JPH02208282A - 半導体結晶成長装置及び半導体結晶成長方法 - Google Patents
半導体結晶成長装置及び半導体結晶成長方法Info
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- JPH02208282A JPH02208282A JP2937689A JP2937689A JPH02208282A JP H02208282 A JPH02208282 A JP H02208282A JP 2937689 A JP2937689 A JP 2937689A JP 2937689 A JP2937689 A JP 2937689A JP H02208282 A JPH02208282 A JP H02208282A
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Landscapes
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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】
〔概要〕
半導体結晶成長装置に関し、
多元混晶半導体バルクを組成が均一で、不均一な成長を
伴うことなく結晶成長することを可能にする半導体結晶
成長装置を提供することを目的とし、 壁部に陰電極が設けられた竪形るつぼと、この竪形るつ
ぼ内を上下に移動する多孔質導電板状体よりなる陽電極
兼スラッグ閉塞手段と、前記の竪形るつぼ内を上下に移
動する種結晶移動手段とを有するように構成する。
伴うことなく結晶成長することを可能にする半導体結晶
成長装置を提供することを目的とし、 壁部に陰電極が設けられた竪形るつぼと、この竪形るつ
ぼ内を上下に移動する多孔質導電板状体よりなる陽電極
兼スラッグ閉塞手段と、前記の竪形るつぼ内を上下に移
動する種結晶移動手段とを有するように構成する。
〔産業上の利用分野］
本発明は、半導体結晶成長装置及び半導体結晶成長方法
の改良、特に、組成の均一な多元混晶半導体バルクを不
均一成長を伴うことなく結晶成長することを可能にする
改良に関する。
の改良、特に、組成の均一な多元混晶半導体バルクを不
均一成長を伴うことなく結晶成長することを可能にする
改良に関する。
従来の半導体バルク結晶成長技術はシリコンや、ＧａＡ
ｓの結晶成長分野において確立された手法であり、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓＰ等の３元混晶半導体
バルクの引き上げ成長法は、現在開発の段階にある。
ｓの結晶成長分野において確立された手法であり、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓＰ等の３元混晶半導体
バルクの引き上げ成長法は、現在開発の段階にある。
多元混晶半導体バルクの引き上げ成長における問題点と
しては、結晶中の組成変動とデンドライト成長と呼ばれ
る不均一成長とが挙げられる。その中で、結晶中の組成
を均一にする手段としては、本出願人の開発した電流制
御溶質補給装置を使用してなす電流制御溶質補給結晶成
長法が知られている。
しては、結晶中の組成変動とデンドライト成長と呼ばれ
る不均一成長とが挙げられる。その中で、結晶中の組成
を均一にする手段としては、本出願人の開発した電流制
御溶質補給装置を使用してなす電流制御溶質補給結晶成
長法が知られている。
第４図参照
第４図は、この電流制御溶質補給結晶成長装置の構成図
である。１は窒化ボロン等からなる筒状るつぼであり、
２は被成長メルトであり、３は種結晶３１の移動手段で
あり、４は加熱手段であり、５は陽電極であり、６は陰
電極である。例えば、ＩｎＧａＡｓ混晶バルクをＩｎＰ
を種結晶として引き上げ成長する場合には、ＩｎＧａＡ
ｓの析出温度においてＩｎＰと格子整合する組成のＩｎ
ＧａＡｓ結晶と平衡組成を存するようにＩｎとＧａとＡ
ｓとを筒状るつぼ１に装入し、これを加熱手段４を使用
して加熱溶融してメルト２に転換する。成長工程中に減
耗しゃすいＧａＡｓ ７を陰電極６に付着させ、陽電極
５と陰電極６との間に通電してジュール熱とペルチェ熱
とによってＧａＡｓ７を溶融し、主として、エレクトロ
マイグレーションによってこの溶融したＧａ、Ａｓを陽
電極５の近傍に補給しながら、メルトに接触させた種結
晶３１を引き上げ、Ｉ ｎＧａＡｓ混晶バルクを結晶成
長する。
である。１は窒化ボロン等からなる筒状るつぼであり、
２は被成長メルトであり、３は種結晶３１の移動手段で
あり、４は加熱手段であり、５は陽電極であり、６は陰
電極である。例えば、ＩｎＧａＡｓ混晶バルクをＩｎＰ
を種結晶として引き上げ成長する場合には、ＩｎＧａＡ
ｓの析出温度においてＩｎＰと格子整合する組成のＩｎ
ＧａＡｓ結晶と平衡組成を存するようにＩｎとＧａとＡ
ｓとを筒状るつぼ１に装入し、これを加熱手段４を使用
して加熱溶融してメルト２に転換する。成長工程中に減
耗しゃすいＧａＡｓ ７を陰電極６に付着させ、陽電極
５と陰電極６との間に通電してジュール熱とペルチェ熱
とによってＧａＡｓ７を溶融し、主として、エレクトロ
マイグレーションによってこの溶融したＧａ、Ａｓを陽
電極５の近傍に補給しながら、メルトに接触させた種結
晶３１を引き上げ、Ｉ ｎＧａＡｓ混晶バルクを結晶成
長する。
一方、デンドライト成長と呼ばれる不均一成長を防止す
るためには、成長開始時に種結晶３１がメルト２と接触
する界面が組成的にも形状的にも均一であることが必要
である。ＧａＡｓやシリコンの引き上げ成長法において
は、成長開始時に種結晶を少し溶かして界面を均一にす
ることによって不均一成長が発生しないようにしている
が、種結晶にＩｎＰを使用してＩ ｎＧａＡｓ混晶バル
クを引き上げ成長する場合のように、種結晶と被成長結
晶とが異なる組成を有する場合には、この方法は使用で
きない。
るためには、成長開始時に種結晶３１がメルト２と接触
する界面が組成的にも形状的にも均一であることが必要
である。ＧａＡｓやシリコンの引き上げ成長法において
は、成長開始時に種結晶を少し溶かして界面を均一にす
ることによって不均一成長が発生しないようにしている
が、種結晶にＩｎＰを使用してＩ ｎＧａＡｓ混晶バル
クを引き上げ成長する場合のように、種結晶と被成長結
晶とが異なる組成を有する場合には、この方法は使用で
きない。
前記の電極制御溶質補給結晶成長法においては、成長工
程中に減耗しやすい物質のメルト中の輸送はエレクトロ
マイグレーションによるところが大きいため、陽電極の
形状がメルト中の減耗しやすい物質の分布に大きく影響
する。従って、第４図に示すように棒状の陽電極５をメ
ルト２中に挿入するだけでは、メルト２中の減耗しやす
い物質の分布が均一にならず、均一な組成の多元混晶半
導体バルクを成長させることは困難である。また、メル
ト表面に酸化物等のスラップが生成されるので、これが
成長時の種結晶とメルトとの界面の不均一性の原因とな
り、均一な成長が阻害される。
程中に減耗しやすい物質のメルト中の輸送はエレクトロ
マイグレーションによるところが大きいため、陽電極の
形状がメルト中の減耗しやすい物質の分布に大きく影響
する。従って、第４図に示すように棒状の陽電極５をメ
ルト２中に挿入するだけでは、メルト２中の減耗しやす
い物質の分布が均一にならず、均一な組成の多元混晶半
導体バルクを成長させることは困難である。また、メル
ト表面に酸化物等のスラップが生成されるので、これが
成長時の種結晶とメルトとの界面の不均一性の原因とな
り、均一な成長が阻害される。
本発明は、これらの欠点を解消することにあり、多元混
晶半導体バルクを組成が均一で、不均一な成長を伴うこ
となく結晶成長することを可能にする半導体結晶成長装
置及び半導体結晶成長方法を提供することにある。
晶半導体バルクを組成が均一で、不均一な成長を伴うこ
となく結晶成長することを可能にする半導体結晶成長装
置及び半導体結晶成長方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記の目的のうち、第１の目的は、壁部（１１）に陰電
極（６）が設けられ、加熱制御される竪形筒状るつぼ（
１）と、この筒状るつぼ（１）の内壁（１２）にそって
摺動し、お−むね水平に保持される多孔質導電板状体（
５１）よりなる陽電極兼スラップ閉塞手段（５）と、前
記の筒状るつぼ（１）内を上下に移動する種結晶移動手
段（３）とを有する半導体結晶成長装置によって達成さ
れる。
極（６）が設けられ、加熱制御される竪形筒状るつぼ（
１）と、この筒状るつぼ（１）の内壁（１２）にそって
摺動し、お−むね水平に保持される多孔質導電板状体（
５１）よりなる陽電極兼スラップ閉塞手段（５）と、前
記の筒状るつぼ（１）内を上下に移動する種結晶移動手
段（３）とを有する半導体結晶成長装置によって達成さ
れる。
また、上記の目的のうち、第２の目的は、前記の半導体
結晶成長装置を使用してなす半導体結晶成長方法におい
て、成長される半導体の構成要素のうち成長工程中に減
耗しやすい第１の物質を前記の陰電極（６）に（１着さ
せ、成長される半導体の析出温度において種結晶（３１
）と格子整合する組成の結晶との平衡組成を有ｉ−Ｘ第
２の物質を前記の筒状るつぼ（］）に装入１． この第
２の物質を一旦溶融してメルト（２）に転換した後、ｌ
；１記の成長される半導体の析出温度乙こ降温する七１
門もに、前記の陽電極兼スラップ閉塞手段（５）番前記
のメルト（２）内に浅く沈め、前記の種結晶（３１）を
前記のメルト（２）に接触させて成長を開始したのち、
前記の陽電極（５）と前記の陰電極（６）との間に通電
して、前記の陽電極兼スラップ閉塞手段（５）の近傍に
、前記の減耗しやすい第１の物質を補給しながら、前記
の種結晶（３１）と前記のメルト（２）との接触を保持
して成長を継続する半導体結晶成長方法によ−２て達成
される。
結晶成長装置を使用してなす半導体結晶成長方法におい
て、成長される半導体の構成要素のうち成長工程中に減
耗しやすい第１の物質を前記の陰電極（６）に（１着さ
せ、成長される半導体の析出温度において種結晶（３１
）と格子整合する組成の結晶との平衡組成を有ｉ−Ｘ第
２の物質を前記の筒状るつぼ（］）に装入１． この第
２の物質を一旦溶融してメルト（２）に転換した後、ｌ
；１記の成長される半導体の析出温度乙こ降温する七１
門もに、前記の陽電極兼スラップ閉塞手段（５）番前記
のメルト（２）内に浅く沈め、前記の種結晶（３１）を
前記のメルト（２）に接触させて成長を開始したのち、
前記の陽電極（５）と前記の陰電極（６）との間に通電
して、前記の陽電極兼スラップ閉塞手段（５）の近傍に
、前記の減耗しやすい第１の物質を補給しながら、前記
の種結晶（３１）と前記のメルト（２）との接触を保持
して成長を継続する半導体結晶成長方法によ−２て達成
される。
本発明に係る半導体結晶成長装置及び半導体結晶成長方
法においては、陽電極兼スラップ閉塞手段５の例えば多
孔質カーボン板状体等の多孔質導電板状体５１をメルト
２内に浅く沈めることによって、メルト２中に生成した
スラップを下方に押しやって、種結晶３１とメルト２と
の接触面からこれを除去し、不均一成長の発生を防止す
る。また、陽電極５がメルト２の全表面を覆う大きな面
積を有し・でいるので、成長中に減耗しやすい第１の物
質をエレクトロマイグレーションによって成長界面へ均
一に補給することができ、成長結晶の組成を均一にする
ことができる。
法においては、陽電極兼スラップ閉塞手段５の例えば多
孔質カーボン板状体等の多孔質導電板状体５１をメルト
２内に浅く沈めることによって、メルト２中に生成した
スラップを下方に押しやって、種結晶３１とメルト２と
の接触面からこれを除去し、不均一成長の発生を防止す
る。また、陽電極５がメルト２の全表面を覆う大きな面
積を有し・でいるので、成長中に減耗しやすい第１の物
質をエレクトロマイグレーションによって成長界面へ均
一に補給することができ、成長結晶の組成を均一にする
ことができる。
（実施例〕
以下、図面を参照しつ＼、本発明の一実施例に係る半導
体結晶成長装置及び半導体結晶成長方法について説明す
る。
体結晶成長装置及び半導体結晶成長方法について説明す
る。
第１図参照
第１図は半導体結晶成長装置の構成図である。
１は窒化ボロン等からなる筒状るつぼであり、２は引き
上げ成長されるメルトであり、３１は引き上げ成長に使
用する種結晶であり、３は種結晶３１を上下に移動する
種結晶移動手段であり、４はるっぽ１を加熱する高周波
加熱器等の加熱手段であり、５は例えば、直径０．５胴
程度の開口が多数形成された例えば多孔質カーボン板状
体等の多孔質導電板状体５１よりなる陽電極兼スラップ
閉塞手段であり、るつぼ１の内壁１２にそって上下に摺
動する。
上げ成長されるメルトであり、３１は引き上げ成長に使
用する種結晶であり、３は種結晶３１を上下に移動する
種結晶移動手段であり、４はるっぽ１を加熱する高周波
加熱器等の加熱手段であり、５は例えば、直径０．５胴
程度の開口が多数形成された例えば多孔質カーボン板状
体等の多孔質導電板状体５１よりなる陽電極兼スラップ
閉塞手段であり、るつぼ１の内壁１２にそって上下に摺
動する。
例えば多孔質カーボン板状体等の多孔質導電板状体５１
の開口面積率は約２５〜３５％程である。６は筒状るつ
ぼ１の壁面１１に設けられた陰電極である。
の開口面積率は約２５〜３５％程である。６は筒状るつ
ぼ１の壁面１１に設けられた陰電極である。
上記の半導体結晶成長装置を使用し、工業的に入手しや
すく、しかも、格子定数がｌ ｎＧａＡｓに近いＩｎＰ
を種結晶として使用して、１ｎＧａＡｓを結晶成長する
方法について以下に説明する。
すく、しかも、格子定数がｌ ｎＧａＡｓに近いＩｎＰ
を種結晶として使用して、１ｎＧａＡｓを結晶成長する
方法について以下に説明する。
種結晶３１としてＩｎＰを種結晶移動手段３に装着し、
ＩｎＧａＡｓの成長中にメルト中から減耗しやすいＧａ
Ａｓ ７を陰電極６に付着させ、次いで、メルト２の組
成がＸ１７＝０．７３８ 、ＸＡ、＝０．２］２ 、Ｘ
、＠＝０．０５となるように、ＩｎとＡｓとＧａとを筒
状るつぼ１に装入する。この組成は、８４０°Ｃにおい
て種結晶のＴｎＰと格子整合するＴｎＧａＡｓ結晶との
平衡組成である。筒状るつぼ１を高周波加熱装置等の加
熱手段４を使用して８６０°Ｃまで昇温し、ＩｎとＡｓ
とＧａとを熔融してメルト２に転換し、約３０分間放置
した後、一定の冷却速度をもって降温する。
ＩｎＧａＡｓの成長中にメルト中から減耗しやすいＧａ
Ａｓ ７を陰電極６に付着させ、次いで、メルト２の組
成がＸ１７＝０．７３８ 、ＸＡ、＝０．２］２ 、Ｘ
、＠＝０．０５となるように、ＩｎとＡｓとＧａとを筒
状るつぼ１に装入する。この組成は、８４０°Ｃにおい
て種結晶のＴｎＰと格子整合するＴｎＧａＡｓ結晶との
平衡組成である。筒状るつぼ１を高周波加熱装置等の加
熱手段４を使用して８６０°Ｃまで昇温し、ＩｎとＡｓ
とＧａとを熔融してメルト２に転換し、約３０分間放置
した後、一定の冷却速度をもって降温する。
第２図参照
メルト２が８４５°Ｃになった時に陽電極兼スラップ閉
塞手段５を降下し、例えば多孔質カーボン板状体等の多
孔質導電板状体５】をメルト２の中に、メルト表面から
５ｍｍ程度の深さまで沈める。
塞手段５を降下し、例えば多孔質カーボン板状体等の多
孔質導電板状体５】をメルト２の中に、メルト表面から
５ｍｍ程度の深さまで沈める。
第３図参照
メルト２の温度が８４０°Ｃになった時に、種結晶移動
手段３を使用して種結晶３１をメルト２の表面に接触さ
せることによって成長を開始する。成長開始と同時に、
陽電極兼スラップ閉塞手段５と陰電極６との間に、電流
密度が約２０Ａ／ｃ＋Ｉｌとなるように通電する。ジュ
ール熱とペルチェ熱とによって陰電極６に付着している
ＧａＡｓ ７は溶融し、主として、エレクトロマイグレ
ーションによって例えば多孔質カーボン板状体等の多孔
質導電板状体５１近傍に輸送され、さらに、拡散によっ
て例えば多孔質カーボン板状体等の多孔質導電板状体５
１の開口を経てメルト表面に移動し、成長中に減耗する
メルト中のＧａ、Ａｓを補給する。メルト２の温度が７
９０°Ｃまで降下した時点で、引き上げ成長を終了する
。この結果、ＩｎＰの種結晶上にＩ ｎＧａＡｓを２０
０ｐ厘程度の厚さに、均一な組成をもって、不均一成長
を伴うことなく成長させることができる。なお、電流密
度は、２０Ａ／ｃＪ以下では効果が認められず、３０Ａ
／ｃｆｆ１以上ではＧａ１１度が高くなりすぎて不都合
が生ずることが実験によって確認されている。
手段３を使用して種結晶３１をメルト２の表面に接触さ
せることによって成長を開始する。成長開始と同時に、
陽電極兼スラップ閉塞手段５と陰電極６との間に、電流
密度が約２０Ａ／ｃ＋Ｉｌとなるように通電する。ジュ
ール熱とペルチェ熱とによって陰電極６に付着している
ＧａＡｓ ７は溶融し、主として、エレクトロマイグレ
ーションによって例えば多孔質カーボン板状体等の多孔
質導電板状体５１近傍に輸送され、さらに、拡散によっ
て例えば多孔質カーボン板状体等の多孔質導電板状体５
１の開口を経てメルト表面に移動し、成長中に減耗する
メルト中のＧａ、Ａｓを補給する。メルト２の温度が７
９０°Ｃまで降下した時点で、引き上げ成長を終了する
。この結果、ＩｎＰの種結晶上にＩ ｎＧａＡｓを２０
０ｐ厘程度の厚さに、均一な組成をもって、不均一成長
を伴うことなく成長させることができる。なお、電流密
度は、２０Ａ／ｃＪ以下では効果が認められず、３０Ａ
／ｃｆｆ１以上ではＧａ１１度が高くなりすぎて不都合
が生ずることが実験によって確認されている。
なお、実施例として、ＩｎＰを種結晶として使用し、Ｉ
ｎＧａＡｓを結晶成長する場合について述べたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、他の多元混晶半
導体バルクの結晶成長にも適用しうろことはいうまでも
ない。
ｎＧａＡｓを結晶成長する場合について述べたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、他の多元混晶半
導体バルクの結晶成長にも適用しうろことはいうまでも
ない。
以上説明せるとおり、本発明に係る半導体結晶成長装置
及び半導体結晶成長方法においては、陽電極に例えば多
孔質カーボン板状体等の多孔質導電板状体を使用し、こ
れをメルト内に浅く沈めることにより、メルト中に生成
したスラッゾを種結晶とメルトの接触面から除去するの
で、不均一成長を伴うことなく結晶成長することができ
る。また、陽電極がメルトの全表面を覆う十分大きな面
積を有するため、成長中に減耗する物質のエレクトロマ
イグレーションによる成長界面への補給が均一になされ
るので、成長結晶の組成を均一にすることができる。
及び半導体結晶成長方法においては、陽電極に例えば多
孔質カーボン板状体等の多孔質導電板状体を使用し、こ
れをメルト内に浅く沈めることにより、メルト中に生成
したスラッゾを種結晶とメルトの接触面から除去するの
で、不均一成長を伴うことなく結晶成長することができ
る。また、陽電極がメルトの全表面を覆う十分大きな面
積を有するため、成長中に減耗する物質のエレクトロマ
イグレーションによる成長界面への補給が均一になされ
るので、成長結晶の組成を均一にすることができる。
第１図は、本発明の一実施例に係る半導体結晶成長装置
の構成図である。 第２図、第３図は、本発明の一実施例に係る半導体結晶
成長方法の工程図である。 第４図は、従来技術に係る半導体結晶成長装置の構成図
である。 １・・・竪型るつぼ、 １工・・・壁部、 １２・・・内壁、 ２・・・メルト、 ３・・・種結晶移動手段、 ３１・・・種結晶、 ４・・・加熱手段、 ５・・・陽電極兼スラッゾ閉塞手段、 ５１・・・多孔質導電板状体、 ６・・・陰電極、 ７・・・第１の物質。
の構成図である。 第２図、第３図は、本発明の一実施例に係る半導体結晶
成長方法の工程図である。 第４図は、従来技術に係る半導体結晶成長装置の構成図
である。 １・・・竪型るつぼ、 １工・・・壁部、 １２・・・内壁、 ２・・・メルト、 ３・・・種結晶移動手段、 ３１・・・種結晶、 ４・・・加熱手段、 ５・・・陽電極兼スラッゾ閉塞手段、 ５１・・・多孔質導電板状体、 ６・・・陰電極、 ７・・・第１の物質。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ［１］壁部（１１）に陰電極（６）が設けられた竪形る
つぼ（１）と、 該竪形るつぼ（１）内を上下に移動する多孔質導電板状
体（５１）よりなる陽電極兼スラッグ閉塞手段（５）と
、 前記竪形るつぼ（１）内を上下に移動する種結晶移動手
段（３）と を有することを特徴とする半導体結晶成長装置。 ［２］請求項１記載の半導体結晶成長装置を使用してな
す半導体結晶成長方法において、 成長される半導体の構成要素のうち、成長工程中に減耗
しやすい第１の物質を前記陰電極（６）に付着させ、 成長される半導体の析出温度において前記種結晶と格子
整合する組成の結晶との平衡組成を有する第２の物質を
前記竪形るつぼ（１）に装入し、該第２の物質を一旦溶
融してメルト（２）に転換した後、前記成長される半導
体の析出温度に降温するとともに、前記陽電極兼スラッ
グ閉塞手段（５）を前記メルト（２）内に浅く沈め、 成長を開始したのち、前記陽電極（５）と前記陰電極（
６）との間に通電して、前記陽電極兼スラッグ閉塞手段
（５）の近傍に、前記減耗しやすい第１の物質を補給し
ながら成長を継続することを特徴とする半導体結晶成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2937689A JPH02208282A (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 半導体結晶成長装置及び半導体結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2937689A JPH02208282A (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 半導体結晶成長装置及び半導体結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02208282A true JPH02208282A (ja) | 1990-08-17 |
Family
ID=12274429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2937689A Pending JPH02208282A (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 半導体結晶成長装置及び半導体結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02208282A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19911755B4 (de) * | 1998-03-16 | 2009-09-24 | Nec Corp. | Vorrichtung zum Ziehen eines Halbleiterkristalls und Verfahren zum Ziehen |
-
1989
- 1989-02-08 JP JP2937689A patent/JPH02208282A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19911755B4 (de) * | 1998-03-16 | 2009-09-24 | Nec Corp. | Vorrichtung zum Ziehen eines Halbleiterkristalls und Verfahren zum Ziehen |
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