっても抵抗率の変化を生じないので、常に安定
した性能の半絶縁性基板を得ることができるので工業的
に優れた発明であるということができる。
てＧａＡｓ化合物半導体単結晶の抵抗率を１０７Ω■以
上のほぼ一定の値の半絶縁性に保つことが可能となり、
しかも高速ＩＣ等のデバイス製作に際して行なわれる熱
処理によっても抵抗率の変化を生じないので、常に安定
した性能の半絶縁性基板を得ることができるので工業的
に優れた発明であるということができる。
第１図は本発明の実施例において施した本発明による２
段階熱処理の温度プログラムを示すグラフである。
段階熱処理の温度プログラムを示すグラフである。
Claims (1)
- （１）液体封止引き上げ法により得られたＧａＡｓ化合
物半導体単結晶を、金属Ａｓ若しくは粉砕したＧａＡｓ
を含み、真空封止した石英アンプル内または不活性ガス
を流通させた石英アンプル内で、８００℃以上の温度に
暫時加熱保持した後室温まで徐冷する第１次の熱処理と
、再び８００℃以上の温度に暫時加熱保持した後室温ま
で急冷する第２次の熱処理とによる２段階熱処理を施す
ことを特徴とするＧａＡｓ化合物半導体単結晶基板の熱
処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2028795A JPH03232235A (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | ＧａＡｓ化合物半導体単結晶基板の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2028795A JPH03232235A (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | ＧａＡｓ化合物半導体単結晶基板の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03232235A true JPH03232235A (ja) | 1991-10-16 |
Family
ID=12258361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2028795A Pending JPH03232235A (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | ＧａＡｓ化合物半導体単結晶基板の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03232235A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61151099A (ja) * | 1984-12-22 | 1986-07-09 | Toshiba Corp | ＧａＡｓ単結晶の調質方法 |
| JPS63195199A (ja) * | 1987-02-05 | 1988-08-12 | Dowa Mining Co Ltd | ガリウム砒素結晶の製造方法 |
| JPS6445126A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-17 | Furukawa Electric Co Ltd | Manufacture of gaas compound semiconductor substrate |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP2028795A patent/JPH03232235A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61151099A (ja) * | 1984-12-22 | 1986-07-09 | Toshiba Corp | ＧａＡｓ単結晶の調質方法 |
| JPS63195199A (ja) * | 1987-02-05 | 1988-08-12 | Dowa Mining Co Ltd | ガリウム砒素結晶の製造方法 |
| JPS6445126A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-17 | Furukawa Electric Co Ltd | Manufacture of gaas compound semiconductor substrate |
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