JPH0329759B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0329759B2 JPH0329759B2 JP56212692A JP21269281A JPH0329759B2 JP H0329759 B2 JPH0329759 B2 JP H0329759B2 JP 56212692 A JP56212692 A JP 56212692A JP 21269281 A JP21269281 A JP 21269281A JP H0329759 B2 JPH0329759 B2 JP H0329759B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boat
- single crystal
- growth
- wafer
- plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/14—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、従来よりも大きな面積のウエハを得
るのに適した周期律表第族元素及び第族元素
からなる無機化合物（以下「−族化合物」と
いう。）の単結晶の製造方法に関する。
るのに適した周期律表第族元素及び第族元素
からなる無機化合物（以下「−族化合物」と
いう。）の単結晶の製造方法に関する。
−族化合物、特にGaAsの単結晶は、一般
に温度傾斜法（GF法）、水平ブリツジマン法
（HB法）等のボート成長法により製造される。
に温度傾斜法（GF法）、水平ブリツジマン法
（HB法）等のボート成長法により製造される。
ボート成長法は、回転引上法（Cz法）と比較
して、一定形状のものが得られ、また、ストイキ
オメトリーが保たれかつ製造設備も簡単であると
いう特長があるが、得られた単結晶から切り出し
たウエハは、半円状の形状を有するので、かかる
ウエハを用いた場合FET、IC等の素子の製造工
程を自動化し難いという難点があつた。
して、一定形状のものが得られ、また、ストイキ
オメトリーが保たれかつ製造設備も簡単であると
いう特長があるが、得られた単結晶から切り出し
たウエハは、半円状の形状を有するので、かかる
ウエハを用いた場合FET、IC等の素子の製造工
程を自動化し難いという難点があつた。
一般にボート成長法では、単結晶の品質、収率
等の点から、＜111＞方向が成長方向、すなわちボ
ートの成長方向と一致し、かつ（110）面が鉛直
面に一致するように選ばれる。このような単結晶
から切り出されたウエハは第１図に平面図を示す
ように半円形、あるいは、いわゆる“おむすび
形”をしている。なお、第１図で１はボート成長
法により得られた単結晶から切り出したウエハで
ある。ボートの直径は通常は50mm程度であるの
で、このボートにより得られるおむすび形のウエ
ハから円形のウエハを切り出すときは直径35mm程
度の円形（100）面ウエハが得られるに過ぎなか
つた。またボートの直径を大きくすることは、電
気炉を大型にする必要があること、融液厚さの増
加に伴つて単結晶収率が低下すること等の問題が
あつた。
等の点から、＜111＞方向が成長方向、すなわちボ
ートの成長方向と一致し、かつ（110）面が鉛直
面に一致するように選ばれる。このような単結晶
から切り出されたウエハは第１図に平面図を示す
ように半円形、あるいは、いわゆる“おむすび
形”をしている。なお、第１図で１はボート成長
法により得られた単結晶から切り出したウエハで
ある。ボートの直径は通常は50mm程度であるの
で、このボートにより得られるおむすび形のウエ
ハから円形のウエハを切り出すときは直径35mm程
度の円形（100）面ウエハが得られるに過ぎなか
つた。またボートの直径を大きくすることは、電
気炉を大型にする必要があること、融液厚さの増
加に伴つて単結晶収率が低下すること等の問題が
あつた。
本発明者は、従来よりも大きな直径の円形を有
する−族化合物単結晶ウエハを製造し得る方
法を開発す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である。
する−族化合物単結晶ウエハを製造し得る方
法を開発す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である。
本発明の上記の目的は−族化合物の単結晶
をボート成長法により製造する方法において、単
結晶成長用ボートの長軸方向及び＜111＞方向が
（110）面に実質的に含まれ、かつ、上記＜111＞
方向が上記長軸方向と5°未満の角度をなすよう
に、上記＜111＞方向を上記ボートの底面の方向
に傾けたことを特徴とする方法により達せられ
る。
をボート成長法により製造する方法において、単
結晶成長用ボートの長軸方向及び＜111＞方向が
（110）面に実質的に含まれ、かつ、上記＜111＞
方向が上記長軸方向と5°未満の角度をなすよう
に、上記＜111＞方向を上記ボートの底面の方向
に傾けたことを特徴とする方法により達せられ
る。
本発明を図面に基づいて説明する。
第２図はボート成長法により得られた−族
化合物単結晶の部分斜視図である。
化合物単結晶の部分斜視図である。
第２図で、２はボート成長法により得られた
−族化合物単結晶である。３は、単結晶成長用
ボートの長軸方向、すなわち、単結晶の成長方向
である。矢印４は＜111＞方向を示す。５は、単
結晶の上面いわゆるフリー面である。
−族化合物単結晶である。３は、単結晶成長用
ボートの長軸方向、すなわち、単結晶の成長方向
である。矢印４は＜111＞方向を示す。５は、単
結晶の上面いわゆるフリー面である。
本発明方法により−族化合物単結晶を製造
するには、長軸方向３及び＜111＞方向４が、実
質的に（110）面内に含まれ、かつ、４が３に対
してボートの底面の方向に5°以内の角度をなすよ
うに傾ける。この場合、２〜4°の範囲がより好ま
しく、5°を超えると結晶性が劣化し単結晶の収率
が減少する。また、３及び４を含む平面が（110）
面と5°以内の角度をなすことが望ましく、5°を超
えるとウエハの形がゆがむので好ましくなく、さ
らにスライシングにより（100）面ウエハを切り
出す際に、単結晶とスライシング用の刃（ソー、
saw）なす角度が大となるので、ウエハ表面に、
「ソーマーク」と称する傷が生じやすくなる。そ
の結果、ウエハの不良率が増加する。
するには、長軸方向３及び＜111＞方向４が、実
質的に（110）面内に含まれ、かつ、４が３に対
してボートの底面の方向に5°以内の角度をなすよ
うに傾ける。この場合、２〜4°の範囲がより好ま
しく、5°を超えると結晶性が劣化し単結晶の収率
が減少する。また、３及び４を含む平面が（110）
面と5°以内の角度をなすことが望ましく、5°を超
えるとウエハの形がゆがむので好ましくなく、さ
らにスライシングにより（100）面ウエハを切り
出す際に、単結晶とスライシング用の刃（ソー、
saw）なす角度が大となるので、ウエハ表面に、
「ソーマーク」と称する傷が生じやすくなる。そ
の結果、ウエハの不良率が増加する。
単結晶の成長方法は、通常のボート成長法、例
えば、GF法、HB法等により行なわれる。
えば、GF法、HB法等により行なわれる。
本発明方法によれば、50mm程度の直径のボート
を用いて製造された単結晶を用いても直径40mmを
超える円形の（100）面−族化合物ウエハを
製造することができるので、大型の電気炉を必要
とせず、さらに単結晶の収率が劣化しやすい大型
のボートを使用する必要がなくなり産業上の利用
価値は極めて大である。
を用いて製造された単結晶を用いても直径40mmを
超える円形の（100）面−族化合物ウエハを
製造することができるので、大型の電気炉を必要
とせず、さらに単結晶の収率が劣化しやすい大型
のボートを使用する必要がなくなり産業上の利用
価値は極めて大である。
次に、実施例に基づいて本発明をさらに具体的
に説明する。
に説明する。
実施例
第３図に縦断正面模型図を示すGF法単結晶製
造装置によりGaAs単結晶を成長させた。第３図
において、６は単結晶成長用石英ボート、７はボ
ート６の種結晶を載置する部分である。８はボー
ト６を封入した石英製封管、９はAsであつて
GaAsが融点付近で分解するのを防止するため電
気炉１０により約610℃に加熱される。１１は、
ボート６を加熱する電気炉であつて、必要な温度
勾配を得るために、４個の部分に分割して制御さ
れる。１２は温度勾配をなだらかにするために用
いられるSiC製の炉心管である。
造装置によりGaAs単結晶を成長させた。第３図
において、６は単結晶成長用石英ボート、７はボ
ート６の種結晶を載置する部分である。８はボー
ト６を封入した石英製封管、９はAsであつて
GaAsが融点付近で分解するのを防止するため電
気炉１０により約610℃に加熱される。１１は、
ボート６を加熱する電気炉であつて、必要な温度
勾配を得るために、４個の部分に分割して制御さ
れる。１２は温度勾配をなだらかにするために用
いられるSiC製の炉心管である。
直径50mm断面が半円形、長さ380mmの石英ボー
トに、多結晶GaAsを1500ｇチヤージした（融液
厚さ24mm）。これにSiを0.2ｇ添加した。ボート６
の種結晶載置部７に種結晶を載置し、（110）面が
鉛直面に一致し、かつ＜111＞As方向及びボート
６の長軸方向が前記（110）面に含まれ、かつ＜
111＞As方向が長軸方向から下方へ4°傾くように
成長方向を規定した。
トに、多結晶GaAsを1500ｇチヤージした（融液
厚さ24mm）。これにSiを0.2ｇ添加した。ボート６
の種結晶載置部７に種結晶を載置し、（110）面が
鉛直面に一致し、かつ＜111＞As方向及びボート
６の長軸方向が前記（110）面に含まれ、かつ＜
111＞As方向が長軸方向から下方へ4°傾くように
成長方向を規定した。
上記ボートを石英封管にAsとともに封入した。
この封管を電気炉に装入し、電気炉１０を610℃
とした。また、電気炉１１については、ボート６
の種結晶部を1230℃、他の末端が1280℃、その間
の温度分布が実質上、直線となるように制御し
た。
この封管を電気炉に装入し、電気炉１０を610℃
とした。また、電気炉１１については、ボート６
の種結晶部を1230℃、他の末端が1280℃、その間
の温度分布が実質上、直線となるように制御し
た。
電気炉各部が所定の温度に達した後、0.5℃／
時間の降温速度で電気炉１１を降温させた。
時間の降温速度で電気炉１１を降温させた。
得られた単結晶から（100）面ウエハを切り出
し、該ウエハから直径41mmの円形ウエハを得るこ
とができた。得られたウエハのエツチピツト密度
（EPD）は7.5×103／cm2であつた。
し、該ウエハから直径41mmの円形ウエハを得るこ
とができた。得られたウエハのエツチピツト密度
（EPD）は7.5×103／cm2であつた。
また、スライシングによるソーマークの発生に
基づく不良率は、1.2％であつた。
基づく不良率は、1.2％であつた。
同一の条件で、さらに４回単結晶の成長を行つ
たが単結晶の平均歩留りは、60％であつた。
たが単結晶の平均歩留りは、60％であつた。
比較例 １
直径65mmのボートに2700ｇの多結晶GaAsをチ
ヤージし（融液厚さ、35mm）、かつ、＜111＞方向
を、ボートの長軸方向と一致させたこと以外は、
実施例と同様にして単結晶を成長させた。
ヤージし（融液厚さ、35mm）、かつ、＜111＞方向
を、ボートの長軸方向と一致させたこと以外は、
実施例と同様にして単結晶を成長させた。
得られた単結晶から100）面ウエハを切り出し
た。EPDは、２×104cm-2に増加した。また、ス
ライシングの際のソーマークの発生に基づく不良
率は、1.3％であつた。
た。EPDは、２×104cm-2に増加した。また、ス
ライシングの際のソーマークの発生に基づく不良
率は、1.3％であつた。
このウエハから、直径50mmの円形ウエハを切り
出すことができた。
出すことができた。
同一条件で、さらに４回単結晶の成長を行つた
が、単結晶の平均歩留りは、40％であつた。
が、単結晶の平均歩留りは、40％であつた。
比較例 ２
＜111＞方向を、ボートの長軸方向から10°ボー
トの底面の方向に傾けたこと以外は、実施例と同
様にしてGaAs単結晶を成長させた。
トの底面の方向に傾けたこと以外は、実施例と同
様にしてGaAs単結晶を成長させた。
得られた単結晶から（100）面ウエハを切り出
した。EPDは、1.1×104cm-2、スライシングの際
のソーマークの発生に基づく不良率は、2.4％に
増加した。
した。EPDは、1.1×104cm-2、スライシングの際
のソーマークの発生に基づく不良率は、2.4％に
増加した。
このウエハから、直径42mmの円形ウエハを切り
出すことができた。
出すことができた。
第１図はボート成長法単結晶から切り出したウ
エハの平面図である。第２図はボート成長法によ
り得られた単結晶の部分斜視図である。第３図は
GF法単結晶製造装置の縦断正面模型図である。 １……ウエハ、３……ボートの長軸方向、４…
…＜111＞方向。
エハの平面図である。第２図はボート成長法によ
り得られた単結晶の部分斜視図である。第３図は
GF法単結晶製造装置の縦断正面模型図である。 １……ウエハ、３……ボートの長軸方向、４…
…＜111＞方向。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 周期律表第族元素及び第族元素からなる
無機化合物の単結晶をボート成長法により製造す
る方法において、単結晶成長用ボートの長軸方向
及び＜111＞方向が（110）面内に実質的に含ま
れ、かつ、上記＜111＞方向と上記長軸方向が5°
未満の角度をなすように上記＜111＞方向を上記
ボートの底面の方向に傾けたことを特徴とする方
法。 ２ ＜111＞方向とボートの長軸方向のなす角度
が、2°〜4°の範囲であ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 |
|---|---|---|---|
| JP21269281A JPS58115100A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 無機化合物単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21269281A JPS58115100A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 無機化合物単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58115100A JPS58115100A (ja) | 1983-07-08 |
| JPH0329759B2 true JPH0329759B2 (ja) | 1991-04-25 |
Family
ID=16626842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21269281A Granted JPS58115100A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 無機化合物単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58115100A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5334457A (en) * | 1976-09-13 | 1978-03-31 | Toshiba Corp | Manufacture for face plate |
| JPS54141388A (en) * | 1978-04-25 | 1979-11-02 | Hitachi Cable Ltd | Production of compound semiconductor single crystal |
| JPS5938187B2 (ja) * | 1981-01-30 | 1984-09-14 | 日立電線株式会社 | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP21269281A patent/JPS58115100A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58115100A (ja) | 1983-07-08 |
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