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JPH0787187B2 - ＧａＡｓ化合物半導体基板の製造方法 - Google Patents

ＧａＡｓ化合物半導体基板の製造方法

Info

Publication number
JPH0787187B2
JPH0787187B2 JP62202223A JP20222387A JPH0787187B2 JP H0787187 B2 JPH0787187 B2 JP H0787187B2 JP 62202223 A JP62202223 A JP 62202223A JP 20222387 A JP20222387 A JP 20222387A JP H0787187 B2 JPH0787187 B2 JP H0787187B2
Authority
JP
Japan
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heat treatment
compound semiconductor
resistivity
gaas compound
semiconductor substrate
Prior art date
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JP62202223A
Other languages
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JPS6445126A (en
Inventor
康夫 大槻
芳雄 中村
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to GB8819201A priority patent/GB2208612B/en
Priority to DE3827496A priority patent/DE3827496A1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/42—Gallium arsenide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S438/974—Substrate surface preparation

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

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方法に関し、特に
基板内で特性分布が平坦であり、かつ抵抗率の高い半絶
縁性GaAs基板の製法に関する。
〔従来の技術〕
III−Ｖ族化合物半導体の中でもGaAsは電子移動度が大
きく、超高速集積回路、光−電子集積回路の素子用結晶
基板として広く用いられつつある。このGaAs基板は通常
液体封止引き上げ法（以下LEC法と略記）により得られ
た柱状インゴットから製造されている。ところがLEC法
により作られたGaAs基板は一般に基板内での特性のばら
つきが大きい（Japanese Journal of Applied Physics
vol.21,No.6 ′82p L335〜L337）。このばらついた特性
分布を平坦にするためにはGaAs単結晶にインゴットの状
態で高温長時間（800〜1100℃×２〜48時間）の熱処理
を施すインゴットアニール法が広く実施されている（Ga
As IC Symposium ′83 IEEE,D.Rumsky et al）。即ち該
インゴットアニール法によれば種々の特性例えばICにと
って重要であるしきい値電圧のばらつきが低減するとの
報告がある（Appl.Phys.Lett.44,′84 P410 Miyazawa
他）。
このインゴットアニール法は結晶を長時間加熱した後結
晶に歪が生じない様に50℃/hour程度のゆっくりした速
度で結晶を冷却することにより行なう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
LSIやIC用基板にとっては特性の均一性と同様に抵抗率
の高いことも重要である。これは抵抗率が高ければ素子
間の分離状態か良好になり、集積度も大きくすることが
できるからである。ところがインゴットアニールを施し
た基板は上記の如く特性の均一性は向上するが抵抗率は
低下してしまい、このため素子間での漏れ電流や活性層
から基板への漏れ電流が問題となっている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、基板の抵抗率を上
げるGaAs化合物半導体基板の製造方法を開発したもの
で、液体封止引き上げ法により得られたGaAs化合物半導
体結晶をインゴット状でアニールして室温まで徐冷し
（以下アニールという）、ウェーハー状に切断した後70
0℃以上の温度に加熱後、700℃以上の温度から30分以内
に400℃以下の温度に急冷し、続いて室温まで冷却する
熱処理（以下熱処理という）を施した後、鏡面研磨する
ことを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明方法において、液体封止引き上げ法により得られ
たGaAs化合物半導体結晶をまずインゴット状でアニール
するのは、インゴット特性分布を平坦化するためであ
り、具体的には通常の温度700〜1100℃で２〜48時間ア
ニールし、その後室温まで徐冷（約50℃／時間）する。
ここで室温まで徐冷するのは切断時或いはそれ以降のウ
ェーハーの割れを防止するためである。次に、この再加
熱処理前に、結晶をウェーハー状に切断するのは急冷時
の均一冷却によって結晶中の歪を生じにくくするためで
ある。
次にこの切断ウェーハーを700℃以上に再加熱し、その
温度から30分以内に400℃以下の温度に急冷するのは、
基板の抵抗率を高くするためである。
また発明者等の検討結果によると、インゴットアニール
されたGaAs化合物半導体結晶はドナーが多量に生じ、抵
抗率が低下する。これはアニール後の冷却過程のうち、
700℃〜400℃間で徐冷により多量のドナーが発生するた
めである。しかしこのウェーハー結晶を上記のごとく再
加熱し急冷（700℃以上の温度から30分以内に400℃以下
に冷却）することによって抵抗率を高くすることができ
る。これはインゴットアニールで発生したドナーが、上
記熱処理によって消滅するためと考えられる。
即ち、700℃以上に再加熱することによってインゴット
アニール時に発生したドナーを消滅させ、かつ700℃以
上から400℃以下に30分以内で急冷するこにドナーを再
び発生させないことにより、ウェーハーの抵抗を高くす
ることができる。
なお700℃以上での加熱時間は、１分〜60分の範囲が好
ましい。又400℃以下の温度から室温までは徐冷する。
この範囲では、ウェーハー結晶の抵抗は冷却速度に特に
影響しないが、好ましくは、内部歪の均一性の点から徐
冷が望ましい。
このような熱処理を施すことでインゴットアニールによ
り得られた特性の平坦性はそのままで全体として抵抗率
の高い結晶が得られる。
〔実施例〕
本発明を実施例により説明する。
LEC法により得られたGaAs単結晶（炭素濃度４×1014cm
-3以下）のインゴットをアニール後、ウェーハー状に切
断し、該ウェーハーを窒素気流中で第１図に示すような
温度カーブに従い850℃で10分加熱後、この温度から約2
0分で400℃以下に急冷し、その後室温まで徐冷する熱処
理を施した。
このような熱処理の効果を明らかにするためにアニール
後熱処理前のウェーハーの抵抗率を測定し、種々の抵抗
率のウェーハーについて、前記の熱処理を施し熱処理後
の抵抗率を測定し、これらの結果を第２図に示した。な
お熱処理後の抵抗率はウェーハー表面を50μｍエッチン
グして測定した。
第２図から明らかなように熱処理前は抵抗率が107Ω・c
m以下であったウェーハーであっても熱処理後はすべて1
07Ω・cm以上の抵抗率を有し、半絶縁性となった。
またアニール後で熱処理前ウェーハーとさらに熱処理を
施した後のウェーハーについて径方向での抵抗率の分布
を調べその結果を第３図に示した。
第３図から明らかなようにアニール、続いて熱処理後の
抵抗率の分布（Ａ）は、アニール、熱処理前（アニール
のまま）の抵抗率の分布（Ｂ）と比較して平坦性は熱処
理によっては失われず、むしろ向上していることが判
り、さらにいずれの場所においても熱処理後の方が高抵
抗化していることが判る。
〔発明の効果〕
このように本発明によればGaAs化合物半導体結晶の特性
の平坦性を維持したまま抵抗率を高くできる等工業上顕
著な効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例で施した熱処理の温度曲線を
示すグラフ、第２図は熱処理前後の抵抗率を示す実測
図、第３図は熱処理前後のウェーハー上の抵抗率の分布
を示す実測図である。 Ａ……アニール、続いて熱処理後の抵抗率の分布 Ｂ……アニール、熱処理前（as anneal）の抵抗率の分
布

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液体封止引き上げ法により得られたGaAs化
    合物半導体結晶をインゴット状でアニールして室温まで
    徐冷し、ウェーハー状に切断した後、これを700℃以上
    の温度に加熱後700℃以上の温度から30分以内に400℃以
    下の温度に急冷し、続いて室温まで冷却する熱処理を施
    した後、鏡面研磨することを特徴とするGaAs化合物半導
    体基板の製造方法。
  2. 【請求項２】ウェーハー状に切断後の熱処理を窒素ガス
    雰囲気中で行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載のGaAs化合物半導体基板の製造方法。
JP62202223A 1987-08-13 1987-08-13 ＧａＡｓ化合物半導体基板の製造方法 Expired - Lifetime JPH0787187B2 (ja)

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US07/229,993 US4889493A (en) 1987-08-13 1988-08-09 Method of manufacturing the substrate of GaAs compound semiconductor
GB8819201A GB2208612B (en) 1987-08-13 1988-08-12 Method of manufacturing the substrate of gaas compound semiconductor
DE3827496A DE3827496A1 (de) 1987-08-13 1988-08-12 Verfahren zur herstellung des substrats eines galliumarsenid-halbleiters

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JPS6445126A JPS6445126A (en) 1989-02-17
JPH0787187B2 true JPH0787187B2 (ja) 1995-09-20

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