JPS61197499A

JPS61197499A - 無機化合物単結晶の成長方法

Info

Publication number: JPS61197499A
Application number: JP3859585A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ibuka; 井深　敏彦; Toru Yoshino; 徹吉野
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Monsanto Chemical Co
Current assignee: Mitsubishi Kasei Polytec Co; Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1985-02-27
Filing date: 1985-02-27
Publication date: 1986-09-01
Also published as: JPH0465035B2

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】「産業上の利用分野」本発明は、周期律表第■ｂ族元素及び第Ｖｂ族元素から
なる無機化合物（以下ｒｎｒ−ｖ族化合物」という。）
の単結晶の成長方法に関する。

「従来の技術」ひ化ガリウム（Ｇ　ａＡ　ｓ）、リン化ガリウム（Ｇａ
Ｐ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）等の■−■族化合物
の単結晶は、発光ダイオード、電界効果トランジスター
（ＦＥＴ）、集積量ｍ（ＩＣ）等の素材として多く用い
られている。

これらの単結晶は、ボート成長方法又は液体封止チョク
ラルスキー法（Ｌ　１ｑｕｉｄ　−Ｅ　ｎｅａｐｓｕｌ
ａｔｅｄＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法、以下ｒＬＥＣ法」
という。）により製造されるが、特に、ＬＥＣ法は、得
られた単結晶の断面が円形であること、Ｓｉ等の不純物
の混入が少なく高純度の単結晶が得られること等の利点
を有しているので、１０％ＦＥＴ用のｒｔｔ−ｖ族化合
物単結晶の成長方法として、広く採用されている。［今
井哲二等ｌｉｉ者（株）工業調査会発行［化合物半導体
デバイスＪ［１１ｐＨ５〜１２０１゜ＬＥＣ法では、耐
圧容器内に設ｒｎされたルツボに、■−■族化合物の多
結晶またはこれを生成すべき当量の第ＩＩＩｂ族元素及
び第Ｖｂ族元素、ならびにこれよりも低融、Ｃ：ｆ、の
液体封止材（通常はＢ２０３）を収容し、当該■−■族
化合物の融烹以上に加熱して、■−■族化合物の融液お
よび液体封止材を形成する。この場合、液体封止材とし
ては、通常■−Ｖ族化合物の融液よりも比重が小さく、
相溶性のないものが選ばれるので、これが上記１１１−
Ｖ族化合物の融液の表面を覆って、直接耐圧容器内の雰
囲気との接触を遮断する６その結果、耐圧容器の内部は
、不活性がスにより高圧に保持され、蒸気圧の高いΔｓ
、　Ｐ等の第Ｖｂ族元素の逃散が防止できる。

従来、この目的の不活性が又としては、窒素またはアル
ゴンを、単独で用いるのが一般的であった。

［発明が解決しようとする問題点１しかしながら、耐圧容器は水冷されており、その内壁の
温度は、通常は２００°Ｃ以下である。一方、ルツポイ
」近は、ＩＩＴ−Ｖ族化合物の融点付近の温度、すなわ
ち１２００〜１５００°Ｃである。従って耐圧容器内部
の温度勾配は非常に大さく、特に液体封止材中の温度勾
配は、数十〜数百”Ｃ／　ｃａｎにも達する。その結果
、耐圧容器内に、不活性ガスの激しい対流が生じて、耐
圧容器内の温度勾配は乱れ、その不均一性が著しくなり
、成長させた単結晶には熱歪を残留させ、これが単結晶
中に転位等の結晶欠陥を生しる原因となっていた。

この欠陥を除去するため、従来は、ルツボの周囲に、ヒ
ート・シールドと称される保温部材を設置し、その形状
及び位置を変化させて、耐圧容器内の熱環境を調節して
いた。しかしながら、好適なヒート・シールドの設計は
、長期間の試行錯誤を要し、がっ、ヒート・シールドの
形状によっては、成長した単結晶の取り出しも困難であ
った。

本発明者等は、かかる問題点を解決することを目的とし
て、鋭意研究を重ねた結果、雰囲気として、２種の不活
性ガスを混合して用いることによって、耐圧容器内の熱
環境を調節し、その結果結晶欠陥の少ない旧−ｖ族化合
物の単結晶を、ＬＥＣ法によって成長させることがでさ
ることを見出して、本発明に到達したものである。

［問題点を解決するための手段」本発明の上記の目的は、■−Ｖ族化合物単結晶をＬＥＣ
法によって成長させる方法において、耐圧容器内の雰囲
気を、窒素２０〜９０％及びアルゴン８Ｏ−ｕｌｏ％か
らなる混合気体とすることによって達せられる。

本発明方法によって、単結晶成長を行う■−■族化合物
としては、通常ＧＵＬＰ、　ＧＩＬＡＳ、ｒｎＰ等が用
いられる。また、ＬＥＣ法による単結晶成長装置として
は、特に制限はなく、通常用いられているものでよい。

雰囲気として用いられる混合ガスとしては、窒素２０〜
９０％及びアルゴン８０へ、１０％、好ましくは、窒素
４０〜７０％及びアルゴン６０〜３０％からなる混合ガ
スが適当である。窒素の含量が９０％を超えると、結晶
欠陥が減少せず、２０％未満では、同様に結晶欠陥が減
少しないばかりでなく第Ｖｂ族元素の逃散が激しくなる
ので、ともに好ましくない。なお、ここに言う混合比率
とは、窒素及びアルゴンの耐圧容器への充填圧の比率を
、百分率で表示したものである。耐圧容器内の圧力とし
ては、ＧａＰの場合は６０〜７０　ｋｇ／　Ｃｍ２、Ｇ
　ａ　Ａ　ｓの場合は１０〜６０　ｋｇ／　ｃａ＋２、
またＩｎＰの場合は３０〜５０ｋｇ／ａｍ２がそれぞれ
一般的である。

その他の単結晶の成長条件は、通常のＬＥＣ法の条件で
よい６「発明の効果」本発明方法によると、従来法の如く、ヒート・シールド
の形状を変化させることなく、単に窒素及びアルゴンの
混合比率を調節することによって、耐圧容器内の熱環境
を調節し、結晶欠陥の少ない■−■族化合物の単結晶を
成長させることができるので、産業上の利用価値は大で
ある。

「実施例」実施例及び比較例に基づいて、本発明を、具体的に説明
する。

以下の実施例及び比較例において、ＬＥＣＶｃ置として
は、英国メタルリサーチ社製１−Ｍ５Ｒ−６ＲＪ型を用
いた。

また、転位密度は、７５°Ｃの弗化水素１、濃硫酸２及
び３０％過酸化水素１からなるエツチング液中に測定試
料を３公開浸漬した後、顕微鏡により測定したエッチ・
ビット密度（ＥＰＤ）により表示し飢実施例石英ルツボ（直径１０ｃｍ）内に、多結晶ＧａＰ７００
ｇ、Ｂ、０３１５０ｇを仕込み、耐圧容器に装入した。

耐圧容器内を、真空ポンプによって、真空にした後窒素
を圧力が１０　ｋｇ／　ｅ＋＊２になるまで注入した。

続いて、合計圧力が２０　ｋｇ／　０ｍ２となるまでア
ルゴンを注入した。

次に、ルツボを取’７ｅむように設置した、ワイングラ
ス型のグラファイト製ヒーターを加熱して、ルツボ内の
ＧａＰ及びＢ、Ｏ，を融解した。耐圧容器内の圧力は、
６０　ｋｇ／　ｅ＋ａ２に調整した。

続いて、ルツボ及び種結晶を、相互に逆方向に回転させ
ながら、種結晶をＧａＰ融液に接触させて、ＧａＰ単結
晶を＜１００＞方向に引き上げた。

得られた単結晶は、直径５０ｎｕ＋＋、長さ７５ｍｍで
あった。ＥＰＤは、フロント部分で８　Ｘ　１０３ｃ＋
＊−’、テイル部分で２．５Ｘ１０’ｃｍ−’であった
。

比較例１雰囲気が又として窒素のみを用い、他の条件は実施例と
同様にして、ＧａＰ単結晶を成長させた６得られたＧａ
Ｐ単結晶は、直径４９ｍｍ、長さ７０ＩＩＩＩＩｌであ
った。

ＥＰＤは、フロント部分で３，９Ｘ　１０’ｅｍ−”、
テイル部分で１２．５Ｘ１０’ｃｍ−”であった。

比較例２雰囲気ガスとしてアルゴンのみを用い、他の条件は実施
例と同様にして、ＧａＰ単結晶を成長させた６得られた
ＧａＰ単結晶は、Ｐの逃散が激しく、表面に多数の凹凸
を生じており、その断面は円形とならず、不定形であっ
た。その結果、スライシングの際破壊し、ウェハが得ら
れなかった。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）周期律表第IIIｂ族元素及び第Ｖｂ族元素からな
る無機化合物の単結晶を、液体封止チョクラルスキー法
によって成長させる方法において、耐圧容器内の雰囲気
を、窒素２０〜９０％及びアルゴン８０〜１０％からな
る混合気体とすることを特徴とする方法。
（２）周期律表第IIIｂ族元素及び第Ｖｂ族元素からな
る無機化合物が、リン化ガリウムである特許請求の範囲
第１項記載の方法。
（３）周期律表第IIIｂ族元素及び第Ｖｂ族元素からな
る無機化合物が、ひ化ガリウムである特許請求の範囲第
１項記載の方法。
（４）周期律表第IIIｂ族元素及び第Ｖｂ族元素からな
る無機化合物が、リン化インジウムである特許請求の範
囲第１項記載の方法。