CN105408528A - 半导体衬底中的可控氧浓度 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制III-V族化合物半导体衬底中的氧浓度的方法，包括：在容器中放置多个III-V族晶体衬底；在所述容器中放置预定量的材料。所述预定量的材料的原子对氧原子具有高的化学反应性。所述方法还包括保持所述容器内的预定压力，以及对所述多个III-V族晶体衬底进行退火，以在所述晶体衬底中产生氧浓度。所述氧浓度与所述预定量的材料相关联。

Description

半导体衬底中的可控氧浓度
技术领域
本发明的示例性实施例大体上涉及半导体制造，更具体地涉及控制IIIA-VA族化合物半导体衬底中的氧浓度的方法。
背景技术
诸如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)和磷化镓(GaP)等IIIA-VA族半导体化合物被广泛用于诸如微波频率集成电路、红外发光二极管、激光器二极管、太阳能电池、高功率和高频率电子器件和光学系统等器件的制造。许多产品的器件成品率和性能特性取决于在其制造过程中使用的半导体处理气体中痕量杂质(traceimpurity)的存在。结果，杂质可以被掺杂到单晶衬底中。通过所致力的努力，已经实现了改善这样的系统和方法的独创性和创新解决方案，并结合本发明的实施例来对其进行描述。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施例，一种控制III-V族化合物半导体衬底中的氧浓度的方法包括：在容器中放置多个III-V族晶体衬底，并且在所述容器中放置预定量的材料。所述预定量的材料的原子对所述容器中的氧原子具有高的化学反应性。所述方法还包括保持所述容器内的预定压力，以及对所述多个III-V族晶体衬底进行退火，以在所述晶体衬底中产生(yield)氧浓度。所述氧浓度与所述预定量的材料相关联。
根据本发明的一个示例性实施例，一种III-V族半导体衬底具有可控氧浓度。通过以下步骤来控制所述氧浓度：在容器中放置多个III-V族晶体衬底；在所述容器中放置预定量的材料，保持所述容器内的预定压力；以及对所述多个III-V族晶体衬底进行退火，以在所述晶体衬底中产生氧浓度。所述III-V族晶体衬底的氧浓度与所述预定量的材料相关联。
根据本发明的一个示例性实施例，一种计算机程序产品包括非临时性计算机可读存储介质和存储于其中的计算机程序指令。所述计算机程序指令包括配置为执行以下步骤的程序指令：在容器中提供多个III-V族晶体衬底，在所述容器中提供预定量的材料。所述预定量的材料的原子对氧原子具有高的化学反应性。所述计算机程序指令还包括：保持所述容器内的预定压力，以及对所述多个III-V族晶体衬底进行退火，以在所述单晶衬底中产生氧浓度。所述氧浓度与所述预定量的材料相关联。
附图说明
因此，在大体上描述了本发明的示例性实施例的情况下，现在将针对未必按比例绘制的附图作出参考，并且在附图中：
图1示出了根据一些示例性实施例的用于控制半导体衬底中的氧浓度的方法；
图2示出了根据一些示例性实施例的具有多个晶体衬底和预定量的对氧原子具有高的化学反应性的材料的密封容器；
图3示出了说明氧与按重量计的碳之间的示例性关系的表格；
图4示出了根据一些示例性实施例示出氧与碳重量之间的示例性关系的曲线图；以及
图5示出了根据一些实施例可以配置为控制系统的电路的示意性框图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的一些而并非所有的实施例。本发明可以以许多不同形式体现，并且不应该被解释为限于所阐述的实施例；相反，提供这些示例性实施例是为了使本发明变得彻底和完整，并向本领域技术人员全面地表达本发明的范围。相似的附图标记始终指代相似的元件。
图1示出了用于控制III-V族化合物半导体衬底中的氧浓度的示例性方法(本文所用的“示例”、“示例性”和类似的术语表示“用作示例、实例或说明”)。为了便于解释本发明，描述将集中在特定的III-V族化合物半导体材料砷化镓(“GaAs”)，但是该方法(和/或其方案)可以容易地应用于或调整以适于其它化学制品，诸如磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)和/或用于制造半导体衬底和/或用于任何其它目的的其它材料。例如，一些实施例可以包括GaAs晶体生长工艺(下面更详细地描述该示例)和退火工艺(下面更详细描述)这两者，来实现控制所制造的GaAs衬底中的氧浓度的能力。
参考图1，在步骤S102中，根据一些实施例可以使用晶体生长炉，以使用任何合适的晶体生长工艺(诸如垂直梯度凝固工艺、垂直布里奇曼(Bridgman)工艺，液体封装的丘克拉斯基(Czochralski)工艺、任何其它合适的晶体生长工艺、或晶体生长工艺的组合等)来生长一个或多个半绝缘的GaAs单晶锭。研磨装置可以执行研磨工艺，以使每个生长的GaAs单晶锭成为圆柱状和/或任何其它形式。例如，在S102中生长的晶锭可以形成为直径为6英寸且为任何合适的长度的圆柱。因此，至少一个晶体生长炉可以被配置为使用任何合适的方法来执行与S102相关联的功能中的至少一些，以例如使得III-V族单晶可以被切片和/或以其它方式被加工为具有期望的厚度、锥形、弓形等。
在S104中，根据一些实施例，诸如内径锯切片机等切片机可以用于使用各种切割技术来将每个GaAs单晶锭切片成多个衬底。切割技术例如可以包括线锯技术(例如，浆料线切片和金刚石线切片)、研磨流体切割技术、内径锯切片和/或任何其它合适的切割技术。
在S106中，可以使用边缘研磨机和/或其它合适的机器来将(一个或多个)衬底的(一个或多个)边缘磨斜角和/或以其它方式修圆。没有研磨或修圆的边缘通常呈现出在S104的切片工艺中形成的表面图案。表面沟谷可能会捕获颗粒和杂质。这些颗粒可以传播到衬底表面，并增大衬底破裂的风险。因此，可以使用边缘研磨机和/或其它合适的机器中来修圆边缘，从而使表面不规则最小化以防止衬底的(一个或多个)边缘在后续工艺中破裂、碎裂和/或以其它方式被损坏。
在S108中，(一台或多台)抛光机可以配置为执行抛光工艺，以对每个衬底的一个或多个表面进行抛光。抛光工艺可以包括执行去除衬底上的表面损伤的粗抛光工艺以及使每个衬底的表面平坦的最终抛光工艺(例如，化学机械抛光)。抛光工艺还可以进一步包括使用清洗设备进行清洗工艺，该清洗工艺至少可以从衬底表面清除部分残留颗粒和残余物。例如，清洗设备可配置为执行清洗工艺，诸如干法化学清洗工艺、湿法化学清洗工艺、和/或任何其它类型的清洁工艺。当在GaAs衬底的制造过程中执行湿法化学清洗工艺时，可以使用化学溶液。例如，可以将GaAs衬底浸入到清洗溶液(诸如比例为1:2:9的NH4OH:H2O2:H2O混合物)中，并由此进行一次或多次去除。然后可以在例如使用去离子水的冲洗系统中对GaAs衬底进行冲洗。
在S110中，使用诸如具有镊子状部件的机器的装载设备和/或其它工具来将切片的衬底装载在衬底支撑架上，然后装载在容器中。例如，图2示出了切片的衬底202、衬底支撑架204和容器206。在一些实施例中，衬底支撑架204可以包括石英舟(quartzboat)。容器206可以是石英管、安瓿(ampoule)或任何其它合适的容器。
在S112中，为了在GaAs和/或其它类型的(一个或多个)衬底中产生不同的氧浓度水平，可以将图2中示为材料210的、预定量的对氧原子具有高化学反应性的材料放入容器206中。该预定量的材料对氧原子具有大的负反应焓，例如，-98.4KJ/mol。材料210可以包括反应焓为-98.4KJ/mol的碳、反应焓为-273.4KJ/mol的铝、反应焓为-228.2KJ/mol的钛、反应焓为-210.6KJ/mol的硼、和/或任何其它对氧原子具有大的负反应焓的(一种或多种)材料。在衬底为GaAs的实例中，可以将预定量的固体砷(图2中示为源208)放入容器(示为容器206)中。例如，源208可以包括35克固体砷源208，并且在S112中被放入容器206中。在S112中还可以提供或替代地提供预定量(可以包括一系列的量)的材料210。例如，材料210的预定量可以是0克至约160克之间的任意量。在S112中引入的材料210的量可以有助于在(一次或多次)退火步骤期间实现特定预定范围的氧浓度。
在S114中，容器206中的空气和其它气体可以由抽真空系统抽真空到预定压力水平。抽真空系统可以是真空系统、泵、和/或可以从容器206抽取气体直到达到预定压力的任何其它装置。在S116中达到了预定压力(约10托以下)时，在S118中将容器206密封以保持该预定压力。
在S120中，然后将容器206及其容纳物(包括切片的GaAs衬底202、固体砷源208和材料210)放入退火炉中进行退火。退火炉可以是水平式退火炉、垂直式退火炉和/或任何其它类型的退火炉。
除其它外，可以针对加热速率、平台温度和/或冷却速率来优化退火工艺，以实现可控的氧浓度。例如，可以以小于100℃/小时的加热速率来对容器进行加热。当达到预定平台温度(例如，1000℃至1100℃)时，根据一些实施例可以将该平台温度保持恒定10至20小时。接着，可以降低温度，并可以允许容器以例如小于100℃/小时的冷却速率冷却到室温(和/或任何其它合适的温度)。在一些实施例中，可以缓慢地进行加热和冷却，以避免可能会由晶体衬底内的热梯度和/或热弹性应力导致的扭曲/破裂。加热和冷却工艺中也可以防止或以其它方式有助于减小由于晶体结构在晶体与容器之间的界面处和/或在衬底的表面上的摩擦所致的缺陷。
一旦对衬底进行退火，就可以实现期望水平的氧浓度。每个衬底中的氧浓度都可以随在S112中引入的对氧具有高度反应性的材料210的量而变化。例如，图3的表1示出了提供碳作为对氧具有高度反应性的材料210以及通过提供不同量的碳而在衬底中实现不同氧浓度水平的示例。如表1中所示，当没有提供碳时，发现衬底中的氧浓度约为55×1016个原子/cm-3。随着在S112中加入的作为材料210的碳(以重量计)增大，在图2的系统中由图1的方法所产生的氧浓度可以减小。作为另一示例，当提供约76.2克碳来作为对氧具有高度反应性的材料时，衬底中的氧浓度约为1.4×1016个原子/cm-3。
作为退火工艺的结果，衬底的光点缺陷密度低至小于0.25/cm2。与退火工艺之前的晶锭相比，光点缺陷密度大幅降低。例如，可以由KLA-Tencor6220来检测超洁净衬底的光点缺陷。
图4示出了基于图3的表1表示的氧浓度与碳重量的对数之间的关系曲线图。如图4所示，当用作材料210时，氧浓度可以随同碳重量一起变化。例如，通过提供不同量的碳来作为材料210，在衬底中实现了不同的氧浓度水平。如同本文所论述的其它附图，图3的表1与示例性实施例一致。虽然在这些示例性实施例中将碳用作对氧具有高度反应性的材料，但是对氧具有高度反应性的材料并不限于碳，其它对氧具有高度反应性的材料也可以用作材料210。此外，碳材料210的重量可以一定范围内变化，从而可以导致不同的氧浓度水平。
图5示出了电路500的示意性框图，其部分或全部例如可以被包括在晶体生长炉、切片机、研磨装置、抛光机、装载站、抽气系统和/或退火炉中。如图5所示，根据一些示例性实施例，电路500可以包括各种装置，诸如一个或多个处理器502、存储器504、通信模块506、输入模块508和/或输出模块510。
如本文所指的，“模块”包括配置为执行一个或多个特定功能的硬件、软件和/或固件。在此方面，如本文所述的电路500的装置例如可以体现为电路、硬件元件(例如，适当编程的处理器、组合逻辑电路、和/或类似物)、计算机程序产品或其某种组合，其中该计算机程序产品包括可由适当配置的处理器件(例如，处理器502)执行的、存储在非临时性计算机可读介质(例如，存储器504)上的计算机可读的程序指令。
处理器502例如可以体现为各种装置、各种其它处理元件、或其组合，其中各种装置包括带有随附的(一个或多个)数字信号处理器的一个或多个微处理器、不带有随附的数字信号处理器的一个或多个处理器、一个或多个协处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个控制器、处理电路、一台或多台计算机；各种其它处理元件包括集成电路，诸如ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)。因此，虽然图5中示出为单个处理器，但是在一些实施例中，处理器502包括多个处理器。多个处理器可以体现在单个计算器件上，或者可以跨越共同地配置为起到电路500的作用的多个计算器件而分布。如本文所述，多个处理器可以彼此通信的运行，并且可以共同地配置为执行电路500的一种或多种功能。在示例性实施例中，处理器502配置为执行存储在存储器504中的指令，或可以其它方式访问处理器502。如本文所述，当由处理器502执行时，这些指令可以使电路500执行电路500的一种或多种功能。
无论处理器502是由硬件、固件/软件方法配置、还是由其组合配置，处理器502可以包括能够执行根据本发明的实施例的操作同时被相应地配置的实体。因此，例如，当处理器502体现为ASIC、FPGA等时，处理器502可以包括用于进行本文所描述的一个或多个操作的专门配置的硬件。作为另一示例，当处理器502体现为诸如可以存储在存储器504中的指令的执行器，该指令可以专门配置处理器502以对配置为执行本文所述的一个或多个操作(诸如结合图1所论述的那些)的设备进行执行和/或控制。
存储器504例如可以包括易失性存储器、非易失性存储器或其某种组合。虽然图5中示出为单个存储器，但是存储器504可以包括多个存储部件。多个存储部件可以体现在单个计算器件上，或者可以跨越多个计算器件而分布。在各个实施例中，存储器504例如可以包括硬盘、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪速存储器、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘只读存储器(DVD-ROM)、光盘、配置为存储信息的电路、或其某种组合。存储器504可以配置为存储信息(诸如应当使用多少材料210)、应用程序、指令(诸如如何与结合图1所论述的各种机器通信和/或如何以其它方式对其进行控制)，或启用电路500以执行根据本发明的示例性实施例的各种功能的类似物。例如，在至少一些实施例中，存储器504配置为缓冲输入数据以由处理器502进行处理。另外地或可选地，在至少一些实施例中，存储器504配置为存储程序指令以由处理器502执行。存储器504可以存储处于静态和/或动态信息的形式的信息。该存储的信息可以在执行其功能的过程中由电路500来存储和/或使用。
通信模块506可以体现为包括硬件、固件、软件或其组合的任何器件或其它类型的装置，其配置为从其它设备接收数据和/或向其它设备发送数据，诸如电路500、结合图1论述的机器、和/或类似物。在一些实施例中，通信模块506(类似本文所论述的其它部件)可以至少部分地体现为处理器502或以其它方式由处理器502控制。在此方面，通信模块506可以诸如经由总线与处理器502通信。通信模块506例如可以包括天线、发射器、接收器、收发器、网络接口卡和/或用于实现与其它计算器件的通信的支持硬件和/或固件/软件。通信模块506可以配置为使用任何可用于计算器件之间的通信的协议来接收和/或发送任何可由存储器504存储的数据。通信模块506可以附加地或替代地诸如经由总线与存储器504、输入模块508和输出模块510和/或电路500的任何其它部件通信。
输入模块508可以与处理器502通信，以通过可听的、可视的、机械的、或其它环境刺激来从传感器部件接收指令。输入模块508例如可以包括对键盘、鼠标、操纵杆、显示器、温度计、压力传感器、化学传感器、光传感器、触摸屏显示器、麦克风、扬声器、RFID读取器、条形码阅读器、生物计量扫描仪和/或其它输入机制的支持。在一些实施例中(如本文所论述的其它部件)，输入模块508可以接收响应于物理现象的变化的信号。例如，如退火炉中所体现的输入模块508可以接收表示来自温度传感器的温度变化的信号，然后将该信号发送到处理器502。输入模块508可以诸如经由总线与存储器504、通信模块506和/或(一个或多个)任何其它部件进行通信。虽然电路500中可以包括一个以上的输入模块和/或其它部件，但是图5中仅示出了一个，以避免附图过于复杂(如本文所论述的其它部件)。
输出模块510可以与处理器502通信，以执行由处理器502发出的和存储在存储器504中的指令。输出模块510可以发送信号(例如，位置、温度、压力和/或其它相关的信号)来执行图1所示的方法中的任意步骤或所有步骤。根据示例性实施例，输出模块510可以控制表示促进图1中所述的方法的执行的晶体生长炉、切片机，研磨设备、抛光机、装载站、抽气系统、退火炉和/或其它设备中的至少一个的物理现象的温度、位置、压力和/或任何其它信号，而无需利用通信模块506。
如将理解的，可以将任何这样的计算机程序指令和/或其它类型的代码加载到计算机、处理器或其它可编程装置的电路上以产生一种机器，使得执行该机器上的代码的计算机、处理器或其它可编程电路创建用于实施包括本文所述的那些功能的各种功能的装置。
在理解了上述描述和相关附图中所呈现的教导的益处的情况下，本领域技术人员将会想到与这些示例性实施例有关的本文所阐述的许多修改和其它示例性实施例。因此，应当理解这些实施例并不限于所公开的特定实施例，并且修改例和其它实施例意在被涵盖在所附权利要求的范围之内。此外，虽然上述描述和相关附图在某些示例性的元件和/或功能的组合的上下文中描述了示例性实施例，但是应当理解可以由替代实施例来提供不同元件和/或功能的组合而不脱离所附权利要求的范围。在此方面，例如，除了以上明确描述的那些以外，还可以预期可以在某些所附权利要求中所阐述的不同元件和/或功能的组合。虽然本文采用了特定术语，但是它们用于一般和描述性的意义而不是为了限制的目的。

Claims (17)

1.一种控制III-V族化合物半导体衬底中的氧浓度的方法，包括：
在容器中放置多个III-V族晶体衬底；
在所述容器中放置预定量的对氧原子具有高的氧反应性的材料；
保持所述容器内的预定压力；以及
对所述多个III-V族晶体衬底进行退火，以在所述晶体衬底中产生氧浓度，其中所述氧浓度与所述预定量的对氧原子具有高的氧反应性的材料相关联。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述退火还包括将所述容器以小于100℃/小时的预定加热速率加热到1000℃至1100℃之间的平台温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述退火还包括保持所述平台温度达10至20小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述退火还包括以小于100℃/小时的预定冷却速率来冷却所述容器。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述容器中放置预定量的源材料。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述容器中放置预定量的固体砷源。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：执行垂直梯度凝固工艺来生长III-V族晶锭。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述III-V族晶体衬底的边缘修圆。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述容器中放置所述多个III-V族晶体衬底还包括将所述多个III-V族晶体衬底装载在衬底支撑架上，并将所述衬底支撑架装载在所述容器中。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述容器保持在所述预定压力还包括将所述容器抽真空并密封所述容器，以将所述容器保持在约10托以下的压力。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：将III-V族晶锭切片成所述多个衬底。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过清洗设备来清洗所述III-V族晶体衬底。
13.一种包括氧浓度的III-V族半导体衬底，通过放置对氧原子具有高的氧反应性的材料，所述氧浓度的水平是可控的，其中，所述氧浓度被控制在1.2×1016至6×1017个原子/cm-3的范围内。
14.根据权利要求13所述的衬底，其中，所述对氧原子具有高的化学反应性的材料包括碳、铝、钛和硼中的至少一种。
15.根据权利要求13所述的半导体衬底，其中，所述衬底包括GaAs、InP和GaP中的一种。
16.一种具有可控氧浓度的III-V族化合物半导体衬底，通过以下步骤来控制所述氧浓度：
在容器中提供多个III-V族晶体衬底；
在所述容器中提供预定量的材料，所述预定量的材料的原子对氧原子具有高的化学反应性；
保持所述容器内的预定压力；以及
对所述多个III-V族晶体衬底进行退火，以在所述晶体衬底中产生氧浓度，其中所述氧浓度与所述预定量的具有高的氧反应性的材料相关联。
17.一种计算机程序产品，包括非临时性计算机可读存储介质和存储于其中的计算机程序指令，所述计算机程序指令配置为控制处理器来执行以下步骤：
在容器中提供多个III-V族晶体衬底；
在所述容器中提供预定量的材料，所述预定量的材料的原子对氧原子具有高的化学反应性；
保持所述容器内的预定压力；以及
对所述多个III-V族晶体衬底进行退火，以在所述单晶衬底中产生氧浓度，其中所述氧浓度与所述预定量的具有高的氧反应性的材料相关联。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110114519A (zh) * 2017-07-04 2019-08-09 住友电气工业株式会社 磷化铟单结晶体和磷化铟单结晶衬底
CN113215662A (zh) * 2017-07-04 2021-08-06 住友电气工业株式会社 砷化镓晶体和砷化镓晶体基板

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0525619A1 (en) * 1991-07-29 1993-02-03 Shin-Etsu Handotai Company Limited Compound semiconductor single crystal
CN1320173A (zh) * 1998-09-30 2001-10-31 三菱硅材料株式会社 单晶体缺陷的去除方法及用该方法去除缺陷的单晶体
CN1499587A (zh) * 2002-11-11 2004-05-26 中国科学院半导体研究所 高温退火非掺杂磷化铟制备半绝缘衬底的方法
EP1739760A2 (en) * 1998-05-28 2007-01-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gallium nitride signal crystal substrate and method of producing the same
CN1936119A (zh) * 2005-09-22 2007-03-28 中国科学院半导体研究所 InP单晶锭退火处理方法
CN101307501A (zh) * 2007-05-09 2008-11-19 Axt公司 制造低腐蚀坑密度半绝缘砷化镓晶片的方法及其产品
CN101442030A (zh) * 2007-11-20 2009-05-27 住友电气工业株式会社 Ⅲ族氮化物半导体晶体基板和半导体器件
CN101595249A (zh) * 2006-11-09 2009-12-02 莫门蒂夫性能材料股份有限公司 生长氮化镓结晶组合物的方法
CN102383181A (zh) * 2010-08-31 2012-03-21 株式会社理光 制备n-型Ⅲ族氮化物单晶的方法、所述单晶、和晶体基板
CN102586886A (zh) * 2012-03-10 2012-07-18 天津市环欧半导体材料技术有限公司 一种用于去除硅晶片表面氧沉积物的硅晶片退火方法
CN103361735A (zh) * 2012-03-26 2013-10-23 北京通美晶体技术有限公司 一种iiia-va族半导体单晶衬底及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4935021B1 (zh) * 1970-12-29 1974-09-19
JP2737186B2 (ja) * 1988-12-08 1998-04-08 日本電気株式会社 ガリウム砒素化合物半導体単結晶
JPH03271199A (ja) * 1990-03-20 1991-12-03 Mitsubishi Materials Corp ＧａＡｓ単結晶ウエハーの熱処理方法
JPH06279198A (ja) * 1993-03-24 1994-10-04 Asahi Glass Co Ltd 半絶縁性ガリウム砒素化合物半導体単結晶の製造方法
JPH06305900A (ja) * 1993-04-23 1994-11-01 Japan Energy Corp 化合物半導体の熱処理方法
JP3346939B2 (ja) * 1995-03-15 2002-11-18 ティーディーケイ株式会社 Ｓｉ基板およびその表面処理方法
JPH09194300A (ja) * 1995-11-14 1997-07-29 Japan Energy Corp ＧａＡｓ基板の製造方法
JPH11116373A (ja) * 1997-10-21 1999-04-27 Kobe Steel Ltd 低転位密度の化合物半導体単結晶及びその製造方法並びに製造装置
JP2002013966A (ja) * 2000-06-28 2002-01-18 Shin Etsu Handotai Co Ltd 融液面位置測定方法及び装置並びに単結晶製造方法及び装置
WO2003036697A2 (en) * 2001-10-22 2003-05-01 Yale University Methods of hyperdoping semiconductor materials and hyperdoped semiconductor materials and devices
JP4655861B2 (ja) * 2005-10-07 2011-03-23 日立電線株式会社 電子デバイス用基板の製造方法
JP2007106669A (ja) * 2006-10-24 2007-04-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造方法
US8361225B2 (en) * 2007-05-09 2013-01-29 Axt, Inc. Low etch pit density (EPD) semi-insulating III-V wafers
WO2013143018A1 (zh) * 2012-03-26 2013-10-03 北京通美晶体技术有限公司 一种iiiα-va族半导体单晶衬底及其制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0525619B1 (en) * 1991-07-29 1996-01-10 Shin-Etsu Handotai Company Limited Compound semiconductor single crystal
EP0525619A1 (en) * 1991-07-29 1993-02-03 Shin-Etsu Handotai Company Limited Compound semiconductor single crystal
EP1739760A2 (en) * 1998-05-28 2007-01-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gallium nitride signal crystal substrate and method of producing the same
CN1320173A (zh) * 1998-09-30 2001-10-31 三菱硅材料株式会社 单晶体缺陷的去除方法及用该方法去除缺陷的单晶体
CN1499587A (zh) * 2002-11-11 2004-05-26 中国科学院半导体研究所 高温退火非掺杂磷化铟制备半绝缘衬底的方法
CN1936119A (zh) * 2005-09-22 2007-03-28 中国科学院半导体研究所 InP单晶锭退火处理方法
CN101595249A (zh) * 2006-11-09 2009-12-02 莫门蒂夫性能材料股份有限公司 生长氮化镓结晶组合物的方法
CN101307501A (zh) * 2007-05-09 2008-11-19 Axt公司 制造低腐蚀坑密度半绝缘砷化镓晶片的方法及其产品
CN101688323A (zh) * 2007-05-09 2010-03-31 Axt公司 低腐蚀坑密度（epd）半绝缘ⅲ-ⅴ晶片
CN101442030A (zh) * 2007-11-20 2009-05-27 住友电气工业株式会社 Ⅲ族氮化物半导体晶体基板和半导体器件
CN102383181A (zh) * 2010-08-31 2012-03-21 株式会社理光 制备n-型Ⅲ族氮化物单晶的方法、所述单晶、和晶体基板
CN102586886A (zh) * 2012-03-10 2012-07-18 天津市环欧半导体材料技术有限公司 一种用于去除硅晶片表面氧沉积物的硅晶片退火方法
CN103361735A (zh) * 2012-03-26 2013-10-23 北京通美晶体技术有限公司 一种iiia-va族半导体单晶衬底及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110114519A (zh) * 2017-07-04 2019-08-09 住友电气工业株式会社 磷化铟单结晶体和磷化铟单结晶衬底
TWI689635B (zh) * 2017-07-04 2020-04-01 日商住友電氣工業股份有限公司 磷化銦單晶體及磷化銦單晶基板
CN113215662A (zh) * 2017-07-04 2021-08-06 住友电气工业株式会社 砷化镓晶体和砷化镓晶体基板
CN113235162A (zh) * 2017-07-04 2021-08-10 住友电气工业株式会社 砷化镓晶体和砷化镓晶体基板

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