JPH11189499A - 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製造方法Info
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- JPH11189499A JPH11189499A JP9366200A JP36620097A JPH11189499A JP H11189499 A JPH11189499 A JP H11189499A JP 9366200 A JP9366200 A JP 9366200A JP 36620097 A JP36620097 A JP 36620097A JP H11189499 A JPH11189499 A JP H11189499A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 るつぼを収納した結晶成長用容器内外のガス
が常時は接することなくまた成長用容器内外の圧力差に
よる該容器の破損が起こらない方法の開発。 【解決手段】 原料８を納めたるつぼ７を収納する成長
用容器６をヒーター３内に設けた結晶育成装置を高圧容
器１内に設置し、原料を融解し、不活性ガスを高圧容器
内に導入し、原料融液を所定の温度勾配下で冷却固化さ
せる。成長用容器を密閉し、下端を受皿１０と連結した
細管５を取付け、受皿に不活性液体を細管下端部を浸す
よう収容し、原料からの解離ガスと不活性ガスとを遮断
し、前者の容器からの流出を防止する。または、成長用
容器に上部にテーパー付き拡大部１１を具備しそして下
端をテーパー付き受皿１２と開通部１３を介して連結し
た細管５を取付け、受皿に不活性液体を細管下端部を浸
すよう収容し、解離ガスと不活性ガスとを通常は遮断
し、容器内外に圧力差が生じるとき、不活性液体が拡大
部もしくは受皿のテーパーに沿って変位してガスの流出
／流入を許容して圧力差を解消する。
が常時は接することなくまた成長用容器内外の圧力差に
よる該容器の破損が起こらない方法の開発。 【解決手段】 原料８を納めたるつぼ７を収納する成長
用容器６をヒーター３内に設けた結晶育成装置を高圧容
器１内に設置し、原料を融解し、不活性ガスを高圧容器
内に導入し、原料融液を所定の温度勾配下で冷却固化さ
せる。成長用容器を密閉し、下端を受皿１０と連結した
細管５を取付け、受皿に不活性液体を細管下端部を浸す
よう収容し、原料からの解離ガスと不活性ガスとを遮断
し、前者の容器からの流出を防止する。または、成長用
容器に上部にテーパー付き拡大部１１を具備しそして下
端をテーパー付き受皿１２と開通部１３を介して連結し
た細管５を取付け、受皿に不活性液体を細管下端部を浸
すよう収容し、解離ガスと不活性ガスとを通常は遮断
し、容器内外に圧力差が生じるとき、不活性液体が拡大
部もしくは受皿のテーパーに沿って変位してガスの流出
／流入を許容して圧力差を解消する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III-V 族およびII
-VI 族化合物半導体単結晶の製造方法に関し、例えば原
料融液を冷却して垂直方向に単結晶を成長させる垂直グ
ラジェントフリージング（ＶＧＦ）法や垂直ブリッジマ
ン（ＶＢ）法に適用して、るつぼを収納した結晶成長用
容器内外のガスが常時は接することなく、更には成長用
容器内外の圧力差による該容器の破損が起こらないよう
にするに有用な技術に関する。
-VI 族化合物半導体単結晶の製造方法に関し、例えば原
料融液を冷却して垂直方向に単結晶を成長させる垂直グ
ラジェントフリージング（ＶＧＦ）法や垂直ブリッジマ
ン（ＶＢ）法に適用して、るつぼを収納した結晶成長用
容器内外のガスが常時は接することなく、更には成長用
容器内外の圧力差による該容器の破損が起こらないよう
にするに有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ、ＩｎＰなどのIII-V 族化合物
半導体単結晶の工業的な製造方法においては、これら化
合物は融点付近で高い蒸気圧を有するために、原料融液
上をＢ2 Ｏ3 等からなる液体封止剤層で覆う液体封止チ
ョクラルスキー法（ＬＥＣ）法が用いられることが多
い。ＬＥＣ法は、結晶の成長とともに結晶を引上げてい
く方法であり、種付けにより結晶方位が制御可能で、高
純度化し易く、単結晶を安定して得ることができるとい
う長所の他に、大口径で円形のウェハーが得られるとい
う長所がある。しかし、ＬＥＣ法では結晶育成中の結晶
成長方向の温度勾配が大きいため、転位の密度が高いと
いう短所がある。
半導体単結晶の工業的な製造方法においては、これら化
合物は融点付近で高い蒸気圧を有するために、原料融液
上をＢ2 Ｏ3 等からなる液体封止剤層で覆う液体封止チ
ョクラルスキー法（ＬＥＣ）法が用いられることが多
い。ＬＥＣ法は、結晶の成長とともに結晶を引上げてい
く方法であり、種付けにより結晶方位が制御可能で、高
純度化し易く、単結晶を安定して得ることができるとい
う長所の他に、大口径で円形のウェハーが得られるとい
う長所がある。しかし、ＬＥＣ法では結晶育成中の結晶
成長方向の温度勾配が大きいため、転位の密度が高いと
いう短所がある。
【０００３】これに比較して、垂直グラジェントフリー
ジング（ＶＧＦ）法や垂直ブリッジマン（ＶＢ）法は、
結晶育成炉の温度を下げることによりるつぼ中の原料融
液を徐々に冷却して結晶成長を行うため、結晶成長時の
融液中の温度勾配が数十〜数℃／ｃｍであって、ＬＥＣ
法に比べ１桁以上小さいため、熱応力が小さく、転位密
度が少ないという利点を有している。また、これらの方
法は円筒形状の容器内で結晶を育成するので、ＬＥＣ法
などのように形状の制御をする必要がなく、育成した結
晶のほとんどが製品として利用できるため、製造コスト
面でも有利であるという利点もある。
ジング（ＶＧＦ）法や垂直ブリッジマン（ＶＢ）法は、
結晶育成炉の温度を下げることによりるつぼ中の原料融
液を徐々に冷却して結晶成長を行うため、結晶成長時の
融液中の温度勾配が数十〜数℃／ｃｍであって、ＬＥＣ
法に比べ１桁以上小さいため、熱応力が小さく、転位密
度が少ないという利点を有している。また、これらの方
法は円筒形状の容器内で結晶を育成するので、ＬＥＣ法
などのように形状の制御をする必要がなく、育成した結
晶のほとんどが製品として利用できるため、製造コスト
面でも有利であるという利点もある。
【０００４】従来、ＶＧＦ法やＶＢ法は容器壁から双晶
やリネージなどの結晶欠陥が発生しやすいため、単結晶
が得られにくいことが欠点であったが、近年の技術の進
歩により単結晶が得られやすくなり、上記のような利点
があるため、工業的な結晶成長方法として注目されてい
る。
やリネージなどの結晶欠陥が発生しやすいため、単結晶
が得られにくいことが欠点であったが、近年の技術の進
歩により単結晶が得られやすくなり、上記のような利点
があるため、工業的な結晶成長方法として注目されてい
る。
【０００５】例えばＶＧＦ法においては、原料を収納し
たるつぼを結晶成長容器（石英アンプル）に真空密封
し、結晶育成を行うことがほとんどであるが、ＩｎＰな
どのように原料融液の解離圧が高い物質では、ＩｎＰの
分解圧で結晶成長容器が破裂するのを防止するため、高
圧の容器内に結晶成長容器を設置し、アルゴンのような
不活性ガスを導入し、結晶成長容器内外の圧力バランス
をコントロールする必要がある。
たるつぼを結晶成長容器（石英アンプル）に真空密封
し、結晶育成を行うことがほとんどであるが、ＩｎＰな
どのように原料融液の解離圧が高い物質では、ＩｎＰの
分解圧で結晶成長容器が破裂するのを防止するため、高
圧の容器内に結晶成長容器を設置し、アルゴンのような
不活性ガスを導入し、結晶成長容器内外の圧力バランス
をコントロールする必要がある。
【０００６】そのため幾つかの試みがあるが、石英アン
プル内にるつぼを密閉する方法は、石英アンプル内の圧
力を正確に知ることが困難なので、石英アンプル内の温
度で圧力を推定するが、石英アンプル内外の圧力に大き
な差ができる場合もあり、石英アンプルが圧力差により
破損するという欠点がある。石英アンプルを用いずに、
ＬＥＣ法と同じように、るつぼ内で原料融液をＢ2Ｏ3
などのような液体封止材で覆い、高圧容器内で不活性ガ
スを印加しながら結晶育成する方法もあるが、この方法
は昇温時あるいは原料融解時に、高圧容器内に原料成分
が飛散することは免れないので、原料融液の組成が変動
する。また、飛散した原料成分は高圧容器内に付着する
ので、結晶成長毎に高圧容器を清掃する必要があり、清
掃前後にヒーターの取り外しと取り付けを行うため、結
晶育成毎に炉の温度分布が変動するという欠点がある。
また、るつぼを入れる成長用容器を密封せず、原料成分
が成長用容器外から漏れ難くし、かつ内外の圧力が同等
となるようにするため、特開平１−３７４９７号に見ら
れるように容器に細孔を設けたり、また特許２５７６２
３９号に見られるように容器に圧力バランスのための屈
曲した細管やラビリンス構造を持つ圧力緩衝通路を設け
る方法も提案されているが、細孔や細管からの原料成分
の飛散を完全に防ぐことはできないので、上記方法と同
様に原料組成の変動や高圧容器内の清掃が必要という問
題がある。ラビリンス構造を持つ圧力緩衝通路は作製が
複雑である。
プル内にるつぼを密閉する方法は、石英アンプル内の圧
力を正確に知ることが困難なので、石英アンプル内の温
度で圧力を推定するが、石英アンプル内外の圧力に大き
な差ができる場合もあり、石英アンプルが圧力差により
破損するという欠点がある。石英アンプルを用いずに、
ＬＥＣ法と同じように、るつぼ内で原料融液をＢ2Ｏ3
などのような液体封止材で覆い、高圧容器内で不活性ガ
スを印加しながら結晶育成する方法もあるが、この方法
は昇温時あるいは原料融解時に、高圧容器内に原料成分
が飛散することは免れないので、原料融液の組成が変動
する。また、飛散した原料成分は高圧容器内に付着する
ので、結晶成長毎に高圧容器を清掃する必要があり、清
掃前後にヒーターの取り外しと取り付けを行うため、結
晶育成毎に炉の温度分布が変動するという欠点がある。
また、るつぼを入れる成長用容器を密封せず、原料成分
が成長用容器外から漏れ難くし、かつ内外の圧力が同等
となるようにするため、特開平１−３７４９７号に見ら
れるように容器に細孔を設けたり、また特許２５７６２
３９号に見られるように容器に圧力バランスのための屈
曲した細管やラビリンス構造を持つ圧力緩衝通路を設け
る方法も提案されているが、細孔や細管からの原料成分
の飛散を完全に防ぐことはできないので、上記方法と同
様に原料組成の変動や高圧容器内の清掃が必要という問
題がある。ラビリンス構造を持つ圧力緩衝通路は作製が
複雑である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の方法
のように、るつぼを収納した結晶成長用容器が圧力差に
より破損することや原料組成の変動、そして結晶育成毎
に炉の温度分布が変動するという欠点を解決するため、
るつぼを収納した結晶成長用容器内外のガスが常時は接
することなく、かつ成長用容器内外の圧力差による該容
器の破損が起こらない方法の開発を課題とするものであ
る。
のように、るつぼを収納した結晶成長用容器が圧力差に
より破損することや原料組成の変動、そして結晶育成毎
に炉の温度分布が変動するという欠点を解決するため、
るつぼを収納した結晶成長用容器内外のガスが常時は接
することなく、かつ成長用容器内外の圧力差による該容
器の破損が起こらない方法の開発を課題とするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】こうした課題に対して、
本発明者は、高圧容器内のるつぼを収納する成長用容器
を密閉し、成長用容器に細管を取付け、るつぼを入れる
成長用容器内外のガスが常時は接することがないよう、
原料成分とは反応しないＢ2 Ｏ3 等の封止用不活性液体
で閉塞することを想到した。こうすることにより、構成
成分ガスが成長用容器から流出するのを防止することが
できる。かくして、本発明は、化合物半導体原料を納め
たるつぼを収納する成長用容器を加熱炉内に設けた結晶
育成装置を高圧容器内に設置し、前記原料を加熱融解
し、該化合物半導体の解離圧と同程度の圧力で不活性ガ
スを前記高圧容器内に導入して前記成長用容器に印加し
ながら、原料融液を所定の温度勾配下で徐々に冷却固化
させることにより化合物半導体単結晶を育成する化合物
半導体単結晶の製造方法において、前記成長用容器を密
閉し、該成長用容器に下端を受皿と連結した細管を取付
け、該受皿に封止用不活性液体を細管下端部を浸すよう
収容して、原料融液から解離した構成成分ガスと高圧容
器内の不活性ガスとを遮断し、構成成分ガスが成長用容
器から流出するのを防止することを特徴とする化合物半
導体単結晶の製造方法を提供する。
本発明者は、高圧容器内のるつぼを収納する成長用容器
を密閉し、成長用容器に細管を取付け、るつぼを入れる
成長用容器内外のガスが常時は接することがないよう、
原料成分とは反応しないＢ2 Ｏ3 等の封止用不活性液体
で閉塞することを想到した。こうすることにより、構成
成分ガスが成長用容器から流出するのを防止することが
できる。かくして、本発明は、化合物半導体原料を納め
たるつぼを収納する成長用容器を加熱炉内に設けた結晶
育成装置を高圧容器内に設置し、前記原料を加熱融解
し、該化合物半導体の解離圧と同程度の圧力で不活性ガ
スを前記高圧容器内に導入して前記成長用容器に印加し
ながら、原料融液を所定の温度勾配下で徐々に冷却固化
させることにより化合物半導体単結晶を育成する化合物
半導体単結晶の製造方法において、前記成長用容器を密
閉し、該成長用容器に下端を受皿と連結した細管を取付
け、該受皿に封止用不活性液体を細管下端部を浸すよう
収容して、原料融液から解離した構成成分ガスと高圧容
器内の不活性ガスとを遮断し、構成成分ガスが成長用容
器から流出するのを防止することを特徴とする化合物半
導体単結晶の製造方法を提供する。
【０００９】更に、成長用容器内外に圧力差が生じると
きに対処するべく、圧力差が生じるとき前記封止用不活
性液体が原料融液から解離した構成成分ガスの流出もし
くは高圧容器内の不活性ガスの流入を許容することを検
討した。鋭意研究の結果、上部にテーパー付き拡大部を
具備しそして下端をテーパー付き受皿と開通部を介して
連結した細管を使用し、細管下端部を封止用不活性液体
で閉塞して原料融液から解離した構成成分ガスと高圧容
器内の不活性ガスとを通常は遮断し、前記成長用容器内
外に圧力差が生じるとき、前記封止用不活性液体が前記
テーパー付き拡大部もしくはテーパー付き受皿のテーパ
ーに沿って変位して薄くなりバランスを失った部分を通
して構成成分ガスの流出もしくは不活性ガスの流入を許
容して該圧力差を解消させることによりその実現に成功
した。かくして、本発明はまた、化合物半導体原料を納
めたるつぼを収納する成長用容器を加熱炉内に設けた結
晶育成装置を高圧容器内に設置し、前記原料を加熱融解
し、該化合物半導体の解離圧と同程度の圧力で不活性ガ
スを前記高圧容器内に導入して前記成長用容器に印加し
ながら、原料融液を所定の温度勾配下で徐々に冷却固化
させることにより化合物半導体単結晶を育成する化合物
半導体単結晶の製造方法において、前記成長用容器を密
閉し、該成長用容器に上部にテーパー付き拡大部を具備
しそして下端をテーパー付き受皿と開通部を介して連結
した細管を取付け、該受皿に封止用不活性液体を細管下
端部を浸すよう収容して、細管下端部を封止用不活性液
体で閉塞して原料融液から解離した構成成分ガスと高圧
容器内の不活性ガスとを通常は遮断し、前記成長用容器
内外に圧力差が生じるとき、前記封止用不活性液体が前
記テーパー付き拡大部もしくはテーパー付き受皿のテー
パーに沿って変位して構成成分ガスの流出もしくは不活
性ガスの流入を許容して該圧力差を解消することを特徴
とする化合物半導体単結晶の製造方法をも提供する。
きに対処するべく、圧力差が生じるとき前記封止用不活
性液体が原料融液から解離した構成成分ガスの流出もし
くは高圧容器内の不活性ガスの流入を許容することを検
討した。鋭意研究の結果、上部にテーパー付き拡大部を
具備しそして下端をテーパー付き受皿と開通部を介して
連結した細管を使用し、細管下端部を封止用不活性液体
で閉塞して原料融液から解離した構成成分ガスと高圧容
器内の不活性ガスとを通常は遮断し、前記成長用容器内
外に圧力差が生じるとき、前記封止用不活性液体が前記
テーパー付き拡大部もしくはテーパー付き受皿のテーパ
ーに沿って変位して薄くなりバランスを失った部分を通
して構成成分ガスの流出もしくは不活性ガスの流入を許
容して該圧力差を解消させることによりその実現に成功
した。かくして、本発明はまた、化合物半導体原料を納
めたるつぼを収納する成長用容器を加熱炉内に設けた結
晶育成装置を高圧容器内に設置し、前記原料を加熱融解
し、該化合物半導体の解離圧と同程度の圧力で不活性ガ
スを前記高圧容器内に導入して前記成長用容器に印加し
ながら、原料融液を所定の温度勾配下で徐々に冷却固化
させることにより化合物半導体単結晶を育成する化合物
半導体単結晶の製造方法において、前記成長用容器を密
閉し、該成長用容器に上部にテーパー付き拡大部を具備
しそして下端をテーパー付き受皿と開通部を介して連結
した細管を取付け、該受皿に封止用不活性液体を細管下
端部を浸すよう収容して、細管下端部を封止用不活性液
体で閉塞して原料融液から解離した構成成分ガスと高圧
容器内の不活性ガスとを通常は遮断し、前記成長用容器
内外に圧力差が生じるとき、前記封止用不活性液体が前
記テーパー付き拡大部もしくはテーパー付き受皿のテー
パーに沿って変位して構成成分ガスの流出もしくは不活
性ガスの流入を許容して該圧力差を解消することを特徴
とする化合物半導体単結晶の製造方法をも提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、高圧容器１内に設置され
た結晶育成装置を示す。結晶育成装置は、蓋２により閉
止されたヒーター３を有する加熱炉を備え、その内部
で、ＩｎＰのような化合物半導体原料８を納めたるつぼ
７を収納する成長用容器６が保温材としての成長用容器
支持台９上に載置されている。るつぼ内には、封止材と
してＢ2Ｏ3 を充填しておくことが推奨される。成長用
容器は密閉されている。結晶育成装置を高圧容器内に設
置し、この成長用容器をヒーターにより加熱して炉内を
昇温し、原料を加熱融解し原料融液とする。このとき、
原料融液から解離した構成成分ガスが成長用容器から流
出するのを防止するため、高圧容器にアルゴンのような
不活性ガスが導入される。化合物半導体の解離圧と同程
度の圧力でアルゴンのような不活性ガスを前記高圧容器
内に導入して前記成長用容器に印加しながら、原料融液
を所定の温度勾配下で徐々に冷却固化させることにより
化合物半導体単結晶が育成される。詳しくは、るつぼの
底部が原料の融点となり、上部ほどのその融点より高く
なるよう、結晶育成炉の温度を調整し、温度の安定を十
分に待った後、結晶の成長速度が所定の速度（例えば約
１ｍｍ／ｈ）となるよう、結晶育成炉が降温され、結晶
の育成が開始される。
た結晶育成装置を示す。結晶育成装置は、蓋２により閉
止されたヒーター３を有する加熱炉を備え、その内部
で、ＩｎＰのような化合物半導体原料８を納めたるつぼ
７を収納する成長用容器６が保温材としての成長用容器
支持台９上に載置されている。るつぼ内には、封止材と
してＢ2Ｏ3 を充填しておくことが推奨される。成長用
容器は密閉されている。結晶育成装置を高圧容器内に設
置し、この成長用容器をヒーターにより加熱して炉内を
昇温し、原料を加熱融解し原料融液とする。このとき、
原料融液から解離した構成成分ガスが成長用容器から流
出するのを防止するため、高圧容器にアルゴンのような
不活性ガスが導入される。化合物半導体の解離圧と同程
度の圧力でアルゴンのような不活性ガスを前記高圧容器
内に導入して前記成長用容器に印加しながら、原料融液
を所定の温度勾配下で徐々に冷却固化させることにより
化合物半導体単結晶が育成される。詳しくは、るつぼの
底部が原料の融点となり、上部ほどのその融点より高く
なるよう、結晶育成炉の温度を調整し、温度の安定を十
分に待った後、結晶の成長速度が所定の速度（例えば約
１ｍｍ／ｈ）となるよう、結晶育成炉が降温され、結晶
の育成が開始される。
【００１１】図２は、化合物半導体原料８を納めたるつ
ぼ７を収納する密閉された成長用容器６の一具体例を示
す。成長用容器の上端には、下端を受皿１０と連結した
細管５を取付け、受皿１０にはＢ2 Ｏ3 のような原料成
分と反応しない封止用不活性液体Ｓを細管下端部を浸す
よう収容してある。封止用不活性液体Ｓは、原料融液か
ら解離した構成成分ガスと高圧容器内の不活性ガスとを
遮断し、構成成分ガスが成長用容器から流出するのを防
止する役目をなす。なお、この場合、内圧又は外圧が高
くなった場合にＢ2 Ｏ3 が成長用容器内外に飛散するこ
とを防止するため、細管５の高さ、Ｂ2 Ｏ3 への浸漬深
さを調整する必要がある。
ぼ７を収納する密閉された成長用容器６の一具体例を示
す。成長用容器の上端には、下端を受皿１０と連結した
細管５を取付け、受皿１０にはＢ2 Ｏ3 のような原料成
分と反応しない封止用不活性液体Ｓを細管下端部を浸す
よう収容してある。封止用不活性液体Ｓは、原料融液か
ら解離した構成成分ガスと高圧容器内の不活性ガスとを
遮断し、構成成分ガスが成長用容器から流出するのを防
止する役目をなす。なお、この場合、内圧又は外圧が高
くなった場合にＢ2 Ｏ3 が成長用容器内外に飛散するこ
とを防止するため、細管５の高さ、Ｂ2 Ｏ3 への浸漬深
さを調整する必要がある。
【００１２】図３は、るつぼ７を収納する密閉された成
長用容器６の別の具体例を示す。ここでは、密閉された
成長用容器６に上部にテーパー付き拡大部１１を具備し
そして下端をテーパー付き受皿１２と開通部１３を介し
て連結した細管５を取付け、受皿１２にはＢ2 Ｏ3 のよ
うな原料成分と反応しない封止用不活性液体Ｓが細管下
端部を浸すよう収容してある。開通部１３は、孔として
示してあるが、支持脚間に形成された開口部等適宜の形
態をとることができる。これにより、通常は、細管下端
部は封止用不活性液体で閉塞され、原料融液から解離し
た構成成分ガスと高圧容器内の不活性ガスとを遮断して
いる。成長用容器内外に圧力差が生じるとき、封止用不
活性液体Ｓが前記テーパー付き拡大部もしくはテーパー
付き受皿のテーパーに沿って変位して構成成分ガスの流
出もしくは不活性ガスの流入を許容してその圧力差を解
消する。
長用容器６の別の具体例を示す。ここでは、密閉された
成長用容器６に上部にテーパー付き拡大部１１を具備し
そして下端をテーパー付き受皿１２と開通部１３を介し
て連結した細管５を取付け、受皿１２にはＢ2 Ｏ3 のよ
うな原料成分と反応しない封止用不活性液体Ｓが細管下
端部を浸すよう収容してある。開通部１３は、孔として
示してあるが、支持脚間に形成された開口部等適宜の形
態をとることができる。これにより、通常は、細管下端
部は封止用不活性液体で閉塞され、原料融液から解離し
た構成成分ガスと高圧容器内の不活性ガスとを遮断して
いる。成長用容器内外に圧力差が生じるとき、封止用不
活性液体Ｓが前記テーパー付き拡大部もしくはテーパー
付き受皿のテーパーに沿って変位して構成成分ガスの流
出もしくは不活性ガスの流入を許容してその圧力差を解
消する。
【００１３】つまり、図４に示すように、成長用容器の
内圧が高くなった場合、Ｂ2 Ｏ3 は容器内の構成成分ガ
スに押し上げられて液面が高くなるが、Ｂ2 Ｏ3 を入れ
た容器には、上部に行くにつれて直径が大きくなるテー
パー付き拡大部１１が設けられているため、Ｂ2 Ｏ3 の
厚さが薄くなり一部がバランスを失い、容器内部のガス
が外に放出される（ａ）。他方、容器の内圧が下がった
場合は、同様に受皿１２に設けられたテーパー部でＢ2
Ｏ3 が薄くなっているため、バランスを失い容器内に不
活性ガスがはいり、内外の圧力差がなくなる（ｃ）。成
長用容器内外に圧力差がない場合には、（ｂ）に示すよ
うに、細管下端部は封止用不活性液体で閉塞され、原料
融液から解離した構成成分ガスと高圧容器内の不活性ガ
スとを遮断しており、ガスの移動はない。
内圧が高くなった場合、Ｂ2 Ｏ3 は容器内の構成成分ガ
スに押し上げられて液面が高くなるが、Ｂ2 Ｏ3 を入れ
た容器には、上部に行くにつれて直径が大きくなるテー
パー付き拡大部１１が設けられているため、Ｂ2 Ｏ3 の
厚さが薄くなり一部がバランスを失い、容器内部のガス
が外に放出される（ａ）。他方、容器の内圧が下がった
場合は、同様に受皿１２に設けられたテーパー部でＢ2
Ｏ3 が薄くなっているため、バランスを失い容器内に不
活性ガスがはいり、内外の圧力差がなくなる（ｃ）。成
長用容器内外に圧力差がない場合には、（ｂ）に示すよ
うに、細管下端部は封止用不活性液体で閉塞され、原料
融液から解離した構成成分ガスと高圧容器内の不活性ガ
スとを遮断しており、ガスの移動はない。
【００１４】るつぼを入れる成長用容器には、石英やｐ
ＢＮ等のガスの透過性の低い材質を用いることが望まし
く、Ｂ2 Ｏ3 のような封止用不活性液体入ったテーパー
のつ受皿には、半導体材料及びＢ2 Ｏ3 と反応性の低い
材料を使用することが望ましい。
ＢＮ等のガスの透過性の低い材質を用いることが望まし
く、Ｂ2 Ｏ3 のような封止用不活性液体入ったテーパー
のつ受皿には、半導体材料及びＢ2 Ｏ3 と反応性の低い
材料を使用することが望ましい。
【００１５】
【実施例】直径２インチで厚さ１ｍｍのｐＢＮ製るつぼ
の種結晶設置部に種結晶を入れ、さらにるつぼ内に約
１．５ｋｇのＩｎＰ多結晶と３０ｇのＢ2 Ｏ3 を入れ
た。続いて、石英製の容器にるつぼをいれて、図３に示
すような細管及び受皿を備える成長用容器容器の受皿内
にＢ2 Ｏ3 を１００ｇ程度いれ、容器を高圧容器内に設
置した。原料収納部及び容器上部にあるＢ2 Ｏ3 収納部
をそれぞれ所定の温度になるように昇温し、高圧容器内
の圧力が、原料成分の解離圧よりも数気圧高くなるよう
にアルゴンガスを印加する。ＩｎＰの場合、比較的低い
温度で解離しＰが蒸気となるので、Ｂ2 Ｏ3 収納部の温
度は早い段階で融点になるように加熱する必要がある。
原料を１０８０℃以上で融解した後、４５ａｔｍのアル
ゴン圧力下で一定時間保持し、結晶育成を行い、結晶育
成後、徐々に炉内温度を下げた。結晶成長後の炉内には
Ｐの飛散がなく、融液からＰが解離し蒸気となった形跡
は見られなかった。また、得られた結晶は直径約２イン
チで全長約１２ｃｍであり、結晶の全ての位置で組成変
動による異常な固化はなかった。作業中、Ｂ2 Ｏ3 液体
の移動は見られたが、成長用容器内外へのＢ2 Ｏ3 の飛
散は起こらなかった。
の種結晶設置部に種結晶を入れ、さらにるつぼ内に約
１．５ｋｇのＩｎＰ多結晶と３０ｇのＢ2 Ｏ3 を入れ
た。続いて、石英製の容器にるつぼをいれて、図３に示
すような細管及び受皿を備える成長用容器容器の受皿内
にＢ2 Ｏ3 を１００ｇ程度いれ、容器を高圧容器内に設
置した。原料収納部及び容器上部にあるＢ2 Ｏ3 収納部
をそれぞれ所定の温度になるように昇温し、高圧容器内
の圧力が、原料成分の解離圧よりも数気圧高くなるよう
にアルゴンガスを印加する。ＩｎＰの場合、比較的低い
温度で解離しＰが蒸気となるので、Ｂ2 Ｏ3 収納部の温
度は早い段階で融点になるように加熱する必要がある。
原料を１０８０℃以上で融解した後、４５ａｔｍのアル
ゴン圧力下で一定時間保持し、結晶育成を行い、結晶育
成後、徐々に炉内温度を下げた。結晶成長後の炉内には
Ｐの飛散がなく、融液からＰが解離し蒸気となった形跡
は見られなかった。また、得られた結晶は直径約２イン
チで全長約１２ｃｍであり、結晶の全ての位置で組成変
動による異常な固化はなかった。作業中、Ｂ2 Ｏ3 液体
の移動は見られたが、成長用容器内外へのＢ2 Ｏ3 の飛
散は起こらなかった。
【００１６】
【発明の効果】本発明を用いれば、石英アンプル内にる
つぼを密封する方法のように、石英アンプル内外の圧力
に大きな差ができる場合もあり、石英アンプルが圧力差
により破損するという欠点もなく、ＬＥＣ法と同じよう
に原料融液をＢ2 Ｏ3 などのような液体封止材で覆い、
高圧容器内で不活性ガスを印加しながら結晶育成する方
法のように、高圧容器内に原料成分が飛散し原料融液の
組成が変動するなどの欠点がない。また、通常は容器内
外のガスはＢ2 Ｏ3 によって遮断されており、圧力差が
生じたときのみにガスの流出・流入が起こるので、原料
成分が高圧容器内に飛散することはほとんどない。
つぼを密封する方法のように、石英アンプル内外の圧力
に大きな差ができる場合もあり、石英アンプルが圧力差
により破損するという欠点もなく、ＬＥＣ法と同じよう
に原料融液をＢ2 Ｏ3 などのような液体封止材で覆い、
高圧容器内で不活性ガスを印加しながら結晶育成する方
法のように、高圧容器内に原料成分が飛散し原料融液の
組成が変動するなどの欠点がない。また、通常は容器内
外のガスはＢ2 Ｏ3 によって遮断されており、圧力差が
生じたときのみにガスの流出・流入が起こるので、原料
成分が高圧容器内に飛散することはほとんどない。
【００１７】なお、上記各実施例においてはＩｎＰ単結
晶の育成について説明したが、本発明はかかる実施例に
限定されるものではなく、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＣｄＴｅ
等、III-V 族およびII-VI 族化合物半導体単結晶の育成
に適用できる。
晶の育成について説明したが、本発明はかかる実施例に
限定されるものではなく、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＣｄＴｅ
等、III-V 族およびII-VI 族化合物半導体単結晶の育成
に適用できる。
【図１】高圧容器１内に設置された結晶育成装置を示す
縱断面図である。
縱断面図である。
【図２】化合物半導体原料を納めたるつぼを収納する密
閉された成長用容器の一具体例を示す断面図である。
閉された成長用容器の一具体例を示す断面図である。
【図３】化合物半導体原料を納めたるつぼを収納する密
閉された成長用容器のまた別の具体例を示す断面図であ
る。
閉された成長用容器のまた別の具体例を示す断面図であ
る。
【図４】成長用容器内外の圧力差による封止用不活性液
体の配置を示す説明図であり、（ａ）はＰ外＜Ｐ内：構
成成分ガスの流出、（ｂ）Ｐ外＝Ｐ内：ガスの移動なし
（ｃ）Ｐ＞Ｐ内：不活性ガスの流入の状態を示す。
体の配置を示す説明図であり、（ａ）はＰ外＜Ｐ内：構
成成分ガスの流出、（ｂ）Ｐ外＝Ｐ内：ガスの移動なし
（ｃ）Ｐ＞Ｐ内：不活性ガスの流入の状態を示す。
１：高圧容器 ２：蓋 ３：ヒーター ５：細管 ６：成長用容器 ７：るつぼ ８：育成原料 ９：成長用容器支持台 １０：受皿 １１：拡大部 １２：テーパー付受皿 １３：開通部 Ｓ：封止用不活性液体
Claims (2)
- 【請求項１】 化合物半導体原料を納めたるつぼを収納
する成長用容器を加熱炉内に設けた結晶育成装置を高圧
容器内に設置し、前記原料を加熱融解し、該化合物半導
体の解離圧と同程度の圧力で不活性ガスを前記高圧容器
内に導入して前記成長用容器に印加しながら、原料融液
を所定の温度勾配下で徐々に冷却固化させることにより
化合物半導体単結晶を育成する化合物半導体単結晶の製
造方法において、前記成長用容器を密閉し、該成長用容
器に下端を受皿と連結した細管を取付け、該受皿に封止
用不活性液体を細管下端部を浸すよう収容して、原料融
液から解離した構成成分ガスと高圧容器内の不活性ガス
とを遮断し、構成成分ガスが成長用容器から流出するの
を防止することを特徴とする化合物半導体単結晶の製造
方法。 - 【請求項２】 化合物半導体原料を納めたるつぼを収納
する成長用容器を加熱炉内に設けた結晶育成装置を高圧
容器内に設置し、前記原料を加熱融解し、該化合物半導
体の解離圧と同程度の圧力で不活性ガスを前記高圧容器
内に導入して前記成長用容器に印加しながら、原料融液
を所定の温度勾配下で徐々に冷却固化させることにより
化合物半導体単結晶を育成する化合物半導体単結晶の製
造方法において、前記成長用容器を密閉し、該成長用容
器に上部にテーパー付き拡大部を具備しそして下端をテ
ーパー付き受皿と開通部を介して連結した細管を取付
け、該受皿に封止用不活性液体を細管下端部を浸すよう
収容して、細管下端部を封止用不活性液体で閉塞して原
料融液から解離した構成成分ガスと高圧容器内の不活性
ガスとを通常は遮断し、前記成長用容器内外に圧力差が
生じるとき、前記封止用不活性液体が前記テーパー付き
拡大部もしくはテーパー付き受皿のテーパーに沿って変
位して構成成分ガスの流出もしくは不活性ガスの流入を
許容して該圧力差を解消する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 |
|---|---|---|---|
| JP9366200A JPH11189499A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP9366200A JPH11189499A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11189499A true JPH11189499A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18486176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9366200A Withdrawn JPH11189499A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11189499A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008201672A (ja) * | 2003-03-13 | 2008-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＩｎＰ基板及びその製造方法 |
| JP2009132548A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長装置および成長方法 |
| US10892172B2 (en) | 2017-02-06 | 2021-01-12 | Planar Semiconductor, Inc. | Removal of process effluents |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP9366200A patent/JPH11189499A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008201672A (ja) * | 2003-03-13 | 2008-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＩｎＰ基板及びその製造方法 |
| JP2009132548A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長装置および成長方法 |
| US10892172B2 (en) | 2017-02-06 | 2021-01-12 | Planar Semiconductor, Inc. | Removal of process effluents |
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