JPH02199100A - Inp単結晶製造方法 - Google Patents
Inp単結晶製造方法Info
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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】
に)技術分野
この発明は、液体封止チョクラルスキー法(Liqui
d Encapsulated Czochralsk
i)により、InP単結晶を製造する方法の改良に関す
る。
d Encapsulated Czochralsk
i)により、InP単結晶を製造する方法の改良に関す
る。
液体封止チョクラルスキー法は、■−V化合物半導体で
あるGaAs単結晶の引上げに用いられる。
あるGaAs単結晶の引上げに用いられる。
これは、原料融液の上をB2O3の融液で覆い、不活性
ガスで高圧を加える事により、■族元素の揮散を防ごう
とするものである。
ガスで高圧を加える事により、■族元素の揮散を防ごう
とするものである。
InPは、m−v族化合物であるが、GaAsと共通の
点もあり、相異する点もある。
点もあり、相異する点もある。
III −V族化合物の共通の問題は■族元素の融点で
の解離圧が高く、ストイキオメトリツクな単結晶が作り
にくいということである。
の解離圧が高く、ストイキオメトリツクな単結晶が作り
にくいということである。
しかし、同じV族といっても。P、 As、 Sbの順
に解離圧が高い。特に、Pを含む化合物は、Pの解離圧
が高いので、Pの解離が深刻な問題である。
に解離圧が高い。特に、Pを含む化合物は、Pの解離圧
が高いので、Pの解離が深刻な問題である。
液体封止チョクラルスキー法(LEC)は、既に述べた
ように、B2O3で原料融液を覆うことにより、■族の
揮散を防ぐ方法である。
ように、B2O3で原料融液を覆うことにより、■族の
揮散を防ぐ方法である。
るつぼの中に原料を融解させ、上軸に付けた種結晶を回
転させながら、原料融液に漬け、種付けし、種結晶を徐
々に引上げることにより、単結晶を引上げる。
転させながら、原料融液に漬け、種付けし、種結晶を徐
々に引上げることにより、単結晶を引上げる。
LEC法は、GaAs単結晶の育成に使われており、G
aAsに対しては十分な実績がある。
aAsに対しては十分な実績がある。
(イ)従来技術
InPはGaAsと、結晶系が同じであって、電気的な
性質も似ているが、PがAsより活性であるので、異な
る点もある。
性質も似ているが、PがAsより活性であるので、異な
る点もある。
B2O3を液体封止剤とするLEC法をInPの単結晶
の育成に使う事ができるが、この場合、双晶(twin
)が発生しやすい、という問題がある。
の育成に使う事ができるが、この場合、双晶(twin
)が発生しやすい、という問題がある。
双晶が発生すると、結晶を下降し、原料融液に漬けて再
び融かし、再び種付けから始めなければならない。この
ように双晶が生ずると、結晶成長をはじめからやり直さ
なければならない。
び融かし、再び種付けから始めなければならない。この
ように双晶が生ずると、結晶成長をはじめからやり直さ
なければならない。
双晶がたびたび発生すると、単結晶の引上げが殆どでき
なくなる。InPの引上げに於ては、高い頻度で双晶が
発生する。双晶の発生が、LEC法によるInP単結晶
育成の最大の問題である。
なくなる。InPの引上げに於ては、高い頻度で双晶が
発生する。双晶の発生が、LEC法によるInP単結晶
育成の最大の問題である。
(つ) P 20 s、Al2O3、Ga2O3を加
えたB2O3液体封止剤であるB2O3に、酸化物P2
O5、Al2O3、Ga2O3などを添加する事を提案
しているものかある(特公昭60−18635 )。
えたB2O3液体封止剤であるB2O3に、酸化物P2
O5、Al2O3、Ga2O3などを添加する事を提案
しているものかある(特公昭60−18635 )。
これは、B2O3の軟化が遅く、粘度低下が遅いので、
これが十分に流動性を持つ前に、GaAs原料からAs
が抜けてしまう、という事を解決するものである。
これが十分に流動性を持つ前に、GaAs原料からAs
が抜けてしまう、という事を解決するものである。
B2O3はガラス状の物質であり450℃程度から軟化
しはじめ、600°Cになって流動体となる。流動体と
なって、GaAsの表面を覆う前に、Asが加熱されて
抜けてしまう。
しはじめ、600°Cになって流動体となる。流動体と
なって、GaAsの表面を覆う前に、Asが加熱されて
抜けてしまう。
そこで、特公昭60−18635 (S 60.5.1
1公告)は、B2O3にAl2O3、Ga2O3,P2
O5などを添加して、軟化点を下げ、流動性を高めよう
としている。これらを加えると、600℃より低い温度
で、B2O3が十分な流動性を得て、原料の表面を覆う
ことになる。
1公告)は、B2O3にAl2O3、Ga2O3,P2
O5などを添加して、軟化点を下げ、流動性を高めよう
としている。これらを加えると、600℃より低い温度
で、B2O3が十分な流動性を得て、原料の表面を覆う
ことになる。
これは450°C〜600℃の温度範囲での問題を解決
するものである。不純物を加えると、一般に融点などは
下る傾向にある。B2O3の軟化点を下げるため、これ
らの不純物を加えるのである。
するものである。不純物を加えると、一般に融点などは
下る傾向にある。B2O3の軟化点を下げるため、これ
らの不純物を加えるのである。
軟化点を下げるのであるから、かなりの量の不純物を入
れなければならない。
れなければならない。
たとえば、0.5モル%のGa2O3,1,5%ル%ノ
A7203.5モル%のP2O5を加えたB2O3を用
いると書いである。
A7203.5モル%のP2O5を加えたB2O3を用
いると書いである。
これは、GaAsの引上げを対象にしている。るつぼの
中に、 GaAsの多結晶原料と、B2O3を入れ、ヒ
ータで加熱する。昇温してゆくときに、B2O3を早く
液状にして、Asの抜けを防ごうとするものである。ス
トイキオメトリツクな単結晶を成長させることが目的で
ある。
中に、 GaAsの多結晶原料と、B2O3を入れ、ヒ
ータで加熱する。昇温してゆくときに、B2O3を早く
液状にして、Asの抜けを防ごうとするものである。ス
トイキオメトリツクな単結晶を成長させることが目的で
ある。
に) 発明が解決しようとする問題点
InP単結晶をLEC法で成長させる場合、最大の問題
は、頻繁な双晶の発生である。双晶の発生が、生産性を
低くしている。これはGaAl9の場合と違う。
は、頻繁な双晶の発生である。双晶の発生が、生産性を
低くしている。これはGaAl9の場合と違う。
それでは、なぜ、双晶が発生しゃすいか?という事であ
る。
る。
双晶の発生原因として、
(1)固液界面のスカムなどの異物の存在(2) 固
液界面近傍の温度変動 (3)引上速度の変動 などの要因が考えられる。
液界面近傍の温度変動 (3)引上速度の変動 などの要因が考えられる。
これらの要因のうち、最も重大なものは、固液界面近傍
の温度変動である。
の温度変動である。
これはどうして起こるのかというと、
(t) B2O3の熱伝導度の変化
(1j)原料融液内の温度勾配の不均一(110種結晶
とるつぼの同軸度のずれ、などが原因として考えうる。
とるつぼの同軸度のずれ、などが原因として考えうる。
固液界面というのは、固体である単結晶と、原料融液(
InP )とが接する面である。
InP )とが接する面である。
原料融液の表面とほぼ同じ高さである。原料融液は固液
界面より下にある。
界面より下にある。
これに対し、B2O3は液体封止剤であって、原料融液
を上から覆うものである。したがって、B2O3は固液
界面より上にある。
を上から覆うものである。したがって、B2O3は固液
界面より上にある。
固液界面は、上からはB2O3と結晶、下からは融液に
よって挾まれているので、これらによって温度が支配さ
れる。
よって挾まれているので、これらによって温度が支配さ
れる。
まず、(1)であるが、B2O3の上には、高圧の不活
性気体があり、これは盛んな対流を生じている。
性気体があり、これは盛んな対流を生じている。
高圧であるから、気体の密度が高く、対流による熱の伝
達も旺盛である。
達も旺盛である。
B2O3の熱伝導度が変化するのではないか? という
事に気付いなのは本発明者が最初であるかもしれない。
事に気付いなのは本発明者が最初であるかもしれない。
もしも、B2O3の熱伝導度が結晶成長中に変化すれば
、固液界面の温度も変動するはずである。
、固液界面の温度も変動するはずである。
B2O3の熱伝導度変化ということも考慮に入れなけれ
ばならない。
ばならない。
(11)について述べる。るつぼに入れられた原料は、
側周と下方からヒータの熱を受ける。このため原料融液
は、一般に、下が高温、上が低温になっている。また、
中心部よりるつぼに近い側周部が高温になっている。こ
のため、原料融液中には温度勾配が存在する。温度勾配
の向きや大きさは、原料融液中の位置によって変わる。
側周と下方からヒータの熱を受ける。このため原料融液
は、一般に、下が高温、上が低温になっている。また、
中心部よりるつぼに近い側周部が高温になっている。こ
のため、原料融液中には温度勾配が存在する。温度勾配
の向きや大きさは、原料融液中の位置によって変わる。
固液界面の近傍に於ても、下向きの温度勾配が生じてい
る。温度勾配が大きいと、融液から熱を得やすいし、小
さいと熱を得にくい。
る。温度勾配が大きいと、融液から熱を得やすいし、小
さいと熱を得にくい。
固液界面は、結晶下面が原料融液に接する面である。こ
の面内に於て温度は同一である。温度勾配が異なると、
受熱、放熱の程度が異なる。すると、等温度面である固
液界面に凹凸が生ずる。このため双晶が発生しやすくな
る。
の面内に於て温度は同一である。温度勾配が異なると、
受熱、放熱の程度が異なる。すると、等温度面である固
液界面に凹凸が生ずる。このため双晶が発生しやすくな
る。
(110は、単結晶の主軸と、るつぼの中心とが喰い違
うため、単結晶が回転する際に、これが偏芯回転するこ
とにより、温度変動が生ずる、ということである。上軸
の下端に種結晶を付け、下軸の上端にるつぼを設置する
。上軸と下軸の中心線は同一である。このように軸合わ
せをしてあるが、種結晶やこれに続いて成長した単結晶
が上軸に対して偏芯する可能性がある。
うため、単結晶が回転する際に、これが偏芯回転するこ
とにより、温度変動が生ずる、ということである。上軸
の下端に種結晶を付け、下軸の上端にるつぼを設置する
。上軸と下軸の中心線は同一である。このように軸合わ
せをしてあるが、種結晶やこれに続いて成長した単結晶
が上軸に対して偏芯する可能性がある。
本発明者は、これらの可能的な原因のうち、(i)の8
203の熱伝導度の問題が重要なのではないか?と考え
た。
203の熱伝導度の問題が重要なのではないか?と考え
た。
00 目 的
LEC法によって、InP単結晶を引上げる際、B2O
3の熱伝導度の変動を抑える事により、双晶の発生頻度
を下げるようにした方法を提供することが本発明の目的
である。
3の熱伝導度の変動を抑える事により、双晶の発生頻度
を下げるようにした方法を提供することが本発明の目的
である。
ψ)本発明の方法
B2O3の熱伝導度が変化するのは、もちろん、これが
固体から液体へと変化してゆ<450℃〜600℃に於
て最も著しい。しかし、本発明はこのような温度範囲を
問題にしない。前述の特公昭60−18635号は、こ
の温度範囲を問題にしていたが、本発明はそうではない
。
固体から液体へと変化してゆ<450℃〜600℃に於
て最も著しい。しかし、本発明はこのような温度範囲を
問題にしない。前述の特公昭60−18635号は、こ
の温度範囲を問題にしていたが、本発明はそうではない
。
本発明は、双晶の生ずるのを防ぐことを目的とする。双
晶は、結晶成長を始めた後に、なんらかの契機)ζよっ
て発生する。
晶は、結晶成長を始めた後に、なんらかの契機)ζよっ
て発生する。
当然、原料融液、B2O3の温度は高い。B2O3の温
度は、たとえば850℃〜950℃程度である。
度は、たとえば850℃〜950℃程度である。
このような温度では、B2O3は安定な液体であって、
物性の変化など起らない、と思われよう。
物性の変化など起らない、と思われよう。
ところがそうではない。
B2O3は原料であるInPと接触している。この事を
忘れてはならない。固体であったLnPが融解すると、
融液とB2O3が接する。すると、徐々にではあるが、
In、 PがB2O3に溶解してゆく。このため、B2
O3の熱伝導度が変化する。こういう可能性がある。
忘れてはならない。固体であったLnPが融解すると、
融液とB2O3が接する。すると、徐々にではあるが、
In、 PがB2O3に溶解してゆく。このため、B2
O3の熱伝導度が変化する。こういう可能性がある。
そこで、本発明者は、るつぼに、 InP多結晶と8
203固体とを入れ、これを結晶引上装置の中で、不活
性気体の高圧を加えながら加熱し、B2O3、InP多
結晶ともに融かした。そして、InPが融解した時から
の、B2O3中のIn、 Pの含有量を測定する事にし
た。これは、102発光分析により調べた。
203固体とを入れ、これを結晶引上装置の中で、不活
性気体の高圧を加えながら加熱し、B2O3、InP多
結晶ともに融かした。そして、InPが融解した時から
の、B2O3中のIn、 Pの含有量を測定する事にし
た。これは、102発光分析により調べた。
第1図はその結果を示すグラフである。横軸は、InP
原料が融解してからの時間色)である。縦軸の左軸はB
2O3中のIn含有量(wt%)を示す。これは白丸で
表現されている。B2O3中のIn含有量は10時間後
に0.2wt96になる。30時間後にQ、5wt%に
なる。50時間後にl、9wt96になった。つまり、
原料融解からの経過時間りとともに、これにほぼ比例し
て、B2O3中のInの含有量が増加してゆく。
原料が融解してからの時間色)である。縦軸の左軸はB
2O3中のIn含有量(wt%)を示す。これは白丸で
表現されている。B2O3中のIn含有量は10時間後
に0.2wt96になる。30時間後にQ、5wt%に
なる。50時間後にl、9wt96になった。つまり、
原料融解からの経過時間りとともに、これにほぼ比例し
て、B2O3中のInの含有量が増加してゆく。
縦軸の有軸は、B2O3中のPの含有量である。これは
白三角で表わされている。B2O3中のP含有量は、1
0時間後に約0.01wt96になった。30時間後に
約0.035wt%にナラた。50時間後に約0.04
6wt%になった。
白三角で表わされている。B2O3中のP含有量は、1
0時間後に約0.01wt96になった。30時間後に
約0.035wt%にナラた。50時間後に約0.04
6wt%になった。
つまり、B2O3中のPも、経過時間りとともに増加し
てゆ(という事が分る。
てゆ(という事が分る。
ここで注意すべきことは、B2O3中へのIn、 Pの
溶解は、通常の溶解現象とは著しく異なる、という事で
ある。
溶解は、通常の溶解現象とは著しく異なる、という事で
ある。
通常の溶媒に溶質が溶解する、という場合、溶解に要す
る時間は極めて短い。ふたつの溶液が接触していれば、
溶解は瞬時になされ、ただちに飽和する。
る時間は極めて短い。ふたつの溶液が接触していれば、
溶解は瞬時になされ、ただちに飽和する。
短かくて秒のオーダーであり、長くても分のオーダーで
ある。飽和濃度というものがあって、飽和に達したもの
は、それ以上高濃度にならない。
ある。飽和濃度というものがあって、飽和に達したもの
は、それ以上高濃度にならない。
ところが、B2O3の中へのIn%Pの溶解は、このよ
うなものと違う。溶解とは厳密な意味ではいえない。そ
こで、In含有量とか、P含有量とか書いている。
うなものと違う。溶解とは厳密な意味ではいえない。そ
こで、In含有量とか、P含有量とか書いている。
B2O3中へ、In−9Fが拡散するのが極めて遅い。
拡散量が数十時間経ても正比例する。これは飽和に遠い
事を示している。InやPが、B2O3中に拡散してゆ
(速度が極めて遅いので、なかなか飽和に達しないので
ある。これは、B2O3が溶媒、InJPPが溶質であ
って、溶質が溶媒に溶ける、といった現象ではないとい
うことである。
事を示している。InやPが、B2O3中に拡散してゆ
(速度が極めて遅いので、なかなか飽和に達しないので
ある。これは、B2O3が溶媒、InJPPが溶質であ
って、溶質が溶媒に溶ける、といった現象ではないとい
うことである。
このように、長時間かかつて、B2O3中に、InやP
が拡散してゆくという事が分った。
が拡散してゆくという事が分った。
これだけでは、B2O3の熱伝導度にどのような変動が
あったかどうか分らない。
あったかどうか分らない。
そこで、本発明者はもうひとつの実験を行なった。
種付状態(シーディング状態)を一定とした時、ヒータ
設定温度が、原料融解からの経過時間りとともにどうか
わるか?という事である。るつぼの下底中心には熱電対
が接触しており、るつぼ下底の温度を測定している。シ
ーディングというのは、種結晶を原料融液に漬けて、融
液と馴染ませる事である。これを一定にするというのは
、シーディング時のるつぼ下底に接する熱電対の温度測
定値を一定にする、という事である。
設定温度が、原料融解からの経過時間りとともにどうか
わるか?という事である。るつぼの下底中心には熱電対
が接触しており、るつぼ下底の温度を測定している。シ
ーディングというのは、種結晶を原料融液に漬けて、融
液と馴染ませる事である。これを一定にするというのは
、シーディング時のるつぼ下底に接する熱電対の温度測
定値を一定にする、という事である。
これを一定にするため、ヒータのパワーを制御する。ヒ
ータのパワーを変えるとヒータの設定温度が変化する。
ータのパワーを変えるとヒータの設定温度が変化する。
原料融解からの経過時間をhとする。ヒータの設定温度
は時間りとともに変化してゆくのである。
は時間りとともに変化してゆくのである。
第2図はこの測定結果を示すグラフである。
最初は、ヒータ設定温度が1080℃程度である。
20時間経過後、ヒータ設定温度が1075℃になる。
これはヒータのパワーが低減したということである。2
3時間経過後、ヒータ設定温度は1067℃に低下する
。24時間経過後、1059℃にさらに低下する。これ
以後、52時間経過後まで、約1059℃であり、はぼ
一定であるといえる。
3時間経過後、ヒータ設定温度は1067℃に低下する
。24時間経過後、1059℃にさらに低下する。これ
以後、52時間経過後まで、約1059℃であり、はぼ
一定であるといえる。
つまり、20〜25時間経過後に、ヒータ設定温度は急
激に減少する。つまり、同じ種付条件を得るためのヒー
タパワーは少なくて済む、ということである。
激に減少する。つまり、同じ種付条件を得るためのヒー
タパワーは少なくて済む、ということである。
それでは、20〜25時間に一体何が起こるのであろう
か?これが問題である。
か?これが問題である。
原料融解からの経過時間りといっても、第1図、第2図
の実験において、実際にInPの単結晶を引上げている
わけではない。であるから、時間りとともに、原料融液
の量が変わるわけではない。融液量は不変である。融液
の熱的性質が変わるとは考えにくい。
の実験において、実際にInPの単結晶を引上げている
わけではない。であるから、時間りとともに、原料融液
の量が変わるわけではない。融液量は不変である。融液
の熱的性質が変わるとは考えにくい。
そこで、時間りとともに変わるのは、B2O3中のIn
含有量、P含有量などであるという事が分る。
含有量、P含有量などであるという事が分る。
同じ種付条件というのは、るつぼ下底の温度が同じ、と
いう事である。ヒータパワーが減少しているのに、るつ
ぼ下底の温度が同一であるという事は、放熱が少なくな
ったという事である。どうして放熱が少なくなるのか?
B2O3は不活性気体の対流に接しているので、ここで
激しく熱を奪われる。放熱が減るという事は%B2O3
の熱伝導度が減少したという事に他ならない。
いう事である。ヒータパワーが減少しているのに、るつ
ぼ下底の温度が同一であるという事は、放熱が少なくな
ったという事である。どうして放熱が少なくなるのか?
B2O3は不活性気体の対流に接しているので、ここで
激しく熱を奪われる。放熱が減るという事は%B2O3
の熱伝導度が減少したという事に他ならない。
つまり、B2O3の熱伝導度がIn%Pの含有量の増加
とともに減少したという事である。
とともに減少したという事である。
実際に、B2O3の熱伝導度を、In1P含有量の函数
として測定できればよいが、これはできない。
として測定できればよいが、これはできない。
第2図)ζよると、ヒータ設定温度が1080℃近傍で
ある場合と、1060℃近傍である場合のふたつの場合
に分けることができる。20時〜25時間というのは、
これらふたつの場合の間の遷移期間である。そこで、ヒ
ータ設定温度が1080℃の近傍である比較的初期のB
2O3をI相といい、ヒータ設定温度が1060℃の近
傍である後期の8203を■相と呼ぶ。
ある場合と、1060℃近傍である場合のふたつの場合
に分けることができる。20時〜25時間というのは、
これらふたつの場合の間の遷移期間である。そこで、ヒ
ータ設定温度が1080℃の近傍である比較的初期のB
2O3をI相といい、ヒータ設定温度が1060℃の近
傍である後期の8203を■相と呼ぶ。
■相から、■相への転移が、20〜25時間に起こって
いる、ということである。
いる、ということである。
第1図を参照してみると、■相は、In含有量が0〜0
,4wt%、P含有量が0〜0.02Wt96程度であ
ることに対応する。
,4wt%、P含有量が0〜0.02Wt96程度であ
ることに対応する。
■相はIn含有量がo、s vrt%以上、P含有量が
0.025wt%以上であることに対応する。
0.025wt%以上であることに対応する。
■相から■相への転移の時に、B2O3の熱伝導度が急
変する。In1Pの含有量の変化は僅かであるが、ある
閾値があって、これを越えた時に、相転移が起こるもの
と考えられる。
変する。In1Pの含有量の変化は僅かであるが、ある
閾値があって、これを越えた時に、相転移が起こるもの
と考えられる。
■相から■相への転移がもしも起らないとすれば、B2
O3の熱伝導率が急変するという事もないはずである。
O3の熱伝導率が急変するという事もないはずである。
つまり、B2O3の熱伝導率変化をなくすには、■相か
ら■相への転移を禁止すればよい。このためには、はじ
めから■相でないようにすればよいのである。はじめか
−ら■相であればよい。
ら■相への転移を禁止すればよい。このためには、はじ
めから■相でないようにすればよいのである。はじめか
−ら■相であればよい。
つまり、B2O3にはじめから、In2O3やP2O5
などの形で、In、Pを加えておけばよいのである。
などの形で、In、Pを加えておけばよいのである。
どれだけ、In、 Pを加えておけばよいかというと、
Inは0.2wt%以上、望ましくはo、swt%以上
あればよい。Pはo、oiwt%以上、望ましくは、0
.025wt%以上あればよい、ということtζなる。
Inは0.2wt%以上、望ましくはo、swt%以上
あればよい。Pはo、oiwt%以上、望ましくは、0
.025wt%以上あればよい、ということtζなる。
In、 Pは単体の形で8203に加えてもよいが、不
純物による汚染を避けるためには、それぞれを酸化物I
n2O3、P2O5の形でB2O3に加えるのが望まし
い。酸化物のmo1%で同じことを表現すると、I n
203 ≧ O,Q6mol%P2O5≧ 0.0
1fflO196 という事p′:、なる。
純物による汚染を避けるためには、それぞれを酸化物I
n2O3、P2O5の形でB2O3に加えるのが望まし
い。酸化物のmo1%で同じことを表現すると、I n
203 ≧ O,Q6mol%P2O5≧ 0.0
1fflO196 という事p′:、なる。
しかし、これらの酸化物の量が多すぎると、In2O3
、P2O5が結晶化し、B2O3が部分的に白濁し、B
2O3中の温度分布が不安定になる。
、P2O5が結晶化し、B2O3が部分的に白濁し、B
2O3中の温度分布が不安定になる。
B2O3が白濁すると、上方から固液界面が見えないの
で、引上げが難しくなる。
で、引上げが難しくなる。
それゆえ、B2O3に加えるIn2O3は0.08 m
ol 96、P2O,はo、smoz%が上限である。
ol 96、P2O,はo、smoz%が上限である。
結局、本発明で用いるB2O3は、
0.06mo1%≦In2O3含有量≦0.08 mo
l 960.01mo1%≦ P2O5含有量≦0.8
mol %という事になる。本発明の特徴はここにあ
る。
l 960.01mo1%≦ P2O5含有量≦0.8
mol %という事になる。本発明の特徴はここにあ
る。
本発明の方法を、第3図を用いてもういちど説明する。
第3図は周知のLEC法の概略構成図である。
圧力容器である炉体1には、不活性ガスが充填してある
。上軸2、下軸3は回転昇降自在の軸である。下軸3の
上端にサセプタ5、るつぼ6が取付けである。
。上軸2、下軸3は回転昇降自在の軸である。下軸3の
上端にサセプタ5、るつぼ6が取付けである。
サセプタ5の周囲に、ヒータ4があり、カーボン抵抗加
熱により発熱する。
熱により発熱する。
るつぼ6の中には、InP原料融液7と、これを覆う液
体封止剤8が入っている。
体封止剤8が入っている。
上軸2の下端にInPの種結晶9を取付けて、InP原
料融液7に漬けて種付けする。種付けの後、種結晶9を
回転しながら引上げることにより、InP単結晶を引上
げる。
料融液7に漬けて種付けする。種付けの後、種結晶9を
回転しながら引上げることにより、InP単結晶を引上
げる。
ここで対象とするのは、ノンドープの工nPトハ限らな
い。不純物として、Fe、 Sn%S、Znなどをドー
プする事もある。これら、の不純物はInP原料融液7
の中に含まれているものとする。
い。不純物として、Fe、 Sn%S、Znなどをドー
プする事もある。これら、の不純物はInP原料融液7
の中に含まれているものとする。
InP原料融液7の上を、B2O3である液体封止剤8
が覆っている。炉体1の中は不活性気体、たとえばN2
、ArなEの気体で数十atmの高圧に保たれている。
が覆っている。炉体1の中は不活性気体、たとえばN2
、ArなEの気体で数十atmの高圧に保たれている。
不活性気体が液体封止剤8に強い圧力を加えるから、P
の散逸を効果的に防ぐことができる。
の散逸を効果的に防ぐことができる。
この液体封止剤8に、予め、0.06〜0.08mol
%の1n203と、0.01〜0.8 mo196のP
2O5とを加えておく、というのが本発明の要点である
。
%の1n203と、0.01〜0.8 mo196のP
2O5とを加えておく、というのが本発明の要点である
。
(ホ)作 用
液体封止剤であるB2O3に、予め、In1Pを加えて
おくから、B2O3が軟化した時に、はじめから、■相
である。これより高温になった後、InP原料が融解す
る。融液となったInPから、InとPとが、B2O3
の中へ徐々た拡散してゆくが、もともと■相なのである
から■相から■相への転移が起こらない。
おくから、B2O3が軟化した時に、はじめから、■相
である。これより高温になった後、InP原料が融解す
る。融液となったInPから、InとPとが、B2O3
の中へ徐々た拡散してゆくが、もともと■相なのである
から■相から■相への転移が起こらない。
この転移が起こらないということは、B2O3の熱伝導
度の劇的な変化(第2図)が起こらない、ということで
ある。
度の劇的な変化(第2図)が起こらない、ということで
ある。
B2O3の熱伝導度が変わらないということは、固液界
面Sの温度が安定するという事である。
面Sの温度が安定するという事である。
固液界面S近傍の温度が安定するので、双晶が発生しに
くくなる。
くくなる。
ρ)実施例
A、無添加のB2O3を液体封止剤とした場合。
B、B2O3に、0.07 mol 96のIn2O3
と0.03m0J%のP2O5を添加したものを液体封
止剤とした場合。
と0.03m0J%のP2O5を添加したものを液体封
止剤とした場合。
上の2つの液体封止剤を用いて、ノンドープInP単結
晶を10回成長させた。成長条件は、液体封止剤を除い
て、他はすべて同一である。同じ引上装置を用いている
し、同じ原料を同じ量だけ用いている。温度、圧力の変
化も同様である。液体封止剤の差に基づく結晶成長の相
異を調べるためである。
晶を10回成長させた。成長条件は、液体封止剤を除い
て、他はすべて同一である。同じ引上装置を用いている
し、同じ原料を同じ量だけ用いている。温度、圧力の変
化も同様である。液体封止剤の差に基づく結晶成長の相
異を調べるためである。
Aの無添加B2O3を用いた場合、10ロツト中、40
ツトに双晶が発生した。40%の確率である。
ツトに双晶が発生した。40%の確率である。
Bの本発明によるB2O3を用いた場合、10ロツト中
、20ツトに双晶が発生した。2096の確率である。
、20ツトに双晶が発生した。2096の確率である。
この例で、双晶発生確率は、従来の4096から、本発
明により2096へ半減した。
明により2096へ半減した。
同じLEC引上装置を用いているので、機械的な精度に
差はない。また同じ製法で合成した原料を使用している
ので異物の量は同じである。
差はない。また同じ製法で合成した原料を使用している
ので異物の量は同じである。
従って、この双晶発生確率の低下は、成長中にIn及び
PがB2O3中に溶解することによって引き起こされる
固液界面近傍の温度変化が、B2O3中に予めIn2O
3、P2O5を添加する事により、抑制された結果であ
る、と考える事ができる。
PがB2O3中に溶解することによって引き起こされる
固液界面近傍の温度変化が、B2O3中に予めIn2O
3、P2O5を添加する事により、抑制された結果であ
る、と考える事ができる。
←)効 果
本発明ニヨレハ、B2O3中に予めIn2O3、P2O
5を添加しておくので、 B2O3の熱伝導度が安定し
、LEC法によるInP単結晶製造時の最大の問題点で
ある双晶の発生を抑制することができる。
5を添加しておくので、 B2O3の熱伝導度が安定し
、LEC法によるInP単結晶製造時の最大の問題点で
ある双晶の発生を抑制することができる。
また、B2O3の熱伝導率が安定するため、種付時のヒ
ータ設定温度のバラツキが減少し、ロット間での再現性
を向上させることができる。
ータ設定温度のバラツキが減少し、ロット間での再現性
を向上させることができる。
第1図は原料融液後、B2O3中へのIn及びPの溶解
量をICP発光分析により調べた結果を示すグラフ。横
軸がInP原料融解からの経過時間。左縦軸がwt96
で示すIn含有量。右縦軸がwt96で示すP含有量。 第2図は種結晶を原料融液表面に浸けた状態を一定とし
たときのヒータ設定温度の経時変化を示すグラフ。 第3図は公知のLEC装置の概略断面図。 1・・・・・・炉 体 2・・・・・・上 軸 3・・・・・・下 軸 4・・・・・・ヒータ 5・・・・・・す七ブタ 6・・・・・・るつぼ 7・・・・・・原料融液 8・・・・・・液体封止剤 9・・・・・・種結晶 10・・・・・・単結晶 発 明 者 川原体 茂
量をICP発光分析により調べた結果を示すグラフ。横
軸がInP原料融解からの経過時間。左縦軸がwt96
で示すIn含有量。右縦軸がwt96で示すP含有量。 第2図は種結晶を原料融液表面に浸けた状態を一定とし
たときのヒータ設定温度の経時変化を示すグラフ。 第3図は公知のLEC装置の概略断面図。 1・・・・・・炉 体 2・・・・・・上 軸 3・・・・・・下 軸 4・・・・・・ヒータ 5・・・・・・す七ブタ 6・・・・・・るつぼ 7・・・・・・原料融液 8・・・・・・液体封止剤 9・・・・・・種結晶 10・・・・・・単結晶 発 明 者 川原体 茂
Claims (1)
- るつぼに、InP原料と、液体封止剤であるB_2O_
3とを入れ、不活性気体によって高圧を掛け、ヒータに
よってるつぼを加熱し、液体封止剤であるB_2O_3
とInP原料とを融解し、液体封止剤がInP原料融液
を覆うようにし、InP種結晶を回転させながらInP
原料融液に漬けて種付けし、種結晶を引上げる事によっ
て単結晶を成長させるInP単結晶製造方法に於て、0
.06mol%〜0.08mol%のIn_2O_3と
、0.01mol%〜0.8mol%のP_2O_5と
を予めB_2O_3に添加してある事を特徴とするIn
P単結晶製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1823289A JPH02199100A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Inp単結晶製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1823289A JPH02199100A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Inp単結晶製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199100A true JPH02199100A (ja) | 1990-08-07 |
Family
ID=11965924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1823289A Pending JPH02199100A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Inp単結晶製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199100A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002029138A3 (en) * | 2000-09-29 | 2002-07-04 | Showa Denko Kk | Inp single crystal substrate |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1823289A patent/JPH02199100A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002029138A3 (en) * | 2000-09-29 | 2002-07-04 | Showa Denko Kk | Inp single crystal substrate |
| US6752976B2 (en) | 2000-09-29 | 2004-06-22 | Showa Denko K.K. | Inp single crystal substrate |
| GB2373243B (en) * | 2000-09-29 | 2005-02-23 | Showa Denko Kk | InP single crystal substrate |
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