CN1821453A - 半绝缘性GaAs晶片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明通过对由LEC法或纵型熔融液法(VB法、VGF法)得到的GaAs结晶，将晶片的面内位错密度(EPD值)和残留应力值限定在一定范围，可以制造出在离子注入后的活性化退火这样的热处理中不会发生滑动位错的半绝缘性GaAs晶片。本发明可以得到晶片面内的位错密度(EPD)处于3×10⁴个/cm²≤EPD≤1×10⁵个/cm²的范围，并且由光弹性测定得到的晶片面内残留应力值(|Sr－St|)处于小于等于1.8×10^－5的范围，而且直径大于等于15.24cm(6英寸)的半绝缘性GaAs晶片。

Description

半绝缘性GaAs晶片及其制造方法

技术领域

本发明涉及半绝缘性GaAs晶片及其制造方法，尤其涉及通过规定晶片的位错密度(EPD：腐蚀坑密度)及残留应力值，在使用GaAs晶片制造电子器件的过程中进行的离子注入(ion implantation)后的活性化退火这样的热处理中，不会发生滑动位错的半绝缘性GaAs晶片及其制造方法。

背景技术

作为半绝缘性GaAs晶片的制造方法，通常的方法有LEC法(液封直拉法)以及纵型熔融液法(垂直布里奇曼法(VB法)、垂直温度梯度凝固法(VGF法))该两种。下面，对各方法进行说明。

参照图1说明采用LEC法的GaAs单晶的制造方法。

LEC法的GaAs单晶制造装置1是具有作为炉体部分的腔2、用于直拉结晶的直拉轴3、作为原料容器的坩埚5、用于承受该坩埚的坩埚轴4的结构。

采用LEC法的GaAs单晶的制造方法中，首先在作为原料容器的坩埚5(坩埚的材质通常是使用PBN)中，加入Ga和As以及作为As的防挥发材料的三氧化硼6，将其放置到腔2内。并且，在直拉轴3的前端安设将成为结晶基础的籽晶7。该籽晶7通常是以与GaAs熔融液接触的面作为(100)面。

将原料放置到腔2内后，对腔2内抽真空，填充惰性气体。然后，使设置在腔2内的电阻加热加热器8通电，升温腔2内的温度，将Ga和As合成而制作GaAs。然后，进一步升温使GaAs成为熔融液，制成GaAs熔融液9。接着，旋转直拉轴3、坩埚轴4，使二者旋转方向相反。在该状态下，使安设在直拉轴3的前端的籽晶7下降至与GaAs熔融液9接触。接着，在缓慢降低电阻加热加热器8的设定温度的同时以给定速度上升直拉轴3，这样使结晶直径从籽晶7缓慢地***而形成结晶肩部。形成结晶肩部后，当达到目标结晶外径时，在控制外形使外径保持一定的条件下，进行GaAs单晶10的制造。

接着，参照图2说明采用纵型熔融液法的GaAs单晶的制造方法。

纵型熔融液法(VB法、VGF法)的GaAs单晶制造装置21是具有作为炉体部分的腔22、用于承受作为原料容器的坩埚25的坩埚轴24的结构。

采用VB法(或VGF法)的GaAs单晶的制造方法中，首先在作为原料容器的坩埚25(坩埚的材质通常是使用PBN)中，加入GaAs多晶及作为As的防挥发材料的三氧化硼26。另外，在坩埚25的前端细径部内安设将成为结晶基础的籽晶27。该籽晶27通常是以与GaAs熔融液接触的面作为(100)面。将它们放置到腔22内。

接着，对腔22内抽真空，填充惰性气体。然后，使设置在腔22内的电阻加热加热器28通电，以从下部到上部升高地设定温度梯度的状态升温腔22内的温度，使GaAs多晶成为熔融液，制成GaAs熔融液29。进而，升温炉内温度至设置在坩埚25的前端的籽晶27与GaAs熔融液29接触，进行赋种。

接着，VB法的情况是，从该状态在固定电阻加热加热器28的设定值的状态下，以规定速度下降坩埚轴24，从籽晶27固化GaAs熔融液29，来制造GaAs单晶。另外，VGF法的情况是，赋种后，不移动坩埚轴24，而是以规定比例降温电阻加热加热器28的设定值，从籽晶27固化GaAs熔融液29，来制造GaAs单晶。

上述的LEC法和纵型熔融液法(VB法、VGF法)各自有长处和短处。

LEC法的情况，在急剧的温度梯度条件下进行结晶生长。因此，结晶容易冷却，适合于结晶生长的高速化，在生产量方面非常有利。但是，由于是在急剧的温度梯度条件下生长的结晶，因此晶片的面内位错密度要比VB、VGF法高(直径φ15.24cm(6英寸)尺寸的晶片的面内位错密度为50,000～100,000个/cm²)。如果加注释的话，半绝缘性GaAs晶片的位错密度对电子器件特性的影响尚处于研究阶段，并不能简单地定论位错密度越低越好。

另一方面，VB、VGF法的情况，在缓和的温度梯度条件下进行结晶生长。因此，与LEC法相反，不适于实现结晶生长的高速化，在生产量方面是不利的。但是，非常有利于晶片的位错密度的低位错化(直径φ15.24cm(6英寸)尺寸的晶片的面内位错密度为约10,000个/cm²)。

但是，半绝缘性GaAs晶片被用作为要求高速工作和低耗电的电子器件用的衬底材料。作为该电子器件用衬底提供给电子器件厂家的半绝缘性GaAs晶片，在其电子器件制造过程中，实施以离子注入后的活性化退火为代表的退火处理(加热处理)。

离子注入(ion implantation)是在GaAs晶片表面例如打入Si离子，目的为提高晶片的导电性。但是，在离子注入工艺中，晶格的排列会发生紊乱，成为导电率提高不充分的状态。因此，为了整齐地再排列晶格，实施活性化退火处理。

该退火处理是各电子器件厂家以各自的条件进行，但基本上通常采用将温度急剧升温到约500～900℃左右，然后急速冷却的方法。

关于退火处理技术，以往是对比研究LEC法和纵型熔融液法(VB法、VGF法)，着眼于采用纵型熔融液法制造的GaAs结晶的晶片要比LEC法更为低位错密度、低残留应力的事实，进行了将其应用于离子注入用衬底的研究(参照特开平11-268997)。但是，实际上如果在批量生产的水平使用由纵型熔融液法得到的结晶，则与以往由LEC法的GaAs结晶(LEC结晶)相比，无法得到稳定的特性。并且，由该纵型熔融液法得到的GaAs结晶的情况，如果实施与以往由LEC法的GaAs结晶(LEC结晶)所进行的同样的热处理，则尤其是对于直径大于等于7.62cm(3英寸)的大直径的结晶来说，位错密度和残留应力会增加，并且均匀化机理也有可能不同于LEC结晶。因此在特开平11-268997中，通过限制能够得到更稳定且均匀的电特性的GaAs结晶的制造条件以及结晶特性，实现了能够用于实际生产的高品质GaAs晶片，进而重新研究了最佳的热处理条件。

发明内容

以往技术的问题在于，将以往技术所记载的由LEC法或纵型熔融液法(VB法、VGF法)得到的GaAs结晶用作为衬底的电子器件的制造过程中，在离子注入后的活性化退火处理中，退火处理后的GaAs晶片会发生滑动位错，而产生无法用作为产品的不良情况。

发生滑动位错的最大因素，可以举出退火处理时的晶片面内的温度不均匀。在该点上，各电子器件厂家都在进行有关退火方法的改进。

但是，近年来，晶片的大直径化越来越发展，GaAs晶片的主流也从以往的直径10.16cm(4英寸)尺寸发展到了直径15.24cm(6英寸)尺寸，出现了比以往对退火时的晶片面内温度均匀化的控制要求更严格的状况，比以往成为更大的课题。

从上述特开平11-268997，纵型熔融液法(VB法、VGF法)要比LEC法更能够得到低位错密度、低残留应力的GaAs结晶的情况出发，将其作为离子注入用衬底进行了试用。

但是，与由LEC法的GaAs结晶(LEC结晶)相比，纵型熔融液法(VB法、VGF法)无法得到稳定的特性，并且，无法实施与LEC结晶所进行同样的热处理，而需要重新研究最佳的热处理条件。

进而，最重要的一点是，所谓“纵型熔融液法(VB法、VGF法)的结晶残留应力更低”并不是指滑动位错的发生马上就少。从本发明人等深入研究努力的结果来看，活性化退火后的滑动位错的发生起因并不只是由于残留应力。

即使是如以往的LEC法，只要是能够限制滑动位错发生率少的GaAs结晶的特性，例如晶片面内位错密度(EPD值)或残留应力值，则可以实现能够用于实际生产离子注入用衬底的高品质GaAs晶片。

因此，本发明的目的在于，解决上述课题，由LEC法或者也可以是纵型熔融液法(VB法、VGF法)，对于由这些方法得到的GaAs结晶，通过将晶片的面内位错密度(EPD值)和残留应力值限定在一定范围，提供在离子注入后的活性化退火这样的热处理中不会发生滑动位错的半绝缘性GaAs晶片及其制造方法。

为了达到上述目的，本发明的半绝缘性GaAs晶片为直径大于等于10.16cm(4英寸)的半绝缘性GaAs晶片，其特征在于，晶片面内的位错密度(EPD)为30,000个/cm²～100,000个/cm²。

这里，优选为利用根据应力大小偏转面旋转的光弹性现象测定的晶片面内残留应力值(|Sr-St|)在小于等于1.8×10^-5的范围。

另外，为了达到上述目的，本发明的半绝缘性GaAs晶片的制造方法，通过使GaAs单晶生长时的结晶中的温度梯度在20℃/cm～150℃/cm，使晶片面内的位错密度(EPD)为30,000个/cm²～100,000个/cm²。

使所述GaAs单晶生长后，优选进一步对所述GaAs单晶实施退火处理。

通过使所述退火时的最高到达温度为900℃～1150℃，并且使所述GaAs单晶中的温度梯度在0℃/cm～12.5℃/cm，使晶片面内残留应力值(|Sr-St|)在小于等于1.8×10^-5的范围。

根据本发明，在将半绝缘性GaAs晶片用作为衬底的电子器件制造工序中，能够大幅度降低离子注入后的以活性化退火为代表的晶片加热处理中发生的滑动位错引起的产品不良的情况，提高电子器件制造中的成品率。

附图说明

图1是用于说明采用LEC法的GaAs单晶的制造方法的装置的概略图。

图2是用于说明采用纵型熔融液法(VB法、VGF法)的GaAs单晶的制造方法的装置的概略图。

图3是表示晶片退火处理的实验炉的概略图。

图4是表示结晶生长时结晶中的温度梯度与EPD的相关关系的曲线。

图5是表示对于将温度梯度的设定条件设定在20℃/cm～150℃/cm使结晶生长，不实施退火处理，而测定晶片面内的残留应力的结果的曲线。

图中，1是LEC法的GaAs单晶制造装置；2是腔；3是直拉轴；4是坩埚轴；5是PBN坩埚；6是三氧化硼；7是籽晶；8是电阻加热加热器；9是GaAs熔融液；10是GaAs单晶；14是晶片退火实验炉；15是腔；16是晶片配置板；17是三个区域结构加热器；18是GaAs晶片；21是纵型熔融液法(VB法、VGF法)的GaAs单晶制造装置；22是腔；24是坩埚轴；25是PBN坩埚；26是三氧化硼；27是籽晶；28是电阻加热加热器；29是GaAs熔融液。

具体实施方式

以往，关于半绝缘性GaAs晶片的位错密度对电子器件特性的影响尚处于研究阶段，并不能简单地定论位错密度越低越好。

对于该点，本发明人等深入研究努力的结果，发现如果残留应力相同，则越是位错多的GaAs结晶越难以发生活性化退火后的滑动位错。换言之，如果残留应力相同，比起纵型熔融液法(VB法、VGF法)的结晶的晶片，由位错多的LEC法得到的结晶的晶片，更难以发生滑动位错。

因此，本发明就通过如下所述限制滑动位错发生率少的GaAs结晶的特性，成功地制造出虽然为LEC法，但能够实际地用于生产离子注入用衬底的高品质GaAs晶片。即，一方面是晶片面内的位错密度(以下称为EPD)，其处于3×10⁴个/cm²≤EPD≤1×10⁵个/cm²的范围，并且另一方面为由光弹性测定得到的晶片面内的残留应力值(|Sr-St|)，其处于小于等于1.8×10^-5的范围。

在特开平11-268997中，面内的平均位错密度为小于等于1×10⁴个/cm²，由光弹性测定得到的平均残留应力(|Sr-St|)为小于1×10^-5，因此以晶片面内的位错密度(EPD)为中心进行比较的话，脱离了本发明的范围。

下面，详细地说明本发明的数值限定。

(晶片面内的EPD的范围)

本发明中使晶片面内的EPD处于3×10⁴个/cm²～1×10⁵个/cm²的范围的理由是，作为所有金属一般都具有的现象，因为有位错，，位错发生部分会引起塑性变形，塑性变形则使位错复杂地纠缠而导致加工硬化。由此，对于退火时施加的热应力耐受变强，而能够减少滑动位错的发生。对于该加工硬化，根据验证试验，得到了EPD值大于等于3×10⁴个/cm²就能够得到的结论。另外，使EPD值小于等于1×10⁵个/cm²的理由是，虽然产生加工硬化，具有减少滑动位错的效果，但如果EPD超过1×10⁵个/cm²，则结晶发生亚晶界的可能性增加，无法用作为产品。

(晶片面内的残留应力值(|Sr-St|)的范围)

本发明中使晶片面内的残留应力值(|Sr-St|)小于等于1.8×10^-5的理由是，发明人经过近年来的研究，确定晶片面内的残留应力值与发生滑动位错之间存在着相关性，发现残留应力值越高，滑动位错的发生率也就逐渐地升高的倾向。并且确定了，如果晶片面内的残留应力值超过某一值，则存在退火时的滑动位错的发生率立刻增高的临界点。由于该临界点就在|Sr-St|＝1.8×10^-5附近，所以将残留应力值定在了上述范围。

(晶片面内的残留应力值(|Sr-St|)的测定方法)

对残留应力的评价方法是使用例如Rev.Sci.Instrum.，Vol.64，No.7，pp.1815～1821 July 1993中记载的利用光弹性现象的测定方法。简单介绍测定原理的话，用红外光线对晶片照射光线，检测其透过光的偏转面的旋转角度，由于该偏转面的旋转角度由晶片的残留应力决定，因此通过检测该旋转角度，就可以测定晶片的残留应力。

(残留应力值(|Sr-St|)的定义)

接着，说明|Sr-St|的定义。晶片的残留应力可以根据圆柱坐标中的半径方向的应力Sr与圆柱切线方向的应力Sr之差的绝对值|Sr-St|计算。这里，|Sr-St|是由下述关系式定义。

[式1]

$|\mathrm{Sr}-\mathrm{St}|=\frac{\mathrm{\λ\δ}}{\mathrm{\πd}{n_0}^3}{({\left(\frac{\cos 2\mathrm{\ψ}}{p_{11}-p_{12}}\right)}^2+{\left(\frac{\sin 2\mathrm{\ψ}}{p_{44}}\right)}^2)}^{1/2}$

λ：光源的波长

d：晶片的厚度

n：折射率

δ：样品的双折射引起的相位差

ψ：主振动方向角

p₁₁、P₁₂、P₄₄：光弹性常数

通过从上述式中测定δ和ψ，可以计算出晶片的残留应力|Sr-St|。

(使GaAs单晶生长时的结晶中的温度梯度的范围)

在本发明中，将使GaAs单晶生长时的结晶中的温度梯度的范围设定在了20℃/cm～150℃/cm，其理由如下。

结晶中产生的位错，一方面受到结晶生长时所受的热应力的影响。认为当结晶处于热应力的状态下时，即当结晶处于具有某种温度梯度的状态下时，位错就会朝着能够缓和其应力的方向产生。因此，本发明人等为了使EPD的值处于上述的3×10⁴个/cm²～1×10⁵个/cm²，通过在结晶生长时的结晶中设定规定的温度梯度，来控制EPD的值。

因此，确定结晶中的温度梯度的最佳范围时，使用LEC法和VB法(或VGF法)两种方法进行GaAs单晶生长，在该结晶生长中，改变结晶中的温度梯度的设定，进行有关此时EPD值的实验。

图4表示结晶中的温度梯度与所得到结晶的EPD的相关关系。

由该图可以知道，当结晶生长时的结晶中的温度梯度在20℃/cm～150℃/cm范围时，重现性良好，并且EPD满足30,000个/cm²～100,000个/cm²的范围。

从而，本发明中将用于得到半绝缘性GaAs晶片的生长GaAs单晶时的结晶中的温度梯度范围设定在20℃/cm～150℃/cm。

(退火条件的适宜范围)

本发明中，按照上述的GaAs单晶生长时的温度梯度进行结晶生长后，实施退化时，作为其退火条件，最高到达温度优选为900℃～1150℃，并且使退火时的结晶中的温度梯度在0℃/cm～12.5℃/cm，其理由如下。

如上所述，通过将生长GaAs单晶时的结晶中的温度梯度范围设定在20℃/cm～150℃/cm，能够将EPD值控制在上述的3×10⁴个/cm²～1×10⁵个/cm²，但另一方面由于对结晶施加热应力，因此在结晶内发生残留应力。

关于该点，本发明人等，对于进行图4所示实验的结晶，只挑出将温度梯度的设定条件设定在20℃/cm～150℃/cm的批数，在结晶生长后以不进行退火等处理的状态，对晶片测定晶片面内残留应力|Sr-St|。

图5表示测定的晶片面内残留应力与批数的关系。

其结果，|Sr-St|的平均值成为1.93×10^-5，难以重现性良好地控制|Sr-St|≤1.8×10^-5。

因此，本发明人等进行潜心研究的结果，发现即使对于将温度梯度的设定条件设定在20℃/cm～150℃/cm而进行结晶生长的结晶，通过在结晶生长后实施上述的退火处理，也能够有效地去除热应力导致的结晶内残留的应力，其结果，能够将晶片面内残留应力值控制在小于等于1.8×10^-5的范围内。

就退火条件的最佳化来说，参考图5的残留应力测定结果，准备1.9×10^-5(平均值)、2.3×10^-5(最大值)、1.5×10^-5(最小值)的三个样品，将退火时的最高到达温度及结晶中的温度梯度作为参数，测定残留应力的变化，以把握最佳条件。

表1、2、3表示各样品的退火后的残留应力|Sr-St|的值。

[表1]根据退火的晶片面内残留应力的变化(1)

样品晶片残留应力值：|Sr-St|＝1.9×10^-5的情况(×10^-5)

注释：表内的数值表示残留应力值|Sr-St|。

[表2]根据退火的晶片面内残留应力的变化(2)

样品晶片残留应力值：|Sr-St|＝2.3×10^-5的情况(×10^-5)

注释：表内的数值表示残留应力值|Sr-St|。

[表3]根据退火的晶片面内残留应力的变化(3)

样品晶片残留应力值：|Sr-St|＝1.5×10^-5的情况(×10^-5)

注释：表内的数值表示残留应力值|Sr-St|。

在表1～3中，有网格的栏是，相对退火前的残留应力值可以确认减少，并且|Sr-St|达到小于等于1.8×10^-5的值的退火条件。另外，表内的“无法测定”是，结晶表面由于用于退火的炉的加热过急，从而使温度上升到GaAs的熔点，导致结晶表面熔融，因此无法测定。

从表1～3的结果，对于所有的样品来说，相对退火前的残留应力值可以确认减少，并且|Sr-St|可以达到小于等于1.8×10^-5的值的退火条件是900℃～1150℃，并且得出退火时的结晶中的温度梯度在0℃/cm～12.5℃/cm的结果。根据以上的结果确定了最佳的退火条件。

本发明的半绝缘性GaAs晶片的制造方法的特点是，从采用LEC法制造的GaAs单晶，也能够得到在离子注入后的活性化退火处理中不发生滑动位错的半绝缘性GaAs晶片。当然，从采用纵型熔融液法(VB法、VGF法)制造的GaAs单晶，也能够得到晶片面内的位错密度(EPD)和晶片面内残留应力值(|Sr-St|)处于上述规定范围的半绝缘性GaAs晶片。并且，晶片的尺寸并不一定需要是直径大于等于15.24cm(6英寸)，直径大于等于10.16cm(4英寸)的半绝缘性GaAs晶片也可以适用。

实施例

使用直径15.24cm(6英寸)的半绝缘性GaAs晶片，取EPD和残留应力值两个参数，准备晶片，使用这些晶片实施退火实验，研究滑动的发生率。准备的晶片是根据EPD值，在30,000个/cm²～100,000个/cm²的范围使用由LEC法制造的晶片，在小于30,000个/cm²的范围则使用由VGF法制造的晶片。另外，当由LEC法制造EPD值为30,000个/cm²～100,000个/cm²的晶片时，通过将结晶生长时的结晶中的温度梯度调节在20℃/cm～150℃/cm，调节EPD值。并且由VGF法制造EPD值小于30,000个/cm²的晶片时，通过将结晶生长时的结晶中的温度梯度调节成小于20℃/cm来调节EPD值。进而，对于晶片面内的残留应力值，根据实验所需的残留应力值，在结晶生长后，实施上述范围的退火，或者不实施退火来准备实验用晶片样品。

下面，记载实验中使用的GaAs结晶的制造方法。

首先，参照图1说明使用LEC法的GaAs单晶制造方法。

使用PBN制坩埚作为原料容器坩埚5，在该坩埚5中，加入Ga和As以及作为As的防挥发材料的三氧化硼6，将其放置到腔2内。装料重量为，Ga：15,000g、As：16,500g，三氧化硼6：2,000g。并且，在直拉轴3的前端安设将成为结晶基础的籽晶7。

将这些原料放置到腔2内后，对腔2内抽真空，填充惰性气体。然后，使设置在腔2内的电阻加热加热器8通电，升温腔2内的温度，将Ga和As合成而制作GaAs。然后，进一步升温使GaAs成为熔融液，制成GaAs熔融液9。接着，旋转直拉轴3、坩埚轴4，使旋转方向相反。在该状态下，安设在直拉轴3的前端的籽晶7下降至与GaAs熔融液9接触。接着，在缓慢降低电阻加热加热器8的设定温度的同时以给定速度使直拉轴3上升，这样缓慢地使结晶直径从籽晶7***而形成结晶肩部。形成结晶肩部后，当达到目标结晶外径时，在控制外形而使外径保持一定的条件下，制造GaAs单晶10。这里，在从该籽晶生长结晶的过程中，通过调节电阻加热加热器8的温度设定值或形状、进而通过调整腔2内的炉内部件结构等，来调整结晶生长时GaAs单晶10的结晶中的温度梯度。

接着，参照图2说明采用纵型熔融液法的GaAs单晶的制造方法。

使用PBN制坩埚作为原料容器坩埚25，在该坩埚25中，加入GaAs多晶及作为As的防挥发材料的三氧化硼26。其中，装料重量为，GaAs多晶：20,000g，三氧化硼26：2,000g。另外，在坩埚25的前端安设将成为结晶基础的籽晶27。将这些放置到腔22内。接着，对腔22内抽真空，填充惰性气体。然后，使设置在腔22内的电阻加热加热器28通电，以从下部到上部温度升高地设定温度梯度的状态升温腔22内的温度，使GaAs多晶成为熔融液，制成GaAs熔融液29。其中，在这次实验中将炉内的温度梯度设定为小于等于20℃/cm来实施结晶生长。接着，升温炉内温度至设置在坩埚25的前端的籽晶27与GaAs熔融液29接触，进行赋种。接着，通过以规定比例降温电阻加热加热器28的设定值，从籽晶27使GaAs熔融液29固化，来制造GaAs单晶。

将如上所述由两种结晶制造方法得到的GaAs单晶，进行切片、磨边、研磨，而准备GaAs晶片。

接着，退火处理实验是使用图3所示的晶片退火实验炉14实施。该晶片退火实验炉14成为在腔15内具有晶片配置板16，在其上面配置GaAs晶片18的结构。另外，在晶片配置板16的下方配置横向具有三个加热区域的三区域结构加热器17的结构。该三区域结构加热器17的各区域，被配置成位于GaAs晶片18的两端和中央，通过调节这些三区域的加热器设定温度，就能够自由地调整晶片面内的温度分布。

在这次实验中，将晶片退火实验炉14的温度设定成为，在晶片中央部为850℃、在晶片两端为830℃，设定成在晶片面内中央和两端的温度差为20℃。并且，将到达该温度设定值的时间设定为30分钟，到达后保持5分钟，然后经1小时冷却至常温。

在该温度条件下，取EPD和残留应力值作为参数，如数准备组合晶片，进行实验。具体讲，准备晶片面内EPD值为0.8、1、3、5、8、10(×10⁴个/cm²)，晶片面内残留应力值(|Sr-St|)为0.9～2.0(×10^-5)这种组合的晶片，进行实验。在该实验中，对每个EPD、残留应力值的各组合准备了10片晶片进行实验，研究此时的滑动位错的发生率。将其结果示于表4。

[表4]根据退火的滑动发生率

注释：①表内的数值是滑动发生率(％)的值。

②晶片面内残留应力值是由光弹性测定得到的|Sr-St|值。

从上述的表4的结果可以清楚地知道，当晶片面内的EPD值处于30,000个/cm²～100,000个/cm²的范围，并且晶片面内残留应力值|Sr-St|处于小于等于1.8×10^-5的范围(表4的有网格的区域)时，滑动位错的发生率最大也只是20％，结果显示出了本发明的有效性。

Claims (5)

1.半绝缘性GaAs晶片，其为直径大于等于10.16cm(4英寸)的半绝缘性GaAs晶片，其特征在于，晶片面内的位错密度(EPD)为30,000个/cm²～100,000个/cm²。

2.权利要求1所述的半绝缘性GaAs晶片，其特征在于，利用根据应力大小偏转面旋转的光弹性现象测定的晶片面内残留应力值(|Sr-St|)在小于等于1.8×10^-5的范围。

3.半绝缘性GaAs晶片的制造方法，其特征在于，通过使GaAs单晶生长时的结晶中的温度梯度在20℃/cm～150℃/cm，使晶片面内的位错密度(EPD)为30,000个/cm²～100,000个/cm²。

4.权利要求3所述的半绝缘性GaAs晶片的制造方法，其特征在于，使所述GaAs单晶生长后，进一步对所述GaAs单晶实施退火处理。

5.权利要求4所述的半绝缘性GaAs晶片的制造方法，其特征在于，通过使所述退火时的最高到达温度为900℃～1150℃，并且使所述GaAs单晶中的温度梯度在0℃/cm～12.5℃/cm，使晶片面内残留应力值(|Sr-St|)在小于等于1.8×10^-5的范围。

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