JPH0699236B2 - 化合物半導体単結晶成長方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶成長方法Info
- Publication number
- JPH0699236B2 JPH0699236B2 JP14990689A JP14990689A JPH0699236B2 JP H0699236 B2 JPH0699236 B2 JP H0699236B2 JP 14990689 A JP14990689 A JP 14990689A JP 14990689 A JP14990689 A JP 14990689A JP H0699236 B2 JPH0699236 B2 JP H0699236B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- carbon
- furnace
- compound semiconductor
- heater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、単結晶製造技術さらには液体封止高圧引上げ
法（以下、LEC法と称する）による化合物半導体単結晶
の製造方法に関し、特に炭素濃度が低くかつばらつきの
少ないGaAs単結晶の製造に利用して効果的な技術に関す
る。
法（以下、LEC法と称する）による化合物半導体単結晶
の製造方法に関し、特に炭素濃度が低くかつばらつきの
少ないGaAs単結晶の製造に利用して効果的な技術に関す
る。
［従来の技術］ GaAsやInPのような化合物半導体単結晶の製造方法とし
て、溶融B2O3などでるつぼ内の原料融液を封止した状態
で融液表面に種結晶をつけ、これを回転させながら単結
晶の引上げを行なうLEC法が工業的に実施されている。L
EC法では、ヒーターや熱遮蔽体としてグラファイト等の
カーボン材が用いられており、このようなカーボン材を
用いた単結晶引上げ装置では、育成された単結晶中に高
濃度の炭素が含有されることが知られている。結晶中に
炭素が含まれるのは、封止剤としてのB2O3の一部が分解
してO2が発生し、このO2がカーボン製炉材と反応してCO
やCO2ガスとなりこれがB2O3中に侵入して分離して炭素
となり原料融液を汚染するためと考えられる。
て、溶融B2O3などでるつぼ内の原料融液を封止した状態
で融液表面に種結晶をつけ、これを回転させながら単結
晶の引上げを行なうLEC法が工業的に実施されている。L
EC法では、ヒーターや熱遮蔽体としてグラファイト等の
カーボン材が用いられており、このようなカーボン材を
用いた単結晶引上げ装置では、育成された単結晶中に高
濃度の炭素が含有されることが知られている。結晶中に
炭素が含まれるのは、封止剤としてのB2O3の一部が分解
してO2が発生し、このO2がカーボン製炉材と反応してCO
やCO2ガスとなりこれがB2O3中に侵入して分離して炭素
となり原料融液を汚染するためと考えられる。
育成結晶中に取り込まれた炭素は、浅いアクセプタとし
て作用するが、従来の製造技術ではその濃度を一定にで
きないため、結晶の電気的特性やイオン注入後の活性化
率が不均一になるという問題があった。
て作用するが、従来の製造技術ではその濃度を一定にで
きないため、結晶の電気的特性やイオン注入後の活性化
率が不均一になるという問題があった。
従来、LEC法で育成されたGaAs単結晶中の炭素濃度を減
らす方法として、引上げ装置に使用されるカーボン材
を減らしたり、カーボン製炉材を織布材からソリッド材
に変更する方法や、カーボン製炉材をAlN膜でコート
したり（稲田知己他:LEC法半絶縁性GaAsにおけるカーボ
ン化の検討、応用物理学会1986年春季第33回応用物理学
会関係連合講演会）、高圧合成後バブリングする方法
（特公昭60−6918号公報）が試みられている。
らす方法として、引上げ装置に使用されるカーボン材
を減らしたり、カーボン製炉材を織布材からソリッド材
に変更する方法や、カーボン製炉材をAlN膜でコート
したり（稲田知己他:LEC法半絶縁性GaAsにおけるカーボ
ン化の検討、応用物理学会1986年春季第33回応用物理学
会関係連合講演会）、高圧合成後バブリングする方法
（特公昭60−6918号公報）が試みられている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記のカーボン材を減らしたりカーボン
材料を変更する方法は、結晶育成過程における適正な温
度環境を実現する上で限界がある。また、上記のカー
ボン表面にコーティングする方法は、ヒーター電極など
コーティング不可能な部分があり、またBN,AlNなどのコ
ーティングは高価であるため大きな炉材には適用が困難
であるだけでなく、実際にBNコートしたヒーターを用い
て実際に結晶成長を行なっても、成長方向の炭素濃度を
十分に均一化することはできないことが本発明者らの実
験によって明らかになった。
材料を変更する方法は、結晶育成過程における適正な温
度環境を実現する上で限界がある。また、上記のカー
ボン表面にコーティングする方法は、ヒーター電極など
コーティング不可能な部分があり、またBN,AlNなどのコ
ーティングは高価であるため大きな炉材には適用が困難
であるだけでなく、実際にBNコートしたヒーターを用い
て実際に結晶成長を行なっても、成長方向の炭素濃度を
十分に均一化することはできないことが本発明者らの実
験によって明らかになった。
さらに、上記のバブリング方法では、融液中に合成さ
れなかった不純物（炭素や過剰砒素）を含有し、また融
液の均質化が十分になされないために、バブリング処理
を行なっても完全には不純物を除去できない。
れなかった不純物（炭素や過剰砒素）を含有し、また融
液の均質化が十分になされないために、バブリング処理
を行なっても完全には不純物を除去できない。
このように以上の方法は、いずれも、炭素濃度は低下す
るものの依然として成長方向の濃度差があり、IC用基板
に要求される低炭素濃度で且つ成長方向の炭素濃度の均
一な結晶を歩留まりよく製造することはできなかった。
るものの依然として成長方向の濃度差があり、IC用基板
に要求される低炭素濃度で且つ成長方向の炭素濃度の均
一な結晶を歩留まりよく製造することはできなかった。
本発明は、上記問題点に着目してなされたものでその目
的とするところは炭素濃度が低く且つ均一性の高い化合
物半導体単結晶の製造技術を提供することにある。
的とするところは炭素濃度が低く且つ均一性の高い化合
物半導体単結晶の製造技術を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明者は、ヒーター等の炉材の素材を変えずに炭素濃
度を減らせないか鋭意検討した結果、炉内で最も高温に
なるのはヒーターであることからカーボン製ヒーターの
抵抗値を変えることによって炉材から発生するCOガスを
減らせるのではないかとの着想を得た。そこで、結晶引
上げ装置を用いて育成時とほぼ同一の条件でカーボン製
ヒーターの電極間抵抗を種々変えて単位時間当り発生す
る炉内COガス濃度を測定した。その結果、両者には第１
図に示すような相関があり、電極間抵抗を高くすること
によって炉内発生COガスを減らすことがきることを見出
した。
度を減らせないか鋭意検討した結果、炉内で最も高温に
なるのはヒーターであることからカーボン製ヒーターの
抵抗値を変えることによって炉材から発生するCOガスを
減らせるのではないかとの着想を得た。そこで、結晶引
上げ装置を用いて育成時とほぼ同一の条件でカーボン製
ヒーターの電極間抵抗を種々変えて単位時間当り発生す
る炉内COガス濃度を測定した。その結果、両者には第１
図に示すような相関があり、電極間抵抗を高くすること
によって炉内発生COガスを減らすことがきることを見出
した。
なお、カーボン製ヒーターの電極間抵抗値は、ヒーター
の長さや断面積を変えることで調整した。
の長さや断面積を変えることで調整した。
この発明は上記のような知見に基づいてなされたもの
で、単結晶引上げ装置を構成するカーボン製ヒーターと
して、電極間抵抗値が0.04Ω以上、好ましくは0.06Ω以
上の等方性高密度黒鉛を用いることを提案するものであ
る。
で、単結晶引上げ装置を構成するカーボン製ヒーターと
して、電極間抵抗値が0.04Ω以上、好ましくは0.06Ω以
上の等方性高密度黒鉛を用いることを提案するものであ
る。
［作用］ カーボン製ヒーターの材料として電極間抵抗値が0.04Ω
以上の等方性黒鉛を用いると単位時間当りの炉内COガス
発生量を10ppm/hr以下に抑えることができ、これによっ
て結晶引上げ開始時と終了時の炉内COガス濃度の変化を
小さくすることができ、低濃度でしかも成長方向に沿っ
て均一な炭素濃度の単結晶を育成することができる。
以上の等方性黒鉛を用いると単位時間当りの炉内COガス
発生量を10ppm/hr以下に抑えることができ、これによっ
て結晶引上げ開始時と終了時の炉内COガス濃度の変化を
小さくすることができ、低濃度でしかも成長方向に沿っ
て均一な炭素濃度の単結晶を育成することができる。
［実施例］ 第２図には本発明方法に使用した単結晶成長装置の一例
を示す。
を示す。
この実施例の結晶成長装置は、密閉型の高圧引上げ炉１
内にるつぼ２が支持軸３により回転可能に支持され、る
つぼ２の周囲にカーボン製ヒーター４が配置されてい
る。そして、ヒーター４の外側には同じくカーボン製の
熱遮蔽体５が配置されているとともに、るつぼ２の上方
からは下端に種結晶を有する引上げ軸６が垂下されてい
る。なお、るつぼ２内には原料とともに封止剤を入れる
ようになっており、原料融液７の表面をB2O3からなる液
体封止剤８によって封止した状態でGaAs単結晶の引上げ
が行なわれるようにされている。
内にるつぼ２が支持軸３により回転可能に支持され、る
つぼ２の周囲にカーボン製ヒーター４が配置されてい
る。そして、ヒーター４の外側には同じくカーボン製の
熱遮蔽体５が配置されているとともに、るつぼ２の上方
からは下端に種結晶を有する引上げ軸６が垂下されてい
る。なお、るつぼ２内には原料とともに封止剤を入れる
ようになっており、原料融液７の表面をB2O3からなる液
体封止剤８によって封止した状態でGaAs単結晶の引上げ
が行なわれるようにされている。
この実施例では、上記ヒーター４は電極間抵抗値が0.06
Ωのカーボン製とした。
Ωのカーボン製とした。
上記高圧単結晶引上げ装置を用いて、LEC法によりGaAs
単結晶を育成した。GaAsの原料として、7N（99.99999
％）の高純度Ga,Asを直径６インチのpBN製るつぼに入
れ、その上に封止剤となるB2O3をのせ、高圧引上げ炉内
にセットした。高圧引上げ炉内をArガスで置換してか
ら、30kg/cm2の圧力を加え、460℃に昇温し、B2O3を溶
融した後、600〜700℃まで昇温してGaAs多結晶を合成し
た。そのまま炉内を1400℃までさらに昇温してGaAs多結
晶を溶融させてから高圧引上げ炉内の圧力を20kg/cm2ま
で徐々に減圧した後、るつぼ内の融液に種結晶をつけて
GaAs単結晶を引上げた。GaAs単結晶育成開始および終了
時にそれぞれ炉内COガス濃度を測定したところ100ppmと
300ppmであった。
単結晶を育成した。GaAsの原料として、7N（99.99999
％）の高純度Ga,Asを直径６インチのpBN製るつぼに入
れ、その上に封止剤となるB2O3をのせ、高圧引上げ炉内
にセットした。高圧引上げ炉内をArガスで置換してか
ら、30kg/cm2の圧力を加え、460℃に昇温し、B2O3を溶
融した後、600〜700℃まで昇温してGaAs多結晶を合成し
た。そのまま炉内を1400℃までさらに昇温してGaAs多結
晶を溶融させてから高圧引上げ炉内の圧力を20kg/cm2ま
で徐々に減圧した後、るつぼ内の融液に種結晶をつけて
GaAs単結晶を引上げた。GaAs単結晶育成開始および終了
時にそれぞれ炉内COガス濃度を測定したところ100ppmと
300ppmであった。
こうして、引上げた単結晶中の炭素濃度はシード側で3.
5×1015cm-3、テール側で3.4×1015cm-3であった。同様
の方法で本発明を適用しなかった場合（カーボン製ヒー
ターの電極間抵抗値（0.03Ω）には、高圧引上げ炉内の
CO濃度は大きく増加し、結晶育成終了後には、およそ60
0〜700ppm、時には1000ppmを超えることもあった。この
ような場合の単結晶内の炭素濃度はシード側、テール側
でそれぞれ、3.2×1015cm-3,6.7×1015cm-3であり、高
速集積回路素子用基板としては実用に耐えぬものであた
った。
5×1015cm-3、テール側で3.4×1015cm-3であった。同様
の方法で本発明を適用しなかった場合（カーボン製ヒー
ターの電極間抵抗値（0.03Ω）には、高圧引上げ炉内の
CO濃度は大きく増加し、結晶育成終了後には、およそ60
0〜700ppm、時には1000ppmを超えることもあった。この
ような場合の単結晶内の炭素濃度はシード側、テール側
でそれぞれ、3.2×1015cm-3,6.7×1015cm-3であり、高
速集積回路素子用基板としては実用に耐えぬものであた
った。
なお、上記実施例ではカーボン製ヒーターの抵抗値を所
望の値にするのに、ヒーターの長さ、断面積等を変える
としたが、長さ、断面積とともに密度を変えるようにし
てもよい。
望の値にするのに、ヒーターの長さ、断面積等を変える
としたが、長さ、断面積とともに密度を変えるようにし
てもよい。
さらに、上記実施例では、GaAs単結晶の成長を例にとっ
て説明したが、この発明はGaAsに限定されずInPその他
の化合物半導体単結晶の成長に利用できる。
て説明したが、この発明はGaAsに限定されずInPその他
の化合物半導体単結晶の成長に利用できる。
［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明は、単結晶引上げ装置を構
成するヒーターとして、電極間抵抗値が0.04Ω以上、好
ましくは0.06Ω以上の等方性高密度黒鉛を用いるように
したので、単位時間当りの炉内COガス発生量を10ppm/hr
以下に抑えることができ、これによって結晶引上げ開始
時と終了時の炉内COガス濃度の変化を小さくすることが
でき、低濃度でしかも成長方向に沿って均一な炭素濃度
の単結晶を育成することができるという効果がある。
成するヒーターとして、電極間抵抗値が0.04Ω以上、好
ましくは0.06Ω以上の等方性高密度黒鉛を用いるように
したので、単位時間当りの炉内COガス発生量を10ppm/hr
以下に抑えることができ、これによって結晶引上げ開始
時と終了時の炉内COガス濃度の変化を小さくすることが
でき、低濃度でしかも成長方向に沿って均一な炭素濃度
の単結晶を育成することができるという効果がある。
第１図はカーボン製ヒーターの電極間抵抗値を変えたと
きの炉内COガスの単位時間当りの発生量を示すグラフ、 第２図は本発明方法を適用した単結晶引上げ装置の一例
を示す断面図である。 １……高圧引上げ炉、２……るつぼ、４……発熱体（ヒ
ーター）、５……熱遮蔽体。
きの炉内COガスの単位時間当りの発生量を示すグラフ、 第２図は本発明方法を適用した単結晶引上げ装置の一例
を示す断面図である。 １……高圧引上げ炉、２……るつぼ、４……発熱体（ヒ
ーター）、５……熱遮蔽体。
Claims (1)
- 【請求項１】るつぼ内に原料および封止剤を入れて高圧
引上げ炉内に配置し、発熱体により加熱して融解させ、
その原料融液表面を封止剤で覆った状態で種結晶を接触
させてこれを徐々に引き上げることにより化合物半導体
単結晶の成長を行う単結晶成長装置において、上記高圧
引上げ炉内に配置されるカーボン製炉材のうち少なくと
も発熱体として、電極間抵抗が0.04Ω以上の抵抗値を有
する等方性高密度黒鉛で形成されたものを用いたことを
特徴とする化合物半導体単結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14990689A JPH0699236B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 化合物半導体単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14990689A JPH0699236B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 化合物半導体単結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316995A JPH0316995A (ja) | 1991-01-24 |
| JPH0699236B2 true JPH0699236B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=15485184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14990689A Expired - Fee Related JPH0699236B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 化合物半導体単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699236B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-12 JP JP14990689A patent/JPH0699236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0316995A (ja) | 1991-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4966007B2 (ja) | ＩｎＰ単結晶ウェハ及びＩｎＰ単結晶の製造方法 | |
| US4637854A (en) | Method for producing GaAs single crystal | |
| JPH0699236B2 (ja) | 化合物半導体単結晶成長方法 | |
| JPH0234597A (ja) | 水平ブリッジマン法によるＧａＡｓ単結晶の成長方法 | |
| JPH11147785A (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| JP2680617B2 (ja) | 炭化ケイ素単結晶の成長方法 | |
| JP2719673B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JP3079266B2 (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| JPH0316994A (ja) | 化合物半導体単結晶成長方法 | |
| JPH0543679B2 (ja) | ||
| JPH0316988A (ja) | 化合物半導体単結晶製造装置 | |
| JP2000313699A (ja) | 半絶縁性ＩｎＰ単結晶の製造方法 | |
| JPH07165488A (ja) | 結晶成長装置及び結晶成長方法 | |
| JPS59203793A (ja) | 半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法 | |
| KR920010134B1 (ko) | GaAs단결정 성장시 단결정 확보를 위한 As증기압 제어방법 | |
| JP2773441B2 (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| JPH06172098A (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| JP2885452B2 (ja) | ▲ｉｉｉ▼―▲ｖ▼族化合物結晶のボート成長方法 | |
| JPS5938199B2 (ja) | 化合物半導体結晶成長装置 | |
| JPH0397696A (ja) | 化合物半導体単結晶成長方法 | |
| JPS60118696A (ja) | リン化インジウム単結晶の育成方法 | |
| JPS6042299A (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| JPH0867593A (ja) | 単結晶の成長方法 | |
| JPS6230689A (ja) | ３−５族化合物半導体結晶の成長方法および装置 | |
| JPH03252385A (ja) | 高解離圧単結晶の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |