JPS61275196A - ＧａＡｓ単結晶の製造方法 - Google Patents
ＧａＡｓ単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS61275196A JPS61275196A JP60114221A JP11422185A JPS61275196A JP S61275196 A JPS61275196 A JP S61275196A JP 60114221 A JP60114221 A JP 60114221A JP 11422185 A JP11422185 A JP 11422185A JP S61275196 A JPS61275196 A JP S61275196A
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- JP
- Japan
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- crystal
- single crystal
- gaas single
- dispersion
- gaas
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、高集積回路用基板等に用いることのできるよ
うな均一性の高いＧａＡｓ単結晶の製造方法に関する。
うな均一性の高いＧａＡｓ単結晶の製造方法に関する。
Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶は、Ｓｉに比して電子の移動度が
５程度大きいため、高速・高集積回路用基板として有望
である。しかしＡｓの蒸気圧が高いため、高圧容器内で
高圧雰囲気にして上記原料融液表面をＢ、 ０．等の封
止剤で覆い、単結晶を引上げる液体カプセル引上げ法（
ＬＢＯ法）が一般に行われている。
５程度大きいため、高速・高集積回路用基板として有望
である。しかしＡｓの蒸気圧が高いため、高圧容器内で
高圧雰囲気にして上記原料融液表面をＢ、 ０．等の封
止剤で覆い、単結晶を引上げる液体カプセル引上げ法（
ＬＢＯ法）が一般に行われている。
ＬＥＣ法は一般に第３図に示すような構成で行なわれる
。すなわち、高圧容器内１にヒータ２にて加熱されるサ
セプタ３に取囲まれてなる。るつぼ４（例えば熱分解Ｂ
Ｎ ）内に原料のＧａとＡ３と封止剤のＢｔｏ、５を充
填する。Ａｓの蒸気圧が高いため、蒸発による損失分だ
けあらかじめ見込んでＧａとＡｓを充填する。まず８０
０−８５０℃まで加熱してＧａとＡ３を化合させ、Ｇａ
Ａｓとし、さらに融点まで加熱して融液６とする。而し
てその融液面に種子結晶７を接触させ、ついでその種子
結晶７を引き上げることにより、その種子結晶に続いて
Ｇ ａ Ａ ｓ結晶８を製造するという方法である。
。すなわち、高圧容器内１にヒータ２にて加熱されるサ
セプタ３に取囲まれてなる。るつぼ４（例えば熱分解Ｂ
Ｎ ）内に原料のＧａとＡ３と封止剤のＢｔｏ、５を充
填する。Ａｓの蒸気圧が高いため、蒸発による損失分だ
けあらかじめ見込んでＧａとＡｓを充填する。まず８０
０−８５０℃まで加熱してＧａとＡ３を化合させ、Ｇａ
Ａｓとし、さらに融点まで加熱して融液６とする。而し
てその融液面に種子結晶７を接触させ、ついでその種子
結晶７を引き上げることにより、その種子結晶に続いて
Ｇ ａ Ａ ｓ結晶８を製造するという方法である。
この様にして製造したＧａＡｓ結晶を薄い板に切出し、
表面を鏡面に研磨してウエノ・にする。ウェハ状態で電
気的に均一性を評価するには比抵抗分布、リーク電流分
布、ルミネセンス分布、イオン注入後のキャリアプロフ
ァイル分布測定等があるが、デバイス特性に相関性の高
いのはキャリアプロファイル分布測定である。このウェ
ハに、Ｓｉ等の不純物をイオン注入した後８００℃程度
でアニールして、Ａｔ等の金属を蒸着して、シ■ットキ
ダイオードを作成する。そして、この逆方向印加電圧と
静電容量からキャリアプロファイルを測定できる。プロ
ファイルは理論値に近く、ピークキャリア濃度との分散
は低い方が良い。しかし結晶製造条件と比抵抗分布、リ
ーク電流分布等はしだいに明らかにされて来ているが、
キャリアプロファイルやデバイス特性とは相関性があま
シ明確ではなかった。そのためデバイスとの関連がなく
、デバイス特性が均一な食込結晶は得られていなかった
。結晶製造において、電気的特性の均一性に関係すると
考えられるのは、原料部材の残留不純物、結晶組成等が
ある。
表面を鏡面に研磨してウエノ・にする。ウェハ状態で電
気的に均一性を評価するには比抵抗分布、リーク電流分
布、ルミネセンス分布、イオン注入後のキャリアプロフ
ァイル分布測定等があるが、デバイス特性に相関性の高
いのはキャリアプロファイル分布測定である。このウェ
ハに、Ｓｉ等の不純物をイオン注入した後８００℃程度
でアニールして、Ａｔ等の金属を蒸着して、シ■ットキ
ダイオードを作成する。そして、この逆方向印加電圧と
静電容量からキャリアプロファイルを測定できる。プロ
ファイルは理論値に近く、ピークキャリア濃度との分散
は低い方が良い。しかし結晶製造条件と比抵抗分布、リ
ーク電流分布等はしだいに明らかにされて来ているが、
キャリアプロファイルやデバイス特性とは相関性があま
シ明確ではなかった。そのためデバイスとの関連がなく
、デバイス特性が均一な食込結晶は得られていなかった
。結晶製造において、電気的特性の均一性に関係すると
考えられるのは、原料部材の残留不純物、結晶組成等が
ある。
最近では、原料・部材の高純度化に伴い、結晶組成を決
める仕込み組成を最適化することが重要となる。
める仕込み組成を最適化することが重要となる。
本発明は上記火点に鑑みなされたもので、均一性が高く
、高速高集積、回路用基板に適するＧａＡｓ単結晶を製
造する方法を提供することを目的とする。
、高速高集積、回路用基板に適するＧａＡｓ単結晶を製
造する方法を提供することを目的とする。
本発明は、引上げ条件とキャリアブ四ファイル分布やデ
バイス特性との関連の考察によって、ＧａとＡ３との原
料の組成比Ｇ ａ ／Ａ ｓを０．９０〜０．９２５に
することで、キャリアプロファイルの均一性を向上させ
ることができる。
バイス特性との関連の考察によって、ＧａとＡ３との原
料の組成比Ｇ ａ ／Ａ ｓを０．９０〜０．９２５に
することで、キャリアプロファイルの均一性を向上させ
ることができる。
本発明によれば、ＧａＡｓ結晶基板のデバイスに必要な
均一性が得られる。特にキャリアプロファイルのピーク
値の分散が５チから０．５％と１／１０以下に向上した
。又、ＦＥＴ特性のしきい値、電圧Ｖｔｈの分散が１０
０ｍＶから３０ｍＶに大幅に向上した。そのほか、ＦＥ
Ｔ等の電子デバイスの歩留シが上記分散向上によυ１チ
から２０％程度に大幅に向上した。
均一性が得られる。特にキャリアプロファイルのピーク
値の分散が５チから０．５％と１／１０以下に向上した
。又、ＦＥＴ特性のしきい値、電圧Ｖｔｈの分散が１０
０ｍＶから３０ｍＶに大幅に向上した。そのほか、ＦＥ
Ｔ等の電子デバイスの歩留シが上記分散向上によυ１チ
から２０％程度に大幅に向上した。
以下、本発明の実施例を図面を参照し外から説明する。
第１図は、本発明のＧ ａ Ａ ｓ単結晶を製造するプ
ロセスの一実施例を示す。結晶製造装置は第３図と同様
の構成である。
ロセスの一実施例を示す。結晶製造装置は第３図と同様
の構成である。
まず、■原料の調合を行う。純度９９．９９９９％のＧ
ａと、純度９９．９９９９％のＡｓを組成比Ｇ ａ ／
Ａ ｓｏ、９２となるようＫそれぞれ３５７．９５ｇと
４４２．０５ｇ合計８００ｇをＰ−ＢＮるつぼ４中に収
容した。その上に酸化硼素１５０ｇを置き、 ■真空乾燥する。 高圧容器内を真空ポンプで１０−”
Ｔｏｒｒ程度まで真空引きし、１５０′℃程度に１〜２
時間加熱する。
ａと、純度９９．９９９９％のＡｓを組成比Ｇ ａ ／
Ａ ｓｏ、９２となるようＫそれぞれ３５７．９５ｇと
４４２．０５ｇ合計８００ｇをＰ−ＢＮるつぼ４中に収
容した。その上に酸化硼素１５０ｇを置き、 ■真空乾燥する。 高圧容器内を真空ポンプで１０−”
Ｔｏｒｒ程度まで真空引きし、１５０′℃程度に１〜２
時間加熱する。
■直接合成。 次に高圧容器にＡｒ又は窒素を約１５〜
２０気圧満たした後、カーボンヒータにより５００へ６
００℃程度までは１時間当りｉｏｏ℃程度にゆっくシ加
熱し、酸化硼素がＧａとＡｓの上部に覆われるようにし
て、８００〜８５０℃まで加熱し、ＧａとＡｓをＧ ａ
Ａ ｓに化合させ、直接合成を行う。この時、Ａｓが
蒸発するため０．９２の仕込組成比が変化して、０．９
４〜０．９６の融液組成となる。
２０気圧満たした後、カーボンヒータにより５００へ６
００℃程度までは１時間当りｉｏｏ℃程度にゆっくシ加
熱し、酸化硼素がＧａとＡｓの上部に覆われるようにし
て、８００〜８５０℃まで加熱し、ＧａとＡｓをＧ ａ
Ａ ｓに化合させ、直接合成を行う。この時、Ａｓが
蒸発するため０．９２の仕込組成比が変化して、０．９
４〜０．９６の融液組成となる。
０種付け。 さらに加熱してＧ ａ Ａ ｓを融解させ
、（１００）軸をもつ種子結晶７を融液に接触嘔せ、１
時間当ｐ７ｘｘの速度で引上げ、ヒータ加熱電力を除々
に下げ、結晶を大きくする。
、（１００）軸をもつ種子結晶７を融液に接触嘔せ、１
時間当ｐ７ｘｘの速度で引上げ、ヒータ加熱電力を除々
に下げ、結晶を大きくする。
■結晶成長。 一定径に々るように加熱電力を制御しな
がら所定の長さ、例えば５９ｘｚになったら結晶を融液
から切離す。その後１時間当ｊ９１００℃の割合で徐冷
する。
がら所定の長さ、例えば５９ｘｚになったら結晶を融液
から切離す。その後１時間当ｊ９１００℃の割合で徐冷
する。
この様にして作成した結晶を切出して鏡面に研磨し、シ
１ットキダイオードを面上に多数作成した。シ冒ットキ
ダイオードは、Ｓｉを１５０ＫｅＶ。
１ットキダイオードを面上に多数作成した。シ冒ットキ
ダイオードは、Ｓｉを１５０ＫｅＶ。
２．５Ｘ１０”ｃｍ ”の条件でイオン注入、８５０
℃で１５分アニールした後、直径１ｎの大きさでＡ１を
蒸着して形成した。その各々についてキャリアプロファ
イルを測定し、ピークキャリア濃度Ｎｐとその分散を求
めたととる、ピークキャリア濃度Ｎｐは１．２ Ｘｉ
Ｏ”ｃｍ ”、分散ハ０．９ ％ テロ ッ７’Ｃ０
又、第２図の様に仕込組成Ｇ ａ ／Ａ ｓを０．８５
．０．８８Ｏ６９，０，９２，０，９５，０，９８，１
，０と変えた。０．８８゜０．８５では多結晶が発生し
て結晶成長できず、０．９以上で結晶が作成できた。分
散は組成比０．９．０．９２では１％以下で、０．９５
．０．９８．１．０となるに従って２ｂｅ ３ｉ ｓ
％と大幅に増加した。この様に結晶が作成でき、分散が
１チ以下の領域は組成比が０．９〜０．９２５の範囲で
あることが明らかである。
℃で１５分アニールした後、直径１ｎの大きさでＡ１を
蒸着して形成した。その各々についてキャリアプロファ
イルを測定し、ピークキャリア濃度Ｎｐとその分散を求
めたととる、ピークキャリア濃度Ｎｐは１．２ Ｘｉ
Ｏ”ｃｍ ”、分散ハ０．９ ％ テロ ッ７’Ｃ０
又、第２図の様に仕込組成Ｇ ａ ／Ａ ｓを０．８５
．０．８８Ｏ６９，０，９２，０，９５，０，９８，１
，０と変えた。０．８８゜０．８５では多結晶が発生し
て結晶成長できず、０．９以上で結晶が作成できた。分
散は組成比０．９．０．９２では１％以下で、０．９５
．０．９８．１．０となるに従って２ｂｅ ３ｉ ｓ
％と大幅に増加した。この様に結晶が作成でき、分散が
１チ以下の領域は組成比が０．９〜０．９２５の範囲で
あることが明らかである。
又、組成比ＧａＡｓ、０．９２で作成したＧ ａ Ａ
ｓ基板にＰＥＴを多数製作したところ、しきい値電圧ｖ
ｔｈの分散は２０ｍＶ以下であった。一方従来組成の、
０．９８の基板でＦＥＴを試作した場合、しきい値電圧
Ｖｔｈの分散は１００ ｍＶと大きかった。
ｓ基板にＰＥＴを多数製作したところ、しきい値電圧ｖ
ｔｈの分散は２０ｍＶ以下であった。一方従来組成の、
０．９８の基板でＦＥＴを試作した場合、しきい値電圧
Ｖｔｈの分散は１００ ｍＶと大きかった。
ｆａｉ図は、本発明の一実施例を説明するための図、第
２図は、本発明の特徴である組成比Ｇａ／Ａｓとビーク
キ中リブ濃度Ｎｐとの分散の関係を示した図、第３図は
、結晶製造装置の構成図である。 １・・・高圧容器、２・・・ヒータ、３・・・サセプタ
、４・・・Ｐ−ＢＮるつぼ、５・・・酸化硼素、６・・
・ＧａＡｓ融液、７・・・種子結晶、８・・・作成した
ＧａＡｓ結晶。 １、Ａ７ 第 ２ 図 第３図
２図は、本発明の特徴である組成比Ｇａ／Ａｓとビーク
キ中リブ濃度Ｎｐとの分散の関係を示した図、第３図は
、結晶製造装置の構成図である。 １・・・高圧容器、２・・・ヒータ、３・・・サセプタ
、４・・・Ｐ−ＢＮるつぼ、５・・・酸化硼素、６・・
・ＧａＡｓ融液、７・・・種子結晶、８・・・作成した
ＧａＡｓ結晶。 １、Ａ７ 第 ２ 図 第３図
Claims (1)
- 液体カプセル剤で覆われた原料融液より種子結晶を用い
て単結晶を引上げるＬＥＣ法を用いたＧａＡｓ単結晶の
製造方法において、該原料融液がＧａとＡｓから該液体
カプセル剤の下で直接合成されると共に、該原料の仕込
み原子数比率Ｇａ／Ａｓが０．９０〜０．９２５である
ことを特徴とするＧａＡｓ単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60114221A JPS61275196A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60114221A JPS61275196A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275196A true JPS61275196A (ja) | 1986-12-05 |
Family
ID=14632260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60114221A Pending JPS61275196A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61275196A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US6059876A (en) * | 1997-02-06 | 2000-05-09 | William H. Robinson | Method and apparatus for growing crystals |
-
1985
- 1985-05-29 JP JP60114221A patent/JPS61275196A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US6059876A (en) * | 1997-02-06 | 2000-05-09 | William H. Robinson | Method and apparatus for growing crystals |
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