JPS6024078B2 - ３−５族化合物半導体単結晶の製造装置 - Google Patents
３−５族化合物半導体単結晶の製造装置Info
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- JPS6024078B2 JPS6024078B2 JP52105771A JP10577177A JPS6024078B2 JP S6024078 B2 JPS6024078 B2 JP S6024078B2 JP 52105771 A JP52105771 A JP 52105771A JP 10577177 A JP10577177 A JP 10577177A JP S6024078 B2 JPS6024078 B2 JP S6024078B2
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B27/00—Single-crystal growth under a protective fluid
- C30B27/02—Single-crystal growth under a protective fluid by pulling from a melt
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
- C30B15/24—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using mechanical means, e.g. shaping guides
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S117/90—Apparatus characterized by composition or treatment thereof, e.g. surface finish, surface coating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燐化ガリウム（Ｇａｐ）或いは燐化インジウム
（ｌｎＰ）などのｍ−Ｖ族化合物半導体単結晶の製造装
置の改良に関する。
（ｌｎＰ）などのｍ−Ｖ族化合物半導体単結晶の製造装
置の改良に関する。
一般にＧａｐ或いは１冊などのｍ−Ｖ族化合物半導体結
晶の多くは、発光ダイオードの結晶基板として用いられ
ている。
晶の多くは、発光ダイオードの結晶基板として用いられ
ている。
そしてこの種の単結晶例えばＧａＰ単結晶を融液から得
る場合は、融点が１４６７℃と高くまたその温度でのリ
ン（Ｐ）の分解圧が３２気圧と高いため、実施が難しい
。即ちＧａＰ単結晶を得る装置は、上記高圧に耐え且つ
Ｐ蒸気と反応しない材料で作る必要があり、しかもＰ雰
囲気と接触する部分の全表面はこの表面にＰが凝結する
のを防ぐに充分な温度（約６００ｏｏ）に保つ必要があ
り、その装置の構造は複雑になる。このような点をある
程度軽減した製造装置として第１図に示すような装置が
考えられ実施されている。
る場合は、融点が１４６７℃と高くまたその温度でのリ
ン（Ｐ）の分解圧が３２気圧と高いため、実施が難しい
。即ちＧａＰ単結晶を得る装置は、上記高圧に耐え且つ
Ｐ蒸気と反応しない材料で作る必要があり、しかもＰ雰
囲気と接触する部分の全表面はこの表面にＰが凝結する
のを防ぐに充分な温度（約６００ｏｏ）に保つ必要があ
り、その装置の構造は複雑になる。このような点をある
程度軽減した製造装置として第１図に示すような装置が
考えられ実施されている。
即ち高圧容器１１内にルッボ１２を設置し、このルッボ
１２内に多結晶ＧａＰを入れる。この多結晶ＧａＰは、
ルッボ１２を支持するサセプタ１２ａの外側の加熱ヒー
タ１５の温度制御によりＧａｐの溶融物１３となる。そ
してこのＧａＰ溶融物１３の上は蒸気圧の低い酸化棚素
（Ｂ２０３）からなる溶融物１４で覆われている。この
ように構成された装置のＢ２Ｑ溶融物１４を介して回転
治具１７に取り付けられた種結晶１６をＧａＰ溶融物１
３に接触させ、回転させながら矢印方向に引き上げるこ
とによってＧａＰ単結晶１８が製造される。なお高圧容
器１１内には不活性ガスが、＆０３溶融物１４上を４戊
気圧以上に加圧するように挿入されている。このように
構成された装置で上述のようにＧａｐ単結晶が引き上げ
られる訳であるが、＆０３の溶融物１４によりＧａＰ溶
融物１３からのＰの蒸発を抑制できる利点を有するが、
結晶内の歪の増加による結晶欠陥の発生および均一な形
状制御ができない難点もある。
１２内に多結晶ＧａＰを入れる。この多結晶ＧａＰは、
ルッボ１２を支持するサセプタ１２ａの外側の加熱ヒー
タ１５の温度制御によりＧａｐの溶融物１３となる。そ
してこのＧａＰ溶融物１３の上は蒸気圧の低い酸化棚素
（Ｂ２０３）からなる溶融物１４で覆われている。この
ように構成された装置のＢ２Ｑ溶融物１４を介して回転
治具１７に取り付けられた種結晶１６をＧａＰ溶融物１
３に接触させ、回転させながら矢印方向に引き上げるこ
とによってＧａＰ単結晶１８が製造される。なお高圧容
器１１内には不活性ガスが、＆０３溶融物１４上を４戊
気圧以上に加圧するように挿入されている。このように
構成された装置で上述のようにＧａｐ単結晶が引き上げ
られる訳であるが、＆０３の溶融物１４によりＧａＰ溶
融物１３からのＰの蒸発を抑制できる利点を有するが、
結晶内の歪の増加による結晶欠陥の発生および均一な形
状制御ができない難点もある。
この原因として高圧での引き上げであるため、熱の対流
や温度の不均一性が増大し結晶内の内部歪が増大するこ
と及び鷲０３溶融物１４が完全なシール材として働かな
いため時間と共にＢ０３溶融物や監視窓（図示しない）
が曇り、形状の判定が難しくなることが考えられる。こ
のため放熱などの影響の防止、界面付近の温度分布の均
一化、引き上げられるＧａＰ単結晶の直径制御などを含
む研究開発が重要となる。これらの解決策の一つとして
第１図に示すルッボ１２内のＧａＰ溶融物１３上に、中
央部に開口を有する単結晶形状制御部材を配設すること
が考えられる。
や温度の不均一性が増大し結晶内の内部歪が増大するこ
と及び鷲０３溶融物１４が完全なシール材として働かな
いため時間と共にＢ０３溶融物や監視窓（図示しない）
が曇り、形状の判定が難しくなることが考えられる。こ
のため放熱などの影響の防止、界面付近の温度分布の均
一化、引き上げられるＧａＰ単結晶の直径制御などを含
む研究開発が重要となる。これらの解決策の一つとして
第１図に示すルッボ１２内のＧａＰ溶融物１３上に、中
央部に開口を有する単結晶形状制御部材を配設すること
が考えられる。
なおこの単結晶形状制御部村は、Ｇａｐ溶融物１３上に
浮くものであるためＧａＰ溶融物１３の量変化に従って
上下方向に自由自在移動し、しかも中央部の閉口は結晶
引き上げ時にＧａＰ溶融物１３の通過するものを規制す
るものである。したがって単結晶形状制御部村を設ける
ことにより、Ｇａｐ引き上げ時に常にＧａｐ溶融物が供
給されるようになり、またＧａＰ溶融物の熱的状態を適
正にコントロールすれば固液界面の位置を一定に保持す
ることができる。この結果、単結晶形状制御部材の中央
部の関口によって、固液界面付近のＧａＰ溶融物の周囲
（メニスカス）の形状が一定に規定される。このことは
断面の形状及び直径の一定なＧａｐ結晶を引き上げるこ
とを容易にすることである。さらに単結晶形状制御部材
がＧａＰ溶融物表面を覆う効果もありＧａｐ溶融物から
の放熱を押えることが且つ固液界面近傍の熱的状態を安
定にし、熱歪の少ないＧａｐ単結晶を得ることが期待で
きる。ところで上述した点で特に重要なことは、単結晶
形状制御部村であって、解度がＧａＰ溶融物（密度４．
３）よりも小さく且つ弦０３溶融物（密度１．８）より
も大きいものの中から選択されるものである。
浮くものであるためＧａＰ溶融物１３の量変化に従って
上下方向に自由自在移動し、しかも中央部の閉口は結晶
引き上げ時にＧａＰ溶融物１３の通過するものを規制す
るものである。したがって単結晶形状制御部村を設ける
ことにより、Ｇａｐ引き上げ時に常にＧａｐ溶融物が供
給されるようになり、またＧａＰ溶融物の熱的状態を適
正にコントロールすれば固液界面の位置を一定に保持す
ることができる。この結果、単結晶形状制御部材の中央
部の関口によって、固液界面付近のＧａＰ溶融物の周囲
（メニスカス）の形状が一定に規定される。このことは
断面の形状及び直径の一定なＧａｐ結晶を引き上げるこ
とを容易にすることである。さらに単結晶形状制御部材
がＧａＰ溶融物表面を覆う効果もありＧａｐ溶融物から
の放熱を押えることが且つ固液界面近傍の熱的状態を安
定にし、熱歪の少ないＧａｐ単結晶を得ることが期待で
きる。ところで上述した点で特に重要なことは、単結晶
形状制御部村であって、解度がＧａＰ溶融物（密度４．
３）よりも小さく且つ弦０３溶融物（密度１．８）より
も大きいものの中から選択されるものである。
即ちＧａｐ溶融物より密度が大きくなればＧａｐ溶融物
上に浮かなくなり、Ｂ２０３溶融物より密度が小さくな
ければＢ２０３溶融物上に浮いてしまう。このような材
料として、窒化ホウ素（ＢＮ）、シリカ、黒鉛、窒化シ
リコン（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン（ＳＩＣ）等が考
えられる。しかしながら上記材料で更に要求される耐蝕
性及び機械的強度が優れしかもＧａｐ溶融物を汚染しな
いことをすべて満足するものがない。この中で比較的実
用的な材料としては、Ｓｉ３Ｎ４である。この材料は、
周知のようにホットプレス焼給によって密度が２以上に
なり、Ｇａｐの融点（〜１４６７０）以上までの耐熱性
及び高温での強度が大きく且つ熱膨張係数が小さいため
に耐熱衝撃抵抗性が優れているなどの良好な材料である
。しかしこの材料（Ｓｊ３Ｎ４）でも、非常に侵蝕性の
強いＢ２０３で覆われるため、Ｂ２０３の侵蝕によって
Ｓｉ３Ｎ４の強度が低下してい、延し、てはＧａＰ溶融
物を汚染してしまう。この結晶を引き上げた後、ルッボ
内に残在するＧａｐ溶融物及び＆０３熔融物力Ｓｉ３Ｎ
４部材を浸潰した状態で固化するため機械的衝撃が加わ
り破損しやすくなり何回も繰り返して使用できない。本
発明は上記した点に鑑みなされたもので、ＧａＰなどの
化合物半導体熔融物が汚染することのない且つＢ２０３
溶融物に侵蝕されない単結晶形状制御部材として改良し
たとｍ−Ｖ族化合物半導体単結晶の製造装置を提供する
ものである。
上に浮かなくなり、Ｂ２０３溶融物より密度が小さくな
ければＢ２０３溶融物上に浮いてしまう。このような材
料として、窒化ホウ素（ＢＮ）、シリカ、黒鉛、窒化シ
リコン（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン（ＳＩＣ）等が考
えられる。しかしながら上記材料で更に要求される耐蝕
性及び機械的強度が優れしかもＧａｐ溶融物を汚染しな
いことをすべて満足するものがない。この中で比較的実
用的な材料としては、Ｓｉ３Ｎ４である。この材料は、
周知のようにホットプレス焼給によって密度が２以上に
なり、Ｇａｐの融点（〜１４６７０）以上までの耐熱性
及び高温での強度が大きく且つ熱膨張係数が小さいため
に耐熱衝撃抵抗性が優れているなどの良好な材料である
。しかしこの材料（Ｓｊ３Ｎ４）でも、非常に侵蝕性の
強いＢ２０３で覆われるため、Ｂ２０３の侵蝕によって
Ｓｉ３Ｎ４の強度が低下してい、延し、てはＧａＰ溶融
物を汚染してしまう。この結晶を引き上げた後、ルッボ
内に残在するＧａｐ溶融物及び＆０３熔融物力Ｓｉ３Ｎ
４部材を浸潰した状態で固化するため機械的衝撃が加わ
り破損しやすくなり何回も繰り返して使用できない。本
発明は上記した点に鑑みなされたもので、ＧａＰなどの
化合物半導体熔融物が汚染することのない且つＢ２０３
溶融物に侵蝕されない単結晶形状制御部材として改良し
たとｍ−Ｖ族化合物半導体単結晶の製造装置を提供する
ものである。
即ち本発明は単結晶形状制御部材を、Ｓｉ３Ｎ４にイッ
トリウム酸化物（Ｙ２Ｑ）、ランタニド系元素酸化物か
ら選ばれる少なくとも一種が０．５〜１０重量パーセン
ト及びアルミナ（ＡＺ２０３）が０．５〜１０重量パー
セント含む材質を用いたｍ−Ｖ族化合物半導体単結晶の
製造装置である。
トリウム酸化物（Ｙ２Ｑ）、ランタニド系元素酸化物か
ら選ばれる少なくとも一種が０．５〜１０重量パーセン
ト及びアルミナ（ＡＺ２０３）が０．５〜１０重量パー
セント含む材質を用いたｍ−Ｖ族化合物半導体単結晶の
製造装置である。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第２図は第１図に示す装置のＧａｐ溶融物１３とＢ２０
３の溶融物層１ ４の間則ちＧａｐ溶融物１ ３の表面
に浮くようにＳｉ３Ｎ４にＹ２０３が２重量パーセント
（Ｍ％）及びＡＺ２０３が５重量パーセント（Ｍ％）含
む単結晶形状制御部材２０を設けた装置である。ここで
用いるＳｉ３Ｎ４にＹ２０３が２（ｗｔ％）及びＡ夕２
０３が５（Ｍ％）含む単結晶形状制御部材２０は、耐倉
虫性及び機械的強度が非常に強いため、侵蝕性の強いＢ
２Ｑで覆われていてもこれによって侵蝕されない。
３の溶融物層１ ４の間則ちＧａｐ溶融物１ ３の表面
に浮くようにＳｉ３Ｎ４にＹ２０３が２重量パーセント
（Ｍ％）及びＡＺ２０３が５重量パーセント（Ｍ％）含
む単結晶形状制御部材２０を設けた装置である。ここで
用いるＳｉ３Ｎ４にＹ２０３が２（ｗｔ％）及びＡ夕２
０３が５（Ｍ％）含む単結晶形状制御部材２０は、耐倉
虫性及び機械的強度が非常に強いため、侵蝕性の強いＢ
２Ｑで覆われていてもこれによって侵蝕されない。
したがってＧａＰ溶融物には汚染物が入らずしかも結晶
を引き上げた後にルツボ内に残在するＧａｐ溶融物及び
Ｂ２Ｑ溶融物が上記部材２０を浸積しても、これらが固
化する際に加わる力に耐えるように十分な強度を有する
ため何回も繰り返して使用できる。さらに上述したよう
にこの部材２０は侵蝕による変形が少ないため引き上げ
られる単結晶の直径も一定になり、またＧａＰ溶融物に
汚染物が入らないため良質な単結晶を得ることができる
。具体的に説明すると、単結晶形状制御部材としてＳｉ
３Ｎ４を用いた場合は引き上げられるＧａｐ単結晶の直
径の変動が±３肋あったのに対し、上述したようなＳｉ
３Ｎ４にＹ２Ｑが２（ｗｔ％）及びＡと２０３が５（ｗ
ｔ％）含む材料を用いた場合は直径の変動が土１柳であ
り、非常に４・さくなった。また得られる単結晶の結晶
性を規定する転位線に対応していると思われビット（Ｄ
ｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｐｉｔ−Ｄビット）濃度及び転位
線に対応していないビット（Ｓａｏｕｃｅｒｐｉｔ−Ｓ
ビット）濃度を調べたところ、単結晶形状制御部材とし
てＳｉ３Ｎ４を用いた場合はＤビット濃度が３×１び（
抑‐２）程度でＳビット濃度が１×１び（肌‐２）であ
ったのに対し、Ｓｉ３Ｎ４にＹ２０３が２（Ｍ％）及び
Ａ〆２０３が５（Ｍ％）含む材料を用いた場合はＤビッ
ト濃度が１×１ぴ（肌‐２）程度でＳビットが１×１ぴ
（肌‐２）であった。以上から明らかのように単結晶形
状制御部材としてＳｉ３Ｎ４にＹ２０３及びＡ夕２０３
が含む材料を用いることにより引き上げられるＧａＰ単
結晶の直径の変動が少なく且つビット及びＳビット濃度
が少ない良質のＧａＰ単結晶を得ることができる。例え
ばこのＧａｐ単結晶を発光ダイオードの基板として用い
ると、発光効率が非常に高くなる。特に基板を溶解して
再析出する方法所藷るＲｅ餅ｏＭｈ法を用いてＧａＰ単
結晶上に該単結晶と同導電型のＧａＰ層を形成し、この
上に逆導電型のＧａｐ層を形成した発光ダイオードの場
合に有効である。
を引き上げた後にルツボ内に残在するＧａｐ溶融物及び
Ｂ２Ｑ溶融物が上記部材２０を浸積しても、これらが固
化する際に加わる力に耐えるように十分な強度を有する
ため何回も繰り返して使用できる。さらに上述したよう
にこの部材２０は侵蝕による変形が少ないため引き上げ
られる単結晶の直径も一定になり、またＧａＰ溶融物に
汚染物が入らないため良質な単結晶を得ることができる
。具体的に説明すると、単結晶形状制御部材としてＳｉ
３Ｎ４を用いた場合は引き上げられるＧａｐ単結晶の直
径の変動が±３肋あったのに対し、上述したようなＳｉ
３Ｎ４にＹ２Ｑが２（ｗｔ％）及びＡと２０３が５（ｗ
ｔ％）含む材料を用いた場合は直径の変動が土１柳であ
り、非常に４・さくなった。また得られる単結晶の結晶
性を規定する転位線に対応していると思われビット（Ｄ
ｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｐｉｔ−Ｄビット）濃度及び転位
線に対応していないビット（Ｓａｏｕｃｅｒｐｉｔ−Ｓ
ビット）濃度を調べたところ、単結晶形状制御部材とし
てＳｉ３Ｎ４を用いた場合はＤビット濃度が３×１び（
抑‐２）程度でＳビット濃度が１×１び（肌‐２）であ
ったのに対し、Ｓｉ３Ｎ４にＹ２０３が２（Ｍ％）及び
Ａ〆２０３が５（Ｍ％）含む材料を用いた場合はＤビッ
ト濃度が１×１ぴ（肌‐２）程度でＳビットが１×１ぴ
（肌‐２）であった。以上から明らかのように単結晶形
状制御部材としてＳｉ３Ｎ４にＹ２０３及びＡ夕２０３
が含む材料を用いることにより引き上げられるＧａＰ単
結晶の直径の変動が少なく且つビット及びＳビット濃度
が少ない良質のＧａＰ単結晶を得ることができる。例え
ばこのＧａｐ単結晶を発光ダイオードの基板として用い
ると、発光効率が非常に高くなる。特に基板を溶解して
再析出する方法所藷るＲｅ餅ｏＭｈ法を用いてＧａＰ単
結晶上に該単結晶と同導電型のＧａＰ層を形成し、この
上に逆導電型のＧａｐ層を形成した発光ダイオードの場
合に有効である。
このＲｅｇｍｗｔｈ法を用いて得た発光ダイオードの発
光効率は通常ェポキシモールドして最高０．２％程度で
あるが、上述したようにＳｉ３Ｎ４にＹ２０３及びＡそ
２０３が含む材料を用いて引き上げられたＧａＰ単結晶
を用いた場合は発光効率がェポキシモールドして平均値
０．４％程度となり非常に高〈なつた。そこで本発明者
等は単結晶形状制御部材の材質則ちＳｊ３Ｎ４に含むＹ
２０３とＡそ２０３の重量比を変え引き上げられる単結
晶の直径の変動、Ｄビット濃度、Ｓビット濃度、ライフ
タイム、発光効率を調べた。
光効率は通常ェポキシモールドして最高０．２％程度で
あるが、上述したようにＳｉ３Ｎ４にＹ２０３及びＡそ
２０３が含む材料を用いて引き上げられたＧａＰ単結晶
を用いた場合は発光効率がェポキシモールドして平均値
０．４％程度となり非常に高〈なつた。そこで本発明者
等は単結晶形状制御部材の材質則ちＳｊ３Ｎ４に含むＹ
２０３とＡそ２０３の重量比を変え引き上げられる単結
晶の直径の変動、Ｄビット濃度、Ｓビット濃度、ライフ
タイム、発光効率を調べた。
その結果下記表−１に示すようになった。この表一１か
ら明らかなように単結晶形状制御部材の材質則ちＳｉ３
Ｎ４に含むＹ２ＱとＡ夕２０３が重量パーセントで夫々
１０（Ｍ％）以上になると、引き上げられたＧａｐ単結
晶の直径の変動が大きくなり、しかもＤビット及びＳビ
ットも大きくなり且つ発光効率も低くなる。したがって
Ｓｉ３Ｎ４に含むＹ２０３とＡ夕２０３は夫々１０（ｗ
ｔ％）以下が好ましいことが判る。またＳｉ３Ｎ４に含
むＹ２０３とＡ夕２０３が０．５（ｗｔ％）未満である
と、実質的にＳｉ３Ｎ４だけで構成したこととほとんど
変りなくなり、上述したＳｉ３Ｎ４で構成したと同じ欠
点が発生する。さらに本発明者等は、発光効率とＳビッ
ト濃度との間に相関があることを見出した。なお発光効
率とＤビット濃度との相関は１９７５年発行のＪ・Ａｐ
ｐｌ・Ｐｈｙｓ・Ｖｏｌ・４６の第２６２９頁に記載さ
れているが、Ｓビット濃度の役割が本発明者等によって
始めて明らかにされた。即ち○ビット濃度の差がほとん
どなくＳビット濃度の差が大きい場合にも、少数キャリ
アのライフタイムが変化し、例えばＳビット濃度が少な
い場合に少数キャリアのライフタイムが増大し、この結
果発光効率が向上している。この理由としては、上記表
一１で相違点が単結晶形状制御部材の組成のみであるこ
とから何らかの不純物がＳビット濃度との間に相関があ
ることが考えられるが、不純物分析などの手段では明確
にすることができなかった。以上説明したことから明ら
かのように、Ｓｊ３Ｎ４にＹ２０３とＡ〆２０３を含む
単結晶形状制御部材を用いて引き上げられたＧａｐ単結
晶を発光ダイオードの基板として用いることにより、発
光効率が大幅に向上した。
ら明らかなように単結晶形状制御部材の材質則ちＳｉ３
Ｎ４に含むＹ２ＱとＡ夕２０３が重量パーセントで夫々
１０（Ｍ％）以上になると、引き上げられたＧａｐ単結
晶の直径の変動が大きくなり、しかもＤビット及びＳビ
ットも大きくなり且つ発光効率も低くなる。したがって
Ｓｉ３Ｎ４に含むＹ２０３とＡ夕２０３は夫々１０（ｗ
ｔ％）以下が好ましいことが判る。またＳｉ３Ｎ４に含
むＹ２０３とＡ夕２０３が０．５（ｗｔ％）未満である
と、実質的にＳｉ３Ｎ４だけで構成したこととほとんど
変りなくなり、上述したＳｉ３Ｎ４で構成したと同じ欠
点が発生する。さらに本発明者等は、発光効率とＳビッ
ト濃度との間に相関があることを見出した。なお発光効
率とＤビット濃度との相関は１９７５年発行のＪ・Ａｐ
ｐｌ・Ｐｈｙｓ・Ｖｏｌ・４６の第２６２９頁に記載さ
れているが、Ｓビット濃度の役割が本発明者等によって
始めて明らかにされた。即ち○ビット濃度の差がほとん
どなくＳビット濃度の差が大きい場合にも、少数キャリ
アのライフタイムが変化し、例えばＳビット濃度が少な
い場合に少数キャリアのライフタイムが増大し、この結
果発光効率が向上している。この理由としては、上記表
一１で相違点が単結晶形状制御部材の組成のみであるこ
とから何らかの不純物がＳビット濃度との間に相関があ
ることが考えられるが、不純物分析などの手段では明確
にすることができなかった。以上説明したことから明ら
かのように、Ｓｊ３Ｎ４にＹ２０３とＡ〆２０３を含む
単結晶形状制御部材を用いて引き上げられたＧａｐ単結
晶を発光ダイオードの基板として用いることにより、発
光効率が大幅に向上した。
さらに単結晶形状制御部材の寿命も大きく伸びる利点も
有し、例えばＳらＮ４のみでは２〜３回のくり返し使用
で寿命であるのに対し、本発明のものでは１０回以上く
り返して使用でき、しかも単結晶形状制御部村の変形が
少ないため得られるＧａｐ単結晶の直径の変動も少なく
なった。なお上記実施例において、単結晶形状部材とし
てＳｊ３Ｎ４にＹ２ＱとＡＺ２０３が含む材料を用いた
例について説明したが、Ｙ２０３の代りにランタンド系
元素酸化物例えばＬａ２０３、Ｃｅ２０３或いはＭｇ○
であっても同様の効果が得られる。またＹ２０３（また
はランタニド系）とＡそ２０３の両者または一方が少な
すぎる場合或いは多すぎる場合では、Ｓビット濃度の増
大が見られ、ひいては発光ダイオードの発光効率の低下
に結びつくことがわかる。さらに単結晶形状制御部材の
寿命及び得られる性質という点では、Ｙ２０３またはラ
ンタンド系元素酸化物）は１〜８（ｗｔ％）、Ａそ２０
３も２〜５（ｗｔ％）の範囲に押えることが好ましい。
さらにまた上記実施例では、上記で得たＧａＰ単結晶を
発光ダイオードの基板として用いた例について説明した
が、例えば化合物ＭＯＳＦＥＴなどの基板として用いて
も良く、発光ダイオードもＲｅ餌ｏＭｈ法によるものだ
けでなく通常の液相ェピタキシャル法を用いた発光ダィ
オード‘こも適用できる。
有し、例えばＳらＮ４のみでは２〜３回のくり返し使用
で寿命であるのに対し、本発明のものでは１０回以上く
り返して使用でき、しかも単結晶形状制御部村の変形が
少ないため得られるＧａｐ単結晶の直径の変動も少なく
なった。なお上記実施例において、単結晶形状部材とし
てＳｊ３Ｎ４にＹ２ＱとＡＺ２０３が含む材料を用いた
例について説明したが、Ｙ２０３の代りにランタンド系
元素酸化物例えばＬａ２０３、Ｃｅ２０３或いはＭｇ○
であっても同様の効果が得られる。またＹ２０３（また
はランタニド系）とＡそ２０３の両者または一方が少な
すぎる場合或いは多すぎる場合では、Ｓビット濃度の増
大が見られ、ひいては発光ダイオードの発光効率の低下
に結びつくことがわかる。さらに単結晶形状制御部材の
寿命及び得られる性質という点では、Ｙ２０３またはラ
ンタンド系元素酸化物）は１〜８（ｗｔ％）、Ａそ２０
３も２〜５（ｗｔ％）の範囲に押えることが好ましい。
さらにまた上記実施例では、上記で得たＧａＰ単結晶を
発光ダイオードの基板として用いた例について説明した
が、例えば化合物ＭＯＳＦＥＴなどの基板として用いて
も良く、発光ダイオードもＲｅ餌ｏＭｈ法によるものだ
けでなく通常の液相ェピタキシャル法を用いた発光ダィ
オード‘こも適用できる。
さらにＧａＰ単結晶を得るだけでなく、ｌｎＰ単結晶な
どの化合物半導体単結晶を得る時にも適用できる。
どの化合物半導体単結晶を得る時にも適用できる。
第１図は従来の単結晶引き上げ装置を示す断面図、第２
図は本発明の実施例のＧａｐ単結晶引き上げ装置の断面
図である。 １１・・・…高圧容器、１２・・・・・・ルッボ、１２
ａ・・・…サセプタ、１ ３……ＧａＰ溶融物、１ ４
・・・・・・＆０３溶融物、１５……ヒータ、１６…・
・・種結晶、１７・・・・・・回転治具、１８・・・・
・・ＧａＰ単結晶、２０…・・・単結晶形状制御部材。 第１図第２図
図は本発明の実施例のＧａｐ単結晶引き上げ装置の断面
図である。 １１・・・…高圧容器、１２・・・・・・ルッボ、１２
ａ・・・…サセプタ、１ ３……ＧａＰ溶融物、１ ４
・・・・・・＆０３溶融物、１５……ヒータ、１６…・
・・種結晶、１７・・・・・・回転治具、１８・・・・
・・ＧａＰ単結晶、２０…・・・単結晶形状制御部材。 第１図第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高圧容器と、該容器内に設けられたルツボと、該ル
ツボ内に収容されたIII−V族化合物半導体の構成物質か
らなる第１の溶融物と、該第１の溶融物上に該第１の溶
融物を覆うように設けられた酸化硼素からなる第２の溶
融物と、前記２つの溶融物の間に設けられた中央部に開
口を有する引き上げられる単結晶形状制御部材とを備え
たIII−V族化合物半導体単結晶の製造装置において、前
記単結晶形状制御部材を、窒化珪素に重量パーセントで
イツトリウム酸化物、ランタンド系元素酸化物から選ば
れた少なくとも一種が０．５〜１０重量パーセント及び
アルミナが０．５〜１０重量パーセント含む材質で構成
したことを特徴とするIII−V族化合物半導体単結晶の製
造装置。 ２ 単結晶形状制御部材を、窒化珪素に重量パーセント
でイツトリウム酸化物が１〜〜８重量パーセント及びア
ルミナが２〜５重量パーセント含む部材で構成したこと
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のIII−V族
化合物半導体結晶の製造装置。 ３ 第１の溶融物が燐化ガリウム溶解物であることを特
徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のIII−V族化合
物半導体結晶の製造装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52105771A JPS6024078B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | ３−５族化合物半導体単結晶の製造装置 |
| DE19782830695 DE2830695C3 (de) | 1977-07-14 | 1978-07-12 | Vorrichtung zum Ziehen eines III/V-Verbindungseinkristalls aus einer Schmelze |
| GB7829866A GB2002651B (en) | 1977-07-14 | 1978-07-14 | Apparatus for making a single crystal of iii-v compound semiconductive material |
| US05/930,696 US4196171A (en) | 1977-09-05 | 1978-08-03 | Apparatus for making a single crystal of III-V compound semiconductive material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52105771A JPS6024078B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | ３−５族化合物半導体単結晶の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5439570A JPS5439570A (en) | 1979-03-27 |
| JPS6024078B2 true JPS6024078B2 (ja) | 1985-06-11 |
Family
ID=14416420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52105771A Expired JPS6024078B2 (ja) | 1977-07-14 | 1977-09-05 | ３−５族化合物半導体単結晶の製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4196171A (ja) |
| JP (1) | JPS6024078B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4431476A (en) * | 1981-01-17 | 1984-02-14 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing gallium phosphide single crystals |
| JPS59232995A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 引上単結晶の冷却方法 |
| JPS60226492A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-11 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造装置 |
| DE3480721D1 (de) * | 1984-08-31 | 1990-01-18 | Gakei Denki Seisakusho | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von einkristallen. |
| US4944925A (en) * | 1985-06-10 | 1990-07-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Apparatus for producing single crystals |
| US4764350A (en) * | 1986-10-08 | 1988-08-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method and apparatus for synthesizing a single crystal of indium phosphide |
| US5047112A (en) * | 1990-08-14 | 1991-09-10 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for preparing homogeneous single crystal ternary III-V alloys |
| US7294199B2 (en) * | 2004-06-10 | 2007-11-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitride single crystal and producing method thereof |
| WO2006028868A2 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Rensselaer Polytechnic Institute | Method and apparatus for growth of multi-component single crystals |
| CN100338267C (zh) * | 2004-12-23 | 2007-09-19 | 北京有色金属研究总院 | 降低磷化镓单晶尾部位错的方法 |
| CN102534771A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-04 | 北京有色金属研究总院 | 一种磷化镓单晶的生长方法 |
| EP2748355B1 (en) * | 2011-08-26 | 2016-08-10 | Consarc Corporation | Purification of a metalloid by consumable electrode vacuum arc remelt process |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL104388C (ja) * | 1956-11-28 | |||
| US3647389A (en) * | 1970-05-11 | 1972-03-07 | Bell Telephone Labor Inc | Method of group iii-v semiconductor crystal growth using getter dried boric oxide encapsulant |
| JPS4921091B1 (ja) * | 1970-08-10 | 1974-05-29 | ||
| US3980438A (en) * | 1975-08-28 | 1976-09-14 | Arthur D. Little, Inc. | Apparatus for forming semiconductor crystals of essentially uniform diameter |
-
1977
- 1977-09-05 JP JP52105771A patent/JPS6024078B2/ja not_active Expired
-
1978
- 1978-08-03 US US05/930,696 patent/US4196171A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5439570A (en) | 1979-03-27 |
| US4196171A (en) | 1980-04-01 |
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