JPH02145499A - 砒化ガリウム単結晶の成長方法 - Google Patents
砒化ガリウム単結晶の成長方法Info
- Publication number
- JPH02145499A JPH02145499A JP63298429A JP29842988A JPH02145499A JP H02145499 A JPH02145499 A JP H02145499A JP 63298429 A JP63298429 A JP 63298429A JP 29842988 A JP29842988 A JP 29842988A JP H02145499 A JPH02145499 A JP H02145499A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- quartz
- ampoule
- gallium arsenide
- zone
- 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.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 60
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 67
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 239000003708 ampul Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 3
- 229910005224 Ga2O Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/42—Gallium arsenide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は砒化ガリウム単結晶の成長方法に関し、特に
砒化ガリウム多結晶から単結晶に成長させる二温度帯域
法に関する。
砒化ガリウム多結晶から単結晶に成長させる二温度帯域
法に関する。
砒化ガリウム単結晶は直接禁止帯半導体で、放射再結合
効率が良いので、赤外線発光ダイオード（Ｉｎｆｒａｒ
ｅｄ ＬＢＤ）や太陽電池、レーザーダイオード、オプ
トエレクトロニック集積回路（ＯＢＩＣ）などのオプト
エレクトロニックデバイスの基体として良く使われてい
る。
効率が良いので、赤外線発光ダイオード（Ｉｎｆｒａｒ
ｅｄ ＬＢＤ）や太陽電池、レーザーダイオード、オプ
トエレクトロニック集積回路（ＯＢＩＣ）などのオプト
エレクトロニックデバイスの基体として良く使われてい
る。
一般的に、砒化ガリウム単結晶は、まず多結晶を製造し
てから、この多結晶を溶融状態から一定条件に制御して
冷却固化させて得る。従来から砒化ガリウム多結晶を単
結晶に成長させる方法としては、ＨＢ法（水平ブリッジ
マン法）とＧＦ法（温度傾斜法）がある。ＨＢ法は、加
熱炉の温度帯域の数の差異により、２温度帯域水平ブリ
ッジマン（２Ｔ−ＨＢ）法と３温度帯域水平ブリッジマ
ン（３Ｔ−ＨＢ）法とに分けられる。
てから、この多結晶を溶融状態から一定条件に制御して
冷却固化させて得る。従来から砒化ガリウム多結晶を単
結晶に成長させる方法としては、ＨＢ法（水平ブリッジ
マン法）とＧＦ法（温度傾斜法）がある。ＨＢ法は、加
熱炉の温度帯域の数の差異により、２温度帯域水平ブリ
ッジマン（２Ｔ−ＨＢ）法と３温度帯域水平ブリッジマ
ン（３Ｔ−ＨＢ）法とに分けられる。
２Ｔ−ＨＢ法は、第５図の（イ）に示すように、概して
、まず、石英ボート内に砒化ガリウム多結晶と種結晶を
置、き石英アンプルの一端側に胃くと共に、他端に、砒
化ガリウムから砒素分を逸脱させないように砒素の蒸気
圧を飽和状態に維持するための少量の砒素を入れ、減圧
下で真空減圧を行なった後密封する。完成した石英アン
プルを低温炉及び高温炉からなる二連式の加熱炉内に挿
入する。次に、低温炉を約６００〜６２０℃に保ち石英
アンプル内の砒素の蒸気圧をｌ ａｔｍ程維持し、高温
炉では、種結晶部分や結晶界面を１２３８℃、砒化ガリ
ウム融液中の温度勾配を、０．１〜ｂ整するように加熱
炉を移動しながら結晶成長や結晶化を行なう。その後、
約１．０℃／時の速度で冷却し、５０時間で全体を固化
させ、更に、１００℃／時で室温まで冷却し、このよう
にしてＧａＡｓ単結晶を成長することができる。
、まず、石英ボート内に砒化ガリウム多結晶と種結晶を
置、き石英アンプルの一端側に胃くと共に、他端に、砒
化ガリウムから砒素分を逸脱させないように砒素の蒸気
圧を飽和状態に維持するための少量の砒素を入れ、減圧
下で真空減圧を行なった後密封する。完成した石英アン
プルを低温炉及び高温炉からなる二連式の加熱炉内に挿
入する。次に、低温炉を約６００〜６２０℃に保ち石英
アンプル内の砒素の蒸気圧をｌ ａｔｍ程維持し、高温
炉では、種結晶部分や結晶界面を１２３８℃、砒化ガリ
ウム融液中の温度勾配を、０．１〜ｂ整するように加熱
炉を移動しながら結晶成長や結晶化を行なう。その後、
約１．０℃／時の速度で冷却し、５０時間で全体を固化
させ、更に、１００℃／時で室温まで冷却し、このよう
にしてＧａＡｓ単結晶を成長することができる。
ＧＦ法は、第５図の（ハ）に示すように、２Ｔ−ＨＢ法
と大体同様で、ただ、２Ｔ−ＨＢ法は加熱炉を移動して
ＧａＡｓにかかる各部の温度を制御し、ＧＦ法は炉温の
調整によってＧａＡｓにかかる各部の温度を制御する。
と大体同様で、ただ、２Ｔ−ＨＢ法は加熱炉を移動して
ＧａＡｓにかかる各部の温度を制御し、ＧＦ法は炉温の
調整によってＧａＡｓにかかる各部の温度を制御する。
この２つの成長方法は、すべて、高温度帯域（高温炉）
に成長させた単結晶を直に低温度帯域に進ませるので、
結晶に大きな熱応力を受けて著しい転位を生じ、また、
下記反応（１）により、Ｇａ（１）＋ＳｉＯ□＝Ｇａｚ
Ｏ（ｇ）＋Ｓｉ （ＧａＡｓ（］）中） ・ （１）
不純物のＳｉが砒化ガリウム溶液に侵入するのみならず
、生成するＧａ２Ｏ蒸気も低温度帯域に拡散し、低温度
帯域に於ける砒素蒸気と下記のように反応し、 ３Ｇａ２０ （、ｇ）＋ＡＳａ （ｇ）＝ ４ＧａＡ
ｓ （ｓ）＋Ｇａ２０３（ｓ）−（２）この反応（２）
が上記反応（１）を平衡に維持させず引き続いて右に進
ませ、砒化ガリウム単結晶の純度を一層悪化させ、また
、固化した単結晶製品も石英ボートに付着するなどの欠
点がある。
に成長させた単結晶を直に低温度帯域に進ませるので、
結晶に大きな熱応力を受けて著しい転位を生じ、また、
下記反応（１）により、Ｇａ（１）＋ＳｉＯ□＝Ｇａｚ
Ｏ（ｇ）＋Ｓｉ （ＧａＡｓ（］）中） ・ （１）
不純物のＳｉが砒化ガリウム溶液に侵入するのみならず
、生成するＧａ２Ｏ蒸気も低温度帯域に拡散し、低温度
帯域に於ける砒素蒸気と下記のように反応し、 ３Ｇａ２０ （、ｇ）＋ＡＳａ （ｇ）＝ ４ＧａＡ
ｓ （ｓ）＋Ｇａ２０３（ｓ）−（２）この反応（２）
が上記反応（１）を平衡に維持させず引き続いて右に進
ませ、砒化ガリウム単結晶の純度を一層悪化させ、また
、固化した単結晶製品も石英ボートに付着するなどの欠
点がある。
上記欠点を除去するために、３Ｔ−ＨＢ法は、第５図の
（ロ）に示すように、高温度帯域と低温度帯域との間に
徐冷域として中間温度帯域を設け、成長させた単結晶を
１１００〜１２２０℃の高温に暫くおいてから、引続き
、低温度帯にさらして固化させることにより、結晶にか
かる熱応力を軽減し、また、高温度帯域と中間温度帯域
との間に、小さな穴が開けられた拡散ｗ＆壁を設け、こ
れにより、ｅａ２０（ｇ）を、この障壁と、この障壁を
通過している砒素蒸気の抵抗によって高温度帯域に遮蔽
し、高温度帯にあるｃａ２０（ｇ）を間もなく飽和状態
にさせて上記反応（１）を防止する。
（ロ）に示すように、高温度帯域と低温度帯域との間に
徐冷域として中間温度帯域を設け、成長させた単結晶を
１１００〜１２２０℃の高温に暫くおいてから、引続き
、低温度帯にさらして固化させることにより、結晶にか
かる熱応力を軽減し、また、高温度帯域と中間温度帯域
との間に、小さな穴が開けられた拡散ｗ＆壁を設け、こ
れにより、ｅａ２０（ｇ）を、この障壁と、この障壁を
通過している砒素蒸気の抵抗によって高温度帯域に遮蔽
し、高温度帯にあるｃａ２０（ｇ）を間もなく飽和状態
にさせて上記反応（１）を防止する。
しかしながら、３Ｔ−ＨＢ法は、上記のように、高温度
帯域と中間温度帯域と低温度帯域とがあるので、加熱炉
を長くしなければならない。加熱炉を長くすると、アン
プルを空中に支持するセラミック管も長くしなければな
らない。例えば、長さ５０ｃｍの砒化ガリウム単結晶を
成長させようとしたら、長さ３ｍ以上の加熱炉と長さ３
．５ｍ以上のセラミック管を使用しなければならない。
帯域と中間温度帯域と低温度帯域とがあるので、加熱炉
を長くしなければならない。加熱炉を長くすると、アン
プルを空中に支持するセラミック管も長くしなければな
らない。例えば、長さ５０ｃｍの砒化ガリウム単結晶を
成長させようとしたら、長さ３ｍ以上の加熱炉と長さ３
．５ｍ以上のセラミック管を使用しなければならない。
そうすると、コストが高くなるのみならず、温度制御も
より難しくなる。
より難しくなる。
本発明はこのような欠点を解決するためになされたもの
である。
である。
即ち、本発明は、割合に短い加熱炉を使用するが、３Ｔ
−ＨＢ法のように、高温度帯にあるＧａ２Ｏ軸）を間も
なく飽和状態にさせて上記反応（１）を防止する効果が
ある、砒化ガリウム多結晶を単結晶に成長させる方法を
提供することを目的とする。
−ＨＢ法のように、高温度帯にあるＧａ２Ｏ軸）を間も
なく飽和状態にさせて上記反応（１）を防止する効果が
ある、砒化ガリウム多結晶を単結晶に成長させる方法を
提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の砒化ガリウム単結
晶の成長方法は、まず第一に３Ｔ−ＨＢ法のように中間
温度帯域を設けるが、低温度帯域を除去することを特徴
とする。
晶の成長方法は、まず第一に３Ｔ−ＨＢ法のように中間
温度帯域を設けるが、低温度帯域を除去することを特徴
とする。
また、本発明の砒化ガリウム単結晶の成長方法は、アン
プルを、石英ボートが収容できる限りなるべく短くし、
砒素蒸気が充満できる空間を小さくすることを特徴とす
る。
プルを、石英ボートが収容できる限りなるべく短くし、
砒素蒸気が充満できる空間を小さくすることを特徴とす
る。
即ち、本発明は、概して、石英ボート内に砒化ガリウム
多結晶を置いてからその一端に種結晶を置き、そして、
それを密封した後の内部長軸方向の長さがこの石英ボー
トとほぼ同等の石英アンプルにこの石英アンプルを装入
して減圧真空にした後密封し、次に、この石英アンプル
を砒化ガリウム溶融温度から石英の軟化温度までの範囲
に維持する温度帯域において加熱し、石英ボート内にお
ける多結晶を溶融し、次に、種付けをした後、石英アン
プルの種結晶を置く一端を先頭として、該石英アンプル
を徐々に１１００〜１２２０℃の範囲に維持する温度帯
域へ移動させながら結晶成長および徐冷を行なった後、
生成させた単結晶を徐々に室温まで冷却する。
多結晶を置いてからその一端に種結晶を置き、そして、
それを密封した後の内部長軸方向の長さがこの石英ボー
トとほぼ同等の石英アンプルにこの石英アンプルを装入
して減圧真空にした後密封し、次に、この石英アンプル
を砒化ガリウム溶融温度から石英の軟化温度までの範囲
に維持する温度帯域において加熱し、石英ボート内にお
ける多結晶を溶融し、次に、種付けをした後、石英アン
プルの種結晶を置く一端を先頭として、該石英アンプル
を徐々に１１００〜１２２０℃の範囲に維持する温度帯
域へ移動させながら結晶成長および徐冷を行なった後、
生成させた単結晶を徐々に室温まで冷却する。
詳しく言うと、本発明は、石英ボート内に砒化ガリウム
多結晶を置いてからその一端に種結晶を置き、次いで、
それを密封した後の内部軸方向の長さがこの石英ボート
とほぼ同等長さの石英アンプルに該石英ボートを装入し
て１０−５〜１０−’ ）ル範囲まで真空減圧を行なっ
た後密封する工程と、この石英アンプルを１２３８℃か
ら石英の軟化温度までの範囲に維持する第一の温度帯域
において加熱し、該石英ボート内における多結晶を溶融
する工程と、種付けをした後、温度勾配を２〜ｂ するように、石英アンプルの種結晶を置（一端を先頭と
して、該石英アンプルを徐々に前記第一の温度帯域から
１１００〜１２２０℃範囲に維持する第二の温度帯域へ
移動させながら結晶成長を行なう工程と、石英アンプル
を全部第二の温度帯域に移入した後、そこに放置し、砒
化ガリウム溶液を完全に単結晶に成長させるまで徐冷す
る工程と、このように生成させた単結晶を約１０〜ｂ 温度７５０〜８５０℃範囲まで冷却する工程と、引続き
、５０〜ｂ 程とからなることを特徴とする砒化ガリウム単結晶の二
温度帯域成長方法を提供する。
多結晶を置いてからその一端に種結晶を置き、次いで、
それを密封した後の内部軸方向の長さがこの石英ボート
とほぼ同等長さの石英アンプルに該石英ボートを装入し
て１０−５〜１０−’ ）ル範囲まで真空減圧を行なっ
た後密封する工程と、この石英アンプルを１２３８℃か
ら石英の軟化温度までの範囲に維持する第一の温度帯域
において加熱し、該石英ボート内における多結晶を溶融
する工程と、種付けをした後、温度勾配を２〜ｂ するように、石英アンプルの種結晶を置（一端を先頭と
して、該石英アンプルを徐々に前記第一の温度帯域から
１１００〜１２２０℃範囲に維持する第二の温度帯域へ
移動させながら結晶成長を行なう工程と、石英アンプル
を全部第二の温度帯域に移入した後、そこに放置し、砒
化ガリウム溶液を完全に単結晶に成長させるまで徐冷す
る工程と、このように生成させた単結晶を約１０〜ｂ 温度７５０〜８５０℃範囲まで冷却する工程と、引続き
、５０〜ｂ 程とからなることを特徴とする砒化ガリウム単結晶の二
温度帯域成長方法を提供する。
上記結晶成長を行なう工程は、上記第一温度帯域と上記
第二温度帯域とから構成された加熱炉を移動することに
より、該第−温度帯に置かれる石英アンプルを、種結晶
を置く一端から徐々に該第二温度帯域にさらしても良い
が、炉温の調整によりＧａＡｓにかかる温度変化を制御
しても良い。
第二温度帯域とから構成された加熱炉を移動することに
より、該第−温度帯に置かれる石英アンプルを、種結晶
を置く一端から徐々に該第二温度帯域にさらしても良い
が、炉温の調整によりＧａＡｓにかかる温度変化を制御
しても良い。
また、本発明において、石英アンプル内に、従来のよう
に砒素を置く必要性はないが、石英ボート外に、ＰＶ＝
ｎＲＴ式により、Ｐを１大気圧とし、Ｔを１２３８℃と
し、■を石英アンプル内の余裕空間として計算した砒素
気体のｎ量に相当する少量の砒素を置くことが好ましい
。
に砒素を置く必要性はないが、石英ボート外に、ＰＶ＝
ｎＲＴ式により、Ｐを１大気圧とし、Ｔを１２３８℃と
し、■を石英アンプル内の余裕空間として計算した砒素
気体のｎ量に相当する少量の砒素を置くことが好ましい
。
上記のように、本発明は、３Ｔ−ＨＢ法や２Ｔ−ＨＢ法
の低温度帯域を除去することにより、加熱炉の寸法を小
さくすることができるのみならず、また、Ｔａｋａｓｈ
ｉ ５ｕｚｕｋｉ ｅｔ ａｌの論文（Ｓｕｍｉｔｏｍ
。
の低温度帯域を除去することにより、加熱炉の寸法を小
さくすることができるのみならず、また、Ｔａｋａｓｈ
ｉ ５ｕｚｕｋｉ ｅｔ ａｌの論文（Ｓｕｍｉｔｏｍ
。
Ｂｌｅｃｔｒｌｃ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ
、 Ｎｕｍｂｅｒ １８． Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１７８、
ｐａｇｅ１０５−１１１）に記述されているように、
上記反応（２）は温度１０００℃以上において殆ど生じ
ないので、本発明のように、単結晶成長を、１２３８℃
から石英軟化温度までの範囲に維持する温度帯域と１１
００〜１２２０℃範囲に維持する温度帯域とて構成した
二温度帯域加熱炉において行なうと、この反応（２）を
阻止することができる。
、 Ｎｕｍｂｅｒ １８． Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１７８、
ｐａｇｅ１０５−１１１）に記述されているように、
上記反応（２）は温度１０００℃以上において殆ど生じ
ないので、本発明のように、単結晶成長を、１２３８℃
から石英軟化温度までの範囲に維持する温度帯域と１１
００〜１２２０℃範囲に維持する温度帯域とて構成した
二温度帯域加熱炉において行なうと、この反応（２）を
阻止することができる。
反応（２）を阻止すると、上記反応（１）により生成さ
れるＧａ２０（ｇ） は間もなく飽和状態になるので、
間接的に反応（１）を阻止し、付着現象を排除すること
もできる。
れるＧａ２０（ｇ） は間もなく飽和状態になるので、
間接的に反応（１）を阻止し、付着現象を排除すること
もできる。
その上、本発明は、また、アンプルを、石英ボートが収
容できる限り、なるべく短くし、砒素蒸気が充満できる
空間を小さくすることにより、砒化ガリウムから蒸気と
しで逃散する砒素分を、砒化ガリウム単結晶の成長に影
響を及ぼさない所定範囲に制限することができるので、
従来この砒素分の逃散を防止するためにアンプル内に入
れられている蒸気圧調節用の砒素を減量ないし除去する
ことができる。
容できる限り、なるべく短くし、砒素蒸気が充満できる
空間を小さくすることにより、砒化ガリウムから蒸気と
しで逃散する砒素分を、砒化ガリウム単結晶の成長に影
響を及ぼさない所定範囲に制限することができるので、
従来この砒素分の逃散を防止するためにアンプル内に入
れられている蒸気圧調節用の砒素を減量ないし除去する
ことができる。
以下、実施例を挙げてみよう。
第１図に示すのは、この実施例の寸法の概要ブロックダ
イヤグラムであり、図示のように、本発明は概して （ａ）砒化ガリウム多結晶を石英ボートと石英アンプル
に搭載密封する工程と、 （ｂ）砒化ガリウム多結晶を溶融する工程と、（Ｃ）砒
化ガリウム溶液を種付けした後、徐々に１１００〜１２
２０℃範囲に維持する温度帯域へ移動させながら結晶成
長を行なう工程と、 （ｄ）生成させた単結晶を徐々に室温まで冷却する工程
と からなる。
イヤグラムであり、図示のように、本発明は概して （ａ）砒化ガリウム多結晶を石英ボートと石英アンプル
に搭載密封する工程と、 （ｂ）砒化ガリウム多結晶を溶融する工程と、（Ｃ）砒
化ガリウム溶液を種付けした後、徐々に１１００〜１２
２０℃範囲に維持する温度帯域へ移動させながら結晶成
長を行なう工程と、 （ｄ）生成させた単結晶を徐々に室温まで冷却する工程
と からなる。
第２図に示すのは、この方法、特に工程（ｂ）〜（ｄ）
を行なう実験設備である。図示のように、この実験設備
は、概して、１２３８〜１２５０℃の範囲に維持する第
一の温度帯域（１１）と１１００〜１２２０℃範囲に維
持する第二の温度帯域（１２）とから構成され、且つ、
移動自在に台車（２）に載せである加熱炉（１）と、空
中に渡ってこの加熱炉（１）を貫通しているセラミック
管（３）と、前記台車（２）を速度１ｍｍ〜５ｃｍ／時
で駆動できる伝動装置（４）と、前記加熱炉（１）の発
熱を制御するだめの温度制御装置（５）と、この伝動装
置（４）及び温度制御装置（５）の作動を制御するため
のコンピュータ（６）と、放射伝熱により結晶界面を制
御するために前記加熱炉（１）に設けられた石英窓（７
〉と、この石英窓（７）に向かうように設けられた撮影
設備や反射鏡などの光学系（８）とからなる。
を行なう実験設備である。図示のように、この実験設備
は、概して、１２３８〜１２５０℃の範囲に維持する第
一の温度帯域（１１）と１１００〜１２２０℃範囲に維
持する第二の温度帯域（１２）とから構成され、且つ、
移動自在に台車（２）に載せである加熱炉（１）と、空
中に渡ってこの加熱炉（１）を貫通しているセラミック
管（３）と、前記台車（２）を速度１ｍｍ〜５ｃｍ／時
で駆動できる伝動装置（４）と、前記加熱炉（１）の発
熱を制御するだめの温度制御装置（５）と、この伝動装
置（４）及び温度制御装置（５）の作動を制御するため
のコンピュータ（６）と、放射伝熱により結晶界面を制
御するために前記加熱炉（１）に設けられた石英窓（７
〉と、この石英窓（７）に向かうように設けられた撮影
設備や反射鏡などの光学系（８）とからなる。
第３図に示すのはこの実施例の試験製作の制御の概要を
示す図である。この図を第１図と第２図と共に参照しな
がらこの実施例の試験手順を以下に説明する。
示す図である。この図を第１図と第２図と共に参照しな
がらこの実施例の試験手順を以下に説明する。
（ａ）砒化ガリウム多結晶を石英ボートと石英アンプル
に搭載密封する工程 直径２インチ、長さ３０ｃｍの半円筒形石英ボート（１
０）内に１．４ ｋｇの砒化ガリウム多結晶（Ｌｏｔ’
）を置いてからその突出とした一端に種結晶（１０２）
を置き、そして、この石英ボート（１０）を、該石英ボ
ートとほぼ同等の長さの石英アンプル（１３）に装入し
、また、石英ボート外の石英アンプルの余裕空間に１．
５ｇの砒素を置き、そして、１０−７トルまで真空減圧
を行なった後密封した。
に搭載密封する工程 直径２インチ、長さ３０ｃｍの半円筒形石英ボート（１
０）内に１．４ ｋｇの砒化ガリウム多結晶（Ｌｏｔ’
）を置いてからその突出とした一端に種結晶（１０２）
を置き、そして、この石英ボート（１０）を、該石英ボ
ートとほぼ同等の長さの石英アンプル（１３）に装入し
、また、石英ボート外の石英アンプルの余裕空間に１．
５ｇの砒素を置き、そして、１０−７トルまで真空減圧
を行なった後密封した。
（ｂ）砒化ガリウム多結晶を溶融する工程第３図の曲線
（３１）の部分に示すように、この石英アンプル（１０
）を第一の温度帯域（１１）において加熱し、石英アン
プル（１０）内における多結晶（１０１）を溶融した。
（３１）の部分に示すように、この石英アンプル（１０
）を第一の温度帯域（１１）において加熱し、石英アン
プル（１０）内における多結晶（１０１）を溶融した。
（Ｃ）砒化ガリウム溶液を種付けした後、徐々に第二の
温度帯域へ移動させながら結晶成長を行なう工程 第３図の曲線（３２）の部分に示すように、砒化ガリウ
ム溶液を種付けした後、温度勾配を３．５℃／ ｃｍに
制御するように、石英アンプル（１０）の種結晶（１０
２）を置いた方の端部を先頭とし、はぼ２＋＋＋ｎ＋
／ ｈ ｒの速度で加熱炉（１）を移動して該石英アン
プル（１０）を徐々に前記第一の温度帯域（１１）から
第二の温度帯域（１２）へ移動させながら結晶成長を行
なった。
温度帯域へ移動させながら結晶成長を行なう工程 第３図の曲線（３２）の部分に示すように、砒化ガリウ
ム溶液を種付けした後、温度勾配を３．５℃／ ｃｍに
制御するように、石英アンプル（１０）の種結晶（１０
２）を置いた方の端部を先頭とし、はぼ２＋＋＋ｎ＋
／ ｈ ｒの速度で加熱炉（１）を移動して該石英アン
プル（１０）を徐々に前記第一の温度帯域（１１）から
第二の温度帯域（１２）へ移動させながら結晶成長を行
なった。
（ｄ）生成した単結晶を徐々に室温まで冷却する工程
この工程は以下二過程に別けて行なった。
（ｄｌ）第３図の曲線（３３）の部分に示すように、石
英アンプルを全部第二の温度帯域（１２）に移入した後
、上記（Ｃ）のように生成させた単結晶を約り５℃／時
の速度で温度８００℃範囲まで冷却した。
英アンプルを全部第二の温度帯域（１２）に移入した後
、上記（Ｃ）のように生成させた単結晶を約り５℃／時
の速度で温度８００℃範囲まで冷却した。
（ｄ２）上記８００℃まで冷却させた単結晶を、弓続き
、８０℃／時の速度で室温まで冷却し、１．４ ｋｇの
砒化ガリウム単結晶を生成した。
、８０℃／時の速度で室温まで冷却し、１．４ ｋｇの
砒化ガリウム単結晶を生成した。
得られた砒化ガリウム単結晶の歩留りは８０％位であり
、かつその（１１１）方向の転位密度の分布を測定した
ところ第４図に示されるように５０００／ ｃｎ！以下
の良好な成績が得られた。
、かつその（１１１）方向の転位密度の分布を測定した
ところ第４図に示されるように５０００／ ｃｎ！以下
の良好な成績が得られた。
上記実施例から分かるように、本発明は比較的短い加熱
炉を使用して、３Ｔ−ＨＢ法のように高温度帯域にある
Ｇａ２０（ｇ）を飽和状態にさせて前記反応（１）を阻
止して付着現象を排除する効果があるのみならず、高い
歩留りで低い転位密度の砒化ガリウム単結晶を得ること
ができる効果がある。
炉を使用して、３Ｔ−ＨＢ法のように高温度帯域にある
Ｇａ２０（ｇ）を飽和状態にさせて前記反応（１）を阻
止して付着現象を排除する効果があるのみならず、高い
歩留りで低い転位密度の砒化ガリウム単結晶を得ること
ができる効果がある。
第１図は本発明の実施例の工程の概要を示すブロックダ
イヤグラムで、第２図は上記実施例の寸法、特に工程（
ｂ）〜（ｄ）を行なう実験設備の断面概要図で、第３図
はこの実施例の試験製作の（符号の説明） １・・・加熱炉、 １２・・・徐冷帯域、 ３・・・セラミック管、 ５・・・温度制御装置、 ７・・・石英窓、 １０・・・石英ボート、 １０１・・・砒化ガリウム多結晶、 １０２・・・種結晶、 １３・・・アンプル。 １１・・・高温度帯域、 ２・・・台車、 ４・・・伝動装置、 ６・・・コンピュータ、 訃・・撮影設備や反射鏡、 兜 （、ｕｌつ）°０旧°ヨ
イヤグラムで、第２図は上記実施例の寸法、特に工程（
ｂ）〜（ｄ）を行なう実験設備の断面概要図で、第３図
はこの実施例の試験製作の（符号の説明） １・・・加熱炉、 １２・・・徐冷帯域、 ３・・・セラミック管、 ５・・・温度制御装置、 ７・・・石英窓、 １０・・・石英ボート、 １０１・・・砒化ガリウム多結晶、 １０２・・・種結晶、 １３・・・アンプル。 １１・・・高温度帯域、 ２・・・台車、 ４・・・伝動装置、 ６・・・コンピュータ、 訃・・撮影設備や反射鏡、 兜 （、ｕｌつ）°０旧°ヨ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、石英ボート内に砒化ガリウム多結晶を、その一端に
種結晶を置き、密封後の内部軸方向長が石英ボートの長
さにほぼ等しい石英アンプルに該石英ボートを装入し、
１０＾−＾５〜１０＾−＾７トル範囲まで真空減圧を行
なって該石英アンプルを密封する工程と、 該石英アンプルを１２３８℃から石英の軟化温度までの
範囲の温度に維持する第一の温度帯域において加熱し、
該石英ボート内における多結晶を溶融する工程と、 温度勾配を２〜５℃／ｃｍに制御するように、石英アン
プルをその種結晶を置いた方の端部を先頭として前記第
一温度帯域から１１００〜１２２０℃の範囲の温度に維
持する第二の温度帯域へ徐々に移動させながら結晶成長
を行なう工程と、 石英アンプルを第二温度帯域に全部移入した後、上記に
おいて生成した単結晶を約１０〜３０℃／時の速度で７
５０〜８５０℃の範囲の温度まで冷却する工程と、 引続き、５０〜１００℃／時の速度で室温まで冷却する
工程とからなる、砒化ガリウム単結晶の二温度帯域成長
方法。 ２、上記結晶成長工程において、上記第一温度帯域と上
記第二温度帯域とから構成された加熱炉を移動すること
により、該第一温度帯域に置いた石英アンプルを種結晶
を置いた方の端部から該第二温度帯域に徐々にさらすこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の砒化ガリウ
ム単結晶の二温度帯域成長方法。 ３、上記砒化ガリウムを密封する工程において、該石英
アンプル内の該石英ボート外に、１大気圧、１２３８℃
の下で該石英アンプル内の余裕空間に存在できる砒素気
体の量に相当する砒素量を置くことを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の砒化ガリウム単結晶の二温度帯域
成長方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/290,994 US4902376A (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Modified horizontal bridgman method for growing GaAs single crystal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02145499A true JPH02145499A (ja) | 1990-06-04 |
Family
ID=23118378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63298429A Pending JPH02145499A (ja) | 1988-12-28 | 1988-11-28 | 砒化ガリウム単結晶の成長方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4902376A (ja) |
| JP (1) | JPH02145499A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04260697A (ja) * | 1991-02-08 | 1992-09-16 | Hitachi Cable Ltd | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5200370A (en) * | 1990-11-16 | 1993-04-06 | Fiber Materials, Inc. | Monocrystalline ceramic fibers and method of preparing same |
| US6332922B1 (en) * | 1998-02-26 | 2001-12-25 | Nikon Corporation | Manufacturing method for calcium fluoride and calcium fluoride for photolithography |
| US20030172870A1 (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-18 | Axt, Inc. | Apparatus for growing monocrystalline group II-VI and III-V compounds |
| TWI545237B (zh) * | 2009-01-20 | 2016-08-11 | Sumitomo Electric Industries | Fabrication of conductive GaAs and substrate and the like |
| JP6394838B1 (ja) * | 2017-07-04 | 2018-09-26 | 住友電気工業株式会社 | ヒ化ガリウム結晶体およびヒ化ガリウム結晶基板 |
| CN107955971B (zh) * | 2017-12-27 | 2020-07-21 | 有研光电新材料有限责任公司 | 水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法 |
| CN110093667A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-06 | 浙江森尼克半导体有限公司 | 一种气相生长ZnTe单晶体的装置及方法 |
| CN118064960B (zh) * | 2024-03-05 | 2024-08-30 | 安徽科瑞思创晶体材料有限责任公司 | 一种连续生长水平布里奇曼炉 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5382699A (en) * | 1976-12-28 | 1978-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semi-insulating gallium arsenide single crystal |
| JPS57209897A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method and apparatus for preparation of single crystal of compound semiconductor |
| JPS58156599A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-17 | Hitachi Cable Ltd | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3481711A (en) * | 1964-08-04 | 1969-12-02 | Nippon Electric Co | Crystal growth apparatus |
| US3520810A (en) * | 1968-01-15 | 1970-07-21 | Ibm | Manufacture of single crystal semiconductors |
| US3623905A (en) * | 1968-11-06 | 1971-11-30 | Sumitomo Electric Industries | Gallium compounds with reduced silicon contamination and a method of manufacturing them |
| CH549530A (de) * | 1969-08-27 | 1974-05-31 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von hochreinem galliumarsenid. |
| IT943198B (it) * | 1970-12-11 | 1973-04-02 | Philips Nv | Procedimento per la fabbricazione di monocristalli semiconduttori |
| US3877883A (en) * | 1973-07-13 | 1975-04-15 | Rca Corp | Method of growing single crystals of compounds |
-
1988
- 1988-11-28 JP JP63298429A patent/JPH02145499A/ja active Pending
- 1988-12-28 US US07/290,994 patent/US4902376A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5382699A (en) * | 1976-12-28 | 1978-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semi-insulating gallium arsenide single crystal |
| JPS57209897A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method and apparatus for preparation of single crystal of compound semiconductor |
| JPS58156599A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-17 | Hitachi Cable Ltd | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04260697A (ja) * | 1991-02-08 | 1992-09-16 | Hitachi Cable Ltd | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4902376A (en) | 1990-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH02145499A (ja) | 砒化ガリウム単結晶の成長方法 | |
| GB803830A (en) | Semiconductor comprising silicon and method of making it | |
| JPH10259100A (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| EP1114884B1 (en) | Process for producing compound semiconductor single crystal | |
| JPH10218699A (ja) | 化合物半導体単結晶の成長方法 | |
| JP2001180918A (ja) | リン化インジウムの直接合成法 | |
| JP2004203721A (ja) | 単結晶成長装置および成長方法 | |
| JP2773441B2 (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| JPS6090897A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法および製造装置 | |
| JP2887978B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体組成物の合成方法 | |
| JPH11180792A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2001080987A (ja) | 化合物半導体結晶の製造装置及びそれを用いた製造方法 | |
| JPH08290991A (ja) | 化合物半導体単結晶の成長方法 | |
| JPH10203891A (ja) | 単結晶成長方法及びその装置 | |
| JPH08319189A (ja) | 単結晶の製造方法及び単結晶製造装置 | |
| JPH069025Y2 (ja) | 化合物半導体単結晶製造装置 | |
| JPH10212192A (ja) | バルク結晶の成長方法 | |
| JP2885452B2 (ja) | ▲ｉｉｉ▼―▲ｖ▼族化合物結晶のボート成長方法 | |
| JP2873449B2 (ja) | 化合物半導体浮遊帯融解単結晶成長方法 | |
| JPS63134594A (ja) | ３−ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| CN117026360A (zh) | 一种生长大尺寸低位错密度GaSb单晶的装置和方法 | |
| JPH0368000B2 (ja) | ||
| JPS60255690A (ja) | 半導体結晶の製造方法 | |
| JPS60122791A (ja) | 液体封止結晶引上方法 | |
| JPS6335408A (ja) | リン化インジウム多結晶の合成方法 |