JPS58209109A - 化合物半導体結晶の成長方法 - Google Patents
化合物半導体結晶の成長方法Info
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- JPS58209109A JPS58209109A JP9281982A JP9281982A JPS58209109A JP S58209109 A JPS58209109 A JP S58209109A JP 9281982 A JP9281982 A JP 9281982A JP 9281982 A JP9281982 A JP 9281982A JP S58209109 A JPS58209109 A JP S58209109A
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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】
ｉａｌ 発明の技術外野
本発明は化合物半導（Ｊ：（／ｌｌ多結晶体佳作引き続
いてこの多結晶体音用いて単結晶の引上げｔ行ろ化ａ物
半導体結晶の成長方法に関する。
いてこの多結晶体音用いて単結晶の引上げｔ行ろ化ａ物
半導体結晶の成長方法に関する。
＋ｂｌ 技術の背景
璽−Ｖ３からなる化合物半導体としてはガリウム砒素（
ＧａＡｓ）、ガリウム燐（ＧａＰ）、インジウム砒素（
ＩｎＡｓ）など各種のも０、〕があり、これらの単単結
晶用いて各種の半導体デバイスが製造されている。
ＧａＡｓ）、ガリウム燐（ＧａＰ）、インジウム砒素（
ＩｎＡｓ）など各種のも０、〕があり、これらの単単結
晶用いて各種の半導体デバイスが製造されている。
こ＼でシリコノ（”）＋ゲｌレマニウム（Ｇｅ）ｒｚト
の単体半導体を含めて半導体結晶は多結晶体全溶融した
溶液に種結晶？接触させて単結晶が育成されてどり、千
ヨクラｌレスキー法、ブリッジ７７法などの製法力Ｓ）
コられてい６゜ １で化合物半導体単結晶の前置に３いて問題となるのは
不純物元素による汚染であって、使用する坩堝、封止剤
などからまた取扱い過程甲で原料とｆＪ６多結晶が汚染
されこれが単結晶中に浸入するなどが原因で汚染Ｉｓ生
じている。そこで不純物含有量の少い化合物半導体単結
晶全作るには原料として使用ｔ６多結晶全単結晶広長が
行われる装置内で咋りそ（／Ｊま＼結晶成長に用いるこ
と及び結晶反喪に際して封止剤などの汚染源？使用しな
いで行えば極めて高純度の化合物半導体結晶が得られる
筈であ６゜ 本発明はか′＞る見地より設計されｆ−化合物半導体の
結晶成長装置に関するものであろうｔｃ＋ 従来技術
と問題点 第１図は予め形成場れている化合物半導体Ｑ）多結晶？
用いて拳結晶全千ヨクラルスキー法（以下ＣＺ法）で成
長させ６装置の一実施例であ６つＣＺ法で得・ら几る単
結晶の特徴は大直径化が容易が、Ｆ−１６カＳ坩堝を使
用するために坩堝からの汚染が避けられず、またＩ−Ｖ
族化合物半導体結晶？成長含せ６場合の特徴は砒素（Ａ
ｓ）、燐（Ｐ）などＶ族元素の蒸気圧が極めて高いこと
である。
の単体半導体を含めて半導体結晶は多結晶体全溶融した
溶液に種結晶？接触させて単結晶が育成されてどり、千
ヨクラｌレスキー法、ブリッジ７７法などの製法力Ｓ）
コられてい６゜ １で化合物半導体単結晶の前置に３いて問題となるのは
不純物元素による汚染であって、使用する坩堝、封止剤
などからまた取扱い過程甲で原料とｆＪ６多結晶が汚染
されこれが単結晶中に浸入するなどが原因で汚染Ｉｓ生
じている。そこで不純物含有量の少い化合物半導体単結
晶全作るには原料として使用ｔ６多結晶全単結晶広長が
行われる装置内で咋りそ（／Ｊま＼結晶成長に用いるこ
と及び結晶反喪に際して封止剤などの汚染源？使用しな
いで行えば極めて高純度の化合物半導体結晶が得られる
筈であ６゜ 本発明はか′＞る見地より設計されｆ−化合物半導体の
結晶成長装置に関するものであろうｔｃ＋ 従来技術
と問題点 第１図は予め形成場れている化合物半導体Ｑ）多結晶？
用いて拳結晶全千ヨクラルスキー法（以下ＣＺ法）で成
長させ６装置の一実施例であ６つＣＺ法で得・ら几る単
結晶の特徴は大直径化が容易が、Ｆ−１６カＳ坩堝を使
用するために坩堝からの汚染が避けられず、またＩ−Ｖ
族化合物半導体結晶？成長含せ６場合の特徴は砒素（Ａ
ｓ）、燐（Ｐ）などＶ族元素の蒸気圧が極めて高いこと
である。
以下頃＝Ｖ族化合物半導体金代表す６ＧａＡｓ２例とし
て説明する。
て説明する。
第１図において坩堝ｌとして窒化硼素（ＢＮ） 。
窒化アｌレミ（ＡｚＮ）或は窒化ガリウム（ＧａＮ）な
ど融点が高く、化学的に安定な材料？用い、この中にＧ
ａＡｓの多結晶金入れて７ＪＯ熱溶融させてい６゜こ＼
で反応容器２は結晶底長が行われる高温加熱部とｋｓｕ
ノ蒸気蒸気圧定に保つための低温加熱部よりなり、気密
構造に保たれていると共に上部に給排気のための排気口
３が設けられている。
ど融点が高く、化学的に安定な材料？用い、この中にＧ
ａＡｓの多結晶金入れて７ＪＯ熱溶融させてい６゜こ＼
で反応容器２は結晶底長が行われる高温加熱部とｋｓｕ
ノ蒸気蒸気圧定に保つための低温加熱部よりなり、気密
構造に保たれていると共に上部に給排気のための排気口
３が設けられている。
また反応容器２の上部には種結晶全固定したシート軸４
が低速回転可能な状態で設置してあり、−万下部には坩
堝１ノード軸４の回転方向とは逆方向に回転させるため
の回転支持棒５が設けられて２す、これらの反応容器と
の接続部分は気密封止構造がとられている。
が低速回転可能な状態で設置してあり、−万下部には坩
堝１ノード軸４の回転方向とは逆方向に回転させるため
の回転支持棒５が設けられて２す、これらの反応容器と
の接続部分は気密封止構造がとられている。
次に反応容器２の外側にはヒータ７２よび保温部６から
なる電気炉力Ｓ設けられている。
なる電気炉力Ｓ設けられている。
な８第１図は低温加熱部のヒータ７としてカンタ９線ま
た高温加熱部のヒータ８として高周波電気炉？用いた実
施例について示している。
た高温加熱部のヒータ８として高周波電気炉？用いた実
施例について示している。
か＼ろ構成をと６装置を用いて結晶放炎を行う方法とし
て従来はまず排気口３より充分に排気して空気？除いた
後、高温加熱部υ〕ヒーダ８により坩堝１全加熱してＧ
ａＡｓ１溶融し融液９？融点（１２ａ ８１：’Ｃ）
）に凍った状態でシート軸４に固定された踵結晶全この
融液に接触させて結晶成長温度う。しかしながらかかる
場合Ａｓの蒸気圧が高くそのため融液９の組成が化学量
論的組成からずれると言ろ現象音生じ易い。かかる現象
を防ぐために、従来、例えは酸化硼素（Ｂｙｅｓ）より
なる液体封止カプセル剤１０全融液９の上に置くか、或
は装置上部の狭窄端部１１に置くことにより人５ＬＪ）
蒸発？防ぐ方法がとられていた。
て従来はまず排気口３より充分に排気して空気？除いた
後、高温加熱部υ〕ヒーダ８により坩堝１全加熱してＧ
ａＡｓ１溶融し融液９？融点（１２ａ ８１：’Ｃ）
）に凍った状態でシート軸４に固定された踵結晶全この
融液に接触させて結晶成長温度う。しかしながらかかる
場合Ａｓの蒸気圧が高くそのため融液９の組成が化学量
論的組成からずれると言ろ現象音生じ易い。かかる現象
を防ぐために、従来、例えは酸化硼素（Ｂｙｅｓ）より
なる液体封止カプセル剤１０全融液９の上に置くか、或
は装置上部の狭窄端部１１に置くことにより人５ＬＪ）
蒸発？防ぐ方法がとられていた。
こ５て液体封止カプセル剤は低融点に拘わらず蒸気圧が
低く且つ融液と反応しない物質が用いられ、こυ）実施
例に用いたＢ２Ｏ３の場合、融点は４６０改工沸点は１
８６０ （’Ｃ）であってＧａＡｓの融液９の上に豊く
場合は反応容器２の内部？アｌレコン（Ａｒ）などによ
り数１０気圧に加熱した状態で結晶引上げが行われて３
りまた、狭窄端部１１にＢｔ Ｂｓ ｔ”置く場合は低
温加熱部のと−９７により反応容器２７６１０〜６５０
（’Ｃ）に保つことによりＢ、０３の粘性を保つと共
に融液９から解離したＡｓυノ蒸気圧と平衡させること
により融液の組成が化学量論的組成よりずれること？防
いでい１こ。
低く且つ融液と反応しない物質が用いられ、こυ）実施
例に用いたＢ２Ｏ３の場合、融点は４６０改工沸点は１
８６０ （’Ｃ）であってＧａＡｓの融液９の上に豊く
場合は反応容器２の内部？アｌレコン（Ａｒ）などによ
り数１０気圧に加熱した状態で結晶引上げが行われて３
りまた、狭窄端部１１にＢｔ Ｂｓ ｔ”置く場合は低
温加熱部のと−９７により反応容器２７６１０〜６５０
（’Ｃ）に保つことによりＢ、０３の粘性を保つと共
に融液９から解離したＡｓυノ蒸気圧と平衡させること
により融液の組成が化学量論的組成よりずれること？防
いでい１こ。
然し乍ら封止剤？用いる場合はこれによる汚染は避けら
れず、また融液９の上に直接置く方法をとる場合は封止
剤ヶ介して成長結晶に急峻な温度勾配が生ずるため熱歪
みによる結晶欠陥が生ずると言った欠点があった。
れず、また融液９の上に直接置く方法をとる場合は封止
剤ヶ介して成長結晶に急峻な温度勾配が生ずるため熱歪
みによる結晶欠陥が生ずると言った欠点があった。
（ｄｉ 発明の目的
本発明は不純物含有量が少く且つ熱歪みなどの結晶欠陥
の少い化合物半導体単結晶を得る成長方法？提供するこ
と？目的とする。
の少い化合物半導体単結晶を得る成長方法？提供するこ
と？目的とする。
［ｅｌ 発明の構成
本発明の目的は反応装置内にＩ−Ｖ族元素からなう化合
物半導体？加熱保持す６Ｍ１の領域とＶＩη 族元素？加熱供給する第２の領域とＩ領域の中間に位置
して結晶成長温度を調節する第３の領域とがそれぞれ独
立に温度制御可能な状態に形成されてＳす、まず第１の
領域の容器に収容した■族元素と第２領域のＶ族元素と
？反応せしめて璽−■族からなる半導体多結晶全形成後
、第２の領域の■族元素全気化し乍らｇｔ−の領域の前
記多結晶全浴上し該＠液、！−ワ峠−帖晶υ」引上け？
竹ろ゛こと全特徴と丁ａ化ｔ′物半さ体結晶の成長方法
により達成ｆ勺ことができ６つ （ｆ＋ 発凋υ）実施例 第２１凶は不発明に係る結晶成長装置し／Ｊ構成図でｌ
、って第１図υｊ従来構造と異るところはｉｓ供給＃全
金偏ていること、装置か垢堝円（／Ｊ Ｇ ａ Ａ・？
加熱丁６＠域、Ａｓ全加熱し供給する領域および結晶成
長？調節丁／）３つの領域からなり、それぞれ独立に温
度制御されること、８よひ結晶成長全調整できろ秤量機
構金偏えていることである。
物半導体？加熱保持す６Ｍ１の領域とＶＩη 族元素？加熱供給する第２の領域とＩ領域の中間に位置
して結晶成長温度を調節する第３の領域とがそれぞれ独
立に温度制御可能な状態に形成されてＳす、まず第１の
領域の容器に収容した■族元素と第２領域のＶ族元素と
？反応せしめて璽−■族からなる半導体多結晶全形成後
、第２の領域の■族元素全気化し乍らｇｔ−の領域の前
記多結晶全浴上し該＠液、！−ワ峠−帖晶υ」引上け？
竹ろ゛こと全特徴と丁ａ化ｔ′物半さ体結晶の成長方法
により達成ｆ勺ことができ６つ （ｆ＋ 発凋υ）実施例 第２１凶は不発明に係る結晶成長装置し／Ｊ構成図でｌ
、って第１図υｊ従来構造と異るところはｉｓ供給＃全
金偏ていること、装置か垢堝円（／Ｊ Ｇ ａ Ａ・？
加熱丁６＠域、Ａｓ全加熱し供給する領域および結晶成
長？調節丁／）３つの領域からなり、それぞれ独立に温
度制御されること、８よひ結晶成長全調整できろ秤量機
構金偏えていることである。
本発明に係る装置は不純物混入による汚染會防ぐために
化合物半導本を構成する（−ｔａｊ６よびＡｓよりＧ
ａ Ａ ｓ多結晶全形成し、これからＵ）単結晶成長も
可能なこと全特徴とするも０）で、まずこの装置全弔い
６ＧａＡｓ多結晶力成長法を説明する。
化合物半導本を構成する（−ｔａｊ６よびＡｓよりＧ
ａ Ａ ｓ多結晶全形成し、これからＵ）単結晶成長も
可能なこと全特徴とするも０）で、まずこの装置全弔い
６ＧａＡｓ多結晶力成長法を説明する。
第２図に示す装置に２け６ Ａ Ｓ供給源は反応管２ｖ
Ｊ上部に一定Ｕｊ項斜角全もつ石英製の棚１２を反応管
ＬＤ内壁に沿って複数個設けてあり、こυノ棚１２にＡ
ｓ１３をセ、トし外部よりヒータ７’ｆ用いて加熱する
ことにより■族元累？加熱供給する領域を形成してい６
つ なＳＡ５は昇華性元素であって６５０［”Ｃ］にカロ熱
する場合は１気圧の蒸気圧を示すっ 一万〇ａは坩堝１に入れ外部よりヒータ７〃？用いてＧ
ａＡｓｌ７ｒｆｉ点である１２３８〔０Ｃ〕にまで刀口
熱される。
Ｊ上部に一定Ｕｊ項斜角全もつ石英製の棚１２を反応管
ＬＤ内壁に沿って複数個設けてあり、こυノ棚１２にＡ
ｓ１３をセ、トし外部よりヒータ７’ｆ用いて加熱する
ことにより■族元累？加熱供給する領域を形成してい６
つ なＳＡ５は昇華性元素であって６５０［”Ｃ］にカロ熱
する場合は１気圧の蒸気圧を示すっ 一万〇ａは坩堝１に入れ外部よりヒータ７〃？用いてＧ
ａＡｓｌ７ｒｆｉ点である１２３８〔０Ｃ〕にまで刀口
熱される。
コ＼でＧａは重点が２９．７８ 〔℃、ｌ 、沸点が２
４０：’ｌｃ′○の金属であってこの状態では溶融して
いるっなおこれらの操作は反応容器２？充分に排気後コ
ック１４金閉じｒ状櫂で行われてＳり、またンード軸４
や回転支持棒５の回転など単結晶弓１上げに行゛ろ動作
はこの場合関係はないっ さて反応容器２の内部全こυＪ状態に保持すると坩堝１
内のＧａ融液９表面には Ｇａ −１−Ａｓ −＋ ＧａＡｓ の反応によってＧ ａ Ａ ｓが生成されて次第に融液
９がＧａＡｓｙ主体としたものに変化してゆくっ然し効
率的にＣ＋ａＡｓｉ製造するに１′は坩堝Ｊ−加熱す勺
ヒーダ７１ｆ１１層状に形成ぢれているもの？用いて坩
堝Ｉの下部視度？上部に較べて低くなるまうに加熱す６
か或は回転支持棒５全用いて坩堝をプログラム制御して
下けることにより坩堝１σｊ融液中に温度勾配業持たせ
、これにより生成されたＧａＡｓが次々と沈澱して融液
の表面金常にＧａとする方゛法全とることにより促進さ
れる。
４０：’ｌｃ′○の金属であってこの状態では溶融して
いるっなおこれらの操作は反応容器２？充分に排気後コ
ック１４金閉じｒ状櫂で行われてＳり、またンード軸４
や回転支持棒５の回転など単結晶弓１上げに行゛ろ動作
はこの場合関係はないっ さて反応容器２の内部全こυＪ状態に保持すると坩堝１
内のＧａ融液９表面には Ｇａ −１−Ａｓ −＋ ＧａＡｓ の反応によってＧ ａ Ａ ｓが生成されて次第に融液
９がＧａＡｓｙ主体としたものに変化してゆくっ然し効
率的にＣ＋ａＡｓｉ製造するに１′は坩堝Ｊ−加熱す勺
ヒーダ７１ｆ１１層状に形成ぢれているもの？用いて坩
堝Ｉの下部視度？上部に較べて低くなるまうに加熱す６
か或は回転支持棒５全用いて坩堝をプログラム制御して
下けることにより坩堝１σｊ融液中に温度勾配業持たせ
、これにより生成されたＧａＡｓが次々と沈澱して融液
の表面金常にＧａとする方゛法全とることにより促進さ
れる。
次にこのよ一′：Ｉｖｃシて生じたＧａＡｓ多結晶金用
いて単結晶の成長７行うには従来法と同様に、ヒータ７
〃奮用いて１２３８ （’Ｃ）にまで加熱し溶融させた
融液中に種結晶１５？接触嘔せて結晶引上げを行ろ。こ
の場合装置上部のＡｓ加熱供給領域會ヒータ７〃によっ
て６５０〔℃〕に保つことによってＡｓ會蒸発させ溶融
したＧ ａ Ａ ｓより解離するＡｓの蒸気圧と等しく
シ、融液組成が化学量論的組成よりつれること金防ぐっ かかる単結晶成長？行うに当って、種付け、不ッキンク
、肩成長ｊ６まひ直径制御なと？行うには固相と液相界
面に３ける精密な温度調節が必要で＋ｉｈ６が、これは
、中間領域σｊ独立したヒータ７１Ｉによって行われる
。
いて単結晶の成長７行うには従来法と同様に、ヒータ７
〃奮用いて１２３８ （’Ｃ）にまで加熱し溶融させた
融液中に種結晶１５？接触嘔せて結晶引上げを行ろ。こ
の場合装置上部のＡｓ加熱供給領域會ヒータ７〃によっ
て６５０〔℃〕に保つことによってＡｓ會蒸発させ溶融
したＧ ａ Ａ ｓより解離するＡｓの蒸気圧と等しく
シ、融液組成が化学量論的組成よりつれること金防ぐっ かかる単結晶成長？行うに当って、種付け、不ッキンク
、肩成長ｊ６まひ直径制御なと？行うには固相と液相界
面に３ける精密な温度調節が必要で＋ｉｈ６が、これは
、中間領域σｊ独立したヒータ７１Ｉによって行われる
。
次に本装置Ｕノ上部に備えた秤量機構１６はバイ秤りか
らなり結晶成長でれるＧａＡｓの重量変化全秤量し、中
間領域の独立したヒータ７”ｂ温度と連動させて結晶成
長全調整する。これは結晶成長中に１気圧に保持されて
いるＡｓの蒸気圧のため反応容器２の内部に砒素鏡が形
成され、外部から目視によっては結晶成長が観測できな
いことによる。
らなり結晶成長でれるＧａＡｓの重量変化全秤量し、中
間領域の独立したヒータ７”ｂ温度と連動させて結晶成
長全調整する。これは結晶成長中に１気圧に保持されて
いるＡｓの蒸気圧のため反応容器２の内部に砒素鏡が形
成され、外部から目視によっては結晶成長が観測できな
いことによる。
さて結晶成長に当っては坩堝１中の融液に４に固定され
た種結晶１５を接触させて種付けする場合について記し
たが第３図に示すように２種坩堝の使用が効果的である
。
た種結晶１５を接触させて種付けする場合について記し
たが第３図に示すように２種坩堝の使用が効果的である
。
すなわち坩堝１中の融液９の中に坩堝１と同心円させ、
この融液９に種付けすれば酸化がリウ（Ｇａρへ酸化硼
素（Ｂｔｕｓ）Ａｓ４など不純物によるスラフジの結晶
への析出金防ぐことができる。か５る２重坩堝全シード
軸に設置すると効果的である。
この融液９に種付けすれば酸化がリウ（Ｇａρへ酸化硼
素（Ｂｔｕｓ）Ａｓ４など不純物によるスラフジの結晶
への析出金防ぐことができる。か５る２重坩堝全シード
軸に設置すると効果的である。
な２第２図に記した例に２いて坩堝１ｔ−加熱する高温
加熱部のヒーグ７１ｉｌｔカーボンヒータ、高周波刀口
熱の何れでもよく、また固相、液相界面の温度調節？行
″′ＩＩＪＤ熱源７〜としてはヒートバイブ又は反射板
に囲まれにタ７クステンハロゲンクオルツランプ？用い
て赤外別熱？行ってもよい。
加熱部のヒーグ７１ｉｌｔカーボンヒータ、高周波刀口
熱の何れでもよく、また固相、液相界面の温度調節？行
″′ＩＩＪＤ熱源７〜としてはヒートバイブ又は反射板
に囲まれにタ７クステンハロゲンクオルツランプ？用い
て赤外別熱？行ってもよい。
ま１こ反応容器２の温度上昇？避けるためのこの周囲？
水冷する力）或は内部に熱遮蔽板？設けると効果的でゐ
６゜ 憧） 発明の効果 不発明の装置の使用により不純物含有量が少く且つ熱歪
みなどの結晶欠陥の少い化合物半導体結晶の成長が可能
となった。
水冷する力）或は内部に熱遮蔽板？設けると効果的でゐ
６゜ 憧） 発明の効果 不発明の装置の使用により不純物含有量が少く且つ熱歪
みなどの結晶欠陥の少い化合物半導体結晶の成長が可能
となった。
第１図は従来の結晶成長装置の構成図、第２図は不発Ｗ
る結晶成長装置の構成図また第３図は２重坩堝の構成図
である。 図に２いて１は坩堝、２は反応容器、４はノード軸、
７．７，７’、７’／、８はヒータ、９は融液。
る結晶成長装置の構成図また第３図は２重坩堝の構成図
である。 図に２いて１は坩堝、２は反応容器、４はノード軸、
７．７，７’、７’／、８はヒータ、９は融液。
Claims (1)
- 反応装置内に画一■族元素からなる化合物半導成侵温度
會調節する第３の領域とがそれぞれ独立に温度制御可能
な状態に形成されており、まず第１（／Ｊ領域σＪ容器
に収容した曹族元素と第２の領域の■族元素と？反応せ
しめて一−Ｖ族か、らなる半導体多結晶全形成後、第２
の領域の■族７ｃ累を気化し７乍ら第１の領域の前記多
結晶を溶融し該融液、「り単結晶Ｕ〕引上げを行うこと
１−ｗ像とする化合物半導体結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9281982A JPS58209109A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9281982A JPS58209109A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58209109A true JPS58209109A (ja) | 1983-12-06 |
Family
ID=14065031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9281982A Pending JPS58209109A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58209109A (ja) |
-
1982
- 1982-05-31 JP JP9281982A patent/JPS58209109A/ja active Pending
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