JPS63159291A - 化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS63159291A JPS63159291A JP30652486A JP30652486A JPS63159291A JP S63159291 A JPS63159291 A JP S63159291A JP 30652486 A JP30652486 A JP 30652486A JP 30652486 A JP30652486 A JP 30652486A JP S63159291 A JPS63159291 A JP S63159291A
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- JP
- Japan
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- gas
- container
- single crystal
- compound semiconductor
- pressure
- Prior art date
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は融液から化合物半導体単結晶を製造する方法
に関する。
に関する。
（従来の技術）
化合物半導体単結晶例えばＧａＡｓ単結晶は、Ｓｉ単結
晶に比べて電子の移動度が５倍程高く、超高速デバイス
の基板として用いられているａ ＧａＡｓ単結晶は１例
えば液体封止引上げ法（ＬＥＣ法）等で主に製造される
。ＬＥＣ法は一般に第２図に示すような構成で行われる
。すなわち、耐圧容器１にヒータ２にて加熱されるサセ
プタ３及びサセプタに取囲まれてなるるつぼ４（例えば
熱分解窒化硼素よりなる）内に原料５のＧａとＡｓと液
体封止剤としての酸化硼素６とを充填する。まずヒータ
２で８００〜８５０℃まで加熱してＧａとＡｓとを化合
さぜＧａＡｓとし、さらに融点（〜１２４０℃）まで加
熱して融液５とする。そして融液面に種結晶７を接触さ
せ、ついてその種結晶につづいてＧａＡｓ結晶８を作成
する。
晶に比べて電子の移動度が５倍程高く、超高速デバイス
の基板として用いられているａ ＧａＡｓ単結晶は１例
えば液体封止引上げ法（ＬＥＣ法）等で主に製造される
。ＬＥＣ法は一般に第２図に示すような構成で行われる
。すなわち、耐圧容器１にヒータ２にて加熱されるサセ
プタ３及びサセプタに取囲まれてなるるつぼ４（例えば
熱分解窒化硼素よりなる）内に原料５のＧａとＡｓと液
体封止剤としての酸化硼素６とを充填する。まずヒータ
２で８００〜８５０℃まで加熱してＧａとＡｓとを化合
さぜＧａＡｓとし、さらに融点（〜１２４０℃）まで加
熱して融液５とする。そして融液面に種結晶７を接触さ
せ、ついてその種結晶につづいてＧａＡｓ結晶８を作成
する。
しかし、Ｖ族元素のＡｓは蒸気圧が高いため充填したＡ
ｓの一部が蒸発し、高圧容器内の各構成部品に耐着する
。連続して結晶を製造する場合、附着物を取除く必要が
ある。取除くための掃除は多くの手間を特徴とする特に
グラファイト炉材の掃除は、掃除による多量に発生する
カーボン粉末が結晶品質劣化に大きく影響する不純物炭
素の汚染源になる事、又、グラファイト炉材内部に吸着
したＡｓの酸化による炉内への酸素不純物の汚染が高品
質結晶作成上大きな問題となっている。
ｓの一部が蒸発し、高圧容器内の各構成部品に耐着する
。連続して結晶を製造する場合、附着物を取除く必要が
ある。取除くための掃除は多くの手間を特徴とする特に
グラファイト炉材の掃除は、掃除による多量に発生する
カーボン粉末が結晶品質劣化に大きく影響する不純物炭
素の汚染源になる事、又、グラファイト炉材内部に吸着
したＡｓの酸化による炉内への酸素不純物の汚染が高品
質結晶作成上大きな問題となっている。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は上記耐着物を取除く必要があるという問題を解
決し、手間の少ない化合物半導体の製造方法を提供する
ことを目的とする。
決し、手間の少ない化合物半導体の製造方法を提供する
ことを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記欠点を解決するためになされたもので、単
結晶を作成したる後、高圧容器内がまた冷却中でヒータ
周辺が１０００℃〜６００℃にある時にＶ族元素の耐着
物と反応するガスを導入し該耐着物をガス化して高圧容
器外に排出し、該耐着物の掃除を容易にし、掃除により
発生するカーボン粉末による炉内汚染の防止、＾Ｓの酸
化による酸素不純物汚染の防止をするものである。
結晶を作成したる後、高圧容器内がまた冷却中でヒータ
周辺が１０００℃〜６００℃にある時にＶ族元素の耐着
物と反応するガスを導入し該耐着物をガス化して高圧容
器外に排出し、該耐着物の掃除を容易にし、掃除により
発生するカーボン粉末による炉内汚染の防止、＾Ｓの酸
化による酸素不純物汚染の防止をするものである。
（作 用）
上記ガスを例えば水素とすると該耐着物、 Ａｓとは高
温では容易に次の様に反応しアルシンガスとなる。
温では容易に次の様に反応しアルシンガスとなる。
Ａｇ＋１．５Ｈ，４ＡｓＨ，（ガス） −１８２，３（
ＭＪ／ｍｏｇ） ・−・００式の反応は、吸熱反応で
あり熱力学平衡から考えても、高温では容易に進行しＡ
ｓＨ３が生成する。
ＭＪ／ｍｏｇ） ・−・００式の反応は、吸熱反応で
あり熱力学平衡から考えても、高温では容易に進行しＡ
ｓＨ３が生成する。
又、０式の左辺と右辺を比較すると、 ＡｓＨ３の生成
は、１．５モルＨよから１モルのＡｓＨ，が生成する反
応で系の圧力は減小する反応であるから、本特許記載の
高温高圧下での反応では、ＡｓＨ，の生成が容易に進行
することは明らかである。
は、１．５モルＨよから１モルのＡｓＨ，が生成する反
応で系の圧力は減小する反応であるから、本特許記載の
高温高圧下での反応では、ＡｓＨ，の生成が容易に進行
することは明らかである。
特に、６００℃以上、２０気圧下の反応では、炉内に付
着した約２０ｇのＡ８ｍ子が約２時間でほぼ完全にＡｓ
ｈ、ガスとなる事が実験により確認された。
着した約２０ｇのＡ８ｍ子が約２時間でほぼ完全にＡｓ
ｈ、ガスとなる事が実験により確認された。
又同じように塩素又は塩化水素を用いても次の様に反応
しＡｓが３塩化砒素となりガス化して反応される。
しＡｓが３塩化砒素となりガス化して反応される。
Ａｇ＋３（Ｊ−４ＡｓＣら ・・・■したが
って、例えば炉内に設置したグラファイト構成材温度を
６００℃以上に保ち水素ガスを流せば耐圧容器内に耐着
しているＡｓ等のゴミは、Ａｓｈ。
って、例えば炉内に設置したグラファイト構成材温度を
６００℃以上に保ち水素ガスを流せば耐圧容器内に耐着
しているＡｓ等のゴミは、Ａｓｈ。
ガスとなり該容器外にガス体として容易に排出すること
ができる。
ができる。
この方法を用いれば、カーボン炉材の掃除がいらず、従
来問題となっていた掃除によるカーボン粉末の発生、内
部に吸着したＡｓの酸化による炉内への酸素の汚染が防
止でき掃除工程の省略による製造工程の簡略化、製造時
間の短縮化が行なえる。
来問題となっていた掃除によるカーボン粉末の発生、内
部に吸着したＡｓの酸化による炉内への酸素の汚染が防
止でき掃除工程の省略による製造工程の簡略化、製造時
間の短縮化が行なえる。
（実施例）
以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。第
１図は本発明の実施例の結晶製造装置の概略図である１
Ｍ料調合から、結晶作成までは従来例と同じ様な方法で
作成する。すなわち、純度９９．９９９９％のＧａと、
純度９９．９９９９％のＡｓをそれぞれ７１５．９ｇ、
８８４．１ｇをるつぼ（Ｐ−ＢＮ、熱分解窒化硼素）
９に収容し、さらに液体封止剤としてＲｈｏｓ （酸化
硼素）１０を１５０ｇを該原料の上に設置した後、該耐
圧容器１１にるつぼを収容する。
１図は本発明の実施例の結晶製造装置の概略図である１
Ｍ料調合から、結晶作成までは従来例と同じ様な方法で
作成する。すなわち、純度９９．９９９９％のＧａと、
純度９９．９９９９％のＡｓをそれぞれ７１５．９ｇ、
８８４．１ｇをるつぼ（Ｐ−ＢＮ、熱分解窒化硼素）
９に収容し、さらに液体封止剤としてＲｈｏｓ （酸化
硼素）１０を１５０ｇを該原料の上に設置した後、該耐
圧容器１１にるつぼを収容する。
次に耐圧容器内を真空ポンプで約１０−” Ｔｏｒｒま
で真空にし約１５０℃程度で１〜２時間加熱する。
で真空にし約１５０℃程度で１〜２時間加熱する。
次に直接合成を次の様に行う、該耐圧容器内にＡｒを１
５〜２０気圧封入し、ヒータ１２により加熱し。
５〜２０気圧封入し、ヒータ１２により加熱し。
例えば６０００℃で該原料の上を覆うようにＢ、０３を
融解させ、次に８００〜８５０℃に加熱すると該原料の
ＧａとＡｓは発熱を伴って化合する。
融解させ、次に８００〜８５０℃に加熱すると該原料の
ＧａとＡｓは発熱を伴って化合する。
次に結晶成長を行う、該原料をさらに約１２４０℃まで
加熱し融解させる１３６次に例えば（１００）軸を持つ
種子納品１４を融液に接触させ、引続いて単結晶１５を
成長させる。該単結晶が一定の直径になるようにヒータ
の加熱電力を調整しながら所定の長さ例えば６０■にな
った所で該結晶を融液がら切離す、その後は１時間当り
１００℃の割で該結晶を徐冷する。約１０００℃になっ
た時点で、該耐圧容器内の圧力を７気圧まで下げる。こ
の時グラファイト炉材は、６００℃〜１０００”Ｃの高
温である０次に７気圧の圧力で水素濃度４％のアルゴン
ガス１６を、約１立方メートル／時間の割合で約５時間
流す、その排気は水銀を基調としたＡｓトラップ１７（
例えばリカゾール、商品名）を通してＡｓを回収し無毒
化される。室温近くまで結晶を冷却後、結晶を取出す６
次の結晶製造のために該炉内の掃除を行うのであるが、
炉内部材に附着したＡｓのクラスタが減少し、従来炉部
材に附着したＡｓを掃き取ったりするのに２時間位かか
っていたのが約３０分に短くできる。
加熱し融解させる１３６次に例えば（１００）軸を持つ
種子納品１４を融液に接触させ、引続いて単結晶１５を
成長させる。該単結晶が一定の直径になるようにヒータ
の加熱電力を調整しながら所定の長さ例えば６０■にな
った所で該結晶を融液がら切離す、その後は１時間当り
１００℃の割で該結晶を徐冷する。約１０００℃になっ
た時点で、該耐圧容器内の圧力を７気圧まで下げる。こ
の時グラファイト炉材は、６００℃〜１０００”Ｃの高
温である０次に７気圧の圧力で水素濃度４％のアルゴン
ガス１６を、約１立方メートル／時間の割合で約５時間
流す、その排気は水銀を基調としたＡｓトラップ１７（
例えばリカゾール、商品名）を通してＡｓを回収し無毒
化される。室温近くまで結晶を冷却後、結晶を取出す６
次の結晶製造のために該炉内の掃除を行うのであるが、
炉内部材に附着したＡｓのクラスタが減少し、従来炉部
材に附着したＡｓを掃き取ったりするのに２時間位かか
っていたのが約３０分に短くできる。
本発明では液体封止法による水素ガスを用いた掃除の容
易な単結晶の製造方法について説明したが、水素ガス濃
度は４％だけでなく、０．１〜３０算の範囲内でも同様
な効果が得られる。又、水素ガスだけではなく、活性ガ
スとして有効である塩素。
易な単結晶の製造方法について説明したが、水素ガス濃
度は４％だけでなく、０．１〜３０算の範囲内でも同様
な効果が得られる。又、水素ガスだけではなく、活性ガ
スとして有効である塩素。
アルコール系の有機物等も用いることができる。
又、液体封止法に限らず、本発明の目的である蒸気圧の
高い元素の粉塵を抑えることに用いることができる。さ
らに、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等他の蒸気圧の高い化
合物半導体の製造にも応用できる。
高い元素の粉塵を抑えることに用いることができる。さ
らに、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等他の蒸気圧の高い化
合物半導体の製造にも応用できる。
（発明の効果〕
本発明によれば、結晶成長後の掃除に要する時間が従来
の２時間から３０分に減少する。又、従来掃除により発
生していた炭素粉末の発生、 Ａｓの酸化により導入さ
れていた酸素不純物濃度が減少する。そして何よりも、
作業者の安全が向上する。
の２時間から３０分に減少する。又、従来掃除により発
生していた炭素粉末の発生、 Ａｓの酸化により導入さ
れていた酸素不純物濃度が減少する。そして何よりも、
作業者の安全が向上する。
すなわち、ＧａＡｓ結晶製造においてＡｓの粉ジンを浴
び易いのは結晶成長後の掃除工程である。−六本発明に
よれば、より細かいＡｓ粉塵がガス化して少なくなるた
め、より危険であるＡｓの粉塵が発生しにくい、
、
び易いのは結晶成長後の掃除工程である。−六本発明に
よれば、より細かいＡｓ粉塵がガス化して少なくなるた
め、より危険であるＡｓの粉塵が発生しにくい、
、
第１図は本発明による単結晶製造装置の一例を示す構成
図、第２図は従来方法による単結晶製造装置を示す構成
図である。 １・・・耐圧容器 ２・・・ヒータ３・・・
サセプタ ４・・・るつぼ５・・・融液原料
６・・・Ｂ、０゜７・・・種子結晶
８・・・成長した結晶９・・・るつぼ
１０・・・Ｂ、０１１１・・・耐圧容器
１２・・・ヒータ１３・・・融液原料 １
４・・・種子結晶１５・・・成長した結晶 １６
・・・水素４％のＡｒガス１７・・・Ａｓ）ラップ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 １２ 図
図、第２図は従来方法による単結晶製造装置を示す構成
図である。 １・・・耐圧容器 ２・・・ヒータ３・・・
サセプタ ４・・・るつぼ５・・・融液原料
６・・・Ｂ、０゜７・・・種子結晶
８・・・成長した結晶９・・・るつぼ
１０・・・Ｂ、０１１１・・・耐圧容器
１２・・・ヒータ１３・・・融液原料 １
４・・・種子結晶１５・・・成長した結晶 １６
・・・水素４％のＡｒガス１７・・・Ａｓ）ラップ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 １２ 図
Claims (3)
- （１）耐圧容器内にあり、るつぼ内に収容された化合物
半導体融液に種結晶を接触させ、該種結晶に引きつづい
て単結晶を作成したる後、活性ガスを導入することを、
特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。 - （２）上記活性ガスは不活性ガス中に混入された０．１
〜３０％の水素子ガスであり、耐圧容器内にある蒸気圧
の高い元素と気体状に化合させ、該容器外に排出させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項の化合物半導体
単結晶の製造方法。 - （３）上記活性ガスは、塩素又は塩化水素であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体単
結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30652486A JPS63159291A (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30652486A JPS63159291A (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63159291A true JPS63159291A (ja) | 1988-07-02 |
Family
ID=17958063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30652486A Pending JPS63159291A (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63159291A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041186A (en) * | 1987-11-30 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing compound semiconductor single crystals using a hydrogen monitor gas |
-
1986
- 1986-12-24 JP JP30652486A patent/JPS63159291A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041186A (en) * | 1987-11-30 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing compound semiconductor single crystals using a hydrogen monitor gas |
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