JPS58194794A - 単結晶引き上げ方法 - Google Patents
単結晶引き上げ方法Info
- Publication number
- JPS58194794A JPS58194794A JP7488382A JP7488382A JPS58194794A JP S58194794 A JPS58194794 A JP S58194794A JP 7488382 A JP7488382 A JP 7488382A JP 7488382 A JP7488382 A JP 7488382A JP S58194794 A JPS58194794 A JP S58194794A
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- JP
- Japan
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- single crystal
- molten material
- crystal
- molten
- pulling
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B27/00—Single-crystal growth under a protective fluid
- C30B27/02—Single-crystal growth under a protective fluid by pulling from a melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明にａｆｇ融体から単結晶金引き上げる単結晶引き
上げ方法に関する。
上げ方法に関する。
今日の高密度集積回路素子Ｖはじめとする半導体所業の
発展は顕著であるが、この原動力となったもＶに、半導
体素子！ｌ令プロセスの改善と共和。
発展は顕著であるが、この原動力となったもＶに、半導
体素子！ｌ令プロセスの改善と共和。
その原材料である半導体単結晶（以後単結晶と称する）
の高品質化があげられる０例えばシリコン（８轟）亀結
１％についてみれば、代表的な格子欠陥である転位は勿
論のこと、孤立した格子欠陥である＠素析出物等の微小
欠陥を少くする技術も開発さ几、無転位無欠陥の引き上
は単結晶（チ１クラルスキー単結晶、以後Ｃ２単結晶と
称丁心）が容易に入手でき々・このよりな８１単結晶の
高品質化と相俊って、＠ｌｌ１１７ＪＯ工技術が進嗟し
、今日では、実効ゲート長駒１μ−の金属−酸化物−シ
リコン電界効果トランジスタＣＭ０８ＦＥＴ）ｋ含む高
密度集積でかつ、高速の８１デバイスが製作されるよう
になり罠、しかしながら、同ｍ蜜の寸法精度で比較下る
ならば８１単結晶１９電子移動度の大きな砒化ガリウム
（Ｇ麿Ａ＠）単結晶を原材料として電界効果トランジス
＃（ＩＦ１１ｉ〒）ｔ″製作た万が、Ｌり優利であるこ
とから６０１１人ｌ単結晶特に、本質的に不純物濃賓を
域じた高純［ＧａＡｓ単結晶に対する必要性が増加して
−るＯが現状である・上記のＧａＡｓ単結晶ＯＩｌ造方
法として框、従来石英ボート中で高周波加熱又は抵抗加
熱法にｌり高温でＧａとムｓｔ−合成して、ＧａＡｓの
溶融液（溶融１１１ｊ１２３８℃以上）を形放し、石英
ボートの一端に置かれた電子凧結晶に溶融液を擾融させ
窺後に、高量ｆｆ加熱又は抵抗加熱源に対して、溶融液
からなるｆｎ融帯ｔ−Ｊかさせることにエリ単結晶γ辰
長させる、いわゆるポート成長法ＣＢＧ法）。
の高品質化があげられる０例えばシリコン（８轟）亀結
１％についてみれば、代表的な格子欠陥である転位は勿
論のこと、孤立した格子欠陥である＠素析出物等の微小
欠陥を少くする技術も開発さ几、無転位無欠陥の引き上
は単結晶（チ１クラルスキー単結晶、以後Ｃ２単結晶と
称丁心）が容易に入手でき々・このよりな８１単結晶の
高品質化と相俊って、＠ｌｌ１１７ＪＯ工技術が進嗟し
、今日では、実効ゲート長駒１μ−の金属−酸化物−シ
リコン電界効果トランジスタＣＭ０８ＦＥＴ）ｋ含む高
密度集積でかつ、高速の８１デバイスが製作されるよう
になり罠、しかしながら、同ｍ蜜の寸法精度で比較下る
ならば８１単結晶１９電子移動度の大きな砒化ガリウム
（Ｇ麿Ａ＠）単結晶を原材料として電界効果トランジス
＃（ＩＦ１１ｉ〒）ｔ″製作た万が、Ｌり優利であるこ
とから６０１１人ｌ単結晶特に、本質的に不純物濃賓を
域じた高純［ＧａＡｓ単結晶に対する必要性が増加して
−るＯが現状である・上記のＧａＡｓ単結晶ＯＩｌ造方
法として框、従来石英ボート中で高周波加熱又は抵抗加
熱法にｌり高温でＧａとムｓｔ−合成して、ＧａＡｓの
溶融液（溶融１１１ｊ１２３８℃以上）を形放し、石英
ボートの一端に置かれた電子凧結晶に溶融液を擾融させ
窺後に、高量ｆｆ加熱又は抵抗加熱源に対して、溶融液
からなるｆｎ融帯ｔ−Ｊかさせることにエリ単結晶γ辰
長させる、いわゆるポート成長法ＣＢＧ法）。
あるいは、石英２はパイロリティックカーボン（ＰＢＮ
）からなるルツゲの中にＧ ａ Ａ ｓの溶融液を形成
し％被溶融液に接してその上部に酸化硼素（Ｂ、Ｏｓ）
の溶ＷＩＡｔｌｌｖｒかぶぜて蒸気圧の高い砒素元素の
蒸発を防ぎ、°かつこのＢ、０．溶ｌｌＩ＆液！通過し
て上から所望の結晶方位ｔ４１つ種子単結Ａｔ−ＧａＡ
ｓ嬉融液１ｃ１１！−触させた後に、除去に種子結晶を
上方に引き上げるこξによって単結Ｉ＆菅成長嘔せる、
いわゆる溶融液カプセル引上法（Ｌｌｑｕｌｄ １！ｆ
ｎｃａｐｓｕｌａｔｌｏｎ Ｃｚｏｅｈｒａｌｓｋ１法
、ＬＥＣ法）Ｖ二つの方法が殆んどで多る。特に近来、
高純変ＧａＡｍ単結晶を得る目的から１石英にＸる８１
不純物の混入を避けるため、上記の二つの方法のうちＰ
ＢＮルツが利用のＬＥＣ法が注目を集めている。
）からなるルツゲの中にＧ ａ Ａ ｓの溶融液を形成
し％被溶融液に接してその上部に酸化硼素（Ｂ、Ｏｓ）
の溶ＷＩＡｔｌｌｖｒかぶぜて蒸気圧の高い砒素元素の
蒸発を防ぎ、°かつこのＢ、０．溶ｌｌＩ＆液！通過し
て上から所望の結晶方位ｔ４１つ種子単結Ａｔ−ＧａＡ
ｓ嬉融液１ｃ１１！−触させた後に、除去に種子結晶を
上方に引き上げるこξによって単結Ｉ＆菅成長嘔せる、
いわゆる溶融液カプセル引上法（Ｌｌｑｕｌｄ １！ｆ
ｎｃａｐｓｕｌａｔｌｏｎ Ｃｚｏｅｈｒａｌｓｋ１法
、ＬＥＣ法）Ｖ二つの方法が殆んどで多る。特に近来、
高純変ＧａＡｍ単結晶を得る目的から１石英にＸる８１
不純物の混入を避けるため、上記の二つの方法のうちＰ
ＢＮルツが利用のＬＥＣ法が注目を集めている。
この方法に１９１最近でに比抵抗値１０Ｑａｍ以上のア
ンドープ（不Ｍ＊ｍａｌｌ＋ ） ＧａＡｓ 単１１１
晶ｔｊ１ｍ作されるようＷｃ’＆って＾る。
ンドープ（不Ｍ＊ｍａｌｌ＋ ） ＧａＡｓ 単１１１
晶ｔｊ１ｍ作されるようＷｃ’＆って＾る。
然るに−７で、ＬＥＣ法ＧａＡｓＪｌ結晶は一般に。
転位の存在に起因するエッチビット密度（ＢＰｎ）が１
０４〜１／−以上と１めで高密度であり１通常のＬＥＣ
法ではこｒＬ會減少せしめるのは′ｉ＃烏ではない、結
晶中に転位ｆＩｘあると、そのような材料を使った半導
体デバイスの電気的、光学的特性ｆｆｉ悪くなっ７ｔう
、１常を示すことがよく知らｎており。
０４〜１／−以上と１めで高密度であり１通常のＬＥＣ
法ではこｒＬ會減少せしめるのは′ｉ＃烏ではない、結
晶中に転位ｆＩｘあると、そのような材料を使った半導
体デバイスの電気的、光学的特性ｆｆｉ悪くなっ７ｔう
、１常を示すことがよく知らｎており。
半導体デバイスの製作に用−られるｌｌＬ結＆【−転位
等の格子欠陥が含まれｔｂ−こごが望ましい−ＧａＡｓ
単結晶を原材料ごする半導体デバイスにおいても１１Ｐ
Ｄの少ないアンドープＧａＡｓ単結晶の出現が侍たれて
ｒる。
等の格子欠陥が含まれｔｂ−こごが望ましい−ＧａＡｓ
単結晶を原材料ごする半導体デバイスにおいても１１Ｐ
Ｄの少ないアンドープＧａＡｓ単結晶の出現が侍たれて
ｒる。
Ｌ ｌｉｉ Ｃ＠０暑Ａｓ単結晶でＢＰＤが高（なろ原
因は％第一に結晶の材料力学的定数１例えば、ヤング率
が、８ＭＣＤそれよ口約１桁小さく同じ熱応力の
〒Ｉ下での転位の発生１ｊはｓ ＧＩＡＩＯ万が、
はるかに高いこと、＃！二に、ＧｍＡｇ溶融帯の上にか
ぶぜら扛たＢ、Ｏ，＊融液が直接Ｇ ａ Ａ ｍ溶融液
ご接しているため、こｃｖＢＨＯ５等鵠液γ通弓して引
き上げられる成長Ｉ、ＰＣ法０ａＡａ単ｋＩＩ鳥におけ
６引上方向の温度勾配が制拘しに：くいこと等があげら
ｎる。
因は％第一に結晶の材料力学的定数１例えば、ヤング率
が、８ＭＣＤそれよ口約１桁小さく同じ熱応力の
〒Ｉ下での転位の発生１ｊはｓ ＧＩＡＩＯ万が、
はるかに高いこと、＃！二に、ＧｍＡｇ溶融帯の上にか
ぶぜら扛たＢ、Ｏ，＊融液が直接Ｇ ａ Ａ ｍ溶融液
ご接しているため、こｃｖＢＨＯ５等鵠液γ通弓して引
き上げられる成長Ｉ、ＰＣ法０ａＡａ単ｋＩＩ鳥におけ
６引上方向の温度勾配が制拘しに：くいこと等があげら
ｎる。
以下歯面を用いて説明丁６．第１図は従来のＬＥＣ法に
よる（］ａＡｓ単結晶成単結性成長方図（加熱源に図示
せず）を示すものでｌはＧ ａ Ａ ｓ溶融体（温［１
２３８−Ｙ？以上）、２はＰＢＮルツボ、３ｔｊＢ２０
．Ｗｍ体、４け引上ＧａＡ ｓ単結晶、６は種子結晶で
ある。この場合の結晶表面１ｃ於ける温度を同図右罠示
す・この従来の方法ではＢ２０．溶融体５ｐａａｔｏｆ
Ｌｒｔに示ｆ Ｌ ’） Ｋ ｂ融ａ（ｔｚｓｓ℃）以
上に熱せられたＧａＡｓ溶融体ｌに接して充分な熱エネ
ルギーを吸収した後、熱封＠ＪよってＧａムー薦長単結
晶４ｒ周に衝突するためｂ Ｂ、Ｏ，上面近傍位置でＣ
１ＪＧａＡａ単結晶４の外１濡１１ｒ、Ｈ１１ｓ１’１
℃と高い・しか４＃ｃ％こむ位置Ｘり上方、即ち１種子
結晶５の賛でに急１１にに！１２が低下して１例えばＢ
、Ｏ，溶融体３１／Ｊ上面の位置よりΔｉ−１Ｏ＠ＩＩ
離ｔ′した点でｆＪ温「差Δテに約３００℃九も逓する
・こＱノ友め、Δｔの軛囲でのＱｓＡｓ単結晶４０表面
から円Ｓに向かう熱盛力は極めて高く１ｋＩ５、このた
め結晶表面より辷９転位が導入式れる。
よる（］ａＡｓ単結晶成単結性成長方図（加熱源に図示
せず）を示すものでｌはＧ ａ Ａ ｓ溶融体（温［１
２３８−Ｙ？以上）、２はＰＢＮルツボ、３ｔｊＢ２０
．Ｗｍ体、４け引上ＧａＡ ｓ単結晶、６は種子結晶で
ある。この場合の結晶表面１ｃ於ける温度を同図右罠示
す・この従来の方法ではＢ２０．溶融体５ｐａａｔｏｆ
Ｌｒｔに示ｆ Ｌ ’） Ｋ ｂ融ａ（ｔｚｓｓ℃）以
上に熱せられたＧａＡｓ溶融体ｌに接して充分な熱エネ
ルギーを吸収した後、熱封＠ＪよってＧａムー薦長単結
晶４ｒ周に衝突するためｂ Ｂ、Ｏ，上面近傍位置でＣ
１ＪＧａＡａ単結晶４の外１濡１１ｒ、Ｈ１１ｓ１’１
℃と高い・しか４＃ｃ％こむ位置Ｘり上方、即ち１種子
結晶５の賛でに急１１にに！１２が低下して１例えばＢ
、Ｏ，溶融体３１／Ｊ上面の位置よりΔｉ−１Ｏ＠ＩＩ
離ｔ′した点でｆＪ温「差Δテに約３００℃九も逓する
・こＱノ友め、Δｔの軛囲でのＱｓＡｓ単結晶４０表面
から円Ｓに向かう熱盛力は極めて高く１ｋＩ５、このた
め結晶表面より辷９転位が導入式れる。
この発明は、上記の−Ｄ為かる欠Ａｗ除去しｂＢ２０Ｂ
溶融体υ熱対流ｔｆ＆小磯に制限し、引き上げられ７ｔ
ＧａＡｓ琳値鳥に発生する熱応力を減少させ、ひいては
上９転位の導入で防止することｔ口的七する。この目的
を達する７？、めに、本発明は、 Ｂ２０．溶融体の内
部に隔毫を設けるように配ａされた治＾を用いてＬＦｊ
Ｃ床による引ｌ上げｔ行うことｔ特徴とする。
溶融体υ熱対流ｔｆ＆小磯に制限し、引き上げられ７ｔ
ＧａＡｓ琳値鳥に発生する熱応力を減少させ、ひいては
上９転位の導入で防止することｔ口的七する。この目的
を達する７？、めに、本発明は、 Ｂ２０．溶融体の内
部に隔毫を設けるように配ａされた治＾を用いてＬＦｊ
Ｃ床による引ｌ上げｔ行うことｔ特徴とする。
以下糺この発明によるＬＥＣ法及び上記治具を含むＬ
Ｂ Ｃ法引上装ａｌｔ図面を用いて説明する。
Ｂ Ｃ法引上装ａｌｔ図面を用いて説明する。
ＷＳ２図は本発明【説明するための断面図（加熱源に融
水ぜず〕で１〜５はｓｌ！１因と同じ、６は１不発明に
よる２例えばＰＢＮよりなる隔壁治具である。この隔壁
治具６に、引き上げＶ進行と共に降下丁ゐＢ、０．溶融
体３の上面の移吻に応じて手動又に自動的に降下する降
下装置７に結合さｎてい＠、この隔壁治具６は例えば１
′ｓｌは２以上の同心円状のリングが一枚の底板で結合
されている檎造を持ち、こｔ’ＬＫよって葛１図で履萌
したようなＧａム−ＷＩｌｌＩ体ＩＫＩＩして加１さル
［Ｂ、０．ＩＩ融体３−１％すべて亀対蒐に２って１長
功＾４の外局に集合丁す璃暖で防止することがで宴、し
たがってＢ、０３等融体３の上面近傍での０ａＡｓ単結
晶４０外間温度は、第１閏の１今に較べて約１５℃降下
で１！た。′：５らにこの隔ｑ治具６ ’ｉ Ｂｔｕ、
溶融体３の厚ざり一部￥は全１１６ｅｃ挿入丁ゐことに
よる他の効果に、 Ｂ、Ｏ，溶融体３の上面工９さらに
上方、−即ち種子結晶５の例での温度勾配を減少させる
効果であるーこの原因の一つけ、上記のＢｔＯｓｆｌｌ
融体３の上ｆ近傍で０ＧａＡｓ 箒結Ａ４の外周温度に
下げることと、隔壁治具４自身の保温作用による。
水ぜず〕で１〜５はｓｌ！１因と同じ、６は１不発明に
よる２例えばＰＢＮよりなる隔壁治具である。この隔壁
治具６に、引き上げＶ進行と共に降下丁ゐＢ、０．溶融
体３の上面の移吻に応じて手動又に自動的に降下する降
下装置７に結合さｎてい＠、この隔壁治具６は例えば１
′ｓｌは２以上の同心円状のリングが一枚の底板で結合
されている檎造を持ち、こｔ’ＬＫよって葛１図で履萌
したようなＧａム−ＷＩｌｌＩ体ＩＫＩＩして加１さル
［Ｂ、０．ＩＩ融体３−１％すべて亀対蒐に２って１長
功＾４の外局に集合丁す璃暖で防止することがで宴、し
たがってＢ、０３等融体３の上面近傍での０ａＡｓ単結
晶４０外間温度は、第１閏の１今に較べて約１５℃降下
で１！た。′：５らにこの隔ｑ治具６ ’ｉ Ｂｔｕ、
溶融体３の厚ざり一部￥は全１１６ｅｃ挿入丁ゐことに
よる他の効果に、 Ｂ、Ｏ，溶融体３の上面工９さらに
上方、−即ち種子結晶５の例での温度勾配を減少させる
効果であるーこの原因の一つけ、上記のＢｔＯｓｆｌｌ
融体３の上ｆ近傍で０ＧａＡｓ 箒結Ａ４の外周温度に
下げることと、隔壁治具４自身の保温作用による。
しかしながら後者Ｏ効果は二次的な−のであって。
革質−（はこの藩！ｇ！治風の挿入で＊ 、 Ｂ ２０
Ｂ溶融体３０食体的な都対Ｒｔ−防止するとごである
。上記の二つり効果ＷＣ１ｆ１１．８２０ｓｆｆｊｍ体
３０上面ヨリΔｔ −１０＋ｍｓ ｑｉｆＬｌＦ、点で
のｆｌｌｌｆｌａ’ｒ、ｄ ２４０でに減少するこ七が
でまた。そして、この効果によｇＧｓＡ−曝ｍＡ中の１
１ＰＤχ７×１０ と１０ 台ｒ＃さえ、゛ることが可
卵である。
Ｂ溶融体３０食体的な都対Ｒｔ−防止するとごである
。上記の二つり効果ＷＣ１ｆ１１．８２０ｓｆｆｊｍ体
３０上面ヨリΔｔ −１０＋ｍｓ ｑｉｆＬｌＦ、点で
のｆｌｌｌｆｌａ’ｒ、ｄ ２４０でに減少するこ七が
でまた。そして、この効果によｇＧｓＡ−曝ｍＡ中の１
１ＰＤχ７×１０ と１０ 台ｒ＃さえ、゛ることが可
卵である。
該隔壁治Ｘ６の中心軸はｈ Ｇｍ入Ｓの種子結Ａｔ−支
持する回転軸と一致するように設置されていることが必
要であるこごは云うまで１１ない。また。
持する回転軸と一致するように設置されていることが必
要であるこごは云うまで１１ない。また。
不発明の賽施例でにＧａＡｓ単結晶？、そして液体カフ
セル材亡してＢ、Ｏ，溶融体を用いたが、Ｌｉｅ法で結
晶成長上行うことが町ｆＩＩｐ１に他の材料についても
この発明の効果があることは勿論である。
セル材亡してＢ、Ｏ，溶融体を用いたが、Ｌｉｅ法で結
晶成長上行うことが町ｆＩＩｐ１に他の材料についても
この発明の効果があることは勿論である。
第１同ご第２閃けそれぞれ従来のＬＥＣ法引上方法ンこ
の発明（２るＬＩＣ法引上方法の轍路を示す断面間で％
ｔｈｏａＡａ！融体、２はＰＢＮルンボ、３けＢ２０
．溶融体、４１’ｌ ＧｍＡｍ単結晶、５は種子結晶、
６埋Ｐ！ｌＮ１１ｉ壁治具６１，７に降下装置。
の発明（２るＬＩＣ法引上方法の轍路を示す断面間で％
ｔｈｏａＡａ！融体、２はＰＢＮルンボ、３けＢ２０
．溶融体、４１’ｌ ＧｍＡｍ単結晶、５は種子結晶、
６埋Ｐ！ｌＮ１１ｉ壁治具６１，７に降下装置。
Claims (1)
- 作農丁べ！！結晶の１成元素を含んだ第１の溶融環上Ｖ
ｃ第１のＷＩ一体とに異なる第２の溶融体ｔかぶせて前
記第１の溶融体から結晶を引き上げる方法において、結
晶ｉ￥１ｊ２１１！ｌむ工うにして隔壁治具を前記第２
の溶融体に挿入しながら結晶を引き上げることデ特徴と
する一結晶引き上げ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7488382A JPS58194794A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 単結晶引き上げ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7488382A JPS58194794A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 単結晶引き上げ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58194794A true JPS58194794A (ja) | 1983-11-12 |
Family
ID=13560199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7488382A Pending JPS58194794A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 単結晶引き上げ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58194794A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036400A (ja) * | 1983-08-10 | 1985-02-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 化合物半導体単結晶製造装置 |
| JPH07164903A (ja) * | 1994-11-07 | 1995-06-27 | Kubota Corp | 四輪駆動型作業車の走行用伝動構造 |
-
1982
- 1982-05-04 JP JP7488382A patent/JPS58194794A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036400A (ja) * | 1983-08-10 | 1985-02-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 化合物半導体単結晶製造装置 |
| JPH07164903A (ja) * | 1994-11-07 | 1995-06-27 | Kubota Corp | 四輪駆動型作業車の走行用伝動構造 |
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