JPS62256793A - 化合物半導体単結晶の引上方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の引上方法Info
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- JPS62256793A JPS62256793A JP61101383A JP10138386A JPS62256793A JP S62256793 A JPS62256793 A JP S62256793A JP 61101383 A JP61101383 A JP 61101383A JP 10138386 A JP10138386 A JP 10138386A JP S62256793 A JPS62256793 A JP S62256793A
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Classifications
-
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- 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
-
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/42—Gallium arsenide
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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。
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、化合物半導体単結晶の引上方法に関するもの
で、特には結晶欠陥の極めて少ない無転移の化合物半導
体ＩＩＶ結晶の引上方法に係る。
で、特には結晶欠陥の極めて少ない無転移の化合物半導
体ＩＩＶ結晶の引上方法に係る。
（従来の技術）
Ｕｔ −Ｖ族化合物半導体例えばガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）の単結晶は、電子移動が大きいので。
ｓ）の単結晶は、電子移動が大きいので。
高速デバイス、高速集積回路などの材料として使用され
ている。しかし高性能のデバイス、集積回路には電気的
性質が極めて小さなスケールにいたるまで均一な無転移
結晶が必要である。このためＬＥＣ法による多くの研究
がなされてきたが、今日までアンドープの無転移結晶が
つくられたという報告はない。そこで現在では最良の方
法として、Ｇ ａ Ａ ｓ融液にＩｎを添加し、結晶の
強度を大きくして転移の発生を防ぐ方法が広く利用され
ている（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒ
ｏｗｔｈ ６１，１９８３．Ｐ、４１７〜４２４参照）
。
ている。しかし高性能のデバイス、集積回路には電気的
性質が極めて小さなスケールにいたるまで均一な無転移
結晶が必要である。このためＬＥＣ法による多くの研究
がなされてきたが、今日までアンドープの無転移結晶が
つくられたという報告はない。そこで現在では最良の方
法として、Ｇ ａ Ａ ｓ融液にＩｎを添加し、結晶の
強度を大きくして転移の発生を防ぐ方法が広く利用され
ている（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒ
ｏｗｔｈ ６１，１９８３．Ｐ、４１７〜４２４参照）
。
（発明が解決しようとする問題点）
一般にＩｎの添加量は多いほど転移の発生を防ぐ効果が
強く、大直径の無転移結晶を得るためには高濃度にＩｎ
を添加する必要がある。しかしながら、ＧａＡｓにおけ
るＩｎのように、平衡偏析係数Ｋ。が１より小さい添加
物を使用するときは。
強く、大直径の無転移結晶を得るためには高濃度にＩｎ
を添加する必要がある。しかしながら、ＧａＡｓにおけ
るＩｎのように、平衡偏析係数Ｋ。が１より小さい添加
物を使用するときは。
引上単結晶の重量が増加するにつれて添加物の濃度も増
加するので、この結果引上単結晶と融液の界面における
異常成長によりセル成長が生起する。
加するので、この結果引上単結晶と融液の界面における
異常成長によりセル成長が生起する。
この場合、結晶中に多数の転移が発生するばかりでなく
、極端な場合には多結晶化してしまうことが報告されて
いる（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏ
ｗｔｈ ６１、１９８３．Ｉ’、４１７〜４２４参照）
。
、極端な場合には多結晶化してしまうことが報告されて
いる（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏ
ｗｔｈ ６１、１９８３．Ｉ’、４１７〜４２４参照）
。
これを避けるためには、引上速度を極めて小さく、固化
率（ｔｉ加物を含めた融液の全重量に対する引上単結晶
の重量の割合）の高くなったところではＩ 、 Ｏｔｒ
ｗｎ ／時以下にする必要があるが、生産性ないしは採
算上問題があった。
率（ｔｉ加物を含めた融液の全重量に対する引上単結晶
の重量の割合）の高くなったところではＩ 、 Ｏｔｒ
ｗｎ ／時以下にする必要があるが、生産性ないしは採
算上問題があった。
他方、引上単結晶の固化率はできる限り高くする必要が
あるが、前記したセル成長が起こるため自ずから限界が
ある。
あるが、前記したセル成長が起こるため自ずから限界が
ある。
（問題点を解決するための手段）
本発明者は、前述する添加物を高濃度にしても引上単結
晶中にセル成長が起こらない条件を理論的に探求した結
果、これを瀾たすだめの十分な条件は次式、 δ〉０ により与えられることが判った。
晶中にセル成長が起こらない条件を理論的に探求した結
果、これを瀾たすだめの十分な条件は次式、 δ〉０ により与えられることが判った。
ここで、
汀１：状態図から決まる液相線の傾き、Ｖ：結晶引上速
度、 δニルツボ回転数、種口転数によって決まる結晶融液界
面の拡散層の厚さ。
度、 δニルツボ回転数、種口転数によって決まる結晶融液界
面の拡散層の厚さ。
Ｄ＝添加物の拡散層内の拡散係数、
Ｃ（Ｃ−）） ：界面から十分雛れた場所におけるそ
のときの添加物濃度、 Ｇ：界面の融液の温度勾配、 Ｋｏ：平衡偏析係数、 Ｋｅｆｆ’実効偏析係数、 を示す。
のときの添加物濃度、 Ｇ：界面の融液の温度勾配、 Ｋｏ：平衡偏析係数、 Ｋｅｆｆ’実効偏析係数、 を示す。
しかして、引上げがすすんで単結晶の重量が増加すると
、融液中の添加物の濃度Ｃ（６０）が増加するから（１
）式が成立しなくなる。このため引上速度■を小さくす
ればＫｅｆｆも小さくなり（１）式を成立させることが
できるが、これは上述の生産性の点から採用できない。
、融液中の添加物の濃度Ｃ（６０）が増加するから（１
）式が成立しなくなる。このため引上速度■を小さくす
ればＫｅｆｆも小さくなり（１）式を成立させることが
できるが、これは上述の生産性の点から採用できない。
したがって拡散層の厚さδを薄くしてＫｅｆｆを小さく
する方法をとれば生産性の点から有効な方法となる。こ
の結果本発明者はルツボの回転数に注目し、それが従来
の２０〜３０ ｒ、ｐ、Ｉｌｌ、より格段に速い４０
ｒ、ｐ、ｍ、以上の高速において効果的であることを発
見し、本発明を完成した。すなわち本発明は、液体封止
引上法により化合物半導体の融液から無転移の化合物半
導体単結晶を引上げる方法において、平衡偏析係数に、
が１．０以下の添加物を該融液に１．０Ｘ１０”原子数
７１以上添加し、ルツボを高速回転させながら引上げる
ことを特徴とする化合物半導体単結晶の引上方法を要旨
とするものである。
する方法をとれば生産性の点から有効な方法となる。こ
の結果本発明者はルツボの回転数に注目し、それが従来
の２０〜３０ ｒ、ｐ、Ｉｌｌ、より格段に速い４０
ｒ、ｐ、ｍ、以上の高速において効果的であることを発
見し、本発明を完成した。すなわち本発明は、液体封止
引上法により化合物半導体の融液から無転移の化合物半
導体単結晶を引上げる方法において、平衡偏析係数に、
が１．０以下の添加物を該融液に１．０Ｘ１０”原子数
７１以上添加し、ルツボを高速回転させながら引上げる
ことを特徴とする化合物半導体単結晶の引上方法を要旨
とするものである。
この方法により転移密度が１０００個／ａＩｉ以下で、
セル成長のない極めて良質な単結晶が得られる。
セル成長のない極めて良質な単結晶が得られる。
拡散層の厚みδを小さくするには、このほか種結晶の回
転によるのも有効であり、回転数は１０ｒ、ｐ、ｍ、以
上好ましくは２０〜３０ ｒ 、 ｐ 、ｖａ 、とす
るのが良い。
転によるのも有効であり、回転数は１０ｒ、ｐ、ｍ、以
上好ましくは２０〜３０ ｒ 、 ｐ 、ｖａ 、とす
るのが良い。
また結晶の引上速度を従来より速くし、１．ＯｎＺ時以
上としても固化率７０％以上まで単結晶を得ることがで
きる。さらにルツボの高速回転と低引上速度の組合せに
よって結晶品質の一層の向上をはかることも可能である
。
上としても固化率７０％以上まで単結晶を得ることがで
きる。さらにルツボの高速回転と低引上速度の組合せに
よって結晶品質の一層の向上をはかることも可能である
。
本発明の方法において添加されるべき平衡偏析係数Ｋ。
が１．０以下の添加物は、Ｉｎ、ＡＱ、Ｓあるいはｓｂ
のいずれかから選ばれる。また、本発明は前記添加物の
Ｉｎを高濃度に添加したＧ ａ Ａ ｓのほかＧａＰ、
ＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓ、Ｉ’ ｎ ＰおよびＩｎＳｂの
単結晶に対しても添加物の選択により同様に実施するこ
とができる。
のいずれかから選ばれる。また、本発明は前記添加物の
Ｉｎを高濃度に添加したＧ ａ Ａ ｓのほかＧａＰ、
ＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓ、Ｉ’ ｎ ＰおよびＩｎＳｂの
単結晶に対しても添加物の選択により同様に実施するこ
とができる。
次に本発明の実施例を挙げる。
（実施例１）
Ｇ ａ Ａ ｓ融液中に、Ｉｎを１度１．０ＸＩＯ”原
子数／ｄで添加した原材料を、ルツボ回転数４０ ｒ、
ｐ、ｍ、。
子数／ｄで添加した原材料を、ルツボ回転数４０ ｒ、
ｐ、ｍ、。
引上速度５ｍｍ／時にして固化率８５％まで単結晶を引
上げたところ、固化率８３％までセル成長の起こってい
ない、転移密度２００個／−以下の良質の結晶が得られ
た。しかし、ルツボ回転数：ｌＯｒ、ｐ、＋＋＋；では
、固化率６８％のところから、セル成長の開始が認めら
れた。
上げたところ、固化率８３％までセル成長の起こってい
ない、転移密度２００個／−以下の良質の結晶が得られ
た。しかし、ルツボ回転数：ｌＯｒ、ｐ、＋＋＋；では
、固化率６８％のところから、セル成長の開始が認めら
れた。
（実施例２）
ＧａＡｓ融液中にＩｎを濃度２．５Ｘ１０”原子数／−
で添加した原材料を、ルツボ回転数７Ｏｒ、ｐ、ｍ、、
引上速度２ｎａ／時にして単結晶を引上げたところ、固
化率８２％までセル成長の起こっていない、転移密度２
００個／ ａａ以下の良質の結晶が得られた。ところが
、ルツボ回転数３０．４０．６０ ｒ、ｐ、ｍ、では。
で添加した原材料を、ルツボ回転数７Ｏｒ、ｐ、ｍ、、
引上速度２ｎａ／時にして単結晶を引上げたところ、固
化率８２％までセル成長の起こっていない、転移密度２
００個／ ａａ以下の良質の結晶が得られた。ところが
、ルツボ回転数３０．４０．６０ ｒ、ｐ、ｍ、では。
同一条件のもとで、それぞれ同化率６０．７０．７８％
からセル成長の開始が認められた。特にルツボ回転数３
０ ｒ、ｐ、ｍ、では固化率６５％のところから多結
晶化が起こり、収率良く良質の結晶を得ることは困薙で
あった。
からセル成長の開始が認められた。特にルツボ回転数３
０ ｒ、ｐ、ｍ、では固化率６５％のところから多結
晶化が起こり、収率良く良質の結晶を得ることは困薙で
あった。
（実施例３）
ＧａＰ融液中にＳを濃度２．０×１０２１Ｍ子数／ｄで
添加した原材料を、ルツボ回転数７０ ｒ、ｐ、ｍ、、
引上速度２．５ｒｍ／時にして単結晶を引上げたところ
。
添加した原材料を、ルツボ回転数７０ ｒ、ｐ、ｍ、、
引上速度２．５ｒｍ／時にして単結晶を引上げたところ
。
固化率７６％までセル成長の起こっていない良質の結晶
が得られた。
が得られた。
（発明の効果）
本発明によって、初期融液中に添加物をＩ×１０”ｉ子
数／ｄ以上添加しても、ルツボを４Ｏｒ、ｐ。
数／ｄ以上添加しても、ルツボを４Ｏｒ、ｐ。
１、以上の高速で回転させることによって、転移密度が
１０００個／ｄ以下の良質の単結晶を収率良く得ること
ができた。
１０００個／ｄ以下の良質の単結晶を収率良く得ること
ができた。
このように結晶学的に均一性の高い化合物半導体結晶は
、高速デバイス、高速集積回路用として極めた優れた材
料である。
、高速デバイス、高速集積回路用として極めた優れた材
料である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）液体封止引上法により化合物半導体の融液から無転
移の化合物半導体単結晶を引上げる方法において、平衡
偏析係数Ｋ＿０が１．０以下の添加物を該融液に１．０
×１０＾２＾１原子数／ｃｍ＾３以上添加し、ルツボを
高速回転させながら引上げることを特徴とする化合物半
導体単結晶の引上方法。 ２）ルツボ回転数が４０ｒ．ｐ．ｍ．以上であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）結晶引上速度が１．０ｍｍ／時以上であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項いずれかに記載
の方法。 ４）化合物半導体がＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、Ｉ
ｎＡｓ、ＩｎＰおよびＩｎＳｂから選ばれることを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれかにに記
載の方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61101383A JPS62256793A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 化合物半導体単結晶の引上方法 |
| US07/043,848 US4846927A (en) | 1986-05-01 | 1987-04-29 | Czochralski method for single crystal growing of a compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61101383A JPS62256793A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 化合物半導体単結晶の引上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62256793A true JPS62256793A (ja) | 1987-11-09 |
| JPH0481551B2 JPH0481551B2 (ja) | 1992-12-24 |
Family
ID=14299244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61101383A Granted JPS62256793A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 化合物半導体単結晶の引上方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4846927A (ja) |
| JP (1) | JPS62256793A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0388503B1 (en) * | 1989-02-03 | 1993-09-01 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for pulling single crystals |
| US5186784A (en) * | 1989-06-20 | 1993-02-16 | Texas Instruments Incorporated | Process for improved doping of semiconductor crystals |
| WO2005090650A1 (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 化合物半導体基板 |
| KR101303129B1 (ko) | 2011-02-15 | 2013-09-09 | 관동대학교산학협력단 | ＧａＡｓ 잉곳의 제조방법 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529438B2 (ja) * | 1973-01-16 | 1977-03-16 | ||
| JPS6028800B2 (ja) * | 1977-10-17 | 1985-07-06 | 住友電気工業株式会社 | 低欠陥密度りん化ガリウム単結晶 |
| JPS60122798A (ja) * | 1983-12-01 | 1985-07-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 砒化ガリウム単結晶とその製造方法 |
| JPS60176997A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 低転位密度の３−５化合物半導体単結晶 |
| US4594173A (en) * | 1984-04-19 | 1986-06-10 | Westinghouse Electric Corp. | Indium doped gallium arsenide crystals and method of preparation |
| JPH0221791A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | コンバーゼンス計測システム |
-
1986
- 1986-05-01 JP JP61101383A patent/JPS62256793A/ja active Granted
-
1987
- 1987-04-29 US US07/043,848 patent/US4846927A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0481551B2 (ja) | 1992-12-24 |
| US4846927A (en) | 1989-07-11 |
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