JPS5988393A - 3−5族化合物単結晶の製造方法 - Google Patents

3−5族化合物単結晶の製造方法

Info

Publication number
JPS5988393A
JPS5988393A JP19775982A JP19775982A JPS5988393A JP S5988393 A JPS5988393 A JP S5988393A JP 19775982 A JP19775982 A JP 19775982A JP 19775982 A JP19775982 A JP 19775982A JP S5988393 A JPS5988393 A JP S5988393A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
melt
crucible
crystal
current value
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP19775982A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS606919B2 (ja
Inventor
Kazutaka Terajima
一高 寺嶋
Tsuguo Fukuda
承生 福田
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP19775982A priority Critical patent/JPS606919B2/ja
Publication of JPS5988393A publication Critical patent/JPS5988393A/ja
Publication of JPS606919B2 publication Critical patent/JPS606919B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C30B15/20Controlling or regulating

Landscapes

  • 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】 この発明は高品質11+ −V族化合物単結晶の製造方
法に関する。
Ill −V族化合物のうち、高純度のガリウム砒素(
GILAIり  巣1色殊甚折抗が10ΩすI&以上の
半絶縁性物質であって、最近、超高速集積回路、オプト
エレクトロニクス集積回路の素子用結晶基板として注目
を浴びている。
しかしながら、現在知られている高圧封正引き上げ法で
作成1された無添加GaA++  jil結晶は結晶内
の抵抗分布が不均一であって、比抵抗が1060・例・
以上で、且つ抵抗分布が均−i単結晶を再現性よく製造
するととは困難であった。その理由としてはGaAs 
 溶融液の組成の検知及び制御技術が確立されていない
こと、溶融中のGaAs  の品質を測定する方法が存
在していなかったとと等が挙げられる。
仁の発明は上記に鑑みなされたものであって、Ill 
−V族化合物の組成比の違いにより電流値が変化するこ
とに着目し、化合物溶融液に°ギ1圧を印加し、電流値
を測定することにより溶融液の組成比を知ることができ
、溶融液の組成を調整しながら電流値を測定し、所定値
に到達したら種結晶の引き上げ操作を行うことにより所
望の抵抗値を有する高品質のIll −V族即結晶が得
られることになる。
以下、本発明を添付の図面に基き説明すると、@1図は
即納晶製造装置の一例を示し、lは高圧容器であって、
この高圧容器/内にはその外周を炭素材料等の支持部材
ダで覆れ九石英、窒化ボロン等のルツボ3を設け、との
ルツボ3を回転支持軸乙により回転且つ一ヒ下動できる
ように支持し、ルツボ3の周囲にはヒーターコを設けて
、ルツボを所定の温Ifに加熱、維持する。
ルツボ3の上部には下端に種結晶9を取イマ1けた導筒
、性の引き上げ軸3を設け、この引き上げ軸は回転する
と共に上下Qτ;Jするように構成する。
そして、ルツボの支持部材ダと種結晶引き上げ軸Sには
リード線10. // をそれぞれ接続する。
上記の如き構成の装?!りにおいて、ルツボ3にはli
t −V族化合物を構成する■族及び■族元素をそれぞ
れ所定端入れ、更に高圧封止剤として酸化ボロン(B2
0.)  を所定、il添加17、ルツボを高圧容器l
内に股部し、アルゴン、窒素等の不活性ガスにより容器
内を加圧し、ヒーターコにより原料元素の溶融温度以上
の温度で加熱してルツボ内の元素を溶融させる。or−
vy化合物としてはGaAs、 InP、 GaP、 
Garb  が挙けられ、これらを構成する元素を原料
として用いる。
上述の加熱処理によりルツボ3内に於ては上層に高圧封
止剤としてB、03  溶融液gが、下層にはn+ −
v族化合物溶融液7が形成する。ルツボ内の原料が溶融
したら引き上げ軸3を下降させ種結晶ヂをルツボJ内の
溶融液7と接軸させる。
このような状卯で・リード線10.//を介してルツボ
支持体lと引き上げ軸!に電源/、2より交流電圧を印
加すると、結晶原料溶融液7は低抗体と見做され、ルツ
ボ3は絶縁体のためコンデンサーと考えることができ、
電流計/3には溶融液7の抵抗値に対応する電流値が表
示さ托ることになる。
上述の電気回路を流れる電流値はルツボ内に溶融してい
る■−■族化合物の組成比によって変る。例えばルツボ
を約12(SOt:’ で加熱した時のGaAm  の
組成比の変化と雷、流値の変化は第2図のグラフに示す
ような関係があF) 、Gaが約51.3%、A!Iが
約48.7%の組成比の時に最大雷1流値を示し、0.
27〜DJ mAの範囲(図中の点線で示す範囲)の電
流が流れている場合は、ルツボ内の溶融GaA−の4+
1戊比は結晶成長に最適な範囲内であるとととAる。
仁の電気信号は、また、ルツボ内のIll −V族化合
物溶副液の温度によって変化する。即ち、第3図に示す
ように、ルツボ内のGaAs  の組成比を一定として
(Ga 50%、As 50%)、ルツボの加熱湿度を
高めると、電流値は温度の上昇と共に増加する。このこ
とから、種付は時での電流値の変化は結晶を固化し始め
る温度を反訣しており、組成の変化により同化開始温度
と相関があるものと考えられる。
この発明は上述の如く、結晶引き上げ操作を行う前に溶
融液の電流値を測定することにより浴融液の組成比を正
確に把握することができるのであるから、例えば溶融液
がGaA@の場合、Ga 75(過剰の場合はAi+を
ルツボ内溶融液へ供給して電流が所定値となったら結晶
引き上げ操作を行うととによシ所望の組成比の単結晶を
得ることができる。また、A−が過剰の場合は高圧容器
内の圧力を所定の値だけ減圧してAsをルツボ内の結晶
原料溶融液より蒸散させることにょシミ流値が上昇する
ことになる。
Gaが過剰の溶融液の調整に使用するAs供給装置の一
例を第4図について説明すると、高圧容器lの上部側壁
に開設した開口部llIに盲部isの開口端を気密に接
続する。盲部/S内には先端が高圧容器l内に突入する
支持棒/gがあり、支持棒先端には砒素収納容器/6を
固定し、この支持棒の後端には永久磁石コOを設ける。
盲部/3の外周面には環状の永久磁石/9を嵌合させ、
この環状磁石/?は支持棒後端の磁石−〇と盲部の壁部
を挾んで互に吸引し、環状磁石/デを盲部外IMに沿っ
て摺動させるとそれに伴って支持棒/lも盲部内を前後
に移動することになる。上記収納容器/6の支持n/l
の固定端近傍にはパイプ/7の一端を接続し、屈曲して
その先端は容器の前方に延び、支持棒が盲部内を下降し
たときにルツボ3内に突入するように構lj児する。容
器/ Aの周囲にはヒーター、2/を設け、容器内を加
熱するように構成する。上述の容器、支持棒、盲部は石
英寸たはパイロリテックV化ボロンで形成されている。
上記の如き構成にて、容器/6内にはAs を予しめ俤
哨し、環状磁石/デにょシ叉持俸/gを上端に引き上げ
て容器を開口部/y、内に待機させておく。ルツボJ内
に原1′・Fを入れ、周定の汗、力及び温度にし、ルツ
ボ内の原料が溶融したら、種結晶デをF降させ、結晶原
料溶融液7にIX峡させて、電流値を111定する。
NIIJ定した電流値よりAsが不足していることが判
明しプヒら、盲部/!にm;合している環状磁石/ヂを
下降させ、その結果、As Jl、V納容器/Aはルツ
ボ3に近ずき、パイプ17の先端は溶融液7に容入され
ることになる。高圧容器/内はAsの融点以上の温IW
でイ)るため、八−蒸気はパイプ/7先端よυ噴用して
おシ、結晶原料溶液中にAsが吹き込まれるととになる
。吹き込み暇が不足している場合はヒータ、2/により
容器/6を更に積極的に加熱することにょV) As蒸
気の噴出)往は増加する。このように気化され九A@を
溶融液に吹込んで反応させ、電流値が所定の値に下がっ
たら、結晶の引き上げ操作を行う。
Asが過剰の場合は高圧容器内の圧力を減圧すると圧力
のバランスを保つだめAsが蒸発するので、調整がGa
過剰の場合に殻べて容易である。
第5図のグラフはAsの蒸発処理時間と電流値の関係を
示すグラフであって、溶融液の電流値を測定した結果、
約0.20?FIAO値であったので、高圧容器内の圧
力を30気圧、より1気圧に下げ1時間後、及び2時間
後の電流値を測定した結果、電流値は次第に上昇し、A
sが次第に減少していることが判る。
この発明は上述の如く、結晶引き上げ操作を行う前に溶
融液の電流値を測定し、所定の範囲の組成比に相当する
電流値が得られない場合は、上述の如(、Asを(、l
U給したり、或は蒸散させて戸ハ堕の組成比に胴軸して
から結晶の引き上(げ操作を行うものであるから、高品
質のIll −V族化合物単結晶が再現i″よく得られ
、GaAg  以外にInP、 InAs 等のIll
 −V族化合物単結晶の製造にも適用できる。
次に本祈、明の″f−旅例を述べる。
第1図に示1ような構造の坪結晶製造袈訪において、内
径1oomm、深さ1oommのパイロリテツク窒化ボ
ロン測ルツボにガリウム500L!−1砒素550L?
、含水率1100ppの1浚化ボロン1801を入れ、
高圧容器内に設置してアルゴンガスを圧入し約50気圧
にした後、ルツボ%13oo″Cに7Jll 偽して上
にB2O3溶融液層が、下にGILA!!溶巖)夜層が
形成した時点でルツボの温度f 126n Uに下げ、
容器内の14:、力を20気圧に下降して抽結晶をGa
As+  溶融液に接融させ、15Vの交流雷1圧を1
−11力11シ、た。この時の軍、済、イiNは0.6
2mAであったので、第4図に示したAs伊−給装置を
用いてデ2化し7’jAs  を溶融液に50分間吹込
み、電流値が0.29 mAに下ったので、種結晶をG
aAs  溶融液に接触させ、10m1II/時の速度
で引き上げ操作を行って、直径約50111111.長
さ約100mmのGaAs即結晶全結晶。この単結晶を
W割りのウェハーにして結晶中の成長方向の抵抗分布な
詞べた結果を第6図のグラフに示す。グラフ中、曲線α
が本発明の方法により得られた結晶の抵抗値で結晶成長
方向全体について10−80・等以上の安定した高抵抗
値を示していた。参考寸でに、Asの吹込み操作を行わ
ないで、製造した単結晶の縦割りウェハーの成長方向の
抵抗値は曲線りに示す如く、不均一で結晶端部でけGI
L過剰の傾向を示し、急激に低下した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するための単結晶製造装置
の一例を示す断面図、第2図はGILAll  組成比
と電流値の関係の一例を示すグラフ。第6図はGaA+
s  溶融液の温度と電1流値の関係を示すグラフ、第
4図はAs供給装装置一例を示す断面図、第5図はAs
の蒸散状態と市、流値の関係を示すグラフ。第6図は本
発明の方法によって得られ九GaAs  4−結晶の抵
抗1■分布図である。 図中、lは高圧容器、コはヒーター、3はルツボ、Sは
引き上げ軸、7日、結晶原料溶融液、9日種結晶、lコ
は電源を示す。 特許用、願人  工葉技i院長 第611 固atrq  ((1) 505

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)引き上げ法にてIll −V族化合物結晶を*造
    する方法において、Ill −V族化合物溶融液に交流
    電圧を印加して電流値を測定し、結晶引き上げ時での¥
    =、流値より溶融液中のIll −V族化合物の組成比
    を検知し、B1定の組成比に調整して稗結晶の引き上げ
    操作を行うことを特徴とするIII −V族化合物単結
    晶の製造方法。 (21Ill −V族化合物はガリウム砒素化合物であ
    ることを特徴とする特訂梢求の範囲第1項記載のIll
     −V族化合物単結晶の製造方法。
JP19775982A 1982-11-12 1982-11-12 3−5族化合物単結晶の製造方法 Expired JPS606919B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19775982A JPS606919B2 (ja) 1982-11-12 1982-11-12 3−5族化合物単結晶の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19775982A JPS606919B2 (ja) 1982-11-12 1982-11-12 3−5族化合物単結晶の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5988393A true JPS5988393A (ja) 1984-05-22
JPS606919B2 JPS606919B2 (ja) 1985-02-21

Family

ID=16379871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19775982A Expired JPS606919B2 (ja) 1982-11-12 1982-11-12 3−5族化合物単結晶の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS606919B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61151094A (ja) * 1984-12-26 1986-07-09 Agency Of Ind Science & Technol 化合物半導体単結晶の製造方法
JPS61205697A (ja) * 1985-03-07 1986-09-11 Nec Corp 3−5族化合物半導体の単結晶成長装置
US4816240A (en) * 1985-03-28 1989-03-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of synthesizing Group III element-phosphorus compound

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61151094A (ja) * 1984-12-26 1986-07-09 Agency Of Ind Science & Technol 化合物半導体単結晶の製造方法
JPS61205697A (ja) * 1985-03-07 1986-09-11 Nec Corp 3−5族化合物半導体の単結晶成長装置
JPH0413319B2 (ja) * 1985-03-07 1992-03-09 Nippon Electric Co
US4816240A (en) * 1985-03-28 1989-03-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of synthesizing Group III element-phosphorus compound

Also Published As

Publication number Publication date
JPS606919B2 (ja) 1985-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6402834B1 (en) Apparatus and method for manufacturing monocrystals
US2904512A (en) Growth of uniform composition semiconductor crystals
US4496424A (en) Method for manufacture of III-V compound semiconducting single crystal
JPS5988394A (ja) ガリウム砒素単結晶製造装置
JPS5988393A (ja) 3−5族化合物単結晶の製造方法
US3351433A (en) Method of producing monocrystalline semiconductor rods
JPS6117798B2 (ja)
EP0355833A2 (en) Method of producing compound semiconductor single crystal
KR20010032297A (ko) 수직 보트 성장 방법을 위한 장입물 및 그의 용도
JPS59121192A (ja) 3−5族化合物半導体単結晶の製造方法
JP2681114B2 (ja) 単結晶製造方法
JPH09183692A (ja) シリコン単結晶の製造装置および方法
JPH07165488A (ja) 結晶成長装置及び結晶成長方法
JPH0450188A (ja) 単結晶の製造方法および製造装置
JPS6111920B2 (ja)
JPH0867593A (ja) 単結晶の成長方法
JPS63144191A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法と装置
JPS6389498A (ja) 珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方法
JPH0230696A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JPS61281100A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JPS6051697A (ja) 化合物半導体の製造方法
JPH02111690A (ja) 化合物半導体結晶成長方法及びそれを実施する装置
JPH02233588A (ja) 単結晶成長方法
JPS62230695A (ja) 砒化物半導体単結晶の製造方法
JPS62162690A (ja) GaAs単結晶の製造方法