JPH0694397B2 - ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体の製造装置 - Google Patents
▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体の製造装置Info
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- JPH0694397B2 JPH0694397B2 JP1940286A JP1940286A JPH0694397B2 JP H0694397 B2 JPH0694397 B2 JP H0694397B2 JP 1940286 A JP1940286 A JP 1940286A JP 1940286 A JP1940286 A JP 1940286A JP H0694397 B2 JPH0694397 B2 JP H0694397B2
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Landscapes
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はIII−Ｖ族化合物半導体単結晶の製造装置に関
し、特に無転位又は低転位結晶を得るための製造装置に
関する。
し、特に無転位又は低転位結晶を得るための製造装置に
関する。
近年III−Ｖ族化合物半導体は高品質の結晶が得られる
様になり集積回路、光電子集積回路などに広く用いられ
る様になってきた。III−Ｖ族化合物半導体の中でもガ
リウム砒素（GaAs）やインジウム・リン（IrP）等は電
子移動度が大きく、発光し易い等の特徴を有しマイクロ
波用トランジスタや高速集積回路、太陽電池及び光・電
子素子材料として広く用いられつつある。
様になり集積回路、光電子集積回路などに広く用いられ
る様になってきた。III−Ｖ族化合物半導体の中でもガ
リウム砒素（GaAs）やインジウム・リン（IrP）等は電
子移動度が大きく、発光し易い等の特徴を有しマイクロ
波用トランジスタや高速集積回路、太陽電池及び光・電
子素子材料として広く用いられつつある。
化合物半導体単結晶が上述の集積回路用基板として用い
られるには比抵抗が107Ω・cm以上の半絶縁性を有する
事、結晶中に転位がない事、残留不純物が少ない事、等
が要求される。この中で特に転位は集積回路の特性に影
響を与え歩留りを低下させる原因となっている。
られるには比抵抗が107Ω・cm以上の半絶縁性を有する
事、結晶中に転位がない事、残留不純物が少ない事、等
が要求される。この中で特に転位は集積回路の特性に影
響を与え歩留りを低下させる原因となっている。
結晶中の転位は、結晶成長中及び冷却中に生じる結晶内
の温度分布に主に起因しており、結晶内温度差が小さい
程それによる熱的な歪が導入されにくく転位は少くな
る。
の温度分布に主に起因しており、結晶内温度差が小さい
程それによる熱的な歪が導入されにくく転位は少くな
る。
従来、低転位結晶を作製するには炉内のカーボン保温材
や熱遮蔽板の形状を工夫して、低温度勾配化を行い結晶
内温度分布を改善して行っている。
や熱遮蔽板の形状を工夫して、低温度勾配化を行い結晶
内温度分布を改善して行っている。
一方、結晶中の転位分布は成長中の結晶の形状に依存す
る事が経験的に知られている。従って低転位結晶を得る
には、炉内の温度分布を改善する事に加えて、転位分布
が少くなる様な形状を予測し、その形状を制御する必要
がある。
る事が経験的に知られている。従って低転位結晶を得る
には、炉内の温度分布を改善する事に加えて、転位分布
が少くなる様な形状を予測し、その形状を制御する必要
がある。
従来、重量法により結晶形状を演算し結晶半径を一定に
して成長する事を可能にした自動直径制御引上げ装置が
あるが、この方法では結晶中の残留応力について何ら知
見が得られない。
して成長する事を可能にした自動直径制御引上げ装置が
あるが、この方法では結晶中の残留応力について何ら知
見が得られない。
本発明は、上記欠点を除いたIII−Ｖ族化合物半導体の
製造装置を提供するものである。
製造装置を提供するものである。
本発明によれば、III−Ｖ族化合物半導体単結晶をチョ
クラルスキー法で作成する製造装置において、成長中の
結晶の表面温度を測定する表面温度測定部と、成長中の
結晶の重量を測定する重量センサー部と、重量センサー
部により測定された重量から結晶形状を演算する結晶形
状演算部と、結晶形状演算部により計算された結晶形状
と表面温度測定部により測定された表面温度とから結晶
中の残留熱歪を計算する熱歪計算部と、熱歪計算部によ
り計算された残留熱歪が一定時間後に最小になるような
条件を予測する最小熱歪予測部と、最小熱歪予測部によ
り予測された条件に合うように設定温度を調節する制御
量演算部とを有するIII−Ｖ族化合物半導体の製造装置
が得られる。
クラルスキー法で作成する製造装置において、成長中の
結晶の表面温度を測定する表面温度測定部と、成長中の
結晶の重量を測定する重量センサー部と、重量センサー
部により測定された重量から結晶形状を演算する結晶形
状演算部と、結晶形状演算部により計算された結晶形状
と表面温度測定部により測定された表面温度とから結晶
中の残留熱歪を計算する熱歪計算部と、熱歪計算部によ
り計算された残留熱歪が一定時間後に最小になるような
条件を予測する最小熱歪予測部と、最小熱歪予測部によ
り予測された条件に合うように設定温度を調節する制御
量演算部とを有するIII−Ｖ族化合物半導体の製造装置
が得られる。
第１図に本発明による装置のブロック図を示す。まず重
量センサー10の信号により成長結晶２の形状を結晶形状
演算部12にて演算する。次にその形状を用いて結晶中の
残留熱歪を熱歪計算部13で求める訳であるが、この計算
にはJ.Cryst.Growfh 61（1983）576に示される様に結晶
の表面温度Tsを求める事が必要である。我々はTsを赤外
線温度センサー１を用いた、表面温度測定部11で測定し
て求めた。計算に用いた他の物理定数は先の文献に示さ
れている値を用いている。
量センサー10の信号により成長結晶２の形状を結晶形状
演算部12にて演算する。次にその形状を用いて結晶中の
残留熱歪を熱歪計算部13で求める訳であるが、この計算
にはJ.Cryst.Growfh 61（1983）576に示される様に結晶
の表面温度Tsを求める事が必要である。我々はTsを赤外
線温度センサー１を用いた、表面温度測定部11で測定し
て求めた。計算に用いた他の物理定数は先の文献に示さ
れている値を用いている。
次に結晶成長中、計算によって得られた熱歪分布が最小
になる様な結晶形状を最少熱歪形状予測部14で予測す
る。この予測は次の様にして行う。
になる様な結晶形状を最少熱歪形状予測部14で予測す
る。この予測は次の様にして行う。
引き上げ軸方向をＺ軸として結晶半径ｒをＺの２次の関
数で解析接続により表した時、Ｚの２次の項の係数の絶
対値ａが０〜0.020の範囲にある様な結晶形状のうち数
通りを、現時点よりも20〜60分結晶成長が進行した時点
で想定し、その各々に対して熱歪解析を行ない、残留熱
歪値とａ値との関係から熱歪値が最少であるａ値を求
め、そのａ値を持つ形状を最少熱歪形状とする。
数で解析接続により表した時、Ｚの２次の項の係数の絶
対値ａが０〜0.020の範囲にある様な結晶形状のうち数
通りを、現時点よりも20〜60分結晶成長が進行した時点
で想定し、その各々に対して熱歪解析を行ない、残留熱
歪値とａ値との関係から熱歪値が最少であるａ値を求
め、そのａ値を持つ形状を最少熱歪形状とする。
次に制御量演算部15により、この目標形状に近づく様に
ヒーターの温度を制御する。
ヒーターの温度を制御する。
結晶成長中、この様な制御を繰り返し熱留熱歪が最少と
なる形状で結晶を育成する。
なる形状で結晶を育成する。
尚、有限要素法による一つの形状の計算時間は約４分で
あるので20〜60分の間で５〜15通りの形状について計算
できる。
あるので20〜60分の間で５〜15通りの形状について計算
できる。
以下、本発明による具体的実施例を示す。
４インチ径のPBNるつぼ中にガリウムと砒素を等化学当
量ずつ1500gチャージし、B2O3の厚さは10mmとした。ヒ
ーターの上部にそれを覆う様にして熱遮蔽板を置き、る
つぼの底の熱電対が1350℃で45分間直接合成を行った。
また結晶成長時は炉内の三つのヒーターを制御して固液
界面の温度勾配を20℃とした。
量ずつ1500gチャージし、B2O3の厚さは10mmとした。ヒ
ーターの上部にそれを覆う様にして熱遮蔽板を置き、る
つぼの底の熱電対が1350℃で45分間直接合成を行った。
また結晶成長時は炉内の三つのヒーターを制御して固液
界面の温度勾配を20℃とした。
上記のアンドープ結晶の他にインジウムを融液中に1.0
×1020cm-3ドープしてインジウム・ドープ結晶も作製し
た。作製条件はアンドープのものと同じである。これら
のインジウム・ドープ結晶とアンドープ結晶の各々に対
して本方法による装置と従来の方法による装置を用い、
計４種類の実験を行った。残留ストレスを計算する際の
プログラムにはUAI/NASTRANを用いた。１つの形状の計
算時間は３分30秒であったので、異なるａ値について13
回の計算を行ない、その結果から最少熱歪形状を求め
た。
×1020cm-3ドープしてインジウム・ドープ結晶も作製し
た。作製条件はアンドープのものと同じである。これら
のインジウム・ドープ結晶とアンドープ結晶の各々に対
して本方法による装置と従来の方法による装置を用い、
計４種類の実験を行った。残留ストレスを計算する際の
プログラムにはUAI/NASTRANを用いた。１つの形状の計
算時間は３分30秒であったので、異なるａ値について13
回の計算を行ない、その結果から最少熱歪形状を求め
た。
従来の方法による結晶と本発明の方法による結晶の転位
数をアンドープ結晶とインジウム・ドープ結晶の各々に
つき、結晶の各固化率に対して表１に示す。転位数はKO
H溶液による化学腐食法により求めたものであり２イン
チウェハー内で９点の平均で示してある。
数をアンドープ結晶とインジウム・ドープ結晶の各々に
つき、結晶の各固化率に対して表１に示す。転位数はKO
H溶液による化学腐食法により求めたものであり２イン
チウェハー内で９点の平均で示してある。
表１からわかる様に成長中の結晶の残留熱歪を計算し、
それが最少となる45分後の形状を予測し、成長中の形状
にフィード・バックする。
それが最少となる45分後の形状を予測し、成長中の形状
にフィード・バックする。
本発明の方法によれば結晶中の転位が低減できる。
〔発明の効果〕 以上説明した様に本発明の装置によれば結晶中の転位数
が低減でき、この結晶から得られるウェハーにFETを作
製する事により特性バラツキの極めて少ないFETが得ら
れ、化合物半導体ICを高集積化できる効果がある。さら
にこのウェハーにエピタキシャル層を成長させた場合、
転位の少ない結晶性の優れた層を形成する事ができ光・
電子結合型集積回路用基板として使用できる効果があ
る。
が低減でき、この結晶から得られるウェハーにFETを作
製する事により特性バラツキの極めて少ないFETが得ら
れ、化合物半導体ICを高集積化できる効果がある。さら
にこのウェハーにエピタキシャル層を成長させた場合、
転位の少ない結晶性の優れた層を形成する事ができ光・
電子結合型集積回路用基板として使用できる効果があ
る。
第１図は、本発明の装置をブロック図で示したものであ
り、 １……温度センサー部 ２……化合物半導体単結晶 ３……液体封止剤 ４……化合物半導体融液 ５……ヒーター
り、 １……温度センサー部 ２……化合物半導体単結晶 ３……液体封止剤 ４……化合物半導体融液 ５……ヒーター
Claims (1)
- 【請求項１】III−Ｖ族化合物半導体単結晶をチョクラ
ルスキー法で作成する製造装置において、成長中の結晶
の表面温度を測定する表面温度測定部と、前記成長中の
結晶の重量を測定する重量センサー部と、前記重量セン
サー部により測定された重量から結晶形状を演算する結
晶形状演算部と、前記結晶形状演算部により計算された
結晶形状と前記表面温度測定部により測定された表面温
度とから結晶中の残留熱歪を計算する熱歪計算部と、前
記熱歪計算部により計算された残留熱歪が一定時間後に
最小になるような条件を予測する最小熱歪予測部と、前
記最小熱歪予測部により予測された条件に合うように設
定温度を調節する制御量演算部とを有することを特徴と
するIII−Ｖ族化合物半導体の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1940286A JPH0694397B2 (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1940286A JPH0694397B2 (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176983A JPS62176983A (ja) | 1987-08-03 |
| JPH0694397B2 true JPH0694397B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=11998271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1940286A Expired - Lifetime JPH0694397B2 (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694397B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01264992A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-23 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶引上装置 |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP1940286A patent/JPH0694397B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62176983A (ja) | 1987-08-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |