JPH0264088A - 化合物半導体単結晶の成長容器 - 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） 本発明は、ｆｌｌ−Ｖ族化合物半導体、■−■族化合物
半導体等の化合物半導体【１１結晶を製造するための成
長容器に関する。

（従来の技術） 従来、原料融液をポート状の成長容２ｇに収容し、その
一端に載せた種結晶から１ｇ結晶を成長させる方法にお
いて、種結晶と原料融液とを接触させる位置から直ちに
必要な単結晶を成長させるために、種結晶中の転位や種
結晶と原料融液とを接触させる際の熱シコノクにより生
ずる転位などが、必要な単結晶中に伝播し、転位密度の
高い単結晶しか得られなかった。

熱膨張率の差による側圧から種結晶を守るために、成長
容器の形状を改良した砦間昭６２２１７８６号公報に記
載の成長容器においても、上記と同様の問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の問題を解消して、種結晶中の転位や熱
ショックによる転位を必要な単結晶に伝播させないよう
にし、転位密度の低い良質な化合物半導体単結晶の成長
を可能とする成長容器を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、（１）原料融液を収容するポート状結晶成長
部と、その一端に設けた種結晶を載せるための種結晶部
とを、有する化合物半導体中結晶成長容器において、種
結晶部と結晶成長部とを連通ずる溝部を設け、結晶成長
開始時に該溝部内の原料融液断面積を種結晶と原料融液
の接触する断面積より小さくなるように、溝部を形成し
たことを特徴とする成長容器、及び、（２）、Ｊ：記（
１）記載の成長容器において、溝部の長さしが、溝部の
原料融液の深さＩ（及び成長界面と垂直断面とのなす角
度Ｏとの間にＬ　＞　Ｈ／　５ｉｎＯｃｏｓθの関係を
満たすように溝部を形成することを特徴とする成長容器
である。

（作用） 第１図は、本発明の１具体例である化合物半導体単結晶
成長容器の断面図である。この成長容器Ｉは、その一端
に種結晶２を載せる種結晶部３を設け、原料融液を収容
する結晶成長部４を溝部５で連通させたもので、６は溝
部成長中の成長界面を示している。結晶成長開始時の上
記各部をみると、種結晶２と接触する原料融液断面積Ｓ
ｌと溝部内の原料融液断面積Ｓ、と結晶成長部の原料融
液断面積Ｓ、との間にＳ　、＞　Ｓ　、及びＳ　、＞　
Ｓ　、の関係にあることが分かる。ここでは、溝部の底
面を種結晶部の底面より高くしてＳ　、＞　Ｓ　、の条
件を確保しているが、これにより種結晶中の転位や接触
時の熱ショックで生ずる転位の中で、（Ｓ　、−Ｓ　ｔ
）分の転位を除去することができる。

さらに、溝部の原料融液断面において、上方に向かって
温度が下がるように成長炉内に温度分布を設定すること
により、成長界面を垂直断面に対して角度θとなし、か
つ、溝部の原料融液深さＨとの関係で、溝部の長さＬが
、Ｌ　＞　Ｈ／　５ｉｎ（１１ｃｏｓθを満たすように
成長容器を形成することにより、上記伝播転位を溝部底
面に除去することができ、転位密度を大幅に低減した化
合物半導体単結晶を成長させることができるようになっ
た。第２図により伝播転位の除去についてみると、仮に
、成長界面１にある転位は、成長界面に対して垂直に伝
播する特徴を有するために、成長界面ｌの液面から成長
界面に対して垂直に下ろして溝部底面とぶつかる位置に
ある、成長界面２まで引き継がれることはなく、溝部の
長さ方向の距離ｐたけ離れた成長界面ｌと成長界面２の
間の溝部底面で総て除去される。従って、成長容器の溝
部の長さしを上記！より長くすることにより、上記の伝
播転位を除去することができることになる。第２図から
明らかなようにｐはＯの関数で、＃＝Ｈ／ｓｉｎθｃｏ
ｓθと表すことができ、Ｌ　＞　Ｈ／　ｓｉｎθｅ０１
１θを満たすような溝部を有する成長容器を用いること
により、転位密度の極めて低い高品質単結晶を成長させ
ることが可能となる。

（実施例１） 第１図の成長容器を用いて、ＳｉドープのＧａＡｓ単結
晶を成長させた。成長界２には、Ｓ。

１００ａｏ＋＋”、Ｓ　、＝２ａｕａ’、Ｓ　、、＝４
３００＋＋＋ｍ’、Ｈ＝１ｍｍ。

Ｌ・２．５１と設計した高純度石英ポートを用い、Ｇａ
Ａｓ多結晶多結晶８９００高ｒ度５１７００ｍｇを入れ
て、成長界面を角度θ・４５°となるように成長炉内に
温度分布を設け、ＧａＡｓ単結晶を成長容器に載せて温
度傾斜法（ＧＦ法）で２４５時間を費やして成長させた
。

その結果、固化率ｇ・０．０５において転位密度（ＥＰ
Ｄ）Ｊｃａ＋−”　　キャリア濃度（ＣＣ）−１，ｌＸ
ｌ０”ｃｍ−’であり、固化率ｇ＝０．５０ではＥＰＤ
ｌｏｏｃｍ−’ＣＣ・２．１ＸＩＯ”ｃｍ−’の高品質
ＧａＡｓ単結晶を得ることができた。

（実施例２） ３温度ＨＢ法を用いて、下表のようにＧａＡｓ単結晶を
成長させた。いずれの単結晶も低転位密度の大型ＧａＡ
ｓ単結晶であった。

（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、種結晶内
の転位及び熱ショックにより生ずる転位の伝播を除去す
ることができ、ポート法により高品質単結晶を成長させ
ることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１　ｒ＝（Ｉは本発明の１具体例である化合物半導体
単結晶成長容器の断面図、第２図は第１図の溝部で伝播
転位が除去される状況を説明するための図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料融液を収容するポート状結晶成長部と、その
   一端に設けた種結晶を載せるための種結晶部とを、有す
   る化合物半導体単結晶成長容器において、種結晶部と結
   晶成長部とを連通する溝部を設け、結晶成長開始時に該
   溝部内の原料融液断面積を種結晶と原料融液の接触する
   断面積より小さくなるように、溝部を形成したことを特
   徴とする成長容器。
2. （２）請求項（１）記載の成長容器において、溝部の長
   さＬが、溝部の原料融液の深さＨ及び成長界面と垂直断
   面とのなす角度θとの間に Ｌ＞Ｈ／ｓｉｎθｃｏｓθ の関係を満たすように溝部を形成することを特徴とする
   成長容器。