JPH11147785A - 単結晶の製造方法 - Google Patents

単結晶の製造方法

Info

Publication number
JPH11147785A
JPH11147785A JP30874897A JP30874897A JPH11147785A JP H11147785 A JPH11147785 A JP H11147785A JP 30874897 A JP30874897 A JP 30874897A JP 30874897 A JP30874897 A JP 30874897A JP H11147785 A JPH11147785 A JP H11147785A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
ampoule
carbon
crystal
producing
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.)
Pending
Application number
JP30874897A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Mizuniwa
清治 水庭
Michinori Wachi
三千則 和地
Masaya Itani
賢哉 井谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP30874897A priority Critical patent/JPH11147785A/ja
Publication of JPH11147785A publication Critical patent/JPH11147785A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶中の炭素濃度の制御が容易で、しかも
廉価に単結晶を製造することができる製造方法を提供す
る。 【解決手段】 種結晶5とGaAsの多結晶6aとを収
容したるつぼを石英アンプル3内に封入し、鉛直に保持
したまま加熱して多結晶6aを溶かした後、その融液を
種結晶5側から徐々に固化して単結晶6を製造するアン
プル封入方式を用いることにより廉価な単結晶製造装置
を使用することができる。また、予め石英アンプル3中
に一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等の炭素化合物のガ
ス状物質を一定量封入し、そのガス状物質の量を制御す
ることにより、単結晶6中の炭素濃度を容易に制御する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】単結晶の製造方法の中にVB法(垂直ブ
リッジマン法)とVGF法(垂直温度勾配凝固法)とが
ある(以下、総括してVB法と呼ぶ)。VB法でGaA
s単結晶を成長させると、非常に低転移密度(結晶欠陥
が少ない)のものが得られる。このため、VB法による
半導体レーザ(LD)用の導電性ガリウム砒素(GaA
s)基板がボート法(HB法)基板に代わって広く使用
され始めている。
【0003】同様に、低転移密度により信頼性が向上す
るという理由から、電子デバイス(FET,HBT,I
C等)用にも引上法(LEC法)基板に代わってVB法
によるアンドープ半絶縁性基板が一部使用され始めてい
る。
【0004】VB法は、大きく分けると、(1) ステンレ
ス製のチャンバ内に、グラファイト製のホットゾーンを
設け、PBNるつぼの中に種結晶と原料及びB2 3
止剤を入れて窒素等の不活性ガス雰囲気中で成長させる
チャンバ封入方式、(2) 石英アンプル内に、種結晶、原
料を入れたPBNるつぼを封入し、アンプル内の砒素圧
を制御しながら空気中で成長させるアンプル封入方式の
二つの方式がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、導電性結晶
を成長させるには、(1) の方式でも(2) の方式でもそれ
程問題にはならないが、アンドープ半絶縁性結晶の成長
には、通常(1) のチャンバ封入方式が用いられる。この
理由は、(a) アンプル封入方式は、石英アンプル(材質
SiO2 )からSiが微量結晶中に取り込まれるので、
得られた単結晶が半絶縁性になり難いこと、(b) アンプ
ル封入方式は、半絶縁性結晶の比抵抗を決定するのに必
要な炭素をドープすることやそのドープ量を制御するの
が難しいこと等による。
【0006】単結晶製造装置の価格は、アンプル封入方
式を用いたものがチャンバ封入方式を用いたものに比べ
て廉価なため、アンプル封入方式による半絶縁性結晶成
長方式の確立が望まれていた。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、単結晶中の炭素濃度の制御が容易で、しかも廉価に
単結晶を製造することができる製造方法を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、種結晶と半導体の多結晶とを収容したるつ
ぼをアンプル内に封入し、鉛直に保持したまま加熱して
多結晶を溶かした後、その融液を種結晶側から徐々に固
化して単結晶を成長させる単結晶の製造方法において、
予めアンプル中に炭素化合物のガス状物質を一定量封入
し、成長後の結晶中に必要量の炭素をドープするもので
ある。
【0009】また本発明は、種結晶と半導体の多結晶と
を収容したるつぼをアンプル内に封入し、鉛直に保持し
たまま加熱して多結晶を溶かした後、その融液を種結晶
側から徐々に固化して単結晶を成長させる単結晶の製造
方法において、予めアンプル中に炭素或いは固体炭素化
合物のいずれか又は両方と必要量の酸素ガスとを一定量
封入し、昇温過程でアンプル内に炭酸ガスを生成させ、
成長後の結晶中に必要量の炭素をドープするものであ
る。
【0010】上記構成に加え本発明は、アンプル内に収
容された半導体の多結晶がGaAsであって、そのGa
As多結晶を高温下で溶かしたGaAs融液の表面をB
2 3 で覆いながら、単結晶を成長させてもよい。
【0011】上記構成に加え本発明は、炭素化合物が一
酸化炭素又は二酸化炭素であってもよい。
【0012】上記構成に加え本発明は、炭素化合物がメ
タンであってもよい。
【0013】上記構成に加え本発明は、固体炭素化合物
がグラファイトであってもよい。
【0014】本発明によれば、アンプル内に種結晶と半
導体の多結晶とを封入し、鉛直に保持したまま高温領域
でアンプル内の多結晶を溶かし、種結晶付けを行った
後、アンプル全体を高温領域から低温領域へ長手方向に
移動させることにより単結晶を製造するアンプル封入方
式を用いることにより廉価な単結晶製造装置を使用する
ことができる。また、予めアンプル中に一酸化炭素、二
酸化炭素、メタン等の炭素化合物のガス状物質を一定量
封入し、そのガス状物質の量を制御することにより、結
晶中の炭素濃度を容易に制御することができる。
【0015】尚、アンプルからの微量Siの混入対策
は、チャンバ封入方式と同様に、B23 をGaAs融
液上に浮かべることにより容易に達成できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0017】図1は本発明の単結晶の製造方法を適用し
た単結晶製造装置の一実施の形態を示す概念図である。
【0018】単結晶製造装置は、上下に開口部を有し、
略筒状で低温領域を形成するための低温炉1と、低温炉
1の上側に配置され上下に開口部を有し、高温領域を形
成するための筒状の高温炉2と、低温炉1及び高温炉2
の内部で石英アンプル3を鉛直方向に昇降させる昇降機
構(図示せず)と、昇降機構に保持される石英アンプル
3とで構成されている。石英アンプル3は、漏斗を上下
に引き伸ばした形状を有しており、その下端は閉じられ
ており、上端は蓋で封止できるようになっている。石英
アンプル3はPBNるつぼ4を収容できるようになって
いる。PBNるつぼ4も漏斗を上下に引き伸ばした形状
を有している。PBNるつぼ4の下端は閉じられている
が種結晶(シード)5を保持できるようになっている。
【0019】このような単結晶製造装置を用いて単結晶
を製造する方法について述べる。
【0020】種結晶5と、3000gのGaAs多結晶
6aと、50gのB2 3 7とをPBNるつぼ4の中に
収容し、そのPBNるつぼ4を、下端に予めアンプル補
償量のAs8を入れた石英アンプル3の中にセットし鉛
直に保持したまま真空引きを行う。
【0021】石英アンプル3を5×10-6Torr以下
まで真空引きし、石英アンプル3内にCOガスを約1×
10-1Torrまで導入した後封じ切る。
【0022】石英アンプル3を低温炉1と高温炉2とか
らなる電気炉内にセットした後、高温炉2を約1200
℃まで昇温させ、低温炉1を約610℃まで昇温させ
る。低温炉1をこの温度で保持し、石英アンプル3の内
圧を1atmに制御する。高温炉2をさらに昇温させ、
GaAs多結晶6aを溶かし、種結晶(シード)付けを
行った後、3mm/hで石英アンプル3全体を下降させ
ることにより、直径3インチ、長さ約120mm、30
00gの単結晶6が得られる。
【0023】得られた単結晶6のC濃度、Si濃度、比
抵抗を測定した結果を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】単結晶6のシード側からテール側(図では
下側から上側)にかけて、C濃度は4.2〜3.5×1
15cm-3であり、比抵抗は5〜4.5×107 Ωcm
であった。またSi濃度は1×1015cm-3以下であっ
た。
【0026】本装置は、アンプル封入方式を用いている
ので廉価であり、予め石英アンプル3中にCOガスを封
入し、そのCOガスの量を制御することにより、単結晶
6中のC濃度を容易に制御することができる。
【0027】(比較例1)石英アンプル3内にCOガス
を添加しないで上述した実施の形態と同じ条件で成長し
た時の結果も表1に示す。C濃度がシード側及びテール
側共に1×1015cm-3以下であり、比抵抗も1×10
5 Ωcm以下で不安定であった。
【0028】(比較例2)B2 3 を使用しないで上述
した実施の形態と同じ条件で成長させた時の結果も表1
に示す。Cは5.0〜2.0×1015cm-3ドープされ
たが、同時にSiも5.0〜7.0×1015cm-3混入
したため、比抵抗は1×102 Ωcm以下の低抵抗結晶
になった。
【0029】図2は本発明の単結晶の製造方法を適用し
た単結晶製造装置に用いられる石英アンプルの他の実施
の形態を示す概念図である。
【0030】PBNるつぼ4の上部にグラファイト製の
キャップ9を置き、内部にO2 ガスを約0.5×10-1
Torr導入して封入した石英アンプル3を用いて、図
1に示した実施の形態と同じ条件で結晶成長を行った結
果、略同様の特性の半絶縁性結晶が得られた。
【0031】以上において本発明によれば、比較的装置
が廉価なアンプル封入方式のVB法を用いることによ
り、C濃度の制御されたアンドープ半絶縁性結晶を得る
ことができる。また、アンプル内のCO濃度を変化させ
るという簡便な方法により、結晶中のC濃度を容易に制
御することができる。
【0032】尚、炭素ドープ用のガスとしてはCOガス
以外にCO2 ,CH4 等を用いてもよい。また、グラフ
ァイトキャップの代わりにCを含有し、酸素と反応して
COガスを生成できるものであれば他のものを用いても
よい。またグラファイトが存在すればよいため、形状は
キャップ形状でなくてもよい。
【0033】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0034】アンプル封入方式を用いると共に、予めア
ンプル中に一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等の炭素化
合物のガス状物質を一定量封入することにより、単結晶
中の炭素濃度の制御が容易でしかも廉価な単結晶の製造
方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の単結晶の製造方法を適用した単結晶製
造装置の一実施の形態を示す概念図である。
【図2】本発明の単結晶の製造方法を適用した単結晶製
造装置に用いられる石英アンプルの他の実施の形態を示
す概念図である。
【符号の説明】
3 石英アンプル 5 種結晶(シード) 6a 多結晶 6 単結晶

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 種結晶と半導体の多結晶とを収容したる
    つぼをアンプル内に封入し、鉛直に保持したまま加熱し
    て上記多結晶を溶かした後、その融液を上記種結晶側か
    ら徐々に固化して単結晶を成長させる単結晶の製造方法
    において、予めアンプル中に炭素化合物のガス状物質を
    一定量封入し、成長後の結晶中に必要量の炭素をドープ
    することを特徴とする単結晶の製造方法。
  2. 【請求項2】 種結晶と半導体の多結晶とを収容したる
    つぼをアンプル内に封入し、鉛直に保持したまま加熱し
    て上記多結晶を溶かした後、その融液を上記種結晶側か
    ら徐々に固化して単結晶を成長させる単結晶の製造方法
    において、予めアンプル中に炭素或いは固体炭素化合物
    のいずれか又は両方と必要量の酸素ガスとを一定量封入
    し、昇温過程でアンプル内に炭酸ガスを生成させ、成長
    後の結晶中に必要量の炭素をドープすることを特徴とす
    る単結晶の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記アンプル内に収容された半導体の多
    結晶がGaAsであって、そのGaAs多結晶を高温下
    で溶かしたGaAs融液の表面をB2 3 で覆いなが
    ら、単結晶を成長させる請求項1又は2に記載の単結晶
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記炭素化合物が一酸化炭素又は二酸化
    炭素である請求項1に記載の単結晶の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記炭素化合物がメタンである請求項1
    に記載の単結晶の製造方法。
  6. 【請求項6】 上記固体炭素化合物がグラファイトであ
    る請求項2に記載の単結晶の製造方法。
JP30874897A 1997-11-11 1997-11-11 単結晶の製造方法 Pending JPH11147785A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30874897A JPH11147785A (ja) 1997-11-11 1997-11-11 単結晶の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30874897A JPH11147785A (ja) 1997-11-11 1997-11-11 単結晶の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11147785A true JPH11147785A (ja) 1999-06-02

Family

ID=17984824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30874897A Pending JPH11147785A (ja) 1997-11-11 1997-11-11 単結晶の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11147785A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005343752A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Sumitomo Electric Ind Ltd Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法
USRE40662E1 (en) 1998-03-25 2009-03-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of preparing a compound semiconductor crystal
JP2009149519A (ja) * 2009-04-03 2009-07-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法
JP2011148694A (ja) * 2011-03-03 2011-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶基板
JP2011148693A (ja) * 2011-03-03 2011-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶基板
JP2014185080A (ja) * 2009-01-09 2014-10-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶製造装置、単結晶の製造方法
WO2023221667A1 (zh) * 2022-05-19 2023-11-23 山西中科晶电信息材料有限公司 一种半绝缘砷化镓单晶体及其制备方法和生长装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE40662E1 (en) 1998-03-25 2009-03-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of preparing a compound semiconductor crystal
JP2005343752A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Sumitomo Electric Ind Ltd Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法
JP4552521B2 (ja) * 2004-06-03 2010-09-29 住友電気工業株式会社 Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法
JP2014185080A (ja) * 2009-01-09 2014-10-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶製造装置、単結晶の製造方法
JP2009149519A (ja) * 2009-04-03 2009-07-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法
JP2011148694A (ja) * 2011-03-03 2011-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶基板
JP2011148693A (ja) * 2011-03-03 2011-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶基板
WO2023221667A1 (zh) * 2022-05-19 2023-11-23 山西中科晶电信息材料有限公司 一种半绝缘砷化镓单晶体及其制备方法和生长装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH1036197A (ja) Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法
JPH11147785A (ja) 単結晶の製造方法
JP4120016B2 (ja) 半絶縁性GaAs単結晶の製造方法
EP1574602B1 (en) Process for producing single crystal of compound semiconductor and crystal growing apparatus
JP2007106669A (ja) 半絶縁性GaAs単結晶の製造方法
JPS60251191A (ja) 高解離圧化合物単結晶成長方法
JP2010059052A (ja) 半絶縁性GaAs単結晶の製造方法および装置
JPH10259100A (ja) GaAs単結晶の製造方法
JPH10218699A (ja) 化合物半導体単結晶の成長方法
JPH11268998A (ja) GaAs単結晶インゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたGaAs単結晶ウエハ
JPH06128096A (ja) 化合物半導体多結晶の製造方法
JPS5934679B2 (ja) 液体カプセル法による不純物の均一なド−ピング方法および装置
CN1279732A (zh) 垂直舟生长工艺用炉料及其应用
JPH0867593A (ja) 単結晶の成長方法
JP4399631B2 (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法、及びその製造装置
JPH08151290A (ja) 化合物半導体単結晶の育成方法
JP2004107099A (ja) 半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法
JP2539841B2 (ja) 結晶製造方法
JP2885452B2 (ja) ▲iii▼―▲v▼族化合物結晶のボート成長方法
JP2573655B2 (ja) ノンドープ化合物半導体単結晶の製造方法
JPH0316988A (ja) 化合物半導体単結晶製造装置
JPH10212200A (ja) 半絶縁性GaAs単結晶の製造方法
JP2000327496A (ja) InP単結晶の製造方法
JPS6065794A (ja) 高品質ガリウム砒素単結晶の製造方法
JPH01264989A (ja) 単結晶の育成装置