JP2576131B2 - 化合物半導体結晶の処理方法 - Google Patents
化合物半導体結晶の処理方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、結晶成長後の化合物半導体結晶の転位密度
を低減する化合物半導体結晶の処理方法に関する。
を低減する化合物半導体結晶の処理方法に関する。
［発明の概要］ 本発明は、結晶成長後の化合物半導体結晶の処理方法
において、 化合物半導体結晶を構成する元素のうち解離の高い元
素の蒸気圧を供給した状態で、上記化合物半導体結晶に
温度変化を有する熱処理を連続的に繰り返し行って、化
合物半導体結晶の構成元素の解離を防いで熱サイクル処
理を可能にすることにより、 結晶化後の化合物半導体結晶の転位密度を低減するこ
とを可能にしたものである。
において、 化合物半導体結晶を構成する元素のうち解離の高い元
素の蒸気圧を供給した状態で、上記化合物半導体結晶に
温度変化を有する熱処理を連続的に繰り返し行って、化
合物半導体結晶の構成元素の解離を防いで熱サイクル処
理を可能にすることにより、 結晶化後の化合物半導体結晶の転位密度を低減するこ
とを可能にしたものである。
［従来の技術］ 従来より、GaAs（ガリウムひ素）などの化合物半導体
結晶の製造においては、転位密度の低減が大きな課題の
一つとなっている。この転位は、半導体素子のスレショ
ールド電圧のバラツキを増大させるなど性能を劣化さ
せ、製品の歩留りを低下させる。
結晶の製造においては、転位密度の低減が大きな課題の
一つとなっている。この転位は、半導体素子のスレショ
ールド電圧のバラツキを増大させるなど性能を劣化さ
せ、製品の歩留りを低下させる。
今日広く行われているGaAsの製造法としては、GaAs融
液中の種結晶棒を引き上げて結晶を成長させるLEC（Liq
uid Encapsulated Czochralski）法があるが、アンドー
プ３インチφウェハにおいて、転位密度は104cm-2を下
だることがない。このため、GaAsにIn（インジウム）等
の不純物を添加（ドープ）し転位密度の低減を図ってい
る。GaAsへInをドープすると、無転位結晶ができること
は知られているが、その場合単結晶化率が低くなり収率
が低下して高価なものとなるため、今日ではそれほど注
目されていない。一方、アンドープで無転位結晶ができ
る旨の報告は見受けられるが、いずれも技術的に難しい
点があって実用化されるに至っていない。以上のよう
に、製造方法においては低転位密度にすることは非常に
困難であった。
液中の種結晶棒を引き上げて結晶を成長させるLEC（Liq
uid Encapsulated Czochralski）法があるが、アンドー
プ３インチφウェハにおいて、転位密度は104cm-2を下
だることがない。このため、GaAsにIn（インジウム）等
の不純物を添加（ドープ）し転位密度の低減を図ってい
る。GaAsへInをドープすると、無転位結晶ができること
は知られているが、その場合単結晶化率が低くなり収率
が低下して高価なものとなるため、今日ではそれほど注
目されていない。一方、アンドープで無転位結晶ができ
る旨の報告は見受けられるが、いずれも技術的に難しい
点があって実用化されるに至っていない。以上のよう
に、製造方法においては低転位密度にすることは非常に
困難であった。
上記により引き上げられたインゴットに対しては、結
晶の電気的特性向上や分布の均一化を目的として、一定
温度で熱処理（インゴットアニール）がさかんに行われ
ている。このインゴットアニールは一定温アニールであ
り、850℃程度で数時間（２〜８時間）行われる。
晶の電気的特性向上や分布の均一化を目的として、一定
温度で熱処理（インゴットアニール）がさかんに行われ
ている。このインゴットアニールは一定温アニールであ
り、850℃程度で数時間（２〜８時間）行われる。
なお、関連技術として、銅結晶において熱サイクル焼
鈍を与えると、転位密度が低くなることが、日本金属学
会誌（1986）第32巻第２号に報告され、また、シリコン
結晶に熱サイクルアニールを施して転位密度を減少させ
た例が、phys.stat.sol.（ａ）vol97,page57（1986）に
報告されている。
鈍を与えると、転位密度が低くなることが、日本金属学
会誌（1986）第32巻第２号に報告され、また、シリコン
結晶に熱サイクルアニールを施して転位密度を減少させ
た例が、phys.stat.sol.（ａ）vol97,page57（1986）に
報告されている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来のインゴットアニールは、転
位密度低減を目的とするものではなく、表面層数ミクロ
ンのところが無転位になったとの報告が示すように、転
位密度低減にはほとんど有効ではない。また、金属やシ
リコンなど単一元素に対しては、熱サイクル焼鈍（熱サ
イクルアニール）が転位密度低減に有効だとしても、Ga
As結晶などの化合物半導体結晶では、その熱処理が構成
元素を解離させることになり、適用が困難である。
位密度低減を目的とするものではなく、表面層数ミクロ
ンのところが無転位になったとの報告が示すように、転
位密度低減にはほとんど有効ではない。また、金属やシ
リコンなど単一元素に対しては、熱サイクル焼鈍（熱サ
イクルアニール）が転位密度低減に有効だとしても、Ga
As結晶などの化合物半導体結晶では、その熱処理が構成
元素を解離させることになり、適用が困難である。
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたも
ので、結晶化後の化合物半導体結晶の転位密度低減を可
能にした化合物半導体結晶の処理方法を提供することを
目的とする。
ので、結晶化後の化合物半導体結晶の転位密度低減を可
能にした化合物半導体結晶の処理方法を提供することを
目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の化合物半導体の
処理方法の構成は、 化合物半導体結晶を構成する元素のうち解離の高い元
素の蒸気圧を供給した状態で、 上記化合物半導体結晶に温度変化を有する熱処理を連
続的に繰り返し行うことを特徴とする。
処理方法の構成は、 化合物半導体結晶を構成する元素のうち解離の高い元
素の蒸気圧を供給した状態で、 上記化合物半導体結晶に温度変化を有する熱処理を連
続的に繰り返し行うことを特徴とする。
［作用］ 本発明は、熱サイクル処理を行う際の化合物半導体の
解離を、解離の高い元素の蒸気圧供給によって防止す
る。これによって有効な熱サイクル処理を施すことを可
能にし、転位の運動を促進して互いにバーガーズ．ベク
トルが逆方向の転位が出会う機会を増やし、それにより
転位を消失させて転位密度を低減させる。
解離を、解離の高い元素の蒸気圧供給によって防止す
る。これによって有効な熱サイクル処理を施すことを可
能にし、転位の運動を促進して互いにバーガーズ．ベク
トルが逆方向の転位が出会う機会を増やし、それにより
転位を消失させて転位密度を低減させる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。本実
施例は、化合物半導体結晶としてLEC法によるアンドー
プGaAsインゴットに適用したものである。本実施例での
熱サイクル処理（熱サイクルアニール）は炉中の石英反
応管１の中にサンプルのGaAsインゴット２と過剰砒素
（As）３とを真空封入して行われる。
施例は、化合物半導体結晶としてLEC法によるアンドー
プGaAsインゴットに適用したものである。本実施例での
熱サイクル処理（熱サイクルアニール）は炉中の石英反
応管１の中にサンプルのGaAsインゴット２と過剰砒素
（As）３とを真空封入して行われる。
炉は第１の炉４と第２の炉５とで構成される。上記サ
ンプル等は、石英反応管１を炉内にセットしたときに、
GaAsのインゴット２が第１の炉４内に位置し、砒素３が
第２の炉５内に位置するように配置される。熱サイクル
アニールは、第２の炉５の加熱によって砒素蒸気圧を供
給し、第１の炉４の均熱を温度プログラマーなどによっ
て後記するようにサイクリックに温度変化を与えて行
う。サイクリックな温度変化は、第１の炉４を前後に周
期的に移動させる方法等他の方法によって行っても良
い。上記砒素蒸気圧は、熱電対６による温度制御によっ
て一定に制御され、GaAs結晶から解離しやすい元素であ
るAsの解離を防ぐ。
ンプル等は、石英反応管１を炉内にセットしたときに、
GaAsのインゴット２が第１の炉４内に位置し、砒素３が
第２の炉５内に位置するように配置される。熱サイクル
アニールは、第２の炉５の加熱によって砒素蒸気圧を供
給し、第１の炉４の均熱を温度プログラマーなどによっ
て後記するようにサイクリックに温度変化を与えて行
う。サイクリックな温度変化は、第１の炉４を前後に周
期的に移動させる方法等他の方法によって行っても良
い。上記砒素蒸気圧は、熱電対６による温度制御によっ
て一定に制御され、GaAs結晶から解離しやすい元素であ
るAsの解離を防ぐ。
第２図は本実施例における熱サイクルアニールの温度
制御例を示す図である。この温度制御例では上限温度を
1200℃とし下限温度を900℃とし、１サイクルの周期を3
0分としている。また、印加砒素蒸気圧は1.0気圧または
それ以上とし、砒素の解離圧に匹敵させてその解離を防
止する。
制御例を示す図である。この温度制御例では上限温度を
1200℃とし下限温度を900℃とし、１サイクルの周期を3
0分としている。また、印加砒素蒸気圧は1.0気圧または
それ以上とし、砒素の解離圧に匹敵させてその解離を防
止する。
第３図は、本実施例の効果を示すグラフで、３インチ
φのGaAsインゴットにおける径方向の転位密度の面内分
布を示している。破線は熱サイクルアニールを施す前
の転位密度を示し、その面内分布は不均一ないわゆるＷ
型となっていて、平均の転位密度は５×104cm-2となっ
ている。実線は上記熱サイクルアニールを施した後の
転位密度を示し、その面内分布はいわゆるＵ型へと均一
化し、転位密度は５×103cm-2と熱サイクルアニール前
に比べ一桁減少している。このような熱サイクルアニー
ル法は、GaAs結晶などの化合物半導体の転位低減に有効
であり、しかも転位密度の均一性も向上させることがで
きる。
φのGaAsインゴットにおける径方向の転位密度の面内分
布を示している。破線は熱サイクルアニールを施す前
の転位密度を示し、その面内分布は不均一ないわゆるＷ
型となっていて、平均の転位密度は５×104cm-2となっ
ている。実線は上記熱サイクルアニールを施した後の
転位密度を示し、その面内分布はいわゆるＵ型へと均一
化し、転位密度は５×103cm-2と熱サイクルアニール前
に比べ一桁減少している。このような熱サイクルアニー
ル法は、GaAs結晶などの化合物半導体の転位低減に有効
であり、しかも転位密度の均一性も向上させることがで
きる。
転位減少には、転位の運動を活発にし、互いにバーガ
ーズ・ベクトルが逆方向の転位同志の出会う機会を増や
す必要があるが、上記熱サイクルアニール法は、転位と
空孔との相互作用を活発にして、この機会を増やすもの
と考えられる。上記の互いにバーガーズ・ベクトルが逆
方向の転位同志が出会うと転位は消失する。
ーズ・ベクトルが逆方向の転位同志の出会う機会を増や
す必要があるが、上記熱サイクルアニール法は、転位と
空孔との相互作用を活発にして、この機会を増やすもの
と考えられる。上記の互いにバーガーズ・ベクトルが逆
方向の転位同志が出会うと転位は消失する。
なお、本発明は上記実施例に限定するものではなく、
例えば、温度変化の上限温度や下限温度，サイクル周期
等種々の値に変化させても良い。また、本発明はGaAs結
晶だけに適用を限定するものではなく、例えば、InP,Ga
P等の結晶、GaAs,GaAsP,InGaAsP,GaAlAs等のエピタキシ
ャル成長膜、化合物半導体を用いた超格子構造等のバル
ク結晶や薄膜結晶などにも適用可能である。このよう
に、本発明はその主旨に沿って種々に応用され、実施態
様を取り得るものである。
例えば、温度変化の上限温度や下限温度，サイクル周期
等種々の値に変化させても良い。また、本発明はGaAs結
晶だけに適用を限定するものではなく、例えば、InP,Ga
P等の結晶、GaAs,GaAsP,InGaAsP,GaAlAs等のエピタキシ
ャル成長膜、化合物半導体を用いた超格子構造等のバル
ク結晶や薄膜結晶などにも適用可能である。このよう
に、本発明はその主旨に沿って種々に応用され、実施態
様を取り得るものである。
［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明の化合物半導体
結晶の処理方法によれば、以下のような効果を奏する。
結晶の処理方法によれば、以下のような効果を奏する。
（１）本発明は、化合物半導体結晶の構成元素の解離を
防いだので、化合物半導体結晶の熱サイクルアニールが
可能になり結晶成長後に転位密度を低減させることがで
きる。
防いだので、化合物半導体結晶の熱サイクルアニールが
可能になり結晶成長後に転位密度を低減させることがで
きる。
（２）熱サイクルアニールによって、転位密度の面内分
布の均一性が向上する。
布の均一性が向上する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は熱サ
イクルアニールの温度制御例を示す図、第３図は本実施
例の効果を示すグラフである。 ２…GaAsインゴット（化合物半導体結晶）、３…過剰砒
素（解離の高い元素）。
イクルアニールの温度制御例を示す図、第３図は本実施
例の効果を示すグラフである。 ２…GaAsインゴット（化合物半導体結晶）、３…過剰砒
素（解離の高い元素）。
Claims (1)
- 【請求項１】化合物半導体結晶を構成する元素のうち解
離の高い元素の蒸気圧を供給した状態で、 上記化合物半導体結晶に温度変化を有する熱処理を連続
的に繰り返し行うことを特徴とする化合物半導体結晶の
処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16928987A JP2576131B2 (ja) | 1987-07-07 | 1987-07-07 | 化合物半導体結晶の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16928987A JP2576131B2 (ja) | 1987-07-07 | 1987-07-07 | 化合物半導体結晶の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6414200A JPS6414200A (en) | 1989-01-18 |
| JP2576131B2 true JP2576131B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=15883755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16928987A Expired - Fee Related JP2576131B2 (ja) | 1987-07-07 | 1987-07-07 | 化合物半導体結晶の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2576131B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2547444B2 (ja) * | 1988-05-12 | 1996-10-23 | 旭電化工業株式会社 | 濃縮高比重衣料用粉末洗剤 |
| JPH0723275B2 (ja) * | 1989-01-24 | 1995-03-15 | 日本電信電話株式会社 | ガリウム砒素単結晶成長方法 |
| JP3068635B2 (ja) * | 1990-08-31 | 2000-07-24 | パイオニア株式会社 | スピーカ装置 |
| JP4839205B2 (ja) * | 2006-12-25 | 2011-12-21 | 三井金属鉱業株式会社 | 蛍石の製造方法 |
-
1987
- 1987-07-07 JP JP16928987A patent/JP2576131B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6414200A (en) | 1989-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |