JP3171451B2 - ＧａＡｓ単結晶の熱処理方法 - Google Patents
ＧａＡｓ単結晶の熱処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＧａＡｓ単結晶の比抵抗
均一化の為の熱処理方法に関する。
均一化の為の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、比抵抗値が１０6 Ωcm以上であ
る半絶縁性のＧａＡｓ単結晶においては、積極的に不純
物を添加しない場合でも、Ｂ（ホウ素）やＣ（炭素）に
代表されるアクセプタ不純物及びＳ（硫黄）に代表され
るドナー不純物が混入している。又ＥＬ２と呼ばれる、
過剰なＡｓの析出に関係する深いエネルギー準位のドナ
ー欠陥も誘起される。そしてこのドナー欠陥ＥＬ２と、
上述のアクセプタ不純物と、ドナー不純物の各々の濃度
によってＧａＡｓ単結晶の比抵抗が決定される。すなわ
ち、ドナー不純物の濃度をＮD 、アクセプタ不純物の濃
度をＮA 、ドナー欠陥ＥＬ２の濃度をＮEL2 とすると、
キャリア（正孔又は電子）の濃度は、
る半絶縁性のＧａＡｓ単結晶においては、積極的に不純
物を添加しない場合でも、Ｂ（ホウ素）やＣ（炭素）に
代表されるアクセプタ不純物及びＳ（硫黄）に代表され
るドナー不純物が混入している。又ＥＬ２と呼ばれる、
過剰なＡｓの析出に関係する深いエネルギー準位のドナ
ー欠陥も誘起される。そしてこのドナー欠陥ＥＬ２と、
上述のアクセプタ不純物と、ドナー不純物の各々の濃度
によってＧａＡｓ単結晶の比抵抗が決定される。すなわ
ち、ドナー不純物の濃度をＮD 、アクセプタ不純物の濃
度をＮA 、ドナー欠陥ＥＬ２の濃度をＮEL2 とすると、
キャリア（正孔又は電子）の濃度は、
【０００３】
【数１】 と表され、比抵抗ρは、移動度をμ、電子の電荷をｅと
すれば、
すれば、
【０００４】
【数２】 と表される。なお、一般にはアクセプタ不純物濃度ＮA
に比べてドナー不純物濃度は１〜２桁小さい値であるた
め、実質的にはアクセプタ不純物濃度ＮA とドナー欠陥
ＥＬ２の濃度ＮEL2 によって比抵抗ρが決定される。そ
して、アクセプタ不純物は熱処理に対して濃度が変化し
たり、再分布したりすることは少なく、ウェーハ面内で
も均一であるが、ドナー欠陥ＥＬ２は熱的影響を大きく
受け、約１０００℃以上の温度で消滅し、８００〜１０
００℃の温度では生成するという挙動を示す。
に比べてドナー不純物濃度は１〜２桁小さい値であるた
め、実質的にはアクセプタ不純物濃度ＮA とドナー欠陥
ＥＬ２の濃度ＮEL2 によって比抵抗ρが決定される。そ
して、アクセプタ不純物は熱処理に対して濃度が変化し
たり、再分布したりすることは少なく、ウェーハ面内で
も均一であるが、ドナー欠陥ＥＬ２は熱的影響を大きく
受け、約１０００℃以上の温度で消滅し、８００〜１０
００℃の温度では生成するという挙動を示す。
【０００５】一般に、引上げ直後のＧａＡｓ単結晶は、
引上げインゴット毎に、又同一インゴット内でも頭側と
尻側では受けた熱履歴が異なり、このためにドナー欠陥
ＥＬ２の濃度ＮEL2 も大きくバラツキ、比抵抗が不均一
となって、この単結晶を用いて製造されるデバイスに悪
影響を与える。したがって、ＧａＡｓ単結晶を用いて製
造されるホールセンサやＦＥＴ（field effect transis
tor ）では不平衡電圧やしきい値電圧の変動を抑制する
ために比抵抗のバラツキ、すなわちドナー欠陥ＥＬ２の
濃度を制御する必要がある。
引上げインゴット毎に、又同一インゴット内でも頭側と
尻側では受けた熱履歴が異なり、このためにドナー欠陥
ＥＬ２の濃度ＮEL2 も大きくバラツキ、比抵抗が不均一
となって、この単結晶を用いて製造されるデバイスに悪
影響を与える。したがって、ＧａＡｓ単結晶を用いて製
造されるホールセンサやＦＥＴ（field effect transis
tor ）では不平衡電圧やしきい値電圧の変動を抑制する
ために比抵抗のバラツキ、すなわちドナー欠陥ＥＬ２の
濃度を制御する必要がある。
【０００６】従来、この比抵抗のバラツキを無くするた
めに、引上げ直後のＧａＡｓ単結晶を８００〜９５０℃
の温度に数時間保持してドナー欠陥ＥＬ２を充分生成さ
せ、ドナー欠陥ＥＬ２の均一化を図る熱処理方法が用い
られていた。しかし、引上げ時の熱的不均一性により発
生した不均一なドナー欠陥ＥＬ２の寄分が大きくて、ド
ナー欠陥ＥＬ２の分布を均一化するには上述の熱処理方
法では十分でなかった。このため、近年三段熱処理と呼
ばれる多段熱処理方法が開発されている（特開平２−１
０７５９８号公報参照）。この三段熱処理方法は、ドナ
ー欠陥ＥＬ２の原因とされる過剰Ａｓの析出物を固溶さ
せるための１１００℃以上の温度での熱処理工程と、固
溶したＡｓの均一核生成を行うための約５００℃の温度
での熱処理工程と、ドナー欠陥ＥＬ２の再生成を行うた
めにＡｓを再析出させる８００〜１０００℃の熱処理工
程からなっている。すなわちこの三段熱処理方法は、転
位部近傍に集中した過剰Ａｓの固溶、均一核生成、均一
析出を行うことにより、ドナー欠陥ＥＬ２の均一化を図
っている。
めに、引上げ直後のＧａＡｓ単結晶を８００〜９５０℃
の温度に数時間保持してドナー欠陥ＥＬ２を充分生成さ
せ、ドナー欠陥ＥＬ２の均一化を図る熱処理方法が用い
られていた。しかし、引上げ時の熱的不均一性により発
生した不均一なドナー欠陥ＥＬ２の寄分が大きくて、ド
ナー欠陥ＥＬ２の分布を均一化するには上述の熱処理方
法では十分でなかった。このため、近年三段熱処理と呼
ばれる多段熱処理方法が開発されている（特開平２−１
０７５９８号公報参照）。この三段熱処理方法は、ドナ
ー欠陥ＥＬ２の原因とされる過剰Ａｓの析出物を固溶さ
せるための１１００℃以上の温度での熱処理工程と、固
溶したＡｓの均一核生成を行うための約５００℃の温度
での熱処理工程と、ドナー欠陥ＥＬ２の再生成を行うた
めにＡｓを再析出させる８００〜１０００℃の熱処理工
程からなっている。すなわちこの三段熱処理方法は、転
位部近傍に集中した過剰Ａｓの固溶、均一核生成、均一
析出を行うことにより、ドナー欠陥ＥＬ２の均一化を図
っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この三段熱処理方法を
用いると微小比抵抗分布がウェーハ内で均一になる。し
かし、１段目の熱処理工程において、固溶したＡｓの再
析出を防止する目的でこの工程の熱処理温度から２段目
の熱処理工程の熱処理温度まで１００〜２００℃／min
以上の急冷を行う必要がある。このためＧａＡｓ単結晶
にかかる熱的歪が非常に大きなものとなって、この熱歪
に起因するスリップや結晶欠陥が増大して引上げ直後に
比べて２倍以上の新たな転位の発生がある。したがっ
て、比抵抗の均一化を図ることができるが転位が増大す
るという問題を本質的に含む熱処理方法であった。この
ため、電気特性を向上させる効果よりも結晶欠陥の増大
による素子特性への悪影響が生じ、必ずしも素子製造歩
留りの向上をもたらさないという問題点があった。更に
ウェーハの製造の観点からは、結晶欠陥の増大によるウ
ェーハ製造歩留りが低下するという問題があった。
用いると微小比抵抗分布がウェーハ内で均一になる。し
かし、１段目の熱処理工程において、固溶したＡｓの再
析出を防止する目的でこの工程の熱処理温度から２段目
の熱処理工程の熱処理温度まで１００〜２００℃／min
以上の急冷を行う必要がある。このためＧａＡｓ単結晶
にかかる熱的歪が非常に大きなものとなって、この熱歪
に起因するスリップや結晶欠陥が増大して引上げ直後に
比べて２倍以上の新たな転位の発生がある。したがっ
て、比抵抗の均一化を図ることができるが転位が増大す
るという問題を本質的に含む熱処理方法であった。この
ため、電気特性を向上させる効果よりも結晶欠陥の増大
による素子特性への悪影響が生じ、必ずしも素子製造歩
留りの向上をもたらさないという問題点があった。更に
ウェーハの製造の観点からは、結晶欠陥の増大によるウ
ェーハ製造歩留りが低下するという問題があった。
【０００８】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、比抵抗の分布を均一化することができるとと
もに、ウェーハ及び素子の製造歩留りを可及的に向上さ
せることのできるＧａＡｓ単結晶の熱処理方法を提供す
ることを目的とする。
であって、比抵抗の分布を均一化することができるとと
もに、ウェーハ及び素子の製造歩留りを可及的に向上さ
せることのできるＧａＡｓ単結晶の熱処理方法を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によるＧａＡｓ単
結晶の熱処理方法は、比抵抗が１０6 Ωcm以上のＧａＡ
ｓ単結晶を少なくとも１０００℃以上の第１の所定温度
に１時間以上保持する工程と、この第１の所定温度から
臨界温度まで臨界冷却速度よりも遅い第１の冷却速度で
前記ＧａＡｓ単結晶を冷却し、前記臨界温度から第２の
所定温度まで前記臨界冷却速度よりも速い第２の冷却速
度で冷却する工程と、を備えていることを特徴とする。
結晶の熱処理方法は、比抵抗が１０6 Ωcm以上のＧａＡ
ｓ単結晶を少なくとも１０００℃以上の第１の所定温度
に１時間以上保持する工程と、この第１の所定温度から
臨界温度まで臨界冷却速度よりも遅い第１の冷却速度で
前記ＧａＡｓ単結晶を冷却し、前記臨界温度から第２の
所定温度まで前記臨界冷却速度よりも速い第２の冷却速
度で冷却する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】このように構成された本発明の熱処理方法によ
れば、ＧａＡｓ単結晶が少なくとも１０００℃以上の第
１の所定温度に１時間以上保持される。この工程が行わ
れると実験結果より単結晶中の過剰Ａｓの分布が均一と
なる。又、その後の冷却工程において、臨界温度までは
臨界冷却速度よりも遅い第１の冷却速度で冷却され、臨
界温度からは臨界冷却速度よりも速い第２の冷却速度で
冷却される。この冷却工程を行うと実験結果により結晶
欠陥の増大を可及的に防止することが可能となり、ウェ
ーハ及び素子の製造、歩留りを向上させることができ
る。
れば、ＧａＡｓ単結晶が少なくとも１０００℃以上の第
１の所定温度に１時間以上保持される。この工程が行わ
れると実験結果より単結晶中の過剰Ａｓの分布が均一と
なる。又、その後の冷却工程において、臨界温度までは
臨界冷却速度よりも遅い第１の冷却速度で冷却され、臨
界温度からは臨界冷却速度よりも速い第２の冷却速度で
冷却される。この冷却工程を行うと実験結果により結晶
欠陥の増大を可及的に防止することが可能となり、ウェ
ーハ及び素子の製造、歩留りを向上させることができ
る。
【００１１】
【実施例】本発明によるＧａＡｓ単結晶の熱処理方法を
図面を参照して説明する。まず、比抵抗の分布を均一化
するとともに、熱歪による結晶欠陥の発生しなくなる臨
界温度が存在するかどうかを実験的に確める。ＰＢＮ
（pyrolytic Boron Nitride）ルツボを用いて不純物を
添加しないでＬＥＣ（Liquid encapsulated Czochrask
i）法を用いて直径３インチ（７．６２cm）、重量約３k
gのＧａＡｓ単結晶を作成する。この単結晶を厚さ１０m
mのブロックに切断し、各ブロックの両面をミラー加工
を行う。そして赤外線吸収法を用いてドナー欠陥ＥＬ２
の濃度測定を行う。次に１０mmの厚さの単結晶のブロッ
クから厚さが１mmのウェーハを切り出し、このウェーハ
に通常の加工工程を施して結晶性評価用ウェーハを作製
する。そして、この作製されたウェーハをエッチング溶
液ＫＯＨを用いて所定の条件（約３６０℃で１０分間）
で選択エッチングを行い、その後光学顕微鏡を用いて転
位密度を測定する。以上のようにして育成直後の結晶特
性を確認した後、ドナー欠陥ＥＬ２、及びＥＰＤ（Etch
Pit Density）が各々ほぼ同一の９mm厚さのインゴット
を９個用意する。そして、これらの各インゴット４
i （ｉ＝１，…９）を図６に示す石英製炉心管２内の石
英製カプセル３に入れて各々別の熱処理温度で熱処理を
する。すなわち、ｉ（ｉ＝１，…）番目のインゴット４
i は室温から温度Ｔi （＝８００＋５０（ｉ−１））ま
で約２℃／min の昇温レートで加熱し、この温度Ｔi に
約１０時間保持する。なお、これらの温度の測定には熱
電対９が用いられる。その後、ヒータ１を切ると同時に
引出し棒７を用いて、カプセル３を炉口６側の冷却ゾー
ン８まで引出して１００〜１５０℃／min の冷却速度で
急冷する（図６参照）。この熱処理を行った後に再度両
辺をミラー加工し、ドナー欠陥ＥＬ２の濃度を測定する
とともに、これらのインゴットからウェーハを切り出し
て前述した方法でＥＰＤを測定を行う。
図面を参照して説明する。まず、比抵抗の分布を均一化
するとともに、熱歪による結晶欠陥の発生しなくなる臨
界温度が存在するかどうかを実験的に確める。ＰＢＮ
（pyrolytic Boron Nitride）ルツボを用いて不純物を
添加しないでＬＥＣ（Liquid encapsulated Czochrask
i）法を用いて直径３インチ（７．６２cm）、重量約３k
gのＧａＡｓ単結晶を作成する。この単結晶を厚さ１０m
mのブロックに切断し、各ブロックの両面をミラー加工
を行う。そして赤外線吸収法を用いてドナー欠陥ＥＬ２
の濃度測定を行う。次に１０mmの厚さの単結晶のブロッ
クから厚さが１mmのウェーハを切り出し、このウェーハ
に通常の加工工程を施して結晶性評価用ウェーハを作製
する。そして、この作製されたウェーハをエッチング溶
液ＫＯＨを用いて所定の条件（約３６０℃で１０分間）
で選択エッチングを行い、その後光学顕微鏡を用いて転
位密度を測定する。以上のようにして育成直後の結晶特
性を確認した後、ドナー欠陥ＥＬ２、及びＥＰＤ（Etch
Pit Density）が各々ほぼ同一の９mm厚さのインゴット
を９個用意する。そして、これらの各インゴット４
i （ｉ＝１，…９）を図６に示す石英製炉心管２内の石
英製カプセル３に入れて各々別の熱処理温度で熱処理を
する。すなわち、ｉ（ｉ＝１，…）番目のインゴット４
i は室温から温度Ｔi （＝８００＋５０（ｉ−１））ま
で約２℃／min の昇温レートで加熱し、この温度Ｔi に
約１０時間保持する。なお、これらの温度の測定には熱
電対９が用いられる。その後、ヒータ１を切ると同時に
引出し棒７を用いて、カプセル３を炉口６側の冷却ゾー
ン８まで引出して１００〜１５０℃／min の冷却速度で
急冷する（図６参照）。この熱処理を行った後に再度両
辺をミラー加工し、ドナー欠陥ＥＬ２の濃度を測定する
とともに、これらのインゴットからウェーハを切り出し
て前述した方法でＥＰＤを測定を行う。
【００１２】これらの測定結果を図７及び図８に示す。
図７は各熱処理温度における、熱処理前のＥＬ２に対す
る熱処理後のＥＬ２の割合を示したグラフであり、図８
は各熱処理温度における、熱処理前のＥＰＤに対する熱
処理後のＥＰＤの割合を示したグラフである。なお、頭
部及び尻部の測定結果を各々黒丸及び白丸で示してあ
る。これらの実験結果から約１０００℃を境にしてＥＰ
Ｄが急激に増えること（図８参照）、及びＥＬ２の消失
が行われること（図７参照）が分かる。すなわち、熱歪
によりスリップ等の結晶欠陥の発生する温度領域と発生
しない温度領域との境界となる臨界温度が存在する。実
験結果からこの臨界温度はＧａＡｓの場合９５０℃〜１
０５０℃の範囲の温度とすることができる。
図７は各熱処理温度における、熱処理前のＥＬ２に対す
る熱処理後のＥＬ２の割合を示したグラフであり、図８
は各熱処理温度における、熱処理前のＥＰＤに対する熱
処理後のＥＰＤの割合を示したグラフである。なお、頭
部及び尻部の測定結果を各々黒丸及び白丸で示してあ
る。これらの実験結果から約１０００℃を境にしてＥＰ
Ｄが急激に増えること（図８参照）、及びＥＬ２の消失
が行われること（図７参照）が分かる。すなわち、熱歪
によりスリップ等の結晶欠陥の発生する温度領域と発生
しない温度領域との境界となる臨界温度が存在する。実
験結果からこの臨界温度はＧａＡｓの場合９５０℃〜１
０５０℃の範囲の温度とすることができる。
【００１３】次に臨界温度以上の温度領域での冷却速度
を決定するために次の検討を行った。前述と同様にＥＰ
ＤとＥＬ２濃度の等しい２水準の９mm厚のサンプルを６
個用意し、これらのサンプルを１１５０℃まで約２℃／
min の昇温レートで上げてこの温度１１５０℃に約１０
時間保持する。その後、臨界温度、例えば１０００℃ま
での冷却速度を各サンプル毎に変える。例えば各々の冷
却速度を２℃／min ，５℃／min ，１０℃／min ，２０
℃／min ，５０℃／min ，１００℃／min とする。その
後、約５００℃まで１００℃／min 以上の冷却速度で急
冷する。臨界温度までの、これらの異なる冷却速度にお
ける、熱処理前のＥＬ２濃度に対する熱処理後のＥＬ２
濃度の割合を図９に、熱処理前のＥＰＤに対する熱処理
後のＥＰＤの割合を図１０に示す。これら図９及び図１
０から約２０℃／min を臨界冷却速度としてこの臨界冷
却速度より遅い冷却速度においては、ＥＰＤが急増せ
ず、かつ又ＥＬ２が十分に消失しているのが見られる。
又、臨界温度以下の温度領域での冷却速度についても、
臨界温度までの冷却速度を一定（１０℃／ｍｉｎ）とし
て臨界温度以下の冷却速度を色々変えて前述したと同様
に熱処理を行い、ＥＬ２及びＥＰＤの評価を行った結
果、５０℃／min 以上の冷却速度であればＥＬ２の濃度
の変化量はほぼ０．６となって十分消失し、ＥＰＤにつ
いては１〜２割程度の増加に留まることが実験的に確認
された。
を決定するために次の検討を行った。前述と同様にＥＰ
ＤとＥＬ２濃度の等しい２水準の９mm厚のサンプルを６
個用意し、これらのサンプルを１１５０℃まで約２℃／
min の昇温レートで上げてこの温度１１５０℃に約１０
時間保持する。その後、臨界温度、例えば１０００℃ま
での冷却速度を各サンプル毎に変える。例えば各々の冷
却速度を２℃／min ，５℃／min ，１０℃／min ，２０
℃／min ，５０℃／min ，１００℃／min とする。その
後、約５００℃まで１００℃／min 以上の冷却速度で急
冷する。臨界温度までの、これらの異なる冷却速度にお
ける、熱処理前のＥＬ２濃度に対する熱処理後のＥＬ２
濃度の割合を図９に、熱処理前のＥＰＤに対する熱処理
後のＥＰＤの割合を図１０に示す。これら図９及び図１
０から約２０℃／min を臨界冷却速度としてこの臨界冷
却速度より遅い冷却速度においては、ＥＰＤが急増せ
ず、かつ又ＥＬ２が十分に消失しているのが見られる。
又、臨界温度以下の温度領域での冷却速度についても、
臨界温度までの冷却速度を一定（１０℃／ｍｉｎ）とし
て臨界温度以下の冷却速度を色々変えて前述したと同様
に熱処理を行い、ＥＬ２及びＥＰＤの評価を行った結
果、５０℃／min 以上の冷却速度であればＥＬ２の濃度
の変化量はほぼ０．６となって十分消失し、ＥＰＤにつ
いては１〜２割程度の増加に留まることが実験的に確認
された。
【００１４】以上の検討よりＥＬ２の消失及びＥＰＤの
抑制条件が明らかとなったので、図１（ａ）に示す本発
明による熱処理法の一処理工程を用いて、育成直後のＧ
ａＡｓ単結晶のインゴットを熱処理する。この熱処理工
程は、まず室温から１１５０℃まで２℃／min の昇温速
度でＧａＡｓ単結晶のインゴットを加熱し、１１５０℃
の温度に約１０時間保持する。その後１１５０℃から臨
界温度である１０００℃まで７℃／min の冷却速度で冷
却し、更に１０００℃から５００℃まで１００℃／min
の冷却速度で冷却する。そして５００℃の温度に約１０
時間保持した後、８５０℃まで２℃／min の昇温速度で
加熱する。この８５０℃の温度に約１０時間保持した
後、室温まで２℃／min の冷却速度で徐冷する。
抑制条件が明らかとなったので、図１（ａ）に示す本発
明による熱処理法の一処理工程を用いて、育成直後のＧ
ａＡｓ単結晶のインゴットを熱処理する。この熱処理工
程は、まず室温から１１５０℃まで２℃／min の昇温速
度でＧａＡｓ単結晶のインゴットを加熱し、１１５０℃
の温度に約１０時間保持する。その後１１５０℃から臨
界温度である１０００℃まで７℃／min の冷却速度で冷
却し、更に１０００℃から５００℃まで１００℃／min
の冷却速度で冷却する。そして５００℃の温度に約１０
時間保持した後、８５０℃まで２℃／min の昇温速度で
加熱する。この８５０℃の温度に約１０時間保持した
後、室温まで２℃／min の冷却速度で徐冷する。
【００１５】又、図１（ａ）に示す本発明による熱処理
法の一例（以下、熱処理ａという）と比較するために、
図１（ｂ）及び（ｃ）に示す従来の熱処理法（以下、各
々熱処理ｂ，ｃという）を用いて、各々熱処理した単結
晶インゴットと図１（ａ）に示す熱処理ａを用いて熱処
理した単結晶のインゴットのＥＬ２及びＥＰＤを前述し
たようにして測定する。なお、図１（ｂ）に示す熱処理
ｂは、図１（ａ）に示す熱処理ａの１１５０℃から５０
０℃までの冷却工程において１００〜２００℃／min の
速い冷却速度で冷却したものであり、図１（ｃ）に示す
熱処理ｃは熱処理ａの１１５０℃から５００℃までの冷
却工程において７℃／min の遅い冷却速度で冷却したも
のである。
法の一例（以下、熱処理ａという）と比較するために、
図１（ｂ）及び（ｃ）に示す従来の熱処理法（以下、各
々熱処理ｂ，ｃという）を用いて、各々熱処理した単結
晶インゴットと図１（ａ）に示す熱処理ａを用いて熱処
理した単結晶のインゴットのＥＬ２及びＥＰＤを前述し
たようにして測定する。なお、図１（ｂ）に示す熱処理
ｂは、図１（ａ）に示す熱処理ａの１１５０℃から５０
０℃までの冷却工程において１００〜２００℃／min の
速い冷却速度で冷却したものであり、図１（ｃ）に示す
熱処理ｃは熱処理ａの１１５０℃から５００℃までの冷
却工程において７℃／min の遅い冷却速度で冷却したも
のである。
【００１６】このような熱処理ａ，ｂ，ｃを用いてＧａ
Ａｓ単結晶を各々熱処理した場合の、ＥＬ２のバラツキ
を図２に示す。このＥＬ２のバラツキは単結晶から切り
出したウェーハの面内の２方向１７点のＥＬ２濃度の測
定値の最大値と最小値の差を、１７点のＥＬ２濃度の測
定値の平均値で除算したものである。又、これらのバラ
ツキは各熱処理毎に５個のサンプルを用意し、このサン
プルの頭部及び尻部について各々ＥＬ２のバラツキを求
めた。図２からＥＬ２のバラツキに関しては熱処理ａと
熱処理ｂとの差はほとんどないが熱処理ｃを行った場合
は熱処理ａを行った場合の２倍バラツクことが分かる。
Ａｓ単結晶を各々熱処理した場合の、ＥＬ２のバラツキ
を図２に示す。このＥＬ２のバラツキは単結晶から切り
出したウェーハの面内の２方向１７点のＥＬ２濃度の測
定値の最大値と最小値の差を、１７点のＥＬ２濃度の測
定値の平均値で除算したものである。又、これらのバラ
ツキは各熱処理毎に５個のサンプルを用意し、このサン
プルの頭部及び尻部について各々ＥＬ２のバラツキを求
めた。図２からＥＬ２のバラツキに関しては熱処理ａと
熱処理ｂとの差はほとんどないが熱処理ｃを行った場合
は熱処理ａを行った場合の２倍バラツクことが分かる。
【００１７】又、熱処理ａ，ｂ，ｃを用いてＧａＡｓ単
結晶を各々熱処理した場合のＥＰＤの変化量、すなわち
熱処理後と熱処理前のＥＰＤの比を求め、これを図３に
示す。ＥＰＤの変化量に関しては、熱処理ａと熱処理ｃ
とではほとんど差はないが、熱処理ｂを行った場合は、
熱処理ａを行った場合の２倍変化することが図３から分
かる。
結晶を各々熱処理した場合のＥＰＤの変化量、すなわち
熱処理後と熱処理前のＥＰＤの比を求め、これを図３に
示す。ＥＰＤの変化量に関しては、熱処理ａと熱処理ｃ
とではほとんど差はないが、熱処理ｂを行った場合は、
熱処理ａを行った場合の２倍変化することが図３から分
かる。
【００１８】更に、熱処理ａ，ｂ，ｃを各々行ったＧａ
Ａｓ単結晶のインゴットをスライスし、ミラー加工を施
してウェーハを作り、これらのウェーハを三端子ガード
法を用いて１００μｍピッチの微小比抵抗を測定した。
各サンプル毎の測定値の分散σを平均値Ｘで除算したも
のを比抵抗のバラツキとして、これを図４に示す。この
図４から比抵抗のバラツキに関しては、本発明による熱
処理ａは従来の熱処理ｂとほぼ程度の効果を得ることが
でき、又熱処理ｃを行った場合のバラツキの半分とな
る。更にサンプル毎のバラツキは熱処理ａの方が熱処理
ｂに比べて安定したものとなっている。
Ａｓ単結晶のインゴットをスライスし、ミラー加工を施
してウェーハを作り、これらのウェーハを三端子ガード
法を用いて１００μｍピッチの微小比抵抗を測定した。
各サンプル毎の測定値の分散σを平均値Ｘで除算したも
のを比抵抗のバラツキとして、これを図４に示す。この
図４から比抵抗のバラツキに関しては、本発明による熱
処理ａは従来の熱処理ｂとほぼ程度の効果を得ることが
でき、又熱処理ｃを行った場合のバラツキの半分とな
る。更にサンプル毎のバラツキは熱処理ａの方が熱処理
ｂに比べて安定したものとなっている。
【００１９】本発明による熱処理ａと、従来の熱処理ｂ
（三段熱処理）と、及び従来の一段熱処理を各々単結晶
に行った場合のＥＰＤの変化量、微小比抵抗のバラツ
キ、及びデバイス（素子）製造歩留りを、本発明による
熱処理ａの場合を１として各々表わしたものを図５に示
す。この図５から本発明の熱処理ａは従来の熱処理ｂに
比べて微小比抵抗のバラツキがほぼ同程度であるが、Ｅ
ＰＤが約半分で、かつデバイスの製造歩留りが約１５％
程度改善することが分かる。
（三段熱処理）と、及び従来の一段熱処理を各々単結晶
に行った場合のＥＰＤの変化量、微小比抵抗のバラツ
キ、及びデバイス（素子）製造歩留りを、本発明による
熱処理ａの場合を１として各々表わしたものを図５に示
す。この図５から本発明の熱処理ａは従来の熱処理ｂに
比べて微小比抵抗のバラツキがほぼ同程度であるが、Ｅ
ＰＤが約半分で、かつデバイスの製造歩留りが約１５％
程度改善することが分かる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、比
抵抗の分布を均一化することができるとともに、ウェー
ハ及び素子の製造歩留りを可及的に向上させることがで
きる。
抵抗の分布を均一化することができるとともに、ウェー
ハ及び素子の製造歩留りを可及的に向上させることがで
きる。
【図１】本発明による熱処理方法の処理工程を示すタイ
ムチャート。
ムチャート。
【図２】各熱処理に対するＥＬ２のバラツキを示すグラ
フ。
フ。
【図３】各熱処理に対するＥＰＤの変化量を示すグラ
フ。
フ。
【図４】各熱処理に対する比抵抗のバラツキを示すグラ
フ。
フ。
【図５】本発明の熱処理方法の効果を示す図表。
【図６】熱処理を行う装置の構成図。
【図７】熱処理温度とＥＬ２の変化量を示すグラフ。
【図８】熱処理温度とＥＰＤの変化量を示すグラフ。
【図９】冷却速度とＥＬ２の変化量を示すグラフ。
【図１０】冷却速度とＥＰＤの変化量を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−120300（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 29/40 - 29/42 C30B 33/02 H01L 21/324 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】比抵抗が１０6 Ωcm以上のＧａＡｓ単結晶
を少なくとも１０５０℃以上の第１の所定温度に１時間
以上保持する工程と、この第１の所定温度から９５０〜
１０５０℃の範囲の臨界温度まで臨界冷却速度よりも遅
い第１の冷却速度で前記ＧａＡｓ単結晶を冷却し、前記
臨界温度から第２の所定温度まで前記臨界冷却速度より
も速い第２の冷却速度で冷却する工程と、を備えている
ことを特徴とするＧａＡｓ単結晶の熱処理方法。 - 【請求項２】前記第１の冷却速度を２０℃／min 以下と
し、前記第２の冷却速度を５０℃／min 以上としたこと
を特徴とする請求項１記載の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03426191A JP3171451B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | ＧａＡｓ単結晶の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03426191A JP3171451B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | ＧａＡｓ単結晶の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04275999A JPH04275999A (ja) | 1992-10-01 |
| JP3171451B2 true JP3171451B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=12409234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03426191A Expired - Fee Related JP3171451B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | ＧａＡｓ単結晶の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3171451B2 (ja) |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP03426191A patent/JP3171451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04275999A (ja) | 1992-10-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |