JPH03252385A - 高解離圧単結晶の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＧａＡｓ、　ＧａＰ、　１ｎＡｓ、　ＩｎＰ
等のｍ−ｖ族化合物半導体、並びに、ＣｄＴｅ、　Ｈｇ
ＣｄＴｅ、　Ｚｎ５ｅ。

ＺｎＳＳｅ等の■−■族化合物半導体などの高解離圧単
結晶を、高解離圧成分元素ガスを封入した気密容器中で
チョクラルスキー法により製造する方法に関する。

（従来の技術） 高解離圧成分元素ガス雰囲気中で単結晶を育成する方法
は、従来のチョクラルスキー法やＬＥＣ法とは異なり、
成長した高解離圧単結晶表面で分解反応が生じて結晶の
品質を悪化することもなく、低い欠陥密度の高均一性を
有する単結晶を製造することができるという特徴がある
。

第１図は、高解離圧成分元素ガスを封入した気密容器中
で高解離圧単結晶をチョクラルスキー法で製造する従来
装置の断面図である。チャンバー１内には、高解離圧成
分元素ガスを密閉するための気密容器１０が配置されて
おり、種結晶９を下端に取り付けて単結晶８を引き上げ
る上軸２、及び、サセプタ４で支持されたるつぼ５をそ
の上端で支持する下軸３は、チャンバー１及び気密容器
１０を貫通し、該るつぼ５内には原料融液６と液体封止
剤７を収容し、気密容器１０の貫通部分に液体封止剤１
３並びに１４を収容する受皿１１並びに１２を設け、該
受皿１１並びに１２の中央開口部は上軸２並びに下軸３
とそれぞれ摺動して、該軸を回転昇降可能として、かつ
、液体封止剤の流下を防止する構造を有している。気密
容器１０の上方には、高解離圧成分元素１７を収容する
アンプル１８を導管２２を介して気密容器１０と接続し
、気密容器１０内に所定の高解離圧成分元素ガス分圧を
確保するためのヒータ２１をアンプル１８の周囲に配置
し、上軸貫通部の液体封止剤１３並びに下軸貫通部の液
体封止剤１４を溶融させるためのヒータ１９並びに２０
を配置し、るつぼ５の周囲にはヒータ１５及び１６を配
置する。

なお、高解離圧成分元素１７は、場合によっては気密容
器１０内に直接置くことも可能であり、その場合はアン
プル１８及びヒータ２１を省略することができる。

次に、単結晶の育成手順を説明すると、まず、原料、液
体封止剤及び高解離圧成分元素を所定の場所に挿入し、
チャンバー１内を一旦真空に排気した後、ヒータＩ９及
び２０を加熱して液体封止剤１３及び１４を溶融し、気
密容器１０を密封し、次いで、ヒータ２１を加熱して、
単結晶８及び原料融液６の分解反応を抑制するように、
気密容器１０内の高解離圧成分元素ガスの分圧を調整し
、同時に、これに見合う窒素、アルゴン等の不活性ガス
をチャンバー１内に満たす。また、必要に応じて、気密
容器１０を封止する前に、上記の不活性ガスを導入して
、不活性ガスの一部を気密容器１０内に導入して、高解
離圧成分元素ガスと不活性ガスにより気密容器内を所定
の圧力を確保することも可能である。次いで、ヒータ１
５及び１６を加熱して原料融液６及び液体封止剤７の温
度を調整し、かつ、気密容器１０の壁面を加熱して高解
離圧成分元素の析出を防止することにより高解離圧成分
元素ガスの分圧を維持した状態で、上軸２を降下して種
結晶９を原料融液６に十分になじませて種付けし、直径
を制御しなから単ビ塩８を引き上げる。なお、気密容器
１０内に十分高い高解離圧成分元素ガス分圧が得られる
場合は、るっぽ５内の液体封止剤７を省略してもよい。

この種の装置では、気密容器１０．アンプル１８、導管
２２及び受皿１３は、石英、カーボン、ｐＢＮ、　Ｓｉ
Ｃ，気密質のカーボン、カーボンにｐＢＮをコーティン
グしたもの、カーボンに気密質カーボンをコーティング
したもの、カーボンにＳｉＣをコーティングしたもの、
モリブデン、ステンレスなどの材料により作られる。ま
た、液体封止剤１３．１４としては、Ｂ＊Ｏ−が使用さ
れる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の方法で育成した単結晶は、カーボン濃度が高く、
例えば、ノンドープ半絶縁性ＧａＡｓ単結晶では、比抵
抗のばらつきが大きく、移動度が低いなど、電気的性質
が悪いという欠点があった。

本発明は、上記の欠点を解消し、電気的性質の優れた高
解離圧単結晶の製造方法を提供しようとするものである
。

（課題を解決するための手段） 本発明は、高解離圧成分元素ガスを封入した気密容器内
でチョクラルスキー法により高解離圧単結晶を製造する
方法において、気密容器のシール用の液体封止剤の含水
量を１５０ｗｔｐｐｍ以上に調整することを特徴とする
高解離圧単結晶の製造方法である。

なお、受皿に収容する液体封止剤は、酸化ホウ素を使用
することができ、また、気密容器の材質を、石英、カー
ボン、ｐＢＮ、　５ｉＣ１気密質のカーボン、ｐＢＮで
コーティングしたカーボン、気密質カーボンでコーティ
ングしたカーボン、ＳｉＣでコーティングしたカーボン
、モリブデン、ステンレスから選択することができるが
、特に、上記液体封止剤の使用は、カーボン及びコーテ
ィングされたカーボンで作られた気密容器に対して有効
に機能する。

（作用） 本発明者は、従来の製造方法で得た高解離圧単結晶のカ
ーボン濃度が高くなる原因を調べたところ、カーボンを
使用したヒーター、断熱材などがチャンバー内にあり、
これらが育成時に加熱されて一酸化炭素を発生させ、気
密容器のシール部の液体封止剤を汚染し、さらに、汚染
された液体封止剤が気密容器内に落下したり、−酸化炭
素ガスの形で、侵入して原料融液を汚染する。その結果
、育成結晶のカーボン濃度が高くなり、結晶の比抵抗の
ばらつきや移動度の低下を来す原因となることが分かっ
た。

しかし、水分を比較的多量に含有する液体封止剤を使用
すると、液体封止剤にカーボンが侵入しても、下式の反
応により液体封止剤から除去されることを見いだした。

Ｃ＋ＨｔＯ−＋ＣＯ＋Ｈ。

特に、気密容器のシール部に使用する液体封止剤につい
て、含水量を調整すると、気密容器内に侵入するカーボ
ン量は相当に低下するため、カーボン濃度の低い高品質
の単結晶を製造することができる。また、カーボン以外
の不純物についても、水による酸化反応で液体封止剤か
ら排除されるので、高純度単結晶の育成にも役立つ。

（実施例） 第１図の装置を用いて、ノンドープＧａＡｓ単結晶を育
成した。６インチのＩ）ＢＮ製るつぼには、ノンドープ
ＧａＡｓ多結晶原料４．０）［ｇ及び含水１ｔ１００ｗ
ｔｐｐｍのＢ、０．液体封止剤３００ｇをチャージした
。上下軸の受皿には含水量５００ｗｔ％のＢ、０３液体
封止剤を収容した。また、アンプルにはヒ素５００ｇを
収容した。単結晶育成時には、アンプルは６１５℃以上
ニ加熱して、気密容器にヒ素ガスを供給してヒ素と窒素
の混合ガスで気密容器内を１５１［ｇ／ｃｍ″に加圧し
た。そして、上軸の回転速度を５ｒｐｍ、下軸の回転速
度を２Ｏｒｐｍ、引上速度を６ｍ＋ａ／ｈｒとして、重
さ３．５Ｋｇ、直径８０ｍｍ＋、長さ１５ｈｍの単結晶
を育成した。

受皿に含水量１５０ｖｔｐｐｍ未満の従来のＢ２Ｏ３液
体封止剤を使用して、上記の条件で単結晶の育成を行っ
たところ、ＧａＡｓ単結晶のカーボン濃度は５Ｘ１０Ｉ
５ｃｌＩ−３以上と相当に高い値を示し、それ故、比抵
抗のばらつきも大きく、また、室温での移動度も２ｘ１
０”ｃｍ″／ｖ−８ｅＣと低い値を示した。これに対し
て、上記実施例で得たＧａＡｓ単結晶は、カーボン以外
が２ＸＩＯ１６ｃｍ−３以下と低く、従って、比抵抗の
ばらつきも少なく、また、移動度も５−５−７ＸＩ０３
’／Ｖ−ｓｅｃと良好な値を示した。

（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、カーボン
及び不純物濃度が低く、比抵抗のばらつきが小さく、か
つ、移動度の高い良質の単結晶を製造することができる
ようになった。このように比抵抗の安定した単結晶から
切り出した基板を使用してデバイスを作製するときには
、デバイスの特性のばらつきも小さくすることができ、
デバイスの歩留まりを向上させることができる。また、
イオン注入によってデバイスを作製するときには、高い
移動速度のデバイスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高解離圧単結晶の製造装置の断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高解離圧成分元素ガスを封入した気密容器内でチ
   ョクラルスキー法により高解離圧単結晶を製造する方法
   において、気密容器のシール用液体封止剤の含水量を１
   ５０ｗｔｐｐｍ以上に調整することを特徴とする高解離
   圧単結晶の製造方法。
2. （２）気密容器のシール用液体封止剤として酸化ホウ素
   を使用することを特徴とする請求項（１）記載の高解離
   圧単結晶の製造方法。
3. （３）気密容器の材質を、カーボン、気密質のカーボン
   、ｐＢＮでコーティングしたカーボン、気密質カーボン
   でコーティングしたカーボン、ＳｉＣでコーティングし
   たカーボンから選択したことを特徴とする請求項（１）
   又は（２）記載の高解離圧単結晶の製造方法。