JPH0317798B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は、半導体単結晶への不純物混入防止
法に関する。 （従来の技術） 化合物半導体で、特に解離圧の高い元素を含む
化合物の単結晶はその解離圧以上の高圧下で、通
常B₂O₃，NaClなどの液体封止剤を用いて所謂液
体カプセル引上法を用いて製造されている。 この方法の長所の一つは、原料融液がこれとは
反応性の低い液体封止剤で覆われており、このた
めの原料への不純物混入が低減されることにあ
る。 このため、高純度化合物半導体単結晶を製造す
る手法として広く用いられており、特に将来の超
高速IC、光IC用材料として注目されているGaAs
は、不純物混入防止が不可欠であるところからこ
の方法を応用した直接合成液体カプセル引上法が
用いられている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、液体カプセル引上法を用いても原料中
への不純物混入を完全に防ぐことはできない。こ
れは装置内に浮遊している微細な炭素等の不純物
が単結晶の製造中に液体封止剤を通して原料融液
中に混入して結晶内に取込まれたり、或は原料か
ら揮散した構成元素が一旦装置内壁に付着した
後、剥離して液体封止剤中に混入することもあ
る。 これ等の不純物は結晶の純度を下げるばかりで
なく、多結晶化の原因となつたり、或は結晶欠陥
の要因ともなり得る。 この発明は上記実情に鑑み、半導体単結晶への
不純物が混入されるのを有効に防止する方法を提
案することを目的とする。 （問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するため、この発明では、
半導体単結晶の成長装置の内外の適当な位置に１
又は２組以上の磁場印加装置を設け、装置内の不
純物を該磁場印加装置に吸着させ、装置内で製造
される半導体単結晶への不純物の混入を妨げるよ
うにしたものである。 ここで、この発明の適用される半導体単結晶の
成長装置としては通常の液体カプセル引上法の炉
の他に原料融液に対し磁場を印加して行う所謂磁
場印加引上法の装置等を挙げることができる。 また、磁場印加装置としては永久磁石或は常電
導コイル、超電導コイル等の電磁石を挙げること
ができ、電磁石を用いる場合には不純物の量に応
じて磁場の強さを調整することが好ましい。 磁場印加装置の設置位置は、装置内の不純物を
効率良く所定の個所に吸着できる場所であればよ
く、また装置内部或は外部いずれに設置しても構
わない。 なお、磁場印加装置の設置位置によつてはこれ
より印加される磁界により原料融液が不安定な状
態になり、結晶成長に悪影響を与える場合があ
る。このような場合には、半導体単結晶の成長装
置内の磁界さら原料融液を保護するための磁気遮
蔽板を設けるようにするのが本発明の特徴であ
る。 （作用） 以上のように、この発明によれば半導体単結晶
成長装置の内外の適当な位置に磁場印加装置を設
け、これにより半導体結晶成長装置内に磁界を印
加するため、炭素等の装置内に浮遊する不純物微
粉末は磁場印加装置により装置内の所定個所に吸
着される。したがつて装置内で製造される半導体
単結晶に不純物が混入することなく、高純度の半
導体単結晶を得えることができる。 （実施例） 以下、本発明の実施例を参考例と共に説明す
る。第１図は、参考例１を示すもので、１は高圧
液体封止剤引上法により半導体単結晶成長を行な
わせるための高圧容器であつて、この高圧容器１
内にはその外周を炭素材料等の支持部材２で覆れ
たパイロリテイツクBN製のルツボ３を設け、こ
のルツボ３を回転支持軸４により回転且つ上下動
できるように支持し、ルツボ３の周囲には加熱炉
５を設け、ルツボ３の内部を所定の温度に加熱、
維持する。ルツボ３の上部には下端に種結晶６を
取付け引上げ軸７を設け、引上げ軸７の周囲には
水冷銅パイプを用いた常電導コイルにより構成さ
れた磁場印加装置８を設ける。 以上のように構成された半導体単結晶の成長装
置においてルツボ３内には6NのGa1500ｇ、7N
のAs1630ｇを原料として収容し、更に液体封止
剤として高純度低水分のB₂O₃650ｇを入れた上、
ルツボ３を高圧容器１内に設置し、アルゴン、窒
素等の不活性ガスにより容器内を加圧し、加熱炉
２により上記原料の溶融温度以上の温度で加熱し
てルツボ内の原料と封止剤を溶融させ、ルツボ内
にGaAs融液層９とその上層に液体封止剤として
B₂O₃溶融液層１０を形成する。ルツボ３内の原
料が完全に溶融したら引上げ軸７を下降させて種
結晶６をルツボ３内のGaAs融液層９と接触さ
せ、種結晶６を所定の速度で回転させながら引上
げてGaAs結晶１１を成長させる。 一方磁場印加装置８から中心磁界強度1000ガウ
スの磁場を原料の合成前から結晶成長の終了に到
るまで印加し続けた。 この結果得られたGaAs単結晶の不純物分析を
特に炭素濃度に注目してFT−IRを用いて分析し
た。この結果を、従来の磁場印加装置を用いない
単結晶の成長法（比較例１）との比較において表
１に示す。

【表】 実施例 １ 第２図は磁場印加液体カプセル引上げ法にる半
導体単結晶の成長装置にこの発明を適用した実施
例を示すもので、この場合は高圧容器１の外周に
は、ルツボ３内のGaAs融液層９に対応して原料
融液安定化のための磁場印加マグネツト１２が設
けられており、この発明の不純物を吸着させるた
めの磁場印加装置８はこの実施例では高圧容器１
の外周上部に設けられ、磁場印加装置８の周囲に
は磁場遮蔽板１３が設けられ、また高圧容器１内
には磁場印加装置８から印加され磁界によりルツ
ボ３内の原液融液が不安定な状態にならないよう
にルツボ３の上面に磁気遮蔽板１４を設けてあ
る。 以上のような半導体単結晶の成長装置において
は磁場印加マグネツト１２より1200ガウス以上の
磁界を印加し、GaAs融液層９の加熱炉５による
熱対流を抑制しながら実施例１と同様なGaAs結
晶１１の引上げ成長を行なう。 一方磁場印加装置８からは実施例１と同様に中
心磁界強さ1000ガウスの磁場を原料の合成前から
結晶成長の終了に到るまで印加し続けた。 この結果磁場印加マグネツト１２から印加され
る磁界によつてGaAs融液層９の熱対流は抑制さ
れ、したがつてGaAs結晶１１の引上げ成長の過
程で成長縞の発生がなく、しかも高圧容器１内に
浮遊する炭素等の不純物は磁場印加装置８に吸着
されるためGaAs結晶１１内への不純物の混入が
なくなる。 なお、この実施例ではルツボ３の上面に磁気遮
蔽板１４を設けてあるため、ルツボ３内の原料融
液が磁場印加装置８から印加される磁界によつて
不安定な状態になることなく、また高圧容器１内
を加熱炉５による熱対流させられる炭素等の微細
不純物がこの磁気遮蔽板１４により効果的に捕集
され、GaAs結晶１１内への不純物の混入が防止
される。 この結果得られたGaAs単結晶内の炭素濃度
を、磁場印加装置を用いてない通常の磁場印加液
体カプセル引上げ法（比較例２）の比較において
表２に示す。

【表】 第３図は、参考例２を示すもので、この参考例
によれば複数の磁場印加装置８，…が支持部材
２、引上げ軸７など不純物発生源の近くに設置さ
れており、このため不純物の吸着効率も高く、
GaAs結晶１１内の炭素濃度は分析装置の検出限
界以下であつた。 実施例１より明らかなように、この発明によれ
ば従来例と比較して炭素等の不純物混入の極めて
少ない純度の高いGaAs単結晶を引上げ成長させ
ることができる。 また、単結晶化率も若干上昇する傾向が見られ
る。これも単結晶の不純物低減効果によるものと
認められる。 （発明の効果） 以上要するに、この発明によれば不純物の混入
の少ない極めて純度の高い半導体単結晶を得るこ
とができ、更に不純物に起因する多結晶化を防ぐ
ことができ、したがつて半導体単結晶の成長装置
におけぬ歩留りを向上させることができ、経済
的、工業的価値は大きい。 特に半絶縁性GaAsにおいては残留炭素の影響
が大きく、半絶縁性GaAsの製造においてこの発
明の価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、参考例１を示す半導体単結晶の成長
装置概略断面図、第２図はこの発明の実施例を示
す半導体単結晶の成長装置概略断面図、第３図は
他の参考例を示す半導体単結晶の成長装置概略断
面図である。 図中、１は高圧容器、８は磁場印加装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体単結晶の成長装置に設けられた１又は
   ２組以上の磁場印加装置により、成長装置内の不
   純物を所定個所に吸着させて成長装置内で製造さ
   れる半導体単結晶への不純物の混入を妨げるよう
   にすると共に、成長装置内部に設けられた磁場遮
   蔽手段により、原料融液を上記磁場印加手段から
   の磁場から保護するようにしたことを特徴とする
   半導体単結晶への不純物混入防止方法。