JPH0834697A - Pull-up growth method and device therefor - Google Patents

Pull-up growth method and device therefor

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JPH0834697A
JPH0834697A JP17217094A JP17217094A JPH0834697A JP H0834697 A JPH0834697 A JP H0834697A JP 17217094 A JP17217094 A JP 17217094A JP 17217094 A JP17217094 A JP 17217094A JP H0834697 A JPH0834697 A JP H0834697A
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JP
Japan
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melt
solution
crystal
semiconductor
growth method
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JP17217094A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Suzuki
貴志 鈴木
Toshihiro Kusuki
敏弘 楠木
Takeshi Kato
岳 加藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a means for growing a crystal with desired shape having a uniform composition from the shoulder in relation to the pull-up growth of a multielement semiconductor crystal by fixing the temp. of a growth interface. CONSTITUTION:A source 3 consisting of >=1 kind of raw material among the raw materials, e.g. GaAs, is replenished to the melt or soln. 2 of a multielement semiconductor consisting of >=2 kinds of raw materials, e.g. InGaAs, while controlling the feed rate with a function involving time, and a seed crystal 5 dipped in the melt or soln. 2 is pulled up to grow a crystal 7 consisting of InGaAs, for example, as a multielement semiconductor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多元系化合物半導体結
晶を成長させるのに好適な引き上げ成長方法及び引き上
げ成長装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulling growth method and a pulling growth apparatus suitable for growing a multi-element compound semiconductor crystal.

【0002】一般に、化合物半導体装置を製造するに
は、二元化合物半導体を基板とし、その上に二元以上の
化合物半導体の結晶層を成長させることが行われてい
る。
Generally, in manufacturing a compound semiconductor device, a binary compound semiconductor is used as a substrate, and a crystal layer of a compound semiconductor of binary or more is grown on the substrate.

【0003】然しながら、二元化合物半導体基板と三元
化合物半導体結晶層との間には、格子定数の差に依る格
子不整合の問題が存在する。即ち、二元化合物半導体基
板上に三元化合物半導体結晶層を直接成長させると格子
不整合に起因する欠陥が導入される為、それを用いて作
製された化合物半導体装置の性能は著しく低いものにな
ってしまう。
However, there is a problem of lattice mismatch between the binary compound semiconductor substrate and the ternary compound semiconductor crystal layer due to the difference in lattice constant. That is, when a ternary compound semiconductor crystal layer is directly grown on a binary compound semiconductor substrate, defects due to lattice mismatch are introduced, so that the performance of a compound semiconductor device manufactured using it is extremely low. turn into.

【0004】前記したような二元化合物半導体基板と三
元化合物半導体結晶層との間の格子不整合を回避する
為、格子定数を徐々に変化させた組成傾斜層を介挿する
ことも行われているが、その工程が煩雑になることは勿
論であり、できれば組成傾斜層は不要のものとしたいと
ころであり、そこで、充分な実用性をもった三元以上の
化合物半導体基板の実現が希求されている。
In order to avoid the lattice mismatch between the binary compound semiconductor substrate and the ternary compound semiconductor crystal layer as described above, it is also possible to interpose a compositionally graded layer in which the lattice constant is gradually changed. However, it goes without saying that the process becomes complicated, and it is desirable to eliminate the composition gradient layer if possible. Therefore, it is desired to realize a compound semiconductor substrate of ternary or more with sufficient practicality. ing.

【0005】[0005]

【従来の技術】図4は三元化合物半導体結晶の引き上げ
成長に関する従来の技術を説明する為の引き上げ成長装
置を表す要部説明図である。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a principal part explanatory view showing a pulling growth apparatus for explaining a conventional technique relating to pulling growth of a ternary compound semiconductor crystal.

【0006】図に於いて、1はるつぼ、2は融液(或い
は溶液)、3は融液を補給する為の化合物半導体ソー
ス、4はソース3を融液2中に挿脱する為のロッド、5
は種結晶、6は種結晶5を融液2中に浸漬してから引き
上げる引き上げ軸、7は成長する化合物半導体結晶、7
Aは結晶7の肩部、8は結晶7の重量を測定するロード
・セルをそれぞれ示している。
In the figure, 1 is a crucible, 2 is a melt (or solution), 3 is a compound semiconductor source for replenishing the melt, and 4 is a rod for inserting / removing the source 3 into / from the melt 2. 5,
Is a seed crystal, 6 is a pulling shaft for immersing the seed crystal 5 in the melt 2 and then pulling it, 7 is a growing compound semiconductor crystal, 7
A is a shoulder of the crystal 7, and 8 is a load cell for measuring the weight of the crystal 7.

【0007】通常、三元以上の化合物半導体結晶を融液
(又は溶液)から引き上げ法にて成長させる過程に於い
ては、溶質元素の分配係数(=偏析係数)の差に起因
し、成長した化合物半導体結晶が成長方向に組成勾配を
もつようになる。
Usually, in the process of growing a compound semiconductor crystal of ternary or more from a melt (or solution) by a pulling method, it grows due to a difference in distribution coefficient (= segregation coefficient) of solute elements. The compound semiconductor crystal has a composition gradient in the growth direction.

【0008】また、融液(又は溶液)に於いては、特定
の溶質元素が結晶の成長と共に枯渇することになるの
で、枯渇する元素を補給することが均一の組成をもつ三
元以上の化合物半導体結晶基板を製造する上で必須とな
る。
Further, in the melt (or solution), a specific solute element will be depleted as the crystal grows, so supplementing the depleting element is a ternary or higher compound having a uniform composition. It is essential for manufacturing a semiconductor crystal substrate.

【0009】図4に見られる装置に於いて、例えばIn
x Ga1-x Asを成長させる場合、融液2はGaAsと
InAsとの混合融液を用い、種結晶5としてはGaA
s結晶又はInGaAs結晶を使用し、種結晶5を一定
温度Ta に維持した融液2に浸漬してから引き上げ、同
時に成長界面の温度をTa からTb に低下させることで
結晶の径を大きくして肩部7Aを作製する。
In the device seen in FIG. 4, for example In
When growing x Ga 1-x As, the melt 2 is a mixed melt of GaAs and InAs, and the seed crystal 5 is GaA.
The s crystal or InGaAs crystal is used, and the seed crystal 5 is immersed in the melt 2 maintained at a constant temperature T a and then pulled up. At the same time, the temperature of the growth interface is lowered from T a to T b to reduce the diameter of the crystal. The shoulder portion 7A is made larger.

【0010】その後、成長界面を一定温度Tb に維持
し、ソース3をロッド4に依って融液2中に一定速度で
補給しながら引き上げ成長することで結晶7の直胴部分
を作製していた。
Then, the growth interface is maintained at a constant temperature T b , and the source 3 is pulled up and grown while being replenished into the melt 2 by the rod 4 at a constant rate to form a straight body portion of the crystal 7. It was

【0011】この直胴部分は、一定温度Tb で引き上げ
成長することに依って、一定の組成をもって成長される
ものであり、これをInx Ga1-x Asの状態図を参照
しつつ説明する。
This straight body portion is grown with a constant composition by pulling and growing at a constant temperature T b , which will be described with reference to the phase diagram of In x Ga 1-x As. To do.

【0012】図5はInx Ga1-x Asの状態図であっ
て、横軸にはIn組成(Inx Ga 1-x As)を、ま
た、縦軸には成長温度〔℃〕をそれぞれ採ってある。
FIG. 5 shows InxGa1-xIt is a state diagram of As
The In composition (InxGa 1-xAs)
The vertical axis indicates the growth temperature [° C].

【0013】初期の融液2の組成をInxL0 Ga1-xL0
Asとすると、図5の状態図に於いて、InxL0 Ga
1-xL0 Asの組成と液相線とが交差する温度がTa であ
る。即ち、Ta は始に融液をるつぼに入れて固化し始め
る温度に相当する。
The composition of the initial melt 2 is In xL0 Ga 1 -xL0
As, In xL0 Ga in the state diagram of FIG.
The temperature at which the composition of 1-xL0 As and the liquidus line intersect is T a . That is, T a corresponds to the temperature at which the melt is first put in the crucible and begins to solidify.

【0014】前記の状態のままで結晶7を引き上げてゆ
くと、偏析の為、融液2中のIn組成が増大し、xL
L0の組成になる。この時、同時に成長界面温度も組成
に応じてTa から降下させることになる。
If the crystal 7 is pulled up in the above state, segregation causes the In composition in the melt 2 to increase, and x L >.
The composition is x L0 . At this time, the growth interface temperature is also lowered from T a depending on the composition.

【0015】通常の補給成長に於いては、結晶7の肩部
7Aを前記のような徐冷成長で成長させ、その後、一定
温度Tb を維持したまま、枯渇するGaAsを補給する
ことに依って一定組成を有するInxsGa1-xsAs混晶
を成長させる。即ち、所望の固相組成InxsGa1-xs
sと固相線とが交差する温度がTb である。
In the ordinary supplementary growth, the shoulder portion 7A of the crystal 7 is grown by the slow cooling growth as described above, and thereafter, the depleted GaAs is supplemented while maintaining the constant temperature T b. To grow an In xs Ga 1-xs As mixed crystal having a constant composition. That is, the desired solid phase composition In xs Ga 1-xs A
The temperature at which s and the solidus line intersect is T b .

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】一般に、引き上げ成長
を行う場合、結晶7が所望の直径となるに至るまでの肩
部7Aが結晶7全体に占める体積は小さく、従って、肩
部7Aの成長に要する融液2の固化率は小さい。
Generally, when pull-up growth is performed, the volume of the shoulder 7A occupying the entire crystal 7 is small until the crystal 7 reaches a desired diameter. The required solidification rate of the melt 2 is small.

【0017】図6はInx Ga1-x Asの固化率と固相
の組成xの関係を表す線図であり、横軸に固化率を、ま
た、縦軸に固相の組成xをそれぞれ採ってある。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the solidification rate of In x Ga 1-x As and the composition x of the solid phase, where the horizontal axis represents the solidification rate and the vertical axis represents the solid phase composition x. It is taken.

【0018】従来から作製されてきた、例えばIn0.05
Ga0.95Asの場合、図6に見られるように小さい固化
率での組成勾配は小さいから、肩部7Aを成長した後、
GaAsからなるソース3を補給することで一定組成を
有する直胴部を成長させている。この場合、補給するG
aAsソースの量WGaAsは、
Conventionally prepared, for example, In 0.05
In the case of Ga 0.95 As, since the composition gradient at a small solidification rate is small as shown in FIG. 6, after growing the shoulder portion 7A,
The source 3 made of GaAs is replenished to grow the straight body having a constant composition. In this case, supply G
The amount of aAs source W GaAs is

【0019】[0019]

【数2】 [Equation 2]

【0020】である。ここで、WC は成長するInGa
Asの質量(質量増加速度)、成長したInGaAsの
固相組成はInxsGa1-xsAs、融液2の液相組成はI
xLGa1-xLAs、MGaAs並びにMInAsはGaAs並び
にInAsの分子量をそれぞれ表している。
[0020] Where W C is the growing InGa
The mass of As (mass increasing rate), the solid phase composition of the grown InGaAs is In xs Ga 1 -xs As, and the liquid phase composition of the melt 2 is I.
n xL Ga 1 -xL As, M GaAs and M InAs represent the molecular weights of GaAs and InAs, respectively.

【0021】ところで、In組成が大きいInx Ga
1-x As(x>0.10)では、融液2中のGaAsが
急激に枯渇する為、肩部7Aの作製時に既に大きな組成
勾配を生じてしまう。
By the way, In x Ga having a large In composition
With 1-x As (x> 0.10), GaAs in the melt 2 is rapidly depleted, so that a large composition gradient is already generated when the shoulder portion 7A is manufactured.

【0022】大きな組成変化を生じた場合、成長した結
晶に大きな格子歪みを生じさせ、その為、成長中に多結
晶化し易くなって、それ以後の直胴部は全て多結晶にな
ってしまい、また、成長後にも、基板とする為のカッテ
ィングに際し、結晶を破壊する要因になる旨の問題があ
った。
When a large composition change is caused, a large lattice strain is generated in the grown crystal, which makes it easy to polycrystallize during the growth, and the straight body portion thereafter becomes polycrystallized, Further, even after the growth, there is a problem that it becomes a factor that breaks the crystal when it is cut into a substrate.

【0023】前記したような問題は、In系に限られ
ず、三元化合物半導体混晶に共通することが確認されて
いる。
It has been confirmed that the above-mentioned problems are not limited to the In system and are common to ternary compound semiconductor mixed crystals.

【0024】本発明は、成長界面の温度を一定にしなが
ら、肩部から一定の組成を有し、所望の形状の結晶を成
長させる手段を提供しようとする。
The present invention seeks to provide a means for growing a crystal of a desired shape having a constant composition from the shoulder while keeping the growth interface temperature constant.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明に於いては、二元
以上の原料からなる多元系半導体の融液(又は溶液)に
その原料を構成する一つ以上の原料を補給し、前記融液
(又は溶液)に浸漬した種結晶を引き上げて前記多元系
半導体を成長させるに際し、基本的に二つの手段を提供
するものであり、その第一の手段は、前記補給する原料
の補給速度を時間の関数として制御することにあり、次
に、その手段について説明する。
In the present invention, a melt (or a solution) of a multi-component semiconductor composed of two or more raw materials is replenished with one or more raw materials constituting the raw material, When a seed crystal immersed in a liquid (or a solution) is pulled up to grow the multi-component semiconductor, basically two means are provided, and the first means is to increase the replenishment rate of the raw material to be replenished. It is to control as a function of time, and the means will be described next.

【0026】ここで、前記二元以上の原料からなる多元
系半導体は、元素A、元素B、元素Cの多元半導体であ
るとすると、前記補給する原料は元素Bと元素Cからな
る半導体であることが好ましく、そして、原料の補給
は、少なくとも肩部の成長開始と同時に始めるか、好ま
しくは種付けと同時に始め、それ以後、通常の通りに補
給を行うように制御する。特に、成長界面温度を一定に
保持して結晶を成長させることで、一定の組成をもった
結晶を成長することができる。
Here, assuming that the multi-element semiconductor made of two or more raw materials is a multi-element semiconductor of element A, element B, and element C, the replenishing raw material is a semiconductor made of element B and element C. Preferably, the replenishment of the raw material is started at least at the same time as the start of the shoulder growth, or preferably at the same time as the seeding, and thereafter, the replenishment is controlled as usual. In particular, a crystal having a constant composition can be grown by keeping the growth interface temperature constant and growing the crystal.

【0027】元素A、元素B、元素Cの混晶半導体から
なる液が融液である場合、その降下速度は〔数1〕の式
及びその記号説明に見られる通りであり、その〔数1〕
の式を満足するように引き上げ成長を行えば良い。尚、
補給する原料が、円柱状若しくは角柱状であれば、断面
積Sは一定となるので好都合である。
When the liquid composed of the mixed crystal semiconductor of the element A, the element B and the element C is a melt, the descending speed is as shown in the equation of [Equation 1] and its symbolic description. ]
It is sufficient to pull up and grow so as to satisfy the formula. still,
If the raw material to be supplied is cylindrical or prismatic, it is convenient because the cross-sectional area S is constant.

【0028】前記〔数1〕の式は、理論的に導出された
ものであって、その基本は、本出願人の出願に係わる特
願平4−21498号(特開平5−221775号公
報)に開示されている。
The above formula of [Equation 1] is theoretically derived, and the basis thereof is Japanese Patent Application No. 4-21498 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-221775) relating to the application of the present applicant. Is disclosed in.

【0029】結晶成長中、成長した元素A及び元素B及
び元素Cからなる多元系半導体の質量を測定し、それに
基づいて補給する原料の降下速度を微調整するか、加熱
手段を制御して成長界面温度を一定に維持すると良い。
During the crystal growth, the mass of the grown multi-element system semiconductor consisting of the element A, the element B and the element C is measured, and the descending speed of the raw material to be replenished is finely adjusted based on the measured mass, or the heating means is controlled to grow. It is advisable to keep the interface temperature constant.

【0030】また、元素Aは元素Bを除く三族元素、元
素Bは元素Aを除く三族元素、元素Cは五族元素である
か、或いは、元素Cは三族元素、元素Aは元素Bを除く
五族元素、元素Bは元素Aを除く五族元素として良い。
Further, the element A is a Group 3 element other than the element B, the element B is a Group 3 element other than the element A, the element C is a Group 5 element, or the element C is a Group 3 element and the element A is an element. The Group 5 element other than B and the element B may be the Group 5 element other than the element A.

【0031】更にまた、元素A、元素B、元素Cは四族
元素としても良い。
Furthermore, the elements A, B and C may be group IV elements.

【0032】本発明が基本とする二つの手段のうち、第
一の手段、即ち、補給する原料の補給速度を時間の関数
として制御する手段について前記のとおり説明したの
で、残りの第二の手段について説明する。
Of the two means on which the present invention is based, the first means, that is, the means for controlling the replenishment rate of the material to be replenished as a function of time has been described above. Will be described.

【0033】第二の手段は、前記補給する元素Bと元素
Cとの多元系半導体からなるソース3が融液(又は溶
液)と接触する断面積Sを徐々に大きくすることで、種
結晶5から所望の径まで結晶7を大きくする為の肩部7
Aを成長させるものである。
The second means is to gradually increase the cross-sectional area S in which the source 3 made of a multi-element semiconductor of the replenishing elements B and C contacts the melt (or solution), and thereby the seed crystal 5 is obtained. To shoulder 7 to enlarge crystal 7 from the desired diameter
It is to grow A.

【0034】具体的には、前記補給する元素Bと元素C
との多元系半導体からなるソース3の形状として、先端
を細く絞った形状にしておくものであり、この場合、そ
の形状の如何に依って、ソース3を一定の速度で降下さ
せて補給を行うことに依って良質な結晶7の肩部7Aを
作製することができる。勿論、形状と降下速度の変化を
組み合わせて実施しても良い。
Specifically, the element B and the element C to be supplied are
The shape of the source 3 made of a multi-element semiconductor is a shape in which the tip is narrowed down, and in this case, depending on the shape, the source 3 is lowered at a constant speed for replenishment. Therefore, the shoulder portion 7A of the crystal 7 of good quality can be manufactured. Of course, the shape and the change in the descending speed may be combined.

【0035】この場合も、成長した元素A、元素B、元
素Cからなる多元系半導体の質量を測定し、これに基づ
いてソース3の降下速度を微調整したり、加熱手段を制
御するなどして成長界面温度を一定に維持することが好
ましい。
Also in this case, the mass of the grown multi-element semiconductor composed of the element A, the element B and the element C is measured, and the descending speed of the source 3 is finely adjusted based on the measured mass, and the heating means is controlled. It is preferable to keep the growth interface temperature constant.

【0036】また、元素Aは元素Bを除く三族元素、元
素Bは元素Aを除く三族元素、元素Cは五族元素である
か、或いは、元素Cは三族元素、元素Aは元素Bを除く
五族元素、元素Bは元素Aを除く五族元素として良い。
Further, the element A is a Group 3 element other than the element B, the element B is a Group 3 element other than the element A, the element C is a Group 5 element, or the element C is a Group 3 element and the element A is an element. The Group 5 element other than B and the element B may be the Group 5 element other than the element A.

【0037】更にまた、元素A、元素B、元素Cは四族
元素としても良い。
Furthermore, the elements A, B and C may be group IV elements.

【0038】図1は本発明の引き上げ成長方法を実施す
る引き上げ成長装置を表す要部説明図であり、図4に関
して説明した部分と同部分は同記号で指示してある。図
に於いて、9は制御装置、10は加熱ヒータをそれぞれ
示している。
FIG. 1 is a principal part explanatory view showing a pulling growth apparatus for carrying out the pulling growth method of the present invention, and the same parts as those described with reference to FIG. 4 are designated by the same symbols. In the figure, 9 is a control device and 10 is a heater.

【0039】図示の引き上げ成長装置では、るつぼ1に
は元素A及び元素B及び元素Cからなる三元の融液(又
は溶液)2が充填されていて、引き上げ軸6は種結晶5
を保持して融液2に浸漬してから結晶7を引き上げ成長
させるようになっている。また、融液2中で枯渇する元
素はロッド4に取り付けられたソース3を浸漬すること
で補給される。
In the illustrated pulling growth apparatus, a crucible 1 is filled with a ternary melt (or solution) 2 composed of an element A, an element B and an element C, and a pulling shaft 6 is a seed crystal 5.
Is held and immersed in the melt 2 and then the crystal 7 is pulled up and grown. Further, the elements that are depleted in the melt 2 are replenished by immersing the source 3 attached to the rod 4.

【0040】成長した元素A及び元素B及び元素Cから
なる多元系半導体の結晶7は、その質量をロード・セル
8に依って測定され、その測定データは制御装置9に入
力され、制御装置9では結晶7が均一組成をもつように
計算し、そのようにして得られた値に基づいてソース降
下速度及び加熱ヒータ10を制御する。
The mass of the grown multi-element semiconductor crystal 7 composed of the element A, the element B and the element C is measured by the load cell 8, and the measured data is input to the controller 9 and the controller 9 Then, the crystal 7 is calculated so as to have a uniform composition, and the source descending speed and the heater 10 are controlled based on the values thus obtained.

【0041】ここで、元素A、元素B、元素Cからなる
多元系半導体の結晶7に於いて、元素Aは三族或いは五
族の元素で複数在る方の一種が元素Aである。但し、元
素B及び元素Cからなる半導体をソース3として融液2
に融かし込んで補給すると同時に元素A、元素B、元素
Cからなる結晶を引き上げる、即ち、固化させることか
ら、元素B及び元素Cからなる半導体の融点は、元素
A、元素B、元素Cからなる結晶の融点に比較して高く
なければならない。従って、例えばInGaAsの場
合、元素AはInであって、Gaでは有り得ない。
Here, in the crystal 7 of the multi-element semiconductor composed of the element A, the element B, and the element C, the element A is an element of Group 3 or Group 5 and a plurality of elements is the element A. However, the melt 2 using the semiconductor made of the elements B and C as the source 3
The melting point of the semiconductor composed of the elements B and C is the same as the melting point of the semiconductor composed of the elements B and C because the crystal composed of the elements A, B and C is pulled up, that is, solidified at the same time as melting and replenishing Must be high compared to the melting point of the crystals consisting of. Therefore, for example, in the case of InGaAs, the element A is In and cannot be Ga.

【0042】また、元素A、元素B、元素Cが全て四族
元素である場合も同様、元素B及び元素Cからなる混晶
半導体であるソース3の融点は、元素A、元素B、元素
Cからなる引き上げ結晶7の融点に比較して高い必要が
あり、具体的には、元素AをGe、元素B及び元素Cを
Siとして、Six Ge1-x からなる結晶を引き上げる
場合を挙げることができる。
Similarly, when the elements A, B, and C are all Group IV elements, the melting point of the source 3 which is a mixed crystal semiconductor including the elements B and C is the same as that of the elements A, B, and C. The melting point of the pulled crystal 7 must be higher than that of the pulled crystal 7. Specifically, the case where the crystal made of Si x Ge 1-x is pulled with Ge as the element A and Si as the element B and C is given as an example. You can

【0043】前記したところから、本発明に依る引き上
げ成長方法及び引き上げ成長装置に於いては、
From the above, in the pulling growth method and pulling growth apparatus according to the present invention,

【0044】(1)二元以上の原料からなる多元系半導
体(例えばInGaAs)の融液或いは溶液(例えば融
液或いは溶液2:図1)に前記原料のうちの一つ以上か
らなる原料(例えばGaAs)の補給速度を時間の関数
で制御しつつ補給して前記融液或いは溶液に浸漬した種
結晶(例えば種結晶5:図1)を引き上げて前記多元系
半導体(例えばInGaAsからなる結晶7:図1)を
成長させることを特徴とするか、或いは、
(1) In a melt or solution (eg, melt or solution 2: FIG. 1) of a multi-component semiconductor (eg, InGaAs) composed of binary or more materials, a material (eg, melt) of one or more of the above materials (eg, The seed crystal (eg, seed crystal 5: FIG. 1) immersed in the melt or solution by controlling the supply rate of GaAs) as a function of time is pulled up to pull up the multi-element semiconductor (eg, InGaAs crystal 7: 1) is grown, or

【0045】(2)前記(1)に於いて、二元以上の原
料からなる多元系半導体は元素A(例えばIn)及び元
素B(例えばGa)及び元素C(例えばAs)からなる
多元系半導体(例えばInGaAs)であって、融液或
いは溶液(例えば融液或いは溶液2:図1)に補給する
原料は元素B及び元素Cからなる半導体(例えばGaA
s)であることを特徴とするか、或いは、
(2) In the above (1), the multi-component semiconductor composed of two or more raw materials is a multi-component semiconductor composed of the element A (for example, In) and the element B (for example, Ga) and the element C (for example, As). (For example, InGaAs), and the raw material to be supplied to the melt or the solution (for example, the melt or the solution 2: FIG. 1) is a semiconductor composed of the elements B and C (for example, GaA).
s), or

【0046】(3)前記(1)又は(2)に於いて、種
結晶(例えば種結晶5:図1)を融液或いは溶液(例え
ば融液或いは溶液2:図1)に接触させた時点から融液
或いは溶液に原料(例えばGaAsからなるソース3:
図1)の補給を開始することを特徴とするか、或いは、
(3) In the above (1) or (2), when the seed crystal (eg seed crystal 5: FIG. 1) is brought into contact with a melt or a solution (eg melt or solution 2: FIG. 1) To a melt or solution from a raw material (for example, source 3 made of GaAs:
1) characterized by starting the replenishment, or

【0047】(4)前記(1)又は(2)又は(3)に
於いて、融液或いは溶液(例えば融液或いは溶液2:図
1)に原料(例えばGaAsからなるソース3:図
1))を補給しつつ種結晶(例えば種結晶5:図1)か
ら所望の径まで結晶(例えばInGaAsからなる結晶
7)を大きくする肩部(例えば肩部7A:図1)を作製
することを特徴とするか、或いは、
(4) In the above (1), (2) or (3), the melt or solution (eg melt or solution 2: FIG. 1) is used as a raw material (eg GaAs source 3: FIG. 1). ) Is supplied to form a shoulder portion (for example, shoulder portion 7A: FIG. 1) that enlarges the crystal (for example, InGaAs crystal 7) from a seed crystal (for example, seed crystal 5: FIG. 1) to a desired diameter. Or

【0048】(5)前記(1)又は(2)又は(3)又
は(4)に於いて、成長界面温度を一定に維持しつつ結
晶(例えばInGaAsからなる結晶7)を作製するこ
とを特徴とするか、或いは、
(5) In (1) or (2) or (3) or (4) above, a crystal (for example, a crystal 7 made of InGaAs) is produced while maintaining a constant growth interface temperature. Or

【0049】(6)前記(1)又は(2)又は(3)又
は(4)又は(5)に於いて、元素A(例えばIn)及
び元素B(例えばGa)及び元素C(例えばAs)から
なる多元系半導体(例えばInGaAs)からなる液が
融液(例えば融液2)であって且つ補給する原料である
元素B及び元素Cからなる化合物半導体(例えばGaA
s)の降下速度は次の式
(6) In the above (1) or (2) or (3) or (4) or (5), the element A (for example In) and the element B (for example Ga) and the element C (for example As) are used. A compound semiconductor composed of a multi-element semiconductor (eg, InGaAs) is a melt (eg, melt 2), and a compound semiconductor composed of elements B and C, which are raw materials to be replenished (eg, GaA).
The descending speed of s) is

【0050】〔数1〕ここで、 XL :融液中の元素Aの混晶比 XS :成長した三元混晶半導体中の元素Aの混晶比 MAC:元素Aと元素Cとの化合物半導体の分子量 MBC:元素Bと元素Cとの化合物半導体の分子量 ρBC:元素Bと元素Cとの化合物半導体の密度 ρC :成長した元素Aと元素Bと元素Cとの混晶半導体
の密度 S:補給する元素Bと元素Cとからなる化合物半導体が
融液面に接した面積 r:成長した元素Aと元素Bと元素Cとの混晶半導体の
半径 V:成長した元素Aと元素Bと元素Cとの混晶半導体の
引き上げ速度 v:補給する元素Bと元素Cとの化合物半導体の降下速
度 を満たすよう制御されることを特徴とするか、或いは、
[Formula 1] where X L : mixed crystal ratio of element A in the melt X S : mixed crystal ratio of element A in the grown ternary mixed crystal semiconductor M AC : element A and element C Molecular weight of compound semiconductor M BC : molecular weight of compound semiconductor of element B and element C ρ BC : density of compound semiconductor of element B and element C ρ C : mixed crystal of grown element A, element B and element C Density of semiconductor S: Area where compound semiconductor consisting of element B and element C to be replenished contacts the melt surface r: Radius of mixed crystal semiconductor of grown element A and element B and element V: Grown element A And a pulling rate of a mixed crystal semiconductor of element B and element v: controlled so as to satisfy a falling rate of a compound semiconductor of element B and element C to be replenished, or

【0051】(7)前記(1)又は(2)又は(3)又
は(4)又は(5)又は(6)に於いて、融液或いは溶
液(例えば融液或いは溶液2)に補給する原料が円柱状
若しくは角柱状(例えば図3に見られるソース3)であ
ることを特徴とするか、或いは、
(7) In (1) or (2) or (3) or (4) or (5) or (6), the raw material to be replenished to the melt or solution (eg melt or solution 2) Is cylindrical or prismatic (eg source 3 seen in FIG. 3), or

【0052】(8)前記(1)又は(2)又は(3)又
は(4)又は(5)又は(6)又は(7)に於いて、融
液或いは溶液(例えば融液或いは溶液2)に補給する原
料に於ける前記融液或いは溶液に接する断面積が徐々に
大きくなること(例えば図3に見られるソース3に於け
る截頭四角錐状部分3A)を特徴とするか、或いは、
(8) In the above (1) or (2) or (3) or (4) or (5) or (6) or (7), the melt or solution (for example, melt or solution 2) Characterized in that the cross-sectional area in contact with the melt or solution in the raw material to be replenished with is gradually increased (for example, the truncated quadrangular pyramidal portion 3A in the source 3 shown in FIG. 3), or

【0053】(9)前記(8)に於いて、融液或いは溶
液に補給する原料は下方先端に向かうにつれて細くして
あること(例えば図3に見られるソース3に於ける截頭
四角錐状部分3A)を特徴とするか、或いは、
(9) In the above (8), the raw material for replenishing the melt or solution should be tapered toward the lower tip (for example, truncated pyramidal shape in the source 3 shown in FIG. 3). Characterized by part 3A), or

【0054】(10)前記(8)又は(9)に於いて、
融液或いは溶液(例えば融液或いは溶液2)に補給する
原料を一定の降下速度で降下させて補給を行うこと(例
えば図3に見られるソース3の降下速度を2.56〔m
m/hr〕一定に維持)を特徴とするか、或いは、
(10) In the above (8) or (9),
The raw material to be replenished to the melt or solution (for example, the melt or solution 2) is lowered at a constant lowering speed to replenish (for example, the lowering speed of the source 3 shown in FIG. 3 is 2.56 [m
m / hr] kept constant), or

【0055】(11)前記(1)又は(2)又は(3)
又は(4)又は(5)又は(6)又は(7)又は(8)
又は(9)に於いて、成長した多元系半導体の質量を測
定(例えば図1のロード・セル8で測定)した結果に基
づいて融液或いは溶液(例えば融液或いは溶液2:図
1)に補給する原料(例えばソース3:図1)の降下速
度を制御する(例えば制御装置9及びロッド4:図1)
ことを特徴とするか、或いは、
(11) The above (1) or (2) or (3)
Or (4) or (5) or (6) or (7) or (8)
Alternatively, in (9), based on the result of measuring the mass of the grown multi-element semiconductor (for example, the load cell 8 in FIG. 1), a melt or a solution (for example, melt or solution 2: FIG. 1) is formed. Control the descent rate of the replenishing raw material (for example, Source 3: FIG. 1) (for example, controller 9 and rod 4: FIG. 1)
Or

【0056】(12)前記(1)又は(2)又は(3)
又は(4)又は(5)又は(6)又は(7)又は(8)
又は(9)又は(10)又は(11)に於いて、成長し
た多元系半導体の質量を測定した結果に基づいて融液或
いは溶液を加熱する手段(例えば加熱ヒータ10)を制
御することを特徴とするか、或いは、
(12) The above (1) or (2) or (3)
Or (4) or (5) or (6) or (7) or (8)
Alternatively, in (9) or (10) or (11), the means for heating the melt or the solution (for example, the heater 10) is controlled based on the result of measuring the mass of the grown multi-element semiconductor. Or

【0057】(13)前記(12)に於いて、融液或い
は溶液を加熱する手段を制御して成長界面温度を一定に
維持することを特徴とするか、或いは、
(13) In the above (12), the means for heating the melt or the solution is controlled to keep the growth interface temperature constant, or

【0058】(14)前記(2)又は(3)又は(4)
又は(5)又は(6)又は(7)又は(8)又は(9)
又は(10)又は(11)又は(12)又は(13)に
於いて、元素Aは元素Bを除く三族元素、元素Bは元素
Aを除く三族元素、元素Cは五族元素であることを特徴
とするか、或いは、
(14) The above (2) or (3) or (4)
Or (5) or (6) or (7) or (8) or (9)
Alternatively, in (10) or (11) or (12) or (13), the element A is a Group 3 element other than the element B, the element B is a Group 3 element other than the element A, and the element C is a Group 5 element. Or

【0059】(15)前記(2)又は(3)又は(4)
又は(5)又は(6)又は(7)又は(8)又は(9)
又は(10)又は(11)又は(12)又は(13)に
於いて、元素A及び元素B及び元素Cが四族元素である
ことを特徴とするか、或いは、
(15) The above (2) or (3) or (4)
Or (5) or (6) or (7) or (8) or (9)
Alternatively, in (10) or (11) or (12) or (13), the element A, the element B and the element C are Group IV elements, or

【0060】(16)前記(15)に於いて、元素Bは
元素Cと同一の四族元素、元素Aは元素Bを除く四族元
素であることを特徴とするか、或いは、
(16) In the above (15), the element B is the same Group IV element as the element C, and the element A is a Group IV element excluding the element B, or

【0061】(17)前記(2)又は(3)又は(4)
又は(5)又は(6)又は(7)又は(8)又は(9)
又は(10)又は(11)又は(12)又は(13)に
於いて、元素Cは三族元素、元素Aは元素Bを除く五族
元素、元素Bは元素Aを除く五族元素であることを特徴
とするか、或いは、
(17) The above (2) or (3) or (4)
Or (5) or (6) or (7) or (8) or (9)
Alternatively, in (10) or (11) or (12) or (13), the element C is a Group 3 element, the element A is a Group 5 element other than the element B, and the element B is a Group 5 element other than the element A. Or

【0062】(18)元素A及び元素B及び元素Cを含
む三元融液或いは三元溶液(例えばInGaAsからな
る融液或いは溶液2:図1)を収容したるつぼ(例えば
るつぼ1:図1)と、種結晶(例えば種結晶5:図1)
を保持して前記融液或いは溶液に浸漬してから結晶を引
き上げ成長する結晶引き上げ手段(例えば引き上げ軸
6:図1)と、前記るつぼに収容された融液或いは溶液
中で枯渇する元素を補給するソース(例えばGaAsか
らなるソース3:図1)を送入するソース送入手段(例
えばロッド4及び制御装置9など:図1)と、前記成長
した元素A及び元素B及び元素Cからなる多元系半導体
の質量を測定し(例えばロード・セル8:図1)、その
測定結果をもとに制御装置で計算した値に対応してソー
スの降下速度及び加熱ヒータ温度を制御する手段(例え
ば制御装置9)とを備えてなることを特徴とする。
(18) Crucible (eg, crucible 1: FIG. 1) containing a ternary melt or ternary solution containing element A, element B, and element C (eg melt or solution of InGaAs 2: FIG. 1) And a seed crystal (for example, seed crystal 5: FIG. 1)
And a crystal pulling means (for example, pulling shaft 6: FIG. 1) for pulling and growing a crystal after immersing in the melt or solution and replenishing elements depleted in the melt or solution housed in the crucible. Source feeding means (for example, rod 4 and control device 9, etc .: FIG. 1) for feeding a source (for example, source 3 made of GaAs: FIG. 1) and a multi-element consisting of the grown element A, element B and element C A means for measuring the mass of the system semiconductor (for example, load cell 8: FIG. 1), and controlling the source descending speed and the heater temperature in accordance with the value calculated by the controller based on the measurement result (for example, control And a device 9).

【0063】[0063]

【作用】ここで、GaAsからなるソース3がInGa
Asからなる融液2に接している断面積をSとし、成長
するInGaAsからなる結晶7の半径をr、ρGaAs
GaAsの密度、ρC を成長するInGaAsからなる
結晶7の密度、Vを結晶7の引き上げ速度、vをGaA
sからなるソース3の降下速度とすると、 WGaAs=SvρGaAs ・・・・(2) WGaAs:補給するGaAsからなるソースの量 WC =πr2 VρC ・・・・(3) WC :成長したInGaAsからなる結晶7の成長量
(質量増加速度)である。これを式(1)に代入する
と、
FUNCTION Here, the source 3 made of GaAs is InGa.
Let S be the cross-sectional area in contact with the melt 2 made of As, the radius of the growing InGaAs crystal 7 be r, the density of GaAs in ρ GaAs, and the density V of the crystal 7 made of InGaAs in growing ρ C. Crystal 7 pulling speed, v is GaA
When lowering speed of the source 3 consisting of s, W GaAs = Svρ GaAs ···· (2) W GaAs: the amount of the source of GaAs to replenish W C = πr 2 Vρ C ···· (3) W C : Growth amount (mass increase rate) of the grown InGaAs crystal 7. Substituting this into equation (1),

【0064】[0064]

【数3】 (Equation 3)

【0065】となる。この式(4)を変形すると、It becomes When this equation (4) is transformed,

【0066】[0066]

【数4】 [Equation 4]

【0067】となる。即ち、成長するInGaAsから
なる結晶7の半径rの増加に応じて式(5)を満足する
ような降下速度でGaAsからなるソース3を融液2中
に補給すれば、融液2に於ける液相組成は変化しないの
で、この状態で、成長界面の温度が一定になるようにす
れば均一な組成をもったInGaAsの肩部7Aを成長
させることができる。また、式(5)を変形すると、
It becomes That is, if the source 3 made of GaAs is replenished into the melt 2 at a descending speed satisfying the formula (5) in accordance with the increase of the radius r of the growing crystal 7 made of InGaAs, the melt 2 becomes Since the liquid phase composition does not change, if the temperature at the growth interface is kept constant in this state, the InGaAs shoulder portion 7A having a uniform composition can be grown. Further, if the equation (5) is transformed,

【0068】[0068]

【数5】 (Equation 5)

【0069】となる。即ち、先端を細く、且つ、断面積
Sを徐々に大きくしたGaAsのソース3を一定の降下
速度vで降下した場合、融液2中に補給されるGaAs
の量は徐々に増加してゆくので、その状態で成長界面の
温度が一定になるように制御すれば、均一な組成をもつ
InGaAsからなる結晶7が次第に大径化して肩部7
Aを成長させることができる。
It becomes That is, when the GaAs source 3 having a narrow tip and a gradually increasing cross-sectional area S is lowered at a constant descent rate v, the GaAs supplied to the melt 2 is replenished.
Therefore, if the temperature of the growth interface is controlled to be constant in that state, the InGaAs crystal 7 having a uniform composition gradually increases in diameter and the shoulder 7
A can grow.

【0070】その結果、肩部7Aから直胴部まで均一な
組成のInGaAsからなる結晶7を成長させることが
でき、肩部7Aでの多結晶化、或いは、歪みに依る破壊
を防止することができる。
As a result, it is possible to grow the InGaAs crystal 7 having a uniform composition from the shoulder portion 7A to the straight body portion, and prevent the shoulder portion 7A from being polycrystallized or broken due to strain. it can.

【0071】また、融液2中には、GaAsのみを補給
するので、結晶7の成長と共に融液2の表面は低下す
る。従って、GaAsからなるソース3が円柱状若しく
は角柱状である場合を除き、ソース3が実際に液面に接
している断面積Sを正確に知得することは難しい。
Further, since only GaAs is supplied to the melt 2, the surface of the melt 2 is lowered as the crystal 7 grows. Therefore, it is difficult to accurately know the cross-sectional area S in which the source 3 is actually in contact with the liquid surface, except when the source 3 made of GaAs is columnar or prismatic.

【0072】そこで、InGaAsからなる結晶7に於
ける質量をロード・セル8を用いて測定し、設定された
質量増加量と実測値との差ΔWC を求め、ソース3の降
下速度v或いは加熱ヒータ10にフィードバックするこ
とでΔWC を0にすることができる。
Therefore, the mass of the InGaAs crystal 7 is measured by using the load cell 8, the difference ΔW C between the set mass increase amount and the measured value is obtained, and the descent rate v of the source 3 or heating By feeding back to the heater 10, ΔW C can be made zero.

【0073】[0073]

【実施例】【Example】

第一実施例 図1に見られる引き上げ成長装置に於ける内径80〔m
m〕のるつぼ1にGaAsを87.67〔g〕及びIn
Asを192.33〔g〕入れてから加熱ヒータ10に
依ってるつぼ1を1380〔℃〕に加熱し、InGaA
sからなる融液2を生成させる。
First Example Inner diameter 80 [m in the pull-up growth apparatus shown in FIG.
m] in the crucible 1 of 87.67 [g] and In
After As was introduced in 192.33 [g], the crucible 1 was heated to 1380 [° C.] by the heater 10 to obtain InGaA.
A melt 2 composed of s is generated.

【0074】種結晶5は、長さ30〔mm〕、直径5
〔mm〕φである円柱状のGaAsからなり、また、ソ
ース3は長さ50〔mm〕、横断面が10〔mm〕□の
角柱状のGaAsからなる。
The seed crystal 5 has a length of 30 mm and a diameter of 5
The source 3 is made of columnar GaAs having a length of 50 mm and a transverse section of 10 mm! □.

【0075】界面温度が1113〔℃〕となるよう温度
を降下させ、且つ、その温度を維持しつつ、結晶引き上
げ軸6に固着された種結晶5を融液2に接触させる。ま
た、ロッド4に固着されたソース3を融液2に接触させ
る。
The seed crystal 5 fixed to the crystal pulling shaft 6 is brought into contact with the melt 2 while lowering the temperature so that the interface temperature becomes 1113 [° C.] and maintaining the temperature. Further, the source 3 fixed to the rod 4 is brought into contact with the melt 2.

【0076】この後、ソース3を所定のプログラムで降
下させるのであるが、それには図2に見られる降下プロ
グラムに従うことが必要であるから、次に、図2につい
て説明する。
After that, the source 3 is lowered by a predetermined program, which needs to follow the descent program shown in FIG. 2, so that FIG. 2 will be described next.

【0077】図2はソースの降下プログラムを表す線図
であり、横軸には時間〔hr〕を、また、縦軸には降下
速度〔mm/hr〕をそれぞれ採ってある。
FIG. 2 is a diagram showing a source descent program, in which the horizontal axis represents time [hr] and the vertical axis represents descent speed [mm / hr].

【0078】成長は、当初、ソース3を融液2に接触さ
せて成長開始前はそのままの状態、即ち、0〔mm/
h〕にしておき、次に、結晶引き上げ軸6を引き上げて
成長を開始した時点から0.32〔mm/h〕で降下さ
せて行うものである。
The growth is initially performed by bringing the source 3 into contact with the melt 2 and keeping the same state before the start of growth, that is, 0 [mm /
h], and then, the crystal pulling shaft 6 is pulled up and lowered at 0.32 [mm / h] from the time when the growth is started.

【0079】具体的には、前記したように、ソース3を
融液2に接触させてから、図2に表されたプログラムに
従って降下速度を増加させると共に結晶引き上げ軸6を
40〔rpm〕で回転させながら2〔mm/hr〕で引
き上げる。
Specifically, as described above, after bringing the source 3 into contact with the melt 2, the descending speed is increased according to the program shown in FIG. 2 and the crystal pulling shaft 6 is rotated at 40 [rpm]. While pulling, it is pulled up at 2 [mm / hr].

【0080】この時、InGaAsからなる結晶7の質
量増加速度WC が0.21〔g/hr〕から3.34
〔g/hr〕、従って、結晶7の直径が5〔mm〕φか
ら20〔mm〕φに10〔時間〕かけて直線的に増加す
るようソース3の降下速度にフィードバックをかけれ
ば、融液2の表面が低下するのを補正することができ
る。
At this time, the mass increase rate W C of the InGaAs crystal 7 is 0.21 [g / hr] to 3.34.
[G / hr] Therefore, if feedback is applied to the descending speed of the source 3 so that the diameter of the crystal 7 increases linearly from 5 [mm] φ to 20 [mm] φ over 10 [hours], the melt The deterioration of the surface of No. 2 can be corrected.

【0081】この結果、式(5)で設定されたように、
引き上げから10〔時間〕かけて、結晶7の直径が5
〔mm〕φから20〔mm〕φまで、混晶比In0.1
0.9Asの均一な組成をもった肩部7Aを成長させる
ことができた。
As a result, as set by the equation (5),
The crystal 7 has a diameter of 5 after 10 hours from the pulling up.
From [mm] φ to 20 [mm] φ, mixed crystal ratio In 0.1 G
The shoulder 7A having a uniform composition of a 0.9 As could be grown.

【0082】第二実施例 第一実施例では、GaAsからなるソース3の降下速度
を時間と共に増加して補給を行ったが、第二実施例で
は、ソース3の形状を選択することで同じ効果が得られ
るようにする。
Second Embodiment In the first embodiment, the source 3 made of GaAs was supplied by increasing the descending speed with time, but in the second embodiment, the same effect can be obtained by selecting the shape of the source 3. To get

【0083】図3は第二実施例に用いるソース3の形状
を説明する為の要部斜面説明図である。図から明らかな
ように、ソース3は截頭四角錐状部分3Aと角柱状部分
3Bとからなっていて、截頭四角錐状部分3Aの先端は
2.5〔mm〕□の大きさ、また、角柱状部分3Bの後
端は10〔mm〕□の大きさになっていて、截頭四角錐
状部分3Aの長さは25〔mm〕、角柱状部分3Bの長
さも25〔mm〕になっている。
FIG. 3 is a perspective view of a main portion for explaining the shape of the source 3 used in the second embodiment. As is clear from the figure, the source 3 is composed of a truncated quadrangular pyramid portion 3A and a prismatic portion 3B, and the tip of the truncated quadrangular pyramid portion 3A has a size of 2.5 mm. The rear end of the prismatic portion 3B has a size of 10 [mm] □, the length of the truncated quadrangular pyramid portion 3A is 25 [mm], and the length of the prismatic portion 3B is also 25 [mm]. Has become.

【0084】第二実施例では、結晶7の引き上げ速度を
1〔mm/hr〕、また、ソース3の降下速度は2.5
6〔mm/hr〕一定を維持し、InGaAsからなる
結晶7の質量増加速度WC が0.10〔g/hr〕から
1.67〔g/hr〕、従って、結晶7の直径が5〔m
m〕φから20〔mm〕φに10〔時間〕かけて直線的
に増加するようソース3の降下速度にフィードバックを
かければ、融液2の表面が低下するのを補正することが
できる。
In the second embodiment, the pulling speed of the crystal 7 is 1 [mm / hr], and the descending speed of the source 3 is 2.5.
6 [mm / hr] is kept constant, and the mass increase rate W C of the InGaAs crystal 7 is 0.10 [g / hr] to 1.67 [g / hr], and therefore the diameter of the crystal 7 is 5 [ m
If the descent rate of the source 3 is fed back so as to increase linearly from m] φ to 20 [mm] φ over 10 [hours], it is possible to correct the decrease in the surface of the melt 2.

【0085】この結果、式(5)で設定されたように、
種付けから10〔時間〕をかけて、結晶7の直径が5
〔mm〕φから20〔mm〕φまで、混晶比In0.1
0.9Asの均一な組成をもった肩部7Aを成長させる
ことができた。
As a result, as set by the equation (5),
It took 10 hours from seeding that the crystal 7 had a diameter of 5
From [mm] φ to 20 [mm] φ, mixed crystal ratio In 0.1 G
The shoulder 7A having a uniform composition of a 0.9 As could be grown.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明に依る引き上げ成長方法及び引き
上げ成長装置に於いては、二元以上の原料からなる多元
系半導体の融液或いは溶液に前記原料のうちの一つ以上
からなる原料の補給速度を時間の関数で制御しつつ補給
して前記融液或いは溶液に浸漬した種結晶を引き上げて
前記多元系半導体を成長させる。
In the pull-up growth method and pull-up growth apparatus according to the present invention, a multi-component semiconductor melt or solution consisting of two or more raw materials is replenished with one or more of the above raw materials. The multi-component semiconductor is grown by pulling the seed crystal immersed in the melt or the solution by replenishing while controlling the speed as a function of time.

【0087】前記構成を採ることに依り、種結晶を多元
系半導体の融液或いは溶液に一旦浸漬してから引き上げ
ることで結晶を成長させるに際し、その結晶が所要の径
になるまで大きくする為の部分、所謂、肩部を成長させ
る間に於いても、枯渇するであろう原料の補給を行うよ
うにしているので、肩部に於ける組成に勾配が生じるこ
とはなくなり、従って、成長される結晶に大きな格子歪
みが起こったり、その結果、結晶が多結晶化し、以後の
結晶に於ける直胴部分が全て多結晶化してしまうなどの
虞は解消される。
According to the above-mentioned structure, when the seed crystal is grown by immersing the seed crystal in the melt or the solution of the multi-component semiconductor and then pulling it up, the seed crystal is enlarged until it has a required diameter. During the growth of the part, the so-called shoulder part, since the raw material which will be depleted is replenished, the composition of the shoulder part does not have a gradient, so that the growth is achieved. It is possible to eliminate the risk that a large lattice distortion will occur in the crystal, and as a result, the crystal will be polycrystallized, and the straight body portion of the crystal thereafter will be polycrystallized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の引き上げ成長方法を実施する引き上げ
成長装置を表す要部説明図である。
FIG. 1 is a principal part explanatory view showing a pulling growth apparatus for carrying out a pulling growth method of the present invention.

【図2】ソースの降下プログラムを表す線図である。FIG. 2 is a diagram showing a source descent program.

【図3】第二実施例に用いるソース3の形状を説明する
為の要部斜面説明図である。
FIG. 3 is a perspective view of a main part for explaining the shape of a source 3 used in the second embodiment.

【図4】三元化合物半導体結晶の引き上げ成長に関する
従来の技術を説明する為の引き上げ成長装置を表す要部
説明図である。
FIG. 4 is a principal part explanatory view showing a pulling growth apparatus for explaining a conventional technique relating to pulling growth of a ternary compound semiconductor crystal.

【図5】Inx Ga1-x Asの状態図である。FIG. 5 is a state diagram of In x Ga 1-x As.

【図6】Inx Ga1-x Asの固化率と固相の組成xの
関係を表す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the solidification rate of In x Ga 1-x As and the composition x of the solid phase.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 るつぼ 2 融液(或いは溶液) 3 融液を補給する為の化合物半導体ソース 3A 截頭四角錐状部分 3B 角柱状部分 4 ソース3を融液2中に挿脱する為のロッド 5 種結晶 6 種結晶5を融液2中に浸漬してから引き上げる引き
上げ軸 7 成長する化合物半導体結晶 7A 結晶7の肩部 8 結晶7の重量を測定するロード・セル 9 制御装置 10 加熱ヒータ
1 crucible 2 melt (or solution) 3 compound semiconductor source for replenishing melt 3A truncated square pyramidal part 3B prismatic part 4 rod for inserting and removing the source 3 into the melt 2 seed crystal 6 Pulling shaft for immersing seed crystal 5 in melt 2 and then pulling it 7 Growing compound semiconductor crystal 7A Shoulder portion 8 of crystal 7 Load cell for measuring the weight of crystal 7 Control device 10 Heating heater

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】二元以上の原料からなる多元系半導体の融
液或いは溶液に前記原料のうちの一つ以上からなる原料
の補給速度を時間の関数で制御しつつ補給して前記融液
或いは溶液に浸漬した種結晶を引き上げて前記多元系半
導体を成長させることを特徴とする引き上げ成長方法。
1. A melt or solution of a multi-component semiconductor composed of two or more raw materials is supplied to the melt or solution while controlling the replenishment rate of one or more of the raw materials as a function of time. A pull-up growth method comprising pulling a seed crystal immersed in a solution to grow the multi-component semiconductor.
【請求項2】二元以上の原料からなる多元系半導体は元
素A及び元素B及び元素Cからなる多元系半導体であっ
て、融液或いは溶液に補給する原料は元素B及び元素C
からなる半導体であることを特徴とする請求項1記載の
引き上げ成長方法。
2. A multi-element semiconductor composed of two or more raw materials is a multi-element semiconductor composed of an element A, an element B and an element C, and a raw material supplied to a melt or a solution is an element B and an element C.
The pull-up growth method according to claim 1, wherein the pull-up growth method is a semiconductor made of.
【請求項3】種結晶を融液或いは溶液に接触させた時点
から融液或いは溶液に原料の補給を開始することを特徴
とする請求項1或いは2記載の引き上げ成長方法。
3. The pull-up growth method according to claim 1, wherein the replenishment of the raw material to the melt or the solution is started from the time when the seed crystal is brought into contact with the melt or the solution.
【請求項4】融液或いは溶液に原料を補給しつつ種結晶
から所望の径まで結晶を大きくする肩部を作製すること
を特徴とする請求項1或いは2或いは3記載の引き上げ
成長方法。
4. The pull-up growth method according to claim 1, 2 or 3, wherein a shoulder portion for enlarging a crystal from a seed crystal to a desired diameter is prepared while supplying a raw material to a melt or a solution.
【請求項5】成長界面温度を一定に維持しつつ結晶を作
製することを特徴とする請求項1或いは2或いは3或い
は4記載の引き上げ成長方法。
5. The pull-up growth method according to claim 1, wherein the crystal is produced while maintaining the growth interface temperature constant.
【請求項6】元素A及び元素B及び元素Cからなる多元
系半導体からなる液が融液であって且つ補給する原料で
ある元素B及び元素Cからなる化合物半導体の降下速度
は次の式 【数1】 ここで、 XL :融液中の元素Aの混晶比 XS :成長した三元混晶半導体中の元素Aの混晶比 MAC:元素Aと元素Cとの化合物半導体の分子量 MBC:元素Bと元素Cとの化合物半導体の分子量 ρBC:元素Bと元素Cとの化合物半導体の密度 ρC :成長した元素Aと元素Bと元素Cとの混晶半導体
の密度 S:補給する元素Bと元素Cとからなる化合物半導体が
融液面に接した面積 r:成長した元素Aと元素Bと元素Cとの混晶半導体の
半径 V:成長した元素Aと元素Bと元素Cとの混晶半導体の
引き上げ速度 v:補給する元素Bと元素Cとの化合物半導体の降下速
度に沿って制御されることを特徴とする請求項1或いは
2或いは3或いは4或いは5記載の引き上げ成長方法。
6. The descending rate of a compound semiconductor composed of element B and element C, which is a raw material to be replenished, in which a liquid composed of a multi-element semiconductor composed of element A, element B and element C is a melt, Number 1] Here, X L: mole ratio of the element A in the melt X S: mole fraction M AC of the element A ternary mixed crystal in the semiconductor grown: a compound semiconductor of element A and element C molecular weight M BC : Molecular weight of compound semiconductor of element B and element C ρ BC : Density of compound semiconductor of element B and element ρ C : Density of mixed crystal semiconductor of grown element A, element B and element S S: Supply Area where compound semiconductor consisting of element B and element C contacts the melt surface r: radius of mixed crystal semiconductor of grown element A, element B and element C V: grown element A, element B and element C 6. The pulling growth method according to claim 1, wherein the pulling rate of the mixed crystal semiconductor is v: The pulling rate of the compound semiconductor of the element B and the element C to be replenished is controlled according to the dropping rate. .
【請求項7】融液或いは溶液に補給する原料が円柱状若
しくは角柱状であることを特徴とする請求項1或いは2
或いは3或いは4或いは5或いは6記載の引き上げ成長
方法。
7. The melt or the raw material to be replenished to the solution has a cylindrical or prismatic shape.
Alternatively, the pulling growth method described in 3 or 4 or 5 or 6.
【請求項8】融液或いは溶液に補給する原料に於ける前
記融液或いは溶液に接する断面積が徐々に大きくなるこ
とを特徴とする請求項1或いは2或いは3或いは4或い
は5或いは6或いは7記載の引き上げ成長方法。
8. The cross-sectional area in contact with the melt or solution in the raw material to be replenished with the melt or solution is gradually increased, or 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 The described pull-up growth method.
【請求項9】融液或いは溶液に補給する原料は下方先端
に向かうにつれて細くしてあることを特徴とする請求項
8記載の引き上げ成長方法。
9. The pull-up growth method according to claim 8, wherein the raw material for replenishing the melt or solution is tapered toward the lower end.
【請求項10】融液或いは溶液に補給する原料を一定の
降下速度で降下させて補給を行うことを特徴とする請求
項8或いは9記載の引き上げ成長方法。
10. The pull-up growth method according to claim 8 or 9, wherein the raw material to be replenished to the melt or solution is lowered at a constant descent rate to replenish.
【請求項11】成長した多元系半導体の質量を測定した
結果に基づいて融液或いは溶液に補給する原料の降下速
度を制御することを特徴とする請求項1或いは2或いは
3或いは4或いは5或いは6或いは7或いは8或いは9
記載の引き上げ成長方法。
11. The descending speed of the raw material supplied to the melt or solution is controlled based on the result of measuring the mass of the grown multi-element semiconductor. 6 or 7 or 8 or 9
The described pull-up growth method.
【請求項12】成長した多元系半導体の質量を測定した
結果に基づいて融液或いは溶液を加熱する手段を制御す
ることを特徴とする請求項1或いは2或いは3或いは4
或いは5或いは6或いは7或いは8或いは9或いは10
或いは11記載の引き上げ成長方法。
12. The means for heating the melt or the solution is controlled based on the result of measuring the mass of the grown multi-element system semiconductor.
Or 5 or 6 or 7 or 8 or 9 or 10
Alternatively, the pulling growth method described in 11.
【請求項13】融液或いは溶液を加熱する手段を制御し
て成長界面温度を一定に維持することを特徴とする請求
項12記載の引き上げ成長方法。
13. The pull-up growth method according to claim 12, wherein the growth interface temperature is kept constant by controlling the means for heating the melt or the solution.
【請求項14】元素Aは元素Bを除く三族元素、元素B
は元素Aを除く三族元素、元素Cは五族元素であること
を特徴とする請求項2或いは3或いは4或いは5或いは
6或いは7或いは8或いは9或いは10或いは11或い
は12或いは13記載の引き上げ成長方法。
14. Element A is a Group 3 element other than element B, and element B
The element according to claim 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 or 8 or 9 or 10 or 11 or 12 or 13, wherein is a Group 3 element other than element A and element C is a group 5 element. How to grow.
【請求項15】元素A及び元素B及び元素Cが四族元素
であることを特徴とする請求項2或いは3或いは4或い
は5或いは6或いは7或いは8或いは9或いは10或い
は11或いは12或いは13記載の引き上げ成長方法。
15. The element A, the element B, and the element C are group IV elements, and the elements are 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 or 8 or 9 or 10 or 11 or 12 or 13. How to grow.
【請求項16】元素Bは元素Cと同一の四族元素、元素
Aは元素Bを除く四族元素であることを特徴とする請求
項15記載の引き上げ成長方法。
16. The pull-up growth method according to claim 15, wherein the element B is the same Group IV element as the element C, and the element A is a Group IV element excluding the element B.
【請求項17】元素Cは三族元素、元素Aは元素Bを除
く五族元素、元素Bは元素Aを除く五族元素であること
を特徴とする請求項2或いは3或いは4或いは5或いは
6或いは7或いは8或いは9或いは10或いは11或い
は12或いは13記載の引き上げ成長方法。
17. The element C is a Group 3 element, the element A is a Group 5 element other than the element B, and the element B is a Group 5 element other than the element A. 2. 6 or 7 or 8 or 9 or 10 or 11 or 12 or 13
【請求項18】元素A及び元素B及び元素Cを含む三元
融液或いは三元溶液を収容したるつぼと、 種結晶を保持して前記融液或いは溶液に浸漬してから結
晶を引き上げ成長する結晶引き上げ手段と、 前記るつぼに収容された融液或いは溶液中で枯渇する元
素を補給するソースを送入するソース送入手段と、 前記成長した元素A及び元素B及び元素Cからなる多元
系半導体の質量を測定し、その測定結果をもとに制御装
置で計算した値に対応してソースの降下速度及び加熱ヒ
ータ温度を制御する手段とを備えてなることを特徴とす
る引き上げ成長装置。
18. A crucible containing a ternary melt or ternary solution containing element A, element B and element C, and a seed crystal that is held and dipped in the melt or solution before pulling and growing the crystal. Crystal pulling means, source feeding means for feeding a source for replenishing an element that is depleted in the melt or solution contained in the crucible, and a multi-element semiconductor composed of the grown element A, element B and element C And a means for controlling the source descending speed and the heater temperature in accordance with the value calculated by the controller based on the measurement result.
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