JPH11268998A - ＧａＡｓ単結晶インゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶ウエハ - Google Patents
ＧａＡｓ単結晶インゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶ウエハInfo
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- JPH11268998A JPH11268998A JP7408998A JP7408998A JPH11268998A JP H11268998 A JPH11268998 A JP H11268998A JP 7408998 A JP7408998 A JP 7408998A JP 7408998 A JP7408998 A JP 7408998A JP H11268998 A JPH11268998 A JP H11268998A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デバイス特性の不良の原因の１つとなり得る
ＥＬ２濃度が低く、かつ、頭部から尾部にわたって均一
であることにより、高い歩留りでイオン注入に適したウ
エハを得ることができる、ＧａＡｓ単結晶インゴットお
よびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶
ウエハを提供する。 【解決手段】 ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットであ
って、インゴットの頭部から尾部までの全領域におい
て、ＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲
であることを特徴とする。
ＥＬ２濃度が低く、かつ、頭部から尾部にわたって均一
であることにより、高い歩留りでイオン注入に適したウ
エハを得ることができる、ＧａＡｓ単結晶インゴットお
よびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶
ウエハを提供する。 【解決手段】 ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットであ
って、インゴットの頭部から尾部までの全領域におい
て、ＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲
であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＡｓ単結晶イ
ンゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａ
Ａｓ単結晶ウエハに関するものであり、特に、集積回路
やマイクロ波素子に用いられるＧａＡｓ単結晶ウエハお
よび該ウエハを採取するためのＧａＡｓ単結晶インゴッ
トならびにその製造方法に関するものである。
ンゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａ
Ａｓ単結晶ウエハに関するものであり、特に、集積回路
やマイクロ波素子に用いられるＧａＡｓ単結晶ウエハお
よび該ウエハを採取するためのＧａＡｓ単結晶インゴッ
トならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧａＡｓ単結晶の育成方法として
は、主として液体封止引上げ法（liquid encapsulated
Czochralski method：ＬＥＣ法）が用いられていた。
は、主として液体封止引上げ法（liquid encapsulated
Czochralski method：ＬＥＣ法）が用いられていた。
【０００３】しかしながら、ＬＥＣ法により育成された
ＧａＡｓ結晶基板を集積回路やマイクロ波素子に用いた
場合、周波数分散や低周波数発振等のデバイス特性不良
が生じるという問題があった。これは、ＬＥＣ法により
育成されたＧａＡｓ結晶は、ＥＬ２濃度が約１．５×１
０16ｃｍ-3と高いことが原因の１つではないかと考えら
れていた。
ＧａＡｓ結晶基板を集積回路やマイクロ波素子に用いた
場合、周波数分散や低周波数発振等のデバイス特性不良
が生じるという問題があった。これは、ＬＥＣ法により
育成されたＧａＡｓ結晶は、ＥＬ２濃度が約１．５×１
０16ｃｍ-3と高いことが原因の１つではないかと考えら
れていた。
【０００４】また、「化合物半導体の結晶成長と評価
その３（西澤潤一編，半導体研究２９，ｐｐ．３〜ｐ
ｐ．２９）１．ＧａＡｓＩＣ用引上結晶の量産化技術の
開発」（文献１）には、ＬＥＣ法により育成されたＧａ
Ａｓ結晶における原料融液組成とＥＬ２濃度との関係が
開示されている。
その３（西澤潤一編，半導体研究２９，ｐｐ．３〜ｐ
ｐ．２９）１．ＧａＡｓＩＣ用引上結晶の量産化技術の
開発」（文献１）には、ＬＥＣ法により育成されたＧａ
Ａｓ結晶における原料融液組成とＥＬ２濃度との関係が
開示されている。
【０００５】文献１によれば、原料融液のヒ素比率（Ａ
ｓ／（Ｇａ＋Ａｓ））が０．５０１の場合には、ＥＬ２
濃度は得られたインゴットの全長にわたってほぼ一定で
ある。しかしながら、ヒ素比率がこれより高いとインゴ
ットの尾部に向かってＥＬ２濃度が次第に高くなり、一
方、ヒ素比率がこれより低いとインゴットの尾部に向か
ってＥＬ２濃度が次第に低くなってしまい、インゴット
の頭部と尾部との間でＥＬ２濃度が大きく変化してしま
うことが示されている。
ｓ／（Ｇａ＋Ａｓ））が０．５０１の場合には、ＥＬ２
濃度は得られたインゴットの全長にわたってほぼ一定で
ある。しかしながら、ヒ素比率がこれより高いとインゴ
ットの尾部に向かってＥＬ２濃度が次第に高くなり、一
方、ヒ素比率がこれより低いとインゴットの尾部に向か
ってＥＬ２濃度が次第に低くなってしまい、インゴット
の頭部と尾部との間でＥＬ２濃度が大きく変化してしま
うことが示されている。
【０００６】また、特開平９−８０４８号公報（文献
２）には、ＧａＡｓウエハをウエハアニールして表面近
傍をＧａリッチとすることにより、素子に用いた場合に
周波数分散を抑制する効果があることが開示されてい
る。
２）には、ＧａＡｓウエハをウエハアニールして表面近
傍をＧａリッチとすることにより、素子に用いた場合に
周波数分散を抑制する効果があることが開示されてい
る。
【０００７】一方、「Growth and properties of semi
insulating VGF-GaAs; E. Buhrig et al; Materials Sc
ience & Engineering Ｂ４４（１９９７）ｐｐ．２４８
〜ｐｐ．２５１）（文献３）には、縦型温度傾斜法（Ve
rtical Gradient Freezing method:ＶＧＦ法）により育
成されたＧａＡｓ単結晶において、ＥＬ２濃度が１．３
×１０16ｃｍ-3と低濃度であったという記載がある。ま
た、特開平３−１２２０９７号公報（文献４）にも、縦
型ブリッジマン法（Vertical Bridgman method: ＶＢ
法）により育成されたＧａＡｓ単結晶においてＥＬ２濃
度が０．８５〜１．１×１０16ｃｍ-3であり、ＶＧＦ法
により育成されたＧａＡｓ単結晶においてＥＬ２濃度が
０．４〜０．６６×１０16ｃｍ-3であった、という記載
がある。
insulating VGF-GaAs; E. Buhrig et al; Materials Sc
ience & Engineering Ｂ４４（１９９７）ｐｐ．２４８
〜ｐｐ．２５１）（文献３）には、縦型温度傾斜法（Ve
rtical Gradient Freezing method:ＶＧＦ法）により育
成されたＧａＡｓ単結晶において、ＥＬ２濃度が１．３
×１０16ｃｍ-3と低濃度であったという記載がある。ま
た、特開平３−１２２０９７号公報（文献４）にも、縦
型ブリッジマン法（Vertical Bridgman method: ＶＢ
法）により育成されたＧａＡｓ単結晶においてＥＬ２濃
度が０．８５〜１．１×１０16ｃｍ-3であり、ＶＧＦ法
により育成されたＧａＡｓ単結晶においてＥＬ２濃度が
０．４〜０．６６×１０16ｃｍ-3であった、という記載
がある。
【０００８】しかしながら、文献３および文献４におい
ては、単結晶インゴットの全長にわたってそのようなＥ
Ｌ２濃度の低い値が得られているか否かについては、何
ら記載されていない。
ては、単結晶インゴットの全長にわたってそのようなＥ
Ｌ２濃度の低い値が得られているか否かについては、何
ら記載されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、デ
バイス特性の不良の原因の１つとなり得るＥＬ２濃度
が、低く、かつ、インゴットの頭部から尾部にわたって
均一であることにより、高い歩留りでイオン注入に適し
たウエハを得ることができる、ＧａＡｓ単結晶インゴッ
トおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単
結晶ウエハを提供することにある。
バイス特性の不良の原因の１つとなり得るＥＬ２濃度
が、低く、かつ、インゴットの頭部から尾部にわたって
均一であることにより、高い歩留りでイオン注入に適し
たウエハを得ることができる、ＧａＡｓ単結晶インゴッ
トおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単
結晶ウエハを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によるＧ
ａＡｓ単結晶インゴットは、ＧａＡｓ単結晶からなるイ
ンゴットであって、インゴットの頭部から尾部までの全
領域において、ＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃ
ｍ-3の範囲であることを特徴としている。
ａＡｓ単結晶インゴットは、ＧａＡｓ単結晶からなるイ
ンゴットであって、インゴットの頭部から尾部までの全
領域において、ＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃ
ｍ-3の範囲であることを特徴としている。
【００１１】なお、本願明細書において、「インゴット
の頭部」とは、図１に示すように、ＧａＡｓ単結晶イン
ゴット１の全長をＬ（ｃｍ）、ＧａＡｓ単結晶インゴッ
ト１の種結晶３側端部からの長さをｘ（ｃｍ）としたと
き、ｘ／Ｌ＝０．１で表わされる位置をいうものとす
る。ここで、このｘ／Ｌ＝０．１で表わされる位置は、
ＧａＡｓ単結晶インゴット１の種結晶３側端部の固化率
ｇを０としたとき、固化率ｇ＝０．１として表わすこと
もできる。
の頭部」とは、図１に示すように、ＧａＡｓ単結晶イン
ゴット１の全長をＬ（ｃｍ）、ＧａＡｓ単結晶インゴッ
ト１の種結晶３側端部からの長さをｘ（ｃｍ）としたと
き、ｘ／Ｌ＝０．１で表わされる位置をいうものとす
る。ここで、このｘ／Ｌ＝０．１で表わされる位置は、
ＧａＡｓ単結晶インゴット１の種結晶３側端部の固化率
ｇを０としたとき、固化率ｇ＝０．１として表わすこと
もできる。
【００１２】また、本願明細書において、「インゴット
の尾部」とは、ｘ／Ｌ＝０．８で表わされる位置をいう
ものとする。ここで、このｘ／Ｌ＝０．８で表わされる
位置は、固化率ｇ＝０．８として表わすこともできる。
の尾部」とは、ｘ／Ｌ＝０．８で表わされる位置をいう
ものとする。ここで、このｘ／Ｌ＝０．８で表わされる
位置は、固化率ｇ＝０．８として表わすこともできる。
【００１３】請求項２の発明によるＧａＡｓ単結晶イン
ゴットは、請求項１の発明の構成において、インゴット
の頭部におけるＥＬ２濃度と、インゴットの尾部におけ
るＥＬ２濃度との変化の割合が、１０％未満であること
を特徴としている。
ゴットは、請求項１の発明の構成において、インゴット
の頭部におけるＥＬ２濃度と、インゴットの尾部におけ
るＥＬ２濃度との変化の割合が、１０％未満であること
を特徴としている。
【００１４】請求項３の発明によるＧａＡｓ単結晶イン
ゴットは、請求項１または請求項２の発明の構成におい
て、ＧａＡｓ単結晶の平均転位密度は１０，０００ｃｍ
-2未満であり、ＧａＡｓ単結晶の平均残留歪み（｜Ｓｒ
−Ｓｔ｜）は１×１０-5未満であり、インゴットの直径
は３インチ以上であることを特徴としている。
ゴットは、請求項１または請求項２の発明の構成におい
て、ＧａＡｓ単結晶の平均転位密度は１０，０００ｃｍ
-2未満であり、ＧａＡｓ単結晶の平均残留歪み（｜Ｓｒ
−Ｓｔ｜）は１×１０-5未満であり、インゴットの直径
は３インチ以上であることを特徴としている。
【００１５】請求項４の発明によるＧａＡｓ単結晶ウエ
ハは、ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットから採取した
ウエハであって、インゴットの頭部から尾部までの全領
域において、ＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ
-3の範囲であることを特徴としている。
ハは、ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットから採取した
ウエハであって、インゴットの頭部から尾部までの全領
域において、ＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ
-3の範囲であることを特徴としている。
【００１６】請求項５の発明によるＧａＡｓ単結晶ウエ
ハは、請求項４の発明の構成において、インゴットの頭
部におけるＥＬ２濃度と、インゴットの尾部におけるＥ
Ｌ２濃度との変化の割合が、１０％未満であることを特
徴としている。
ハは、請求項４の発明の構成において、インゴットの頭
部におけるＥＬ２濃度と、インゴットの尾部におけるＥ
Ｌ２濃度との変化の割合が、１０％未満であることを特
徴としている。
【００１７】請求項６の発明によるＧａＡｓ単結晶ウエ
ハは、ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットから採取した
複数のウエハであって、複数のウエハの各々のＥＬ２濃
度は０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲であり、複数
のウエハの互いに隣接するウエハ間でのＥＬ２濃度の変
化の割合の平均が、０．１％未満であることを特徴とし
ている。
ハは、ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットから採取した
複数のウエハであって、複数のウエハの各々のＥＬ２濃
度は０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲であり、複数
のウエハの互いに隣接するウエハ間でのＥＬ２濃度の変
化の割合の平均が、０．１％未満であることを特徴とし
ている。
【００１８】請求項７の発明によるＧａＡｓ単結晶ウエ
ハは、請求項４〜請求項６のいずれかの発明の構成にお
いて、ＧａＡｓ単結晶の平均転位密度は１０，０００ｃ
ｍ-2未満であり、ＧａＡｓ単結晶の平均残留歪みは１×
１０-5未満であり、ウエハの直径は３インチ以上である
ことを特徴としている。
ハは、請求項４〜請求項６のいずれかの発明の構成にお
いて、ＧａＡｓ単結晶の平均転位密度は１０，０００ｃ
ｍ-2未満であり、ＧａＡｓ単結晶の平均残留歪みは１×
１０-5未満であり、ウエハの直径は３インチ以上である
ことを特徴としている。
【００１９】請求項８の発明によるＧａＡｓ単結晶イン
ゴットの製造方法は、頭部から尾部までの全領域におい
てＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲で
あるＧａＡｓ単結晶インゴットの製造方法であって、垂
直に配置したるつぼの底部に、単結晶のＧａＡｓ化合物
からなる種結晶を配置するステップと、るつぼの残部
に、多結晶のＧａＡｓ化合物原料を配置するステップ
と、るつぼを加熱手段中に配置するステップと、加熱手
段により、るつぼの底部の温度に対してるつぼの上部の
温度が５℃以上高くなるように設定して加熱することに
より、ＧａＡｓ化合物原料を溶融した後、るつぼの底部
より溶融したＧａＡｓ化合物原料を固化して、ＧａＡｓ
単結晶を成長するステップと、を備えている。
ゴットの製造方法は、頭部から尾部までの全領域におい
てＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲で
あるＧａＡｓ単結晶インゴットの製造方法であって、垂
直に配置したるつぼの底部に、単結晶のＧａＡｓ化合物
からなる種結晶を配置するステップと、るつぼの残部
に、多結晶のＧａＡｓ化合物原料を配置するステップ
と、るつぼを加熱手段中に配置するステップと、加熱手
段により、るつぼの底部の温度に対してるつぼの上部の
温度が５℃以上高くなるように設定して加熱することに
より、ＧａＡｓ化合物原料を溶融した後、るつぼの底部
より溶融したＧａＡｓ化合物原料を固化して、ＧａＡｓ
単結晶を成長するステップと、を備えている。
【００２０】
【発明の実施の形態】図２は、本発明によるＧａＡｓ単
結晶インゴットの製造に用いられる、ＶＢ法によるＧａ
Ａｓ単結晶育成装置の一例を示す断面図である。
結晶インゴットの製造に用いられる、ＶＢ法によるＧａ
Ａｓ単結晶育成装置の一例を示す断面図である。
【００２１】図２を参照して、このＧａＡｓ単結晶育成
装置１００は、気密容器１０と、支持台８と、ヒータ６
と、断熱材７とを備えている。支持台８の下部には下軸
１９が取付けられ、結晶成長の際に支持台８を矢印の方
向へ移動させることができる。また、支持台８内には、
るつぼ５が設置される。
装置１００は、気密容器１０と、支持台８と、ヒータ６
と、断熱材７とを備えている。支持台８の下部には下軸
１９が取付けられ、結晶成長の際に支持台８を矢印の方
向へ移動させることができる。また、支持台８内には、
るつぼ５が設置される。
【００２２】次に、このように構成されるＧａＡｓ単結
晶育成装置を用いて、ＧａＡｓ単結晶インゴットを製造
する方法について説明する。
晶育成装置を用いて、ＧａＡｓ単結晶インゴットを製造
する方法について説明する。
【００２３】まず、るつぼ５の下部に、ＧａＡｓ単結晶
からなる種結晶３を配置し、続いてるつぼ５の残部にＧ
ａＡｓ多結晶原料を収容する。次に、ＧａＡｓ多結晶原
料の上に、封止剤４としてたとえばＢ2 Ｏ3 を収容す
る。
からなる種結晶３を配置し、続いてるつぼ５の残部にＧ
ａＡｓ多結晶原料を収容する。次に、ＧａＡｓ多結晶原
料の上に、封止剤４としてたとえばＢ2 Ｏ3 を収容す
る。
【００２４】次に、気密容器１０内に、Ａｒ等の不活性
ガス、またはＮ2 ガス等を導入し、気密容器１０内を所
定の圧力に調整する。
ガス、またはＮ2 ガス等を導入し、気密容器１０内を所
定の圧力に調整する。
【００２５】続いて、ＧａＡｓ多結晶原料が収容された
るつぼ５を、ヒータ６により加熱する。このようにし
て、ＧａＡｓ多結晶原料を溶融し、原料融液２を作製す
る。
るつぼ５を、ヒータ６により加熱する。このようにし
て、ＧａＡｓ多結晶原料を溶融し、原料融液２を作製す
る。
【００２６】次に、下軸１９を矢印に示すように下方へ
移動させることにより、るつぼ５の底部より原料融液２
を固化して、ＧａＡｓ単結晶１を成長する。
移動させることにより、るつぼ５の底部より原料融液２
を固化して、ＧａＡｓ単結晶１を成長する。
【００２７】ここで、ＧａＡｓ多結晶原料の溶融からＧ
ａＡｓ単結晶成長までを通じてのヒータ６による加熱の
際には、図３に示すように、るつぼ５の底部の温度は、
ＧａＡｓ単結晶の融点１２３８℃よりもやや高いＴ
1 （℃）に設定され、一方、るつぼ５の上部の温度は、
Ｔ1 （℃）よりもさらに高いＴ2 （℃）に設定される。
この実施の形態によれば、るつぼ５の上部の温度Ｔ
2 （℃）は、るつぼ５の底部の温度Ｔ1 （℃）よりも５
℃以上高く設定される。
ａＡｓ単結晶成長までを通じてのヒータ６による加熱の
際には、図３に示すように、るつぼ５の底部の温度は、
ＧａＡｓ単結晶の融点１２３８℃よりもやや高いＴ
1 （℃）に設定され、一方、るつぼ５の上部の温度は、
Ｔ1 （℃）よりもさらに高いＴ2 （℃）に設定される。
この実施の形態によれば、るつぼ５の上部の温度Ｔ
2 （℃）は、るつぼ５の底部の温度Ｔ1 （℃）よりも５
℃以上高く設定される。
【００２８】なお、上述した例では、ＶＢ法を用いたＧ
ａＡｓ単結晶の成長について説明したが、本発明による
ＧａＡｓ単結晶インゴットは、ＶＧＦ法等の他の縦型ボ
ート法を用いても製造することができる。
ａＡｓ単結晶の成長について説明したが、本発明による
ＧａＡｓ単結晶インゴットは、ＶＧＦ法等の他の縦型ボ
ート法を用いても製造することができる。
【００２９】このようにして得られたＧａＡｓ単結晶イ
ンゴットは、直径が３インチ以上の場合にも、平均転位
密度が１０，０００ｃｍ-2未満であり、平均残留歪みが
１×１０-5未満となる。
ンゴットは、直径が３インチ以上の場合にも、平均転位
密度が１０，０００ｃｍ-2未満であり、平均残留歪みが
１×１０-5未満となる。
【００３０】また、ＧａＡｓ単結晶インゴットの頭部か
ら尾部までの全領域において、ＥＬ２濃度が０．８〜
１．４×１０16ｃｍ-3の範囲内となる。さらに、ＧａＡ
ｓ単結晶インゴットの頭部におけるＥＬ２濃度と、イン
ゴットの尾部におけるＥＬ２濃度との変化の割合は１０
％未満となり、ＥＬ２濃度はインゴットの全長にわたっ
て均一となる。
ら尾部までの全領域において、ＥＬ２濃度が０．８〜
１．４×１０16ｃｍ-3の範囲内となる。さらに、ＧａＡ
ｓ単結晶インゴットの頭部におけるＥＬ２濃度と、イン
ゴットの尾部におけるＥＬ２濃度との変化の割合は１０
％未満となり、ＥＬ２濃度はインゴットの全長にわたっ
て均一となる。
【００３１】このようなＧａＡｓ単結晶インゴットか
ら、本発明によるＧａＡｓ単結晶ウエハが得られる。
ら、本発明によるＧａＡｓ単結晶ウエハが得られる。
【００３２】以上説明したように、本願発明によるＧａ
Ａｓ単結晶インゴットは、全長にわたってＥＬ２濃度が
均一であり、かつ、ＥＬ２濃度が低くなる。また、本発
明によるＧａＡｓ単結晶インゴットは、結晶中のストイ
キオメトリー（ＧａＡｓ中のＡｓの組成割合）が安定で
ある。その結果、高い歩留りでイオン注入に適した高特
性のＧａＡｓ単結晶ウエハを製造することができる。
Ａｓ単結晶インゴットは、全長にわたってＥＬ２濃度が
均一であり、かつ、ＥＬ２濃度が低くなる。また、本発
明によるＧａＡｓ単結晶インゴットは、結晶中のストイ
キオメトリー（ＧａＡｓ中のＡｓの組成割合）が安定で
ある。その結果、高い歩留りでイオン注入に適した高特
性のＧａＡｓ単結晶ウエハを製造することができる。
【００３３】上述したように、全長にわたりＥＬ２濃度
が均一で、かつ、ストイキオメトリーの安定した結晶が
得られるのは、本実施の形態によれば、結晶成長におい
てＶＢ法またはＶＧＦ法等の縦型ボート法が用いられる
ためであると考えられる。すなわち、図２に示したよう
に、結晶成長中、ＧａＡｓ単結晶１が原料融液２に保護
された状態となるため、結晶からＡｓが飛散することが
ない。さらに、縦型ボート法においては、結晶成長中、
原料融液２が攪拌されることがないため、ストイキオメ
トリーの攪乱要因が極めて小さくなる。また、Ｂ2 Ｏ3
からなる封止剤と原料融液２とが反応して酸化ガリウム
が生成した場合にも、Ｂ2 Ｏ3 からなる封止剤４と原料
融液２との界面がＧａＡｓ単結晶１から距離が離れてい
るため、ＧａＡｓ単結晶１に影響を及ぼすことが少な
い。
が均一で、かつ、ストイキオメトリーの安定した結晶が
得られるのは、本実施の形態によれば、結晶成長におい
てＶＢ法またはＶＧＦ法等の縦型ボート法が用いられる
ためであると考えられる。すなわち、図２に示したよう
に、結晶成長中、ＧａＡｓ単結晶１が原料融液２に保護
された状態となるため、結晶からＡｓが飛散することが
ない。さらに、縦型ボート法においては、結晶成長中、
原料融液２が攪拌されることがないため、ストイキオメ
トリーの攪乱要因が極めて小さくなる。また、Ｂ2 Ｏ3
からなる封止剤と原料融液２とが反応して酸化ガリウム
が生成した場合にも、Ｂ2 Ｏ3 からなる封止剤４と原料
融液２との界面がＧａＡｓ単結晶１から距離が離れてい
るため、ＧａＡｓ単結晶１に影響を及ぼすことが少な
い。
【００３４】さらに、この実施の形態によれば、るつぼ
の底部の温度に対してるつぼの上部の温度が５℃以上高
くなるように設定して加熱しているため、原料融液２に
おける自然対流が一層抑制される。そのため、インゴッ
トの全長にわたって、ＥＬ２濃度が均一になるものと考
えられる。
の底部の温度に対してるつぼの上部の温度が５℃以上高
くなるように設定して加熱しているため、原料融液２に
おける自然対流が一層抑制される。そのため、インゴッ
トの全長にわたって、ＥＬ２濃度が均一になるものと考
えられる。
【００３５】次に、比較のため、従来のＬＥＣ法を用い
たＧａＡｓ単結晶の育成方法について説明する。
たＧａＡｓ単結晶の育成方法について説明する。
【００３６】図４は、従来のＬＥＣ法によるＧａＡｓ単
結晶育成装置の一例を示す断面図である。
結晶育成装置の一例を示す断面図である。
【００３７】図４を参照して、このＧａＡｓ単結晶育成
装置２００は、気密容器２０と、支持台８と、引上げ軸
３９と、ヒータ６と、断熱材７とを備えている。支持台
８の下部には、下軸１９が取付けられている。下軸１９
および引上げ軸３９はいずれも、矢印に示すように回転
しながら上下方向へ自由に駆動させることができる。ま
た、支持台８内には、るつぼ５が設置される。
装置２００は、気密容器２０と、支持台８と、引上げ軸
３９と、ヒータ６と、断熱材７とを備えている。支持台
８の下部には、下軸１９が取付けられている。下軸１９
および引上げ軸３９はいずれも、矢印に示すように回転
しながら上下方向へ自由に駆動させることができる。ま
た、支持台８内には、るつぼ５が設置される。
【００３８】次に、このように構成されるＧａＡｓ単結
晶育成装置を用いて、ＧａＡｓ単結晶インゴットを製造
する方法について説明する。
晶育成装置を用いて、ＧａＡｓ単結晶インゴットを製造
する方法について説明する。
【００３９】まず、るつぼ５内に、ＧａＡｓ多結晶原料
を収容する。ＧａＡｓ多結晶原料としては、ＧａＡｓ多
結晶の他に、少なくともＧａおよびＡｓの一つを含んで
もよい。次に、ＧａＡｓ多結晶原料の上に、液体封止剤
として、たとえばＢ2 Ｏ3 を収容する。
を収容する。ＧａＡｓ多結晶原料としては、ＧａＡｓ多
結晶の他に、少なくともＧａおよびＡｓの一つを含んで
もよい。次に、ＧａＡｓ多結晶原料の上に、液体封止剤
として、たとえばＢ2 Ｏ3 を収容する。
【００４０】次に、気密容器２０内に、Ａｒ等の不活性
ガス、またはＮ2 ガス等を導入し、気密容器２０内を所
定の圧力に調整する。
ガス、またはＮ2 ガス等を導入し、気密容器２０内を所
定の圧力に調整する。
【００４１】続いて、ＧａＡｓ多結晶原料が収容された
るつぼ５をヒータ６により加熱し、ＧａＡｓ多結晶原料
を溶融して、原料融液２を作製する。
るつぼ５をヒータ６により加熱し、ＧａＡｓ多結晶原料
を溶融して、原料融液２を作製する。
【００４２】次に、下方先端部にＧａＡｓ単結晶からな
る種結晶３が取付けられた引上げ軸３９を、原料融液２
に浸漬する。続いて、引上げ軸３９を矢印に示すように
回転させながら上方へ引上げることにより、種結晶３側
から原料融液２を固化して、ＧａＡｓ単結晶１を成長す
る。なお、結晶成長中は、下軸２９を矢印に示すように
回転させることにより、原料融液２を攪拌させる。
る種結晶３が取付けられた引上げ軸３９を、原料融液２
に浸漬する。続いて、引上げ軸３９を矢印に示すように
回転させながら上方へ引上げることにより、種結晶３側
から原料融液２を固化して、ＧａＡｓ単結晶１を成長す
る。なお、結晶成長中は、下軸２９を矢印に示すように
回転させることにより、原料融液２を攪拌させる。
【００４３】このようにして得られたＧａＡｓ単結晶イ
ンゴットは、直径が３インチ以上の場合、平均転位密度
が１０，０００ｃｍ-2以上、典型的には４０，０００〜
８０，０００ｃｍ-2であり、平均残留歪みが１．０×１
０-5以上、典型的には、１．０〜２．０×１０-5とな
る。
ンゴットは、直径が３インチ以上の場合、平均転位密度
が１０，０００ｃｍ-2以上、典型的には４０，０００〜
８０，０００ｃｍ-2であり、平均残留歪みが１．０×１
０-5以上、典型的には、１．０〜２．０×１０-5とな
る。
【００４４】また、ＧａＡｓ単結晶インゴットの頭部か
ら尾部にわたって均一なＥＬ２濃度が得られる条件で結
晶成長を行なうと、結果的にＥＬ２濃度は１．５×１０
16ｃｍ-3近辺に制約されてしまう。すなわち、ＥＬ２濃
度が１．５×１０16ｃｍ-3より高くなる条件で結晶成長
を行なった場合には、ＧａＡｓ単結晶インゴットの頭部
から尾部に向かってＥＬ２濃度が次第に高くなってしま
う。一方、ＥＬ２濃度が１．５×１０16ｃｍ-3より低く
なる条件で結晶成長を行なった場合には、ＧａＡｓ単結
晶インゴットの頭部から尾部に向かってＥＬ２濃度が低
くなってしまう。
ら尾部にわたって均一なＥＬ２濃度が得られる条件で結
晶成長を行なうと、結果的にＥＬ２濃度は１．５×１０
16ｃｍ-3近辺に制約されてしまう。すなわち、ＥＬ２濃
度が１．５×１０16ｃｍ-3より高くなる条件で結晶成長
を行なった場合には、ＧａＡｓ単結晶インゴットの頭部
から尾部に向かってＥＬ２濃度が次第に高くなってしま
う。一方、ＥＬ２濃度が１．５×１０16ｃｍ-3より低く
なる条件で結晶成長を行なった場合には、ＧａＡｓ単結
晶インゴットの頭部から尾部に向かってＥＬ２濃度が低
くなってしまう。
【００４５】このように、従来のＬＥＣ法を用いた場合
には、ＧａＡｓ単結晶インゴットの頭部と尾部との間で
ＥＬ２濃度の変化の割合が大きくなってしまうととも
に、結晶中のストイキオメトリーも不安定となりやす
い。これは、ＬＥＣ法を用いた場合、図４に示したよう
に、成長したＧａＡｓ単結晶１はＢ2 Ｏ3 ４より上方に
出てしまうため、不活性ガス雰囲気下においてこの部分
から解離圧の高いＡｓが抜けてしまうためと考えられ
る。また、ＬＥＣ法においては、上述したように結晶成
長中に原料融液２が攪拌されるため、ストイキオメトリ
ーの攪乱要因が大きくなる。さらに、封止剤としてのＢ
2 Ｏ3 ４と原料融液２とが反応して酸化ガリウムが生成
した場合、Ｂ2 Ｏ3 ４と原料融液２との界面がＧａＡｓ
単結晶１と比較的近い位置にあるため、ＧａＡｓ単結晶
１に影響を及ぼしやすいと考えられる。
には、ＧａＡｓ単結晶インゴットの頭部と尾部との間で
ＥＬ２濃度の変化の割合が大きくなってしまうととも
に、結晶中のストイキオメトリーも不安定となりやす
い。これは、ＬＥＣ法を用いた場合、図４に示したよう
に、成長したＧａＡｓ単結晶１はＢ2 Ｏ3 ４より上方に
出てしまうため、不活性ガス雰囲気下においてこの部分
から解離圧の高いＡｓが抜けてしまうためと考えられ
る。また、ＬＥＣ法においては、上述したように結晶成
長中に原料融液２が攪拌されるため、ストイキオメトリ
ーの攪乱要因が大きくなる。さらに、封止剤としてのＢ
2 Ｏ3 ４と原料融液２とが反応して酸化ガリウムが生成
した場合、Ｂ2 Ｏ3 ４と原料融液２との界面がＧａＡｓ
単結晶１と比較的近い位置にあるため、ＧａＡｓ単結晶
１に影響を及ぼしやすいと考えられる。
【００４６】
【実施例】（実施例１）図２に示すＶＢ法によるＧａＡ
ｓ単結晶育成装置を用いて、以下のように直径３インチ
のＧａＡｓ単結晶インゴットを作製した。
ｓ単結晶育成装置を用いて、以下のように直径３インチ
のＧａＡｓ単結晶インゴットを作製した。
【００４７】まず、ｐＢＮ（熱分解窒化ホウ素）製るつ
ぼの下部に、ＧａＡｓ単結晶からなる種結晶を配置し
た。続いて、るつぼ中に、ＧａＡｓ原料として、Ａｓ／
（Ｇａ＋Ａｓ）の組成比割合を０．５００の条件として
予め合成したＧａＡｓ多結晶と、封止剤として、Ｂ2 Ｏ
3 を充填した。したがって、この例において、ＧａＡｓ
原料全体のＡｓ／（Ｇａ＋Ａｓ）の組成比割合は、０．
５００であった。
ぼの下部に、ＧａＡｓ単結晶からなる種結晶を配置し
た。続いて、るつぼ中に、ＧａＡｓ原料として、Ａｓ／
（Ｇａ＋Ａｓ）の組成比割合を０．５００の条件として
予め合成したＧａＡｓ多結晶と、封止剤として、Ｂ2 Ｏ
3 を充填した。したがって、この例において、ＧａＡｓ
原料全体のＡｓ／（Ｇａ＋Ａｓ）の組成比割合は、０．
５００であった。
【００４８】次に、ＧａＡｓ原料とＢ2 Ｏ3 とが充填さ
れたるつぼを、石英アンプル内に真空封入した。るつぼ
をヒータにより加熱することにより、ＧａＡｓ多結晶原
料を溶融して原料融液を作製し、原料融液の表面をＢ2
Ｏ3 からなる液体封止剤により液封した。
れたるつぼを、石英アンプル内に真空封入した。るつぼ
をヒータにより加熱することにより、ＧａＡｓ多結晶原
料を溶融して原料融液を作製し、原料融液の表面をＢ2
Ｏ3 からなる液体封止剤により液封した。
【００４９】続いて、下軸を下方へ移動させることによ
り、るつぼの底部より原料融液を固化して、ＧａＡｓ単
結晶を成長した。
り、るつぼの底部より原料融液を固化して、ＧａＡｓ単
結晶を成長した。
【００５０】なお、原料融液の作製からＧａＡｓ単結晶
成長までを通じてのヒータによる加熱の際には、るつぼ
の上部の温度がるつぼの底部の温度よりも１０℃高くな
るような条件に設定した。
成長までを通じてのヒータによる加熱の際には、るつぼ
の上部の温度がるつぼの底部の温度よりも１０℃高くな
るような条件に設定した。
【００５１】（実施例２）ＧａＡｓ原料として、実施例
１において予め合成したＧａＡｓ多結晶（Ａｓ／（Ｇａ
＋Ａｓ）＝０．５００）に加えて、過剰のＧａを用い
た。したがって、この例において、ＧａＡｓ原料全体の
Ａｓ／（Ｇａ＋Ａｓ）の組成比割合は、０．４８０であ
った。原料が充填されたるつぼを高圧チャンバ内に配置
してＮ2 ガス圧力１０気圧の下でカーボンヒータの温度
を調整し、るつぼの上部の温度がるつぼの底部の温度よ
りも４０℃高くなるような条件に設定して、ＧａＡｓ単
結晶を成長した。このようにして、実施例１と同様に、
直径３インチのＧａＡｓ単結晶インゴットを作製した。
１において予め合成したＧａＡｓ多結晶（Ａｓ／（Ｇａ
＋Ａｓ）＝０．５００）に加えて、過剰のＧａを用い
た。したがって、この例において、ＧａＡｓ原料全体の
Ａｓ／（Ｇａ＋Ａｓ）の組成比割合は、０．４８０であ
った。原料が充填されたるつぼを高圧チャンバ内に配置
してＮ2 ガス圧力１０気圧の下でカーボンヒータの温度
を調整し、るつぼの上部の温度がるつぼの底部の温度よ
りも４０℃高くなるような条件に設定して、ＧａＡｓ単
結晶を成長した。このようにして、実施例１と同様に、
直径３インチのＧａＡｓ単結晶インゴットを作製した。
【００５２】なお、他の製造条件については、実施例１
と全く同様であるので、その説明は省略する。
と全く同様であるので、その説明は省略する。
【００５３】（比較例）図４に示すＬＥＣ法によるＧａ
Ａｓ単結晶育成装置を用いて、直径３インチのＧａＡｓ
単結晶インゴットを作製した。
Ａｓ単結晶育成装置を用いて、直径３インチのＧａＡｓ
単結晶インゴットを作製した。
【００５４】本比較例では、ＧａとＡｓとをるつぼに収
容し、チャンバ内でのＧａとＡｓとの反応によりＧａＡ
ｓ原料を作製し、溶融後に引き続き、単結晶成長を開始
する方式を採った。ＧａＡｓ原料全体のＡｓ／（Ｇａ＋
Ａｓ）の組成比割合が０．４８８、０．５０１、０．５
１２の３条件で、それぞれインゴットの作製を実施し
た。
容し、チャンバ内でのＧａとＡｓとの反応によりＧａＡ
ｓ原料を作製し、溶融後に引き続き、単結晶成長を開始
する方式を採った。ＧａＡｓ原料全体のＡｓ／（Ｇａ＋
Ａｓ）の組成比割合が０．４８８、０．５０１、０．５
１２の３条件で、それぞれインゴットの作製を実施し
た。
【００５５】（評価）上述のようにして得られたＧａＡ
ｓ単結晶インゴットについて、ＥＬ２濃度、平均転位密
度、平均残留歪み、および比抵抗を測定した。
ｓ単結晶インゴットについて、ＥＬ２濃度、平均転位密
度、平均残留歪み、および比抵抗を測定した。
【００５６】以下の表１に、実施例１、実施例２、およ
び比較例のＧａＡｓ単結晶インゴットについて測定し
た、インゴット頭部（固化率ｇ＝０．１）におけるＥＬ
２濃度（ｃｍ-3）、インゴット尾部（固化率ｇ＝０．
８）におけるＥＬ２濃度（ｃｍ-3）、インゴット頭部に
おけるＥＬ２濃度とインゴット尾部におけるＥＬ２濃度
との変化の割合（尾部のＥＬ２濃度／頭部のＥＬ２濃
度）、平均転位密度（ｃｍ-2）、および平均残留歪みを
示す。なお、いずれのインゴットについても、室温での
比抵抗は１．０×１０7 （Ω・ｃｍ）以上となり、半絶
縁性を示した。
び比較例のＧａＡｓ単結晶インゴットについて測定し
た、インゴット頭部（固化率ｇ＝０．１）におけるＥＬ
２濃度（ｃｍ-3）、インゴット尾部（固化率ｇ＝０．
８）におけるＥＬ２濃度（ｃｍ-3）、インゴット頭部に
おけるＥＬ２濃度とインゴット尾部におけるＥＬ２濃度
との変化の割合（尾部のＥＬ２濃度／頭部のＥＬ２濃
度）、平均転位密度（ｃｍ-2）、および平均残留歪みを
示す。なお、いずれのインゴットについても、室温での
比抵抗は１．０×１０7 （Ω・ｃｍ）以上となり、半絶
縁性を示した。
【００５７】また、各インゴットについて、切断、研磨
により、インゴットの頭部（固化率ｇ＝０．１）から尾
部（固化率ｇ＝０．８）の間で、合計８０枚の鏡面研磨
ウエハを採取した。
により、インゴットの頭部（固化率ｇ＝０．１）から尾
部（固化率ｇ＝０．８）の間で、合計８０枚の鏡面研磨
ウエハを採取した。
【００５８】インゴットの頭部および尾部で測定したＥ
Ｌ２濃度から、一続きのウエハの中の互いに隣接するウ
エハ間でのＥＬ２濃度の変化の割合の平均は、以下の式
（１）で見積ることができる。
Ｌ２濃度から、一続きのウエハの中の互いに隣接するウ
エハ間でのＥＬ２濃度の変化の割合の平均は、以下の式
（１）で見積ることができる。
【００５９】 （［ＥＬ２］B ／［ＥＬ２］F ）1/n …（１） ここで、ｎは１つのインゴットから採取したウエハの枚
数を、［ＥＬ２］F はインゴットの頭部（固化率ｇ＝
０．１）でのＥＬ２濃度（ｃｍ-3）を、［ＥＬ２］B は
インゴットの尾部（固化率ｇ＝０．８）でのＥＬ２濃度
（ｃｍ-3）を、それぞれ示している。
数を、［ＥＬ２］F はインゴットの頭部（固化率ｇ＝
０．１）でのＥＬ２濃度（ｃｍ-3）を、［ＥＬ２］B は
インゴットの尾部（固化率ｇ＝０．８）でのＥＬ２濃度
（ｃｍ-3）を、それぞれ示している。
【００６０】上記式（１）に従い、実施例１、実施例
２、および比較例のインゴットの各々から得られた８０
枚のウエハについて、互いに隣接するウエハ間でのＥＬ
２濃度の変化の割合の平均を求めた。その値を、表１に
併せて示す。
２、および比較例のインゴットの各々から得られた８０
枚のウエハについて、互いに隣接するウエハ間でのＥＬ
２濃度の変化の割合の平均を求めた。その値を、表１に
併せて示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】なお、上記表１には示していないが、実施
例２のＧａＡｓ単結晶インゴットにおいて、固化率ｇ≧
０．９（ｘ／Ｌ≧０．９）で表わされる部分については
ＥＬ２濃度の低下が見られ、固化率ｇ＝０．９２（ｘ／
Ｌ＝０．９２）で表わされる位置におけるＥＬ２濃度
は、０．６×１０16ｃｍ-3まで低下していた。
例２のＧａＡｓ単結晶インゴットにおいて、固化率ｇ≧
０．９（ｘ／Ｌ≧０．９）で表わされる部分については
ＥＬ２濃度の低下が見られ、固化率ｇ＝０．９２（ｘ／
Ｌ＝０．９２）で表わされる位置におけるＥＬ２濃度
は、０．６×１０16ｃｍ-3まで低下していた。
【００６３】また、図５は、実施例１、実施例２および
比較例のＧａＡｓ単結晶インゴットについて、インゴッ
トの位置とＥＬ２濃度との関係を示す図である。図５に
おいて、横軸は固化率ｇを示し、縦軸はＥＬ２濃度（ｃ
ｍ-3）を示している。
比較例のＧａＡｓ単結晶インゴットについて、インゴッ
トの位置とＥＬ２濃度との関係を示す図である。図５に
おいて、横軸は固化率ｇを示し、縦軸はＥＬ２濃度（ｃ
ｍ-3）を示している。
【００６４】次に、実施例１、実施例２および比較例の
ＧａＡｓ単結晶インゴットからＧａＡｓ単結晶ウエハを
採取し、これを用いてＭＥＳ−ＦＥＴ（metal-semicond
uctor ＦＥＴ）を作製した。
ＧａＡｓ単結晶インゴットからＧａＡｓ単結晶ウエハを
採取し、これを用いてＭＥＳ−ＦＥＴ（metal-semicond
uctor ＦＥＴ）を作製した。
【００６５】ＭＥＳ−ＦＥＴは、埋め込みｐ型層を有す
る自己整合型ＬＤＤ構造であり、ゲート長は０．８μｍ
とした。
る自己整合型ＬＤＤ構造であり、ゲート長は０．８μｍ
とした。
【００６６】図６および図７は、それぞれ実施例１およ
び比較例のＧａＡｓ単結晶インゴットから採取したＧａ
Ａｓ単結晶ウエハを用いたＭＥＳ−ＦＥＴにおけるドレ
インコンダクタンス（ｇｄ）周波数分散を示す図であ
る。
び比較例のＧａＡｓ単結晶インゴットから採取したＧａ
Ａｓ単結晶ウエハを用いたＭＥＳ−ＦＥＴにおけるドレ
インコンダクタンス（ｇｄ）周波数分散を示す図であ
る。
【００６７】ゲート電圧（Ｖｇｓ）が０Ｖの状態でドレ
イン直流電圧（Ｖｄｓ）２．０Ｖ上に交流成分（ΔＶｄ
ｓ）０．２Ｖを載せたときの負荷抵抗（ＲL ）に発生す
る交流電圧ΔＶｏｕｔを縦軸に、印加周波数を横軸に示
している。周波数は、１０〜２０ｋＨｚの範囲で測定し
た。ｇｄは、以下の式（２）で表わされる。
イン直流電圧（Ｖｄｓ）２．０Ｖ上に交流成分（ΔＶｄ
ｓ）０．２Ｖを載せたときの負荷抵抗（ＲL ）に発生す
る交流電圧ΔＶｏｕｔを縦軸に、印加周波数を横軸に示
している。周波数は、１０〜２０ｋＨｚの範囲で測定し
た。ｇｄは、以下の式（２）で表わされる。
【００６８】 ｇｄ＝（１／ＲL ）（ΔＶｏｕｔ／ΔＶｄｓ） …（２） 周波数分散の度合いを、低周波平坦部ｇｄ（１０Ｈｚ，
３７３Ｋ）と高周波平坦部ｇｄ（１０ｋＨｚ，２９８
Ｋ）との比であるｇｄ（１０ｋＨｚ，２９８Ｋ）／ｇｄ
（１０ｋＨｚ，３７３Ｋ）で定義する。
３７３Ｋ）と高周波平坦部ｇｄ（１０ｋＨｚ，２９８
Ｋ）との比であるｇｄ（１０ｋＨｚ，２９８Ｋ）／ｇｄ
（１０ｋＨｚ，３７３Ｋ）で定義する。
【００６９】図６および図７から明らかなように、比較
例のＧａＡｓ単結晶インゴットから採取したＧａＡｓ単
結晶ウエハを用いた場合、周波数分散の度合いは１．８
０であったのに対し、実施例１のＧａＡｓ単結晶インゴ
ットから採取したＧａＡｓ単結晶ウエハを用いた場合、
周波数分散の度合いは１．６６と小さかった。これは、
実施例１のＧａＡｓ単結晶インゴットにおいて、ＥＬ２
濃度が小さいことの効果であると考えられる。
例のＧａＡｓ単結晶インゴットから採取したＧａＡｓ単
結晶ウエハを用いた場合、周波数分散の度合いは１．８
０であったのに対し、実施例１のＧａＡｓ単結晶インゴ
ットから採取したＧａＡｓ単結晶ウエハを用いた場合、
周波数分散の度合いは１．６６と小さかった。これは、
実施例１のＧａＡｓ単結晶インゴットにおいて、ＥＬ２
濃度が小さいことの効果であると考えられる。
【００７０】また、実施例２のＧａＡｓ単結晶インゴッ
トから採取したＧａＡｓ単結晶ウエハを用いた場合の周
波数分散の度合いは、１．５０となり、さらに小さな値
となることがわかった。
トから採取したＧａＡｓ単結晶ウエハを用いた場合の周
波数分散の度合いは、１．５０となり、さらに小さな値
となることがわかった。
【００７１】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれ
ば、デバイス特性の不良の原因の１つとなり得るＥＬ２
濃度が、低く、かつ、頭部から尾部にわたって均一であ
ることを特徴とするＧａＡｓ単結晶インゴットが得られ
る。そのため、高い歩留りでイオン注入に適したＧａＡ
ｓ単結晶ウエハを製造することができる。
ば、デバイス特性の不良の原因の１つとなり得るＥＬ２
濃度が、低く、かつ、頭部から尾部にわたって均一であ
ることを特徴とするＧａＡｓ単結晶インゴットが得られ
る。そのため、高い歩留りでイオン注入に適したＧａＡ
ｓ単結晶ウエハを製造することができる。
【図１】ＧａＡｓ単結晶インゴットの頭部および尾部の
位置を説明するための図である。
位置を説明するための図である。
【図２】本発明によるＧａＡｓ単結晶インゴットの製造
に用いられるＶＢ法によるＧａＡｓ単結晶育成装置の一
例を示す断面図である。
に用いられるＶＢ法によるＧａＡｓ単結晶育成装置の一
例を示す断面図である。
【図３】本発明によるＧａＡｓ単結晶インゴットの製造
においてＧａＡｓ単結晶成長中の温度プロファイルを示
す図である。
においてＧａＡｓ単結晶成長中の温度プロファイルを示
す図である。
【図４】従来のＬＥＣ法によるＧａＡｓ単結晶育成装置
の一例を示す断面図である。
の一例を示す断面図である。
【図５】実施例１、実施例２、および比較例のＧａＡｓ
単結晶インゴットについてインゴットの位置とＥＬ２濃
度との関係を示す図である。
単結晶インゴットについてインゴットの位置とＥＬ２濃
度との関係を示す図である。
【図６】実施例１のＧａＡｓ単結晶インゴットから採取
したＧａＡｓ単結晶ウエハを用いたＭＥＳ−ＦＥＴにお
けるドレインコンダクタンス（ｇｄ）周波数分散を示す
図である。
したＧａＡｓ単結晶ウエハを用いたＭＥＳ−ＦＥＴにお
けるドレインコンダクタンス（ｇｄ）周波数分散を示す
図である。
【図７】比較例のＧａＡｓ単結晶インゴットから採取し
たＧａＡｓ単結晶ウエハを用いたＭＥＳ−ＦＥＴにおけ
るドレインコンダクタンス（ｇｄ）周波数分散を示す図
である。
たＧａＡｓ単結晶ウエハを用いたＭＥＳ−ＦＥＴにおけ
るドレインコンダクタンス（ｇｄ）周波数分散を示す図
である。
１ ＧａＡｓ単結晶 ２ ＧａＡｓ多結晶原料融液 ３ 種結晶 ４ Ｂ2 Ｏ3 （封止剤） ５ るつぼ ６ ヒータ ７ 断熱材 ８ 支持台 １０，２０ 気密容器 １９，２９ 下軸 ３９ 引上げ軸 １００ ＶＢ法によるＧａＡｓ単結晶育成装置 ２００ ＬＥＣ法によるＧａＡｓ単結晶育成装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川瀬 智博 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (8)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットであ
って、 前記インゴットの頭部から尾部までの全領域において、
ＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲であ
ることを特徴とする、ＧａＡｓ単結晶インゴット。 - 【請求項２】 前記インゴットの頭部におけるＥＬ２濃
度と、前記インゴットの尾部におけるＥＬ２濃度との変
化の割合が、１０％未満であることを特徴とする、請求
項１記載のＧａＡｓ単結晶インゴット。 - 【請求項３】 前記ＧａＡｓ単結晶の平均転位密度は１
０，０００ｃｍ-2未満であり、 前記ＧａＡｓ単結晶の平均残留歪みは１×１０-5未満で
あり、 前記インゴットの直径は３インチ以上である、請求項１
または請求項２に記載のＧａＡｓ単結晶インゴット。 - 【請求項４】 ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットから
採取したウエハであって、 前記インゴットの頭部から尾部までの全領域において、
ＥＬ２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲であ
ることを特徴とする、ＧａＡｓ単結晶ウエハ。 - 【請求項５】 前記インゴットの頭部におけるＥＬ２濃
度と、前記インゴットの尾部におけるＥＬ２濃度との変
化の割合が、１０％未満であることを特徴とする、請求
項４記載のＧａＡｓ単結晶ウエハ。 - 【請求項６】 ＧａＡｓ単結晶からなるインゴットから
採取した複数のウエハであって、 前記複数のウエハの各々のＥＬ２濃度は０．８〜１．４
×１０16ｃｍ-3の範囲であり、 前記複数のウエハの互いに隣接するウエハ間でのＥＬ２
濃度の変化の割合の平均が、０．１％未満であることを
特徴とする、ＧａＡｓ単結晶ウエハ。 - 【請求項７】 前記ＧａＡｓ単結晶の平均転位密度は１
０，０００ｃｍ-2未満であり、 前記ＧａＡｓ単結晶の平均残留歪みは１×１０-5未満で
あり、 前記ウエハの直径は３インチ以上である、請求項４〜請
求項６のいずれかに記載のＧａＡｓ単結晶ウエハ。 - 【請求項８】 頭部から尾部までの全領域においてＥＬ
２濃度が０．８〜１．４×１０16ｃｍ-3の範囲である、
ＧａＡｓ単結晶インゴットの製造方法であって、 垂直に配置したるつぼの底部に、単結晶のＧａＡｓ化合
物からなる種結晶を配置するステップと、 前記るつぼの残部に、多結晶のＧａＡｓ化合物原料を配
置するステップと、 前記るつぼを加熱手段中に配置するステップと、 前記加熱手段により、前記るつぼの底部の温度に対して
前記るつぼの上部の温度が５℃以上高くなるように設定
して加熱することにより、前記ＧａＡｓ化合物原料を溶
融した後、前記るつぼの底部より前記溶融したＧａＡｓ
化合物原料を固化して、ＧａＡｓ単結晶を成長するステ
ップと、 を備えた、ＧａＡｓ単結晶インゴットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7408998A JPH11268998A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | ＧａＡｓ単結晶インゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶ウエハ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP7408998A JPH11268998A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | ＧａＡｓ単結晶インゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶ウエハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11268998A true JPH11268998A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13537115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7408998A Pending JPH11268998A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | ＧａＡｓ単結晶インゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶ウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11268998A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008032628A1 (de) | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Verfahren zur Herstellung von dotierten Galliumarsenidsubstratwafern mit niedrigem optischen Absorptionskoeffizienten |
| US8025728B2 (en) * | 2006-03-24 | 2011-09-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for manufacturing single crystal of nitride |
| US8329295B2 (en) | 2008-07-11 | 2012-12-11 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Process for producing doped gallium arsenide substrate wafers having low optical absorption coefficient |
| US8771560B2 (en) | 2005-07-01 | 2014-07-08 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Process for the manufacture of doped semiconductor single crystals, and III-V semiconductor single crystal |
| US8906158B2 (en) | 2004-08-24 | 2014-12-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for producing compound semiconductor epitaxial substrate having PN junction |
| CN105405178A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-03-16 | 联咏科技股份有限公司 | 行车记录器及其操作方法 |
| WO2019053856A1 (ja) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | 住友電気工業株式会社 | ヒ化ガリウム系化合物半導体結晶およびウエハ群 |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP7408998A patent/JPH11268998A/ja active Pending
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| JP2011527280A (ja) * | 2008-07-11 | 2011-10-27 | フライベルガー・コンパウンド・マテリアルズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 低い光吸収係数を有するドープされた砒化ガリウム基板ウエハを製造するための方法 |
| US8329295B2 (en) | 2008-07-11 | 2012-12-11 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Process for producing doped gallium arsenide substrate wafers having low optical absorption coefficient |
| CN105405178A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-03-16 | 联咏科技股份有限公司 | 行车记录器及其操作方法 |
| WO2019053856A1 (ja) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | 住友電気工業株式会社 | ヒ化ガリウム系化合物半導体結晶およびウエハ群 |
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