JPS606916B2 - 化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS606916B2 JPS606916B2 JP16764782A JP16764782A JPS606916B2 JP S606916 B2 JPS606916 B2 JP S606916B2 JP 16764782 A JP16764782 A JP 16764782A JP 16764782 A JP16764782 A JP 16764782A JP S606916 B2 JPS606916 B2 JP S606916B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- compound semiconductor
- single crystal
- crucible
- semiconductor single
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
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)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は液体封止引き上げ法によるｍ−Ｖ族化合物半
導体単結晶の製造方法に関する。
導体単結晶の製造方法に関する。
ｍ−Ｖ族化合物半導体の中でもガリウム枇素（ＧａＡｓ
）は電子移動度が大きく、高速集積回路、光・電子素子
用材料に広く用いられつつある。
）は電子移動度が大きく、高速集積回路、光・電子素子
用材料に広く用いられつつある。
このようにＧａＡｓが集積回路用結晶基板に用いられる
には、比抵抗が１０７０・肌以上と高絶縁性であること
、素子特性均一化のため結晶内に欠陥が少く分布が均一
であること、大型ゥェハーの製造が容易であること等が
挙げられる。このような要求を実現するＧａＡｓ結晶の
成長法としては、液体封止引き上げ法（ＬＥＣ法）が注
目を浴びている。この液体封止引き上げ法は低圧封止引
き上げ法と高圧封止引き上げ法とが知られている。
には、比抵抗が１０７０・肌以上と高絶縁性であること
、素子特性均一化のため結晶内に欠陥が少く分布が均一
であること、大型ゥェハーの製造が容易であること等が
挙げられる。このような要求を実現するＧａＡｓ結晶の
成長法としては、液体封止引き上げ法（ＬＥＣ法）が注
目を浴びている。この液体封止引き上げ法は低圧封止引
き上げ法と高圧封止引き上げ法とが知られている。
低圧封止引き上げ法はボート成長法で作成したＧａ兆多
結晶を原料とするため、原料純度が低く、半絶縁性とす
るためのクロムの添加を必要として好ましくない。また
直接合成を行う高圧封止引き上げ法はクロムの添加は不
要であるが、高圧下で結晶を作成するため、単結晶の歩
留りは高くなるが、結晶材料融液と封止材との界面の温
度勾配が大きいため、形成した結晶内に応力が生じ、こ
れが結晶欠陥の一種である転位の発生の原因となってい
た。
結晶を原料とするため、原料純度が低く、半絶縁性とす
るためのクロムの添加を必要として好ましくない。また
直接合成を行う高圧封止引き上げ法はクロムの添加は不
要であるが、高圧下で結晶を作成するため、単結晶の歩
留りは高くなるが、結晶材料融液と封止材との界面の温
度勾配が大きいため、形成した結晶内に応力が生じ、こ
れが結晶欠陥の一種である転位の発生の原因となってい
た。
これまで、ＧａＡｓ結晶作成時に低温度勾配とするため
、高圧容器内の雰囲気圧力を下げるとか、容器内のルツ
ボの位置を低くするとかの提案は見られたが、結晶欠陥
の少ない高品質のＧａＡｓ結晶作成に適する温度分布及
び雰囲気圧力を再現性よく設定することは困難なことで
ある。特に、低温度勾配とする目的で高圧容器内の雰囲
気圧力を下げる場合、圧力を下げ過ぎると溶融液中のＡ
ｓが飛散し、所定の組成比の高品質結晶が得られなくな
る。この発明の目的はｍ−Ｖ族化合物半導体結晶作成工
程において、高圧容器内の雰囲気圧力を低下することな
く低温度勾配下で結晶を成長させる高品質化合物半導体
単結晶の製造法を提供することにある。
、高圧容器内の雰囲気圧力を下げるとか、容器内のルツ
ボの位置を低くするとかの提案は見られたが、結晶欠陥
の少ない高品質のＧａＡｓ結晶作成に適する温度分布及
び雰囲気圧力を再現性よく設定することは困難なことで
ある。特に、低温度勾配とする目的で高圧容器内の雰囲
気圧力を下げる場合、圧力を下げ過ぎると溶融液中のＡ
ｓが飛散し、所定の組成比の高品質結晶が得られなくな
る。この発明の目的はｍ−Ｖ族化合物半導体結晶作成工
程において、高圧容器内の雰囲気圧力を低下することな
く低温度勾配下で結晶を成長させる高品質化合物半導体
単結晶の製造法を提供することにある。
以下、添付図面に基いて本発明を説明すると、不活性ガ
ス導入管９と排気管亀０を備えた高圧容器１内には石英
、窒化ポロン等のルッボ３を炭素材料で作られた支持部
材４内に設け「支持軸６により回転できるように支持し
、ルッボ３の周囲にはヒータ２を設けルッボに所定の温
度に加熱保持すると共にヒーター２の周囲には更に断熱
壁】４を設け、ヒーターよりの外方への放熱を防止する
。
ス導入管９と排気管亀０を備えた高圧容器１内には石英
、窒化ポロン等のルッボ３を炭素材料で作られた支持部
材４内に設け「支持軸６により回転できるように支持し
、ルッボ３の周囲にはヒータ２を設けルッボに所定の温
度に加熱保持すると共にヒーター２の周囲には更に断熱
壁】４を設け、ヒーターよりの外方への放熱を防止する
。
ルッボの上部には下端に種結晶１１を取付けた引き上げ
軸５を設け、この引き上げ軸は支持軸６と同様に回転す
ると共に上下動するように構成されている。上述の如き
構成の単結晶製造装置において「ルッボの開口面上部に
はパイロリテック窒化ポロン製の反射板１２を設ける。
軸５を設け、この引き上げ軸は支持軸６と同様に回転す
ると共に上下動するように構成されている。上述の如き
構成の単結晶製造装置において「ルッボの開口面上部に
はパイロリテック窒化ポロン製の反射板１２を設ける。
この反射板１２はルッボ３、ヒーター２よりの熱の放熱
を防ぐと共に、それらの熱を必要に応じてルッボい向っ
て反射させる働きを持たせる。このため、反射板の形状
はルッボの開○部を覆うような形状とし、その端部は断
熱壁１４の上部まで延びているような大きさであると、
ヒーターよりの熱の外方への発散を有効に抑制すること
ができる。
を防ぐと共に、それらの熱を必要に応じてルッボい向っ
て反射させる働きを持たせる。このため、反射板の形状
はルッボの開○部を覆うような形状とし、その端部は断
熱壁１４の上部まで延びているような大きさであると、
ヒーターよりの熱の外方への発散を有効に抑制すること
ができる。
具体的な反射板の形状としては、円板状、円錐型状、壁
面がルッボに向って集中的に反射するような曲面を有し
ているもの、釣鐘の如きヒーター、断熱壁の側面まで覆
うようなもの等が挙げられる。これらの反射板は引き上
げ軸５に固定させてもよく、又、第２図に示すように、
引き上げ軸５の適当な位置に突起１３を設けて反射板１
２を内部より支持するようにし、原料の合成工程中は引
き上げ軸５を上昇させて「反射板を上部に持ち上げてお
き、結晶引き上げ工程中は引き上げ軸の下降に伴って反
射板を下降させ、ルツボ開□面を覆うようにして結晶成
長を行うような構造としてもよい。上述の如き構成の単
結晶製造装置において、ルッボ３の中に結晶材料原料及
び液体封止剤原料を入れ、高圧容器内１内に設置し、不
活性ガスを圧入して３０〜７戊気圧とし、ルッボを原料
溶融温度以上に加熱して結晶材料及び封止剤を溶融させ
る。
面がルッボに向って集中的に反射するような曲面を有し
ているもの、釣鐘の如きヒーター、断熱壁の側面まで覆
うようなもの等が挙げられる。これらの反射板は引き上
げ軸５に固定させてもよく、又、第２図に示すように、
引き上げ軸５の適当な位置に突起１３を設けて反射板１
２を内部より支持するようにし、原料の合成工程中は引
き上げ軸５を上昇させて「反射板を上部に持ち上げてお
き、結晶引き上げ工程中は引き上げ軸の下降に伴って反
射板を下降させ、ルツボ開□面を覆うようにして結晶成
長を行うような構造としてもよい。上述の如き構成の単
結晶製造装置において、ルッボ３の中に結晶材料原料及
び液体封止剤原料を入れ、高圧容器内１内に設置し、不
活性ガスを圧入して３０〜７戊気圧とし、ルッボを原料
溶融温度以上に加熱して結晶材料及び封止剤を溶融させ
る。
この時の結晶材料溶融液８と液体封止剤７との界面附近
の温度勾配は、反射板が存在しないときは１００ｑＣ′
肌或はそれ以上であるが、反射板２を設けることにより
ルツボ内よりの熱或はヒーターよりの熱の放散を抑制す
るのみでなく〜ルッボに対して反射するので、液体封止
剤と溶融液との界面附近の温度勾配は７０ｑＣ′肌以下
に下がり、結晶成長に好適な温度勾配となる。このよう
に、ルッボ内の結晶材料原料と封止剤原料が完全に溶融
したら、低温度勾配下で種結晶貴亀を溶融液科こ接触さ
せ「回転、引き上げ操作により単結晶の製造を行う。
の温度勾配は、反射板が存在しないときは１００ｑＣ′
肌或はそれ以上であるが、反射板２を設けることにより
ルツボ内よりの熱或はヒーターよりの熱の放散を抑制す
るのみでなく〜ルッボに対して反射するので、液体封止
剤と溶融液との界面附近の温度勾配は７０ｑＣ′肌以下
に下がり、結晶成長に好適な温度勾配となる。このよう
に、ルッボ内の結晶材料原料と封止剤原料が完全に溶融
したら、低温度勾配下で種結晶貴亀を溶融液科こ接触さ
せ「回転、引き上げ操作により単結晶の製造を行う。
この時高圧容器内は高圧状態としても良いので、結晶表
面より成分元素の薄散は抑制され、高品質の化合物半導
体単結晶が得られる。
面より成分元素の薄散は抑制され、高品質の化合物半導
体単結晶が得られる。
この発明の製造方法の対象となる皿−Ｖ族化合物半導体
としてはＧａＡｓ，ＧａＰ， ｌｎＰ９ １ｎＡｓ等が
挙げられ「反射板はパイロリテック窒化ボロン製のもの
を用いるので〜不純物の溶出はなく「無添加（アンドー
プ）半絶縁性の単結晶が得られることになる。
としてはＧａＡｓ，ＧａＰ， ｌｎＰ９ １ｎＡｓ等が
挙げられ「反射板はパイロリテック窒化ボロン製のもの
を用いるので〜不純物の溶出はなく「無添加（アンドー
プ）半絶縁性の単結晶が得られることになる。
この発明は上述の説明で明らかなように、これまでの高
圧液体封止引き上げ法では高温度勾配下で結晶成長を行
っていたため生成した結晶には転位が多く発生し、結晶
内の分布は不均一となり易かったが、この発明では反射
板を設けて液体封止剤を昇温させ、封止剤と結晶原料溶
融液との界面附近の温度勾配を低くして結晶成長を行う
ので、形成した結晶表面よりの成分元素の輝散も少く、
高品質のｍ−Ｖ族化合物半導体単結晶が再現性よく得ら
れることになる。
圧液体封止引き上げ法では高温度勾配下で結晶成長を行
っていたため生成した結晶には転位が多く発生し、結晶
内の分布は不均一となり易かったが、この発明では反射
板を設けて液体封止剤を昇温させ、封止剤と結晶原料溶
融液との界面附近の温度勾配を低くして結晶成長を行う
ので、形成した結晶表面よりの成分元素の輝散も少く、
高品質のｍ−Ｖ族化合物半導体単結晶が再現性よく得ら
れることになる。
次に本発明を実施例により具体的に説明する。
第２図に示すような構造の単結晶製造装置を用い、ルツ
ボにＧａとＡｓを５００タ宛入れ、次いで封止剤として
Ｂ２０３を１６０夕入れた。このルッボは高圧容器の中
に入れ、反射板を上部に引き上げておき、アルゴンガス
を圧入して約５正気圧とし、加熱器により約１３００ｏ
ｏに加熱した。上記加熱によりルッボ内には、上層にＢ
２０３熔融液が、下層にＧａＡｓ溶融液が形成した。こ
の時の液体封止剤とＧａＡｓ熔融液との界面の温度勾配
は約１０５ｏＣ′肌であった。このように原料の合成が
完了したら、温度を１２３８ｑｏに下げ、圧力も１ぴ気
圧に下げ、しかる後に引き上げ軸を下降させて反射板を
ルツボ閉口上に設定し、種結晶をＧａＡｓ溶融液に接触
させ、１５柳／時の速度で引き上げた。
ボにＧａとＡｓを５００タ宛入れ、次いで封止剤として
Ｂ２０３を１６０夕入れた。このルッボは高圧容器の中
に入れ、反射板を上部に引き上げておき、アルゴンガス
を圧入して約５正気圧とし、加熱器により約１３００ｏ
ｏに加熱した。上記加熱によりルッボ内には、上層にＢ
２０３熔融液が、下層にＧａＡｓ溶融液が形成した。こ
の時の液体封止剤とＧａＡｓ熔融液との界面の温度勾配
は約１０５ｏＣ′肌であった。このように原料の合成が
完了したら、温度を１２３８ｑｏに下げ、圧力も１ぴ気
圧に下げ、しかる後に引き上げ軸を下降させて反射板を
ルツボ閉口上に設定し、種結晶をＧａＡｓ溶融液に接触
させ、１５柳／時の速度で引き上げた。
この引き上げ操作の際、種結晶は時計方向に１分間５回
、ルッボは反時計方向に１分間２０回の割合で回転させ
た。結晶引き上げ操作中は反射板はルッボの開□部分を
覆っていた。このため、界面の温度勾配は約５０００で
あった。上記の結晶成長操作を約８時間継続して行った
結果、直径約５０柳、長さ約１００肌、重量約９６０夕
の円筒状ＧａＡｓ単結晶が得られた。
、ルッボは反時計方向に１分間２０回の割合で回転させ
た。結晶引き上げ操作中は反射板はルッボの開□部分を
覆っていた。このため、界面の温度勾配は約５０００で
あった。上記の結晶成長操作を約８時間継続して行った
結果、直径約５０柳、長さ約１００肌、重量約９６０夕
の円筒状ＧａＡｓ単結晶が得られた。
この円筒状ＧａＡｓ単結晶の真中の部分を切り出し、半
径方向の転位密度分布を測定した第３図に示すように結
晶中心部は幅広く１ぴｃの‐２以下であり、比抵抗は１
０７０・肌以上の高品質Ｇａ偽単結晶であった。
径方向の転位密度分布を測定した第３図に示すように結
晶中心部は幅広く１ぴｃの‐２以下であり、比抵抗は１
０７０・肌以上の高品質Ｇａ偽単結晶であった。
第１図は本発明を実施するための単結晶製造装置の一例
を示す概略断面図、第２図は要部の概略断面図、第３図
は本発明の方法により得られた単結晶の転位密度分布図
である。 図中、１は高圧容器、２はヒータ−、３はルッボ、６は
引き上げ藤、７は液体封止剤、８は結晶原料溶融液、１
１は種結晶、１２は反射板を示す。 第１図 第２図 第３図
を示す概略断面図、第２図は要部の概略断面図、第３図
は本発明の方法により得られた単結晶の転位密度分布図
である。 図中、１は高圧容器、２はヒータ−、３はルッボ、６は
引き上げ藤、７は液体封止剤、８は結晶原料溶融液、１
１は種結晶、１２は反射板を示す。 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液体封止引き上げ法にてIII−V族化合物半導体結晶
の製造方法において、ルツボの開口面上部にパイロリテ
ツク窒化ボロン製の反射板を設け、ルツボよりの熱及び
ヒータよりの熱の放熱を抑制して、ルツボ内の液体封止
剤と結晶原料溶融液との界面附近を低温度勾配下として
結晶成長を行うことを特徴とする化合物半導体単結晶の
製造方法。 ２ III−V族化合物半導体結晶は無添加半絶縁性ガリウ
ム砒素単結晶である特許請求の範囲第１項に記載の化合
物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16764782A JPS606916B2 (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16764782A JPS606916B2 (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5957992A JPS5957992A (ja) | 1984-04-03 |
| JPS606916B2 true JPS606916B2 (ja) | 1985-02-21 |
Family
ID=15853639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16764782A Expired JPS606916B2 (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS606916B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6163593A (ja) * | 1984-09-05 | 1986-04-01 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造装置 |
| JP2714088B2 (ja) * | 1988-12-29 | 1998-02-16 | 株式会社東芝 | ▲ｉｉｉ▼―▲ｖ▼族化合物半導体単結晶製造装置 |
| DE19546987A1 (de) * | 1995-12-15 | 1997-06-19 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls |
-
1982
- 1982-09-28 JP JP16764782A patent/JPS606916B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5957992A (ja) | 1984-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS5914440B2 (ja) | ＣａＡｓ単結晶への硼素のド−ピング方法 | |
| JPH0328398B2 (ja) | ||
| US20060260536A1 (en) | Vessel for growing a compound semiconductor single crystal, compound semiconductor single crystal, and process for fabricating the same | |
| JPH04214089A (ja) | 物の製造方法及び製造装置 | |
| US4664742A (en) | Method for growing single crystals of dissociative compounds | |
| JPS606916B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2010260747A (ja) | 半導体結晶の製造方法 | |
| JP2943430B2 (ja) | 単結晶の製造方法および製造装置 | |
| JPS606918B2 (ja) | ３−５族化合物単結晶の製造方法 | |
| JP2700145B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2690420B2 (ja) | 単結晶の製造装置 | |
| JPS6251238B2 (ja) | ||
| JP2637210B2 (ja) | 単結晶成長方法及び装置 | |
| JPS6339558B2 (ja) | ||
| JPS6018637B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPS606917B2 (ja) | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPS60122791A (ja) | 液体封止結晶引上方法 | |
| JP3200204B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族単結晶の製造方法 | |
| JP4155085B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH01290587A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH0764671B2 (ja) | 化合物半導体単結晶育成方法 | |
| JPH0559879B2 (ja) | ||
| JPH05170594A (ja) | 単結晶製造方法 | |
| JP2003335598A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造装置 | |
| JPS60127297A (ja) | ３−５族化合物単結晶の作成方法 |