JP2527718B2 - 液体カプセル引き上げ法用封止剤及び単結晶の成長方法 - Google Patents
液体カプセル引き上げ法用封止剤及び単結晶の成長方法Info
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- JP2527718B2 JP2527718B2 JP61153878A JP15387886A JP2527718B2 JP 2527718 B2 JP2527718 B2 JP 2527718B2 JP 61153878 A JP61153878 A JP 61153878A JP 15387886 A JP15387886 A JP 15387886A JP 2527718 B2 JP2527718 B2 JP 2527718B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、液体カプセル引き上げ法用封止剤及び該封
止剤を用いる単結晶成長方法に関する。
止剤を用いる単結晶成長方法に関する。
「従来の技術」 近年、GaAs等の第IIIb族及び第Vb族元素からなる無機
化合物（以下、「III−Ｖ化合物という。）単結晶の基
板を用いて製造する電界効果トランジスター、集積回路
（IC）等の半導体装置の研究が著しく進展し、高速動作
が可能な論理回路、メモリー等が実用に供されている。
化合物（以下、「III−Ｖ化合物という。）単結晶の基
板を用いて製造する電界効果トランジスター、集積回路
（IC）等の半導体装置の研究が著しく進展し、高速動作
が可能な論理回路、メモリー等が実用に供されている。
これらの半導体装置の高速性能は、III−Ｖ化合物基
板上に形成された厚さ約0.1〜0.3μｍの活性層中におけ
る、電子の易動度が高いことに基づくものである。かゝ
る活性層を、基板上に形成する方法としては、イオン注
入法及びエピタキシャル成長法があるが、生産性の点か
ら、最近はイオン注入法が採用されている。イオン注入
法では、半絶縁性（本明細書において、「半絶縁性」と
は、比抵抗が、１×107Ω・cm以上であることをい
う。）III−Ｖ化合物単結晶基板に、導電性不純物イオ
ンを所定のパターンに従って注入し、続いて該基板のア
ニールを行って、注入したイオンを活性化する。
板上に形成された厚さ約0.1〜0.3μｍの活性層中におけ
る、電子の易動度が高いことに基づくものである。かゝ
る活性層を、基板上に形成する方法としては、イオン注
入法及びエピタキシャル成長法があるが、生産性の点か
ら、最近はイオン注入法が採用されている。イオン注入
法では、半絶縁性（本明細書において、「半絶縁性」と
は、比抵抗が、１×107Ω・cm以上であることをい
う。）III−Ｖ化合物単結晶基板に、導電性不純物イオ
ンを所定のパターンに従って注入し、続いて該基板のア
ニールを行って、注入したイオンを活性化する。
従来、かかる半導体装置の製造には、液体カプセル引
き上げ法（以下、「LEC法」という。）によって、成長
させたIII−Ｖ化合物単結晶が用いられていた。これ
は、LEC法によると、クロム等の補償不純物を添加する
ことなく半絶縁性の単結晶を成長させることができるか
らである。
き上げ法（以下、「LEC法」という。）によって、成長
させたIII−Ｖ化合物単結晶が用いられていた。これ
は、LEC法によると、クロム等の補償不純物を添加する
ことなく半絶縁性の単結晶を成長させることができるか
らである。
しかしながら、従来、LEC法によって成長したIII−Ｖ
化合物単結晶基板を用いて半導体装置を製造した場合、
次のような問題点があることが知られていた。
化合物単結晶基板を用いて半導体装置を製造した場合、
次のような問題点があることが知られていた。
（１） イオン注入法によって形成された活性層のキャ
リア濃度が、ウエハ面内で不均一に分布する。
リア濃度が、ウエハ面内で不均一に分布する。
（２） 上記キャリア濃度は、製造ロットが異なる単結
晶から切り出した基板の間においては勿論のこと、同一
の単結晶においても、基板を切り出した位置によっても
変動する。
晶から切り出した基板の間においては勿論のこと、同一
の単結晶においても、基板を切り出した位置によっても
変動する。
このような問題点は、Ｂの含有量が、３×1016cm-3以
下である単結晶基板を用いることによって解決できるこ
とを見出だし、本出願人等が既に出願した（特開昭63-2
26027号公報）。
下である単結晶基板を用いることによって解決できるこ
とを見出だし、本出願人等が既に出願した（特開昭63-2
26027号公報）。
しかしながら、LEC法においては、封止剤としてB2O3
を用い、また、るつほ材として熱分解窒化ほう素（いわ
ゆる、pBN）を用いるので、得られたIII−Ｖ化合物単結
晶のＢ含有量は、１×1017cm-3を超えるのが通常であっ
た。
を用い、また、るつほ材として熱分解窒化ほう素（いわ
ゆる、pBN）を用いるので、得られたIII−Ｖ化合物単結
晶のＢ含有量は、１×1017cm-3を超えるのが通常であっ
た。
LEC法によって成長させたGaAs単結晶中のＢ含有量
は、水を数百重量ppm含有するB2O3を封止剤として用い
るか、あるいは、GaAs融液にGa2O3を添加して成長させ
ると減少することが知られていた（昭和60年秋期応用物
理学会予稿集、2p−Ｇ−２）。
は、水を数百重量ppm含有するB2O3を封止剤として用い
るか、あるいは、GaAs融液にGa2O3を添加して成長させ
ると減少することが知られていた（昭和60年秋期応用物
理学会予稿集、2p−Ｇ−２）。
「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記の方法では、ガリウム酸化物を融
液に直接添加するので、単結晶成長の都度、正確に計量
する必要があり、煩雑であった。
液に直接添加するので、単結晶成長の都度、正確に計量
する必要があり、煩雑であった。
また、水の含有量の高いB2O3を用いると、B2O3の透明
度が低下し、種付け等が困難となるという問題点があっ
た。
度が低下し、種付け等が困難となるという問題点があっ
た。
「問題点を解決するための手段」 本発明者等は、上記の問題点を解決することのできる
封止剤あるいはそれを用いる単結晶成長方法を提供する
ことを目的として、鋭意研究を重ねた結果、本発明に到
達したものである。
封止剤あるいはそれを用いる単結晶成長方法を提供する
ことを目的として、鋭意研究を重ねた結果、本発明に到
達したものである。
本発明の上記の目的は、Ga2O3及びAs2O3の少なくとも
一方を0.005〜0.15モル％含有し、かつ、水を150重量pp
m以下含有するB2O3を予め準備し、これを封止剤として
用いることによって達せられる。本発明のLEC法用封止
剤は、Ga2O3及びAs2O3の少なくとも一方を含有し、か
つ、水の含有量の低いものが適当である。封止剤は、上
記酸化物の何れか一方のみを含有してもよいが、双方を
任意の割合で含有していてもよい。後者の方がGaAsの融
液のGa及びAsのモル比（後記）に与える影響が小さいの
で好ましい。
一方を0.005〜0.15モル％含有し、かつ、水を150重量pp
m以下含有するB2O3を予め準備し、これを封止剤として
用いることによって達せられる。本発明のLEC法用封止
剤は、Ga2O3及びAs2O3の少なくとも一方を含有し、か
つ、水の含有量の低いものが適当である。封止剤は、上
記酸化物の何れか一方のみを含有してもよいが、双方を
任意の割合で含有していてもよい。後者の方がGaAsの融
液のGa及びAsのモル比（後記）に与える影響が小さいの
で好ましい。
具体的な封止剤としては、上記酸化物を、0.005〜0.1
5モル％、好ましくは、0.01〜0.10モル％含有する高純
度B2O3が適当である。上記酸化物の含有量が、 0.005モル％未満であると、本発明の効果が発揮され
ず、また、0.15モル％を超えると、GaAsの融液と封止剤
の界面に浮遊物が発生して、双晶、多結晶等の発生の原
因となり、さらに、単結晶中の酸素濃度が増加して、比
抵抗が低下するという問題が生じるので好ましくない。
5モル％、好ましくは、0.01〜0.10モル％含有する高純
度B2O3が適当である。上記酸化物の含有量が、 0.005モル％未満であると、本発明の効果が発揮され
ず、また、0.15モル％を超えると、GaAsの融液と封止剤
の界面に浮遊物が発生して、双晶、多結晶等の発生の原
因となり、さらに、単結晶中の酸素濃度が増加して、比
抵抗が低下するという問題が生じるので好ましくない。
本発明の封止剤を準備するには、上記酸化物の所望量
を粉末状で、高純度B2O3の粉末に混合してもよく、ま
た、上記酸化物と高純度B2O3を溶融混合してもよい。特
に蒸気圧の高いAs2O3の場合では、予めB2O3と溶融混合
すると再現性が更に改善されるので好ましい。使用する
B2O3は、水を除いて、純度が99.9999％以上のものが好
ましい。また、水を150重量ppm以下含有するものが適当
である。水の含有量が150重量ppmを超えると封止剤の透
明度が低下して種付けの際等に支障が生じるので好まし
くない。含有量を調節するためのB2O3の脱水は、B2O3を
減圧下に加熱することにより行なわれる。
を粉末状で、高純度B2O3の粉末に混合してもよく、ま
た、上記酸化物と高純度B2O3を溶融混合してもよい。特
に蒸気圧の高いAs2O3の場合では、予めB2O3と溶融混合
すると再現性が更に改善されるので好ましい。使用する
B2O3は、水を除いて、純度が99.9999％以上のものが好
ましい。また、水を150重量ppm以下含有するものが適当
である。水の含有量が150重量ppmを超えると封止剤の透
明度が低下して種付けの際等に支障が生じるので好まし
くない。含有量を調節するためのB2O3の脱水は、B2O3を
減圧下に加熱することにより行なわれる。
本発明の方法によって、単結晶成長させるGaAsは、In
1×1018〜１×1020cm-3含有していてもよい。GaAsは、
予め合成した多結晶を用いてもよいが、純度99.9999％
の、いわゆるシックス・ナインのGa及びAsを出発物質と
して、るつぼ中で直接GaAsを合成する直接合成法を採用
した方が、高純度の単結晶が得られるので好ましい。
1×1018〜１×1020cm-3含有していてもよい。GaAsは、
予め合成した多結晶を用いてもよいが、純度99.9999％
の、いわゆるシックス・ナインのGa及びAsを出発物質と
して、るつぼ中で直接GaAsを合成する直接合成法を採用
した方が、高純度の単結晶が得られるので好ましい。
直接合成法による場合、るつぼに仕込むGaとAsのモル
比、［Ga］／｛［Ga］＋［As］｝を0.50〜0.52の範囲と
するのが好ましい。上記モル比を、0.50〜0.52の範囲に
保持すると、半絶縁性の単結晶が安定して得られるので
好ましい。
比、［Ga］／｛［Ga］＋［As］｝を0.50〜0.52の範囲と
するのが好ましい。上記モル比を、0.50〜0.52の範囲に
保持すると、半絶縁性の単結晶が安定して得られるので
好ましい。
封止剤としては、既に説明したGa2O3及びAs2O3の少な
くとも一方を含む、かつ、水を150重量ppm以下含有する
高純度B2O3が使用される。封止剤の使用量は、単結晶成
長の際、GaAsの融液を被覆するのに十分な量であればよ
い。
くとも一方を含む、かつ、水を150重量ppm以下含有する
高純度B2O3が使用される。封止剤の使用量は、単結晶成
長の際、GaAsの融液を被覆するのに十分な量であればよ
い。
その他の単結晶成長の条件は、通常のLEC法の単結晶
成長の条件と同様でよい。
成長の条件と同様でよい。
［発明の効果］ 本発明は、次の通り、顕著な効果があるので産業上の
利用価値は大である。
利用価値は大である。
（１） 予め、Ga2O3及び／又はAs2O3を含有させた封止
剤を用いるので、これら酸化剤を単結晶成長の都度計量
し、添加する必要がなく、生産性が向上する。
剤を用いるので、これら酸化剤を単結晶成長の都度計量
し、添加する必要がなく、生産性が向上する。
（２） B2O3中の水の含有量を低減することができるの
で、封止剤の透明度を低下させずに種付けすることが容
易である。
で、封止剤の透明度を低下させずに種付けすることが容
易である。
（３） 従って、Ｂの含有量３×1016cm-3以下のGaAs単
結晶を、容易に成長させることができ、イオン注入によ
って形成される活性層のキャリア濃度が均一なウエハが
得られる。
結晶を、容易に成長させることができ、イオン注入によ
って形成される活性層のキャリア濃度が均一なウエハが
得られる。
「実施例」 本発明を、実施例及び比較例に基づいて具体的に説明
する。
する。
以下の実施例及び比較例において、Ｂ含有量は二次イ
オン質量分析法によって測定した。
オン質量分析法によって測定した。
実施例 水の含有量が100重量ppmであり、水を除いて純度が9
9.9999％以上であるB2O3の粉末1000gに、Ga2O3粉末0.73
g及びAs2O3粉末0.77gを、乾燥窒素中で均一に混合して
封止剤を製造した。得られた封止剤のGa2O3及びAs2O3の
含有量は、合計で0.05モル％であった。
9.9999％以上であるB2O3の粉末1000gに、Ga2O3粉末0.73
g及びAs2O3粉末0.77gを、乾燥窒素中で均一に混合して
封止剤を製造した。得られた封止剤のGa2O3及びAs2O3の
含有量は、合計で0.05モル％であった。
pBN製のるつぼにGa1500g、As1700g及び上記封止剤757
gを仕込んだ。該るつぼを、高圧単結晶引き上げ装置内
に収容し、65kg/cm2（ゲージ圧、以下同じ。）のアルゴ
ン圧をかけて1400℃まで昇温してGaAs融液を合成した。
gを仕込んだ。該るつぼを、高圧単結晶引き上げ装置内
に収容し、65kg/cm2（ゲージ圧、以下同じ。）のアルゴ
ン圧をかけて1400℃まで昇温してGaAs融液を合成した。
続いて、上記装置内の圧力を20kg/cm2として、種結晶
をGaAs融液に接触させてGaAs単結晶の成長を開始した。
単結晶の成長方向は、〈100〉方向とした。
をGaAs融液に接触させてGaAs単結晶の成長を開始した。
単結晶の成長方向は、〈100〉方向とした。
得られた単結晶は、直胴部の直径が80mm±3mm、重量
は2900gであった。得られた単結晶の固化率0.1及び0.8
に相当する位置から切り出した基板のＢ含有量は、それ
ぞれ、９×1015cm-3及び１×1016cm-3であった。
は2900gであった。得られた単結晶の固化率0.1及び0.8
に相当する位置から切り出した基板のＢ含有量は、それ
ぞれ、９×1015cm-3及び１×1016cm-3であった。
上記基板に、29Siを注入して、ホール素子を作製し
て、注入したイオンの活性化率のばらつき（σ／；但
しはキャリア濃度の平均値を、σは標準偏差を示
す。）を測定した。
て、注入したイオンの活性化率のばらつき（σ／；但
しはキャリア濃度の平均値を、σは標準偏差を示
す。）を測定した。
その結果、固化率0.1に相当する位置で6.0％、同0.8
の位置で6.1％であった。
の位置で6.1％であった。
比較例 B2O3に、Ga及びAsの酸化物を添加せずに用いたこと以
外は、実施例と同様にして、GaAs単結晶を成長させた。
外は、実施例と同様にして、GaAs単結晶を成長させた。
その結果、得られた単結晶の固化率0.1及び0.8の位置
におけるＢの含有量は、それぞれ、7.0×1016cm-3及び
3.0×1017cm-3であった。
におけるＢの含有量は、それぞれ、7.0×1016cm-3及び
3.0×1017cm-3であった。
また、注入イオンの活性化率のばらつきは、それぞ
れ、15％及び19％であった。
れ、15％及び19％であった。
以上の実施例及び比較例から明らかな通り、本発明に
よると単結晶中のＢの含有量を容易に減少させることが
できる。
よると単結晶中のＢの含有量を容易に減少させることが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−60693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−31382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−30697（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】Ga2O3及びAs2O3の少なくとも一方を0.005
〜0.15モル％含有し、かつ、水を150重量ppm以下含有す
るB2O3からなることを特徴とする液体カプセル引き上げ
法用封止剤。 - 【請求項２】GaAs単結晶を液体カプセル引き上げ法によ
り成長させる方法において、Ga2O3及びAs2O3の少なくと
も一方を0.005〜0.15モル％含有し、かつ、水を150重量
ppm以下含有するB2O3を封止剤として用いることによ
り、上記単結晶中のＢの含有量を３×1016cm-3以下とす
ることを特徴とする方法。 - 【請求項３】GaAsが、Inを１×1018〜１×1020cm-3含有
する特許請求の範囲第２項の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61153878A JP2527718B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 液体カプセル引き上げ法用封止剤及び単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61153878A JP2527718B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 液体カプセル引き上げ法用封止剤及び単結晶の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6311599A JPS6311599A (ja) | 1988-01-19 |
| JP2527718B2 true JP2527718B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=15572082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61153878A Expired - Fee Related JP2527718B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 液体カプセル引き上げ法用封止剤及び単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2527718B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2593148B2 (ja) * | 1986-12-12 | 1997-03-26 | 日本電信電話株式会社 | 化合物半導体の単結晶の育成方法 |
| JPH0818904B2 (ja) * | 1988-10-28 | 1996-02-28 | 株式会社ジャパンエナジー | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6018635B2 (ja) * | 1981-10-02 | 1985-05-11 | 日本電信電話株式会社 | 封止剤 |
| JPS6131382A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶の引上方法 |
| JPS6230697A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | ＧａＡｓ単結晶の製造法 |
-
1986
- 1986-06-30 JP JP61153878A patent/JP2527718B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6311599A (ja) | 1988-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |