JPH0450280B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0450280B2 JPH0450280B2 JP58124008A JP12400883A JPH0450280B2 JP H0450280 B2 JPH0450280 B2 JP H0450280B2 JP 58124008 A JP58124008 A JP 58124008A JP 12400883 A JP12400883 A JP 12400883A JP H0450280 B2 JPH0450280 B2 JP H0450280B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- pulled
- compound
- gaas
- layer
- 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
Links
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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- 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
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】
この発明は−Ｖ化合物結晶及びその引き上げ
の方法に関する。
の方法に関する。
−Ｖ化合物による集積回路（以下ICと略称
する。）が高速動作用ICとして期待を集めてい
る。しかし素材として注目されているGaAsや
InP等の−Ｖ化合物結晶の品位は十分ではなく
104〜106cm-2の高密度がエツチ・ピツトが観察さ
れるのが普通である。このエツチ・ピツトとして
容易に観察できる転位はIC等を製作する場合に
要求される素子間の特性変動の原因となるばかり
かICの信頼性を左右する重大原因になると考え
られる。
する。）が高速動作用ICとして期待を集めてい
る。しかし素材として注目されているGaAsや
InP等の−Ｖ化合物結晶の品位は十分ではなく
104〜106cm-2の高密度がエツチ・ピツトが観察さ
れるのが普通である。このエツチ・ピツトとして
容易に観察できる転位はIC等を製作する場合に
要求される素子間の特性変動の原因となるばかり
かICの信頼性を左右する重大原因になると考え
られる。
GaAsIC用の基板としては特にアンドープの引
き上げ結晶（以後LEC結晶と略称する）が最近
注目されている。この結晶中の転位密度の減少に
は各所で種々の対策が講じられているが改善の見
通しはなかなか立たないのが現状である。
き上げ結晶（以後LEC結晶と略称する）が最近
注目されている。この結晶中の転位密度の減少に
は各所で種々の対策が講じられているが改善の見
通しはなかなか立たないのが現状である。
さてLEC結晶への転位導入は引き上がつた結
晶部が急速に冷却され表面に於いて誘起される熱
歪のためになされることが主な原因である。Siで
はアフターヒーテイング法と呼ぶ引き上がつた結
晶部位を加熱するヒータを設け、引き上がつた結
晶部位での温度勾配を緩和することにより転位が
格段に減少することがわかつている。しかし−
Ｖ化合物は熱分解が激しく、アフターヒーテイン
ゲの方法を安易に用いることはできない。
晶部が急速に冷却され表面に於いて誘起される熱
歪のためになされることが主な原因である。Siで
はアフターヒーテイング法と呼ぶ引き上がつた結
晶部位を加熱するヒータを設け、引き上がつた結
晶部位での温度勾配を緩和することにより転位が
格段に減少することがわかつている。しかし−
Ｖ化合物は熱分解が激しく、アフターヒーテイン
ゲの方法を安易に用いることはできない。
本発明は結晶の転位を大幅に減少することので
きる結晶の構造ならびに結晶引き上げの方法を提
供するものである。
きる結晶の構造ならびに結晶引き上げの方法を提
供するものである。
本発明の骨子の第１は溶液より成長させた−
Ｖ化合物結晶表面にただちにより強い結晶エネル
ギをもつた−Ｖ化合物結晶を付着することを特
徴とする結晶方法であり、このためには該結晶を
構成する族あるいはＶ族に較べ軽元素であると
ころの族あるいはＶ族あるいは両者を含んだ反
応性ガスを引き上げた結晶露出雰囲気に導入して
おけばよい。第２は、たとえば第１の方法を用い
ることによつて成長結晶に較べてより強い結合エ
ネルギーをもつた−Ｖ化合物で表面がおおわれ
たことを特徴とする−Ｖ化合物引き上げ結晶の
構造にある。
Ｖ化合物結晶表面にただちにより強い結晶エネル
ギをもつた−Ｖ化合物結晶を付着することを特
徴とする結晶方法であり、このためには該結晶を
構成する族あるいはＶ族に較べ軽元素であると
ころの族あるいはＶ族あるいは両者を含んだ反
応性ガスを引き上げた結晶露出雰囲気に導入して
おけばよい。第２は、たとえば第１の方法を用い
ることによつて成長結晶に較べてより強い結合エ
ネルギーをもつた−Ｖ化合物で表面がおおわれ
たことを特徴とする−Ｖ化合物引き上げ結晶の
構造にある。
さて本発明の−Ｖ化合物結晶の引き上げ方法
ならびに−Ｖ化合物引き上げ結晶の構造につい
て実施例に基づき詳細に説明する。実施例として
はGaAsアンドープ結晶を引き上げ（LEC法）法
で製作する場合について示す。
ならびに−Ｖ化合物引き上げ結晶の構造につい
て実施例に基づき詳細に説明する。実施例として
はGaAsアンドープ結晶を引き上げ（LEC法）法
で製作する場合について示す。
第１図はGaAsを引き上げる場合の概念図であ
る。窒化ボロンルツボ１１内にGaとAsをほぼ当
モル量入れこれにB2O3１２をかぶせ融点1238℃
程度に加熱しGaとAsの融液１３を作り、ここに
種結晶１４を接触、種結晶１４あるいはルツボ１
１を回転（または両者を回転）させながら種結晶
１４を溶液１３から離す如く引き上げるとGaAs
結晶１５が溶液１３から引き上がつてくる。引き
上がつたGaAs結晶１５はB2O3溶液１２から顔を
出すと同時に急激に冷却される。この時GaAs結
晶１５は急激な熱歪をうけ表面より転位が導入さ
れる。しかるに本発明の実施例では引き上がつて
きたGaAs結晶１５がB2O3溶液１２から顔を出す
部屋１６中にトリメチル・アルミニウム（以後
TMAと略称する。）あるいはトリエチル・アル
ミニウム（以後TEAと略称する。）を導入する方
法をとつた。第１図で１７がTMAやTEAを導入
するステンレス・パイプを示す。こうすることに
より引き上がつたGaAs結晶１５の表面はAlと
Gaの置換反応によりただちにAlxGa1-xAs層１８
が形成される。部屋１６にTMAあるいはTEAの
濃度として0.01％（但し、部屋１６の圧力がアル
ゴンあるいは窒素ガスにより５〜30気圧にしてあ
る。）程度加えた場合AlxGa1-xAs層１８のｘは
0.3〜0.5程度となつた。もちろんTMAあるいは
TEAの濃度を上げればｘは大きくなる。引き上
がつたGaAs結晶１５の表面AlGaAs層１８の厚
みは５〜100μmになり、引き上がつたGaAs結晶
１５の太さが約５cm径であるのでわずかな厚みで
ある。しかし、引き上がつたGaAs結晶１５をウ
エーハ状に切り出し、エツチ・ピツト密度を数え
てみると結晶全域に渡り103cm-2台以下となり転
位密度は１桁以上減少していた。これはAlGaAs
層１８の結合エネルギーの方がGaAs結晶１５に
較べ大きく、このため熱分解が生じにくく、かつ
結合エネルギーが大きいために急激な熱歪が生じ
ても結晶が強く表面からの転位導入が阻止される
ためであると考えられる。即ちTMAあるいは
TMAガスを含んだ部屋に引き上げることにより
B2O3溶液１２から顔を出したGaAs結晶１５の表
面はただちに結合エネルギーが大きく、機械的強
度も強いAlGaAs層１８で被われるため熱歪にと
もなう転位導入が軽減され103cm-2以下の低転位
GaAs引き上げ結晶がえられることを示した。
る。窒化ボロンルツボ１１内にGaとAsをほぼ当
モル量入れこれにB2O3１２をかぶせ融点1238℃
程度に加熱しGaとAsの融液１３を作り、ここに
種結晶１４を接触、種結晶１４あるいはルツボ１
１を回転（または両者を回転）させながら種結晶
１４を溶液１３から離す如く引き上げるとGaAs
結晶１５が溶液１３から引き上がつてくる。引き
上がつたGaAs結晶１５はB2O3溶液１２から顔を
出すと同時に急激に冷却される。この時GaAs結
晶１５は急激な熱歪をうけ表面より転位が導入さ
れる。しかるに本発明の実施例では引き上がつて
きたGaAs結晶１５がB2O3溶液１２から顔を出す
部屋１６中にトリメチル・アルミニウム（以後
TMAと略称する。）あるいはトリエチル・アル
ミニウム（以後TEAと略称する。）を導入する方
法をとつた。第１図で１７がTMAやTEAを導入
するステンレス・パイプを示す。こうすることに
より引き上がつたGaAs結晶１５の表面はAlと
Gaの置換反応によりただちにAlxGa1-xAs層１８
が形成される。部屋１６にTMAあるいはTEAの
濃度として0.01％（但し、部屋１６の圧力がアル
ゴンあるいは窒素ガスにより５〜30気圧にしてあ
る。）程度加えた場合AlxGa1-xAs層１８のｘは
0.3〜0.5程度となつた。もちろんTMAあるいは
TEAの濃度を上げればｘは大きくなる。引き上
がつたGaAs結晶１５の表面AlGaAs層１８の厚
みは５〜100μmになり、引き上がつたGaAs結晶
１５の太さが約５cm径であるのでわずかな厚みで
ある。しかし、引き上がつたGaAs結晶１５をウ
エーハ状に切り出し、エツチ・ピツト密度を数え
てみると結晶全域に渡り103cm-2台以下となり転
位密度は１桁以上減少していた。これはAlGaAs
層１８の結合エネルギーの方がGaAs結晶１５に
較べ大きく、このため熱分解が生じにくく、かつ
結合エネルギーが大きいために急激な熱歪が生じ
ても結晶が強く表面からの転位導入が阻止される
ためであると考えられる。即ちTMAあるいは
TMAガスを含んだ部屋に引き上げることにより
B2O3溶液１２から顔を出したGaAs結晶１５の表
面はただちに結合エネルギーが大きく、機械的強
度も強いAlGaAs層１８で被われるため熱歪にと
もなう転位導入が軽減され103cm-2以下の低転位
GaAs引き上げ結晶がえられることを示した。
以上の説明では表面層１８としてAlGaAsとな
るようにしたがもちろんAsの圧力を部屋１６に
加えた場合にはむしろAlGaAs１８が部屋１６内
のTEAあるいはTMAとAsの気相よりGaAs結晶
１５の表面に堆積し、厚くなる。同様にTEMや
TMAに代わつてNH3を部屋１６内に供給するな
らば表面にはGaN層が生じこの場合にも転位密
度を軽減する効果がある。ただしN2ガス等の安
定なガスでは効果はない。さらに本発明はGaAs
引き上げに限ることがないのは明らかでありInP
を引き上げる場合にNH3を部屋１６内に導入し
表面層１８にInN層が生じ転位密度軽減が成され
るもので−Ｖ化合物結晶全般に適用することが
できるのは明らかである。
るようにしたがもちろんAsの圧力を部屋１６に
加えた場合にはむしろAlGaAs１８が部屋１６内
のTEAあるいはTMAとAsの気相よりGaAs結晶
１５の表面に堆積し、厚くなる。同様にTEMや
TMAに代わつてNH3を部屋１６内に供給するな
らば表面にはGaN層が生じこの場合にも転位密
度を軽減する効果がある。ただしN2ガス等の安
定なガスでは効果はない。さらに本発明はGaAs
引き上げに限ることがないのは明らかでありInP
を引き上げる場合にNH3を部屋１６内に導入し
表面層１８にInN層が生じ転位密度軽減が成され
るもので−Ｖ化合物結晶全般に適用することが
できるのは明らかである。
さらに以上の例では−Ｖ化合物半導体を構成
する族あるいはＶ族を入れかえた結晶層で引き
上げ結晶の表面をおおう方法をしめしたがGaAs
結晶等の引き上げに対してボラゾールを部屋１６
に導入し表面層としてBN層を形成することも転
位軽減に効果がある。以上の説明から明らかなよ
うに引き上げられた結晶表面層としては引き上げ
結晶とかならずしも格子整合がとれたものではあ
る必要はない。また前記実施例ではLEC法につ
いて説明したが、他の方法、例えばHB法等でも
効果がある。
する族あるいはＶ族を入れかえた結晶層で引き
上げ結晶の表面をおおう方法をしめしたがGaAs
結晶等の引き上げに対してボラゾールを部屋１６
に導入し表面層としてBN層を形成することも転
位軽減に効果がある。以上の説明から明らかなよ
うに引き上げられた結晶表面層としては引き上げ
結晶とかならずしも格子整合がとれたものではあ
る必要はない。また前記実施例ではLEC法につ
いて説明したが、他の方法、例えばHB法等でも
効果がある。
第１図は−Ｖ化合物結晶引き上げ時の概念図
を示すものである。図で １１は窒化ボロンルツボ、１２はB2O3、１３
はGaとAsからなる融液、１４は種結晶、１５は
引きあがつたGaAs結晶、１６は引きあがつた
GaAs結晶が露出される部屋、１７は本発明を達
成するための族あるいはＶ族あるいは両者を含
んだガスを供給するステンレスパイプ、１８は
AlGaAs結晶層。
を示すものである。図で １１は窒化ボロンルツボ、１２はB2O3、１３
はGaとAsからなる融液、１４は種結晶、１５は
引きあがつたGaAs結晶、１６は引きあがつた
GaAs結晶が露出される部屋、１７は本発明を達
成するための族あるいはＶ族あるいは両者を含
んだガスを供給するステンレスパイプ、１８は
AlGaAs結晶層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ −Ｖ化合物引き上げ結晶において、露出表
面が該結晶に較べて結合エネルギーの大きな−
Ｖ化合物でおおわれていることを特徴とする−
Ｖ化合物引き上げ結晶。 ２ 結晶を構成する元素を少なくも含んだ溶液に
種結晶を接触させ、該種結晶に該結晶を析出させ
る結晶成長法において、溶液相から引き上げられ
た結晶露出雰囲気に、該結晶との間で該結晶に比
べて結合エネルギーの大きい−Ｖ化合物を形成
するような、元素あるいはＶ元素のうち少なく
とも一方を含む反応性ガスを導入したことを特徴
とする−Ｖ化合物結晶の引き上げ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124008A JPS6016899A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | ２−５化合物結晶及びその引き上げ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124008A JPS6016899A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | ２−５化合物結晶及びその引き上げ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016899A JPS6016899A (ja) | 1985-01-28 |
| JPH0450280B2 true JPH0450280B2 (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=14874741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58124008A Granted JPS6016899A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | ２−５化合物結晶及びその引き上げ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016899A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822465B2 (ja) * | 1989-07-20 | 1998-11-11 | 住友化学工業株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法 |
| JP7106108B2 (ja) * | 2018-07-20 | 2022-07-26 | 国立大学法人東北大学 | 窒化アルミニウム結晶の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS518830B2 (ja) * | 1972-08-18 | 1976-03-22 | ||
| JPS5826655B2 (ja) * | 1975-11-12 | 1983-06-04 | 日本電気株式会社 | ケツシヨウセイチヨウホウ |
-
1983
- 1983-07-07 JP JP58124008A patent/JPS6016899A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6016899A (ja) | 1985-01-28 |
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