JPS60221388A - ＧａＡｓ単結晶の製造方法 - Google Patents
ＧａＡｓ単結晶の製造方法Info
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- JPS60221388A JPS60221388A JP7826784A JP7826784A JPS60221388A JP S60221388 A JPS60221388 A JP S60221388A JP 7826784 A JP7826784 A JP 7826784A JP 7826784 A JP7826784 A JP 7826784A JP S60221388 A JPS60221388 A JP S60221388A
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- Japan
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- gaas
- pressure
- single crystal
- furnace
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、原料よＩ） ＧａＡｓ化合物を直接合成し、
液体カプセルチョクラルスキー法（以下、ＬＥＣ法と称
す）により単結晶を製造する方法に関するものである。
液体カプセルチョクラルスキー法（以下、ＬＥＣ法と称
す）により単結晶を製造する方法に関するものである。
（背景技術）
直接合成ＬＥＣ法は、図に例を示すように、ヒーター２
によｈ ｊａｎ勿（伐れＡ入っ卿１内Ｆ百判シ１てＧａ
とＡｓ、封止剤としてＢ２Ｏ３を装入し、高圧容器３内
の高圧ガス（Ｎ２ ＊ Ａｒ等）の雰囲気８下でＧａＡ
ｓを直接合成した後、ＧａＡｓを加熱融解して原料融液
４とし、その表面ｋＢ２０ｇｌｆｌ液５でおおい、原料
融液表面に１１結晶６を浸漬し、なじませた後、種結晶
６を回転させつつ引上げて単結晶７を引上げる方法であ
る。
によｈ ｊａｎ勿（伐れＡ入っ卿１内Ｆ百判シ１てＧａ
とＡｓ、封止剤としてＢ２Ｏ３を装入し、高圧容器３内
の高圧ガス（Ｎ２ ＊ Ａｒ等）の雰囲気８下でＧａＡ
ｓを直接合成した後、ＧａＡｓを加熱融解して原料融液
４とし、その表面ｋＢ２０ｇｌｆｌ液５でおおい、原料
融液表面に１１結晶６を浸漬し、なじませた後、種結晶
６を回転させつつ引上げて単結晶７を引上げる方法であ
る。
この方法において、るつぼ１として従来石英（Ｓｉ０２
）るつぼが使用されていたが、Ｓｌによる汚染を生ずる
ため、これをＰＢＮ （Ｐｙｒｏｌｉ ｔｉｃ Ｂｏｒ
ｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）製るつぼに変えることにより高純
度のＧａＡｓ単結晶の育成が可能で、Ｃｒ等の補償ドー
パントが無添加でも半絶縁性が得られることが良く知ら
れている。特に不純物として問題となるＳｉはＰＢＮる
つぼ使用により低減化を計ることが可能になったが、封
止剤のＢ２Ｏ３中にはＳｌが約１ｗｔ、ｐｐｍ程度の多
量含まれており、ＳｉはＢ２Ｏ３中できわめて安定に存
在し、精製が困難で、単結晶の高純度化のためにはこの
Ｓｉ量を低減する必要がある。
）るつぼが使用されていたが、Ｓｌによる汚染を生ずる
ため、これをＰＢＮ （Ｐｙｒｏｌｉ ｔｉｃ Ｂｏｒ
ｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）製るつぼに変えることにより高純
度のＧａＡｓ単結晶の育成が可能で、Ｃｒ等の補償ドー
パントが無添加でも半絶縁性が得られることが良く知ら
れている。特に不純物として問題となるＳｉはＰＢＮる
つぼ使用により低減化を計ることが可能になったが、封
止剤のＢ２Ｏ３中にはＳｌが約１ｗｔ、ｐｐｍ程度の多
量含まれており、ＳｉはＢ２Ｏ３中できわめて安定に存
在し、精製が困難で、単結晶の高純度化のためにはこの
Ｓｉ量を低減する必要がある。
又直接合成後、ＡＳは蒸気圧が高いので、過剰のＡｓは
ガスとなって、Ｂ２Ｏ３中に拡散するか、気泡となって
厚相融液から散逸したＡｓガスはＢ２Ｏ３中で冷却され
、金属Ａｓの微粉末になるため、Ｂ２Ｏ３融液に濁りを
生じさせるので、種付は時、引上げ時の結晶成長の状態
が見えず、監視が困難となる。
ガスとなって、Ｂ２Ｏ３中に拡散するか、気泡となって
厚相融液から散逸したＡｓガスはＢ２Ｏ３中で冷却され
、金属Ａｓの微粉末になるため、Ｂ２Ｏ３融液に濁りを
生じさせるので、種付は時、引上げ時の結晶成長の状態
が見えず、監視が困難となる。
従ってＢ２Ｏ３の清浄化が必要となる。
（発明の開示）
本発明は、上述の問題点を解決するため成されたもので
、化合物の直接合成後、Ｂ２Ｏ３融液および化合物原料
より過剰Ａｓおよび不純物ガス全るつぼ外に放出させ、
Ｂ２Ｏ３融液の濁りを無くして固液界面の監視が十分に
でき、又厚相融液の組成のずれを抑止し得る高純度のＧ
ａＡｓ単結晶の製造方法を提供せんとするものである。
、化合物の直接合成後、Ｂ２Ｏ３融液および化合物原料
より過剰Ａｓおよび不純物ガス全るつぼ外に放出させ、
Ｂ２Ｏ３融液の濁りを無くして固液界面の監視が十分に
でき、又厚相融液の組成のずれを抑止し得る高純度のＧ
ａＡｓ単結晶の製造方法を提供せんとするものである。
ＧａＡＳ ｉ’ｊ： ＧａおよびＡｓより約７００〜９
００℃で反応し、生成される。この際生成したＧａＡｓ
は固体（多結晶体）であり、Ａｓの分解圧は約６×ｌ０
−７気圧で極めて小さい。一方Ａｓ単体の蒸気圧は約８
００°Ｃにおいて２３．０気圧と極めて太きい。
００℃で反応し、生成される。この際生成したＧａＡｓ
は固体（多結晶体）であり、Ａｓの分解圧は約６×ｌ０
−７気圧で極めて小さい。一方Ａｓ単体の蒸気圧は約８
００°Ｃにおいて２３．０気圧と極めて太きい。
又１０００°ＣにおいてもＧａＡｓ多結晶からのＡｓの
分解圧は約１０−４気圧程度であるが、Ａｓ単体の蒸気
圧は３４気圧にも及ぶ。又ＧａＡｓの融点（約１２３８
℃）でＵ ＧａＡｓも約０．９気圧の分解圧を有する。
分解圧は約１０−４気圧程度であるが、Ａｓ単体の蒸気
圧は３４気圧にも及ぶ。又ＧａＡｓの融点（約１２３８
℃）でＵ ＧａＡｓも約０．９気圧の分解圧を有する。
さらに原ｔＬ Ｂ２Ｏ３およびそれらに含まれている不
純物（ドーパンｈ？ｔ−含む）間の反応により生成する
ガス状不純物（Ｓｉｎ、 ＣＯ，Ｇａ２Ｏ等の不純物ガ
ス）は引上げ単結晶の高純度化を妨げるのみならず、固
液界面付近に気泡として存在し、単結晶育成に影響を及
ぼし、双晶化又は多結晶化することが多くなる。
純物（ドーパンｈ？ｔ−含む）間の反応により生成する
ガス状不純物（Ｓｉｎ、 ＣＯ，Ｇａ２Ｏ等の不純物ガ
ス）は引上げ単結晶の高純度化を妨げるのみならず、固
液界面付近に気泡として存在し、単結晶育成に影響を及
ぼし、双晶化又は多結晶化することが多くなる。
上述のような知見から、本発明者等は、Ｂ２Ｏ３中に含
まれる不純物ガスおよび過剰Ａｓヲ、ＧａＡｓ単結晶を
引上げる以前の原料多結晶が固体状態にある時に炉内（
雰囲気）圧力を大気圧まで低下させることにより、るつ
ぼ内より放出させる本発明を成すに至ったものである。
まれる不純物ガスおよび過剰Ａｓヲ、ＧａＡｓ単結晶を
引上げる以前の原料多結晶が固体状態にある時に炉内（
雰囲気）圧力を大気圧まで低下させることにより、るつ
ぼ内より放出させる本発明を成すに至ったものである。
即ち、本発明は、直接合成液体カプセル法において、直
接合成後、Ｂ２Ｏ３が溶融状態で、かつ上記化合物が結
晶状態にある８００°〜１０００°Ｃの温度で、炉内圧
力を大気圧まで低下させて保持することを特徴とするＧ
ａＡｓ単結晶の製造方法である。
接合成後、Ｂ２Ｏ３が溶融状態で、かつ上記化合物が結
晶状態にある８００°〜１０００°Ｃの温度で、炉内圧
力を大気圧まで低下させて保持することを特徴とするＧ
ａＡｓ単結晶の製造方法である。
以下、本発明を実施例により説明する。本発明方法では
、原料のＧａとＡＳ％およびＢ２Ｏ３をるつぼに装入し
た後直接合成が終了するまでは、通常と全く同様に行な
われ、例えば約８ｏｏ℃の温度で約５分間、数十気圧の
炉内圧力下でＧａＡｓ化合物が合成される。
、原料のＧａとＡＳ％およびＢ２Ｏ３をるつぼに装入し
た後直接合成が終了するまでは、通常と全く同様に行な
われ、例えば約８ｏｏ℃の温度で約５分間、数十気圧の
炉内圧力下でＧａＡｓ化合物が合成される。
直接合成後、例えば炉内圧力を数十気圧に保持したまｉ
ＧａＡｓ原刺が融解するまで温度を上げ、約２時間こ
の状態で保持する。その後約１０００’Ｃｔで冷却し、
ＧａＡｓ原刺を再び固化させた後、圧力全数十気圧から
大気圧（１気圧）に下げる。
ＧａＡｓ原刺が融解するまで温度を上げ、約２時間こ
の状態で保持する。その後約１０００’Ｃｔで冷却し、
ＧａＡｓ原刺を再び固化させた後、圧力全数十気圧から
大気圧（１気圧）に下げる。
この降圧により溶融状態のＢ２Ｏ８中およびＧａＡｓ表
面に存在するガス（過剰Ａｓ、不純物ガス等）が気泡と
して盛んに放出される。気泡の発生がおさ捷るまで約２
時間、約１０００ ’Ｃで保持し、ガス抜きする。これ
によりＢ２Ｏ３融液中の過剰Ａｓがるつぼ外に放出され
、濁りが無くなり、透明となる。
面に存在するガス（過剰Ａｓ、不純物ガス等）が気泡と
して盛んに放出される。気泡の発生がおさ捷るまで約２
時間、約１０００ ’Ｃで保持し、ガス抜きする。これ
によりＢ２Ｏ３融液中の過剰Ａｓがるつぼ外に放出され
、濁りが無くなり、透明となる。
気泡発生がおさまった後、炉内圧力を約１０気圧まで加
圧し、ＧａＡｓの融点（約１２３８°Ｃ１−ｖ） アｔ
＋ｎ ｌｉｔ １て、ＧａＡｓ ｆ融解した後、単結晶
引上げを開始する。
圧し、ＧａＡｓの融点（約１２３８°Ｃ１−ｖ） アｔ
＋ｎ ｌｉｔ １て、ＧａＡｓ ｆ融解した後、単結晶
引上げを開始する。
上述のガス抜きにより、Ｂ２Ｏ３融液の濁りが無くなる
ので、種付は時、成長時の固液界面の監視が十分にでき
ると共に、ＧａＡｓおよびＢ２Ｏ３中に含まれる不純物
ガス（Ｓｉｎ、 Ｃｏ、 Ｇａ２Ｏ等）による固液界面
狙 付近の気泡の有音が無くなるので、双晶化又は多 。
ので、種付は時、成長時の固液界面の監視が十分にでき
ると共に、ＧａＡｓおよびＢ２Ｏ３中に含まれる不純物
ガス（Ｓｉｎ、 Ｃｏ、 Ｇａ２Ｏ等）による固液界面
狙 付近の気泡の有音が無くなるので、双晶化又は多 。
結晶化が抑止され、結晶性が良くなる効果がある。
なお、本発明は上述の内容に限定されるものではなく、
要は直接合成後、８００°〜１０００°Ｃの温度範囲で
、炉内圧力を大気圧付近の低圧１で低下させるガス抜き
操作を行なうものであれば良い。従って圧力は必ずしも
１気圧である必要がなく、ガス抜き可能で、かつ上述の
温度範囲でＧａＡｓが分解しないような低圧であれば良
い。
要は直接合成後、８００°〜１０００°Ｃの温度範囲で
、炉内圧力を大気圧付近の低圧１で低下させるガス抜き
操作を行なうものであれば良い。従って圧力は必ずしも
１気圧である必要がなく、ガス抜き可能で、かつ上述の
温度範囲でＧａＡｓが分解しないような低圧であれば良
い。
（実施例）
図に示す装置を用いて本発明方法により直径２″のＧａ
Ａｓ単結晶を作成した。
Ａｓ単結晶を作成した。
原料としてＧａ４００．ｌｉ’、’Ａｓ５００ｙ、封止
剤としてＢ２０３２００ｙ（水分３００ｗｔ 、 ｐｐ
ｍ ） ｆ ＰＢＮ製のるっぽ１に装入し、６０気圧下
、約５分でＭ梓介虚また−を 合成終了後６０気圧に保持したままＧａＡｓ原料珍原料
源融解約２時間保持した。この後１０００°Ｃまで再び
冷却し、ＧａＡｓ原料を固化させた後、炉内圧力全１気
圧まで降圧した結果、Ｂ２Ｏ３より盛んな気泡の発生が
見られ、約２時間で過剰Ａｓによる濁りが清浄化された
。
剤としてＢ２０３２００ｙ（水分３００ｗｔ 、 ｐｐ
ｍ ） ｆ ＰＢＮ製のるっぽ１に装入し、６０気圧下
、約５分でＭ梓介虚また−を 合成終了後６０気圧に保持したままＧａＡｓ原料珍原料
源融解約２時間保持した。この後１０００°Ｃまで再び
冷却し、ＧａＡｓ原料を固化させた後、炉内圧力全１気
圧まで降圧した結果、Ｂ２Ｏ３より盛んな気泡の発生が
見られ、約２時間で過剰Ａｓによる濁りが清浄化された
。
気泡発生がおさまった後、約１０気圧寸で加圧し、Ｇａ
Ａｓ化合物を融解させ、単結晶成長を行なった。
Ａｓ化合物を融解させ、単結晶成長を行なった。
化合物融解後は気泡の発生が見られず、極めて清浄なり
２０３層が得られ、種付は時、単結晶成長時の固液界面
の監視が容易にできた。
２０３層が得られ、種付は時、単結晶成長時の固液界面
の監視が容易にできた。
得られ１１ ＧａＡｓ単結晶はアンドープで良好な半絶
縁性を示し、Ａｓ散逸量も従来と同程度で結晶の組成の
ずれは認められなかった。さらにＳＩＭＳ （二次イオ
ン質量分析法）を用いて結晶中のＳｌｌ全全分析た所、
従来例では４〜６ ×１０”’ｃｍ−３程度検出された
が、本発明方法によるものはＩ Ｘ １０”’ｃｍ−８
以下のＳｉ濃度であった。
縁性を示し、Ａｓ散逸量も従来と同程度で結晶の組成の
ずれは認められなかった。さらにＳＩＭＳ （二次イオ
ン質量分析法）を用いて結晶中のＳｌｌ全全分析た所、
従来例では４〜６ ×１０”’ｃｍ−３程度検出された
が、本発明方法によるものはＩ Ｘ １０”’ｃｍ−８
以下のＳｉ濃度であった。
（発明の効果）
上述のように構成された本発明の単結晶の製造方法は次
のような効果がある。
のような効果がある。
（イ） 直接合成ＬＥＣ法によりＧａＡｓ単結晶を製造
する方法において、直接合成後Ｂ２Ｏ３が溶融状態で、
かつ上記化合物が結晶状態にある８００°〜１０００°
Ｃの温度で、炉内圧力を大気圧まで低下させて保持する
ため、ＧａＡｓ化合物原料、Ｂ２Ｏ３に含まれる過剰Ａ
ｓおよびＳ ｉｏ、 Ｃｏ、 Ｇａ ２０等の不純物ガ
スがるつぼ外へ放出除去されるので、Ｂ２Ｏ３融液が清
浄化され、過剰ＡｓによるＢ２Ｏ３の濁りが無くなり、
固液界面の監視が十分にでき、種付け、単結晶成長が支
障なくできると共に、Ｂ２Ｏ３１に！Ｉａ液の高純度化
により、高純度の単結晶が得られる。（例えばＳｉ濃度
が減少し、アンドープでも半絶縁性のものが得られる。
する方法において、直接合成後Ｂ２Ｏ３が溶融状態で、
かつ上記化合物が結晶状態にある８００°〜１０００°
Ｃの温度で、炉内圧力を大気圧まで低下させて保持する
ため、ＧａＡｓ化合物原料、Ｂ２Ｏ３に含まれる過剰Ａ
ｓおよびＳ ｉｏ、 Ｃｏ、 Ｇａ ２０等の不純物ガ
スがるつぼ外へ放出除去されるので、Ｂ２Ｏ３融液が清
浄化され、過剰ＡｓによるＢ２Ｏ３の濁りが無くなり、
固液界面の監視が十分にでき、種付け、単結晶成長が支
障なくできると共に、Ｂ２Ｏ３１に！Ｉａ液の高純度化
により、高純度の単結晶が得られる。（例えばＳｉ濃度
が減少し、アンドープでも半絶縁性のものが得られる。
）（ロ） 上述の不純物ガスの除去により、固液界面付
近の気泡が無くなるため、双晶化又は多結晶化が起こら
ず、単結晶化率を向上する。
近の気泡が無くなるため、双晶化又は多結晶化が起こら
ず、単結晶化率を向上する。
１→ 化合物原料が結晶状態であり、Ａｓ分解圧が極め
て小さい８００°〜１０００°Ｃの温度で炉内圧力を低
下させるため、原料からのＡｓ散逸が少ないため、原料
融液の組成ずれが抑止され、単結晶の組成のずれが生じ
ない。
て小さい８００°〜１０００°Ｃの温度で炉内圧力を低
下させるため、原料からのＡｓ散逸が少ないため、原料
融液の組成ずれが抑止され、単結晶の組成のずれが生じ
ない。
（ニ）８００°〜１０００°Ｃの温度で炉内圧力を低下
させるだけで良いので、方法が簡単で、何隻特殊な技術
、経験が必要でない。
させるだけで良いので、方法が簡単で、何隻特殊な技術
、経験が必要でない。
図は液体カプセルチョクラルスキー法により単結晶を引
上げる装置の例を示す断面図である。 １ ・るつぼ、２・・・ヒーター、３・・・高圧容器、
４・・・原料融液、５・・・Ｂ２Ｏ３融液、６・・種結
晶、７・・・単結晶、８・・・雰囲気。
上げる装置の例を示す断面図である。 １ ・るつぼ、２・・・ヒーター、３・・・高圧容器、
４・・・原料融液、５・・・Ｂ２Ｏ３融液、６・・種結
晶、７・・・単結晶、８・・・雰囲気。
Claims (1)
- （１） 原料よりＧａＡｓ化合物を直接合成し、液体カ
プセルチョクラルスキー法により単結晶を製造する方法
において、直接合成後、Ｂ２Ｏ３が溶融状態で、かつ上
記化合物が結晶状態にある８００°〜１０００°Ｃの温
度で、炉内圧力を大気圧まで低下させて保持することを
特徴とするＧａＡｓ単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7826784A JPS60221388A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7826784A JPS60221388A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60221388A true JPS60221388A (ja) | 1985-11-06 |
Family
ID=13657201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7826784A Pending JPS60221388A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60221388A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0529963A3 (ja) * | 1991-08-22 | 1995-06-14 | Texas Instruments Inc |
-
1984
- 1984-04-17 JP JP7826784A patent/JPS60221388A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0529963A3 (ja) * | 1991-08-22 | 1995-06-14 | Texas Instruments Inc |
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