JPH01226797A - 化合物半導体単結晶の成長装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＧａＡｓ、　ＩｎＰ等の■−■族化合物半導体
結晶を液体封止チョクラルスキー法（以下ＬＥＣ法と略
記）によって成長させる装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来技術によるＧａＡｓ単結晶成長は第３図に示すよう
な成長装置を用いて行われている。すなわち、高圧容器
１内を不活性ガスである窒素、アルゴン等で数１０気圧
に加圧しておく、ルツボ８内には多結晶原料９及び封止
剤であるＢ２０３１１が予めセットされている。主ヒー
タ１０によって昇温を続けると、約５７０°Ｃで封止剤
であるＢ、０．１１は溶融して多結晶原料を被覆しさら
に昇温を続けると、１２３８℃において多結晶原料も溶
融する。上軸２に取付けられている種結晶４を溶融して
いる原料に付けた後、温度を降下させながら種結晶を上
方へ引き上げることによりＧａＡｓ単結晶が成長する。

３は種結晶ホルダ、５は下軸、６はペデスタル、７はサ
セプタである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のＬＥＣ法■−■族化合物半導体単結晶成
長方法では昇温時、封止剤であるＢ２Ｏ３が溶融して■
−Ｖ族原料を封止する時期にバラツキがあり、その結果
失われる■族元素の量が成長のたびごとに異なることに
なる。

■−■族化合物半δ体の結晶特性を支配する要因のひと
つである化学量論的組成比、すなわち、なり、特性バラ
ツキを生ずるという欠点がある。

本発明の目的は前記課題を解決した化合物半導体単結晶
の成長装置を提供することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来の■−■族化合物半導体単結晶成長装置に
対し、本発明は封止時期を早めるという相違点を有する
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の化合物半導体単結晶
の成長装置においては、内部に充填された化合物半導体
原料を溶融するヒータを備えた第１のルツボと、封止剤
として内部に充填されたＢ２Ｏ３を溶融するヒータを備
え、前記第１のルツボ内の化合物半導体原料上に、溶融
したＢ２Ｏ３を第１のルツボ内に供給する第２のルツボ
とを有するものである。

〔作用〕 化合物半導体原料を入れた第１のルツボ周囲の主ヒータ
によって第１のルツボ内部の原料上端部の温度が８２０
．の融点に達する以前に、第２のルツボ内のＢ２Ｏ３を
軟化、溶融させてこれを第１のルツボ内に供給してｍ−
ｖ族化合物半導体原料を封止することにより、昇温時に
発生するＶ族元素の飛散を最小限に抑える。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の実施例１を説明するための化合物半導
体単結晶成長装置の縦断面図である。

高圧容器１内部に単結晶引き上げ用の上軸２、種結晶ホ
ルダ３及び種結晶４が取付けられている。

下軸５に接続されているペデスタル６の上部にはサセプ
タ７があり、その内部には第１のルツボ８として主ヒー
タ１０を備えた４インチＰＢＮルツボが配置されている
。さらにルツボ８の内部にＧａＡｓ多結晶原料９を１０
５０　ｇ仕込んでおく、第１のルツボ８内には従来どお
り、固形の８．０．１１を原料上に充填しておいてもよ
い。主ヒータ１０により第１のルツボ８の昇温を開始す
る。一方、封止剤であるＢ２０３１１を収容しである漏
斗に似ている形状に加工されている石英製の第２のルツ
ボ１２の底部には第１のルツボ８に溶融したＢ２Ｏ３の
供給口１２ａを有し、その周囲にはＢ２０．溶融用ヒー
タ１３がある。主ヒータ１０の昇温にともない多結晶原
料９の温度も上昇するが、主ヒ−９１０ヨリモＢ２０３
ｍｔＭ用？：　−夕１３（７）昇温速度を速く設定して
おき、主ヒータ１０の温度が約４５０’　Ｃの時点で、
既にＢ８Ｏ３溶融用ヒータ１３の温度はＢ２Ｏ３の融点
である５７７”　Ｃを上まわる温度になるようにする。

この結果、化合物半導体原料の温度が８２０３の融点に
達する以前に、第２のルツボ１２内のＢ２Ｏ３が溶融し
その８２０．が第１のルツボ８内に供給されて半導体原
料が早期に封止され、高温状態に曝される時間を短縮す
ることが可能となる。

Ｂ２Ｏ３溶融用ヒータ１３の温度を６５０＠Ｃに保ち続
けて主ヒータ１０を１２５０℃まで昇温してＧａＡｓ多
結晶を融液となし、＜１００＞方位をなす種結晶を浸漬
後、降温しながら９ｍ／ｈの速度で種結晶を上方へ引き
上げ、直径５０ｍのウェハーを５５枚スライス可能な形
状であるＧａＡｓ単結晶を成長させた。

本ＧａＡｓ単結晶をスライス加工後、結晶特性の一つで
ある抵抗率の評価を行った。従来技術により同じ形状の
ＧａＡｓ単結晶を成長した場合には、化学量論的組成比
のズレに起因すると考えられる低抵抗化（ここで言う低
抵抗化とは、抵抗率が１０７Ω・］より低くなる場合を
さす）が、３５枚目付近で発生し製品としての収率は良
好とは言えなかったが、本発明の方法を用いた化合物半
導体結晶の成長法によれば、ＧａＡｓ単結晶ウェ八つの
へ抵抗化現象が全く発生しなかった。

（実施例２） 第２図は本発明の実施例２を説明するための化合物半導
体単結晶成長装置の縦断面図である。

高圧容器１内部の単結晶引き上げ用の上軸２には種結晶
ホルダ３及び種結晶４が接続されている。

下軸５の上部にはペデスタル６及びサセプタ７が順次取
付けられており、さらにサセプタ内部に第１のルツボ８
°として６インチ直径のＰＢＮルツボが配置されている
。

直接合成によるＧａＡｓ単結晶成長を行うために、第１
のルツボ８内に、砒素１４を１１００　ｇ、ガリウム１
５を１０００ｇ、Ｂよ０３を３００ｇセットする。主ヒ
ータ１０の上方にはＢ、０３１１を３００ｇを収容しで
ある漏斗状のＰＢＮルツボ１２及びＢ２０．溶融用ヒー
タ１３が設置されている。実施例１と同様に主ヒータ１
０の昇温を開始してその温度が４５０°となる時点で８
２０．溶融用ヒータ１３の温度が６００”　Ｃとなって
いるように主ヒータ１０及びヒータ１３の昇温速度を考
慮しておく、Ｂ２０３１１が溶融して化合物半導体原料
上のＢ、０，１６を封止した後には、Ｂ２０．溶融用ヒ
ータ１３を７００”　Ｃに保ち、主ヒータ１０の温度を
上げ続けたところ、主ヒータ１０の温度が約８５０°Ｃ
の時点でＧａＡｓ原料が合成された。

温度を約１２５０℃として、＜１００＞方位の種結晶を
原料融液に付け、ＧａＡｓ単結晶成長を行った。

初期の原料重量から成長後の結晶重量及び原料残渣を引
き算した結果から見積られる原料砒素の蒸発量の偏差を
調べたところ、従来技術による成長法では約１％（砒素
１１００ｇの原料に対して約１０ｇのバラツキ）であっ
たが、本発明による化合物半導体結晶成長方法を用いる
ことにより砒素蒸発量の偏差を０．８以下と半減させる
ことができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、原料ルツボ及び原料溶融
のための主ヒータとは別に封止剤であるＢ２Ｏ３を収容
したルツボ及びそのルツボの周囲にヒータを配置するこ
とにより、化合物半導体原料が、Ｂ２０．によって封止
される時期を早め、蒸気圧の高いＶ族元素の蒸発量を少
なく抑え、■族元素と■族元素とのモル比のズレが小さ
な化合物半導体結晶を成長できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を説明するための化合物半導
体単結晶成長装置の縦断面図、第２図は本発明の実施例
２を説明するための化合物半導体単結晶成長装置の縦断
面図、第３図は従来の技術を説明するための化合物半導
体単結晶成長装置の縦断面図である。 １・・・高圧容器　　　　　２・・・上軸３・・・種結
晶ホルダ　　　４・・・種結晶５・・・下軸　　　　　
　　６・・・ペデスタル７・・・サセプタ　　　　　８
・・・第１のルツボ９・・・多結晶原料　　　　１０・
・・主ヒータ１１．１６・・・Ｂ、０．　　　１２・・
・第２のＢ２０．収容ルツボ１３・・・Ｂ２０．溶融用
ヒータ　１４・・・砒素１５・・・ガリウム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内部に充填された化合物半導体原料を溶融するヒー
   タを備えた第１のルツボと、封止剤として内部に充填さ
   れたＢ＿２Ｏ＿３を溶融するヒータを備え、前記第１の
   ルツボ内の化合物半導体原料上に、溶融したＢ＿２Ｏ＿
   ３を第１のルツボ内に供給する第２のルツボとを有する
   ことを特徴とする化合物半導体単結晶の成長装置。