JPH0977586A - 化合物半導体単結晶の種結晶及びこれを用いた化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の種結晶及びこれを用いた化合物半導体単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPH0977586A JPH0977586A JP23272295A JP23272295A JPH0977586A JP H0977586 A JPH0977586 A JP H0977586A JP 23272295 A JP23272295 A JP 23272295A JP 23272295 A JP23272295 A JP 23272295A JP H0977586 A JPH0977586 A JP H0977586A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は単結晶成長の際に多結晶の発
生を効果的に抑制することにある。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明は、化
合物半導体単結晶となる融液を貯溜するボート２端部の
棚部２ａに位置し、上記半導体単結晶の成長起点となる
種結晶９において、成長方向端部を上記棚部２ａより成
長方向に突出させると共に、その突出端部９ａの下面を
上記棚部２ａとボート２底部２ｄとの間の肩部２ｂの傾
斜面と一致する形状に形成する。
生を効果的に抑制することにある。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明は、化
合物半導体単結晶となる融液を貯溜するボート２端部の
棚部２ａに位置し、上記半導体単結晶の成長起点となる
種結晶９において、成長方向端部を上記棚部２ａより成
長方向に突出させると共に、その突出端部９ａの下面を
上記棚部２ａとボート２底部２ｄとの間の肩部２ｂの傾
斜面と一致する形状に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はボート法による化合
物半導体単結晶の製造方法及びこれに用いる種結晶に関
するものである。
物半導体単結晶の製造方法及びこれに用いる種結晶に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体単結晶を製造する方法としては従
来から様々な方法が提案されているが、特に、ＧａＡｓ
等の化合物半導体単結晶は、図３に示すようなボート法
化合物半導体単結晶製造方法のＧＦ法と称される製造方
法によって製造されている。
来から様々な方法が提案されているが、特に、ＧａＡｓ
等の化合物半導体単結晶は、図３に示すようなボート法
化合物半導体単結晶製造方法のＧＦ法と称される製造方
法によって製造されている。
【０００３】図示するようにこの製造方法は、先ず石英
アンプル１内に、石英ボート２、種結晶３、ガリウム
４、砒素５を入れて真空封止した後、この石英アンプル
１を高温炉７と低温炉８からなる単結晶製造炉６内にセ
ットし、その後この高温炉７側を約１２３８℃に、低温
炉８側を約６００℃に昇温して高温炉７側に位置してい
るガリウム４と低温炉８側に位置している砒素５を反応
させ、石英ボート２内にガリウム砒素融液を作製する。
次に、単結晶製造炉６内にある一定の炉内温度勾配を作
り、この状態で徐々に温度を上げ、ガリウム砒素融液を
種結晶３に接触させて種結晶３を溶解させながらシーデ
ィングを行った後、所定の速度で降温して種結晶３側か
ら単結晶成長を行うようにしたものである。
アンプル１内に、石英ボート２、種結晶３、ガリウム
４、砒素５を入れて真空封止した後、この石英アンプル
１を高温炉７と低温炉８からなる単結晶製造炉６内にセ
ットし、その後この高温炉７側を約１２３８℃に、低温
炉８側を約６００℃に昇温して高温炉７側に位置してい
るガリウム４と低温炉８側に位置している砒素５を反応
させ、石英ボート２内にガリウム砒素融液を作製する。
次に、単結晶製造炉６内にある一定の炉内温度勾配を作
り、この状態で徐々に温度を上げ、ガリウム砒素融液を
種結晶３に接触させて種結晶３を溶解させながらシーデ
ィングを行った後、所定の速度で降温して種結晶３側か
ら単結晶成長を行うようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
製造方法に用いられる種結晶３は、通常、図４に示すよ
うに、直方体に形成されて石英ボート２の端部の棚部２
ａに載置されるようになっていることから、シーディン
グの際にこの種結晶３の下部と棚部２ａとの隙間部分に
石英ボート２内のガリウム砒素融液１０が流れ込んでし
まうことがあり、これが原因で多結晶が発生する例があ
った。そのため、この解決策として種結晶３の下部にガ
ラスクロスを敷き、棚部２ａとの隙間を無くすようにす
ることも検討されたが、完全解決には至っていない。
製造方法に用いられる種結晶３は、通常、図４に示すよ
うに、直方体に形成されて石英ボート２の端部の棚部２
ａに載置されるようになっていることから、シーディン
グの際にこの種結晶３の下部と棚部２ａとの隙間部分に
石英ボート２内のガリウム砒素融液１０が流れ込んでし
まうことがあり、これが原因で多結晶が発生する例があ
った。そのため、この解決策として種結晶３の下部にガ
ラスクロスを敷き、棚部２ａとの隙間を無くすようにす
ることも検討されたが、完全解決には至っていない。
【０００５】また、このようなガリウム砒素融液の流れ
込みの発生がない場合でも、種結晶を配置する棚部２ａ
と肩部２ｂと接点２ｃから成長時において、単結晶の成
長界面が変化することにより、多結晶が発生してしまう
例も多発していた。そのため、この解決策として、この
接点２ｃに若干のＲを形成して滑らかにすることも検討
されたが、このような対策によっても多結晶の発生を効
果的に抑制することは困難であった。
込みの発生がない場合でも、種結晶を配置する棚部２ａ
と肩部２ｂと接点２ｃから成長時において、単結晶の成
長界面が変化することにより、多結晶が発生してしまう
例も多発していた。そのため、この解決策として、この
接点２ｃに若干のＲを形成して滑らかにすることも検討
されたが、このような対策によっても多結晶の発生を効
果的に抑制することは困難であった。
【０００６】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は単結
晶成長の際に多結晶の発生を効果的に抑制することがで
きる新規な半導体単結晶の種結晶及びこれを用いた半導
体単結晶の製造方法を提供するものである。
解決するために案出されたものであり、その目的は単結
晶成長の際に多結晶の発生を効果的に抑制することがで
きる新規な半導体単結晶の種結晶及びこれを用いた半導
体単結晶の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【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、化合物半導体単結晶となる融液を貯溜する
ボート端部の棚部に位置し、上記半導体単結晶の成長起
点となる種結晶において、成長方向端部を上記棚部より
成長方向に突出させると共に、その突出端部の下面を上
記棚部とボート底部との間の肩部の傾斜面と一致する形
状に形成したものである。
に本発明は、化合物半導体単結晶となる融液を貯溜する
ボート端部の棚部に位置し、上記半導体単結晶の成長起
点となる種結晶において、成長方向端部を上記棚部より
成長方向に突出させると共に、その突出端部の下面を上
記棚部とボート底部との間の肩部の傾斜面と一致する形
状に形成したものである。
【０００８】すなわち、本発明は種結晶下面の形状をこ
のように棚部から肩部にかけての形状と一致させること
で、シーディングの際、ボート内の融液が、棚部の種結
晶の下部に達することはなく、また、肩部の途中を起点
として単結晶成長を開始できるため、従来のように融液
が種結晶と棚部との隙間に流れ込むことに起因する、あ
るいは結晶成長が棚部と肩部との接点を通過するときの
急激な成長界面形状の変化に起因する多結晶の発生が効
果的に抑制される。
のように棚部から肩部にかけての形状と一致させること
で、シーディングの際、ボート内の融液が、棚部の種結
晶の下部に達することはなく、また、肩部の途中を起点
として単結晶成長を開始できるため、従来のように融液
が種結晶と棚部との隙間に流れ込むことに起因する、あ
るいは結晶成長が棚部と肩部との接点を通過するときの
急激な成長界面形状の変化に起因する多結晶の発生が効
果的に抑制される。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００１０】図１及び図２は本発明の実施の形態を示し
たものであり、図中２はガリウム４及びこれと砒素から
なるガリウム砒素融液１０を貯溜しておく石英ボート、
２ａはこの石英ボート２の端部に形成された棚部であ
り、この棚部２ａに本発明に係る種結晶９が配置される
ようになっている。
たものであり、図中２はガリウム４及びこれと砒素から
なるガリウム砒素融液１０を貯溜しておく石英ボート、
２ａはこの石英ボート２の端部に形成された棚部であ
り、この棚部２ａに本発明に係る種結晶９が配置される
ようになっている。
【００１１】この種結晶９は図１に示すように、棚部２
ａで断面直方体に形成されると共に、その成長方向端部
９ａが肩部２ｂ、つまり、ボート２の棚部２ａと底部２
ｄとの間に形成されて傾斜面まで突出すると共に、その
突出端部９ａの下面がこの肩部２ｂの傾斜面に一致（好
ましくは密着）するように断面略三角形状に形成されて
いる。
ａで断面直方体に形成されると共に、その成長方向端部
９ａが肩部２ｂ、つまり、ボート２の棚部２ａと底部２
ｄとの間に形成されて傾斜面まで突出すると共に、その
突出端部９ａの下面がこの肩部２ｂの傾斜面に一致（好
ましくは密着）するように断面略三角形状に形成されて
いる。
【００１２】すなわち、この種結晶９は上述した従来の
種結晶３に比較して、この突出した分だけ大きくなって
おり、このような種結晶９は、例えば比較的大きめに成
長させた直方体状の種結晶の下面を図示するような棚部
２ａ、肩部２ｂの形状に沿って切削加工することによっ
て比較的容易に得ることができる。
種結晶３に比較して、この突出した分だけ大きくなって
おり、このような種結晶９は、例えば比較的大きめに成
長させた直方体状の種結晶の下面を図示するような棚部
２ａ、肩部２ｂの形状に沿って切削加工することによっ
て比較的容易に得ることができる。
【００１３】次に、このような形状をした種結晶９を図
１に示すように配置し、上述したようなＧＦ法によるシ
ーディングを行う場合について説明する。先ず、炉内温
度を１２３８℃以上に昇温すると、加熱溶融したガリウ
ム溶液と砒素ガスが反応し、ガリウム砒素融液１０が生
成される。この時、ガリウム砒素融液１０はガリウム溶
液の体積に比較して倍増しており、図２に示すようにボ
ート２内のガリウム砒素融液１０は、断面略三角形状を
した種結晶９の突出端部９ａ側の端面と接触し、図示す
るように、この部分がある程度溶けた状態でシーディン
グが終了する。その際、突出端部９ａの下面形状は肩部
２ｂの傾斜面形状と一致させてあるため、ガリウム砒素
融液１０がシーディングの間に棚部２ａまで回り込むよ
うなことはない。そしてシーディングは肩部２ｂの途中
で終了しているため、棚部２ａと肩部２ｂとの接点２ｃ
より融液１０側、すなわち突出端部９ａ側を起点として
単結晶成長を開始することが可能となる。従って、従来
のような融液の種結晶と棚部との隙間への流れ込み、あ
るいは結晶成長が接点２ｃを通過する際に生ずる急激な
成長界面形状の変化に起因する多結晶の発生が効果的に
抑制されることになる。
１に示すように配置し、上述したようなＧＦ法によるシ
ーディングを行う場合について説明する。先ず、炉内温
度を１２３８℃以上に昇温すると、加熱溶融したガリウ
ム溶液と砒素ガスが反応し、ガリウム砒素融液１０が生
成される。この時、ガリウム砒素融液１０はガリウム溶
液の体積に比較して倍増しており、図２に示すようにボ
ート２内のガリウム砒素融液１０は、断面略三角形状を
した種結晶９の突出端部９ａ側の端面と接触し、図示す
るように、この部分がある程度溶けた状態でシーディン
グが終了する。その際、突出端部９ａの下面形状は肩部
２ｂの傾斜面形状と一致させてあるため、ガリウム砒素
融液１０がシーディングの間に棚部２ａまで回り込むよ
うなことはない。そしてシーディングは肩部２ｂの途中
で終了しているため、棚部２ａと肩部２ｂとの接点２ｃ
より融液１０側、すなわち突出端部９ａ側を起点として
単結晶成長を開始することが可能となる。従って、従来
のような融液の種結晶と棚部との隙間への流れ込み、あ
るいは結晶成長が接点２ｃを通過する際に生ずる急激な
成長界面形状の変化に起因する多結晶の発生が効果的に
抑制されることになる。
【００１４】尚、本形態では結晶成長法をＧＦ法で説明
したが、本発明に係る種結晶の形状はＨＢ法やＶＧＦ法
にも適用可能である。また、本形態ではガリウム砒素単
結晶成長の例で説明したが、これ以外のインジウム砒
素、ガリウム燐、インジウム燐などのボート法化合物半
導体製造にも適用可能である。
したが、本発明に係る種結晶の形状はＨＢ法やＶＧＦ法
にも適用可能である。また、本形態ではガリウム砒素単
結晶成長の例で説明したが、これ以外のインジウム砒
素、ガリウム燐、インジウム燐などのボート法化合物半
導体製造にも適用可能である。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の具体的実施例を説明する。
【００１６】図３に示すように、先ず石英アンプル１内
に、石英ボート２、ガリウム４、砒素５を入れると共
に、このボート２の棚部２ａに図１に示すような形状を
した種結晶９を配置した後、この石英アンプル１を真空
封止した。この種結晶９は図２に示すように、ボート２
の棚部２ａ及び肩部２ｂを連続して占める形状となるよ
うに予め加工したものを使用した。次に、この真空封止
した石英アンプル１を高温炉７と低温炉８からなる単結
晶製造炉６内にセットした後、この高温炉７を約１２３
８℃に、低温炉８を約６００℃にそれぞれ昇温して石英
アンプル１内のガリウム４と砒素５を反応させ、ガリウ
ム砒素融液を作製した。その後、この単結晶製造炉６内
に１．０℃／ｃｍの炉内温度勾配を作り、この温度勾配
を維持したままで徐々に温度を上げ、図２に示すよう
に、ガリウム砒素融液１０を種結晶９に漬けるシーディ
ングを行った。尚、このシーディングでは図示するよう
に種結晶９を肩部２ｂの中央部まで溶かし込みを行っ
た。その後、１．０℃／ｈｒの速度で降温を行い、種結
晶９側から単結晶成長を行った。
に、石英ボート２、ガリウム４、砒素５を入れると共
に、このボート２の棚部２ａに図１に示すような形状を
した種結晶９を配置した後、この石英アンプル１を真空
封止した。この種結晶９は図２に示すように、ボート２
の棚部２ａ及び肩部２ｂを連続して占める形状となるよ
うに予め加工したものを使用した。次に、この真空封止
した石英アンプル１を高温炉７と低温炉８からなる単結
晶製造炉６内にセットした後、この高温炉７を約１２３
８℃に、低温炉８を約６００℃にそれぞれ昇温して石英
アンプル１内のガリウム４と砒素５を反応させ、ガリウ
ム砒素融液を作製した。その後、この単結晶製造炉６内
に１．０℃／ｃｍの炉内温度勾配を作り、この温度勾配
を維持したままで徐々に温度を上げ、図２に示すよう
に、ガリウム砒素融液１０を種結晶９に漬けるシーディ
ングを行った。尚、このシーディングでは図示するよう
に種結晶９を肩部２ｂの中央部まで溶かし込みを行っ
た。その後、１．０℃／ｈｒの速度で降温を行い、種結
晶９側から単結晶成長を行った。
【００１７】そして、このような方法によってφ２”サ
イズのＳｉドープ結晶成長体を２０ロット製作し、それ
ぞれについて検査した結果、全てのロットに上述したよ
うな問題点の現象は見られず全て単結晶という結果を得
た。尚、従来技術では前記した問題点の発生率は１０％
であった。
イズのＳｉドープ結晶成長体を２０ロット製作し、それ
ぞれについて検査した結果、全てのロットに上述したよ
うな問題点の現象は見られず全て単結晶という結果を得
た。尚、従来技術では前記した問題点の発生率は１０％
であった。
【００１８】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、シーディ
ング時の種結晶下部へ融液が流れ込むことがなく、ま
た、結晶成長を肩部途中から開始することができるた
め、多結晶の発生を効果的に解消することができ、Ｇａ
Ａｓ等の化合物半導体単結晶を再現性良く得ることがで
きる。
ング時の種結晶下部へ融液が流れ込むことがなく、ま
た、結晶成長を肩部途中から開始することができるた
め、多結晶の発生を効果的に解消することができ、Ｇａ
Ａｓ等の化合物半導体単結晶を再現性良く得ることがで
きる。
【図１】本発明に係る種結晶の一実施形態を示す単結晶
成長方向断面図である。
成長方向断面図である。
【図２】本発明に係る種結晶を用いたシーディング状態
を示す単結晶成長方向断面図である。
を示す単結晶成長方向断面図である。
【図３】本発明方法に係る化合物半導体単結晶の製造方
法を示す説明図である。
法を示す説明図である。
【図４】従来の種結晶の形状及びこれを用いたシーディ
ング状態を示す単結晶成長方向断面図である。
ング状態を示す単結晶成長方向断面図である。
１ 石英アンプル ２ 石英ボート ２ａ 棚部 ２ｂ 肩部 ２ｃ 接点 ２ｄ 底部 ３ 従来の種結晶 ４ ガリウム ５ 砒素 ６ 単結晶製造炉 ７ 高温炉 ８ 低温炉 ９ 本発明の種結晶 ９ａ 突出端部 １０ 融液
Claims (2)
- 【請求項１】 化合物半導体単結晶となる融液を貯溜す
るボート端部の棚部に位置し、上記半導体単結晶の成長
起点となる種結晶において、成長方向端部を上記棚部よ
り成長方向に突出させると共に、その突出端部の下面を
上記棚部とボート底部との間の肩部の傾斜面と一致する
形状に形成したことを特徴とする化合物半導体単結晶の
種結晶。 - 【請求項２】 半導体単結晶となる融液を貯溜するボー
ト端部の棚部に、上記請求項１記載の種結晶を配置した
後、この種結晶に融液を接触させて上記種結晶を溶解さ
せながらシーディングを行い、その融液が上記棚部に達
する前に種結晶側から単結晶成長を開始するようにした
ことを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23272295A JPH0977586A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 化合物半導体単結晶の種結晶及びこれを用いた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 |
|---|---|---|---|
| JP23272295A JPH0977586A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 化合物半導体単結晶の種結晶及びこれを用いた化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0977586A true JPH0977586A (ja) | 1997-03-25 |
Family
ID=16943767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23272295A Pending JPH0977586A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 化合物半導体単結晶の種結晶及びこれを用いた化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0977586A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107955971A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-04-24 | 有研光电新材料有限责任公司 | 水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法 |
-
1995
- 1995-09-11 JP JP23272295A patent/JPH0977586A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107955971A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-04-24 | 有研光电新材料有限责任公司 | 水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法 |
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