JPH02204385A - ３―ｖ族化合物半導体単結晶及び製造方法 - Google Patents
３―ｖ族化合物半導体単結晶及び製造方法Info
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- JPH02204385A JPH02204385A JP2337089A JP2337089A JPH02204385A JP H02204385 A JPH02204385 A JP H02204385A JP 2337089 A JP2337089 A JP 2337089A JP 2337089 A JP2337089 A JP 2337089A JP H02204385 A JPH02204385 A JP H02204385A
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- boat
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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ＧａＡｓ、Ｉｎｋ、ＩｎＡｓ等の■−■族化合
物半導体の製造方法に関し、特にボート法による単結晶
成長において、固液界面の形状を制御して欠陥の発生を
防止するようにした化合物半導体製造方法に関するもの
である。
物半導体の製造方法に関し、特にボート法による単結晶
成長において、固液界面の形状を制御して欠陥の発生を
防止するようにした化合物半導体製造方法に関するもの
である。
一般に、化合物半導体単結晶の製造方法として、横型ブ
リッジマン法、グラデイエンド・フリーズ法等のボート
成長法が知られている。これは、結晶成長用原料融液を
入れたボートを反応管に封入し、炉内でボートの長手方
向に温度勾配を与え、反応管または炉を移動させる（ｔ
ｊＩ型ブリブリッジマン法或いは機械的な移動は行わず
に温度制御を行う（グラデイエンド・フリーズ法）こと
により、固液界面を長手方向に移動させることにより種
結晶から徐々に結晶固化させて単結晶を製造するもので
ある。
リッジマン法、グラデイエンド・フリーズ法等のボート
成長法が知られている。これは、結晶成長用原料融液を
入れたボートを反応管に封入し、炉内でボートの長手方
向に温度勾配を与え、反応管または炉を移動させる（ｔ
ｊＩ型ブリブリッジマン法或いは機械的な移動は行わず
に温度制御を行う（グラデイエンド・フリーズ法）こと
により、固液界面を長手方向に移動させることにより種
結晶から徐々に結晶固化させて単結晶を製造するもので
ある。
ところで、このようなボート成長法により単結晶成長を
行わせる場合、結晶の形状が単純ではなく、対称的に考
えられる部分が少ない。そのため、固液界面の制御には
より精密なコントロールが要求される。
行わせる場合、結晶の形状が単純ではなく、対称的に考
えられる部分が少ない。そのため、固液界面の制御には
より精密なコントロールが要求される。
ここで、第４図、第５図に示すように、結晶の成長方向
、即ちボートの長軸をＸ軸、ボートの底と融液の自由表
面方向をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸に垂直な方向（融液自由表面
に平行で、結晶成長軸に垂直な方向）にＺ軸をとって説
明する。
、即ちボートの長軸をＸ軸、ボートの底と融液の自由表
面方向をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸に垂直な方向（融液自由表面
に平行で、結晶成長軸に垂直な方向）にＺ軸をとって説
明する。
従来よりボート法で結晶成長を行う場合にはＸ−Ｙ平面
内では、第６図に示すように融液の自由表面側が先に固
化するような形で結晶成長を行うことが良いとされてい
る。また、Ｘ−Ｚ平面内では、第７図に示すように、結
晶成長方向に対して垂直な固液界面をもって結晶成長を
行うことが良好な単結晶を作る条件だと言われている。
内では、第６図に示すように融液の自由表面側が先に固
化するような形で結晶成長を行うことが良いとされてい
る。また、Ｘ−Ｚ平面内では、第７図に示すように、結
晶成長方向に対して垂直な固液界面をもって結晶成長を
行うことが良好な単結晶を作る条件だと言われている。
実際にこのような固液界面を観察する方法としては、結
晶成長中のその場観察、結晶成長後の表面の模様、エツ
チング、Ｘ線トポグラフ等がある。
晶成長中のその場観察、結晶成長後の表面の模様、エツ
チング、Ｘ線トポグラフ等がある。
一般に、結晶の成長条件の微妙なゆらぎによる組成、不
純物分布等のゆらぎが原因となって結晶成長縞が生じ、
そのためこの結晶成長縞は結晶成長の際の固液界面の形
状を表している。この結晶成長縞は単結晶の断面をエツ
チングすることにより、又はＸ線トポグラフ等により観
察される。
純物分布等のゆらぎが原因となって結晶成長縞が生じ、
そのためこの結晶成長縞は結晶成長の際の固液界面の形
状を表している。この結晶成長縞は単結晶の断面をエツ
チングすることにより、又はＸ線トポグラフ等により観
察される。
そこで、本発明者等は第６図、第７図で示すように、Ｘ
−Ｙ平面内では融液の自由表面側が先に固化するように
、またＸ−Ｚ平面内では固液界面が結晶成長方向と垂直
になるように、固液界面をチエツクして単結晶の成長を
行い、このようにして成長した単結晶をＹ−２平面で切
りだして、エッチビットが観察できるようなエツチング
を行ったところ、しばしば第８図に示すような融液の自
由表面側からボートの底にかけて（即ちＹ方向に）線状
につながったエッチ・ビットの集合が観察されることが
あった。この欠陥は、場合によってその幅、発生位置が
変化するものであった。このような欠陥が発生すると、
この結晶はもはや良好な単結晶とは言えず、製品として
使用することができないものであった。
−Ｙ平面内では融液の自由表面側が先に固化するように
、またＸ−Ｚ平面内では固液界面が結晶成長方向と垂直
になるように、固液界面をチエツクして単結晶の成長を
行い、このようにして成長した単結晶をＹ−２平面で切
りだして、エッチビットが観察できるようなエツチング
を行ったところ、しばしば第８図に示すような融液の自
由表面側からボートの底にかけて（即ちＹ方向に）線状
につながったエッチ・ビットの集合が観察されることが
あった。この欠陥は、場合によってその幅、発生位置が
変化するものであった。このような欠陥が発生すると、
この結晶はもはや良好な単結晶とは言えず、製品として
使用することができないものであった。
このように、従来から良好な単結晶を得る条件と言われ
てきた条件に合わせて結晶成長を行っても、結晶中に欠
陥が導入され、製品として使用できない場合があった。
てきた条件に合わせて結晶成長を行っても、結晶中に欠
陥が導入され、製品として使用できない場合があった。
本発明の目的はこの欠陥の発生を抑制し、常に良好な結
晶を得る■−■族化合物半導体単結晶の製造方法を提供
することにある。
晶を得る■−■族化合物半導体単結晶の製造方法を提供
することにある。
そこで、融液の自由表面からボートの底にかけてできる
線状につながったエッチ・ビットの集合について調査し
た。その結果、このような欠陥は結晶成長縞をＹ−Ｚ平
面から観察すると、原料融液の自由表面側に対応する結
晶の縁を上としたとき、結晶成長縞の形状が上に凸にな
っている部分にできることが分かった。この結晶成長縞
の形状を第９図に示す。
線状につながったエッチ・ビットの集合について調査し
た。その結果、このような欠陥は結晶成長縞をＹ−Ｚ平
面から観察すると、原料融液の自由表面側に対応する結
晶の縁を上としたとき、結晶成長縞の形状が上に凸にな
っている部分にできることが分かった。この結晶成長縞
の形状を第９図に示す。
第９図中の（ａ）、 （ｂ）はそれぞれ第８図中の（
ａ）、 （ｂ）の欠陥が発生した時のＹ−Ｚ平面から
見た結晶成長縞を示すものである。もちろんこの時のＸ
−Ｙ平面内での固液界面は、融液の自由表面側が先に固
化する形に、またＸ−Ｚ平面内での固液界面は結晶成長
方向と垂直になっている。第９１！Ｉを見て明らかなよ
うに、Ｙ−Ｚ平面から見た結晶成長縞が局所的に強く上
に凸になっていたり（第９図（ａ））、全体的にゆるく
上に凸になっている場合（第９図（ｂ））ミもこのよう
な融液の自由表面からボートの缶にかけてできるすし状
の欠陥が存在する。
ａ）、 （ｂ）の欠陥が発生した時のＹ−Ｚ平面から
見た結晶成長縞を示すものである。もちろんこの時のＸ
−Ｙ平面内での固液界面は、融液の自由表面側が先に固
化する形に、またＸ−Ｚ平面内での固液界面は結晶成長
方向と垂直になっている。第９１！Ｉを見て明らかなよ
うに、Ｙ−Ｚ平面から見た結晶成長縞が局所的に強く上
に凸になっていたり（第９図（ａ））、全体的にゆるく
上に凸になっている場合（第９図（ｂ））ミもこのよう
な融液の自由表面からボートの缶にかけてできるすし状
の欠陥が存在する。
そこで、本発明においては第１図に示すように、原料融
液４を入れたボート３を反応管２に封入し、この反応管
を炉１内に入れて炉の長軸方向に所定間隔で配置された
スペーサ７に載置し、その側面に断熱材５ａ、５ｂを配
置して側面側を断熱しながら結晶成長を行った。この場
合、断熱材５ａ。
液４を入れたボート３を反応管２に封入し、この反応管
を炉１内に入れて炉の長軸方向に所定間隔で配置された
スペーサ７に載置し、その側面に断熱材５ａ、５ｂを配
置して側面側を断熱しながら結晶成長を行った。この場
合、断熱材５ａ。
５ｂは、反応管の側面側全体を断熱できるように、図示
する如く反応管の直径以上の高さを有し、また反応管の
長軸方向においてずなくともボートの存在する領域にわ
たる幅を有するものを配置する。
する如く反応管の直径以上の高さを有し、また反応管の
長軸方向においてずなくともボートの存在する領域にわ
たる幅を有するものを配置する。
使用する断熱材としては、耐熱性のある繊維からなる綿
状のものや板状のもの、あるいは繊維状石英、アルミナ
繊維、岩綿、また板状のアルミナ、マグネシア等の耐火
レンガ等を使用すればよい。
状のものや板状のもの、あるいは繊維状石英、アルミナ
繊維、岩綿、また板状のアルミナ、マグネシア等の耐火
レンガ等を使用すればよい。
なお、ｘ−ｙ、ｘ−ｚ平面内での固液界面の形状は第６
図、第７図に示す通りである。そして反応管の側面側の
断熱によってＹ−Ｚ平面から見た結晶成長縞を、原料融
液の自由表面側に対応する結晶の縁を上としたとき、第
２図に示すようにフラットもしくは若干下に凸、また上
に凸の部分があってもごくゆるいものにしたところ、で
きた結晶は融液の自由表面からボートの底方向にかけて
の線状につながったエッチ・ビットの集合もなく、良好
な結晶であった。そして、いろいろ実験したところ、結
晶成長縞に上に凸の部分があっても、第３ｒＩ！Ｊ（ａ
）に示すような結晶成長縞におけるＰｌＱの部分、また
第３図（ｂ）に示すような結晶成長縞におけるＲ、Ｓの
部分における曲率半径が５１１１１、もしくはボートの
最大幅（第２図のβ）の２分の１以上であれば線状につ
ながったエッチ・ビットの集合ができないことが分かっ
た。
図、第７図に示す通りである。そして反応管の側面側の
断熱によってＹ−Ｚ平面から見た結晶成長縞を、原料融
液の自由表面側に対応する結晶の縁を上としたとき、第
２図に示すようにフラットもしくは若干下に凸、また上
に凸の部分があってもごくゆるいものにしたところ、で
きた結晶は融液の自由表面からボートの底方向にかけて
の線状につながったエッチ・ビットの集合もなく、良好
な結晶であった。そして、いろいろ実験したところ、結
晶成長縞に上に凸の部分があっても、第３ｒＩ！Ｊ（ａ
）に示すような結晶成長縞におけるＰｌＱの部分、また
第３図（ｂ）に示すような結晶成長縞におけるＲ、Ｓの
部分における曲率半径が５１１１１、もしくはボートの
最大幅（第２図のβ）の２分の１以上であれば線状につ
ながったエッチ・ビットの集合ができないことが分かっ
た。
このように今まで言われていたｘ−ｙ、 ｘ−ｚ平面
から見た固液界面のみの制御ではなく、Ｙ−Ｚ平面から
見た固液界面の形状も制御して良好な結晶の製造を行う
ことを達成したものである。
から見た固液界面のみの制御ではなく、Ｙ−Ｚ平面から
見た固液界面の形状も制御して良好な結晶の製造を行う
ことを達成したものである。
本発明は、結晶成長方向に垂直な面、即ちＹ−Ｚ平面よ
り見た結晶成長縞の形状を自由表面に対応する縁を上と
したとき、フラットか下に凸、もしくは上に凸になった
場合でも上に凸の部分の曲率半径が５Ｉｌ１１１以上、
もしくはボートの最大幅の２分の１以上である単結晶で
あることを特徴とし、その結果線状につながったエッチ
・ビットの集合のない安定した良好な結晶が得られるよ
うになった。また、このような単結晶を得るために、炉
内での反応管の両側面側を断熱することにより、Ｙ−Ｚ
平面より見た固液界面の形状を制御することが可能とな
り、線状につながったエッチ・ビットの集合のない安定
した良好な単結晶を製造することができた。
り見た結晶成長縞の形状を自由表面に対応する縁を上と
したとき、フラットか下に凸、もしくは上に凸になった
場合でも上に凸の部分の曲率半径が５Ｉｌ１１１以上、
もしくはボートの最大幅の２分の１以上である単結晶で
あることを特徴とし、その結果線状につながったエッチ
・ビットの集合のない安定した良好な結晶が得られるよ
うになった。また、このような単結晶を得るために、炉
内での反応管の両側面側を断熱することにより、Ｙ−Ｚ
平面より見た固液界面の形状を制御することが可能とな
り、線状につながったエッチ・ビットの集合のない安定
した良好な単結晶を製造することができた。
以下、実施例を説明する。
ＧａＡｓをボート法により結晶成長を行った。
への結晶においては、Ｘ−Ｙ平面から見た場合、融液の
自由表面が先に固まるように、Ｘ−Ｚ平面から見た場合
には結晶の成長方向に対して垂直となるように、またＹ
−Ｚ平面から見た場合には下に凹になるような固液界面
で単結晶を成長させた。
自由表面が先に固まるように、Ｘ−Ｚ平面から見た場合
には結晶の成長方向に対して垂直となるように、またＹ
−Ｚ平面から見た場合には下に凹になるような固液界面
で単結晶を成長させた。
一方Ｂの結晶においては、ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面から
見た固液界面はＡの結晶と同様であるが、Ｙ−Ｚ平面か
ら見た場合には固液界面がフラットになるような条件で
単結晶を成長させた。その結果、への結晶には融液の自
由表面側からボートの底の方向にすし状の欠陥が発生し
、良好な結晶は得られなかった。一方Ｂの結晶にはその
ような結果はなく、良好な結晶が得られた。
見た固液界面はＡの結晶と同様であるが、Ｙ−Ｚ平面か
ら見た場合には固液界面がフラットになるような条件で
単結晶を成長させた。その結果、への結晶には融液の自
由表面側からボートの底の方向にすし状の欠陥が発生し
、良好な結晶は得られなかった。一方Ｂの結晶にはその
ような結果はなく、良好な結晶が得られた。
以上のように本発明によれば、ボート法により■−■族
化合物半導体の結晶成長を行う場合に、結晶成長方向と
垂直な面、即ちＹ−Ｚ面内で結晶成長縞を制御すること
により良好な単結晶が常に得られるようになった。
化合物半導体の結晶成長を行う場合に、結晶成長方向と
垂直な面、即ちＹ−Ｚ面内で結晶成長縞を制御すること
により良好な単結晶が常に得られるようになった。
第１図は本発明の単結晶成長方法を示す図、第２図は本
発明における単結晶のＹ−Ｚ平面から見た結晶成長縞の
形状を示す図、第３図は結晶成長縞の曲率の条件を説明
するための図、第４図はボート法による結晶成長を行わ
せる場合の結晶成長方向の断面図（Ｘ−Ｙ平面）、第５
図はボート法による結晶成長を行わせる場合の結晶成長
方向に垂直な方向の断面図（Ｙ−Ｚ平面）、第６図はボ
−ト法による結晶成長時のＸ−Ｙ平面から見た固液界面
の様子を示す図、第７図はボート法による結晶成長時の
ｘ−Ｚ平面から見た固液界面の様子を示す図、第８図は
Ｙ−Ｚ平面から見た結晶欠陥の様子を示す図、第９図は
第８図（ａ）、 （ｂ）にそれぞれ対応したＹ−Ｚ平
面から見た固液界面の様子を示す図である。 １・・・炉、２・・・反応管、３・・・ボート、４・・
・原料融液、５ａ、５ｂ・・・断熱材、７・・・スペー
サ。 出 願 人 三菱モンサント化成株式会社（外１名） 代理人弁理士 蛭 川 昌 信（外５名）第６図 第７図 第８図 （ａ） （ｂ） 第９図 （ａ） （ｂ）
発明における単結晶のＹ−Ｚ平面から見た結晶成長縞の
形状を示す図、第３図は結晶成長縞の曲率の条件を説明
するための図、第４図はボート法による結晶成長を行わ
せる場合の結晶成長方向の断面図（Ｘ−Ｙ平面）、第５
図はボート法による結晶成長を行わせる場合の結晶成長
方向に垂直な方向の断面図（Ｙ−Ｚ平面）、第６図はボ
−ト法による結晶成長時のＸ−Ｙ平面から見た固液界面
の様子を示す図、第７図はボート法による結晶成長時の
ｘ−Ｚ平面から見た固液界面の様子を示す図、第８図は
Ｙ−Ｚ平面から見た結晶欠陥の様子を示す図、第９図は
第８図（ａ）、 （ｂ）にそれぞれ対応したＹ−Ｚ平
面から見た固液界面の様子を示す図である。 １・・・炉、２・・・反応管、３・・・ボート、４・・
・原料融液、５ａ、５ｂ・・・断熱材、７・・・スペー
サ。 出 願 人 三菱モンサント化成株式会社（外１名） 代理人弁理士 蛭 川 昌 信（外５名）第６図 第７図 第８図 （ａ） （ｂ） 第９図 （ａ） （ｂ）
Claims (5)
- （１）ボート長軸に直交する結晶断面における結晶成長
縞は、原料融液の自由表面側に対応する結晶の縁を上と
したとき、平坦もしくは下に凸の形状を有することを特
徴とするIII−Ｖ族化合物半導体単結晶。 - （２）ボート長軸に直交する結晶断面における結晶成長
縞は、原料融液の自由表面側に対応する結晶の縁を上と
したとき、上に凸の部分を有する形状であって、該上に
凸の部分の曲率が５ｍｍ以上であることを特徴とするI
II−Ｖ族化合物半導体単結晶。 - （３）ボート長軸に直交する結晶断面における結晶成長
縞は、原料融液の自由表面側に対応する結晶の縁を上と
したとき、上に凸の部分を有する形状であって、該上に
凸の部分の曲率がボートの最大幅の２分の１以上である
ことを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体単結晶。 - （４）ボート内に原料融液を満たして反応管内に封入し
、該反応管を炉内に挿入して結晶成長を行わせるボート
成長法において、反応管の側面側を断熱して固液界面の
形状を制御することを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導
体単結晶の製造方法。 - （５）反応管の側面側の断熱により制御する固液界面の
形状は、ボート長軸に直交する断面におけるものである
請求項４記載のIII−Ｖ族化合物半導体単結晶の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023370A JP2716991B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物半導体単結晶及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023370A JP2716991B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物半導体単結晶及び製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02204385A true JPH02204385A (ja) | 1990-08-14 |
| JP2716991B2 JP2716991B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=12108666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1023370A Expired - Fee Related JP2716991B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物半導体単結晶及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2716991B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201688A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-06 | Hitachi Cable Ltd | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP1023370A patent/JP2716991B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201688A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-06 | Hitachi Cable Ltd | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2716991B2 (ja) | 1998-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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