JPS62113795A - ３−ｖ族化合物半導体単結晶の引上方法 - 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】 本発明は、Ｉ−Ｖ族化合物半導体の引上方法に関するも
のであり、特には液体封止チョクラルスキー法で引上げ
るに際してＶ族揮発性成分の揮発に起因する表面欠陥の
発生を防止する為、当該揮発性の成分元素、その化合物
等をルツボ上方引上空間に配備することを特徴とする。

本発明は簡便な手段で高品質のＩ−Ｖ族化合物半導体の
育成を実現する点で工業的に非常に有益である〇発明の
背景 Ｉｎｐ、ＧａＡｓ５ＧａＰ等に代表されるｉ−ｖ族化合
物半導体単結晶は現在主として液体封止チョクラルスキ
ー（ＬＥＣ）法を用いて育成されている。

この方法は、水平ブリッジマン法または直接合成法によ
って製造されたＩ−Ｖ族化合物半導体多結晶を原料とし
、ルツボ内の原料融液上に融液成分即ちＶ族のＡ８、Ｐ
等の揮散を防止する液体封止剤ｎ、　ｏ、を設け、引上
軸及びルツボを回転しつつ引上軸を徐々に引上げていく
と共に融液温度を制御することにより単結晶を育成する
ものである。

近年、引上げ単結晶の高品質化が益々要求されており、
それに伴って炉内温度分布を改善する等の対策がとられ
ている。その−環として、ルツボ上方に熱遮蔽板やヒー
タが設置されることが多い。

熱遮蔽板は、原料融液とＢ、０１層との界面での温度勾
配を減じると共に、ルツボ上方での温度変動を小さくす
るのに効果的である。熱遮蔽体として、円盤状、円筒状
、円錐台形状等様々の形態のものが使用されている。例
えば、第２図は、円錐台形状の熱遮蔽体を用いた場合の
温度分布の一例を示す。図かられかるようにルツボ上方
空間の上方でも充分に温度が高い。これは、低転位化等
の高品質の単結晶を製造するのに効果的である反面、ま
た新たな問題を派生した。それは、種結晶及び引上げら
れた単結晶がルツボ上方空間で高温に曝され、表面分解
し、Ｖ族元素（例えばＡｓ）が揮発しそして残った■族
元素（例えばＧａ）が溶ける結果としてシードが焼損し
、結晶が落下したり、その他の欠陥を生じさせることで
ある。こうした現象が生じると、せっかく高品質の単結
晶が製造出来ても、それが台無しになってしまう。

この対策として従来採られた対策は、ルツボ及びその上
下の空間を石英アンプルで囲い込み、その密閉空間内で
引上げ結晶中のＶ族成分（Ａｓ　）の蒸気圧をかけるこ
とであった。この方法は、上記問題を解決するという点
では満足しつるものであったが、工業的な実操業面では
次の通りあまりにも不利益が大きい： （１）大形の高価な石英アンプルを必要とする。

（１１）高温に曝された石英から不純物（主にＳｔＯ）
が発生して結晶内に混入し、結晶の電気的性質を劣化さ
せる。汚染のない材料（例えばｐＢＮ）製とするとアン
プル費用があまりにも大きすぎる。

（ｍ）密閉構造のため、単結晶の引上操作その他の取扱
いが非常に難しい。

（１ｖ）シール、継手等装置コスト負担を増大させる。

従って、上記方法は原理的には満足のいくものであって
も、現実の使用にはほとんど耐えないものである。

発明の目的 本発明は、工業生産に合った、もつと簡便な手段によっ
てＶ族元素の揮発に伴う引上単結晶の欠陥発生を回避す
ることを目的とする。

発明の概要 本発明者は、密閉石英アンプルに頼らなくとも、それに
充分近い効果が、■族元素式いはその化合物をルツボ上
方に配置することによりルツボ上方空間での■族元素の
分圧を高めることにより得られるものと想到し、実験の
結果好結果を得た。ルツボ上方空間は前記の通り高温下
にあるのでそして熱遮蔽体の存在によりかなりの密閉性
を保っているので、Ｖ族元素等を配置しておくだけで格
別の対策を講じなくとも、それらが蒸発してＶ族元素の
蒸気圧を高め、それによって種結晶及び生成単結晶自体
からのり族元素の蒸発は充分に抑制されるのである。

斯くして、本発明は、Ｉ−Ｖ族化合物半導体単結晶を液
体封止チョクラルスキー法で引上げる方法において、ル
ツボ上方の引上空間内に■族元素式いは■族元素化合物
又はそれらの混合物を配置することを特徴とするＩ−Ｖ
族化合物半導体単結晶の引上方法を提供する。

第１図は、本発明を実施する装置の一具体例を示す。ル
ツボ１内には、Ｉ−Ｖ族半導体化合物の融液とその上方
の封止剤Ｂ、０．が収納されている。

封止剤Ｂ、　０３は融液中の揮発性成分の蒸発を防止す
る作用をなす。ルツボ１の外側をグラファイトサセプタ
２が取巻いている。サセプタの外側にヒータ３が設置さ
れる。ルツボ及びサセプタの上縁に隣接してトッププレ
ート４が設けられ、そしてトッププレート上にはルツボ
上方の単結晶引上空間Ｓを取囲むようにして熱遮蔽体５
が配置される。

単結晶Ｃは引上軸６及び下軸７を回転しつつ引上軸６を
徐々に引上げることにより育成される。装置全体は外部
容・器内で不活性ガス高圧雰囲気下に置かれている。

熱遮蔽体５には、その下縁にＶ族元素、或いは■族元素
化合物又はそれらの混合物（Ｖ族蒸発源）Ｒを保持する
収容部８が形成しである。収容部８は、熱遮蔽体の下縁
に形成することに限定されるものでなく、その中間部に
形成してもよい。或いは■族蒸発源を保持する容器を引
上空間内に置いてもよいし、そうした容器を吊してもよ
い。単結晶の引上げを邪魔しないところであれば引上空
間内の任意の場所に■族蒸発源を配置することが出来る
。

熱遮蔽体５は円筒状のものとして示したが、これに限定
されるものでなく、円盤状、円錐台形状等へ任意の形態
の使用が可能である。引上空間の密閉性が良い捏水発明
の効果は増す。そのためには、引上軸と熱遮蔽体の引上
軸挿通穴とのクリアランスを可及的に小さくし、熱遮蔽
体下端とトッププレートとの密閉性を良くし、更にはト
ッププレートとサセプタとのクリアランスを可及的に小
さくすることが好ましい。但し、熱遮蔽体を排除した場
合でもＶ族蒸発源をルツボ上方に配することによって相
応の効果は得られる。

熱遮蔽体によって、引上空間の垂直温度分布の変化を小
さくし、同時に引上空間内の■族元素の蒸気圧を高める
ことが出来れば、それが本発明の目的により適うもので
ある。

熱遮蔽体及びＶ族蒸発源保持容器は、グラフアイ）ＰＢ
Ｎ等から作製することが好ましい。加工の容易さおよび
価格からグラファイト製とするのが好適である。

収容部の温度は、特別に調整する必要はない。

収容部が置かれた場所においての引上空間内温度におい
てＶ族元素が自然に蒸発するにまかせてよい。それによ
って、単結晶の表面欠陥を防止するに充分のＶ族元素蒸
気圧が生成しつる。

■族蒸発源としては、純度を余り厳しく要求する必要が
ないので、引上げ単結晶の残り屑等を使用して差支えな
い。

発明の効果 ｔ　種結晶及び単結晶表面での分解反応によるＶ族元素
の揮返が簡便に抑制しつる。

２　温度分布を最適化しても上記のような不都合が生じ
ないのでより高品質の単結晶が生成しつる。

五　密閉石英アンプル内でＶ族元素蒸気圧をがける場合
に較べ、 （イ）石英からの不純物（Ｓｌ）汚染の心配なく、（ロ
）高価な大形石英アンプルを不要とし、そして 四　特別な密閉構造としていないので取扱いが容易であ
る という利点を生じ、しかも密閉石英アンプルと遜色のな
い効果を実現しつる。

実施例 第１図に示したような引上装置を使用してＧａＡｓ単結
晶を引上げた。Ｖ族蒸発源としては、ＧａＡｓ５ＩｎＡ
ｓｓＡｓｓＧａＡｓ＋Ａｓ　　等既製の引上単結晶の残
り屑を利用した。配置量は厳密に計量することなく屑片
を４〜５個置いた。通常条件の下でＧａＡｓ単結晶を引
上げた。引上条件は次の通りとした：引上速度　　　　
１０１１１ＩＩＩ／ｈｒ引上軸回転速度　２０　ｒｐｍ 下軸回転速度　　１５　ｒｐｍ 得られた単結晶はいずれも、種結晶部分も含めて、表面
分解の発生していない良質のものであった。

第１図は本方法に従う引上装置の一例の概略断面図であ
り、そして第２図は引上装置内融液付近の温度分布例を
示すグラフである。

１ニルツボ ２：サセプタ ３：ヒータ ４ニドツブプレート ５：熱遮蔽体 ６・７：引上軸、下軸 ８：収容部 ＲＰＶ族蒸発源 Ｓ：引上空間 Ｃ：単結晶 第１図 ４０ｏ　　　６００　　　８００　　　１００゜ｉ度　
（Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）III−Ｖ族化合物半導体単結晶を液体封止チョクラ
   ルスキー法で引上げる方法において、ルツボ上方の引上
   空間内にＶ族元素或いはＶ族元素化合物又はそれらの混
   合物を配置することを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導
   体単結晶の引上方法。