JPH0559880B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0559880B2 JPH0559880B2 JP28863888A JP28863888A JPH0559880B2 JP H0559880 B2 JPH0559880 B2 JP H0559880B2 JP 28863888 A JP28863888 A JP 28863888A JP 28863888 A JP28863888 A JP 28863888A JP H0559880 B2 JPH0559880 B2 JP H0559880B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- inp
- crucible
- single crystal
- raw material
- 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
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 59
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 28
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 20
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000000565 sealant Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- 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、化合物半導体単結晶特にInP単結晶
の製造方法に関するもので、転位クラスターと呼
ばれる結晶欠陥密度の低減に利用して効果のある
結晶育成技術に関する。
の製造方法に関するもので、転位クラスターと呼
ばれる結晶欠陥密度の低減に利用して効果のある
結晶育成技術に関する。
［従来の技術］
−族化合物半導体であるInP単結晶は、
GaAs単結晶と同様Siに比べて高移動度であり、
しかも半絶縁性が得られるので、高周波FETや
発光ダイオード等、種々の半導体デバイスの基板
として着目されている。ところで、InP単結晶基
板には、転位クラスターと呼ばれる結晶欠陥が存
在することが明らかになつてきた。この転位クラ
スターは、フーバーエツチング液（2H3PO4：
1HBr）によつて転位と共に観察される。この種
の転位クラスターの発生のメカニズムは明確では
ないが、何らかの不純物が核となり発生すると考
えられており、デバイス素子劣化の要因の一つと
なる。
GaAs単結晶と同様Siに比べて高移動度であり、
しかも半絶縁性が得られるので、高周波FETや
発光ダイオード等、種々の半導体デバイスの基板
として着目されている。ところで、InP単結晶基
板には、転位クラスターと呼ばれる結晶欠陥が存
在することが明らかになつてきた。この転位クラ
スターは、フーバーエツチング液（2H3PO4：
1HBr）によつて転位と共に観察される。この種
の転位クラスターの発生のメカニズムは明確では
ないが、何らかの不純物が核となり発生すると考
えられており、デバイス素子劣化の要因の一つと
なる。
従来、工業的レベルで実施されているInP単結
晶の製造方法の一つにInP合成原料をるつぼに入
れ、B2O3で封止して溶融させ、その表面に種結
晶を浸漬して回転させながら徐々に結晶を引き上
げるLEC法（液体封止チヨクラルスキー法）が
ある。
晶の製造方法の一つにInP合成原料をるつぼに入
れ、B2O3で封止して溶融させ、その表面に種結
晶を浸漬して回転させながら徐々に結晶を引き上
げるLEC法（液体封止チヨクラルスキー法）が
ある。
［発明が解決しようとする課題］
従来、LEC法による単結晶育成において、転
位密度を低減させるには、引上げ後の結晶の冷却
を徐冷によつて行なうのが有効であると一般に考
えられており、InP単結晶の製造においても、結
晶引上げ後の冷却を３℃／分程度のゆつくりした
冷却速度で行なつていた。
位密度を低減させるには、引上げ後の結晶の冷却
を徐冷によつて行なうのが有効であると一般に考
えられており、InP単結晶の製造においても、結
晶引上げ後の冷却を３℃／分程度のゆつくりした
冷却速度で行なつていた。
しかしながら、このような方法では、転位クラ
スターが十分に低減されないことが判明した。
スターが十分に低減されないことが判明した。
一方、従来より、原料の高純度化、B2O3の純
化等によつてクラスター密度を低減する試みはな
されているものの常にクラスターの少ない安定し
たInP単結晶を工業的なレベルで製造する技術は
確立されていなかつた。
化等によつてクラスター密度を低減する試みはな
されているものの常にクラスターの少ない安定し
たInP単結晶を工業的なレベルで製造する技術は
確立されていなかつた。
本発明の目的は、クラスター密度の低いInP単
結晶を安定して製造することができる単結晶製造
技術を提供することにある。
結晶を安定して製造することができる単結晶製造
技術を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記のような問題点を解決するため、本発明
は、第１の手段として、LEC法による引上げ後
のInP単結晶の冷却を、10℃／分〜50℃／分の速
度で行なうようにした。
は、第１の手段として、LEC法による引上げ後
のInP単結晶の冷却を、10℃／分〜50℃／分の速
度で行なうようにした。
また、第２の手段として、るつぼ内の合成原料
が溶融し始めてから原料が完全に溶融するまでの
時間を溶融時間と定義し、この溶融時間を、原料
の重量が大きいときは重量が小さいときに比べて
短くするように調整した。
が溶融し始めてから原料が完全に溶融するまでの
時間を溶融時間と定義し、この溶融時間を、原料
の重量が大きいときは重量が小さいときに比べて
短くするように調整した。
すなわち、本発明者らは鋭意研究の結果、
LEC法によるInP単結晶の育成の場合には、第１
図に示すように引上げ後の単結晶の冷却を27℃／
分のような比較的速い冷却速度で行なう方が、従
来のように３℃／分程度の速度で徐冷した場合に
比べてクラスター密度を大幅に低減できることを
見出した。
LEC法によるInP単結晶の育成の場合には、第１
図に示すように引上げ後の単結晶の冷却を27℃／
分のような比較的速い冷却速度で行なう方が、従
来のように３℃／分程度の速度で徐冷した場合に
比べてクラスター密度を大幅に低減できることを
見出した。
ところが一方において、原料の重量を多くして
大きな結晶を育成しようとすると、冷却速度を速
くしても十分にクラスター密度が低下しないこと
が明らかになつた。そこで、その原因を究明すべ
く育成条件を色々変えてみた結果、第２図に示す
ごとく、るつぼ内の合成原料が溶融し始めてから
完全に溶融が終了するまでの溶融時間が長いほ
ど、重量が少ないときに比べてクラスター密度の
減少効果が顕著に現われなくなることを見出し
た。
大きな結晶を育成しようとすると、冷却速度を速
くしても十分にクラスター密度が低下しないこと
が明らかになつた。そこで、その原因を究明すべ
く育成条件を色々変えてみた結果、第２図に示す
ごとく、るつぼ内の合成原料が溶融し始めてから
完全に溶融が終了するまでの溶融時間が長いほ
ど、重量が少ないときに比べてクラスター密度の
減少効果が顕著に現われなくなることを見出し
た。
この発明は、上記のような知見に基づいてなさ
れたものである。
れたものである。
なお、上記溶融時間は、例えばヒータによる加
熱時の設定温度を変えることで調節することがで
きる。
熱時の設定温度を変えることで調節することがで
きる。
［作用］
上記した第１の手段によれば、冷却速度を速く
した分だけ、結晶内の不純物の拡散を抑えること
ができるようになり、これによつてクラスター密
度のばらつきを抑え、かつクラスター密度の低い
InP単結晶を安定して得ることができる。
した分だけ、結晶内の不純物の拡散を抑えること
ができるようになり、これによつてクラスター密
度のばらつきを抑え、かつクラスター密度の低い
InP単結晶を安定して得ることができる。
また、上記した第２の手段によれば、溶解前の
固体InP原料の表面が高温にさらされる時間を短
くすることができるため、クラスターの核となる
と考えられるような不純物が表面に付着するのを
抑えることができ、これによつて結晶全体に亘つ
てクラスター密度の低減を図ることができる。
固体InP原料の表面が高温にさらされる時間を短
くすることができるため、クラスターの核となる
と考えられるような不純物が表面に付着するのを
抑えることができ、これによつて結晶全体に亘つ
てクラスター密度の低減を図ることができる。
実施例 １
先ず、InP合成原料塊850ｇを石英製るつぼに
充填し、その上に封止剤としてB2O3を300ｇ入れ
て炉内に設置した後、炉内を約40気圧のN2ガス
で満たし、るつぼ周囲に配置されたヒータへの給
電を開始しておよそ17℃／分の速度で、InPの融
点（1062℃）に向かつて昇温させた。そして、る
つぼ底が予め設定した融点よりも高い所定温度
（1100℃）に達した時点でこの温度を一定に保つ
ようにヒータへ供給する電力を制御した。このよ
うなフイードバツク制御を行うと、ヒータへ供給
される電力は第３図に示すように、るつぼが所定
温度に達した時点（t1）から約60〜70分間徐々に
減少し、原料の溶融が略完全に終了した時点
（t2）でその電力が略一定に保たれるようになる。
従つて、原料が溶融し始めてからヒータへの給電
が一定になるまでの時間Tmdを計時すれば、溶
融時間を知ることができる。
充填し、その上に封止剤としてB2O3を300ｇ入れ
て炉内に設置した後、炉内を約40気圧のN2ガス
で満たし、るつぼ周囲に配置されたヒータへの給
電を開始しておよそ17℃／分の速度で、InPの融
点（1062℃）に向かつて昇温させた。そして、る
つぼ底が予め設定した融点よりも高い所定温度
（1100℃）に達した時点でこの温度を一定に保つ
ようにヒータへ供給する電力を制御した。このよ
うなフイードバツク制御を行うと、ヒータへ供給
される電力は第３図に示すように、るつぼが所定
温度に達した時点（t1）から約60〜70分間徐々に
減少し、原料の溶融が略完全に終了した時点
（t2）でその電力が略一定に保たれるようになる。
従つて、原料が溶融し始めてからヒータへの給電
が一定になるまでの時間Tmdを計時すれば、溶
融時間を知ることができる。
次に、原料が完全に溶融した時点で、原料融液
の表面に種結晶を接触させ、相対回転させながら
種結晶を引き上げ、〔100〕方向に沿つて単結晶を
成長させ、850ｇに近い重量の結晶を育成し、そ
の後、27℃／分の冷却速度で炉内を室温まで降温
させた。
の表面に種結晶を接触させ、相対回転させながら
種結晶を引き上げ、〔100〕方向に沿つて単結晶を
成長させ、850ｇに近い重量の結晶を育成し、そ
の後、27℃／分の冷却速度で炉内を室温まで降温
させた。
得られたInP単結晶の上部と下部からウエハを
切り出して、フーバーエツチング液でエツチング
を行なつて表面を観察し、クラスター密度を測定
した。その結果、結晶の上部および下部ともにク
ラスター密度がほとんどゼロに近いことが分かつ
た。比較のため同じ量の原料をるつぼに入れ、冷
却速度のみ３℃／分とし、他の条件を同じにして
結晶の育成を行なつた。その結晶についてクラス
ター密度を測定した結果を第１図に示す。
切り出して、フーバーエツチング液でエツチング
を行なつて表面を観察し、クラスター密度を測定
した。その結果、結晶の上部および下部ともにク
ラスター密度がほとんどゼロに近いことが分かつ
た。比較のため同じ量の原料をるつぼに入れ、冷
却速度のみ３℃／分とし、他の条件を同じにして
結晶の育成を行なつた。その結晶についてクラス
ター密度を測定した結果を第１図に示す。
第１図より、850ｇ程度の小さなInP単結晶を
LEC法で育成する場合には、冷却速度を速くす
ることでクラスター密度を大幅に低減できること
が分かる。
LEC法で育成する場合には、冷却速度を速くす
ることでクラスター密度を大幅に低減できること
が分かる。
実施例２
次に、るつぼ内へのInP合成原料の仕込み量を
増やし、重量1100ｇの原料をるつぼに充填してか
らB2O3をのせ、N2高圧雰囲気中で加熱を開始
し、るつぼ底が原料仕込み量850ｇのときよりも
高い所定の温度（1150℃）まで達してからその温
度を一定に保つべくヒータへの給電を制御するこ
とで、原料の溶融開始から終了までの溶融時間
を、第１実施例の60〜70分から20〜40分に短縮し
た。その後、ヒータへの給電を略一定に保つて結
晶の引き上げを行ない、1100ｇに近い重量の結晶
を成長させてから第１実施例と同じ27℃／分の速
度で冷却を行なつた。
増やし、重量1100ｇの原料をるつぼに充填してか
らB2O3をのせ、N2高圧雰囲気中で加熱を開始
し、るつぼ底が原料仕込み量850ｇのときよりも
高い所定の温度（1150℃）まで達してからその温
度を一定に保つべくヒータへの給電を制御するこ
とで、原料の溶融開始から終了までの溶融時間
を、第１実施例の60〜70分から20〜40分に短縮し
た。その後、ヒータへの給電を略一定に保つて結
晶の引き上げを行ない、1100ｇに近い重量の結晶
を成長させてから第１実施例と同じ27℃／分の速
度で冷却を行なつた。
このようにして得られたInP単結晶についてク
ラスター密度を測定したところ、結晶の上部から
下部に亘つて、クラスター密度が略ゼロ近くまで
低減していることが分かつた。重量の大きなInP
単結晶をLEC法で育成する場合、原料の溶融時
間が60〜70分のように長いと、冷却速度を速くし
ても第２図に示すように、結晶上部でクラスター
密度が十分に低減されない。しかるに、実施例の
ように溶融時間を短縮することにより、結晶全体
に亘つてクラスター密度を低減させることができ
る。このようにクラスター密度が低下するのは、
原料の重量が多い場合には少ないときと同じ所定
温度または同じ溶融時間で原料を完全に溶融させ
ようとすると、原料表面が高温にさらされている
時間が重量が少ない場合に比べて長くなり、クラ
スターの核となる何らかの不純物が原料表面に付
着するが、溶融時間が短いと不純物の付着が少な
くなるためと考えられる。
ラスター密度を測定したところ、結晶の上部から
下部に亘つて、クラスター密度が略ゼロ近くまで
低減していることが分かつた。重量の大きなInP
単結晶をLEC法で育成する場合、原料の溶融時
間が60〜70分のように長いと、冷却速度を速くし
ても第２図に示すように、結晶上部でクラスター
密度が十分に低減されない。しかるに、実施例の
ように溶融時間を短縮することにより、結晶全体
に亘つてクラスター密度を低減させることができ
る。このようにクラスター密度が低下するのは、
原料の重量が多い場合には少ないときと同じ所定
温度または同じ溶融時間で原料を完全に溶融させ
ようとすると、原料表面が高温にさらされている
時間が重量が少ない場合に比べて長くなり、クラ
スターの核となる何らかの不純物が原料表面に付
着するが、溶融時間が短いと不純物の付着が少な
くなるためと考えられる。
なお、上記実施例では、結晶引上げ後の冷却を
27℃／分の速度で行なつた場合の測定結果につい
て述べたが、冷却速度を10℃／分〜50℃／分とし
た場合にも略同様の測定結果が得られた。
27℃／分の速度で行なつた場合の測定結果につい
て述べたが、冷却速度を10℃／分〜50℃／分とし
た場合にも略同様の測定結果が得られた。
また、上記実施例では、石英製るつぼを用いて
InP単結晶を育成した場合について述べたが、こ
の発明はpBN（パイロリテイツク窒化ボロン）製
のるつぼを用いてInP単結晶を育成する場合にも
適用することができる。その場合の冷却速度は重
量850ｇのとき200℃／時、溶融時間は約60分とす
るのが良い。
InP単結晶を育成した場合について述べたが、こ
の発明はpBN（パイロリテイツク窒化ボロン）製
のるつぼを用いてInP単結晶を育成する場合にも
適用することができる。その場合の冷却速度は重
量850ｇのとき200℃／時、溶融時間は約60分とす
るのが良い。
［発明の効果］
以上説明したようにこの発明は、るつぼ内に
InP合成原料と封止剤を入れ、ヒータによつて加
熱溶融させた後、種結晶を接触させて回転させな
がら徐々に結晶の引上げを行なう液体封止チヨク
ラルスキー法によるInP単結晶の製造方法におい
て、単結晶引上げ後の冷却を、10℃／分〜50℃／
分の速度で行なうようにしたので、冷却速度を速
くした分だけ、結晶内の不純物の拡散を抑えるこ
とができるようになり、これによつてクラスター
密度のばらつきを抑え、かつクラスター密度の低
いInP単結晶を安定して得ることができるという
効果がある。
InP合成原料と封止剤を入れ、ヒータによつて加
熱溶融させた後、種結晶を接触させて回転させな
がら徐々に結晶の引上げを行なう液体封止チヨク
ラルスキー法によるInP単結晶の製造方法におい
て、単結晶引上げ後の冷却を、10℃／分〜50℃／
分の速度で行なうようにしたので、冷却速度を速
くした分だけ、結晶内の不純物の拡散を抑えるこ
とができるようになり、これによつてクラスター
密度のばらつきを抑え、かつクラスター密度の低
いInP単結晶を安定して得ることができるという
効果がある。
またるつぼ内に予め充填する原料重量に応じ
て、重量が大きいときは重量が小さいときに比べ
溶融時間を短くするように調整したので、InP原
料の表面が高温にさらされる時間を短くすること
ができるため、クラスターの核となると考えられ
るような不純物が表面に付着するのを抑えること
ができ、これによつて結晶全体に亘つてクラスタ
ー密度の低減を図ることができるという効果があ
る。
て、重量が大きいときは重量が小さいときに比べ
溶融時間を短くするように調整したので、InP原
料の表面が高温にさらされる時間を短くすること
ができるため、クラスターの核となると考えられ
るような不純物が表面に付着するのを抑えること
ができ、これによつて結晶全体に亘つてクラスタ
ー密度の低減を図ることができるという効果があ
る。
第１図は、本発明方法により重量約850ｇの
InP単結晶を育成したときの結晶内のクラスター
密度の分布を示すグラフ、第２図は、本発明方法
により重量1100ｇのInP単結晶を育成したときの
溶融時間と結晶上部のクラスター密度との関係を
示すグラフ、第３図は、ヒータへの給電量の時間
的変化と、るつぼ底温度の変化を示すグラフであ
る。
InP単結晶を育成したときの結晶内のクラスター
密度の分布を示すグラフ、第２図は、本発明方法
により重量1100ｇのInP単結晶を育成したときの
溶融時間と結晶上部のクラスター密度との関係を
示すグラフ、第３図は、ヒータへの給電量の時間
的変化と、るつぼ底温度の変化を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ るつぼ内にInP合成原料と封止剤を入れ、ヒ
ータによつて加熱溶融させた後、液体封止剤で覆
われた融液表面に種結晶を接触させて回転させな
がら徐々に結晶の引上げを行なう液体封止チヨク
ラルスキー法によるInP単結晶の製造方法におい
て、単結晶引上げ後の冷却を、10℃／分〜50℃／
分の速度で行なうようにしたことを特徴とする
InP単結晶の製造方法。 ２ るつぼ内に予め充填する原料重量に応じて、
溶融時間を調整することを特徴とする請求項１記
載のInP単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28863888A JPH02133395A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | Ｉｎｐ単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28863888A JPH02133395A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | Ｉｎｐ単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133395A JPH02133395A (ja) | 1990-05-22 |
| JPH0559880B2 true JPH0559880B2 (ja) | 1993-09-01 |
Family
ID=17732758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28863888A Granted JPH02133395A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | Ｉｎｐ単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02133395A (ja) |
-
1988
- 1988-11-14 JP JP28863888A patent/JPH02133395A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02133395A (ja) | 1990-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4999082A (en) | Process for producing monocrystalline group II-IV or group III-V compounds and products thereof | |
| EP1634981B1 (en) | Indium phosphide substrate, indium phosphide single crystal and process for producing them | |
| EP0751242B1 (en) | Process for bulk crystal growth | |
| US5728212A (en) | Method of preparing compound semiconductor crystal | |
| US4637854A (en) | Method for producing GaAs single crystal | |
| JPH10218699A (ja) | 化合物半導体単結晶の成長方法 | |
| US4824520A (en) | Liquid encapsulated crystal growth | |
| US20070079751A1 (en) | Inp single crystal, gaas single crystal, and method for production thereof | |
| US20060260536A1 (en) | Vessel for growing a compound semiconductor single crystal, compound semiconductor single crystal, and process for fabricating the same | |
| JPH0559880B2 (ja) | ||
| JP4200690B2 (ja) | ＧａＡｓウェハの製造方法 | |
| JP2781857B2 (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| JPH10152393A (ja) | バルク結晶の成長方法及びバルク結晶成長用種結晶 | |
| WO2005007939A1 (en) | InP SINGLE CRYSTAL, GaAs SINGLE CRYSTAL, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF | |
| JPH07165488A (ja) | 結晶成長装置及び結晶成長方法 | |
| JP3806793B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH10212192A (ja) | バルク結晶の成長方法 | |
| JP3633212B2 (ja) | 単結晶成長方法 | |
| JPH10212200A (ja) | 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| JPH0867593A (ja) | 単結晶の成長方法 | |
| JPH0755880B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH11322489A (ja) | 半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2005200228A (ja) | 化合物半導体単結晶成長方法 | |
| JPS63151696A (ja) | 結晶成長方法 | |
| JPS6389497A (ja) | 珪素添加ガリウム砒素単結晶の製造方法 |