JPS59227800A - 化合物半導体製造用部材 - Google Patents

化合物半導体製造用部材

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JPS59227800A
JPS59227800A JP8954683A JP8954683A JPS59227800A JP S59227800 A JPS59227800 A JP S59227800A JP 8954683 A JP8954683 A JP 8954683A JP 8954683 A JP8954683 A JP 8954683A JP S59227800 A JPS59227800 A JP S59227800A
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JP
Japan
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coating
layer
quartz
nitride
compound semiconductor
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Pending
Application number
JP8954683A
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English (en)
Inventor
Takeshi Yoshioka
剛 吉岡
Akira Doi
陽 土居
Keiichiro Fujita
藤田 慶一郎
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10Crucibles or containers for supporting the melt

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)技術分野 本発明は化合物半導体単結晶製造用部材に関するもので
あり詳しくは回転引き上げ法用または横引法用部材であ
る坩堝、コラクル、砒素圧制御用コンテナ、ボート、ラ
イナーチューブ、。ボートサポートに関する。
(ロ)技術の背景 回転引き上げ法または横引法によって砒化ガリウム(G
a −As )等の化合物半導体製造用を得るには通常
石英ガラス(Si02)製の部材が用いられる。石英ガ
ラスは一般に高純度のものを得るのが容易かつ耐熱性良
好という・優れた特徴を有しており、半導体単結晶育成
容器としては好適な材料と言えるからである。しかし、
石英ガラスは単独で用いた場合には、第1表に示すよう
に部材側に種々の問題点があり、なかでもSi等の不純
物の混入は単結晶の絶縁性低下、熱的な不安定性及び基
板特性の再現性が得にくい等、種々の悪影響を生せしめ
る。通常はこの不純物補償の為に酸素やクロムのドーピ
ングがなされるが、これらドーピングによって半導体単
結晶の半絶縁性は確保されるものの、プレーナーIC作
成の工程等でイオン打ち込み後の熱処理により絶縁性が
低下するなど種々の問題がある。近年、不純物の混入を
防止する為、Si以外の耐熱材料部材として、パイロリ
イテイツクボロンナイトランド(P−BN)製の坩堝が
開発され、それによって比較的純度も良く、形状も良好
なアンドープ半絶縁性単結晶が得られることが報告され
ている。しかしこのP−BN坩堝は、その価格が従来の
石英製品の20〜60倍と高価であることに加えて、坩
堝のみをP−BN製にするだけでは、コラクルや砒素圧
制御用コンテナと融液蒸気が反応することにより生じる
不純物の混入には抑制効果がなく、単結晶の高純度化も
もう一歩というのが現状である。さらには、これらの寿
命が、短かいことも半導体製造分野における大きな問題
となっている。
第  1   表 石英部材の欠点 (ハ)発明の開示 本発明はかかる石英製部材の欠点を解消し、化合物半導
体単結晶を得るのに好適な部材を提供することを目的と
し、その特徴とするところは、石英製の各種製造用部材
全面にプラズマCVD法により緻密で高純度な窒化硼素
(BN) 、窒化アルミニウム(、UN)もしくはこれ
らの化合物の薄膜を設けることにある。BN、 kit
N、及びこれらの化合物は衆知のように、化合物半導体
融液との反応性が極めて低く、例え反応して融液中に混
入しても単結晶の半導体特性を致命的に劣下せしめない
物質であり、これら石英部材表面へのコーテイング物質
として、最適であると考えられる。更には、これら被覆
物質は高温においても優れた強度を有する為、石英部材
に密着性良く蒸着させれば、熱衝撃、機械的衝撃から石
英部材を守り、割れを防ぐと共に数回の使用が可能とな
り単結晶製造コスト低減にも貢献するという一石二鳥の
役割を果たすイクルを数回繰り返した場合には、SiO
2上に単にBNやAiNを被覆するのみでは、クラック
が発生したりまた、基材である石英が変形してしまい充
分な効果を挙げることができなかった。本願発明はかか
る問題点を解決するために鋭意検討を加えた結果、複数
回の使用によってもクラックが発生せず、変形を起さず
かつ光透過性のある化合物半導体製造用部材の開発に成
功したものである。
本願発明の要旨は、化合物半導体製造用の石英部材に第
1層が窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムより
なる群より1種以上を選んでなるか、またはその複合物
よりなり、第2層としては窒化硼素、窒化アルミニウム
またはその複合物を被覆してなりかつ、第1層と第2層
を合計した厚みが0.5μm〜5 mmの範囲にあり、
かつ第1層およびまたは、第2層の結晶系が主としてア
モルファス構造を持つことを特徴とする化合物半導体製
造用部材を提供するものである。その構成は石英部材と
BN、AzNの間の熱膨張係数が中間の値をもち、変形
の抵抗となるヤング率が高温においても秀れている。窒
化ケイ素、(Si3N+) 、炭化ケイ素(SiC)ま
たはAzNを中間層とし、その外層にBNまたはAiN
またはその複合物を形成させたものである。か、かる構
造の化合物半導体製造用部材はBN、AzNと化合物半
導体との濡れ性が少ないこと、また内部よりの不純物混
入を防止すると共に、第1層、第2層の厚みが厚い場合
には石英基体の補強材ともなりうるものである。尚、本
発明のコーティング部材は、各々をひとまとめのセット
として使用するところに意味があり、これによって回転
引上法の場合は、坩堝やコラクル、また横引法の場合は
、ボート、ライナー管、ボートサポート1石英管等から
砒素圧制御用コンテナ等の融液と直接接触しない部材と
半導体用蒸気が反応して間接的に生じる不純物の混入が
同時に抑制され極めて高純度な半導体単結晶が得られる
ことになるそれぞれの用途に応じて被覆層の厚みを制御
し利用することが可能である。以下本発明の限定理由を
述べる。まず被覆層の膜厚について限定した理由につい
ては、その膜厚が0.5μm以下では被覆層の好果が認
められず、単結晶中にもSi等が不純物として混入する
からであり、また571Oに以」二にした場合には、製
造コストが極めて高くなるからである。第1層、第2層
の厚みの配分は使用条件によって異るか、例えばm−v
族化合物半導体の場合には第1層よりも、むしろ第2層
を厚くした方が良好との結果が得られている。また第1
層、第2層の合計厚みは使用個所によって異なるが、高
温の長時間かかるボート等には厚い被覆層とすることが
特に効果があり、また砒素圧制御用コンテナー等への被
覆層はボート等に比較すると薄くてもよい。また、これ
ら被覆層が主としてアモルファスである理由は、光透過
性が良好なことによる。
即ち半導体の単結晶が育成される過程を観察し、工程の
制御が可能となり、この効果は特に大きい。
次にこれら被覆層の形成方法としては、プラズマCVD
法が望ましい。その理由については石英部材の軟化温度
が理由である。坩堝やコラクルのような比較的形状が複
雑なものに均一に被覆を施すにはCVDが秀れているこ
とは衆知の事実であるが、元来BN及びAfflNは高
温生成物質であり、反応性の高いガスを用いても通常の
CVD法では1200℃程度の高温が必要となる。しか
し石英の軟化温度は900℃付近であるので通常のCV
D法では石英部材が熱変形してしまう。そこでこの蒸着
温度を大幅に低下させるべく種々検討した結果、反応ガ
スを高周波電界等の付加によりプラズマ化し、反応性を
高めた結果、はじめて900℃以下の比較的低温におい
てもBN、AlR等の高温生成物質の合成が可能となっ
たからである。さらに言えばこれら、BN、 AiN及
び、これら化合物の被覆効果は、石英製部材のみに有効
ではなく、他の耐熱性セラミック製の部材に対しても同
様に有効であることをいうまでもない。以下実施例によ
り本発明の詳細な説明を行う。
に)実施例 (実施例1 ) 13.56MHz c)高周波を利用
1.(Si3CA4+NH3)混合ガスをグロー放電せ
しめ850℃に加熱した石英部材に6μの厚みのアモル
ファス5isN4を被覆しく BCl3 +NH3)混
合ガスをグロー放電厚さのアモルファスBN被覆を施し
た後、これらをGa −As単結晶育成実験に用いた。
その結果得られた単結晶についてSIMS分析により不
純物濃度を測定したところ、第2表に示したように極め
て高純度化されていることが判明した。
第  2  表 BN被覆型部材により育成されたGa −As単結晶の
不純物濃度分析結果 (実施例2)第1層として(SiC)4 +CH3)混
合ガスをグロー放電せしめ900℃に加熱した石英部材
にSiCを0.5朋の厚さで被覆した後、実施例1に示
したのと同様の条件下で1問厚さのBNを被覆した石英
ボートについて、耐熱性を調査した。耐熱性については
通常の石英ボートと上記のBN被覆型ボートを1250
℃に加熱した真空炉中で100hr放置した後のボート
の熱変形量(歪量)によす評価した。この結果、石英ボ
ートはその歪量が75%であるのに対し、BN被覆を施
したボートについてはわずか6.5%の低歪量にとどま
った。
この事は高温強度に秀れるBN膜が石英の熱変形を抑制
したことによるが、この結果、従来の石英ボートでは、
極度の熱変形により、複数回の利用ができないのに対し
、BN被覆型ボートは、複数回の利用に耐え単結晶作製
のコスト低減に大きく貢献することが判明した。
特許庁長官 若 杉 和 夫殿 1、事件の表示 昭和58年特 許 願 第89546号2、発明の名称 化合物半導体製造用部材 3、補正をする者 事件との関係   特 許 出 願 人任   所  
  大阪市東区北浜5丁目15岳地名  称(2+3)
  住友電気工業株式会社社長  川 」ユ 哲 部 4、代理人 住  所    大阪市此花区島屋1丁111番3号住
友電気工業株式会社内 6、補正の対象 明細書中の発明の詳細な説明の欄 7、補正の内容 (1)明細書中、第2頁6行目、 r(Ga−As)JをrGa  AsJに訂正4゛る。
(2)同書、第3頁2行目、 「Sl」をrsiO/!Jに訂正する。
(3)同門、同頁3行目、 「ボロンナイトランド」を「ボロンナイトライド」に訂
正する。
(4)同門、第9頁5行目、 r (S is Jをr(Slに訂正する。
(5〉同門、同頁8行目、 r (BC7,3+NHa ) Jをr (BC/J 
+NH,+ ’)Jに訂正する。
(6)同省、同頁133行目 rsIMs」をrSMS」に訂正する。
(7)同門、10頁10行目、 r (S i C14+CH3) Jをr(SiCム+
CH+)」に訂正する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)化合物半導体製造用の石英部材に第1層が、窒化
    ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムよりなる群より
    1種以上を選ぶかまたはその複合物よりなり、第2層と
    して窒化硼素、窒化アルミニウムまたはその複合物を被
    覆してなることを特徴とする化合物半導体製造用部材。
  2. (2)第1層と第2層を合計した被覆層の厚みが、0.
    5μm〜5mの範囲にあることを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項記載の化合物半導体製造用部材。
  3. (3)第1層および/または第2層の結晶系が主として
    アモルファス構造を持つことを特徴とする化合物半導体
    製造用部材。
JP8954683A 1983-05-20 1983-05-20 化合物半導体製造用部材 Pending JPS59227800A (ja)

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