JPS58130189A - 化合物半導体結晶成長装置 - Google Patents
化合物半導体結晶成長装置Info
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- JPS58130189A JPS58130189A JP971182A JP971182A JPS58130189A JP S58130189 A JPS58130189 A JP S58130189A JP 971182 A JP971182 A JP 971182A JP 971182 A JP971182 A JP 971182A JP S58130189 A JPS58130189 A JP S58130189A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は化合物半導体の浴准成兼法に用いるイし合物牛
尋体帖＋ｆｉＩ成長装置に関するものでるる。
尋体帖＋ｆｉＩ成長装置に関するものでるる。
便米のこの鴇の装置は［３Ｃｒｙｓｔａｌｓ Ｇｒｏｗ
ｔｈＰｒｏｐ＠ｒｔｉｅｓ、ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ １ｕ−ｖ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ
、 ８ｐｒｉｓｚｇ＠ｒ〒Ｖ＊ｒｌａｇ １９８０ Ｊ
に評しく紹介されている。
ｔｈＰｒｏｐ＠ｒｔｉｅｓ、ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ １ｕ−ｖ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ
、 ８ｐｒｉｓｚｇ＠ｒ〒Ｖ＊ｒｌａｇ １９８０ Ｊ
に評しく紹介されている。
累１図はこの１ｍ装置の代表であるＳ８Ｄ（８ｙｎｔｈ
ｅｓｉｍ、８＠１ｕｔｅ、Ｄｌｆｆｍａｉｏｎ ）法に
用いられている装置である。
ｅｓｉｍ、８＠１ｕｔｅ、Ｄｌｆｆｍａｉｏｎ ）法に
用いられている装置である。
この第１図より明かなように、ζＯ恢来の装置は基本的
に、高温炉１及び低温炉２よ１０、これら扛相亙Ｋ１１
ｌ関して設けられている。この高温ｔ／３１及び低温炉
２を挿通して均熱管３が備えられておｐ１ζＯ均熱管３
内に、牛尋体化合物原１＃＋４を底ｓＫ収納し、さらに
龜料＃！赦５を入れ九るつは６を前記為亀炉１部分に収
納し九合成アンプル７が設けられている。
に、高温炉１及び低温炉２よ１０、これら扛相亙Ｋ１１
ｌ関して設けられている。この高温ｔ／３１及び低温炉
２を挿通して均熱管３が備えられておｐ１ζＯ均熱管３
内に、牛尋体化合物原１＃＋４を底ｓＫ収納し、さらに
龜料＃！赦５を入れ九るつは６を前記為亀炉１部分に収
納し九合成アンプル７が設けられている。
このような御成帆なっている丸め以下のような欠点が壷
？え。これらの欠点Ｏ大部分は温度分布に起因するもの
である。すなわち、結晶８が浴液５を入れたるつば６の
ＪＯＫＥ長するにつれて、−畝界面が上Ｏ方へ移動する
。このとき、るつは６は温度勾配ＯなかＫあるＯで向淑
界向は初期温度Ｔ１カら’Ｉ！２ （＞ Ｔ１） ヘと
よｅａ温へ、かつ低ａｍ勾配領域へ上挙−すみことＫな
る。−准界面亀直Ｏ変化は結晶組成均一性を損わせ、温
度勾配の低下は成兼速度の低下を招く。また、＾電炉１
下端の１１ｊ［勾配＃′ｉ＾温炉１電炉温Ｆ２の間隙に
よってしか駒整できないため、大きな温度勾配をとるこ
とが難しい上、胸囲温度の影響を受は易いという問題が
めったうとくに温度勾配の低下と８囲温度の変動による
！自准界囲温度のゆらきは、ｌｊ！ＬＩ液界面において
多数の結晶核を発生湯せ、第２図に示すような小粒の多
結晶集合体を成長させる。このような多結晶集合体では
粒界に不純良が捕獲され、純度を低下させるという欠点
がめった（ａｉ１４７図参照）。以上みてきたように１
合成アンプル７が固定された８８１）装置では結晶組成
不均一、成長速度低下、多軸晶化にともなう純良の低下
などの欠点を有していた。
？え。これらの欠点Ｏ大部分は温度分布に起因するもの
である。すなわち、結晶８が浴液５を入れたるつば６の
ＪＯＫＥ長するにつれて、−畝界面が上Ｏ方へ移動する
。このとき、るつは６は温度勾配ＯなかＫあるＯで向淑
界向は初期温度Ｔ１カら’Ｉ！２ （＞ Ｔ１） ヘと
よｅａ温へ、かつ低ａｍ勾配領域へ上挙−すみことＫな
る。−准界面亀直Ｏ変化は結晶組成均一性を損わせ、温
度勾配の低下は成兼速度の低下を招く。また、＾電炉１
下端の１１ｊ［勾配＃′ｉ＾温炉１電炉温Ｆ２の間隙に
よってしか駒整できないため、大きな温度勾配をとるこ
とが難しい上、胸囲温度の影響を受は易いという問題が
めったうとくに温度勾配の低下と８囲温度の変動による
！自准界囲温度のゆらきは、ｌｊ！ＬＩ液界面において
多数の結晶核を発生湯せ、第２図に示すような小粒の多
結晶集合体を成長させる。このような多結晶集合体では
粒界に不純良が捕獲され、純度を低下させるという欠点
がめった（ａｉ１４７図参照）。以上みてきたように１
合成アンプル７が固定された８８１）装置では結晶組成
不均一、成長速度低下、多軸晶化にともなう純良の低下
などの欠点を有していた。
このような欠点を改善するものとして、合成アングル７
を和噛８のほぼ成長速度でもって引下ける引下り合成装
置を有するものがめる。この鉄直によって成長したる紬
１の鮒図図は第３図に示すように、引下り方向に伸長し
たｌ１７７１１状細晶の集酋体となる。しかし、この樵
の引下は合＆鉄直では固液界面での結晶核の不１ＩＬｊ
４１Ｉ発生のｆｉｌｌ餌は麹しく大形の率１１ｉ＋１％
取得に到っていない（Ｋ、Ｓｕｇ目、Ｅ・Ｋｕｂｏｔａ
、 ｌ（、Ｉｗａｓｉｋｉ、Ｊ、Ｃｒｙａｔ、Ｇｒ
ｏｗｔｈ、４Ｌ２８９ （１９７９） ）。この原因と
して向敷界圓でのｍ度分布の不均一性とそζでｏｉｌに
のゆらき゛があけられる。
を和噛８のほぼ成長速度でもって引下ける引下り合成装
置を有するものがめる。この鉄直によって成長したる紬
１の鮒図図は第３図に示すように、引下り方向に伸長し
たｌ１７７１１状細晶の集酋体となる。しかし、この樵
の引下は合＆鉄直では固液界面での結晶核の不１ＩＬｊ
４１Ｉ発生のｆｉｌｌ餌は麹しく大形の率１１ｉ＋１％
取得に到っていない（Ｋ、Ｓｕｇ目、Ｅ・Ｋｕｂｏｔａ
、 ｌ（、Ｉｗａｓｉｋｉ、Ｊ、Ｃｒｙａｔ、Ｇｒ
ｏｗｔｈ、４Ｌ２８９ （１９７９） ）。この原因と
して向敷界圓でのｍ度分布の不均一性とそζでｏｉｌに
のゆらき゛があけられる。
＠４図は、ζＯ株鉄装のもう一つの代表である種子結晶
を用いることを可能にした＆置である。
を用いることを可能にした＆置である。
図中、９は種子ｍ＋Ｌｘｏはグラファイト製シリンダ、
１１は高周波コイルである。このような得成になってい
るため以下のような欠点があった。
１１は高周波コイルである。このような得成になってい
るため以下のような欠点があった。
一つは種子結晶９の撤解である。この坑象は柚子結晶９
とグラファイト製シリンダ１０が一体に接触していない
場合や種子＃ａ、９上の溶徹５が禾飽和状層にときに生
じる。他の欠点はグラファイト製シリンダ１０を用いる
ために生ずる奴＊鮎晶８＃＠度の低下である。１これは
１ｌｌｌ＋温にさらされたグラファイトから揮発する不
純物と′＃ｒ准とグラファイトの振触による不Ｍ−畠入
が原因である。
とグラファイト製シリンダ１０が一体に接触していない
場合や種子＃ａ、９上の溶徹５が禾飽和状層にときに生
じる。他の欠点はグラファイト製シリンダ１０を用いる
ために生ずる奴＊鮎晶８＃＠度の低下である。１これは
１ｌｌｌ＋温にさらされたグラファイトから揮発する不
純物と′＃ｒ准とグラファイトの振触による不Ｍ−畠入
が原因である。
本発明はこれらの欠点を除去する丸めに、Ａ温部下−に
温度勾配設定専用ヒータを設けさらに合成アンプルを１
ｇ１転しながら引下げる慎栴を設けることＫより、結晶
成長温度の一足安定化および固敷界如での温良分布の均
一化を図り、とくに種子結晶を用いることなく烏純度大
形率軸晶の椴得を可能にしたものである。
温度勾配設定専用ヒータを設けさらに合成アンプルを１
ｇ１転しながら引下げる慎栴を設けることＫより、結晶
成長温度の一足安定化および固敷界如での温良分布の均
一化を図り、とくに種子結晶を用いることなく烏純度大
形率軸晶の椴得を可能にしたものである。
以下、本発明の一笑ｍ例を図面に基づき説明する。
第５図は本発明の実施例であって１は為電炉、２は低温
炉、３は均熱管、４は■族元素原料、５は原料溶液、６
はるつば、７は合成アンプル、８は成長結晶、１２は温
度勾配設定専用ヒータ、 １３は熱鎗敞叡、１４はつり
下は伜、１５は回転引下は機構である。
炉、３は均熱管、４は■族元素原料、５は原料溶液、６
はるつば、７は合成アンプル、８は成長結晶、１２は温
度勾配設定専用ヒータ、 １３は熱鎗敞叡、１４はつり
下は伜、１５は回転引下は機構である。
この第５図より明かなように、本発明による化合物千尋
体結晶成長装置の一実施例は、＾温炉ｌ及び低温Ｆ２を
有し、これらの＾電炉１及び低温Ｐ２は相互に層間する
と共に、その内地は全体に魚って均熱ｗａ７ｂｔＩＩＰ
通している。均熱管３鉱■族元素４を底部に収納し、さ
らに＾温炉１紙部に相当する部分付近に原料溶液５の入
れられたるつは６を備えている。
体結晶成長装置の一実施例は、＾温炉ｌ及び低温Ｆ２を
有し、これらの＾電炉１及び低温Ｐ２は相互に層間する
と共に、その内地は全体に魚って均熱ｗａ７ｂｔＩＩＰ
通している。均熱管３鉱■族元素４を底部に収納し、さ
らに＾温炉１紙部に相当する部分付近に原料溶液５の入
れられたるつは６を備えている。
さらに、′ａＪ温炉電炉端には温度勾配を大きくとれる
ように、温度勾配を設定し、！ＩＩＩＪＩＩＩする亀直
勾配設足専用ヒータ臆が設けられ、また前記専用ヒータ
１２下端及び低温炉２上−に、この専用ヒータ１２を周
一よｐｉ＃醤受けないようにする黙過敞叡１３が備えら
れている。加えて合成アングル７はつり下は伸１４に縁
続し、このつり下は梅１４は回転引き下げ機１１１１５
に機銃し、合成アンプル７を上下に移動可能にしている
。
ように、温度勾配を設定し、！ＩＩＩＪＩＩＩする亀直
勾配設足専用ヒータ臆が設けられ、また前記専用ヒータ
１２下端及び低温炉２上−に、この専用ヒータ１２を周
一よｐｉ＃醤受けないようにする黙過敞叡１３が備えら
れている。加えて合成アングル７はつり下は伸１４に縁
続し、このつり下は梅１４は回転引き下げ機１１１１５
に機銃し、合成アンプル７を上下に移動可能にしている
。
これを動作するには第６図に示す温度一時間時性１麹に
従えはよい。
従えはよい。
第−Ｒ階するつは６下端がＴｏとなるように位置にアン
プル７ｔ−設定し、デｌを外 電さぜる。設定温直に到達した彼、 るつは６下部で結晶８戟−＆が生ずる に必景な時間だけ、アンプル７を回 転させながら初期アン１ル設定位置 に保っておく。
プル７ｔ−設定し、デｌを外 電さぜる。設定温直に到達した彼、 るつは６下部で結晶８戟−＆が生ずる に必景な時間だけ、アンプル７を回 転させながら初期アン１ル設定位置 に保っておく。
第二１１るつば６下瀾での′ｔＭ腋と温度勾配で決まる
ｈｘ、長速度で引下けを行う。引下は時間は全鮎晶菫で
次遣る菫でお る。
ｈｘ、長速度で引下けを行う。引下は時間は全鮎晶菫で
次遣る菫でお る。
引下は児了恢は一定降温速度で家電
までもどす。
具体的にはＩｎＰＭ晶の動台、Ｉ ｎ−２００１、Ｐ−
６５ｇを用いＴｏ−９５０孤そこでの温度勾配を５１Ｃ
ｃ／ｃｍととり、４ｒｐｍおよび１０ｍｍ／日の引下け
により、直＠３５ｍｍ、最さ７０ｍｍの単結晶の取得が
可能でめつ九。なお、この結晶では粒界への不純物捕獲
がない丸めに、第７図に示すようにるつは下端と上端部
でのキャリア濃度、移動度の均一性は諭ちじるしく同上
した。１＠７図中、曲線ａ、 ｂは本発明によｐ＃遺
され九鮎晶、囲廁ｃ、ｄは従来のＳＳＤ鉄＆ＩＣよる結
晶の電気的特性を示す。
６５ｇを用いＴｏ−９５０孤そこでの温度勾配を５１Ｃ
ｃ／ｃｍととり、４ｒｐｍおよび１０ｍｍ／日の引下け
により、直＠３５ｍｍ、最さ７０ｍｍの単結晶の取得が
可能でめつ九。なお、この結晶では粒界への不純物捕獲
がない丸めに、第７図に示すようにるつは下端と上端部
でのキャリア濃度、移動度の均一性は諭ちじるしく同上
した。１＠７図中、曲線ａ、 ｂは本発明によｐ＃遺
され九鮎晶、囲廁ｃ、ｄは従来のＳＳＤ鉄＆ＩＣよる結
晶の電気的特性を示す。
以上欺明したように、１匿勾配設定専用ヒータを設けか
つ合成アンプルを一転しなから引下けることＫより、 （イ）温薇勾配を大きくとれるために枢要速度を＾める
ことができる。
つ合成アンプルを一転しなから引下けることＫより、 （イ）温薇勾配を大きくとれるために枢要速度を＾める
ことができる。
（ロ）安定し九温度勾配と合成アンプルの回転により、
固液界面に１分布の均一性が高かま如、単結晶成長が容
易となる。
固液界面に１分布の均一性が高かま如、単結晶成長が容
易となる。
（−９成長速度と等しい引下げ速度により、固液界面温
度を常に一定に保て、よって結晶組成均一性と単結晶成
長を促進できる、 （→とくに、撫子結晶を用いることなく、容易に大形単
結晶Ｉ＠を得が可能となる、 （ホ）アンプル内にグラファイトなどのｆＩ５ｓ番とな
りうる物質を持ちこむことがないので、高純度結晶の成
長が可能となる、と舊う利点がある。
度を常に一定に保て、よって結晶組成均一性と単結晶成
長を促進できる、 （→とくに、撫子結晶を用いることなく、容易に大形単
結晶Ｉ＠を得が可能となる、 （ホ）アンプル内にグラファイトなどのｆＩ５ｓ番とな
りうる物質を持ちこむことがないので、高純度結晶の成
長が可能となる、と舊う利点がある。
以上述べたことから明らかなように、本発明は俗液成長
法による単結晶成長装置として汎く適用しうるものであ
〕、１ｎＰｏ＠にＧａＰ、ＵａＡｓ、ｕａＳｂＩｎＡａ
＊ＩｎＳｂなどの単結晶Ｉｆ ＆ ％ ｌ’ｊ ｌｆｍ
テロ 、６゜図−の陶単なｍ鞠 第１図は位来のＳＳＤ装置の断面図、第２図は８８１）
装置による結晶の一１面図、第３図は引下げ＃ｃｆＩｔ
を南する装置による結晶の町１図、第４図は穐子結晶第
１」川す°る製造装置のｗＴ開図、第５図は本発明によ
る装置の一実施例の町ＩＩＩＩ図、第６図は本発明によ
る装置を用いるときの温度・時間特性曲Ｉ％第７図はＳ
ＡＤ装置と本発明による装置より合成された合成結晶の
電気的特性の比較である。
法による単結晶成長装置として汎く適用しうるものであ
〕、１ｎＰｏ＠にＧａＰ、ＵａＡｓ、ｕａＳｂＩｎＡａ
＊ＩｎＳｂなどの単結晶Ｉｆ ＆ ％ ｌ’ｊ ｌｆｍ
テロ 、６゜図−の陶単なｍ鞠 第１図は位来のＳＳＤ装置の断面図、第２図は８８１）
装置による結晶の一１面図、第３図は引下げ＃ｃｆＩｔ
を南する装置による結晶の町１図、第４図は穐子結晶第
１」川す°る製造装置のｗＴ開図、第５図は本発明によ
る装置の一実施例の町ＩＩＩＩ図、第６図は本発明によ
る装置を用いるときの温度・時間特性曲Ｉ％第７図はＳ
ＡＤ装置と本発明による装置より合成された合成結晶の
電気的特性の比較である。
１・・・島温炉、２・・・低温炉、３・・・均熱管、４
・・・半導体用原料、５・・・涼料浴准、６・・・るつ
ぼ、７・・・合成アンプル、８・・・地長組晶、９・・
・−子緒晶、１０・・・グラファイト製シリンダ、１１
・・・ｆａＪｍｉコイル、１２・・・温度勾配設定専用
ヒータ、１３・・・１１ＰＩ遊幣板、１４・・・つり下
は棒、１５・・・回転・引下げ機栴。
・・・半導体用原料、５・・・涼料浴准、６・・・るつ
ぼ、７・・・合成アンプル、８・・・地長組晶、９・・
・−子緒晶、１０・・・グラファイト製シリンダ、１１
・・・ｆａＪｍｉコイル、１２・・・温度勾配設定専用
ヒータ、１３・・・１１ＰＩ遊幣板、１４・・・つり下
は棒、１５・・・回転・引下げ機栴。
出願人代理人 用 ′ｇ 止 李
−４゛ｊ
第２図
第４図
第６図
′Ｅ３数 “
第７図
Ｕリイ（」旨
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 上方に高温部、下方に低温部を有する縦＠−’ｊＪ。 熱炉の内側に、化合物半導体製造用原料及び原料浴液を
収納しえる合成アンプルを備え九化合物半尋体成長装置
において、前記高温部Ｔ１に温度勾配設定専用ヒータを
設けること、および合成アンプルを回転しながら引下け
る機１／ｌＩｉを有することを％像とする化合物半導体
結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP971182A JPS5938199B2 (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 化合物半導体結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP971182A JPS5938199B2 (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 化合物半導体結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130189A true JPS58130189A (ja) | 1983-08-03 |
| JPS5938199B2 JPS5938199B2 (ja) | 1984-09-14 |
Family
ID=11727830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP971182A Expired JPS5938199B2 (ja) | 1982-01-25 | 1982-01-25 | 化合物半導体結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5938199B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60215597A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶製造用ルツボ |
| JPS6437489A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Katsumi Mochizuki | Production of single crystal of compound semiconductor and device therefor |
| JPH01305882A (ja) * | 1988-04-18 | 1989-12-11 | Engelhard Corp | 板／スラブの形の大きな単結晶の成長のための装置及び方法 |
-
1982
- 1982-01-25 JP JP971182A patent/JPS5938199B2/ja not_active Expired
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60215597A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶製造用ルツボ |
| JPS6339552B2 (ja) * | 1984-04-11 | 1988-08-05 | Nippon Telegraph & Telephone | |
| JPS6437489A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Katsumi Mochizuki | Production of single crystal of compound semiconductor and device therefor |
| JPH01305882A (ja) * | 1988-04-18 | 1989-12-11 | Engelhard Corp | 板／スラブの形の大きな単結晶の成長のための装置及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5938199B2 (ja) | 1984-09-14 |
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