JPS62148396A

JPS62148396A - 種結晶

Info

Publication number: JPS62148396A
Application number: JP28752885A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okano; 毅岡野; Fumikazu Yajima; 矢島　文和; Toshihiko Ibuka; 井深　敏彦
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Monsanto Chemical Co
Current assignee: Mitsubishi Kasei Polytec Co; Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1987-07-02

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１本発明は、回転引き卜げ法によって、周期律表第１ＩＩ
　＋）族、及び第Ｖ　ｂ族元素からなる化合物（以下「
■−■化合物１という。）単結晶を成長させる際に使用
する種結晶に関する。

［−従来の技術、及び、その問題点」ひ化ガリウム、りん化〃リワム等の川−■化合物単結晶
は、発光ダイオード、電界効果トランジスター、集積回
路等の各種半導体デバイスの基板■−■化合物の単結晶
の製造方法としては、ボート成長法と回転引き上げ法が
知られているが、集積回路、電界効果トランジスターの
基板用としては、回転引き上げ法、特に、三酸化二ほう
素を封止剤として用いる液体カプセル引き上げ法、いわ
ゆる、ＬＥＣ法によって製造した単結晶が用いられてい
る。これは、回転引きヒげ法による単結晶は、不純物の
混入が少なく高純度であるからである６しかしながら、回転引き上げ法では、引き上げ装置の器
壁を冷却し、かつ、装置内部に■−■化合物を融解した
るつぼを設置するので該装置内部に大きな温度勾配が発
生する。特にＬＥＣ法では、封止剤として用いられる三
酸化二ほう素が熱の不良導体であるので、るつぼ中の封
＋ｈ剤層における温度勾配は１００　”Ｃ／　ｃｍを超
える大きなものとなる６その結果、！ｉｔ結晶内部に発
生する熱応力によって、得られた単結晶に高密度の軟体
が発生するという問題があった。

めに、るつぼの上方をアフター・ヒーターで加熱干るこ
と、または、ヒートシールドでイ呆温すこと等が提案さ
れているか、このような方法では、種結晶が直接１００
０°Ｃ前後の高温にさらされる。

そのため、揮発しやすい第Ｖ　ｌ）族元素成分が種結晶
の表面から蒸発し損傷を受けるので、その結果、逆に１
１ｊ位か増大したり、成長途中で単結晶が落下する等の
問題があった。

このような、問題点を避けるため、種結晶の周囲を石英
製のふたで覆って、該ふたの内部を第Ｖ　Ｉ）族元素の
雰囲気とする方法が提案されていた（特開昭６０−１１
２９９号公報）。

しかしながら、特開昭６０−１１２９９号公報記載の方
法では特殊な装置を使用するので、実施が容易でない等
の問題点があった。

「問題７ｒ：１を解決するための手段」本発明者等は、
特殊な装置を用いることなく、（Φ結晶の熱による損傷
を防上することを目的として、鋭意研究を市ねた結果本
発明に到達したものである。

本発明の１−記の目的は、同ｌｉＡ引き−１−げ法によ
って、■−■化径物ｔｉｔ結晶を成長させる際に用いら
れる種結晶において、その表面を０　、５　”−２、５
％のアルミナを含有するアルミナと三酸化二ほう素から
なる固溶体で被覆した種結晶により達せられる。

本明細書において、アルミナと三酸化二ほう素からなる
固溶体中のアルミナの含有量は、下記式で表わされる百
分率で表示する。なお、下記式において、［Ａｌ２Ｏ，
１、及び、（Ｂ、０．１は、それぞれ、固溶体中に含ま
れるアルミナ、及び、三酸化二ほう素の重量を、式Ａ１
，０３、及びＢ　２０　、の代置で除した値を表わす。

本発明の種結晶を用いて成長させられるＩＩＩ−ｖ化合
物単結晶としては、ひ化ガリウム、りん化ガリウム、ア
ンチモン化ガリウム、ひ化インノフム、りん化インジウ
ム、アンチモン化インジウム等の単結晶がある。

種結晶は、成長させようとする単結晶と同種の単結晶か
ら切り出して使用するのが好ましい。種結晶の形状は、
通常は、長さが３〜１０ｃｍ、断面が一辺３　”ｖ　８
　ＩｎＩｎの正方形、又は、長方形である角柱状のもの
が好ましい。種結晶は、単結晶の成長方向を決定するも
のである。通常、単結晶の成長方向としては＜１００＞
、又は＜１１１＞方向が選択されるので、種結晶の長さ
方向が上記方向となるように種結晶を切り出すとよい。

まｔこ、種結晶は１ｉｉ結晶のＩ転位密度にｌ　’Ｉを
与えるので、できろかぎり良質の１１１結晶から切り出
すのがよい。

本発明の種結晶は、その表面を（１，５”−２，５％の
アルミナを含有するアルミナと三酸化二ほう素からなる
固溶体（以下「本固溶体１という。）で被覆干る。

本固溶体は、アルミナを、０．５へ−２，５％、好まし
くは、１．０・＼７１４７％含有するのが適当である。

本固溶体のアルミナの含有量が０．５％未満て・あると
、本圃）８体の粘性が低下し、また、れの場合も種結晶
表面の被覆が困難となり好ましくない。

本固溶体は、アルミナとで酸化二ほう素を上記範囲内の
比率となるように混合した後、融解することによって製
造することができる。また、水酸化アルミニウムとほう
酸を混合、融解して製造してもよい。この場合、水酸化
アルミニウムとほう酸の比率は、それぞれアルミナと三
酸化二ほう素に換算して上記範囲内の所望の比率となる
ように清１合する。加熱、融解する際は、白金るつぼ等
を用いるのが好ましい。また、加熱方法としては、通常
の電気炉を用いてもよいが、内部を＋を圧にすることが
できる電気炉を用いると、水その他押発性不純物を除去
できるので好ましい。加熱温度は１２００〜１４００°
Ｃ１加熱時間は２・し４時間が好ましい。

本固溶体は、常温では、ガラス状の固体である。

アルミナを１．７゛・−２，５％含有する本固溶体は、
熔融状態では透明で、かつ、粘ちょうな融液を与’−９
Ｊ、／　　　　−Ｉｌｌ−＋口　づり　ｌ↓　肖　；’
Ｉ！！　　ｌ　　　＃−〃　　貴　１１参　ｉ）ｌ刀イ
Ａ：　　）　　？、・　入アルミナの含有量が１．７％
未７ｔ４では常温でも透明なガラス状の固体となる。ま
た、拳固）８体は、吸湿性があるので吸湿しないようデ
シケータ−中、又は、密封しで保存するのが好ましい。

本固溶体の融液は、１０００°Ｃで５×１０コボイズ以
りの粘度を有しているので、高温条件下でも種結晶を十
分に保護することができる。

種結晶を、本固溶体で被覆するには、被覆しようとする
種結晶を１０００へ、１２００°Ｃに加熱して得た本固
溶体の融液に浸漬した後、該種結晶を取り出して冷却す
ればよい。種結晶を被覆する本固溶体の厚みは、０．５
＋ｎｕ＋程度あれば十分に第ｖｂ族元素の蒸発を防止で
きるが、それ以上の厚さがあっても−差し支えはない。

また、種結晶は、少なくとも封止剤の上部に露出する部
分が被覆されていれば本発明の効果が発揮される。

拳固ｍ体で被覆した種結晶は、デシケータ−中、又は、
密封する等、吸湿しないように注意すれば保存すること
ができる。

［発明の効果ｊ本発明の種結晶は、下記のＬうなスオな効果を有するの
で、産業ヒの利用価値が大である。

（１）種結晶の熱損傷が防止できるので、詠相傷に起因
してｆｉｔ結晶が成長の途中で落下することがなく、ま
た、１１７位密度も減少する。

（２）双晶、微細な多結晶等の発生が少ない。

（３）従って、単結晶の歩留ま１）が向」二する。

（４）　アルミニウム、ほう素ともに第■ｂ族元素であ
るから、■−■化合物中では電気的に中性であって、■
−■化合物の電気的特性に影響を及はさない。

「実施例１本発明を、実施例、及び、比較例に基づいて具体的に説
明する。

実施例［本固溶体の製造１ほう酸ｐａ、ａｇ、及び水酸化アルミニウム１．５６．
を白金るつぼ中に仕込み、減圧下に電気炉で１３００°
Ｃに加熱して融解した。水酸化アルミニウムが完全に融
解した後、３時間」１記温度を保持した後、白金るつぼ
を取り出して、融液をステンレス皿−トに流延し、直ち
に無水燐酸人りデシケータ−内に収容し常温まで冷却し
た。プラス状の透明な本固溶体が得られた。

元素分析の結果、本固溶体中のアルミナの含有量は、１
．４０％であった。また、１２５０　’Ｃにおける粘度
は、３０ポイズであっｊこ。まだ、１０００°Ｃでは、
粘度が高く、測定できなかった。

１種結晶の被覆１種結晶として、長さ８ｃ＋ｎ、断面が１辺５＋ｎｍの正
方形の角柱状であって、長軸方向が＜１００＞方向であ
る、ひ化γリツム単結晶を用いた。上記本固溶体を白金
るつぼ中で１２００°Ｃに加熱して得られた融液に、こ
の種結晶を浸漬してその表面を被覆した。被Ｎ厚みは、
Ｑ　、　６　＋ｎ＋ｎで、はぼ均一であった。

［ひ化〃リツム１１℃結晶の成長１単結晶引きにげ装置としては、ステンレス製の気密容器
内に熱分解窒化ほう素製のるつぼ、るっの上方を加熱し
て温度勾配を低下させるアフター・ヒーター、単結晶引
き上げ軸等を設置したらのを用いた。

熱分解窒化ほう素製のるつぼ中に金属〃リフム１５００
ｇ、ひ素１４３１０ｇ、三酸化二ほう素７５０ｇを仕込
んだ。単結晶引きＬげ袖には、」二記の本固溶体で被覆
した種結晶を取り付けた。続いて、上記気密容器内を窒
素置換し、内圧を２０気圧にした。

るつぼを、１３５０　”Ｃに加熱して、ひ化ガリウム融
液を合成した。ひ化ガリウム融液の合成が終了した後、
るつぼの温度を１２４０”Ｃ１内圧を３気圧に１稠整し
た。この状態で、三酸ＩＬ二ほう素融液上面の與度は１
　（１８０°Ｃ１また、三酸化二ほう素融液内の温度勾
配は５３°Ｃ／　ｃ　＋ｎであった。続いて、種付けを
行い、ＬＥＣ法による単結晶引きトげを行った。直径５
ｃ＋ｎ、電量２５００ｇのび化がリウム結晶が得られた
。

上記単結晶からウェハを切り出して、肉眼に、Ｊ：り観
察したところ、種結晶側から８０ｍ幣％の位置まで１１
結晶化し一ζいた。

また、転位密度を評価するために、＋１＋結晶化した部
分から切り出しなウェハを熔融水酸化カリウムでエツチ
ングして、エッチ・ピント密度を調べたところ、種結晶
側から切り出しなウェハで、２　、３　Ｘ　１　（１”
ｃｌｌｌ−２、末端側から切り出したウェハでは、７．
６Ｘ１０’ｃｍ−２であった口四探針法により測定した
比電気抵抗は、３×１０７ΩｃＨ以」−であった。

上記実施例と同一の条件で、さらに２回ひ化ガリウム単
結晶の成長を繰り返したが、成長の途中でｌｉｔ結品が
落下することはなかった。

得られた各結晶は、それぞれ７５重量％、８２１１量％
の位置まで単結晶化していた。

また、エッチ・ビット密度は、それぞれ種結晶側で３．
０Ｘ１０コｃａｎ−２，２，５Ｘ　１０コｃｏｏ−”、
末端側で８．Ｉ　Ｘ　１０’ｃｔｎ−２，７，５Ｘ１０
コｃＩｆｌ−２であった。

比電気抵抗は、それぞれ、２，５Ｘ１０’Ωｃ「ｆｌ、
３．２Ｘ１０’ΩｃＩｏ以」−であった・比較例純結晶として本固溶体で被覆しなかったものを用いたこ
と以外は実施例と同様にして、ひ化ガリウム月１．結晶
を成長させた。

直径５ｃ＋ｎ、重−Ｓ　２３００　Ｈの結晶が得られた
が、双晶が発生し、単結晶化したのは、種結晶側から３
０重量％の位置までであった。

単結晶化した部分から切り出したウェハの、エッチ・ビ
ット密度を実施例と同様にして測定したが、全て９　Ｘ
　ｉ　Ｏ’ｃａｎ−２以上であった。

比電気抵抗は、２．ｌＸ１０’Ωｃ＋１１以−Ｌであっ
た。

上記比較例と同一の条件で、さらに２回、ひ化ガリウム
単結晶の成長を試みたが、成長の途中で単結晶が落下し
たので、単結晶は得られなかった。

この場合、種結晶が高温にさらされた結果、損傷を受け
ていた。

Claims

【特許請求の範囲】

　回転引き上げ法によって、周期律表第IIIｂ族、及び
、第Ｖｂ族元素からなる化合物単結晶を成長させる際に
用いられる種結晶において、その表面を０．５〜２．５
％のアルミナを含有するアルミナと三酸化二ほう素から
なる固溶体で被覆したことを特徴とする種結晶。