JPH01100099A - 半導体単結晶のアニール方法 - Google Patents
半導体単結晶のアニール方法Info
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- JPH01100099A JPH01100099A JP25765287A JP25765287A JPH01100099A JP H01100099 A JPH01100099 A JP H01100099A JP 25765287 A JP25765287 A JP 25765287A JP 25765287 A JP25765287 A JP 25765287A JP H01100099 A JPH01100099 A JP H01100099A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、半導体単結晶、特に化合物半導体単結晶のア
ニール方法に関するものである。
ニール方法に関するものである。
［従来の技術］
砒化ガリウム（ＧａＡｓ）の単結晶を製造する場合の一
つとして横型石英ボートを用いて結晶を成長させる方法
が行われている。この場合、ドープ剤としてシリコン（
Ｓ ｉ ）を用いればｎ型結晶（ｎ−１０１７〜１０”
ｎ−３）が得られ、亜鉛（Ｚｎ）をドープ剤として用い
ればＰ単結晶（ｎｐ・・１０１８〜１０１−−３）が得
られることは良く知られているが、このとき結晶成長の
過程でボートの石英（Ｓｉ０２）の一部がＧａＡＳ中に
溶解していわゆる３ｉコンタミネーシヨンを生ずる場合
がある。３ｉは■族の元素でありＱａ領領域びＡｓ領域
の両方に関与して結晶に浅いドナー層及びアクセプタ層
を形成することになる。
つとして横型石英ボートを用いて結晶を成長させる方法
が行われている。この場合、ドープ剤としてシリコン（
Ｓ ｉ ）を用いればｎ型結晶（ｎ−１０１７〜１０”
ｎ−３）が得られ、亜鉛（Ｚｎ）をドープ剤として用い
ればＰ単結晶（ｎｐ・・１０１８〜１０１−−３）が得
られることは良く知られているが、このとき結晶成長の
過程でボートの石英（Ｓｉ０２）の一部がＧａＡＳ中に
溶解していわゆる３ｉコンタミネーシヨンを生ずる場合
がある。３ｉは■族の元素でありＱａ領領域びＡｓ領域
の両方に関与して結晶に浅いドナー層及びアクセプタ層
を形成することになる。
［発明が解決しようとする問題点］
上述したように、結晶を成長させる場合に例えば３ｉを
多量に添加すればドナーレベルが増加してｎ型結晶が形
成されるが、この場合、結晶の中には同時にアクセプタ
レベルのＳｉが一部存在することになる。
多量に添加すればドナーレベルが増加してｎ型結晶が形
成されるが、この場合、結晶の中には同時にアクセプタ
レベルのＳｉが一部存在することになる。
このように結晶成長時にはｎ型結晶の中にアクセプタレ
ベルの不純物が含まれ、Ｐ単結晶の中にドナーレベルの
不純物が含まれることになるが、これらの不純物はいづ
れも半導体の性能に悪形冑を与え、電子移動度（モビリ
ティ−）を低下させる要因となるもので、結晶を成長さ
せる場合はｎ型結晶に対してはアクセプタレベルのＳｉ
を極力少なくし、又Ｐ単結晶に対してはドナーレベルの
Ｓｉを極力少なくすることが必要となる。しかし、これ
を効果的に行う方法については未だ十分明確にされてい
ない嫌いがある。
ベルの不純物が含まれ、Ｐ単結晶の中にドナーレベルの
不純物が含まれることになるが、これらの不純物はいづ
れも半導体の性能に悪形冑を与え、電子移動度（モビリ
ティ−）を低下させる要因となるもので、結晶を成長さ
せる場合はｎ型結晶に対してはアクセプタレベルのＳｉ
を極力少なくし、又Ｐ単結晶に対してはドナーレベルの
Ｓｉを極力少なくすることが必要となる。しかし、これ
を効果的に行う方法については未だ十分明確にされてい
ない嫌いがある。
本発明の目的は、単結晶製造時に結晶内に含まれる不純
物を比較的容易な方法により低減する半導体単結晶のア
ニール方法を提供することにある。
物を比較的容易な方法により低減する半導体単結晶のア
ニール方法を提供することにある。
Ｅ問題点を解決するための手段］
本発明は、化合物半導体の単結晶を成長させ、成長した
単結晶をアニールして処理する半導体単結晶のアニール
方法において、横型ボート法を用いて成長させた砒化ガ
リウム単結晶のインゴットを前記ボートの石英アンプル
に装着したままの状態で冷却処理を行いその過程で前記
単結晶のｎ型結晶に対しては真空状態で温度６００℃〜
９００℃で１０時間〜２５０時間アニ〜ルし、Ｐ単結晶
に対しては砒素の蒸気圧２００トル（ＴＯｒｒ）以上の
状態で温度８００℃〜１２００℃で１０時間〜２５０時
間アニールすることを特徴とし、単結晶中の不純物が減
少するようにして目的の達成を計ったものである。
単結晶をアニールして処理する半導体単結晶のアニール
方法において、横型ボート法を用いて成長させた砒化ガ
リウム単結晶のインゴットを前記ボートの石英アンプル
に装着したままの状態で冷却処理を行いその過程で前記
単結晶のｎ型結晶に対しては真空状態で温度６００℃〜
９００℃で１０時間〜２５０時間アニ〜ルし、Ｐ単結晶
に対しては砒素の蒸気圧２００トル（ＴＯｒｒ）以上の
状態で温度８００℃〜１２００℃で１０時間〜２５０時
間アニールすることを特徴とし、単結晶中の不純物が減
少するようにして目的の達成を計ったものである。
［作 用］
本発明の半導体単結晶にアニール方法では、横型ボート
法により成長させたＧａＡＳ半導体の結晶をボートのア
ンプルに装着したままの状態でアニールする方法を用い
、結晶がｎ型の場合は真空状態（Ａｓ圧Ｉ ＴＯｒｒ以
下）で温度６００℃〜９００℃にして１０〜２５ＯＶＩ
間アニールし、Ｐ単結晶に対しては２００ Ｔｏｒｒ以
上のＡｓ圧で温度８００℃〜１２００℃にして１０時間
〜２５０時間アニールするようにしており、このような
条件を設定してアニールを行うことにより、ｎ型結晶の
場合もＰ単結晶の場合も共に結晶中の不純物が低減する
とともにＧａＡＳに分解を生ずるような不安定現象が抑
制され、安定、高品質の単結晶を得ることが可能となる
。
法により成長させたＧａＡＳ半導体の結晶をボートのア
ンプルに装着したままの状態でアニールする方法を用い
、結晶がｎ型の場合は真空状態（Ａｓ圧Ｉ ＴＯｒｒ以
下）で温度６００℃〜９００℃にして１０〜２５ＯＶＩ
間アニールし、Ｐ単結晶に対しては２００ Ｔｏｒｒ以
上のＡｓ圧で温度８００℃〜１２００℃にして１０時間
〜２５０時間アニールするようにしており、このような
条件を設定してアニールを行うことにより、ｎ型結晶の
場合もＰ単結晶の場合も共に結晶中の不純物が低減する
とともにＧａＡＳに分解を生ずるような不安定現象が抑
制され、安定、高品質の単結晶を得ることが可能となる
。
［実 施 例］
以下、本発明の−・実施例について説明する。
石英のボートにＧａ４ｏｏａと種結晶とを入れてアンプ
ルの一端にセットし、アンプルの他端にはＡｓ４４４Ｑ
をセットする。
ルの一端にセットし、アンプルの他端にはＡｓ４４４Ｑ
をセットする。
両方のセットが完了したならばアンプルを内部の圧力が
５ Ｘ １０ ’Ｔｏｒｒ以下となるように２時間以上
排気して封じ切る。
５ Ｘ １０ ’Ｔｏｒｒ以下となるように２時間以上
排気して封じ切る。
封じ切りの終了したアンプルは二温度領域の電気炉に設
置し、低温炉の温度を約６１０℃にしてアンプル内のＡ
ｓの蒸気圧を１ ａｔｌに保ち、−・定時間経過後高温
炉の温度を約１２００℃とじてＧａＡＳを合成させさら
に昇温して種結晶の成長を行わせる。その後温度勾配を
０．５℃／αにして０．５℃／ｈの割合で降温させ３０
時間で結晶全部の固化を行う。その後は１００℃／ｈの
速度で室温まで降下させて冷ＤＩ Ｌ、、アニール処理
を終了する。
置し、低温炉の温度を約６１０℃にしてアンプル内のＡ
ｓの蒸気圧を１ ａｔｌに保ち、−・定時間経過後高温
炉の温度を約１２００℃とじてＧａＡＳを合成させさら
に昇温して種結晶の成長を行わせる。その後温度勾配を
０．５℃／αにして０．５℃／ｈの割合で降温させ３０
時間で結晶全部の固化を行う。その後は１００℃／ｈの
速度で室温まで降下させて冷ＤＩ Ｌ、、アニール処理
を終了する。
このようにして得られたアンドープ結晶のアニール前後
におけるキャリア濃度の値を求め第１表に示す。
におけるキャリア濃度の値を求め第１表に示す。
第 １ 表
次に、上記のようなアニール条件の下で成長したＧａＡ
Ｓの結晶にドーパントとして３ｉを入れた場合及びＺｎ
を入れた場合の特性を第１図及び第２図に示す。図はキ
ャリア濃度とキャリア移動度との関係を示すもので、曲
線Ａが７ニール前の特性、曲線Ｂがアニール後の特性を
示す。
Ｓの結晶にドーパントとして３ｉを入れた場合及びＺｎ
を入れた場合の特性を第１図及び第２図に示す。図はキ
ャリア濃度とキャリア移動度との関係を示すもので、曲
線Ａが７ニール前の特性、曲線Ｂがアニール後の特性を
示す。
３ｉをドープした場合（第１図）の処理条件は真空で温
度８５０℃、時間４８ｈ、Ｚｎをドープ。
度８５０℃、時間４８ｈ、Ｚｎをドープ。
した場合（第２図）の条件はＡｓｆｉ気圧１ａｔｌで湿
度１２００℃、時間２４ｈで、その侵は共に室温まで降
下させて冷却したものである。両図の場合とも同じキャ
リア濃度においてアニールＩ（Ｂ）のキャリア移動度の
方がアニール前（Ａ）よりも上昇していることが示され
ているが、これはｎ型結晶の場合はアクセプタレベルの
不純物が減少し、Ｐ単結晶の場合はドナーレベルの不純
物が減少したことによるもので、本実施例によるアニー
ル方法の効果が明確に表れていることを示している。
度１２００℃、時間２４ｈで、その侵は共に室温まで降
下させて冷却したものである。両図の場合とも同じキャ
リア濃度においてアニールＩ（Ｂ）のキャリア移動度の
方がアニール前（Ａ）よりも上昇していることが示され
ているが、これはｎ型結晶の場合はアクセプタレベルの
不純物が減少し、Ｐ単結晶の場合はドナーレベルの不純
物が減少したことによるもので、本実施例によるアニー
ル方法の効果が明確に表れていることを示している。
以上、本実施例を用いることにより次のような効果が得
られる。
られる。
（１）ＧａＡＳ単結晶の製造において３ｉをドーパント
として用いた場合、ｎ型結晶内に含まれるアクセプタレ
ベルの不純物及びＰ型結晶内に含まれるドナーレベルの
不純物を減少させることかり能となり、キャリア移動度
を上昇させることができる。
として用いた場合、ｎ型結晶内に含まれるアクセプタレ
ベルの不純物及びＰ型結晶内に含まれるドナーレベルの
不純物を減少させることかり能となり、キャリア移動度
を上昇させることができる。
（２）結晶のばらつきを低減させ特性の均一な結晶を得
ることができる。
ることができる。
（３） アニールする場合にアンプルから結晶を取出
さずにそのままの状態で行うことができるので作業性を
大幅に向上することができる。
さずにそのままの状態で行うことができるので作業性を
大幅に向上することができる。
［発明の効果］
本発明によれば、単結晶製造時に結晶内に含まれる不純
物を比較的容易な方法により低減する半導体単結晶のア
ニール方法を提供することができる。
物を比較的容易な方法により低減する半導体単結晶のア
ニール方法を提供することができる。
第１図は本発明の半導体単結晶のアニール方法による一
実施例を示ずＳ１ドープｎ型結晶のキャリア濃度対キャ
リア移動度特性、第２図は同じくＺｎｎドープ型結晶に
おける特性を示すものである。
実施例を示ずＳ１ドープｎ型結晶のキャリア濃度対キャ
リア移動度特性、第２図は同じくＺｎｎドープ型結晶に
おける特性を示すものである。
Claims (3)
- （１）横型ボート法により成長させた半導体単結晶をア
ニール処理する方法において、成長させた砒化ガリウム
単結晶のインゴットを石英アンプルより取り出すことな
く、成長後の冷却過程で、前記インゴットを１０〜２５
０時間アニールすることを特徴とする半導体単結晶の製
造方法。 - （２）前記砒化ガリウム単結晶がｎ型の結晶である場合
、圧力がほぼ真空かつ温度が６００〜９００℃の条件で
アニールすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体単結晶のアニール方法。 - （３）前記砒化ガリウム単結晶がＰ型の結晶である場合
、圧力が砒素の蒸気圧として２００ Ｔｏｒｒ以上かつ温度が８００〜１２００℃の条件でア
ニールすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体単結晶のアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25765287A JPH01100099A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 半導体単結晶のアニール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25765287A JPH01100099A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 半導体単結晶のアニール方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100099A true JPH01100099A (ja) | 1989-04-18 |
Family
ID=17309222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25765287A Pending JPH01100099A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 半導体単結晶のアニール方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01100099A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0498000A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-03-30 | Nikko Kyodo Co Ltd | 高抵抗化合物半導体基板の製造方法 |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP25765287A patent/JPH01100099A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0498000A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-03-30 | Nikko Kyodo Co Ltd | 高抵抗化合物半導体基板の製造方法 |
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