JPS5939797A - ＧａＡｓ浮遊帯融解草結晶製造装置 - Google Patents

ＧａＡｓ浮遊帯融解草結晶製造装置

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JPS5939797A JP57149747A JP14974782A JPS5939797A JP S5939797 A JPS5939797 A JP S5939797A JP 57149747 A JP57149747 A JP 57149747A JP 14974782 A JP14974782 A JP 14974782A JP S5939797 A JPS5939797 A JP S5939797A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明【よ、蒸気圧の高い砒糸を含む化合物゛１′導体
であるＧａＡｓの高純爪結晶製造装置に関するものであ
る。
Ｑａ　ＡＳは３ｉに比べ（電子の移動度が大きく、超高
速半導体素子及び集積回路用の材料として望ましい。こ
れらの基板どしてのＧａＡｓ単結晶は、従来水平ブリッ
ジマン法、Ｂ２０３にＪ；リシールをしたＬＥＣ法にＪ
、り単結晶成長が行なわれている。前者は、石英管を用
いるために大口径化が困難なことと、（１１１）方位に
成長さＵるために、（１）（１００）面の基板としては
、不純物密度が不均一である、（２）半絶縁性のり板は
、Ｑｒないしは０１あるいはＣｒ、Ｏ両者添加すること
によって得られるが、高温（８００℃以上）で不安定で
ある等の欠点を有している。
後者は、（１００）面の大口径の結晶を得ることができ
るが、Ｂ２Ｏ３をシール材として用いる為に、Ｇａ　Ａ
ｓ融液と種結晶との間の温度勾配が１００〜ｂ 発生し易いという欠点と化学量論的組成の制御がされて
いないという欠点がある。
また、水平ブリッジマン法、ＬＥＣ法共に石英、カーボ
ン等のるつぼ材料によるＧａ　Ａｓ単結晶への不純物の
混入が不可避であるという欠点を有している。
本発明は、上述のＱａ　ＡＳ単結晶成長法の欠点をなく
した新規なＧａ　Ａｓ単結晶製造装置を以下本発明を実
施例を参照して訂柵に説明りる。
第１図は本発明のＧａＡＳｌ＋５結晶製；も共結晶−実
施例である。１は石英製筒、３はＧａ　ＡＳの種結晶、
４はＧａＡｓ単結晶、ｂ　ＩＪ　Ｇ　ａ△Ｓのメルト部
、６はＱａ　Ａｓの多結晶、８は６のＱａＡｓ多結晶の
支持棒、７は６のＱａ　Ａｓ多結晶と８の支持棒どの接
続部分、９はＧａＡｓの種結晶と支持棒１０との接続部
、１１は砒素の石英製の収容容器、１２＋；Ｌｌｌの砒
素の収容容器と本体の石英製筒を接続りるイｌｉ矢製の
■１管、１３は高純度砒素、１４．１；ｊは−でれぞれ
石英製筒１の支持用のステンレス板、１Ｇ、１７はそれ
ぞれＯリングないしはガスケツ１−等のシール材、２０
はＱａ　Ａｓ多結晶６を加熱しＣメルト５にするための
高周波ａＮ　導加熱用のりｍ；１ング」イルで２１はへ
周波発県器等の凸周波数の電源、２２は１３の砒素を加
熱する高周波誘導加熱用のワーキングコイルζ・、２３
は２１と同じく高周波発振器等の高周波数の電源、２４
はメルト部５の温度を測定する゛ための温度計、２６は
砒素１３の蒸気圧を制御するための温度計、２５．２７
はそれぞれ２１．２３の高周波電源を制御゛す”るため
の湯度調節器、２８は温度計測用の窓部である。
結晶成長は浮遊帯融解法で行なう。ＧａＡｓ多結晶６を
高周波誘導加熱で約１２４０℃にしメルＩ一部５を作り
、種結晶３により種付をし、適当にネッキングをした後
に支持棒１０１８を回転し、メルト部５を上方に移動す
るよう支持棒１０．８を下に移動することにより単結晶
４が育成される。砒素部１１の砒素の温石は結晶育成中
にメルト部５に最適砒素圧ｐ　、ｏ　ｐ　ｔを加えるよ
うにし、湿度を設定しておく。最適砒素圧はおおよそＰ
ｏｐｔ　〜２．６ｘｌＯｅｘｌ）（−１゜０５ｅ　Ｖ／
ｋ　Ｔ）（Ｔｏｒｒ　）ｒ与エラレル。
砒素部の温葭Ｔア　は砒素部と石英製容器１との接続部
分１２の直径が小さければ πＪ五工＝へ、／−Ｍ と与えら４る。ここで１）　　は砒素部１゛１の砒ｓ 素１３による蒸気圧、王　　　はヌル１〜部５のｉん 温度、１〕　　　はメルト部のＡＳの蒸気Ｌ１であｒ１
１ＡＳ ってＰ　ｏｐ＄と近い値をとる。”　（ｖａＡｓ　　を
１２４０℃、１）　　　を８２０　Ｔ　ｏｒｒどりれ（
、ＬｔａＡｓ ｈ帛／ρ〜＝ζ／Ｐｃ、虐＝Ｑ、Ｃ）４７４となるよう
に“［と］〕　　を決定りれば１」、い＾５　　　　　
　Ａｓ 。Ｐ　　は王　　の伯で決まるのＣ’　ｒＫｉ冒工Ｌ１
ＡＳＡ８　　　　　ＡＳ を決めればよいことになる。砒素部の温石はＧａ△゛Ｓ
の化学量論的組成の完全性を保つため１、−は精密に制
御しおおよそ０．１°０以上の安定度を保つ必要がある
。
砒素部１１どメルト部５との温度は連続的に変化づるよ
うにし、特にメルト部と多結晶部６の部分の温度勾配は
転移が導入されないにうにゆるやかにする。砒素部１１
どヌル１〜部５の湿度分布は砒素１２の温度よりも常に
高くなるようにして砒素が石ｉＡ製筒にイー１乞しない
ｊ、うにしｌこ　。
完全性の高いＧａＡｓ単結晶を台成りるためには、印加
砒素圧の精密な制御、Ｑａ　Ａｓメルト部を含む精密な
温度制御、回転、引き下げ速度等には充分に留意した。
育成結晶の直径制御は、？８のメルト部の観察窓部より
結晶生成状態を観測しながら行なえばよい。自動制御で
きることは言うまでもない化学量論的組成のＱａ　Ａｓ
単結晶を得るための砒素部１１の蒸気圧はおおよそ大気
圧に近いので、実施例に示寸成長装置では、シールはそ
れほど困難ではないが、外部への砒素蒸気のリークを防
ぐために成長装置自体を耐圧容器構造としても良いこと
は言うまでもない。耐圧容器とした場合、加圧のために
窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、これらの不
活性ガスと砒素蒸気の混合物を印加づることができる。
第１図には図示していないが、温度上昇が望ましくない
部分を冷却することは言うまでもない。
第２図＜ａ　＞、（ｂ）は本発明の別の実施例であって
、浮遊帯融解法で、直径の大きなＱａＡＳｌｕ結晶を得
、るためのものＣ゛ある。第２図（ａ）はメルト部５の
ためのワーキングコイル３０を上向に開いたものである
。図でｌｉｔワー手ンタングコイル３０ルト部のみを示
していて他の部分は第１図と同様である。（第２図（ｂ
）も同様である。）ワーキングコイルを上開きの椀型に
まくと磁界と材料の中を流れる誘導電流どの相互作用で
浮力が生じ、直径の大きな単結晶が４ｔ１られる。
第一２図（ｂ　）は、ヌル１一部の融解用のＣノー↑ン
グコイル２０の下に更にワーキングｌイル２０の高周波
数源（周波数ｆｘ）Ｊ：りも低周波数源３２（周波数ｆ
ｚ）によるワーギング′：１イル３１を設置した実施例
である。このＪζうにりることにより浮力を生じさせて
直ｉ５１の大きな単結晶が得られる。
第３図に示すのは本発明の別の実施例（ある。メルト部
５と砒素収容容器１１０間の温度分布をよくするために
カーボン１簡／１１、石英筒４．０，４２により容器を
構成している。、／ｌ０１４２は場合によってはサファ
イアでも良い。４３．４４．４５はそれぞれすり合せ構
造を有する接触部分である。他の部分は第１図と同様で
あるので説明は省略する。砒素が容器に付かないように
砒素部１１とメルト部の温度は連続的に変化させる。４
゛１のカーボン製容器を使うことにより温度分布の改善
ができた。カーボン製容器は脱ガスによる結晶への不純
物混入を防ぐために高純度のものを真空加熱により充分
に脱ガスをする必要がある。
以上説明してきたように本発明のＧａ　Ａｓ単結晶製造
装置は、化学量論的組成を満たすようにＧａ　Ａｓメル
トに最適砒素圧を印加しながら浮遊帯融解により単結晶
育成をするので、従来の水平ブリッジマン法、ＬＥＣ法
に比べて、不純物の混入が少なくなるので高速トランジ
スタ、集積回路等、種々のマイクロ波用素子の基板とし
て転位がなく、高純度で大口径のＧａ　Ａｓ完全結晶を
得ることができ、工業的価値の非常に高いものである。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第３図は本発明のＱａ　、Ａ、ｓ単結晶製造
装置、第２図（ａ　）、（ｂ）は直径の大きな結晶を得
るためのワーキングコイルの配置を示した実施例である
。 ３・・・種結晶、４・・・単結晶、５・・・メル１へ部
、６・・・多結晶、１１・・・砒素収容容器、１３・・
・砒素、４３．４４．４５・・・すり合゛Ｕ部。 特許出願人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）ＧａＡｓの多結晶と単結晶を収容する容器、前記
    容器の一端には、前記容器内に砒素圧を印加するための
    砒素収容容器を有するＧａＡｓ単結晶製造装置において
    、前記ＧａΔＳ多結晶及び単結晶の融液部はＱａＡｓの
    融点ないしは融点よりも若干高い温度、砒素容器は、結
    晶の化学聞論的組成を満たす最適砒素圧を与える温度と
    して、前記Ｑａ　Ａｓ多結晶と単結晶部と砒素を収容す
    る部分との温度は連続的に変化していることを特徴とし
    ｌ：ＧａＡｓ単結晶製造装置（２）前記Ｑａ　Ａｓ多結
    晶と種結晶及び砒素収容容器部を高周波誘導加熱するこ
    とを特徴とする特許 ａＡｓ単結晶製造装置。 （３）前記Ｑａ　Ａｓ多結晶と種結晶部及び砒素収容容
    器の一部に、石英ないしはυノアイアによる、すり合せ
    部分を有することを特徴とＪる前記特許請求の範囲第１
    項記載のＧａ　Ａｓ単結晶製造装＠。 （４）前記ＧａＡｓ多結晶と種結晶部の一部を加熱する
    第一の高周波数電源による誘導加熱コイルの下部に更に
    第二の前記第−の高周波数電源よりも周波数の低い高周
    波数電源による誘導加熱コイルを１品えたことを特徴と
    する前記特許請求の範囲第１項記載のＱａ　Ａｓ単結晶
    製造装ｆｉ’？　。
JP57149747A 1982-08-27 1982-08-27 ＧａＡｓ浮遊帯融解草結晶製造装置 Expired JPS6041036B2 (ja)

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