JP2662020B2 - 縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法 - Google Patents
縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法Info
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- JP2662020B2 JP2662020B2 JP1051565A JP5156589A JP2662020B2 JP 2662020 B2 JP2662020 B2 JP 2662020B2 JP 1051565 A JP1051565 A JP 1051565A JP 5156589 A JP5156589 A JP 5156589A JP 2662020 B2 JP2662020 B2 JP 2662020B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は縦型ボート法による化合物半導体単結晶の成
長方法に関し、ボートの上部より下部に向って温度匂配
を移動し、高品質の単結晶を得る結晶成長方法に係るも
のである。
長方法に関し、ボートの上部より下部に向って温度匂配
を移動し、高品質の単結晶を得る結晶成長方法に係るも
のである。
縦型の単結晶成長法としては、引上げ法、縦型ブリッ
ジマン法（VB法）、および縦型温度匂配凝固法（VGF
法）があげられる。このうちボート法としてはVB法、VG
F法がある。これらの方法は、例えば第６図に示すよう
に原料の融液（１）を収容したボート（２）の最下部に
シード（３）を置き、第７図に示すようにシード部近傍
より温度匂配をボート下部から上端方向へ徐々につけて
いき結晶を固化させるものである。
ジマン法（VB法）、および縦型温度匂配凝固法（VGF
法）があげられる。このうちボート法としてはVB法、VG
F法がある。これらの方法は、例えば第６図に示すよう
に原料の融液（１）を収容したボート（２）の最下部に
シード（３）を置き、第７図に示すようにシード部近傍
より温度匂配をボート下部から上端方向へ徐々につけて
いき結晶を固化させるものである。
このようなVB法、VGF法などの直接合成により単結晶
を成長させる場合、シード近傍の温度制御を精密に行な
わないとシードをメルト合成中に溶かしてしまうという
問題がある。さらにシードの固定法を確実にしないとメ
ルト中にシードが浮上してしまう問題が生じ良好な単結
晶が得られない難点があった。
を成長させる場合、シード近傍の温度制御を精密に行な
わないとシードをメルト合成中に溶かしてしまうという
問題がある。さらにシードの固定法を確実にしないとメ
ルト中にシードが浮上してしまう問題が生じ良好な単結
晶が得られない難点があった。
本発明は、上記の問題について検討の結果、比較的簡
単な方法によりシードをメルト合成に溶けるのを抑止
し、かつ結晶の組成制御が可能な高品質の単結晶が得ら
れる縦型ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法
を開発したものである。
単な方法によりシードをメルト合成に溶けるのを抑止
し、かつ結晶の組成制御が可能な高品質の単結晶が得ら
れる縦型ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法
を開発したものである。
本発明は、アンプルの上部に３族原料を入れた縦型ボ
ートを収容し、アンプルの下部に５族原料を収容し、前
記縦型ボートの上方にシードを設置し、前記アンプルと
縦型ボートの位置を固定して、５族原料を気化させると
ともに、ボートの上部より下部に向って温度匂配を移動
して化合物半導体単結晶を成長させることを特徴とする
縦型ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法であ
る。すなわち本発明は、アンプルの下部に収容された化
合物半導体を構成する５族原料を気化させて、アンプル
の上部に収容された縦型ボートに入っている３族原料と
反応させるとともに、縦型ボートの位置を固定した状態
でボートの上部より下部に向かって温度匂配を移動して
化合物半導体単結晶を成長させる。
ートを収容し、アンプルの下部に５族原料を収容し、前
記縦型ボートの上方にシードを設置し、前記アンプルと
縦型ボートの位置を固定して、５族原料を気化させると
ともに、ボートの上部より下部に向って温度匂配を移動
して化合物半導体単結晶を成長させることを特徴とする
縦型ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法であ
る。すなわち本発明は、アンプルの下部に収容された化
合物半導体を構成する５族原料を気化させて、アンプル
の上部に収容された縦型ボートに入っている３族原料と
反応させるとともに、縦型ボートの位置を固定した状態
でボートの上部より下部に向かって温度匂配を移動して
化合物半導体単結晶を成長させる。
従って、シードを３族原料の上方に離して位置させ、
３族原料の上方に化合物半導体が成長してシードに接触
するため、シードを溶かす恐れはなく、また、シードが
メルト中に浮上という問題もなくなる。
３族原料の上方に化合物半導体が成長してシードに接触
するため、シードを溶かす恐れはなく、また、シードが
メルト中に浮上という問題もなくなる。
また、アンプルとボートを固定した状態で、ボートの
温度匂配を上から下へ移動させるので、温度制御を精密
に行うことができ、高品質の単結晶が得られる。
温度匂配を上から下へ移動させるので、温度制御を精密
に行うことができ、高品質の単結晶が得られる。
なお本発明は、InPの他、GaAs、InAs、GaPなどの化合
物半導体に適用できる。
物半導体に適用できる。
以下に本発明の一実施例をInPの単結晶を成長させる
場合について説明する。
場合について説明する。
第１図に示すように、内部を真空にしたアンプル
（４）内にIn（５）を入れたボート（６）を収容し、こ
の上部にシード（７）を設置し、このシードをカーボン
などの熱伝導のよいヒートシンク（８）により冷却する
ように構成し、アンプルの下端にはリン（９）を収容す
る。上記にInが収容されたIn室とＰが収容されたＰ室は
ＰのガスがInに接触するように第３図に示すような石英
などのアンプルの内部にガス通路（10）が設けられガス
が通じる構造になっている。
（４）内にIn（５）を入れたボート（６）を収容し、こ
の上部にシード（７）を設置し、このシードをカーボン
などの熱伝導のよいヒートシンク（８）により冷却する
ように構成し、アンプルの下端にはリン（９）を収容す
る。上記にInが収容されたIn室とＰが収容されたＰ室は
ＰのガスがInに接触するように第３図に示すような石英
などのアンプルの内部にガス通路（10）が設けられガス
が通じる構造になっている。
そしてこのアンプルは、In室とＰ室と独立に温度制御
が可能な多分割されたヒーター（11）の内側に配置され
たアンプル台（12）に載置されており、これら全体がAr
ガスなどの高圧容器（13）内に収容されている。
が可能な多分割されたヒーター（11）の内側に配置され
たアンプル台（12）に載置されており、これら全体がAr
ガスなどの高圧容器（13）内に収容されている。
上記の装置により結晶成長を行なう場合、先ずIn室と
Ｐ室をヒーターにより独立に温度制御し、第２図に示す
ような温度プロファイル（実線で示す）を実現する。こ
のとき石英製のアンプルが破壊しないようにＰの蒸気圧
と平衡するように高圧容器に不活性ガスを導入する。
Ｐ室をヒーターにより独立に温度制御し、第２図に示す
ような温度プロファイル（実線で示す）を実現する。こ
のとき石英製のアンプルが破壊しないようにＰの蒸気圧
と平衡するように高圧容器に不活性ガスを導入する。
なおInPの融液温度での解難圧が27気圧となるので高
圧容器内のガス圧も最終的に27気圧となる。
圧容器内のガス圧も最終的に27気圧となる。
ここでボート内の融液は、ボート部の温度が融液温度
の1062℃に到達したとき丁度シード部にコンタクトする
ようにチャージされている。シード部にコタンクトした
時点でシード部より徐々に温度を降下させシード部から
結晶を固化させていく。このときの温度匂配は10℃/cm
以上が必要である。またシード部からより多くの熱を逃
すためシードを固定する治具は熱伝導率のよい例えばカ
ーボンなどの材料を用いる。
の1062℃に到達したとき丁度シード部にコンタクトする
ようにチャージされている。シード部にコタンクトした
時点でシード部より徐々に温度を降下させシード部から
結晶を固化させていく。このときの温度匂配は10℃/cm
以上が必要である。またシード部からより多くの熱を逃
すためシードを固定する治具は熱伝導率のよい例えばカ
ーボンなどの材料を用いる。
さらに単結晶化を容易にするために第４図に示すよう
にボート（６）の開口部（14）をシード（７）の径に合
わせて例えば円錐状に絞ったボートを用いると双晶など
が発生し易い材料に有効である。またシード部付近の温
度分布を精密に制御し難い場合（ヒートシンクが外から
受ける外乱などによるもの）を防止するために第５図に
示すようにヒートシンクの口径の太い部分をシード
（７）から遠ざけるように十分細くした小径部（15）を
設け、その先にシード（７）を取付けるとシードの受け
る熱的外乱を避けることができる。
にボート（６）の開口部（14）をシード（７）の径に合
わせて例えば円錐状に絞ったボートを用いると双晶など
が発生し易い材料に有効である。またシード部付近の温
度分布を精密に制御し難い場合（ヒートシンクが外から
受ける外乱などによるもの）を防止するために第５図に
示すようにヒートシンクの口径の太い部分をシード
（７）から遠ざけるように十分細くした小径部（15）を
設け、その先にシード（７）を取付けるとシードの受け
る熱的外乱を避けることができる。
以上説明したように本発明によれば、縦型ボート法に
よる化合物半導体の単結晶成長方法において、多結晶材
を用いずに直接合成により単結晶を成長させるので、成
長プロセスが容易にしかも石英アンプルなど安価な材料
を用いるためコストも安価でさらにＶ族元素（Ｐ、Asな
ど）の圧力制御が可能なため結晶の化学量論的組成制御
（ストイキオメトリー制御）が可能なため高品質の単結
晶が得られるなど工業上顕著な効果を奏するものであ
る。
よる化合物半導体の単結晶成長方法において、多結晶材
を用いずに直接合成により単結晶を成長させるので、成
長プロセスが容易にしかも石英アンプルなど安価な材料
を用いるためコストも安価でさらにＶ族元素（Ｐ、Asな
ど）の圧力制御が可能なため結晶の化学量論的組成制御
（ストイキオメトリー制御）が可能なため高品質の単結
晶が得られるなど工業上顕著な効果を奏するものであ
る。
第１図は本発明の単結晶成長方法に使用する装置の一例
を示す断面図、第２図は本発明の単結晶成長時の温度分
布を示す図、第３図は第１図Ａ〜Ａ′部の横断面図、第
４図および第５図は本発明の単結晶成長方法の他の例に
使用する装置の断面図、第６図は従来の単結晶成長方法
の概略を示す断面図、第７図は従来の単結晶成長時の温
度分布を示す図である。 １……融液、２……ボート、３……シード、４……アン
プル、５……In、６……ボート、７……シード、８……
ヒートシンク、９……リン、10……ガス通路、11……ヒ
ーター、12……アンプル台、13……高圧容器、14……開
口部、15……小径部。
を示す断面図、第２図は本発明の単結晶成長時の温度分
布を示す図、第３図は第１図Ａ〜Ａ′部の横断面図、第
４図および第５図は本発明の単結晶成長方法の他の例に
使用する装置の断面図、第６図は従来の単結晶成長方法
の概略を示す断面図、第７図は従来の単結晶成長時の温
度分布を示す図である。 １……融液、２……ボート、３……シード、４……アン
プル、５……In、６……ボート、７……シード、８……
ヒートシンク、９……リン、10……ガス通路、11……ヒ
ーター、12……アンプル台、13……高圧容器、14……開
口部、15……小径部。
Claims (2)
- 【請求項１】アンプルの上部に３族原料を入れた縦型ボ
ートを収容し、アンプルの下部に５族原料を収容し、前
記縦型ボートの上方にシードを設置し、前記アンプルと
縦型ボートの位置を固定して、５族原料を気化させると
ともに、ボートの上部より下部に向かって温度匂配を移
動して化合物半導体単結晶を成長させることを特徴とす
る縦型ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法。 - 【請求項２】ボート上部の開口部をシードの径に合わせ
て絞ったボートを用いることを特徴とする請求項１記載
の縦型ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051565A JP2662020B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051565A JP2662020B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02229783A JPH02229783A (ja) | 1990-09-12 |
| JP2662020B2 true JP2662020B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=12890491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1051565A Expired - Lifetime JP2662020B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662020B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5637778B2 (ja) * | 2010-08-25 | 2014-12-10 | 昭和電工株式会社 | ガリウム砒素化合物半導体多結晶の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921592A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP1051565A patent/JP2662020B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02229783A (ja) | 1990-09-12 |
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