JPH03146494A - 化合物半導体結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体結晶の製造方法Info
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- JPH03146494A JPH03146494A JP28193589A JP28193589A JPH03146494A JP H03146494 A JPH03146494 A JP H03146494A JP 28193589 A JP28193589 A JP 28193589A JP 28193589 A JP28193589 A JP 28193589A JP H03146494 A JPH03146494 A JP H03146494A
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- crystal
- compound semiconductor
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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〕
本発明は化合物半導体結晶の製造方法に係り、特にＧａ
Ａｓ、 ＩｎＡｓ、 ＧａＰ、 ＩｎＰ等のｍ−ｖ族化
合物、Ｚｎ−５，Ｚｎ−５ｅ等の■−■族化合物等一方
の元素の解離蒸気圧が高い化合物半導体結晶の製造方法
に関するものである。
Ａｓ、 ＩｎＡｓ、 ＧａＰ、 ＩｎＰ等のｍ−ｖ族化
合物、Ｚｎ−５，Ｚｎ−５ｅ等の■−■族化合物等一方
の元素の解離蒸気圧が高い化合物半導体結晶の製造方法
に関するものである。
化合物半導体結晶成長はバルク結晶成長とエピタキシー
に大きく分類される。特にバルク結晶は化合物半導体の
構成元素からなる融液を冷却・固化させることにより成
長される。
に大きく分類される。特にバルク結晶は化合物半導体の
構成元素からなる融液を冷却・固化させることにより成
長される。
このようなバルク結晶成長方法としてそれぞれ第２図、
第３図及び第４図に示したそれぞれ水平Ｂｒｌｄｇｍａ
ｎ （ブリッジマン）法、Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅ
ｚｅ（グラデイエンドフリーズ）法及び２ｏｎｅ Ｍｅ
ｌｔｉｎｇ（ゾーンメルティング）法が主に知られてい
る。
第３図及び第４図に示したそれぞれ水平Ｂｒｌｄｇｍａ
ｎ （ブリッジマン）法、Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅ
ｚｅ（グラデイエンドフリーズ）法及び２ｏｎｅ Ｍｅ
ｌｔｉｎｇ（ゾーンメルティング）法が主に知られてい
る。
水平ブリッジマン法では化合物半導体の多結晶又はその
構成元素の少なくとも１種を収納したボートと該ボート
を加熱して該化合物半導体の融液を形成させるための炉
を相対的に移動させ、またグラデイエンドフリーズ法で
は温度勾配を保持したまま温度を降下させたりして結晶
を成長させるボート成長法である。ゾーンメルティング
法は、原料となる化合物半導体多結晶の一部のみ融解し
、かつ融解部分を移動させて結晶を成長させる方法であ
る。
構成元素の少なくとも１種を収納したボートと該ボート
を加熱して該化合物半導体の融液を形成させるための炉
を相対的に移動させ、またグラデイエンドフリーズ法で
は温度勾配を保持したまま温度を降下させたりして結晶
を成長させるボート成長法である。ゾーンメルティング
法は、原料となる化合物半導体多結晶の一部のみ融解し
、かつ融解部分を移動させて結晶を成長させる方法であ
る。
上記ブリッジマン法その他の方法は図示の如く横型及び
縦型でも主に用いられている。
縦型でも主に用いられている。
また、これら化合物の成長を行う場合に重要なことは、
良好な結晶を得るための固液界面制御及び取り出し冷却
過程の制御、容器から混入する不純物の制御及びそれぞ
れの原料から合成し結晶を成長出来るようにする合成過
程の制御等である。
良好な結晶を得るための固液界面制御及び取り出し冷却
過程の制御、容器から混入する不純物の制御及びそれぞ
れの原料から合成し結晶を成長出来るようにする合成過
程の制御等である。
これらのことについてそれぞれ上記の結晶成長方法を例
にとり説明する。
にとり説明する。
まず第２図で示したブリッジマン法について説明する。
第２図において低温側反応器１と高温側反応器２がデイ
フュージョンバリアーを介して連通されており、高温反
応器２内には結晶成長用ボート（以下単にボートと記す
）３が配置されており、そのボート３内には化合物融液
５が収容され、その進行方向先端には種結晶６が設けら
れており、また低温側反応器１内の先端には化合物元素
のうち解離しやすい元素（例えばＧａＡｓでいえば＾Ｓ
）が配設されている。
フュージョンバリアーを介して連通されており、高温反
応器２内には結晶成長用ボート（以下単にボートと記す
）３が配置されており、そのボート３内には化合物融液
５が収容され、その進行方向先端には種結晶６が設けら
れており、また低温側反応器１内の先端には化合物元素
のうち解離しやすい元素（例えばＧａＡｓでいえば＾Ｓ
）が配設されている。
各反応器１．２上方に示した実線ＩＯは温度分布を示し
たものでＴＸは化合物の融点を示している。
たものでＴＸは化合物の融点を示している。
このブリッジマン法は種結晶近傍でＴ。温度以上から７
Ｍ以下に急激な温度勾配を有した状態で結晶成長がなさ
れる。
Ｍ以下に急激な温度勾配を有した状態で結晶成長がなさ
れる。
この急激な成長結晶の冷却により、結晶性の一つの指標
であるＢ、Ｐ、Ｄ、 （エッチ・ピット密度：Ｂｔｃｈ
Ｐｉｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ）又は転位密度が高くなりま
た、融点と融液の温度差もそれほど大きくとれないため
固液界面制御も困難で、また石英容器を用いた場合その
容器から混入する不純物の制御を行う酸化物気体の制御
も出来なかった。
であるＢ、Ｐ、Ｄ、 （エッチ・ピット密度：Ｂｔｃｈ
Ｐｉｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ）又は転位密度が高くなりま
た、融点と融液の温度差もそれほど大きくとれないため
固液界面制御も困難で、また石英容器を用いた場合その
容器から混入する不純物の制御を行う酸化物気体の制御
も出来なかった。
第３図に示したグラデイエンドフリーズ法では、高温側
反応器２において温度分布が徐々に低下する温度勾配を
有している。従って結晶戊長時固液界面付近の温度勾配
が小さく例えば結晶の自由表面内で結晶成長方向に垂直
な方向に１℃程度の温度差等の少しの外乱があっても固
液界面がすぐに乱れる不具合を生じた。
反応器２において温度分布が徐々に低下する温度勾配を
有している。従って結晶戊長時固液界面付近の温度勾配
が小さく例えば結晶の自由表面内で結晶成長方向に垂直
な方向に１℃程度の温度差等の少しの外乱があっても固
液界面がすぐに乱れる不具合を生じた。
また第４図に示すゾーンメルティング法においては、−
炭化合物を予め合成しておく必要があり、生産性に問題
があった。
炭化合物を予め合成しておく必要があり、生産性に問題
があった。
そこで本発明は固液界面における固化歪が少ないより安
定した化合物半導体結晶方法を提供することを目的とす
る。
定した化合物半導体結晶方法を提供することを目的とす
る。
上記課題は本発明によれば一端に半導体種結晶を配し且
つ該種結晶に接して、被成長化合物半導体の多結晶又は
構成元素の少なくとも１種を収納した結晶成長用ボート
を加熱し、前記被成長化合物半導体の融液を形成させた
後、前記種結晶に接する側から前記融液を順次冷却させ
ることによって前記種結晶に連続した単結晶を成長させ
るボート成長法による化合物半導体結晶の製造方法にお
いて、前記種結晶と被成長化合物融液との界面近傍範囲
の温度を前記界面近傍範囲後方より高い温度に保持する
温度分布とすることを特徴とする化合物半導体結晶の製
造方法によって解決される。
つ該種結晶に接して、被成長化合物半導体の多結晶又は
構成元素の少なくとも１種を収納した結晶成長用ボート
を加熱し、前記被成長化合物半導体の融液を形成させた
後、前記種結晶に接する側から前記融液を順次冷却させ
ることによって前記種結晶に連続した単結晶を成長させ
るボート成長法による化合物半導体結晶の製造方法にお
いて、前記種結晶と被成長化合物融液との界面近傍範囲
の温度を前記界面近傍範囲後方より高い温度に保持する
温度分布とすることを特徴とする化合物半導体結晶の製
造方法によって解決される。
〔作 用〕
すなわち本発明ではＧａＡｓ等の化合物半導体の結晶成
長をボート成長法で行なう場合、種結晶の融液側末端の
界面近傍範囲の温度を該化合物半導体の融点より高い温
度（第１の設定温度＝１５ないし３０℃高い温度が好ま
しい〉迄上昇させ、その後温度を降下させて該融点より
わずかに高い温度（第。
長をボート成長法で行なう場合、種結晶の融液側末端の
界面近傍範囲の温度を該化合物半導体の融点より高い温
度（第１の設定温度＝１５ないし３０℃高い温度が好ま
しい〉迄上昇させ、その後温度を降下させて該融点より
わずかに高い温度（第。
２の設定温度：５ないし１５℃高い温度が好ましい）に
て、しかもその界面近傍より融液側でその温度で保持す
る温度分布を用いるものである。
て、しかもその界面近傍より融液側でその温度で保持す
る温度分布を用いるものである。
上記第１の設定温度で該融点より１５ないし３０℃高い
温度が好ましいとした理由は、１５℃未満では温度勾配
の関係で効果が出にくくなり、一方３０℃を超えると融
液の解離の点からである。
温度が好ましいとした理由は、１５℃未満では温度勾配
の関係で効果が出にくくなり、一方３０℃を超えると融
液の解離の点からである。
また第２の設定温度で５℃未満の場合は炉内に温度分布
が生じた場合その部分が固化して多結晶を形成すること
となる。また１５℃を超えるとボートとの反応が激しく
なる。
が生じた場合その部分が固化して多結晶を形成すること
となる。また１５℃を超えるとボートとの反応が激しく
なる。
なお本発明では種結晶配置位置から反応器反応進行方向
であってメルトのうち解離圧の高い成分（ＧａＡｓでい
えばＡｓ成分）の配置位置近傍塩を、結晶が固化した後
の急激な冷却を防止するために１０００〜１２００℃程
度にし、それより６２０℃程度の温度にしてＡｓの量（
解離圧）をコントロールする。
であってメルトのうち解離圧の高い成分（ＧａＡｓでい
えばＡｓ成分）の配置位置近傍塩を、結晶が固化した後
の急激な冷却を防止するために１０００〜１２００℃程
度にし、それより６２０℃程度の温度にしてＡｓの量（
解離圧）をコントロールする。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の詳細な説明するための模式図である。
第１図に示した実施例はＧａＡｓの横型ボート成長法で
あり結晶成長用ボートとしては石英製ボートを使用した
。
あり結晶成長用ボートとしては石英製ボートを使用した
。
本方法で使用する装置は従来法で用いた装置と同一でよ
く、本実施例では幅７５ｍｍ、長さ５５０ｍｍの半円形
ボート３を用いＧａとＡｓを直接合成して６０００ ｇ
のＧａＡｓ結晶を図示温度分布で製造した。炉（図示せ
ず）内に反応器をセットしてボート３内の種結晶６の端
部から約１００ａｕｎの範囲（固液界面制御ゾーン）で
は融点（ＴＸ ） １２３８℃から徐々に上昇させＴｘ
湿温度り約２５℃高い温度としそれからまた徐々に温度
を下げＴ、温度より約１０℃高い温度までとし、それ以
降のメルト保持の高温ゾーンではその温度を維持させた
。一方種結晶６から前方の温度はまず種結晶の長さ方向
中央部で約１０５０℃としてその温度をアフターヒータ
ーゾーン及び急冷防止ゾーン迄保持し、それ以前は約１
００ｍｍの長さで温度を６２０℃に降下させそれ以前は
その温度を維持させた。本実施例では図の状態から結晶
成長が進行するにつれて反応器を炉に対して相対的に左
側に進行させた。その速度は２ｍｍ／時〜４ｆｆｌｆｆ
ｌ／時程度であった。
く、本実施例では幅７５ｍｍ、長さ５５０ｍｍの半円形
ボート３を用いＧａとＡｓを直接合成して６０００ ｇ
のＧａＡｓ結晶を図示温度分布で製造した。炉（図示せ
ず）内に反応器をセットしてボート３内の種結晶６の端
部から約１００ａｕｎの範囲（固液界面制御ゾーン）で
は融点（ＴＸ ） １２３８℃から徐々に上昇させＴｘ
湿温度り約２５℃高い温度としそれからまた徐々に温度
を下げＴ、温度より約１０℃高い温度までとし、それ以
降のメルト保持の高温ゾーンではその温度を維持させた
。一方種結晶６から前方の温度はまず種結晶の長さ方向
中央部で約１０５０℃としてその温度をアフターヒータ
ーゾーン及び急冷防止ゾーン迄保持し、それ以前は約１
００ｍｍの長さで温度を６２０℃に降下させそれ以前は
その温度を維持させた。本実施例では図の状態から結晶
成長が進行するにつれて反応器を炉に対して相対的に左
側に進行させた。その速度は２ｍｍ／時〜４ｆｆｌｆｆ
ｌ／時程度であった。
このようにして製造されたＧａＡｓ単結晶について種結
晶側１００ｕ位置（固化率（ｇ） ＝Ｏ，１５）のＢ、
Ｐ、Ｄ、 （エッチピット密度）は３．６ ｘｉｏ”
／ａｍ！、一方テイル側４５０ｍｍの位置（同化率（
ｇ）＝０．８）のＢ、Ｐ、 Ｄ、は４．３ ＸＩＯ’
／ｃｒｌであったε、Ｐ、Ｄ、ｌ；！ＫＯＨ溶融液を用
いて行なった。
晶側１００ｕ位置（固化率（ｇ） ＝Ｏ，１５）のＢ、
Ｐ、Ｄ、 （エッチピット密度）は３．６ ｘｉｏ”
／ａｍ！、一方テイル側４５０ｍｍの位置（同化率（
ｇ）＝０．８）のＢ、Ｐ、 Ｄ、は４．３ ＸＩＯ’
／ｃｒｌであったε、Ｐ、Ｄ、ｌ；！ＫＯＨ溶融液を用
いて行なった。
比較例として本実施例と同じ大きさの幅７５ｍｍ長さ５
５０ｍｍのボートを用いてＧａとＡｓとを直接合成して
６０００ ｇの結晶をグラデイエンドフリーズ法（第３
図）により製造した。得られたＧａＡｓ結晶の後半部分
で欠陥多結晶化し、完全な単結晶とはならなかった。
５０ｍｍのボートを用いてＧａとＡｓとを直接合成して
６０００ ｇの結晶をグラデイエンドフリーズ法（第３
図）により製造した。得られたＧａＡｓ結晶の後半部分
で欠陥多結晶化し、完全な単結晶とはならなかった。
以上説明した様に本発明によれば従来法より安定した欠
陥の少ない化合物半導体、特にＧａＡｓの単結晶を製造
することができた。
陥の少ない化合物半導体、特にＧａＡｓの単結晶を製造
することができた。
第１図は本発明の詳細な説明するための模式第２図から
第４図鑑は従来技術を説明するための模式図であり、特
に第２図はＨｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｒｉｄｇｍａｎ法
、第３図はＧｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅｚｅ法、第４図
ハＺｏｎｅＭｅｌｔｉｎｇ法を示す。 ｌ・・・低温側反応器、 ２・・・高温側反応器、３
・・・結晶成長用ボート、− ４・・・ディフユージョン・バリアー、５・・・化合物
融液、 ６・・・種結晶、７・・・化合物のうち解
離しゃすい物質、Ｔｗ・・・化合物の融点、 １ｏ・・
・温度分布。 第 １ 図 従来例 第２図 従来例 ！４３図 従来例 篤４図
第４図鑑は従来技術を説明するための模式図であり、特
に第２図はＨｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｒｉｄｇｍａｎ法
、第３図はＧｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅｚｅ法、第４図
ハＺｏｎｅＭｅｌｔｉｎｇ法を示す。 ｌ・・・低温側反応器、 ２・・・高温側反応器、３
・・・結晶成長用ボート、− ４・・・ディフユージョン・バリアー、５・・・化合物
融液、 ６・・・種結晶、７・・・化合物のうち解
離しゃすい物質、Ｔｗ・・・化合物の融点、 １ｏ・・
・温度分布。 第 １ 図 従来例 第２図 従来例 ！４３図 従来例 篤４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一端に半導体種結晶を配し且つ該種結晶に接して、
被成長化合物半導体の多結晶又は構成元素の少なくとも
１種を収納した結晶成長用ボートを加熱し、前記被成長
化合物半導体の融液を形成させた後、前記種結晶に接す
る側から前記融液を順次冷却させることによって前記種
結晶に連続した単結晶を成長させるボート成長法による
化合物半導体結晶の製造方法において、 前記種結晶と被成長化合物融液との界面近傍範囲の温度
を前記界面近傍範囲後方より高い温度に保持する温度分
布とすることを特徴とする化合物半導体結晶の製造方法
。 ２、ボートもしくは炉を移動させて前記結晶成長を行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記温度分布を前記種結晶側からボート後端側に向
かって移動させて結晶成長を行うことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28193589A JP2856458B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28193589A JP2856458B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03146494A true JPH03146494A (ja) | 1991-06-21 |
| JP2856458B2 JP2856458B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=17645982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28193589A Expired - Lifetime JP2856458B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2856458B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023127737A (ja) * | 2022-03-02 | 2023-09-14 | 東京都公立大学法人 | 化合物及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6228929B1 (en) | 1999-09-16 | 2001-05-08 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Electrically conductive rubber composition and article of manufacture, including tire, having component thereof |
-
1989
- 1989-10-31 JP JP28193589A patent/JP2856458B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023127737A (ja) * | 2022-03-02 | 2023-09-14 | 東京都公立大学法人 | 化合物及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2856458B2 (ja) | 1999-02-10 |
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Legal Events
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