JPH05178684A - 半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶の製造方法Info
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- JPH05178684A JPH05178684A JP16392A JP16392A JPH05178684A JP H05178684 A JPH05178684 A JP H05178684A JP 16392 A JP16392 A JP 16392A JP 16392 A JP16392 A JP 16392A JP H05178684 A JPH05178684 A JP H05178684A
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- JP
- Japan
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- seed crystal
- single crystal
- shape
- melt
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Abstract
(57)【要約】
【目的】種結晶を使用して半導体単結晶を製造する方法
において、欠陥の少ない良質の半導体単結晶を容易に製
造する方法を提供する。 【構成】上記の種結晶の先端形状を、結晶成長中の固液
界面形状と同形状に設定する。 【効果】製品における双晶の発生や多結晶化が防止で
き、大型単結晶の製造が容易となる。装置を改造するこ
となく製造可能なので、経済性が向上する。
において、欠陥の少ない良質の半導体単結晶を容易に製
造する方法を提供する。 【構成】上記の種結晶の先端形状を、結晶成長中の固液
界面形状と同形状に設定する。 【効果】製品における双晶の発生や多結晶化が防止で
き、大型単結晶の製造が容易となる。装置を改造するこ
となく製造可能なので、経済性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体融液に種結晶を
接触させて種結晶と同方位の単結晶を製造する方法に関
するものである。
接触させて種結晶と同方位の単結晶を製造する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】種結晶を使用して半導体単結晶を製造す
る方法としては、引上げ法、横型ボート法、縦型成長法
等がある。以下図面を用いてこれらの代表的な例を説明
する。
る方法としては、引上げ法、横型ボート法、縦型成長法
等がある。以下図面を用いてこれらの代表的な例を説明
する。
【０００３】図５は引上げ法の１種であるチョクラルス
キー法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法、ＣＺ法）を示す引
上炉の縦断面模式図である。
キー法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法、ＣＺ法）を示す引
上炉の縦断面模式図である。
【０００４】図５において、容器２内でルツボ軸８によ
り支持されたルツボ６内に半導体原料融液７を収容し、
これに引上軸１の先端に固定した種結晶３を接触させ
て、回転させながら引上げることによって単結晶を製造
する。
り支持されたルツボ６内に半導体原料融液７を収容し、
これに引上軸１の先端に固定した種結晶３を接触させ
て、回転させながら引上げることによって単結晶を製造
する。
【０００５】引上げ法には、この他に、原料融液上に液
体封止剤を浮かべて結晶成長を行なう液体封止引上げ法
（Ｌｉｑｕｉｄ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃ
ｈｒａｌｓｋｉ法、ＬＥＣ法）がある。
体封止剤を浮かべて結晶成長を行なう液体封止引上げ法
（Ｌｉｑｕｉｄ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃ
ｈｒａｌｓｋｉ法、ＬＥＣ法）がある。
【０００６】図６は縦型成長法の１種であるＶＧＦ法
（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅｚｅ
法）を示すＶＧＦ炉の縦断面模式図である。容器９内の
ルツボ１２内に種結晶１４と原料を収容し、ヒータ１０
で原料を融解して融液１１を作成した後、種結晶の側か
ら融液温度を下げて、単結晶１３を製造する。縦型成長
法には、この他にブリッジマン法（Ｂｒｉｄｇｍａｎ
法）、縦型ゾーンメルト法（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｚｏｎ
ｅ Ｍｅｌｔｉｎｇ法）等がある。
（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅｚｅ
法）を示すＶＧＦ炉の縦断面模式図である。容器９内の
ルツボ１２内に種結晶１４と原料を収容し、ヒータ１０
で原料を融解して融液１１を作成した後、種結晶の側か
ら融液温度を下げて、単結晶１３を製造する。縦型成長
法には、この他にブリッジマン法（Ｂｒｉｄｇｍａｎ
法）、縦型ゾーンメルト法（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｚｏｎ
ｅ Ｍｅｌｔｉｎｇ法）等がある。
【０００７】図７は横型ボート法の１種であるＧＦ法
（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅｚｅ法）を示すボート炉
の縦断面模式図である。容器１５のボート２０内に種結
晶１６と原料を収容し、ヒータ１９で原料を融解して融
液１８を作成した後、種結晶の側から融液温度を下げて
単結晶１７を製造する。横型ボート法には、この他に水
平ブリッジマン法（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｒｉｄｇ
ｍａｎ法、ＨＢ法）、炉体移動式ボート法、水平ゾーン
メルト法（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｚｏｎｅ Ｍｅｌｔ
ｉｎｇ法、ＨＺＭ法）等がある。
（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅｚｅ法）を示すボート炉
の縦断面模式図である。容器１５のボート２０内に種結
晶１６と原料を収容し、ヒータ１９で原料を融解して融
液１８を作成した後、種結晶の側から融液温度を下げて
単結晶１７を製造する。横型ボート法には、この他に水
平ブリッジマン法（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｒｉｄｇ
ｍａｎ法、ＨＢ法）、炉体移動式ボート法、水平ゾーン
メルト法（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｚｏｎｅ Ｍｅｌｔ
ｉｎｇ法、ＨＺＭ法）等がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の単結晶製造方法
で用いられる種結晶の先端形状は図８に示すような平面
形状であった。結晶成長中の固液界面形状は、製造する
単結晶の種類によって異なるが、融液に対して凸状であ
ったり、凹状であったりして図８のような単調な平面形
状ではない。
で用いられる種結晶の先端形状は図８に示すような平面
形状であった。結晶成長中の固液界面形状は、製造する
単結晶の種類によって異なるが、融液に対して凸状であ
ったり、凹状であったりして図８のような単調な平面形
状ではない。
【０００９】このため、結晶成長開始直後には平面のシ
ード形状から平面でない固液界面形状へと移行させなが
ら結晶を育成しなければならず、成長速度が不安定にな
って結晶形状が乱れたり、結晶中に転位や双晶等の結晶
欠陥を多数発生させる原因となり、不都合であった。
ード形状から平面でない固液界面形状へと移行させなが
ら結晶を育成しなければならず、成長速度が不安定にな
って結晶形状が乱れたり、結晶中に転位や双晶等の結晶
欠陥を多数発生させる原因となり、不都合であった。
【００１０】本発明の目的は、従来技術の欠点を解消
し、欠陥の少ない良質の半導体単結晶を容易に製造する
ことができる方法を提供することにある。
し、欠陥の少ない良質の半導体単結晶を容易に製造する
ことができる方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の半導体単結晶の製造方法の構成は、種結晶を
使用して半導体単結晶を製造する方法において、該種結
晶の先端形状を、結晶成長中の固液界面形状と同形状に
設定するようにしたことである。
の本発明の半導体単結晶の製造方法の構成は、種結晶を
使用して半導体単結晶を製造する方法において、該種結
晶の先端形状を、結晶成長中の固液界面形状と同形状に
設定するようにしたことである。
【００１２】
【作用】本発明の要旨は、種結晶の先端形状を、結晶成
長中の固液界面形状に合わせて最適な形状に加工したこ
とにあり、それによって、結晶成長開始直後の成長の不
安定さを取り除いたものである。
長中の固液界面形状に合わせて最適な形状に加工したこ
とにあり、それによって、結晶成長開始直後の成長の不
安定さを取り除いたものである。
【００１３】本発明に係る種結晶の先端形状は、その種
結晶を使用する炉体中で成長した単結晶の縦断面で観察
したストリエーション形状から推察される理想形状に加
工するものとする。ストリエーションは、結晶成長中の
固液界面形状を示すものであり、エッチングやＸ線トボ
グラフ像等から観察することができる。
結晶を使用する炉体中で成長した単結晶の縦断面で観察
したストリエーション形状から推察される理想形状に加
工するものとする。ストリエーションは、結晶成長中の
固液界面形状を示すものであり、エッチングやＸ線トボ
グラフ像等から観察することができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明にかかる実施例を図１〜図４を用
いて説明する。
いて説明する。
【００１５】〔実施例１〕図１は本実施例に用いたＶＧ
Ｆ炉の縦断面模式図である。図１において、２２は容
器、２３はルツボ、２４はＧａＡｓ融液、２５は種結
晶、２６はルツボ支持台、２７はヒータ、２８はＶ族元
素用ヒータ、２９はＶ族元素である。
Ｆ炉の縦断面模式図である。図１において、２２は容
器、２３はルツボ、２４はＧａＡｓ融液、２５は種結
晶、２６はルツボ支持台、２７はヒータ、２８はＶ族元
素用ヒータ、２９はＶ族元素である。
【００１６】ＰＢＮ製のルツボ２３（直径５０ｍｍ、全
長１６０ｍｍ）内に、種結晶２５とアンドープＧａＡｓ
多結晶原料１２００ｇを収容し、ヒータ２７で加熱して
ＧａＡｓ融液２４を製造した。この時、種結晶２５の先
端が大幅に融解して変形しないようにヒータ２７の位置
と温度を調節した。容器２２の内部はＡｒガス雰囲気２
０気圧とし、容器底部には２０ｇのＡｓを入れてヒータ
２８により加熱、昇華させ、容器内をＡｓの蒸気で充た
して融液２４からのＡｓの揮散を防止した。
長１６０ｍｍ）内に、種結晶２５とアンドープＧａＡｓ
多結晶原料１２００ｇを収容し、ヒータ２７で加熱して
ＧａＡｓ融液２４を製造した。この時、種結晶２５の先
端が大幅に融解して変形しないようにヒータ２７の位置
と温度を調節した。容器２２の内部はＡｒガス雰囲気２
０気圧とし、容器底部には２０ｇのＡｓを入れてヒータ
２８により加熱、昇華させ、容器内をＡｓの蒸気で充た
して融液２４からのＡｓの揮散を防止した。
【００１７】種結晶は、本装置で成長した単結晶のスト
リエーションを参考にして、固液界面形状と同じくなる
ようにＭＣ旋盤を用いて先端形状を加工した後、Ｈ2Ｓ
Ｏ4系のエッチング液で表面をエッチングして用いた。
図２は種結晶先端部の断面形状を示した模式図である。
リエーションを参考にして、固液界面形状と同じくなる
ようにＭＣ旋盤を用いて先端形状を加工した後、Ｈ2Ｓ
Ｏ4系のエッチング液で表面をエッチングして用いた。
図２は種結晶先端部の断面形状を示した模式図である。
【００１８】この種結晶にＧａＡｓ融液を接触させた
後、融液温度をヒータの出力を変えることにより、種結
晶側から徐々に下げていき、単結晶を製造した。
後、融液温度をヒータの出力を変えることにより、種結
晶側から徐々に下げていき、単結晶を製造した。
【００１９】結晶成長については、再現性がよく、双晶
の発生、多結晶化を抑制することができた。また、結晶
の転移密度は、結晶頭部でウエハ面内平均２１００個／
ｃｍ2となり、従来の１／２以下に低減することができ
た。
の発生、多結晶化を抑制することができた。また、結晶
の転移密度は、結晶頭部でウエハ面内平均２１００個／
ｃｍ2となり、従来の１／２以下に低減することができ
た。
【００２０】〔実施例２〕図３は本実施例に使用したＧ
Ｆ炉の縦断面模式図である。図３において、３０は石英
アンプル、３１は種結晶、３２はＧａＡｓ融液、３３は
ヒータ、３４はＶ族元素用ヒータ、３５はボート、３６
はＶ族元素である。
Ｆ炉の縦断面模式図である。図３において、３０は石英
アンプル、３１は種結晶、３２はＧａＡｓ融液、３３は
ヒータ、３４はＶ族元素用ヒータ、３５はボート、３６
はＶ族元素である。
【００２１】石英アンプル３０に封入した石英製ボート
３５（７０×８０×６００ｍｍ）にＺｎを１×１０19ｃ
ｍ~3ドープしたＧａＡｓ多結晶原料１０ｋｇを入れ、ボ
ートの端に先端を加工した種結晶３１を設置した。また
アンプル内をＡｓ雰囲気に保つため、アンプル内にＡｓ
３６を配し、ヒータ３４で加熱してアンプル内が１気圧
になるように制御した。
３５（７０×８０×６００ｍｍ）にＺｎを１×１０19ｃ
ｍ~3ドープしたＧａＡｓ多結晶原料１０ｋｇを入れ、ボ
ートの端に先端を加工した種結晶３１を設置した。また
アンプル内をＡｓ雰囲気に保つため、アンプル内にＡｓ
３６を配し、ヒータ３４で加熱してアンプル内が１気圧
になるように制御した。
【００２２】種結晶はこの炉で製造した単結晶のストリ
エーション形状に合わせて、その断面形状を図４のよう
に研磨し、Ｈ2ＳＯ4でエッチング処理を施したものを使
用した。まず、ヒータ３３で原料多結晶を融解した後、
種結晶の先端が融けないようにヒータ温度およびボート
の位置を調節しながら融液３２を種結晶３１に接触させ
た。
エーション形状に合わせて、その断面形状を図４のよう
に研磨し、Ｈ2ＳＯ4でエッチング処理を施したものを使
用した。まず、ヒータ３３で原料多結晶を融解した後、
種結晶の先端が融けないようにヒータ温度およびボート
の位置を調節しながら融液３２を種結晶３１に接触させ
た。
【００２３】融解温度をヒータ３３の出力調節により種
結晶側から徐々に冷却し、単結晶を製造した。結晶開始
直後の双晶発生や多結晶化は起こらなかった。結晶中の
転移密度は種結晶側で３０００個／ｃｍ2、結晶後端部
で４０００個／ｃｍ2と通常の約１／２に低減すること
ができた。リネージの発生もなかった。
結晶側から徐々に冷却し、単結晶を製造した。結晶開始
直後の双晶発生や多結晶化は起こらなかった。結晶中の
転移密度は種結晶側で３０００個／ｃｍ2、結晶後端部
で４０００個／ｃｍ2と通常の約１／２に低減すること
ができた。リネージの発生もなかった。
【００２４】本発明の単結晶製造方法は、従来例を含む
種結晶を使用する方法全般に適用することができる。ま
た、本発明により製造可能な半導体単結晶にはＳｉ、Ｇ
ｅ等のＩＶ族元素、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡ
ｓ等のＩＩＩ〜Ｖ族化合物、ＣｄＴｅ、ＺｎＳｅ等のＩ
Ｉ〜ＶＩ族化合物等があげられる。
種結晶を使用する方法全般に適用することができる。ま
た、本発明により製造可能な半導体単結晶にはＳｉ、Ｇ
ｅ等のＩＶ族元素、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡ
ｓ等のＩＩＩ〜Ｖ族化合物、ＣｄＴｅ、ＺｎＳｅ等のＩ
Ｉ〜ＶＩ族化合物等があげられる。
【００２５】
【発明の効果】本発明により、結晶成長開始直後の固液
界面形状が安定化する。これは固液界面の熱の流れが安
定化することを意味しており、結晶の外形制御が容易に
なると同時に双晶の発生や多結晶化を防止することがで
きる。また、転位に代表される結晶欠陥の発生を大幅に
低減することができる。
界面形状が安定化する。これは固液界面の熱の流れが安
定化することを意味しており、結晶の外形制御が容易に
なると同時に双晶の発生や多結晶化を防止することがで
きる。また、転位に代表される結晶欠陥の発生を大幅に
低減することができる。
【００２６】双晶の発生や多結晶化が防止できることか
ら、大型単結晶の製造が容易になる。単結晶製造の歩留
まりが向上する。さらに、従来装置の改造を行なうこと
なく実施できるので、経済性の向上に寄与することがで
きる。
ら、大型単結晶の製造が容易になる。単結晶製造の歩留
まりが向上する。さらに、従来装置の改造を行なうこと
なく実施できるので、経済性の向上に寄与することがで
きる。
【図１】本発明の１実施例のＶＧＦ炉の縦断面模式図で
ある。
ある。
【図２】図１における種結晶の先端形状を示す縦断面略
示図である。
示図である。
【図３】本発明の１実施例のＧＦ炉の縦断面模式図であ
る。
る。
【図４】図３における種結晶の先端形状を示す縦断面略
示図である。
示図である。
【図５】従来例の引上げ炉の縦断面模式図である。
【図６】従来例のＶＧＦ炉の縦断面模式図である。
【図７】従来例のＧＦ炉の縦断面模式図である。
【図８】図５における種結晶の先端形状を示す縦断面略
示図である。
示図である。
１ 引上軸 ２、９、１５、２２ 容器 ３、１４、１６、２５、３１ 種結晶 ４ 単結晶 ５、１０、１９ ヒータ ６、１２、２３、 ルツボ ７、１１、１８ 原料融液 ８ ルツボ軸 ２０、３５ ボート ２４、３２ ＧａＡｓ原料融液 ２６ ルツボ支持台 ２７、３３ 融液加熱用ヒータ ２８、３４ Ｖ族元素加熱用ヒータ ２９、３６ Ｖ族元素 ３０ アンプル
Claims (1)
- 【請求項１】種結晶を使用して半導体単結晶を製造する
方法において、該種結晶の先端形状を、結晶成長中の固
液界面形状と同形状に設定することを特徴とする半導体
単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16392A JPH05178684A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16392A JPH05178684A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05178684A true JPH05178684A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=11466369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16392A Pending JPH05178684A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05178684A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116536768A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-08-04 | 浙江珏芯微电子有限公司 | 一种碲锌镉单晶的生长用坩埚及生长方法 |
-
1992
- 1992-01-06 JP JP16392A patent/JPH05178684A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116536768A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-08-04 | 浙江珏芯微电子有限公司 | 一种碲锌镉单晶的生长用坩埚及生长方法 |
| CN116536768B (zh) * | 2023-06-29 | 2023-09-29 | 浙江珏芯微电子有限公司 | 一种碲锌镉单晶的生长用坩埚及生长方法 |
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