JPH0834697A - 引き上げ成長方法及び引き上げ成長装置 - Google Patents
引き上げ成長方法及び引き上げ成長装置Info
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- JPH0834697A JPH0834697A JP17217094A JP17217094A JPH0834697A JP H0834697 A JPH0834697 A JP H0834697A JP 17217094 A JP17217094 A JP 17217094A JP 17217094 A JP17217094 A JP 17217094A JP H0834697 A JPH0834697 A JP H0834697A
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- semiconductor
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 引き上げ成長方法及び引き上げ成長装置に関
し、成長界面の温度を一定にしながら、肩部から一定の
組成を有し、所望の形状の結晶を成長させる手段を提供
する。 【構成】 二元以上の原料からなる多元系半導体、例え
ばＩｎＧａＡｓの融液或いは溶液２に前記原料のうちの
一つ以上からなる原料、例えばＧａＡｓからなるソース
３の補給速度を時間の関数で制御しつつ補給して融液或
いは溶液２に浸漬した種結晶５を引き上げて前記多元系
半導体である例えばＩｎＧａＡｓからなる結晶７を成長
させる。
し、成長界面の温度を一定にしながら、肩部から一定の
組成を有し、所望の形状の結晶を成長させる手段を提供
する。 【構成】 二元以上の原料からなる多元系半導体、例え
ばＩｎＧａＡｓの融液或いは溶液２に前記原料のうちの
一つ以上からなる原料、例えばＧａＡｓからなるソース
３の補給速度を時間の関数で制御しつつ補給して融液或
いは溶液２に浸漬した種結晶５を引き上げて前記多元系
半導体である例えばＩｎＧａＡｓからなる結晶７を成長
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多元系化合物半導体結
晶を成長させるのに好適な引き上げ成長方法及び引き上
げ成長装置に関する。
晶を成長させるのに好適な引き上げ成長方法及び引き上
げ成長装置に関する。
【０００２】一般に、化合物半導体装置を製造するに
は、二元化合物半導体を基板とし、その上に二元以上の
化合物半導体の結晶層を成長させることが行われてい
る。
は、二元化合物半導体を基板とし、その上に二元以上の
化合物半導体の結晶層を成長させることが行われてい
る。
【０００３】然しながら、二元化合物半導体基板と三元
化合物半導体結晶層との間には、格子定数の差に依る格
子不整合の問題が存在する。即ち、二元化合物半導体基
板上に三元化合物半導体結晶層を直接成長させると格子
不整合に起因する欠陥が導入される為、それを用いて作
製された化合物半導体装置の性能は著しく低いものにな
ってしまう。
化合物半導体結晶層との間には、格子定数の差に依る格
子不整合の問題が存在する。即ち、二元化合物半導体基
板上に三元化合物半導体結晶層を直接成長させると格子
不整合に起因する欠陥が導入される為、それを用いて作
製された化合物半導体装置の性能は著しく低いものにな
ってしまう。
【０００４】前記したような二元化合物半導体基板と三
元化合物半導体結晶層との間の格子不整合を回避する
為、格子定数を徐々に変化させた組成傾斜層を介挿する
ことも行われているが、その工程が煩雑になることは勿
論であり、できれば組成傾斜層は不要のものとしたいと
ころであり、そこで、充分な実用性をもった三元以上の
化合物半導体基板の実現が希求されている。
元化合物半導体結晶層との間の格子不整合を回避する
為、格子定数を徐々に変化させた組成傾斜層を介挿する
ことも行われているが、その工程が煩雑になることは勿
論であり、できれば組成傾斜層は不要のものとしたいと
ころであり、そこで、充分な実用性をもった三元以上の
化合物半導体基板の実現が希求されている。
【０００５】
【従来の技術】図４は三元化合物半導体結晶の引き上げ
成長に関する従来の技術を説明する為の引き上げ成長装
置を表す要部説明図である。
成長に関する従来の技術を説明する為の引き上げ成長装
置を表す要部説明図である。
【０００６】図に於いて、１はるつぼ、２は融液（或い
は溶液）、３は融液を補給する為の化合物半導体ソー
ス、４はソース３を融液２中に挿脱する為のロッド、５
は種結晶、６は種結晶５を融液２中に浸漬してから引き
上げる引き上げ軸、７は成長する化合物半導体結晶、７
Ａは結晶７の肩部、８は結晶７の重量を測定するロード
・セルをそれぞれ示している。
は溶液）、３は融液を補給する為の化合物半導体ソー
ス、４はソース３を融液２中に挿脱する為のロッド、５
は種結晶、６は種結晶５を融液２中に浸漬してから引き
上げる引き上げ軸、７は成長する化合物半導体結晶、７
Ａは結晶７の肩部、８は結晶７の重量を測定するロード
・セルをそれぞれ示している。
【０００７】通常、三元以上の化合物半導体結晶を融液
（又は溶液）から引き上げ法にて成長させる過程に於い
ては、溶質元素の分配係数（＝偏析係数）の差に起因
し、成長した化合物半導体結晶が成長方向に組成勾配を
もつようになる。
（又は溶液）から引き上げ法にて成長させる過程に於い
ては、溶質元素の分配係数（＝偏析係数）の差に起因
し、成長した化合物半導体結晶が成長方向に組成勾配を
もつようになる。
【０００８】また、融液（又は溶液）に於いては、特定
の溶質元素が結晶の成長と共に枯渇することになるの
で、枯渇する元素を補給することが均一の組成をもつ三
元以上の化合物半導体結晶基板を製造する上で必須とな
る。
の溶質元素が結晶の成長と共に枯渇することになるの
で、枯渇する元素を補給することが均一の組成をもつ三
元以上の化合物半導体結晶基板を製造する上で必須とな
る。
【０００９】図４に見られる装置に於いて、例えばＩｎ
x Ｇａ1-x Ａｓを成長させる場合、融液２はＧａＡｓと
ＩｎＡｓとの混合融液を用い、種結晶５としてはＧａＡ
ｓ結晶又はＩｎＧａＡｓ結晶を使用し、種結晶５を一定
温度Ｔa に維持した融液２に浸漬してから引き上げ、同
時に成長界面の温度をＴa からＴb に低下させることで
結晶の径を大きくして肩部７Ａを作製する。
x Ｇａ1-x Ａｓを成長させる場合、融液２はＧａＡｓと
ＩｎＡｓとの混合融液を用い、種結晶５としてはＧａＡ
ｓ結晶又はＩｎＧａＡｓ結晶を使用し、種結晶５を一定
温度Ｔa に維持した融液２に浸漬してから引き上げ、同
時に成長界面の温度をＴa からＴb に低下させることで
結晶の径を大きくして肩部７Ａを作製する。
【００１０】その後、成長界面を一定温度Ｔb に維持
し、ソース３をロッド４に依って融液２中に一定速度で
補給しながら引き上げ成長することで結晶７の直胴部分
を作製していた。
し、ソース３をロッド４に依って融液２中に一定速度で
補給しながら引き上げ成長することで結晶７の直胴部分
を作製していた。
【００１１】この直胴部分は、一定温度Ｔb で引き上げ
成長することに依って、一定の組成をもって成長される
ものであり、これをＩｎx Ｇａ1-x Ａｓの状態図を参照
しつつ説明する。
成長することに依って、一定の組成をもって成長される
ものであり、これをＩｎx Ｇａ1-x Ａｓの状態図を参照
しつつ説明する。
【００１２】図５はＩｎx Ｇａ1-x Ａｓの状態図であっ
て、横軸にはＩｎ組成（Ｉｎx Ｇａ 1-x Ａｓ）を、ま
た、縦軸には成長温度〔℃〕をそれぞれ採ってある。
て、横軸にはＩｎ組成（Ｉｎx Ｇａ 1-x Ａｓ）を、ま
た、縦軸には成長温度〔℃〕をそれぞれ採ってある。
【００１３】初期の融液２の組成をＩｎxL0 Ｇａ1-xL0
Ａｓとすると、図５の状態図に於いて、ＩｎxL0 Ｇａ
1-xL0 Ａｓの組成と液相線とが交差する温度がＴa であ
る。即ち、Ｔa は始に融液をるつぼに入れて固化し始め
る温度に相当する。
Ａｓとすると、図５の状態図に於いて、ＩｎxL0 Ｇａ
1-xL0 Ａｓの組成と液相線とが交差する温度がＴa であ
る。即ち、Ｔa は始に融液をるつぼに入れて固化し始め
る温度に相当する。
【００１４】前記の状態のままで結晶７を引き上げてゆ
くと、偏析の為、融液２中のＩｎ組成が増大し、ｘL ＞
ｘL0の組成になる。この時、同時に成長界面温度も組成
に応じてＴa から降下させることになる。
くと、偏析の為、融液２中のＩｎ組成が増大し、ｘL ＞
ｘL0の組成になる。この時、同時に成長界面温度も組成
に応じてＴa から降下させることになる。
【００１５】通常の補給成長に於いては、結晶７の肩部
７Ａを前記のような徐冷成長で成長させ、その後、一定
温度Ｔb を維持したまま、枯渇するＧａＡｓを補給する
ことに依って一定組成を有するＩｎxsＧａ1-xsＡｓ混晶
を成長させる。即ち、所望の固相組成ＩｎxsＧａ1-xsＡ
ｓと固相線とが交差する温度がＴb である。
７Ａを前記のような徐冷成長で成長させ、その後、一定
温度Ｔb を維持したまま、枯渇するＧａＡｓを補給する
ことに依って一定組成を有するＩｎxsＧａ1-xsＡｓ混晶
を成長させる。即ち、所望の固相組成ＩｎxsＧａ1-xsＡ
ｓと固相線とが交差する温度がＴb である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、引き上げ成長
を行う場合、結晶７が所望の直径となるに至るまでの肩
部７Ａが結晶７全体に占める体積は小さく、従って、肩
部７Ａの成長に要する融液２の固化率は小さい。
を行う場合、結晶７が所望の直径となるに至るまでの肩
部７Ａが結晶７全体に占める体積は小さく、従って、肩
部７Ａの成長に要する融液２の固化率は小さい。
【００１７】図６はＩｎx Ｇａ1-x Ａｓの固化率と固相
の組成ｘの関係を表す線図であり、横軸に固化率を、ま
た、縦軸に固相の組成ｘをそれぞれ採ってある。
の組成ｘの関係を表す線図であり、横軸に固化率を、ま
た、縦軸に固相の組成ｘをそれぞれ採ってある。
【００１８】従来から作製されてきた、例えばＩｎ0.05
Ｇａ0.95Ａｓの場合、図６に見られるように小さい固化
率での組成勾配は小さいから、肩部７Ａを成長した後、
ＧａＡｓからなるソース３を補給することで一定組成を
有する直胴部を成長させている。この場合、補給するＧ
ａＡｓソースの量ＷGaAsは、
Ｇａ0.95Ａｓの場合、図６に見られるように小さい固化
率での組成勾配は小さいから、肩部７Ａを成長した後、
ＧａＡｓからなるソース３を補給することで一定組成を
有する直胴部を成長させている。この場合、補給するＧ
ａＡｓソースの量ＷGaAsは、
【００１９】
【数２】
【００２０】である。ここで、ＷC は成長するＩｎＧａ
Ａｓの質量（質量増加速度）、成長したＩｎＧａＡｓの
固相組成はＩｎxsＧａ1-xsＡｓ、融液２の液相組成はＩ
ｎxLＧａ1-xLＡｓ、ＭGaAs並びにＭInAsはＧａＡｓ並び
にＩｎＡｓの分子量をそれぞれ表している。
Ａｓの質量（質量増加速度）、成長したＩｎＧａＡｓの
固相組成はＩｎxsＧａ1-xsＡｓ、融液２の液相組成はＩ
ｎxLＧａ1-xLＡｓ、ＭGaAs並びにＭInAsはＧａＡｓ並び
にＩｎＡｓの分子量をそれぞれ表している。
【００２１】ところで、Ｉｎ組成が大きいＩｎx Ｇａ
1-x Ａｓ（ｘ＞０．１０）では、融液２中のＧａＡｓが
急激に枯渇する為、肩部７Ａの作製時に既に大きな組成
勾配を生じてしまう。
1-x Ａｓ（ｘ＞０．１０）では、融液２中のＧａＡｓが
急激に枯渇する為、肩部７Ａの作製時に既に大きな組成
勾配を生じてしまう。
【００２２】大きな組成変化を生じた場合、成長した結
晶に大きな格子歪みを生じさせ、その為、成長中に多結
晶化し易くなって、それ以後の直胴部は全て多結晶にな
ってしまい、また、成長後にも、基板とする為のカッテ
ィングに際し、結晶を破壊する要因になる旨の問題があ
った。
晶に大きな格子歪みを生じさせ、その為、成長中に多結
晶化し易くなって、それ以後の直胴部は全て多結晶にな
ってしまい、また、成長後にも、基板とする為のカッテ
ィングに際し、結晶を破壊する要因になる旨の問題があ
った。
【００２３】前記したような問題は、Ｉｎ系に限られ
ず、三元化合物半導体混晶に共通することが確認されて
いる。
ず、三元化合物半導体混晶に共通することが確認されて
いる。
【００２４】本発明は、成長界面の温度を一定にしなが
ら、肩部から一定の組成を有し、所望の形状の結晶を成
長させる手段を提供しようとする。
ら、肩部から一定の組成を有し、所望の形状の結晶を成
長させる手段を提供しようとする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明に於いては、二元
以上の原料からなる多元系半導体の融液（又は溶液）に
その原料を構成する一つ以上の原料を補給し、前記融液
（又は溶液）に浸漬した種結晶を引き上げて前記多元系
半導体を成長させるに際し、基本的に二つの手段を提供
するものであり、その第一の手段は、前記補給する原料
の補給速度を時間の関数として制御することにあり、次
に、その手段について説明する。
以上の原料からなる多元系半導体の融液（又は溶液）に
その原料を構成する一つ以上の原料を補給し、前記融液
（又は溶液）に浸漬した種結晶を引き上げて前記多元系
半導体を成長させるに際し、基本的に二つの手段を提供
するものであり、その第一の手段は、前記補給する原料
の補給速度を時間の関数として制御することにあり、次
に、その手段について説明する。
【００２６】ここで、前記二元以上の原料からなる多元
系半導体は、元素Ａ、元素Ｂ、元素Ｃの多元半導体であ
るとすると、前記補給する原料は元素Ｂと元素Ｃからな
る半導体であることが好ましく、そして、原料の補給
は、少なくとも肩部の成長開始と同時に始めるか、好ま
しくは種付けと同時に始め、それ以後、通常の通りに補
給を行うように制御する。特に、成長界面温度を一定に
保持して結晶を成長させることで、一定の組成をもった
結晶を成長することができる。
系半導体は、元素Ａ、元素Ｂ、元素Ｃの多元半導体であ
るとすると、前記補給する原料は元素Ｂと元素Ｃからな
る半導体であることが好ましく、そして、原料の補給
は、少なくとも肩部の成長開始と同時に始めるか、好ま
しくは種付けと同時に始め、それ以後、通常の通りに補
給を行うように制御する。特に、成長界面温度を一定に
保持して結晶を成長させることで、一定の組成をもった
結晶を成長することができる。
【００２７】元素Ａ、元素Ｂ、元素Ｃの混晶半導体から
なる液が融液である場合、その降下速度は〔数１〕の式
及びその記号説明に見られる通りであり、その〔数１〕
の式を満足するように引き上げ成長を行えば良い。尚、
補給する原料が、円柱状若しくは角柱状であれば、断面
積Ｓは一定となるので好都合である。
なる液が融液である場合、その降下速度は〔数１〕の式
及びその記号説明に見られる通りであり、その〔数１〕
の式を満足するように引き上げ成長を行えば良い。尚、
補給する原料が、円柱状若しくは角柱状であれば、断面
積Ｓは一定となるので好都合である。
【００２８】前記〔数１〕の式は、理論的に導出された
ものであって、その基本は、本出願人の出願に係わる特
願平４−２１４９８号（特開平５−２２１７７５号公
報）に開示されている。
ものであって、その基本は、本出願人の出願に係わる特
願平４−２１４９８号（特開平５−２２１７７５号公
報）に開示されている。
【００２９】結晶成長中、成長した元素Ａ及び元素Ｂ及
び元素Ｃからなる多元系半導体の質量を測定し、それに
基づいて補給する原料の降下速度を微調整するか、加熱
手段を制御して成長界面温度を一定に維持すると良い。
び元素Ｃからなる多元系半導体の質量を測定し、それに
基づいて補給する原料の降下速度を微調整するか、加熱
手段を制御して成長界面温度を一定に維持すると良い。
【００３０】また、元素Ａは元素Ｂを除く三族元素、元
素Ｂは元素Ａを除く三族元素、元素Ｃは五族元素である
か、或いは、元素Ｃは三族元素、元素Ａは元素Ｂを除く
五族元素、元素Ｂは元素Ａを除く五族元素として良い。
素Ｂは元素Ａを除く三族元素、元素Ｃは五族元素である
か、或いは、元素Ｃは三族元素、元素Ａは元素Ｂを除く
五族元素、元素Ｂは元素Ａを除く五族元素として良い。
【００３１】更にまた、元素Ａ、元素Ｂ、元素Ｃは四族
元素としても良い。
元素としても良い。
【００３２】本発明が基本とする二つの手段のうち、第
一の手段、即ち、補給する原料の補給速度を時間の関数
として制御する手段について前記のとおり説明したの
で、残りの第二の手段について説明する。
一の手段、即ち、補給する原料の補給速度を時間の関数
として制御する手段について前記のとおり説明したの
で、残りの第二の手段について説明する。
【００３３】第二の手段は、前記補給する元素Ｂと元素
Ｃとの多元系半導体からなるソース３が融液（又は溶
液）と接触する断面積Ｓを徐々に大きくすることで、種
結晶５から所望の径まで結晶７を大きくする為の肩部７
Ａを成長させるものである。
Ｃとの多元系半導体からなるソース３が融液（又は溶
液）と接触する断面積Ｓを徐々に大きくすることで、種
結晶５から所望の径まで結晶７を大きくする為の肩部７
Ａを成長させるものである。
【００３４】具体的には、前記補給する元素Ｂと元素Ｃ
との多元系半導体からなるソース３の形状として、先端
を細く絞った形状にしておくものであり、この場合、そ
の形状の如何に依って、ソース３を一定の速度で降下さ
せて補給を行うことに依って良質な結晶７の肩部７Ａを
作製することができる。勿論、形状と降下速度の変化を
組み合わせて実施しても良い。
との多元系半導体からなるソース３の形状として、先端
を細く絞った形状にしておくものであり、この場合、そ
の形状の如何に依って、ソース３を一定の速度で降下さ
せて補給を行うことに依って良質な結晶７の肩部７Ａを
作製することができる。勿論、形状と降下速度の変化を
組み合わせて実施しても良い。
【００３５】この場合も、成長した元素Ａ、元素Ｂ、元
素Ｃからなる多元系半導体の質量を測定し、これに基づ
いてソース３の降下速度を微調整したり、加熱手段を制
御するなどして成長界面温度を一定に維持することが好
ましい。
素Ｃからなる多元系半導体の質量を測定し、これに基づ
いてソース３の降下速度を微調整したり、加熱手段を制
御するなどして成長界面温度を一定に維持することが好
ましい。
【００３６】また、元素Ａは元素Ｂを除く三族元素、元
素Ｂは元素Ａを除く三族元素、元素Ｃは五族元素である
か、或いは、元素Ｃは三族元素、元素Ａは元素Ｂを除く
五族元素、元素Ｂは元素Ａを除く五族元素として良い。
素Ｂは元素Ａを除く三族元素、元素Ｃは五族元素である
か、或いは、元素Ｃは三族元素、元素Ａは元素Ｂを除く
五族元素、元素Ｂは元素Ａを除く五族元素として良い。
【００３７】更にまた、元素Ａ、元素Ｂ、元素Ｃは四族
元素としても良い。
元素としても良い。
【００３８】図１は本発明の引き上げ成長方法を実施す
る引き上げ成長装置を表す要部説明図であり、図４に関
して説明した部分と同部分は同記号で指示してある。図
に於いて、９は制御装置、１０は加熱ヒータをそれぞれ
示している。
る引き上げ成長装置を表す要部説明図であり、図４に関
して説明した部分と同部分は同記号で指示してある。図
に於いて、９は制御装置、１０は加熱ヒータをそれぞれ
示している。
【００３９】図示の引き上げ成長装置では、るつぼ１に
は元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃからなる三元の融液（又
は溶液）２が充填されていて、引き上げ軸６は種結晶５
を保持して融液２に浸漬してから結晶７を引き上げ成長
させるようになっている。また、融液２中で枯渇する元
素はロッド４に取り付けられたソース３を浸漬すること
で補給される。
は元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃからなる三元の融液（又
は溶液）２が充填されていて、引き上げ軸６は種結晶５
を保持して融液２に浸漬してから結晶７を引き上げ成長
させるようになっている。また、融液２中で枯渇する元
素はロッド４に取り付けられたソース３を浸漬すること
で補給される。
【００４０】成長した元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃから
なる多元系半導体の結晶７は、その質量をロード・セル
８に依って測定され、その測定データは制御装置９に入
力され、制御装置９では結晶７が均一組成をもつように
計算し、そのようにして得られた値に基づいてソース降
下速度及び加熱ヒータ１０を制御する。
なる多元系半導体の結晶７は、その質量をロード・セル
８に依って測定され、その測定データは制御装置９に入
力され、制御装置９では結晶７が均一組成をもつように
計算し、そのようにして得られた値に基づいてソース降
下速度及び加熱ヒータ１０を制御する。
【００４１】ここで、元素Ａ、元素Ｂ、元素Ｃからなる
多元系半導体の結晶７に於いて、元素Ａは三族或いは五
族の元素で複数在る方の一種が元素Ａである。但し、元
素Ｂ及び元素Ｃからなる半導体をソース３として融液２
に融かし込んで補給すると同時に元素Ａ、元素Ｂ、元素
Ｃからなる結晶を引き上げる、即ち、固化させることか
ら、元素Ｂ及び元素Ｃからなる半導体の融点は、元素
Ａ、元素Ｂ、元素Ｃからなる結晶の融点に比較して高く
なければならない。従って、例えばＩｎＧａＡｓの場
合、元素ＡはＩｎであって、Ｇａでは有り得ない。
多元系半導体の結晶７に於いて、元素Ａは三族或いは五
族の元素で複数在る方の一種が元素Ａである。但し、元
素Ｂ及び元素Ｃからなる半導体をソース３として融液２
に融かし込んで補給すると同時に元素Ａ、元素Ｂ、元素
Ｃからなる結晶を引き上げる、即ち、固化させることか
ら、元素Ｂ及び元素Ｃからなる半導体の融点は、元素
Ａ、元素Ｂ、元素Ｃからなる結晶の融点に比較して高く
なければならない。従って、例えばＩｎＧａＡｓの場
合、元素ＡはＩｎであって、Ｇａでは有り得ない。
【００４２】また、元素Ａ、元素Ｂ、元素Ｃが全て四族
元素である場合も同様、元素Ｂ及び元素Ｃからなる混晶
半導体であるソース３の融点は、元素Ａ、元素Ｂ、元素
Ｃからなる引き上げ結晶７の融点に比較して高い必要が
あり、具体的には、元素ＡをＧｅ、元素Ｂ及び元素Ｃを
Ｓｉとして、Ｓｉx Ｇｅ1-x からなる結晶を引き上げる
場合を挙げることができる。
元素である場合も同様、元素Ｂ及び元素Ｃからなる混晶
半導体であるソース３の融点は、元素Ａ、元素Ｂ、元素
Ｃからなる引き上げ結晶７の融点に比較して高い必要が
あり、具体的には、元素ＡをＧｅ、元素Ｂ及び元素Ｃを
Ｓｉとして、Ｓｉx Ｇｅ1-x からなる結晶を引き上げる
場合を挙げることができる。
【００４３】前記したところから、本発明に依る引き上
げ成長方法及び引き上げ成長装置に於いては、
げ成長方法及び引き上げ成長装置に於いては、
【００４４】（１）二元以上の原料からなる多元系半導
体（例えばＩｎＧａＡｓ）の融液或いは溶液（例えば融
液或いは溶液２：図１）に前記原料のうちの一つ以上か
らなる原料（例えばＧａＡｓ）の補給速度を時間の関数
で制御しつつ補給して前記融液或いは溶液に浸漬した種
結晶（例えば種結晶５：図１）を引き上げて前記多元系
半導体（例えばＩｎＧａＡｓからなる結晶７：図１）を
成長させることを特徴とするか、或いは、
体（例えばＩｎＧａＡｓ）の融液或いは溶液（例えば融
液或いは溶液２：図１）に前記原料のうちの一つ以上か
らなる原料（例えばＧａＡｓ）の補給速度を時間の関数
で制御しつつ補給して前記融液或いは溶液に浸漬した種
結晶（例えば種結晶５：図１）を引き上げて前記多元系
半導体（例えばＩｎＧａＡｓからなる結晶７：図１）を
成長させることを特徴とするか、或いは、
【００４５】（２）前記（１）に於いて、二元以上の原
料からなる多元系半導体は元素Ａ（例えばＩｎ）及び元
素Ｂ（例えばＧａ）及び元素Ｃ（例えばＡｓ）からなる
多元系半導体（例えばＩｎＧａＡｓ）であって、融液或
いは溶液（例えば融液或いは溶液２：図１）に補給する
原料は元素Ｂ及び元素Ｃからなる半導体（例えばＧａＡ
ｓ）であることを特徴とするか、或いは、
料からなる多元系半導体は元素Ａ（例えばＩｎ）及び元
素Ｂ（例えばＧａ）及び元素Ｃ（例えばＡｓ）からなる
多元系半導体（例えばＩｎＧａＡｓ）であって、融液或
いは溶液（例えば融液或いは溶液２：図１）に補給する
原料は元素Ｂ及び元素Ｃからなる半導体（例えばＧａＡ
ｓ）であることを特徴とするか、或いは、
【００４６】（３）前記（１）又は（２）に於いて、種
結晶（例えば種結晶５：図１）を融液或いは溶液（例え
ば融液或いは溶液２：図１）に接触させた時点から融液
或いは溶液に原料（例えばＧａＡｓからなるソース３：
図１）の補給を開始することを特徴とするか、或いは、
結晶（例えば種結晶５：図１）を融液或いは溶液（例え
ば融液或いは溶液２：図１）に接触させた時点から融液
或いは溶液に原料（例えばＧａＡｓからなるソース３：
図１）の補給を開始することを特徴とするか、或いは、
【００４７】（４）前記（１）又は（２）又は（３）に
於いて、融液或いは溶液（例えば融液或いは溶液２：図
１）に原料（例えばＧａＡｓからなるソース３：図
１））を補給しつつ種結晶（例えば種結晶５：図１）か
ら所望の径まで結晶（例えばＩｎＧａＡｓからなる結晶
７）を大きくする肩部（例えば肩部７Ａ：図１）を作製
することを特徴とするか、或いは、
於いて、融液或いは溶液（例えば融液或いは溶液２：図
１）に原料（例えばＧａＡｓからなるソース３：図
１））を補給しつつ種結晶（例えば種結晶５：図１）か
ら所望の径まで結晶（例えばＩｎＧａＡｓからなる結晶
７）を大きくする肩部（例えば肩部７Ａ：図１）を作製
することを特徴とするか、或いは、
【００４８】（５）前記（１）又は（２）又は（３）又
は（４）に於いて、成長界面温度を一定に維持しつつ結
晶（例えばＩｎＧａＡｓからなる結晶７）を作製するこ
とを特徴とするか、或いは、
は（４）に於いて、成長界面温度を一定に維持しつつ結
晶（例えばＩｎＧａＡｓからなる結晶７）を作製するこ
とを特徴とするか、或いは、
【００４９】（６）前記（１）又は（２）又は（３）又
は（４）又は（５）に於いて、元素Ａ（例えばＩｎ）及
び元素Ｂ（例えばＧａ）及び元素Ｃ（例えばＡｓ）から
なる多元系半導体（例えばＩｎＧａＡｓ）からなる液が
融液（例えば融液２）であって且つ補給する原料である
元素Ｂ及び元素Ｃからなる化合物半導体（例えばＧａＡ
ｓ）の降下速度は次の式
は（４）又は（５）に於いて、元素Ａ（例えばＩｎ）及
び元素Ｂ（例えばＧａ）及び元素Ｃ（例えばＡｓ）から
なる多元系半導体（例えばＩｎＧａＡｓ）からなる液が
融液（例えば融液２）であって且つ補給する原料である
元素Ｂ及び元素Ｃからなる化合物半導体（例えばＧａＡ
ｓ）の降下速度は次の式
【００５０】〔数１〕ここで、 ＸL ：融液中の元素Ａの混晶比 ＸS ：成長した三元混晶半導体中の元素Ａの混晶比 ＭAC：元素Ａと元素Ｃとの化合物半導体の分子量 ＭBC：元素Ｂと元素Ｃとの化合物半導体の分子量 ρBC：元素Ｂと元素Ｃとの化合物半導体の密度 ρC ：成長した元素Ａと元素Ｂと元素Ｃとの混晶半導体
の密度 Ｓ：補給する元素Ｂと元素Ｃとからなる化合物半導体が
融液面に接した面積 ｒ：成長した元素Ａと元素Ｂと元素Ｃとの混晶半導体の
半径 Ｖ：成長した元素Ａと元素Ｂと元素Ｃとの混晶半導体の
引き上げ速度 ｖ：補給する元素Ｂと元素Ｃとの化合物半導体の降下速
度 を満たすよう制御されることを特徴とするか、或いは、
の密度 Ｓ：補給する元素Ｂと元素Ｃとからなる化合物半導体が
融液面に接した面積 ｒ：成長した元素Ａと元素Ｂと元素Ｃとの混晶半導体の
半径 Ｖ：成長した元素Ａと元素Ｂと元素Ｃとの混晶半導体の
引き上げ速度 ｖ：補給する元素Ｂと元素Ｃとの化合物半導体の降下速
度 を満たすよう制御されることを特徴とするか、或いは、
【００５１】（７）前記（１）又は（２）又は（３）又
は（４）又は（５）又は（６）に於いて、融液或いは溶
液（例えば融液或いは溶液２）に補給する原料が円柱状
若しくは角柱状（例えば図３に見られるソース３）であ
ることを特徴とするか、或いは、
は（４）又は（５）又は（６）に於いて、融液或いは溶
液（例えば融液或いは溶液２）に補給する原料が円柱状
若しくは角柱状（例えば図３に見られるソース３）であ
ることを特徴とするか、或いは、
【００５２】（８）前記（１）又は（２）又は（３）又
は（４）又は（５）又は（６）又は（７）に於いて、融
液或いは溶液（例えば融液或いは溶液２）に補給する原
料に於ける前記融液或いは溶液に接する断面積が徐々に
大きくなること（例えば図３に見られるソース３に於け
る截頭四角錐状部分３Ａ）を特徴とするか、或いは、
は（４）又は（５）又は（６）又は（７）に於いて、融
液或いは溶液（例えば融液或いは溶液２）に補給する原
料に於ける前記融液或いは溶液に接する断面積が徐々に
大きくなること（例えば図３に見られるソース３に於け
る截頭四角錐状部分３Ａ）を特徴とするか、或いは、
【００５３】（９）前記（８）に於いて、融液或いは溶
液に補給する原料は下方先端に向かうにつれて細くして
あること（例えば図３に見られるソース３に於ける截頭
四角錐状部分３Ａ）を特徴とするか、或いは、
液に補給する原料は下方先端に向かうにつれて細くして
あること（例えば図３に見られるソース３に於ける截頭
四角錐状部分３Ａ）を特徴とするか、或いは、
【００５４】（１０）前記（８）又は（９）に於いて、
融液或いは溶液（例えば融液或いは溶液２）に補給する
原料を一定の降下速度で降下させて補給を行うこと（例
えば図３に見られるソース３の降下速度を２．５６〔ｍ
ｍ／ｈｒ〕一定に維持）を特徴とするか、或いは、
融液或いは溶液（例えば融液或いは溶液２）に補給する
原料を一定の降下速度で降下させて補給を行うこと（例
えば図３に見られるソース３の降下速度を２．５６〔ｍ
ｍ／ｈｒ〕一定に維持）を特徴とするか、或いは、
【００５５】（１１）前記（１）又は（２）又は（３）
又は（４）又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）
又は（９）に於いて、成長した多元系半導体の質量を測
定（例えば図１のロード・セル８で測定）した結果に基
づいて融液或いは溶液（例えば融液或いは溶液２：図
１）に補給する原料（例えばソース３：図１）の降下速
度を制御する（例えば制御装置９及びロッド４：図１）
ことを特徴とするか、或いは、
又は（４）又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）
又は（９）に於いて、成長した多元系半導体の質量を測
定（例えば図１のロード・セル８で測定）した結果に基
づいて融液或いは溶液（例えば融液或いは溶液２：図
１）に補給する原料（例えばソース３：図１）の降下速
度を制御する（例えば制御装置９及びロッド４：図１）
ことを特徴とするか、或いは、
【００５６】（１２）前記（１）又は（２）又は（３）
又は（４）又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）
又は（９）又は（１０）又は（１１）に於いて、成長し
た多元系半導体の質量を測定した結果に基づいて融液或
いは溶液を加熱する手段（例えば加熱ヒータ１０）を制
御することを特徴とするか、或いは、
又は（４）又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）
又は（９）又は（１０）又は（１１）に於いて、成長し
た多元系半導体の質量を測定した結果に基づいて融液或
いは溶液を加熱する手段（例えば加熱ヒータ１０）を制
御することを特徴とするか、或いは、
【００５７】（１３）前記（１２）に於いて、融液或い
は溶液を加熱する手段を制御して成長界面温度を一定に
維持することを特徴とするか、或いは、
は溶液を加熱する手段を制御して成長界面温度を一定に
維持することを特徴とするか、或いは、
【００５８】（１４）前記（２）又は（３）又は（４）
又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）又は（９）
又は（１０）又は（１１）又は（１２）又は（１３）に
於いて、元素Ａは元素Ｂを除く三族元素、元素Ｂは元素
Ａを除く三族元素、元素Ｃは五族元素であることを特徴
とするか、或いは、
又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）又は（９）
又は（１０）又は（１１）又は（１２）又は（１３）に
於いて、元素Ａは元素Ｂを除く三族元素、元素Ｂは元素
Ａを除く三族元素、元素Ｃは五族元素であることを特徴
とするか、或いは、
【００５９】（１５）前記（２）又は（３）又は（４）
又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）又は（９）
又は（１０）又は（１１）又は（１２）又は（１３）に
於いて、元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃが四族元素である
ことを特徴とするか、或いは、
又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）又は（９）
又は（１０）又は（１１）又は（１２）又は（１３）に
於いて、元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃが四族元素である
ことを特徴とするか、或いは、
【００６０】（１６）前記（１５）に於いて、元素Ｂは
元素Ｃと同一の四族元素、元素Ａは元素Ｂを除く四族元
素であることを特徴とするか、或いは、
元素Ｃと同一の四族元素、元素Ａは元素Ｂを除く四族元
素であることを特徴とするか、或いは、
【００６１】（１７）前記（２）又は（３）又は（４）
又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）又は（９）
又は（１０）又は（１１）又は（１２）又は（１３）に
於いて、元素Ｃは三族元素、元素Ａは元素Ｂを除く五族
元素、元素Ｂは元素Ａを除く五族元素であることを特徴
とするか、或いは、
又は（５）又は（６）又は（７）又は（８）又は（９）
又は（１０）又は（１１）又は（１２）又は（１３）に
於いて、元素Ｃは三族元素、元素Ａは元素Ｂを除く五族
元素、元素Ｂは元素Ａを除く五族元素であることを特徴
とするか、或いは、
【００６２】（１８）元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃを含
む三元融液或いは三元溶液（例えばＩｎＧａＡｓからな
る融液或いは溶液２：図１）を収容したるつぼ（例えば
るつぼ１：図１）と、種結晶（例えば種結晶５：図１）
を保持して前記融液或いは溶液に浸漬してから結晶を引
き上げ成長する結晶引き上げ手段（例えば引き上げ軸
６：図１）と、前記るつぼに収容された融液或いは溶液
中で枯渇する元素を補給するソース（例えばＧａＡｓか
らなるソース３：図１）を送入するソース送入手段（例
えばロッド４及び制御装置９など：図１）と、前記成長
した元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃからなる多元系半導体
の質量を測定し（例えばロード・セル８：図１）、その
測定結果をもとに制御装置で計算した値に対応してソー
スの降下速度及び加熱ヒータ温度を制御する手段（例え
ば制御装置９）とを備えてなることを特徴とする。
む三元融液或いは三元溶液（例えばＩｎＧａＡｓからな
る融液或いは溶液２：図１）を収容したるつぼ（例えば
るつぼ１：図１）と、種結晶（例えば種結晶５：図１）
を保持して前記融液或いは溶液に浸漬してから結晶を引
き上げ成長する結晶引き上げ手段（例えば引き上げ軸
６：図１）と、前記るつぼに収容された融液或いは溶液
中で枯渇する元素を補給するソース（例えばＧａＡｓか
らなるソース３：図１）を送入するソース送入手段（例
えばロッド４及び制御装置９など：図１）と、前記成長
した元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃからなる多元系半導体
の質量を測定し（例えばロード・セル８：図１）、その
測定結果をもとに制御装置で計算した値に対応してソー
スの降下速度及び加熱ヒータ温度を制御する手段（例え
ば制御装置９）とを備えてなることを特徴とする。
【００６３】
【作用】ここで、ＧａＡｓからなるソース３がＩｎＧａ
Ａｓからなる融液２に接している断面積をＳとし、成長
するＩｎＧａＡｓからなる結晶７の半径をｒ、ρGaAsを
ＧａＡｓの密度、ρC を成長するＩｎＧａＡｓからなる
結晶７の密度、Ｖを結晶７の引き上げ速度、ｖをＧａＡ
ｓからなるソース３の降下速度とすると、 ＷGaAs＝ＳｖρGaAs ・・・・（２） ＷGaAs：補給するＧａＡｓからなるソースの量 ＷC ＝πｒ2 ＶρC ・・・・（３） ＷC ：成長したＩｎＧａＡｓからなる結晶７の成長量
（質量増加速度）である。これを式（１）に代入する
と、
Ａｓからなる融液２に接している断面積をＳとし、成長
するＩｎＧａＡｓからなる結晶７の半径をｒ、ρGaAsを
ＧａＡｓの密度、ρC を成長するＩｎＧａＡｓからなる
結晶７の密度、Ｖを結晶７の引き上げ速度、ｖをＧａＡ
ｓからなるソース３の降下速度とすると、 ＷGaAs＝ＳｖρGaAs ・・・・（２） ＷGaAs：補給するＧａＡｓからなるソースの量 ＷC ＝πｒ2 ＶρC ・・・・（３） ＷC ：成長したＩｎＧａＡｓからなる結晶７の成長量
（質量増加速度）である。これを式（１）に代入する
と、
【００６４】
【数３】
【００６５】となる。この式（４）を変形すると、
【００６６】
【数４】
【００６７】となる。即ち、成長するＩｎＧａＡｓから
なる結晶７の半径ｒの増加に応じて式（５）を満足する
ような降下速度でＧａＡｓからなるソース３を融液２中
に補給すれば、融液２に於ける液相組成は変化しないの
で、この状態で、成長界面の温度が一定になるようにす
れば均一な組成をもったＩｎＧａＡｓの肩部７Ａを成長
させることができる。また、式（５）を変形すると、
なる結晶７の半径ｒの増加に応じて式（５）を満足する
ような降下速度でＧａＡｓからなるソース３を融液２中
に補給すれば、融液２に於ける液相組成は変化しないの
で、この状態で、成長界面の温度が一定になるようにす
れば均一な組成をもったＩｎＧａＡｓの肩部７Ａを成長
させることができる。また、式（５）を変形すると、
【００６８】
【数５】
【００６９】となる。即ち、先端を細く、且つ、断面積
Ｓを徐々に大きくしたＧａＡｓのソース３を一定の降下
速度ｖで降下した場合、融液２中に補給されるＧａＡｓ
の量は徐々に増加してゆくので、その状態で成長界面の
温度が一定になるように制御すれば、均一な組成をもつ
ＩｎＧａＡｓからなる結晶７が次第に大径化して肩部７
Ａを成長させることができる。
Ｓを徐々に大きくしたＧａＡｓのソース３を一定の降下
速度ｖで降下した場合、融液２中に補給されるＧａＡｓ
の量は徐々に増加してゆくので、その状態で成長界面の
温度が一定になるように制御すれば、均一な組成をもつ
ＩｎＧａＡｓからなる結晶７が次第に大径化して肩部７
Ａを成長させることができる。
【００７０】その結果、肩部７Ａから直胴部まで均一な
組成のＩｎＧａＡｓからなる結晶７を成長させることが
でき、肩部７Ａでの多結晶化、或いは、歪みに依る破壊
を防止することができる。
組成のＩｎＧａＡｓからなる結晶７を成長させることが
でき、肩部７Ａでの多結晶化、或いは、歪みに依る破壊
を防止することができる。
【００７１】また、融液２中には、ＧａＡｓのみを補給
するので、結晶７の成長と共に融液２の表面は低下す
る。従って、ＧａＡｓからなるソース３が円柱状若しく
は角柱状である場合を除き、ソース３が実際に液面に接
している断面積Ｓを正確に知得することは難しい。
するので、結晶７の成長と共に融液２の表面は低下す
る。従って、ＧａＡｓからなるソース３が円柱状若しく
は角柱状である場合を除き、ソース３が実際に液面に接
している断面積Ｓを正確に知得することは難しい。
【００７２】そこで、ＩｎＧａＡｓからなる結晶７に於
ける質量をロード・セル８を用いて測定し、設定された
質量増加量と実測値との差ΔＷC を求め、ソース３の降
下速度ｖ或いは加熱ヒータ１０にフィードバックするこ
とでΔＷC を０にすることができる。
ける質量をロード・セル８を用いて測定し、設定された
質量増加量と実測値との差ΔＷC を求め、ソース３の降
下速度ｖ或いは加熱ヒータ１０にフィードバックするこ
とでΔＷC を０にすることができる。
【００７３】
第一実施例 図１に見られる引き上げ成長装置に於ける内径８０〔ｍ
ｍ〕のるつぼ１にＧａＡｓを８７．６７〔ｇ〕及びＩｎ
Ａｓを１９２．３３〔ｇ〕入れてから加熱ヒータ１０に
依ってるつぼ１を１３８０〔℃〕に加熱し、ＩｎＧａＡ
ｓからなる融液２を生成させる。
ｍ〕のるつぼ１にＧａＡｓを８７．６７〔ｇ〕及びＩｎ
Ａｓを１９２．３３〔ｇ〕入れてから加熱ヒータ１０に
依ってるつぼ１を１３８０〔℃〕に加熱し、ＩｎＧａＡ
ｓからなる融液２を生成させる。
【００７４】種結晶５は、長さ３０〔ｍｍ〕、直径５
〔ｍｍ〕φである円柱状のＧａＡｓからなり、また、ソ
ース３は長さ５０〔ｍｍ〕、横断面が１０〔ｍｍ〕□の
角柱状のＧａＡｓからなる。
〔ｍｍ〕φである円柱状のＧａＡｓからなり、また、ソ
ース３は長さ５０〔ｍｍ〕、横断面が１０〔ｍｍ〕□の
角柱状のＧａＡｓからなる。
【００７５】界面温度が１１１３〔℃〕となるよう温度
を降下させ、且つ、その温度を維持しつつ、結晶引き上
げ軸６に固着された種結晶５を融液２に接触させる。ま
た、ロッド４に固着されたソース３を融液２に接触させ
る。
を降下させ、且つ、その温度を維持しつつ、結晶引き上
げ軸６に固着された種結晶５を融液２に接触させる。ま
た、ロッド４に固着されたソース３を融液２に接触させ
る。
【００７６】この後、ソース３を所定のプログラムで降
下させるのであるが、それには図２に見られる降下プロ
グラムに従うことが必要であるから、次に、図２につい
て説明する。
下させるのであるが、それには図２に見られる降下プロ
グラムに従うことが必要であるから、次に、図２につい
て説明する。
【００７７】図２はソースの降下プログラムを表す線図
であり、横軸には時間〔ｈｒ〕を、また、縦軸には降下
速度〔ｍｍ／ｈｒ〕をそれぞれ採ってある。
であり、横軸には時間〔ｈｒ〕を、また、縦軸には降下
速度〔ｍｍ／ｈｒ〕をそれぞれ採ってある。
【００７８】成長は、当初、ソース３を融液２に接触さ
せて成長開始前はそのままの状態、即ち、０〔ｍｍ／
ｈ〕にしておき、次に、結晶引き上げ軸６を引き上げて
成長を開始した時点から０．３２〔ｍｍ／ｈ〕で降下さ
せて行うものである。
せて成長開始前はそのままの状態、即ち、０〔ｍｍ／
ｈ〕にしておき、次に、結晶引き上げ軸６を引き上げて
成長を開始した時点から０．３２〔ｍｍ／ｈ〕で降下さ
せて行うものである。
【００７９】具体的には、前記したように、ソース３を
融液２に接触させてから、図２に表されたプログラムに
従って降下速度を増加させると共に結晶引き上げ軸６を
４０〔ｒｐｍ〕で回転させながら２〔ｍｍ／ｈｒ〕で引
き上げる。
融液２に接触させてから、図２に表されたプログラムに
従って降下速度を増加させると共に結晶引き上げ軸６を
４０〔ｒｐｍ〕で回転させながら２〔ｍｍ／ｈｒ〕で引
き上げる。
【００８０】この時、ＩｎＧａＡｓからなる結晶７の質
量増加速度ＷC が０．２１〔ｇ／ｈｒ〕から３．３４
〔ｇ／ｈｒ〕、従って、結晶７の直径が５〔ｍｍ〕φか
ら２０〔ｍｍ〕φに１０〔時間〕かけて直線的に増加す
るようソース３の降下速度にフィードバックをかけれ
ば、融液２の表面が低下するのを補正することができ
る。
量増加速度ＷC が０．２１〔ｇ／ｈｒ〕から３．３４
〔ｇ／ｈｒ〕、従って、結晶７の直径が５〔ｍｍ〕φか
ら２０〔ｍｍ〕φに１０〔時間〕かけて直線的に増加す
るようソース３の降下速度にフィードバックをかけれ
ば、融液２の表面が低下するのを補正することができ
る。
【００８１】この結果、式（５）で設定されたように、
引き上げから１０〔時間〕かけて、結晶７の直径が５
〔ｍｍ〕φから２０〔ｍｍ〕φまで、混晶比Ｉｎ0.1 Ｇ
ａ0.9Ａｓの均一な組成をもった肩部７Ａを成長させる
ことができた。
引き上げから１０〔時間〕かけて、結晶７の直径が５
〔ｍｍ〕φから２０〔ｍｍ〕φまで、混晶比Ｉｎ0.1 Ｇ
ａ0.9Ａｓの均一な組成をもった肩部７Ａを成長させる
ことができた。
【００８２】第二実施例 第一実施例では、ＧａＡｓからなるソース３の降下速度
を時間と共に増加して補給を行ったが、第二実施例で
は、ソース３の形状を選択することで同じ効果が得られ
るようにする。
を時間と共に増加して補給を行ったが、第二実施例で
は、ソース３の形状を選択することで同じ効果が得られ
るようにする。
【００８３】図３は第二実施例に用いるソース３の形状
を説明する為の要部斜面説明図である。図から明らかな
ように、ソース３は截頭四角錐状部分３Ａと角柱状部分
３Ｂとからなっていて、截頭四角錐状部分３Ａの先端は
２．５〔ｍｍ〕□の大きさ、また、角柱状部分３Ｂの後
端は１０〔ｍｍ〕□の大きさになっていて、截頭四角錐
状部分３Ａの長さは２５〔ｍｍ〕、角柱状部分３Ｂの長
さも２５〔ｍｍ〕になっている。
を説明する為の要部斜面説明図である。図から明らかな
ように、ソース３は截頭四角錐状部分３Ａと角柱状部分
３Ｂとからなっていて、截頭四角錐状部分３Ａの先端は
２．５〔ｍｍ〕□の大きさ、また、角柱状部分３Ｂの後
端は１０〔ｍｍ〕□の大きさになっていて、截頭四角錐
状部分３Ａの長さは２５〔ｍｍ〕、角柱状部分３Ｂの長
さも２５〔ｍｍ〕になっている。
【００８４】第二実施例では、結晶７の引き上げ速度を
１〔ｍｍ／ｈｒ〕、また、ソース３の降下速度は２．５
６〔ｍｍ／ｈｒ〕一定を維持し、ＩｎＧａＡｓからなる
結晶７の質量増加速度ＷC が０．１０〔ｇ／ｈｒ〕から
１．６７〔ｇ／ｈｒ〕、従って、結晶７の直径が５〔ｍ
ｍ〕φから２０〔ｍｍ〕φに１０〔時間〕かけて直線的
に増加するようソース３の降下速度にフィードバックを
かければ、融液２の表面が低下するのを補正することが
できる。
１〔ｍｍ／ｈｒ〕、また、ソース３の降下速度は２．５
６〔ｍｍ／ｈｒ〕一定を維持し、ＩｎＧａＡｓからなる
結晶７の質量増加速度ＷC が０．１０〔ｇ／ｈｒ〕から
１．６７〔ｇ／ｈｒ〕、従って、結晶７の直径が５〔ｍ
ｍ〕φから２０〔ｍｍ〕φに１０〔時間〕かけて直線的
に増加するようソース３の降下速度にフィードバックを
かければ、融液２の表面が低下するのを補正することが
できる。
【００８５】この結果、式（５）で設定されたように、
種付けから１０〔時間〕をかけて、結晶７の直径が５
〔ｍｍ〕φから２０〔ｍｍ〕φまで、混晶比Ｉｎ0.1 Ｇ
ａ0.9Ａｓの均一な組成をもった肩部７Ａを成長させる
ことができた。
種付けから１０〔時間〕をかけて、結晶７の直径が５
〔ｍｍ〕φから２０〔ｍｍ〕φまで、混晶比Ｉｎ0.1 Ｇ
ａ0.9Ａｓの均一な組成をもった肩部７Ａを成長させる
ことができた。
【００８６】
【発明の効果】本発明に依る引き上げ成長方法及び引き
上げ成長装置に於いては、二元以上の原料からなる多元
系半導体の融液或いは溶液に前記原料のうちの一つ以上
からなる原料の補給速度を時間の関数で制御しつつ補給
して前記融液或いは溶液に浸漬した種結晶を引き上げて
前記多元系半導体を成長させる。
上げ成長装置に於いては、二元以上の原料からなる多元
系半導体の融液或いは溶液に前記原料のうちの一つ以上
からなる原料の補給速度を時間の関数で制御しつつ補給
して前記融液或いは溶液に浸漬した種結晶を引き上げて
前記多元系半導体を成長させる。
【００８７】前記構成を採ることに依り、種結晶を多元
系半導体の融液或いは溶液に一旦浸漬してから引き上げ
ることで結晶を成長させるに際し、その結晶が所要の径
になるまで大きくする為の部分、所謂、肩部を成長させ
る間に於いても、枯渇するであろう原料の補給を行うよ
うにしているので、肩部に於ける組成に勾配が生じるこ
とはなくなり、従って、成長される結晶に大きな格子歪
みが起こったり、その結果、結晶が多結晶化し、以後の
結晶に於ける直胴部分が全て多結晶化してしまうなどの
虞は解消される。
系半導体の融液或いは溶液に一旦浸漬してから引き上げ
ることで結晶を成長させるに際し、その結晶が所要の径
になるまで大きくする為の部分、所謂、肩部を成長させ
る間に於いても、枯渇するであろう原料の補給を行うよ
うにしているので、肩部に於ける組成に勾配が生じるこ
とはなくなり、従って、成長される結晶に大きな格子歪
みが起こったり、その結果、結晶が多結晶化し、以後の
結晶に於ける直胴部分が全て多結晶化してしまうなどの
虞は解消される。
【図１】本発明の引き上げ成長方法を実施する引き上げ
成長装置を表す要部説明図である。
成長装置を表す要部説明図である。
【図２】ソースの降下プログラムを表す線図である。
【図３】第二実施例に用いるソース３の形状を説明する
為の要部斜面説明図である。
為の要部斜面説明図である。
【図４】三元化合物半導体結晶の引き上げ成長に関する
従来の技術を説明する為の引き上げ成長装置を表す要部
説明図である。
従来の技術を説明する為の引き上げ成長装置を表す要部
説明図である。
【図５】Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓの状態図である。
【図６】Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓの固化率と固相の組成ｘの
関係を表す線図である。
関係を表す線図である。
１ るつぼ ２ 融液（或いは溶液） ３ 融液を補給する為の化合物半導体ソース ３Ａ 截頭四角錐状部分 ３Ｂ 角柱状部分 ４ ソース３を融液２中に挿脱する為のロッド ５ 種結晶 ６ 種結晶５を融液２中に浸漬してから引き上げる引き
上げ軸 ７ 成長する化合物半導体結晶 ７Ａ 結晶７の肩部 ８ 結晶７の重量を測定するロード・セル ９ 制御装置 １０ 加熱ヒータ
上げ軸 ７ 成長する化合物半導体結晶 ７Ａ 結晶７の肩部 ８ 結晶７の重量を測定するロード・セル ９ 制御装置 １０ 加熱ヒータ
Claims (18)
- 【請求項１】二元以上の原料からなる多元系半導体の融
液或いは溶液に前記原料のうちの一つ以上からなる原料
の補給速度を時間の関数で制御しつつ補給して前記融液
或いは溶液に浸漬した種結晶を引き上げて前記多元系半
導体を成長させることを特徴とする引き上げ成長方法。 - 【請求項２】二元以上の原料からなる多元系半導体は元
素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃからなる多元系半導体であっ
て、融液或いは溶液に補給する原料は元素Ｂ及び元素Ｃ
からなる半導体であることを特徴とする請求項１記載の
引き上げ成長方法。 - 【請求項３】種結晶を融液或いは溶液に接触させた時点
から融液或いは溶液に原料の補給を開始することを特徴
とする請求項１或いは２記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項４】融液或いは溶液に原料を補給しつつ種結晶
から所望の径まで結晶を大きくする肩部を作製すること
を特徴とする請求項１或いは２或いは３記載の引き上げ
成長方法。 - 【請求項５】成長界面温度を一定に維持しつつ結晶を作
製することを特徴とする請求項１或いは２或いは３或い
は４記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項６】元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃからなる多元
系半導体からなる液が融液であって且つ補給する原料で
ある元素Ｂ及び元素Ｃからなる化合物半導体の降下速度
は次の式 【数１】 ここで、 ＸL ：融液中の元素Ａの混晶比 ＸS ：成長した三元混晶半導体中の元素Ａの混晶比 ＭAC：元素Ａと元素Ｃとの化合物半導体の分子量 ＭBC：元素Ｂと元素Ｃとの化合物半導体の分子量 ρBC：元素Ｂと元素Ｃとの化合物半導体の密度 ρC ：成長した元素Ａと元素Ｂと元素Ｃとの混晶半導体
の密度 Ｓ：補給する元素Ｂと元素Ｃとからなる化合物半導体が
融液面に接した面積 ｒ：成長した元素Ａと元素Ｂと元素Ｃとの混晶半導体の
半径 Ｖ：成長した元素Ａと元素Ｂと元素Ｃとの混晶半導体の
引き上げ速度 ｖ：補給する元素Ｂと元素Ｃとの化合物半導体の降下速
度に沿って制御されることを特徴とする請求項１或いは
２或いは３或いは４或いは５記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項７】融液或いは溶液に補給する原料が円柱状若
しくは角柱状であることを特徴とする請求項１或いは２
或いは３或いは４或いは５或いは６記載の引き上げ成長
方法。 - 【請求項８】融液或いは溶液に補給する原料に於ける前
記融液或いは溶液に接する断面積が徐々に大きくなるこ
とを特徴とする請求項１或いは２或いは３或いは４或い
は５或いは６或いは７記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項９】融液或いは溶液に補給する原料は下方先端
に向かうにつれて細くしてあることを特徴とする請求項
８記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１０】融液或いは溶液に補給する原料を一定の
降下速度で降下させて補給を行うことを特徴とする請求
項８或いは９記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１１】成長した多元系半導体の質量を測定した
結果に基づいて融液或いは溶液に補給する原料の降下速
度を制御することを特徴とする請求項１或いは２或いは
３或いは４或いは５或いは６或いは７或いは８或いは９
記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１２】成長した多元系半導体の質量を測定した
結果に基づいて融液或いは溶液を加熱する手段を制御す
ることを特徴とする請求項１或いは２或いは３或いは４
或いは５或いは６或いは７或いは８或いは９或いは１０
或いは１１記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１３】融液或いは溶液を加熱する手段を制御し
て成長界面温度を一定に維持することを特徴とする請求
項１２記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１４】元素Ａは元素Ｂを除く三族元素、元素Ｂ
は元素Ａを除く三族元素、元素Ｃは五族元素であること
を特徴とする請求項２或いは３或いは４或いは５或いは
６或いは７或いは８或いは９或いは１０或いは１１或い
は１２或いは１３記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１５】元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃが四族元素
であることを特徴とする請求項２或いは３或いは４或い
は５或いは６或いは７或いは８或いは９或いは１０或い
は１１或いは１２或いは１３記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１６】元素Ｂは元素Ｃと同一の四族元素、元素
Ａは元素Ｂを除く四族元素であることを特徴とする請求
項１５記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１７】元素Ｃは三族元素、元素Ａは元素Ｂを除
く五族元素、元素Ｂは元素Ａを除く五族元素であること
を特徴とする請求項２或いは３或いは４或いは５或いは
６或いは７或いは８或いは９或いは１０或いは１１或い
は１２或いは１３記載の引き上げ成長方法。 - 【請求項１８】元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃを含む三元
融液或いは三元溶液を収容したるつぼと、 種結晶を保持して前記融液或いは溶液に浸漬してから結
晶を引き上げ成長する結晶引き上げ手段と、 前記るつぼに収容された融液或いは溶液中で枯渇する元
素を補給するソースを送入するソース送入手段と、 前記成長した元素Ａ及び元素Ｂ及び元素Ｃからなる多元
系半導体の質量を測定し、その測定結果をもとに制御装
置で計算した値に対応してソースの降下速度及び加熱ヒ
ータ温度を制御する手段とを備えてなることを特徴とす
る引き上げ成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17217094A JPH0834697A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 引き上げ成長方法及び引き上げ成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17217094A JPH0834697A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 引き上げ成長方法及び引き上げ成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0834697A true JPH0834697A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=15936876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17217094A Withdrawn JPH0834697A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 引き上げ成長方法及び引き上げ成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834697A (ja) |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP17217094A patent/JPH0834697A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |