JP4416040B2 - 化合物半導体結晶 - Google Patents
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Description
図7を参照して、この装置においては、石英アンプル21内に坩堝2が封入され、アンプル21の外側にはカンタル等のヒータ3を備えている。石英アンプル21は下軸4により支持され、下軸4を矢印のように下方へ移動させたり、温度分布を移動させることにより、結晶成長を行なう。
≪化合物半導体結晶≫
本願発明の効果が最も顕著に現れるのは、VB法によって成長させた化合物半導体結晶である。本発明によれば、直径が6インチの大きさをもっており、かつ、平均転位密度が1×104cm-2以下の半導体結晶が容易に得られる。さらに冷却方法などをコントロールすることにより、平均転位密度が1〜5×103cm-2程度の化合物半導体結晶を提供することもできる。このような低転位密度であれば、電気特性を均一化することができる。
本発明にかかる化合物半導体結晶を製造する場合に用いることができる製造装置は、少なくとも一方端部に開放端を有し、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムからなる群から選ばれるいずれか1つの材料からなる反応管、または、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ムライトおよびカーボンからなる群から選ばれるいずれか1つの材料を基材としその表面に耐酸化性または気密性の膜を形成した複合材からなる反応管と、反応管の周囲であって、大気圧雰囲気下に配設された加熱手段と、反応管を密閉するように、開放端に取付けられるフランジと、反応管内に設置された、化合物半導体結晶の原料を収容するための坩堝と、を備えている。
上記製造装置において、反応管は縦方向に配置されて用いられ、軸部材は反応管内部に設置された坩堝を上下に移動可能である。
上記製造装置において、反応管の内部の圧力は大気圧より高くなるように維持され、反応管の外部の圧力は大気圧になっている。
図2は、炭化珪素製反応管1とステンレス製フランジ9との接続部分を拡大して示す部分断面図である。
図1の製造装置を用いて、上述の図1の製造装置による化合物半導体単結晶の製造方法と同様の方法により、炭化珪素製反応管を用いて、VB法により実際に直径が6インチのGaAs結晶を製造した。その結果、長さが25cmの単結晶が得られた。得られた結晶は転位密度が低く、成長中の反応管内のCOガス濃度が制御されていたため、炭素濃度のバラツキも小さく、高品質であった。
図3の製造装置を用いて、上述の図3の製造装置による化合物半導体多結晶の製造方法と同様の方法により、窒化アルミニウム製反応管を用いて、実際に直径が6インチのGaAs結晶を製造した。その結果、約30kgのGaAs多結晶が得られた。得られた多結晶の純度分析を行なったところ、マトリックス元素および炭素とホウ素以外は検出限界以下であり、非常に高品質であった。
図4の製造装置において、酸化アルミニウム製反応管を用いて、LEC法により実際に直径が6インチのGaAs結晶を製造した。
図5に示す従来のLEC法により、直径が6インチのGaAs結晶を製造した。
図6に示す従来の液体封止VB法により、直径が6インチのGaAs結晶を製造した。
図7に示す従来の石英アンプル封入VB法により、直径が4インチのGaAs結晶を成長した。
上述の実施例1および2および比較例1〜4の結果を、以下の表1に示す。
気密性の高純度窒化珪素からなる反応管を利用して、N2ガス圧力2atmで、SiドープGaAsをVGF法により成長した。その結果、3インチ径で20cm長の単結晶が得られた。
グラファイトからなる基材の表面に炭化珪素を50μm厚でコーティングした複合材からなる反応管を利用して、N2ガス圧力1.2atmでアンドープGaAsをVGF法により成長した。なお、反応管は、到達真空度が1×10-2torr以下を達成し、気密性は十分であることを確認した。その結果、3インチ径で30cm長の単結晶が得られた。
ポーラス状の低純度ムライトからなる基材の表面に高純度な酸化アルミニウムを100μm厚でコーティングした複合材からなる反応管を利用して、Arガス圧力1.5atmでSiドープGaAsをVGF法により成長した。なお、反応管は、到達真空度が1×10-3torr以下を達成し、気密性は十分であることを確認した。その結果、3インチ径で15cm長の単結晶が得られた。
Claims (8)
- 化合物からなる半導体結晶であって、直径が6インチであり、前記半導体結晶がGaAsの単結晶であり、平均転位密度が1×10 3 cm -2 以上1×104cm-2以下であることを特徴とする、化合物半導体結晶。
- 平均転位密度が5×103cm-2以下であることを特徴とする、請求項1記載の化合物半導体結晶。
- ボロン濃度が、3×1016cm-3以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物半導体結晶。
- ボロン濃度が、1×1016cm-3以下であることを特徴とする、請求項3に記載の化合物半導体結晶。
- インゴットの固化率0.1〜0.8の領域にわたるカーボン濃度が、0.5×1015cm-3〜1.5×1015cm-3であることを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれかに記載の化合物半導体結晶。
- インゴットの固化率0.1〜0.8の領域にわたり、炭素濃度が目標値に対して±50%以内に制御された、請求項1〜請求項5のいずれかに記載の化合物半導体結晶。
- 光弾性法で測定した平均残留歪みが1×10-5以下である基板からなる、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の化合物半導体結晶。
- 500〜700μmの厚みを有する基板からなる、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の化合物半導体結晶。
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