JP4168115B2 - Method for producing Si-doped GaAs single crystal - Google Patents

Method for producing Si-doped GaAs single crystal Download PDF

Info

Publication number
JP4168115B2
JP4168115B2 JP27984498A JP27984498A JP4168115B2 JP 4168115 B2 JP4168115 B2 JP 4168115B2 JP 27984498 A JP27984498 A JP 27984498A JP 27984498 A JP27984498 A JP 27984498A JP 4168115 B2 JP4168115 B2 JP 4168115B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
raw material
single crystal
liquid sealant
gaas
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP27984498A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000109400A (en
Inventor
良一 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dowa Electronics Materials Co Ltd
Original Assignee
Dowa Electronics Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dowa Electronics Materials Co Ltd filed Critical Dowa Electronics Materials Co Ltd
Priority to JP27984498A priority Critical patent/JP4168115B2/en
Publication of JP2000109400A publication Critical patent/JP2000109400A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4168115B2 publication Critical patent/JP4168115B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受発光素子等の素材として利用されるSiドープGaAs単結晶の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
受発光素子、高速演算素子、マイクロ波素子等の素材として用いられるn型導電性GaAs(ガリウム砒素)単結晶は、一般にSi(シリコン)がドーパントとして用いられ、結晶中の転位密度を小さくするため横型ボート法や縦型ボート法を用いて製造されている。特に縦型ボート法においては、(100)方位の結晶成長が育成可能であるばかりでなく、円形で大口径の結晶が得られる利点があり、縦型温度傾斜法(VGF法)や縦型ブリッジマン法(VB法)による結晶成長が行なわれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記GaAs単結晶の原料の1つであるV族元素のAsは、揮発成分であるため、結晶からの解離や分解を防ぐ目的等のために液体封止剤としてB2 3 (酸化ホウ素)が用いられている。ところが、B2 3 を液体封止剤として用いる場合、ドーパントであるSiがB2 3 と反応して酸化シリコン(SiO2 又はSiO)を形成して結晶中のSi濃度が制御しにくくなる。このため、所望の好ましいキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を常に安定して製造することが困難である。この欠点を除去すべく、本発明者等は、予めSi酸化物をドープしたB2 3 を用いて再現性良く所望のキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を成長させる方法を提案した(特公平3ー57079号公報参照)。
【0004】
しかしながら、上記提案にかかる発明でも、所定のキャリア濃度分布が所定の範囲にある結晶を歩留まり良く製造することは困難である。そこで本発明者らは、歩留まりを向上させるべく予めSi酸化物をドープしたB2 3 とSi酸化物をドープしていないB2 3 の2種類以上のB2 3 を用い、これらを適正な時期に撹拌することによりキャリア濃度分布を制御する方法を提案した(特願平9ー96799号明細書参照)。図7はこの提案にかかる従来の製造方法で製造したSiドープGaAs単結晶の固化率をgとして(1−g)の対数値を横軸にとり、単結晶中のキャリア濃度の対数値を縦軸にとった図である。図7に示されるように、キャリア濃度と固化率との関係を示す曲線が極小値又は極大値を持って変化しており、キャリア濃度分布が結晶成長方向で極小値又は極大値を持って変化している。この様な分布は結晶として極めて好ましくないものである。
【0005】
本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、良好なキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、第1の発明は、
液体封止剤を用いた縦型ボート法によって作製されたSiドープGaAs単結晶であって、
該単結晶中の位置を結晶育成過程における結晶の固化率gで表して(1−g)の対数値を横軸にとり、各固化率で特定される位置における単結晶中のキャリア濃度の対数値を縦軸にとったグラフに表される曲線が、固化率gが0.1〜0.8の範囲において、勾配が負の値を持ち、かつその勾配の絶対値が0.6より大きい1又は2以上の直線又は直線と見做し得る曲線と勾配の絶対値が0.6以下の1又は2以上の直線又は直線と見做し得る曲線とが接続されたものであることを特徴とするSiドープGaAs単結晶である。但し、ここにおける勾配とは、前記グラフにおける横軸をx軸、縦軸をy軸とする直交座標において、前記直線又は直線と見做し得る曲線をy=ax+bで現した場合のaの値とする。
【0007】
第2の発明は、
第1の発明にかかるSiドープGaAs単結晶において、
前記曲線は、固化率gが0.1〜0.4の範囲の第1の直線又は直線と見做し得る曲線と、固化率gが0.4〜0.8の範囲の第2の直線又は直線と見做し得る曲線とを接続したものであり、かつ、第1及び第2の直線又は直線と見做し得る曲線が共に負の勾配を持ち、かつ前記第1の直線又は直線と見做し得る曲線の勾配の絶対値が0.6より大きく、前記第2の直線又は直線と見做し得る曲線の勾配の絶対値が0.6以下であることを特徴とするSiドープGaAs単結晶である。
【0008】
第3の発明は、
第1の発明にかかるSiドープGaAs単結晶において、
前記曲線は、固化率gが0.1〜0.6の範囲の第1の直線又は直線と見做し得る曲線と、固化率gが0.6〜0.8の範囲の第2の直線又は直線と見做し得る曲線とを接続したものであり、かつ、第1及び第2の直線又は直線と見做し得る曲線が共に負の勾配を持ち、かつ前記第1の直線又は直線と見做し得る曲線の勾配の絶対値が0.6より大きく、前記第2の直線又は直線と見做し得る曲線の勾配の絶対値が0.6以下であることを特徴とするSiドープGaAs単結晶である。
【0009】
第4の発明は、
第1の発明にかかるSiドープGaAs単結晶において、
前記曲線は、固化率gが0.1〜0.4の範囲の第1の直線又は直線と見做し得る曲線と、固化率gが0.4〜0.75の範囲の第2の直線又は直線と見做し得る曲線と、固化率gが0.75〜0.8の範囲の第3の直線又は直線と見做し得る曲線とを接続したものであり、かつ、第1〜第3の直線又は直線と見做し得る曲線が共に負の勾配を持ち、かつ前記第1及び第3の直線又は直線と見做し得る曲線の勾配の絶対値が0.6より大きく、前記第2の直線又は直線と見做し得る曲線の勾配の絶対値が0.6以下であることを特徴とするSiドープGaAs単結晶である。
【0010】
第5の発明は、
液体封止剤を用いた縦型ボート法によるSiドープGaAs単結晶の製造方法であって、るつぼ内に、種結晶、GaAs原料、ドーパント用Si原料及びSi酸化物を予めドープした液体封止剤用原料を収納し、これら原料を溶融して前記GaAs原料層の上に液体封止剤が配置されるようにした後、所定の結晶育成工程を有するSiドープGaAs単結晶の製造方法において、
前記液体封止剤層と前記GaAs原料融液層との間でSiの移動を伴う反応が行われ、この反応は、前記液体封止剤層中に含まれるSiの濃度が該液体封止剤層とGaAs原料融液層との界面近傍の下部で高く、この界面から離れて上部にいくにしたがって急激に低くなる状態で平衡になる性質を有する現象を利用し、前記結晶育成過程において、前記液体封止剤層のSi濃度分布を強制的に変化させる操作を行なうことにより前記液体封止剤中に取り込むSiの量を制御し、これによって、前記GaAs原料融液層中のSi濃度を制御して良好なキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を得ることを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法である。
【0011】
第6の発明は、
第5の発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法において、
前記液体封止剤層のSi濃度分布を強制的に変化させる操作は、前記結晶育成工程開始後の適正な時期に前記液体封止剤層を撹拌するものであることを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法である。
【0012】
第7の発明は、
第6の発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法において、
前記適正な時期は、前記GaAs原料の固化率gが0.3〜0.5の範囲にある時期であることを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法である。
【0013】
第8の発明は、
第6の発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法において、
前記適正な時期は、前記GaAs原料の固化率gが0.5〜0.6の範囲にある時期であることを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法である。
【0014】
第9の発明は、
第6の発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法において、
前記液体封止剤撹拌工程は、前記GaAs原料の固化率gが0.3〜0.5の範囲にある時期と、固化率gが0.5〜0.7の範囲にある時期との2つの時期でそれぞれ行うことを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法である。
【0015】
第10の発明は、
第6ないし第9のいずれかの発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法において、
前記液体封止剤は、B2 3 を主成分とするものであることを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法である。
【0016】
第11の発明は、
液体封止剤を用いた縦型ボート法によるSiドープGaAs単結晶の製造装置において、
種結晶、GaAs原料、ドーパント用Si原料及び液体封止剤用原料を収納するるつぼと、
これら原料を溶融して前記GaAs原料融液層の上に液体封止剤層が配置されるようにする加熱手段と、
前記液体封止剤層を撹拌する撹拌手段と、
前記撹拌手段による撹拌の時期及び撹拌の度合いを制御する制御手段とを有することを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1にかかるSiドープGaAs単結晶のキャリア濃度分布を示すグラフであり、図2ないし図4は本発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法に用いる単結晶製造装置の説明図である。以下、これらの図面を参照にしながら本発明の実施の形態1にかかるSiドープGaAs単結晶及びその製造方法を説明する。
【0018】
この実施の形態にかかるSiドープGaAs単結晶は、縦型ボート法の中の縦型温度傾斜法によって製造したものである。図2は縦型温度傾斜法を実施する単結晶製造装置の概略構成を示す断面図である。図2において、符号4はるつぼであり、該るつぼ4内に原料が収納されて結晶育成が行われるものである。このるつぼ4は、略円筒形状で、上側が開口され、下側が次第に径が小さくなるように断面テーパ状に形成されて閉じられたもので、最下端の小径部に種結晶5が収納されるようになっている。
【0019】
るつぼ4は底を有する円筒状のるつぼ収納容器3内に収納され、このるつぼ収納容器3は下部ロッド1に支持されている。この下部ロッド1は図示しない駆動機構によって上下及び回転の動作ができるようになっており、るつぼ収納容器3と該るつぼ収納容器3に収納されたるつぼ4を上下及び回転駆動できるようになっている。
【0020】
るつぼ収納容器3は、円筒状の加熱ヒーター17内に設置されている。この加熱ヒーター17は、それぞれ独立に温度の設定ができる複数のヒーターによって構成されており、るつぼ収納容器3に所望の温度勾配・温度分布を形成できるようになっている。加熱ヒーター17の外側には、円筒状の断熱材16が配置され、これらは気密容器11に収納されている。
【0021】
気密容器11の下部には下部ロッド1を貫通させる貫通孔が形成され、この貫通孔にシールリング11aが嵌め込まれており、下部ロッド1が気密容器11の気密を維持しつつ上下及び回転運動ができるようになっている。また、上部には上部ロッド12を貫通させる貫通孔が形成され、この貫通孔にシールリング11bが嵌め込まれており、上部ロッド12が気密容器11の気密を維持しつつ上下及び回転運動ができるようになっている。
【0022】
上部ロッド12は、図示しない駆動機構によって上下及び回転の動作ができるようになっており、その先端部には、撹拌板10が取り付けられている。撹拌板10は、略四角形状の1枚の板体が上部ロッド12の先端部の取り付け部に略垂直に取り付けられているものである。撹拌板10の板体は、るつぼ4の内径の1/2以上の横幅と後述する液体封止剤層の厚さの1/2以上の縦幅を有する。また、この板体2枚以上設けてもよい。さらには、撹拌板10は融液を撹拌できるものであれば原則としてどの様な形状のものであってよい。なお、るつぼ4や撹拌板10は、必要な耐熱性を有し、原料融液と反応しにくい材料、例えば、カーボン(C)やpBN等が用いられることは勿論である。
【0023】
上述の単結晶製造装置によって、以下のようにしてSiドープGaAs単結晶を製造する。まず、図4に示すように、るつぼ4に、種結晶5、GaAs原料13、ドーパントしてのSi原料14及び液体封止剤原料としてのB2 3 原料を充填する。
【0024】
ここで、るつぼ4に充填する原料の量は以下の通りである。
*GaAs原料13…4000g
*ドーパントしてのSi原料14…GaAs原料に対して0.02〜0.03重量%
*液体封止剤原料としてのB2 3 原料(Si濃度換算で3重量%になるようにSi酸化物を添加したB2 3 )…240g
【0025】
次に、これら原料を充填したるつぼ4を装置内にセットし、縦型温度傾斜法の手法にしたがって原料を溶解し、固化を開始する。固化は加熱ヒーター17の温度を下げてるつぼ4の下部の種結晶5に接する部分から行われ、次第に上方に進行していく。この固化は、種結晶5から結晶が成長していく過程でもある。GaAs原料全体の重量に対して固化している部分の重量の比率を固化率gという。固化率gは固化が進行して結晶が成長していくにしたがって0から1まで増大していく。したがって、固化率gがある特定の値であるということは、固化している部分と融液の部分とが接する界面がgの値に1対1に対応した特定の位置にあることを意味する。これによって特定される位置は、全部が固化されて結晶が完成された後にも当然同じである。したがって、完成された単結晶の結晶成長方向における位置を固化率gで特定することができる。
【0026】
図2においては、るつぼ4内の符号6で示した部分がGaAsが固化した部分であり、符号7の部分が融液の部分である。固化部6と融液部7との界面の位置が、このときの固化率gで表される位置である。なお、この融液7の上面には、液体封止剤としての溶解したB2 3 層8が形成されている。この実施の形態では、結晶が成長していく過程であって、固化率gが0.4のときに、図3に示されるように、上部ロッド12を下方に移動し、撹拌板10をB2 3 層8に浸漬し、上部ロッド12を回転駆動して撹拌板8を回転してB2 3 層8を撹拌する。この撹拌は、撹拌板8の回転数を1rpmにして20時間行う。
【0027】
こうして得られたSiドープGaAs単結晶の各位置におけるキャリア濃度分布をVan der Pauw法により測定したところ、図1のグラフに示したような結果が得られた。図1のグラフは、横軸が単結晶中の位置を結晶育成過程における結晶の固化率gで表して(1−g)の対数値をとったものであり、縦軸が各固化率で特定される位置における単結晶中のキャリア濃度の対数値をとったものである。図1のグラフに示されるように、キャリア濃度分布を示す曲線は、固化率gが0.4において、共に負の勾配をもつ2つの直線が接続されたものになっており、滑らかな増加傾向を示している。しかも、固化率gが0.1〜0.4での直線の勾配は約−0.85であり、固化率gが0.4〜0.8での直線の勾配は約−0.3であった。この結果は従来では得られなかったような十分に良好なキャリア濃度分布を有するということができる。なお、ここにおける勾配とは、前記グラフにおける横軸をx軸、縦軸をy軸とする直交座標において、前記直線をy=ax+bで現した場合のaの値である。また、この勾配は、GaAs中のSiの偏析係数と一定の対応関係にある。
【0028】
この様な良好なキャリア濃度分布を得られたのは、本発明が従来は認識されていなかった新しい事実の発見に基づいている。以下、この点を説明する。一般に、キャリア濃度分布はドーパントたるSi濃度分布に対応する。また、GaAsに対しては不純物でもあるSi濃度は、固化率gが増すごとに増大していき、一様にはならない。そこで、従来から、液体封止剤がSiを取り込むことを利用してSi濃度分布を制御する試みが種々なされていた。すなわち、原料融液と接する液体封止剤たるB2 3 融液層と、Siを含むGaAs融液層との間では、次の反応が平衡状態になるまで行われる。
3Si(GaAs Melt 中)+2B2 3 =3SiO2 (B 2 O 3 へ)
+4B(GaAs Melt へ)
【0029】
そこで、B2 3 層を2層にして、下層(GaAs層側)のB2 3 層には予め適当な量のSiO2 を加え、上層にはSiO2 を加えないでおく。固化率gが小さい間(Si濃度も小さい)はこの状態の下層で上記平衡状態になるようにしてGaAs層から取り込むSiを少なくしておく。固化率gが所定の値になったとき(GaAs層のSi濃度も大きくなる)に上層と下層とを混合して下層のSiO2 濃度を小さくしてGaAs層からB2 3 層に取り込むSiを多くする。これによって、Si濃度分布を一様にしようとするものである(詳しくは、特願平9ー96799号明細書参照)。
【0030】
しかし、上記方法で、Si濃度分布をある程度一様にできることがわかったが、2層のB2 3 に加えるSiO2 の量を種々変えても、理論的に想定される一様性を得ることはできなかった。特に、試行錯誤的結果に基づいて、より一様性を向上させる筈である量を添加した場合、逆に、Si濃度分布が図7に示されるような、不連続的分布を示す場合のあることがわかった。
【0031】
本発明は、この原因の究明の過程で発見された新たな事実に基づくものである。すなわち、従来は、融液中のSi濃度は大略一様であるという常識的知識を前提にしていた。本発明者等が上記原因究明のために、液体封止剤であるB2 3 層中のSi濃度を調べたところ、B2 3 層においては、GaAs融液層との界面近傍の下部でSi濃度が高く、この界面から離れて上部にいくにしたがってSi濃度が急激に低くなっていることが判明した。
【0032】
この事実が判明したことによって、従来の液体封止剤を2層にした方法が必ずしも理論的に想定した程の効果が得られない理由が解明され、同時に、本発明をなすことが可能になったものである。
【0033】
(実施の形態2)
この実施の形態は、撹拌の時期を固化率gが約0.55の時点から行うようにした点を除くほかは実施例1と同じであるのでその詳細説明は省略する。
【0034】
図5は、得られたSiドープGaAs単結晶の各位置におけるキャリア濃度分布を示すグラフである。図5のグラフの横軸、縦軸は実施の形態1の場合と同じである。図5のグラフに示されるように、キャリア濃度分布を示す曲線は、固化率gが0.1〜0.55の範囲の第1の直線と、固化率gが0.55〜0.8の範囲の第2の直線との共に負の勾配をもつ2つの直線が接続されたものになっており、滑らかな増加傾向を示している。しかも、固化率gが0.1〜0.55での直線の勾配は約−0.85であり、固化率gが0.55〜0.8での直線の勾配は約−0.3であった。この結果は従来では得られなかったような十分に良好なキャリア濃度分布を有するということができる。
【0037】
(比較例)
この比較例は、実施の形態1におけるB2 3 層8の上に、Si酸化物を添加しないB2 3 層(50g)が配置されるようにして、液体封止剤層を2層にしたほかは、撹拌の条件を含めて実施の形態1と同じ条件で結晶育成を行ったものである。得られたSiドープGaAs単結晶の各位置におけるキャリア濃度分布は図7に示したグラフの通りであった。図7に示されるように、キャリア濃度と固化率との関係を示す曲線が不連続になっており、キャリア濃度分布が結晶成長方向で不連続的に変化している。この様な分布は結晶として極めて好ましくないものである。
【0038】
以上の説明した各実施例では、撹拌の時期や条件が特定の場合を示したが、本発明は、これに限られるものでなく、結晶育成過程において、液体封止剤層とGaAs原料融液層との間でSiの移動を伴う反応が行われ、この反応は、液体封止剤層中に含まれるSiの濃度が該液体封止剤層とGaAs原料融液層との界面近傍の下部で高く、この界面から離れて上部にいくにしたがって急激に低くなる状態で平衡になる性質を有する現象を利用し、結晶育成過程において、液体封止剤層のSi濃度分布を強制的に変化させる操作を行なうことにより液体封止剤中に取り込むSiの量を制御し、これによって、GaAs原料融液層中のSi濃度を制御して良好なキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を得る全ての場合を含むものである。
【0039】
すなわち、例えば、撹拌の時期は上記実施例に示された時期以外でもGaAsのキャリア濃度分布を所定の範囲にするような時期であれば他の時期でもよい。また、撹拌の条件も、上記実施例に示された条件以外でもGaAsのキャリア濃度分布を所定の範囲にするような条件であれば他の条件でもよい。したがって、場合によっては、上記条件を満たすような撹拌の条件さえを選定できれば、撹拌を連続的に行なって、常時、液体封止剤のSi濃度分布を変化させてもよい。
【0040】
また、撹拌は、撹拌板10を液体封止剤中に浸漬して固定させておき、下部ロッド1を回転させることによって行なってもよい。勿論、撹拌板10と下部ロッド1との双方を回転させるようにしてもよい。さらには、液体封止剤は撹拌せず、撹拌板10をGaAs融液中に浸漬させてGaAsを撹拌することによって液体封止剤層のSi濃度分布を強制的に変化させるようにしてもよい。
【0041】
また、本発明は、液体封止剤を用いた縦型ボート法によって作製されたSiドープGaAs単結晶であって、該単結晶中の位置を結晶育成過程における結晶の固化率gで表して(1−g)の対数値を横軸にとり、各固化率で特定される位置における単結晶中のキャリア濃度の対数値を縦軸にとったグラフに表される曲線が、固化率gが0.1〜0.8の範囲において、勾配が負の値を持ち、かつその勾配の絶対値が0.6より大きい1又は2以上の直線又は直線と見做し得る曲線と勾配の絶対値が0.6以下の1又は2以上の直線又は直線と見做し得る曲線とが接続されたものであることを特徴とするSiドープGaAs単結晶を全て含むものである。
【0042】
実施例では、2つ及び3つの直線を接続した例を掲げたが、この直線の数は4つ以上であってもよく、原理的には無数であってもよい。
【0043】
また、実施例においては、縦型温度傾斜法による場合を示したが、これは縦型ブリッジマン法であってもよい。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるSiドープGaAs単結晶は、SiドープGaAs単結晶液体封止剤を用いた縦型ボート法によって作製されたSiドープGaAs単結晶であって、該単結晶中の位置を結晶育成過程における結晶の固化率gで表して(1−g)の対数値を横軸にとり、各固化率で特定される位置における単結晶中のキャリア濃度の対数値を縦軸にとったグラフに表される曲線が、固化率gが0.1〜0.8の範囲において、勾配が負の値を持ち、かつその勾配の絶対値が0.6より大きい1又は2以上の直線又は直線と見做し得る曲線と勾配の絶対値が0.6以下の1又は2以上の直線又は直線と見做し得る曲線とが接続されたものであることを特徴とするものである。また、本発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法は、結晶育成過程において、液体封止剤層とGaAs原料融液層との間でSiの移動を伴う反応が行われ、この反応は、液体封止剤層中に含まれるSiの濃度が該液体封止剤層とGaAs原料融液層との界面近傍の下部で高く、この界面から離れて上部にいくにしたがって急激に低くなる状態で平衡になる性質を有する現象を利用し、結晶育成過程において、液体封止剤層のSi濃度分布を強制的に変化させる操作を行なうことにより液体封止剤中に取り込むSiの量を制御し、これによって、GaAs原料融液層中のSi濃度を制御して良好なキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を得るものである。これにより、良好なキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶及びその製造方法を得ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1にかかるSiドープGaAs単結晶のキャリア濃度分布を示すグラフである。
【図2】本発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法に用いる縦型ボート法を実施する単結晶製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図3】本発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法に用いる単結晶製造装置の説明図である。
【図4】本発明にかかるSiドープGaAs単結晶の製造方法に用いる単結晶製造装置の説明図である。
【図5】本発明の実施の形態2にかかるSiドープGaAs単結晶のキャリア濃度分布を示すグラフである。
【図6】従来例にかかるSiドープGaAs単結晶のキャリア濃度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
1…下部ロッド、3…るつぼ収納容器、4…るつぼ、5…種結晶、6…固化部、7…融液部、8…液体封止剤たるB2 3 層、10…撹拌板、11…気密容器、12…上部ロッド、11a、11b…シールリング、16…断熱材、17…加熱ヒーター。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a Si-doped GaAs single crystal used as a material for a light emitting / receiving element or the like.
[0002]
[Prior art]
An n-type conductive GaAs (gallium arsenide) single crystal used as a material for a light emitting / receiving element, a high-speed arithmetic element, a microwave element or the like generally uses Si (silicon) as a dopant to reduce the dislocation density in the crystal. It is manufactured using the horizontal boat method and the vertical boat method. In particular, the vertical boat method has the advantage that not only crystal growth of (100) orientation can be grown, but also a circular and large-diameter crystal can be obtained. The vertical temperature gradient method (VGF method) and the vertical bridge Crystal growth is performed by the Mann method (VB method).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as the V group element As, which is one of the raw materials of the GaAs single crystal, is a volatile component, B 2 O 3 (oxidation) is used as a liquid sealant for the purpose of preventing dissociation and decomposition from the crystal. Boron) is used. However, when B 2 O 3 is used as the liquid sealant, Si as a dopant reacts with B 2 O 3 to form silicon oxide (SiO 2 or SiO), making it difficult to control the Si concentration in the crystal. . For this reason, it is difficult to always stably produce a Si-doped GaAs single crystal having a desired preferable carrier concentration distribution. In order to eliminate this defect, the present inventors proposed a method of growing a Si-doped GaAs single crystal having a desired carrier concentration distribution with good reproducibility using B 2 O 3 previously doped with Si oxide ( (See Japanese Patent Publication No. 3-57079).
[0004]
However, even in the invention according to the above proposal, it is difficult to manufacture a crystal having a predetermined carrier concentration distribution in a predetermined range with a high yield. The present inventors, using two or more kinds of B 2 O 3 of B 2 O 3 not doped with B 2 O 3 and Si oxides doped with previously Si oxide to improve the yield, these A method of controlling the carrier concentration distribution by stirring at an appropriate time has been proposed (see Japanese Patent Application No. 9-96799). FIG. 7 shows the solidification rate of the Si-doped GaAs single crystal manufactured by the conventional manufacturing method according to this proposal as g, the logarithmic value of (1-g) is taken on the horizontal axis, and the logarithm of the carrier concentration in the single crystal is taken on the vertical axis It is the figure which was taken. As shown in FIG. 7, the curve indicating the relationship between the carrier concentration and the solidification rate changes with a minimum value or maximum value, and the carrier concentration distribution changes with a minimum value or maximum value in the crystal growth direction. is doing. Such a distribution is extremely undesirable as a crystal.
[0005]
The present invention has been made under the above-mentioned background, and an object thereof is to provide a method for producing a Si-doped GaAs single crystal having a good carrier concentration distribution.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above problems, the first invention provides:
A Si-doped GaAs single crystal produced by a vertical boat method using a liquid sealant,
The position in the single crystal is represented by the solidification rate g of the crystal in the crystal growth process, the logarithmic value of (1-g) is taken on the horizontal axis, and the logarithmic value of the carrier concentration in the single crystal at the position specified by each solidification rate. The curve represented by the graph with the vertical axis representing 1 in the range of the solidification rate g of 0.1 to 0.8 has a negative slope and the absolute value of the slope is greater than 0.6. Or a curve that can be regarded as two or more straight lines or straight lines and a curve that can be regarded as one or two or more straight lines or straight lines having an absolute slope value of 0.6 or less. Si-doped GaAs single crystal. However, the gradient here is the value of a when y = ax + b represents a straight line or a curve that can be regarded as a straight line in the orthogonal coordinates with the horizontal axis in the graph as the x-axis and the vertical axis as the y-axis. And
[0007]
The second invention is
In the Si-doped GaAs single crystal according to the first invention,
The curve may be regarded as a first straight line or a straight line having a solidification rate g of 0.1 to 0.4 and a second straight line having a solidification rate g of 0.4 to 0.8. Alternatively, a straight line and a curve that can be regarded as being connected, and the first and second straight lines or the straight line and the curve that can be regarded as both have a negative slope, and the first straight line or the straight line Si-doped GaAs, characterized in that the absolute value of the slope of the curve that can be regarded is larger than 0.6 and the absolute value of the slope of the curve that can be regarded as the second straight line or the straight line is 0.6 or less. Single crystal.
[0008]
The third invention is
In the Si-doped GaAs single crystal according to the first invention,
The curve may be regarded as a first straight line or a straight line having a solidification rate g of 0.1 to 0.6, and a second straight line having a solidification rate g of 0.6 to 0.8. Alternatively, a straight line and a curve that can be regarded as being connected, and the first and second straight lines or the straight line and the curve that can be regarded as both have a negative slope, and the first straight line or the straight line Si-doped GaAs, characterized in that the absolute value of the slope of the curve that can be regarded is larger than 0.6 and the absolute value of the slope of the curve that can be regarded as the second straight line or the straight line is 0.6 or less. Single crystal.
[0009]
The fourth invention is:
In the Si-doped GaAs single crystal according to the first invention,
The curve may be regarded as a first straight line or a straight line having a solidification rate g of 0.1 to 0.4 and a second straight line having a solidification rate g of 0.4 to 0.75. Alternatively, a curve that can be regarded as a straight line and a third straight line or a straight line that has a solidification rate g in the range of 0.75 to 0.8 are connected to each other and a curve that can be regarded as a straight line. 3 straight lines or curves that can be regarded as straight lines have a negative slope, and the absolute values of the slopes of the first and third straight lines or straight lines that can be regarded as straight lines are larger than 0.6, The Si-doped GaAs single crystal is characterized in that the absolute value of the slope of a straight line of 2 or a curve that can be regarded as a straight line is 0.6 or less.
[0010]
The fifth invention is:
A method for producing a Si-doped GaAs single crystal by a vertical boat method using a liquid sealant, wherein a seed crystal, a GaAs raw material, a Si raw material for dopant, and a Si oxide are pre-doped in a crucible In a method for producing a Si-doped GaAs single crystal having a predetermined crystal growth step, after storing a raw material for use and melting the raw material so that a liquid sealant is disposed on the GaAs raw material layer,
A reaction involving the movement of Si is performed between the liquid sealant layer and the GaAs raw material melt layer, and this reaction is performed when the concentration of Si contained in the liquid sealant layer is the liquid sealant. In the crystal growth process, using the phenomenon that has a property of being balanced in a state where it is high in the lower part near the interface between the layer and the GaAs raw material melt layer and becomes rapidly lower as it goes away from this interface and goes to the upper part, The amount of Si taken into the liquid sealant is controlled by forcibly changing the Si concentration distribution of the liquid sealant layer, thereby controlling the Si concentration in the GaAs raw material melt layer. Thus, a Si-doped GaAs single crystal having a good carrier concentration distribution is obtained.
[0011]
The sixth invention is:
In the method for producing a Si-doped GaAs single crystal according to the fifth invention,
The operation for forcibly changing the Si concentration distribution of the liquid sealant layer is to stir the liquid sealant layer at an appropriate time after the start of the crystal growth process. This is a method for producing a single crystal.
[0012]
The seventh invention
In the method for producing a Si-doped GaAs single crystal according to the sixth invention,
The proper time is a method for producing a Si-doped GaAs single crystal, wherein the solidification rate g of the GaAs raw material is in the range of 0.3 to 0.5.
[0013]
The eighth invention
In the method for producing a Si-doped GaAs single crystal according to the sixth invention,
The proper time is a method for producing a Si-doped GaAs single crystal, wherein the solidification rate g of the GaAs raw material is in the range of 0.5 to 0.6.
[0014]
The ninth invention
In the method for producing a Si-doped GaAs single crystal according to the sixth invention,
The liquid sealant agitation step includes two times, a time when the solidification rate g of the GaAs raw material is in the range of 0.3 to 0.5 and a time when the solidification rate g is in the range of 0.5 to 0.7. This is a method for producing a Si-doped GaAs single crystal, which is performed at each of the two times.
[0015]
The tenth invention is
In the method for producing a Si-doped GaAs single crystal according to any of the sixth to ninth inventions,
The liquid sealing agent is a method for producing a Si-doped GaAs single crystal, which contains B 2 O 3 as a main component.
[0016]
The eleventh invention is
In an apparatus for producing a Si-doped GaAs single crystal by a vertical boat method using a liquid sealant,
A crucible containing a seed crystal, GaAs raw material, Si raw material for dopant and raw material for liquid sealant;
Heating means for melting these raw materials so that a liquid sealant layer is disposed on the GaAs raw material melt layer;
Stirring means for stirring the liquid sealant layer;
An apparatus for producing a Si-doped GaAs single crystal, comprising control means for controlling the timing of stirring and the degree of stirring by the stirring means.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a graph showing the carrier concentration distribution of the Si-doped GaAs single crystal according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 show the production of the single crystal used in the method for producing the Si-doped GaAs single crystal according to the present invention. It is explanatory drawing of an apparatus. Hereinafter, a Si-doped GaAs single crystal and a manufacturing method thereof according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to these drawings.
[0018]
The Si-doped GaAs single crystal according to this embodiment is manufactured by the vertical temperature gradient method in the vertical boat method. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a single crystal manufacturing apparatus that performs the vertical temperature gradient method. In FIG. 2, reference numeral 4 denotes a crucible, and the raw material is accommodated in the crucible 4 and crystal growth is performed. The crucible 4 is substantially cylindrical and has an upper side opened and a lower side formed with a tapered cross section so that the diameter gradually decreases. The seed crystal 5 is accommodated in a small diameter portion at the lowermost end. It is like that.
[0019]
The crucible 4 is accommodated in a cylindrical crucible storage container 3 having a bottom, and the crucible storage container 3 is supported by the lower rod 1. The lower rod 1 can be moved up and down and rotated by a drive mechanism (not shown) so that the crucible storage container 3 and the crucible 4 stored in the crucible storage container 3 can be driven up and down and rotated. .
[0020]
The crucible storage container 3 is installed in a cylindrical heater 17. The heater 17 is composed of a plurality of heaters that can set the temperature independently, and can form a desired temperature gradient and temperature distribution in the crucible storage container 3. A cylindrical heat insulating material 16 is disposed outside the heater 17, and these are housed in an airtight container 11.
[0021]
A through hole that allows the lower rod 1 to pass therethrough is formed in the lower portion of the hermetic container 11, and a seal ring 11 a is fitted into the through hole, and the lower rod 1 can move up and down and rotate while maintaining the hermetic container 11 hermetic. It can be done. Further, a through hole is formed through the upper rod 12 in the upper portion, and a seal ring 11b is fitted into the through hole so that the upper rod 12 can move up and down and rotate while maintaining the hermetic container 11 airtight. It has become.
[0022]
The upper rod 12 can be moved up and down and rotated by a drive mechanism (not shown), and a stirring plate 10 is attached to the tip of the upper rod 12. The stirring plate 10 is a substantially rectangular plate body attached to a mounting portion at the tip of the upper rod 12 substantially vertically. The plate body of the stirring plate 10 has a horizontal width that is 1/2 or more of the inner diameter of the crucible 4 and a vertical width that is 1/2 or more of the thickness of the liquid sealant layer described later. Two or more plates may be provided. Furthermore, the stirring plate 10 may be of any shape in principle as long as it can stir the melt. Of course, the crucible 4 and the stirring plate 10 are made of a material having necessary heat resistance and hardly reacting with the raw material melt, such as carbon (C) or pBN.
[0023]
The Si-doped GaAs single crystal is manufactured by the above-described single crystal manufacturing apparatus as follows. First, as shown in FIG. 4, the crucible 4 is filled with a seed crystal 5, a GaAs raw material 13, a Si raw material 14 as a dopant, and a B 2 O 3 raw material as a liquid sealant raw material.
[0024]
Here, the amount of the raw material filled in the crucible 4 is as follows.
* GaAs raw material 13 ... 4000g
* Si raw material 14 as dopant: 0.02 to 0.03% by weight based on GaAs raw material
* As a liquid sealant material B 2 O 3 raw material (B 2 O 3 was added Si oxide to be 3% by weight Si equivalent concentration) ... 240 g
[0025]
Next, the crucible 4 filled with these raw materials is set in the apparatus, and the raw materials are dissolved in accordance with the vertical temperature gradient method, and solidification is started. Solidification is performed from a portion in contact with the seed crystal 5 at the lower part of the crucible 4 where the temperature of the heater 17 is lowered, and gradually progresses upward. This solidification is also a process in which crystals grow from the seed crystal 5. The ratio of the weight of the solidified part to the weight of the entire GaAs raw material is called solidification rate g. The solidification rate g increases from 0 to 1 as the solidification progresses and the crystal grows. Therefore, the solidification rate g being a specific value means that the interface between the solidified portion and the melt portion is in a specific position corresponding to the value of g on a one-to-one basis. . The position specified by this is naturally the same even after the whole is solidified and the crystal is completed. Therefore, the position of the completed single crystal in the crystal growth direction can be specified by the solidification rate g.
[0026]
In FIG. 2, the portion indicated by reference numeral 6 in the crucible 4 is a portion where GaAs is solidified, and the portion indicated by reference numeral 7 is a melt portion. The position of the interface between the solidified part 6 and the melt part 7 is a position represented by the solidification rate g at this time. A melted B 2 O 3 layer 8 as a liquid sealant is formed on the upper surface of the melt 7. In this embodiment, in the process of crystal growth, when the solidification rate g is 0.4, the upper rod 12 is moved downward as shown in FIG. It is immersed in the 2 O 3 layer 8, the upper rod 12 is driven to rotate and the stirring plate 8 is rotated to stir the B 2 O 3 layer 8. This stirring is performed for 20 hours with the rotation speed of the stirring plate 8 set to 1 rpm.
[0027]
When the carrier concentration distribution at each position of the Si-doped GaAs single crystal thus obtained was measured by the Van der Pauw method, results as shown in the graph of FIG. 1 were obtained. In the graph of FIG. 1, the horizontal axis represents the position of the single crystal in terms of the solidification rate g of the crystal during the crystal growth process, and the logarithmic value of (1-g) is taken, and the vertical axis is specified by each solidification rate. This is a logarithmic value of the carrier concentration in the single crystal at the position to be measured. As shown in the graph of FIG. 1, the curve indicating the carrier concentration distribution is such that two straight lines having a negative gradient are connected at a solidification rate g of 0.4, and a smooth increasing tendency is obtained. Is shown. Moreover, the slope of the straight line when the solidification rate g is 0.1 to 0.4 is about -0.85, and the slope of the straight line when the solidification rate g is 0.4 to 0.8 is about -0.3. there were. This result can be said to have a sufficiently good carrier concentration distribution that has not been obtained in the past. Here, the gradient is the value of a when the straight line is expressed as y = ax + b in the orthogonal coordinates in which the horizontal axis in the graph is the x-axis and the vertical axis is the y-axis. This gradient has a certain correspondence with the segregation coefficient of Si in GaAs.
[0028]
Obtaining such a good carrier concentration distribution is based on the discovery of a new fact that the present invention has not previously recognized. Hereinafter, this point will be described. In general, the carrier concentration distribution corresponds to the Si concentration distribution as a dopant. Further, for GaAs, the Si concentration, which is also an impurity, increases as the solidification rate g increases and does not become uniform. Accordingly, various attempts have been made to control the Si concentration distribution by utilizing the fact that the liquid sealant takes in Si. That is, the following reaction is performed between the B 2 O 3 melt layer, which is a liquid sealant in contact with the raw material melt, and the GaAs melt layer containing Si until the next reaction is in an equilibrium state.
3Si (in GaAs Melt) + 2B 2 O 3 = 3SiO 2 (to B 2 O 3 )
+ 4B (To GaAs Melt)
[0029]
Therefore, by the B 2 O 3 layer into two layers, the lower layer of SiO 2 in advance appropriate amounts in addition to the B 2 O 3 layer (GaAs layer side), left without added SiO 2 in the upper layer. While the solidification rate g is small (the Si concentration is also small), Si taken in from the GaAs layer is decreased so that the lower layer in this state is in the equilibrium state. When the solidification rate g reaches a predetermined value (the Si concentration of the GaAs layer also increases), the upper layer and the lower layer are mixed to reduce the lower SiO 2 concentration, and the Si incorporated into the B 2 O 3 layer from the GaAs layer To increase. This is intended to make the Si concentration distribution uniform (for details, see Japanese Patent Application No. 9-96799).
[0030]
However, although it has been found that the Si concentration distribution can be made uniform to some extent by the above method, even if the amount of SiO 2 added to the two layers of B 2 O 3 is variously changed, the theoretically assumed uniformity can be obtained. I couldn't. In particular, when an amount that should improve the uniformity is added based on trial and error results, the Si concentration distribution may show a discontinuous distribution as shown in FIG. I understood it.
[0031]
The present invention is based on new facts discovered in the process of investigating this cause. That is, conventionally, it has been premised on common sense knowledge that the Si concentration in the melt is substantially uniform. In order to investigate the cause, the present inventors examined the Si concentration in the B 2 O 3 layer, which is a liquid sealant, and found that the B 2 O 3 layer had a lower portion near the interface with the GaAs melt layer. It was found that the Si concentration was high, and the Si concentration decreased rapidly as it moved away from the interface and moved upward.
[0032]
As a result of this fact, the reason why the conventional method of forming a liquid sealant in two layers does not necessarily achieve the effect as theoretically assumed, and at the same time, the present invention can be made. It is a thing.
[0033]
(Embodiment 2)
Since this embodiment is the same as Example 1 except that the timing of stirring is performed from the time point when the solidification rate g is about 0.55, detailed description thereof is omitted.
[0034]
FIG. 5 is a graph showing the carrier concentration distribution at each position of the obtained Si-doped GaAs single crystal. The horizontal axis and vertical axis of the graph in FIG. 5 are the same as those in the first embodiment. As shown in the graph of FIG. 5, the curve indicating the carrier concentration distribution includes a first straight line having a solidification rate g of 0.1 to 0.55 and a solidification rate g of 0.55 to 0.8. Two straight lines having a negative gradient together with the second straight line in the range are connected to each other, indicating a smooth increasing tendency. Moreover, the slope of the straight line when the solidification rate g is 0.1 to 0.55 is about -0.85, and the slope of the straight line when the solidification rate g is 0.55 to 0.8 is about -0.3. there were. This result can be said to have a sufficiently good carrier concentration distribution that has not been obtained in the past.
[0037]
(Comparative example)
In this comparative example, a B 2 O 3 layer (50 g) to which no Si oxide is added is arranged on the B 2 O 3 layer 8 in the first embodiment, so that two liquid sealant layers are provided. Other than that, the crystal growth was performed under the same conditions as in the first embodiment, including the stirring conditions. The carrier concentration distribution at each position of the obtained Si-doped GaAs single crystal was as shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 7, the curve indicating the relationship between the carrier concentration and the solidification rate is discontinuous, and the carrier concentration distribution changes discontinuously in the crystal growth direction. Such a distribution is extremely undesirable as a crystal.
[0038]
In each of the embodiments described above, the case where the timing and conditions of stirring are specific is shown. However, the present invention is not limited to this, and in the crystal growth process, the liquid sealant layer and the GaAs raw material melt A reaction involving the movement of Si is carried out between the layer and the reaction, and the concentration of Si contained in the liquid sealant layer is lower in the vicinity of the interface between the liquid sealant layer and the GaAs raw material melt layer. In the crystal growth process, the Si concentration distribution in the liquid sealant layer is forcibly changed by utilizing the phenomenon of having an equilibrium property in a state of being high and low and abruptly lowering as it goes away from this interface and moves upward. The amount of Si taken into the liquid sealant is controlled by performing the operation, thereby controlling the Si concentration in the GaAs raw material melt layer to obtain a Si-doped GaAs single crystal having a good carrier concentration distribution. Including the case of That.
[0039]
That is, for example, the timing of stirring may be other than the timing shown in the above embodiment as long as the carrier concentration distribution of GaAs is within a predetermined range. The stirring conditions may be other than the conditions shown in the above embodiment as long as the carrier concentration distribution of GaAs is within a predetermined range. Accordingly, in some cases, as long as the stirring conditions satisfying the above conditions can be selected, stirring may be performed continuously to constantly change the Si concentration distribution of the liquid sealant.
[0040]
Further, the stirring may be performed by rotating the lower rod 1 while the stirring plate 10 is immersed and fixed in the liquid sealant. Of course, both the stirring plate 10 and the lower rod 1 may be rotated. Further, the Si concentration distribution of the liquid sealing agent layer may be forcibly changed by stirring the GaAs by immersing the stirring plate 10 in the GaAs melt without stirring the liquid sealing agent. .
[0041]
The present invention also relates to a Si-doped GaAs single crystal produced by a vertical boat method using a liquid sealant, wherein the position in the single crystal is represented by the crystal solidification rate g in the crystal growth process ( A curve represented by a graph in which the logarithmic value of 1-g) is taken on the horizontal axis and the logarithmic value of the carrier concentration in the single crystal at the position specified by each solidification rate is taken on the vertical axis is a solidification rate g of 0. In the range of 1 to 0.8, the gradient has a negative value, and the absolute value of the gradient is 0 or more, and the absolute value of the gradient is 0. It includes all Si-doped GaAs single crystals characterized in that one or two or more straight lines or straight lines of .6 or less are connected to an assumed curve.
[0042]
In the embodiment, an example in which two and three straight lines are connected has been described. However, the number of the straight lines may be four or more, and may be innumerable in principle.
[0043]
Moreover, although the case where the vertical temperature gradient method is used is shown in the embodiment, this may be a vertical Bridgman method.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the Si-doped GaAs single crystal according to the present invention is a Si-doped GaAs single crystal produced by a vertical boat method using a Si-doped GaAs single crystal liquid sealant, Is represented by the solidification rate g of the crystal in the crystal growth process, the logarithm of (1-g) is taken on the horizontal axis, and the logarithm of the carrier concentration in the single crystal at the position specified by each solidification rate is taken on the vertical axis. The curve represented by the graph shows that when the solidification rate g is in the range of 0.1 to 0.8, the gradient has a negative value, and the absolute value of the gradient is 1 or 2 or greater than 0.6. A straight line or a curve that can be regarded as a straight line and one or two or more straight lines or straight lines that have an absolute value of gradient of 0.6 or less and a curved line that can be regarded as a straight line are connected. . Further, in the method for producing a Si-doped GaAs single crystal according to the present invention, in the crystal growth process, a reaction involving the movement of Si is performed between the liquid sealant layer and the GaAs raw material melt layer. In a state where the concentration of Si contained in the liquid sealant layer is high in the lower part near the interface between the liquid sealant layer and the GaAs raw material melt layer, and rapidly decreases as the distance from the interface increases to the upper part. Controlling the amount of Si taken into the liquid sealant by performing an operation of forcibly changing the Si concentration distribution of the liquid sealant layer in the crystal growth process, utilizing a phenomenon having an equilibrium property, Thus, a Si-doped GaAs single crystal having a good carrier concentration distribution is obtained by controlling the Si concentration in the GaAs raw material melt layer. As a result, an Si-doped GaAs single crystal having a good carrier concentration distribution and a method for producing the same are obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a carrier concentration distribution of a Si-doped GaAs single crystal according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a single crystal manufacturing apparatus for performing a vertical boat method used in a method for manufacturing a Si-doped GaAs single crystal according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a single crystal manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a Si-doped GaAs single crystal according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a single crystal manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a Si-doped GaAs single crystal according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a carrier concentration distribution of a Si-doped GaAs single crystal according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a carrier concentration distribution of a Si-doped GaAs single crystal according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 ... lower rod 3 ... crucible container, 4 ... crucible, 5 ... seed crystal, 6 ... solidified portion, 7 ... molten portion, 8 ... liquid sealant serving B 2 O 3 layer, 10 ... stir plate, 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Airtight container, 12 ... Upper rod, 11a, 11b ... Seal ring, 16 ... Heat insulating material, 17 ... Heater.

Claims (4)

液体封止剤を用いた縦型ボート法によるSiドープGaAs単結晶の製造方法であって、るつぼ内に、種結晶、GaAs原料、ドーパント用Si原料及び液体封止剤用原料を収納し、これら原料を溶融してGaAs原料融液層の上に一層の液体封止剤層が配置した後、当該SiドープGaAs単結晶の固化率gが0.1から0.8の範囲において、前記一層の液体封止剤層を攪拌することで、前記GaAs原料融液層中のSi濃度を制御することを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法。  A method for producing a Si-doped GaAs single crystal by a vertical boat method using a liquid sealant, in which a seed crystal, a GaAs raw material, a Si raw material for a dopant and a raw material for a liquid sealant are housed in a crucible. After the raw material is melted and one liquid sealant layer is disposed on the GaAs raw material melt layer, the solidification rate g of the Si-doped GaAs single crystal is in the range of 0.1 to 0.8. A method for producing an Si-doped GaAs single crystal, wherein the Si concentration in the GaAs raw material melt layer is controlled by stirring the liquid sealant layer. 液体封止剤を用いた縦型ボート法によるSiドープGaAs単結晶の製造方法であって、るつぼ内に、種結晶、GaAs原料、ドーパント用Si原料及び液体封止剤用原料を収納し、これら原料を溶融して前記GaAs原料融液層の上に一層の液体封止剤層が配置されるようにした後、結晶育成工程開始後であって、前記GaAs原料の固化率gが0.3〜0.5の範囲にある時期に、前記一層の液体封止剤層を撹拌し、前記GaAs原料融液層中のSi濃度を制御して良好なキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を得ることを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法。A method for producing a Si-doped GaAs single crystal by a vertical boat method using a liquid sealant, in which a seed crystal, a GaAs raw material, a Si raw material for a dopant and a raw material for a liquid sealant are housed in a crucible. After the raw material is melted so that one liquid sealant layer is disposed on the GaAs raw material melt layer, after the start of the crystal growth process, the solidification rate g of the GaAs raw material is 0.3. The Si-doped GaAs single crystal having a good carrier concentration distribution by stirring the one liquid sealant layer and controlling the Si concentration in the GaAs raw material melt layer at a time in the range of ˜0.5. A method for producing a Si-doped GaAs single crystal. 液体封止剤を用いた縦型ボート法によるSiドープGaAs単結晶の製造方法であって、るつぼ内に、種結晶、GaAs原料、ドーパント用Si原料及び液体封止剤用原料を収納し、これら原料を溶融して前記GaAs原料融液層の上に一層の液体封止剤層が配置されるようにした後、結晶育成工程開始後であって、前記GaAs原料の固化率gが0.5〜0.6の範囲にある時期に、前記一層の液体封止剤層を撹拌し、前記GaAs原料融液層中のSi濃度を制御して良好なキャリア濃度分布を有するSiドープGaAs単結晶を得ることを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法。A method for producing a Si-doped GaAs single crystal by a vertical boat method using a liquid sealant, in which a seed crystal, a GaAs raw material, a Si raw material for a dopant and a raw material for a liquid sealant are housed in a crucible. After the raw material is melted so that one liquid sealant layer is disposed on the GaAs raw material melt layer, after the start of the crystal growth process, the solidification rate g of the GaAs raw material is 0.5. The Si-doped GaAs single crystal having a good carrier concentration distribution by stirring the one liquid sealant layer and controlling the Si concentration in the GaAs raw material melt layer at a time in the range of ~ 0.6. A method for producing a Si-doped GaAs single crystal. 請求項2または3に記載のSiドープGaAs単結晶の製造方法において、前記液体封止剤は、B23を主成分とするものであることを特徴とするSiドープGaAs単結晶の製造方法。4. The method for producing a Si-doped GaAs single crystal according to claim 2 , wherein the liquid sealant contains B 2 O 3 as a main component. .
JP27984498A 1998-10-01 1998-10-01 Method for producing Si-doped GaAs single crystal Expired - Lifetime JP4168115B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27984498A JP4168115B2 (en) 1998-10-01 1998-10-01 Method for producing Si-doped GaAs single crystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27984498A JP4168115B2 (en) 1998-10-01 1998-10-01 Method for producing Si-doped GaAs single crystal

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007026097A Division JP2007210882A (en) 2007-02-05 2007-02-05 Si-DOPED GaAs SINGLE CRYSTAL AND ITS PRODUCING METHOD
JP2008090528A Division JP5050184B2 (en) 2008-03-31 2008-03-31 Si-doped GaAs single crystal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000109400A JP2000109400A (en) 2000-04-18
JP4168115B2 true JP4168115B2 (en) 2008-10-22

Family

ID=17616730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27984498A Expired - Lifetime JP4168115B2 (en) 1998-10-01 1998-10-01 Method for producing Si-doped GaAs single crystal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4168115B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5111104B2 (en) * 2005-03-31 2012-12-26 Dowaエレクトロニクス株式会社 Si-doped GaAs single crystal ingot and method for producing the same
EP1739210B1 (en) 2005-07-01 2012-03-07 Freiberger Compound Materials GmbH Method for production of doped semiconductor single crystal, and III-V semiconductor single crystal
JP2007210882A (en) * 2007-02-05 2007-08-23 Dowa Holdings Co Ltd Si-DOPED GaAs SINGLE CRYSTAL AND ITS PRODUCING METHOD
US8329295B2 (en) 2008-07-11 2012-12-11 Freiberger Compound Materials Gmbh Process for producing doped gallium arsenide substrate wafers having low optical absorption coefficient
JP5433632B2 (en) 2011-05-25 2014-03-05 Dowaエレクトロニクス株式会社 GaAs single crystal manufacturing method and GaAs single crystal wafer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000109400A (en) 2000-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006106644A1 (en) Si-DOPED GaAs SINGLE CRYSTAL INGOT AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND Si-DOPED GaAs SINGLE CRYSTAL WAFER PRODUCED FROM SAID Si-DOPED GaAs SINGLE CRYSTAL INGOT
EP0388503A1 (en) Method for pulling single crystals
JP3924604B2 (en) Gallium arsenide single crystal
CN103703172B (en) The manufacture method of GaAs monocrystalline and GaAs single-crystal wafer
JP4586154B2 (en) Gallium arsenide single crystal manufacturing equipment
JP4168115B2 (en) Method for producing Si-doped GaAs single crystal
JP5050184B2 (en) Si-doped GaAs single crystal
JP2007210882A (en) Si-DOPED GaAs SINGLE CRYSTAL AND ITS PRODUCING METHOD
JP3670513B2 (en) Method for producing silicon single crystal
JP2004217508A (en) Si-DOPED GaAs SINGLE CRYSTAL INGOT, PRODUCTION METHOD THEREFOR, AND APPARATUS FOR PRODUCING COMPOUND SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL INGOT
JP3707110B2 (en) Method for growing compound semiconductor single crystal
JP4778188B2 (en) Method for producing compound semiconductor single crystal
JPH06128096A (en) Production of compound semiconductor polycrystal
CN111379014A (en) Crystal growth fluxing agent and crystal growth method
JPS63195188A (en) Production of compound semiconductor single crystal and apparatus therefor
JPH07277875A (en) Method for growing crystal
CN105887187B (en) Method for stably controlling concentration of dopant for silicon single crystal growth
JP5429022B2 (en) GaAs crystal and method for producing GaAs crystal
US20220145491A1 (en) Methods for forming a single crystal silicon ingot with reduced crucible erosion
JP3011085B2 (en) Single crystal growth method
JPH09208360A (en) Growth of single crystal
JPH06345581A (en) Production of multielement compound mixed single crystal
JPH09157083A (en) Use method of graphite heater
JPS62275088A (en) Crystal pulling up device
JP2024018606A (en) silicon single crystal

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061207

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070205

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080311

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080425

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080612

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080701

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20080707

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080707

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20080707

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130815

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term