JPS63236787A - 半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶の製造方法Info
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Landscapes
- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明はチョクラルスキー法による半導体単結晶の結晶
引き上げに関する。
引き上げに関する。
(従来の技術)
近年、結晶欠陥がデバイス特性に与える影響が明確にな
り、結晶欠陥を減少させることが重要な問題となってい
る0例えば半導体単結晶内の転位密度が大になると、結
晶内に形成されたP/N接合の逆方向リーク電流が増加
するなど半導体素子特性が低下するとともに、信頼性に
も悪影響をおよぼすことが知られている。最近では半導
体素子の高集積化に伴って、半導体単結晶の転位や微少
欠陥の低減化の要求が増々強くなりつつある。
り、結晶欠陥を減少させることが重要な問題となってい
る0例えば半導体単結晶内の転位密度が大になると、結
晶内に形成されたP/N接合の逆方向リーク電流が増加
するなど半導体素子特性が低下するとともに、信頼性に
も悪影響をおよぼすことが知られている。最近では半導
体素子の高集積化に伴って、半導体単結晶の転位や微少
欠陥の低減化の要求が増々強くなりつつある。
従来、結晶欠陥の低減化の一つとして、不純物を添加し
た結晶融液中から結晶を引き上げる方法がある9例えば
、InSb結晶においては、不純物として窒素、リン、
ヒ素等のV族元素が有効であり、窒素濃度がI X I
QC−〜lX10cmの範囲で有効であることが特開
昭54−122681に報上になると、その効果がより
顕著に現れることがjournal or cryst
a+ growth 47 (1979年。
た結晶融液中から結晶を引き上げる方法がある9例えば
、InSb結晶においては、不純物として窒素、リン、
ヒ素等のV族元素が有効であり、窒素濃度がI X I
QC−〜lX10cmの範囲で有効であることが特開
昭54−122681に報上になると、その効果がより
顕著に現れることがjournal or cryst
a+ growth 47 (1979年。
P746−748>により報告されている。
しかしこの方法では、次のような問題点がある。固溶限
度内の不純物を添加しても、添加した不純物が完全に溶
解せず、ルツボの底に一部原形のまま残留ポリといっし
ょに残る場合があり、添加濃度が増すにしたがってこの
傾向が高くなることである。したがって、このように不
純物が残ると、当然不純物添加の効果は半減するか、あ
るいは全く見られず、製造された単結晶の転位密度の低
減を図ることができなくなる。
度内の不純物を添加しても、添加した不純物が完全に溶
解せず、ルツボの底に一部原形のまま残留ポリといっし
ょに残る場合があり、添加濃度が増すにしたがってこの
傾向が高くなることである。したがって、このように不
純物が残ると、当然不純物添加の効果は半減するか、あ
るいは全く見られず、製造された単結晶の転位密度の低
減を図ることができなくなる。
また、半導体単結晶引き上げにおいて添加した不純物を
完全に溶解させるために、引き上げチャンバの外からヘ
ラのようなものを挿入して結晶融液をかくはんする工夫
も考えられるが、かくはんスピードに制限があり、また
、装置も複雑になるなど欠点も多い。
完全に溶解させるために、引き上げチャンバの外からヘ
ラのようなものを挿入して結晶融液をかくはんする工夫
も考えられるが、かくはんスピードに制限があり、また
、装置も複雑になるなど欠点も多い。
(発明が解決しようとする問題点)
以上述べたように、従来の不純物を添加した結晶融液中
から結晶の引き上げを行う方法では、添加した物質が完
全に溶解しないので、不純物を添加した効果が得られず
、結晶欠陥の低減化が図られないという問題点がっな そこで本発明では、このような欠点を除去するもので、
添加した不純物の効率のよい結晶融液への溶解を行い、
低欠陥の単結晶を歩留り良く製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
から結晶の引き上げを行う方法では、添加した物質が完
全に溶解しないので、不純物を添加した効果が得られず
、結晶欠陥の低減化が図られないという問題点がっな そこで本発明では、このような欠点を除去するもので、
添加した不純物の効率のよい結晶融液への溶解を行い、
低欠陥の単結晶を歩留り良く製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
[発明の目的]
(問題点を解決するための手段)
上記目的を達成するために本発明の半導体単結晶の製造
方法では、種子結晶を不純物の添加した結晶融液表面に
接触させて形成しなデンドライト結晶によりその結晶融
液をかくはんした後、結晶引き上げを行うものである。
方法では、種子結晶を不純物の添加した結晶融液表面に
接触させて形成しなデンドライト結晶によりその結晶融
液をかくはんした後、結晶引き上げを行うものである。
(作用)
上記製造方法では、不純物を添加した結晶融液をデンド
ライト結晶によりかくはんするので、添加不純物の溶解
を効率よく行うことができる。
ライト結晶によりかくはんするので、添加不純物の溶解
を効率よく行うことができる。
(実施例)
以下本発明の一つの実施例を図面を参照して説明する0
本発明は単結晶引き上げ法による製造に広く適用できる
が、発明の実施例としてInSb単結晶につき、図面を
参照して説明する。第1図(a)乃至第1図(C)は本
発明を説明する工程断面図であり、本実施例に使用した
引き上げ装置の中に結晶材料を入れて結晶引き上げを説
明するものである。
本発明は単結晶引き上げ法による製造に広く適用できる
が、発明の実施例としてInSb単結晶につき、図面を
参照して説明する。第1図(a)乃至第1図(C)は本
発明を説明する工程断面図であり、本実施例に使用した
引き上げ装置の中に結晶材料を入れて結晶引き上げを説
明するものである。
第1図(a)に示すように、密封されたチャンバ1内の
石英ルツボ2に結晶材料を入れる。結晶材料としては、
結晶引き上げ用の高純度の1nSb(インジウムアンチ
モン)多結晶と添加不純物である純度99.999%、
窒素濃度5X10C1+1のInN(窒化インジウム)
の粉末を使用する。次に密封されたチャンバ1内を真空
度10 Torrまで排気して、窒素90%と水素10
%からなるフォーミングガスにより満たす、続いて上記
ルツボ2を取り囲むヒータ3で600℃に加熱し、結晶
材料を融解してInSb結晶融液4をつくる。さらに、
<211〉方位に切り出した種子結晶5を結晶取り付は
治具6に取り付ける。
石英ルツボ2に結晶材料を入れる。結晶材料としては、
結晶引き上げ用の高純度の1nSb(インジウムアンチ
モン)多結晶と添加不純物である純度99.999%、
窒素濃度5X10C1+1のInN(窒化インジウム)
の粉末を使用する。次に密封されたチャンバ1内を真空
度10 Torrまで排気して、窒素90%と水素10
%からなるフォーミングガスにより満たす、続いて上記
ルツボ2を取り囲むヒータ3で600℃に加熱し、結晶
材料を融解してInSb結晶融液4をつくる。さらに、
<211〉方位に切り出した種子結晶5を結晶取り付は
治具6に取り付ける。
次に第1図(b)に示すように、ルツボ2の温度を約5
50℃まで下げさらに結晶取り付は治具6を回転数to
rpmで回転させながら、種子結晶5をInSb結晶融
液4の表面に接触させる。このようにすることで、結晶
融液表面の一部分にデンドライト成長が起こる。さらに
、デンドライト結晶7が長さ2〜3cmの樹枝状に成長
した段階で、結晶取り付は治具6の回転数を30〜5
Q rpmに上げる。したがって、デンドライト結晶7
が結晶融液内を数分間回転することにより結晶融液内で
かくはん効果が起り、InNは完全にInchに溶解し
拡散することができる。
50℃まで下げさらに結晶取り付は治具6を回転数to
rpmで回転させながら、種子結晶5をInSb結晶融
液4の表面に接触させる。このようにすることで、結晶
融液表面の一部分にデンドライト成長が起こる。さらに
、デンドライト結晶7が長さ2〜3cmの樹枝状に成長
した段階で、結晶取り付は治具6の回転数を30〜5
Q rpmに上げる。したがって、デンドライト結晶7
が結晶融液内を数分間回転することにより結晶融液内で
かくはん効果が起り、InNは完全にInchに溶解し
拡散することができる。
次に、デンドライト結晶7を融解させるために結晶融液
温度を570℃に上げる。その後、第1図(C)に示す
ように一般に行われているチョクラルスキー法(例えば
引き上げ速度100 mm/h。
温度を570℃に上げる。その後、第1図(C)に示す
ように一般に行われているチョクラルスキー法(例えば
引き上げ速度100 mm/h。
回転数10 rpHl、結晶融液温度555℃)により
単結晶の引き上げを行いInSb単結晶8を製造する。
単結晶の引き上げを行いInSb単結晶8を製造する。
このようにして得られた1nsb単結晶を本発明者は以
下のようにして結晶性の評価を行った。この評価はエツ
チング法を用い、まず<211>方向に成長させたIn
Sb単結晶インゴットから(1,1,1)面のウェハを
切り出し、この(1,1,1Jrn面を粒径16umの
AIO粉末から0.05u mに至るまで順次研磨して
鏡面に仕上げた。次に研磨傷を取り除くため、組成比が
CHCH(01−1)COOH: HNO=6 : 1
のエツチング液を用いて20℃で5分間エツチングした
。その後、さらにエッチピット検出のために組成比が4
9%HF:35%Hρ2:HO=1:2:2のエツチン
グ液を用いて20℃で1分間エツチングした。
下のようにして結晶性の評価を行った。この評価はエツ
チング法を用い、まず<211>方向に成長させたIn
Sb単結晶インゴットから(1,1,1)面のウェハを
切り出し、この(1,1,1Jrn面を粒径16umの
AIO粉末から0.05u mに至るまで順次研磨して
鏡面に仕上げた。次に研磨傷を取り除くため、組成比が
CHCH(01−1)COOH: HNO=6 : 1
のエツチング液を用いて20℃で5分間エツチングした
。その後、さらにエッチピット検出のために組成比が4
9%HF:35%Hρ2:HO=1:2:2のエツチン
グ液を用いて20℃で1分間エツチングした。
その結果、転位に対応する0−ピット(disloca
tion−pit)、微少欠陥に対応するS−ピット(
saucer−1ike−pit)、及び中心となる部
分に不純物の析出あるいは欠陥があってこれを中心に[
110]方向にS−ピットが発生したP−ピット(Pu
nching−out−Pit)等の各種ピットは観察
されず、低結晶欠陥のInSb単結晶が得られることが
わかった。
tion−pit)、微少欠陥に対応するS−ピット(
saucer−1ike−pit)、及び中心となる部
分に不純物の析出あるいは欠陥があってこれを中心に[
110]方向にS−ピットが発生したP−ピット(Pu
nching−out−Pit)等の各種ピットは観察
されず、低結晶欠陥のInSb単結晶が得られることが
わかった。
また、エッチピット密度は従来の結晶融液をかくはんし
ない方法により単結晶を形成した場合の9 X 10”
C龜対して本発明の製造方法により単結晶を形成した場
合は5X10cmとなり、顕著に低減したことがわかっ
た。
ない方法により単結晶を形成した場合の9 X 10”
C龜対して本発明の製造方法により単結晶を形成した場
合は5X10cmとなり、顕著に低減したことがわかっ
た。
なお、上記実施例ではデンドライト結晶を作成した後、
結晶引き上げを行って単結晶を形成しているが、デンド
ライト結晶を作成し、結晶it ?Fiをかくはんし、
その後デンドライト結晶を融解させる工程の所要時間は
本実施例の場合約30分であるので5引き上げ全工程に
及ぼす影響はほとんどない。
結晶引き上げを行って単結晶を形成しているが、デンド
ライト結晶を作成し、結晶it ?Fiをかくはんし、
その後デンドライト結晶を融解させる工程の所要時間は
本実施例の場合約30分であるので5引き上げ全工程に
及ぼす影響はほとんどない。
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、デンドライト結晶を
作成しこのデンドライト結晶により不純物を添加した結
晶融液をかくはんするので、結晶融液中の添加不純物を
効率よく溶解でき、低欠陥の単結晶を再現性よく製造す
ることができる。
作成しこのデンドライト結晶により不純物を添加した結
晶融液をかくはんするので、結晶融液中の添加不純物を
効率よく溶解でき、低欠陥の単結晶を再現性よく製造す
ることができる。
第1図(a)乃至第1図(C)は本発明の一実施例を説
明するための引き上げ装置の断面図を示したものである
。 1・・・・チャンバ 2・・・・石英ルツボ 3・・・・ヒータ 4・・・・結晶材料 5・・・・種子結晶 6・・・・結晶取り付は治具 7・・・・デンドライト結晶 8・・・・1nsb単結晶
明するための引き上げ装置の断面図を示したものである
。 1・・・・チャンバ 2・・・・石英ルツボ 3・・・・ヒータ 4・・・・結晶材料 5・・・・種子結晶 6・・・・結晶取り付は治具 7・・・・デンドライト結晶 8・・・・1nsb単結晶
Claims (2)
- (1)不純物を添加した結晶融液中から引き上げ法によ
り半導体単結晶を製造する半導体単結晶の製造方法にお
いて、種子結晶を結晶融液表面に接触させて、その結晶
融液表面の少なくとも一部にデンドライト成長起こしデ
ンドライト結晶を形成する工程と、前記デンドライト結
晶を回転することにより、前記結晶融液をかくはんする
工程と、前記かくはんした結晶融液中から結晶引き上げ
を行う工程とを含むことを特徴とする半導体単結晶の製
造方法。 - (2)前記結晶融液がInSb(インジウムアンチモン
)とInN(インジウム窒素)とからなることを特徴と
する特許請求の範囲第(1)項記載の半導体単結晶の製
造方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6897587A JPS63236787A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6897587A JPS63236787A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63236787A true JPS63236787A (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=13389181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6897587A Pending JPS63236787A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63236787A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05163093A (ja) * | 1991-12-10 | 1993-06-29 | Nippon Mektron Ltd | 単結晶育成方法 |
-
1987
- 1987-03-25 JP JP6897587A patent/JPS63236787A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05163093A (ja) * | 1991-12-10 | 1993-06-29 | Nippon Mektron Ltd | 単結晶育成方法 |
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