JPH03271199A - ＧａＡｓ単結晶ウエハーの熱処理方法 - Google Patents
ＧａＡｓ単結晶ウエハーの熱処理方法Info
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- JPH03271199A JPH03271199A JP7069490A JP7069490A JPH03271199A JP H03271199 A JPH03271199 A JP H03271199A JP 7069490 A JP7069490 A JP 7069490A JP 7069490 A JP7069490 A JP 7069490A JP H03271199 A JPH03271199 A JP H03271199A
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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〕
この発明は、すべり転位の発生がなく、高均一な抵抗率
分布を有するＧａＡｓ単結晶ウェハーの熱処理方法に関
するものである。
分布を有するＧａＡｓ単結晶ウェハーの熱処理方法に関
するものである。
従来、引き上げ法により直径：５０〜１００加程度のＧ
ａＡｓ単結晶インゴットを育威し、この結晶に、インゴ
ットの電気的特性や光学的特性の均一化を図る目的で、
不活性ガス雰囲気またはＡｓ蒸気圧雰囲気で、温度＝９
００〜１０００℃に５〜１８時間程度保持した後、１℃
／ ｔａ ｉ ｎ以下の冷却速度で室温まで徐冷する熱
処理を施すことにより製造されることは良く知られると
ころである。
ａＡｓ単結晶インゴットを育威し、この結晶に、インゴ
ットの電気的特性や光学的特性の均一化を図る目的で、
不活性ガス雰囲気またはＡｓ蒸気圧雰囲気で、温度＝９
００〜１０００℃に５〜１８時間程度保持した後、１℃
／ ｔａ ｉ ｎ以下の冷却速度で室温まで徐冷する熱
処理を施すことにより製造されることは良く知られると
ころである。
また、ＧａＡｓ単結晶中にて浅いアクセプタとなる炭素
濃度が極めて低い結晶に、１０７Ω・（１）以上の高い
抵抗率を付与する目的で、不活性ガス雰囲気またはＡｓ
蒸気圧雰囲気中、温度＝９００〜１０００℃に５時間程
度保持した後、急冷する熱処理や３０〜ｂ する準急冷熱処理を施すことにより製造されることも知
られている（特開平１−１０４７５１号公報参照）。
濃度が極めて低い結晶に、１０７Ω・（１）以上の高い
抵抗率を付与する目的で、不活性ガス雰囲気またはＡｓ
蒸気圧雰囲気中、温度＝９００〜１０００℃に５時間程
度保持した後、急冷する熱処理や３０〜ｂ する準急冷熱処理を施すことにより製造されることも知
られている（特開平１−１０４７５１号公報参照）。
しかし、上記従来方法のうち、徐冷熱処理を施したＧａ
Ａｓ単結晶ウェハーにおいては、電気的特性の一つであ
る抵抗率のウェハー面内における微細分布を測定すると
、測定位置によっては所々にスパイク状に抵抗率が高い
部分が存在する。このことは、ＧａＡｓ単結晶の特性均
一化熱処理として、徐冷熱処理だけではその効果が不十
分であることを示唆しているものである。
Ａｓ単結晶ウェハーにおいては、電気的特性の一つであ
る抵抗率のウェハー面内における微細分布を測定すると
、測定位置によっては所々にスパイク状に抵抗率が高い
部分が存在する。このことは、ＧａＡｓ単結晶の特性均
一化熱処理として、徐冷熱処理だけではその効果が不十
分であることを示唆しているものである。
また実際に上記スパイク状に抵抗率が高い部分の存在す
るＧａＡｓ単結晶ウェハーをＩＣ用基板として使用した
場合、ウェハー内に作り込まれたＭＥＳＦＥＴの閾値電
圧（υｔｈ）の標準偏差（συｔｈ）が大きくなってし
まうなどの欠陥が生じるので好ましくない。
るＧａＡｓ単結晶ウェハーをＩＣ用基板として使用した
場合、ウェハー内に作り込まれたＭＥＳＦＥＴの閾値電
圧（υｔｈ）の標準偏差（συｔｈ）が大きくなってし
まうなどの欠陥が生じるので好ましくない。
つぎに、上記従来方法のうち、急冷熱処理や準急冷熱処
理を施したＧａＡｓ単結晶ウェハーには、上記スパイク
状に抵抗率が高い部分の内面における存在は少ないが、
ＧａＡｓ単結晶ウェハーの直径が３インチ以上になると
ウェハー周辺部にすべり転位が発生し、これが原因で割
れが発生することもあり、このすべり転位発生部分は実
用に供することができず、この結果、歩留りが著しく低
いものとなり、コスト高となるのを避けることができな
かった。
理を施したＧａＡｓ単結晶ウェハーには、上記スパイク
状に抵抗率が高い部分の内面における存在は少ないが、
ＧａＡｓ単結晶ウェハーの直径が３インチ以上になると
ウェハー周辺部にすべり転位が発生し、これが原因で割
れが発生することもあり、このすべり転位発生部分は実
用に供することができず、この結果、歩留りが著しく低
いものとなり、コスト高となるのを避けることができな
かった。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記従
来方法のもつ問題点を解決すべく熱処理方法の冷却過程
に着目し研究を行った結果、９００〜１０００℃の均質
化加熱温度に保持する時間を従来方法より長い２０時間
以上とし、ついで、上記９００〜１０００℃の均質化加
熱温度から１℃／ｍａｉｎ以下の冷却速度で７００〜８
００℃の温度に一次徐冷し、上記一次徐冷終了温度から
５００〜８００℃の温度までを５℃／ ｖａ ｉ ｎ以
上３０℃／ｍｉｎ未満の冷却速度で準徐冷し、 その後、上記準徐冷終了温度から室温までを１℃／■１
０以下の冷却速度で二次徐冷すると、抵抗率の微細均一
化がなされるとともにスパイク状に抵抗率の高い部分が
なく、直径：３インチ以上のＧａＡｓ単結晶ウェハーで
あってもウェハー周辺部にすべり転位が発生しないとい
う知見を得たのである。これは、 （１） 上記９００〜■０００℃の均質化加熱温度の
保持時間を従来方法よりも長くすることにより結晶中に
存在する不純物や欠陥の拡散を十分に活性化させ、もっ
て抵抗率の分布を均一微細化させることができる、 （２）従来方法のように、９（１０−１０００℃の均質
化温度から１℃／ｇｉｎ以下の冷却速度で室温まで徐冷
しただけでは、スパイク状に抵抗率の高い部分が残留す
るが、上記均質化加熱温度から室温までの徐冷の途中に
、所定の温度範囲内を５℃／ｇｉｎ以上３０℃／ｍｉｎ
未満の冷却速度で準徐冷すると上記スパイク状に抵抗率
の高い部分が消滅する、ものと考えられる。
来方法のもつ問題点を解決すべく熱処理方法の冷却過程
に着目し研究を行った結果、９００〜１０００℃の均質
化加熱温度に保持する時間を従来方法より長い２０時間
以上とし、ついで、上記９００〜１０００℃の均質化加
熱温度から１℃／ｍａｉｎ以下の冷却速度で７００〜８
００℃の温度に一次徐冷し、上記一次徐冷終了温度から
５００〜８００℃の温度までを５℃／ ｖａ ｉ ｎ以
上３０℃／ｍｉｎ未満の冷却速度で準徐冷し、 その後、上記準徐冷終了温度から室温までを１℃／■１
０以下の冷却速度で二次徐冷すると、抵抗率の微細均一
化がなされるとともにスパイク状に抵抗率の高い部分が
なく、直径：３インチ以上のＧａＡｓ単結晶ウェハーで
あってもウェハー周辺部にすべり転位が発生しないとい
う知見を得たのである。これは、 （１） 上記９００〜■０００℃の均質化加熱温度の
保持時間を従来方法よりも長くすることにより結晶中に
存在する不純物や欠陥の拡散を十分に活性化させ、もっ
て抵抗率の分布を均一微細化させることができる、 （２）従来方法のように、９（１０−１０００℃の均質
化温度から１℃／ｇｉｎ以下の冷却速度で室温まで徐冷
しただけでは、スパイク状に抵抗率の高い部分が残留す
るが、上記均質化加熱温度から室温までの徐冷の途中に
、所定の温度範囲内を５℃／ｇｉｎ以上３０℃／ｍｉｎ
未満の冷却速度で準徐冷すると上記スパイク状に抵抗率
の高い部分が消滅する、ものと考えられる。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 ９００〜１０００℃の均質化加熱温度を２０時間以上保
持し、 上記均質化加熱温度から７００〜８００℃までの温度範
囲を１℃／１１１ｉｎ以下の冷却速度で一次徐冷し、上
記一次徐冷の終了温度から５００〜６００℃までの温度
範囲を５℃／ ｍ ｉ ｎ以上３０℃／ｍｉｎ未満の冷
却速度で準徐冷し、 ついて、上記準徐冷後、室温まてを１℃／ｍｉｎ以下の
冷却速度で二次徐冷する、 ＧａＡｓ単結晶ウェハーの熱処理方法に特徴を有するも
のである。
って、 ９００〜１０００℃の均質化加熱温度を２０時間以上保
持し、 上記均質化加熱温度から７００〜８００℃までの温度範
囲を１℃／１１１ｉｎ以下の冷却速度で一次徐冷し、上
記一次徐冷の終了温度から５００〜６００℃までの温度
範囲を５℃／ ｍ ｉ ｎ以上３０℃／ｍｉｎ未満の冷
却速度で準徐冷し、 ついて、上記準徐冷後、室温まてを１℃／ｍｉｎ以下の
冷却速度で二次徐冷する、 ＧａＡｓ単結晶ウェハーの熱処理方法に特徴を有するも
のである。
つぎに、この発明の方法において、熱処理条件を上記の
通りに限定した理由を説明する。
通りに限定した理由を説明する。
（ａ） 均質化加熱処理条件
均質化加熱温度：９００〜１０００℃における均質化加
熱時間は、２０時間未満とした場合、本発明の冷却条件
を用いても抵抗率の微細分布においてスパイク状に高い
抵抗率を有する部分が存在するので好ましくなく、一方
、均質化加熱時間を２０時間以上とした場合、本発明の
冷却条件を用いることにより、２０時間未満の加熱処理
では実現し得なかった抵抗率の微細分布の高度な均一化
が起こっていることが確認され、均質化加熱時間をさら
に長＜３０時間としてもその効果は横ばいになることか
ら、均質化加熱時間を２０時間以上と定めた。
熱時間は、２０時間未満とした場合、本発明の冷却条件
を用いても抵抗率の微細分布においてスパイク状に高い
抵抗率を有する部分が存在するので好ましくなく、一方
、均質化加熱時間を２０時間以上とした場合、本発明の
冷却条件を用いることにより、２０時間未満の加熱処理
では実現し得なかった抵抗率の微細分布の高度な均一化
が起こっていることが確認され、均質化加熱時間をさら
に長＜３０時間としてもその効果は横ばいになることか
ら、均質化加熱時間を２０時間以上と定めた。
（ｂ） 一次徐冷の条件
８００℃を越えた高い温度で徐冷を終了するとウェハー
周辺部にすべり転位が発生してしまうようになり、一方
、７００℃未満の温度で徐冷を終了すると、抵抗率の微
細分布においてスパイク状に高い抵抗率を有する部分が
多数存在するようになることから、一次の徐冷終了温度
を７００〜８００℃の範囲内の所定の温度に定めた。ま
た、この一次徐冷時の冷却速度は、直径：３インチのウ
ェハーにおいてもすべり転位が発生するような内部応力
を導入しない十分遅い冷却速度とする必要があるので１
℃／１１１ｎ以下と定めた。
周辺部にすべり転位が発生してしまうようになり、一方
、７００℃未満の温度で徐冷を終了すると、抵抗率の微
細分布においてスパイク状に高い抵抗率を有する部分が
多数存在するようになることから、一次の徐冷終了温度
を７００〜８００℃の範囲内の所定の温度に定めた。ま
た、この一次徐冷時の冷却速度は、直径：３インチのウ
ェハーにおいてもすべり転位が発生するような内部応力
を導入しない十分遅い冷却速度とする必要があるので１
℃／１１１ｎ以下と定めた。
（ｃ） 準徐冷時の冷却条件
一次の徐冷に引き続いて準徐冷を行うが、抵抗率の微細
分布においてスパイク状に高い抵抗率を有する部分を多
数存在させないためには、上記７００〜８００℃の範囲
内の徐冷終了温度から５００〜６００℃の範囲内の所定
の温度までに留まる時間を短くする必要があり、冷却速
度として５℃／ｍｉｎ以上が必要となった。一方、準徐
冷時に３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度にすると、直径＝
３インチのウェハーにおいて周辺部にすべり転位が発生
するようになることから、その冷却速度を５℃／１１ｉ
ｎ以上３０℃／ｍｉｎ未満と定めた。
分布においてスパイク状に高い抵抗率を有する部分を多
数存在させないためには、上記７００〜８００℃の範囲
内の徐冷終了温度から５００〜６００℃の範囲内の所定
の温度までに留まる時間を短くする必要があり、冷却速
度として５℃／ｍｉｎ以上が必要となった。一方、準徐
冷時に３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度にすると、直径＝
３インチのウェハーにおいて周辺部にすべり転位が発生
するようになることから、その冷却速度を５℃／１１ｉ
ｎ以上３０℃／ｍｉｎ未満と定めた。
（ｄ） 二次徐冷の条件
準徐冷後の冷却は、むやみに冷却速度を速くしてウェハ
ーに熱歪を与えないように、一次徐冷と同一の冷却速度
を用いればよいので、その冷却速度を１℃／１１１ｉｎ
以下と定めた。
ーに熱歪を与えないように、一次徐冷と同一の冷却速度
を用いればよいので、その冷却速度を１℃／１１１ｉｎ
以下と定めた。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。
る。
通常の液体封止引上法により育成した直径＝８０１ｍＸ
長さ：１５０ｖ＋ｓの寸法をもった半絶縁性ＧａＡｓ単
結晶を研削後、厚さ二６５０−のウェハーにスライスし
、これらを前処理（有機洗浄、エツチング、超純水洗浄
、乾燥）したのち、石英製ホルダー内に装入し、これら
を内径： １００ ｍｍＸ長さ： １０００ｍ＋ｅの寸
法をもった石英製炉芯管内に装入し、この炉芯管を内径
： １３０ ｍｍＸ長さ： ６００ ｍｍの寸法をもっ
た横型電気炉に装着し、１℃／ｍｉｎの昇温速度で９５
０℃の均質化加熱温度に加熱し、１気圧のＡｓ蒸気圧雰
囲気下で第１表に示される条件で本発明法１〜９、比較
法１〜７および従来法１〜２の熱処理を行った。
長さ：１５０ｖ＋ｓの寸法をもった半絶縁性ＧａＡｓ単
結晶を研削後、厚さ二６５０−のウェハーにスライスし
、これらを前処理（有機洗浄、エツチング、超純水洗浄
、乾燥）したのち、石英製ホルダー内に装入し、これら
を内径： １００ ｍｍＸ長さ： １０００ｍ＋ｅの寸
法をもった石英製炉芯管内に装入し、この炉芯管を内径
： １３０ ｍｍＸ長さ： ６００ ｍｍの寸法をもっ
た横型電気炉に装着し、１℃／ｍｉｎの昇温速度で９５
０℃の均質化加熱温度に加熱し、１気圧のＡｓ蒸気圧雰
囲気下で第１表に示される条件で本発明法１〜９、比較
法１〜７および従来法１〜２の熱処理を行った。
このように熱処理された各種のウェハーをミラー加工し
たのち、測定間隔二〇０ρピッチとし測定方向を半径方
向とした三端子ガード法にて抵抗率の微細分布測定を行
い、その測定結果から抵抗率の平均値および抵抗率の標
準偏差を求めて第１表に示し、さらに、すべり転位発生
の有無をＸ線トポグラフにて観察し、その結果もあわせ
て第１表に示した。
たのち、測定間隔二〇０ρピッチとし測定方向を半径方
向とした三端子ガード法にて抵抗率の微細分布測定を行
い、その測定結果から抵抗率の平均値および抵抗率の標
準偏差を求めて第１表に示し、さらに、すべり転位発生
の有無をＸ線トポグラフにて観察し、その結果もあわせ
て第１表に示した。
第１表の結果から、本発明法１〜９の熱処理を行ったウ
ェハーは、スパイク状に高い抵抗率を有する部分が殆ど
存在しないために抵抗率の標準偏差が８％以下と小さな
値を示し、抵抗率の均一性が向上し、さらにすべり転位
などの欠陥が存在しないけれども、この発明の条件から
外れた条件（第１表において、この発明の条件から外れ
た値に※印を付して示した）て熱処理した比較法１〜７
および従来法１〜２の場合には、抵抗率の標準偏差が大
きいかまたはすへり転位などの欠陥が存在していること
がわかる。
ェハーは、スパイク状に高い抵抗率を有する部分が殆ど
存在しないために抵抗率の標準偏差が８％以下と小さな
値を示し、抵抗率の均一性が向上し、さらにすべり転位
などの欠陥が存在しないけれども、この発明の条件から
外れた条件（第１表において、この発明の条件から外れ
た値に※印を付して示した）て熱処理した比較法１〜７
および従来法１〜２の場合には、抵抗率の標準偏差が大
きいかまたはすへり転位などの欠陥が存在していること
がわかる。
ちなみに、上記三端子ガード法により測定した抵抗率の
微細分布の代表的なものを第１図〜第４図に示した。
微細分布の代表的なものを第１図〜第４図に示した。
第１図は、第１表の本発明法１の条件により熱処理され
た直径３インチのウニｌ＼−の抵抗率の微細分布、 第２図は、第１表の本発明法２の条件により熱処理され
た直径３インチのウエノ１−の抵抗率の微細分布、 第３図は、第１表の従来法１の準急冷処理を含む条件で
熱処理された直径３インチのウエノ＼−の抵抗率の微細
分布、 第４図は、第１表の従来法２の均質化加熱温度から室温
まで徐冷した直径３インチのウェハーの抵抗率の微細分
布、 である。
た直径３インチのウニｌ＼−の抵抗率の微細分布、 第２図は、第１表の本発明法２の条件により熱処理され
た直径３インチのウエノ１−の抵抗率の微細分布、 第３図は、第１表の従来法１の準急冷処理を含む条件で
熱処理された直径３インチのウエノ＼−の抵抗率の微細
分布、 第４図は、第１表の従来法２の均質化加熱温度から室温
まで徐冷した直径３インチのウェハーの抵抗率の微細分
布、 である。
本発明法１〜２により熱処理されたウェハーの第１図お
よび第２図の抵抗率の微細分布には、スパイク状に高い
抵抗率を有する部分は存在しないのに対し、従来法１の
準急冷したウェハーの第３図には、周辺部に発生したす
べり転位によるとみられるスパイク状に高い抵抗率を有
する部分Ｓがみられ、また従来法２の均質化加熱温度か
ら室温まで徐冷したウェハーの第４図には、スパイク状
に高い抵抗率を有する部分Ｓが多数存在しており、抵抗
率は不均一に分布していることがわかる。
よび第２図の抵抗率の微細分布には、スパイク状に高い
抵抗率を有する部分は存在しないのに対し、従来法１の
準急冷したウェハーの第３図には、周辺部に発生したす
べり転位によるとみられるスパイク状に高い抵抗率を有
する部分Ｓがみられ、また従来法２の均質化加熱温度か
ら室温まで徐冷したウェハーの第４図には、スパイク状
に高い抵抗率を有する部分Ｓが多数存在しており、抵抗
率は不均一に分布していることがわかる。
上述のように、本発明法の熱処理によれば、すべり転位
の発生もなく、かつスパイク状に高い抵抗率を有する部
分か存在しないために抵抗率標準偏差が小さく、高均一
な半絶縁性ＧａＡｓ単結晶ウェハーを歩留りよく製造す
ることができる。
の発生もなく、かつスパイク状に高い抵抗率を有する部
分か存在しないために抵抗率標準偏差が小さく、高均一
な半絶縁性ＧａＡｓ単結晶ウェハーを歩留りよく製造す
ることができる。
第１図および第２図は、本発明法の条件で熱処理された
ＧａＡｓ単結晶ウェハーの抵抗率の微細分布、 第３図および第４図は、従来広の条件で熱処理されたＧ
ａＡｓ単結晶ウェハーの抵抗率の微細分布、
ＧａＡｓ単結晶ウェハーの抵抗率の微細分布、 第３図および第４図は、従来広の条件で熱処理されたＧ
ａＡｓ単結晶ウェハーの抵抗率の微細分布、
Claims (1)
- （１）９００〜１０００℃の均質化加熱温度を２０時間
以上保持し、 上記均質化加熱温度から７００〜８００℃までの温度範
囲を１℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で一次徐冷し、上記一
次徐冷の終了温度から５００〜６００℃までの温度範囲
を５℃／ｍｉｎ以上３０℃／ｍｉｎ未満の冷却速度で準
徐冷し、 ついで、上記準徐冷後、室温までを１℃／ｍｉｎ以下の
冷却速度で二次徐冷する、 ことを特徴とするＧａＡｓ単結晶ウェハーの熱処理方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069490A JPH03271199A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | ＧａＡｓ単結晶ウエハーの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069490A JPH03271199A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | ＧａＡｓ単結晶ウエハーの熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03271199A true JPH03271199A (ja) | 1991-12-03 |
Family
ID=13438998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7069490A Pending JPH03271199A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | ＧａＡｓ単結晶ウエハーの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03271199A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016519642A (ja) * | 2013-03-27 | 2016-07-07 | ベイジン トンメイ クリスタル テクノロジー カンパニー リミテッド | 半導体基板中の制御可能な酸素濃度 |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP7069490A patent/JPH03271199A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016519642A (ja) * | 2013-03-27 | 2016-07-07 | ベイジン トンメイ クリスタル テクノロジー カンパニー リミテッド | 半導体基板中の制御可能な酸素濃度 |
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