JPH0316995A - 化合物半導体単結晶成長方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶成長方法Info
- Publication number
- JPH0316995A JPH0316995A JP14990689A JP14990689A JPH0316995A JP H0316995 A JPH0316995 A JP H0316995A JP 14990689 A JP14990689 A JP 14990689A JP 14990689 A JP14990689 A JP 14990689A JP H0316995 A JPH0316995 A JP H0316995A
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- Japan
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- single crystal
- carbon
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- compound semiconductor
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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、単結晶製造技術さらには液体封止高圧引上げ
法（以下、ＬＥＣ法と称する）による化合物半導体単結
晶の製造方法に関し、特に炭素濃度が低くかつばらつき
の少ないＧ ａ Ａ ｓ単結晶の製造に利用して効果的
な技術に関する。
法（以下、ＬＥＣ法と称する）による化合物半導体単結
晶の製造方法に関し、特に炭素濃度が低くかつばらつき
の少ないＧ ａ Ａ ｓ単結晶の製造に利用して効果的
な技術に関する。
［従来の技術］
ＧａＡｓやＩｎ−Ｐのような化合物半導体単結晶の製造
方法として、溶融Ｂ２０３などでるつぼ内の原料融液を
封止した状態で融液表面に種結晶をつけ、これを回転さ
せながら単結晶の引上げを行なうＬＥＣ法が工業的に実
施されている。ＬＥＣ法では，ヒーターや熱遮蔽体とし
てグラファイト等のカーボン材が用いられており、この
ようなカーボン材を用いた単結晶引上げ装置では、育成
された単結晶中に高濃度の炭素が含有されることが知ら
れている。結晶中に炭素が含まれるのは、封止剤として
のＢ２．０３の一部が分解してｏ２が発生し、この０２
がカーボン製炉材と反応してＣ○やＣＯ２ガスとなりこ
れがＢ２０，中に侵入して分離して炭素となり原料融液
を汚染するためと考えられる。
方法として、溶融Ｂ２０３などでるつぼ内の原料融液を
封止した状態で融液表面に種結晶をつけ、これを回転さ
せながら単結晶の引上げを行なうＬＥＣ法が工業的に実
施されている。ＬＥＣ法では，ヒーターや熱遮蔽体とし
てグラファイト等のカーボン材が用いられており、この
ようなカーボン材を用いた単結晶引上げ装置では、育成
された単結晶中に高濃度の炭素が含有されることが知ら
れている。結晶中に炭素が含まれるのは、封止剤として
のＢ２．０３の一部が分解してｏ２が発生し、この０２
がカーボン製炉材と反応してＣ○やＣＯ２ガスとなりこ
れがＢ２０，中に侵入して分離して炭素となり原料融液
を汚染するためと考えられる。
育成結晶中に取り込まれた炭素は、浅いアクセプタとし
て作用するが、従来の製造技術ではその濃度を一定にで
きないため、結晶の電気的特性やイオン注入後の活性化
率が不均一になるという問題があった。
て作用するが、従来の製造技術ではその濃度を一定にで
きないため、結晶の電気的特性やイオン注入後の活性化
率が不均一になるという問題があった。
従来、ＬＥＣ法で育戒されたＧ ａ Ａ ｓ単結晶中の
炭素濃度を減らす方法として、■引上げ装置に使用され
るカーボン材を減らしたり、カーボン製炉材を織布材か
らソリッド材に変更する方法や，■カーボン製炉材をＡ
ＭＮ膜でコートしたり （稲田知己他： ＬＥＣ法半絶
縁性Ｇ ａ Ａ ｓにおけるカーボン化の検討、応用物
理学会上９８６年春季第３３回応用物理学会関係連合講
演会）、■高圧合成後パブリングする方法（特公昭６０
−６９］８号公報）が試みられている。
炭素濃度を減らす方法として、■引上げ装置に使用され
るカーボン材を減らしたり、カーボン製炉材を織布材か
らソリッド材に変更する方法や，■カーボン製炉材をＡ
ＭＮ膜でコートしたり （稲田知己他： ＬＥＣ法半絶
縁性Ｇ ａ Ａ ｓにおけるカーボン化の検討、応用物
理学会上９８６年春季第３３回応用物理学会関係連合講
演会）、■高圧合成後パブリングする方法（特公昭６０
−６９］８号公報）が試みられている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながらよ記■のカーボン材を減らしたりカーボン
材料を変更する方法は、結晶育成過程における適正な温
度環境を実現する上で限界がある。
材料を変更する方法は、結晶育成過程における適正な温
度環境を実現する上で限界がある。
また、上記■のカーボン表面にコーティングする方法は
、ヒーター電極な゛どコーティング不可能な部分があり
、またＢＮ，ＡＤ．Ｎなどのコーティングは高価である
ため大きな炉材には適用が困難であるだけでなく、実際
にＢＮコー１・シたヒーターを用いて実際に結晶成長を
行なっても、成長方向の炭素濃度を十分に均一化するこ
とはできないことか本発明考らの実験によって明らかに
なった。
、ヒーター電極な゛どコーティング不可能な部分があり
、またＢＮ，ＡＤ．Ｎなどのコーティングは高価である
ため大きな炉材には適用が困難であるだけでなく、実際
にＢＮコー１・シたヒーターを用いて実際に結晶成長を
行なっても、成長方向の炭素濃度を十分に均一化するこ
とはできないことか本発明考らの実験によって明らかに
なった。
さらに、上記■のバブリング方法では、融液中に合戊さ
れなかった不純物（炭素や過剰砒素）を含有し、また融
液の均質化が十分になされないために、パブリンク処理
を行なっても完全には不純物を除去できない。
れなかった不純物（炭素や過剰砒素）を含有し、また融
液の均質化が十分になされないために、パブリンク処理
を行なっても完全には不純物を除去できない。
このように以上の方法は、いずれも、炭素濃度は低下す
るものの依然として戊長方向の濃度差があり、ＩＣ川Ｊ
＆板に要求される低炭素濃度で１つ成長方向の炭素濃度
の均−な結晶を歩留まりよく製造することはできなかっ
た。
るものの依然として戊長方向の濃度差があり、ＩＣ川Ｊ
＆板に要求される低炭素濃度で１つ成長方向の炭素濃度
の均−な結晶を歩留まりよく製造することはできなかっ
た。
本発明は、」二記問題点に着目してなされたものでその
目的とするところは炭素濃度が低く１つ均−ｌ’ＪＥの
高い化合物半導体単結晶の製造技術を提供することにあ
る。
目的とするところは炭素濃度が低く１つ均−ｌ’ＪＥの
高い化合物半導体単結晶の製造技術を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］
本発明者は、ヒーター等の炉材の素材を変えずに炭素濃
度を減らせないか鋭意検討した結果、炉３ 内で最も高温になるのはヒーターであることからカーボ
ン製ヒーターの抵抗値を変えることによって炉材から発
生するＣＯガスを減らせるのではないかとの着想を得た
。そこで、結晶引上げ装置を用いて育成時とほぼ同一の
条件でカーボン製ヒーターの電極間抵抗を種々変えて畦
位時間当り発生する炉内ＣＯガス濃度を測定した。その
結果、両者には第↑図に示すような相関があり、電極間
抵抗を高くすることによって炉内発生ＣＯガスを減らす
ことができることを見出した。
度を減らせないか鋭意検討した結果、炉３ 内で最も高温になるのはヒーターであることからカーボ
ン製ヒーターの抵抗値を変えることによって炉材から発
生するＣＯガスを減らせるのではないかとの着想を得た
。そこで、結晶引上げ装置を用いて育成時とほぼ同一の
条件でカーボン製ヒーターの電極間抵抗を種々変えて畦
位時間当り発生する炉内ＣＯガス濃度を測定した。その
結果、両者には第↑図に示すような相関があり、電極間
抵抗を高くすることによって炉内発生ＣＯガスを減らす
ことができることを見出した。
なお、カーボン製ヒーターの電極間抵抗値は、ヒーター
の長さや断面積を変えることで調整した。
の長さや断面積を変えることで調整した。
この発明は上記のような知見に基づいてなされたもので
、単結晶引」二げ装置を構戒するカーボン製ヒーターと
して、電極間抵抗値が０．０４Ω以上、好ましくは０．
０６Ω以上の等方性高密度黒鉛を用いることを提案する
ものである。
、単結晶引」二げ装置を構戒するカーボン製ヒーターと
して、電極間抵抗値が０．０４Ω以上、好ましくは０．
０６Ω以上の等方性高密度黒鉛を用いることを提案する
ものである。
［作用］
カーボン製ヒーターの材料として電極間抵抗値が０．０
４Ω以上の等方性黒鉛を用いると単位時４ 間当りの炉内ＣＯガス発生量を１０ｐｐｍ／ｈｒ以下に
抑えることができ、これによって結晶引上げ開始時と終
了時の炉内ＣＯガス濃度の変化を小さくすることができ
、低濃度でしかも成長方向に沿って均一な炭素濃度の単
結晶を育或することができる。
４Ω以上の等方性黒鉛を用いると単位時４ 間当りの炉内ＣＯガス発生量を１０ｐｐｍ／ｈｒ以下に
抑えることができ、これによって結晶引上げ開始時と終
了時の炉内ＣＯガス濃度の変化を小さくすることができ
、低濃度でしかも成長方向に沿って均一な炭素濃度の単
結晶を育或することができる。
［実施例］
第２図には本発明方法に使用した単結晶成長装置の一例
を示す。
を示す。
この実施例の結晶成長装置は、密閉型の高圧弓上げ炉１
内にるっぽ２が支持軸３により回転可能に支持され、る
っぽ２の周囲にカーボン製ヒーター４が配置されている
。そして、ヒーター４の外側には同しくカーボン製の熱
遮蔽体５が配置されているとともに、るっぽ２の上方か
らは下端に種結晶を有する引上げ軸６が垂下されている
。なお、るつぼ２内には原料とともに封止剤を入れるよ
うになっており、原料融液７の表面をＢ２０３からなる
液休封止剤８によって封止した状態でＧ ａ Ａ ｓ単
結晶の引上げが行なわれるようにされている。
内にるっぽ２が支持軸３により回転可能に支持され、る
っぽ２の周囲にカーボン製ヒーター４が配置されている
。そして、ヒーター４の外側には同しくカーボン製の熱
遮蔽体５が配置されているとともに、るっぽ２の上方か
らは下端に種結晶を有する引上げ軸６が垂下されている
。なお、るつぼ２内には原料とともに封止剤を入れるよ
うになっており、原料融液７の表面をＢ２０３からなる
液休封止剤８によって封止した状態でＧ ａ Ａ ｓ単
結晶の引上げが行なわれるようにされている。
この実施例では、上記ヒーター４は電極間抵抗値が０．
０６Ωのカーボン製とした。
０６Ωのカーボン製とした。
上記高圧単結晶引上げ装置を用いて、Ｌ Ｅ Ｃ法によ
りＧａＡｓ単結晶を育威した。Ｇ ａ Ａ ｓの原料と
して、７Ｎ （９９．９９９９９％）の高純度Ｇａ，Ａ
ｓを直径６インチのＰＢＮ製るつぼに入れ、その上に封
止剤となるＢ，０３をのせ、高圧引上げ炉内にセットし
た。高圧引上げ．炉内をＡｒガスで置換してから、３０
ｋｇ／ｃＪの圧力を加え、４６０℃に昇温し、Ｂ２０３
を溶融した後、６００〜７ ０ ０ ’Ｃまで昇温して
ＧａＡｓ多結晶を合或した。
りＧａＡｓ単結晶を育威した。Ｇ ａ Ａ ｓの原料と
して、７Ｎ （９９．９９９９９％）の高純度Ｇａ，Ａ
ｓを直径６インチのＰＢＮ製るつぼに入れ、その上に封
止剤となるＢ，０３をのせ、高圧引上げ炉内にセットし
た。高圧引上げ．炉内をＡｒガスで置換してから、３０
ｋｇ／ｃＪの圧力を加え、４６０℃に昇温し、Ｂ２０３
を溶融した後、６００〜７ ０ ０ ’Ｃまで昇温して
ＧａＡｓ多結晶を合或した。
そのまま炉内を１４００℃までさらに昇温してＧａ Ａ
ｓ多結晶を溶融させてから高圧引上げ炉内の圧力を２
０ ｋｇ／ｃｄまで徐々に減圧した後、るつぼ内の融
液に種結晶をつけてＧ ａ Ａ ｓ単結晶を引上げた。
ｓ多結晶を溶融させてから高圧引上げ炉内の圧力を２
０ ｋｇ／ｃｄまで徐々に減圧した後、るつぼ内の融
液に種結晶をつけてＧ ａ Ａ ｓ単結晶を引上げた。
Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶育成開始および終了時にそれぞれ
炉内Ｃｏガス濃度を測定したところ１００ｐｐｍと３
０ ０ ｐｐｍであった。
炉内Ｃｏガス濃度を測定したところ１００ｐｐｍと３
０ ０ ｐｐｍであった。
こうして、引上げた単結晶中の炭素濃度はシード側テ３
． ５ Ｘ １ ０”ｆｆｉ−３、テ− ＃ ｉｌｒ
ｌ テ３。４Ｘ１０１５ｃｍ−３であった。同様の方法
で本発明を適用しなかった場合（カーボン製ヒーターの
電極間抵抗値（０．０３Ω）には、高圧引上げ炉内のＣ
Ｏ濃度は大きく増加し、結晶育成終了後には、およそ６
０ ０−７ ０ ０ｐｐｍ、時には１０００ｐｐｍを
超えることもあった。このような場合の単結晶内の炭素
濃度はシード側、テール側でそれぞれ、３．２Ｘ １
０１″ａｎ ａ， ６ ． ７ Ｘ １ ０”ｃｍ−３
であり、高速集積回路素子用基板としては実用に耐えぬ
ものであった。
． ５ Ｘ １ ０”ｆｆｉ−３、テ− ＃ ｉｌｒ
ｌ テ３。４Ｘ１０１５ｃｍ−３であった。同様の方法
で本発明を適用しなかった場合（カーボン製ヒーターの
電極間抵抗値（０．０３Ω）には、高圧引上げ炉内のＣ
Ｏ濃度は大きく増加し、結晶育成終了後には、およそ６
０ ０−７ ０ ０ｐｐｍ、時には１０００ｐｐｍを
超えることもあった。このような場合の単結晶内の炭素
濃度はシード側、テール側でそれぞれ、３．２Ｘ １
０１″ａｎ ａ， ６ ． ７ Ｘ １ ０”ｃｍ−３
であり、高速集積回路素子用基板としては実用に耐えぬ
ものであった。
なお、上詰実施例ではカーボン製ヒーターの抵抗値を所
望の値にするのに、ヒーターの長さ、断面積等を変える
としたが、長さ、断面積とともに密度を変えるようにし
てもよい。
望の値にするのに、ヒーターの長さ、断面積等を変える
としたが、長さ、断面積とともに密度を変えるようにし
てもよい。
さらに、上記実施例では、Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶の成長
を例にとって説明したが，この発明はＧａＡｓに限定さ
れずＩｎＰその他の化合物半導体単結晶の成長に利用で
きる・ ［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明は、単結晶引上げ＝７ 装置を構或するヒーターとして、電極間抵抗値が０．０
４Ω以上、好ましくは０．０６Ω以上の等方性高密度黒
鉛を用いるようにしたので、単位時間当りの炉内ＣＯガ
ス発生量を１ ０ｐｐｍ／ｈｒ以下に抑えることができ
、これによって結晶引上げ開始時と終了時の炉内ＣＯガ
ス濃度の変化を小さくすることができ、低濃度でしかも
成長方向に沿って均一な炭素濃度の単結晶を育成するこ
とができるという効果がある。
を例にとって説明したが，この発明はＧａＡｓに限定さ
れずＩｎＰその他の化合物半導体単結晶の成長に利用で
きる・ ［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明は、単結晶引上げ＝７ 装置を構或するヒーターとして、電極間抵抗値が０．０
４Ω以上、好ましくは０．０６Ω以上の等方性高密度黒
鉛を用いるようにしたので、単位時間当りの炉内ＣＯガ
ス発生量を１ ０ｐｐｍ／ｈｒ以下に抑えることができ
、これによって結晶引上げ開始時と終了時の炉内ＣＯガ
ス濃度の変化を小さくすることができ、低濃度でしかも
成長方向に沿って均一な炭素濃度の単結晶を育成するこ
とができるという効果がある。
第１図はカーボン製ヒーターの電極間抵抗値を変えたと
きの炉内ＣＯガスの単位時間当りの発生量を示すグラフ
、 第２図は本発明方法を適用した単結晶引上げ装置の一例
を示す断面図である。 １・・・・・・高圧引上げ炉、２・・・・・・るつぼ、
４・・・・発熱体（ヒーター）、５・・・・・熱遮蔽体
。 ８一
きの炉内ＣＯガスの単位時間当りの発生量を示すグラフ
、 第２図は本発明方法を適用した単結晶引上げ装置の一例
を示す断面図である。 １・・・・・・高圧引上げ炉、２・・・・・・るつぼ、
４・・・・発熱体（ヒーター）、５・・・・・熱遮蔽体
。 ８一
Claims (1)
- （１）るつぼ内に原料および封止剤を入れて高圧引上げ
炉内に配置し、発熱体により加熱して融解させ、その原
料融液表面を封止剤で覆った状態で種結晶を接触させて
これを徐々に引き上げることにより化合物半導体単結晶
の成長を行う単結晶成長装置において、上記高圧引上げ
炉内に配置されるカーボン製炉材のうち少なくとも発熱
体として、電極間抵抗が０．０４Ω以上の抵抗値を有す
る等方性高密度黒鉛で形成されたものを用いたことを特
徴とする化合物半導体単結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14990689A JPH0699236B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 化合物半導体単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14990689A JPH0699236B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 化合物半導体単結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316995A true JPH0316995A (ja) | 1991-01-24 |
| JPH0699236B2 JPH0699236B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=15485184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14990689A Expired - Fee Related JPH0699236B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 化合物半導体単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699236B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-12 JP JP14990689A patent/JPH0699236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0699236B2 (ja) | 1994-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |