JPH08277192A

JPH08277192A - 化合物半導体単結晶の製造装置および製造方法

Info

Publication number: JPH08277192A
Application number: JP7900995A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kawanaka; 岳穂川中; Hiroshi Okada; 広岡田; Mikako Takeda; 実佳子武田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-04-04
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1996-10-22
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JP2800713B2

Abstract

(57)【要約】【目的】従来技術における様な問題を悉く解消し、高
品質な化合物半導体単結晶を製造する為の有用な装置、
およびこの様な装置を用いて上記の様に単結晶を製造す
るための有用な方法を提供する。【構成】垂直ブリッジマン法または垂直温度勾配法に
よって化合物半導体単結晶を製造する為の装置であっ
て、原料および種結晶が充填されたるつぼを封管する石
英製封管容器、または原料および種結晶が充填されて封
管される石英製るつぼの外側が、１３００℃の温度にお
いても融解・軟化しない材料で形成された強化材によっ
て取り囲まれた構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、垂直ブリッジマン法や
垂直温度勾配法によって化合物半導体の単結晶を製造す
る為の装置および方法の改良に関し、特にＧａＡｓやＩ
ｎＰ等の化合物半導体のバルク単結晶を、低転位で且つ
高品質でしかも歩留まり良く工業的に製造することので
きる装置および方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体単結
晶の工業的製造法としては、水平ブリッジマン法（ＨＢ
法）、液体封止引き上げ法（ＬＥＣ法）、垂直ブリッジ
マン法（ＶＢ法）および垂直温度勾配法（ＶＧＦ法）等
様々な方法が知られている。これらの方法のうちＶＢ法
やＶＧＦ法は、ＬＥＣ法と比べて、(a) 単結晶直径制御
の必要がなく円柱状のインゴットを製造できること、
(b) 低温度勾配下での結晶成長が可能であること等の利
点を有している。また原料融液と成長単結晶の臨面が、
高温の原料融液の下方に配置される構成であるので、原
料融液の対流も抑制されて熱応力の局部的な偏在も抑制
され、これによって転位やリエンジ構造の発生が抑制さ
れ、低転位密度の化合物半導体単結晶を製造することが
可能である。

【０００３】ＶＢ法やＶＧＦ法に関する従来技術として
は、特開昭63-79792号に開示された液体封止垂直ブリッ
ジマン法（ＬＥ−ＶＢ法）や、平成２年秋期応用物理学
会予稿集２６ａ−Ｔ−１０に開示された住友金属鉱山株
式会社による封管ＶＧＦ法等が知られている。

【０００４】このうち特開昭63-79792号等に開示された
方法では、上端が解放されたるつぼを用い、原料融液の
上面を液体封止材である酸化硼素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）融液で被
覆した状態で、高圧の不活性ガス雰囲気中で結晶の成長
を行なうものである。この方法では、Ｂ₂ Ｏ₃ の存在に
よって、原料融液の解離成分の蒸発や抑制すると共に、
外部環境からの不純物の混入を抑制することができると
いう効果が発揮される。

【０００５】この方法を図面を用いて更に詳細に説明す
る。図１は、この方法を実施する為の装置の結晶成長時
の状態を模式的に示した説明図であり、図中１は種結
晶、２は成長した化合物半導体単結晶、３は原料融液、
４は一般に円形断面形状を有するるつぼ、５は液体封止
材であるＢ₂ Ｏ₃ 融液、６は発熱体（例えば、ヒータ
ー）、７は高圧気密容器、８はるつぼ保持具を夫々示
す。

【０００６】図１に示した装置構成において、単結晶を
製造するには下記の手順に従って行なわれる。まず種結
晶１の部分が融点以下である様に温度勾配をつけた設定
になる様にるつぼ４が加熱される。ここで原料（図示せ
ず）が融解されて原料融液３になると共に、種結晶１の
上部の一部が融解（シーデイング）される。そして発熱
体６のるつぼ４に対する相対的な移動（例えば、保持具
８によるるつぼの下降）による温度勾配曲線の上方への
移動によって、融点温度領域を徐々に上方に向かって移
動させる。この融点温度領域の移動によって、原料融液
３は種結晶１の方位に従って固化していき、化合物半導
体単結晶２として成長していく。この様にして成長して
いく化合物単結晶２は、Ｂ₂ Ｏ₃ 融液５によってその上
部が被覆されているので、不純物の混入が比較的抑制さ
れたものとなる。このため、不純物元素を積極的に添加
しない場合においては、高速ＩＣ等の素材として有用な
比較的低転位密度の半絶縁性を有するものとなる。

【０００７】しかしながら、上記の様な方法において
は、ヒーター等の発熱体６も同一の高圧気密容器７内に
存在しているので、Ｂ₂ Ｏ₃ 融液５で原料融液３の上部
を被覆していても、周囲環境からの気相を介しての原料
融液３への不純物混入が避けられないという欠点があ
る。例えばカーボンヒーターを用いて製造された単結晶
中の不純物炭素濃度は、１×１０¹⁶atoms/cm³ 程度とい
う高い値であると言われており、この様な不純物の混入
は製造される単結晶の電気的特性や均一性に著しい悪影
響を与えている。

【０００８】またこの方法では、原料融液３の面上のＢ
₂ Ｏ₃ 融液５の存在によって、原料融液３中の解離成分
の解離・蒸発が幾分抑制されると言えるが、それでもＢ
₂ Ｏ ₃ 内を拡散し、大きな容積を有する高圧気密容器７
内に蒸発して原料融液３から失なわれ、この解離成分の
量は単結晶のストイキオメトリー（化学量論的）組成を
厳密に制御する上で無視できない。この為この様な方法
によって製造された単結晶には、組成のずれに由来した
点欠陥等が導入され、結晶内での電気的特性の均一性や
熱的安定性が悪くなる。こうしたことから、上記の方法
は、不純物濃度やストイキオメトリー組成を厳密に制御
することを満足させる方法とは言えない。従って、この
方法によって製造された単結晶は、電子デバイスを製造
する上で歩留まりが低くなるという不都合を招くことに
なる。

【０００９】一方、前記した封管ＶＧＦ法においては、
不純物混入の抑制を更に高め、またストイキオメトリー
組成を更に厳密に制御することもでき、上記の様な問題
の解決が図られている。この方法を図面を用いて説明す
る。図２は、この方法を実施する為のるつぼの構成を示
す説明図であり、図中９は封管用の石英製るつぼ（封管
容器）、１０は熱分解性窒化硼素（Pyrolytic Boron Ni
trido ：以下、ＰＢＮと略記する）製るつぼを夫々示
す。ＰＢＮ製るつぼ１０は石英製るつぼ９内に挿入され
て封管されるが、このとき封管容器（石英製るつぼ９）
の内部は化合物半導体単結晶の融点付近でその解離成分
が原料融液と平衡になる解離成分の気体で満たされる。
またＰＢＮ製るつぼ１０内における、種結晶１、化合物
半導体単結晶２および原料融液３等の配置は、図示しな
いが、前記図１の場合と同じである。この方法によれ
ば、ヒーター等の部材が成長単結晶と同一雰囲気中に存
在しないので、周囲環境からの気相を介しての不純物の
混入が完全に抑制されることとなる。尚この方法では、
石英製るつぼ８からのＳｉの汚染が生じる可能性がある
が、これは前記図１に示したのと同様に原料融液の上部
をＢ₂ Ｏ₃ 融液によって被覆する構成を採用することに
よって、該Ｂ₂ Ｏ₃ 融液に含有される水分でゲッタリン
グが図られ、石英製るつぼ８からの不純物の混入も抑制
された化合物半導体の製造が可能になる。更に、原料の
解離成分の気体によって、容器内の平衡が維持されるの
で、ストイキオメトリー組成の制御された化合物半導体
単結晶の製造が可能になると言われている。この様に封
管容器を用いることによって、高品質な化合物半導体単
結晶を製造する為の方法が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の様な封管ＶＧＦ
法による化合物半導体単結晶の製造方法においても、化
合物半導体単結晶への不純物混入を抑制するという観点
から、原料融液の上部をＢ₂ Ｏ₃ 融液によって被覆する
構成を採用することが必須の要件となっている。ところ
で、Ｂ₂ Ｏ₃ は水分を吸着しやすいので、含有水分量を
低く制御した場合であっても、工業的に採算のとれる高
純度のものは、１００〜数１００ｐｐｍの水分が含まれ
ている。この為、１２００℃以上の温度においては、前
記水分が水蒸気となって著しく膨張する。例えば、封管
後の自由空間の体積を１００ｃｍ²とし、水分含有量が
２００ｐｐｍのＢ₂ Ｏ₃ を用いた場合には、１２５０℃
でおよそ１．４気圧になる。またＢ₂ Ｏ₃ は、充填時
（固体状）にも表面に水分を吸着するので、封管容器の
内圧は更に増加することになる。ここで封管容器は石英
で構成されるのが一般的であるので、この温度で内外の
圧力差により、封管容器は変形若しくは破損するという
事態を招くことになる。更に、封管容器の膨張に伴い、
予め封入された解離成分の分圧が変化してしまい、封管
容器内の平衡を保つ為には原料融液から解離成分の気体
が蒸発し、ストイキオメトリー組成の厳密な制御ができ
なくなる。更に、原料が融解しているときの温度におい
ては、Ｂ₂Ｏ₃ （Ｂ₂ Ｏ₃ 融液）から水分が水蒸気とな
って発泡するという事態が生じる。

【００１１】前述したＬＥ−ＶＢ法の様に、高圧を液体
封止材（Ｂ₂ Ｏ₃ 融液５）の上方から印加している場合
には、上記の様な発泡は抑制されて何ら問題とならな
い。しかしながら、るつぼの変形を避ける為に、封管容
器内部を低圧に設定した封管ＶＧＦ法においては上記の
様な発泡が盛んに生じ、この発泡が種結晶の下部より発
生するときには、種結晶とＰＢＮ製るつぼとの間に原料
融液が垂れ込み、この原料融液が急速に冷却されて固化
することがある。このとき、更にその周囲に固化した原
料融液は、一定の方位を持っておらず、この部分より成
長を開始した場合には、この垂れ込みの固化部分が多結
晶境界の発生起点となる。またるつぼを複数回使用した
ときに、発泡の原因となる水蒸気が、単結晶の剥離の程
度が一様でないＰＢＮるつぼ内面の凹凸部分に滞留し、
局所的に結晶成長環境を変化させて、やはり多結晶境界
の発生起点となる場合がある。この様な多結晶境界の起
点の発生は、単結晶の歩留まりを著しく低下させること
になる。

【００１２】ところで、石英製の封管容器は化合物半導
体単結晶の原料が融解する温度以上で軟化し始める。例
えばＧａＡｓの融点は１２３８℃であるが、石英の軟化
は１２５０℃付近から始まる。この為、この方法におい
ては、融液上部を融点以上に積極的に加熱することがで
きず、融液下方への熱流を制御することによる単結晶成
長界面の形状の範囲が限定されることになる。これによ
って、成長温度環境の保温構造によっては、単結晶成長
界面の形状を良好に制御することができず、転位やリニ
エジ構造が蓄積されて、多結晶境界や双晶の発生をもた
らす結果となり、高品質の化合物半導体を歩留まり良く
得ることができなくなる。この様に、封管ＶＧＦ法にお
いては、ＬＥ−ＶＢ法には無かった新たな問題が発生す
ることになる。

【００１３】本発明はこの様な状況のもとになされたも
のであって、その目的は、従来技術における様な問題を
悉く解消し、高品質な化合物半導体単結晶を製造する為
の有用な装置、およびこの様な装置を用いて上記の様に
単結晶を製造するための有用な方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、垂直ブリッジマン法または垂直温度勾配法に
よって化合物半導体単結晶を製造する為の装置であっ
て、原料および種結晶が充填されたるつぼを封管する石
英製封管容器、または原料および種結晶が充填されて封
管される石英製るつぼの外側が、１３００℃の温度にお
いても融解・軟化しない材料で形成された強化材によっ
て取り囲まれた構成としたものである点に要旨を有する
化合物半導体単結晶の製造装置である。

【００１５】また上記した石英製封管容器や石英製るつ
ぼの外側に、結晶成長時の石英製封管容器または石英製
るつぼ内の圧力と等しい圧力を印加することのできる圧
力容器を配置した製造装置であっても、本発明の目的が
達成される。

【００１６】更に、上記した各製造装置を用い、前記石
英製封管容器の密封前または石英製るつぼの封管前に予
め不活性ガスを充填すると共に、結晶成長時に原料融液
の液面を液体封止材で被覆した状態とし、結晶成長時の
温度で前記液体封止材上部に圧力を印加しつつ前記原料
融液から化合物半導体単結晶を成長させることによっ
て、希望する化合物半導体単結晶が製造できる。

【００１７】

【作用】本発明の構成および作用・効果を図面を用いて
説明する。図３は本発明の装置の構成例を模式的に示し
た説明図であり、図中１１はＰＢＮ製るつぼ、１２は封
管される石英製るつぼ、１３は化合物半導体の原料、１
４はＢ₂ Ｏ₃ （固体状）、１５は種結晶、１６は石英製
るつぼ１２の外側を取り囲む強化材、１７はるつぼ１０
の上方に配置される蓋体、１８は石英製るつぼ１２と強
化材１６との間隙に充填されたカーボン粉末を夫々示
す。この様な装置構成において、強化材１６は１３００
℃の温度で変形・軟化しない十分な強度を有する材料に
よって構成される。ここで「１３００℃」としたのは、
ＧａＡｓの融点（１２３８℃）以上に加熱する必要があ
ること、および成長系に与える温度勾配や過冷却層の厚
み、融液物性等を制御する為には、スーパーヒートを大
きくした方が制御が容易になる等の理由から、１３００
℃に昇温する可能性があるからである。

【００１８】この様に前記石英製るつぼ１２の外側を、
１３００℃の温度で変形・軟化しない十分な強度を有す
る材料で形成された強化材１６によって取り囲むことに
よって、石英製るつぼ１２の単結晶成長時の膨張や変形
を防止することができる様になる。またこの様な構成を
採用することによって、封管容器（石英製るつぼ１２）
内部の圧力を積極的に高めることができる。尚強化材１
６を構成する材料としては、上記の特性を有していれば
特に限定されるものではないが、例えば後記実施例に記
載したカーボンの他、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）や炭化
珪素（ＳｉＣ）等を挙げることができる。尚図３に示し
た構成では、原料および種結晶が充填されたＰＢＮ製る
つぼ１１中を封管する石英製るつぼ１２の構成について
示したけれども、この構成を原料および種結晶が充填さ
れた石英製るつぼとし、該るつぼの外側を、上記した様
な機能を有する強化材１６によって取り囲む様にしても
本発明の目的は達成される。即ち、石英製るつぼに、原
料１３および種結晶１５を直接的に充填される場合であ
っても、後述する様に原料（または原料融液）の上限を
Ｂ₂ Ｏ₃ 融液で被覆する構成を採用することによって、
Ｂ₂ Ｏ₃ 融液に含まれる水分で前記ゲッタリングが図ら
れ、石英製るつぼからの不純物の混入が抑制される。

【００１９】図４は、本発明の装置の他の構成例を示す
概略説明図であり、この構成においては、圧力容器２０
の中にヒーター２１および成長機構（例えば、参照符号
２２で示される昇降機構）を配置し、封管容器（石英製
るつぼ１２）の内圧と等しい外圧を外部から印加できる
様に構成されている。尚封管容器としての石英製るつぼ
１２付近の構成は前記図３に示した構成に類似している
ので、対応する部分には同一の参照符号を付すことによ
って、重複説明を回避する。この様な構成においても、
前記図３の構成と同様に本発明の目的が達成される。ま
たこの場合も、石英製るつぼ１２内に原料１３および種
結晶１５を直接充填する構成であっても良い。

【００２０】図３および図４に示した構成では、石英製
の封管容器の膨張を単に抑制するばかりでなく、封管容
器内部の圧力を積極的に高めてこれを利用することがで
きる。即ち、液体封止材であるＢ₂ Ｏ₃ の上部に圧力を
積極的に印加することが可能となり、Ｂ₂ Ｏ₃ 中に含ま
れる水分の発泡を抑制することが可能となる。こうした
構成を採用することによって、上記の発泡に基づく多結
晶化の問題が解決されて、単結晶製造の歩留まりが従来
より遥かに向上することになる。

【００２１】上記の様な装置構成を採用するだけでも本
発明の目的が達成されるのであるが、実際の操業にあた
っては、膨張する水蒸気の圧力以上に、液体封止材であ
るＢ ₂ Ｏ₃ の上部に圧力を印加することは、Ｂ₂ Ｏ₃ か
らの発泡を抑制し、単結晶の組成を厳密に制御する上で
有効である。即ち、水蒸気の発泡は、Ｂ₂ Ｏ₃ の内部か
ら起こり、実際には化合物半導体の融液の上部を封止し
ている状態であっても継続して発生することがあり、融
液より解離したＡｓ等の原料の気体が発泡内部に取り込
まれて上部から抜け、場合によっては単結晶のストイキ
オメオリー組成を完全なものに制御することができなく
なることもあるので、こうした構成はその効果を更に高
める上で有効である。Ｂ₂ Ｏ₃ の上部に圧力を印加する
ための具体的な手段としては、化合物半導体単結晶の成
長時の温度で所望の圧力を計算しておき、その圧力とな
る様にＡｒ等の不活性ガスを、封管容器内に予め封入し
ておくことも挙げられる。このように不活性ガスを封入
して内部圧力を高めることは、従来の装置を用いたので
は封管容器の破損や変形を伴うことになるのであるが、
上記した様な本発明の装置構成を採用すれば、その様な
不都合が発生することもないのである。

【００２２】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００２３】

【実施例】

実施例１前記図３に示した装置を用いて下記の手順で単結晶を製
造した。まず種結晶を装着する部分を持つＰＢＮ製るつ
ぼ１１（直径：５０ｍｍ，長さ：１５０ｍｍ）の中に、
ＧａＡｓの原料１３（ＧａＡｓ多結晶）９００ｇ、種結
晶１５（直径：５．０ｍｍ，長さ：５０．０ｍｍ，重
さ：５．３ｇ）および固体状のＢ₂ Ｏ₃ １４（直径：１
０．０ｍｍ，厚み：１０．０ｍｍ，重さ：５ｇ）を充填
し、これを石英製るつぼ１２（直径：５１ｍｍ，長さ：
１６０ｍｍ）中に入れた。なおＢ₂Ｏ₃ の水分含有量
は、１００ｐｐｍ以下に制御した。尚上記石英製るつぼ
１２は、石英製のるつぼ本体（図示せず）とキャップ
（図示せず）とからなり、原料、種結晶およびＢ₂ Ｏ₃
等を充填したＰＢＮ製るつぼ１１をるつぼ本体に収納し
た後、キャップを嵌め込み、嵌め込み部分を水素バーナ
ーで溶接したものである。この溶接にあたっては、へこ
み等の変形が著しい場合には、高温で機械的応力が集中
して破損の原因となるので、この溶接作業は慎重に作業
を行なった。また前記キャップは、後述する真空引きの
ための通気孔が形成されている。

【００２４】上記石英製るつぼ１２の内部を真空に引
き、１．０×１０^-4ｔｏｒｒの高真空にした。真空ライ
ンは、例えば図５に示す様に構成されており、真空ライ
ンへのコック２５を閉じてＡｒガス導入側のコック２６
を開くことによってＡｒガスの導入ができる様に構成さ
れている。そして、この真空ラインによって、１２５０
℃でおよそ４気圧になる様にＡｒガスを導入した。Ａｒ
ガスを導入した後、封管部分（前記した通気孔部分）を
バーナ−で封管した。これを前記強化材１６に装着し
た。

【００２５】上記強化材１６は、前記石英製るつぼ１２
の外形よりも２〜３ｍｍの間隙を有する様に、封管容器
１２を挿入できる挿入凹部が、くり貫き加工によって形
成されている。この強化材１６への石英製るつぼ１２の
挿入を、下記の手順に従って行なった。まず、粒径が５
〜１０μｍに調整されたカーボン粉末１８を、容器の底
（所謂シード部分）から数ｍｍの高さまで充填した。こ
の上に、石英製るつぼ１２を注意深く挿入した。次に、
強化材１６の挿入凹部と封管容器１１の間隙が一定とな
る様にし、且つこの間隙中に前記カーボン粉末１８を充
填していき、この間隙がなくなる様にした。そして挿入
凹部の開口部近くまでカーボン粉末１８が充填された
ら、上蓋１７を装着した。この上蓋１７には、上部から
カーボン粉末１８を挿入できる口が形成されており、こ
の口から石英製るつぼ１２の上部までカーボン粉末を充
填し、図３の状態とした。尚カーボン粉末１８の充填に
当たっては、強化材１６をときどき振動させて、隙間に
カーボン粉末１８が十分に密に詰まる様にした。

【００２６】前記図３に示した状態の石英製るつぼ１１
を、図６に示す様に成長炉（高圧気密容器）中に置いた
（参照符号６、７については前記と同じ）。このとき、
強化材１６の高温での酸化を防止するするために、成長
炉の内部は窒素雰囲気となる様にした。この状態で、室
温から３００℃／ｈｒの速度で昇温させていき、これに
図７のグラフ中に示される様に、シーディング付近で１
０℃／ｃｍの温度分布をつけて昇温を終了した。この状
態で、８時間保持し、シーディング界面を安定化させ
た。その後、炉体を２ｍｍ／ｈｒで１２０ｍｍ上昇させ
て単結晶を成長させた。引き続き、１００℃／ｈｒで全
体を降温していき、室温になったところで、強化材１６
を成長炉から取り出し、石英製るつぼ１２を取り出して
上部をカッターナイフで切断して、成長した単結晶を取
り出した。

【００２７】結晶を取り出した後、ウェーハ加工し、単
結晶中の転位欠陥の密度をＫＯＨエッチング法で測定し
たその結果、エッチ・ピット密度（転位密度）は２×１
０³/cm² 以下であった。また結晶中の不純物濃度を二次
電子質量分析法にて分析した結果、Ｃ濃度およびＢ濃度
は１×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ の検出限界以下であ
り、Ｓｉ濃度は１×１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ の検出限
界以下であった。更に、単結晶の比抵抗は、１×１０⁷
Ω・ｃｍ以上であり、半絶縁性を示していた。

【００２８】実施例２まず前述の実施例１と同様に、原料等の充填、封管を行
なった石英製るつぼ１２を図４に示した圧力容器２０内
に設置した。尚圧力容器２０内部の機構を簡単にするた
め、炉体を自動的に昇降させる機構２２は装備されてい
なくても良い。この様にすれば圧力容器２０を有しなが
らも、低コストで炉の製作が可能である。

【００２９】高圧容器２０の内部の圧力は、ヒーター温
度が８００℃から温度上昇と共に一定の割合で上昇させ
てゆき、１２５０℃で５気圧に到達させる様にした。前
述した如く、石英の軟化はおよそ１２５０℃付近から始
まるので、１２５０℃程度までは石英製るつぼ１２の内
外の圧力に差があっても変形や破損の問題はない。１２
５０℃以上で軟化しはじめても、高温容器内部の圧力は
封管容器内部の圧力とバランスさせる様に調整するた
め、成長に必要な温度域においても封管容器の膨張や破
損を伴うことなく、容器内部に５気圧の圧力を印加する
ことが可能となった。

【００３０】図７に示される様にシーディング位置近傍
で１０℃／ｃｍの温度勾配をもつように設定できたとこ
ろで昇温を終了した。このときも、同様に８時間の安定
化を行なった後、成長を開始した。このとき、炉の自動
的な移動機構がないため、中央部のヒータの設定温度を
およそ２℃／ｈｒで下降させることにより、融点の上方
への移動を行なった。６０時間かかって融点を融液上部
まで移動させた後、全体を１００℃／ｈｒで降温した。

【００３１】先に示した方法と同様にして得られた単結
晶の評価を行なったところ、やはり、ＥＰＤは平均２×
１０³ ／ｃｍ² 以下であり、Ｃ濃度およびＢ濃度は１×
１０ ¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 、Ｓｉ濃度は１×１０¹⁴ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ の検出限界以下であり、比抵抗が１×１
０⁷ Ω・ｃｍ以上の半絶縁性の単結晶基板が得られてい
た。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、不
純物の混入が制御されストイキオメトリー組成の厳密に
制御された化合物半導体単結晶の製造が可能となった。
また封管容器の変形が抑制されて、上記の様な化合物半
導体単結晶が高い歩留まりで製造が可能となるため、従
来技術に比べて製造コストが低減できるという利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＬＥ−ＶＢ法を実施する為の装置の結晶
成長時の状態を模式的に示した説明図である。

【図２】封管ＶＧＦ法を実施する為のるつぼの構成を示
す説明図である。

【図３】本発明の装置の構成例を模式的に示した説明図
である。

【図４】本発明の装置の他の構成例を示す概略説明図で
ある。

【図５】実施例における真空ラインを説明する為の図で
ある。

【図６】図３に示した装置を成長炉内に置いた状態を示
す図である。

【図７】シーディング状態を説明する為のグラフであ
る。

【符号の説明】

１１ＰＢＮ製るつぼ１２石英製るつぼ１３原料１４Ｂ₂ Ｏ₃ １５種結晶１６強化材１７蓋体２０圧力容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直ブリッジマン法または垂直温度勾配
法によって化合物半導体単結晶を製造する為の装置であ
って、原料および種結晶が充填されたるつぼを封管する
石英製封管容器、または原料および種結晶が充填されて
封管される石英製るつぼの外側が、１３００℃の温度に
おいても融解・軟化しない材料で形成された強化材によ
って取り囲まれた構成としたものであることを特徴とす
る化合物半導体単結晶の製造装置。
【請求項２】垂直ブリッジマン法または垂直温度勾配
法によって化合物半導体単結晶を製造する為の装置であ
って、原料および種結晶が充填されたるつぼを封管する
石英製封管容器、または原料および種結晶が充填されて
封管される石英製るつぼの外側に、前記石英製封管容器
または石英製るつぼの結晶成長時の内部圧力と等しい圧
力を印加することのできる圧力容器を配置したものであ
ることを特徴とする化合物半導体単結晶の製造装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の製造装置を用
い、前記石英製封管容器または石英製るつぼの封管前に
予め不活性ガスを充填すると共に、結晶成長時に原料融
液の液面を液体封止材で被覆した状態とし、且つ結晶成
長時の温度で前記液体封止材上部に圧力を印加しつつ前
記原料融液から化合物半導体単結晶を成長させることを
特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。