JPH02229783A - 縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法 - Google Patents
縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法Info
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- JPH02229783A JPH02229783A JP5156589A JP5156589A JPH02229783A JP H02229783 A JPH02229783 A JP H02229783A JP 5156589 A JP5156589 A JP 5156589A JP 5156589 A JP5156589 A JP 5156589A JP H02229783 A JPH02229783 A JP H02229783A
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Landscapes
- 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〕
本発明は縦型ボート法による化合物半導体、単結晶の成
長方法に関し、ボートの上部より下部に向って温度勾配
を移動し、高品質の単結晶を得る結晶成長方法に係るも
のである． 〔従来の技術とその課題〕 縦型の単結晶成長法としては、引上げ法、縦型ブリッジ
マン法（ＶＢ法）、および縦型温度勾配凝固法（ＶＣ，
Ｆ法）があげられる。このうちボート法としてはＶＢ法
、ＶＧＦ法がある．これらの方法は、例えば第６図に示
すように原料の融液（１）を収容したボート（２）の最
下部にシード（３）を置き、第７図に示すようにシード
部近傍より温度勾配をボート下部から上端方向へ徐々に
つけていき結晶を固化させるものである． このようなＶＢ法、ＶＧＦ法などの直接合成により単結
晶を成長させる場合、シード近傍の温度制御を精密に行
なわないとシードをメルト合成中に溶かしてしまうとい
う問題がある。さらにシードの固定法を確実にしないと
メルト中にシードが浮上してしまう問題が生じ良好な単
結晶が得られない難点があった． 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、上記の問題について検討の結果、比較的箇単
な方法によりシードをメルト合成に溶けるのを抑止し、
かつ結晶の組成制御が可能な高品質の単結晶が得られる
縦型ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法を開
発したものである．（！Ｉｌｌ！Ｉを解決するための手
段および作用〕本発明は、縦型ボート法による化合物半
導体の結晶成長に際して、シード部をボートの上部に設
置し、ボートの上部より下部に向かって温度勾配を移動
して結晶を固化させていくことを特徴とする縦型ボート
法による化合物半導体の単結晶成長方法である． すなわち本発明は、シード部をボートの上部に設置して
、このボートの上部より下部に向って温度勾配を移動し
て結晶を固化させていくことにより単結晶を成長させる
方法である．しかして、この温度勾配を移動する方法と
してはアンプルを下部から上部方向へ移動させる方法や
ヒーターを上部から下部へ移動させて行なう方法が適用
できる．このときの温度勾配は１０゜（ ／ ｃｍ以上
が必要である．またボートの開口部をシードの径に合わ
せて例えば円錐状に絞ったボートを用いることにより、
双晶の発生を防止して単結晶化を確実にすることができ
る． 本発明は従来のようにシードをボートの下部に設置して
下から上へ結晶を成長させるものとは逆にシードをボー
トの上部に設置し、上から下へ結晶を成長させるので、
比較的に温度管理が容易であり、かつシードがメルト中
に溶融するのを防止し、良好な単結晶の成長ができるも
のである．なお本発明は、ＩｎＰの他ＧａＡｓ，Ｉ ｎ
Ａｓ，ＧａＰなとの化合物半導体にも適用することがで
きる． 〔実施例〕 以下に本発明の一実施例をＩｎＰの単結晶を成長させる
場合について説明する． 第１図に示すように、内部を真空にしたアンプル（１１
）内にＩｎ（５）を入れたボート（６）を収蓉し、この
上部にシードａ）を設置し、このシードを．カーボンな
どの熱伝導のよいヒートシンク（８）により冷却するよ
うに構成し、アンプルの下端にはリン（９）を収容する
．上記のＩｎが収容されたＩｎ室とＰが収容されたＰ室
はＰのガスがＩｎに接触するように第３図に示すような
石英などのアンプルの内部にガス通路０ωが設けられガ
スが通じる構造になっている． そしてこのアンプルは、！ｎ室とＰ室と独立に温度制御
が可能な多分割されたヒーター００の内側に配置されア
ンプル台０２１に載置されており、これら全体がＡ『ガ
スなどの高圧容器０ク内に収容されている． 上記の装置により結晶成長を行なう場合、先ずＩｎ室と
Ｐ室をヒーターにより独立に温度制御し、第２図に示す
ような温度プロファイル（実線で示す）を実現する．こ
のとき石英製のアンプルが破壊しないようにＰの蒸気圧
と平衡するように高圧容器に不活性ガスを導入する． なおＩｎＰの融液温度での解離圧が２７気圧となるので
高圧容器内のガス圧も最終的に２７気圧となる． ここでボート内の融液は、ボート部の温度が融液温度の
１０６２℃に到達したとき丁度シード部にコンタクトす
るようにチャージされている．シード部にコンタクトし
た時点でシード部より徐々に温度を降下させシード部か
ら結晶を固化させていく．このときの温度勾配は１０’
Ｃ／ＣＩ１以上が必要である．またシード部からより多
くの熱を逃すためシードを固定する治具は熱伝導率のよ
い例えばカーボンなどの材料を用いる． また上記の温度勾配の移動の方法としてヒーターの温度
制御の他にアンプルを温度勾配の存在する方向すなわち
上部方向へ引き上げる方法（縦型ブリッジマン法）によ
っても可能である．この場合もｌＯ℃／ｃＩ１以上の温
度勾配が必要である．さらに単結晶化を容易にするため
に第４図に示すようにボート（６）の開口部（ロ）をシ
ード（７）の径に合わせて例えば円錐状に絞ったボート
を用いると双晶などが発生し易い材料に有効である．ま
たシード部付近の温度分布を精密に制御し難い場合（ヒ
ートシンクが外から受ける外乱などによるもの）を防止
するために第５図に示すようにヒートシンクの口径の太
い部分をシード（７）から遠ざけるように十分細くした
小径部ａつを設け、その先にシード（７）を取付けると
シードの受ける熱的外乱を避けることができる． 〔効果〕 以上に説明したように本発明によれば、縦型ボート法の
結晶成長の際、直接合成により単結晶化することが容易
となり、しかも石英アンプルなど安価な材料を用いるた
めコストも安価でさらに■族元素（Ｐ，Ａｓなど）の圧
力制御が可能なため結晶の化学量論的組成制御（ストイ
キオメトリー制御）が可能なため高品質の単結晶が得ら
れるなど工業上顕著な効果を奏するものである．
長方法に関し、ボートの上部より下部に向って温度勾配
を移動し、高品質の単結晶を得る結晶成長方法に係るも
のである． 〔従来の技術とその課題〕 縦型の単結晶成長法としては、引上げ法、縦型ブリッジ
マン法（ＶＢ法）、および縦型温度勾配凝固法（ＶＣ，
Ｆ法）があげられる。このうちボート法としてはＶＢ法
、ＶＧＦ法がある．これらの方法は、例えば第６図に示
すように原料の融液（１）を収容したボート（２）の最
下部にシード（３）を置き、第７図に示すようにシード
部近傍より温度勾配をボート下部から上端方向へ徐々に
つけていき結晶を固化させるものである． このようなＶＢ法、ＶＧＦ法などの直接合成により単結
晶を成長させる場合、シード近傍の温度制御を精密に行
なわないとシードをメルト合成中に溶かしてしまうとい
う問題がある。さらにシードの固定法を確実にしないと
メルト中にシードが浮上してしまう問題が生じ良好な単
結晶が得られない難点があった． 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、上記の問題について検討の結果、比較的箇単
な方法によりシードをメルト合成に溶けるのを抑止し、
かつ結晶の組成制御が可能な高品質の単結晶が得られる
縦型ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法を開
発したものである．（！Ｉｌｌ！Ｉを解決するための手
段および作用〕本発明は、縦型ボート法による化合物半
導体の結晶成長に際して、シード部をボートの上部に設
置し、ボートの上部より下部に向かって温度勾配を移動
して結晶を固化させていくことを特徴とする縦型ボート
法による化合物半導体の単結晶成長方法である． すなわち本発明は、シード部をボートの上部に設置して
、このボートの上部より下部に向って温度勾配を移動し
て結晶を固化させていくことにより単結晶を成長させる
方法である．しかして、この温度勾配を移動する方法と
してはアンプルを下部から上部方向へ移動させる方法や
ヒーターを上部から下部へ移動させて行なう方法が適用
できる．このときの温度勾配は１０゜（ ／ ｃｍ以上
が必要である．またボートの開口部をシードの径に合わ
せて例えば円錐状に絞ったボートを用いることにより、
双晶の発生を防止して単結晶化を確実にすることができ
る． 本発明は従来のようにシードをボートの下部に設置して
下から上へ結晶を成長させるものとは逆にシードをボー
トの上部に設置し、上から下へ結晶を成長させるので、
比較的に温度管理が容易であり、かつシードがメルト中
に溶融するのを防止し、良好な単結晶の成長ができるも
のである．なお本発明は、ＩｎＰの他ＧａＡｓ，Ｉ ｎ
Ａｓ，ＧａＰなとの化合物半導体にも適用することがで
きる． 〔実施例〕 以下に本発明の一実施例をＩｎＰの単結晶を成長させる
場合について説明する． 第１図に示すように、内部を真空にしたアンプル（１１
）内にＩｎ（５）を入れたボート（６）を収蓉し、この
上部にシードａ）を設置し、このシードを．カーボンな
どの熱伝導のよいヒートシンク（８）により冷却するよ
うに構成し、アンプルの下端にはリン（９）を収容する
．上記のＩｎが収容されたＩｎ室とＰが収容されたＰ室
はＰのガスがＩｎに接触するように第３図に示すような
石英などのアンプルの内部にガス通路０ωが設けられガ
スが通じる構造になっている． そしてこのアンプルは、！ｎ室とＰ室と独立に温度制御
が可能な多分割されたヒーター００の内側に配置されア
ンプル台０２１に載置されており、これら全体がＡ『ガ
スなどの高圧容器０ク内に収容されている． 上記の装置により結晶成長を行なう場合、先ずＩｎ室と
Ｐ室をヒーターにより独立に温度制御し、第２図に示す
ような温度プロファイル（実線で示す）を実現する．こ
のとき石英製のアンプルが破壊しないようにＰの蒸気圧
と平衡するように高圧容器に不活性ガスを導入する． なおＩｎＰの融液温度での解離圧が２７気圧となるので
高圧容器内のガス圧も最終的に２７気圧となる． ここでボート内の融液は、ボート部の温度が融液温度の
１０６２℃に到達したとき丁度シード部にコンタクトす
るようにチャージされている．シード部にコンタクトし
た時点でシード部より徐々に温度を降下させシード部か
ら結晶を固化させていく．このときの温度勾配は１０’
Ｃ／ＣＩ１以上が必要である．またシード部からより多
くの熱を逃すためシードを固定する治具は熱伝導率のよ
い例えばカーボンなどの材料を用いる． また上記の温度勾配の移動の方法としてヒーターの温度
制御の他にアンプルを温度勾配の存在する方向すなわち
上部方向へ引き上げる方法（縦型ブリッジマン法）によ
っても可能である．この場合もｌＯ℃／ｃＩ１以上の温
度勾配が必要である．さらに単結晶化を容易にするため
に第４図に示すようにボート（６）の開口部（ロ）をシ
ード（７）の径に合わせて例えば円錐状に絞ったボート
を用いると双晶などが発生し易い材料に有効である．ま
たシード部付近の温度分布を精密に制御し難い場合（ヒ
ートシンクが外から受ける外乱などによるもの）を防止
するために第５図に示すようにヒートシンクの口径の太
い部分をシード（７）から遠ざけるように十分細くした
小径部ａつを設け、その先にシード（７）を取付けると
シードの受ける熱的外乱を避けることができる． 〔効果〕 以上に説明したように本発明によれば、縦型ボート法の
結晶成長の際、直接合成により単結晶化することが容易
となり、しかも石英アンプルなど安価な材料を用いるた
めコストも安価でさらに■族元素（Ｐ，Ａｓなど）の圧
力制御が可能なため結晶の化学量論的組成制御（ストイ
キオメトリー制御）が可能なため高品質の単結晶が得ら
れるなど工業上顕著な効果を奏するものである．
第１図は本発明の単結晶成長方法に使用する装置の一例
を示す断面図、第２図は本発明の単結晶成長時の温度分
布を示す図、第３図は第１図Ａ〜八′部の横断面図、第
４図および第５図は本発明の単結晶成長方法の他の例に
使用する装置の断面図、第６図は従来の単結晶成長方法
の概略を示す断面図、第７図は従来の単結晶成長時の温
度分布を示す図である。 １・・・融液、 ２・・・ボート、 ３・・・シー
ド、 ４・・・アンプル、 ５・・・Ｉｎ、 ６
川ポート、 ７・・・シード、 ８・・・ヒートシ
ンク、 ９・・・リン、１０・・・ガス通路、 １
ｌ・・・ヒーター Ｉ２・・・アンプル台、 １３
・・・高圧容器、 １４・・・開口部、１５・・・小
径部．
を示す断面図、第２図は本発明の単結晶成長時の温度分
布を示す図、第３図は第１図Ａ〜八′部の横断面図、第
４図および第５図は本発明の単結晶成長方法の他の例に
使用する装置の断面図、第６図は従来の単結晶成長方法
の概略を示す断面図、第７図は従来の単結晶成長時の温
度分布を示す図である。 １・・・融液、 ２・・・ボート、 ３・・・シー
ド、 ４・・・アンプル、 ５・・・Ｉｎ、 ６
川ポート、 ７・・・シード、 ８・・・ヒートシ
ンク、 ９・・・リン、１０・・・ガス通路、 １
ｌ・・・ヒーター Ｉ２・・・アンプル台、 １３
・・・高圧容器、 １４・・・開口部、１５・・・小
径部．
Claims (3)
- （１）縦型ボート法による化合物半導体の結晶成長に際
して、シード部をボートの上部に設置し、ボートの上部
より下部に向って温度勾配を移動して結晶を固化させて
いくことを特徴とする縦型ボート法による化合物半導体
の単結晶成長方法。 - （２）温度勾配の移動をアンプルの移動またはヒーター
により行なうことを特徴とする請求項１記載の縦型ボー
ト法による化合物半導体の単結晶成長方法。 - （３）ボート上部の開口部をシードの径に合わせて絞っ
たボートを用いることを特徴とする請求項１記載の縦型
ボート法による化合物半導体の単結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051565A JP2662020B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051565A JP2662020B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02229783A true JPH02229783A (ja) | 1990-09-12 |
| JP2662020B2 JP2662020B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=12890491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1051565A Expired - Lifetime JP2662020B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 縦型ボード法による化合物半導体の単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662020B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012046367A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体多結晶の製造装置及び製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921592A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP1051565A patent/JP2662020B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921592A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012046367A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体多結晶の製造装置及び製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2662020B2 (ja) | 1997-10-08 |
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