JPH0559879B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0559879B2 JPH0559879B2 JP3466588A JP3466588A JPH0559879B2 JP H0559879 B2 JPH0559879 B2 JP H0559879B2 JP 3466588 A JP3466588 A JP 3466588A JP 3466588 A JP3466588 A JP 3466588A JP H0559879 B2 JPH0559879 B2 JP H0559879B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- compound semiconductor
- single crystal
- semiconductor single
- furnace
- 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
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、液体封止チヨクラルスキー法（以
下、「LEC法」という）による化合物半導体単結
晶の製造方法に係り、特に低EPD化のための不
純物をドーピングした化合物半導体単結晶の製造
方法に関する。 ［従来の技術］ 一般に、GaAs、InP、GaP、InAs等の−
族化合物半導体単結晶の製造方法としては、
LEC法が工業的に利用されている。このLEC法
は、原料をるつぼ内に入れるとともに、この原料
をB2O3等の液体封止剤で封止し、これをN2ガス
や不活性ガス等の高圧ガス雰囲気とした高圧容器
（炉）内で加圧し、AsやＰの飛散を防止しなが
ら、原料を抵抗加熱または高周波加熱で加熱して
溶解し、融液（溶融原料）に種結晶を浸漬し、る
つぼと種結晶を相対的に回転させながら、種結晶
を引き上げることにより、結晶を製造するもので
ある。 ところが、上記LEC法では、融液表面から上
にいくに従つて温度が急激に変化し、炉内の縦方
向の温度勾配が大きいために、成長結晶内に熱応
力が発生して転位を生じ、通常転位密度は104〜
105cm-2になつているのが現状である。そこで、
このような高転位密度を低減させる（低EPD化）
ために、例えばGaAs単結晶にはSi、In等、InP
単結晶にはZn、Ｓ、Ge、As、Sb等の不純物を
1018／cm3以上の濃度となるようにドーピングを行
なうことで、転位密度を104cm-2以下とすること
ができる技術が知られている。これら不純物は、
適当量添加することにより、結晶内でかなり広い
範囲にわたつて無転位の領域を形成することがで
きるものである。 一方、従来、結晶育成後の成長結晶体の冷却
は、極めて緩やかな温度勾配下で、炉内圧力を結
晶育成時よりも低圧または真空にして行なつてい
る。これは、結晶の転位密度の低減、電気的特性
の均一化およびクラツクの防止等を目的としたも
のである。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような従来のLEC法に
よる化合物半導体単結晶の製造方法では、不純物
のドーピングにより大部分を無転位化できるもの
の、結晶の水平断面において転位ピツトが周辺部
から中心部に向かつて直線状に並んだ転位の滑り
線、いわゆるスリツプラインが多数発生してしま
う。すなわち、第３図に示すように、ウエハ１
（直径２インチ）には、その周辺部から中心部に
向かつて直線状の複数のスリツプライン２が発生
する。ここに、スリツプラインの長さとは、同一
ウエハ１内でウエハ端部からの長さが最も長いス
リツプライン２ａの長さをいうものとする。 結晶を無転位化する目的は、結晶を基板として
作成する発光ダイオード、レーザーダイオード、
受光素子等において転位がその特性を劣化させる
のを防止するためであるが、上記スリツプライン
が存在すると、その部分で電子デバイスを製造し
ても品質の悪いものしか得られず、結局歩留りが
低下してしまう。したがつて、結晶インゴツトか
ら切出したウエハ内においては、スリツプライン
はできるだけ少なく、またスリツプラインの長さ
は短いことが望ましい。 本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされ
たもので、スリツプラインが少なく、またスリツ
プラインの長さが短くなる化合物半導体単結晶の
製造方法を提供することを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明は、−
族化合物半導体の原料に低EPD化のための不純
物元素をドーピングし、液体封止チヨクラルスキ
ー法によつて化合物半導体単結晶を製造するにあ
たり、結晶育成後の成長結晶体の冷却速度を20
℃／min以上にしたものである。 すなわち、発明者は、鋭意研究の結果、結晶表
面等において熱応力が著しく大きい部分で発生し
た転位が結晶内を伝搬していくことが、スリツプ
ランイン発生の原因であることを見出し、転位が
伝搬してスリツプラインを発生する以前に結晶の
温度を下げることにより、スリツプラインを低減
できるのではないかと考えた。 そこで、結晶育成後の成長結晶体の冷却速度と
スリツプラインの長さとの関係を検討したとこ
ろ、第１図に示すように、成長結晶体の冷却速度
が20℃／min以上であれば、スリツプライの長さ
は短くなるという結果を得た。ここに、成長結晶
体の冷却速度は、成長結晶体における最高温度部
分での冷却温度をいう。 本発明において、成長結晶体の冷却速度を20
℃／min以上とするには、成長結晶体の底部を液
体封止剤から切離した後、直ちにヒーターによる
加熱を停止するとともに、炉内に不活性ガスをで
きるだけ多量に導入し、結晶育成時の炉内圧力よ
りも高くし炉内の冷却を行なう。また、成長結晶
体はできるだけ速く炉内最上部まで引上げ、るつ
ぼは炉内最下部まで下降させることが好ましい。 ［作用］ 上記構成の化合物半導体単結晶の製造方法にお
いては、結晶育成後の成長結晶体の冷却は20℃／
min以上で行なわれるので、たとえ結晶表面等に
転位が発生してもその転位は伝搬されにくく、ス
リツプラインが少なく、その長さも著しく短くな
る。 ［実施例］ 第２図は、本発明の実施例において使用する単
結晶引上げ炉（結晶引上げ過程）を示すもので、
密閉型の高圧容器（炉）３内には、略円筒状のヒ
ータ４が配設されており、このヒータ４の中央に
は、口径95mm、深さ100mmの石英ガラス製のるつ
ぼ５が配置されている。そして、このるつぼ５中
には、原料の融液６が入れられており、融液６の
上面はB2O3からなる液体封止剤７で覆われてい
る。また、るつぼ５は、その下端に固着された支
持軸８により回転かつ上下動可能に支持されてい
る。９は支持軸８の下端に設けられた支持軸の回
転・上下駆動機構である。また、１０はヒータ４
の外周を囲繞するように配置された断熱部材であ
る。 一方、るつぼ５の上方からは、高圧容器３内に
結晶引上げ軸１１が回転かつ上下動可能に垂下さ
れており、この結晶引上げ軸１１によつて種結晶
を保持し、るつぼ５中の融液６の表面に接触させ
ることができるようになつている。１２は結晶引
上げ軸１１の上端に設けられた引上げ軸の回転・
上下駆動機構である。また、１３は結晶引上げ軸
１２によつて引き上げられている成長結晶体であ
る。 さらに、高圧容器３の側壁上部には、高圧の窒
素ガスを導入するためのガス導入管１４が接続さ
れ、側壁下部には、その窒素ガスを高圧容器３外
部へ排出するガス排出管１５が接続されている。
これらガス導入管１４およびガス排出管１５を介
して高圧容器３内を加圧、減圧して内部圧力を所
定圧力とすることができるようになつている。 本実施例においては、上記構成の単結晶引上げ
炉において、LEC法によつてＳドープInP単結晶
を育成した。 すなわち、原料として水平ブリツジマン法で合
成したInP多結晶1000ｇ、In2S3300mgおよび液体
封止剤としてB2O3300ｇをるつぼ５内に入れ、こ
のるつぼ５をヒータ４の内側に設置した後、高圧
容器３内の圧力が43気圧となるように窒素ガスを
導入するとともに、るつぼ５を1100℃で加熱して
InP多結晶を融解させた。 次に、融液６と液体封止剤７との界面の温度が
1060℃となるように調整した後、種結晶を融液６
に接触させ、るつぼ５を１分間に30回の速度で反
時計方向に回転させるとともに、種結晶を１分間
に10回の速度で時計方向に回転させ、結晶引上げ
速度を10mm／hrとして引上げを開始した。８時間
の引上げ操作で、直径約50mm、長さ約90mmの円柱
状の成長結晶体（結晶インゴツト）１３を形成し
た。その後、結晶引上げ速度を200mm／hrとして、
成長結晶体１３の底部を融液６および液体封止剤
７から切離した。切離しを確認した後、直ちにヒ
ーター４による加熱を停止し、高圧容器３内の圧
力が100気圧になるまで、高圧容器３内に窒素ガ
スを導入した。また、成長結晶体１３は高圧容器
３内最上部まで上昇させ、るつぼ５は高圧容器３
内最下部まで下降させた。このような操作によ
り、結晶育成後の成長結晶体１３の最高温度部分
における冷却速度は35℃／minになつた。 上記のようにして得られたＳドープInP結晶を
結晶長に沿つて切断し、キヤリア濃度、転位密度
およびスリツプラインの長さを測定したところ、
次表に示すような結果を得た。なお、本実施例と
同一条件にして、成長結晶体の冷却速度を20℃／
minとした場合（他の実施例）、15℃／minとし
た場合（従来例１）および８℃／minとした場合
（従来例２）の各結晶についても同様の測定をし、
その結果を同表中に併記した。
下、「LEC法」という）による化合物半導体単結
晶の製造方法に係り、特に低EPD化のための不
純物をドーピングした化合物半導体単結晶の製造
方法に関する。 ［従来の技術］ 一般に、GaAs、InP、GaP、InAs等の−
族化合物半導体単結晶の製造方法としては、
LEC法が工業的に利用されている。このLEC法
は、原料をるつぼ内に入れるとともに、この原料
をB2O3等の液体封止剤で封止し、これをN2ガス
や不活性ガス等の高圧ガス雰囲気とした高圧容器
（炉）内で加圧し、AsやＰの飛散を防止しなが
ら、原料を抵抗加熱または高周波加熱で加熱して
溶解し、融液（溶融原料）に種結晶を浸漬し、る
つぼと種結晶を相対的に回転させながら、種結晶
を引き上げることにより、結晶を製造するもので
ある。 ところが、上記LEC法では、融液表面から上
にいくに従つて温度が急激に変化し、炉内の縦方
向の温度勾配が大きいために、成長結晶内に熱応
力が発生して転位を生じ、通常転位密度は104〜
105cm-2になつているのが現状である。そこで、
このような高転位密度を低減させる（低EPD化）
ために、例えばGaAs単結晶にはSi、In等、InP
単結晶にはZn、Ｓ、Ge、As、Sb等の不純物を
1018／cm3以上の濃度となるようにドーピングを行
なうことで、転位密度を104cm-2以下とすること
ができる技術が知られている。これら不純物は、
適当量添加することにより、結晶内でかなり広い
範囲にわたつて無転位の領域を形成することがで
きるものである。 一方、従来、結晶育成後の成長結晶体の冷却
は、極めて緩やかな温度勾配下で、炉内圧力を結
晶育成時よりも低圧または真空にして行なつてい
る。これは、結晶の転位密度の低減、電気的特性
の均一化およびクラツクの防止等を目的としたも
のである。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような従来のLEC法に
よる化合物半導体単結晶の製造方法では、不純物
のドーピングにより大部分を無転位化できるもの
の、結晶の水平断面において転位ピツトが周辺部
から中心部に向かつて直線状に並んだ転位の滑り
線、いわゆるスリツプラインが多数発生してしま
う。すなわち、第３図に示すように、ウエハ１
（直径２インチ）には、その周辺部から中心部に
向かつて直線状の複数のスリツプライン２が発生
する。ここに、スリツプラインの長さとは、同一
ウエハ１内でウエハ端部からの長さが最も長いス
リツプライン２ａの長さをいうものとする。 結晶を無転位化する目的は、結晶を基板として
作成する発光ダイオード、レーザーダイオード、
受光素子等において転位がその特性を劣化させる
のを防止するためであるが、上記スリツプライン
が存在すると、その部分で電子デバイスを製造し
ても品質の悪いものしか得られず、結局歩留りが
低下してしまう。したがつて、結晶インゴツトか
ら切出したウエハ内においては、スリツプライン
はできるだけ少なく、またスリツプラインの長さ
は短いことが望ましい。 本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされ
たもので、スリツプラインが少なく、またスリツ
プラインの長さが短くなる化合物半導体単結晶の
製造方法を提供することを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明は、−
族化合物半導体の原料に低EPD化のための不純
物元素をドーピングし、液体封止チヨクラルスキ
ー法によつて化合物半導体単結晶を製造するにあ
たり、結晶育成後の成長結晶体の冷却速度を20
℃／min以上にしたものである。 すなわち、発明者は、鋭意研究の結果、結晶表
面等において熱応力が著しく大きい部分で発生し
た転位が結晶内を伝搬していくことが、スリツプ
ランイン発生の原因であることを見出し、転位が
伝搬してスリツプラインを発生する以前に結晶の
温度を下げることにより、スリツプラインを低減
できるのではないかと考えた。 そこで、結晶育成後の成長結晶体の冷却速度と
スリツプラインの長さとの関係を検討したとこ
ろ、第１図に示すように、成長結晶体の冷却速度
が20℃／min以上であれば、スリツプライの長さ
は短くなるという結果を得た。ここに、成長結晶
体の冷却速度は、成長結晶体における最高温度部
分での冷却温度をいう。 本発明において、成長結晶体の冷却速度を20
℃／min以上とするには、成長結晶体の底部を液
体封止剤から切離した後、直ちにヒーターによる
加熱を停止するとともに、炉内に不活性ガスをで
きるだけ多量に導入し、結晶育成時の炉内圧力よ
りも高くし炉内の冷却を行なう。また、成長結晶
体はできるだけ速く炉内最上部まで引上げ、るつ
ぼは炉内最下部まで下降させることが好ましい。 ［作用］ 上記構成の化合物半導体単結晶の製造方法にお
いては、結晶育成後の成長結晶体の冷却は20℃／
min以上で行なわれるので、たとえ結晶表面等に
転位が発生してもその転位は伝搬されにくく、ス
リツプラインが少なく、その長さも著しく短くな
る。 ［実施例］ 第２図は、本発明の実施例において使用する単
結晶引上げ炉（結晶引上げ過程）を示すもので、
密閉型の高圧容器（炉）３内には、略円筒状のヒ
ータ４が配設されており、このヒータ４の中央に
は、口径95mm、深さ100mmの石英ガラス製のるつ
ぼ５が配置されている。そして、このるつぼ５中
には、原料の融液６が入れられており、融液６の
上面はB2O3からなる液体封止剤７で覆われてい
る。また、るつぼ５は、その下端に固着された支
持軸８により回転かつ上下動可能に支持されてい
る。９は支持軸８の下端に設けられた支持軸の回
転・上下駆動機構である。また、１０はヒータ４
の外周を囲繞するように配置された断熱部材であ
る。 一方、るつぼ５の上方からは、高圧容器３内に
結晶引上げ軸１１が回転かつ上下動可能に垂下さ
れており、この結晶引上げ軸１１によつて種結晶
を保持し、るつぼ５中の融液６の表面に接触させ
ることができるようになつている。１２は結晶引
上げ軸１１の上端に設けられた引上げ軸の回転・
上下駆動機構である。また、１３は結晶引上げ軸
１２によつて引き上げられている成長結晶体であ
る。 さらに、高圧容器３の側壁上部には、高圧の窒
素ガスを導入するためのガス導入管１４が接続さ
れ、側壁下部には、その窒素ガスを高圧容器３外
部へ排出するガス排出管１５が接続されている。
これらガス導入管１４およびガス排出管１５を介
して高圧容器３内を加圧、減圧して内部圧力を所
定圧力とすることができるようになつている。 本実施例においては、上記構成の単結晶引上げ
炉において、LEC法によつてＳドープInP単結晶
を育成した。 すなわち、原料として水平ブリツジマン法で合
成したInP多結晶1000ｇ、In2S3300mgおよび液体
封止剤としてB2O3300ｇをるつぼ５内に入れ、こ
のるつぼ５をヒータ４の内側に設置した後、高圧
容器３内の圧力が43気圧となるように窒素ガスを
導入するとともに、るつぼ５を1100℃で加熱して
InP多結晶を融解させた。 次に、融液６と液体封止剤７との界面の温度が
1060℃となるように調整した後、種結晶を融液６
に接触させ、るつぼ５を１分間に30回の速度で反
時計方向に回転させるとともに、種結晶を１分間
に10回の速度で時計方向に回転させ、結晶引上げ
速度を10mm／hrとして引上げを開始した。８時間
の引上げ操作で、直径約50mm、長さ約90mmの円柱
状の成長結晶体（結晶インゴツト）１３を形成し
た。その後、結晶引上げ速度を200mm／hrとして、
成長結晶体１３の底部を融液６および液体封止剤
７から切離した。切離しを確認した後、直ちにヒ
ーター４による加熱を停止し、高圧容器３内の圧
力が100気圧になるまで、高圧容器３内に窒素ガ
スを導入した。また、成長結晶体１３は高圧容器
３内最上部まで上昇させ、るつぼ５は高圧容器３
内最下部まで下降させた。このような操作によ
り、結晶育成後の成長結晶体１３の最高温度部分
における冷却速度は35℃／minになつた。 上記のようにして得られたＳドープInP結晶を
結晶長に沿つて切断し、キヤリア濃度、転位密度
およびスリツプラインの長さを測定したところ、
次表に示すような結果を得た。なお、本実施例と
同一条件にして、成長結晶体の冷却速度を20℃／
minとした場合（他の実施例）、15℃／minとし
た場合（従来例１）および８℃／minとした場合
（従来例２）の各結晶についても同様の測定をし、
その結果を同表中に併記した。
【表】
上記表から判るように、各実施例で得た結晶の
スリツプランインの長さは、従来例で得たスリツ
プラインの長さよりも著しく短くなつている。 ［発明の効果］ 以上のように、本発明の化合物半導体単結晶の
製造方法によれば、原料に低EPD化のための不
純物をドーピングしてLEC法によつて低転移密
度の化合物半導体単結晶を製造するにあたり、結
晶育成後の成長結晶体の冷却速度を20℃／min以
上にしたので、転位の伝搬を防止でき、結晶内に
発生するスリツプラインを少なくできるととも
に、スリツプラインの長さを短くできる。
スリツプランインの長さは、従来例で得たスリツ
プラインの長さよりも著しく短くなつている。 ［発明の効果］ 以上のように、本発明の化合物半導体単結晶の
製造方法によれば、原料に低EPD化のための不
純物をドーピングしてLEC法によつて低転移密
度の化合物半導体単結晶を製造するにあたり、結
晶育成後の成長結晶体の冷却速度を20℃／min以
上にしたので、転位の伝搬を防止でき、結晶内に
発生するスリツプラインを少なくできるととも
に、スリツプラインの長さを短くできる。
第１図は成長結晶体の冷却速度とスリツプライ
ンの長さとの関係を示すグラフ、第２図は本発明
の実施例において使用した単結晶引上げ炉の縦断
面図、第３図はウエハの表面を示す平面図であ
る。 １……ウエハ、２……スリツプライン、３……
高圧容器（炉）、４……ヒーター、５……るつぼ、
６……融液、７……液体封止剤、１３……成長結
晶体。
ンの長さとの関係を示すグラフ、第２図は本発明
の実施例において使用した単結晶引上げ炉の縦断
面図、第３図はウエハの表面を示す平面図であ
る。 １……ウエハ、２……スリツプライン、３……
高圧容器（炉）、４……ヒーター、５……るつぼ、
６……融液、７……液体封止剤、１３……成長結
晶体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ −族化合物半導体の原料に低EPD化の
ための不純物元素をドーピングし、液体封止チヨ
クラルスキー法によつて化合物半導体単結晶を製
造するにあたり、結晶育成後の成長結晶体の冷却
速度を20℃／min以上にしたことを特徴とする化
合物半導体単結晶の製造方法。 ２ 結晶育成後の成長結晶体の冷却時における炉
内圧力を結晶育成時の炉内圧力よりも高くしたこ
とを特徴とする請求項１記載の化合物半導体単結
晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3466588A JPH01208396A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3466588A JPH01208396A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01208396A JPH01208396A (ja) | 1989-08-22 |
| JPH0559879B2 true JPH0559879B2 (ja) | 1993-09-01 |
Family
ID=12420729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3466588A Granted JPH01208396A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01208396A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018179567A1 (ja) | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Ｊｘ金属株式会社 | 化合物半導体および化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-16 JP JP3466588A patent/JPH01208396A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01208396A (ja) | 1989-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4645560A (en) | Liquid encapsulation method for growing single semiconductor crystals | |
| US3173765A (en) | Method of making crystalline silicon semiconductor material | |
| Shinoyama et al. | Growth of dislocation-free undoped InP crystals | |
| US4944925A (en) | Apparatus for producing single crystals | |
| JP4060106B2 (ja) | 一方向凝固シリコンインゴット及びこの製造方法並びにシリコン板及び太陽電池用基板及びスパッタリング用ターゲット素材 | |
| US4299650A (en) | Minimization of strain in single crystals | |
| KR20050120707A (ko) | 단결정의 제조방법 | |
| US7361219B2 (en) | Method for producing silicon wafer and silicon wafer | |
| JPH0559879B2 (ja) | ||
| EP0355833B1 (en) | Method of producing compound semiconductor single crystal | |
| JP2700145B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH01290587A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| Dutta et al. | Bulk growth of GaSb and Ga 1-x In x Sb | |
| JPS606918B2 (ja) | ３−５族化合物単結晶の製造方法 | |
| JPH01188500A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2733898B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| WO2005007939A1 (en) | InP SINGLE CRYSTAL, GaAs SINGLE CRYSTAL, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF | |
| JPH01188495A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH0341432B2 (ja) | ||
| JPH08104591A (ja) | 単結晶成長装置 | |
| JPS63319286A (ja) | 単結晶の成長方法 | |
| JPH0782084A (ja) | 単結晶成長方法及び単結晶成長装置 | |
| JPH03174390A (ja) | 単結晶の製造装置 | |
| JP2005047797A (ja) | ＩｎＰ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、及びそれらの製造方法 | |
| JP2773441B2 (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |