JPH03237088A - 単結晶成長方法 - Google Patents
単結晶成長方法Info
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- JPH03237088A JPH03237088A JP3193290A JP3193290A JPH03237088A JP H03237088 A JPH03237088 A JP H03237088A JP 3193290 A JP3193290 A JP 3193290A JP 3193290 A JP3193290 A JP 3193290A JP H03237088 A JPH03237088 A JP H03237088A
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- crystal
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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ＩｎＰ単結晶の育成技術に関し、特にイオウも
しくは亜鉛をドープしたＩｎＰ単結晶を液体封止チョク
ラルスキー法（以下、ＬＥＣ法と称する）により製造す
る場合に利用して効果のある技術に関する。
しくは亜鉛をドープしたＩｎＰ単結晶を液体封止チョク
ラルスキー法（以下、ＬＥＣ法と称する）により製造す
る場合に利用して効果のある技術に関する。
［従来の技術］
ＩｎＰ単結晶の育成法の一つにＬＥＣ法がある。
ＬＥＣ法によりＩｎＰ単結晶を育成する場合、温度勾配
が小さいと、液体封止剤の表面温度が高くなりすぎて結
晶引上げ中に封止剤上にさらされた単結晶の表面が分解
し、はなはだしくは溶解が始まり引上げができなくなる
。そのため、ＬＥＣ法によるＩｎＰ単結晶の育成では結
晶軸方向の温度勾配を大きくしなくてはならなかった。
が小さいと、液体封止剤の表面温度が高くなりすぎて結
晶引上げ中に封止剤上にさらされた単結晶の表面が分解
し、はなはだしくは溶解が始まり引上げができなくなる
。そのため、ＬＥＣ法によるＩｎＰ単結晶の育成では結
晶軸方向の温度勾配を大きくしなくてはならなかった。
しかし、逆に温度勾配が大きすぎると、結晶内の熱応力
が大きくなり、ＥＰＤ （転位密度）が増加するという
問題が生じる。
が大きくなり、ＥＰＤ （転位密度）が増加するという
問題が生じる。
このように、従来のＬＥＣ法によるＩｎＰ単結晶の育成
においては、温度勾配の制御で単結晶化と低ＥＰＤ化の
両方の要求を同時に遠戚することができなかった。
においては、温度勾配の制御で単結晶化と低ＥＰＤ化の
両方の要求を同時に遠戚することができなかった。
このような問題点を解決する方法として最近では、蒸気
圧制御法が注目され、蒸気圧制御で単結晶化率を高くし
かつＥＰＤを低くするため様々な技術が提案されている
（例えば■特開昭６０−１１２７８号、■特開昭６Ｃ）
−１１２９９号、■特開昭６３−２７４６９０号等）。
圧制御法が注目され、蒸気圧制御で単結晶化率を高くし
かつＥＰＤを低くするため様々な技術が提案されている
（例えば■特開昭６０−１１２７８号、■特開昭６Ｃ）
−１１２９９号、■特開昭６３−２７４６９０号等）。
［発明が解決しようとする問題点］
上記従来技術のうちのや■の発明では、容器内を高圧に
するため引上げ軸やるつぼ回転軸を封止剤で封止するな
どして容器を密閉構造にしているので、装置および作業
が複雑になり、はなはだしくは育成ごとに密閉容器の一
部を破壊しなければならなくなるという欠点がある。
するため引上げ軸やるつぼ回転軸を封止剤で封止するな
どして容器を密閉構造にしているので、装置および作業
が複雑になり、はなはだしくは育成ごとに密閉容器の一
部を破壊しなければならなくなるという欠点がある。
また■の発明では内側容器内の最低温度を７００℃を超
えるように保持しているが、これでは赤リンの蒸気圧が
１００気圧を超えてしまう。それでは、容器内に仕込ん
だ赤リンの量でリン圧を制御したらどうかという考えが
ある。しかし、その方法では昇温中に容器内外の圧力差
が非常に大きくなって、封止剤を通してリンが容器外に
抜けることは避けられず、リン圧の制御は困難である。
えるように保持しているが、これでは赤リンの蒸気圧が
１００気圧を超えてしまう。それでは、容器内に仕込ん
だ赤リンの量でリン圧を制御したらどうかという考えが
ある。しかし、その方法では昇温中に容器内外の圧力差
が非常に大きくなって、封止剤を通してリンが容器外に
抜けることは避けられず、リン圧の制御は困難である。
一方、■の発明では上記のようなことは起らないが、液
体封止剤中の温度勾配が］、 ＯＯ℃／ ｃｍ以下では
低転位化の効果が得られない。特にアンドープやＦｅド
ープ、ＳｎドープＩｎＰでは殆ど効果はなく、不純物硬
化作用を持つＳドープやＺｎドープＩｎＰでも温度勾配
が９０℃／ ｃｍ以下でなければ効果がない。
体封止剤中の温度勾配が］、 ＯＯ℃／ ｃｍ以下では
低転位化の効果が得られない。特にアンドープやＦｅド
ープ、ＳｎドープＩｎＰでは殆ど効果はなく、不純物硬
化作用を持つＳドープやＺｎドープＩｎＰでも温度勾配
が９０℃／ ｃｍ以下でなければ効果がない。
ところで、上記したように、イオウや亜鉛を含むＩｎＰ
単結晶では、不純物硬化作用を利用して、転位密度を低
くすることが可能である。しかし、直径２インチのＩｎ
Ｐ単結晶において平均ＥＰＤを５００ｃｍ−”以下とす
るには、キャリア濃度が（６〜７） Ｘ １０”ｃｍ−
’以上になるまでドーパント（不純物）を注入しなけれ
ばならない。このようにキャリア濃度の高い単結晶にあ
っては、デバ− イスを製造する際に基板上にエピタキシャル成長を行な
うと、結晶中のドーパントがエピタキシャル層中に拡散
して抵抗率が変化してしまうという問題を生じる。
単結晶では、不純物硬化作用を利用して、転位密度を低
くすることが可能である。しかし、直径２インチのＩｎ
Ｐ単結晶において平均ＥＰＤを５００ｃｍ−”以下とす
るには、キャリア濃度が（６〜７） Ｘ １０”ｃｍ−
’以上になるまでドーパント（不純物）を注入しなけれ
ばならない。このようにキャリア濃度の高い単結晶にあ
っては、デバ− イスを製造する際に基板上にエピタキシャル成長を行な
うと、結晶中のドーパントがエピタキシャル層中に拡散
して抵抗率が変化してしまうという問題を生じる。
この発明は、上記のような問題点を解決すべくなされた
もので、その目的とするところは、比較的簡単な装置を
用いて、しかも装置の一部を破壊したり、ドーパント量
を増加させることなく、転位密度が低くかつ単結晶化率
の高いＳまたはＺｎ含有ＩｎＰ単結晶を工業的に製造で
きるような結晶製造技術を提供することにある。
もので、その目的とするところは、比較的簡単な装置を
用いて、しかも装置の一部を破壊したり、ドーパント量
を増加させることなく、転位密度が低くかつ単結晶化率
の高いＳまたはＺｎ含有ＩｎＰ単結晶を工業的に製造で
きるような結晶製造技術を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
本出願人は、先に上記と同一の目的を遠戚するため、Ｌ
ＥＣ法によりイオウもしくは亜鉛を含むＩｎＰ単結晶を
育成するにあたり、上記るつぼの周囲を、少なくとも結
晶引上げ軸が貫通する部位に上記引上げ軸と嵌合する円
筒部が形成されてなる半密閉型容器で覆うとともに、上
記半密閉型容器には、引上げ軸の隙間から流出する揮発
性元素の蒸気の減少分を補給する蒸気補給手段を接続し
、該蒸気補給手段によって上記半密閉型容器内に０゜０
１ａｔｍ以上４ａｔｍ以下のリン蒸気圧を加え、かつ液
体封止剤の鉛直方向温度勾配を５０℃／ｃｍ以上９０℃
／ ｃｍ以下に制御して結晶の引上げを行なうことを特
徴とする発明を提案したく特願平１−５４０００号）。
ＥＣ法によりイオウもしくは亜鉛を含むＩｎＰ単結晶を
育成するにあたり、上記るつぼの周囲を、少なくとも結
晶引上げ軸が貫通する部位に上記引上げ軸と嵌合する円
筒部が形成されてなる半密閉型容器で覆うとともに、上
記半密閉型容器には、引上げ軸の隙間から流出する揮発
性元素の蒸気の減少分を補給する蒸気補給手段を接続し
、該蒸気補給手段によって上記半密閉型容器内に０゜０
１ａｔｍ以上４ａｔｍ以下のリン蒸気圧を加え、かつ液
体封止剤の鉛直方向温度勾配を５０℃／ｃｍ以上９０℃
／ ｃｍ以下に制御して結晶の引上げを行なうことを特
徴とする発明を提案したく特願平１−５４０００号）。
この先願発明で液体封止剤の鉛直方向温度勾配を５０℃
／ ａｍ以上９０℃／ ｃｍ以下に制御しているのは、
温度勾配が５０℃／ ｃｍ未満になると双晶の発生する
確率が高くなるからである。本発明者は、双晶の発生原
因について考察した結果、固液界面における温度の揺ら
ぎが原因ではないかと考えた。
／ ａｍ以上９０℃／ ｃｍ以下に制御しているのは、
温度勾配が５０℃／ ｃｍ未満になると双晶の発生する
確率が高くなるからである。本発明者は、双晶の発生原
因について考察した結果、固液界面における温度の揺ら
ぎが原因ではないかと考えた。
従って、この温度揺らぎを非常に小さく抑えることがで
きれば、温度勾配を５０℃／ ｃｍ未満にしても双晶の
発生を抑制することができると考えられる。例えば特願
平１−１９９２０３号の発明において開示されているよ
うに熱遮蔽板を内側容器内に設置することで双晶の発生
を抑えることができるのは、その証左である。すなわち
、熱遮蔽板がガス対流を抑えているため、温度の揺らぎ
を減少でき、その結果、双晶の発生を抑えることができ
ると考えられる。
きれば、温度勾配を５０℃／ ｃｍ未満にしても双晶の
発生を抑制することができると考えられる。例えば特願
平１−１９９２０３号の発明において開示されているよ
うに熱遮蔽板を内側容器内に設置することで双晶の発生
を抑えることができるのは、その証左である。すなわち
、熱遮蔽板がガス対流を抑えているため、温度の揺らぎ
を減少でき、その結果、双晶の発生を抑えることができ
ると考えられる。
また、内側容器の下部の温度が低い方がガス対流による
温度揺らぎが小さくなり、特に内側容器内の最低温度部
である蒸気補給部の温度が７００℃以下では双晶を誘発
するほどではないことが分かってきた。このような考え
をもとに我々はつぎの発明に至った。
温度揺らぎが小さくなり、特に内側容器内の最低温度部
である蒸気補給部の温度が７００℃以下では双晶を誘発
するほどではないことが分かってきた。このような考え
をもとに我々はつぎの発明に至った。
すなわち、ＬＥＣ法によりイオウもしくは亜鉛を含むＩ
ｎＰ単結晶を育成するにあたり、上記るつぼの周囲を、
少なくとも結晶引上げ軸が貫通ずる部位に上記引上げ軸
と嵌合する円筒部が形成されてなる半密閉容器で覆うと
ともに、上記半密閉型容器には、引上げ軸の隙間から流
出する蒸気補給手段を接続し、該蒸気補給手段によって
上記半密閉型容器内に０．０１ａｔｍ以上４ａｕｍ以下
のリン蒸気圧を加え、かつ液体封止剤の鉛直方向温度勾
配を５℃／ ｃｍ以上５０℃／ ｃｍ未満に、また上記
蒸気補給部の温度を３００℃以上７００℃以下に制御し
て結晶の引上げを行なうようにする。
ｎＰ単結晶を育成するにあたり、上記るつぼの周囲を、
少なくとも結晶引上げ軸が貫通ずる部位に上記引上げ軸
と嵌合する円筒部が形成されてなる半密閉容器で覆うと
ともに、上記半密閉型容器には、引上げ軸の隙間から流
出する蒸気補給手段を接続し、該蒸気補給手段によって
上記半密閉型容器内に０．０１ａｔｍ以上４ａｕｍ以下
のリン蒸気圧を加え、かつ液体封止剤の鉛直方向温度勾
配を５℃／ ｃｍ以上５０℃／ ｃｍ未満に、また上記
蒸気補給部の温度を３００℃以上７００℃以下に制御し
て結晶の引上げを行なうようにする。
なお、ここで、温度勾配とは融液界面と封止剤表面の温
度差を封止剤の厚さで除した値である。
度差を封止剤の厚さで除した値である。
［作用］
上記した手段によれば、半密閉容器内に印加されたリン
蒸気圧によって封止剤上にさらされた単結晶の表面から
蒸気圧の高いリンが蒸発するのを防止できるとともに、
温度勾配が高すぎないため転位の増殖を抑えることがで
き、また温度勾配が小さくかつ蒸気補給部の温度を７０
０℃以下としているのでガス対流による温度の揺らぎを
抑え、双晶の発生を防止できる。
蒸気圧によって封止剤上にさらされた単結晶の表面から
蒸気圧の高いリンが蒸発するのを防止できるとともに、
温度勾配が高すぎないため転位の増殖を抑えることがで
き、また温度勾配が小さくかつ蒸気補給部の温度を７０
０℃以下としているのでガス対流による温度の揺らぎを
抑え、双晶の発生を防止できる。
なお、液体封止剤の鉛直方向温度勾配が５℃／ｃｍ未満
では封止剤上に晒された単結晶の表面からのリンの蒸発
を防止できなくなり、蒸気補給部の温度が３００℃未満
では所定のリン蒸気圧が確保できなくなる。
では封止剤上に晒された単結晶の表面からのリンの蒸発
を防止できなくなり、蒸気補給部の温度が３００℃未満
では所定のリン蒸気圧が確保できなくなる。
しかも、リン蒸気圧を４ ａｔｍ以下としたので弓上げ
軸が貫通する部位に引上げ軸と嵌合する円筒部を有する
構造簡単でかつ破壊せずに取外し可能な半密閉型容器を
用いてＩｎＰ単結晶を育成でき一 ＝８＝ るようになる。
軸が貫通する部位に引上げ軸と嵌合する円筒部を有する
構造簡単でかつ破壊せずに取外し可能な半密閉型容器を
用いてＩｎＰ単結晶を育成でき一 ＝８＝ るようになる。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
［実施例］
第１図は本発明方法を実施する際に使用される単結晶成
長装置の一実施例を示す。
長装置の一実施例を示す。
第１図において、ｌは不活性ガスもしくは窒素ガスによ
って加圧される高圧容器、２は高圧容器１の中央に配置
され、回転軸３によって支持されたるつぼで、このるつ
ぼ２内に原料（ＩｎＰ多結晶塊）とＢ、Ｏ，のような封
止剤４が収納される。
って加圧される高圧容器、２は高圧容器１の中央に配置
され、回転軸３によって支持されたるつぼで、このるつ
ぼ２内に原料（ＩｎＰ多結晶塊）とＢ、Ｏ，のような封
止剤４が収納される。
また、高圧容器１の上方からは、るつぼ２内に向かって
引上げ軸５が回転可能かつ上下動可能に垂下されている
。
引上げ軸５が回転可能かつ上下動可能に垂下されている
。
この実施例では、上記るつぼ２の周囲にカバー部材６が
設けられ、その外側に加熱用ヒータ７が配置されている
。カバ一部材６の底壁には、るつぼを支持する回転軸３
と嵌合する円筒部６ａが形成されている。また、カバ一
部材６の上部には、覆い部材８が取り付けられ、カバ一
部材６と覆い部材８とにより半密閉型容器が構成されて
いる。
設けられ、その外側に加熱用ヒータ７が配置されている
。カバ一部材６の底壁には、るつぼを支持する回転軸３
と嵌合する円筒部６ａが形成されている。また、カバ一
部材６の上部には、覆い部材８が取り付けられ、カバ一
部材６と覆い部材８とにより半密閉型容器が構成されて
いる。
そして、上記覆い部材８の周囲には保温用ヒータが配置
され、覆い部材８の上端には、上記引上げ軸５と嵌合す
る円筒部８ａが形成されている。
され、覆い部材８の上端には、上記引上げ軸５と嵌合す
る円筒部８ａが形成されている。
この実施例では、上記円筒部８ａと引上げ軸５との隙間
および回転軸３と円筒部６ａとの隙間が、その隙間の断
面積Ａと円筒１１１６ａ、８ａの長さＬとの比Ａ／Ｌが
各々０．０６ｃｍ以下となるように設計しである。
および回転軸３と円筒部６ａとの隙間が、その隙間の断
面積Ａと円筒１１１６ａ、８ａの長さＬとの比Ａ／Ｌが
各々０．０６ｃｍ以下となるように設計しである。
さらに、この実施例の装置では、カバ一部材６の底壁の
一部から下方に向かって下端が閉塞された導管６ｂが延
設されており、導管６ｂの下部周囲には補助ヒータ１０
が配置されている。この導管６ｂ内にリンのような揮発
性元素を入れ、補助ヒータ１０により加熱することによ
って、その蒸気を適宜量だけカバ一部材６と覆い部材８
とで囲まれた結晶成長雰囲気となる空間内に供給できる
ようにされている。つまり、導管６ｂの一部と補助ヒー
タ１０とにより、蒸気補給手段としてのリザーバが構成
されている。
一部から下方に向かって下端が閉塞された導管６ｂが延
設されており、導管６ｂの下部周囲には補助ヒータ１０
が配置されている。この導管６ｂ内にリンのような揮発
性元素を入れ、補助ヒータ１０により加熱することによ
って、その蒸気を適宜量だけカバ一部材６と覆い部材８
とで囲まれた結晶成長雰囲気となる空間内に供給できる
ようにされている。つまり、導管６ｂの一部と補助ヒー
タ１０とにより、蒸気補給手段としてのリザーバが構成
されている。
このリザーバを構成するヒータ１０の温度を調節するこ
とにより、引上げ軸５と回転軸３の隙間から流出するリ
ンの蒸気量に見合った量の蒸気を発生させて補うことが
できる。これにより、るつぼ２の周囲のリン蒸気圧を、
長時間（十数時間）の結晶育成中ずっと一定に保つこと
ができる。
とにより、引上げ軸５と回転軸３の隙間から流出するリ
ンの蒸気量に見合った量の蒸気を発生させて補うことが
できる。これにより、るつぼ２の周囲のリン蒸気圧を、
長時間（十数時間）の結晶育成中ずっと一定に保つこと
ができる。
このように、リンの蒸気圧が一定に保たれると、るつぼ
内の原料融液１６および成長結晶体１７の表面からのリ
ンの揮散を極力防止することができる。また、本実施例
の装置は構造が簡単であるとともに、２重融液シール法
で問題となっていた軸と容器との密着が回避され、装置
を繰り返し使用できるようになり、生産性が飛躍的に向
上するとともに、融液シール部からのシール利料の滴下
による汚染が防止され、高品質の単結晶を再現性良く製
造することができる。
内の原料融液１６および成長結晶体１７の表面からのリ
ンの揮散を極力防止することができる。また、本実施例
の装置は構造が簡単であるとともに、２重融液シール法
で問題となっていた軸と容器との密着が回避され、装置
を繰り返し使用できるようになり、生産性が飛躍的に向
上するとともに、融液シール部からのシール利料の滴下
による汚染が防止され、高品質の単結晶を再現性良く製
造することができる。
一例として、第１図に示す単結晶引上げ装置を用いて、
ＳドープＩｎＰ単結晶の成長を行なった。
ＳドープＩｎＰ単結晶の成長を行なった。
先ず、原料としてＨＢ法によって合成した１ｎＰ多結晶
３０００ｇを、また添加剤としてＩｎ。
３０００ｇを、また添加剤としてＩｎ。
Ｓ、０．９ｇをるつぼ２内に仕込み、その−ヒに封止剤
としてＢ２Ｏ３を７００ｇ入れた。使用したるつぼはｐ
ＢＮ製で、内径が６インチの大きさである。また、Ｂ２
０．中の温度勾配が４４℃／ ｃｍとなるようにヒータ
７を制御するとともに、高圧容器１内は４０ａｔｍのＮ
２ガスで満たした。補助ヒータ１０により導管６ｂ内を
容器内で最も低い４７０℃とし、リザーバにより補給す
るリンの蒸気圧は２．８ａｔｍとした。そして、引上げ
軸５を１Ｏｒｐｍの速度で、また、るつぼ２の回転軸３
を３Ｏｒｐｍの速度で引」二げ軸と逆方向に回転させな
がら、１０ｍｍ／ｈｒの速さで引上げ軸５を上昇させ、
およそ１４時間かけて結晶の成長を行なった。
としてＢ２Ｏ３を７００ｇ入れた。使用したるつぼはｐ
ＢＮ製で、内径が６インチの大きさである。また、Ｂ２
０．中の温度勾配が４４℃／ ｃｍとなるようにヒータ
７を制御するとともに、高圧容器１内は４０ａｔｍのＮ
２ガスで満たした。補助ヒータ１０により導管６ｂ内を
容器内で最も低い４７０℃とし、リザーバにより補給す
るリンの蒸気圧は２．８ａｔｍとした。そして、引上げ
軸５を１Ｏｒｐｍの速度で、また、るつぼ２の回転軸３
を３Ｏｒｐｍの速度で引」二げ軸と逆方向に回転させな
がら、１０ｍｍ／ｈｒの速さで引上げ軸５を上昇させ、
およそ１４時間かけて結晶の成長を行なった。
その結果、直胴部の直径８０ｍｍ、長さ１４０ｍｍ。
重量的２．４ｋｇのＩｎＰ単結晶が得られた。結晶の表
面は金属光沢を呈し、リンの分解のないことを示してい
た。比較のため容器を半密閉とせず開放系と（７１、蒸
気圧を制御しないで結晶の育成を試みたが、種結晶が分
解細化し結晶成長中に重量に耐えられずに落下した。
面は金属光沢を呈し、リンの分解のないことを示してい
た。比較のため容器を半密閉とせず開放系と（７１、蒸
気圧を制御しないで結晶の育成を試みたが、種結晶が分
解細化し結晶成長中に重量に耐えられずに落下した。
上記のようにして得られたＳドープＩｎＰ結晶］１．−
２
を引ＪＺげ軸と直交する方向に切断し、キャリア濃度と
転位密度（ＥＰＤ）を測定した。
転位密度（ＥＰＤ）を測定した。
第２図はそのＥＰＤとキャリア濃度の関係を示し、比較
のために従来のＬＥＣ法や実施例の条件の一部（温度勾
配）のみ変えて引き上げた結晶の結果も併記した。同図
において、◆印は温度勾配を１２０〜ｂ ＥＣ法により育成した１−ｎ Ｐ単結晶について測定さ
れたＥＰＤ値をプロットしたもの、また口開は温度勾配
のみ８５℃／ｃｍとし、他の条件は実施例と同一にした
方法により得られた結晶のＥＰＤ値をプロットしたもの
、さらに○印は本実施例の方法を適用して得られたＩｎ
Ｐ単結晶について測定されたＥＰＤ値をプロットしたも
のである。第２図かられかるように本実施例を適用する
と従来よりも低いキャリア濃度でも低ＥＰＤ化されてい
ることがわかる。
のために従来のＬＥＣ法や実施例の条件の一部（温度勾
配）のみ変えて引き上げた結晶の結果も併記した。同図
において、◆印は温度勾配を１２０〜ｂ ＥＣ法により育成した１−ｎ Ｐ単結晶について測定さ
れたＥＰＤ値をプロットしたもの、また口開は温度勾配
のみ８５℃／ｃｍとし、他の条件は実施例と同一にした
方法により得られた結晶のＥＰＤ値をプロットしたもの
、さらに○印は本実施例の方法を適用して得られたＩｎ
Ｐ単結晶について測定されたＥＰＤ値をプロットしたも
のである。第２図かられかるように本実施例を適用する
と従来よりも低いキャリア濃度でも低ＥＰＤ化されてい
ることがわかる。
第３図はキャリア濃度６ 、 ５ Ｘ １０”ｃｍ−°
におけるウェーハ内ＥＰＤ分布を示したものである。
におけるウェーハ内ＥＰＤ分布を示したものである。
このうち同図（Ａ）は従来のＬＥＣ法により育成された
結晶に関するもの、同図（Ｂ）は温度勾配のみ８５℃／
ｃｍとし、他の条件は実施例と同一にした方法により
得られた結晶に関するもの、また同図（Ｃ）は本実施例
により育成された結晶に関するものである。同図におい
て、口は一辺５ｍｍの正方形領域内における平均ＥＰＤ
値が５００ｃｍ以下の領域、目は同じ＜ＥＰＤ値が５０
０〜２０００ｃｍ−”以下の領域、口が２０００〜５０
００ ｃｍ゛以下の領域、■はＥＰＤ値が５０００ｃｍ
−”を超える領域であることをそれぞれ示している。同
図より従来法、比較例、本実施例と順に温度勾配が減少
するにしたがって転位密度が５００７ｃｍ−’以下の無
転位領域が増大（７ていくことがわかる。
結晶に関するもの、同図（Ｂ）は温度勾配のみ８５℃／
ｃｍとし、他の条件は実施例と同一にした方法により
得られた結晶に関するもの、また同図（Ｃ）は本実施例
により育成された結晶に関するものである。同図におい
て、口は一辺５ｍｍの正方形領域内における平均ＥＰＤ
値が５００ｃｍ以下の領域、目は同じ＜ＥＰＤ値が５０
０〜２０００ｃｍ−”以下の領域、口が２０００〜５０
００ ｃｍ゛以下の領域、■はＥＰＤ値が５０００ｃｍ
−”を超える領域であることをそれぞれ示している。同
図より従来法、比較例、本実施例と順に温度勾配が減少
するにしたがって転位密度が５００７ｃｍ−’以下の無
転位領域が増大（７ていくことがわかる。
なお、上記実施例ではイオウをドープしたＩｎＰ単結晶
の製造を説明したが亜鉛を含むＩ ｎ、 Ｐ単結晶の製
造にも適用でき、同様の効果が得られる。
の製造を説明したが亜鉛を含むＩ ｎ、 Ｐ単結晶の製
造にも適用でき、同様の効果が得られる。
［発明の効果］
以上説明したごとくこの発明は、イオウもしくは亜鉛を
含む１． ｎ Ｐ単結晶を育成するにあたり、少なくと
も結晶引上げ軸が貫通する部位に上記引上げ軸と嵌合す
る円筒部が形成されてなる半密閉型容器でるつぼの周囲
を覆うとともに、上記半密閉型容器には、引上げ軸の隙
間から流出する揮発性元素の蒸気の減少分を補給する蒸
気補給手段を接続し、該蒸気補給手段によって上記半密
閉型容器内にＯ，Ｏ］ａｔｍ以上４ ａｔｍ以下のリン
蒸気圧を加え、かつ液体封止剤の鉛直方向温度勾配を５
℃／ｃｍ以上５０℃／ ｃｍ未満に、また上記蒸気補給
部の温度を３００℃以上７００℃以下に制御して結晶の
引上げを行なうようにしたので、半密閉容器内に印加さ
れたリン蒸気圧によって封止剤」二にさらされた単結晶
の表面からリンが蒸発するのを防止できるとともに、温
度勾配が高すぎないため転位の増殖を抑えることができ
、また温度勾配が小さくかつ蒸気補給部の温度を７００
℃以下としているのでガス対流による温度の揺らぎを抑
え、双晶の発生を防止できる。その結果、転位密度が低
くかつ単結晶化率の高いＳまたはＺｎ含有ＩｎＰ単結晶
が得られるという効果がある。
含む１． ｎ Ｐ単結晶を育成するにあたり、少なくと
も結晶引上げ軸が貫通する部位に上記引上げ軸と嵌合す
る円筒部が形成されてなる半密閉型容器でるつぼの周囲
を覆うとともに、上記半密閉型容器には、引上げ軸の隙
間から流出する揮発性元素の蒸気の減少分を補給する蒸
気補給手段を接続し、該蒸気補給手段によって上記半密
閉型容器内にＯ，Ｏ］ａｔｍ以上４ ａｔｍ以下のリン
蒸気圧を加え、かつ液体封止剤の鉛直方向温度勾配を５
℃／ｃｍ以上５０℃／ ｃｍ未満に、また上記蒸気補給
部の温度を３００℃以上７００℃以下に制御して結晶の
引上げを行なうようにしたので、半密閉容器内に印加さ
れたリン蒸気圧によって封止剤」二にさらされた単結晶
の表面からリンが蒸発するのを防止できるとともに、温
度勾配が高すぎないため転位の増殖を抑えることができ
、また温度勾配が小さくかつ蒸気補給部の温度を７００
℃以下としているのでガス対流による温度の揺らぎを抑
え、双晶の発生を防止できる。その結果、転位密度が低
くかつ単結晶化率の高いＳまたはＺｎ含有ＩｎＰ単結晶
が得られるという効果がある。
しかも、蒸気補給部の温度を７００℃以下に制御して半
密閉型容器内のリン蒸気圧を４ ａｔｍ以下としたので
、引上げ軸が貫通する部位に引上げ軸と嵌合する円筒部
を有する構造が簡単でかつ破壊せずに取外し可能な半密
閉型容器を用いてＩｎＰ単結晶を育成できるようになり
、転位密度が低くかつ単結晶化率の高いＳまたはＺｎ含
有ＩｎＰ単結晶を工業的に製造することが容易となると
いう効果がある。
密閉型容器内のリン蒸気圧を４ ａｔｍ以下としたので
、引上げ軸が貫通する部位に引上げ軸と嵌合する円筒部
を有する構造が簡単でかつ破壊せずに取外し可能な半密
閉型容器を用いてＩｎＰ単結晶を育成できるようになり
、転位密度が低くかつ単結晶化率の高いＳまたはＺｎ含
有ＩｎＰ単結晶を工業的に製造することが容易となると
いう効果がある。
なお、上記実施例ではるつぼを支持する回転軸３と引上
げ軸５の両方の軸のまわりに、隙間断面積Ａと長さＬの
比Ａ ／ Ｉ、が所定値以下となる円筒部６ａ、８ａを
設けているが、少なくとも引」二げ軸５についてそのよ
うな構造としておけば容器を開閉できるので、回転軸３
に関してはＢ２０．のような封止剤で封止する構造とす
ることも可能であり、実用上何ら差し支えない。
げ軸５の両方の軸のまわりに、隙間断面積Ａと長さＬの
比Ａ ／ Ｉ、が所定値以下となる円筒部６ａ、８ａを
設けているが、少なくとも引」二げ軸５についてそのよ
うな構造としておけば容器を開閉できるので、回転軸３
に関してはＢ２０．のような封止剤で封止する構造とす
ることも可能であり、実用上何ら差し支えない。
第１図は、本発明方法に使用される単結晶成長装置の一
実施例を示す断面図、 第２図は本発明方法と従来法によりそれぞれ育５ ６ 成された結晶の転位密度とキャリア濃度との関係を示す
グラフ、 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、従来法と比較例およ
び本発明方法によりそれぞれ育成された結晶のウェーハ
面内での転位密度分布を示すＥＰＤマツプである。 １・・・・高圧容器、２・・・・るつぼ、３・・・・回
転軸、５・・・・引上げ軸、６，８・・・・半密閉型容
器、７・・・・ヒータ、６ａ、、８ａ・・・・円筒部、
６ ｂ、 １０・・・・蒸気補給手段（リザーバ）。 （Ａ） （Ｂ） Ｃ／Ｃ＝６．５ｘ１０１８Ｃｍ１３ 図 Ｃ／Ｃ （ｃｍ−３） （Ｃ） （１１０） Ｅ Ｐ Ｄ（ｃｍ−２） 口 ＜５００ １］ ５００〜２０００ ［２０００〜 ５０００ 院狽 ＞５０００ 手続補正書 （自発）
実施例を示す断面図、 第２図は本発明方法と従来法によりそれぞれ育５ ６ 成された結晶の転位密度とキャリア濃度との関係を示す
グラフ、 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、従来法と比較例およ
び本発明方法によりそれぞれ育成された結晶のウェーハ
面内での転位密度分布を示すＥＰＤマツプである。 １・・・・高圧容器、２・・・・るつぼ、３・・・・回
転軸、５・・・・引上げ軸、６，８・・・・半密閉型容
器、７・・・・ヒータ、６ａ、、８ａ・・・・円筒部、
６ ｂ、 １０・・・・蒸気補給手段（リザーバ）。 （Ａ） （Ｂ） Ｃ／Ｃ＝６．５ｘ１０１８Ｃｍ１３ 図 Ｃ／Ｃ （ｃｍ−３） （Ｃ） （１１０） Ｅ Ｐ Ｄ（ｃｍ−２） 口 ＜５００ １］ ５００〜２０００ ［２０００〜 ５０００ 院狽 ＞５０００ 手続補正書 （自発）
Claims (1)
- （１）るつぼ内に原料と添加物および封止剤を入れてヒ
ータにより加熱、融解させ、原料融液表面を液体封止剤
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
げることによりイオウもしくは亜鉛を含むＩｎＰ単結晶
を育成するにあたり、上記るつぼの周囲を、少なくとも
結晶引上げ軸が貫通する部位に上記引上げ軸と嵌合する
円筒部が形成されてなる半密閉型容器で覆うとともに、
上記半密閉型容器には、引上げ軸の隙間から流出する揮
発性元素の蒸気の減少分を補給する蒸気補給手段を接続
し、該蒸気補給手段によって上記半密閉型容器内に０．
０１ａｔｍ以上４ａｔｍ以下のリン蒸気圧を加え、かつ
液体封止剤の鉛直方向温度勾配を５℃／ｃｍ以上５０℃
／ｃｍ未満に、また蒸気補給部の温度を３００℃以上７
００℃以下に制御して結晶の引上げを行なうことを特徴
とする単結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193290A JP2719673B2 (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | 単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193290A JP2719673B2 (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | 単結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03237088A true JPH03237088A (ja) | 1991-10-22 |
| JP2719673B2 JP2719673B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=12344747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3193290A Expired - Lifetime JP2719673B2 (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | 単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2719673B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004106597A1 (ja) * | 2003-05-07 | 2004-12-09 | Sumitomo Electric Industries Ltd. | 燐化インジウム基板および燐化インジウム単結晶とその製造方法 |
| WO2005106083A1 (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | ＩｎＰ単結晶ウェハ及びＩｎＰ単結晶の製造方法 |
| USRE41551E1 (en) | 1996-04-26 | 2010-08-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of preparing group III-V compound semiconductor crystal |
| CN115198369A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-10-18 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种磷化铟合成与vgf晶体制备的装置及方法 |
| CN118854457A (zh) * | 2024-07-09 | 2024-10-29 | 武汉拓材科技有限公司 | 一种磷化铟单晶的生长装置及其生长方法 |
-
1990
- 1990-02-13 JP JP3193290A patent/JP2719673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE41551E1 (en) | 1996-04-26 | 2010-08-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of preparing group III-V compound semiconductor crystal |
| KR101030099B1 (ko) * | 2003-05-07 | 2011-04-20 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 인화인듐 기판 및 인화인듐 단결정과 그 제조 방법 |
| JP2015129091A (ja) * | 2003-05-07 | 2015-07-16 | 住友電気工業株式会社 | 燐化インジウム基板および燐化インジウム結晶 |
| CN100378257C (zh) * | 2003-05-07 | 2008-04-02 | 住友电气工业株式会社 | 磷化铟基板、磷化铟单晶及其制造方法 |
| US7442355B2 (en) | 2003-05-07 | 2008-10-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Indium phosphide substrate and indium phosphide monocrystal and method of manufacturing thereof |
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| JP2012236770A (ja) * | 2003-05-07 | 2012-12-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 燐化インジウム基板および燐化インジウム結晶 |
| JP5233070B2 (ja) * | 2003-05-07 | 2013-07-10 | 住友電気工業株式会社 | 燐化インジウム基板および燐化インジウム単結晶とその製造方法 |
| US8815010B2 (en) | 2004-04-28 | 2014-08-26 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | InP single crystal wafer and method for producing InP single crystal |
| WO2005106083A1 (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | ＩｎＰ単結晶ウェハ及びＩｎＰ単結晶の製造方法 |
| CN115198369A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-10-18 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种磷化铟合成与vgf晶体制备的装置及方法 |
| CN115198369B (zh) * | 2022-07-15 | 2024-06-11 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种磷化铟合成与vgf晶体制备的装置及方法 |
| CN118854457A (zh) * | 2024-07-09 | 2024-10-29 | 武汉拓材科技有限公司 | 一种磷化铟单晶的生长装置及其生长方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2719673B2 (ja) | 1998-02-25 |
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