JP2922038B2 - 化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法Info
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- JP2922038B2 JP2922038B2 JP33553491A JP33553491A JP2922038B2 JP 2922038 B2 JP2922038 B2 JP 2922038B2 JP 33553491 A JP33553491 A JP 33553491A JP 33553491 A JP33553491 A JP 33553491A JP 2922038 B2 JP2922038 B2 JP 2922038B2
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- crucible
- semiconductor single
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体封止カイロポーラ
ス法（以下ＬＥＫ法と称する）、及び垂直凝固法（以下
ＶＧＦ法と称する）による化合物半導体単結晶の製造方
法に関する。
ス法（以下ＬＥＫ法と称する）、及び垂直凝固法（以下
ＶＧＦ法と称する）による化合物半導体単結晶の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，Ｃ
ｄＴｅ等のIII−Ｖ族およびII−VI族化合物半導体は、
融点付近で高い蒸気圧を有するために、原料融液上にＢ
2Ｏ3等からなる液体封止剤層で覆う液体封止法により単
結晶の成長が行なわれている。
ｄＴｅ等のIII−Ｖ族およびII−VI族化合物半導体は、
融点付近で高い蒸気圧を有するために、原料融液上にＢ
2Ｏ3等からなる液体封止剤層で覆う液体封止法により単
結晶の成長が行なわれている。
【０００３】現在、この液体封止法としては液体封止チ
ョクラルスキー法（ＬＥＣ法）、ＬＥＫ法、ＶＧＦ法等
が知られている。
ョクラルスキー法（ＬＥＣ法）、ＬＥＫ法、ＶＧＦ法等
が知られている。
【０００４】ＬＥＣ法は、結晶の成長とともに種結晶を
引き上げていく方法であり、種付けにより結晶方向が制
御可能で、また高純度結晶を得やすいため、工業化され
ているが、直径制御が困難であって均一な直胴が得難
く、また結晶成長時の液体封止剤中の温度勾配が大きい
ため結晶にかかる熱応力が大きくなり転位密度が高くな
るという欠点を有している。
引き上げていく方法であり、種付けにより結晶方向が制
御可能で、また高純度結晶を得やすいため、工業化され
ているが、直径制御が困難であって均一な直胴が得難
く、また結晶成長時の液体封止剤中の温度勾配が大きい
ため結晶にかかる熱応力が大きくなり転位密度が高くな
るという欠点を有している。
【０００５】これに対し、ＬＥＫ法やＶＧＦ法は単結晶
の引き上げは行なわず、耐火性るつぼ中で結晶成長を行
なうため、成長結晶の直径はるつぼ内径に依存し、直径
制御が容易である。さらに、結晶成長時の液体封止剤中
温度勾配が数℃／ｃｍであって、ＬＥＣ法に比して１桁
小さいため、熱応力が小さく転位密度が低いという利点
を有している。
の引き上げは行なわず、耐火性るつぼ中で結晶成長を行
なうため、成長結晶の直径はるつぼ内径に依存し、直径
制御が容易である。さらに、結晶成長時の液体封止剤中
温度勾配が数℃／ｃｍであって、ＬＥＣ法に比して１桁
小さいため、熱応力が小さく転位密度が低いという利点
を有している。
【０００６】しかし、成長した単結晶はるつぼ中でＢ2
Ｏ3に覆われた状態で冷却されるため、単結晶とＢ2Ｏ3
の熱膨張係数の違いによりクラックが発生しやすく歩留
りが悪いという問題点があった。
Ｏ3に覆われた状態で冷却されるため、単結晶とＢ2Ｏ3
の熱膨張係数の違いによりクラックが発生しやすく歩留
りが悪いという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決したもので、本発明の目的はＬＥＫ法やＶＧＦ法
による単結晶成長において冷却時に単結晶にクラックが
入ることを防止する方法を提供することである。
を解決したもので、本発明の目的はＬＥＫ法やＶＧＦ法
による単結晶成長において冷却時に単結晶にクラックが
入ることを防止する方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】すなわち、本発
明は、高圧容器内に配置したるつぼ内の原料融液を液体
封止剤で覆い、高圧容器内を高圧不活性ガス雰囲気と
し、原料融液をるつぼ内で徐々に冷却して単結晶の成長
を行なう化合物半導体単結晶の製造方法において、原料
融液と液体封止剤の間にｐＢＮ（パイロリッティクボロ
ンナイトライド）製しきり板を設置して単結晶を成長す
ることを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法を提
供するものである。
明は、高圧容器内に配置したるつぼ内の原料融液を液体
封止剤で覆い、高圧容器内を高圧不活性ガス雰囲気と
し、原料融液をるつぼ内で徐々に冷却して単結晶の成長
を行なう化合物半導体単結晶の製造方法において、原料
融液と液体封止剤の間にｐＢＮ（パイロリッティクボロ
ンナイトライド）製しきり板を設置して単結晶を成長す
ることを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法を提
供するものである。
【０００９】また、上記ｐＢＮ製しきり板の厚さが０．
０５〜０．５ｍｍであることを特徴とする化合物半導体
単結晶の製造方法を提供するものである。
０５〜０．５ｍｍであることを特徴とする化合物半導体
単結晶の製造方法を提供するものである。
【００１０】ＬＥＫ法やＶＧＦ法により成長した単結晶
にクラックが入るのは、単結晶とＢ２Ｏ３のぬれ性がよ
く、また熱膨張係数の差が大きいため、冷却中にＢ２Ｏ
３によって単結晶に大きな応力がかかるためであり、こ
れを防止するためにはＢ２Ｏ３が単結晶に密着しないよ
うにする必要がある。しかし、Ｂ２Ｏ３と結晶のぬれ性
を変えることはできないので、Ｂ２Ｏ３が固化する時の
Ｂ２Ｏ３と結晶界面に何らかの工夫をする必要があると
考えた。
にクラックが入るのは、単結晶とＢ２Ｏ３のぬれ性がよ
く、また熱膨張係数の差が大きいため、冷却中にＢ２Ｏ
３によって単結晶に大きな応力がかかるためであり、こ
れを防止するためにはＢ２Ｏ３が単結晶に密着しないよ
うにする必要がある。しかし、Ｂ２Ｏ３と結晶のぬれ性
を変えることはできないので、Ｂ２Ｏ３が固化する時の
Ｂ２Ｏ３と結晶界面に何らかの工夫をする必要があると
考えた。
【００１１】そこで本発明者は、結晶原料とＢ2Ｏ3をる
つぼに入れる際、るつぼの断面とほぼ同じ形のｐＢＮ製
のしきり板を両者の間にはさみ、単結晶成長を行なう方
法を見出した。
つぼに入れる際、るつぼの断面とほぼ同じ形のｐＢＮ製
のしきり板を両者の間にはさみ、単結晶成長を行なう方
法を見出した。
【００１２】この方法を用いると単結晶とＢ2Ｏ3が直接
接触しない状態で冷却が行なえるためＢ2Ｏ3が固化する
際に単結晶にクラックがはいることがない。また、ｐＢ
Ｎ製しきり板と単結晶との間にはＢ2Ｏ3のうすい層がで
きるため、単結晶成長時にｐＢＮ製しきり板と単結晶が
接触して双晶や多結晶が発生することもない。
接触しない状態で冷却が行なえるためＢ2Ｏ3が固化する
際に単結晶にクラックがはいることがない。また、ｐＢ
Ｎ製しきり板と単結晶との間にはＢ2Ｏ3のうすい層がで
きるため、単結晶成長時にｐＢＮ製しきり板と単結晶が
接触して双晶や多結晶が発生することもない。
【００１３】なお、この方法では、ｐＢＮ製しきり板の
厚さは０．０５〜０．５ｍｍが適当である。０．０５ｍ
ｍよりうすいと原料チャージ時に破壊したり、Ｂ2Ｏ3と
単結晶の界面にうまくセットできなかったりする。また
０．５ｍｍより厚いとｐＢＮ製しきり板により単結晶が
ハンマリングされてクラックが発生しやすくなるばかり
でなくコスト的にも高くなり不利である。
厚さは０．０５〜０．５ｍｍが適当である。０．０５ｍ
ｍよりうすいと原料チャージ時に破壊したり、Ｂ2Ｏ3と
単結晶の界面にうまくセットできなかったりする。また
０．５ｍｍより厚いとｐＢＮ製しきり板により単結晶が
ハンマリングされてクラックが発生しやすくなるばかり
でなくコスト的にも高くなり不利である。
【００１４】また、本発明ではＢ2Ｏ3とｐＢＮと単結晶
の比重にＢ2Ｏ3＜ｐＢＮ＜単結晶の関係がなくてはなら
ないが、それぞれの比重は、Ｂ2Ｏ3が１．５４、ｐＢＮ
が２．１、化合物半導体単結晶が４〜６となっており問
題ない。
の比重にＢ2Ｏ3＜ｐＢＮ＜単結晶の関係がなくてはなら
ないが、それぞれの比重は、Ｂ2Ｏ3が１．５４、ｐＢＮ
が２．１、化合物半導体単結晶が４〜６となっており問
題ない。
【００１５】
【実施例】ＬＥＫ法によって単結晶成長を行なった実施
例を以下に示す。単結晶成長装置は図１に示される構成
のものを用いた。まずＩｎＰ多結晶１．０ｋｇを内径６
０ｍｍのｐＢＮ製ルツボ３に入れ、その上にｐＢＮ製し
きり板１１と封止剤６としてＢ2Ｏ3を順にのせる。次に
ヒーター２により炉内を１１００℃以上に昇温し、Ｂ2
Ｏ3とＩｎＰを融解させた。このとき、原料融液５の表
面に浮くｐＢＮ板１１の厚さを０．１ｍｍ、液体封止剤
層（Ｂ2Ｏ3）６の厚さを３０ｍｍとした。また、リンの
飛散を防止するため、ガス導入管８からアルゴンガスを
導入し、高圧容器１内を５０ｋｇ／ｃｍ2Ｇのアルゴン
ガス雰囲気とした。またｐＢＮ製しきり板１１の直径は
５９ｍｍで、種結晶を通すために直径１０ｍｍの穴が中
心に開いている。（この穴はＶＧＦ法などでは不要であ
る。）
例を以下に示す。単結晶成長装置は図１に示される構成
のものを用いた。まずＩｎＰ多結晶１．０ｋｇを内径６
０ｍｍのｐＢＮ製ルツボ３に入れ、その上にｐＢＮ製し
きり板１１と封止剤６としてＢ2Ｏ3を順にのせる。次に
ヒーター２により炉内を１１００℃以上に昇温し、Ｂ2
Ｏ3とＩｎＰを融解させた。このとき、原料融液５の表
面に浮くｐＢＮ板１１の厚さを０．１ｍｍ、液体封止剤
層（Ｂ2Ｏ3）６の厚さを３０ｍｍとした。また、リンの
飛散を防止するため、ガス導入管８からアルゴンガスを
導入し、高圧容器１内を５０ｋｇ／ｃｍ2Ｇのアルゴン
ガス雰囲気とした。またｐＢＮ製しきり板１１の直径は
５９ｍｍで、種結晶を通すために直径１０ｍｍの穴が中
心に開いている。（この穴はＶＧＦ法などでは不要であ
る。）
【００１６】次にＩｎＰ融液表面の温度がＩｎＰの融点
になるようにヒーター２のパワーを調整し、単結晶引き
上げ軸７によって種結晶を原料融液５に付けて充分なじ
ませてから、るつぼ３を１℃／ｈで冷却しながら３０時
間かけて単結晶の成長を行なった。この際、単結晶引上
げ軸は時計方向に５ｒｐｍで回転させ、るつぼは反時計
方向に１０ｒｐｍで回転させた。
になるようにヒーター２のパワーを調整し、単結晶引き
上げ軸７によって種結晶を原料融液５に付けて充分なじ
ませてから、るつぼ３を１℃／ｈで冷却しながら３０時
間かけて単結晶の成長を行なった。この際、単結晶引上
げ軸は時計方向に５ｒｐｍで回転させ、るつぼは反時計
方向に１０ｒｐｍで回転させた。
【００１７】３０時間後、単結晶がほぼるつぼ底部まで
成長した時間で成長を終了し、単結晶およびるつぼの回
転を止め単結晶を４００℃／ｈで室温まで冷却した。
成長した時間で成長を終了し、単結晶およびるつぼの回
転を止め単結晶を４００℃／ｈで室温まで冷却した。
【００１８】このようにして得られた単結晶を取り出し
たところ、単結晶には全くクラックはなかった。
たところ、単結晶には全くクラックはなかった。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明の化合物半導体単
結晶の製造方法によれば、単結晶へのクラック発生を防
止することができる。
結晶の製造方法によれば、単結晶へのクラック発生を防
止することができる。
【図１】本発明によるＬＥＫ法での単結晶成長装置を示
す図である
す図である
【符号の説明】 １ 高圧容器 ２ ヒーター ３ るつぼ ４ るつぼ軸 ５ 原料融液 ６ 液体封止剤層 ７ 単結晶引上げ軸 ８ ガス導入管 ９ 単結晶 11 ｐＢＮ製しきり板
Claims (2)
- 【請求項１】 高圧容器内に配置したるつぼ内の原料融
液を液体封止剤で覆い、高圧容器内を高圧不活性ガス雰
囲気とし、原料融液をるつぼ内で徐々に冷却して単結晶
の成長を行なう化合物半導体単結晶の製造方法におい
て、原料融液と液体封止剤の間にｐＢＮ（パイロリッテ
ィクボロンナイトライド）製しきり板を設置して単結晶
を成長することを特徴とする化合物半導体単結晶の製造
方法。 - 【請求項２】 上記ｐＢＮ製しきり板の厚さが０．０５
〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の化
合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33553491A JP2922038B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33553491A JP2922038B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148082A JPH05148082A (ja) | 1993-06-15 |
| JP2922038B2 true JP2922038B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=18289653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33553491A Expired - Lifetime JP2922038B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2922038B2 (ja) |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP33553491A patent/JP2922038B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05148082A (ja) | 1993-06-15 |
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