JPH01239089A

JPH01239089A - 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JPH01239089A
Application number: JP63173704A
Authority: JP
Inventors: Joshi Nishio; 譲司西尾; Takashi Fujii; 高志藤井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1989-09-25
Also published as: GB2212796A; US5041186A; GB2212796B; GB8827909D0

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、化合物半導体単結晶の製造技術に係わり、特
に引上げ法やブリッジマン法等の原料融液から単結晶を
成長させる化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置
に関する。

（従来の技術）近年、各種半導体素子の基板材料として、ＧａＡｓ、Ｇ
ａＰ及びＩｎＰ等の化合物半導体単結晶が用いられてい
る。これらの単結晶は回転引上げ法やブリッジマン法等
により製造されるが、原料融液から単結晶を成長させる
ことによって半導体単結晶を製造した場合、得られる単
結晶に通常酸素や炭素等が残留不純物として混入する。

こられの不純物は、原料融液を収容するルツボが雰囲気
ガスに対して解放されているため、ヒータやその他の炉
部材に通常用いられるグラファイトから発生し、雰囲気
ガスを介して原料融液に混入するものと考えられている
。

このように化合物半導体単結晶に混入する残留不純物で
ある酸素や炭素は、得られた単結晶の成長方向に沿って
濃度変動を示すのが通常であり、特に化合物半導体単結
晶の電気的特性に影響を与える不純物の濃度変動は、以
下に述べるような不都合をもたらす。

第１に、単結晶にある種の不純物を添加して所望の電気
的特性を得ることが一般に行われるが、成長方向に沿っ
て残留不純物の濃度変動の影響を受けるため、１本の単
結晶インゴットを通して電気的特性を均一に制御するこ
とは困難である。そして、１本の単結晶のうち所望の電
気的特性が得られるのは限られた部分のみとなり、その
製造歩留りは極めて低い。

第２に、液体封止回転引上げ法（ＬＥＣ法）等による半
絶縁性のＧａＡｓ単結晶では、一般に単結晶中の炭素濃
度はインゴットの頭部で高く、尾部はど低い傾向がある
。炭素が大量に混入した場合、半導体装置製造の熱処理
工程で半絶縁性が崩れてしまう。このため、例えばこの
ような単結晶を基板として半導体装置の製造を行うと、
その製造工程で基板が低抵抗化し、所望の半導体装置が
得られなくなる。また、逆に炭素が少な過ぎた場合には
、単結晶を製造した段階で既に半絶縁性が崩れ、低抵抗
化していることが多い。

一方、化合物半導体単結晶のうちＧａＡｓ単結晶は、発
光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子、高周波電界
効果トランジスタ及びホール素子等の基板材料として広
く用いられている。

ＧａＡｓ単結晶を発光素子の基板材料として用いる場合
、高キャリア濃度のｎ型ＧａＡｓ結晶が一般的である。

最近になり１．高キャリア濃度（１０”　〜１０２０ａ
〔３）のｎ型ＧａＡｓ結晶基板上に発光素子を作成する
技術が開発され、ｎ型ＧａＡｓ結晶も多く用いられるよ
うになっている。

このｎ型ＧａＡｓ結晶の不純物としては、一般に亜鉛が
用いられている。しかし、亜鉛は固体であるため初期原
料に添加する必要があり、さらにＧａＡｓに対して約０
．３の偏析係数を持つため、結晶の初期部（頭部）と終
端部（尾部）では１桁以上キャリア濃度が変化する。ま
た、亜鉛自体の沸点が９０６℃と低いために、これを制
御性良く添加することは非常に困難である。

また、電界効果トランジスタにおいては、回路の微細化
に伴い素子間分離が困難になるという問題が出てきたた
め、低キヤリア濃度（１０”〜１０１７ａｍ−３）のｎ
型ＧａＡｓ結晶基板を用いて素子を作成する方法も提案
されている。しかし、電界効果トランジスタ用の基板は
、基板仕様か発光素子用と比較して格段に厳しい。前述
したように、亜鉛を添加したｎ型ＧａＡｓ結晶は、作成
結晶間のキャリア濃度の再現性が難しく、さらに偏析係
数のために１本の結晶の中でもキャリア濃度か大きく異
なってくる。このため、電界効果トランジスタの基板用
として、所望のキャリア濃度を持つｐ型ＧａＡｓ結晶基
板を得ることは非常に困難である。

以上のように、キャリア濃度の制御されたｐ型ＧａＡｓ
結晶の作成が望まれているが、亜鉛を添加剤として使用
している限り、結晶間のみではなく、１本の結晶におい
てもキャリア濃度の制御は非常に困難である。このよう
な観点から本発明者等は、亜鉛に変わるものとして種々
の不純物材料を選択したところ、炭素がｐ型不純物とし
て使用可能なことを見出した。さらに、この炭素はＣＯ
やＣＯ２等のガスの状態で添加できることを確認した。

しかしながら、従来のＧａＡｓ単結晶引上げ装置等に炭
素供給系を付加したのみては、ＧａＡｓ結晶をｐ型にす
ることはできても、そのキャリア濃度を所望する値に制
御することはできない。さらに、炭素系ガスの供給量を
一定に制御しても、引き上げられるＧａＡｓ単結晶のキ
ャリア濃度を一定に保持することは困難であった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、原料融液から単結晶を成長させること
によって化合物半導体単結晶を製造する場合、得られる
単結晶には成長方向に沿って酸素や炭素等の残留不純物
の濃度変動があり、これが種々の弊害をもたらすという
問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、原料融液から化合物半導体単結晶を
容易に製造することができ、且つそのキャリア濃度を均
一に制御することのできる化合物半導体単結晶の製造方
法を及び製造装置を提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、結晶成長に供される容器内の雰囲気ガ
スの成分濃度を一定に制御することにより、成長結晶の
キャリア濃度を均一化することにある。

即ち本発明は、原料融液から化合物半導体単結晶を製造
する化合物半導体単結晶の製造方法において、原料融液
を収容した原料収容部を、Ｈ２゜Ｏ２，ＣＯ□及びＣＯ
のうちの少なくとも１種を含むガス雰囲気中に置き、該
雰囲気中のガスの成分濃度を検出し、該検出される成分
濃度が所定値となるようにガス供給量等を制御し、この
状態でｐ型、ｐ型又は半絶縁性の化合物半導体単結晶、
例えばＧａＡｓ、ＧａＰ又はＩｎＰ等のｍ−ｖ族化合物
単結晶を製造するようにした方法である。

また本発明は、上記方法を実施するための化合物半導体
単結晶の製造装置において、結晶成長に供される容器と
、この容器内に配置され化合物半導体原料を収容する原
料収容部と、この原料収容部に収容された原料を加熱溶
融するヒータと、前記原料収容部に収容され加熱溶融さ
れた原料融液から化合物半導体単結晶を成長する手段と
、前記容器内にＨ２，０２、Ｃｏ及びＣＯ２，の少なく
とも１種のガスを供給する手段と、前記容器内のガスの
成分濃度を検出する手段と、この手段により検出された
成分濃度に応じて前記ガスの供給量を制御する手段とを
設けるようにしたものである。

（作　用）本発明によれば、容器（結晶成長炉）内の雰囲気ガス中
の成分濃度を検出し、またこのようにして検出された成
分濃度を所定の値に制御しながら化合物半導体単結晶を
製造することによって、得られる単結晶に混入する残留
不純物をインゴット全体に渡って所定の濃度に保つこと
ができる。

その理由及び根拠は、以下の通りである。

原料融液から化合物半導体単結晶を成長させる際、単結
晶中に混入する不純物濃度は、原料融液中と雰囲気ガス
或いは原料を収容する原料収容部との間において前記不
純物の出入りがない場合には、単結晶の成長を開始する
直前の原料融液中の前記不純物濃度と偏析係数によって
、単結晶の成長条件が統一されていれば単結晶の固化率
により一義的に決定される。

ところが、雰囲気ガス中に酸素や一酸化炭素か存在する
と、これらは原料融液中に混入することを本発明者等は
見出した。さらに、雰囲気ガス中の酸素や一酸化炭素は
、時間が経過する（結晶が成長する）に従って増加する
ことも本発明者等は見出している。ＬＥＣ法等により化
合物半導体単結晶を製造する際には、液体封止剤の存在
のために、特に−酸化炭素による炭素の混入が抑制され
たり、原料融液中の炭素がゲッタリングされたり、その
度合いが雰囲気ガス中の水素濃度により変化する等、炭
素の出入りは非常に複雑である。

以上述べたように、原料融液と雰囲気ガスとの間で（Ｌ
ＥＣ法においては液体封止剤層を通して）出入りがある
酸素、炭素（−酸化炭素）においては、雰囲気ガス中の
酸素、−酸化炭素の濃度を検出し、且つ所定の時間（所
定の長さまで結晶が成長する時間）において該濃度か一
定となるように制御することにより、製造される半導体
単結晶への酸素及び炭素の混入を成長方向に渡って一定
に保つことができるのである。

また、ｐ型ＧａＡｓ単結晶を製造する場合、本発明では
ｐ型不純物として炭素を用いている。この炭素は亜鉛と
異なり典型元素であり、ＧａＡｓの中では非常に安定な
元素と言われている。そのために、亜鉛を用いる場合に
比して、極めて安定したｐ種単結晶が得られる。また、
不純物の供給源としてＣＯやＣＯ□等のガスを用いるた
め、結晶中への炭素の添加の制御性が非常に高い。さら
に、炭素濃度が一定となるようにガス供給量を制御して
いるので、ＧａＡｓに対する炭素の導入量を正確に制御
することができる。従って、キャリア濃度の均一性の高
いｐ型ＧａＡｓ単結晶を製造することが可能となる。

また、ｎ型ＧａＡｓ単結晶を製造する場合、本発明では
ｎ型不純物としてシリコンを用い、このシリコンを原料
融液に添加している。ｎ型不純物として添加するシリコ
ンは、液体封止剤中の水分の影響によりＳｉ＋Ｈ２０→　Ｓ　ｉ　Ｏ＋Ｈ２↑ の反応を起こすため添加効率が良くない。液体封止剤中
の水分は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶の成長が進むにつれて、
時間と共に上記反応が右に進むため減少する。このため
、特に成長に初期においては添加効率が悪く、成長が進
むに連れて添加効率か良くなる。その結果、製造された
単結晶の長さ方向でシリコンの単結晶中濃度が変化して
しまうため、キャリア濃度が単結晶の長さ方向で不均一
となる。

雰囲気ガス中の水素濃度を単結晶成長の初期時から高く
すると、液体封止剤中の水の分解が抑えられるため、Ｓｉ＋Ｈ２０→　Ｓ　ｉ　Ｏ＋Ｈ２↑ の反応が抑制される。この知見に基づき雰囲気ガス中の
水素濃度を検出し、且つ制御することによってシリコン
の添加効率を単結晶の成長と共に制御し、その結果単結
晶の長さ方向でシリコン濃度が均一な単結晶を得ること
ができる。また、同時に雰囲気ガス中の０２及びＣｏ（
又はＣｏ２）濃度を検出し、制御することによって単結
晶中のアクセプタレベルを形成する酸素、炭素濃度をも
単結晶の長さ方向で均一にできるため、キャリア濃度を
単結晶の長さ方向で均一にすることが可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わるＧａＡｓ単結晶製造
装置を示す概略構成図であり、この装置は液体封止引上
げ法（ＬＥＣ法）を実現するものである。

図中１０は高圧容器であり、この容器１０内にはルツボ
１１（原料収容部）及びヒータ１２が配置されている。

ルツボ１１内には、ＧａＡｓ原料融液１３及びＢ２Ｏ３
等の液体封止剤１４が収容されている。なお、これらは
ＧａＡｓ結晶の原料と酸化ボロンをルツボ１１に充填し
たのち、加熱溶融することにより２層状態となるもので
ある。

ルツボ１１は回転軸１５に取付けられており、この軸１
５により回転及び上下移動するものとなっている。ヒー
タ１２はグラフフィトからなるもので、ルツボ１１を囲
むようにルツボ１１と同心的に設けられている。

結晶製造に際しては、引上げ輔１６の下端の種結晶１７
を液体封止剤１４を通してＧａＡｓ融液１３に接触させ
、該融液１３に種結晶を十分に馴染ませる。その後、引
上げ軸１６を徐々に上昇させることにより、ＧａＡｓ単
結晶１８が引上げ製造されるものとなっている。

ここまでの構成は従来装置と同様であるが、本装置は次
の点で従来と異なっている。即ち、容器１０にはガス導
入口が設けられ、このガス導入口に電磁弁２１．２２を
介してガスボンベ３１゜３２か接続されている。第１の
ガスボンベ３１は、アルゴン等の不活性ガスのみを充填
したものであり、第２のガスボンベ３２は炭素の供給源
としてのＣＯ或いはＣＯ２の混入した不活性ガスを充填
したものである。また、容器１０にはガス排気口か設け
られ、このガス排気口には電磁弁２５を介して図示しな
い真空ポンプが接続されている。

また、容器１０には、容器１０内のガス圧力を検出する
圧力センサ４１と、ガス種を分析するガス分析器４２が
接続されている。圧力センサ４１及びガス分析器４２の
各出力は、ＣＰＵ４０に供給される。そして、ＣＰＵ４
０では上記入力したガス圧及びガス種から炭素濃度を求
め、その測定炭素濃度と設定炭素濃度とに基づいて前記
電磁弁２１．２２．２５の開度を制御する。これにより
、容器１０内の炭素濃度が設定炭素濃度で一定に保持さ
れるものとなっている。

次に、上記装置を用いたｐ型ＧａＡｓ単結晶の製造方法
について説明する。本実施例においては、直径ＬＯＯｎ
ｖの熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）製のルツボ１１に原料融
液はガリウムと砒素の直接合成によって１　ｋｇ充填し
、封止剤には低水分Ｂ２０．を１５０ｇ用いた。作成し
たＧａＡｓ結晶は直径５０ｎ＋ａ＋。

長さ１００＋ｎｍである。結晶製造に用いた不活性ガス
は高純度アルゴンであり、カーボンの供給源はＣＯを１
０％含んだ高純度アルゴンである。高圧容器１０内のガ
ス分析にはガス質量分析装置を用い、この分析結果とガ
ス圧との関係からＣＯの濃度を検出して容器１０内の炭
素濃度を見積もった。

初めに、高圧容器１０内のＣＯ濃度と作成したＧａＡｓ
結晶のキャリア濃度との対応を調べた。

第２図に、雰囲気ガス中のＣＯ濃度とＧａＡｓ結晶のキ
ャリア濃度との関係を示す。この結果から本実施例では
、キャリア濃度をＩ　Ｘ　１０１６ｃｍ−３の結晶作成
を試みた。第２図から上記結晶を得るには、雰囲気ガス
中のＣＯａ度はｌｏｏｐｐｍであればよいことが判る。

第１図に示した装置で、雰囲気ガスのＣＯＷ度を１１０
０ｐｐに制御して結晶作成を行った。

作成した結晶のキャリア濃度分布を第３図に示す。ここ
で、第３図（ａ）は第４図（ａ）に示す如くキャリア濃
度のウェハ面内分布、つまり結晶から引上げ軸に対して
垂直に切出したウェハの直径方向の分布を示している。

また、第３図（ｂ）は第４図（ｂ）に示す如く結晶引上
げ方向のキャリア濃度の分布を示し、図中・印は中心、
Ｏ印は中心より１２＋ａ＋ｎ外側の位置のキャリア濃度
である。結晶から引上げ軸に対して垂直に切出したウェ
ハの直径方向の分布は、第３図（ａ）に示す如くキャリ
ア濃度は全域に亙り（１±０．１　）　Ｘ　１０１６ｃ
ｍづであり、キャリア濃度のバラツキも１０％以内であ
った。また、結晶引上げ軸方向のキャリア濃度の分布も
、第３図（ｂ）に示す如く全域に亙りＩ　Ｘ　１０　”
ａｍ−’であり、バラツキも１０％以内であった。

このように本実施例では、ｐ型不純物としてＣＯガスを
用い、容器１０内のｃｏ／ａ度を一定に制御しているの
で、引上げ製造されるＧａＡｓ単結晶に炭素を一定の量
で導入することができ、ｐ型ＧａＡｓ単結晶を容易に製
造することができる。

そしてこの場合、亜鉛と異なり炭素はガスの状態で導入
することができ、且つＧａＡｓ中では安定であるため、
キャリア濃度を正確に制御することができる。従って、
基板材料に厳密なキャリア濃度が要求される電界効果ト
ランジスタにも十分に用いることができ、その有用性は
絶大である。

また、１本の結晶から得られるＧａＡｓ結晶基板の製造
歩留りが飛躍的に向上し、さらに作成した結晶間のバラ
ツキも小さくなるので、キャリア濃度の均一なｐ型Ｇａ
Ａｓ結晶基板を廉価に供給することが可能となる。さら
に、ＣＯガスの供給量を可変しガス濃度を変えることに
より、キャリア濃度を容易に変更できる利点もある。

第５図は本発明の他の実施例に係わるＧａＡｓ単結晶製
造装置を示す概略構成図である。なお、第１図と同一部
分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

容器１０内にはルツボ１１が配置され、このルツボ１１
の回りにヒータ１２が、さらにヒータ１２の周囲に熱遮
蔽体１９がそれぞれ同心的に配置されている。容器１０
には容器１０内のガスを採取するための配管５１、採取
したガスを定量分析するためのガスクロマトグラフ装置
５３、また採取したガスをガスクロマトグラフ装置５３
へ導入するための流量調整器５２が取付けられている。

また、容器１０には、雰囲気ガスの主成分となるア／Ｉ
／　ｊ’ンを充填するためのアルゴンボンベ３１の他に
、−酸化炭素ボンベ３２、酸素ボンベ３３及び水素ボン
ベ３４が接続されており、各々バルブ（電磁弁）２１，
２２，２３．２４により各々のガスが容器１０内に導入
されるようになっている。

このような装置を用いれば、先の実施例と同様に炭素濃
度、酸素濃度共に引上げ軸方向で均一を濃度のＧａＡｓ
単結晶を得ることができる。第５図の装置を用いた半絶
縁性ＧａＡｓ単結晶の製造方法について説明する。

まず、ルツボ１１内にＧａＡｓ原料としてガリウムと砒
素を原子比がＧ　ａ　／Ａ　ｓ−０，９５となるように
合計４ｋｇ収容し、さらにＢ２Ｏ３を７００ｇ収容した
。次いで、容器１０内を５　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒ程度
まで真空引きした後、アルゴンガスボンベ３１のバルブ
２１を開き、容器１０内を約４０ａｔｍに加圧した。そ
の後、ヒータ１２により加熱を開始し、ガリウムと砒素
を反応させ、さらに加熱を続けることによって原料を完
全に溶解させて原料融液１３を形成し、その表面を液体
封止剤１４が覆う状態とした。

次いで、容器１０内を２０ａｔｍまで減圧し、原料融液
１３を種付は条件温度に調整した。この状態でルツボ１
１開口部近傍に設置された配管５１を通して流量調整器
５２によって容器１０内ルツボ１１近傍のガスをガスク
ロマトグラフ装置５３に取込み、ガスクロマトグラフ装
置５３内の水素炎イオン化検出器（図示せず）によって
−酸化炭素濃度を、ガスクロマトグラフ装置５３内の熱
伝導度型検出器（図示せず）によって水素濃度、酸素濃
度を測定した。アルゴンガス中の一酸化炭素濃度、水素
濃度及び酸素濃度を、所定の濃度になるようにバルブ２
１．〜，２４の調整によって所定濃度より高い場合はア
ルゴンガスボンベ３１よりバルブ２１によりアルゴンガ
スを容器１０内に導入して希釈し、所定濃度より低い場
合は一酸化炭素ボンベ３２によりバルブ２２により、酸
素ボンベ３３によりバルブ２３により、又は水素ボンベ
３４よりバルブ２４により、−酸化炭素、水素又は酸素
を容器１０内に導入した。

次いで、結晶引上げ軸１６を昇降機構（図示せず）によ
り降下させ、種結晶１７を液体封止剤１４を通して原料
融液１３に接触させた。種結晶１７と原料融液１３とを
十分に馴染ませた後、昇降機構により引上げを開始した
。単結晶の引上げを行っている間、１０分間隔で一酸化
炭素、水素及び酸素濃度を１１定し、常に容器１０内の
一酸化炭素濃度、水素濃度及び酸素濃度が、各時刻にお
ける引上げ重量に応じて予め設定した濃度（通常は一定
の濃度）になるようバルブ２１．〜，２４の調整を行っ
た。

このようにして得られた直径８５＋ｎｍ、重ｆａ　３．
５ｋｇのＧａＡｓ単結晶からウェハを切出し、ＦＴＩＲ
法によって炭素濃度を、荷電粒子放射化分析法により酸
素濃度を測定した結果、結晶の頭部、中間部及び足部の
いずれにおいても炭素濃度は２〜３Ｘ　１０　Ｉ５ａｍ
−’、酸素濃度は４〜５　Ｘ　１０　”ａｍ−３の範囲
内であった。

以上のように、容器１０内のガス雰囲気の成分及び濃度
を検出し、且つそれを一定に制御することによって、引
上げ軸方向で炭素濃度、酸素濃度共に均一濃度の単結晶
を得ることができた。同様の単結晶引上げを１０回連続
して行ったところ、どの単結晶のどの部分から切出した
ウェハにおいても、炭素濃度は２〜３Ｘ１０Ｉ５ｃｍづ
、酸素濃度は４〜５　Ｘ　１０　”ｃｍ”３の範囲内で
あり、再現性の高さも確認できた。

次に、前記第５図に示す装置を用いたｎ型ＧａＡｓの製
造方法について説明する。

基本的には、先に説明した半絶縁性ＧａＡｓの製造と同
様であるが、ルツボ１１内にはＧａＡｓ原料と共にｎ型
不純物としてのシリコンを添加する。即ち、ルツボ１１
内には添加剤としてシリコンを添加したｎ型ＧａＡｓ原
料融液１３が形成され、その表面を８２０３等の液体封
止剤１４が覆うようになっている。この状態から、先の
例と同様にしてＧａＡｓ単結晶を引上げ製造する。

このようにして得られた直径的５５ｍｍ、重量１　ｋｇ
のｎ型ＧａＡｓ単結晶からウェハを切出し、ホール測定
によってキャリア濃度を測定した結果、単結晶の頭部１
中幹部及び地部のいずれにおいても７〜９Ｘ］、０”Ｃ
ｍ’の範囲内であった。つまり、容器１０内のガスの成
分濃度を検知し、且つ制御することによって、結晶の長
さ方向でキャリア濃度の均一な単結晶を得ることができ
た。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、ガス濃度を検出する手段としてはガスク
ロマトグラフ装置に限るものではなく、他の簡便な方法
によってもガス濃度が検知できるものであれば用いるこ
とができる。また＼実施例ではＬＥＣ法による結晶成長
装置について説明したが、原料融液から単結晶を成長さ
せる装装置であれば引上げ法でなくとも同様に本発明を
適用することができる。成長結晶はＧａＡｓに限るもの
ではなく、他の化合物半導体、例えばＧａＰ。

ＩｎＰ等の製造に適用することも可能である。

また、ｎ型不純物としての炭素の供給源としてはＣＯの
代わりにＣＯ２を用いることができ、さらに炭素を主成
分とするガス状物質を用いることができる。また、ＬＥ
Ｃ法を利用した結晶引上げ装置に限らず、結晶成長時に
原料融液にガスの形で炭素を導入できるものであればよ
い。つまり、原料収容部が閉管状でない各種の製造装置
に適用することができる。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。

［発明の効果コ以上詳述したように本発明によれば、原料融液を収容し
た原料収容部を所定のガス雰囲気中に配置し、その雰囲
気ガスの成分濃度を一定に制御することにより、成長結
晶のキャリア濃度を均一化することができる。従って、
原料融液がら化合物半導体単結晶を容易に製造すること
ができ、且つそのキャリア濃度を均一に制御することが
可能となり、その有用性は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるＧａＡｓ単結晶製造
装置を示す概略構成図、Ｓ２図乃至第４図はそれぞれ上
記装置の作用を説明するためのもので、第２図は炭素濃
度に対するキャリア濃度の変化を示す特性図、第３図は
ウェハ位置及び結晶長さに対するキャリア濃度の変化を
示す特性図、第４図はキャリア濃度測定領域を示す模式
図、第５図は本発明の他の実施例に係わるＧａＡｓ単結
晶製造装置を示す概略構成図である。１０・・・高圧容器、１１・・・ルツボ（原料収容部）
、１２・・・ヒータ、１３・・・ＧａＡｓ原料融液、１
４・・・Ｂ２Ｏ３液体封止剤、１５・・・回転軸、１６
・・・引上げ軸、１７・・・種結晶、１８・・・ＧａＡ
ｓ単結晶、１９・・・熱遮蔽体、２１．〜，２５・・・
電磁弁、３１、〜，３４−・・ガスボンベ、４０−ＣＰ
　Ｕ　。４１・・・圧力センサ、４２・・・ガス分析器、５１・
・・配管、５２・・・流量調整器、５３・・・ガスクロ
マトグラフ装置。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦１〜にイ乙肩Ａ撃）「贋　　（ｐｐｍ）−第２図ウニへイ立ｆｆｉ（ｍ的□ 矛百晶吾Ｍ　　［ｍｍ）第　３　良４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原料融液から化合物半導体単結晶を製造するに際
し、前記原料融液を収容した原料収容部を所定のガス雰
囲気中に置き、該雰囲気中のガスの成分濃度を検出し、
該検出される成分濃度が所定値となるように制御するこ
とを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。
（２）前記ガス雰囲気中の成分は、Ｈ＿２、Ｏ＿２、Ｃ
Ｏ＿２及びＣＯのうちの少なくとも１種であることを特
徴とする請求項１記載の化合物半導体単結晶の製造方法
。
（３）前記製造する化合物半導体単結晶は、III−Ｖ族
化合物単結晶であることを特徴とする請求項１記載の化
合物半導体単結晶の製造方法。
（４）ＧａＡｓ原料融液からｎ型ＧａＡｓ単結晶を製造
するに際し、前記ＧａＡｓ原料融液及びｎ型不純物とし
ての添加剤を収容した原料収容部を、Ｈ＿２、Ｏ＿２、
ＣＯ＿２及びＣＯのうちの少なくとも１種を含むガス雰
囲気中に置き、該雰囲気中のガスの成分濃度を検出し、
該検出される成分濃度が一定となるように保持した状態
でＧａＡｓ単結晶を製造することを特徴とする化合物半
導体単結晶の製造方法。
（５）ＧａＡｓ原料融液からｐ型ＧａＡｓ単結晶を製造
するに際し、前記ＧａＡｓ原料融液を収容した原料収容
部を炭素を含むガス雰囲気中に置き、該雰囲気中の炭素
を含むガス濃度を検出し、該検出される炭素を含むガス
濃度が一定となるように保持した状態でＧａＡｓ単結晶
を製造することを特徴とする化合物半導体単結晶の製造
方法。
（６）容器と、この容器内に配置され化合物半導体原料
を収容する原料収容部と、この原料収容部に収容された
原料を加熱溶融するヒータと、前記原料収容部に収容さ
れ加熱溶融された原料融液から化合物半導体単結晶を成
長する手段と、前記容器内にＨ＿２、Ｏ＿２、ＣＯ及び
ＣＯ＿２の少なくとも１種のガスを供給する手段と、前
記容器内のガスの成分濃度を検出する手段と、この手段
により検出された成分濃度に応じて前記ガスの供給量を
制御する手段とを具備してなることを特徴とする化合物
半導体単結晶の製造装置。