JPS59184797A - 3−5族化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents

3−5族化合物半導体単結晶の製造方法

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JPS59184797A
JPS59184797A JP5792783A JP5792783A JPS59184797A JP S59184797 A JPS59184797 A JP S59184797A JP 5792783 A JP5792783 A JP 5792783A JP 5792783 A JP5792783 A JP 5792783A JP S59184797 A JPS59184797 A JP S59184797A
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Toru Katsumata
徹 勝亦
Kazutaka Terajima
一高 寺嶋
Hiroaki Nakajima
中島 宏明
Tsuguo Fukuda
承生 福田
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20Controlling or regulating
    • C30B15/22Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
    • C30B15/28Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using weight changes of the crystal or the melt, e.g. flotation methods

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は液体封止ぢ[き上げ法にょるIJL −V族
化合物半導体単結晶の製造方法に閃する。
ガリウム砒素(GaAs) 、ガリウム燐(GaP )
、インジウムアンチモン(InSb) 、インジウム燐
(工nP)などの■−v族化合物半導体は電子移動度が
大きい、発光し易くまた光を検知する、高温でも動作す
るなどの特徴を有し、マイクロ波用トランジスタ、高速
集積回路、太陽電池、光−1i子素子材料として広く用
いられつつある。
■−v族化合物半導体のなかでもGaAs  単結晶は
シリコン単結晶に比べて5−6倍の電子移動度を持ち、
高速あるいは低消費電力動作を行うGaAs  集速回
路の開発が盛んに行われている。
また工nP単結晶は光通信に用いる光ファイバーの低損
失帯に高感度を示し、将来の光通信用材料として注目を
浴びている。
上述の如く、GaAs  単結晶が集積回路用の結晶基
板に用いられるには高絶縁性であること、転位格子欠陥
などの物理的欠陥、化学的欠陥がない高品質な単結晶で
あること、結晶内の均一性が良いこと、大型円形のウェ
ハーが得られることなどが要求される。このような要求
を満すGaAs  単結晶の製造方法としては高圧液体
封止引き上げ法、が挙げられる。この高圧液体封止す[
き上げ法は酸化ボロン(B205)  などの低融点ガ
ラスを封止剤として用い、高圧下でGaAs  を溶融
させ、形成したGaAs  融液に種結晶を接触させ回
転させながら引き上げることにより円筒状のGaAs 
 単結晶を形成するのであるが、成長中の結晶径の制御
は、結晶の重量信号を用いた応答の時間遅れを補償する
位相補償を付加したフィードバック制御方式が用いられ
ていた。この場合位相補償というのは結晶の重量変化か
ら計算により求めた現在の結晶直径の変化量から、時間
遅れ後の直径変化量を予測し、予がすした直径変化量に
基いて制御する方式であるが、重量信号の中には雑音成
分が多く含まれていて予測した直径変化斌自体について
既に信頼性が乏しかった。従来この予測制御方式におい
て予測の不確実さを経験的方法による基本温度プログラ
ムの改善という手法で解決すべく試みたが、基本温度プ
ログラム自身、普遍的なものではなく結晶の引き上げ毎
に変化するため再現性良く結晶直径の制御を行うことは
困難であった。
この発明の目的は成長中の結晶径を設定値にできるだけ
近似させ、結晶径の変動の少ない円筒状のITI−v族
化合物半導体単結晶の製造方法を提供することにある。
液体封止引き上げ法によるI[−V族化合物単結晶を形
成する場合、結晶の重量信号にて結晶径の制御を行うと
第1図(A)に示すように、ヒーターの温度を調整して
から、結晶径に影響が現れるまでLだけの時間遅れが生
じていた(第1図(B))。従って、現在の重量信号か
ら得られる結晶径の変化量(dD/dt)から湿度補正
値を求め、ヒーターの加熱温度を制御しても、結晶径に
影響が現われはじめるのはL時間後となりまた結晶径の
変化が明瞭に検出できるのはそれよりも時定数1時間後
の(L十τ)時間後であり、正確な制御を行うことがで
きなかった。
この発明においては成長中の結晶重量及び結晶引き上げ
長さを継続的に測定して結晶形状の変化パターンを記憶
する。次いで所定時間後の結晶変化パターンを現在より
所定時間と同じ時間まで遡った結晶形状の変化パターン
より予測し、予測した形状変化パターンを予じめ設定さ
れた形状変化パターンと比較してヒーターの温度補正値
を設定し、ヒーターの加熱温度の制御を行う。
本発明を第2図により説明すると、成長中の結晶lの重
量及び結晶の引き上げ長さは重置センサーa及び位置セ
ンサー3により測定され、測定値は演算回路グヘ送られ
る。演算回路ダでは入力した測定値に基いて結晶の直径
を求め、その変化パターンを記憶する。
第6図は結晶径の変化量を示し、(L+τ)時間後の結
晶変化パターンαは現在から(′L十て)時間遡った変
化パターンより現在までの変化パターンに基いて予測す
る(曲線h)。予測した形状変化パターンは予じめ設定
された形状変化パターンCと比較し、その差dに基いて
ヒーターの加熱温度の補正値を求める。
結晶直径の温度に対する応答は(1)式により表わされ
る。
式中、Dは結晶直径、Tは温度、Lは時間遅れ、tは時
間、τは時定数、1 (t−IJ)  は単位ステップ
関数を表わす。
現在よりある時間遡った時の結晶直径から現在の結晶直
径に到るまでの結晶直径の変化パターンを用い、最少2
乗法による曲線近似より現在の直径の変化量dD/dt
oを(])式より求める。
現在の直径の変化量から(L+τ)時間後の予測される
直径の変化量ΔDは(2)式により算出する。
ΔD : aD/atO(L十τ)−・−(2)予測さ
れる直径変化量ΔDに基く温度変化値dT は(3)式
により求める。
dT =−ΔD−ΔT −9,= (3)このようにし
て求められた温度補正値によりヒーターの加熱温度を補
正するのであるが、この発明においては、上記の温度補
正値を一度にヒーターに与えて加熱温度を急激に補正す
るのではなく、予測所定時間後に全量が出力するように
徐々に補正する。補正する時間を(L十τ)とすると、
単位時間当りの温度の変化率dT/dt  は(4)式
の如くとなる。
第4図(A)はこれまでの温度補正値を一度にヒーター
に与えて結晶直径を制御した場合を示し、ヒーターの加
熱温度を直ちに上昇させ、to よりtQ +(L+τ
)だけ維持すると、を時間だけ遅れて、結晶直径が急激
に減少する。しかるに、4図(B)に示すように、温度
補正値をto  より与え、tQ 十(L+τ)時間後
に最大値となるように与えると、結晶直径の変化はなめ
らかで且つ、41′貞かとなる。
この発明では上述の如く、ヒーターの加熱温度を所定の
時間後に温度補正値となるように演算回路グで調整して
ヒータ一温度調節回路3へ送り、ヒーターの加熱温度を
(L十τ)′時間力1けてゆっくり補正値に相当する温
度となるよう制御する。
本発明の方法の対象となる■−v族化合物としてはGa
As 、  GaP 、  工nSb 、  工nPな
どが挙げられる@ この発明は上記の説明で所定時間後の結晶形状の変化パ
ターンをその時間遡った変化ノぐターンに基いて予測し
、この予測パターンと予じめ設定された形状変化パター
ンと比較して温度補正値を求め、ヒーターの加熱湿度が
所定時間後に補正値となるようにゆっくりヒーターの加
熱温度を制御するのであるから、これまでのその時の結
晶変化量に基く予測値よりはるかに正確であり、結晶直
径の変化も少く、シかも徐々に行われるので、予測の誤
りによる誤制御が生じ゛たときも修正が容易となり、制
御の安定性が増大する。
次にこの発明の実施例を述べる。
実施例 内径100mm、深さ160才の円形状パイロリテツク
窒化ボロン製ルツボにGa 500 fi’、As 5
501人れ、更に液体封止剤としてB206を1501
その上に入れ、ルツボを高圧容器内に設置し、アルゴン
ガスを圧入して20気圧とした後にルツボを1260 
t;に加熱し、原料元素、封止剤が完全に溶融して上部
にB2O3溶融液層が、下部にGaAs  融液層が形
成したら、種結晶をゆっくり下降させ、GaAs  融
液層に接触したら、1分間10回、ルツボは逆方向に1
分間20回の割合で回転させながら種結晶を9關/時の
速度で引き上げた。予測及び温度補正に用いる所定時間
としてはこの条件での(L+τつ時間に相当する30分
を用いた。
成長した結晶の重量及び長さは重量センサーと位置セン
サーにより測定して演算回路へ送り、訣9回路では30
分先の結晶形状変化パターンを過去30分間の結晶形状
変化パターンで予測し、予じめ設定しである形状変化パ
ターンと比較し、検出された温度補正値は30分経過後
、温度補正値が全旭出力されるように、ゆっくり変化さ
せた。
このような状態で結晶の引き上げを約8時間行った結果
、直径50關、長さ約100鰭、重坦約90ozの円筒
状GaAs  単結晶が得られ、結晶の径変動は±1%
以内であった。
原料のGa 500 ?に対してAsを570g−とA
sを過剰の割合でルツボに入れ、他は全く同一の条件で
結晶成長を行った結果、形成した単結晶の直径変動は5
0才±0.5才の範囲内であり、更に同じ条件で5本単
結晶を作成したがいずれも径変動は±1%以内であった
【図面の簡単な説明】
第1図はヒーターの温度を上昇させたときの結晶径の変
化の時間遅れを示すグラフ、第2図は本発明の方法を実
施するだめの説明図、第3図は結晶径の変化量を示すグ
ラフ、第4図はヒーターの加熱状態と結晶径の変化状態
の関係を示すグラフである。 /・・・成長結晶、ユ・・・重量センサー、3・・・位
置センサー、グ・・・演ね回路、左・・・ヒータ一温度
調整回路、6・・・ヒーター。 特設出願人  工業技術院長 用田後良戸第1図(A) 第1図(B) 第3図 υ今  間    −(L+7)  +(1+’γ)第
2図 す 第4図(A) 椅 聞 第4図(B) 崎 問

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 成長中の結晶重量及び結晶引き上げ長さを検出して結晶
    形状の変化パターンを記憶し、所定時間後の結晶形状の
    変化パターンを同じ時間まで遡った結晶形状の変化パタ
    ーンより予測し、予測した形状変化パターンを予じめ設
    定された形状変化パターンと比較して結晶原料融液を加
    熱するヒーターの温度補正値を設定し、上記温度補正値
    を徐々にヒーターに与えてヒーター加熱温度をゆっくり
    制御して結晶成長を行うことを特徴とするIII −V
    族化合物半導体単結晶の製造方法。
JP5792783A 1983-04-04 1983-04-04 3−5族化合物半導体単結晶の製造方法 Granted JPS59184797A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5792783A JPS59184797A (ja) 1983-04-04 1983-04-04 3−5族化合物半導体単結晶の製造方法
GB08408563A GB2140704B (en) 1983-04-04 1984-04-03 Control of crystal pulling
US06/596,705 US4586979A (en) 1983-04-04 1984-04-04 Method for manufacture of III-V group compound semiconductor single crystal

Applications Claiming Priority (1)

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JP5792783A JPS59184797A (ja) 1983-04-04 1983-04-04 3−5族化合物半導体単結晶の製造方法

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JPS6243959B2 JPS6243959B2 (ja) 1987-09-17

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JP5792783A Granted JPS59184797A (ja) 1983-04-04 1983-04-04 3−5族化合物半導体単結晶の製造方法

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JP (1) JPS59184797A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63270391A (ja) * 1987-04-27 1988-11-08 Sumitomo Electric Ind Ltd Lec法による単結晶引き上げ方法
US6294017B1 (en) * 1987-06-30 2001-09-25 The National Research Development Corporation Growth of semiconductor single crystals
JP2013159525A (ja) * 2012-02-06 2013-08-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶の製造装置

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US6294017B1 (en) * 1987-06-30 2001-09-25 The National Research Development Corporation Growth of semiconductor single crystals
JP2013159525A (ja) * 2012-02-06 2013-08-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶の製造装置

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