JPS61266393A - 半導体単結晶への不純物混入防止方法 - Google Patents

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） この発明は、半導体単結晶への不純物混入防止法に関す
る。

（従来の技術） 化合物半導体で、特に解離圧の高い元素を含む化合物の
単結晶はその解離圧以上の高圧下で、通常Ｂｔｕｓ　＋
　ＮａＣｌなどの液体封止剤を用いた所謂液体カプセル
引上法を用いて製造されている。

この方法の長所の一つは、原料融液がこれとは反応性の
低い液体封止剤で覆われておシ、このため原料への不純
物混入が低減されることにある。

このため、高純度化合物半導体単結晶を製造する手法と
して広く用いられておシ、特に将来の超高速ＩＣ１光Ｉ
Ｃ用材料として注目されているＧ（ｚＡ５は、不純物混
入防止が不可欠であるところからこの方法を応用した直
接合成液体カプセル引上法が用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、液体カプセル引上法を用いても原料中への不純
物混入を完全に防ぐことはできない。

これは装置内に浮遊している微細な炭素等の不純物が単
結晶の製造中に液体封止剤を通して原料融液中に混入し
て結晶内に取込まれたシ、或は原料から揮散した構成元
素が一旦装置内壁に付着した後、剥離して液体封止剤中
に混入することもある。

これ等の不純物は結晶の純度を下げるばかシでなく、多
結晶化の原因となったシ、或は結晶欠陥の要因ともなシ
得る。

この発明は上記実情に鑑み、半導体単結晶への不純物が
混入されるのを有効に防止する方法を提案することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するため、この発明では半導体単結
晶の成長装置の内外の適当な位置に１又は２組以上の磁
場印加装置を設け、装置内の不純物を該磁場印加装置に
吸着させ、装置内で製造される半導体単結晶への不純物
の混入を妨げるようにしたものである。

ここで、この発明の適用される半導体単結晶の成長装置
としては通常の液体カプセル引上法Ｑ炉の他に原料融液
に対し磁場を印加して行う所謂磁場印加引上法の装置等
を挙げることがで遣る。

また、磁場印加装置としては永久磁石或は常電導コイル
、超電導コイル等の電磁石を挙げることができ、電磁石
を用いる場合には不純物の量に応じて磁場の強さを調整
することが好ましい。

磁場印加装置の設置位置は、装置内の不純物を効率良く
所定の個所に吸着できる場所であればよく、また装置内
部或は外部いずれに設置しても構わない。

なお、磁場印加装置の設置位置によってはこれより印加
される磁界によシ原料融液が不安定な状態になシ、結晶
成長に悪影響を与える場合がある。このような場合には
、半導体単結晶の成長装置内に磁界から原料融液を保護
するための磁気遮蔽板を設けるようにするのが好ましい
。

（作用） 以上のように、この発明によれば半導体単結晶Ｉｙ、量
装置の内外の適当な位置に磁場印加装置を設け、これよ
シ半導体結晶成長装置内に磁界を印加するため、炭素等
の装置内に浮遊する不純物微粉末は磁場印加装置によシ
全量内の所定個所に吸着される。したがって装置内で製
造される半導体単結晶に不純物が混入することなく、高
純度の半導体単結晶を得ることができる。

（実施例） 実施例１ 以下、この発明を図示の実施例に基いて説明すると、第
１図はこの発明の一実施例を示すもので、ｌは高圧液体
封止引上法によシ半導体単結晶成長を行なわせるための
高圧容器であって、この高圧容器ｌ内にはその外周を炭
素材料等の支持部材−で覆れたパイロリティックＢＮ製
のルツボ３を設け、このルツボ３を回転支持軸亭によル
回転且つ上下動できるように支持し、ルツボ３の周囲に
は加熱炉！を設け、ルツボ３の内部を所定の温度に加熱
、維持する。ルツボ３の上部には下端に種結晶６を取付
けた引上げ軸りを設け、引上げ軸りの周囲には水冷銅パ
イプを用いた常電導コイルにより構成された磁場印加装
置ざを設ける。

以上のように構成された半導体単結晶の成長装置におい
てルツボＪ内には６ＮのＧａ　１５００　ｆ　。

７ＮのＡｓ　１６３０　ｆを原料として収容し、更に液
体封止剤として高純度低水分のＢ、０．６５Ｏｆを入れ
た上、ルツボ３を高圧容器ｌ内に設置し、アルゴン、窒
素等の不活性ガスにより容器内を加圧し、加熱炉コによ
シ上記原料の溶融温度以上の温度で加熱してルツボ内の
原料と封止剤を溶融させ、ルツボ内に辿融液層９とその
上層に液体封止剤としてＢ、Ｏ，溶゛融液層／θを形成
する。ルツボ３内の原料が完全に溶融したら引上げ軸り
を下降させて種結晶６をルツボ３内のＣＡＡＪ融液層９
と接触させ、種結晶６を所定の速度で回転ぜながら引上
げてＧｄＡ＆結晶／ｌを成長させる。

−万磁場印加装置ｇからは中心磁界強度１０００ウスの
磁場を原料の合成前から結晶成長の終了に到るまで印加
し続けた。

この結果得られたＧａｋｓ単結晶の不純物分析を特に炭
素濃度に注目してＦＴ−ＩＲを用いて分析した。この結
果を、従来の磁場印加装置を用いない単結晶の成長法（
比較例１）との比較において表１に示す。

表　　１ 実施例２ 第２図は磁場印加液体カプセル引上げ法による半導体単
結晶の成長装置にこの発明を適用した実施例を示すもの
で、この場合は高圧容器ｌの外周には、ルツボ３内のＧ
ａＡｓ融液層デに対応して原料融液安定化のための磁場
印加マグネットノコが設けられておシ、この発明の不純
物を吸着させるための磁場印加装置ｔはこの実施例で、
は高圧容器ｌの外周上部に設けられ、磁場印加装置ざの
周囲には磁気遮蔽板１３が設けられ、また高圧容器ｌ内
には磁場印加装置ｔから印加される磁界によシルツボ３
内の原液融液が不安定な状態にならないようにルツボ３
の上面に磁気遮蔽板／ダを設けである。

以上のような半導体単結晶の成長装置においては磁場印
加マグネットｉｓよ、ｊ９１２００ガウス以上の磁界を
印加し、ＧａＡｓ融液層デの加熱炉ｊによる熱対流を抑
制しなから実施例１と同様なＧａＡｓ結晶ｌ／の引上げ
成長を行なう。

一方磁場印加全量ｇからは実施例１と同様に中心磁界強
さ１０００ガウスの磁場を原料の合成前から結晶成長の
終了に到るまで印加し続けた。

この結果磁場印加マグネットノコから印加される磁界に
よって−Ｍ融液層９の熱対流は抑制され、したがってＧ
ａＡｓ結晶／ｌの引上げ成長の過程で成長縞の発生がな
く、シかも高圧容器ｌ内に浮遊する炭素等の不純物線磁
場印加装置ざに吸着されるため０８Ａａ結晶ｌｌ内への
不純物の混入がなくなる。

なお、この実施例ではルツボＪの上面に磁気遮蔽板／４
！を設けであるため、ルツボＪ内の原料融液が磁場印加
装置ざから印加される磁界によって不安定な状態になる
ことなく、また高圧容器ｌ内を加熱炉！による熱対流さ
せられる炭素詐の微細不純物がこの磁気遮蔽板／ｌＩＫ
よシ効果的に捕集され、ＧａＡａ結晶ｌｌ内への不純物
の混入、が防止される。

この結果得られたＧａＡｓ単結晶内の炭素濃度を、磁場
印加装置を用いない通常の磁場印加液体カプセル引上げ
法（比較例２）の比較において表２に示す。

表　　　２ 実施例３ 第３図は、この発明の更に他の実施例を示すもので、こ
の実施例によれば複数の磁場印加装置ざ、・・・が支持
部材コ、引上げ軸りなど不純物発生源の近くに設置され
ておシ、このため不純物の吸着効率も高（、Ｇａｋｓ結
晶ｌ結晶ｌ炎内濃度は分析装置の検出限界以下であった
。

実施例１〜３よシ明らかなように、この発明によれば従
来例と比較して炭素等の不純物混入の極めて少ない純度
の高いＧａＡｓ単結晶を引上げ成長させることができる
。

また、単結晶化率も若干上昇する傾向が見られる。これ
も単結晶の不純物低減効果によるもΩと認められる。

（発明の効果） 以上要するに、この発明によれば不純物の混入の少ない
極めて純度の高い半導体単結晶を得ることができ、更に
不純物に起因する多結晶化を防ぐことができ、したがっ
て半導体単結晶の成長装置における歩留シを向上させる
ことができ、経済的、工業的価値は大きい。

特に半絶縁性Ｇａ）−ｓにおいては残留炭素の影替が大
きく、半絶縁性Ｇａ）−ｓの製造においてこの発明の価
値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す半導体単結晶の成
長装置概略断面図、第２図はこの、発明の他の実施例を
示す半導体単結晶の成長装置概略断面図、第３図はこの
発明の更に他の実施例を示す半導体単結晶の成長装置概
略断面図である。 図中、／は高圧容器、ｇは磁場印加装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体単結晶の成長装置の内外の適当な位置に１
   又は２組以上の磁場印加装置を設け、装置内の不純物を
   所定個所に吸着させ、装置内で製造される半導体単結晶
   への不純物の混入を妨げるようにしたことを特徴とする
   半導体単結晶への不純物混入防止方法。