JPS62226894A - ＧａＡｓ単結晶基板 - Google Patents
ＧａＡｓ単結晶基板Info
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- JPS62226894A JPS62226894A JP6997186A JP6997186A JPS62226894A JP S62226894 A JPS62226894 A JP S62226894A JP 6997186 A JP6997186 A JP 6997186A JP 6997186 A JP6997186 A JP 6997186A JP S62226894 A JPS62226894 A JP S62226894A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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、ＧａＡｓ１Ｃに適した半絶縁性ＧａＡｓ単結
晶基板に関するものである。
晶基板に関するものである。
［従来の技術］
最近、半導体！ｉ積回路の高速化を目的として、ＧａＡ
ｓ基板を動作層に用いるＱａ Ａｓ集積回路の開発が活
発に行われている。動作層の形成方法として、基板に直
接イオンを注入する方法が主流となっている。イオン注
入法においては、注入時に導入される結晶欠陥の回復、
および注入不純物（例えばＳｉ 、Ｓ等）の電気的活性
化のためにイオン注入後に熱処理の工程を必要とする。
ｓ基板を動作層に用いるＱａ Ａｓ集積回路の開発が活
発に行われている。動作層の形成方法として、基板に直
接イオンを注入する方法が主流となっている。イオン注
入法においては、注入時に導入される結晶欠陥の回復、
および注入不純物（例えばＳｉ 、Ｓ等）の電気的活性
化のためにイオン注入後に熱処理の工程を必要とする。
ＧａＡＳの場合には、Ｇａ Ａｓが熱分解を起こす７０
０〜９００℃の温度で数十分間の熱処理が通常行われる
。上記Ｇａ Ａｓ Ｂ板の製造方法には、主なものに２
種類ある。その一つは、水平ブリッヂマン法（１−Ｉ
Ｂ法）であり、この方法により育成された半絶縁性Ｑａ
Ａｓ単結晶基板は、育成時に石英ボートより混入する
Ｓｌのつくる浅い準位を電気的に補償するために、Ｃｒ
等の深い準位をつくる不純物を人為的に添加することに
よって製造されている。一方、他の方法としては、液体
封止引上法（ＬＥＣ法）がある。ＬＥＣ法で育成される
結晶は、るつぼにＢＮ（窒化ボロン）製のものを用いる
ためにＳｉ等の混入不純物は無くなり、通常の育成方法
（無添加法）によって、半絶縁性ＧａＡｓ単結晶を製造
することが可能である。また、前述のＦＩＢ法による半
絶縁性基板では、前記のイオン注入後の熱処理によって
、補償不純物であるＣｒが基板表面に表面偏析し、基板
全面にわたり、表面近傍の電気抵抗は低下することにな
る。その結果、ＱａΔｓｌｃとしての半絶縁性を損なう
という欠点があり、ＬＥＣ法が注目を浴びることになっ
た。ＬＥＣ法の場合には、主な不純物として、ヒーター
等のカーボン部材からガス対流によって融液中に運ばれ
るカーボンがある。このカーボンは浅いマクセブーを形
成するため、電気的に半絶縁性になるためには、ＨＢ法
のＣｒのような補償のための深い不純物が必要である。
０〜９００℃の温度で数十分間の熱処理が通常行われる
。上記Ｇａ Ａｓ Ｂ板の製造方法には、主なものに２
種類ある。その一つは、水平ブリッヂマン法（１−Ｉ
Ｂ法）であり、この方法により育成された半絶縁性Ｑａ
Ａｓ単結晶基板は、育成時に石英ボートより混入する
Ｓｌのつくる浅い準位を電気的に補償するために、Ｃｒ
等の深い準位をつくる不純物を人為的に添加することに
よって製造されている。一方、他の方法としては、液体
封止引上法（ＬＥＣ法）がある。ＬＥＣ法で育成される
結晶は、るつぼにＢＮ（窒化ボロン）製のものを用いる
ためにＳｉ等の混入不純物は無くなり、通常の育成方法
（無添加法）によって、半絶縁性ＧａＡｓ単結晶を製造
することが可能である。また、前述のＦＩＢ法による半
絶縁性基板では、前記のイオン注入後の熱処理によって
、補償不純物であるＣｒが基板表面に表面偏析し、基板
全面にわたり、表面近傍の電気抵抗は低下することにな
る。その結果、ＱａΔｓｌｃとしての半絶縁性を損なう
という欠点があり、ＬＥＣ法が注目を浴びることになっ
た。ＬＥＣ法の場合には、主な不純物として、ヒーター
等のカーボン部材からガス対流によって融液中に運ばれ
るカーボンがある。このカーボンは浅いマクセブーを形
成するため、電気的に半絶縁性になるためには、ＨＢ法
のＣｒのような補償のための深い不純物が必要である。
この不純物は、現在のところ同定されてないが、ＥＬ−
２と呼ばれるＱａ格子点に入った△Ｓであるという説が
有力である（例えば、Ｄ−Ｅ 、 ｌ−１１−１ｏ１等
、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎ［）ｅｒ
ｉｃｅｓ ＥＤ２９（１９８２）１０／１５）。また
、前記イオン注入後の熱処理によって、ＬＦＣ法による
半絶縁性基板も、熱変成を起し、電気抵抗は低下すると
されている（例えば、小保方等 第４６会応用物理学会
学術講演会予稿集３ｐ−Ｇ−９＞。
２と呼ばれるＱａ格子点に入った△Ｓであるという説が
有力である（例えば、Ｄ−Ｅ 、 ｌ−１１−１ｏ１等
、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎ［）ｅｒ
ｉｃｅｓ ＥＤ２９（１９８２）１０／１５）。また
、前記イオン注入後の熱処理によって、ＬＦＣ法による
半絶縁性基板も、熱変成を起し、電気抵抗は低下すると
されている（例えば、小保方等 第４６会応用物理学会
学術講演会予稿集３ｐ−Ｇ−９＞。
［発明が解決しようとする問題点１
以上の如く、ＨＢ法、ＬＥＣ法による半絶縁性Ｇａ Ａ
ｓ 基板はウェーハ熱処理により、熱変成を起こし、電
気抵抗は低下し、なかには導電性となり、ＧａＡＳｔＣ
用基板とし石基板用に耐え得ないものもあるという問題
点があった。
ｓ 基板はウェーハ熱処理により、熱変成を起こし、電
気抵抗は低下し、なかには導電性となり、ＧａＡＳｔＣ
用基板とし石基板用に耐え得ないものもあるという問題
点があった。
本発明の目的は、ウェーハ熱処理によって電気抵抗が上
昇するか、または電気抵抗の低下率が小さい半絶縁性Ｇ
ａΔＳ単結晶基板を提供することにある。
昇するか、または電気抵抗の低下率が小さい半絶縁性Ｇ
ａΔＳ単結晶基板を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段１
本発明は、カーボン濃度の異なる数種類のＧａＡｓＷ板
について、ウェーハアニールの実施結果に基づいて発明
されたものである。
について、ウェーハアニールの実施結果に基づいて発明
されたものである。
本発明は、ウェーハアニール後の電気抵抗が上界するよ
うなカーボン濃度を有すること、またはウェーハアニー
ル後の電気抵抗値が、ウェーハアニール前の電気抵抗値
の０６８〜２倍になるようなカーボン濃度を右すること
を特徴とする半絶縁性Ｇａ Ａｓ単結晶基板である。
うなカーボン濃度を有すること、またはウェーハアニー
ル後の電気抵抗値が、ウェーハアニール前の電気抵抗値
の０６８〜２倍になるようなカーボン濃度を右すること
を特徴とする半絶縁性Ｇａ Ａｓ単結晶基板である。
本発明において、前記カーボン濃度が５×１０１５原子
／ｃｍ’以下と低い場合、ウェーハアニール後に電気抵
抗はウェーハアニール前に比較して上昇するか、または
低下するとしても２０％以下に抑えられる。特にカーボ
ン濃度が２．５ｘ １０ 原子／ｃｍ３以下と低い場
合には、ウェーハアニール後の電気抵抗は上界する。一
方、カーボン濃度が５Ｘ１０１ｆｆ原子／ｃｍ３よりも
高い場合には、つ１−ハアニール前の電気抵抗に比べ、
ウェーハアニール後の電気抵抗は小さくなる。カーボン
濃度とアニール前後の電気抵抗との相関についての明確
な理由は解明できていないが、例えばカーボン濃度が高
い場合には、ウェーハアニールによって、深い準位を形
成するＥ［−２が外部拡散も起こし、基板内では、相対
的に浅い単位をつくるカーボンのｆ１度が高くなり、電
気抵抗は低下するものと考えられる。
／ｃｍ’以下と低い場合、ウェーハアニール後に電気抵
抗はウェーハアニール前に比較して上昇するか、または
低下するとしても２０％以下に抑えられる。特にカーボ
ン濃度が２．５ｘ １０ 原子／ｃｍ３以下と低い場
合には、ウェーハアニール後の電気抵抗は上界する。一
方、カーボン濃度が５Ｘ１０１ｆｆ原子／ｃｍ３よりも
高い場合には、つ１−ハアニール前の電気抵抗に比べ、
ウェーハアニール後の電気抵抗は小さくなる。カーボン
濃度とアニール前後の電気抵抗との相関についての明確
な理由は解明できていないが、例えばカーボン濃度が高
い場合には、ウェーハアニールによって、深い準位を形
成するＥ［−２が外部拡散も起こし、基板内では、相対
的に浅い単位をつくるカーボンのｆ１度が高くなり、電
気抵抗は低下するものと考えられる。
［実施例］
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
カーボンの含有是の異なる２インチ径のＧａＡＳ１ｔ！
結晶から試料を切り出し、カーボン濃度はフーリエ変換
型赤外分光光度ｉｔ （Ｆ Ｔ −Ｉ Ｒ）により検出
し、電気抵抗は二端子法により求めた。
結晶から試料を切り出し、カーボン濃度はフーリエ変換
型赤外分光光度ｉｔ （Ｆ Ｔ −Ｉ Ｒ）により検出
し、電気抵抗は二端子法により求めた。
ＦＴ−ＩＲの測定は、窒素温度（７７Ｋ）で行った。
吸収係数と不純物（カーボン）濃度との換算係数は、３
ｒｏａｚｅｌらＬＪ 、 Ｐｈｙｓ 、 Ｄ Ｉ
＋ （１９７８） １３３１）の求めた値を用いた、ウ
ェーハアニールは公知の方法であるＦ ａｃｅ ｔｏ
Ｆ ａｃｅ法により、Ａｒガス雰囲気中で、８５０
℃の温度にて２０分間行った。
ｒｏａｚｅｌらＬＪ 、 Ｐｈｙｓ 、 Ｄ Ｉ
＋ （１９７８） １３３１）の求めた値を用いた、ウ
ェーハアニールは公知の方法であるＦ ａｃｅ ｔｏ
Ｆ ａｃｅ法により、Ａｒガス雰囲気中で、８５０
℃の温度にて２０分間行った。
第１表にカーボン濃度とウェーハアニール前後の電気抵
抗値を示す。第１表から、ウェーハアニール前後で電気
抵抗の変化する臨界カーボン濃度は約２．５Ｘ １０
原子／ｃｍ’であることが実験的に解った。なお、本
発明において、この臨界値に限定しないのは測定系の測
定誤差があるからであり、５％程度の誤差があると思わ
れる。また、カーボン濃度が６，２Ｘ １０ 原子／
ｃｍ’のちのは、アニール後の電気抵抗が、約３５％程
度低下しているが、４．８Ｘ １０ 原子／ｃｍ’の
濃度のものは約１５％程度の低下にすぎないことがわか
る。
抗値を示す。第１表から、ウェーハアニール前後で電気
抵抗の変化する臨界カーボン濃度は約２．５Ｘ １０
原子／ｃｍ’であることが実験的に解った。なお、本
発明において、この臨界値に限定しないのは測定系の測
定誤差があるからであり、５％程度の誤差があると思わ
れる。また、カーボン濃度が６，２Ｘ １０ 原子／
ｃｍ’のちのは、アニール後の電気抵抗が、約３５％程
度低下しているが、４．８Ｘ １０ 原子／ｃｍ’の
濃度のものは約１５％程度の低下にすぎないことがわか
る。
第１表
［発明の効果１
本発明によれば、基板へのイオン注入後の熱処理等の熱
処理によって、電気抵抗が大幅に低下することがなく、
安定した半絶縁性ＧａＡｓ基板であるから、Ｑａ”ΔＳ
集積回路を先１板上に作製する場合に、各々の構成トラ
ンジスタの動作電圧の基板内の場所による変化等の問題
を解消することができ、ＧａΔＳ集積回路の歩留りを大
幅に向上させることができる。
処理によって、電気抵抗が大幅に低下することがなく、
安定した半絶縁性ＧａＡｓ基板であるから、Ｑａ”ΔＳ
集積回路を先１板上に作製する場合に、各々の構成トラ
ンジスタの動作電圧の基板内の場所による変化等の問題
を解消することができ、ＧａΔＳ集積回路の歩留りを大
幅に向上させることができる。
回目わ℃主１１ｌ正書
［ｆａＳ”７・Ａｓ日
小ｆ１の表示
昭和６１年 特許願 第６９９７１、
発明の名称 Ｇａ Ａｓ単結晶基板
補正をする者
事件との関係 特許出願人
住所 東京都千代山区丸の内二丁目１番２号名称 （５
０８）日立金腐株式会社 補正の対象 明細よの「発明の詳細な説明」の欄。
０８）日立金腐株式会社 補正の対象 明細よの「発明の詳細な説明」の欄。
補正の内容
（１）１４頁第４行（７） 「［） ｃｒｉｃｅｓＪ
ヲ［Ｑ ｅｖｉｃｅｓＪに訂正する。
ヲ［Ｑ ｅｖｉｃｅｓＪに訂正する。
く２）第６頁第１１行の「フーリエ」を「フーリエ」に
訂正する。
訂正する。
Claims (4)
- （１）ウェーハアニール前の電気抵抗値に対する、ウェ
ーハアニール後の電気抵抗の値が０．８〜２倍になるよ
うなカーボン濃度を有することを特徴とする半絶縁性Ｇ
ａＡｓ単結晶基板。 - （２）上記ウェーハアニール前の電気抵抗値に対するウ
ェーハアニール後の電気抵抗値が、１〜２倍に上昇する
ようなカーボン濃度を有することを特徴とする半絶縁性
ＧａＡｓ単結晶基板。 - （３）上記カーボン濃度が、５×１０＾１＾５原子／ｃ
ｍ＾３以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載の半絶縁性ＧａＡｓ単結晶基板。 - （４）上記カーボン濃度が、２．５×１０＾１＾５原子
／ｃｍ＾３以下であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項記載の半絶縁性ＧａＡｓ単結晶基板
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6997186A JPS62226894A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | ＧａＡｓ単結晶基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6997186A JPS62226894A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | ＧａＡｓ単結晶基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62226894A true JPS62226894A (ja) | 1987-10-05 |
Family
ID=13418049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6997186A Pending JPS62226894A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | ＧａＡｓ単結晶基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62226894A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0238400A (ja) * | 1988-07-28 | 1990-02-07 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP6997186A patent/JPS62226894A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0238400A (ja) * | 1988-07-28 | 1990-02-07 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶およびその製造方法 |
| JPH0527600B2 (ja) * | 1988-07-28 | 1993-04-21 | Sumitomo Metal Mining Co |
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