JPH0615440B2 - ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体単結晶の成長方法 - Google Patents
▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体単結晶の成長方法Info
- Publication number
- JPH0615440B2 JPH0615440B2 JP16925087A JP16925087A JPH0615440B2 JP H0615440 B2 JPH0615440 B2 JP H0615440B2 JP 16925087 A JP16925087 A JP 16925087A JP 16925087 A JP16925087 A JP 16925087A JP H0615440 B2 JPH0615440 B2 JP H0615440B2
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- crystal
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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ＧaＡs，ＩｎＰ等のIII−Ｖ族化合物半導体単
結晶の成長方法に関する。
結晶の成長方法に関する。
従来、液体封止チョクラルスキー法（以下ＬＥＣ法とい
う）によるIII−Ｖ族化合物半導体単結晶の成長方法に
おいては、転位の発生及び伝播を抑制する目的で、半絶
縁性ＧaＡs結晶成長の際には不純物としてＩｎ等を、ま
た半絶縁性ＩｎＰ結晶成長の際にはＧａ等を添加して結
晶成長を行なっている。
う）によるIII−Ｖ族化合物半導体単結晶の成長方法に
おいては、転位の発生及び伝播を抑制する目的で、半絶
縁性ＧaＡs結晶成長の際には不純物としてＩｎ等を、ま
た半絶縁性ＩｎＰ結晶成長の際にはＧａ等を添加して結
晶成長を行なっている。
上述した従来の不純物添加のＬＥＣ法におけるIII−Ｖ
族化合物半導体単結晶の成長方法においては、結晶成長
の進行にともない、融液中の不純物濃度が変化する。
族化合物半導体単結晶の成長方法においては、結晶成長
の進行にともない、融液中の不純物濃度が変化する。
この結果、結晶成長進行中の固液界面に高不純物濃度領
域が形成される。そしてある固化率ｇに達した時、組成
的過冷却と呼ばれる異常成長が発生するため、この異常
成長以後の成長結晶を半導体基板として使用することが
出来ない。
域が形成される。そしてある固化率ｇに達した時、組成
的過冷却と呼ばれる異常成長が発生するため、この異常
成長以後の成長結晶を半導体基板として使用することが
出来ない。
従って、従来の不純物添加によるIII−Ｖ族化合物半導
体単結晶の成長方法では、収率が著しく低下し、不純物
を添加しない単結晶の成長法に比べて高価になるという
欠点がある。
体単結晶の成長方法では、収率が著しく低下し、不純物
を添加しない単結晶の成長法に比べて高価になるという
欠点がある。
本発明の目的は、組成的過冷却の発生による異常成長を
抑制し、収率の向上したIII−Ｖ族化合物半導体単結晶
の成長方法を提供することにある。
抑制し、収率の向上したIII−Ｖ族化合物半導体単結晶
の成長方法を提供することにある。
本発明のIII−Ｖ族化合物半導体単結晶の成長方法は、
液体封止チョクラルスキー法により不純物を添加して結
晶成長を行う際に、 （但し、ΔＴは融液中の温度勾配，ΔＴｏは初期の融液
中の温度勾配，ｖは結晶成長速度，ｖｏは初期の結晶成
長速度、ｇは結晶固化率，ｋは不純物の融液中での実効
偏析係数） を満足するように融液中の温度勾配ΔＴ及び結晶成長速
度ｖを変化させるものである。
液体封止チョクラルスキー法により不純物を添加して結
晶成長を行う際に、 （但し、ΔＴは融液中の温度勾配，ΔＴｏは初期の融液
中の温度勾配，ｖは結晶成長速度，ｖｏは初期の結晶成
長速度、ｇは結晶固化率，ｋは不純物の融液中での実効
偏析係数） を満足するように融液中の温度勾配ΔＴ及び結晶成長速
度ｖを変化させるものである。
III−Ｖ族化合物半導体単結晶の成長方法において、組
成的過冷却の発生する条件は次の不等式が成立する場合
である。
成的過冷却の発生する条件は次の不等式が成立する場合
である。
（但し、ｇは固化率（結晶化重量／仕込んだ原料重
量），Ｃ(g)は固化率がｇの時の融液中の不純物濃度，
ｖは結晶成長速度，ΔＴは融液中の温度勾配，ｍは液相
線の温度勾配，Ｄは融液中での不純物の拡散係数，ｋは
実効偏析係数、である。） 不等式の右辺における、ｍ及びＤは、それぞれ融液中の
不純物濃度，融液中の対流の強さ、特に依存する物理量
であるが、結晶成長中に大きな変化はないものとする
と、右辺をほぼ一定値と見做すことが出来る。
量），Ｃ(g)は固化率がｇの時の融液中の不純物濃度，
ｖは結晶成長速度，ΔＴは融液中の温度勾配，ｍは液相
線の温度勾配，Ｄは融液中での不純物の拡散係数，ｋは
実効偏析係数、である。） 不等式の右辺における、ｍ及びＤは、それぞれ融液中の
不純物濃度，融液中の対流の強さ、特に依存する物理量
であるが、結晶成長中に大きな変化はないものとする
と、右辺をほぼ一定値と見做すことが出来る。
従って、結晶成長の進行にともなう融液中の不純物濃度
変化Ｃ(g)を相殺する様に、結晶成長速度ｖと融液中の
温度勾配ΔＴとを変化させ、結晶成長中ΔＴ／Ｃ(g)・ｖ
が常にある値以上である様に、成長条件を変化させれば
組成的過冷部を抑制できることになる。
変化Ｃ(g)を相殺する様に、結晶成長速度ｖと融液中の
温度勾配ΔＴとを変化させ、結晶成長中ΔＴ／Ｃ(g)・ｖ
が常にある値以上である様に、成長条件を変化させれば
組成的過冷部を抑制できることになる。
すなわち、結晶成長進行にともなう結晶中の不純物濃度
は、 ＣoＫ(１−ｇ)k-1 （但しＣoは融液中の初期不純物濃度である。） 融液中の不純物濃度は Ｃ(g)＝Ｃｏ(１−ｇ)k-1 と変化してゆくので、固化率ｇの時、ΔＴ／ｖを(１−
ｇ)k-1に比例する様に変化させることにより組成的過冷
却の発生を抑えることが出来る。
は、 ＣoＫ(１−ｇ)k-1 （但しＣoは融液中の初期不純物濃度である。） 融液中の不純物濃度は Ｃ(g)＝Ｃｏ(１−ｇ)k-1 と変化してゆくので、固化率ｇの時、ΔＴ／ｖを(１−
ｇ)k-1に比例する様に変化させることにより組成的過冷
却の発生を抑えることが出来る。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を説明する為の固化率ｇ
と融液中の温度勾配／成長速度（ΔＴ／ｖ）との関係図
であり、本発明をＧaＡs融液にＩｎを添加して無転位Ｇ
aＡs結晶を成長させる場合に適用したものである。
と融液中の温度勾配／成長速度（ΔＴ／ｖ）との関係図
であり、本発明をＧaＡs融液にＩｎを添加して無転位Ｇ
aＡs結晶を成長させる場合に適用したものである。
ＧaＡs融液中でのＩｎの実効偏析係数Ｋはおおよそ０．
１である。結晶成長開始時点で、成長速度ｖが０．４cm
／ｈ、融液中の温度勾配ΔＴが約２０℃／cmの場合、組
成的過冷却による異常成長は、結晶固化率ｇ＝０．５を
越えた時点から発生していた。そこで結晶引上成長開始
後次の(1)式を満足する様 にΔＴ／ｖを制御すれば組成的過冷却の発生を避けるこ
とができる。すなわち、第１図における斜線部分が組成
的過冷却の発生を抑えることが可能な領域である。
１である。結晶成長開始時点で、成長速度ｖが０．４cm
／ｈ、融液中の温度勾配ΔＴが約２０℃／cmの場合、組
成的過冷却による異常成長は、結晶固化率ｇ＝０．５を
越えた時点から発生していた。そこで結晶引上成長開始
後次の(1)式を満足する様 にΔＴ／ｖを制御すれば組成的過冷却の発生を避けるこ
とができる。すなわち、第１図における斜線部分が組成
的過冷却の発生を抑えることが可能な領域である。
(1)式における温度勾配ΔＴを変化させる手段として
は、多段構造ヒーターを用い、電力配分比を変化させる
ことにより実現することができる。あるいは、ヒーター
とルツボとの相対的な位置（ルツボの位置とヒーターと
の位置）を変化させることによりΔＴを変えることがで
きる。相対位置０，１０及び２０mmでの温度勾配実測例
を第２図に示す。
は、多段構造ヒーターを用い、電力配分比を変化させる
ことにより実現することができる。あるいは、ヒーター
とルツボとの相対的な位置（ルツボの位置とヒーターと
の位置）を変化させることによりΔＴを変えることがで
きる。相対位置０，１０及び２０mmでの温度勾配実測例
を第２図に示す。
この曲線にもとづき、ルツボ上昇速度及び結晶引上速度
をコンピューター制御することにより、(1)式を満足す
るΔＴ／ｖの制御が可能となり、組成的過冷却を抑制す
るＩｎ添加ＧaＡs結晶成長を行うことができる。
をコンピューター制御することにより、(1)式を満足す
るΔＴ／ｖの制御が可能となり、組成的過冷却を抑制す
るＩｎ添加ＧaＡs結晶成長を行うことができる。
第３図は、本発明の第２の実施例を説明するための固化
率ｇと、融液中の温度勾配／成長速度（ΔＴ／ｖ）との
関係を示した図であり、本発明をＩｎＰ融液中にＡｓを
添加しＩｎＰ結晶を成長させる場合に適用したものであ
る。
率ｇと、融液中の温度勾配／成長速度（ΔＴ／ｖ）との
関係を示した図であり、本発明をＩｎＰ融液中にＡｓを
添加しＩｎＰ結晶を成長させる場合に適用したものであ
る。
ＩｎＰ融液中においては、ｇ＝０．４を越えた付近から
組成的過冷却による異常成長が発生していた。ＩｎＰ融
液中のＡｓの実行偏析係数は約０．４であるから結晶成
長進行にともない次の(2)式 ΔＴ／ｖ≧(１−ｇ)-0.6 …………(2) を満足するようにΔＴ／ｖを制御することにより組成的
過冷却の発生を抑えることが可能となる。すなわち、第
３図における斜線部分が組成的過冷却の発生を抑えるこ
とが可能な領域である。
組成的過冷却による異常成長が発生していた。ＩｎＰ融
液中のＡｓの実行偏析係数は約０．４であるから結晶成
長進行にともない次の(2)式 ΔＴ／ｖ≧(１−ｇ)-0.6 …………(2) を満足するようにΔＴ／ｖを制御することにより組成的
過冷却の発生を抑えることが可能となる。すなわち、第
３図における斜線部分が組成的過冷却の発生を抑えるこ
とが可能な領域である。
この第２の実施例におけるΔＴ／ｖの制御は、第１の実
施例の場合と同一方法で行うことができる。
施例の場合と同一方法で行うことができる。
以上説明したように本発明は、III−Ｖ族化合物半導体
の単結晶成長進行にともない、融液中の温度勾配及び結
晶成長速度を変化させることにより、組成的過冷却の発
生による異常成長を抑制できる効果がある。従って単結
晶の収率は向上したものとなる。
の単結晶成長進行にともない、融液中の温度勾配及び結
晶成長速度を変化させることにより、組成的過冷却の発
生による異常成長を抑制できる効果がある。従って単結
晶の収率は向上したものとなる。
第１図は本発明の第１の実施例を説明するための、固化
率と温度勾配／成長速度との関係図、第２図は融液中の
温度勾配とルツボ・ヒータ相対位置との関係図、第３図
は、本発明の第２の実施例を説明するための固化率と温
度勾配／成長速度との関係図である。
率と温度勾配／成長速度との関係図、第２図は融液中の
温度勾配とルツボ・ヒータ相対位置との関係図、第３図
は、本発明の第２の実施例を説明するための固化率と温
度勾配／成長速度との関係図である。
Claims (1)
- 【請求項１】液体封止チョクラルスキー法により不純物
を添加して結晶成長を行う際に、 （但し、ΔＴは融液中の温度勾配、ΔＴｏは初期の融液
中の温度勾配、ｖは結晶成長速度、ｖｏは初期の結晶成
長速度、ｇは結晶固化率、ｋは不純物の融液中での実効
偏析係数） を満足するように融液中の温度勾配ΔＴ及び結晶成長速
度ｖを変化させることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半
導体単結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16925087A JPH0615440B2 (ja) | 1987-07-06 | 1987-07-06 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16925087A JPH0615440B2 (ja) | 1987-07-06 | 1987-07-06 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体単結晶の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6414193A JPS6414193A (en) | 1989-01-18 |
| JPH0615440B2 true JPH0615440B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=15883027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16925087A Expired - Fee Related JPH0615440B2 (ja) | 1987-07-06 | 1987-07-06 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615440B2 (ja) |
-
1987
- 1987-07-06 JP JP16925087A patent/JPH0615440B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6414193A (en) | 1989-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |