JPH02175691A - 単結晶成長方法及び装置 - Google Patents
単結晶成長方法及び装置Info
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- JPH02175691A JPH02175691A JP33159088A JP33159088A JPH02175691A JP H02175691 A JPH02175691 A JP H02175691A JP 33159088 A JP33159088 A JP 33159088A JP 33159088 A JP33159088 A JP 33159088A JP H02175691 A JPH02175691 A JP H02175691A
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は均一性に優れた単結晶を収率良く製造する単結
晶成長方法及び装置に関するものである。
晶成長方法及び装置に関するものである。
周期率表第ｍｂ族、及び第ｖｂ族元素からなる無機化合
物（以下ｒｍ−ｖ族化合物」と言う。）の単結晶、特に
ひ化ガリウム、りん化ガリウムの単結晶は、電界効果ト
ランジスタ、ショットキ・バリア・ダイオード、集積回
路（ＩＣ）等の各種半導体素子類の製造に広く用いられ
ている。
物（以下ｒｍ−ｖ族化合物」と言う。）の単結晶、特に
ひ化ガリウム、りん化ガリウムの単結晶は、電界効果ト
ランジスタ、ショットキ・バリア・ダイオード、集積回
路（ＩＣ）等の各種半導体素子類の製造に広く用いられ
ている。
これらの半導体素子の製造に用いられる単結晶は結晶中
の原子配列の乱れである転位が少ないことが必要とされ
ている。
の原子配列の乱れである転位が少ないことが必要とされ
ている。
従来、集積回路の基板に用いる■−Ｖ族化合物、特にひ
化ガリウムの単結晶は三酸化二はう素を封止剤として用
い、−第ｖｂ族成分の蒸発を防止する液体封止引き上げ
法、所謂ＬＥＣ法により成長させるものが使用されてい
た。これは、ＬＥＣ法によれば不純物の混入が少ないの
で、高純度の結晶が得られるからである。しかしながら
、ＬＥＣ法では引き上げ装置の器壁の冷却、容器内部へ
の高圧の不活性ガスの充填により装置内部に大きい温度
勾配が発生し、液体封止剤中、及び液体封止剤と雰囲気
不活性ガスの界面において単結晶内部に熱応力が生じ、
得られた単結晶の転位密度が高くなるという問題があっ
た。特に、結晶外周部の転位密度が高い領域は基板界面
内に専有する面積が大きいため、外周部における転位密
度の低減化は重要である。
化ガリウムの単結晶は三酸化二はう素を封止剤として用
い、−第ｖｂ族成分の蒸発を防止する液体封止引き上げ
法、所謂ＬＥＣ法により成長させるものが使用されてい
た。これは、ＬＥＣ法によれば不純物の混入が少ないの
で、高純度の結晶が得られるからである。しかしながら
、ＬＥＣ法では引き上げ装置の器壁の冷却、容器内部へ
の高圧の不活性ガスの充填により装置内部に大きい温度
勾配が発生し、液体封止剤中、及び液体封止剤と雰囲気
不活性ガスの界面において単結晶内部に熱応力が生じ、
得られた単結晶の転位密度が高くなるという問題があっ
た。特に、結晶外周部の転位密度が高い領域は基板界面
内に専有する面積が大きいため、外周部における転位密
度の低減化は重要である。
転位密度は、一般に単結晶から切り出したウェハ面を溶
融水酸化カリウム等でエツチングして得られるエッチピ
ットの密度で評価されるが、−船釣な用途には５Ｘ１０
’ｃｍ−２以下であることが要求されている。
融水酸化カリウム等でエツチングして得られるエッチピ
ットの密度で評価されるが、−船釣な用途には５Ｘ１０
’ｃｍ−２以下であることが要求されている。
第５図は従来の単結晶成長方法を説明するための図で、
不活性ガスを充填した耐圧容器２０１内において、融液
２０７を液体封止剤２０５で封止してルツボ２０３に入
れ、液体封止剤２０５と融液２０７を熱遮蔽板２１７で
覆ったヒータ２１５により加熱し、結晶原料融液と封止
剤との界面を低温度勾配領域にして結晶成長を行ってい
る。
不活性ガスを充填した耐圧容器２０１内において、融液
２０７を液体封止剤２０５で封止してルツボ２０３に入
れ、液体封止剤２０５と融液２０７を熱遮蔽板２１７で
覆ったヒータ２１５により加熱し、結晶原料融液と封止
剤との界面を低温度勾配領域にして結晶成長を行ってい
る。
また、転位密度の少ないＩ−Ｖ族化合物単結晶を得るた
めの方法として、ルツボ内の液体封止剤が存在している
位置に相当する位置にヒータを設けて封止剤の加熱温度
を高め、結晶原料融液と封止剤との界面を低温度勾配領
域にして結晶成長を行う方法（特開昭５９−１１６１９
４号公報）も提案されている。
めの方法として、ルツボ内の液体封止剤が存在している
位置に相当する位置にヒータを設けて封止剤の加熱温度
を高め、結晶原料融液と封止剤との界面を低温度勾配領
域にして結晶成長を行う方法（特開昭５９−１１６１９
４号公報）も提案されている。
さらに、長尺のルツボを使用し、種結晶直下にルツボの
内壁面に内接する下方に熱線を反射する反射面を有する
リフレクタを水平に取りつけることにより、成長単結晶
の温度勾配を低くする方法（特開昭６０−８１０８９号
公報）も提案されている。
内壁面に内接する下方に熱線を反射する反射面を有する
リフレクタを水平に取りつけることにより、成長単結晶
の温度勾配を低くする方法（特開昭６０−８１０８９号
公報）も提案されている。
しかしながら、かかる従来の方法では得られた単結晶か
ら切り出したウェハ面内において、平均的な転位密度は
減少するものの、結晶外周部において転位密度の高い領
域が存在し、無添加のひ化ガリウムの結晶において、５
Ｘ１０’ｃｍ−２以上の値を示す領域がしばしば認約ら
れた。この領域はウェハ表面に形成した電気的な活性層
の特性変動の原因となり、ウェハ上に作成した半導体素
子の歩留まりの低下をもたらしていた。
ら切り出したウェハ面内において、平均的な転位密度は
減少するものの、結晶外周部において転位密度の高い領
域が存在し、無添加のひ化ガリウムの結晶において、５
Ｘ１０’ｃｍ−２以上の値を示す領域がしばしば認約ら
れた。この領域はウェハ表面に形成した電気的な活性層
の特性変動の原因となり、ウェハ上に作成した半導体素
子の歩留まりの低下をもたらしていた。
本発明は上記課題を解決するためのもので、ルツボ内の
液体封止剤からの熱放射をさらに低減化することにより
成長結晶における温度勾配を低減化し、転位密度を減少
させることが可能な単結晶成長方法及び装置を提供する
ことを目的とするものである。
液体封止剤からの熱放射をさらに低減化することにより
成長結晶における温度勾配を低減化し、転位密度を減少
させることが可能な単結晶成長方法及び装置を提供する
ことを目的とするものである。
そのために本発明は、不活性ガスを充填した耐圧容器内
に収容され、加熱されたルツボ内に原料融液、液体封止
剤を収納し、さらに液体封止剤からの熱放射を防止する
反射板を設けて単結晶を成長させる方法において、反射
板に高反射率加工を施し、熱線に対する反射率を高めて
結晶成長させることを特徴とし、また単結晶を成長させ
る装置において、反射板の少なくとも一部を粗面化、ま
たは反射板に金属層を設けることにより反射率を高めて
結晶成長させることを特徴とする。
に収容され、加熱されたルツボ内に原料融液、液体封止
剤を収納し、さらに液体封止剤からの熱放射を防止する
反射板を設けて単結晶を成長させる方法において、反射
板に高反射率加工を施し、熱線に対する反射率を高めて
結晶成長させることを特徴とし、また単結晶を成長させ
る装置において、反射板の少なくとも一部を粗面化、ま
たは反射板に金属層を設けることにより反射率を高めて
結晶成長させることを特徴とする。
本発明は液体封止引き上げ法により単結晶を成長させる
に際し、表面の少なくとも一部を粗面化するか、或いは
熱線に対する反射率の高い金属層を有する輻射反射板を
液体封止剤表面、または液体封止剤中に配置することに
より熱線に対する反射率を高め、成長結晶における温度
勾配を低減化し、転位密度を減少させることが可能とな
る。
に際し、表面の少なくとも一部を粗面化するか、或いは
熱線に対する反射率の高い金属層を有する輻射反射板を
液体封止剤表面、または液体封止剤中に配置することに
より熱線に対する反射率を高め、成長結晶における温度
勾配を低減化し、転位密度を減少させることが可能とな
る。
以下、実施例を図面に基づき説明する。
第１図は本発明による単結晶成長を説明するための図、
第２図は反射板の形状を示す図、第３図、第４図は反射
板の実施例を示す図である。図中、１０１はルツボ、１
０３は液体封止剤、１０５は原料融液、１０７は成長結
晶、１０９は反射板、１１１は反射体側部、１１３は反
射体底部、１１３ａは反射体底部下面、１１３ｂは反射
体底部上面、１１５はＧａ層である。なお、図では第５
図で説明した耐圧容器、ヒータ、熱遮蔽板等は同じであ
るので省略している。
第２図は反射板の形状を示す図、第３図、第４図は反射
板の実施例を示す図である。図中、１０１はルツボ、１
０３は液体封止剤、１０５は原料融液、１０７は成長結
晶、１０９は反射板、１１１は反射体側部、１１３は反
射体底部、１１３ａは反射体底部下面、１１３ｂは反射
体底部上面、１１５はＧａ層である。なお、図では第５
図で説明した耐圧容器、ヒータ、熱遮蔽板等は同じであ
るので省略している。
図において、ルツボ１０１内の■−■族化合物からなる
原料融液１０５、Ｂ２Ｏ３等からなる液体封止剤１０３
は図示を省略したヒータにより加熱されている。■−Ｖ
族化合物としては、ひ化ガリウム、リン化ガリウム、り
ん化インジウム、ひ化インジウム、アンチモン化ガリウ
ム、アンチモン化インジウム等が挙げられる。液体封止
剤の表面には石英製の箱船状の反射板１０９が浮かべら
れている。もちろん、石英以外にもＢＮ、Ａｊ２Ｎ、５
１３Ｎ４等不活性な物質であればよい。また、液体封止
剤中に没した状態で浮かべるようにしてもよい。反射板
１０９は液体封止剤からの熱線を高反射率で反射するよ
うに、粗面化したり、ＧａやＩｎ等の金属層、白金、タ
ンタル、ニッケル等高温で安定な金属メツキ層を設ける
などの加工が施されている。そして、成長結晶１０７に
触れないようにしてその周囲を囲んでおり、第２図（ａ
）に示すように一体のリング状にしてもよく、また第２
図（ｂ）に示すように分割して成長結晶を囲むようにし
てもよい。
原料融液１０５、Ｂ２Ｏ３等からなる液体封止剤１０３
は図示を省略したヒータにより加熱されている。■−Ｖ
族化合物としては、ひ化ガリウム、リン化ガリウム、り
ん化インジウム、ひ化インジウム、アンチモン化ガリウ
ム、アンチモン化インジウム等が挙げられる。液体封止
剤の表面には石英製の箱船状の反射板１０９が浮かべら
れている。もちろん、石英以外にもＢＮ、Ａｊ２Ｎ、５
１３Ｎ４等不活性な物質であればよい。また、液体封止
剤中に没した状態で浮かべるようにしてもよい。反射板
１０９は液体封止剤からの熱線を高反射率で反射するよ
うに、粗面化したり、ＧａやＩｎ等の金属層、白金、タ
ンタル、ニッケル等高温で安定な金属メツキ層を設ける
などの加工が施されている。そして、成長結晶１０７に
触れないようにしてその周囲を囲んでおり、第２図（ａ
）に示すように一体のリング状にしてもよく、また第２
図（ｂ）に示すように分割して成長結晶を囲むようにし
てもよい。
このように高反射率加工を施した反射板で成長結晶の周
囲を囲むようにしたので、液体封止剤１０３からの熱放
射が極力防止でき、その結果、成長結晶の温度勾配、特
にその外周部での温度勾配を低減化することが可能とな
り、転位密度の大幅な低減化を図ることができる。
囲を囲むようにしたので、液体封止剤１０３からの熱放
射が極力防止でき、その結果、成長結晶の温度勾配、特
にその外周部での温度勾配を低減化することが可能とな
り、転位密度の大幅な低減化を図ることができる。
第３図は本発明の反射体の一実施例を示す図である。
本実施例では、図に示すように側部１１１、底部１１３
を有し、表面に浮かべられる石英製の箱船構造になって
おり、その底面１１３ａ、１１３ｂの一方または両方が
サンドブラスト等により粗面化加工を施しである。この
粗面化加工により反射体の熱線反射率を高くすることが
でき、液体封止剤からの熱線を反射して液体封止剤中、
液体封止剤と融液界面、融液中において温度勾配を低減
化することができる。
を有し、表面に浮かべられる石英製の箱船構造になって
おり、その底面１１３ａ、１１３ｂの一方または両方が
サンドブラスト等により粗面化加工を施しである。この
粗面化加工により反射体の熱線反射率を高くすることが
でき、液体封止剤からの熱線を反射して液体封止剤中、
液体封止剤と融液界面、融液中において温度勾配を低減
化することができる。
第４図は本発明の反射板の他の実施例を示す図である。
本実施例においては反射板１０９にＧａ層１１５を設け
たものであり、Ｇａは熱線に対する反射率が高いので有
効に熱線を反射することができる。
たものであり、Ｇａは熱線に対する反射率が高いので有
効に熱線を反射することができる。
なお、Ｇａ層１１が液体封止剤に接触すると融液中のＧ
ａとＡｓの比率を変化させてしまうので、反射体を液体
封止在中に没して使用する場合にはＧａ層は石英で密閉
する必要がある。また、本実施例においても第３図と同
様に反射体底部の面に粗面化加工を施すようにしてもよ
い。
ａとＡｓの比率を変化させてしまうので、反射体を液体
封止在中に没して使用する場合にはＧａ層は石英で密閉
する必要がある。また、本実施例においても第３図と同
様に反射体底部の面に粗面化加工を施すようにしてもよ
い。
また、第４図の実施例のＧａ層に代えてＩｎ層を用いる
ようにしても同様の効果が得られる。
ようにしても同様の効果が得られる。
以上のように本発明によれば、反射板の反射率を高めて
液体封止剤の表面または内部に浮かべるようにしたので
、液体封止剤からの熱放射を低減化することができ、そ
の結果低温度勾配を実現できるので、特に結晶外周部に
おける転位の発生を大幅に減少させることができる。
液体封止剤の表面または内部に浮かべるようにしたので
、液体封止剤からの熱放射を低減化することができ、そ
の結果低温度勾配を実現できるので、特に結晶外周部に
おける転位の発生を大幅に減少させることができる。
第１図は本発明による単結晶成長を説明するための図、
第２図は反射体の形状を示す図、第３図、第４図は反射
板の実施例を示す図、第５図は従来の単結晶成長方法を
説明するための図である。 １０１・・・ルツボ、１０３・・・液体封止剤、１０５
・・・原料融液、１０７・・・成長結晶、１０９・・・
反射板、１１１・・・反射体側部、１１３・・・反射体
底部、１１３ａ・・・反射体底部下面、１１３ｂ・・・
反射体底部上面、１１５・・・Ｇａ層。 出 願 人 三菱モンサント化成株式会社（外１名）
第２図は反射体の形状を示す図、第３図、第４図は反射
板の実施例を示す図、第５図は従来の単結晶成長方法を
説明するための図である。 １０１・・・ルツボ、１０３・・・液体封止剤、１０５
・・・原料融液、１０７・・・成長結晶、１０９・・・
反射板、１１１・・・反射体側部、１１３・・・反射体
底部、１１３ａ・・・反射体底部下面、１１３ｂ・・・
反射体底部上面、１１５・・・Ｇａ層。 出 願 人 三菱モンサント化成株式会社（外１名）
Claims (7)
- （１）不活性ガスを充填した耐圧容器内に収容され、加
熱されたルツボ内に原料融液、液体封止剤を収納し、さ
らに液体封止剤からの熱放射を防止する反射板を設けて
単結晶を成長させる方法において、反射板に高反射率加
工を施し、熱線の反射率を高めて結晶成長させることを
特徴とする単結晶成長方法。 - （２）不活性ガスを充填した耐圧容器内に収容され、加
熱されたルツボ内に原料融液、液体封止剤を収納し、さ
らに液体封止剤からの熱放射を防止する反射板を設けて
単結晶を成長させる装置において、反射板の少なくとも
一部を粗面化し、反射率を高めて結晶成長させることを
特徴とする単結晶成長装置。 - （３）不活性ガスを充填した耐圧容器内に収容され、加
熱されたルツボ内に原料融液、液体封止剤を収納し、さ
らに液体封止剤からの熱放射を防止する反射板を設けて
単結晶を成長させる装置において、反射板に金属層を設
け、反射率を高めて結晶成長させることを特徴とする単
結晶成長装置。 - （４）前記金属層はＧａまたはＩｎ層である請求項３記
載の単結晶成長装置。 - （５）不活性ガスを充填した耐圧容器内に収容され、加
熱されたルツボ内に原料融液、液体封止剤を収納し、さ
らに液体封止剤からの熱放射を防止する反射板を設けて
単結晶を成長させる装置において、反射板の少なくとも
一部を粗面化すると共に、金属層を設け、反射率を高め
て結晶成長させることを特徴とする単結晶成長装置。 - （６）前記金属層はＧａまたはＩｎ層である請求項５記
載の単結晶成長装置。 - （７）前記反射板は成長結晶を囲む一体のリング状、或
いは複数に分割されたリング状である請求項２〜６のう
ちいずれか１項記載の単結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63331590A JP2517091B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 単結晶成長方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63331590A JP2517091B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 単結晶成長方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02175691A true JPH02175691A (ja) | 1990-07-06 |
| JP2517091B2 JP2517091B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=18245348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63331590A Expired - Fee Related JP2517091B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 単結晶成長方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517091B2 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54120239A (en) * | 1978-03-13 | 1979-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Enhancing method for radiation heat transfer effect of metal surface |
| JPS5749185A (en) * | 1980-09-05 | 1982-03-20 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Method of producing infrared heater |
| JPS5836998A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶シリコン引上装置 |
| JPS58110486A (ja) * | 1981-12-17 | 1983-07-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体単結晶育成法 |
| JPS6081089A (ja) * | 1983-10-07 | 1985-05-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単結晶の引上方法 |
| JPS6163593A (ja) * | 1984-09-05 | 1986-04-01 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造装置 |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP63331590A patent/JP2517091B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54120239A (en) * | 1978-03-13 | 1979-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Enhancing method for radiation heat transfer effect of metal surface |
| JPS5749185A (en) * | 1980-09-05 | 1982-03-20 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Method of producing infrared heater |
| JPS5836998A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶シリコン引上装置 |
| JPS58110486A (ja) * | 1981-12-17 | 1983-07-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体単結晶育成法 |
| JPS6081089A (ja) * | 1983-10-07 | 1985-05-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単結晶の引上方法 |
| JPS6163593A (ja) * | 1984-09-05 | 1986-04-01 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2517091B2 (ja) | 1996-07-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |