JPH059397B2 - - Google Patents
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- JPH059397B2 JPH059397B2 JP22377283A JP22377283A JPH059397B2 JP H059397 B2 JPH059397 B2 JP H059397B2 JP 22377283 A JP22377283 A JP 22377283A JP 22377283 A JP22377283 A JP 22377283A JP H059397 B2 JPH059397 B2 JP H059397B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
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- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 2
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 10
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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
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/14—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族
元素からなる無機化合物（以下「−族化合
物」という。）単結晶の成長方法に関する。
元素からなる無機化合物（以下「−族化合
物」という。）単結晶の成長方法に関する。
ひ化ガリウム（GaAs）、アンチモン化インジ
ウム（InSb）その他の−族化合物の単結晶
は、ボート成長方法によつて製造する場合が多
い。
ウム（InSb）その他の−族化合物の単結晶
は、ボート成長方法によつて製造する場合が多
い。
ボート成長法は、石英製のボートの一端に種結
晶を置き、ボート内に−族化合物の多結晶、
または第ｂ族元素を収容し、これを第ｂ族元
素雰囲気中で加熱して当該−族化合物の融液
を得、続いて徐々に温度を降下させて単結晶を得
る方法である。単結晶の成長方向は種結晶の方位
によつて定められる。
晶を置き、ボート内に−族化合物の多結晶、
または第ｂ族元素を収容し、これを第ｂ族元
素雰囲気中で加熱して当該−族化合物の融液
を得、続いて徐々に温度を降下させて単結晶を得
る方法である。単結晶の成長方向は種結晶の方位
によつて定められる。
なお、ボート成長方法には、ボートと加熱炉の
相対的な位置を機械的に変化させずに、温度勾配
を変化させて単結晶を得る温度傾斜法
（Gradient Freeze法、GF法）と、温度勾配を一
定にして、ボートと加熱炉の相対的な位置を機械
的な手段により変化させて単結晶を成長させる水
平ブリツジマン法（Horizontal Bridgman法、
HB法）の二種の方法が工業的に用いられている
が、以下に説明する本発明方法はいずれの方法に
も用いられる。
相対的な位置を機械的に変化させずに、温度勾配
を変化させて単結晶を得る温度傾斜法
（Gradient Freeze法、GF法）と、温度勾配を一
定にして、ボートと加熱炉の相対的な位置を機械
的な手段により変化させて単結晶を成長させる水
平ブリツジマン法（Horizontal Bridgman法、
HB法）の二種の方法が工業的に用いられている
が、以下に説明する本発明方法はいずれの方法に
も用いられる。
ボート成長方法は、Cz法と比較して一定の形
状の単結晶が得られること、製造設備が簡単であ
ること、単結晶のストイキオメトリーが保たれる
こと等の特徴がある。また、得られた単結晶の結
晶性も、一般にCz法によるものよりも良好であ
るが、エツチ・ピツト・デンシテイー（Etch Pit
Density、EPD）を５×103cm-3以下にすることは
困難であつた。
状の単結晶が得られること、製造設備が簡単であ
ること、単結晶のストイキオメトリーが保たれる
こと等の特徴がある。また、得られた単結晶の結
晶性も、一般にCz法によるものよりも良好であ
るが、エツチ・ピツト・デンシテイー（Etch Pit
Density、EPD）を５×103cm-3以下にすることは
困難であつた。
本発明者等は、ボート成長方法によつて低
EPDの−族化合物単結晶を得ることを目的
として鋭意研究を重ねた結果、単結晶の成長方向
として、特定の方向を選択することによりEPD
の極めて低い単結晶が得られることを見出し、本
発明に到達したものである。
EPDの−族化合物単結晶を得ることを目的
として鋭意研究を重ねた結果、単結晶の成長方向
として、特定の方向を選択することによりEPD
の極めて低い単結晶が得られることを見出し、本
発明に到達したものである。
本発明の上記の目的は、−族化合物単結晶
をボート成長方法により成長させる方法におい
て、｛112｝面が水平面と7゜以内の角度をなし、か
つ、上記｛112｝面において＜111＞方向と３〜7゜
の角度をなす方向を上記単結晶の成長方向とする
方法により達せられる。
をボート成長方法により成長させる方法におい
て、｛112｝面が水平面と7゜以内の角度をなし、か
つ、上記｛112｝面において＜111＞方向と３〜7゜
の角度をなす方向を上記単結晶の成長方向とする
方法により達せられる。
なお、「単結晶の成長方向」とは、単結晶成長
の際の融液と単結晶の固液界面の進行方向であつ
て通常はボートの長軸方向に相当する。
の際の融液と単結晶の固液界面の進行方向であつ
て通常はボートの長軸方向に相当する。
本発明方向により単結晶化される−族化合
物としてはGaAs、InAs、InSb等が挙げられる。
また、単結晶の成長方向は、種結晶の方位によつ
て決定される。
物としてはGaAs、InAs、InSb等が挙げられる。
また、単結晶の成長方向は、種結晶の方位によつ
て決定される。
単結晶の成長に際しては、｛112｝面が水平面と
ボートの長軸方向及び／又はボートの長軸方向と
直角方向に7゜以内の角度をなし、＜111＞方向と単
結晶の成長方向とがなす角が上記｛112｝面にお
いて３〜7゜、好ましくは、３〜5゜の角度であるよ
うに種結晶を設置する。＜111＞方向としては〔１
１１〕方向等いわゆる＜111＞As方向とするのが
好ましい。単結晶の成長にあたつては、第１図に
一例を示す装置によつて行なわれる。第１図は、
GF法による単結晶成長装置の一例の縦断面模型
図である。第１図において、１は、単結晶成長用
ボートである。通常は、石英製であつて、内面を
サンドブラスト法等により粗面加工して用いられ
る。２は、ボート１に設けられた種結晶載置部で
ある。３は封管である。封管３は通常は石英製で
ある。４は、封管３に設けられた毛管を有する隔
壁である。隔壁４によつて、封管３は、単結晶成
長用ボートの載置部分とAs等第Vb族元素収容部
分に分離される。５は第Vb族元素である。GaAs
の単結晶を成長させる場合、元素状Asを収容し、
600〜610℃に加熱して約１気圧のAs蒸気を発生
させて、融点（1238℃）付近におけるGaAsの分
解を防止する。
ボートの長軸方向及び／又はボートの長軸方向と
直角方向に7゜以内の角度をなし、＜111＞方向と単
結晶の成長方向とがなす角が上記｛112｝面にお
いて３〜7゜、好ましくは、３〜5゜の角度であるよ
うに種結晶を設置する。＜111＞方向としては〔１
１１〕方向等いわゆる＜111＞As方向とするのが
好ましい。単結晶の成長にあたつては、第１図に
一例を示す装置によつて行なわれる。第１図は、
GF法による単結晶成長装置の一例の縦断面模型
図である。第１図において、１は、単結晶成長用
ボートである。通常は、石英製であつて、内面を
サンドブラスト法等により粗面加工して用いられ
る。２は、ボート１に設けられた種結晶載置部で
ある。３は封管である。封管３は通常は石英製で
ある。４は、封管３に設けられた毛管を有する隔
壁である。隔壁４によつて、封管３は、単結晶成
長用ボートの載置部分とAs等第Vb族元素収容部
分に分離される。５は第Vb族元素である。GaAs
の単結晶を成長させる場合、元素状Asを収容し、
600〜610℃に加熱して約１気圧のAs蒸気を発生
させて、融点（1238℃）付近におけるGaAsの分
解を防止する。
６は、ボート１加熱用電気炉である。通常は、
複数の独立して制御できる部分に分割されてお
り、所望の温度勾配を形成する。７は、第Vb族
元素加熱用の電気炉である。８は均熱管である。
その他の単結晶成長の条件は通常の条件でよい。
複数の独立して制御できる部分に分割されてお
り、所望の温度勾配を形成する。７は、第Vb族
元素加熱用の電気炉である。８は均熱管である。
その他の単結晶成長の条件は通常の条件でよい。
本発明方法によると、得られた単結晶のEPD
は５×103cm-2以下、５×102〜９×102cm-2程度と
することができるのでFET、IC等の製造に適し
た単結晶基板を製造することができる。本発明方
法を実施例及び比較例に基づいてさらに具体的に
説明する。
は５×103cm-2以下、５×102〜９×102cm-2程度と
することができるのでFET、IC等の製造に適し
た単結晶基板を製造することができる。本発明方
法を実施例及び比較例に基づいてさらに具体的に
説明する。
実施例 １
第１図に縦断正面模型図を示すGF法単結晶製
造装置によりGaAs単結晶を成長させた。直径30
mm断面が半円形、長さ380mmの石英ボートに多結
晶GaAsを1500ｇ装入しこれにSiを0.2ｇ添加し
た。ポート１の種結晶載置部２に種結晶を載置し
た。種結晶は、水平面と（11２）面が一致し、成
長方向（ボートの長軸方向）が〔１ １ １〕方向
から〔１１０〕方向へ5゜だけ（11２）面内でずれ
た方向となるように設置した。
造装置によりGaAs単結晶を成長させた。直径30
mm断面が半円形、長さ380mmの石英ボートに多結
晶GaAsを1500ｇ装入しこれにSiを0.2ｇ添加し
た。ポート１の種結晶載置部２に種結晶を載置し
た。種結晶は、水平面と（11２）面が一致し、成
長方向（ボートの長軸方向）が〔１ １ １〕方向
から〔１１０〕方向へ5゜だけ（11２）面内でずれ
た方向となるように設置した。
上記ボートを石英封管にAsとともに封入した。
この封管を電気炉に装入し、電気炉７を615℃と
した。また、電気炉６については、ボート１の種
結晶部２を1238℃、他の末端が1275℃、その間の
温度分布が実質上、直線となるように制御した。
電気炉各部が所定の温度に達した後、GaAs融液
を種結晶にかぶせて、0.4℃／時間の降温速度で
電気炉６を降温させた。
この封管を電気炉に装入し、電気炉７を615℃と
した。また、電気炉６については、ボート１の種
結晶部２を1238℃、他の末端が1275℃、その間の
温度分布が実質上、直線となるように制御した。
電気炉各部が所定の温度に達した後、GaAs融液
を種結晶にかぶせて、0.4℃／時間の降温速度で
電気炉６を降温させた。
得られた単結晶から｛100｝面ウエハを切り出
し、該ウエハから直径41mmの円形ウエハを得るこ
とができた得られたウエハのEPDは2.0×103／cm3
であつた。
し、該ウエハから直径41mmの円形ウエハを得るこ
とができた得られたウエハのEPDは2.0×103／cm3
であつた。
実施例 ２
直径50mm断面が半円形、長さ380mmの石英ボー
トに多結晶GaAsを1500ｇチヤージしこれにTeを
0.1ｇ添加した。ボート１の種結晶載置部２に種
結晶を載置した。単結晶成長方向（ボートの長軸
方向）は、（11２）面が水平面から（１１０）面
内で、かつ、単結晶の成長方向に向つて下方に
3.5゜傾き、さらに、上記（11２）面において〔１
１ １〕方向から〔１１０〕方向へ4.5゜ずれた
方向となるように選択した。
トに多結晶GaAsを1500ｇチヤージしこれにTeを
0.1ｇ添加した。ボート１の種結晶載置部２に種
結晶を載置した。単結晶成長方向（ボートの長軸
方向）は、（11２）面が水平面から（１１０）面
内で、かつ、単結晶の成長方向に向つて下方に
3.5゜傾き、さらに、上記（11２）面において〔１
１ １〕方向から〔１１０〕方向へ4.5゜ずれた
方向となるように選択した。
上記ボートを石英封管にAsとともに封入した。
この封管を電気炉に装入し、電気炉７を615℃と
した。また、電気炉６については、ボート１の種
結晶部を1238℃、他の末端が1275℃、その間の温
度分布が実質上直線となるように制御した。電気
炉各部が所定の温度に達した後、GaAs融液を種
結晶にかぶせて0.4℃／時間の降温速度で電気炉
６を降温させた。得られた単結晶から｛100｝面
ウエハを切り出し、該ウエハから直径41mmの円形
ウエハを得ることができた。得られたウエハの
（EPD）は5.0×102cm2であつた。
この封管を電気炉に装入し、電気炉７を615℃と
した。また、電気炉６については、ボート１の種
結晶部を1238℃、他の末端が1275℃、その間の温
度分布が実質上直線となるように制御した。電気
炉各部が所定の温度に達した後、GaAs融液を種
結晶にかぶせて0.4℃／時間の降温速度で電気炉
６を降温させた。得られた単結晶から｛100｝面
ウエハを切り出し、該ウエハから直径41mmの円形
ウエハを得ることができた。得られたウエハの
（EPD）は5.0×102cm2であつた。
比較例
直径3.0mm断面が半円形、長さ380mmの石英ボー
トに、多結晶GaAsを1500ｇチヤージしこれにSi
を0.2ｇ添加した。ボートの種結晶載置部２に種
結晶を載置し、〔１ １ １〕方向とボート１の長
軸方向が一致するように成長方向を規定した。
トに、多結晶GaAsを1500ｇチヤージしこれにSi
を0.2ｇ添加した。ボートの種結晶載置部２に種
結晶を載置し、〔１ １ １〕方向とボート１の長
軸方向が一致するように成長方向を規定した。
上記ボートを石英封管にAsとともに封入した。
この封管を電気炉に装入し、電気炉７を615℃と
した。また、電気炉６については、ボート１の種
結晶部を1238℃、他の末端が1275℃、その間の温
度分布が実質上、直線となるように制御した。電
気炉各部が所定の温度に達した後、GaAs融液を
種結晶にかぶせて0.4℃／時間の降温速度で電気
炉６を降温させた。
この封管を電気炉に装入し、電気炉７を615℃と
した。また、電気炉６については、ボート１の種
結晶部を1238℃、他の末端が1275℃、その間の温
度分布が実質上、直線となるように制御した。電
気炉各部が所定の温度に達した後、GaAs融液を
種結晶にかぶせて0.4℃／時間の降温速度で電気
炉６を降温させた。
得られた単結晶から｛100｝面ウエハを切り出
し、該ウエハから直径41mmの円形ウエハを得るこ
とができた。得られたウエハのエツチピツト密度
（EPD）は2.5×104cm-2であつた。
し、該ウエハから直径41mmの円形ウエハを得るこ
とができた。得られたウエハのエツチピツト密度
（EPD）は2.5×104cm-2であつた。
第１図は、温度傾斜法による単結晶成長装置の
一例の縦断面模型図である。 １……単結晶成長用ボート、３……封管、６，
７……電気炉。
一例の縦断面模型図である。 １……単結晶成長用ボート、３……封管、６，
７……電気炉。
Claims (1)
- １ 周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族元素から
なる無機化合物単結晶をボート成長方法により成
長させる方法において、｛112｝面が水平面と7゜以
内の角度をなし、かつ、上記｛112｝面において、
＜111＞方向と３〜7゜の角度をなす方向を上記単
結晶の成長方向とすることを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22377283A JPS60118687A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22377283A JPS60118687A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60118687A JPS60118687A (ja) | 1985-06-26 |
| JPH059397B2 true JPH059397B2 (ja) | 1993-02-04 |
Family
ID=16803464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22377283A Granted JPS60118687A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60118687A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989008158A1 (fr) * | 1988-02-24 | 1989-09-08 | Nippon Mining Co., Ltd. | Monocristal de semi-conducteur composite, procede de production et dispositif a semi-conducteur fabrique en utilisant ledit monocristal |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP22377283A patent/JPS60118687A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60118687A (ja) | 1985-06-26 |
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