JPS5855394A - 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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- JPS5855394A JPS5855394A JP15079981A JP15079981A JPS5855394A JP S5855394 A JPS5855394 A JP S5855394A JP 15079981 A JP15079981 A JP 15079981A JP 15079981 A JP15079981 A JP 15079981A JP S5855394 A JPS5855394 A JP S5855394A
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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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/36—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
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- Organic Chemistry (AREA)
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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、引上げ法により所望の量の不純物を含みかつ
無転位ないし低転位の化合物半導体単結晶を成長させる
方法に関する。
無転位ないし低転位の化合物半導体単結晶を成長させる
方法に関する。
８Ｎ結晶の無転位成長方法としては、従来よりネッキン
グ・イン法が知られており、これは現在も無転位１の大
量生産に寄与している。また、８１ ｅ ｉｎｅｍａ
ｎｎらによりネッキング・イン法が０１人Ｓ等暑こつい
ても有効であることが、文＠ ＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗ
ｔｈ ｐ、 ８１． ＠ｄ、 ｂｙ ）Ｌ ８．
Ｆｅｔｔｅｒ、 Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ
。
グ・イン法が知られており、これは現在も無転位１の大
量生産に寄与している。また、８１ ｅ ｉｎｅｍａ
ｎｎらによりネッキング・イン法が０１人Ｓ等暑こつい
ても有効であることが、文＠ ＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗ
ｔｈ ｐ、 ８１． ＠ｄ、 ｂｙ ）Ｌ ８．
Ｆｅｔｔｅｒ、 Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ
。
Ｑｘｆｏｒｄ （１９６７）で発表している。
Ｓｔ＠ｉｎｅｍａｎｎらは無転位成長の条件として、（
ＩＪネツキン・イン、 （２）１ｍｌｌ［界面を平坦曇
こすること、（３）成長結晶中の特に固液界面近傍の温
度勾配をできるだけ小さくすること、を挙げているが、
ＧａＡａをはじめとする化合物半導体の場合にはこれら
の条件を満九丁ことは技術的暑こ非常に離しいことが知
られている。一方、関らによれば、Ｓやｌ’ｅなど特定
の不純物を高濃Ｊ［ｆ（富む融液から結晶成長を行うと
、上記条件のうちいくつかを欠く場合曇こも比収的容易
に無転位結晶の成長が可屈であると、文献日本結晶学会
誌１８ （１９７６）ν２３２６に記載してｌ、）る。
ＩＪネツキン・イン、 （２）１ｍｌｌ［界面を平坦曇
こすること、（３）成長結晶中の特に固液界面近傍の温
度勾配をできるだけ小さくすること、を挙げているが、
ＧａＡａをはじめとする化合物半導体の場合にはこれら
の条件を満九丁ことは技術的暑こ非常に離しいことが知
られている。一方、関らによれば、Ｓやｌ’ｅなど特定
の不純物を高濃Ｊ［ｆ（富む融液から結晶成長を行うと
、上記条件のうちいくつかを欠く場合曇こも比収的容易
に無転位結晶の成長が可屈であると、文献日本結晶学会
誌１８ （１９７６）ν２３２６に記載してｌ、）る。
しかし、この方法では不純物濃度がＩ Ｘ １０−１５
ｃｍ＋”以上と極めて高くかつ特定の不純物を含む結晶
しか得られないため必ずしも半導体装置に別層できると
は限らない。また不純物添加法としては不純物元素をＭ
ＩＮ中に添加する方法が一般的であるが、Ｌ′ＰＺｎＯ
ように蒸気圧Ｃ）Ｊｌｉい場合には蒸発による損失が避
けられないし、８１を添加し九Ｇ１人＄結晶を作成する
場合のように８ｉＯ方がＧａＡａ Ｏ融点よりも高いた
め均一にｍ液中に混ぜることが難しく戚た昇温中に８１
とＢ、０１が反応するなど、再構性良く所ＮＣ）濃度の
結晶を得ることは離しい。
ｃｍ＋”以上と極めて高くかつ特定の不純物を含む結晶
しか得られないため必ずしも半導体装置に別層できると
は限らない。また不純物添加法としては不純物元素をＭ
ＩＮ中に添加する方法が一般的であるが、Ｌ′ＰＺｎＯ
ように蒸気圧Ｃ）Ｊｌｉい場合には蒸発による損失が避
けられないし、８１を添加し九Ｇ１人＄結晶を作成する
場合のように８ｉＯ方がＧａＡａ Ｏ融点よりも高いた
め均一にｍ液中に混ぜることが難しく戚た昇温中に８１
とＢ、０１が反応するなど、再構性良く所ＮＣ）濃度の
結晶を得ることは離しい。
本発明は牛尋体懐ｔに使用される所望の濃度Ｏ不＃１物
を含む化合物半導体結晶を引上げ法ｌこよって無転位な
いし低転位で再属性よく成長させる方法を提供するもの
である。
を含む化合物半導体結晶を引上げ法ｌこよって無転位な
いし低転位で再属性よく成長させる方法を提供するもの
である。
本発明の方法は、化合釣手導体結晶をＭ濯から引上げ法
−こより成長させる４Ｃ際し、ｔず不純物を高濃度に含
む纂ｌの融１［を用いて所望の結晶径まで無転位ないし
低転位の結晶を成長させ、次いでこの結晶から所望の結
晶ｌｌ！ｔもった結晶をとり出しく８３参照ン、これを
撫子結晶として不純物を添加していｔいＮ２の融［を用
いρ）つ前記種子結晶を所定ｏ １ 浴、０＞し込むこ
とｌこよりｌｓ２の融液中に不純物を所望の濃度含ませ
たのち、所望の不純物濃度を含む結晶を無転位ないし低
転位で成長させることを特徴としている。また、さらに
このようにして作成し九結晶な種子結晶とし、前記種子
結晶中ｌこ含まれている不純物とはＪ％なる不純物を添
加しであるあるいは不純物を添加していない第３の融液
を用いて結晶を成長させることを特徴としている。
−こより成長させる４Ｃ際し、ｔず不純物を高濃度に含
む纂ｌの融１［を用いて所望の結晶径まで無転位ないし
低転位の結晶を成長させ、次いでこの結晶から所望の結
晶ｌｌ！ｔもった結晶をとり出しく８３参照ン、これを
撫子結晶として不純物を添加していｔいＮ２の融［を用
いρ）つ前記種子結晶を所定ｏ １ 浴、０＞し込むこ
とｌこよりｌｓ２の融液中に不純物を所望の濃度含ませ
たのち、所望の不純物濃度を含む結晶を無転位ないし低
転位で成長させることを特徴としている。また、さらに
このようにして作成し九結晶な種子結晶とし、前記種子
結晶中ｌこ含まれている不純物とはＪ％なる不純物を添
加しであるあるいは不純物を添加していない第３の融液
を用いて結晶を成長させることを特徴としている。
以下本発明を液体カプセル法によりＧａＡｎ 単結晶を
作成するときの実施例をもとに説明する。
作成するときの実施例をもとに説明する。
第１図に、使用Ｔる装置の費部断面構造を示した。結晶
成長工程を２Ｒ階あるいは３戚ｐ＃Ｉこ分ける点を歎け
ば、定常的な結晶成長方法は従来の方法と変らない。Ｔ
なわち加熱炉ｌ内のルツボ２４こ化合物の分解を抑止す
るに十分な圧力なＩｈ０ｎ Ｊｕ１３上に加えながら
ほぼ化学量論的組成の化合物鳳科を溶解し九〇ａＡｓ融
液４を形成し種子結晶５をＢ雪０１農３を通して１ｌｉ
ｌｌｌｌｌ［４に接触させ、直径制御を行いながらＧａ
Ａａ率結晶を引上げる。
成長工程を２Ｒ階あるいは３戚ｐ＃Ｉこ分ける点を歎け
ば、定常的な結晶成長方法は従来の方法と変らない。Ｔ
なわち加熱炉ｌ内のルツボ２４こ化合物の分解を抑止す
るに十分な圧力なＩｈ０ｎ Ｊｕ１３上に加えながら
ほぼ化学量論的組成の化合物鳳科を溶解し九〇ａＡｓ融
液４を形成し種子結晶５をＢ雪０１農３を通して１ｌｉ
ｌｌｌｌｌ［４に接触させ、直径制御を行いながらＧａ
Ａａ率結晶を引上げる。
この発明においては、まず、高濃ＷＬ＃こ不純物を含ん
だ第１ ＯＧｍＡｍ融叡、例えば８１を１０” ｃ’ｍ
”以上溶かし込んだ融液を用意する。そしてＪｌｉ図
の装置を用い、細い棒状ＯＩＩ子結晶をこの＄ １ ｅ
）＠ｇ＃ｃ＊ｓｇ甘、所望Ｔる結晶径、例えば４０〜５
０■φまで成長させて一旦結晶成長を終える。このと赤
用いる種子結晶は通常レベルの転位を含んだものでよい
。こうして１１１１１ｍ階の結晶成長工程で得られたＧ
ａ人−結晶を第２ｇＨに示Ｔ 、３１１ ＯＧａＡｓ融
液は高ｍＩＩＬに不純物を含んでいるため、得られるＧ
ａ人−結晶は無転位ないし低転位のもＯとなる。
だ第１ ＯＧｍＡｍ融叡、例えば８１を１０” ｃ’ｍ
”以上溶かし込んだ融液を用意する。そしてＪｌｉ図
の装置を用い、細い棒状ＯＩＩ子結晶をこの＄ １ ｅ
）＠ｇ＃ｃ＊ｓｇ甘、所望Ｔる結晶径、例えば４０〜５
０■φまで成長させて一旦結晶成長を終える。このと赤
用いる種子結晶は通常レベルの転位を含んだものでよい
。こうして１１１１１ｍ階の結晶成長工程で得られたＧ
ａ人−結晶を第２ｇＨに示Ｔ 、３１１ ＯＧａＡｓ融
液は高ｍＩＩＬに不純物を含んでいるため、得られるＧ
ａ人−結晶は無転位ないし低転位のもＯとなる。
この結晶の一部を切出しキャリア濃度を測定することに
より結晶中に含まれる不純物濃度を把握しておく。
より結晶中に含まれる不純物濃度を把握しておく。
次いで得られ九〇ａＡ−半結晶を種子結晶として。
今度は不純物を添加していない第２のＧａＡｓ 融液
を用いてＪＩｇ−２段階の結晶成長を行う。このとき所
望の不純物濃度の結晶が得られるようＨ一種子結晶中の
不純物濃度から算定し７を所定の量の種子結晶を溶かし
、災に一時間引上げを停止しておくことにより融液を引
上げｉＩ＆ｊ偏Ｋに調整でき、同時ｌこ纂２融浪中の不
純物濃度を均一φζでき、活性な８１が＠接Ｂ２０１と
接触せず、丁でに該種子結晶に固溶体として取込まれて
いるため８現性良く所望の不純物浸度の単結晶が得られ
る。また既（こ種子結晶が所望の結晶径を有するから、
この＠２段階では結晶径を増丁必要がない。し九がって
、得られる低濃度不純物のＧａＡｓ単結晶では種子結晶
から径を増丁ときｌこ結晶肩口力）ら入る転位等を避け
ることができる。
を用いてＪＩｇ−２段階の結晶成長を行う。このとき所
望の不純物濃度の結晶が得られるようＨ一種子結晶中の
不純物濃度から算定し７を所定の量の種子結晶を溶かし
、災に一時間引上げを停止しておくことにより融液を引
上げｉＩ＆ｊ偏Ｋに調整でき、同時ｌこ纂２融浪中の不
純物濃度を均一φζでき、活性な８１が＠接Ｂ２０１と
接触せず、丁でに該種子結晶に固溶体として取込まれて
いるため８現性良く所望の不純物浸度の単結晶が得られ
る。また既（こ種子結晶が所望の結晶径を有するから、
この＠２段階では結晶径を増丁必要がない。し九がって
、得られる低濃度不純物のＧａＡｓ単結晶では種子結晶
から径を増丁ときｌこ結晶肩口力）ら入る転位等を避け
ることができる。
こうして、種子結晶力１ら一定の距離をおい友結晶部は
、無転位ないし低転位密度で、かつ所望の結晶径、所望
の不純物湿度を含むＧａＡｓ ｉ Ｍ晶となる。従来の
方法による、低濃度領域の不純物を含むＧａＡａ結晶で
は、結晶径４０ｍｍψ以上で転位密度が１０’ｃｍ
以上あったが、この発明の方法ｌこよれば転位密度１０
” ｃｍ−”以下のＧａＡ ｓ単結晶が得られた。
、無転位ないし低転位密度で、かつ所望の結晶径、所望
の不純物湿度を含むＧａＡｓ ｉ Ｍ晶となる。従来の
方法による、低濃度領域の不純物を含むＧａＡａ結晶で
は、結晶径４０ｍｍψ以上で転位密度が１０’ｃｍ
以上あったが、この発明の方法ｌこよれば転位密度１０
” ｃｍ−”以下のＧａＡ ｓ単結晶が得られた。
また、８ｎのように高濃度に６加しても低転位化の効果
のない不純物を添加した結晶を得たい場合や半絶縁性結
晶を得るため電気的ｌこ活性な不純物Ｓ度を１０１５■
−３以下ｌこ抑えたい場合には、 前記し九方法で得ら
れ九低濃度無転位結晶な種子結晶とし、所望の不純物を
添加しであるあるいは不純物を添加していｔいｊＩ３の
融液を用いてＭ３Ｒ階の結晶成長を行うことにより所望
の結晶を得ることができる。
のない不純物を添加した結晶を得たい場合や半絶縁性結
晶を得るため電気的ｌこ活性な不純物Ｓ度を１０１５■
−３以下ｌこ抑えたい場合には、 前記し九方法で得ら
れ九低濃度無転位結晶な種子結晶とし、所望の不純物を
添加しであるあるいは不純物を添加していｔいｊＩ３の
融液を用いてＭ３Ｒ階の結晶成長を行うことにより所望
の結晶を得ることができる。
以上のように本発明によれば、従来無転位化に重畳とさ
れていたネッキング・イン法などの難しい技術を利用す
ることなく、転位等の欠陥が最も尋人される結晶肩部の
彫成も必Ｉ！なく、比軟的容易１こ、所望の不純物濃度
を含む所望Ｏ結晶径の化合物中導体結晶を引上げること
ができる。
れていたネッキング・イン法などの難しい技術を利用す
ることなく、転位等の欠陥が最も尋人される結晶肩部の
彫成も必Ｉ！なく、比軟的容易１こ、所望の不純物濃度
を含む所望Ｏ結晶径の化合物中導体結晶を引上げること
ができる。
なお、以上の貌ＦＩＡ−こはＧａＡａ結晶を用いたが、
この発明の方法はＧａＰやＩｎＰなど、＠０化合物半導
体の結晶成長に過用しても有用である。
この発明の方法はＧａＰやＩｎＰなど、＠０化合物半導
体の結晶成長に過用しても有用である。
ＪＩＩ１図は液体カプセル法の装置の貴ｓｗＲＩＩｒ図
、第２図はこの発明の方法における第２段階の結晶成長
工程で使用される種子結晶を示す図である。 ＠３図は第１段階で作成された結晶を示し纂２段階で用
いる種子結晶の切出しの状態を示す図であ１・・・加熱
炉、 ２・・・ルツボ、 ３・・・ＢｍＯａｌｌｌ、４
・・・Ｇ１人ｓＭｇ、５・・・種子結晶、 ６・・・Ｇ
ａＡｓ単結晶、 ７・・・菖２Ｒ階で用いる種子結晶の
切断面、 ８・・・菖２段階で用いる檻子結晶代理人
弁理士 則近憲佑 は力）１名＝４６二 第１図 第２図 館３図
、第２図はこの発明の方法における第２段階の結晶成長
工程で使用される種子結晶を示す図である。 ＠３図は第１段階で作成された結晶を示し纂２段階で用
いる種子結晶の切出しの状態を示す図であ１・・・加熱
炉、 ２・・・ルツボ、 ３・・・ＢｍＯａｌｌｌ、４
・・・Ｇ１人ｓＭｇ、５・・・種子結晶、 ６・・・Ｇ
ａＡｓ単結晶、 ７・・・菖２Ｒ階で用いる種子結晶の
切断面、 ８・・・菖２段階で用いる檻子結晶代理人
弁理士 則近憲佑 は力）１名＝４６二 第１図 第２図 館３図
Claims (4)
- （１）化合物半導体単結晶をＩＩＩＩＩＩＩ［から引上
げ法番こより製造する際、不純物を高濃度に含む第１０
融液な用いて所望の結晶径韮で無転位ないし低転位の結
晶を成長させ、次いでこの所望の径をもった結晶な種子
結晶とし、不純物を添加していない纂２の融般を用い、
かつ前記様子結晶を所定の量ｆ８か丁ことにより、第２
０融液中ｌこ不純物を所望の濃度含ませたのち、所望の
不純物濃度な含む結晶を成Ａさせることを４１黴とする
化合物半導体単結晶の製造方法。 - （２）１１１１１の融液に含まれる不純物が８ｉ、８．
Ｔｏ、ＺｎＡ／あるいはＮである前記特許請求範囲第１
項記載の化合物＃Ｐ４体単結晶の製造方法。 - （３）化合物子導体がＧａＡｓ、 Ｇａ５ｐ、 ＩｓＰ
である前記％＃！Ｆ請Ｘ魂囮第２項記載の化合物半導体
単結晶の製造方法。 - （４） 化合物半導体単結晶を融ｇ、から引上げ法に
ょす製造する際、不純物を高濃度に含む第１の融液を用
い【所望の結晶径まで無転位ないし低転位の結晶を成長
させ、次いで所望の径をもった結晶を種子結晶とし、不
純物を添加していない第２の融液な用い、かつ前記種子
結晶を所建の量溶かすことにより、第２の融液中に不純
物を所望の濃度含ませたのち、所望の不純物濃度を含む
結晶を成長させ、次いで前記の所望の不純物濃度を含む
結晶を種子結晶とし、前記種子結晶中に含まれる不純物
とは興なる不純物を添加しであるあるいは不純物を添加
していない第３の融液を用いて結晶を成長させることを
特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15079981A JPS5855394A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP15079981A JPS5855394A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5855394A true JPS5855394A (ja) | 1983-04-01 |
Family
ID=15504678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15079981A Pending JPS5855394A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5855394A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01188495A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-27 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPH01290587A (ja) * | 1988-05-16 | 1989-11-22 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1981
- 1981-09-25 JP JP15079981A patent/JPS5855394A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01188495A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-27 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPH01290587A (ja) * | 1988-05-16 | 1989-11-22 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
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