JPS6270291A - ＧａＡｓ単結晶の製造方法及び装置 - Google Patents
ＧａＡｓ単結晶の製造方法及び装置Info
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- JPS6270291A JPS6270291A JP60205319A JP20531985A JPS6270291A JP S6270291 A JPS6270291 A JP S6270291A JP 60205319 A JP60205319 A JP 60205319A JP 20531985 A JP20531985 A JP 20531985A JP S6270291 A JPS6270291 A JP S6270291A
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- crystal
- single crystal
- gaas
- melt
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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】
［発明の技術分計］
本発明は液体封止高圧引上法（ＬＨ，Ｃ法）によりＧａ
Ａｓ単結晶を引上げ製造する方法および装置に係り、特
に引上げ中のＧａＡｓの融液組成（Ｇ ｎ ／Ａｓモル
比）を一定に制御して頭部から尾部まで電気的特性の均
一な高品質単結晶を得る方法および装置に関するもので
ある。
Ａｓ単結晶を引上げ製造する方法および装置に係り、特
に引上げ中のＧａＡｓの融液組成（Ｇ ｎ ／Ａｓモル
比）を一定に制御して頭部から尾部まで電気的特性の均
一な高品質単結晶を得る方法および装置に関するもので
ある。
ＧａＡｓ単結晶はＳｉ単結晶に比べて室温での電子移動
度が数倍大きいため、近年超高速ＩＣ用基板として盛ん
に使用されてきている。ＩＣ用基板としては、半絶縁性
で電気的特性の均一なものが要求されるが、なかでもＰ
ＢＭルツボを用いた直接合成アンドープ半絶縁性ＧａＡ
ｓ単結晶が高純度で高移ａ度を示すことから盛んに開発
が行なわれている。しかし、このアンドープ結晶におい
て。
度が数倍大きいため、近年超高速ＩＣ用基板として盛ん
に使用されてきている。ＩＣ用基板としては、半絶縁性
で電気的特性の均一なものが要求されるが、なかでもＰ
ＢＭルツボを用いた直接合成アンドープ半絶縁性ＧａＡ
ｓ単結晶が高純度で高移ａ度を示すことから盛んに開発
が行なわれている。しかし、このアンドープ結晶におい
て。
半絶縁性という性質は組成（Ｇ ａ ／ Ａ ｓモル比
〕に非常に敏感であり１例えば以下に述べるような結晶
の性質と組成の関係が公知な事実として一般Ｉこ知られ
ている。
〕に非常に敏感であり１例えば以下に述べるような結晶
の性質と組成の関係が公知な事実として一般Ｉこ知られ
ている。
一例（例１）として組成と半絶縁性の抵抗値、移動度及
び導電型の関係を第６図に示す（出典Ｒ、Ｎ 、 Ｔｈ
ｏｍａｓ、ｅｔａｌｌ（１９８４）、 Ｉｎ＠５ｅｎｉ
ｅｏｎｄｕｃ−ｔｏｒｓ ａｎｄ ８ｏｍｉｍｅｔａ
ｌｓ″、ｖｏｌ ２０．ｃｈａｐ １．Ｉ Ａ’ｃａｄ
ｅｍｉｅＰｒｅｓｓ 、Ｎａｗ Ｙｏｒｋノ。この第６
図から組成がＧａリッチ寄＋７になると抵抗値が低くな
り、移動度も下るごとが判る。ま九別の例即ちガ２とし
て結晶材料の融液組成と結晶成長後の固化率ｌこ対する
抵抗値の関係を第７図Ｉこ示す（出典は例ｍと同じ〕。
び導電型の関係を第６図に示す（出典Ｒ、Ｎ 、 Ｔｈ
ｏｍａｓ、ｅｔａｌｌ（１９８４）、 Ｉｎ＠５ｅｎｉ
ｅｏｎｄｕｃ−ｔｏｒｓ ａｎｄ ８ｏｍｉｍｅｔａ
ｌｓ″、ｖｏｌ ２０．ｃｈａｐ １．Ｉ Ａ’ｃａｄ
ｅｍｉｅＰｒｅｓｓ 、Ｎａｗ Ｙｏｒｋノ。この第６
図から組成がＧａリッチ寄＋７になると抵抗値が低くな
り、移動度も下るごとが判る。ま九別の例即ちガ２とし
て結晶材料の融液組成と結晶成長後の固化率ｌこ対する
抵抗値の関係を第７図Ｉこ示す（出典は例ｍと同じ〕。
この第７図から組成、すなわちＧａ／Ａｓの比が１以上
の結晶は結晶全体が半絶縁性にならないことが判り、こ
れに伴い結晶から得ることのできるウェハ一枚数は減る
。それのみならず、次の例即ち例３に示すようにＧａ過
剰の結晶は熱的安定性が悪く半導体装置、即ちＭＥＳＦ
ＥＴ （ショットキ接合型電界効果トランジスタ）％集
積デバイス等への使用に耐え得ない。この例３は半絶縁
性抵抗に関する熱的安定性と組成の関係を示すもので、
これを第８図に示す（出典は列（１）と同じノ。この第
８図からＧａ／Ａｓの比が１以上になると安定性が悪く
なることが判る。
の結晶は結晶全体が半絶縁性にならないことが判り、こ
れに伴い結晶から得ることのできるウェハ一枚数は減る
。それのみならず、次の例即ち例３に示すようにＧａ過
剰の結晶は熱的安定性が悪く半導体装置、即ちＭＥＳＦ
ＥＴ （ショットキ接合型電界効果トランジスタ）％集
積デバイス等への使用に耐え得ない。この例３は半絶縁
性抵抗に関する熱的安定性と組成の関係を示すもので、
これを第８図に示す（出典は列（１）と同じノ。この第
８図からＧａ／Ａｓの比が１以上になると安定性が悪く
なることが判る。
以上の例に示されたように結晶成長過程において結晶組
成の制九が非常に重要であることがわかる。そこで通常
、安定して半４１！３縁性結晶を得るために、初期融液
組成を若干Ａｓ−ｒｉｃｈ ９１１１（Ｇａ／Ａｓ＜１
）に設定して単結晶引上げが行なわれている。
成の制九が非常に重要であることがわかる。そこで通常
、安定して半４１！３縁性結晶を得るために、初期融液
組成を若干Ａｓ−ｒｉｃｈ ９１１１（Ｇａ／Ａｓ＜１
）に設定して単結晶引上げが行なわれている。
しかしながら結晶の組成が結晶の電気的特性を支配して
おシ、かつ成長していく結晶の組成は基本的に成長時の
融液組成ｉこよフ決定されることから、半絶縁性は得ら
れても電気的均一性に関しては。
おシ、かつ成長していく結晶の組成は基本的に成長時の
融液組成ｉこよフ決定されることから、半絶縁性は得ら
れても電気的均一性に関しては。
超高速、超高密度ＩＣ用基板として十分とは言えない問
題点があった。すなわち、Ａｓ−ｒｉｃｈ な初期融
液組成から引上げを開始した場合、成長につれて残留融
液組成はよりＡ ｓ −ｒ ｉｃｈ側にシフトしていく
。このため、結晶の頭部から尾部にかけて半絶縁性を支
配すると言われている深い準位（ＥＬ２）の密度が変化
し、比抵抗が低下する。さらにウェハー面内のバラツキ
が増大する等の不均一が生じ、はなはだしい１会には半
絶縁性にならない（（１０’Ωｃｍ）、セル成長により
多結晶化する。
題点があった。すなわち、Ａｓ−ｒｉｃｈ な初期融
液組成から引上げを開始した場合、成長につれて残留融
液組成はよりＡ ｓ −ｒ ｉｃｈ側にシフトしていく
。このため、結晶の頭部から尾部にかけて半絶縁性を支
配すると言われている深い準位（ＥＬ２）の密度が変化
し、比抵抗が低下する。さらにウェハー面内のバラツキ
が増大する等の不均一が生じ、はなはだしい１会には半
絶縁性にならない（（１０’Ωｃｍ）、セル成長により
多結晶化する。
等の欠点があり、均一性の高いＩＣ用基板が再現性よく
得られなかった。これに対して初期融液組成をＧｉ−ｒ
ｉｃｈ ｌ１ｌｌに設定しておき、融液にＡ３蒸気を注
入することにより融液組成を制御することが試みられて
いるが、融液組成を直接検出することが不可能であるこ
と％Ａ３の注入量も測定困鼎であることなど、精密な組
放澗御が錐しく、ＩＣ用として十分均一性の高い基板が
得られてい壜い。
得られなかった。これに対して初期融液組成をＧｉ−ｒ
ｉｃｈ ｌ１ｌｌに設定しておき、融液にＡ３蒸気を注
入することにより融液組成を制御することが試みられて
いるが、融液組成を直接検出することが不可能であるこ
と％Ａ３の注入量も測定困鼎であることなど、精密な組
放澗御が錐しく、ＩＣ用として十分均一性の高い基板が
得られてい壜い。
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
であり、その目的は結晶引上げ中の融液組成比を所定の
値に制御して結晶の頭部から尾部まで電気的特性の均一
な単結晶を得る方法および装置を提供するものである。
であり、その目的は結晶引上げ中の融液組成比を所定の
値に制御して結晶の頭部から尾部まで電気的特性の均一
な単結晶を得る方法および装置を提供するものである。
本発明者等は結晶の電気的特性を支配している結晶組成
と初期融液組成との関係をクーロメトリ−法により精密
に検討した結果、初期融液組成と結晶組成が１＝１に対
応し、ある融液組成から作取した結晶では、ウェハー内
の結晶組成のバラツキが最少になることを見い出した。
と初期融液組成との関係をクーロメトリ−法により精密
に検討した結果、初期融液組成と結晶組成が１＝１に対
応し、ある融液組成から作取した結晶では、ウェハー内
の結晶組成のバラツキが最少になることを見い出した。
即ち、ｖＪ期融液組成と結晶組成の対応は第２図に示す
ようであり、Ａｓ−ｒｉｃｈな融液から作成した結晶の
方が融液組成の変動に対して結晶組成の変化が少ないこ
とが判明した。また初期融液組成と結晶頭部のウェハー
内の結晶組成のバラツキは第３図Ｉこ示すようであり、
初期融液組成が０．９７近辺が最も少なくなることが判
明した。そこで組成のバラツキがなく均一か結晶を作成
するためにはこの融液組成から結晶を作成すれば良い。
ようであり、Ａｓ−ｒｉｃｈな融液から作成した結晶の
方が融液組成の変動に対して結晶組成の変化が少ないこ
とが判明した。また初期融液組成と結晶頭部のウェハー
内の結晶組成のバラツキは第３図Ｉこ示すようであり、
初期融液組成が０．９７近辺が最も少なくなることが判
明した。そこで組成のバラツキがなく均一か結晶を作成
するためにはこの融液組成から結晶を作成すれば良い。
しかし初期融液組成がストイキヨメトリ−（Ｇａ／Ａｓ
−１）からずれている念め、引上げにつれて残留融液組
成はよシＡｓ−ｒｉｃｈ側にシフトしていく。そのため
結晶全体にわたって組成の均一な結晶が得られず、ひい
ては電気的特性の均一性も得られないことになる。従っ
て、引上げ巾の、融ｇ！ｉ、組成をＡｓ−ｒ ｉ ｃｌ
ｌで一定に抑えることができれば、組成の均一な結晶が
得られ、頭部から尾部まで一気的特性の均一化が可能と
なる。すなわち不足成分であるＧａを外部から供給すれ
ば良いことになる。
−１）からずれている念め、引上げにつれて残留融液組
成はよシＡｓ−ｒｉｃｈ側にシフトしていく。そのため
結晶全体にわたって組成の均一な結晶が得られず、ひい
ては電気的特性の均一性も得られないことになる。従っ
て、引上げ巾の、融ｇ！ｉ、組成をＡｓ−ｒ ｉ ｃｌ
ｌで一定に抑えることができれば、組成の均一な結晶が
得られ、頭部から尾部まで一気的特性の均一化が可能と
なる。すなわち不足成分であるＧａを外部から供給すれ
ば良いことになる。
本究明（まこのような点に着目し、
１１）直接合成ＬＥＣ法ζこよｐＧａＡｓ単結晶を製造
する方法ｌこおいて、初期融液組成（Ｇａ／Ａｓモル比
）を１より小さく設定する工侵と、結晶引上げ反量から
残留融ｉ’ｉｍ成を推定して前記初期融液組成との偏差
を検出し、前記偏差を零にするために必要なＧａ重量を
算出する工程と、前記Ｇ ａ ）ｆ−融Ｆ？／Ｉこ供給
する工程を備え、常に前記伐留融液組成を１ｉｉＪ記初
期融液組成と同−ｆこ医って単結晶引上げを行なうこと
を特徴きするＧ；ｌＡｓ単結晶の製造方法。
する方法ｌこおいて、初期融液組成（Ｇａ／Ａｓモル比
）を１より小さく設定する工侵と、結晶引上げ反量から
残留融ｉ’ｉｍ成を推定して前記初期融液組成との偏差
を検出し、前記偏差を零にするために必要なＧａ重量を
算出する工程と、前記Ｇ ａ ）ｆ−融Ｆ？／Ｉこ供給
する工程を備え、常に前記伐留融液組成を１ｉｉＪ記初
期融液組成と同−ｆこ医って単結晶引上げを行なうこと
を特徴きするＧ；ｌＡｓ単結晶の製造方法。
（２）前記初期融液組成を０．９６〜０．９８ＪＣ設定
したことを特徴とする前記第一項記載の単結晶の＃漬方
法。
したことを特徴とする前記第一項記載の単結晶の＃漬方
法。
（３）直接脅威ＬＥＣ法によりＧ ａ Ａ ｓ単結晶を
製造する装置において前記結晶引上げ重量から残留ｒａ
液組成を推定して前記初期融液組成との偏差を検出し前
記偏差を零にするために必要なＧａ重量を算出する計Ｗ
、機と前記融液に供給するＧａの流量を検出・調節する
流惟制＠機構を備えたことを特徴とするＧａＡｓ単結晶
の製造装置。
製造する装置において前記結晶引上げ重量から残留ｒａ
液組成を推定して前記初期融液組成との偏差を検出し前
記偏差を零にするために必要なＧａ重量を算出する計Ｗ
、機と前記融液に供給するＧａの流量を検出・調節する
流惟制＠機構を備えたことを特徴とするＧａＡｓ単結晶
の製造装置。
を提倶するもので、ある。
以上説明し念ように本発明の方法および装置ｆこよれば
、Ａｓ−ｒｉｃｈで常に組成の一定な融液からＧａＡｓ
単結晶を引上げることができるので。
、Ａｓ−ｒｉｃｈで常に組成の一定な融液からＧａＡｓ
単結晶を引上げることができるので。
（１）１頭部から尾部まで組成の一定した単＠品が得ら
れる。
れる。
（２）、初期融液組成を０．９５〜０．９７の間に設定
することにより、頭部から尾部まで、ウェハー内の組成
変動の最も少ない単結晶が得られる。
することにより、頭部から尾部まで、ウェハー内の組成
変動の最も少ない単結晶が得られる。
（３）、よりＡｓ−ｒｉｃｈな初期融液組成から引上げ
を行なってもセル成長によジ多結晶化することはなく完
全な単結晶が得られる。
を行なってもセル成長によジ多結晶化することはなく完
全な単結晶が得られる。
（４）、頭部から尾部まで電気的特性の均一な単結晶が
得られる。
得られる。
（５）％単結晶製造の再現性及び安定性が向上し、工業
・的に適用することによフ生産性が向上する。
・的に適用することによフ生産性が向上する。
等の効果が得られる。
以下本発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明による単結晶製造装置を示す概略構成１
ｇである。図において、１は高圧容器％２は引上げ軸、
３は加熱ヒータ、４はルツボ軸、５は結晶、６は溶液、
７は封止剤、８は外ルツボ、９は内ルツボ、１０は重量
検出器％ １１は計算機、１２はＧ＋１溜め、１３はＧ
ａ 加熱ヒータ（低温用）、１４はＧａ供給管、１５
はＧａ流量噴出器、１６はＧａ流量調節弁、１７はＧａ
加熱ヒータ（高温用）、１８は金［Ｇａである。引上げ
部本体１〜８は従来と同様であるが、容器ｌにはＧａ供
給部１２〜１８が内蔵されている。
ｇである。図において、１は高圧容器％２は引上げ軸、
３は加熱ヒータ、４はルツボ軸、５は結晶、６は溶液、
７は封止剤、８は外ルツボ、９は内ルツボ、１０は重量
検出器％ １１は計算機、１２はＧ＋１溜め、１３はＧ
ａ 加熱ヒータ（低温用）、１４はＧａ供給管、１５
はＧａ流量噴出器、１６はＧａ流量調節弁、１７はＧａ
加熱ヒータ（高温用）、１８は金［Ｇａである。引上げ
部本体１〜８は従来と同様であるが、容器ｌにはＧａ供
給部１２〜１８が内蔵されている。
ここでは、Ｇａ溜め１２１こＧ ａ １８を収納し、加
熱ヒータ（低温用）１３ζこよジ加熱され液体になって
いるＧ ａ １８をＧａ供給管１４ｉこより融液６に供
給する。Ｇａ供給管１４には流量検出器１５と流量調節
弁１６が設けられており、Ｇａ供給量をコントロールす
ることができる。流量調節弁１６を通過したＧａ１８は
加熱ヒータ（高温用）１７によりＧ ａ Ａ ｓ融液６
とほぼ等しい温度（〜１３００℃）まで加熱され、外ル
ツボ８と内ルツボ９の間に供給される。円ルツボ９には
下部に多数の小穴が設けられており、供給されたＧａが
融液６とゆっくり混会される。なおＧａ供給ｇ１４は２
重量こなりておりＧａの保温および、炉内の熱環境への
影響を防ぐようになっている。引上げ輔２の上部には引
上げ結晶５の重量を測定する重量検出器１０が設けられ
ており、重量信号を計算機１１に出力する。計算機１１
は重量信号より固化室を求め、残留強液組成を推定し、
予め定めた初期融液組成との偏差を検出し、上記偏差を
零にするために必要なＧａ重量を算出する。次に計算機
１１の指令によりＧａ流量調節弁１６を開いて所定量の
Ｇａ１８を融液６に供給する。倶給破はＧａ流量検出５
１５ ｌこよりモニターされ所定量供給すると弁■６が
閉じられる。
熱ヒータ（低温用）１３ζこよジ加熱され液体になって
いるＧ ａ １８をＧａ供給管１４ｉこより融液６に供
給する。Ｇａ供給管１４には流量検出器１５と流量調節
弁１６が設けられており、Ｇａ供給量をコントロールす
ることができる。流量調節弁１６を通過したＧａ１８は
加熱ヒータ（高温用）１７によりＧ ａ Ａ ｓ融液６
とほぼ等しい温度（〜１３００℃）まで加熱され、外ル
ツボ８と内ルツボ９の間に供給される。円ルツボ９には
下部に多数の小穴が設けられており、供給されたＧａが
融液６とゆっくり混会される。なおＧａ供給ｇ１４は２
重量こなりておりＧａの保温および、炉内の熱環境への
影響を防ぐようになっている。引上げ輔２の上部には引
上げ結晶５の重量を測定する重量検出器１０が設けられ
ており、重量信号を計算機１１に出力する。計算機１１
は重量信号より固化室を求め、残留強液組成を推定し、
予め定めた初期融液組成との偏差を検出し、上記偏差を
零にするために必要なＧａ重量を算出する。次に計算機
１１の指令によりＧａ流量調節弁１６を開いて所定量の
Ｇａ１８を融液６に供給する。倶給破はＧａ流量検出５
１５ ｌこよりモニターされ所定量供給すると弁■６が
閉じられる。
以凌、一定の周期でこの動作をくり返すことにより上記
残留融液組成を初期融液組成と同一に保って単結晶引上
げを行なうことができる。
残留融液組成を初期融液組成と同一に保って単結晶引上
げを行なうことができる。
次ｌこ具体的に、残留融液組成および供給Ｇａ量の算出
方法について説明する。単債晶引上げ時にはストイキョ
メトリーな結晶が育成されると仮定すると固化率Ｉでの
残留融液組成は次式で表わさここで。
方法について説明する。単債晶引上げ時にはストイキョ
メトリーな結晶が育成されると仮定すると固化率Ｉでの
残留融液組成は次式で表わさここで。
Ｘ：初期融液組成１Ｍ：初期ＧａＡｓ融液の重量１．９
）ＭＧａ：初期ＧａＡｓ融液中のＧａ ４ｆ＃） 、
ＭＡ Ｓ ：初期ＧａＡｓ）Ｊ液中のＡ ｓ ｆｉｌ（
９） 、 ＺＧａ ：Ｇａの原子ｔ（６９，７２）、Ｚ
Ａｓ： Ａ ｓの原子ｆｆ１（７４，９２，）である。
）ＭＧａ：初期ＧａＡｓ融液中のＧａ ４ｆ＃） 、
ＭＡ Ｓ ：初期ＧａＡｓ）Ｊ液中のＡ ｓ ｆｉｌ（
９） 、 ＺＧａ ：Ｇａの原子ｔ（６９，７２）、Ｚ
Ａｓ： Ａ ｓの原子ｆｆ１（７４，９２，）である。
但し、引上げ中に蒸発するＡｓ量は簡単のためにここで
は無視している。
は無視している。
そこで固化率ＩＩｔこおける残留融液組成を初期融液組
成と等しくするために供給すべき化Ｇａ重量（△ＭＧａ
）は、見かけ上初期融液組成が１になれば良いから、Ｘ
臨０．９７として、 よりＭ−１としてΔＭＧａ＝ ０．０１５４９ とな
る。
成と等しくするために供給すべき化Ｇａ重量（△ＭＧａ
）は、見かけ上初期融液組成が１になれば良いから、Ｘ
臨０．９７として、 よりＭ−１としてΔＭＧａ＝ ０．０１５４９ とな
る。
また簡単な計算により１固化軍資化分Δｇに対して供給
すべきＧａ量（６ｍＧａ）は、 △ｍＧａ處ΔＭＧａ・△Ｉ ・・−・・・・・
ｆ３）となる。すなわち固化率の変化に対して△ｍｏａ
だけ融液６１こＧａ１８を供給すれば良い。これらの関
係をまとめて第４図ａ ”−ｃに示す。（１）式による
初期融液組成Ｘ−０，９７１こおける固化率と残留融液
組成の関係をａに示す。この関係は一般に公知のもので
ある。（３）式より固化率２のとき残留融液組成を０．
９７ にする几めに必要なＧａ１ｉはｂのようｌこなる
。この結果、Ｃに示すようｌこ残留融液組成を常ｌこ一
定に保つことができる。図５ｃこ上述した一連の制御＠
Ｉ吻作を計算機１１により実行するためのフローチャー
トを示す。
すべきＧａ量（６ｍＧａ）は、 △ｍＧａ處ΔＭＧａ・△Ｉ ・・−・・・・・
ｆ３）となる。すなわち固化率の変化に対して△ｍｏａ
だけ融液６１こＧａ１８を供給すれば良い。これらの関
係をまとめて第４図ａ ”−ｃに示す。（１）式による
初期融液組成Ｘ−０，９７１こおける固化率と残留融液
組成の関係をａに示す。この関係は一般に公知のもので
ある。（３）式より固化率２のとき残留融液組成を０．
９７ にする几めに必要なＧａ１ｉはｂのようｌこなる
。この結果、Ｃに示すようｌこ残留融液組成を常ｌこ一
定に保つことができる。図５ｃこ上述した一連の制御＠
Ｉ吻作を計算機１１により実行するためのフローチャー
トを示す。
次によりＡ体内にＧａＡｓ単結晶を製造する場合につい
て詳しく説明する。内径１５０ ｍｍφのＰＢＮ製ルツ
ルツボ８内ＧａとＡｓを原料仕込組成が〜０．９５ に
なるようｌこ会計〜３ｋｇと封止剤であるＢ、０゜を〜
６００Ｉ入れて高圧容器内に収容し直接合成法により、
融液組成比〜０．９７のＧａＡｓ黴液６含液６゜一方、
Ｇ ａ ３め１２にはＧａＩＢを〜１００ｇ入れ刀Ω熱
ヒータ１３によＶ俗解させた。
て詳しく説明する。内径１５０ ｍｍφのＰＢＮ製ルツ
ルツボ８内ＧａとＡｓを原料仕込組成が〜０．９５ に
なるようｌこ会計〜３ｋｇと封止剤であるＢ、０゜を〜
６００Ｉ入れて高圧容器内に収容し直接合成法により、
融液組成比〜０．９７のＧａＡｓ黴液６含液６゜一方、
Ｇ ａ ３め１２にはＧａＩＢを〜１００ｇ入れ刀Ω熱
ヒータ１３によＶ俗解させた。
その後、種結晶を回転させながら融液させ引き上げをＳ
１始した。引上げ結晶の本号は点！検出器１０によシ測
定され、計算機１１に入力される。
１始した。引上げ結晶の本号は点！検出器１０によシ測
定され、計算機１１に入力される。
計算機１１５こは第５図のフローチャートｌこ示すよう
な、初期データおよび制御卸プログラムが格納されてお
り、それに従って実行を開始する。すなわち、入力され
た重量信号より、ＢｔＯ，の浮力等を補正して正しい重
量を求め固化率９１および固化率の増分Δ９１を求める
。ｇｉ、△９１）ｉ’ｆｆｌれば（１）式より現在の残
留融液組成が求められ、それを初期融液組成Ｘと同一に
保つｔめに必冴なＧａ量へｍＧａがわかる。そこで弁１
６を開いて供＠管１４を通して融液６にＧａを供給する
。ここでは肩作りを行なったのち所定径〜８Ｑｍｍφで
、固化率〜０．８５まで成長させた。
な、初期データおよび制御卸プログラムが格納されてお
り、それに従って実行を開始する。すなわち、入力され
た重量信号より、ＢｔＯ，の浮力等を補正して正しい重
量を求め固化率９１および固化率の増分Δ９１を求める
。ｇｉ、△９１）ｉ’ｆｆｌれば（１）式より現在の残
留融液組成が求められ、それを初期融液組成Ｘと同一に
保つｔめに必冴なＧａ量へｍＧａがわかる。そこで弁１
６を開いて供＠管１４を通して融液６にＧａを供給する
。ここでは肩作りを行なったのち所定径〜８Ｑｍｍφで
、固化率〜０．８５まで成長させた。
得られた単結晶をウェハーに切断し、Ｈｅａｄ ＃Ｃｅ
ｎｔｅｒ 、 Ｔａ１ｌの３点で、それぞれウェハーの
浩晶組成を測定したところ、いずれも〜０．９９９９４
であり、組成のバラツキも±０．００００１以ＦとＨｅ
ａｄからＴａ目まで極めて組成の均一な結晶であること
がわかっ念。また比抵抗もＨｅａｄからＴａ１１まで〜
５ｘｉｏフΩ・ｃｍを示し固化率の大きい部分での比抵
抗の低ｒも生じなかった。
ｎｔｅｒ 、 Ｔａ１ｌの３点で、それぞれウェハーの
浩晶組成を測定したところ、いずれも〜０．９９９９４
であり、組成のバラツキも±０．００００１以ＦとＨｅ
ａｄからＴａ目まで極めて組成の均一な結晶であること
がわかっ念。また比抵抗もＨｅａｄからＴａ１１まで〜
５ｘｉｏフΩ・ｃｍを示し固化率の大きい部分での比抵
抗の低ｒも生じなかった。
さらに、加速電圧１５０Ｋｅｖでシリコンヲ２．５ＸＩ
Ｑ Ｉ！ Ｃ，ｎ−３イオン注入して活成層を形成し
、ＭＥＳＦＥＴを作製してそのしきい値電圧を調べたと
ころいずれもＶｔｈ 〜−３，５ＶでバラツキａＶｔｈ
≦５０ｍＶｌ、ａ下と良好なる特注が得られた。
Ｑ Ｉ！ Ｃ，ｎ−３イオン注入して活成層を形成し
、ＭＥＳＦＥＴを作製してそのしきい値電圧を調べたと
ころいずれもＶｔｈ 〜−３，５ＶでバラツキａＶｔｈ
≦５０ｍＶｌ、ａ下と良好なる特注が得られた。
以上説明し比ように本発明の単結晶の製造方法および装
置によれば、固化率に関係なく、一定のＡｓ−ｒｉｃｈ
な組成の融液から単結晶が作成できるのであるから、Ｈ
ｅａｄ力＼らＴａ１ｌ ｆで特性の均一な単結晶が得ら
れる。さらｌこ融液組成を０．９７とすることＩこより
最も結晶組成のバラツキが少なく電気的特性の均一な単
結晶が得られる、等の利点を有している。
置によれば、固化率に関係なく、一定のＡｓ−ｒｉｃｈ
な組成の融液から単結晶が作成できるのであるから、Ｈ
ｅａｄ力＼らＴａ１ｌ ｆで特性の均一な単結晶が得ら
れる。さらｌこ融液組成を０．９７とすることＩこより
最も結晶組成のバラツキが少なく電気的特性の均一な単
結晶が得られる、等の利点を有している。
尚、Ｇａ供給部１２〜１８Ｆよび演算式ｆ１） 〜（３
）は本実施例に限定されるものではなり、融液組成が一
定になるようｌこＧａを融液に供給できるものであれば
良く、種々変形して実施することができる。またＧａＡ
ｓ単結晶ｌこ限らず同じ■−ｖ族単結晶である■ロｐＪ
ロＡｓ、Ｇａｒｂ等でもＶ族元素ｒｉｃｈな融液から引
上げを行なう鴨曾にも適宜変形して適用することが出き
る。
）は本実施例に限定されるものではなり、融液組成が一
定になるようｌこＧａを融液に供給できるものであれば
良く、種々変形して実施することができる。またＧａＡ
ｓ単結晶ｌこ限らず同じ■−ｖ族単結晶である■ロｐＪ
ロＡｓ、Ｇａｒｂ等でもＶ族元素ｒｉｃｈな融液から引
上げを行なう鴨曾にも適宜変形して適用することが出き
る。
第１図は本発明の単結晶の製造方法および装置を説明す
るための図、第２図は初期融液組成と結晶組成の関係を
説明するための図、第３図は初期融液組成とウェハー内
結晶組成の変動を説明するための図、第４図は固化率と
融液組成および融液組成を一定に保つためのＧａ供給と
の関係を説明するための図、第５図は計算機による組成
制御の動作を説明するための概略の流れ図、第６図は融
液組成と抵抗値の関係を説明するための図、第７図は固
化率と抵抗値の関係を説明する九めの図、第８図は融液
組成とアニール後の抵抗値との関係を説明するための図
である。 １・・・高圧容器、２・・・引上げ軸、３・・・加熱ヒ
ータ、４・・・ルツボ軸、５・・・結晶、６・・・溶液
、７・・・封止剤、８・・・外ルツボ、９・・・内ルツ
ボ％ １０・・・重装検出器、１１・・・計算機、１２
・・・Ｇａ溜め、１３・・・Ｇａ７１０熱ヒータ、１４
・、、Ｇａ供給号、１５・・・Ｇａ流量検出器％ １６
・・・Ｇａ流流調調節弁１７・・・Ｇａ加熱ヒータ、１
８・・・金にＧａ０ 代理人 弁理士 則 近 慾 重 囲 竹 花 喜久男 第 １ 図 初其目ｈｓζ烏１刀く（０〜４３モル比）第 ２ 図 初期融涜組べ（眞／Ａｓモル比） 第 ３ 図 固 イど１３ （Ｊ） 第 ４ 図 ［−−−対 □−−−尤一 初版Σ（ 一−−Ｔ− 一一一一−」−一 ＝］＝ −ぜ【 Ｂ ｌ ｉ＝’ｆ −一二に Ｌ−ｍ−」ミュゐ ］ 不正口 ＝コ 〉
るための図、第２図は初期融液組成と結晶組成の関係を
説明するための図、第３図は初期融液組成とウェハー内
結晶組成の変動を説明するための図、第４図は固化率と
融液組成および融液組成を一定に保つためのＧａ供給と
の関係を説明するための図、第５図は計算機による組成
制御の動作を説明するための概略の流れ図、第６図は融
液組成と抵抗値の関係を説明するための図、第７図は固
化率と抵抗値の関係を説明する九めの図、第８図は融液
組成とアニール後の抵抗値との関係を説明するための図
である。 １・・・高圧容器、２・・・引上げ軸、３・・・加熱ヒ
ータ、４・・・ルツボ軸、５・・・結晶、６・・・溶液
、７・・・封止剤、８・・・外ルツボ、９・・・内ルツ
ボ％ １０・・・重装検出器、１１・・・計算機、１２
・・・Ｇａ溜め、１３・・・Ｇａ７１０熱ヒータ、１４
・、、Ｇａ供給号、１５・・・Ｇａ流量検出器％ １６
・・・Ｇａ流流調調節弁１７・・・Ｇａ加熱ヒータ、１
８・・・金にＧａ０ 代理人 弁理士 則 近 慾 重 囲 竹 花 喜久男 第 １ 図 初其目ｈｓζ烏１刀く（０〜４３モル比）第 ２ 図 初期融涜組べ（眞／Ａｓモル比） 第 ３ 図 固 イど１３ （Ｊ） 第 ４ 図 ［−−−対 □−−−尤一 初版Σ（ 一−−Ｔ− 一一一一−」−一 ＝］＝ −ぜ【 Ｂ ｌ ｉ＝’ｆ −一二に Ｌ−ｍ−」ミュゐ ］ 不正口 ＝コ 〉
Claims (3)
- （１）直接合成ＬＥＣ法によりＧａＡｓ単結晶を製造す
る方法において、初期融液組成（Ｇａ／Ａｓモル比）を
１より小さく設定する工程と、結晶引上げ重量から残留
融液組成を推定して前記初期融液組成との偏差を検出し
、前記偏差を零にするために必要なＧａ重量を算出する
工程と、前記Ｇａを融液に供給する工程を備え、常に前
記残留融液組成を前記初期融液組成と同一に保って単結
晶引上げを行なうことを特徴とするＧａＡｓ単結晶の製
造方法。 - （２）前記初期融液組成を０．９６〜０．９８に設定し
たことを特徴とする前記第一項記載の単結晶の製造方法
。 - （３）直接合成ＬＥＣ法によりＧａＡｓ単結晶を製造す
る装置において、前記結晶引上げ重量から残留融液組成
を推定して前記初期融液組成との偏差を検出し前記偏差
を零にするために必要なＧａ重量を算出する計算機と前
記融液に供給するＧａの流量を検出・調節する流量制御
機構を備えたことを特徴とするＧａＡｓ単結晶の製造装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60205319A JPS6270291A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法及び装置 |
| GB8621763A GB2180469B (en) | 1985-09-19 | 1986-09-10 | Methods of manufacturing compound semiconductor crystals and apparatus for the same |
| US06/908,985 US5030315A (en) | 1985-09-19 | 1986-09-18 | Methods of manufacturing compound semiconductor crystals and apparatus for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60205319A JPS6270291A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270291A true JPS6270291A (ja) | 1987-03-31 |
Family
ID=16504976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60205319A Pending JPS6270291A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5030315A (ja) |
| JP (1) | JPS6270291A (ja) |
| GB (1) | GB2180469B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0230696A (ja) * | 1987-12-07 | 1990-02-01 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JP2018177568A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 株式会社福田結晶技術研究所 | 高性能・高均な大型Ｆｅ−Ｇａ基合金単結晶の製造方法及び製造装置 |
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| JPH0733305B2 (ja) * | 1987-03-20 | 1995-04-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 石英製二重ルツボの製造方法 |
| DE3712668A1 (de) * | 1987-04-14 | 1988-10-27 | Hans J Scheel | Verfahren und vorrichtung zur zuechtung von kristallen nach der czochralski-methode |
| CA1305909C (en) * | 1987-06-01 | 1992-08-04 | Michio Kida | Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials |
| JPH085740B2 (ja) * | 1988-02-25 | 1996-01-24 | 株式会社東芝 | 半導体の結晶引上げ方法 |
| EP0494312B1 (en) * | 1990-07-26 | 1996-10-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for making single crystal |
| US5047112A (en) * | 1990-08-14 | 1991-09-10 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for preparing homogeneous single crystal ternary III-V alloys |
| DE4106589C2 (de) * | 1991-03-01 | 1997-04-24 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Kontinuierliches Nachchargierverfahren mit flüssigem Silicium beim Tiegelziehen nach Czochralski |
| US5314667A (en) * | 1991-03-04 | 1994-05-24 | Lim John C | Method and apparatus for single crystal silicon production |
| DE4123336A1 (de) * | 1991-07-15 | 1993-01-21 | Leybold Ag | Kristallziehverfahren und vorrichtung zu seiner durchfuehrung |
| DE4318184A1 (de) * | 1993-06-01 | 1994-12-08 | Wacker Chemitronic | Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen |
| US5474022A (en) * | 1994-04-21 | 1995-12-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Double crucible for growing a silicon single crystal |
| US5690734A (en) * | 1995-03-22 | 1997-11-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Single crystal growing method |
| TW440613B (en) * | 1996-01-11 | 2001-06-16 | Mitsubishi Material Silicon | Method for pulling single crystal |
| JPH10158088A (ja) * | 1996-11-25 | 1998-06-16 | Ebara Corp | 固体材料の製造方法及びその製造装置 |
| US6019841A (en) * | 1997-03-24 | 2000-02-01 | G.T. Equuipment Technologies Inc. | Method and apparatus for synthesis and growth of semiconductor crystals |
| DE102006050901A1 (de) * | 2005-11-17 | 2007-05-31 | Solarworld Industries Deutschland Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers und zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung |
| CN115976626B (zh) * | 2022-12-15 | 2024-01-19 | 常州臻晶半导体有限公司 | 一种液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置及加料方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB797950A (en) * | 1954-06-10 | 1958-07-09 | Rca Corp | Semi-conductor alloys |
| US2892739A (en) * | 1954-10-01 | 1959-06-30 | Honeywell Regulator Co | Crystal growing procedure |
| US3198606A (en) * | 1961-01-23 | 1965-08-03 | Ibm | Apparatus for growing crystals |
| DE2420899A1 (de) * | 1974-04-30 | 1975-12-11 | Wacker Chemitronic | Verfahren zur herstellung von einkristallinem galliumarsenid |
| JPS57179095A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-04 | Tohoku Metal Ind Ltd | Method and apparatus for manufacturing single crystal |
| JPS58181799A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 硼素を添加したＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
| 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 |
| JPS60137891A (ja) * | 1983-12-24 | 1985-07-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶引き上げ方法と装置 |
| US4594173A (en) * | 1984-04-19 | 1986-06-10 | Westinghouse Electric Corp. | Indium doped gallium arsenide crystals and method of preparation |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP60205319A patent/JPS6270291A/ja active Pending
-
1986
- 1986-09-10 GB GB8621763A patent/GB2180469B/en not_active Expired
- 1986-09-18 US US06/908,985 patent/US5030315A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0230696A (ja) * | 1987-12-07 | 1990-02-01 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JP2018177568A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 株式会社福田結晶技術研究所 | 高性能・高均な大型Ｆｅ−Ｇａ基合金単結晶の製造方法及び製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2180469B (en) | 1989-08-31 |
| US5030315A (en) | 1991-07-09 |
| GB8621763D0 (en) | 1986-10-15 |
| GB2180469A (en) | 1987-04-01 |
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