JPH0411518B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0411518B2
JPH0411518B2 JP62025301A JP2530187A JPH0411518B2 JP H0411518 B2 JPH0411518 B2 JP H0411518B2 JP 62025301 A JP62025301 A JP 62025301A JP 2530187 A JP2530187 A JP 2530187A JP H0411518 B2 JPH0411518 B2 JP H0411518B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
gallium arsenide
resistivity
gaas
heat treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62025301A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63195199A (ja
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP2530187A priority Critical patent/JPS63195199A/ja
Publication of JPS63195199A publication Critical patent/JPS63195199A/ja
Publication of JPH0411518B2 publication Critical patent/JPH0411518B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 利用分野 この発明は電気的特性が制御されたガリウム砒
素結晶の製造方法に関する。
(ロ) 従来技術 従来、ガリウム砒素(GaAs)結晶において均
一な電気的特性、例えば高抵抗のGaAs結晶を得
る方法としては、以下の製造方法がある。
() Ga、AsにGr、Fe等の電気的に活性な深い
準位を形成する不純物をドープし、半絶縁性の
GaAs結晶を製造する方法。
() 結晶成長時におえるGaとAsのモル比
(As/Ga)又は組成比を制御し、半絶縁性の
GaAs結晶を得る方法。
() 結晶成長後に熱処理を行うことにより電気
的特性を均一化する方法。
上述の()()の製造方法は、結晶の成長
工程のみに着目し、その成長条件を変えることに
より最終的な電気的特性を得るものであり、()
の製造方法は得られた結晶を熱処理により電気的
特性を得るものである。
(ハ) この発明が解決しようとする問題点 前述の()の製造方法は、不純物の濃度の制
御方法に難点があり、この結果、得られたGaAs
結晶ごとに抵抗が異なる不都合、また結晶成長過
程の初期と後期において固化した部分の濃度に差
ができ、結晶の再現性及び特性の均一性に問題が
生じる。このため、得られたGaAs結晶を基板と
して使用したデバイス及びそのデバイス製造工程
に悪影響を与える欠点があつた。
前述の()の方法の場合、得られた結晶間及
びウエハの面内において比抵抗が大きく異なり、
さらに結晶内においても固化の初期と後期の部分
との間で比抵抗に差が生じる。即ち、同一結晶に
おいて場所により比抵抗が一桁以上異なる。この
ため結晶の信頼性が低く、歩留りが低い欠点があ
つた。
前述の()の方法は、()()の特性改良
を目的として行なわれており、()()の欠
点、即ち比抵抗の不均一性が影響し、均一な比抵
抗を得ることは困難であつた。
さらに前述の()〜()の方法は半絶縁
性、即ち107Ωcm以上の比抵抗を有するGaAs結晶
を得る方法として用いられ、広範囲な比抵抗の制
御に使用することはできなかつた。
なお、()〜()の方法においてGaAs結
晶を成長させる場合、一般に、GaとAsのモル比
をできるだけ1対1に近ずけるか、1パーセント
以下のAs過剰にしいる。これはGaの量を過多に
すると電気的特性の再現性のない、例えば比抵抗
が結晶間及び結晶内で大きく変化するP-型の結
晶が得られるからである。また、Asの量を過多
にしても電気的特性の再現性のないN-型の結晶
が得られるからである。
この発明は、比抵抗に代表される電気的特性の
均一性が得られ、かつ広範囲のオーダにわたつて
比抵抗の制御ができる、ガリウム砒素結晶の製造
方法を提供することである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 この発明は、砒素とガリウムのモル比多As/
Gaを1.02から1.5としてガリウム砒素結晶を成長
させる結晶成長工程と、得られたガリウム砒素結
晶を450℃から650℃の温度範囲において砒素を含
む雰囲気又は不活性ガス中又は真空中にて熱処理
を行い該ガリウム砒素結晶の比抵抗を減少する、
減少制御工程とを含んでいる。
また、この発明はガリウム砒素結晶を700℃〜
1100℃の温度範囲において砒素を含む雰囲気又は
不活性ガス中又は真空中にて熱処理を行い該ガリ
ウム砒素結晶の比抵抗を増加する増加制御工程
が、前記結晶成長工程または前記減少制御工程の
後に追加される。
(ホ) 作 用 この発明は、Asの量をGaの量より意図的に過
多にし、得られたN-型のGaAs結晶の電気的特性
が熱的に不安定な状態として該GaAs結晶の比抵
抗を以後の熱処理により制御可能とする。この製
造工程により得られたGaAs結晶は熱処理の温度
範囲により異なる均一の比抵抗値を有する。
(ヘ) 実施例 まず、この発明の工程の概略を説明する。
() AsとGaのモル比As/Gaを1.02(50.5%の
As対49.5%のGa)から1.5(60.0%のAs対40%
のGa)の範囲としてガリウム砒素結晶を成長
させる結晶成長工程。
この工程は、結晶成長後の常温におる比抵抗
が0.1〜5×107Ωcmの範囲にあるN-型のGaAs
結晶を得るもので、以後の熱処理の制御工程に
より電気的特性を得るものである。この工程は
制御工程により比抵抗を制御することを前提と
する。モル比As/Gaを1.02以上とすることは
以後の制御工程により比工程の制御を容易に
し、結晶間及び結晶内部での電気特性が均一化
し易いからである。また、半絶縁性基板として
使用する場合に従来品に比べて抵抗率を低く押
えることができるためでもある。ところで、モ
ル比As/Gaが1.5以上、さらに厳密には1.22以
上になるとAsが析出し、結晶成長上不都合が
生じる問題がある。工程()は電気的に活性
な固有欠陥による又は不純物による準位の濃度
を制御する従来の技術と性質が異なることに注
意を要する。
() 工程()で得られたGaAs結晶をAs雰囲
気又は不活性ガス中又は真空中で700℃から
1100℃の温度範囲において熱処理を行い、
GaAs結晶の比抵抗を増加させる制御工程。
この工程()は(a)比抵抗が小さい場合はこ
れを増加し、(b)結晶内での電気的特性を均一化
し、又必要に応じて、(c)電気的特性を熱的に安
定にするものである。電気的特性を熱的に安定
にするには、(a)の比抵抗増加に必要な熱処理時
間よりも長時間の処理を必要とする。この処理
時間は工程()のAsとGaのモル比、熱処理
の温度等により異なるが、一般に100時間以内
の熱処理で特性は安定する。また、上記(b)、(c)
の特性を得るためには700℃以上の熱処理温度
が必要である。しかし、1100℃以上の温度は工
程を複雑化するが、その必要性はみあたらな
い。なお、As雰囲気又は不活性ガスは真空中
において、熱処理を行うことは、GaAsの分離
及び劣化を防止するために必要である。
() 工程()で得られたGaAs結晶をAs雰囲
気又は不活性ガス中又は真空中で450℃から650
℃の温度範囲において熱処理を行い、GaAs結
晶の比抵抗を減少させる制御工程。
この工程()はGaAs結晶の比抵抗を減少
させる工程で、工程()と反対方向に特性操
作をするものである。650℃以上の温度では工
程()でみられる現象が生じ、一方、450℃
以下になると長時間の熱処理が必要となり、比
抵抗減少制御には実用的でない。また、熱処理
効果は約300時間で飽和するため、それ以上の
処理時間は必要としない。
また、本発明には以下の態様がある。
前記工程()の後に工程()を行う方法。
比抵抗の増加の制御に意義がある。
前記工程()の後に工程()を行う方法。
比抵抗の減少の制御に意義がある。
前記工程()の後に、工程()を行い、さ
らに工程()を行う方法。比抵抗を増加した後
に適宜に減少させる制御に意義がある。但し、工
程()において長時間の熱処理を行なつて電気
的特性が安定した後は効果がない。
前記工程()後に工程()を行い、さらに
工程()を行う方法。比抵抗を減少させた後
に、適宜に増加させる制御に意義がある。
具体例 1 直径55mm±2mm、長さ10cmのGaAs単結晶を高
圧LEC(液体封止チヨクラルスキー)法により、
純度99.9999%のAs及びGaを原材料としてPBN
ルツボ(熱分解窒化ボロン製ルツボ)を用いて成
長させた。この際、AsとGaの量はモル比As/
Gaで1.2とし、不純物のドープは行なわれなかつ
た。上記成長の結果、得られたインゴシトをスラ
イスして0.55mm厚のウエハを得た。インゴツトの
シード(種子結晶)側及びテール側より切り出し
た上記ウエハについて比抵抗の分布を測定した。
測定は、3×3mm2角の試料を用い、オリエンテー
シヨンフラツトネスに垂直な方向について行なつ
た。
第2図は測定に使用されたウエハ1のオリエン
テーシヨンフラツトネスOFに垂直な面を示して
いる。第2図においては左半面はアズ グロウン
(as grown)の状態、即ちGaAs単結晶を成長さ
せたままの熱処理前のウエハでの測定を示し、同
図中符号1〜8はその測定位置を示している。一
方、第2図において右半面のウエハは切断して
N2雰囲気中で800℃、1時間の熱処理をしたもの
である。測定位置はアズグロウンの状態の測定位
置と対応させて符号1′〜8′として示している。
第1図は上記測定結果を示す図である。第1図
において、アズグロウン状態のGaAs単結晶の比
抵抗Paが位置によつて変動しているのに対し、
熱処理後の比抵抗Pbは増加すると共に位置にか
かわらず均一化している。
具体例 2 第3図は本発明の方法によつて成長したGaAs
単結晶を熱処理によつて比抵抗を制御した例を示
している。第3図に示す、アズグロウン状態で
106Ωcm台にある比抵抗Poを500℃で20時間、熱処
理を行い(工程())、比抵抗を104Ωcm台へ減
少させた。さらに500℃で20時間熱処理を行うと、
比抵抗は減少するもののその割合は小さいことが
示されている。
一方、上記比抵抗Poのアズグロウン状態の
GaAs単結晶を785℃で1時間の熱処理を行うと
(工程())、比工程は107Ωcm台へと増加した。
この後、500℃で20時間の熱処理を行う(工程
())と、比抵抗は低下するものの、アズグロウ
ン状態から直接、工程()を行なつた場合より
も比抵抗の低下が小さい。これは、785℃におけ
る熱処理は比抵抗を一定値まで増加させる働きを
もち、かつ以後の熱処理に対して比抵抗をより安
定な状態への保持する働きがある。アズグロウン
状態から785℃の熱処理を時間を変えて行い、そ
の後夫々に500℃、20時間の熱処理をすると、第
3図の破線で示すようになり、比抵抗を制御する
ことができる。なお、アズグロウン状態のGaAs
単結晶を785℃で長時間、この例では約15時間熱
処理すると比抵抗は約3×107Ωcmで熱的に安定
した。
具体例 3 前記具体例1と同一条件で成長したGaAs単結
晶をインゴツトの状態で真空置換後、Asと共に
密封し、950℃で15時間の熱処理を行なつた(工
程())。この後、インゴツトからスライスした
各ウエハの比抵抗を測定した結果、第4図に示す
ように各ウエハ(ウエハナンバとして示す)の比
抵抗は3(±1)×107Ωcmになり、結晶全体が均
一性を有するGaAs単結晶が得られた。
さらに、上記ウエハを850℃で0.5時間熱処理を
行なつた。この結果、第5図に示すように各ウエ
ハの比抵抗は第4図の場合とほとんど変化がな
く、熱的に安定していることを示している。
第6図Aは本発明に従つて前記工程()工程
()によつて製造されたGaAs単結晶のウエハ
をABエツチング(M.S.Abrahams et al
Jounral of Applied Physics、Vol.35、p.2855参
照、AgNO3、CrO3、HF、H2Oの成分からなる
エツチング用液を利用するエツチング方法)した
後、顕微鏡により観察した写真を示している。一
方、第6図Bは通常の結晶成長方法と熱処理の組
み合わせによつて得られた前記ABエツチング後
の顕微鏡写真である。一般にABエツチングは、
転位の存在を明らかにするだけでなく、電気的特
性の不均一性をも明らかにできることが知られて
いる。従つて、ABエツチングによつて得られた
結晶のパターンを観察することにより、電気的特
性の均一性を判断することができる。第6図Bで
は、網状に分布している転位近傍に不均一性が存
在するのに対し、同図Aではその不均一性が著し
く減少しており、本発明によつて電気的特性が均
一化することを示している。
第7図は本発明によつて製造されたGaAsウエ
ハのホール移動度の分布を示してている。即ち。
本発明のホール移動度の絶対値は8000〜8300cm2
V.Sで均一性があるのに対し、従来のGaAsの移
動度は5000〜7000cm2/V.Sで不均一であり、本発
明により電気特性が改善されたことを示してい
る。
なお、本発明はGaAsの多結晶にも適用でき
る。
(ト) 効 果 この発明のガリウム砒素結晶の製造方法は以下
の有効を有する、()比抵抗に代表される
GaAs結晶の電気的特性の制御が可能である。即
ち、本発明は結晶成長工程と減少制御工程、結晶
成長工程と減少制御工程と増加制御工程、結晶成
長工程と増加制御工程と減少制御工程、の電気特
性制御の3つの態様により比抵抗の値を必要に応
じて大幅に制御することができる。()GaAs
結晶の均一な比抵抗が得られ、かつその比抵抗を
従来よりも低くすることが可能である。()熱
的に比抵抗が安定したGaAs結晶が得られる。
()比抵抗を比較的低く押えることができるか
ら、デバイス製造工程において従来問題とされて
いる、GaAs基板表面特性がP型になる、いわゆ
る熱変成の問題が大幅に緩和される。
()GaAs結晶ウエハの結晶の均一性が得ら
れ、特に転位近傍での電気的特性の不均一が大幅
に減少する。()ホール移動度が上昇し、かつ
均一化される。
【図面の簡単な説明】
第1図はGaAs単結晶のアズグロウン状態と熱
処理後の比抵抗の分布の具体例を示す図、第2図
は第1図の比抵抗測定に使用した試料の切り出し
位置を示す図、第3図は本発明によるGaAs単結
晶のアズグロウン状態の比抵抗から熱処理により
比抵抗を制御する状態を示す図、第4図は本発明
による950℃の熱処理を行なつた後のGaAs単結
晶の比抵抗分布を示す図、第5図は第4図の処理
の後にさらに熱処理をした後の比抵抗の分布状態
を示す図、第6図A,Bはそれぞれ本発明及び
GaAs結晶ウエハのABエツチング後の結晶構造
を示す顕微鏡写真、第7図は本発明のGaAs結晶
のホール移動度の分布を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a) 砒素とガリウムのモル比As/Gaを1.02
    から1.5の範囲としてガリウム砒素結晶を成長
    させる結晶成長工程と、 (b) 得られたガリウム砒素結晶を450℃から650℃
    の温度範囲において砒素を含む雰囲気又は不活
    性ガス中又は真空中にて熱処理を行い、該ガリ
    ウム砒素結晶の比抵抗を減少する、電気特性の
    減少制御工程と、 を含むガリウム砒素結晶の製造方法。 2 (a) 砒素とガリウムのモル比As/Gaを1.02
    から1.5の範囲としてガリウム砒素結晶を成長
    させる結晶成長工程と、 (b) 得られたガリウム砒素結晶を450℃から650℃
    の温度範囲において砒素を含む雰囲気又は不活
    性ガス中又は真空中にて熱処理を行い、該ガリ
    ウム砒素結晶の比抵抗を減少する、電気特性の
    減少制御工程と、 (c) 上記(b)の工程により得られたガリウム砒素結
    晶を700℃〜1100℃の温度範囲において砒素を
    含む雰囲気又は不活性ガス中又は真空中にて熱
    処理を行い、該ガリウム砒素結晶の比抵抗を増
    加する、電気特性の増加制御工程と、 を含むガリウム砒素結晶の製造方法。 3 (a) 砒素とガリウムのモル比As/Gaを1.02
    から1.5の範囲としてガリウム砒素結晶を成長
    させる結晶成長工程と、 (b) 得られたガリウム砒素結晶を700℃〜1100℃
    の温度範囲において砒素を含む雰囲気又は不活
    性ガス中又は真空中にて熱処理を行い、該ガリ
    ウム砒素結晶の比抵抗を増加する、電気特性の
    増加制御工程と、 (c) 上記(b)の工程により得られたガリウム砒素結
    晶を450℃から650℃の温度範囲において砒素を
    含む雰囲気又は不活性ガス中又は真空中にて熱
    処理を行い、該ガリウム砒素結晶の比抵抗を減
    少する、電気特性の減少制御工程と、 を含むガリウム砒素結晶の製造方法。
JP2530187A 1987-02-05 1987-02-05 ガリウム砒素結晶の製造方法 Granted JPS63195199A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2530187A JPS63195199A (ja) 1987-02-05 1987-02-05 ガリウム砒素結晶の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2530187A JPS63195199A (ja) 1987-02-05 1987-02-05 ガリウム砒素結晶の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63195199A JPS63195199A (ja) 1988-08-12
JPH0411518B2 true JPH0411518B2 (ja) 1992-02-28

Family

ID=12162192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2530187A Granted JPS63195199A (ja) 1987-02-05 1987-02-05 ガリウム砒素結晶の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63195199A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0269307A (ja) * 1988-09-02 1990-03-08 Nippon Mining Co Ltd リン化インジウムおよびその製造方法
JPH0745360B2 (ja) * 1988-12-28 1995-05-17 株式会社ジャパンエナジー InP単結晶の熱処理方法
JPH03232235A (ja) * 1990-02-08 1991-10-16 Sumitomo Metal Mining Co Ltd GaAs化合物半導体単結晶基板の熱処理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61151094A (ja) * 1984-12-26 1986-07-09 Agency Of Ind Science & Technol 化合物半導体単結晶の製造方法
JPS61201700A (ja) * 1985-03-05 1986-09-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 高抵抗GaAs結晶およびその製造方法
JPS61275196A (ja) * 1985-05-29 1986-12-05 Toshiba Corp GaAs単結晶の製造方法
JPH07107879B2 (ja) * 1986-07-14 1995-11-15 三菱電機株式会社 荷電粒子装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63195199A (ja) 1988-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0503816B1 (en) Heat treatment of Si single crystal
JP5772553B2 (ja) シリコン単結晶の評価方法およびシリコン単結晶の製造方法
US20070113778A1 (en) Epitaxial silicon wafer
KR20030022322A (ko) 질소도프 어닐웨이퍼의 제조방법 및 질소도프 어닐웨이퍼
US5385115A (en) Semiconductor wafer heat treatment method
JPH0411518B2 (ja)
JPH02192500A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
US4585511A (en) Method of growing gallium arsenide crystals using boron oxide encapsulant
US4578126A (en) Liquid phase epitaxial growth process
EP0334684B1 (en) A method for heat-treating gallium arsenide monocrystals
JPS58161999A (ja) 半絶縁性砒化ガリウム単結晶の製造方法
JPH0557239B2 (ja)
JP3793934B2 (ja) 半絶縁性InP単結晶の製造方法
JP2881759B2 (ja) 酸素濃度の均一なシリコンウェーハ及びその製造方法
JPH0543679B2 (ja)
JPH0380199A (ja) p型GaAs単結晶基板およびその製造方法並びにそれを用いた半導体装置
KR100500394B1 (ko) 에피택셜 실리콘웨이퍼의 제조 방법
JPS61286300A (ja) 均一な特性を有するGaAs単結晶の製造方法
JPH0784360B2 (ja) 半絶縁性GaAs基板の製造方法
JPH01215799A (ja) 半絶縁性GaAs化合物半導体単結晶及びその製造方法
JP3171451B2 (ja) GaAs単結晶の熱処理方法
JP2737990B2 (ja) 化合物半導体単結晶製造装置
JP2770572B2 (ja) 半絶縁性GaAs単結晶の製造方法
JPH07115999B2 (ja) 化合物半導体単結晶の熱処理方法
Akai Basic High-Technology Laboratories, Sumitomo Electric Ind., Ltd.