JPH02199100A - Production of inp single crystal - Google Patents

Production of inp single crystal

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Publication number
JPH02199100A
JPH02199100A JP1823289A JP1823289A JPH02199100A JP H02199100 A JPH02199100 A JP H02199100A JP 1823289 A JP1823289 A JP 1823289A JP 1823289 A JP1823289 A JP 1823289A JP H02199100 A JPH02199100 A JP H02199100A
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JP
Japan
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inp
raw material
temperature
single crystal
liquid
Prior art date
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Application number
JP1823289A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Kawarabayashi
川原林 茂
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To suppress variation of thermal conductivity of B2O3 and reduce frequency of twin production by preliminarily adding a specified amount of In2O3 and P2O5 to B2O3 as a sealing liquid in growth of InP single crystal using LEC method. CONSTITUTION:InP 7 as the raw material and B2O3 8 as a sealing liquid are put into a crucible 6 and fused by heating the crucible 6 using a heater 4 while applying a high pressure using an inert gas so that the sealing liquid 8 may cover the raw fused liquid of InP 7. Gather is then carried out by dipping an InP seed crystal 9 into the raw fused liquid of InP 7 while rotating the InP seed crystal 9 and the seed crystal 9 is pulled up to grow an InP single crystal 10. In the above-mentioned method, 0.06-0.08mol% In2O3 and 0.01-0.8mol% P2O5 are preliminarily added to B2O3.

Description

【発明の詳細な説明】 に)技術分野 この発明は、液体封止チョクラルスキー法(Liqui
d Encapsulated Czochralsk
i)により、InP単結晶を製造する方法の改良に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to the liquid-enclosed Czochralski method.
d Encapsulated Czochralsk
i) relates to an improvement in a method for manufacturing an InP single crystal.

液体封止チョクラルスキー法は、■−V化合物半導体で
あるGaAs単結晶の引上げに用いられる。
The liquid-sealed Czochralski method is used to pull a GaAs single crystal, which is a ■-V compound semiconductor.

これは、原料融液の上をB2O3の融液で覆い、不活性
ガスで高圧を加える事により、■族元素の揮散を防ごう
とするものである。
This is an attempt to prevent the volatilization of group (1) elements by covering the raw material melt with a B2O3 melt and applying high pressure with an inert gas.

InPは、m−v族化合物であるが、GaAsと共通の
点もあり、相異する点もある。
InP is an m-v group compound, but it has some things in common with GaAs, and some things that are different from it.

III −V族化合物の共通の問題は■族元素の融点で
の解離圧が高く、ストイキオメトリツクな単結晶が作り
にくいということである。
A common problem with Group III-V compounds is that the dissociation pressure at the melting point of the Group (I) element is high, making it difficult to form stoichiometric single crystals.

しかし、同じV族といっても。P、 As、 Sbの順
に解離圧が高い。特に、Pを含む化合物は、Pの解離圧
が高いので、Pの解離が深刻な問題である。
However, even though they are from the same V family. The dissociation pressure is higher in the order of P, As, and Sb. In particular, compounds containing P have a high dissociation pressure of P, so dissociation of P is a serious problem.

液体封止チョクラルスキー法(LEC)は、既に述べた
ように、B2O3で原料融液を覆うことにより、■族の
揮散を防ぐ方法である。
As already mentioned, the liquid-enclosed Czochralski method (LEC) is a method of covering the raw material melt with B2O3 to prevent the volatilization of group (2).

るつぼの中に原料を融解させ、上軸に付けた種結晶を回
転させながら、原料融液に漬け、種付けし、種結晶を徐
々に引上げることにより、単結晶を引上げる。
A single crystal is pulled by melting the raw material in a crucible, rotating the seed crystal attached to the upper shaft, immersing it in the raw material melt, seeding, and gradually pulling up the seed crystal.

LEC法は、GaAs単結晶の育成に使われており、G
aAsに対しては十分な実績がある。
The LEC method is used to grow GaAs single crystals, and
There is a sufficient track record for aAs.

(イ)従来技術 InPはGaAsと、結晶系が同じであって、電気的な
性質も似ているが、PがAsより活性であるので、異な
る点もある。
(a) Prior art InP has the same crystal system as GaAs and has similar electrical properties, but there are some differences because P is more active than As.

B2O3を液体封止剤とするLEC法をInPの単結晶
の育成に使う事ができるが、この場合、双晶(twin
 )が発生しやすい、という問題がある。
The LEC method using B2O3 as a liquid encapsulant can be used to grow InP single crystals, but in this case, twin
) is likely to occur.

双晶が発生すると、結晶を下降し、原料融液に漬けて再
び融かし、再び種付けから始めなければならない。この
ように双晶が生ずると、結晶成長をはじめからやり直さ
なければならない。
When twins occur, the crystal must be lowered, immersed in the raw material melt, melted again, and the seeding process must begin again. When twins occur in this way, the crystal growth must be restarted from the beginning.

双晶がたびたび発生すると、単結晶の引上げが殆どでき
なくなる。InPの引上げに於ては、高い頻度で双晶が
発生する。双晶の発生が、LEC法によるInP単結晶
育成の最大の問題である。
If twins occur frequently, it becomes almost impossible to pull a single crystal. When pulling InP, twinning occurs frequently. The occurrence of twins is the biggest problem in growing InP single crystals by the LEC method.

(つ)  P 20 s、Al2O3、Ga2O3を加
えたB2O3液体封止剤であるB2O3に、酸化物P2
O5、Al2O3、Ga2O3などを添加する事を提案
しているものかある(特公昭60−18635 )。
(1) B2O3, which is a B2O3 liquid sealant containing P20s, Al2O3, and Ga2O3, is added with an oxide P2
There is one that proposes adding O5, Al2O3, Ga2O3, etc. (Japanese Patent Publication No. 18635, 1983).

これは、B2O3の軟化が遅く、粘度低下が遅いので、
これが十分に流動性を持つ前に、GaAs原料からAs
が抜けてしまう、という事を解決するものである。
This is because B2O3 softens slowly and decreases viscosity slowly.
Before this material has sufficient fluidity, As is converted from GaAs raw material.
This is to solve the problem that the

B2O3はガラス状の物質であり450℃程度から軟化
しはじめ、600°Cになって流動体となる。流動体と
なって、GaAsの表面を覆う前に、Asが加熱されて
抜けてしまう。
B2O3 is a glass-like substance that begins to soften at about 450°C and becomes a fluid at 600°C. Before becoming a fluid and covering the surface of GaAs, the As is heated and escapes.

そこで、特公昭60−18635 (S 60.5.1
1公告)は、B2O3にAl2O3、Ga2O3,P2
O5などを添加して、軟化点を下げ、流動性を高めよう
としている。これらを加えると、600℃より低い温度
で、B2O3が十分な流動性を得て、原料の表面を覆う
ことになる。
Therefore, the Special Public Interest Publication No. 60-18635 (S 60.5.1
1) is B2O3 with Al2O3, Ga2O3, P2
Attempts are being made to lower the softening point and increase fluidity by adding O5 and the like. With these additions, at temperatures below 600° C., B2O3 gains sufficient fluidity to coat the surface of the raw material.

これは450°C〜600℃の温度範囲での問題を解決
するものである。不純物を加えると、一般に融点などは
下る傾向にある。B2O3の軟化点を下げるため、これ
らの不純物を加えるのである。
This solves the problem in the temperature range of 450°C to 600°C. Adding impurities generally tends to lower the melting point. These impurities are added to lower the softening point of B2O3.

軟化点を下げるのであるから、かなりの量の不純物を入
れなければならない。
In order to lower the softening point, a considerable amount of impurities must be added.

たとえば、0.5モル%のGa2O3,1,5%ル%ノ
A7203.5モル%のP2O5を加えたB2O3を用
いると書いである。
For example, it says to use B2O3 to which 0.5 mol% of Ga2O3, 1.5% of A720 and 3.5 mol% of P2O5 are added.

これは、GaAsの引上げを対象にしている。るつぼの
中に、 GaAsの多結晶原料と、B2O3を入れ、ヒ
ータで加熱する。昇温してゆくときに、B2O3を早く
液状にして、Asの抜けを防ごうとするものである。ス
トイキオメトリツクな単結晶を成長させることが目的で
ある。
This targets the pull-up of GaAs. A polycrystalline GaAs raw material and B2O3 are placed in a crucible and heated with a heater. As the temperature rises, B2O3 is quickly liquefied to prevent As from being removed. The purpose is to grow stoichiometric single crystals.

に) 発明が解決しようとする問題点 InP単結晶をLEC法で成長させる場合、最大の問題
は、頻繁な双晶の発生である。双晶の発生が、生産性を
低くしている。これはGaAl9の場合と違う。
2) Problems to be Solved by the Invention When growing an InP single crystal by the LEC method, the biggest problem is the frequent occurrence of twin crystals. The occurrence of twin crystals reduces productivity. This is different from the case of GaAl9.

それでは、なぜ、双晶が発生しゃすいか?という事であ
る。
So why do twins occur so easily? That's what it means.

双晶の発生原因として、 (1)固液界面のスカムなどの異物の存在(2)  固
液界面近傍の温度変動 (3)引上速度の変動 などの要因が考えられる。
Possible causes of twin crystal formation include (1) the presence of foreign matter such as scum at the solid-liquid interface, (2) temperature fluctuations near the solid-liquid interface, and (3) fluctuations in the pulling speed.

これらの要因のうち、最も重大なものは、固液界面近傍
の温度変動である。
The most important of these factors is temperature fluctuation near the solid-liquid interface.

これはどうして起こるのかというと、 (t)  B2O3の熱伝導度の変化 (1j)原料融液内の温度勾配の不均一(110種結晶
とるつぼの同軸度のずれ、などが原因として考えうる。
The reason why this occurs is that (t) Change in thermal conductivity of B2O3 (1j) Non-uniform temperature gradient in the raw material melt (110 Misalignment of coaxiality between the seed crystal and the crucible, etc.) may be the cause.

固液界面というのは、固体である単結晶と、原料融液(
InP )とが接する面である。
The solid-liquid interface is the interface between the solid single crystal and the raw material melt (
This is the surface in contact with InP).

原料融液の表面とほぼ同じ高さである。原料融液は固液
界面より下にある。
It is approximately the same height as the surface of the raw material melt. The raw material melt is below the solid-liquid interface.

これに対し、B2O3は液体封止剤であって、原料融液
を上から覆うものである。したがって、B2O3は固液
界面より上にある。
On the other hand, B2O3 is a liquid sealant that covers the raw material melt from above. Therefore, B2O3 is above the solid-liquid interface.

固液界面は、上からはB2O3と結晶、下からは融液に
よって挾まれているので、これらによって温度が支配さ
れる。
Since the solid-liquid interface is sandwiched between B2O3 and crystals from above and the melt from below, the temperature is controlled by these.

まず、(1)であるが、B2O3の上には、高圧の不活
性気体があり、これは盛んな対流を生じている。
First, regarding (1), there is a high-pressure inert gas above B2O3, which causes active convection.

高圧であるから、気体の密度が高く、対流による熱の伝
達も旺盛である。
Because of the high pressure, the gas density is high and heat transfer through convection is also strong.

B2O3の熱伝導度が変化するのではないか? という
事に気付いなのは本発明者が最初であるかもしれない。
Wouldn't the thermal conductivity of B2O3 change? The inventor may be the first to notice this.

もしも、B2O3の熱伝導度が結晶成長中に変化すれば
、固液界面の温度も変動するはずである。
If the thermal conductivity of B2O3 changes during crystal growth, the temperature at the solid-liquid interface should also change.

B2O3の熱伝導度変化ということも考慮に入れなけれ
ばならない。
The change in thermal conductivity of B2O3 must also be taken into account.

(11)について述べる。るつぼに入れられた原料は、
側周と下方からヒータの熱を受ける。このため原料融液
は、一般に、下が高温、上が低温になっている。また、
中心部よりるつぼに近い側周部が高温になっている。こ
のため、原料融液中には温度勾配が存在する。温度勾配
の向きや大きさは、原料融液中の位置によって変わる。
Let us discuss (11). The raw materials put into the crucible are
Receives heat from the heater from the side circumference and below. Therefore, the raw material melt generally has a high temperature at the bottom and a low temperature at the top. Also,
The side periphery, which is closer to the crucible, is hotter than the center. Therefore, a temperature gradient exists in the raw material melt. The direction and magnitude of the temperature gradient vary depending on the position in the raw material melt.

固液界面の近傍に於ても、下向きの温度勾配が生じてい
る。温度勾配が大きいと、融液から熱を得やすいし、小
さいと熱を得にくい。
A downward temperature gradient also occurs near the solid-liquid interface. If the temperature gradient is large, it is easy to obtain heat from the melt, and if it is small, it is difficult to obtain heat.

固液界面は、結晶下面が原料融液に接する面である。こ
の面内に於て温度は同一である。温度勾配が異なると、
受熱、放熱の程度が異なる。すると、等温度面である固
液界面に凹凸が生ずる。このため双晶が発生しやすくな
る。
The solid-liquid interface is the surface where the lower surface of the crystal comes into contact with the raw material melt. The temperature is the same within this plane. With different temperature gradients,
The degree of heat reception and heat radiation differs. As a result, irregularities occur on the solid-liquid interface, which is an isothermal surface. For this reason, twins are more likely to occur.

(110は、単結晶の主軸と、るつぼの中心とが喰い違
うため、単結晶が回転する際に、これが偏芯回転するこ
とにより、温度変動が生ずる、ということである。上軸
の下端に種結晶を付け、下軸の上端にるつぼを設置する
。上軸と下軸の中心線は同一である。このように軸合わ
せをしてあるが、種結晶やこれに続いて成長した単結晶
が上軸に対して偏芯する可能性がある。
(110 means that the main axis of the single crystal and the center of the crucible are different from each other, so when the single crystal rotates, it rotates eccentrically, causing temperature fluctuations. Attach a seed crystal and place a crucible at the upper end of the lower axis.The center lines of the upper and lower axes are the same.Although the axes are aligned in this way, the seed crystal and the single crystal that grew following it may be eccentric with respect to the upper axis.

本発明者は、これらの可能的な原因のうち、(i)の8
203の熱伝導度の問題が重要なのではないか?と考え
た。
Of these possible causes, the inventor has determined that (i) 8
Isn't the issue of thermal conductivity of 203 important? I thought.

00  目       的 LEC法によって、InP単結晶を引上げる際、B2O
3の熱伝導度の変動を抑える事により、双晶の発生頻度
を下げるようにした方法を提供することが本発明の目的
である。
00 Purpose When pulling InP single crystal by LEC method, B2O
It is an object of the present invention to provide a method that reduces the frequency of occurrence of twins by suppressing fluctuations in the thermal conductivity of No. 3.

ψ)本発明の方法 B2O3の熱伝導度が変化するのは、もちろん、これが
固体から液体へと変化してゆ<450℃〜600℃に於
て最も著しい。しかし、本発明はこのような温度範囲を
問題にしない。前述の特公昭60−18635号は、こ
の温度範囲を問題にしていたが、本発明はそうではない
ψ) Process of the Invention The change in thermal conductivity of B2O3 is, of course, most pronounced between <450 DEG C. and 600 DEG C., as it changes from solid to liquid. However, the present invention does not deal with such a temperature range. Although the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 18635/1988 dealt with this temperature range, this is not the case with the present invention.

本発明は、双晶の生ずるのを防ぐことを目的とする。双
晶は、結晶成長を始めた後に、なんらかの契機)ζよっ
て発生する。
The present invention aims to prevent the occurrence of twin crystals. Twins occur due to some trigger (ζ) after crystal growth begins.

当然、原料融液、B2O3の温度は高い。B2O3の温
度は、たとえば850℃〜950℃程度である。
Naturally, the temperature of the raw material melt and B2O3 is high. The temperature of B2O3 is, for example, about 850°C to 950°C.

このような温度では、B2O3は安定な液体であって、
物性の変化など起らない、と思われよう。
At such temperatures, B2O3 is a stable liquid and
One would think that no change in physical properties would occur.

ところがそうではない。However, this is not the case.

B2O3は原料であるInPと接触している。この事を
忘れてはならない。固体であったLnPが融解すると、
融液とB2O3が接する。すると、徐々にではあるが、
In、 PがB2O3に溶解してゆく。このため、B2
O3の熱伝導度が変化する。こういう可能性がある。
B2O3 is in contact with the raw material InP. Don't forget this. When solid LnP melts,
The melt and B2O3 come into contact. Then, although gradually,
In and P are dissolved in B2O3. For this reason, B2
The thermal conductivity of O3 changes. There is a possibility like this.

そこで、本発明者は、るつぼに、  InP多結晶と8
203固体とを入れ、これを結晶引上装置の中で、不活
性気体の高圧を加えながら加熱し、B2O3、InP多
結晶ともに融かした。そして、InPが融解した時から
の、B2O3中のIn、 Pの含有量を測定する事にし
た。これは、102発光分析により調べた。
Therefore, the present inventor placed InP polycrystal and 8
203 solid was heated in a crystal pulling apparatus while applying high pressure of inert gas, and both the B2O3 and InP polycrystals were melted. Then, we decided to measure the contents of In and P in B2O3 after the InP was melted. This was investigated by 102 emission spectrometry.

第1図はその結果を示すグラフである。横軸は、InP
原料が融解してからの時間色)である。縦軸の左軸はB
2O3中のIn含有量(wt%)を示す。これは白丸で
表現されている。B2O3中のIn含有量は10時間後
に0.2wt96になる。30時間後にQ、5wt%に
なる。50時間後にl、9wt96になった。つまり、
原料融解からの経過時間りとともに、これにほぼ比例し
て、B2O3中のInの含有量が増加してゆく。
FIG. 1 is a graph showing the results. The horizontal axis is InP
(time color) after the raw material has melted. The left axis of the vertical axis is B
The In content (wt%) in 2O3 is shown. This is represented by a white circle. The In content in B2O3 becomes 0.2wt96 after 10 hours. Q becomes 5wt% after 30 hours. After 50 hours, it became 1,9wt96. In other words,
As time elapses from melting of the raw material, the content of In in B2O3 increases almost in proportion to this.

縦軸の有軸は、B2O3中のPの含有量である。これは
白三角で表わされている。B2O3中のP含有量は、1
0時間後に約0.01wt96になった。30時間後に
約0.035wt%にナラた。50時間後に約0.04
6wt%になった。
The vertical axis indicates the content of P in B2O3. This is represented by an open triangle. The P content in B2O3 is 1
After 0 hours, it became about 0.01wt96. After 30 hours, it decreased to about 0.035 wt%. Approximately 0.04 after 50 hours
It became 6wt%.

つまり、B2O3中のPも、経過時間りとともに増加し
てゆ(という事が分る。
In other words, it can be seen that P in B2O3 also increases with elapsed time.

ここで注意すべきことは、B2O3中へのIn、 Pの
溶解は、通常の溶解現象とは著しく異なる、という事で
ある。
What should be noted here is that the dissolution of In and P in B2O3 is significantly different from normal dissolution phenomena.

通常の溶媒に溶質が溶解する、という場合、溶解に要す
る時間は極めて短い。ふたつの溶液が接触していれば、
溶解は瞬時になされ、ただちに飽和する。
When a solute dissolves in a normal solvent, the time required for dissolution is extremely short. If the two solutions are in contact,
Dissolution is instantaneous and saturation occurs immediately.

短かくて秒のオーダーであり、長くても分のオーダーで
ある。飽和濃度というものがあって、飽和に達したもの
は、それ以上高濃度にならない。
The shortest time is on the order of seconds, and the longest time is on the order of minutes. There is something called saturation concentration, and once saturation is reached, the concentration will not increase any higher.

ところが、B2O3の中へのIn%Pの溶解は、このよ
うなものと違う。溶解とは厳密な意味ではいえない。そ
こで、In含有量とか、P含有量とか書いている。
However, the dissolution of In%P into B2O3 is different from this. Dissolution cannot be called dissolution in a strict sense. Therefore, In content and P content are written.

B2O3中へ、In−9Fが拡散するのが極めて遅い。Diffusion of In-9F into B2O3 is extremely slow.

拡散量が数十時間経ても正比例する。これは飽和に遠い
事を示している。InやPが、B2O3中に拡散してゆ
(速度が極めて遅いので、なかなか飽和に達しないので
ある。これは、B2O3が溶媒、InJPPが溶質であ
って、溶質が溶媒に溶ける、といった現象ではないとい
うことである。
The amount of diffusion remains directly proportional even after several tens of hours. This shows that it is far from saturated. In and P diffuse into B2O3 (at an extremely slow rate, so they do not reach saturation easily. This is because B2O3 is a solvent and InJPP is a solute, and the solute dissolves in the solvent. That means no.

このように、長時間かかつて、B2O3中に、InやP
が拡散してゆくという事が分った。
In this way, for a long time, In and P were added to B2O3.
It turns out that it is spreading.

これだけでは、B2O3の熱伝導度にどのような変動が
あったかどうか分らない。
From this alone, it is not possible to tell what kind of change occurred in the thermal conductivity of B2O3.

そこで、本発明者はもうひとつの実験を行なった。Therefore, the present inventor conducted another experiment.

種付状態(シーディング状態)を一定とした時、ヒータ
設定温度が、原料融解からの経過時間りとともにどうか
わるか?という事である。るつぼの下底中心には熱電対
が接触しており、るつぼ下底の温度を測定している。シ
ーディングというのは、種結晶を原料融液に漬けて、融
液と馴染ませる事である。これを一定にするというのは
、シーディング時のるつぼ下底に接する熱電対の温度測
定値を一定にする、という事である。
When the seeding state (seeding state) is constant, how does the heater setting temperature change with the elapsed time from melting of the raw material? That's what it means. A thermocouple is in contact with the center of the bottom of the crucible to measure the temperature of the bottom of the crucible. Seeding means soaking the seed crystal in the raw material melt and making it blend with the melt. Making this constant means keeping the temperature measured by the thermocouple in contact with the bottom of the crucible during seeding constant.

これを一定にするため、ヒータのパワーを制御する。ヒ
ータのパワーを変えるとヒータの設定温度が変化する。
In order to keep this constant, the power of the heater is controlled. Changing the power of the heater changes the set temperature of the heater.

原料融解からの経過時間をhとする。ヒータの設定温度
は時間りとともに変化してゆくのである。
Let h be the elapsed time from melting of the raw material. The set temperature of the heater changes over time.

第2図はこの測定結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the results of this measurement.

最初は、ヒータ設定温度が1080℃程度である。Initially, the heater set temperature is about 1080°C.

20時間経過後、ヒータ設定温度が1075℃になる。After 20 hours, the heater set temperature becomes 1075°C.

これはヒータのパワーが低減したということである。2
3時間経過後、ヒータ設定温度は1067℃に低下する
。24時間経過後、1059℃にさらに低下する。これ
以後、52時間経過後まで、約1059℃であり、はぼ
一定であるといえる。
This means that the power of the heater has been reduced. 2
After 3 hours, the heater set temperature drops to 1067°C. After 24 hours, the temperature further decreases to 1059°C. From then on, the temperature was approximately 1059° C. until 52 hours had passed, and it can be said that the temperature remained almost constant.

つまり、20〜25時間経過後に、ヒータ設定温度は急
激に減少する。つまり、同じ種付条件を得るためのヒー
タパワーは少なくて済む、ということである。
That is, after 20 to 25 hours have elapsed, the heater set temperature decreases rapidly. In other words, less heater power is required to obtain the same seeding conditions.

それでは、20〜25時間に一体何が起こるのであろう
か?これが問題である。
So what exactly happens between 20 and 25 hours? This is the problem.

原料融解からの経過時間りといっても、第1図、第2図
の実験において、実際にInPの単結晶を引上げている
わけではない。であるから、時間りとともに、原料融液
の量が変わるわけではない。融液量は不変である。融液
の熱的性質が変わるとは考えにくい。
Although the time elapsed from the melting of the raw material, in the experiments shown in FIGS. 1 and 2, the InP single crystal was not actually pulled. Therefore, the amount of raw material melt does not change with time. The amount of melt remains unchanged. It is unlikely that the thermal properties of the melt will change.

そこで、時間りとともに変わるのは、B2O3中のIn
含有量、P含有量などであるという事が分る。
Therefore, what changes with time is the In in B2O3.
content, P content, etc.

同じ種付条件というのは、るつぼ下底の温度が同じ、と
いう事である。ヒータパワーが減少しているのに、るつ
ぼ下底の温度が同一であるという事は、放熱が少なくな
ったという事である。どうして放熱が少なくなるのか?
B2O3は不活性気体の対流に接しているので、ここで
激しく熱を奪われる。放熱が減るという事は%B2O3
の熱伝導度が減少したという事に他ならない。
The same seeding conditions mean that the temperature at the bottom of the crucible is the same. The fact that the temperature at the bottom of the crucible remains the same even though the heater power has decreased means that heat radiation has decreased. Why does heat radiation decrease?
Since B2O3 is in contact with the convection current of inert gas, heat is intensely removed there. Reduced heat radiation means %B2O3
This simply means that the thermal conductivity of

つまり、B2O3の熱伝導度がIn%Pの含有量の増加
とともに減少したという事である。
In other words, the thermal conductivity of B2O3 decreased as the content of In%P increased.

実際に、B2O3の熱伝導度を、In1P含有量の函数
として測定できればよいが、これはできない。
In fact, it would be nice if the thermal conductivity of B2O3 could be measured as a function of the In1P content, but this is not possible.

第2図)ζよると、ヒータ設定温度が1080℃近傍で
ある場合と、1060℃近傍である場合のふたつの場合
に分けることができる。20時〜25時間というのは、
これらふたつの場合の間の遷移期間である。そこで、ヒ
ータ設定温度が1080℃の近傍である比較的初期のB
2O3をI相といい、ヒータ設定温度が1060℃の近
傍である後期の8203を■相と呼ぶ。
According to ζ in FIG. 2, there are two cases: a case where the heater set temperature is around 1080°C and a case where it is around 1060°C. 20:00 to 25 hours is
This is the transition period between these two cases. Therefore, at a relatively early stage when the heater setting temperature is around 1080°C,
2O3 is called the I phase, and the latter stage 8203 where the heater set temperature is around 1060° C. is called the ■ phase.

■相から、■相への転移が、20〜25時間に起こって
いる、ということである。
This means that the transition from phase (1) to phase (2) occurs in 20 to 25 hours.

第1図を参照してみると、■相は、In含有量が0〜0
,4wt%、P含有量が0〜0.02Wt96程度であ
ることに対応する。
Referring to Figure 1, the ■ phase has an In content of 0 to 0.
, 4wt%, which corresponds to a P content of about 0 to 0.02Wt96.

■相はIn含有量がo、s vrt%以上、P含有量が
0.025wt%以上であることに対応する。
Phase (2) corresponds to an In content of o,svrt% or more and a P content of 0.025wt% or more.

■相から■相への転移の時に、B2O3の熱伝導度が急
変する。In1Pの含有量の変化は僅かであるが、ある
閾値があって、これを越えた時に、相転移が起こるもの
と考えられる。
At the time of the transition from the ■ phase to the ■ phase, the thermal conductivity of B2O3 suddenly changes. Although the change in the In1P content is slight, it is thought that there is a certain threshold, and when this threshold is exceeded, a phase transition occurs.

■相から■相への転移がもしも起らないとすれば、B2
O3の熱伝導率が急変するという事もないはずである。
If the transition from ■ phase to ■ phase does not occur, B2
There should be no sudden change in the thermal conductivity of O3.

つまり、B2O3の熱伝導率変化をなくすには、■相か
ら■相への転移を禁止すればよい。このためには、はじ
めから■相でないようにすればよいのである。はじめか
−ら■相であればよい。
In other words, in order to eliminate the change in thermal conductivity of B2O3, it is sufficient to prohibit the transition from the ■ phase to the ■ phase. To achieve this, it is necessary to avoid the ■ phase from the beginning. It is sufficient if it is in the ■ phase from the beginning.

つまり、B2O3にはじめから、In2O3やP2O5
などの形で、In、Pを加えておけばよいのである。
In other words, B2O3 has In2O3 and P2O5 from the beginning.
It is sufficient to add In and P in the form of .

どれだけ、In、 Pを加えておけばよいかというと、
Inは0.2wt%以上、望ましくはo、swt%以上
あればよい。Pはo、oiwt%以上、望ましくは、0
.025wt%以上あればよい、ということtζなる。
How much In and P should be added?
In should be at least 0.2 wt%, preferably at least O, swt%. P is o, oiwt% or more, preferably 0
.. 025 wt% or more is sufficient, which means tζ.

In、 Pは単体の形で8203に加えてもよいが、不
純物による汚染を避けるためには、それぞれを酸化物I
n2O3、P2O5の形でB2O3に加えるのが望まし
い。酸化物のmo1%で同じことを表現すると、I n
 203  ≧ O,Q6mol%P2O5≧ 0.0
1fflO196 という事p′:、なる。
In and P may be added to 8203 in the form of simple substances, but in order to avoid contamination by impurities, each may be added to 8203 in the form of an oxide I.
It is desirable to add it to B2O3 in the form of n2O3, P2O5. Expressing the same thing with mo1% of oxide, I n
203 ≧ O, Q6 mol% P2O5 ≧ 0.0
1fflO196 Therefore, p':, becomes.

しかし、これらの酸化物の量が多すぎると、In2O3
、P2O5が結晶化し、B2O3が部分的に白濁し、B
2O3中の温度分布が不安定になる。
However, if the amount of these oxides is too large, In2O3
, P2O5 crystallizes, B2O3 becomes partially cloudy, and B
The temperature distribution in 2O3 becomes unstable.

B2O3が白濁すると、上方から固液界面が見えないの
で、引上げが難しくなる。
When B2O3 becomes cloudy, the solid-liquid interface cannot be seen from above, making it difficult to pull it up.

それゆえ、B2O3に加えるIn2O3は0.08 m
ol 96、P2O,はo、smoz%が上限である。
Therefore, In2O3 added to B2O3 is 0.08 m
The upper limit of ol 96, P2O, is o, smoz%.

結局、本発明で用いるB2O3は、 0.06mo1%≦In2O3含有量≦0.08 mo
l 960.01mo1%≦ P2O5含有量≦0.8
 mol %という事になる。本発明の特徴はここにあ
る。
In the end, B2O3 used in the present invention has the following formula: 0.06 mo1%≦In2O3 content≦0.08 mo
l 960.01mo1%≦P2O5 content≦0.8
This means mol%. Herein lies the feature of the present invention.

本発明の方法を、第3図を用いてもういちど説明する。The method of the present invention will be explained once again using FIG.

第3図は周知のLEC法の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic diagram of the well-known LEC method.

圧力容器である炉体1には、不活性ガスが充填してある
。上軸2、下軸3は回転昇降自在の軸である。下軸3の
上端にサセプタ5、るつぼ6が取付けである。
A furnace body 1, which is a pressure vessel, is filled with an inert gas. The upper shaft 2 and the lower shaft 3 are rotatable shafts that can be moved up and down. A susceptor 5 and a crucible 6 are attached to the upper end of the lower shaft 3.

サセプタ5の周囲に、ヒータ4があり、カーボン抵抗加
熱により発熱する。
A heater 4 is provided around the susceptor 5 and generates heat by carbon resistance heating.

るつぼ6の中には、InP原料融液7と、これを覆う液
体封止剤8が入っている。
The crucible 6 contains an InP raw material melt 7 and a liquid sealant 8 covering it.

上軸2の下端にInPの種結晶9を取付けて、InP原
料融液7に漬けて種付けする。種付けの後、種結晶9を
回転しながら引上げることにより、InP単結晶を引上
げる。
An InP seed crystal 9 is attached to the lower end of the upper shaft 2 and immersed in the InP raw material melt 7 for seeding. After seeding, the InP single crystal is pulled up by pulling up the seed crystal 9 while rotating.

ここで対象とするのは、ノンドープの工nPトハ限らな
い。不純物として、Fe、 Sn%S、Znなどをドー
プする事もある。これら、の不純物はInP原料融液7
の中に含まれているものとする。
The object here is not limited to non-doped nP. It may also be doped with impurities such as Fe, Sn%S, and Zn. These impurities are the InP raw material melt 7
shall be included in the

InP原料融液7の上を、B2O3である液体封止剤8
が覆っている。炉体1の中は不活性気体、たとえばN2
、ArなEの気体で数十atmの高圧に保たれている。
A liquid sealant 8 which is B2O3 is placed over the InP raw material melt 7.
is covered. Inside the furnace body 1 is an inert gas, for example N2.
, Ar, E gas is maintained at a high pressure of several tens of atm.

不活性気体が液体封止剤8に強い圧力を加えるから、P
の散逸を効果的に防ぐことができる。
Since the inert gas applies strong pressure to the liquid sealant 8, P
dissipation can be effectively prevented.

この液体封止剤8に、予め、0.06〜0.08mol
%の1n203と、0.01〜0.8 mo196のP
2O5とを加えておく、というのが本発明の要点である
Add 0.06 to 0.08 mol to this liquid sealant 8 in advance.
% of 1n203 and 0.01-0.8 mo196 of P
The key point of the present invention is to add 2O5.

(ホ)作 用 液体封止剤であるB2O3に、予め、In1Pを加えて
おくから、B2O3が軟化した時に、はじめから、■相
である。これより高温になった後、InP原料が融解す
る。融液となったInPから、InとPとが、B2O3
の中へ徐々た拡散してゆくが、もともと■相なのである
から■相から■相への転移が起こらない。
(E) Function Since In1P is added in advance to B2O3, which is a liquid sealant, when B2O3 is softened, it is in the ■ phase from the beginning. After reaching a higher temperature than this, the InP raw material melts. From the InP that has become a melt, In and P are B2O3
It gradually diffuses into the inside, but since it is originally in the ■ phase, no transition from the ■ phase to the ■ phase occurs.

この転移が起こらないということは、B2O3の熱伝導
度の劇的な変化(第2図)が起こらない、ということで
ある。
The fact that this transition does not occur means that no dramatic change in the thermal conductivity of B2O3 (Figure 2) occurs.

B2O3の熱伝導度が変わらないということは、固液界
面Sの温度が安定するという事である。
The fact that the thermal conductivity of B2O3 does not change means that the temperature of the solid-liquid interface S is stable.

固液界面S近傍の温度が安定するので、双晶が発生しに
くくなる。
Since the temperature near the solid-liquid interface S is stabilized, twins are less likely to occur.

ρ)実施例 A、無添加のB2O3を液体封止剤とした場合。ρ) Example A. When additive-free B2O3 is used as a liquid sealant.

B、B2O3に、0.07 mol 96のIn2O3
と0.03m0J%のP2O5を添加したものを液体封
止剤とした場合。
B, 0.07 mol 96 In2O3 in B2O3
and 0.03m0J% of P2O5 is added as a liquid sealant.

上の2つの液体封止剤を用いて、ノンドープInP単結
晶を10回成長させた。成長条件は、液体封止剤を除い
て、他はすべて同一である。同じ引上装置を用いている
し、同じ原料を同じ量だけ用いている。温度、圧力の変
化も同様である。液体封止剤の差に基づく結晶成長の相
異を調べるためである。
Non-doped InP single crystals were grown 10 times using the above two liquid encapsulants. All other growth conditions are the same except for the liquid encapsulant. The same pulling equipment is used, and the same amounts of raw materials are used. The same applies to changes in temperature and pressure. This is to investigate differences in crystal growth based on differences in liquid sealants.

Aの無添加B2O3を用いた場合、10ロツト中、40
ツトに双晶が発生した。40%の確率である。
When using additive-free B2O3 of A, 40 out of 10 lots
A twin appeared in Tsuto. The probability is 40%.

Bの本発明によるB2O3を用いた場合、10ロツト中
、20ツトに双晶が発生した。2096の確率である。
When B2O3 according to the present invention was used as B, twins occurred in 20 out of 10 lots. The probability is 2096.

この例で、双晶発生確率は、従来の4096から、本発
明により2096へ半減した。
In this example, the probability of twin occurrence is halved from 4096 in the conventional case to 2096 according to the present invention.

同じLEC引上装置を用いているので、機械的な精度に
差はない。また同じ製法で合成した原料を使用している
ので異物の量は同じである。
Since the same LEC lifting device is used, there is no difference in mechanical precision. Furthermore, since raw materials synthesized using the same manufacturing method are used, the amount of foreign substances is the same.

従って、この双晶発生確率の低下は、成長中にIn及び
PがB2O3中に溶解することによって引き起こされる
固液界面近傍の温度変化が、B2O3中に予めIn2O
3、P2O5を添加する事により、抑制された結果であ
る、と考える事ができる。
Therefore, this decrease in the probability of twinning occurs because the temperature change near the solid-liquid interface caused by the dissolution of In and P in B2O3 during growth is due to the fact that In2O
3. It can be considered that this result was suppressed by adding P2O5.

←)効 果 本発明ニヨレハ、B2O3中に予めIn2O3、P2O
5を添加しておくので、 B2O3の熱伝導度が安定し
、LEC法によるInP単結晶製造時の最大の問題点で
ある双晶の発生を抑制することができる。
←) Effects of the present invention, In2O3 and P2O are added to B2O3 in advance.
5, the thermal conductivity of B2O3 is stabilized, and the generation of twins, which is the biggest problem when producing InP single crystals by the LEC method, can be suppressed.

また、B2O3の熱伝導率が安定するため、種付時のヒ
ータ設定温度のバラツキが減少し、ロット間での再現性
を向上させることができる。
Furthermore, since the thermal conductivity of B2O3 is stabilized, variations in heater temperature settings during sowing are reduced, and reproducibility between lots can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は原料融液後、B2O3中へのIn及びPの溶解
量をICP発光分析により調べた結果を示すグラフ。横
軸がInP原料融解からの経過時間。左縦軸がwt96
で示すIn含有量。右縦軸がwt96で示すP含有量。 第2図は種結晶を原料融液表面に浸けた状態を一定とし
たときのヒータ設定温度の経時変化を示すグラフ。 第3図は公知のLEC装置の概略断面図。 1・・・・・・炉 体 2・・・・・・上 軸 3・・・・・・下 軸 4・・・・・・ヒータ 5・・・・・・す七ブタ 6・・・・・・るつぼ 7・・・・・・原料融液 8・・・・・・液体封止剤 9・・・・・・種結晶 10・・・・・・単結晶 発  明  者 川原体 茂
FIG. 1 is a graph showing the results of investigating the amount of In and P dissolved into B2O3 after melting the raw materials by ICP emission spectrometry. The horizontal axis represents the elapsed time from the melting of the InP raw material. The left vertical axis is wt96
In content shown as. The right vertical axis shows the P content in wt96. FIG. 2 is a graph showing the change over time in the heater setting temperature when the seed crystal is kept immersed in the surface of the raw material melt. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a known LEC device. 1... Furnace Body 2... Upper Shaft 3... Lower Shaft 4... Heater 5... Seven Buttons 6... ... Crucible 7 ... Raw material melt 8 ... Liquid sealant 9 ... Seed crystal 10 ... Single crystal inventor Shigeru Kawahara

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] るつぼに、InP原料と、液体封止剤であるB_2O_
3とを入れ、不活性気体によって高圧を掛け、ヒータに
よってるつぼを加熱し、液体封止剤であるB_2O_3
とInP原料とを融解し、液体封止剤がInP原料融液
を覆うようにし、InP種結晶を回転させながらInP
原料融液に漬けて種付けし、種結晶を引上げる事によっ
て単結晶を成長させるInP単結晶製造方法に於て、0
.06mol%〜0.08mol%のIn_2O_3と
、0.01mol%〜0.8mol%のP_2O_5と
を予めB_2O_3に添加してある事を特徴とするIn
P単結晶製造方法。
In a crucible, InP raw material and liquid sealant B_2O_
3 and apply high pressure with inert gas, heat the crucible with a heater, and add B_2O_3, which is a liquid sealant.
and InP raw material are melted, the liquid sealant covers the InP raw material melt, and the InP is melted while rotating the InP seed crystal.
In an InP single crystal production method in which a single crystal is grown by soaking in a raw material melt and seeding and pulling up the seed crystal, 0
.. 06 mol% to 0.08 mol% of In_2O_3 and 0.01 mol% to 0.8 mol% of P_2O_5 are added to B_2O_3 in advance.
P single crystal manufacturing method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002029138A3 (en) * 2000-09-29 2002-07-04 Showa Denko Kk Inp single crystal substrate

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002029138A3 (en) * 2000-09-29 2002-07-04 Showa Denko Kk Inp single crystal substrate
US6752976B2 (en) 2000-09-29 2004-06-22 Showa Denko K.K. Inp single crystal substrate
GB2373243B (en) * 2000-09-29 2005-02-23 Showa Denko Kk InP single crystal substrate

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