JPH0247438B2 - 33vzokukagobutsuhandotaitanketsushonoseizohoho - Google Patents
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- JPH0247438B2 JPH0247438B2 JP16865584A JP16865584A JPH0247438B2 JP H0247438 B2 JPH0247438 B2 JP H0247438B2 JP 16865584 A JP16865584 A JP 16865584A JP 16865584 A JP16865584 A JP 16865584A JP H0247438 B2 JPH0247438 B2 JP H0247438B2
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 9
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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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
- 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
-
- 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
-
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は−族化合物半導体単結晶の製造方
法に係り特にボート成長法による−族化合物
半導体単結晶の製造方法に関するものである。
法に係り特にボート成長法による−族化合物
半導体単結晶の製造方法に関するものである。
［従来の技術］
従来、種結晶を用い、ボート成長法により結晶
を成長させる、GaAs，InP，InAs等の−族
化合物半導体単結晶の製造方法では、｛111｝面成
長の方法が行なわれていた。その理由は、良好な
基板形状をもつ｛100｝面ウエハを切り出し易い
こと、並らびに｛111｝面成長は結晶成長が横方
向に広がり易く、同時に結晶成長界面を平らに制
御し易いこと等によるものである。
を成長させる、GaAs，InP，InAs等の−族
化合物半導体単結晶の製造方法では、｛111｝面成
長の方法が行なわれていた。その理由は、良好な
基板形状をもつ｛100｝面ウエハを切り出し易い
こと、並らびに｛111｝面成長は結晶成長が横方
向に広がり易く、同時に結晶成長界面を平らに制
御し易いこと等によるものである。
ところが｛111｝面成長を行つた場合でも、特
に大面積の単結晶を製造するときは、結晶成長界
面を平らに制御することが困難となる。例えば、
成長速度を遅くすると成長界面が凸面となつてす
べり転位が発生し易くなり、逆に成長速度を速く
すると成長界面が凹面となつてリネージ
（lineage）転位等の欠陥が発生し易くなる。これ
は｛111｝面成長を行つて強制的に成長界面を平
らに制御しようとすることに起因するものであ
り、結晶が大形になるほど欠陥が発生する率も大
となる。
に大面積の単結晶を製造するときは、結晶成長界
面を平らに制御することが困難となる。例えば、
成長速度を遅くすると成長界面が凸面となつてす
べり転位が発生し易くなり、逆に成長速度を速く
すると成長界面が凹面となつてリネージ
（lineage）転位等の欠陥が発生し易くなる。これ
は｛111｝面成長を行つて強制的に成長界面を平
らに制御しようとすることに起因するものであ
り、結晶が大形になるほど欠陥が発生する率も大
となる。
なお、良質の単結晶を得ることの困難さは結晶
の断面積の２乗に比例するといられている。
の断面積の２乗に比例するといられている。
そこで、本発明者は、すでに結晶の成長方向に
垂直な面に対して5゜〜25゜傾けた面を｛111｝面に
なるように成長させる（特開昭57−129899号公
報）技術を開発しており、低転位な単結晶を得る
ことが可能であつたが、より低転位でかつより大
形な単結晶を再現性よく製造できるよう開発を進
めた。
垂直な面に対して5゜〜25゜傾けた面を｛111｝面に
なるように成長させる（特開昭57−129899号公
報）技術を開発しており、低転位な単結晶を得る
ことが可能であつたが、より低転位でかつより大
形な単結晶を再現性よく製造できるよう開発を進
めた。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明が解決しようとする問題点は、良質で断
面積の大きな単結晶を再現性良く成長させること
であり、本発明の目的は、それを可能にした−
族化合物半導体単結晶の製造方法を提供するこ
とである。
面積の大きな単結晶を再現性良く成長させること
であり、本発明の目的は、それを可能にした−
族化合物半導体単結晶の製造方法を提供するこ
とである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、種結晶を用い、ボート成長法により
結晶を成長させる−族化合物半導体単結晶の
製造方法において、前記結晶としてツイン面を有
するものを用いて結晶の成長方向に垂直な面に対
して5゜〜25゜傾けた面が｛111｝面になるように成
長させ、かつ成長した結晶に前記種結晶のツイン
面から連続に結晶の成長方向にツイン面が入るよ
うにしたことを特徴とするものである。
結晶を成長させる−族化合物半導体単結晶の
製造方法において、前記結晶としてツイン面を有
するものを用いて結晶の成長方向に垂直な面に対
して5゜〜25゜傾けた面が｛111｝面になるように成
長させ、かつ成長した結晶に前記種結晶のツイン
面から連続に結晶の成長方向にツイン面が入るよ
うにしたことを特徴とするものである。
［作用］
以下、図面を用いて本発明の作用を説明する。
第１図は本発明の製造方法により製造した−
族化合物半導体単結晶の斜視図、第２図は第１図
の単結晶の成長界面を示す平面図で、１は傾角，
２は｛111｝面３は種結晶，５は種結晶に含まれ
ているツイン（双晶）面，４は単結晶１５は成長
したツイン（双晶）面，６は成長界面，７は成長
方向，８は溶融液である。
第１図は本発明の製造方法により製造した−
族化合物半導体単結晶の斜視図、第２図は第１図
の単結晶の成長界面を示す平面図で、１は傾角，
２は｛111｝面３は種結晶，５は種結晶に含まれ
ているツイン（双晶）面，４は単結晶１５は成長
したツイン（双晶）面，６は成長界面，７は成長
方向，８は溶融液である。
第１図に示す単結晶は、ボートより取り出した
ままのもので、右端はツイン面５をもつた種結晶
３であり、この種結晶３を種にして単結晶４が成
長している。単結晶４の成長方向は矢印７に示す
長手方向であるが、これは垂直な面に対し｛111｝
面２は水平方向に５℃〜25℃の傾角１をもつて成
長している。この単結晶４を成長させる炉は、普
通は横型の電気炉を用いているので。炉内の温度
分布は対照的である。
ままのもので、右端はツイン面５をもつた種結晶
３であり、この種結晶３を種にして単結晶４が成
長している。単結晶４の成長方向は矢印７に示す
長手方向であるが、これは垂直な面に対し｛111｝
面２は水平方向に５℃〜25℃の傾角１をもつて成
長している。この単結晶４を成長させる炉は、普
通は横型の電気炉を用いているので。炉内の温度
分布は対照的である。
従つて結晶成長界面は成長軸に対した右対象に
なり易く、上記の方法の場合はツイン面１５で折
れ曲がつた「く」の字形の固液界面となる。
なり易く、上記の方法の場合はツイン面１５で折
れ曲がつた「く」の字形の固液界面となる。
第２図に示すように、単結晶４はツイン面１５
で折れ曲がつた「く」の字の界面６を形成して矢
印７の方向に成長し、溶融液８中を進行する。
で折れ曲がつた「く」の字の界面６を形成して矢
印７の方向に成長し、溶融液８中を進行する。
このような成長界面６を有する単結晶４は次の
ような特徴をもつている。
ような特徴をもつている。
(1) 成長界面６のピーク部分が｛111｝ツイン面
１５に相当し、この部分が成長核となつてお
り、また溶融液の自由表面ともなつているので
転位をとり込みにくくなる。
１５に相当し、この部分が成長核となつてお
り、また溶融液の自由表面ともなつているので
転位をとり込みにくくなる。
(2) ツインを入れない場合と比較すると「く」の
字形のピーク方向が安定し、優先的な成長核と
なるため、単結晶４が安定して得られる。
字形のピーク方向が安定し、優先的な成長核と
なるため、単結晶４が安定して得られる。
(3) ツイン面１５を境として左右別々の成長を行
なうため、あたかも小断面積の２つの結晶を平
行して成長させることと同じになり、良質大形
の単結晶が安定して得られる。
なうため、あたかも小断面積の２つの結晶を平
行して成長させることと同じになり、良質大形
の単結晶が安定して得られる。
(4) 成長界面６はピークを持つており、見掛け状
は凸面状になつているが、｛111｝面を成長方向
７の方向の横断面に合わせた場合の凸面とは異
なり、成長界面の熱歪はほとんどなく、すべり
転位等の欠陥の発生が抑制される。
は凸面状になつているが、｛111｝面を成長方向
７の方向の横断面に合わせた場合の凸面とは異
なり、成長界面の熱歪はほとんどなく、すべり
転位等の欠陥の発生が抑制される。
(5) 成長界面６は自然に「く」の字形となるので
細かな界面制御の調整作業が不要となる。
細かな界面制御の調整作業が不要となる。
［実施例］
次に、GaAs単結晶の製造に適用された本発明
の具体的実施例について説明する。
の具体的実施例について説明する。
石英ガラス製ボートにGa400ｇとドーパントと
してのSi120mgとを収容し、このボートの一端に
｛111｝面を13゜傾斜させ、さらに成長方向と平行
に入つたツインを有する種結晶を置く。石英ガラ
ス製のアンプルの一端にこのボートを収容した
後、他端にAs444ｇを入れ、５×10-6Torr以下の
減圧下で２時間真空吸引を行いその状態で真空封
じをする。このアンプルを二連式の電気炉内に設
置した後、低温炉を約610℃らに保ち、アンプル
内のAsの蒸気圧を1atmに維持し、高温炉では
1200℃付近でGaAs合成反応を行わせた後、さら
に昇温して種結晶部分を1238℃、GaAs液中の温
度勾配を0.5deg／cmに調整して種付けを行う。
してのSi120mgとを収容し、このボートの一端に
｛111｝面を13゜傾斜させ、さらに成長方向と平行
に入つたツインを有する種結晶を置く。石英ガラ
ス製のアンプルの一端にこのボートを収容した
後、他端にAs444ｇを入れ、５×10-6Torr以下の
減圧下で２時間真空吸引を行いその状態で真空封
じをする。このアンプルを二連式の電気炉内に設
置した後、低温炉を約610℃らに保ち、アンプル
内のAsの蒸気圧を1atmに維持し、高温炉では
1200℃付近でGaAs合成反応を行わせた後、さら
に昇温して種結晶部分を1238℃、GaAs液中の温
度勾配を0.5deg／cmに調整して種付けを行う。
その後は、0.5deg／hrの速度で冷却し、30時間
で全体を固化させ、その後約100deg／hrの速度
で室温まで冷却した。
で全体を固化させ、その後約100deg／hrの速度
で室温まで冷却した。
このようにして幅５cm，長さ23cmで結晶の一端
長さ方向にツイン１５の入つたGaAs単結晶823
ｇが得られた。この結晶の成長界面６は第２図に
示すようにピークをもつた「く」の字形となり、
成長稿（フアセツト）も「く」の字形に現われ
た。
長さ方向にツイン１５の入つたGaAs単結晶823
ｇが得られた。この結晶の成長界面６は第２図に
示すようにピークをもつた「く」の字形となり、
成長稿（フアセツト）も「く」の字形に現われ
た。
この結晶の｛100｝面出しを行い溶融KOHでエ
ツチングして転位密度を測定したところ、ボート
に接している部分の周囲約５mmを除いて500個／
cm2以下の低転位密度であつた。またツイン付近は
特に転位が少ないこともわかつた。
ツチングして転位密度を測定したところ、ボート
に接している部分の周囲約５mmを除いて500個／
cm2以下の低転位密度であつた。またツイン付近は
特に転位が少ないこともわかつた。
なお、傾角が5゜以下の場合は、界面「く」の字
の効果）ピーク部分から成長核を発生させる）が
少なくなり、また傾角が25゜以上の場合は｛100｝
面の形状が乱れて切断が困難となつた。即ち、5゜
〜25゜の範囲が適当である。
の効果）ピーク部分から成長核を発生させる）が
少なくなり、また傾角が25゜以上の場合は｛100｝
面の形状が乱れて切断が困難となつた。即ち、5゜
〜25゜の範囲が適当である。
さらに、ツイン入り種結晶を用いた本発明方法
は、ツインを入れないで単に傾角した方法と比較
して、再現性に優れている。
は、ツインを入れないで単に傾角した方法と比較
して、再現性に優れている。
上記実施例は、GaAs単結晶の製造方法につい
て説明したものであるが、他の−族元素の単
結晶をボート成長法により得る場合にも適用して
同様の効果を得ることができる。
て説明したものであるが、他の−族元素の単
結晶をボート成長法により得る場合にも適用して
同様の効果を得ることができる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、成長界
面ピーク部分がツイン面に相当し、その部分が成
長核となつて優先的に成長し易く、同時にその部
分がボート壁の影響を受けない自由表面であるた
め、低転位単結晶が得られる。また、成長界面の
ピーク部分（ツイン面）を境として左右別々に成
長するので成長界面を抑制し易く、大形の単結晶
が歩留り良く得られるという実用的効果を奏する
ことができる。
面ピーク部分がツイン面に相当し、その部分が成
長核となつて優先的に成長し易く、同時にその部
分がボート壁の影響を受けない自由表面であるた
め、低転位単結晶が得られる。また、成長界面の
ピーク部分（ツイン面）を境として左右別々に成
長するので成長界面を抑制し易く、大形の単結晶
が歩留り良く得られるという実用的効果を奏する
ことができる。
第１図は本発明の製造方法により製造した−
族化合物半導体単結晶の斜視図、第２図は第１
図の短結晶の成長界面を示す平面図である。 １……傾角、２……｛111｝面、３……種結晶、
４……単結晶、５，１５……ツイン面、６……成
長界面、８……溶融液。
族化合物半導体単結晶の斜視図、第２図は第１
図の短結晶の成長界面を示す平面図である。 １……傾角、２……｛111｝面、３……種結晶、
４……単結晶、５，１５……ツイン面、６……成
長界面、８……溶融液。
Claims (1)
- １ 種結晶を用い、ボート成長法により結晶を成
長させる−族化合物半導体単結晶の製造方法
において、前記種結晶としてツイン面を有するも
のを用いて。結晶の成長方向に垂直な面に対して
5゜〜25゜傾けた面が｛111｝面になるように成長さ
せ、かつ成長した結晶に前記種結晶のツイン面か
ら連続に結晶の成長方向にツイン面が入るように
したことを特徴とする−族化合物半導体単結
晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16865584A JPH0247438B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 33vzokukagobutsuhandotaitanketsushonoseizohoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16865584A JPH0247438B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 33vzokukagobutsuhandotaitanketsushonoseizohoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6148499A JPS6148499A (ja) | 1986-03-10 |
| JPH0247438B2 true JPH0247438B2 (ja) | 1990-10-19 |
Family
ID=15872046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16865584A Expired - Lifetime JPH0247438B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 33vzokukagobutsuhandotaitanketsushonoseizohoho |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0247438B2 (ja) |
-
1984
- 1984-08-10 JP JP16865584A patent/JPH0247438B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6148499A (ja) | 1986-03-10 |
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