JP2846424B2 - 化合物半導体多結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体多結晶の製造方法Info
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- JP2846424B2 JP2846424B2 JP18382690A JP18382690A JP2846424B2 JP 2846424 B2 JP2846424 B2 JP 2846424B2 JP 18382690 A JP18382690 A JP 18382690A JP 18382690 A JP18382690 A JP 18382690A JP 2846424 B2 JP2846424 B2 JP 2846424B2
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一度に多数の化合物半導体多結晶を得るこ
とが可能な製造方法に関するものである。
とが可能な製造方法に関するものである。
InPなどの多結晶は、通常液体封止チョクラルスキー
法（LEC法）によるInPの単結晶成長のための原料として
用いられるものである。
法（LEC法）によるInPの単結晶成長のための原料として
用いられるものである。
このInP多結晶は、低圧水平ブリッチマン法（HB
法）、低圧温度勾配凝固法（GF法）、溶質合成拡散法
（SSD法）等により合成される。またZn、Ｓ、Sn、Feな
どの不純物を添加したInP多結晶も同様の方法により合
成される。
法）、低圧温度勾配凝固法（GF法）、溶質合成拡散法
（SSD法）等により合成される。またZn、Ｓ、Sn、Feな
どの不純物を添加したInP多結晶も同様の方法により合
成される。
これらのInP或いはこれにZn、Ｓなどの不純物を添加
したInP系多結晶を用いてInPなどの単結晶を作成するに
は、通常、液体封止チョクラルスキー法（LEC法）によ
り行うものであるが、InPの２吋径の単結晶を得るため
には、４吋径のルツボを用いて引上げを行うものであ
る。従来これに用いる原料のInP多結晶は、上記のHB法
などの方法により合成した後、引上げ用のルツボ中に最
密充填できるように細かく切断して使用されているが、
この切断作業に時間と手間を要し、コストアップの原因
になっていた。
したInP系多結晶を用いてInPなどの単結晶を作成するに
は、通常、液体封止チョクラルスキー法（LEC法）によ
り行うものであるが、InPの２吋径の単結晶を得るため
には、４吋径のルツボを用いて引上げを行うものであ
る。従来これに用いる原料のInP多結晶は、上記のHB法
などの方法により合成した後、引上げ用のルツボ中に最
密充填できるように細かく切断して使用されているが、
この切断作業に時間と手間を要し、コストアップの原因
になっていた。
またZn、Ｓ等の不純物を添加したInP単結晶の育成
は、上記の引上げ用ルツボ中にInP多結晶とIn−Zn、In2
S3などを添加して溶融するものである。しかしInPが溶
融したとき不純物が融液表面にスカム（浮遊物）とな
り、融液表面のくもりを生じ、さらに融液上にのせてい
るB2O3中にZn、Ｓ等の不純物が変ってきて、単結晶を育
成する際、固液界面に付着してデンドライトの発生、双
晶や単結晶の発生原因となって単結晶化が阻害される問
題があった。
は、上記の引上げ用ルツボ中にInP多結晶とIn−Zn、In2
S3などを添加して溶融するものである。しかしInPが溶
融したとき不純物が融液表面にスカム（浮遊物）とな
り、融液表面のくもりを生じ、さらに融液上にのせてい
るB2O3中にZn、Ｓ等の不純物が変ってきて、単結晶を育
成する際、固液界面に付着してデンドライトの発生、双
晶や単結晶の発生原因となって単結晶化が阻害される問
題があった。
本発明は、上記の問題について検討の結果なされたも
ので、一度に多数の多結晶が得られ、また単結晶成長用
のルツボに合わせた直径のものを作成し、したがって切
断作業が不要となり、かつ不純物をInPに予め添加したI
nP多結晶も合成可能な化合物半導体多結晶の製造方法を
開発したものである。
ので、一度に多数の多結晶が得られ、また単結晶成長用
のルツボに合わせた直径のものを作成し、したがって切
断作業が不要となり、かつ不純物をInPに予め添加したI
nP多結晶も合成可能な化合物半導体多結晶の製造方法を
開発したものである。
本発明は、高圧容器内に収容された電気炉中の最下部
に赤燐を入れた石英、PBNまたはカーボンからなるルツ
ボを置き、その上部にヒートバリアを介してInまたはIn
と不純物を入れた複数の石英もしくはカーボンからなる
ルツボを多段に配置し、該電気炉により下から上に向う
温度勾配を移動させて、InPまたは所定の不純物濃度を
有するInP多結晶を得ることを特徴とする化合物半導体
多結晶の製造方法である。
に赤燐を入れた石英、PBNまたはカーボンからなるルツ
ボを置き、その上部にヒートバリアを介してInまたはIn
と不純物を入れた複数の石英もしくはカーボンからなる
ルツボを多段に配置し、該電気炉により下から上に向う
温度勾配を移動させて、InPまたは所定の不純物濃度を
有するInP多結晶を得ることを特徴とする化合物半導体
多結晶の製造方法である。
すなわち本発明は、例えば高圧容器（１）内に収容さ
れた電気炉（２）中の最下部に赤燐（３）を入れた石
英、PBNまたはカーボンなどからなるルツボ（４）を置
き、その上部に石英もしくはSiC、カーボン等からなる
ヒートバリア（５）を置き、その上にIn（６）またはIn
とZn、Ｓ、Sn、Feなどの不純物を入れた複数の石英もし
くはカーボンからなるルツボ（41）を多段に配置し、上
記の電気炉によって第２図に示すように下から上へ向う
温度勾配を移動させて、赤燐を溶融蒸発させて、その上
部に多段に配置されたIn、または、Inと不純物を溶融す
ると共にＰを合成させて、InPまたはInPに上記のZn、Ｓ
などの不純物が所定の濃度に含まれたInP多結晶を得る
ものである。上記の赤燐を入れる石英などのルツボ
（４）は、第３図に示すように、ふた（７）の部分に多
数の穴（８）が設けられており、Ｐガスの出入りが容易
にできるようになっている。
れた電気炉（２）中の最下部に赤燐（３）を入れた石
英、PBNまたはカーボンなどからなるルツボ（４）を置
き、その上部に石英もしくはSiC、カーボン等からなる
ヒートバリア（５）を置き、その上にIn（６）またはIn
とZn、Ｓ、Sn、Feなどの不純物を入れた複数の石英もし
くはカーボンからなるルツボ（41）を多段に配置し、上
記の電気炉によって第２図に示すように下から上へ向う
温度勾配を移動させて、赤燐を溶融蒸発させて、その上
部に多段に配置されたIn、または、Inと不純物を溶融す
ると共にＰを合成させて、InPまたはInPに上記のZn、Ｓ
などの不純物が所定の濃度に含まれたInP多結晶を得る
ものである。上記の赤燐を入れる石英などのルツボ
（４）は、第３図に示すように、ふた（７）の部分に多
数の穴（８）が設けられており、Ｐガスの出入りが容易
にできるようになっている。
また、この上部に置かれるヒートバリア（５）にもＰ
ガスの出入する多数の穴が設けられている。このヒート
バリアの上には３段に重ねられたIn（６）などが入った
ルツボ（41）が配置されるが、このルツボは第４図に示
すように複数のガスの通る流入孔（９）が設けられたル
ツボ容器（10）内に収められる。そして、このルツボ容
器の間には、結晶成長時にルツボの底より順次結晶が成
長するようにカーボンなどの平板（11）が置かれる。
ガスの出入する多数の穴が設けられている。このヒート
バリアの上には３段に重ねられたIn（６）などが入った
ルツボ（41）が配置されるが、このルツボは第４図に示
すように複数のガスの通る流入孔（９）が設けられたル
ツボ容器（10）内に収められる。そして、このルツボ容
器の間には、結晶成長時にルツボの底より順次結晶が成
長するようにカーボンなどの平板（11）が置かれる。
このように下から赤燐、ヒートバリア、平板、Inの順
に重ねられたものは石英アンプル（12）に入れてアンプ
ル台（13）に載せ電気炉内に収容されて上記したように
下からの温度勾配によりInPまたはこれに不純物に入っ
た多数の多結晶を合成するものである。この際Inなどを
入れる石英などからなるルツボ（41）の内径は、単結晶
を成長させるときのルツボの内径に合わせたものを用い
ると、出来た多結晶をそのまま単結晶成長用のルツボに
入れることができるので、従来のように細かく切断する
作業を省略できる。次に不純物の入ったInP多結晶の合
成は、例えばZnドープInP多結晶を作る場合は、メルト
中の初期濃度が１×1019cm-3となるようにZnをIn中にあ
らかじめ添加しておく。Znの添加量に関する計算は正則
凝固を示す式に基づく。即ち C0/C＝Ｒ（１−ｇ）R-1 （C0:初期メルト濃度、C:固化率ｇにおける濃度、g:固
化率、R:偏析係数）InP中のZnのＲはＲ≒0.7となる。
に重ねられたものは石英アンプル（12）に入れてアンプ
ル台（13）に載せ電気炉内に収容されて上記したように
下からの温度勾配によりInPまたはこれに不純物に入っ
た多数の多結晶を合成するものである。この際Inなどを
入れる石英などからなるルツボ（41）の内径は、単結晶
を成長させるときのルツボの内径に合わせたものを用い
ると、出来た多結晶をそのまま単結晶成長用のルツボに
入れることができるので、従来のように細かく切断する
作業を省略できる。次に不純物の入ったInP多結晶の合
成は、例えばZnドープInP多結晶を作る場合は、メルト
中の初期濃度が１×1019cm-3となるようにZnをIn中にあ
らかじめ添加しておく。Znの添加量に関する計算は正則
凝固を示す式に基づく。即ち C0/C＝Ｒ（１−ｇ）R-1 （C0:初期メルト濃度、C:固化率ｇにおける濃度、g:固
化率、R:偏析係数）InP中のZnのＲはＲ≒0.7となる。
Ｓの場合の添加量もZnと同様１×1019cm-3となるよう
にIn中に直接添加する。ＳのInP中の偏析係数はＲ≒0.5
である。
にIn中に直接添加する。ＳのInP中の偏析係数はＲ≒0.5
である。
この他Sn、Feなどの添加もそれぞれの計算式に基づい
て同様にして添加するものである。
て同様にして添加するものである。
本発明において、ヒートバリアは低温部と高温部の温
度分布を急峻に分離するために設けるものであって、第
２図に示すように温度分布を急峻に分けることのできる
電気炉であれば設けなくとも良く、この場合は通気性の
良い石英をスペーサーとして用いればよい。
度分布を急峻に分離するために設けるものであって、第
２図に示すように温度分布を急峻に分けることのできる
電気炉であれば設けなくとも良く、この場合は通気性の
良い石英をスペーサーとして用いればよい。
また上記のInを入れるルツボ、赤燐を入れるルツボ、
ヒートバリアなどの材質は石英、PBN、カーボンの他、
通常この種の多結晶合成において使用される材質のもの
は適用できる。
ヒートバリアなどの材質は石英、PBN、カーボンの他、
通常この種の多結晶合成において使用される材質のもの
は適用できる。
本発明の方法によれば、一度に多数のInPまたはこれ
に不純物を含有する多結晶を合成することができる。ま
た単結晶を成長させるときのルツボサイズと同じ径のIn
P用のルツボを用いて多結晶を合成すれば、そのままの
サイズで単結晶成長用の原料として使用できる。さらに
不純物をあらかじめInPに添加してあるので、不純物入
りInPの単結晶成長の際に発生するスカムや気泡の発生
の少ない単結晶が得られるなど多くのメリットを有する
ものである。
に不純物を含有する多結晶を合成することができる。ま
た単結晶を成長させるときのルツボサイズと同じ径のIn
P用のルツボを用いて多結晶を合成すれば、そのままの
サイズで単結晶成長用の原料として使用できる。さらに
不純物をあらかじめInPに添加してあるので、不純物入
りInPの単結晶成長の際に発生するスカムや気泡の発生
の少ない単結晶が得られるなど多くのメリットを有する
ものである。
なお本発明はInPの他、GaAs、InSb、GaAsなどの化合
物半導体多結晶の合成にも適用できる。
物半導体多結晶の合成にも適用できる。
以下に本発明の一実施例について説明する。
第１図に示すように高圧容器（１）の中に多分割ヒー
ターにより構成された電気炉（２）が設けられ、この中
に合成に用いる石英アンプル（12）が入っており、高圧
容器の中は石英アンプル内の燐圧（27気圧）とほぼ平衡
するようにArまたはN2などの不活性ガスが充填される。
石英のルツボ（41）中に約1kgのIn（純度99.9999％）を
３個のルツボにそれぞれ入れる。これらのルツボは、各
々石英のルツボ容器（10）内に収容され、この容器の下
にはカーボンの平板が設けられ、その下方のヒートバリ
ア（５）を介して赤燐を入れた石英のルツボ（４）上に
載せるように配置した。このルツボ（４）内に約900gの
赤燐（３）を入れInP多結晶の合成を行った。
ターにより構成された電気炉（２）が設けられ、この中
に合成に用いる石英アンプル（12）が入っており、高圧
容器の中は石英アンプル内の燐圧（27気圧）とほぼ平衡
するようにArまたはN2などの不活性ガスが充填される。
石英のルツボ（41）中に約1kgのIn（純度99.9999％）を
３個のルツボにそれぞれ入れる。これらのルツボは、各
々石英のルツボ容器（10）内に収容され、この容器の下
にはカーボンの平板が設けられ、その下方のヒートバリ
ア（５）を介して赤燐を入れた石英のルツボ（４）上に
載せるように配置した。このルツボ（４）内に約900gの
赤燐（３）を入れInP多結晶の合成を行った。
InP融液の合成温度は1062℃〜1070℃とし、赤燐の温
度は545℃（燐圧:27気圧相当）とした。上記の温度にな
るように電気炉により第２図に示す温度勾配により下か
ら上へ移動させて（この場合温度勾配10℃/cm）赤燐とI
nPを溶融し、InP融液が合成された時点で下方向より、
上記の温度勾配をもって順次温度を下げルツボ底部より
結晶を固化させてInPの多結晶を合成した。得られた多
結晶は約1.26kgのものが３個であり、いずれも良好な多
結晶であった。
度は545℃（燐圧:27気圧相当）とした。上記の温度にな
るように電気炉により第２図に示す温度勾配により下か
ら上へ移動させて（この場合温度勾配10℃/cm）赤燐とI
nPを溶融し、InP融液が合成された時点で下方向より、
上記の温度勾配をもって順次温度を下げルツボ底部より
結晶を固化させてInPの多結晶を合成した。得られた多
結晶は約1.26kgのものが３個であり、いずれも良好な多
結晶であった。
以上に説明したように本発明によれば、一度に多数の
化合物半導体多結晶が得られると共に、この原料を使用
すれば、単結晶を成長させるときに切断の必要がなく、
またスカムや気泡の発生の少ない良好な単結晶が得られ
るなど工業上顕著を奏するものである。
化合物半導体多結晶が得られると共に、この原料を使用
すれば、単結晶を成長させるときに切断の必要がなく、
またスカムや気泡の発生の少ない良好な単結晶が得られ
るなど工業上顕著を奏するものである。
第１図は本発明の一実施例に係る化合物半導体多結晶の
製造に用いる装置の断面図、第２図は、第１図に示す電
気炉の温度勾配を示すグラフ。第３図は本発明の一実施
例において使用するルツボの断面図、第４図は本発明の
一実施例において使用するルツボとルツボ容器の斜視図
である。 １……高圧容器、２……電気炉、３……赤燐、4,41……
ルツボ、５……ヒートバリア。
製造に用いる装置の断面図、第２図は、第１図に示す電
気炉の温度勾配を示すグラフ。第３図は本発明の一実施
例において使用するルツボの断面図、第４図は本発明の
一実施例において使用するルツボとルツボ容器の斜視図
である。 １……高圧容器、２……電気炉、３……赤燐、4,41……
ルツボ、５……ヒートバリア。
Claims (2)
- 【請求項１】高圧容器内に収容された電気炉中の最下部
に赤燐を入れた石英、PBNまたはカーボンからなるルツ
ボを置き、その上部にヒートバリアを介してInまたはIn
と不純物を入れた複数の石英もしくはカーボンからなる
ルツボを多段に配置し、該電気炉により下から上へ向う
温度勾配を移動させて、InPまたは所定の不純物濃度を
有するInP多結晶を得ることを特徴とする化合物半導体
多結晶の製造方法。 - 【請求項２】不純物がZn、Ｓ、Sn、Feであることを特徴
とする請求項１記載の化合物半導体多結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18382690A JP2846424B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 化合物半導体多結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18382690A JP2846424B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 化合物半導体多結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0474799A JPH0474799A (ja) | 1992-03-10 |
| JP2846424B2 true JP2846424B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=16142525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18382690A Expired - Lifetime JP2846424B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 化合物半導体多結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2846424B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117232259B (zh) * | 2023-11-15 | 2024-01-26 | 国镓芯科(成都)半导体科技有限公司 | 一种分段式均温加热炉 |
-
1990
- 1990-07-11 JP JP18382690A patent/JP2846424B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0474799A (ja) | 1992-03-10 |
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