JP2003226594A - 半導体結晶成長方法 - Google Patents

半導体結晶成長方法

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JP2003226594A
JP2003226594A JP2002026701A JP2002026701A JP2003226594A JP 2003226594 A JP2003226594 A JP 2003226594A JP 2002026701 A JP2002026701 A JP 2002026701A JP 2002026701 A JP2002026701 A JP 2002026701A JP 2003226594 A JP2003226594 A JP 2003226594A
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Takeshi Nakazawa
健 中澤
Seiji Mizuniwa
清治 水庭
Michinori Wachi
三千則 和地
Shunsuke Yamamoto
俊輔 山本
Masaya Itani
賢哉 井谷
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】VB法又はVGF法による半導体結晶成長方法
において、成長界面の径方向の温度分布を均一にするこ
とで、結晶内部に対し外周部が早く固化することを防
ぎ、成長途中で転位が内部に集積し多結晶化するのを防
止可能にする。 【解決手段】VB法又はVGF法により化合物半導体の
単結晶を成長する過程において、単結晶成長炉垂直方向
に複数ある電気炉発熱体のうち、成長用発熱体1の垂直
中心位置1aと結晶の成長界面7の位置のずれ11を、
成長用発熱体1の高さHの±5パーセントの範囲に収ま
るように調整することにより、成長界面7の径方向の温
度分布を均一にして成長する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、垂直ブリッジマン
法(VB法)又は垂直温度傾斜法(VGF法)により化
合物半導体の単結晶を成長する単結晶成長方法に係り、
詳しくは成長界面の径方向の温度分布を均一にして成長
する単結晶成長方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、低転位密度のGaAs単結晶を成
長させる方法として、垂直ブリッジマン法(VB法)あ
るいは垂直温度傾斜法(VGF法)が注目されている。
従来の液体封止引上法(LEC法)に代わるこの方法
は、一般的には高温気相成長によるパイロリティック窒
化硼素(PBN)製の成長容器の下部に種結晶を入れ、
その上にGaAs多結晶を配置し、これを上部が高温で
下部が低温の縦型電気炉内に入れ、種結晶より上方に向
けて結晶を成長させることによって単結晶を製造するも
ので、直径76mmを超える大径の結晶成長を容易に行え
ることを特長としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結晶の
成長界面に照射される発熱体の輻射熱が不十分である
と、結晶内部に対し外周部が早く固化するため、結晶が
成長するにつれて転位が内部に集積し、これが原因で多
結晶化するという問題があった。
【0004】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、成長界面の径方向の温度分布を均一にすることで、
結晶内部に対し外周部が早く固化することを防ぎ、成長
途中で転位が内部に集積し多結晶化するのを防止できる
半導体結晶成長方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、単結晶成長炉長手方向に複数ある電気炉発
熱体のうち、最も輻射が大きい部分である成長用発熱体
の垂直中心位置と結晶の成長界面位置を、ある範囲に収
まるように調整し、成長界面に十分な輻射を与え成長界
面径方向の温度分布を均一にすることで、成長につれ結
晶の転位が結晶内部に伝搬・集積して単結晶が成長途中
で多結晶化するのを防止する成長方法である。本発明
は、具体的には次のように構成したものである。
【0006】請求項1の発明に係る半導体結晶成長方法
は、垂直ブリッジマン法又は垂直温度傾斜法により化合
物半導体の単結晶を成長する過程において、単結晶成長
炉垂直方向に複数ある電気炉発熱体のうち、成長用発熱
体の垂直中心位置と結晶の成長界面位置のずれを、成長
用発熱体高さの±5パーセントの範囲に収まるように調
整することにより、成長界面の径方向の温度分布を均一
にして成長することを特徴とする。
【0007】請求項2の発明は、請求項1記載の半導体
結晶成長方法において、上記化合物半導体の単結晶とし
てGaAs単結晶を成長することを特徴とする。
【0008】請求項3の発明は、請求項1又は2記載の
半導体結晶成長方法において、下記のステップ(i) 〜
(v) により、成長用発熱体垂直中心位置と結晶成長界面
位置とのずれ△hの調整を行うことを特徴とする。
【0009】(i) 一定の成長速度で、結晶成長を開始す
る。
【0010】(ii) 成長開始から任意のT時間経過後、
結晶を急冷し成長を中止する。
【0011】(iii) 結晶を観察し、成長縞の異常箇所を
探す。
【0012】(iv) 成長開始位置を基準とした上記成長
縞位置をh、結晶成長速度をv、ずれを△hとして、次
式△h=v・T−hによって、結晶を急冷した時点での
△hを求める。
【0013】(v) 上記(iv) の結果をもとに、成長用発
熱体の垂直中心位置と結晶の成長界面位置のずれ△h
が、成長用発熱体高さの±5パーセントの範囲に収まる
ように調整する。
【0014】請求項4の発明は、請求項3記載の半導体
結晶成長方法において、上記ステップ(i) 〜(v) をロッ
トごとに繰り返し実施することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。
【0016】図2に本発明の化合物半導体結晶成長装置
の概略図を示す。成長装置は、上部が高温で下部が低温
の縦型電気炉であって、種結晶8とGaAs原料9と封
止剤4を収容する筒状のPBN製成長容器3と、この成
長容器3内のGaAs原料9と封止剤4を所定の温度勾
配で加熱して融解および成長させるための発熱体1(発
熱体A)および成長後の結晶を放熱させるための発熱体
2(発熱体B)と、成長につれて成長容器3を垂直下方
向に移動可能な移動架台10とから構成されている。こ
の成長容器3の下部に種結晶8を入れ、その上に多結晶
のGaAs原料9を配置し、これを上部が高温で下部が
低温の上記縦型電気炉内に入れ、種結晶8より上方に向
けて結晶を成長させることによって単結晶を製造する。
【0017】ここで、図1に示す成長過程、すなわち単
結晶成長炉長手方向に二段に配設された電気炉発熱体
1、2のうち、原料融解および成長用の電気炉発熱体
(成長用発熱体)1中での成長過程において、GaAs
原料融液5とGaAs単結晶6との境界面である成長界
面7と、発熱体1の垂直中心1aとのずれ11が、常
時、成長用発熱体1の高さHの±5パーセントの範囲内
にあるように調整する。こうすることにより、成長界面
の径方向の温度分布を均一にすることができる。
【0018】次に、成長用発熱体垂直中心位置と結晶成
長界面位置との位置合わせ(ずれ合わせ)方法につい
て、図3を参照しながら具体的に説明する。VB法およ
びVGF法は、結晶成長ロットごとの再現性がよい。こ
の点に注目し、ずれ合わせを行う。
【0019】(i) 一定の成長速度で、結晶成長を開始す
る(図3(a)参照)。
【0020】(ii) 成長開始から任意の時間t=T(h
r)経過後、結晶を急冷し成長を中止する(図3(b)
参照)。
【0021】(iii) 上記(ii) の結晶を観察し、成長縞
の異常箇所12を探す。ここで、「成長縞に異常が認め
られた位置=上記(i) で急冷した位置」である。
【0022】(iv) 成長開始位置を基準とした上記(iii)
の成長縞位置をh、結晶成長速度の理論値をv(mm/
hr)、ずれを△h(mm)とすると、次式 △h=v・T−h によって、結晶を急冷した時点での△hが求められる
(図3(c)参照)。
【0023】ここで、ずれ△hの符号を考慮すると、次
の関係になる。△h>0のとき:界面位置が発熱体垂直
中心位置に対し、上方にある。△h=0のとき:界面位
置と発熱体垂直中心位置が合っている。△h<0のと
き:界面位置が発熱体垂直中心位置に対し、下方にあ
る。
【0024】(v) 上記(iv) の結果をもとに、成長条件
を最適化する。すなわち、成長用発熱体の垂直中心位置
と結晶の成長界面位置のずれ△hが、成長用発熱体高さ
の±5パーセントの範囲に収まるように調整する。
【0025】(vi)上記(i) 〜(v) をロットごとに繰り返
し実施することにより、結晶の各位置におけるずれを所
定の範囲内に調整する。以上の方法により、ずれ合わせ
が可能である。
【0026】<実施例>図2に示したように、PBN製
成長容器3の中に種結晶8とGaAs原料9を11キロ
グラムと封止剤4を600グラム入れる。このPBN製
成長容器3を移動架台10の上にのせ、電気炉の発熱体
1及び発熱体2を昇温する。上方の発熱体1は原料融解
および成長用であり、下方の発熱体2は結晶放熱用であ
る。成長容器3を載せた移動架台10を1〜3mm/時の
速度で下降させることにより結晶成長を行う。
【0027】このとき、発熱体1及び発熱体2の温度設
定を調整することにより、図1に示すGaAs原料融液
5とGaAs単結晶6との成長界面7と、成長用発熱体
1の垂直中心1aとのずれ11が、常時、成長用発熱体
1の高さHの±5パーセントの範囲に収まるように成長
を進める。
【0028】この方法により、直径4インチ、長さ20
0mmの半絶縁性GaAs単結晶が得られた。この単結晶
の収率は約80パーセントであり、転位密度は平均20
00個/cm2と低く抑えられた。
【0029】比較のため、成長用発熱体垂直中心と成長
界面位置のずれが成長用発熱体1の高さHの±5パーセ
ント範囲を外れ±10パーセントの範囲に収まるように
調整して成長を行った場合、単結晶収率は約50パーセ
ントであり、結晶の転位密度は平均10000個/cm2
であった。また、ずれが成長用発熱体1の高さHの±5
パーセント範囲を外れ±20パーセントの範囲に収まる
ように調整して成長を行った場合、単結晶収率は30パ
ーセントであり、結晶の転位密度は10000個/cm2
以上であった。
【0030】よって、単結晶成長炉垂直方向に複数ある
電気炉発熱体1、2のうち、成長用発熱体1の垂直中心
1aと結晶の成長界面7の位置のずれ11を、成長用発
熱体1の高さHの±5パーセントの範囲に収まるように
調整すること、つまり成長用発熱体の垂直中心位置に結
晶の成長界面位置を常に一致させることにより、成長界
面の径方向の温度分布を均一にして成長することができ
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
結晶成長炉長手方向に複数ある電気炉発熱体のうち、成
長用発熱体の垂直中心位置に結晶の成長界面位置を常に
一致させること、つまり成長用発熱体の高さの±5パー
セントの範囲に収まるように調整することにより、成長
界面の径方向の温度分布を均一にして成長するため、成
長途中で転位が内部に集積し多結晶化するのを防止し、
従来よりも非常に高い収率、例えば80パーセントの収
率でGaAs等の化合物半導体の単結晶を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法による化合物半導体結晶成長過程
の概略を示す図である。
【図2】本発明の方法に用いた化合物半導体結晶成長装
置の概略を示す図である。
【図3】本発明の成長用発熱体垂直中心と結晶成長界面
の位置合わせ方法の説明に供する図である。
【符号の説明】
1 成長用発熱体 1a 発熱体垂直中心 3 PBN製成長容器 4 封止剤 5 GaAs原料融液 6 GaAs単結晶 7 成長界面 11 成長用発熱体垂直中心と成長界面位置とのずれ
フロントページの続き (72)発明者 和地 三千則 東京都千代田区大手町一丁目6番1号 日 立電線株式会社内 (72)発明者 山本 俊輔 東京都千代田区大手町一丁目6番1号 日 立電線株式会社内 (72)発明者 井谷 賢哉 東京都千代田区大手町一丁目6番1号 日 立電線株式会社内 Fターム(参考) 4G077 AA02 BE46 CD02 CD04 EH07 MB04 MB08 MB33

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】垂直ブリッジマン法又は垂直温度傾斜法に
    より化合物半導体の単結晶を成長する過程において、 単結晶成長炉垂直方向に複数ある電気炉発熱体のうち、
    成長用発熱体の垂直中心位置と結晶の成長界面位置のず
    れを、成長用発熱体高さの±5パーセントの範囲に収ま
    るように調整することにより、成長界面の径方向の温度
    分布を均一にして成長することを特徴とする半導体結晶
    成長方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体結晶成長方法におい
    て、 上記化合物半導体の単結晶としてGaAs単結晶を成長
    することを特徴とする半導体結晶成長方法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の半導体結晶成長方法
    において、 下記のステップ(i) 〜(v) により、成長用発熱体垂直中
    心位置と結晶成長界面位置とのずれ△hの調整を行うこ
    とを特徴とする半導体結晶成長方法。 (i) 一定の成長速度で、結晶成長を開始する。 (ii) 成長開始から任意のT時間経過後、結晶を急冷し
    成長を中止する。 (iii) 結晶を観察し、成長縞の異常箇所を探す。 (iv) 成長開始位置を基準とした上記成長縞位置をh、
    結晶成長速度をv、ずれを△hとして、次式△h=v・
    T−hによって、結晶を急冷した時点での△hを求め
    る。 (v) 上記(iv) の結果をもとに、成長用発熱体の垂直中
    心位置と結晶の成長界面位置のずれ△hが、成長用発熱
    体高さの±5パーセントの範囲に収まるように調整す
    る。
  4. 【請求項4】請求項3記載の半導体結晶成長方法におい
    て、 上記ステップ(i) 〜(v) をロットごとに繰り返し実施す
    ることを特徴とする半導体結晶成長方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008080304A1 (fr) * 2006-12-29 2008-07-10 Jiaxing University Système de production de cristal contenant de multiples creusets utilisé dans un procédé à gradient de température
CN102140689A (zh) * 2011-03-08 2011-08-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种生长蓝宝石晶体的方法
CN110373710A (zh) * 2019-07-09 2019-10-25 有研光电新材料有限责任公司 水平法砷化镓单晶尾部位错密度的降低方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008080304A1 (fr) * 2006-12-29 2008-07-10 Jiaxing University Système de production de cristal contenant de multiples creusets utilisé dans un procédé à gradient de température
CN100422393C (zh) * 2006-12-29 2008-10-01 嘉兴学院 多坩埚温梯法晶体生长系统
CN102140689A (zh) * 2011-03-08 2011-08-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种生长蓝宝石晶体的方法
CN110373710A (zh) * 2019-07-09 2019-10-25 有研光电新材料有限责任公司 水平法砷化镓单晶尾部位错密度的降低方法

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