KR100193052B1 - Gaas단결정의열처리방법 - Google Patents
Gaas단결정의열처리방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100193052B1 KR100193052B1 KR1019910001641A KR910001641A KR100193052B1 KR 100193052 B1 KR100193052 B1 KR 100193052B1 KR 1019910001641 A KR1019910001641 A KR 1019910001641A KR 910001641 A KR910001641 A KR 910001641A KR 100193052 B1 KR100193052 B1 KR 100193052B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- temperature
- heat treatment
- cooling
- crystal
- cooling rate
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 35
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 GaAs compound Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
본 발명은 2개의 가열장치를 이용하여 3단계의 온도범위와 냉각속도로 결정을 열처리함으로써 결정의 고저항화에 기여하는 EL2의 생성과 소멸을 인위적으로 제어함과 동시에 결정 전체의 전기적 특성을 보다 균일하게 하기 위한 지에이에이에스단결정의 열처리방법에 관한 것이다. 좀 더 상세히 설명하면 1100~1200℃의 온도에서 5시간이상 열처리한 다음, 800~500℃의 온도까지 1℃/분 이하의 냉각속도로 냉각하고 400~500℃의 온도까지 100℃/분 이상의 냉각속도로 냉각하여 10시간 이상 유지시킨 후, 다시 800~850℃ 사이의 온도까지 가열하여 5시간 이상 유지시키고 100℃/분 이상의 냉각속도로 실온까지 냉각하는 방법으로 GaAs를 열처리하는 것이다.
Description
제1도는 종래의 지에이에이에스단결정 열처리 장치의 개략도.
제2도는 본 발명의 지에이에이에스단결정 열처리 장치의 개략도.
제3도는 본 발명의 열처리방법의 전형적인 시간별 온도 프로파일(profile)개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 1' : 가열장치(heater) 2 : 석영 또는 알루미나 튜브(tube)
3 : 석영 앰플 (ampoule) 4 : GaAs
본 발명은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체의 일종인 지에이에이에스단결정의 열처리 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 2개의 가열장치를 이용하여 3단계의 온도범위와 냉각속도로 열처리하여 결정의 고저항에 기여하는 EL2의 분포를 균일화함으로써 결정전체의 전기적 특성을 향상시키는 것이다. 즉, 1100~1200℃의 온도에서 5기간 이상 열처리한 다음, 800~850℃의 온도까지는 1℃/분 이하의 냉각속도로 냉각하고 400~500℃의 온도까지는 100℃/분 이상의 냉각속도로 냉각하여 10시간 이상 유지시킨 후, 다시 800~850℃ 사이의 온도까지 가열하여 5시간 이상 유지시키고 100℃/분 이상의 냉각속도로 실온까지 냉각함을 특징으로 하는 지에이에이에스단결정의 열처리 방법에 관한 것이다.
전계효과 트랜지스터(FET; Field Effect Transistor) 및 집적회로(IC; Integarated Curcuit) 제조용 지판으로서 광범위하게 사용되고 있는 지에이에이에스단결정은 일반적으로 액체봉지인상법(이하 "LEG법"이라 한다)에 의해 불순물을 첨가하지 않은 언도프(undoped)된 것으롯, 107Ω·㎝ 이상의 고저항을 갖는 반절연성 GaAs 결정으로 제조하여 왔다.
그러나, 성장직후의 지에이에이에스단결정은 웨이퍼(wafer)면내 부위별 또는 웨이퍼간의 전기적 특성이 불균일하여 웨이퍼에서 "W"형의 비저항 분포를 가지는 단점이 있었다.
이를 균일화 하기 위해 통상 800~1000℃의 온도에서 5시간 내지 24시간 열처리를 하였다.
통상 , LEC법으로 지에이에이에스단결정을 제조시 용액조성은 Ga와 As의 원자비를 화학당량점보다 약간 과잉의 As조성이 되도록 조절함으로서 결정에 과잉으로 투입된 비소원자가 열적인 공정을 거침에 따라 Ga 원자자리에 치환하여 결정결함인 "EL2" 라고 불리는 전기적 층 (level)을 형성하게 되어 결정의 고저항화를 나타내었다.
그러나, 상기 결정결함은 온도에 따라 생성, 소멸 반응이 일어나며, 격자결함인 전위(electric potential)와도 반응이 일어나 각각의 온도에 따라 전위에 응집되거나 전위로부터 분산되는 특성을 가지고 있으며, 또한 지에이에이에스단결정내의 격자결함인 전위의 분포는 결정의 전단에서 후단으로 갈수록 증가하며 결정의 표면부(edge)와 중심부(center)는 전위의 분포가 높은 반면에 그들의 중간부는 낮은 불균일한 분포를 나타내는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 LEC 법으로 제조한 지에이에이에스단결정을 800~1000℃사이의 온도에서 5~24시간동안 열처리하여 어닐링(annealing)한 후, 1~10℃/분의 냉각속도로 냉각시키는 방법을 사용하였다.
즉, 제1도에 도시된 바와 같이 석영이나 알루미나 튜브(2)안에 진공밀봉된 석영앰플(3)내에 지에이에이에스단결정(4)을 넣고 진공상태로 유지하면서 가열장치(1)로 가열하여 열처리하였다.
상기 방법은 고저항화에 기여하는 EL2의 생성이 800~1000℃의 온도범위에서 촉진된다는 사실에 기인한 방법이었으나 , 단순히 EL2의 농도를 최대한 증가시키기만하는 방법이므로 결정이 고저항화 하는 반면 저항의 분포가 균일하지 못한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 EL2의 농도를 최대한 증가시킬 뿐만 아니라 결정전체의 전기적 특성을 보다 균일하게 하기 위한 지에이에이에스단결정의 열처리방법을 제공하는데 있다.
본 발명자등은 EL2의 생성과 소멸이 열처리의 온도 뿐만 아니라 그때의 냉각속도에 기인한 열이력에 따라 크게 달라지며, 냉각속도가 클때는 결정의 격자결함인 전위가 증가하는 나쁜 결과가 발생함을 인지하여 결정의 격자결함인 전위의 증대가 가능한 온도에서는 가능한한 낮은 냉각속도로 냉각하고 생성된 EL2의 소멸을 일으키는 온도범위에서는 가능한한 빠른 냉각속도로 냉각시키는 것이 지에이에이에스단결정의 품질을 높이는 방법임을 발견함으로서 본 발명을 완성하였다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명자등은 GaAs 화합물 반도체 결정을 온도를 변화시키면서 IR-단층방사선사진(IR-Tomo)이나 1㎛대 1R-흡수법으로 EL2의 소멸과 생성온도를 정확히 관찰하였다. 관찰결과, 1100℃ 이상의 온도에서는 결정성장시 생긴 EL2가 완전히 소멸하고, 400~500℃의 온도범위는 EL2의 핵생성이 전위의 분포와는 상관없이 균일하게 발생되는 온도범위이며, 800~850℃ 온도범위는 400~500℃에서 생긴 EL2의 핵주위로 EL2가 빠르게 생성하는 온도범위임을 발견하게 되었다.
따라서, 본 발명에서는 1100℃이상의 온도에서 열처리를 행한 후 800~500℃까지 1℃/분의 냉각속도로 서서히 냉각한 후, 400~500℃까지 100℃/분 이상의 냉각속도로 냉각하고 다시 800~850℃로 가열하여 일정시간동안 유지시킨 다음에 100℃/분 이상의 냉각속도로 실온까지 냉각시키는 방법으로 지에이에이에스단결정을 열처리 하였다.
즉, 1차로 1100℃이상의 온도에서 열처리함으로서 결정제조시 생성된 고유결함인 EL2를 제거하였고, 1차열처리후에 800~850℃까지는 1℃/분의 냉각속도로 서서히 냉각시켜 전위밀도를 증가시키지 않았으며 , 800~850℃의 온도에서 400~500℃의 온도까지는 100℃/분의 냉각속도로 급격히 냉각시킴으로서 결정의 격자결함인 전위의 증가를 초래하지 않았으며, EL2의 소멸을 방지 하였다. 또한, 400~500℃의 온도에서 2차로 열처리 함으로서 전위의 분포와는 상관없이 EL2의 핵생성이 균일하게 발생되도록 하였으며 , 800~850℃의 온도범위에서 3차열처리를 행하여 2차열처리시 결정내에 균일하게 생성된 EL2의 핵으로부터 EL2의 농도를 증가시켰고, 3차열처리후 실온까지 100℃/분의 냉각속도로 냉각시켜 균일하게 생성된 EL2의 분포를 변화시키지 않도록 하였다. 1차와 2차열처리를 행한 결과, EL2핵이 성장직후에 전위로 응집되는 것이 소멸되고 전위와 상관없이 균일한 핵생성을 나타내므로 EL2의 농도는 결정전체에 균일하게 될 수 있다.
또한, 1차열처리 및 3차열처리후의 냉각속도는 격자결함인 전위가 증식되지 않는 850℃ 이하에서는 100℃/분 이상으로 하여 EL2의 소멸 또는 불균일 분포를 방지하였으며, 850℃ 이상의 온도에서는 격자 결함의 증식이 가능한 온도대이므로 서냉인 1℃/분 이하의 냉각속도로 하였다.
다음의 실시예는 본 발명의 지에이에이에스단결정 열처리 방법을 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
LEC법에 의하여 제조된 것으로서 1X105/㎤이하의 탄소농도를 함유하는 GaAs 화합물 반도체 결정(4)을 석영앰플(3)내에 위치시키고 이를 석영 또는 알루미나 튜브(2)안에 놓은 다음 튜브(2)안을 진공상태로 유지시키면서 가열장치(1)를 사용하여 1100℃의 온도에서 5시간동안 열처리 한다음, 1 ℃/분의 냉각속도로 800℃까지 냉각시키고, 제2도에 도시된 바와같이 미리 450℃까지 가열시킨 가열장치(1')를 가열장치(1)와 교체하여 100℃/분의 냉각속도로 냉각하여 10시간 이상 유지시킨 후, 다시 미리 800℃로 가열시킨 가열장치(1)를 가열장치(1')와 교체하여 5시간이상 동안 유지한 후에 100℃/분의 냉각속도로 실온까지 냉각시켰다. 열처리된 지에이에이에스단결정을 부위별로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 사용하여 저항값을 측정하고, 그것을 표1에 기재 하였다.
[비교예 1]
실시예 1의 방법으로 열처리한 지에이에이에스단결정과 종래의 방법으로 열처리한 GaAa 단결정의 특성을 비교하기 위하여 하기와 같은 실험을 행하였다.
먼저 LEC법으로 제조된 것으로서 1X105/㎤이하의 탄소농도를 함유하는 GaAa단결정(4)을 석영앰플(3)내에 넣고 석영이나 알루미나 튜브(2)내에 위치시킨 다음, 진공상태를 유지하면서 가열장치로 900℃의 온도로 12시간동안 열처리하였다.
제조된 지에이에이에스단결정을 실시예 1과 동일한 방법으로 부위별로 저항치를 측정하고 열처리 전과 비교예 1의 방법과 비교하여 그결과를 표1에 기재하였다.
Claims (1)
1100~1200℃의 온도에서 5시간이상 열처리한 다음, 800~850℃의 온도까지 1℃/분 이하의 냉각속도로 냉각하고 400~500℃의 온도까지 100℃/분 이상의 냉각속도로 냉각하여 10시간 이상 유지시킨 후, 다시 800~850℃사이의 온도까지 가열하여 5시간 이상 유지시키고 100℃/분 이상의 냉각속도로 실온까지 냉각함을 특징으로 하는 지에이에이에스단결정의 열처리방법
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019910001641A KR100193052B1 (ko) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | Gaas단결정의열처리방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019910001641A KR100193052B1 (ko) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | Gaas단결정의열처리방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR920015644A KR920015644A (ko) | 1992-08-27 |
| KR100193052B1 true KR100193052B1 (ko) | 1999-07-01 |
Family
ID=19310535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019910001641A KR100193052B1 (ko) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | Gaas단결정의열처리방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100193052B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012177086A2 (en) * | 2011-06-22 | 2012-12-27 | Lg Innotek Co., Ltd. | Method of fabricating wafer |
-
1991
- 1991-01-31 KR KR1019910001641A patent/KR100193052B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012177086A2 (en) * | 2011-06-22 | 2012-12-27 | Lg Innotek Co., Ltd. | Method of fabricating wafer |
| WO2012177086A3 (en) * | 2011-06-22 | 2013-06-13 | Lg Innotek Co., Ltd. | Method of fabricating wafer |
| US9745667B2 (en) | 2011-06-22 | 2017-08-29 | Lg Innotek Co., Ltd. | Method of fabricating wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR920015644A (ko) | 1992-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100193052B1 (ko) | Gaas단결정의열처리방법 | |
| EP3666936A1 (en) | Semi-insulating silicon carbide single crystal doped with small amount of vanadium, substrate prepared therefrom, and preparation method therefor | |
| US5047370A (en) | Method for producing compound semiconductor single crystal substrates | |
| US4929564A (en) | Method for producing compound semiconductor single crystals and method for producing compound semiconductor devices | |
| JPH0523494B2 (ko) | ||
| EP0090521B1 (en) | A method of performing solution growth of a group iii-v compound semiconductor crystal layer under control of the conductivity type thereof | |
| JP2004026584A (ja) | ＧａＡｓ単結晶製造方法及びＧａＡｓ単結晶 | |
| JP2639470B2 (ja) | ＧａＡｓ単結晶のウエハの製造方法 | |
| JPH02107598A (ja) | 半絶縁性砒化ガリウム半導体単結晶の熱処理方法 | |
| JPH09194300A (ja) | ＧａＡｓ基板の製造方法 | |
| JP3793934B2 (ja) | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 | |
| JP2545477B2 (ja) | 化合物半導体単結晶およびその製造方法並びにそれを用いた半導体装置 | |
| JPS6259598A (ja) | リン化インジウム単結晶およびその製造方法 | |
| JPS62226900A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH11268997A (ja) | ＧａＡｓ単結晶の熱処理方法およびＧａＡｓ基板 | |
| JPH02120300A (ja) | ３−ｖ族化合物半導体結晶の熱処理方法 | |
| JPH03159118A (ja) | 砒化ガリウム単結晶ウェハの熱処理方法 | |
| JP2810175B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JPS62162700A (ja) | 化合物半導体インゴツトの製造方法 | |
| JPH06112214A (ja) | 砒素化合物半導体ウエハーの製造方法 | |
| JPH02293399A (ja) | ＧａＡｓインゴットの熱処理方法 | |
| JPH03126700A (ja) | ３―ｖ族化合物半導体単結晶の熱処理方法および３―ｖ族化合物半導体ウエハ | |
| JPH06318545A (ja) | 化合物半導体ウェハ | |
| JPH03252398A (ja) | 半絶縁性ＧａＡｓ基板の製造方法 | |
| JPS63198335A (ja) | シリコン基板の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090112 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |