JPH02267198A - ３―５族化合物単結晶 - 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１ 本発明は、均一性に優れた■−■族化合物（本明細書に
おいて、周期律表第１ＩＩ　ｌＪ族及び第Ｖ　１１族元
素からなる化合物をいう。）単結晶に関する。

［従来の技術−１ ＧａＡｓ、　ＧａＰ等の■−Ｖ族化合物は、電界効果ト
ランジスター（Ｆ　ＩＥ　Ｔ　）、ショットキ・バリア
・グイオード、集積回路（Ｉ　Ｃ）等の各種半導体素子
の製造に広く用いられている。

これらの素子の製造に用いられる単結晶としては、液体
封止引上げ法（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ
ｄＣｚｏｃｈｒａ　ｌ　ｓｋｙ法、以下ｒＬＥＣ法１と
いう。）で成長させたものが、一般に用いられている。

これは、Ｌ　Ｅ　Ｃ法では不純物の混入が少ないので、
高純度の単結晶が得られること、得られた単結晶の形状
が円筒状であるので、スライシングにより円形のウェハ
が容易に得られること等の理由１こよる。

これらの単結晶をＬＥＣ法によって成長させる場合、良
質の単結晶を得るために、従来は、引上げ方向の温度勾
配を小さくし、かつ、固液界面が平坦な形状を有するよ
うに制御されていた。

「発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来のＬＥＣ法により■−■族化合物の
単結晶の成長を試みると、リネージと称される転位列が
発生して、多結晶化しやすいこと、また、単結晶が得ら
れた場合も、特に外周部において、転位密度が大となる
という問題があった。

［課題を解決するための手段１ 本発明者等は、リネージが少ない良質の［１−Ｖ族化合
物単結晶を得ることを目的として鋭意研究を重ねた結果
、本発明に到達したものて゛ある。

本発明の−１−記の目的は、円形断面を有するＩＩＩＶ
族化合物単結晶において、単結晶の成長軸を含む面内で
観察される成長縞が成長方向に向かって中央部が凸状に
突出した形状を有し、かつ、その湾曲率が０．１よりも
大である単結晶により達せられる。

本発明を、図面に基づいて説明する。第１図は、本発明
の単結晶の成長軸を含む面での縦断面模型図である。第
１図において、１は、■−Ｖ族化合物の単結晶である。

ＩＩＩ　−Ｖ族化合物としては、ＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｉ
ｎＰ、Ｔｎｓｌ＋等がある。また、必要に応じて、Ｓｌ
、Ｓ、Ｚｎ　その他のドーパントを含んでいてもよく、
アンドープの高比抵抗の単結晶でもよい。２は、結晶成
長開始端、また、３は、結晶成長末端である。４は、成
長縞である。

成長縞は、単結晶成長の際の成長条件のゆらぎに上り生
しる縞模様であって、結晶成長の際の固液界面の形状を
示すものである。成長縞は、いわゆる、ＡＢエンチャン
ト、硫酸−過酸化水素系エツチング液等でエツチングす
ることにより観察することができる。また、Ｘ線トポグ
ラフによっても観察することもできる。

本発明の■−■族化合物の単結晶は、その成長軸を含む
面内で観察される成長縞の形状が、第１図４に示すよう
に、成長方向、すなわち、成長開始端２から成長末端３
の方向に、その中央部が凸に突出することが必要である
。成長縞が中央部が凸の形状でない場合、転位の発生が
著しく半導体素子の製造に使用することが困難となる。

また、成長縞の湾曲率は、０．１以」―であることが必
要である。湾曲率が、０．１以−１−であると、リネー
）構造と称される転位列が単結晶の成長とともに、結晶
表面からｉｖＩ滅し、単結晶内部で増殖しないので良質
の単結晶が得られる。湾曲率が０．１未満であるとリネ
ージ構造の増殖が生じるので好ましくない。湾曲率の上
限は特に制限がないが、あまり大きいと単結晶の成長の
際、るつぼの底に引１−げ中の単結晶が接触して落下す
る等の問題を生じるので好ましくない。従って、該湾曲
率は、１以下が好ましく、０．６以下であればさらに好
ましい。一般に、直径りが大である程、湾で−１−記の
範囲にあればよい。そ■１咽は−Ｎ？＝＝−聾門ｙ昔ｒ
も。

本明細書において、成長縞の［湾曲率−１とは、第１図
に示すように、成長縞の中央部の、成長方向に向かって
最も突出した部分と、単結晶周辺部の成長方向に向かっ
て最も後退した部分の成長軸１−の位置の差１１を、単
結晶の直径りで除した値、すなわち、Ｈ／、Ｄの値をい
う。なお、固液界面の湾曲率も同様に表示する。

本発明の単結晶は、ＬＥＣ法により成長させるのがよい
。その場合、成長縞又は固液界面の形状の制御は、成長
の際の熱環境を制御することにより行う。熱環境の制御
の方法としては、例えば、本出願人の出願にかかる特願
昭６３−３３１５９０号明細書又は特願昭６３　３３１
５９１号明細書に記載されるように熱遮蔽板を三酸化二
はう素等の封止剤中に浸漬し、また、必要に応じて、穴
あきサセプターを併用することに上り旧市剤中の単結晶
帽子げ方向の温度勾配を低くするのがよい。

また、無添加（アン・ドープ）ＧａＡｓ単結晶のように
、成長縞の観察が困難な場合は、８１等を添加した単結
晶を成長させて、成長条件を決定するとよい。

「実施例１ 本発明を、実施例及び比較例に基づいて、具体的に説明
する。

実施例 第２図に模型的に示すように、熱遮蔽板及び窓あきサセ
プターを有する単結晶用１−け装置を用いて、本発明の
Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　、、！、ｌｔ結晶を成長させた。

第２図は、単結晶用」−げ装置のるつぼの周囲をの構造
を示す縦断面部分模型図である。

第２図において、２１は、るー）ぽである。るつぼ２１
は、熱分解窒化はう素（１１ＢＮ）を用いて製作する。

るっぽ２１には、内杆９０＋ｎ＋ｎ、深さ１　（’）　
Ｏ＋ｎＩｏのものを用いた。２２は、ヒーターである。

ヒーター２２は、ワインカップ状の形状を有し、グラフ
ァイトを用いて製作する。２３は、ヒート・シールドで
ある。２４は、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ融液である。２５は、封
止剤の融液である。１（止剤には、三酸化二はう素を用
いる。２６は、引１・、げ中のＧａＡｓ１ｔ結晶である
。２７は、単結晶用」−げ軸である。２８は、サセプタ
ーである。サセプターには、窓部２９を有する窓あきサ
セプターを用いる。３０は、サセプター支持軸である。

引１−げ軸２７及び支持軸３０は、回転及びト下動可能
である。３ｊは、熱遮蔽板である。３２は、熱遮蔽板３
１の支持体である。これらの構造体は、気密の高圧容器
（図示せず。）内に配置する。

るつば２１に、Ｓｉ　を２　Ｘ　１０　”ｃａｎ−３含
有するＧ　ｎ　Ａ　ｓ多鯖品５ｋ）（、及び三酸化二は
う素０．６ｋｇを所定量収容して、２０気圧のアルゴン
雰囲気下で直径的７５１１１ｍのＧ　ｎ　Ａ　ｓ単結晶
を引］−げた。

引−１−げ方向は、＜　１．　ｏ　ｏ　＞とじた。

その際、熱遮蔽板を封１ト剤融液層内でＧ　ａ　Ａ　ｓ
融液との界面から約４・・／　７　＋＋ｏｎの位置に配
置した。

単結晶の引−Ｉ−げが進行してもＧａＡｓ融液と封止剤
融液の界面とヒーターとの相対的な位置が変化しないよ
うに支持軸３０により調節した。

得られた単結晶を引にげ軸を含む面で切断して、５“Ｃ
で、白色光照射化で硫酸−過酸化水素−水系のエツチン
グ液でエツチングして、成長縞を観察し、湾曲率（Ｈ／
　Ｄ　）を求めた。また、（１００１面内のエッチ・ビ
ット密度（Ｅ　Ｐ　Ｄ　）及び四端子法によりシート抵
抗（Ｒ５）及びその標準偏差（σＲｓ）を求めた。これ
らを、第１表に示す。

第 表 第　　　　　２　　　　　表 比較例 熱遮蔽板を用いなかったこと以外は実施例と同様にして
ＧａＡｓ単結晶を成長させた。結果を、第２表に示す。

［発明の効果］ 本発明は、次のような顕著な効果を奏するので、産業上
の利用価値は大である。

（１）単結晶外周部の転位密度が、減少しリネージ構造
の形成が防止された。

（２）＋１００１面内の転位密度が、ＥＰＤで、平均約
３　Ｘ　１０　’ｃｍ−２以下であり、従来の単結晶の
約１／２以下となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の単結晶の縦断面模型図である。第２
図は、単結晶用−ヒげ装置のるつぼの周囲の構造を説明
する縦断面部分模型図である。 １・・・・・・単結晶　２・・・・・・結晶成長開始端
３・・・・・・結晶成長末端　　　　４・・・・・・成
長縞２１・・・・・・るつぼ　　　　　２２−−ヒータ
ー２３・・・・・・ヒート・シール１ζ　４・・・・・
・Ｃ；　ａ　Ａ　ｓ融液２５・・・・・・封１１−剤融
液　２６・・・・・ＧａΔＳ単結晶２７・・・・・・結
晶例１−げ軸　２８・・・・・・サセプター２９・・・
・・・サセプターの窓部 ３０・・・・・・サセプター支持軸　３１・・・・・・
熱遮蔽板３２・・・・・・熱遮蔽板の支持体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状の形状を有するIII−Ｖ族化合物単結晶に
   おいて、単結晶の成長軸を含む面内で観察される成長縞
   が成長方向に向かって中央部が凸状に突出した形状を有
   し、かつ、その湾曲率が０．１よりも大であることを特
   徴とする単結晶。
2. （２）固化率が、０．２〜０．５の範囲で、成長縞の湾
   曲率が、０．１より大である請求項第１項記載の単結晶
   。