JPH1112087A - 化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法Info
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- JPH1112087A JPH1112087A JP17037997A JP17037997A JPH1112087A JP H1112087 A JPH1112087 A JP H1112087A JP 17037997 A JP17037997 A JP 17037997A JP 17037997 A JP17037997 A JP 17037997A JP H1112087 A JPH1112087 A JP H1112087A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉内から排気されるガス中のＣＯ濃度及び水
素濃度を、封止剤中の水分が一定となるような所定の値
に一定にすることにより、単結晶成長に伴う封止剤中の
水分の低下を防止し、それによって結晶中のＣ濃度が均
一な長尺の化合物半導体単結晶を得るとともに、結晶中
のホウ素濃度の上昇を防ぐ。 【解決手段】 ＬＥＣ法によりＧａＡｓ等の化合物半導
体単結晶を製造するにあたり、炉内から排気されるガス
中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封止剤中の水分が一定と
なるような所定の値に一定に保ちながら、結晶の引上げ
を行う。
素濃度を、封止剤中の水分が一定となるような所定の値
に一定にすることにより、単結晶成長に伴う封止剤中の
水分の低下を防止し、それによって結晶中のＣ濃度が均
一な長尺の化合物半導体単結晶を得るとともに、結晶中
のホウ素濃度の上昇を防ぐ。 【解決手段】 ＬＥＣ法によりＧａＡｓ等の化合物半導
体単結晶を製造するにあたり、炉内から排気されるガス
中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封止剤中の水分が一定と
なるような所定の値に一定に保ちながら、結晶の引上げ
を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶製造技術さ
らには液体封止引上げ法（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
度及びホウ素濃度の均一性の高いＧａＡｓ単結晶を製造
する場合に利用して効果的な技術に関する。
らには液体封止引上げ法（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
度及びホウ素濃度の均一性の高いＧａＡｓ単結晶を製造
する場合に利用して効果的な技術に関する。
【０００２】
【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Ｂ2 Ｏ3 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。ＬＥＣ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。
単結晶の製造方法として、溶融Ｂ2 Ｏ3 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。ＬＥＣ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。
【０００３】従来、ＬＥＣ法による単結晶の引上げは、
炉内を不活性ガスで置換して数十気圧の圧力をかけて行
なうが、炉内のガスを完全に置換するのは困難で、酸素
や水分が残留するため加熱時にカーボン製炉材と反応し
てＣＯやＣＯ2 ガスが発生する。また、ＬＥＣ法では、
封止剤としてＢ2 Ｏ3 を使用しているがこのＢ2 Ｏ3が
溶融すると、その一部が分解してＯ2 が発生し、このＯ
2 がカーボン製炉材と反応してＣＯやＣＯ2 ガスとな
る。このようにして発生したＣＯガスがＢ2 Ｏ3中に侵
入し分離して炭素となり原料融液を汚染するため、育成
された結晶中にも炭素が不純物として取り込まれること
になる。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
一定にすることはできなかった。
炉内を不活性ガスで置換して数十気圧の圧力をかけて行
なうが、炉内のガスを完全に置換するのは困難で、酸素
や水分が残留するため加熱時にカーボン製炉材と反応し
てＣＯやＣＯ2 ガスが発生する。また、ＬＥＣ法では、
封止剤としてＢ2 Ｏ3 を使用しているがこのＢ2 Ｏ3が
溶融すると、その一部が分解してＯ2 が発生し、このＯ
2 がカーボン製炉材と反応してＣＯやＣＯ2 ガスとな
る。このようにして発生したＣＯガスがＢ2 Ｏ3中に侵
入し分離して炭素となり原料融液を汚染するため、育成
された結晶中にも炭素が不純物として取り込まれること
になる。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
一定にすることはできなかった。
【０００４】ところで、本出願人は、先に提案した特願
昭６２−１９４１２８号明細書において、高い抵抗率を
有し、移動度が高く、かつ熱変性を起こさない結晶を得
るためには、ＧａＡｓ単結晶中に炭素が少量入っている
のが好ましい、ということを明らかとした。従って、結
晶の電気的特性やイオン注入後の活性化率が均一な結晶
を得るには、結晶中の炭素濃度を一定値に制御すること
が重要である。
昭６２−１９４１２８号明細書において、高い抵抗率を
有し、移動度が高く、かつ熱変性を起こさない結晶を得
るためには、ＧａＡｓ単結晶中に炭素が少量入っている
のが好ましい、ということを明らかとした。従って、結
晶の電気的特性やイオン注入後の活性化率が均一な結晶
を得るには、結晶中の炭素濃度を一定値に制御すること
が重要である。
【０００５】そこで、本出願人は、結晶中の炭素濃度を
一定値に制御するため、封止剤中の初期含有水分量を規
定するとともに、炉内のＣＯガス濃度を測定しながら、
原料融解後結晶引上げ開始までの間不活性ガスを導入し
て炉内ＣＯガス濃度が所定値で安定するように制御し、
その後結晶引上げ中の封止剤中の水分減少に伴う炭素捕
捉能力の低下に見あうように炉内ＣＯガス濃度を徐々に
減少させるようにした結晶成長方法について、先に提案
した（特願平２−２９５１０８号）。この結晶成長方法
では、Ａｒ等の不活性ガスと、Ａｒ等の不活性ガスにＣ
Ｏガスを添加してなる混合ガスを炉内に導入することに
よって、炉内ＣＯガス濃度の制御を行っている。
一定値に制御するため、封止剤中の初期含有水分量を規
定するとともに、炉内のＣＯガス濃度を測定しながら、
原料融解後結晶引上げ開始までの間不活性ガスを導入し
て炉内ＣＯガス濃度が所定値で安定するように制御し、
その後結晶引上げ中の封止剤中の水分減少に伴う炭素捕
捉能力の低下に見あうように炉内ＣＯガス濃度を徐々に
減少させるようにした結晶成長方法について、先に提案
した（特願平２−２９５１０８号）。この結晶成長方法
では、Ａｒ等の不活性ガスと、Ａｒ等の不活性ガスにＣ
Ｏガスを添加してなる混合ガスを炉内に導入することに
よって、炉内ＣＯガス濃度の制御を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その後
の我々の研究により、上記特願平２−２９５１０８号の
発明にあっては、炉内ＣＯ濃度の制御精度が±１０ppm
程度であるため、育成した単結晶が長尺化するに連れて
封止剤中の水分が減少し、炉内ＣＯ濃度が１００ppm 程
度になると制御精度が１０％と相対的に悪くなってしま
い、育成結晶中のＣ濃度を制御することが困難であると
いうことがわかった。
の我々の研究により、上記特願平２−２９５１０８号の
発明にあっては、炉内ＣＯ濃度の制御精度が±１０ppm
程度であるため、育成した単結晶が長尺化するに連れて
封止剤中の水分が減少し、炉内ＣＯ濃度が１００ppm 程
度になると制御精度が１０％と相対的に悪くなってしま
い、育成結晶中のＣ濃度を制御することが困難であると
いうことがわかった。
【０００７】また、上記特願平２−２９５１０８号の発
明には、日本結晶成長学会誌［ｖｏｌ.１４，Ｎｏ.１，
Ｊｕｌｙ １９８７］の予稿集の２８ａＡ４「ＬＥＣ法
によるＧａＡｓ単結晶成長における不純物の挙動」の図
２に示されているように、融液の放置時間の増大に伴っ
て結晶中のホウ素（Ｂ）濃度が高くなるという問題があ
ることもわかった。なお、結晶中のホウ素濃度が高くな
ると、例えばＳｉをドープして作製された活性層のシー
トキャリア濃度が低下するという悪影響があることが報
告されている（［電子情報通信学会技術研究報告ｖｏ
ｌ.８９ Ｎｏ.５２]ＣＰＭ８９−１３「半絶縁性Ｇａ
Ａｓ結晶に注入したＳｉの活性化に対する結晶特性の影
響」）。
明には、日本結晶成長学会誌［ｖｏｌ.１４，Ｎｏ.１，
Ｊｕｌｙ １９８７］の予稿集の２８ａＡ４「ＬＥＣ法
によるＧａＡｓ単結晶成長における不純物の挙動」の図
２に示されているように、融液の放置時間の増大に伴っ
て結晶中のホウ素（Ｂ）濃度が高くなるという問題があ
ることもわかった。なお、結晶中のホウ素濃度が高くな
ると、例えばＳｉをドープして作製された活性層のシー
トキャリア濃度が低下するという悪影響があることが報
告されている（［電子情報通信学会技術研究報告ｖｏ
ｌ.８９ Ｎｏ.５２]ＣＰＭ８９−１３「半絶縁性Ｇａ
Ａｓ結晶に注入したＳｉの活性化に対する結晶特性の影
響」）。
【０００８】さらに、本発明者らの検討により、封止剤
中の水分が低いほど、成長した結晶中のホウ素の濃度が
高くなることがわかったが、上記特願平２−２９５１０
８号の発明では、封止剤中の水分（Ｈ2 Ｏ）と炉内のカ
ーボン（Ｃ）との反応により生成された水素ガス
（Ｈ2 ）が炉外へ排出されているため、次の（１）式の
反応が右へ進み、封止剤中の水分が抜け易くなってお
り、結晶中のホウ素の濃度が高くなり易くなっていると
いう問題があった。 Ｃ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ＋Ｈ2 ・・・・（１） 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、炉内から排気されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度
を、封止剤中の水分が一定となるような所定の値に一定
にすることにより、単結晶成長に伴う封止剤中の水分の
低下を防止し、それによって結晶中のＣ濃度が均一な長
尺の化合物半導体単結晶を得るとともに、結晶中のホウ
素濃度の上昇を防ぐことを目的とする。
中の水分が低いほど、成長した結晶中のホウ素の濃度が
高くなることがわかったが、上記特願平２−２９５１０
８号の発明では、封止剤中の水分（Ｈ2 Ｏ）と炉内のカ
ーボン（Ｃ）との反応により生成された水素ガス
（Ｈ2 ）が炉外へ排出されているため、次の（１）式の
反応が右へ進み、封止剤中の水分が抜け易くなってお
り、結晶中のホウ素の濃度が高くなり易くなっていると
いう問題があった。 Ｃ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ＋Ｈ2 ・・・・（１） 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、炉内から排気されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度
を、封止剤中の水分が一定となるような所定の値に一定
にすることにより、単結晶成長に伴う封止剤中の水分の
低下を防止し、それによって結晶中のＣ濃度が均一な長
尺の化合物半導体単結晶を得るとともに、結晶中のホウ
素濃度の上昇を防ぐことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、封止剤中の水
分が高くなると炉内ガスの水素濃度も高くする必要があ
るというように、封止剤中の水分が一定となる炉内ガス
の水素濃度があることがわかった。また、封止剤中の水
分が高くなると、成長した結晶中のホウ素の濃度が低く
なることもわかった。
に、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、封止剤中の水
分が高くなると炉内ガスの水素濃度も高くする必要があ
るというように、封止剤中の水分が一定となる炉内ガス
の水素濃度があることがわかった。また、封止剤中の水
分が高くなると、成長した結晶中のホウ素の濃度が低く
なることもわかった。
【００１０】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、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前記原料及び封止剤
を融解させ、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を製造するにあたり、炉内から排気
されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封止剤中の水
分が一定となるような所定の値に一定に保ちながら、結
晶の引上げを行うものである。
で、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前記原料及び封止剤
を融解させ、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を製造するにあたり、炉内から排気
されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封止剤中の水
分が一定となるような所定の値に一定に保ちながら、結
晶の引上げを行うものである。
【００１１】この発明によれば、単結晶成長に伴う封止
剤中の水分の低下が防止されるので、結晶中のＣ濃度が
均一な長尺の化合物半導体単結晶が得られるとともに、
結晶中のホウ素濃度の上昇が抑制される。
剤中の水分の低下が防止されるので、結晶中のＣ濃度が
均一な長尺の化合物半導体単結晶が得られるとともに、
結晶中のホウ素濃度の上昇が抑制される。
【００１２】また、この発明において、前記封止剤中の
水分は、２００ppm 以上５００ppm以下であるとよい。
水分は、２００ppm 以上５００ppm以下であるとよい。
【００１３】また、この発明において、前記化合物半導
体単結晶は、半絶縁性ＧａＡｓ単結晶であってもよい。
そうすれば、結晶中のホウ素濃度が低く、かつ結晶中の
Ｃ濃度が均一な長尺のＧａＡｓ単結晶が得られる。
体単結晶は、半絶縁性ＧａＡｓ単結晶であってもよい。
そうすれば、結晶中のホウ素濃度が低く、かつ結晶中の
Ｃ濃度が均一な長尺のＧａＡｓ単結晶が得られる。
【００１４】なお、特開平１−２３９０８９号公報に
は、原料融液から化合物半導体単結晶を製造するに際
し、前記原料融液を収容した原料収容部を所定のガス雰
囲気中に置き、該雰囲気中のガスの成分濃度を検出し、
該検出される成分濃度が所定値となるように制御するよ
うにした化合物半導体単結晶の製造方法について開示さ
れている。この公報においては、ｎ型のＧａＡｓ単結晶
を製造するにあたって、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓ
ｉ）を原料に添加しているが、液体封止剤中の水分の影
響により次の（２）式の反応が起こり、添加効率がよく
ないだけでなく、液体封止剤中の水分が結晶成長ととも
に減少するため、成長した結晶内でのシリコン濃度が結
晶成長方向で不均一となることが示されている。 Ｓｉ＋Ｈ2 Ｏ＝ＳｉＯ＋Ｈ2 ・・・・（２） そして、上記公報には、炉内ガスの水素濃度を成長初期
から高くしておくことにより、液体封止剤中の水分の分
解が抑制され、上記（２）式の反応が右へ進むのが抑制
されるとしている。この知見に基づき、炉内ガスの水素
濃度を制御することによって、結晶成長とともにシリコ
ンの添加効率を制御することができ、それによって結晶
の長さ方向でシリコン濃度が均一な単結晶が得られるこ
とが記載されている。
は、原料融液から化合物半導体単結晶を製造するに際
し、前記原料融液を収容した原料収容部を所定のガス雰
囲気中に置き、該雰囲気中のガスの成分濃度を検出し、
該検出される成分濃度が所定値となるように制御するよ
うにした化合物半導体単結晶の製造方法について開示さ
れている。この公報においては、ｎ型のＧａＡｓ単結晶
を製造するにあたって、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓ
ｉ）を原料に添加しているが、液体封止剤中の水分の影
響により次の（２）式の反応が起こり、添加効率がよく
ないだけでなく、液体封止剤中の水分が結晶成長ととも
に減少するため、成長した結晶内でのシリコン濃度が結
晶成長方向で不均一となることが示されている。 Ｓｉ＋Ｈ2 Ｏ＝ＳｉＯ＋Ｈ2 ・・・・（２） そして、上記公報には、炉内ガスの水素濃度を成長初期
から高くしておくことにより、液体封止剤中の水分の分
解が抑制され、上記（２）式の反応が右へ進むのが抑制
されるとしている。この知見に基づき、炉内ガスの水素
濃度を制御することによって、結晶成長とともにシリコ
ンの添加効率を制御することができ、それによって結晶
の長さ方向でシリコン濃度が均一な単結晶が得られるこ
とが記載されている。
【００１５】このように、上記公報には、炉内ガスの水
素濃度を高くすることによって、液体封止剤中の水分の
分解を抑えることができる点についての記載はあるが、
結晶引上げ中、炉内から排気されるガス中のＣＯ濃度及
び水素濃度を、封止剤中の水分が一定となるような所定
の値に一定に保つ、という本発明の特徴について、何ら
記載されていないだけでなく、それを想起させる記載も
しくは示唆する記載もない。
素濃度を高くすることによって、液体封止剤中の水分の
分解を抑えることができる点についての記載はあるが、
結晶引上げ中、炉内から排気されるガス中のＣＯ濃度及
び水素濃度を、封止剤中の水分が一定となるような所定
の値に一定に保つ、という本発明の特徴について、何ら
記載されていないだけでなく、それを想起させる記載も
しくは示唆する記載もない。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１には、本発明方法の実施に使
用して好適な単結晶引上げ装置の一例が示されている。
用して好適な単結晶引上げ装置の一例が示されている。
【００１７】この結晶引上げ装置は、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の周囲には等方性高密度黒鉛で形成された
発熱体であるヒーター４が配置されている。ヒーター４
の外側には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。引上げ炉１の側壁には、不
活性ガス等を導入するためのガス導入管１１と、炉内ガ
スを排気するための排気管１２が接続され、ガス導入管
１１の途中には炉内圧力調整弁１３が、また排気管１２
の途中には流量調整バルブ１４が設けられている。
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の周囲には等方性高密度黒鉛で形成された
発熱体であるヒーター４が配置されている。ヒーター４
の外側には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。引上げ炉１の側壁には、不
活性ガス等を導入するためのガス導入管１１と、炉内ガ
スを排気するための排気管１２が接続され、ガス導入管
１１の途中には炉内圧力調整弁１３が、また排気管１２
の途中には流量調整バルブ１４が設けられている。
【００１８】排気管１２にはＣＯガス及び水素ガスの濃
度を検出する濃度検出器（センサ）１６が接続され、こ
の検出器１６の出力信号に基づいて、上記バルブ１４を
調整するように構成されている。ガス導入管１１の始端
には、Ｈ2 ガスを混合した不活性ガス（Ａｒ）を入れた
ボンベ１７と、ＣＯ2 ガスを混合した不活性ガス（Ａ
ｒ）を入れたボンベ１８と、無添加の不活性ガス（Ａ
ｒ）を入れたボンベ１９が接続されている。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Ｂ2 Ｏ3 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。
度を検出する濃度検出器（センサ）１６が接続され、こ
の検出器１６の出力信号に基づいて、上記バルブ１４を
調整するように構成されている。ガス導入管１１の始端
には、Ｈ2 ガスを混合した不活性ガス（Ａｒ）を入れた
ボンベ１７と、ＣＯ2 ガスを混合した不活性ガス（Ａ
ｒ）を入れたボンベ１８と、無添加の不活性ガス（Ａ
ｒ）を入れたボンベ１９が接続されている。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Ｂ2 Ｏ3 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。
【００１９】上記高圧単結晶引上げ装置により本発明を
実施するには、まず化合物半導体の原料と所定の含有水
分量のＢ2 Ｏ3 とを入れたるつぼ２を高圧引上げ炉１内
にセットする。それから、バルブ１４を開いて炉内の空
気を排気管１２を介して真空ポンプ（図示省略）で排気
した後、バルブ１４を閉じて代わりに炉内圧力調整弁１
３およびバルブ２０，２１を開き、ボンベ１７，１８内
のＨ2 ガスならびにＣＯ2 ガスを混合した不活性ガスを
ガス導入管１１より炉内へ導入し、数十気圧の圧力をか
ける。しかる後、ヒーター４に給電して炉内を加熱し、
るつぼ内の原料を溶融させる。炉内温度が上昇すると炉
内のＣＯ2 ガスはＣＯガスになる。この時の炉内ＣＯガ
ス濃度は、ほぼＣＯ2 ガスを混合した不活性ガス中のＣ
Ｏ2 ガス濃度の２倍に等しい。従って、不活性ガス中に
添加するＣＯ2 ガスの量を原料融解時の所望の炉内ＣＯ
ガス濃度の１／２にすれば、再現性良く、結晶引上げ開
始前の炉内ＣＯガス濃度を制御できる。炉内ＣＯガス濃
度及び水素濃度は、排気管１２に設けたバルブ１４を開
いて検出器１６により検出する。
実施するには、まず化合物半導体の原料と所定の含有水
分量のＢ2 Ｏ3 とを入れたるつぼ２を高圧引上げ炉１内
にセットする。それから、バルブ１４を開いて炉内の空
気を排気管１２を介して真空ポンプ（図示省略）で排気
した後、バルブ１４を閉じて代わりに炉内圧力調整弁１
３およびバルブ２０，２１を開き、ボンベ１７，１８内
のＨ2 ガスならびにＣＯ2 ガスを混合した不活性ガスを
ガス導入管１１より炉内へ導入し、数十気圧の圧力をか
ける。しかる後、ヒーター４に給電して炉内を加熱し、
るつぼ内の原料を溶融させる。炉内温度が上昇すると炉
内のＣＯ2 ガスはＣＯガスになる。この時の炉内ＣＯガ
ス濃度は、ほぼＣＯ2 ガスを混合した不活性ガス中のＣ
Ｏ2 ガス濃度の２倍に等しい。従って、不活性ガス中に
添加するＣＯ2 ガスの量を原料融解時の所望の炉内ＣＯ
ガス濃度の１／２にすれば、再現性良く、結晶引上げ開
始前の炉内ＣＯガス濃度を制御できる。炉内ＣＯガス濃
度及び水素濃度は、排気管１２に設けたバルブ１４を開
いて検出器１６により検出する。
【００２０】原料が融解し、炉内ＣＯガス濃度及び水素
濃度が安定した後、ガス導入管１１の炉内圧力調整弁１
３の２次側圧力を所定の圧力に設定し、純不活性ガスボ
ンベ１９のバルブ２２とガス排気管１２の流量調整バル
ブ１４を開いて、無添加の不活性ガスを連続的あるいは
間歇的に炉内に導入・排気することにより、原料融解か
ら結晶育成開始までの炉内ＣＯガス濃度及び水素濃度を
所定の濃度に安定させた後、結晶育成を開始する。結晶
育成中は、炉内へのガスの導入及び排気を適宜行って、
炉内から排気されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、
封止剤中の水分が一定となるような所定の値に一定に保
つ。
濃度が安定した後、ガス導入管１１の炉内圧力調整弁１
３の２次側圧力を所定の圧力に設定し、純不活性ガスボ
ンベ１９のバルブ２２とガス排気管１２の流量調整バル
ブ１４を開いて、無添加の不活性ガスを連続的あるいは
間歇的に炉内に導入・排気することにより、原料融解か
ら結晶育成開始までの炉内ＣＯガス濃度及び水素濃度を
所定の濃度に安定させた後、結晶育成を開始する。結晶
育成中は、炉内へのガスの導入及び排気を適宜行って、
炉内から排気されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、
封止剤中の水分が一定となるような所定の値に一定に保
つ。
【００２１】その際、炉の出口における排気ガスのＣＯ
濃度及び水素濃度は、使用する炉や結晶の製造条件によ
って異なるので、予備的な実験によって、それらＣＯ濃
度及び水素濃度の、封止剤中の水分に応じた適正値を、
使用する炉及び製造条件毎に個々に求めておく必要があ
る。また、炉からの排気ガスが平衡する温度や封止剤の
厚さなども、使用する炉や結晶の製造条件によって異な
る。
濃度及び水素濃度は、使用する炉や結晶の製造条件によ
って異なるので、予備的な実験によって、それらＣＯ濃
度及び水素濃度の、封止剤中の水分に応じた適正値を、
使用する炉及び製造条件毎に個々に求めておく必要があ
る。また、炉からの排気ガスが平衡する温度や封止剤の
厚さなども、使用する炉や結晶の製造条件によって異な
る。
【００２２】上記実施形態によれば、炉内から排気され
るガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封止剤中の水分が
一定となるような所定の値に一定に保ちながら結晶育成
を行うようにしたため、単結晶成長に伴う封止剤中の水
分の低下を防止することができるので、結晶中のＣ濃度
が均一な長尺の化合物半導体単結晶を製造することがで
きるとともに、結晶中のホウ素濃度の上昇を抑制するこ
とができる。
るガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封止剤中の水分が
一定となるような所定の値に一定に保ちながら結晶育成
を行うようにしたため、単結晶成長に伴う封止剤中の水
分の低下を防止することができるので、結晶中のＣ濃度
が均一な長尺の化合物半導体単結晶を製造することがで
きるとともに、結晶中のホウ素濃度の上昇を抑制するこ
とができる。
【００２３】
（実施例１）図１に示す構成の結晶引上げ装置を用い
て、ＬＥＣ法により、直径３インチで長さ４５０mmの半
絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造を行った。ＧａＡｓの原料
として、７Ｎ（９９．９９９９９％）の高純度Ｇａ７８
８０ｇとＡｓ７９８０ｇを用い、直径６インチのｐＢＮ
製るつぼ内で直接合成して用いた。また、封止剤とし
て、含有水分量が２００ppm のＢ2 Ｏ3 を１４８０ｇ用
いた。結晶成長時の炉内圧力を２０atm とし、結晶成長
中、Ｂ2 Ｏ3 中の水分が２００ppm で一定となるよう
に、炉の出口における排気ガスのＣＯ濃度を１７００pp
m に保持し、かつ炉の出口における排気ガスの水素濃度
を９５０ppm に保持するように炉内ガス雰囲気を制御し
ながら、ＧａＡｓ単結晶を引き上げた。得られたＧａＡ
ｓ単結晶中の炭素濃度をＦＴ−ＩＲ法により分析した。
また、結晶中のホウ素濃度をＧＤＭＳ法により分析し
た。その結果、結晶中の炭素濃度は１．１×１０15cm-3
であり、ホウ素濃度は３．０×１０15cm-3であった。
て、ＬＥＣ法により、直径３インチで長さ４５０mmの半
絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造を行った。ＧａＡｓの原料
として、７Ｎ（９９．９９９９９％）の高純度Ｇａ７８
８０ｇとＡｓ７９８０ｇを用い、直径６インチのｐＢＮ
製るつぼ内で直接合成して用いた。また、封止剤とし
て、含有水分量が２００ppm のＢ2 Ｏ3 を１４８０ｇ用
いた。結晶成長時の炉内圧力を２０atm とし、結晶成長
中、Ｂ2 Ｏ3 中の水分が２００ppm で一定となるよう
に、炉の出口における排気ガスのＣＯ濃度を１７００pp
m に保持し、かつ炉の出口における排気ガスの水素濃度
を９５０ppm に保持するように炉内ガス雰囲気を制御し
ながら、ＧａＡｓ単結晶を引き上げた。得られたＧａＡ
ｓ単結晶中の炭素濃度をＦＴ−ＩＲ法により分析した。
また、結晶中のホウ素濃度をＧＤＭＳ法により分析し
た。その結果、結晶中の炭素濃度は１．１×１０15cm-3
であり、ホウ素濃度は３．０×１０15cm-3であった。
【００２４】（実施例２）図１に示す構成の結晶引上げ
装置を用いて、ＬＥＣ法により、直径３インチで長さ４
５０mmの半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造を行った。Ｇａ
Ａｓの原料として、７Ｎ（９９．９９９９９％）の高純
度Ｇａ７８８０ｇとＡｓ７９８０ｇを用い、直径６イン
チのｐＢＮ製るつぼ内で直接合成して用いた。また、封
止剤として、含有水分量が５００ppm のＢ2 Ｏ3 を１４
８０ｇ用いた。結晶成長時の炉内圧力を２０atm とし、
結晶成長中、Ｂ2 Ｏ3 中の水分が５００ppm で一定とな
るように、炉の出口における排気ガスのＣＯ濃度を４３
００ppm に保持し、かつ炉の出口における排気ガスの水
素濃度を２４００ppm に保持するように炉内ガス雰囲気
を制御しながら、ＧａＡｓ単結晶を引き上げた。得られ
たＧａＡｓ単結晶中の炭素濃度をＦＴ−ＩＲ法により分
析した。また、結晶中のホウ素濃度をＧＤＭＳ法により
分析した。その結果、結晶中の炭素濃度は１．２×１０
15cm-3であり、ホウ素濃度は２．０×１０15cm-3であっ
た。
装置を用いて、ＬＥＣ法により、直径３インチで長さ４
５０mmの半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造を行った。Ｇａ
Ａｓの原料として、７Ｎ（９９．９９９９９％）の高純
度Ｇａ７８８０ｇとＡｓ７９８０ｇを用い、直径６イン
チのｐＢＮ製るつぼ内で直接合成して用いた。また、封
止剤として、含有水分量が５００ppm のＢ2 Ｏ3 を１４
８０ｇ用いた。結晶成長時の炉内圧力を２０atm とし、
結晶成長中、Ｂ2 Ｏ3 中の水分が５００ppm で一定とな
るように、炉の出口における排気ガスのＣＯ濃度を４３
００ppm に保持し、かつ炉の出口における排気ガスの水
素濃度を２４００ppm に保持するように炉内ガス雰囲気
を制御しながら、ＧａＡｓ単結晶を引き上げた。得られ
たＧａＡｓ単結晶中の炭素濃度をＦＴ−ＩＲ法により分
析した。また、結晶中のホウ素濃度をＧＤＭＳ法により
分析した。その結果、結晶中の炭素濃度は１．２×１０
15cm-3であり、ホウ素濃度は２．０×１０15cm-3であっ
た。
【００２５】（実施例３）図１に示す構成の結晶引上げ
装置を用いて、ＬＥＣ法により、直径３インチで長さ４
５０mmの半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造を行った。Ｇａ
Ａｓの原料として、７Ｎ（９９．９９９９９％）の高純
度Ｇａ７８８０ｇとＡｓ７９８０ｇを用い、直径６イン
チのｐＢＮ製るつぼ内で直接合成して用いた。また、封
止剤として、含有水分量が２００ppm のＢ2 Ｏ3 を１４
８０ｇ用いた。結晶成長時の炉内圧力を２０atm とし、
結晶成長中、Ｂ2 Ｏ3 中の水分が２００ppm で一定とな
るように、炉の出口における排気ガスのＣＯ濃度を７７
００ppm に保持し、かつ炉の出口における排気ガスの水
素濃度を９５０ppm に保持するように炉内ガス雰囲気を
制御しながら、ＧａＡｓ単結晶を引き上げた。得られた
ＧａＡｓ単結晶中の炭素濃度をＦＴ−ＩＲ法により分析
した。また、結晶中のホウ素濃度をＧＤＭＳ法により分
析した。その結果、結晶中の炭素濃度は５．０×１０15
cm-3であり、ホウ素濃度は３．１×１０15cm-3であっ
た。
装置を用いて、ＬＥＣ法により、直径３インチで長さ４
５０mmの半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造を行った。Ｇａ
Ａｓの原料として、７Ｎ（９９．９９９９９％）の高純
度Ｇａ７８８０ｇとＡｓ７９８０ｇを用い、直径６イン
チのｐＢＮ製るつぼ内で直接合成して用いた。また、封
止剤として、含有水分量が２００ppm のＢ2 Ｏ3 を１４
８０ｇ用いた。結晶成長時の炉内圧力を２０atm とし、
結晶成長中、Ｂ2 Ｏ3 中の水分が２００ppm で一定とな
るように、炉の出口における排気ガスのＣＯ濃度を７７
００ppm に保持し、かつ炉の出口における排気ガスの水
素濃度を９５０ppm に保持するように炉内ガス雰囲気を
制御しながら、ＧａＡｓ単結晶を引き上げた。得られた
ＧａＡｓ単結晶中の炭素濃度をＦＴ−ＩＲ法により分析
した。また、結晶中のホウ素濃度をＧＤＭＳ法により分
析した。その結果、結晶中の炭素濃度は５．０×１０15
cm-3であり、ホウ素濃度は３．１×１０15cm-3であっ
た。
【００２６】なお、上記各実施例では、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。
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。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、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
加熱して前記原料及び封止剤を融解させ、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半絶縁性ＧａＡｓ単結晶等
の化合物半導体単結晶を製造するにあたり、炉内から排
気されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封止剤中の
水分が一定となるような所定の値に一定に保ちながら、
結晶の引上げを行うようにしたため、単結晶成長に伴う
封止剤中の水分の低下を防止することができるので、結
晶中のＣ濃度が均一な長尺の化合物半導体単結晶を製造
することができるとともに、結晶中のホウ素濃度の上昇
を抑制することができる。
封止剤を入れて高圧引上げ炉内に配置し、発熱体により
加熱して前記原料及び封止剤を融解させ、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半絶縁性ＧａＡｓ単結晶等
の化合物半導体単結晶を製造するにあたり、炉内から排
気されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封止剤中の
水分が一定となるような所定の値に一定に保ちながら、
結晶の引上げを行うようにしたため、単結晶成長に伴う
封止剤中の水分の低下を防止することができるので、結
晶中のＣ濃度が均一な長尺の化合物半導体単結晶を製造
することができるとともに、結晶中のホウ素濃度の上昇
を抑制することができる。
【図１】本発明方法の実施に使用される単結晶引上げ装
置の一例を示す断面図である。
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） ７ 原料融液 ８ 封止剤 １１ ガス導入管 １２ 排気管 １３ 炉内圧力調整弁 １４，２０，２１，２２ バルブ １６ ＣＯ・水素ガス濃度検出器
Claims (3)
- 【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前記原料
及び封止剤を融解させ、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を製造するにあたり、炉
内から排気されるガス中のＣＯ濃度及び水素濃度を、封
止剤中の水分が一定となるような所定の値に一定に保ち
ながら、結晶の引上げを行うことを特徴とする化合物半
導体単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記封止剤中の水分は、２００ppm 以上
５００ppm 以下であることを特徴とする請求項１記載の
化合物半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 前記化合物半導体単結晶は、半絶縁性Ｇ
ａＡｓ単結晶であることを特徴とする請求項１または２
記載の化合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17037997A JPH1112087A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17037997A JPH1112087A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1112087A true JPH1112087A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=15903853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17037997A Pending JPH1112087A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1112087A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008179898A (ja) * | 2008-02-14 | 2008-08-07 | Dowa Holdings Co Ltd | 化合物半導体作成用のガリウム原料 |
-
1997
- 1997-06-26 JP JP17037997A patent/JPH1112087A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008179898A (ja) * | 2008-02-14 | 2008-08-07 | Dowa Holdings Co Ltd | 化合物半導体作成用のガリウム原料 |
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