JPS6230700A - 化合物半導体単結晶およびその製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶およびその製造方法Info
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- JPS6230700A JPS6230700A JP17016885A JP17016885A JPS6230700A JP S6230700 A JPS6230700 A JP S6230700A JP 17016885 A JP17016885 A JP 17016885A JP 17016885 A JP17016885 A JP 17016885A JP S6230700 A JPS6230700 A JP S6230700A
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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、炭素感度のきわめて低い化合物半導体単結晶
およびこの単結晶を液体封止引上法により製造する方法
に係るもので、ある。
およびこの単結晶を液体封止引上法により製造する方法
に係るもので、ある。
来の とその問題点
■−■族化合物半導体たとえばガリウム砒素（Ｇ ａ
Ａ ｓ ）単結晶は、電子移動度が大きいので、高速集
積回路、光電子素子等の材料として広く用いられている
が、不純物として含まれる微量の炭素が浅いアクセプタ
ーとなり、電気的に活性を呈してくるので、炭素濃度を
一定値以下に制御することが特に重要である。
Ａ ｓ ）単結晶は、電子移動度が大きいので、高速集
積回路、光電子素子等の材料として広く用いられている
が、不純物として含まれる微量の炭素が浅いアクセプタ
ーとなり、電気的に活性を呈してくるので、炭素濃度を
一定値以下に制御することが特に重要である。
この液体封止引上法は２〜３０ｋｇ／ｃｊの窒素または
アルゴン等の不活性ガス加圧雰囲気中で行なわれる。引
上機チャンバー内にはヒーター、遮熱板。
アルゴン等の不活性ガス加圧雰囲気中で行なわれる。引
上機チャンバー内にはヒーター、遮熱板。
ルツボ等のグラファイト製炉内部品が使用されているが
、グラファイト自体の炭素成分が遊離して直接引上単結
晶中へ混入することはほとんどない。
、グラファイト自体の炭素成分が遊離して直接引上単結
晶中へ混入することはほとんどない。
しかしながら前記炉内部品は、大気中でチャンバー内に
組立てられるため、空気中の酸素や水分を吸着する。チ
ャンバー内は加熱する前に真空引きをし、空気を不活性
ガス（窒素またはアルゴン等）に置換するが、これを繰
り返しても酸素や水分は炉内部品に吸着されたまま残っ
ている。
組立てられるため、空気中の酸素や水分を吸着する。チ
ャンバー内は加熱する前に真空引きをし、空気を不活性
ガス（窒素またはアルゴン等）に置換するが、これを繰
り返しても酸素や水分は炉内部品に吸着されたまま残っ
ている。
単結晶を引き上げるためにチャンバー内を加熱し、ヒー
ターの温度が５００℃以上になると、炉内部品の表面や
内部で、酸素および水分と炭素が反応して一酸化炭素（
Ｃ○）が生成するので、チャンバー内のＣＯ濃度は時間
と共に増加し、ｔｏｏ。
ターの温度が５００℃以上になると、炉内部品の表面や
内部で、酸素および水分と炭素が反応して一酸化炭素（
Ｃ○）が生成するので、チャンバー内のＣＯ濃度は時間
と共に増加し、ｔｏｏ。
ｐｐｍ以下に１時には２５００ｐｐｍにも達することが
ある。
ある。
この場合、引き上げられた単結晶の炭素濃度は１．５
Ｘ １０”原子数７１３以上となり浅いアクセプターと
して電気的活性の影響が強くなり、高速集積回路素子製
造のデバイス工程での電気特性の制御が困難になるとい
う不利をもたらす。
Ｘ １０”原子数７１３以上となり浅いアクセプターと
して電気的活性の影響が強くなり、高速集積回路素子製
造のデバイス工程での電気特性の制御が困難になるとい
う不利をもたらす。
この際使用したルツボ（石英、ＰＢＮ等）や酸化ホウ素
中の水分量（たとえば含水量が２０００ｐｐｍ、１００
ｐｐｍ等）はＣ○濃度にあまり影響しない。
中の水分量（たとえば含水量が２０００ｐｐｍ、１００
ｐｐｍ等）はＣ○濃度にあまり影響しない。
引上単結晶中の炭素濃度を１．５ Ｘ １０１ｆ′原子
数／口３以下にするためには、従来の方法では上述のよ
うにチャンネル内のＣ○濃度が時には２５００ｐｐｍに
も達するので好ましくなかったが、本発明はこのＣＯａ
度を一定値以下たとえば１０００ｐｐｍ以下にすること
により単結晶中の炭素濃度を所望値に抑えることができ
るということ、そしてこの具体的な方法として、引上操
作中にチャンネル内の雰囲気ガスを部分的に放出したり
新規ガスを補給することによって達成し得るという発見
に基づいている。そしてこのような加圧引上装置におい
て雰囲気ガスを置換するということは到底考えられない
ことであった。
数／口３以下にするためには、従来の方法では上述のよ
うにチャンネル内のＣ○濃度が時には２５００ｐｐｍに
も達するので好ましくなかったが、本発明はこのＣＯａ
度を一定値以下たとえば１０００ｐｐｍ以下にすること
により単結晶中の炭素濃度を所望値に抑えることができ
るということ、そしてこの具体的な方法として、引上操
作中にチャンネル内の雰囲気ガスを部分的に放出したり
新規ガスを補給することによって達成し得るという発見
に基づいている。そしてこのような加圧引上装置におい
て雰囲気ガスを置換するということは到底考えられない
ことであった。
問題点を解決するための手段
本発明者らは、上記不利にかんがみ鋭意検討を重ねた結
果、単結晶に含まれる炭素濃度を一定以下に制御するこ
とに成功し本発明に到達したものである。
果、単結晶に含まれる炭素濃度を一定以下に制御するこ
とに成功し本発明に到達したものである。
本発明の要旨とするところは、結晶中に含有する炭素濃
度が１．５ Ｘ １０”原子数／１３以下であることを
特徴とする化合物半導体単結晶であり、また液体封止引
上法によって化合物半導体単結晶を製造するにあたり、
引上機チャンバー内の一酸化炭素の濃度を制御し、引上
単結晶に含有される炭素濃度を１．５ Ｘ １０１５原
子数／ａ１１３以下にすることを特徴とする化合物半導
体単結晶の製造方法である。
度が１．５ Ｘ １０”原子数／１３以下であることを
特徴とする化合物半導体単結晶であり、また液体封止引
上法によって化合物半導体単結晶を製造するにあたり、
引上機チャンバー内の一酸化炭素の濃度を制御し、引上
単結晶に含有される炭素濃度を１．５ Ｘ １０１５原
子数／ａ１１３以下にすることを特徴とする化合物半導
体単結晶の製造方法である。
本発明の対象となる化合物半導体とは、■−■族の三元
素以上からなる化合物半導体をいうもので、ＧａＰ、Ｇ
ａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ等が例示される
。
素以上からなる化合物半導体をいうもので、ＧａＰ、Ｇ
ａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ等が例示される
。
また原料となるものはＧａ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｂ等の
単体、およびＧ ａ Ａ ｓ、Ｉ ｎＡｓ、ＩｎＰ等の
多□結晶で、これらをルツボに入れ引上機にセットする
。引上機は公知のものでよい。
単体、およびＧ ａ Ａ ｓ、Ｉ ｎＡｓ、ＩｎＰ等の
多□結晶で、これらをルツボに入れ引上機にセットする
。引上機は公知のものでよい。
以下に本発明についてさらに詳細に説明する。
化合物半導体Ｑｉ結晶特にＧａＡ、ｓから作られた電界
効果型トランジスタのしきい値電圧は、通常ＧａＡｓ単
結晶棒の長さ方向あるいは断面内において著しく変動し
、極端な場合には±５０％と大幅に変化する欠点があっ
たが、本発明者はこの原因について究明した結果、Ｇ’
ａＡｓ単結晶捧のバルク内の炭素の濃度分布が変動し、
この絶対値の変動が前記しきい値の変動に著しい相関が
あることを知った。従来法による通常のＧ ａ Ａ ｓ
単結晶棒の炭素濃度変動は約５Ｘ１０”原子数／ｃｎ’
−ＪｋＥＦ−であるが、これを少なくともｔ、ｏ ｘ
ｔｏ１″原子数／ｃｍｔと丑にすることによって、上記
しきい値電圧の変動を１０％以下に抑えることができる
ことが判った。このような炭素濃度の変動を１．ＯＸ
１０”原子数７口３以下にするためにはＧａＡｓ単結晶
捧の炭素濃度を２．０ｘｔｏ”原子数／ａ１１３以下好
ましくは１．５ Ｘ １０１Ｓ原子数／（至）３以下に
すると良い。
効果型トランジスタのしきい値電圧は、通常ＧａＡｓ単
結晶棒の長さ方向あるいは断面内において著しく変動し
、極端な場合には±５０％と大幅に変化する欠点があっ
たが、本発明者はこの原因について究明した結果、Ｇ’
ａＡｓ単結晶捧のバルク内の炭素の濃度分布が変動し、
この絶対値の変動が前記しきい値の変動に著しい相関が
あることを知った。従来法による通常のＧ ａ Ａ ｓ
単結晶棒の炭素濃度変動は約５Ｘ１０”原子数／ｃｎ’
−ＪｋＥＦ−であるが、これを少なくともｔ、ｏ ｘ
ｔｏ１″原子数／ｃｍｔと丑にすることによって、上記
しきい値電圧の変動を１０％以下に抑えることができる
ことが判った。このような炭素濃度の変動を１．ＯＸ
１０”原子数７口３以下にするためにはＧａＡｓ単結晶
捧の炭素濃度を２．０ｘｔｏ”原子数／ａ１１３以下好
ましくは１．５ Ｘ １０１Ｓ原子数／（至）３以下に
すると良い。
他方、本発明の方法を実施するには、化合物半導体の原
料を入れたルツボをチャンバー内にセットし、真空ポン
プでチャンバー内の空気を抜き、かわって不活性ガス（
窒素またはアルゴン等）を送入し、一定圧力を保ちなが
ら原料を加熱溶融する。温度が上昇すると前記したよう
にチャンバー内のＣＯ濃度が増加するので、不活性ガス
を部分的に放出させ、その分を新たに補給するなどの方
法で一部置換して、Ｃ○濃度を１０００ ｐｐｍ以下好
ましくは５００ｐｐｍ以下になるよう稀釈し、単結晶の
引き上げを開始する。引き上げ中も連続的にまたは断続
的に不活性ガスの放出と新規補給を繰り返し、Ｃ○濃度
を常に上記以下に制御維持する。
料を入れたルツボをチャンバー内にセットし、真空ポン
プでチャンバー内の空気を抜き、かわって不活性ガス（
窒素またはアルゴン等）を送入し、一定圧力を保ちなが
ら原料を加熱溶融する。温度が上昇すると前記したよう
にチャンバー内のＣＯ濃度が増加するので、不活性ガス
を部分的に放出させ、その分を新たに補給するなどの方
法で一部置換して、Ｃ○濃度を１０００ ｐｐｍ以下好
ましくは５００ｐｐｍ以下になるよう稀釈し、単結晶の
引き上げを開始する。引き上げ中も連続的にまたは断続
的に不活性ガスの放出と新規補給を繰り返し、Ｃ○濃度
を常に上記以下に制御維持する。
チャンバー内のｃｏ′ａ度が１１０００ｐｐを越えると
、引き上げられた単結晶中の炭素濃度が１．５ Ｘ １
０１ｓ原子数／−３以上に増加するので避けなければな
らない。
、引き上げられた単結晶中の炭素濃度が１．５ Ｘ １
０１ｓ原子数／−３以上に増加するので避けなければな
らない。
実ＪＬＬ！−
ＰＢＮ （窒化夾つ素）ルツボに、多結晶Ｇ ａ Ａ
ｓｌ、４ｋｇ、ＩｎＡｓ １９０ｇ、酸化ホウ素１６０
ｇを入れ、引上機にセットし、チャンバー内をＮ２ガス
に置換し、圧力を４ｋｇ／ａＪに維持しながら加熱昇温
すると、１４２０℃に達してルツボの原料は溶融した。
ｓｌ、４ｋｇ、ＩｎＡｓ １９０ｇ、酸化ホウ素１６０
ｇを入れ、引上機にセットし、チャンバー内をＮ２ガス
に置換し、圧力を４ｋｇ／ａＪに維持しながら加熱昇温
すると、１４２０℃に達してルツボの原料は溶融した。
溶融終了後Ｎ２ガスを徐々に補給しＣＯ濃度を５００ｐ
ｐｍ以下に制御してから、単結晶の引上を開始し。
ｐｍ以下に制御してから、単結晶の引上を開始し。
その後ＩＱ／ｎ＋ｉｎの割合でＮ２ガスを送入しながら
チャンバー内の不活性ガスを置換し、ＣＯ濃度を常に５
００ｐｐｍ以下に維持した。こうして引き上げた単結晶
中の炭素濃度は、シード側で１．ＯＸ １０”原子数／
ａｎ’、テール側で０．８ ｘ １０１ｓＩＫ子数／ａ
１３であった。同様の方法で、Ｎ２ガスの補給を全く行
なわなかった場合は、チャンバー内のｃｏ濃度は増加し
、単結晶内の炭素濃度はシード側、テール側それぞれ３
．４ Ｘ １０”、１．Ｉ Ｘ １０”原子数／■３
となり、前記用途の使用に耐えぬものであった。
チャンバー内の不活性ガスを置換し、ＣＯ濃度を常に５
００ｐｐｍ以下に維持した。こうして引き上げた単結晶
中の炭素濃度は、シード側で１．ＯＸ １０”原子数／
ａｎ’、テール側で０．８ ｘ １０１ｓＩＫ子数／ａ
１３であった。同様の方法で、Ｎ２ガスの補給を全く行
なわなかった場合は、チャンバー内のｃｏ濃度は増加し
、単結晶内の炭素濃度はシード側、テール側それぞれ３
．４ Ｘ １０”、１．Ｉ Ｘ １０”原子数／■３
となり、前記用途の使用に耐えぬものであった。
夫胤匹主
ＧａＡｓ半導体の原料として、 Ｇａ ６７５ｇ、Ａｓ
７８４ｇ、Ｉｎ ９１ｇを配合し、この上に８２０３
１６０ｇを載せてルツボに入れ、引上機にセットし、チ
ャンバー内を Ｎ２ガスで置換後、 ７０ｋｇ／ｄの圧
力下で４６０℃に昇温しＢ、０３を溶融した後、６００
〜７００℃に昇温してＧａ、Ａｓ、Ｉｎを合金化した。
７８４ｇ、Ｉｎ ９１ｇを配合し、この上に８２０３
１６０ｇを載せてルツボに入れ、引上機にセットし、チ
ャンバー内を Ｎ２ガスで置換後、 ７０ｋｇ／ｄの圧
力下で４６０℃に昇温しＢ、０３を溶融した後、６００
〜７００℃に昇温してＧａ、Ａｓ、Ｉｎを合金化した。
さらに昇温し１４２０℃に達して合金は溶融した。その
後徐々に圧力を下げて４ ｋｇ／ａＪになった後は、実
施例１と同じ手順で単結晶を引き上げた。このときの引
上単結晶中の炭素濃度はシード側で１．ＯＸ １０”
。
後徐々に圧力を下げて４ ｋｇ／ａＪになった後は、実
施例１と同じ手順で単結晶を引き上げた。このときの引
上単結晶中の炭素濃度はシード側で１．ＯＸ １０”
。
テール側で０．９ Ｘ １０”原子数／口３であった。
上述のＣ○濃度は、ベックマン社製モデル８６７、イン
フラレッド Ｃ○ アナライザー（Ｂｅｃｋｍａｎｎ社
製Ｍｏｄｅｌ ８６７、Ｉｎｆｒａｒｅｄ ＣＯＡｎａ
ｌｙｚｅｒ）を、炭素濃度はパーキン−エルマー社製９
８３Ｇ、インフラレッド スペクトロメータ（Ｐｅｒｋ
ｉｎ −Ｅ１ｍｅｒ社製９８３Ｇ Ｉｎｆｒａｒｅｄ
Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）およびトムソン−シーニ
スエフ社製カメ力 アイエムニス−３エフ（Ｔｈｏｍｓ
ｏｎ −Ｃ３Ｆ社製ＣＡＭＥＣＡ ＩＭＳ−３Ｆ）を使
用して測定した。
フラレッド Ｃ○ アナライザー（Ｂｅｃｋｍａｎｎ社
製Ｍｏｄｅｌ ８６７、Ｉｎｆｒａｒｅｄ ＣＯＡｎａ
ｌｙｚｅｒ）を、炭素濃度はパーキン−エルマー社製９
８３Ｇ、インフラレッド スペクトロメータ（Ｐｅｒｋ
ｉｎ −Ｅ１ｍｅｒ社製９８３Ｇ Ｉｎｆｒａｒｅｄ
Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）およびトムソン−シーニ
スエフ社製カメ力 アイエムニス−３エフ（Ｔｈｏｍｓ
ｏｎ −Ｃ３Ｆ社製ＣＡＭＥＣＡ ＩＭＳ−３Ｆ）を使
用して測定した。
２ユ■羞困
本発明は、引き上げた化合物半導体単結晶中の炭素濃度
を１．５ Ｘ １０”原子数７口３以下にしたものであ
るため、高速集積回路、光電子素子用として優れた材料
である。
を１．５ Ｘ １０”原子数７口３以下にしたものであ
るため、高速集積回路、光電子素子用として優れた材料
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）結晶中に含有する炭素濃度が１．５×１０＾１＾５
原子数／ｃｍ＾３以下であることを特徴とする化合物半
導体単結晶。 ２）液体封止引上法によって化合物半導体単結晶を製造
するにあたり、引上機チャンバー内の不活性ガス中の一
酸化炭素濃度を１０００ｐｐｍ以下に制御し、引上単結
晶に含有される炭素濃度を１．５×１０＾１＾５原子数
／ｃｍ＾３以下にすることを特徴とする化合物半導体単
結晶の製造方法。 ３）単結晶の引き上げ開始前または引き上げ中に、チャ
ンバー内の不活性ガスを断続的または連続的に置換して
、一酸化炭素濃度を制御する特許請求の範囲第２項記載
の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17016885A JPS6230700A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 化合物半導体単結晶およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17016885A JPS6230700A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 化合物半導体単結晶およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230700A true JPS6230700A (ja) | 1987-02-09 |
| JPH0513120B2 JPH0513120B2 (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=15899943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17016885A Granted JPS6230700A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 化合物半導体単結晶およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6230700A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01192793A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 液体封止引上法によるＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
| JPH01239089A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-09-25 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置 |
| JPH01313398A (ja) * | 1988-06-14 | 1989-12-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ＧａＡｓ化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPH0597580A (ja) * | 1991-10-09 | 1993-04-20 | Nikko Kyodo Co Ltd | 化合物半導体単結晶の成長方法 |
| EP0580953A1 (en) * | 1992-07-31 | 1994-02-02 | Shin-Etsu Handotai Kabushiki Kaisha | GaP light emitting device and method for fabricating the same |
-
1985
- 1985-08-01 JP JP17016885A patent/JPS6230700A/ja active Granted
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| APPL.PHYS.LETT=1984 * |
| APPLIED PHYSICS LETTER=1984 * |
| APPLIED PHYSICS LETTERS=1984 * |
| JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1985 * |
| JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1985 * |
| SEMI-INSULATING 3-5 MATERIALS KAH-NEE-TA=1984 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01239089A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-09-25 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置 |
| US5041186A (en) * | 1987-11-30 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing compound semiconductor single crystals using a hydrogen monitor gas |
| JPH01192793A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 液体封止引上法によるＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
| JPH01313398A (ja) * | 1988-06-14 | 1989-12-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ＧａＡｓ化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPH0597580A (ja) * | 1991-10-09 | 1993-04-20 | Nikko Kyodo Co Ltd | 化合物半導体単結晶の成長方法 |
| EP0580953A1 (en) * | 1992-07-31 | 1994-02-02 | Shin-Etsu Handotai Kabushiki Kaisha | GaP light emitting device and method for fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0513120B2 (ja) | 1993-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |