JPH02192722A - 半導体デバイス材料の製造方法 - Google Patents

半導体デバイス材料の製造方法

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JPH02192722A
JPH02192722A JP1212989A JP1212989A JPH02192722A JP H02192722 A JPH02192722 A JP H02192722A JP 1212989 A JP1212989 A JP 1212989A JP 1212989 A JP1212989 A JP 1212989A JP H02192722 A JPH02192722 A JP H02192722A
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single crystal
semiconductor
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立一 平野
Hitoshi Okazaki
均 岡崎
Shigeo Katsura
桂 滋男
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体デバイス材料の製造方法、特に所定のド
ープ量以下ではドープ量とキャリア濃度とが比例しなく
なるような不純物を含む半導体単結晶からなる半導体デ
バイス材料の製造方法に関し、例えばZnを5 X 1
0”(!l−3以下ドープしたInP単結晶を基板とす
る半導体デバイスの製造方法に利用して効果のある技術
に関する。
[従来の技術] InPやG a A s化合物半導体は、電子移動度が
Siの数倍と高く、高速電子デバイスの基板として期待
されているとともに、化合物半導体は発光ダイオードや
半導体レーザ、受光素子、太陽電池あるいはFETやI
C1光ICなどシリコンに比べて広い用途を有しており
、将来的に非常に有望である。
これらのデバイスを作成する際にはコンタクトの形成工
程、不純物拡散工程、インプラアニール工程等での熱処
理工程が欠かせない、特に化合物半導体はこれらの熱処
理工程に敏感であり、デバイスを作成するとき、結晶基
板の表面処理のみによらず、結晶そのものの性質により
、基板のキャリア濃度等が熱処理によって変化すること
がある。
例えば、ZnドープInP単結晶においては、デバイス
製造工程での不純物の活性化等の熱処理によって、キャ
リア濃度が変化してしまい、デバイス特性のばらつきの
原因となるという問題点があった・ [発明が解決しようとする課M] 本発明者らは、InP単結晶について、Znドープ量と
キャリア濃度との関係について調べた。
その結果、第1図および第2図に0印で示すように、Z
nドープ量Coが5 X 1017(1m−’以下特に
5 X 10”cn−’以下になると、ドープ量とキャ
リア濃度が比例しなくなり、かつ結晶軸方向のキャリア
濃度のバラツキも大きくなることを見出した。
この発明は上記のような問題点に着目してなされたもの
で、結晶位置によるキャリア濃度のばらつきが少なく、
しかもデバイス製造工程で加熱処理を行っても基板のキ
ャリア濃度が変化しないような化合物半導体デバイス材
料を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するためこの発明は、所定のドープ量以
下ではドープ量とキャリア濃度とが比例しなくなるよう
な不純物を含有した半導体単結晶を基板とする半導体デ
バイスを製造する場合において、育成された化合物半導
体結晶を半導体デバイス製造工程の前に熱処理するよう
にした。
[作用コ 上記した手段によれば、例えばドープ量の少ないZn含
有InP単結晶を材料とするデバイスを製造する場合に
おいても、デバイス製造工程前に全不純物が活性化され
、デバイス製造工程中の加熱で活性化されるようなこと
がないので、キャリア濃度が変化したり、ばらつくこと
がない。
また、化合物半導体単結晶を薄板またはブロック状に切
断してから熱処理を行なうようにすれば、インゴットの
まま熱処理する場合に比べて結晶内温度分布が均一にな
り易いため、結晶全体に亘って電気的特性を均一化させ
ることができる。
[実施例] 液体封止チョクラルスキー法によって、Znのドープ量
が4 、4 X 10”〜4 、9 X 101Gcn
−’で、直径約2インチ、長さ約100onのInP単
結晶を3本育成した。次に、育成された単結晶(インゴ
ット)の両端をそれぞれ切断するとともに、円筒研削を
行なった後、厚さ0.7mmのウェーハ(薄板)を切り
出した。そして、切り出されたアズカットウェーハをB
r−メタノール2%溶液でエツチングし、洗浄した後、
熱処理を行なった。
熱処理は、インゴットの上端、中央および下端から切り
出した各3枚計9枚のウェーハを熱処理用加熱炉内に入
れて、0.5気圧のリン雰囲気中で650℃まで昇温し
で行ない、650℃で3時間保持した後、室温まで徐冷
してから取り出した。
取す出されたウェーハについてキャリア濃度を測定した
結果を、熱処理前のウェーハについて測定した結果とと
もに、表1および第2図に示す。
第2図において、・印で示されているのが、本実施例の
熱処理を施したウェーハについてのキャリア濃度測定値
、Q印は熱処理前のウェーハについての測定値である。
また、第2図において、点線AはドープしたZnがすべ
て電気的に活性化してキャリアとして働き、かつ残留n
型不純物濃度を5 X 101′′C11−”とした場
合の理想キャリア濃度線を示す。
表1 表1より、熱処理によって、ウェーハ間でのキャリア濃
度のばらつきが小さくなることが分かる。
また、第2図より、熱処理によってキャリア濃度が大幅
に変化し、Znのドープ量に近づくことが分かる。
第2図には、さらにZnのドープ量を多くして上記実施
例と同一条件で熱処理を行なった場合のInP単結晶基
板のキャリア濃度をム印で示しである。同図より、本発
明はドープ量が5 X 1017(!l−’以下のIn
P単結晶のキャリア濃度安定化に有効であり、ドープ量
が5 X 10”cs−3以下のInP単結晶に最も有
効であることが分かる。
また、表1には、上記実施例の熱処理を施したInPウ
ェーハに、再び同一条件(リン雰囲気、650℃、3時
間)の熱処理を施した後のキャリア濃度測定値を併せて
記載した(最右欄参照)。
これより、本実施例の熱処理を実施したウェーハを用い
てデバイスを製造すれば製造工程中での加熱によってキ
ャリア濃度が変化したすせず、特性の安定したデバイス
を製造できることが予想できる。
なお、上記実施例では・650℃で熱処理を行なったが
、熱処理温度は650℃に限定されず、550℃〜85
0℃の範囲で可能である。また、熱処理時間も3時間に
限定されず0.5〜10時間の範囲で良い。
さらに、実施例では、ZnをドープしたInP単結晶に
ついて説明したが、この発明はこれに限定されず、所定
のドープ量以下ではドープ量とキャリア濃度とが比例し
なくなるような不純物を含有した半導体単結晶一般に適
用することができる。
[発明の効果コ 以上説明したようにこの発明は、所定のドープ量以下で
はドープ量をキャリア濃度とが比例しなくなるような不
純物と含有した半導体単結晶を基板とする半導体デバイ
スを製造する場合において、育成された化合物半導体結
晶を半導体デバイス製造工程の前に熱処理するようにし
たので1例えばドープ量の少ないZn含有InP単結晶
を材料とするデバイスを製造する場合においても、デバ
イス製造工程前に全不純物が活性化され、デバイス製造
工程中の加熱で活性化されるようなことがないので、キ
ャリア濃度が変化したり、ばらつくことがない。その結
果、特性の均一な安定した半導体デバイスを製造するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はZnドープInP単結晶の結晶位置と熱処理前
のキャリア濃度との関係を示すグラフ、第2図はInP
単結晶のZnドープ量と熱処理前後のキャリア濃度との
関係を示すグラフである。 ’f<q リア51(C,71−31 ■イリア;を虚(am″3)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定のドープ量以下ではドープ量とキャリア濃度
    とが比例しなくなるような不純物を含有した半導体単結
    晶を基板とする半導体デバイスを製造する場合において
    、育成された化合物半導体結晶を半導体デバイス製造工
    程の前に熱処理するようにしたことを特徴とする半導体
    デバイス材料の製造方法。
  2. (2)上記半導体単結晶は5×10^1^7cm^−^
    3以下のZnが注入されたInP単結晶であることを特
    徴とする請求項1記載の半導体デバイス材料の製造方法
  3. (3)上記半導体単結晶を薄板もしくはブロック状に切
    断した後、熱処理を行うことを特徴とする請求項1また
    は2記載の半導体デバイス材料の製造方法。
  4. (4)上記半導体単結晶を550℃〜850℃の温度で
    熱処理することを特徴とすることを特徴とする請求項1
    〜3記載の半導体デバイス材料の製造方法。
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