JPS6317535A - ヒ化ガリウム半導体ウエ−ハの製造方法 - Google Patents
ヒ化ガリウム半導体ウエ−ハの製造方法Info
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- JPS6317535A JPS6317535A JP16164786A JP16164786A JPS6317535A JP S6317535 A JPS6317535 A JP S6317535A JP 16164786 A JP16164786 A JP 16164786A JP 16164786 A JP16164786 A JP 16164786A JP S6317535 A JPS6317535 A JP S6317535A
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- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (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、ヒ化ガリウム半導体ウェーハの製造方法に関
するものである。
するものである。
［従来の技術］
半導体の不純物拡散技術において半絶縁性のヒ化ガリウ
ム単結晶基板（以下ＧａＡＳ単結晶ウェーハと称する）
の表面層にドナーとなるＳ ｔ ＋、Ｓｅ＋などを打込
み、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） 、ダイオード、
抵抗およびホール素子などの活性層を形成するイオン打
込技術がある。
ム単結晶基板（以下ＧａＡＳ単結晶ウェーハと称する）
の表面層にドナーとなるＳ ｔ ＋、Ｓｅ＋などを打込
み、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） 、ダイオード、
抵抗およびホール素子などの活性層を形成するイオン打
込技術がある。
この技術は従来より用いられているエピタキシャル成長
法による拡散技術に比べ、キャリヤ濃度および活性層の
深さを自由に制御することができ、ウェーハ内のキャリ
ヤ濃度の均一性に優れているとして用いられているもの
である。
法による拡散技術に比べ、キャリヤ濃度および活性層の
深さを自由に制御することができ、ウェーハ内のキャリ
ヤ濃度の均一性に優れているとして用いられているもの
である。
［発明が解決しようとする問題点］
上述したように不純物の拡散方法としてイオン打込技術
を用いた場合、第２図に示すようにキャリヤ濃度分布Ｎ
がウェーハ表面の深さＷ方向にバラツキを生ずることが
ある。
を用いた場合、第２図に示すようにキャリヤ濃度分布Ｎ
がウェーハ表面の深さＷ方向にバラツキを生ずることが
ある。
このキャリヤ濃度分布のバラツキは、第３図に示すよう
に、浅いドナーの濃度Ｎｄおよび浅いアクセプタの濃度
Ｎａが活性層の部分に堆積（パイルアップ）することに
よって生ずるものであることが明らかになった。
に、浅いドナーの濃度Ｎｄおよび浅いアクセプタの濃度
Ｎａが活性層の部分に堆積（パイルアップ）することに
よって生ずるものであることが明らかになった。
この浅いドナー濃度Ｎｄ、浅いアクセプタ濃度Ｎａおよ
びＦＥＴのしきい値電圧ｖｔｈの間には次□ のような
関係がある。
びＦＥＴのしきい値電圧ｖｔｈの間には次□ のような
関係がある。
・・・（１）
Ｎｉｎ（ｙ）：打込れたドナー濃度分布Ｎｄ （Ｖ）
：浅いドナー濃度分布 Ｎａ（Ｖ）：浅いアクセプタ 〃 （１）式で浅いドナー濃度Ｎｄおよびアクセプタ濃度Ｎ
ａは、ＧａＡＳ単結晶における残留不純物として１０鷺
〜１０１α”３の大きさで含まれている元素により成立
っている。
：浅いドナー濃度分布 Ｎａ（Ｖ）：浅いアクセプタ 〃 （１）式で浅いドナー濃度Ｎｄおよびアクセプタ濃度Ｎ
ａは、ＧａＡＳ単結晶における残留不純物として１０鷺
〜１０１α”３の大きさで含まれている元素により成立
っている。
キャリア濃度がこの程度の場合はＦＥＴの特性にはさ程
の影響は与えないが、第３図においてＷの零附近に示さ
れるような１０”ｃＩＲ”程度の大きさになると特性に
大きな影響を与えることになる。
の影響は与えないが、第３図においてＷの零附近に示さ
れるような１０”ｃＩＲ”程度の大きさになると特性に
大きな影響を与えることになる。
残留不純物がパイルアップする原因はイオン打込によっ
て生ずるウェーハ表面の点欠陥がイオン打込後の熱処理
によって一種のゲッタリング作用を誘起し、結晶中の残
留不純物をウェーハ表面に集めるためと考えられている
。
て生ずるウェーハ表面の点欠陥がイオン打込後の熱処理
によって一種のゲッタリング作用を誘起し、結晶中の残
留不純物をウェーハ表面に集めるためと考えられている
。
本発明の目的は、バラツキが小さく安定した性能のウェ
ーハが得られるヒ化ガリウム半導体ウェーハの製造方法
を提供することにある。
ーハが得られるヒ化ガリウム半導体ウェーハの製造方法
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、半絶縁性のヒ化ガリウム単結晶つ工−ハの表
面層に電気的に中性なイオンを打込み前記ウェーハの表
面附近に過剰な点欠陥を発生させるイオン打込工程と、
このイオンが打込まれた前記ウェーハを一定温度一定時
間で熱処理して前記点欠陥による不純物をパイルアップ
する熱処理工程と、前記単結晶ウェーハの表面にパイル
アップする前記ヒ化ガリウム単結晶中の不純物を一定の
深さに除去するエツチング工程から成ることを特徴とし
、ウェーハ特性のバラツキを小さくし、安定した性能が
得られるようにして上記目的の達成を計ったものである
。
面層に電気的に中性なイオンを打込み前記ウェーハの表
面附近に過剰な点欠陥を発生させるイオン打込工程と、
このイオンが打込まれた前記ウェーハを一定温度一定時
間で熱処理して前記点欠陥による不純物をパイルアップ
する熱処理工程と、前記単結晶ウェーハの表面にパイル
アップする前記ヒ化ガリウム単結晶中の不純物を一定の
深さに除去するエツチング工程から成ることを特徴とし
、ウェーハ特性のバラツキを小さくし、安定した性能が
得られるようにして上記目的の達成を計ったものである
。
［作 用］
本発明のＧａＡＳ半導体ウェーハの製造方法では、この
ウェーハの表面層に電気的に中性なイオンを打込んでウ
ェーハの表面附近に過剰な点欠陥を発生させ、イオン打
込後はこのウェーハを一定温度一定時間で熱処理して前
記点欠陥による不純物をウェーハの表面にパイルアップ
させ、このパイルアップしたＧａＡｓ結晶中の残留不純
物をウェーハ表面より一定の深さにエツチングして除去
することにより性能の安定したウェーハが得られるよう
にしであるので、ウェーハの歩留りを上昇することがで
きる。
ウェーハの表面層に電気的に中性なイオンを打込んでウ
ェーハの表面附近に過剰な点欠陥を発生させ、イオン打
込後はこのウェーハを一定温度一定時間で熱処理して前
記点欠陥による不純物をウェーハの表面にパイルアップ
させ、このパイルアップしたＧａＡｓ結晶中の残留不純
物をウェーハ表面より一定の深さにエツチングして除去
することにより性能の安定したウェーハが得られるよう
にしであるので、ウェーハの歩留りを上昇することがで
きる。
［実 施 例］
以下、本発明の一実施例を図面および表により説明する
。
。
第１図は本発明のＧａＡｓ半導体ウェーハの一実施例に
なるＦＥＴのしきい値電圧のバラツキを示す特性図であ
り、第１表はその際のＡｒ＋イオン打込み条件と熱処理
条件の関係を示ずものである。
なるＦＥＴのしきい値電圧のバラツキを示す特性図であ
り、第１表はその際のＡｒ＋イオン打込み条件と熱処理
条件の関係を示ずものである。
第 １ 表
この実施例のＧａＡｓ半導体ウェーハでは、ウェーハの
直径は５０ＩＷＲで、全面に数百側のＦＥＴが作製され
ている。ＦＥＴはしきい値電圧のバラツキを評価するた
めノーマリオン形のＦＥＴが作製された。
直径は５０ＩＷＲで、全面に数百側のＦＥＴが作製され
ている。ＦＥＴはしきい値電圧のバラツキを評価するた
めノーマリオン形のＦＥＴが作製された。
第１図に示す特性各ｉつＩ−ハ内部および各ウェーハ間
のバラツキを求めるため、隣接したインゴット内のウェ
ーハを用いて実験したもので、横軸の条件１は第１表よ
りドーズｆｎ５Ｘ１０１２、エネルギ１５０ｋｅｖ、熱
処理８５０℃、３０分の場合を示し、条件２は同じく第
１表よりドーズ：Ｉｉ２×１０口で、エネルギおよび熱
処理条件は条件１と同じ場合である。しきい値電圧のバ
ラツキσｖｔｈは条件２においては未処理条件の場合に
比べ約１／２に減少することが示されている。すなわち
未処理の場合に比べ非常に安定した特性が得られること
になる。
のバラツキを求めるため、隣接したインゴット内のウェ
ーハを用いて実験したもので、横軸の条件１は第１表よ
りドーズｆｎ５Ｘ１０１２、エネルギ１５０ｋｅｖ、熱
処理８５０℃、３０分の場合を示し、条件２は同じく第
１表よりドーズ：Ｉｉ２×１０口で、エネルギおよび熱
処理条件は条件１と同じ場合である。しきい値電圧のバ
ラツキσｖｔｈは条件２においては未処理条件の場合に
比べ約１／２に減少することが示されている。すなわち
未処理の場合に比べ非常に安定した特性が得られること
になる。
またこの実施例のＧａＡＳ半導体ウェーハの製造方法で
は、電気的に中性なイオンとしてＨｏ・Ａｒ＋が用いら
れ、打込エネルギは１００〜２００ｋｅｙ、イオンドー
ズ溌は３×１０！２〜４×１０１３ｃ１１４、熱処理温
度８００〜９００℃、熱処理時間２０分〜６０分で実験
が試みられた。
は、電気的に中性なイオンとしてＨｏ・Ａｒ＋が用いら
れ、打込エネルギは１００〜２００ｋｅｙ、イオンドー
ズ溌は３×１０！２〜４×１０１３ｃ１１４、熱処理温
度８００〜９００℃、熱処理時間２０分〜６０分で実験
が試みられた。
イオン打込エネルギおよびドーズ量は大きい方が良いが
余り大きいと処理に要する時間が長くなり処理能力が低
下する。
余り大きいと処理に要する時間が長くなり処理能力が低
下する。
また熱処理温度が高く熱処理時間が長いときは、ＧａＡ
Ｓ表面からのＡＳの解離が進みウェー八表面に荒損を生
ずる。
Ｓ表面からのＡＳの解離が進みウェー八表面に荒損を生
ずる。
このような点より、この方法ではＡｒ＋イオンを用い、
エネルギ１５０ｋｅｖ、ドーズｆｉ５Ｘ１０ｒ１ａＲ４
および２×１０ｕ３４、熱処理８５０℃３０分とし、ま
たＦＥＴ能動層形成には２９Ｓｉ＋イオンをエネルギ７
５ｋｅＶ、ドーズ量３Ｘ１０’ｃｍ’を用いて良好な特
性を得たちのである。
エネルギ１５０ｋｅｖ、ドーズｆｉ５Ｘ１０ｒ１ａＲ４
および２×１０ｕ３４、熱処理８５０℃３０分とし、ま
たＦＥＴ能動層形成には２９Ｓｉ＋イオンをエネルギ７
５ｋｅＶ、ドーズ量３Ｘ１０’ｃｍ’を用いて良好な特
性を得たちのである。
以上、本実施例の半導体ウェーハおよび製造方法を用い
ることにより次のような効果が得られる。
ることにより次のような効果が得られる。
（１１Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶中の残菌不純物が低減する
ので、ウェーハ特性のバラツキが小さくなり特性の安定
した素子が得られる。
ので、ウェーハ特性のバラツキが小さくなり特性の安定
した素子が得られる。
（２） 安定した製造方法によりウェーハの歩留りを
向上することができる。
向上することができる。
（３ＩＣの集積度が増加する場合でも良好な性能が得ら
れる。
れる。
［発明の効果］
以上に説明した通り本発明によれば、バラツキが小さく
安定した性能のウェーハを得ることができるという顕著
な効果を奏する。
安定した性能のウェーハを得ることができるという顕著
な効果を奏する。
第１図は本発明のＧａＡＳ半導体ウェーハの一実施例に
なるＦＥＴのしきい値電圧のバラツキ特性図、第２図は
キャリヤ濃度分布説明図、第３図は浅いドナーまたは浅
いアクセプタの濃度分布説明図である。
なるＦＥＴのしきい値電圧のバラツキ特性図、第２図は
キャリヤ濃度分布説明図、第３図は浅いドナーまたは浅
いアクセプタの濃度分布説明図である。
Claims (1)
- （１）半絶縁性のヒ化ガリウム単結晶ウェーハの表面層
に電気的に中性なイオンを打込み前記ウェーハの表面附
近に過剰な点欠陥を発生させるイオン打込工程と、該イ
オンが打込まれた前記ウェーハを一定温度一定時間で熱
処理して前記点欠陥による不純物をパイルアップする熱
処理工程と、前記単結晶ウエーハの表面にパイルアップ
する前記ヒ化ガリウム単結晶中の不純物を一定の深さに
除去するエッチング工程から成ることを特徴とするヒ化
ガリウム半導体ウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16164786A JPS6317535A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | ヒ化ガリウム半導体ウエ−ハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16164786A JPS6317535A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | ヒ化ガリウム半導体ウエ−ハの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6317535A true JPS6317535A (ja) | 1988-01-25 |
Family
ID=15739160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16164786A Pending JPS6317535A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | ヒ化ガリウム半導体ウエ−ハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6317535A (ja) |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP16164786A patent/JPS6317535A/ja active Pending
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