JPS60118696A - リン化インジウム単結晶の育成方法 - Google Patents

リン化インジウム単結晶の育成方法

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JPS60118696A
JPS60118696A JP58222997A JP22299783A JPS60118696A JP S60118696 A JPS60118696 A JP S60118696A JP 58222997 A JP58222997 A JP 58222997A JP 22299783 A JP22299783 A JP 22299783A JP S60118696 A JPS60118696 A JP S60118696A
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single crystal
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crystal
melt
compound semiconductor
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JP58222997A
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Takayuki Sato
貴幸 佐藤
Kenichi Sakagami
健一 坂上
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NIPPON DENSHI KOGYO SHINKO KYOKAI
Resonac Holdings Corp
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NIPPON DENSHI KOGYO SHINKO KYOKAI
Showa Denko KK
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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
    • 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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、リン化インジウム化合物半導体の単結晶の育
成方法に関する。
周知のように厘−V族化合物半導体であるリン化インジ
ウム(InP)l’t、M々の半導体デバイス用の基板
などに利用されている。この種の半導体基板には、所望
の品質をもった素子を得るために、低転位密度であって
、かつ微小析出物、不純物濃度等の極力低い単結晶が要
求されている。
ところで、従来上記のような基板に使用されるInP半
導体化合物の単結晶は、溶融状態から結晶化させる際に
化合物からPが解離することを防止する必要から、一般
に引上法のうちでもリキッド・エンカブシュレイティド
・チョクラルスキー法(LiquidEncapsu/
ated Czochra/ski法、以下L E C
法と略す。)で製造されている。このLEC法は、通常
水平ブリッジマン法()ToeizontaeBrid
gman法、以下HB法と略す。)によシ合成されたI
nP、##まt;孝の多結晶を原料とし、単結晶引上げ
装置内部のるつぼに前記原料と共にB2O3を入れ、溶
融状態で前記原料の上部が溶融B2O3の液体カプセル
で覆われるようにして、種結晶を溶融原料につけ、種結
晶から成長した単結晶を引上げつつ育成する方法である
。ところが、前記HB法では化合物中のI族元素とV族
元素とについて、化学量論的組成比をもった多結晶を得
ることが困難であって、一般に前記化合物の融点近傍の
温度でP〒肴;考の蒸気圧が高いことから、■族の金属
に富んだものが生成し易い。このため、HB法による多
結晶を原料に用いてLEC法を適用すると、多結晶原料
とB2O3とを溶融させる際に、原料融液とB2O3融
液との界面に汚れを生じ、この汚れが単結晶育成にあた
って結晶に導入される欠陥、特に双晶を生じさせる原因
となシ、低転位密変で、かつ微小析出物、不純物の濃度
が低い単結晶を得ることが困難であった。また、上記L
EC法においては、多結晶原料と820.とを融解させ
る過程で、460°C程度で軟化するB2O3がよシ高
温度の融点(例えばInPで1062°C)をもつ多結
晶の間隙に入り込んでるつぼ中の下部に移動し、溶融前
の原料の多結晶の上部が露出する場合があシ、このため
原料が雰囲気ガスに曝されて、V族元素の解離、及び揮
散が起こシ、原料組成の化学■論的組成比からのずれが
更に助長され、延いては前述のようなLEC法における
単結晶育成の困難さが増す場合があるという問題をかか
えていた。更に、上記のように原料組成が化学量論的組
成比から外れると、前述のような単結晶の品質が悪化す
る問題及び昨結晶育成の困難性の問題のみならず、用い
る原料の量に対するl結晶化率(歩留り)が低下すると
いうIf[題をも引き起こしていた。
本発明は、上記従来の問題点を解消し、InP化合物半
導体の単結晶のL E C法による製造において、欠陥
の極力少ないl結晶が得られ、かつ歩留シを高め得る単
結晶育成方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明によるInP化合物半導体の単結晶育成方法は、
InP化合物半導体の多結晶原料を溶融させ、この融液
に前記化合物半導体の種結晶を浸漬して引上げ、略化学
量論的組成比をもった多結晶体を得、この多結晶体を所
望の形状の小片に切断後、エツチング処理を施し、次い
で上記小片を原料として溶融し、単結晶の育成を行なう
ことを特徴とする。
本発明は、特にInPについて所望の化学量論的組成比
をもった原料を容易に得ることができない場合に適用し
て有効である。
用いる原料としての多結晶状態の化合物は、前述したH
 B法によシ製造されたものが一般的であるが、これに
限定されるものではない。また、多結晶原料と1−では
、所望濃度のドーパント(例えばS n s Z rx
等)を含有させたものも適用できる。
本発明では、まず上記多結晶原料を溶融させ、同種の化
合物半導体の種結晶を原料融液に浸漬し、引上げて、前
記種結晶に化合物半導体の結晶を付着、成長させる。こ
の操作は、通常の単結晶引上げ装置を用いてLEC法と
同様な操作で実施することができる。すなわち、多結晶
原料を石英ルツボ内に入れ、更にBρ3等の液体カプセ
ル用物質を入れて、ルツボを引上げ装置内に設置し、昇
温して原料と液体カプセルとを融解する。次いで、原料
と同種の種結晶(多結晶でもよい。)を原料融液に浸漬
し、種結晶を所定速度で引き上げつつ化合物半導体の結
晶の育成を図る。
上記の操作において、原料融液と液体カプセルとの界面
近傍の温度勾配を100〜200°C/cmとし、液体
カプセル表面近傍の温度を所定温度以下(InPでば8
00°C以下)とすることが望ましい。これらの条件を
満たすことによシ、結晶引上げ時に得られる結晶の表面
に液体カプセルとして用いた物質のコーティング層が生
成し、結晶からのV族元素(P)の揮散が抑えられ、従
って、化学に論的組成比をもった化合物半導体の結晶体
が得られる。この操作によって得られる結晶体は、通常
原料融液の組成が、化合物半導体の化学量論的組成比か
ら外れやすいため多結晶体となる。また、上記結晶引上
げ操作においては、使用する原料の飛に対する結晶の引
上げ量の割合を、原料の組成を考慮して80〜95%の
範囲内に設定することにより、原料中の不純物(過剰量
の菖族金属または■族元素等)がルツボの融液中に残シ
、結晶体として化学量論的組成比をもつものが得られる
次いで、上記の工程で得られた化合物半導体の多結晶体
を、所定の形状の小片に切断する。小片の形状は、後の
単結晶ぢ1上げに用いるルツボ中に極力密に充填するこ
とができる形状とすることが重要である。
次に、小片にエツチング処理を施す。これに用いるエッ
チャントとしては、例えば硝酸と塩酸との混酸が好適で
ある。この混酸は、濃硝酸(濃度約60%程Kt)と濃
塩酸(濃度約35%程度)とを容量比で10 : 0.
5〜10:2に混合したものが好′ましい。この混酸を
用いた場合、エツチング処理は室温程度の温度で40〜
60分II″XI行なえばよい。
上記エツチング処理を施された化合物半導体の小片は、
洗浄、乾燥後に単結晶引上げ育成工程に供される。かか
る小片は、単結晶の育成に好捷しい化学量論的組成比(
例えばInPでけ■族金属とV族元素とが原子数比で1
=1)をもった純変の高い化合物半導体からなる。
単結晶の育成には、周知のLEC法が適用できる。すな
わち、上記化合物半導体の小片の所定量をルツボ中に密
に充填し、更に小片の上部を所定量のB2O3で覆って
単結晶体引上げ装置内に設置し、化合物半導体を溶融せ
しめて種結晶によシ単結晶の引上げ育成を行なう。
この単結晶育成工程においては、昇温過程でB2O3が
半導体化合物より先に溶融するが、溶融したB2O3け
、半導体化合物の小片がルツボ中に密に充填されている
ため有効に小片の上部を覆う。
従って、化合物半導体の小片は、雰囲気ガスに曝される
ことなく加熱融解されるため、高温度でのtA!の揮散
が抑えられ、半導体融液の組成が化学量論的組成比に保
持される。このため、半導体融液とB2O3融液との界
面が清浄に保たれ、単結晶の引上げ育成に好適な状態が
つくられる。従って、上記本発明の方法によれば、単結
晶の引上げ育成に際して半導体融液が、B2O3融液等
の液体カプセルで覆われて化学形論的組成が保たれ、こ
れに伴って半導体融液と液体カプセルとの界面が清浄に
保たれて汚れを生じ女いから、この界面を通して引上げ
育成される単結晶に導入される欠陥、特に双晶等の欠陥
を生じることが効呆的に防止され、良品質の化合物半導
体の単結晶を得ることができる。更fは、半導体融液の
全体が単結晶の引上げ育成の過程で常に化学量論的組成
比に保たれるため、融液の量に対する単結晶化率の向上
を図ることができる。
次に実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。
〔実施例〕
内径95mm1の石英ルツボ中に、HB法により製造し
たInP多結晶の塊を960g充填し、更にその上にB
2O3を3009入れた。このルツボを通常の単結晶引
上げ装置内に設置し、LEC法と同様な操作でInPの
多結晶体を900ji得た。
次いで上記多結晶体を約10mm角程度の小片に切断し
、更に小片を硝酸と塩酸との混酸中に室温で45分間浸
rt? Lでエツチング処理を施した。ここで混酸とし
ては、61ヌの硝酸と36%の塩酸とを容量比で10:
1に混合したものを用いた。
エツチング処理後に得られた化合物半導体の小片の量け
84ら9であった。
上記の小片を単結晶引上げ用の石英ルツボ中に密1C充
填し、更釦300gのB2O3を入れてLEC法により
単結晶の引上げ育成を行なった。これにょシ得られた眼
結晶は805gである。この結晶には、全体にわたり、
多品や双晶の発生が認められず、良品質であった。
上記の結果から、本発明の方法では使用原料の肘に対す
る単結晶化率が80%以上となり、従来方法では通常1
0%程度であった単結晶化率て比べて大幅に向上できる
ことが確認された。
また、原料として[重用した多結晶InPの平均キャリ
ア濃度は、1X 1 n”/cnt、1回目の結晶引−
ヒげによシ得られた多結晶の平均ギヤリア濃度は6 X
 10I5/cnt、単結晶引上げにより得られた41
結晶の平均キャリア濃度は、4×10!57cIllと
なって、不純物濃度を低減すらことができた。
以上の説明から明らかなように、本発明のTnP化合物
半導体の単結晶育成方法によれば、単結晶の引上げ育成
てあたって、半導体融液が常に化学量論的組成上に保た
れると共に、半導体融液と液体カプセルとの界面が清浄
に保たれるから、転位、双晶、不純物の巻き込み等の発
生を効果的に抑えて良品質な単結晶を得ることができ、
更には使用原料の量に対する単結晶化率を向上させるこ
とができ、延いては製−造ゴストの低減を図ることがで
きる。加えて、化合物半導体の多結晶性原料から結晶引
上は操作により多結晶体を得る際に、原料中の不純物が
原料融液中に残るから、不純物濃度が低減した多結晶体
が得られ、従って、単結晶育成には純変が高1められた
化合物半導体の多結晶が使用でき、高品質の化合物半導
体の単結晶を得ることができる等の効果を奏する。
出願人昭和電工株式会社 社団法人 日本宅子1a@会

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 リン化インジウムの多結晶原料を溶融させ、この融液に
    前記化合物半導体の種結晶を浸漬して引上げ、略化学量
    論的組成比をもった多結晶体を得、この多結晶体を所望
    の形状の小片に切断後、エツチング処理を施し、 前記小片を原料として溶融し、単結晶の育成を行なうこ
    とを特徴とするリン化インジウム単結晶の育成方法。
JP58222997A 1983-11-26 1983-11-26 リン化インジウム単結晶の育成方法 Pending JPS60118696A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583455B1 (en) 1999-05-05 2003-06-24 Hrl Laboratories, Inc. Fabrication of low resistance, non-alloyed, OHMIC contacts to INP using non-stoichiometric INP layers
WO2021098348A1 (zh) * 2019-11-22 2021-05-27 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种利用铟磷混合物制备磷化铟晶体的方法

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