JPH0465035B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0465035B2 JPH0465035B2 JP60038595A JP3859585A JPH0465035B2 JP H0465035 B2 JPH0465035 B2 JP H0465035B2 JP 60038595 A JP60038595 A JP 60038595A JP 3859585 A JP3859585 A JP 3859585A JP H0465035 B2 JPH0465035 B2 JP H0465035B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- single crystal
- pressure
- nitrogen
- periodic table
- 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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- 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】
「産業上の利用分野」
本発明は、周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族
元素からなる無機化合物（以下「−族化合
物」という。）の単結晶の成長方法に関する。
元素からなる無機化合物（以下「−族化合
物」という。）の単結晶の成長方法に関する。
「従来の技術」
ひ化ガリウム（GaAs）、リン化ガリウム
（GaP）、リン化インジウム（InP）等の−族
化合物の単結晶は、発光ダイオード、電界効果ト
ランジスター（FET）、集積回路（IC）等の素材
として多く用いられている。
（GaP）、リン化インジウム（InP）等の−族
化合物の単結晶は、発光ダイオード、電界効果ト
ランジスター（FET）、集積回路（IC）等の素材
として多く用いられている。
これらの単結晶は、ボート成長方法又は液体封
止チヨクラルスキー法（Liquid−Encapsulated
Czochralski法、以下「LEC法」という。）によ
り製造されるが、特に、LEC法は、得られた単
結晶の断面が円形であること、Si等の不純物の混
入が少なく高純度の単結晶が得られること等の利
点を有しているので、IC、FET用の−族化
合物単結晶の成長方法として、広く採用されてい
る。［今井哲二等編著(株)工業調査会発行「化合物
半導体デバイス」［１］p115〜120］。
止チヨクラルスキー法（Liquid−Encapsulated
Czochralski法、以下「LEC法」という。）によ
り製造されるが、特に、LEC法は、得られた単
結晶の断面が円形であること、Si等の不純物の混
入が少なく高純度の単結晶が得られること等の利
点を有しているので、IC、FET用の−族化
合物単結晶の成長方法として、広く採用されてい
る。［今井哲二等編著(株)工業調査会発行「化合物
半導体デバイス」［１］p115〜120］。
LEC法では、耐圧容器内に設置されたルツボ
に、−族化合物の多結晶またはこれを生成す
べき当量の第ｂ族元素及び第ｂ族元素、なら
びにこれよりも低融点の液体封止材（通常は
B2O3）を収容し、当該−族化合物の融点以
上に加熱して、−族化合物の融液および液体
封止材を形成する。この場合、液体封止材として
は、通常−族化合物の融液よりも比重が小さ
く、相溶性のないものが選ばれるので、これが上
記−族族化合物の融液の表面を覆つて、直接
耐圧容器内の雰囲気との接触を遮断する。その結
果、耐圧容器の内部は、不活性ガスにより高圧に
保持され、蒸気圧の高いAs、Ｐ等の第ｂ族元
素の逃散が防止できる。
に、−族化合物の多結晶またはこれを生成す
べき当量の第ｂ族元素及び第ｂ族元素、なら
びにこれよりも低融点の液体封止材（通常は
B2O3）を収容し、当該−族化合物の融点以
上に加熱して、−族化合物の融液および液体
封止材を形成する。この場合、液体封止材として
は、通常−族化合物の融液よりも比重が小さ
く、相溶性のないものが選ばれるので、これが上
記−族族化合物の融液の表面を覆つて、直接
耐圧容器内の雰囲気との接触を遮断する。その結
果、耐圧容器の内部は、不活性ガスにより高圧に
保持され、蒸気圧の高いAs、Ｐ等の第ｂ族元
素の逃散が防止できる。
従来、この目的の不活性ガスとしては、窒素ま
たはアルゴンを、単独で用いるのが一般的であつ
た。
たはアルゴンを、単独で用いるのが一般的であつ
た。
「発明が解決しようとする問題点」
しかしながら、耐圧容器は水冷されており、そ
の内壁の温度は、通常は200℃以下である。一方、
ルツボ付近は、−族化合物の融点付近の温
度、すなわち1200〜1500℃である。従つて耐圧容
器内部の温度勾配は非常に大きく、特に液体封止
材中の温度勾配は、数十〜数百℃／cmにも達す
る。その結果、耐圧容器内に、不活性ガスの激し
い対流が生じて、耐圧容器内の温度勾配は乱れ、
その不均一性が著しくなり、成長させた単結晶に
は熱歪を残留させ、これが単結晶中に転位等の結
晶欠陥を生じる原因となつていた。
の内壁の温度は、通常は200℃以下である。一方、
ルツボ付近は、−族化合物の融点付近の温
度、すなわち1200〜1500℃である。従つて耐圧容
器内部の温度勾配は非常に大きく、特に液体封止
材中の温度勾配は、数十〜数百℃／cmにも達す
る。その結果、耐圧容器内に、不活性ガスの激し
い対流が生じて、耐圧容器内の温度勾配は乱れ、
その不均一性が著しくなり、成長させた単結晶に
は熱歪を残留させ、これが単結晶中に転位等の結
晶欠陥を生じる原因となつていた。
この欠陥を除去するため、従来は、ルツボの周
囲に、ヒート・シールドと称される保温部材を設
置し、その形状及び位置を変化させて、耐圧容器
内の熱環境を調節していた。しかしながら、好適
なヒート・シールドの設計は、長期間の試行錯誤
を要し、かつ、ヒート・シールドの形状によつて
は、成長した単結晶の取り出しも困難であつた。
囲に、ヒート・シールドと称される保温部材を設
置し、その形状及び位置を変化させて、耐圧容器
内の熱環境を調節していた。しかしながら、好適
なヒート・シールドの設計は、長期間の試行錯誤
を要し、かつ、ヒート・シールドの形状によつて
は、成長した単結晶の取り出しも困難であつた。
本発明者等は、かかる問題点を解決することを
目的として、鋭意研究を重ねた結果、雰囲気とし
て、２種の不活性ガスを混合して用いることによ
つて、耐圧容器内の熱環境を調節し、その結果結
晶欠陥の少ない−族化合物の単結晶を、
LEC法によつて成長させることができることを
見出して、本発明に到達したものである。
目的として、鋭意研究を重ねた結果、雰囲気とし
て、２種の不活性ガスを混合して用いることによ
つて、耐圧容器内の熱環境を調節し、その結果結
晶欠陥の少ない−族化合物の単結晶を、
LEC法によつて成長させることができることを
見出して、本発明に到達したものである。
「問題点を解決するための手段」
本発明の上記の目的は、−族化合物単結晶
をLEC法によつて成長させる方法において、耐
圧容器内の雰囲気を、窒素20〜90％及びアルゴン
80〜10％からなる混合気体とすることによつて達
せられる。
をLEC法によつて成長させる方法において、耐
圧容器内の雰囲気を、窒素20〜90％及びアルゴン
80〜10％からなる混合気体とすることによつて達
せられる。
本発明方法によつて、単結晶成長を行う−
族化合物としては、通常GaP、GaAs、InP等が
用いられる。また、LEC法による単結晶成長装
置としては、特に制限はなく、通常用いられてい
るものでよい。
族化合物としては、通常GaP、GaAs、InP等が
用いられる。また、LEC法による単結晶成長装
置としては、特に制限はなく、通常用いられてい
るものでよい。
雰囲気として用いられる混合ガスとしては、窒
素20〜90％及びアルゴン80〜10％、好ましくは、
窒素40〜70％及びアルゴン60〜30％からなる混合
ガスが適当である。窒素の含量が90％を超える
と、結晶欠陥が減少せず、20％未満では、同様に
結晶欠陥が減少しないばかりでなく第ｂ族元素
の逃散が激きくなるので、ともに好ましくない。
なお、ここに言う混合比率とは、窒素及びアルゴ
ンの耐圧容器への充填圧の比率を、百分率で表示
したものである。耐圧器内の圧力としては、GaP
の場合は60〜70Kg／cm2、GaAsの場合は10〜60
Kg／cm2、またInPの場合は30〜50Kg／cm2がそれぞ
れ一般的である。
素20〜90％及びアルゴン80〜10％、好ましくは、
窒素40〜70％及びアルゴン60〜30％からなる混合
ガスが適当である。窒素の含量が90％を超える
と、結晶欠陥が減少せず、20％未満では、同様に
結晶欠陥が減少しないばかりでなく第ｂ族元素
の逃散が激きくなるので、ともに好ましくない。
なお、ここに言う混合比率とは、窒素及びアルゴ
ンの耐圧容器への充填圧の比率を、百分率で表示
したものである。耐圧器内の圧力としては、GaP
の場合は60〜70Kg／cm2、GaAsの場合は10〜60
Kg／cm2、またInPの場合は30〜50Kg／cm2がそれぞ
れ一般的である。
その他の単結晶の成長条件は、通常のLEC法
の条件でよい。
の条件でよい。
「発明の効果」
本発明方法によると、従来法の如く、ヒート・
シールドの形状を変化させることなく、単に窒素
及びアルゴンの混合比率を調節することによつ
て、耐圧容器内の熱環境を調節し、結晶欠陥の少
ない−族化合物の単結晶を成長させることが
できるので、産業上の利用価値は大である。
シールドの形状を変化させることなく、単に窒素
及びアルゴンの混合比率を調節することによつ
て、耐圧容器内の熱環境を調節し、結晶欠陥の少
ない−族化合物の単結晶を成長させることが
できるので、産業上の利用価値は大である。
「実施例」
実施例及び比較例に基づいて、本発明を、具体
的に説明する。
的に説明する。
以下の実施例及び比較例において、LEC装置
としては、英国メタルサーチ社製「MSR−6R」
型を用いた。
としては、英国メタルサーチ社製「MSR−6R」
型を用いた。
また、転位密度は、75℃の弗化水素１、濃硫酸
２及び30％過酸化水素１からなるエツチング液中
に測定試料を３分間浸漬した後、顕微鏡により測
定したエツチ・ピツト密度（EPD）により表示
した。
２及び30％過酸化水素１からなるエツチング液中
に測定試料を３分間浸漬した後、顕微鏡により測
定したエツチ・ピツト密度（EPD）により表示
した。
実施例
石英ルツボ（直径10cm）内に、多結晶GaP700
ｇ、B2O3150ｇを仕込み、耐圧容器に装入した。
耐圧容器内を、真空ポンプによつて、真空にした
後窒素を圧力が10Kg／cm2になるまで注入した。続
いて、合計圧力が20Kg／cm2となるまでアルゴンを
注入した。
ｇ、B2O3150ｇを仕込み、耐圧容器に装入した。
耐圧容器内を、真空ポンプによつて、真空にした
後窒素を圧力が10Kg／cm2になるまで注入した。続
いて、合計圧力が20Kg／cm2となるまでアルゴンを
注入した。
次に、ルツボを取り囲むように設置した、ワイ
ングラス型のグラフアイト製ヒーターを加熱し
て、ルツボ内のGaP及びB2O3を融解した。耐圧
容器内の圧力は、60Kg／cm2に調整した。
ングラス型のグラフアイト製ヒーターを加熱し
て、ルツボ内のGaP及びB2O3を融解した。耐圧
容器内の圧力は、60Kg／cm2に調整した。
続いて、ルツボ及び種結晶を、相互に逆方向に
回転させながら、種結晶をGaP融液に接触させ
て、GaP単結晶を＜100＞方向に引き上げた。
回転させながら、種結晶をGaP融液に接触させ
て、GaP単結晶を＜100＞方向に引き上げた。
得られた単結晶は、直径50mm、長さ75mmであつ
た。EPDは、フロント部分で８×103cm-3、テイ
ル部分で2.5×104cm-3であつた。
た。EPDは、フロント部分で８×103cm-3、テイ
ル部分で2.5×104cm-3であつた。
比較例 １
雰囲気ガスとして窒素のみを用い、他の条件は
実施例と同様にして、GaP単結晶を成長させた。
得られたGaP単結晶は、直径49mm、長さ70mmであ
つた。
実施例と同様にして、GaP単結晶を成長させた。
得られたGaP単結晶は、直径49mm、長さ70mmであ
つた。
EPDは、フロント部分で3.9×104cm-2、テイル
部分で12.5×104cm-2であつた。
部分で12.5×104cm-2であつた。
比較例 ２
雰囲気ガスとしてアルゴンのみを用い、他の条
件は実施例と同様にして、GaP単結晶を成長させ
た。得られたGaP単結晶は、Ｐの逃散が激しく、
表面に多数の凹凸を生じており、その断面は円形
とならず、不定形であつた。その結果、スライシ
ングの際破壊し、ウエハが得られなかつた。
件は実施例と同様にして、GaP単結晶を成長させ
た。得られたGaP単結晶は、Ｐの逃散が激しく、
表面に多数の凹凸を生じており、その断面は円形
とならず、不定形であつた。その結果、スライシ
ングの際破壊し、ウエハが得られなかつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族元素から
なる無機化合物の単結晶を、液体封止チヨクラル
スキー法によつて成長させる方法において、耐圧
容器内の雰囲気を、窒素20〜90％及びアルゴン80
〜10％からなる混合気体とすることを特徴とする
方法。 ２ 周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族元素から
なる無機化合物が、リン化ガリウムである特許請
求の範囲第１項記載の方法。 ３ 周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族元素から
なる無機化合物が、ひ化ガリウムである特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ４ 周期律表第ｂ族元素及び第ｂ族元素から
なる無機化合物が、リン化インジウムである特許
請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3859585A JPS61197499A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3859585A JPS61197499A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61197499A JPS61197499A (ja) | 1986-09-01 |
| JPH0465035B2 true JPH0465035B2 (ja) | 1992-10-16 |
Family
ID=12529641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3859585A Granted JPS61197499A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61197499A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201696A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPH01239089A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-09-25 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置 |
| JPH0259489A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57156396A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Pulling up of single crystal at high pressure |
-
1985
- 1985-02-27 JP JP3859585A patent/JPS61197499A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61197499A (ja) | 1986-09-01 |
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