JPH0699234B2 - 化合物半導体単結晶成長装置 - Google Patents
化合物半導体単結晶成長装置Info
- Publication number
- JPH0699234B2 JPH0699234B2 JP62119708A JP11970887A JPH0699234B2 JP H0699234 B2 JPH0699234 B2 JP H0699234B2 JP 62119708 A JP62119708 A JP 62119708A JP 11970887 A JP11970887 A JP 11970887A JP H0699234 B2 JPH0699234 B2 JP H0699234B2
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- Japan
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- compound semiconductor
- single crystal
- semiconductor single
- crucible
- crystal growth
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- 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GaAs,InP等のIII−Ｖ族化合物半導体結晶を液
体封止チョクラルスキ法を用いて単結晶に成長させる単
結晶成長装置に関するものである。
体封止チョクラルスキ法を用いて単結晶に成長させる単
結晶成長装置に関するものである。
従来、この種の化合物半導体単結晶成長方法は、第２図
に示すような成長装置を用いて行なわれている。すなわ
ち、サセプタ14上に設置したルツボ15に半導体原料及び
封止剤であるB2O3を入れ、ヒータ13により加熱して溶融
状態とする。第２図には溶融状態の封止用B2O310及び融
液11が示されている。この時、容器18内部は不活性ガス
により加圧されている。次に種結晶ホルダ６に取り付け
られた種結晶８を降ろして融液11に接触させた後、ルツ
ボ温度を下げ、融液11を過飽和状態にしながら種結晶８
を引き上げ結晶９に成長させる。
に示すような成長装置を用いて行なわれている。すなわ
ち、サセプタ14上に設置したルツボ15に半導体原料及び
封止剤であるB2O3を入れ、ヒータ13により加熱して溶融
状態とする。第２図には溶融状態の封止用B2O310及び融
液11が示されている。この時、容器18内部は不活性ガス
により加圧されている。次に種結晶ホルダ６に取り付け
られた種結晶８を降ろして融液11に接触させた後、ルツ
ボ温度を下げ、融液11を過飽和状態にしながら種結晶８
を引き上げ結晶９に成長させる。
上述した従来の化合物半導体単結晶を液体封止チョクラ
ルスキー法で成長させる技術では、第２図に示すグラフ
ァイト製のヒータ13及び保温材12と封止用B2O310の間
を、雰囲気ガスが熱対流によって自由に行き来できる。
そのことによって、グラファイト製部材から発生する炭
酸ガスがB2O3によって還元され、この還元された炭素が
成長結晶中に混入し、約５×1015cm-3から１×1016cm-3
の濃度の浅いアクセプタ不純物準位が形成され、高温熱
処理後の成長結晶の電気的特性が不安定であったり、Ｖ
族/III族元素組成比のズレの電気的特性に与える影響度
が大きくなったり、LSI製作工程におけるSiイオン注入
後の活性化率が低くなる等の欠点がある。
ルスキー法で成長させる技術では、第２図に示すグラフ
ァイト製のヒータ13及び保温材12と封止用B2O310の間
を、雰囲気ガスが熱対流によって自由に行き来できる。
そのことによって、グラファイト製部材から発生する炭
酸ガスがB2O3によって還元され、この還元された炭素が
成長結晶中に混入し、約５×1015cm-3から１×1016cm-3
の濃度の浅いアクセプタ不純物準位が形成され、高温熱
処理後の成長結晶の電気的特性が不安定であったり、Ｖ
族/III族元素組成比のズレの電気的特性に与える影響度
が大きくなったり、LSI製作工程におけるSiイオン注入
後の活性化率が低くなる等の欠点がある。
本発明の目的は、このような欠点を除き、内部に石英製
内管を配置して雰囲気ガスの行き来を防止することによ
り、結晶への炭素の混入を除き、結晶の電気的特性を安
定化した化合物半導体単結晶成長装置を提供することに
ある。
内管を配置して雰囲気ガスの行き来を防止することによ
り、結晶への炭素の混入を除き、結晶の電気的特性を安
定化した化合物半導体単結晶成長装置を提供することに
ある。
本発明の構成は、ヒータによりるつぼ内の化合物半導体
材を加熱して融液としこの融液表面を液体封止剤のB2O3
によって覆いながら化合物半導体単結晶を成長させる液
体封止チョクラルスキー法を用いる化合物半導体単結晶
成長装置において、前記るつぼを前記ヒータと分離して
収容し雰囲気ガスと反応しない耐熱材からなる下部容器
と、この下部容器と同様の材料からなりその上端とすり
合わせ構造をもつ下端を有し上端に前記結晶引上げ軸の
挿入部をもちさらに不活性ガスの供給端と出力端とをも
つ上部容器とを備え、これら上部容器および下部容器内
に前記るつぼが挿入されて前記不活性ガス内で密封され
るようにしたことを特徴とする。
材を加熱して融液としこの融液表面を液体封止剤のB2O3
によって覆いながら化合物半導体単結晶を成長させる液
体封止チョクラルスキー法を用いる化合物半導体単結晶
成長装置において、前記るつぼを前記ヒータと分離して
収容し雰囲気ガスと反応しない耐熱材からなる下部容器
と、この下部容器と同様の材料からなりその上端とすり
合わせ構造をもつ下端を有し上端に前記結晶引上げ軸の
挿入部をもちさらに不活性ガスの供給端と出力端とをも
つ上部容器とを備え、これら上部容器および下部容器内
に前記るつぼが挿入されて前記不活性ガス内で密封され
るようにしたことを特徴とする。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の化合物半導体単結晶成長装
置を示す縦断面図である。
置を示す縦断面図である。
本実施例の装置は、PBNルツボ15を保持することが出来
る石英製の下部内管５を有し、上部内管１上端中央に
は、種結晶ホルダ６外径よりも大きな穴があり、かつ高
温状態で内管内外の雰囲気ガスの出入りを防止するため
に上部内管１の種結晶ホルダ６間を封止用B2O3で封止す
ることが可能な受け皿状の構造となっている。上部内管
１と下部内管５とは、すり合わせ構造により気密性を保
ち、不活性ガス導入口２と内管内部の圧力を外部へ逃が
すバルブ４とを有する構造の内管をもっている。
る石英製の下部内管５を有し、上部内管１上端中央に
は、種結晶ホルダ６外径よりも大きな穴があり、かつ高
温状態で内管内外の雰囲気ガスの出入りを防止するため
に上部内管１の種結晶ホルダ６間を封止用B2O3で封止す
ることが可能な受け皿状の構造となっている。上部内管
１と下部内管５とは、すり合わせ構造により気密性を保
ち、不活性ガス導入口２と内管内部の圧力を外部へ逃が
すバルブ４とを有する構造の内管をもっている。
アンドープGaAs結晶成長する場合の例に説明する。
この結晶成長方法は、InP,GaP,InAs等の他のIII−Ｖ族
化合物半導体について、アンドープ又は不純物ドープを
問わず適用することができる。
化合物半導体について、アンドープ又は不純物ドープを
問わず適用することができる。
PBNルツボ15に原料であるGaとAs（又は多結晶GaAs）を
入れ、更に封止剤であるB2O3（10）を入れる。ルツボ15
を機械的に保持するためのサセプタ14内に下部内管５を
収め、次に原材料が収容されているルツボ15を配置した
後、上部内管１を下部内管５にすり合わせ、ガス導入パ
イプ２を接続されMo等で製作された不活性ガス導入口を
接続し、種結晶ホルダ６と上部内管１とのシール用にB2
O3を上部内管１の上端に配置する。
入れ、更に封止剤であるB2O3（10）を入れる。ルツボ15
を機械的に保持するためのサセプタ14内に下部内管５を
収め、次に原材料が収容されているルツボ15を配置した
後、上部内管１を下部内管５にすり合わせ、ガス導入パ
イプ２を接続されMo等で製作された不活性ガス導入口を
接続し、種結晶ホルダ６と上部内管１とのシール用にB2
O3を上部内管１の上端に配置する。
成長炉を締めた後の不活性ガスによるガス置換は、上部
内管１の上端の穴と種結晶ホルダ６とのすき間から真空
排気を行ない、不活性ガス導入口からガスを入れ、加圧
することによって行なう。
内管１の上端の穴と種結晶ホルダ６とのすき間から真空
排気を行ない、不活性ガス導入口からガスを入れ、加圧
することによって行なう。
成長炉内のガス置換終了後は、炉内を高圧状態にして昇
温する。この昇温過程において、ルツボ15が石英内管に
より覆われていることは何ら問題とはならない。次に昇
温後、封止剤であるB2O3中にとけている泡を除去するた
めに圧力を２気圧程度迄下げる必要がある。この時、上
部内管１に付属しているバルブ４により内管内の雰囲気
ガスを成長炉内を通じて、成長炉外へ逃がすことができ
る。
温する。この昇温過程において、ルツボ15が石英内管に
より覆われていることは何ら問題とはならない。次に昇
温後、封止剤であるB2O3中にとけている泡を除去するた
めに圧力を２気圧程度迄下げる必要がある。この時、上
部内管１に付属しているバルブ４により内管内の雰囲気
ガスを成長炉内を通じて、成長炉外へ逃がすことができ
る。
次に、内管内部を再び加圧して、種付け及び成長を行な
った。この結果、成長結晶中の炭素濃度は約２×1015cm
-3と低減された。
った。この結果、成長結晶中の炭素濃度は約２×1015cm
-3と低減された。
これに対して、第２図の従来の化合物半導体成長方法で
は、保温材12,ヒータ13,サセプタ14等のグラファイト製
部材と封止剤であるB2O310とが雰囲気ガスを共有するこ
とにより、雰囲気ガス中の炭酸ガスがB2O3により還元さ
れて成長したGaAs結晶中に、約５×1015cm-3の濃度の炭
素が混入していた。
は、保温材12,ヒータ13,サセプタ14等のグラファイト製
部材と封止剤であるB2O310とが雰囲気ガスを共有するこ
とにより、雰囲気ガス中の炭酸ガスがB2O3により還元さ
れて成長したGaAs結晶中に、約５×1015cm-3の濃度の炭
素が混入していた。
次に本発明の化合物半導体単結晶成長方法の他の例を示
す。
す。
高温状態に長時間されされる石英内管から雰囲気ガス中
へ飛散する珪素及び酸化珪素は、炭酸ガスの場合と同様
にB2O3と反応し、結果として成長結晶中に混入して浅い
ドナー順位を形成し、半絶縁性化しない。
へ飛散する珪素及び酸化珪素は、炭酸ガスの場合と同様
にB2O3と反応し、結果として成長結晶中に混入して浅い
ドナー順位を形成し、半絶縁性化しない。
そこで、雰囲気ガスの対流があまり発生しない様に低圧
状態（５気圧）とし、かつB2O3を厚く（通常2cm程度の
厚さを6cmとした）することにより、約１×107Ω・cmの
半絶縁性化GaAs結晶を成長することができた。
状態（５気圧）とし、かつB2O3を厚く（通常2cm程度の
厚さを6cmとした）することにより、約１×107Ω・cmの
半絶縁性化GaAs結晶を成長することができた。
このGaAsの直接合成時に飛散するAsが石英内管内壁に付
着して、一種のコーティングの役目をはたし、石英内管
からの珪素及び酸化珪素の飛散を抑制していることも、
半絶縁性化に寄与していると考えられる。
着して、一種のコーティングの役目をはたし、石英内管
からの珪素及び酸化珪素の飛散を抑制していることも、
半絶縁性化に寄与していると考えられる。
以上の様に本発明により半絶縁性基板の成長に適用可能
である。
である。
以上説明したように本発明は、ルツボ，化合物半導体融
液，封止剤であるB2O3とヒータ，保温材，等のグラファ
イト製部材とが雰囲気ガスを共有することがない様に、
石英製などの内管を配置することにより、成長した結晶
に混入する炭素の濃度を低減できる効果がある。
液，封止剤であるB2O3とヒータ，保温材，等のグラファ
イト製部材とが雰囲気ガスを共有することがない様に、
石英製などの内管を配置することにより、成長した結晶
に混入する炭素の濃度を低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の化合物半導体単結晶成長装置の一実施
例の縦断面図、第２図は従来の化合物半導体成長方法の
一例を説明する結晶成長装置の縦断面図である。 １…上部石英内管、２…不活性ガス導入パイプ、３…上
部石英内管と種結晶ホルダとの間の封止用B2O3、４…バ
ルブ、５…下部石英内管、６…種結晶ホルダ、７…上
軸、８…種結晶、９…結晶、10…封止用B2O3、11…融
液、12…保温材、13…ヒータ、14…サセプタ、15…ルツ
ボ、16…ペデスタル、17…下軸、18…容器。
例の縦断面図、第２図は従来の化合物半導体成長方法の
一例を説明する結晶成長装置の縦断面図である。 １…上部石英内管、２…不活性ガス導入パイプ、３…上
部石英内管と種結晶ホルダとの間の封止用B2O3、４…バ
ルブ、５…下部石英内管、６…種結晶ホルダ、７…上
軸、８…種結晶、９…結晶、10…封止用B2O3、11…融
液、12…保温材、13…ヒータ、14…サセプタ、15…ルツ
ボ、16…ペデスタル、17…下軸、18…容器。
Claims (1)
- 【請求項１】ヒータによりるつぼ内の化合物半導体材を
加熱して融液としこの融液表面を液体封止剤のB2O3によ
って覆いながら化合物半導体単結晶を成長させる液体封
止チョクラルスキー法を用いる化合物半導体単結晶成長
装置において、前記るつぼを前記ヒータと分離して収容
し雰囲気ガスと反応しない耐熱材からなる下部容器と、
この下部容器と同様の材料からなりその上端とすり合わ
せ構造をもつ下端を有し上端に前記結晶引上げ軸の挿入
部をもちさらに不活性ガスの供給端と出力端とをもつ上
部容器とを備え、これら上部容器および下部容器内に前
記るつぼが挿入されて前記不活性ガス内で密閉されるよ
うにしたことを特徴とする化合物半導体単結晶成長装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62119708A JPH0699234B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 化合物半導体単結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62119708A JPH0699234B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 化合物半導体単結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285191A JPS63285191A (ja) | 1988-11-22 |
| JPH0699234B2 true JPH0699234B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=14768130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62119708A Expired - Lifetime JPH0699234B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 化合物半導体単結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699234B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200936824A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-01 | Green Energy Technology Inc | Crystal-growing furnace with emergency decompression arrangement |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60127295A (ja) * | 1983-12-13 | 1985-07-06 | Toshiba Corp | ＧａＡｓ単結晶の製造方法および製造装置 |
| JPS60176988A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-11 | Toshiba Corp | 半導体単結晶の製造装置 |
| JPS60264390A (ja) * | 1984-06-08 | 1985-12-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単結晶の育成方法 |
| JPS61158890A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-18 | Fujitsu Ltd | 結晶成長装置 |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62119708A patent/JPH0699234B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63285191A (ja) | 1988-11-22 |
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