JP2000143397A - ガリウム砒素単結晶 - Google Patents
ガリウム砒素単結晶Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＶＢ法やＶＧＦ法等の縦型ボート法を用いて
Ｓｉドープ型ＧａＡｓ単結晶を製造する際に、ＳｉがＧ
ａＡｓ単結晶中に再現性良くドープされ、かつＳｉ濃度
が均一でり、高い歩留りで生産できるＳｉドープｎ型単
結晶を提供すること。 【解決手段】 るつぼ収納容器３内に設けたるつぼ４に
種結晶５とＧａＡｓ原料を装入し、その上にＳｉ酸化物
を予めドープした封止材（Ｂ2Ｏ3）８を置き、ヒーター
１７で加熱して原料を溶融し、温度制御により原料融液
７からＧａＡｓ結晶６を晶出育成させる際、上記封止剤
よりもＳｉ濃度が低い第２の封止剤９を結晶成長時の適
正な時期にるつぼ内に流入させ、上部ロッド１２を攪拌
板１０で攪拌することにより、結晶中のキャリア濃度を
制御し、歩留りが高いＧａＡｓ結晶の製法が提供され
る。なおヒーター１７の外側は断熱材１６で囲まれ、こ
れらは気密容器１１内に収納され、るつぼ収納容器３は
気密シール２を通して下部ロッド１により支持され、上
下動および回転可能である。
Ｓｉドープ型ＧａＡｓ単結晶を製造する際に、ＳｉがＧ
ａＡｓ単結晶中に再現性良くドープされ、かつＳｉ濃度
が均一でり、高い歩留りで生産できるＳｉドープｎ型単
結晶を提供すること。 【解決手段】 るつぼ収納容器３内に設けたるつぼ４に
種結晶５とＧａＡｓ原料を装入し、その上にＳｉ酸化物
を予めドープした封止材（Ｂ2Ｏ3）８を置き、ヒーター
１７で加熱して原料を溶融し、温度制御により原料融液
７からＧａＡｓ結晶６を晶出育成させる際、上記封止剤
よりもＳｉ濃度が低い第２の封止剤９を結晶成長時の適
正な時期にるつぼ内に流入させ、上部ロッド１２を攪拌
板１０で攪拌することにより、結晶中のキャリア濃度を
制御し、歩留りが高いＧａＡｓ結晶の製法が提供され
る。なおヒーター１７の外側は断熱材１６で囲まれ、こ
れらは気密容器１１内に収納され、るつぼ収納容器３は
気密シール２を通して下部ロッド１により支持され、上
下動および回転可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はIII−Ｖ族化合物半
導体単結晶の育成方法において、特にＢ2Ｏ3を液体封止
剤とし、Ｓｉをドーパントとして用いるＧａＡｓ単結晶
育成方法に関してドーパント濃度が所望範囲の濃度に精
度よく制御された単結晶およびその単結晶育成技術に関
する。
導体単結晶の育成方法において、特にＢ2Ｏ3を液体封止
剤とし、Ｓｉをドーパントとして用いるＧａＡｓ単結晶
育成方法に関してドーパント濃度が所望範囲の濃度に精
度よく制御された単結晶およびその単結晶育成技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】III−Ｖ族化合物半導体の単結晶は受発
光素子、高速演算素子、マイクロ波素子等に利用されて
おり、その用途により単結晶に種々の物質を添加して利
用されている。
光素子、高速演算素子、マイクロ波素子等に利用されて
おり、その用途により単結晶に種々の物質を添加して利
用されている。
【０００３】ｎ型導電性ＧａＡｓ単結晶は一般にシリコ
ン（Ｓｉ）がドーパントとして用いられ、結晶中の転位
密度を小さくするため横型ボート法や縦型ボート法を用
いて製造されている。特に縦型ボート法においては（１
００）方位の結晶成長が育成可能であるばかりでなく、
円形で大口径の結晶が得られる利点があり、縦型温度傾
斜法（ＶＧＦ法）や縦型ブリッジマン法（ＶＢ法）によ
る結晶成長が行われている。
ン（Ｓｉ）がドーパントとして用いられ、結晶中の転位
密度を小さくするため横型ボート法や縦型ボート法を用
いて製造されている。特に縦型ボート法においては（１
００）方位の結晶成長が育成可能であるばかりでなく、
円形で大口径の結晶が得られる利点があり、縦型温度傾
斜法（ＶＧＦ法）や縦型ブリッジマン法（ＶＢ法）によ
る結晶成長が行われている。
【０００４】Ｖ族元素のＡｓは揮発成分であるため、結
晶からの解離や分解を防ぐ目的等で封止剤として酸化ホ
ウ素（Ｂ2Ｏ3）が用いられている。Ｂ2Ｏ3を液体封止剤
として用いる場合、ドーパントであるＳｉがＢ2Ｏ3と反
応して酸化シリコン（ＳｉＯ 2またはＳｉＯ）を形成し
結晶中のＳｉ濃度が制御しにくくなるため、本発明者ら
はＳｉ濃度を制御する方法として特公平３−５７０７９
号で、予めＳｉ酸化物をドープしたＢ2Ｏ3を用いる発明
を提供した。
晶からの解離や分解を防ぐ目的等で封止剤として酸化ホ
ウ素（Ｂ2Ｏ3）が用いられている。Ｂ2Ｏ3を液体封止剤
として用いる場合、ドーパントであるＳｉがＢ2Ｏ3と反
応して酸化シリコン（ＳｉＯ 2またはＳｉＯ）を形成し
結晶中のＳｉ濃度が制御しにくくなるため、本発明者ら
はＳｉ濃度を制御する方法として特公平３−５７０７９
号で、予めＳｉ酸化物をドープしたＢ2Ｏ3を用いる発明
を提供した。
【０００５】この発明を用いれば、ＶＢ法またはＶＧＦ
法等の縦型ボート法においても再現性よくＳｉ濃度つま
りキャリア濃度が制御された単結晶を育成することがで
きる。
法等の縦型ボート法においても再現性よくＳｉ濃度つま
りキャリア濃度が制御された単結晶を育成することがで
きる。
【０００６】図２は従来の単結晶育成装置の一例を示す
概略縦断面図であって、るつぼ収納容器（サセプター）
３内に設けたるつぼ４に種結晶５と化合物半導体原料を
装入し、その上に封止剤（Ｂ2Ｏ3）８を置き、収納容器
の回りをヒーター１７で加熱して原料ＧａＡｓを溶融
し、温度制御により原料融液７から化合物半導体結晶６
を育成させる。ヒーター１７の外周は断熱材１６で囲ま
れていて、総てこれらは気密容器１１内に収納され、前
記るつぼ収納容器３は該気密容器１１に設けた気密シー
ル２を通して下部ロッド１により支持され、かつ上下移
動および回転が可能になっている。
概略縦断面図であって、るつぼ収納容器（サセプター）
３内に設けたるつぼ４に種結晶５と化合物半導体原料を
装入し、その上に封止剤（Ｂ2Ｏ3）８を置き、収納容器
の回りをヒーター１７で加熱して原料ＧａＡｓを溶融
し、温度制御により原料融液７から化合物半導体結晶６
を育成させる。ヒーター１７の外周は断熱材１６で囲ま
れていて、総てこれらは気密容器１１内に収納され、前
記るつぼ収納容器３は該気密容器１１に設けた気密シー
ル２を通して下部ロッド１により支持され、かつ上下移
動および回転が可能になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の発
明を用いても、結晶中のキャリア濃度は結晶尾部になる
に従い大きくなり、頭部と比較して３〜４倍程度となっ
て結晶成長方向での不均一性が解消されず、歩留りを著
しく悪くするという問題があった。
明を用いても、結晶中のキャリア濃度は結晶尾部になる
に従い大きくなり、頭部と比較して３〜４倍程度となっ
て結晶成長方向での不均一性が解消されず、歩留りを著
しく悪くするという問題があった。
【０００８】さらに特に最近はキャリア濃度の範囲につ
いて狭める要望があり、特に上限値を低くする要望が強
くなっている。
いて狭める要望があり、特に上限値を低くする要望が強
くなっている。
【０００９】従って本発明の目的は、ＶＢ法やＶＧＦ法
等の縦型ボート法を用いてＳｉドープ型ＧａＡｓ単結晶
を製造する方法の改善により、ＳｉがＧａＡｓ単結晶中
に再現性良くドープされた、またＳｉ濃度が均一であっ
て単結晶の歩留りが高いＳｉドープｎ型ＧａＡｓ単結晶
を提供することである。
等の縦型ボート法を用いてＳｉドープ型ＧａＡｓ単結晶
を製造する方法の改善により、ＳｉがＧａＡｓ単結晶中
に再現性良くドープされた、またＳｉ濃度が均一であっ
て単結晶の歩留りが高いＳｉドープｎ型ＧａＡｓ単結晶
を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】通常の単結晶製造を行っ
た場合、キャリア濃度は図５に示すように横軸をインゴ
ットの固化率、縦軸をキャリア濃度とすると結晶尾部に
向けて濃度が高くなる右上がりの勾配となる。特に結晶
尾部に近くなるとキャリア濃度は急増する傾向にある。
固化率が０．１程度でキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3
になるように結晶成長を行った場合、例えばキャリア濃
度が上限４×１０18ｃｍ-3まででは固化率０．８までの
歩留りとなるが、上限が２×１０18ｃｍ-3の場合は固化
率０．６の歩留まりにしかならない。
た場合、キャリア濃度は図５に示すように横軸をインゴ
ットの固化率、縦軸をキャリア濃度とすると結晶尾部に
向けて濃度が高くなる右上がりの勾配となる。特に結晶
尾部に近くなるとキャリア濃度は急増する傾向にある。
固化率が０．１程度でキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3
になるように結晶成長を行った場合、例えばキャリア濃
度が上限４×１０18ｃｍ-3まででは固化率０．８までの
歩留りとなるが、上限が２×１０18ｃｍ-3の場合は固化
率０．６の歩留まりにしかならない。
【００１１】この欠点を解消するため、本発明者はＳｉ
の挙動について検討を行った。
の挙動について検討を行った。
【００１２】融液中に添加されたＳｉはＧａＡｓに溶解
しているが、封止剤Ｂ2Ｏ3と接触しているため次式の反
応により融液中から消費される。３Ｓｉ(GaAs Melt 中)
＋２Ｂ2Ｏ3＝３ＳｉＯ2(Ｂ2Ｏ3へ)＋４Ｂ(GaAs Meltへ)
上記反応は単結晶育成開始時にはほぼ平衡状態に達し、
単結晶育成中はノーマルフリージングによる偏析現象に
よるＳｉのＧａＡｓ融液への濃縮がおこっているものと
考えられる。
しているが、封止剤Ｂ2Ｏ3と接触しているため次式の反
応により融液中から消費される。３Ｓｉ(GaAs Melt 中)
＋２Ｂ2Ｏ3＝３ＳｉＯ2(Ｂ2Ｏ3へ)＋４Ｂ(GaAs Meltへ)
上記反応は単結晶育成開始時にはほぼ平衡状態に達し、
単結晶育成中はノーマルフリージングによる偏析現象に
よるＳｉのＧａＡｓ融液への濃縮がおこっているものと
考えられる。
【００１３】もしも何らかの手段により単結晶育成中に
も上記反応を右に進行させ続けることができるならばＧ
ａＡｓ融液からのＳｉの損失も競合して起きることにな
る。この競合を制御すれば単結晶中のＳｉ濃度すなわち
キャリア濃度を制御することができる。単結晶育成中で
も上記反応を右に進めるためにはＢ2Ｏ3中のＳｉＯ2濃
度を低減すれば可能である。これには結晶育成中にＳｉ
Ｏ2が含まれる量がより少ないＢ2Ｏ3を新たに添加すれ
ば可能となる。すなわち、本発明は結晶成長時に融液に
含まれるドーパント濃度を酸化（還元）反応により制御
するものである。
も上記反応を右に進行させ続けることができるならばＧ
ａＡｓ融液からのＳｉの損失も競合して起きることにな
る。この競合を制御すれば単結晶中のＳｉ濃度すなわち
キャリア濃度を制御することができる。単結晶育成中で
も上記反応を右に進めるためにはＢ2Ｏ3中のＳｉＯ2濃
度を低減すれば可能である。これには結晶育成中にＳｉ
Ｏ2が含まれる量がより少ないＢ2Ｏ3を新たに添加すれ
ば可能となる。すなわち、本発明は結晶成長時に融液に
含まれるドーパント濃度を酸化（還元）反応により制御
するものである。
【００１４】すなわち本発明は第１に、キャリア濃度が
０．１×１０18ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3であり、かつ
結晶尾部（固化率０．８）でのキャリア濃度が結晶肩部
（固化率０．１）でのキャリア濃度の２倍以内であるこ
とを特徴とするＳｉドープガリウム砒素単結晶；第２
に、結晶中のキャリア濃度が結晶肩部（固化率０．１）
で０．１×１０18ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3の範囲にあ
り、かつ結晶尾部（固化率０．８）でのキャリア濃度は
結晶肩部の２倍以内であり、さらにこの間の結晶位置
（固化率０．１〜０．８）でもキャリア濃度が結晶肩部
のキャリア濃度以上かつ結晶尾部のキャリア濃度以下で
ある前記第１記載のＳｉドープガリウム砒素単結晶；第
３に、液体封止剤を用いた縦型温度傾斜法または縦型ブ
リッジマン法によって製造されたＳｉドープガリウム砒
素単結晶であって、キャリア濃度が０．１×１０18ｃｍ
-3〜３×１０18ｃｍ-3であり、かつ結晶尾部（固化率
０．８）でのキャリア濃度が結晶肩部（固化率０．１）
でのキャリア濃度の２倍以内であることを特徴とするＳ
ｉドープガリウム砒素単結晶を提供するものである。
０．１×１０18ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3であり、かつ
結晶尾部（固化率０．８）でのキャリア濃度が結晶肩部
（固化率０．１）でのキャリア濃度の２倍以内であるこ
とを特徴とするＳｉドープガリウム砒素単結晶；第２
に、結晶中のキャリア濃度が結晶肩部（固化率０．１）
で０．１×１０18ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3の範囲にあ
り、かつ結晶尾部（固化率０．８）でのキャリア濃度は
結晶肩部の２倍以内であり、さらにこの間の結晶位置
（固化率０．１〜０．８）でもキャリア濃度が結晶肩部
のキャリア濃度以上かつ結晶尾部のキャリア濃度以下で
ある前記第１記載のＳｉドープガリウム砒素単結晶；第
３に、液体封止剤を用いた縦型温度傾斜法または縦型ブ
リッジマン法によって製造されたＳｉドープガリウム砒
素単結晶であって、キャリア濃度が０．１×１０18ｃｍ
-3〜３×１０18ｃｍ-3であり、かつ結晶尾部（固化率
０．８）でのキャリア濃度が結晶肩部（固化率０．１）
でのキャリア濃度の２倍以内であることを特徴とするＳ
ｉドープガリウム砒素単結晶を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明では縦型温度傾斜法や縦型
ブリッジマン法によりＳｉドープｎ型ＧａＡｓ単結晶を
製造する場合、結晶原料融液としてＳｉを添加したＧａ
Ａｓ融液と、液体封止剤としてＢ2Ｏ3を使用する。図１
は本発明の単結晶を製造するための製造装置の断面図を
模式的に示したものである。
ブリッジマン法によりＳｉドープｎ型ＧａＡｓ単結晶を
製造する場合、結晶原料融液としてＳｉを添加したＧａ
Ａｓ融液と、液体封止剤としてＢ2Ｏ3を使用する。図１
は本発明の単結晶を製造するための製造装置の断面図を
模式的に示したものである。
【００１６】図１において封止剤８はＡｓの飛散や結晶
成長開始時のＳｉ濃度を制御するための目的で投入（チ
ャージ）したＢ2Ｏ3であり、第２の封止剤９は結晶育成
途中でＳｉ濃度を制御するための目的で添加されるＢ2
Ｏ3である。るつぼ収納容器３は下部ロッド１で保持さ
れており、るつぼ４が回転可能となっている。
成長開始時のＳｉ濃度を制御するための目的で投入（チ
ャージ）したＢ2Ｏ3であり、第２の封止剤９は結晶育成
途中でＳｉ濃度を制御するための目的で添加されるＢ2
Ｏ3である。るつぼ収納容器３は下部ロッド１で保持さ
れており、るつぼ４が回転可能となっている。
【００１７】るつぼ収納容器３上部には回転および上下
移動可能でかつ攪拌板等や上部封止剤収納容器が取付け
可能な上部ロッド１２が配置されており、るつぼ４内の
融体の攪拌や封止剤を導入する配管としても利用可能と
なっている。
移動可能でかつ攪拌板等や上部封止剤収納容器が取付け
可能な上部ロッド１２が配置されており、るつぼ４内の
融体の攪拌や封止剤を導入する配管としても利用可能と
なっている。
【００１８】図３は第２の封止剤９を添加する形態を示
したものであり、上部封止剤収納容器１５中の第２の封
止剤９を溶解させてるつぼ４の上部あるいは溶体中に装
入する。上部収納容器１５はヒーターで加熱して第２の
封止剤を溶解させることでるつぼ４への装入が可能であ
り、ヒーターでの加熱を停止することでるつぼ４への装
入は停止することも可能である。装入は攪拌しながら行
っても良いし、攪拌を止めた状態で行っても良い。また
装入開始や停止の時期や攪拌の有無についても最適の条
件を選択すれば良い。
したものであり、上部封止剤収納容器１５中の第２の封
止剤９を溶解させてるつぼ４の上部あるいは溶体中に装
入する。上部収納容器１５はヒーターで加熱して第２の
封止剤を溶解させることでるつぼ４への装入が可能であ
り、ヒーターでの加熱を停止することでるつぼ４への装
入は停止することも可能である。装入は攪拌しながら行
っても良いし、攪拌を止めた状態で行っても良い。また
装入開始や停止の時期や攪拌の有無についても最適の条
件を選択すれば良い。
【００１９】図４は封止剤８の上部に第２の封止剤９を
おいた状態を示すものである。この場合でも、攪拌につ
いては最適条件を選択すれば良い。
おいた状態を示すものである。この場合でも、攪拌につ
いては最適条件を選択すれば良い。
【００２０】また図示はしていないが、上部ロッドの形
状は溶体が攪拌できればどのような形状であっても良
い。また攪拌は図１に見られるように、上部ロッド１２
や下部ロッド１を回転することで溶体を任意に攪拌する
ことができる。以下実施例により詳細に説明する。
状は溶体が攪拌できればどのような形状であっても良
い。また攪拌は図１に見られるように、上部ロッド１２
や下部ロッド１を回転することで溶体を任意に攪拌する
ことができる。以下実施例により詳細に説明する。
【００２１】
【実施例１】図３はるつぼ４の上方に移動可能な攪拌板
１０を備えた収納容器１５に第２の封止剤９を収納した
状態を示したものであり、この図を用いて説明する。種
結晶５上に化合物原料であるＧａＡｓ１３を３０００ｇ
用意した。ドーパント１４としてのＳｉは化合物原料に
対して０．０２７％となるように８１０ｍｇ用意した。
封止剤８はＳｉ濃度換算で３重量％となるようにＳｉ酸
化物を添加したＢ2 Ｏ 3 ２４０ｇを用意した。第２の封
止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉ濃度換算でＳｉ酸化物を
０．５重量％含有させたもの５０ｇを予め上部封止剤収
納容器１５に用意した。
１０を備えた収納容器１５に第２の封止剤９を収納した
状態を示したものであり、この図を用いて説明する。種
結晶５上に化合物原料であるＧａＡｓ１３を３０００ｇ
用意した。ドーパント１４としてのＳｉは化合物原料に
対して０．０２７％となるように８１０ｍｇ用意した。
封止剤８はＳｉ濃度換算で３重量％となるようにＳｉ酸
化物を添加したＢ2 Ｏ 3 ２４０ｇを用意した。第２の封
止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉ濃度換算でＳｉ酸化物を
０．５重量％含有させたもの５０ｇを予め上部封止剤収
納容器１５に用意した。
【００２２】これを通常の育成方法により溶解し固化を
開始した。上部収納容器１５の第２の封止剤９は固化率
０．４でるつぼ４に流入させ、攪拌板１０を用いて混合
・攪拌を開始した。上部ロッド１２は５ｒｐｍで回転さ
せたものと、回転させないものについて試験を行った。
下部ロッドは回転させなかった。回転させたものについ
て固化率０．１でキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であ
り、固化率０．８までキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3以
下の単結晶が得られた。回転させないものは固化率０．
１でキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率
０．６でキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3となった。図
６に本実施例の上部ロッドを回転させて育成した結晶の
固化率に対するキャリア濃度の変化を示した。
開始した。上部収納容器１５の第２の封止剤９は固化率
０．４でるつぼ４に流入させ、攪拌板１０を用いて混合
・攪拌を開始した。上部ロッド１２は５ｒｐｍで回転さ
せたものと、回転させないものについて試験を行った。
下部ロッドは回転させなかった。回転させたものについ
て固化率０．１でキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であ
り、固化率０．８までキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3以
下の単結晶が得られた。回転させないものは固化率０．
１でキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率
０．６でキャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3となった。図
６に本実施例の上部ロッドを回転させて育成した結晶の
固化率に対するキャリア濃度の変化を示した。
【００２３】
【実施例２】第２の封止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉを含
まないもの５０ｇ用意し、実施例１と同様に試験を行っ
た。回転させたものについて固化率０．１でキャリア濃
度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８までキャリ
ア濃度１．８×１０18ｃｍ-3以下の単結晶が得られた。
回転させないものは固化率０．１でキャリア濃度は１×
１０18ｃｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２
×１０18ｃｍ-3となった。
まないもの５０ｇ用意し、実施例１と同様に試験を行っ
た。回転させたものについて固化率０．１でキャリア濃
度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８までキャリ
ア濃度１．８×１０18ｃｍ-3以下の単結晶が得られた。
回転させないものは固化率０．１でキャリア濃度は１×
１０18ｃｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２
×１０18ｃｍ-3となった。
【００２４】
【実施例３】図４はるつぼ内に種結晶、化合物半導体原
料、ドーパントと封止剤および第２の封止剤を収納し、
上方に移動可能な攪拌板を設けた状態を示すものであ
り、この図を用いて説明する。化合物原料であるＧａＡ
ｓ１３を３０００ｇ用意した。ドーパント１４としてＳ
ｉは化合物原料に対して０．０２７％となるように８１
０ｍｇ用意した。封止剤８はＳｉ濃度換算で３重量％と
なるように添加したＢ2Ｏ3 ２４０ｇを用意した。第２
の封止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉ濃度換算でＳｉ酸化物
を０．５重量％含有させたもの５０ｇを予め上部封止剤
８の上に用意した。
料、ドーパントと封止剤および第２の封止剤を収納し、
上方に移動可能な攪拌板を設けた状態を示すものであ
り、この図を用いて説明する。化合物原料であるＧａＡ
ｓ１３を３０００ｇ用意した。ドーパント１４としてＳ
ｉは化合物原料に対して０．０２７％となるように８１
０ｍｇ用意した。封止剤８はＳｉ濃度換算で３重量％と
なるように添加したＢ2Ｏ3 ２４０ｇを用意した。第２
の封止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉ濃度換算でＳｉ酸化物
を０．５重量％含有させたもの５０ｇを予め上部封止剤
８の上に用意した。
【００２５】これを通常の育成方法により溶解し固化を
開始した。固化率０．３で攪拌を開始した。上部ロッド
は２ｒｐｍで回転させたものと、回転させないものにつ
いて試験を行った。下部ロッドは回転させなかった。回
転させたものについて固化率０．１でキャリア濃度は１
×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８までキャリア濃度
２×１０18ｃｍ-3以下の単結晶が得られた。回転させな
いものは固化率０．１でキャリア濃度は１×１０18ｃｍ
-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２×１０18ｃ
ｍ-3となった。
開始した。固化率０．３で攪拌を開始した。上部ロッド
は２ｒｐｍで回転させたものと、回転させないものにつ
いて試験を行った。下部ロッドは回転させなかった。回
転させたものについて固化率０．１でキャリア濃度は１
×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８までキャリア濃度
２×１０18ｃｍ-3以下の単結晶が得られた。回転させな
いものは固化率０．１でキャリア濃度は１×１０18ｃｍ
-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２×１０18ｃ
ｍ-3となった。
【００２６】
【実施例４】第２の封止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉを含
まないもの５０ｇ用意し、実施例３と同様に試験を行っ
た。回転させたものについて固化率０．１でキャリア濃
度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８までキャリ
ア濃度１．８×１０18ｃｍ-3以下の単結晶が得られた。
回転させないものは固化率０．１でキャリア濃度は１×
１０18ｃｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２
×１０18ｃｍ-3以上となった。
まないもの５０ｇ用意し、実施例３と同様に試験を行っ
た。回転させたものについて固化率０．１でキャリア濃
度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８までキャリ
ア濃度１．８×１０18ｃｍ-3以下の単結晶が得られた。
回転させないものは固化率０．１でキャリア濃度は１×
１０18ｃｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２
×１０18ｃｍ-3以上となった。
【００２７】
【実施例５】実施例１と同様に化合物原料であるＧａＡ
ｓ１３を３０００ｇ用意した。ドーパント１４としてＳ
ｉは化合物原料に対して０．０２７％となるように８１
０ｍｇ用意した。封止剤８はＳｉ濃度換算で３重量％と
なるようにＳｉ酸化物を添加したＢ2Ｏ3 ２４０ｇを用
意した。第２の封止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉ濃度換算
でＳｉ酸化物を０．５重量％含有させたもの５０ｇを上
部封止剤収納容器１５に予め用意しておいた。
ｓ１３を３０００ｇ用意した。ドーパント１４としてＳ
ｉは化合物原料に対して０．０２７％となるように８１
０ｍｇ用意した。封止剤８はＳｉ濃度換算で３重量％と
なるようにＳｉ酸化物を添加したＢ2Ｏ3 ２４０ｇを用
意した。第２の封止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉ濃度換算
でＳｉ酸化物を０．５重量％含有させたもの５０ｇを上
部封止剤収納容器１５に予め用意しておいた。
【００２８】これを通常の育成方法により溶解し固化を
開始した。固化率０．４で上部収納容器１５中の第２の
封止剤９を溶解させてるつぼの溶体上に流下させた。上
部ロッド１２は回転を停止させ、下部ロッド１を２ｒｐ
ｍで回転させたものと、回転させないものについて試験
を行った。回転させたものについて固化率０．１でキャ
リア濃度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８まで
キャリア濃度２×１０ 18ｃｍ-3以下の単結晶が得られ
た。回転させないものは固化率０．１でキャリア濃度は
１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度
が２×１０18ｃｍ -3以上となった。
開始した。固化率０．４で上部収納容器１５中の第２の
封止剤９を溶解させてるつぼの溶体上に流下させた。上
部ロッド１２は回転を停止させ、下部ロッド１を２ｒｐ
ｍで回転させたものと、回転させないものについて試験
を行った。回転させたものについて固化率０．１でキャ
リア濃度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８まで
キャリア濃度２×１０ 18ｃｍ-3以下の単結晶が得られ
た。回転させないものは固化率０．１でキャリア濃度は
１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度
が２×１０18ｃｍ -3以上となった。
【００２９】
【実施例６】第２の封止剤９はＢ2Ｏ3に対してＳｉを含
まないもの５０ｇ用意し、実施例５と同様に試験を行っ
た。回転させたものについて固化率０．１でキャリア濃
度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８までキャリ
ア濃度２×１０18ｃｍ-3以下の単結晶が得られた。回転
させないものは固化率０．１でキャリア濃度は１×１０
18ｃｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２×１
０18ｃｍ-3以上となった。
まないもの５０ｇ用意し、実施例５と同様に試験を行っ
た。回転させたものについて固化率０．１でキャリア濃
度は１×１０18ｃｍ-3であり、固化率０．８までキャリ
ア濃度２×１０18ｃｍ-3以下の単結晶が得られた。回転
させないものは固化率０．１でキャリア濃度は１×１０
18ｃｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２×１
０18ｃｍ-3以上となった。
【００３０】
【比較例】化合物原料であるＧａＡｓ１３を３０００ｇ
用意した。ドーパント１４としてＳｉは化合物原料に対
して０．０２７％となるように８１０ｍｇ用意した。封
止剤８はＳｉ濃度換算で３重量％となるようにＳｉ酸化
物を添加したＢ2Ｏ3 ２９０ｇを用意した。第２の封止
剤９は用いなかった。
用意した。ドーパント１４としてＳｉは化合物原料に対
して０．０２７％となるように８１０ｍｇ用意した。封
止剤８はＳｉ濃度換算で３重量％となるようにＳｉ酸化
物を添加したＢ2Ｏ3 ２９０ｇを用意した。第２の封止
剤９は用いなかった。
【００３１】これを通常の育成方法により溶解し固化を
開始した。固化率０．１でキャリア濃度は１×１０18ｃ
ｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２×１０18
ｃｍ -3以上の単結晶となった。
開始した。固化率０．１でキャリア濃度は１×１０18ｃ
ｍ-3であり、固化率０．６でキャリア濃度が２×１０18
ｃｍ -3以上の単結晶となった。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によればＢ2Ｏ3を液体封止剤とし、Ｓｉをドーパントと
して用いる従来のＧａＡｓ単結晶の製造方法に対し、Ｓ
ｉ濃度がより小さい第２の封止剤を併用することによ
り、さらにこれらを攪拌することにより結晶中のキャリ
ア濃度を制御することが可能になるので、Ｓｉを単結晶
中に再現性良くドープでき、またＳｉ濃度が均一であっ
て単結晶の歩留りが高いＧａＡｓ単結晶およびその製造
方法が提供できる。これらの結果からＳｉ濃度のより小
さい第２の封止剤を併用して用いること、さらにこれら
を攪拌することにより結晶中のキャリア濃度を制御する
ことが可能である。
によればＢ2Ｏ3を液体封止剤とし、Ｓｉをドーパントと
して用いる従来のＧａＡｓ単結晶の製造方法に対し、Ｓ
ｉ濃度がより小さい第２の封止剤を併用することによ
り、さらにこれらを攪拌することにより結晶中のキャリ
ア濃度を制御することが可能になるので、Ｓｉを単結晶
中に再現性良くドープでき、またＳｉ濃度が均一であっ
て単結晶の歩留りが高いＧａＡｓ単結晶およびその製造
方法が提供できる。これらの結果からＳｉ濃度のより小
さい第２の封止剤を併用して用いること、さらにこれら
を攪拌することにより結晶中のキャリア濃度を制御する
ことが可能である。
【図１】本発明での単結晶製造装置の一例を示す概略縦
断面図である。
断面図である。
【図２】従来の単結晶製造装置の一例を示す概略縦断面
図である。
図である。
【図３】本発明の実施例において、るつぼ内に化合物半
導体原料、種結晶、ドーパントＳｉ、Ｓｉ酸化物を予め
ドープした封止剤を収納し、さらに上部に移動可能な攪
拌板を具備した収納容器に第２の封止剤を収納した状態
を示す模式断面図である。
導体原料、種結晶、ドーパントＳｉ、Ｓｉ酸化物を予め
ドープした封止剤を収納し、さらに上部に移動可能な攪
拌板を具備した収納容器に第２の封止剤を収納した状態
を示す模式断面図である。
【図４】本発明の実施例において、るつぼ内に化合物半
導体原料、種結晶、ドーパントＳｉ、Ｓｉ酸化物を予め
ドープした封止剤および第２の封止剤を収納し、さらに
上部に移動可能な攪拌板を装備した状態を示す模式断面
図である。
導体原料、種結晶、ドーパントＳｉ、Ｓｉ酸化物を予め
ドープした封止剤および第２の封止剤を収納し、さらに
上部に移動可能な攪拌板を装備した状態を示す模式断面
図である。
【図５】従来のＳｉドープガリウム砒素単結晶中の成長
方向のキャリア濃度分布の一例を示すグラフである。
方向のキャリア濃度分布の一例を示すグラフである。
【図６】本発明を用いたＳｉドープガリウム砒素単結晶
中の成長方向のキャリア濃度分布の一例を示すグラフで
ある。
中の成長方向のキャリア濃度分布の一例を示すグラフで
ある。
１ 下部ロッド ２ 気密シール ３ るつぼ収納容器（サセプタ） ４ るつぼ ５ 種結晶 ６ 化合物半導体結晶 ７ 原料融液 ８ 封止剤 ９ 第２の封止剤 １０ 攪拌板 １１ 気密容器 １２ 上部ロッド １３ 化合物原料ＧａＡｓ １４ ドーパント １５ 上部封止剤収納容器 １６ 断熱材 １７ ヒーター
Claims (3)
- 【請求項１】 キャリア濃度が０．１×１０18ｃｍ-3〜
３×１０18ｃｍ-3であり、かつ結晶尾部（固化率０．
８）でのキャリア濃度が結晶肩部（固化率０．１）での
キャリア濃度の２倍以内であることを特徴とするＳｉド
ープガリウム砒素単結晶。 - 【請求項２】 結晶中のキャリア濃度が結晶肩部（固化
率０．１）で０．１×１０18ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3
の範囲にあり、かつ結晶尾部（固化率０．８）でのキャ
リア濃度は結晶肩部の２倍以内であり、さらにこの間の
結晶位置（固化率０．１〜０．８）でもキャリア濃度が
結晶肩部のキャリア濃度以上かつ結晶尾部のキャリア濃
度以下である請求項１記載のＳｉドープガリウム砒素単
結晶。 - 【請求項３】 液体封止剤を用いた縦型温度傾斜法また
は縦型ブリッジマン法によって製造されたＳｉドープガ
リウム砒素単結晶であって、キャリア濃度が０．１×１
０18ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3であり、かつ結晶尾部
（固化率０．８）でのキャリア濃度が結晶肩部（固化率
０．１）でのキャリア濃度の２倍以内であることを特徴
とするＳｉドープガリウム砒素単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33730999A JP3924604B2 (ja) | 1997-03-31 | 1999-11-29 | ガリウム砒素単結晶 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9096799A JP3023077B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | ガリウム砒素単結晶およびその製造方法 |
| JP33730999A JP3924604B2 (ja) | 1997-03-31 | 1999-11-29 | ガリウム砒素単結晶 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9096799A Division JP3023077B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | ガリウム砒素単結晶およびその製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006172553A Division JP4586154B2 (ja) | 2006-06-22 | 2006-06-22 | ガリウム砒素単結晶の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000143397A true JP2000143397A (ja) | 2000-05-23 |
| JP3924604B2 JP3924604B2 (ja) | 2007-06-06 |
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ID=14174681
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9096799A Expired - Lifetime JP3023077B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | ガリウム砒素単結晶およびその製造方法 |
| JP33730999A Expired - Lifetime JP3924604B2 (ja) | 1997-03-31 | 1999-11-29 | ガリウム砒素単結晶 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9096799A Expired - Lifetime JP3023077B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | ガリウム砒素単結晶およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP3023077B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100359229B1 (ko) * | 2000-03-15 | 2002-11-04 | 네오세미테크 주식회사 | ＶＧＦ법에 의한 고품위 ｎ-형 ＧａＡｓ 단결정 성장방법 |
| CN103160934A (zh) * | 2011-12-18 | 2013-06-19 | 洛阳金诺机械工程有限公司 | 一种生长晶体材料时的温度梯度控制装置及其方法 |
| CN103243378A (zh) * | 2012-02-09 | 2013-08-14 | 洛阳金诺机械工程有限公司 | 晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构及方法 |
| CN104514031A (zh) * | 2013-12-02 | 2015-04-15 | 浙江长兴众成电子有限公司 | 一种直拉单晶硅的掺杂装置及使用方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| EP1739210B1 (de) * | 2005-07-01 | 2012-03-07 | Freiberger Compound Materials GmbH | Verfahren zur Herstellung von dotierten Halbleiter-Einkristallen, und III-V-Halbleiter-Einkristall |
| JP2007210882A (ja) * | 2007-02-05 | 2007-08-23 | Dowa Holdings Co Ltd | ＳｉドープＧａＡｓ単結晶並びにその製造方法 |
| JP2008056562A (ja) * | 2007-09-14 | 2008-03-13 | Dowa Holdings Co Ltd | ＧａＡｓ単結晶及びその製造方法並びにその製造装置 |
| JP5050184B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-10-17 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | ＳｉドープＧａＡｓ単結晶 |
| US8329295B2 (en) | 2008-07-11 | 2012-12-11 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Process for producing doped gallium arsenide substrate wafers having low optical absorption coefficient |
| WO2010079826A1 (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | 住友電気工業株式会社 | 単結晶製造装置、単結晶の製造方法および単結晶 |
| JP5433632B2 (ja) * | 2011-05-25 | 2014-03-05 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法およびＧａＡｓ単結晶ウェハ |
| CN103160933B (zh) * | 2011-12-18 | 2016-07-06 | 洛阳金诺机械工程有限公司 | 一种加工晶体材料时对坩埚的均温装置及其方法 |
| JP7242757B2 (ja) * | 2020-06-12 | 2023-03-20 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | ＧａＡｓインゴットおよびＧａＡｓインゴットの製造方法、ならびにＧａＡｓウエハ |
| CN114717659A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-08 | 山西中科晶电信息材料有限公司 | 一种砷化镓单晶晶体及其制备方法 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9096799A patent/JP3023077B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-11-29 JP JP33730999A patent/JP3924604B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| KR100359229B1 (ko) * | 2000-03-15 | 2002-11-04 | 네오세미테크 주식회사 | ＶＧＦ법에 의한 고품위 ｎ-형 ＧａＡｓ 단결정 성장방법 |
| CN103160934A (zh) * | 2011-12-18 | 2013-06-19 | 洛阳金诺机械工程有限公司 | 一种生长晶体材料时的温度梯度控制装置及其方法 |
| CN103243378A (zh) * | 2012-02-09 | 2013-08-14 | 洛阳金诺机械工程有限公司 | 晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构及方法 |
| CN104514031A (zh) * | 2013-12-02 | 2015-04-15 | 浙江长兴众成电子有限公司 | 一种直拉单晶硅的掺杂装置及使用方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10279398A (ja) | 1998-10-20 |
| JP3023077B2 (ja) | 2000-03-21 |
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