JPH0631191B2 - 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
- Publication number
- JPH0631191B2 JPH0631191B2 JP63007673A JP767388A JPH0631191B2 JP H0631191 B2 JPH0631191 B2 JP H0631191B2 JP 63007673 A JP63007673 A JP 63007673A JP 767388 A JP767388 A JP 767388A JP H0631191 B2 JPH0631191 B2 JP H0631191B2
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- Japan
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- boat
- quartz
- cloth
- raw material
- single crystal
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ボート法によりIII−Ｖ族化合物半導体等の
単結晶を製造する方法に関する。
単結晶を製造する方法に関する。
［発明の技術］ 従来より、ＧａＡｓ等の半導体単結晶はボート法或いは
引上げ法等により半導体レーザや発光ダイオード用の基
板に必要な低転位単結晶の殆どはボート法により製造さ
れている。
引上げ法等により半導体レーザや発光ダイオード用の基
板に必要な低転位単結晶の殆どはボート法により製造さ
れている。
例えば、ボート法によりＧａＡｓ単結晶を製造する場
合、ＧａＡｓ原料融液を収容するための単結晶成長容器
即ちボートとしては、純度、熱伝導度等の点から石英ガ
ラスが用いられている。しかし、単なる石英ガラス製の
ボートを使用すると、ボートと成長させたＧａＡｓ結晶
とが完全に密着して熱膨張率の差により結晶或いはボー
トが割れてしまうため、ボート表面をサンドブラストし
た後、Ｇａ等で加熱処理して内壁にα−クリストバライ
ト層を精製させてから使用すると云う方法をとってい
る。しかし、このボートの表面処理作業は面倒であり、
処理がフ十分な場合や石英アンプル製作時の微量酸素の
混入等により、やはり「ぬれ」（密着）してしまうこと
が知られており、微妙な表面処理のテクニックが必要で
ある。又、石英ボートからＳｉが結晶に導入されてしま
うため、高純度結晶を得ることはできなかった。
合、ＧａＡｓ原料融液を収容するための単結晶成長容器
即ちボートとしては、純度、熱伝導度等の点から石英ガ
ラスが用いられている。しかし、単なる石英ガラス製の
ボートを使用すると、ボートと成長させたＧａＡｓ結晶
とが完全に密着して熱膨張率の差により結晶或いはボー
トが割れてしまうため、ボート表面をサンドブラストし
た後、Ｇａ等で加熱処理して内壁にα−クリストバライ
ト層を精製させてから使用すると云う方法をとってい
る。しかし、このボートの表面処理作業は面倒であり、
処理がフ十分な場合や石英アンプル製作時の微量酸素の
混入等により、やはり「ぬれ」（密着）してしまうこと
が知られており、微妙な表面処理のテクニックが必要で
ある。又、石英ボートからＳｉが結晶に導入されてしま
うため、高純度結晶を得ることはできなかった。
このＳｉの導入を防止するため、最近では石英ボートの
内面に窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の薄膜をコー
ティングし、これを結晶成長に使用することも検討され
ている。しかしこのようなコーティング膜を有する石英
ボートを使用した場合、Ｓｉの導入は防止されるもの
の、コーティング膜を施さない石英ボートを使用した場
合と同様にコーティング膜と単結晶が「ぬれ」てしまう
現象は回避できなかった。この「ぬれ」の現象はコーテ
ィング膜が薄い程顕著であるが、そうかといって膜を厚
くすると、今度は石英ボートとの熱膨張率の差により、
石英ボートが割れてしまうという現象が生じた。このよ
うなＢＮ等のコーティング膜を施した石英ボートでは、
上述したように良好な結晶成長が困難なばかりではな
く、ボート自体が非常に高価なものになり、更に、結晶
成長と冷却の熱履歴を受けるとコーティング膜と石英ボ
ートとの熱膨張率の差により歪が生じ、コーティング膜
が剥がれ、再コーティングが必要になるなど工業的に多
くの問題があった（尚、ｐＢＮ製のものは、熱伝導性が
石英よりも良いために単結晶が育成し難く歩留りが悪い
上に高価であり、あまり実用的ではない）。
内面に窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の薄膜をコー
ティングし、これを結晶成長に使用することも検討され
ている。しかしこのようなコーティング膜を有する石英
ボートを使用した場合、Ｓｉの導入は防止されるもの
の、コーティング膜を施さない石英ボートを使用した場
合と同様にコーティング膜と単結晶が「ぬれ」てしまう
現象は回避できなかった。この「ぬれ」の現象はコーテ
ィング膜が薄い程顕著であるが、そうかといって膜を厚
くすると、今度は石英ボートとの熱膨張率の差により、
石英ボートが割れてしまうという現象が生じた。このよ
うなＢＮ等のコーティング膜を施した石英ボートでは、
上述したように良好な結晶成長が困難なばかりではな
く、ボート自体が非常に高価なものになり、更に、結晶
成長と冷却の熱履歴を受けるとコーティング膜と石英ボ
ートとの熱膨張率の差により歪が生じ、コーティング膜
が剥がれ、再コーティングが必要になるなど工業的に多
くの問題があった（尚、ｐＢＮ製のものは、熱伝導性が
石英よりも良いために単結晶が育成し難く歩留りが悪い
上に高価であり、あまり実用的ではない）。
上述の２つの方法では、「ぬれ」の現象を完全には回避
することはできなかったが、本願出願人は石英ボートの
内面に石英ガラス繊維からなる布状部材を敷くことによ
り、「ぬれ」の現象を回避できる単結晶の製造方法を先
に提案している（特開昭６１−１３６９８７号）。しか
し、この方法であると、「ぬれ」の発生は抑制できるも
のの、石英製布状部材からのＳｉ汚染は避けることがで
きなかった。又、石英製の布状部材では、１回の成長終
了後でばらばらに砕けてしまい、再使用することができ
なかった。
することはできなかったが、本願出願人は石英ボートの
内面に石英ガラス繊維からなる布状部材を敷くことによ
り、「ぬれ」の現象を回避できる単結晶の製造方法を先
に提案している（特開昭６１−１３６９８７号）。しか
し、この方法であると、「ぬれ」の発生は抑制できるも
のの、石英製布状部材からのＳｉ汚染は避けることがで
きなかった。又、石英製の布状部材では、１回の成長終
了後でばらばらに砕けてしまい、再使用することができ
なかった。
［発明の目的］ 本発明の目的は、ぬれの発生を防止し、かつＳｉ混入を
抑制することができ、歩留り良くかつ安価に高純度で低
転位の高品質化合物半導体単結晶を製造することができ
る方法を提供することにある。
抑制することができ、歩留り良くかつ安価に高純度で低
転位の高品質化合物半導体単結晶を製造することができ
る方法を提供することにある。
［問題点を解消するための手段］ 本発明の要旨は、成長用ボート内に原料融液を収容し該
原料融液を冷却固化させて半導体単結晶を製造する方法
において、上記成長用ボートの内面に該成長用ボート及
び上記原料融液と反応することがなくかつ該原料融液以
上の高温においても安定な耐熱材料のコーティング膜を
施した石英ガラス繊維又はセラミック繊維の織布もしく
は不織布からなる布状部材を敷き、上記各繊維の平行な
もの同志の距離を該繊維外径の２分の１以下にしたこと
にある。
原料融液を冷却固化させて半導体単結晶を製造する方法
において、上記成長用ボートの内面に該成長用ボート及
び上記原料融液と反応することがなくかつ該原料融液以
上の高温においても安定な耐熱材料のコーティング膜を
施した石英ガラス繊維又はセラミック繊維の織布もしく
は不織布からなる布状部材を敷き、上記各繊維の平行な
もの同志の距離を該繊維外径の２分の１以下にしたこと
にある。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
図は横型ボート法における本発明の一実施例を示す説明
図であり、１は石英アンプル、２はガリウム砒素等の化
合物半導体の原料融液３を収容するための石英ボート、
４は原料融液３とは反応しない耐熱性の布状部材であ
る。この布状部材４は、ＧａＡｓ等とは反応せず、しか
もＧａＡｓ等の融点以上の温度でも安定なＢＮ、Ａｌ
Ｎ、Ａｌ２Ｏ３等のコーティングを施した石英ガラス繊
維、又はＢＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス繊
維（単線又は撚線）を編んだ織布若しくは不織布により
構成されている。場合によっては、石英製の織布又は不
織布にコーティングを施したものでもよい。
図であり、１は石英アンプル、２はガリウム砒素等の化
合物半導体の原料融液３を収容するための石英ボート、
４は原料融液３とは反応しない耐熱性の布状部材であ
る。この布状部材４は、ＧａＡｓ等とは反応せず、しか
もＧａＡｓ等の融点以上の温度でも安定なＢＮ、Ａｌ
Ｎ、Ａｌ２Ｏ３等のコーティングを施した石英ガラス繊
維、又はＢＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス繊
維（単線又は撚線）を編んだ織布若しくは不織布により
構成されている。場合によっては、石英製の織布又は不
織布にコーティングを施したものでもよい。
尚、布状部材４は結晶成長に伴う昇温、冷却の熱サイク
ルを受けるため、布状部材４を構成する単繊維の太さ
は、繊維自身の熱伸縮による歪を曲げ変形により吸収す
るようできるだけ細いことが望ましく、各単繊維、各繊
維束の平行なもの同志の距離は原料融液３が石英ボート
２に達しないよう単繊維若しくは繊維束の外径の約２分
の１以下にしている。
ルを受けるため、布状部材４を構成する単繊維の太さ
は、繊維自身の熱伸縮による歪を曲げ変形により吸収す
るようできるだけ細いことが望ましく、各単繊維、各繊
維束の平行なもの同志の距離は原料融液３が石英ボート
２に達しないよう単繊維若しくは繊維束の外径の約２分
の１以下にしている。
これら単繊維、繊維束の断面形状は円形に限らず、矩
形、台形等でもよく、組合せも自由である。
形、台形等でもよく、組合せも自由である。
このような構成の布状部材４を使用すれば、石英ボート
２の内面を処理しなくとも石英ボート２の内壁面に敷い
て、結晶成長を行うことにより、従来見られた石英ボー
トと成長させた単結晶の「ぬれ」の発生や、石英製の布
状部材では防ぐことのできなかったＳｉの混入を大幅に
抑制することができ、低転位でかつ高純度な単結晶を製
造できるようになる（尚、Ｓｉの汚染については、石英
アンプル１からのＳｉ混入もあるため、Ｓｉ汚染を皆無
にすることはできない）。又、本発明における布状部材
４であれば少なくとも２〜３回繰り返して使用すること
ができる。
２の内面を処理しなくとも石英ボート２の内壁面に敷い
て、結晶成長を行うことにより、従来見られた石英ボー
トと成長させた単結晶の「ぬれ」の発生や、石英製の布
状部材では防ぐことのできなかったＳｉの混入を大幅に
抑制することができ、低転位でかつ高純度な単結晶を製
造できるようになる（尚、Ｓｉの汚染については、石英
アンプル１からのＳｉ混入もあるため、Ｓｉ汚染を皆無
にすることはできない）。又、本発明における布状部材
４であれば少なくとも２〜３回繰り返して使用すること
ができる。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
実施例１ 石英製織布上にイオンプレーティング法によりＢＮ膜を
コーティングした。ＢＮコーティング繊維径は約２０μ
ｍであり、平行な繊維間の距離が６μｍ、９μｍ、１５
μｍ、３０μｍの４種類の布状部材を準備して、夫々を
石英ボート内に敷き、ＧａＡｓ単結晶を成長させた。
コーティングした。ＢＮコーティング繊維径は約２０μ
ｍであり、平行な繊維間の距離が６μｍ、９μｍ、１５
μｍ、３０μｍの４種類の布状部材を準備して、夫々を
石英ボート内に敷き、ＧａＡｓ単結晶を成長させた。
その結果、結晶とボートとの「ぬれ」の発生はなく、転
位密度が５０００cm-3以下、比抵抗が１０7Ω・cm以上
の半絶縁性ＧａＡｓ結晶が得られた。
位密度が５０００cm-3以下、比抵抗が１０7Ω・cm以上
の半絶縁性ＧａＡｓ結晶が得られた。
しかし、結晶中のＳｉ濃度を測定したところ、繊維間距
離が６μｍ、９μｍの布状部材を使用したものは、５×
１０15cm-3以下であったが、繊維間距離が１５μｍ、３
０μｍの布状部材を使用したものは、２×１０16cm-3で
あった。
離が６μｍ、９μｍの布状部材を使用したものは、５×
１０15cm-3以下であったが、繊維間距離が１５μｍ、３
０μｍの布状部材を使用したものは、２×１０16cm-3で
あった。
これらを熱処理したところ、６μｍ、９μｍの場合の結
晶は半絶縁性を保っていたが、１５μｍ、３０μｍの場
合の結晶はｎ型に変化してしまった。
晶は半絶縁性を保っていたが、１５μｍ、３０μｍの場
合の結晶はｎ型に変化してしまった。
実施例２ 石英製織布上にプラズマＣＶＤ法によりＡｌ２Ｏ３膜を
コーティングした。ＢＮコーティング繊維径は約６０μ
ｍであり、平行な繊維間の距離が２０μｍ、３０μｍ、
４０μｍ、５０μｍ、１００μｍの５種類の布状部材を
準備して、夫々を石英ボート内に敷き、ＧａＡｓ単結晶
を成長させた。
コーティングした。ＢＮコーティング繊維径は約６０μ
ｍであり、平行な繊維間の距離が２０μｍ、３０μｍ、
４０μｍ、５０μｍ、１００μｍの５種類の布状部材を
準備して、夫々を石英ボート内に敷き、ＧａＡｓ単結晶
を成長させた。
その結果、結晶とボートとの「ぬれ」の発生はなく、２
０〜５０μｍの場合のものは転位密度が５０００cm-3以
下、比抵抗が１０7Ω・cm以上の半絶縁性ＧａＡｓ結晶
が得られたが、１００μｍの場合のものは、転位密度が
２００００cm-3以上でｎ型の結晶であった。
０〜５０μｍの場合のものは転位密度が５０００cm-3以
下、比抵抗が１０7Ω・cm以上の半絶縁性ＧａＡｓ結晶
が得られたが、１００μｍの場合のものは、転位密度が
２００００cm-3以上でｎ型の結晶であった。
しかし、結晶中のＳｉ濃度を測定したところ、繊維間距
離が２０μｍ、３０μｍの布状部材を使用したものは８
×１０15cm-3以下であったが、繊維間距離が４０μｍ、
５０μｍの布状部材を使用したものは、４×１０16cm-3
であった。
離が２０μｍ、３０μｍの布状部材を使用したものは８
×１０15cm-3以下であったが、繊維間距離が４０μｍ、
５０μｍの布状部材を使用したものは、４×１０16cm-3
であった。
これらを熱処理したところ、２０μｍ、３０μｍの場合
の結晶は半絶縁性を保っていたが、４０μｍ、５０μｍ
の場合の結晶はｎ型に変化してしまった。
の結晶は半絶縁性を保っていたが、４０μｍ、５０μｍ
の場合の結晶はｎ型に変化してしまった。
尚、上記両実施例の布状部材１〜２回の再使用が可能で
あった。
あった。
［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明の半導体単結晶の製造方
法であれば、成長用ボートの内面にこの成長用ボート及
び原料融液と反応することがなく、かつ耐熱性に優れた
コーティング膜を施した石英製又はセラミックス製の繊
維からなる布状部材を敷いたことにより、「ぬれ」の発
生を防止し、かつＳｉ混入を大幅に抑制することがで
き、歩留り良くかつ安価に高品質の半導体単結晶を得る
ことができるという顕著な効果を奏する。
法であれば、成長用ボートの内面にこの成長用ボート及
び原料融液と反応することがなく、かつ耐熱性に優れた
コーティング膜を施した石英製又はセラミックス製の繊
維からなる布状部材を敷いたことにより、「ぬれ」の発
生を防止し、かつＳｉ混入を大幅に抑制することがで
き、歩留り良くかつ安価に高品質の半導体単結晶を得る
ことができるという顕著な効果を奏する。
図は本発明の一実施例を示す説明図である。 １：石英アンプル、 ２：石英ボート、 ３：原料融液、 ４：布状部材。
Claims (1)
- 【請求項１】成長用ボート内に原料融液を収容し該原料
融液を冷却固化させて半導体単結晶を製造する方法にお
いて、前記成長用ボートの内面に該成長用ボート及び前
記原料融液と反応することがなくかつ該原料融液温度以
上の高温においても安定な耐熱材料のコーティング膜を
施した石英ガラス繊維又はセラミック繊維の織布もしく
は不織布からなる布状部材を敷き、前記各繊維の平行な
もの同志の距離を該繊維外径の２分の１以下にしたこと
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 |
|---|---|---|---|
| JP63007673A JPH0631191B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007673A JPH0631191B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183489A JPH01183489A (ja) | 1989-07-21 |
| JPH0631191B2 true JPH0631191B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=11672313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63007673A Expired - Lifetime JPH0631191B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631191B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4999082A (en) * | 1989-09-14 | 1991-03-12 | Akzo America Inc. | Process for producing monocrystalline group II-IV or group III-V compounds and products thereof |
| CN113651542B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-03-17 | 安徽光智科技有限公司 | 石英舟或石英管表面镀膜的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01179781A (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-17 | Hitachi Cable Ltd | 半導体単結晶の製造方法 |
-
1988
- 1988-01-18 JP JP63007673A patent/JPH0631191B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01179781A (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-17 | Hitachi Cable Ltd | 半導体単結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01183489A (ja) | 1989-07-21 |
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