JP2001130999A - GaAs半導体単結晶製造方法 - Google Patents

GaAs半導体単結晶製造方法

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JP2001130999A
JP2001130999A JP30916999A JP30916999A JP2001130999A JP 2001130999 A JP2001130999 A JP 2001130999A JP 30916999 A JP30916999 A JP 30916999A JP 30916999 A JP30916999 A JP 30916999A JP 2001130999 A JP2001130999 A JP 2001130999A
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semiconductor single
gaas semiconductor
gaas
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Shinji Yabuki
伸司 矢吹
Michinori Wachi
三千則 和地
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶成長の障害となる気泡の発生を防止でき
るGaAs半導体単結晶製造方法を提供する。 【解決手段】 PBN製原料容器2内でGa(3)とA
s(5)とを加熱して反応させると共に導電性特性を与
えるためのSi、Zn等の物質12をドープして、Ga
As半導体単結晶を製造する方法において、上記物質1
2に加え、過剰Asを除去する過剰As除去剤11をド
ープする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、GaAs半導体単
結晶製造方法に係り、特に原料容器の材料としてPBN
(パイロティック・ボロン・ナイトライド)を使用した
GaAs半導体単結晶製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、GaAs半導体単結晶を製造す
る方法として、導電性ボート法が知られている。
【0003】この導電性ボート法の一例としてGF(Gr
adient Freeze )法について説明する。図1(a)にG
F法を用いたGaAs半導体単結晶製造装置の概略図を
示す。
【0004】図1(a)に示すように、GF法は、石英
アンプル1内に、Ga(3)、種結晶4、及び導電性特
性を得るためのドーパント12を配置したボート2と、
As(5)とを入れて真空封止を行う。通常、ボート2
の材料には石英を用いるのが一般的であるが、近年、製
造の容易さや低コスト化できるなどの利点から、PBN
(パイロティック・ボロン・ナイトライド)を用いるこ
とも一般的になってきている。
【0005】真空封止した石英アンプル1は、高温炉7
と低温炉8からなる単結晶製造炉6にセットされる。単
結晶製造炉6には、その上部に結晶の放熱を促進するた
めの目的で放熱孔10が設けられている。
【0006】この装置を用いてGaAs単結晶を製造す
るには、単結晶製造炉6に石英アンプル1をセットした
後、単結晶製造炉6を昇温し、高温炉7を約1238
℃、低温炉8を約600℃に設定し、Ga(3)とAs
(5)とを反応させ、GaAsを合成する。そして、G
aAs合成後、高温炉7にある一定の温度勾配を持った
温度分布9を作り、高温炉7をこの分布形状のまま徐々
に降温し、種結晶4側から単結晶を成長させる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボート
法GaAs単結晶製造方法において、原料容器のボート
2の材料にPBNを使用すると、結晶成長を行う前のG
aAsが融液化している段階で、PBNボートの表面に
気泡が発生し、この気泡が融液固化段階まで滞在してし
まい、結果的に結晶表面にくぼみができた状態となって
しまう。
【0008】この現象は、ボート2の材料に石英を用い
た場合には見られず、PBNを用いた場合のみに見られ
る現象である。この気泡発生のメカニズムについては未
だ明確には分かっていないが、PBNボート表面とGa
As融液内の過剰Asとが反応することで窒素ガスが気
泡となって発生する、若しくは過剰のAsそのものが気
泡の原因と推測される。
【0009】そして、この気泡が発生することで、気泡
が結晶成長の障害となって単結晶化が非常に困難とな
り、また、単結晶化しても結晶表面にくぼみがあるた
め、結晶から規定のウエハサイズを取得するのが困難と
なり、これらのことが従来技術の大きな問題点であっ
た。
【0010】そこで、本発明の目的は、前記した従来技
術の問題点を解決し、結晶成長の障害となる気泡の発生
を防止できるGaAs半導体単結晶製造方法を提供する
ことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、PBN製原料容器内でGaとAs
とを加熱して反応させると共に導電性特性を与えるため
のSi、Zn等の物質をドープして、GaAs半導体単
結晶を製造する方法において、上記物質に加え、過剰A
sを除去する過剰As除去剤をドープする方法である。
【0012】請求項2の発明は、上記過剰As除去剤と
してBを用いる方法である。
【0013】すなわち、本発明の要点は、PBNボート
を用いたボート法GaAs半導体単結晶製造において、
Bをドープする手段を採ったことにある。
【0014】上記構成によれば、GaAs融液内に融液
当初からBが存在するようになる。これにより、上述し
た気泡発生のメカニズムにおいて、気泡発生の要因と思
われるGaAs融液内の過剰AsとPBNボートとの反
応が抑止される方向に進む。又は、GaAs融液内の過
剰AsがBと反応し、砒化硼素を形成することで、Ga
As融液内の過剰Asが減少する方向に進む。これらの
結果から、気泡発生の原因と考えられる窒素ガス若しく
はAsの発生抑止が可能となる。
【0015】尚、本発明に用いられる結晶を導電性結晶
に限定した理由としては、Bは、ボート法GaAs単結
晶製造方法においては、半絶縁性GaAs結晶(高抵抗
GaAs結晶)を製造する際にドーパントとして一般的
に用いられており、この場合、Bは結晶成長過程におい
て、Gaサイトに取り込まれてしまうので、上述した砒
化硼素の形成が低減し、強いては気泡発生抑止効果を思
うように達成できないからである。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【0017】図1(a)にGF法を用いたGaAs半導
体単結晶製造装置の概略図を示し、図1(b)にこのG
aAs半導体単結晶製造装置の製造炉内の温度勾配を表
した図を示す。
【0018】図1(a)に示すように、この装置は、製
造炉6内にその内部でGaAsを成長させる石英アンプ
ル1と、その石英アンプル1の長手方向の一側に設けら
れた高温炉7及び他側に設けられた低温炉8とから主に
構成されており、その装置の上部には製造炉6内の結晶
の放熱を促進するための放熱孔10が形成されている。
【0019】石英アンプル1内には、高温炉7側にPB
Nボート20が設けられ、また低温炉8側にはGaAs
半導体単結晶の材料となるAs(5)が設けられてお
り、これらの領域間は気体の拡散を防止するためのキャ
ピラリー13で区画されている。
【0020】また、PBNボート20内には、種結晶
4、GaAs半導体単結晶の材料となるGa(3)、そ
の単結晶に導電性を与えるSi(12)、及び過剰As
を除去する過剰As除去剤としてのB(11)が設けら
れている。
【0021】次に、この装置を用いて本発明にかかるG
aAs半導体単結晶製造方法を作用と共に図1(a)、
図1(b)を用いて説明する。
【0022】本発明によりGaAs半導体単結晶を製造
するに際しては、図1(a)に示すように、石英アンプ
ル1内に、PBNボート20、Ga(3)、As
(5)、種結晶4、Siドーパン12、及びBドーパン
ト11を入れ、真空封止をする。そして、真空封止した
石英アンプル1を単結晶製造炉6にセットし、昇温、反
応を行う。
【0023】この時、石英アンプル1内にはAs
(5)、Si(12)、及びB(11)が充満する。
【0024】その後、図1(b)に示すように、高温炉
7の温度勾配9を0.5deg/cmに設定し、この温
度分布条件で種付けを行った後、高温炉7を0.1℃/
hrの速度で降温し、単結晶成長を行う。これにより、
Ga(3)とAs(5)が反応すると共にその結晶内に
Si(12)が取り込まれ、種結晶4側から順次単結晶
が成長する。
【0025】また、B(11)が過剰Asと反応し、そ
の過剰Asが除去される。これにより、成長する単結晶
表面に気泡が発生しない状態で、GaAs半導体単結晶
が製造される。
【0026】このように、本発明は単結晶表面での気泡
発生を防止できるので、歩留を大巾に向上することがで
きる。
【0027】また、上述した実施の形態ではGF法にお
けるPBNボートを用いたGaAs半導体単結晶製造方
法について説明したが、本発明の他の実施の形態とし
て、HB法でのPBNボートを用いたGaAs半導体単
結晶製造方法や、VB(垂直ブリッジマン)法、VGF
(垂直GF)法等において原料容器にPBNを用いた場
合についても適用可能である。
【0028】次に、本発明と従来技術の歩留と気泡発生
率を比較する。
【0029】まず、実施例として、本発明を用いSiと
Bをドープしてφ2”サイズのn型導電性GaAs単結
晶を製造し、また比較例として、従来技術を用いSiの
みをドープしてφ2”サイズのn型GaAs半導体単結
晶を製造した。
【0030】そして、これらを各10ロット行って、製
造されたGaAs半導体単結晶の歩留と気泡発生率の比
較を実施した。
【0031】以下、表1に実施例と比較例の結果を示
す。
【0032】
【表1】
【0033】表1に示すように、従来技術により製造し
た比較例は、歩留が30%で、気泡発生率が100%で
あったのに対し、本発明により製造した実施例は、歩留
が85%で、気泡発生率が0%であった。
【0034】このように、本発明のようにBドープを行
った場合、気泡の発生が全くなく、また結晶の単結晶化
率も高く、良好な結果を得た。
【0035】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、結晶の単
結晶化及び取得ウエハ面積を阻害する気泡の発生を抑止
することが可能となり、効率良くGaAsウエハを生産
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施の形態を示すGaAs
半導体単結晶製造装置の概略図であり、(b)はその装
置の製造炉内の温度勾配を表した図である。
【符号の説明】
2 ボート(原料容器) 3 Ga 5 As 11 Bドーパント(過剰As除去剤) 12 Si(導電性を与えるための物質)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PBN製原料容器内でGaとAsとを加
    熱して反応させると共に導電性特性を与えるためのS
    i、Zn等の物質をドープして、GaAs半導体単結晶
    を製造する方法において、上記物質に加え、過剰Asを
    除去する過剰As除去剤をドープすることを特徴とする
    GaAs半導体単結晶製造方法。
  2. 【請求項2】 上記過剰As除去剤としてBを用いる請
    求項1記載のGaAs半導体単結晶製造方法。
JP30916999A 1999-10-29 1999-10-29 GaAs半導体単結晶製造方法 Pending JP2001130999A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7806990B2 (en) 2005-05-19 2010-10-05 Hoshizaki Denki Kabushiki Kaisha Dishwasher
CN107955971A (zh) * 2017-12-27 2018-04-24 有研光电新材料有限责任公司 水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法

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US7806990B2 (en) 2005-05-19 2010-10-05 Hoshizaki Denki Kabushiki Kaisha Dishwasher
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