JPS5843326B2 - 砒化シリコンの製造方法 - Google Patents
砒化シリコンの製造方法Info
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- JPS5843326B2 JPS5843326B2 JP1382476A JP1382476A JPS5843326B2 JP S5843326 B2 JPS5843326 B2 JP S5843326B2 JP 1382476 A JP1382476 A JP 1382476A JP 1382476 A JP1382476 A JP 1382476A JP S5843326 B2 JPS5843326 B2 JP S5843326B2
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- silicon
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシリコンと砒素とを直接反応させ、両元素の原
子数が１：１である化合物砒化シリコン（ＳｉＡｓ）結
晶を短時間に大量に製造できる工業的方法に関する。
子数が１：１である化合物砒化シリコン（ＳｉＡｓ）結
晶を短時間に大量に製造できる工業的方法に関する。
５ｉＡｓ結晶は構造が単斜晶系に属する層状化合物半導
体であり、禁止帯幅が可視光領域にある（２．２ ｅ
ｖ ）ことで光学素子への応用や、シリコン半導体装置
の製造における不純物砒素の原料としての利用などが考
えられている。
体であり、禁止帯幅が可視光領域にある（２．２ ｅ
ｖ ）ことで光学素子への応用や、シリコン半導体装置
の製造における不純物砒素の原料としての利用などが考
えられている。
従来の５ｉＡｓ結晶の合成には二つの方法があるが、こ
れ等の方法では細い針状や薄いリボン状の小量な結晶し
か製造されない欠点がある。
れ等の方法では細い針状や薄いリボン状の小量な結晶し
か製造されない欠点がある。
一つの方法は石英等のアンプルに細い粉末状のシリコン
と砒素とを真空封入し、Ｓ ｔ Ａ ｓ結晶の溶融点（
１０８３°Ｃ）以上の温度に加熱することでシリコンと
砒素とを反応させる方法である。
と砒素とを真空封入し、Ｓ ｔ Ａ ｓ結晶の溶融点（
１０８３°Ｃ）以上の温度に加熱することでシリコンと
砒素とを反応させる方法である。
この方法では単体砒素の高温での蒸気圧が非常に高い（
たとえば１０００℃で８０気圧）のでアンプルが破裂す
る危険性や砒素が少量しか封入できないことで大量な合
成が不可能である難点があり、合成された結晶形状は非
常に小型であるｏ （Ａｃｔａ Ｃｎｅｍｉｃａ ５
ｃａｎｄ−ｉｎａｖｉｃａ、Ｖｏ１１９，１２３２ペー
ジの報告によると０．７ Ｘ Ｏ，００５Ｘ Ｏ，００
５ｍｍ程度の大きさである。
たとえば１０００℃で８０気圧）のでアンプルが破裂す
る危険性や砒素が少量しか封入できないことで大量な合
成が不可能である難点があり、合成された結晶形状は非
常に小型であるｏ （Ａｃｔａ Ｃｎｅｍｉｃａ ５
ｃａｎｄ−ｉｎａｖｉｃａ、Ｖｏ１１９，１２３２ペー
ジの報告によると０．７ Ｘ Ｏ，００５Ｘ Ｏ，００
５ｍｍ程度の大きさである。
）他の一つの方法は、ヨー素等の化学輸送剤を媒介とし
てシリコンと砒素とを気相反応させて製造する。
てシリコンと砒素とを気相反応させて製造する。
長いアンプルの一端にシリコン、他端に砒素、を少量の
ヨー素と共に真空封入し、シリコン側を１０００〜１１
００℃、砒素側を５００〜６００℃の温度に加熱するこ
とでヨー化シリコン及びヨー化砒素が生成気化され、ア
ンプルの中間部で両者が反応して５ｉＡａ結晶が合成さ
れる。
ヨー素と共に真空封入し、シリコン側を１０００〜１１
００℃、砒素側を５００〜６００℃の温度に加熱するこ
とでヨー化シリコン及びヨー化砒素が生成気化され、ア
ンプルの中間部で両者が反応して５ｉＡａ結晶が合成さ
れる。
この方法は気相成長であるので反応速度が遅く、従って
合成時間が長く掛り、結晶形状は薄片状となる（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖ
ｏｌ 。
合成時間が長く掛り、結晶形状は薄片状となる（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖ
ｏｌ 。
４２、Ｈ６９ページの報告によると２日の反応時間で２
０Ｘ４Ｘ０．２ｍｍの形状）。
０Ｘ４Ｘ０．２ｍｍの形状）。
本発明は上述した従来の製造方法の欠点を解決して安全
で短時間に大量に製造する工業的方法を提供するもので
ある。
で短時間に大量に製造する工業的方法を提供するもので
ある。
本発明による方法は、シリコンと蒸気化した砒素とを直
接反応させ溶融状態の５ｉＡｓを合成した後は結晶化す
る方法である。
接反応させ溶融状態の５ｉＡｓを合成した後は結晶化す
る方法である。
シリコンと砒素とは高温で直接反応するが、反応した５
ｉＡｓが分解しないで化合物の状態を保つには、ある圧
力の砒素蒸気を与える必要がある。
ｉＡｓが分解しないで化合物の状態を保つには、ある圧
力の砒素蒸気を与える必要がある。
本発明は反応した５ｉＡｓが溶融状態に於て分解せず安
定に存在し、その５ｉＡｓを安全に結晶化させる条件を
提供するものである。
定に存在し、その５ｉＡｓを安全に結晶化させる条件を
提供するものである。
本発明の方法を図面により詳細にのべる。
第一図は封管法で本発明を実施する態様の略図であり、
約Ｉ Ｘ １０−５ｍｍＨｇに真空封止された石英アン
プル１にはその一端に塊状シリコン２を入れた石英ボー
ト３が、他端に金属砒素４が夫々挿入されている。
約Ｉ Ｘ １０−５ｍｍＨｇに真空封止された石英アン
プル１にはその一端に塊状シリコン２を入れた石英ボー
ト３が、他端に金属砒素４が夫々挿入されている。
砒素は化合物を合成するに必要な量の外に合成時のアン
プル中にある圧力の砒素蒸気を保つに必要な量も加えな
ければならない。
プル中にある圧力の砒素蒸気を保つに必要な量も加えな
ければならない。
石英ボート中に溶融状の５ｉＡｓを合成するためにボー
ト側の温度Ｔ１を電気炉５により５ｉＡｓの溶融点１０
８３℃以上に加熱する。
ト側の温度Ｔ１を電気炉５により５ｉＡｓの溶融点１０
８３℃以上に加熱する。
同時に電気炉６により砒素側温度Ｔ２を上昇させること
で砒素を昇華させ、この砒素蒸気と固体状シリコンを反
応させる。
で砒素を昇華させ、この砒素蒸気と固体状シリコンを反
応させる。
この時の反応管内の砒素雰囲気の圧力は砒素のＴ２の温
度における蒸気圧で決まる。
度における蒸気圧で決まる。
反応が進行してボート内のシリコンが全て溶融状５ｉＡ
ｓになるための反応管内の砒素圧力の条件を得る目的で
砒素側の温度Ｔ２を色々と変えて合成したところ、Ｔ２
が６４０ ’Ｃ以上でなければ反応が進行しない結果が
得られた。
ｓになるための反応管内の砒素圧力の条件を得る目的で
砒素側の温度Ｔ２を色々と変えて合成したところ、Ｔ２
が６４０ ’Ｃ以上でなければ反応が進行しない結果が
得られた。
６４０℃での反応管内の砒素圧力は２．０気圧である。
注意すべきことはＴ２の温度を上げすぎると反応管内の
圧力が上昇して破裂する危険性がある。
圧力が上昇して破裂する危険性がある。
標準透明石英反応管の場合、耐圧強度はその管径によっ
て異なるが、径３５闘程度では１１００℃において１０
気圧程の圧力に耐えると言われている。
て異なるが、径３５闘程度では１１００℃において１０
気圧程の圧力に耐えると言われている。
本製造方法では２気圧以上であれば反応が進行するが、
安全をみて５気圧程度以下に止める方が無難である。
安全をみて５気圧程度以下に止める方が無難である。
合成された溶融状５ｉＡｓにはＴ２を合成時の温度に保
ちつつボート側温度Ｔ１を下げることで結晶化する。
ちつつボート側温度Ｔ１を下げることで結晶化する。
以上を要約するに本発明は反応管内にシリコンと砒素と
を真空封入しシリコンの温度を５ｉＡｓの溶融点１０８
３℃以上反応管の軟化点以下に保つたもとで反応管に２
．０気圧以上の砒素蒸気を発生させるべき砒素の温度を
６４０℃以上砒素の融点以下に加熱することで溶融状の
Ｓ ｉ Ａｓを合成し、これを結晶化することを特徴と
する５ｉＡｓ結晶の製造方法である。
を真空封入しシリコンの温度を５ｉＡｓの溶融点１０８
３℃以上反応管の軟化点以下に保つたもとで反応管に２
．０気圧以上の砒素蒸気を発生させるべき砒素の温度を
６４０℃以上砒素の融点以下に加熱することで溶融状の
Ｓ ｉ Ａｓを合成し、これを結晶化することを特徴と
する５ｉＡｓ結晶の製造方法である。
本方法によれば液相から結晶化するので大量な製造が可
能であり、反応管内砒素圧力も安全な範囲に設定するこ
とが出来る。
能であり、反応管内砒素圧力も安全な範囲に設定するこ
とが出来る。
実施例 １
内径３５關、長さ７０ｃｒｒＬの反応管にシリコン５（
Ｂｉ’、砒素１５（Ｂｉ’をＩ Ｘ １０−’朋Ｈｇの
真空度で封入し、シリコン側温度Ｔ１を１１００℃、砒
素側温度Ｔ２を６５０℃の温度条件で３０分間放置した
後にアンプルを右側に移動することでボートの右側から
結晶化したところ１８３ｇの層状の５ｉＡｓ結晶インゴ
ツトが得られた。
Ｂｉ’、砒素１５（Ｂｉ’をＩ Ｘ １０−’朋Ｈｇの
真空度で封入し、シリコン側温度Ｔ１を１１００℃、砒
素側温度Ｔ２を６５０℃の温度条件で３０分間放置した
後にアンプルを右側に移動することでボートの右側から
結晶化したところ１８３ｇの層状の５ｉＡｓ結晶インゴ
ツトが得られた。
電気的測定により結晶はキャリヤー濃度１．３ Ｘ １
０１６ｃｍ、−３、移動度２４ＣＩ？Ｌ／Ｖ・ｓｅｃの
Ｐ型半導体であった。
０１６ｃｍ、−３、移動度２４ＣＩ？Ｌ／Ｖ・ｓｅｃの
Ｐ型半導体であった。
本発明の条件以外の合成例としてＴ２を６５０℃から６
００℃まで下げた温度条件では砒素濃度が５．５原子％
のポーラス状のシリコン結晶が得うれ、５ｉＡｓ合或の
目的は達成されなかった。
００℃まで下げた温度条件では砒素濃度が５．５原子％
のポーラス状のシリコン結晶が得うれ、５ｉＡｓ合或の
目的は達成されなかった。
第１図は本発明の実施に使用した装置の概要を示す断面
図であり、第２図は装置内の温度分布を示したグラフで
ある。 １・・・・・・アンプル、２・・・・・・塊状シリコン
、３・・−・・石英ボート、４・・・・・・金属砒素、
５，６・・・・・・電気炉。
図であり、第２図は装置内の温度分布を示したグラフで
ある。 １・・・・・・アンプル、２・・・・・・塊状シリコン
、３・・−・・石英ボート、４・・・・・・金属砒素、
５，６・・・・・・電気炉。
Claims (1)
- １ カプセルにシリコンと砒素とを真空封入し、シリコ
ンを１０８３℃以上カプセルの軟化点以下の温度に、砒
素を６４０℃以上砒素の融点以下の温度に夫々別々に加
熱して溶融状態Ｏ砒素シリコン（ＳｉＡｓ）を合威し、
しかる後砒化シリコンを結晶化することを特徴とする砒
化シリコン結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1382476A JPS5843326B2 (ja) | 1976-02-10 | 1976-02-10 | 砒化シリコンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1382476A JPS5843326B2 (ja) | 1976-02-10 | 1976-02-10 | 砒化シリコンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5296998A JPS5296998A (en) | 1977-08-15 |
| JPS5843326B2 true JPS5843326B2 (ja) | 1983-09-26 |
Family
ID=11844012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1382476A Expired JPS5843326B2 (ja) | 1976-02-10 | 1976-02-10 | 砒化シリコンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5843326B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6236237B2 (ja) * | 1978-06-02 | 1987-08-06 | Nippon Musical Instruments Mfg |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111334857B (zh) * | 2020-03-25 | 2021-04-16 | 深圳先进技术研究院 | 一种SiP晶体生长调控方法 |
| CN114717659A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-08 | 山西中科晶电信息材料有限公司 | 一种砷化镓单晶晶体及其制备方法 |
-
1976
- 1976-02-10 JP JP1382476A patent/JPS5843326B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6236237B2 (ja) * | 1978-06-02 | 1987-08-06 | Nippon Musical Instruments Mfg |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5296998A (en) | 1977-08-15 |
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