JPS598690A - ＧａＡｓ単結晶の製造方法 - Google Patents
ＧａＡｓ単結晶の製造方法Info
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- JPS598690A JPS598690A JP11660782A JP11660782A JPS598690A JP S598690 A JPS598690 A JP S598690A JP 11660782 A JP11660782 A JP 11660782A JP 11660782 A JP11660782 A JP 11660782A JP S598690 A JPS598690 A JP S598690A
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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
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
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- 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】
本発明はＧａ Ａｓ単結晶の製造方法に関するものであ
る。
る。
■−ｖ族化合物半導体のなかでもＱａ Ａｓは３ｉの６
倍以上という高移動度をもつことから高速ＩＣ用材料と
して有望であり開発が活発である。
倍以上という高移動度をもつことから高速ＩＣ用材料と
して有望であり開発が活発である。
従来、Ｇ（ＪＡＳＡｓ単結晶転位密度結晶が得やすいこ
とから横型ボート法により製造されるのが一般的であっ
た。
とから横型ボート法により製造されるのが一般的であっ
た。
このときボートの材料としては、熱伝導率、強度等の理
由から石英が使われており、そのため石英とＧａもしく
はＧａ ＡＳとの反応により結晶成長過程でＳｉが結晶
中に混入される。
由から石英が使われており、そのため石英とＧａもしく
はＧａ ＡＳとの反応により結晶成長過程でＳｉが結晶
中に混入される。
ところが、ＳｉはＱａ Ａｓ結晶中で浅いドナーレベル
を形成し、比抵抗１ＱＩＮ２Ωｃａｒ程度の導電性とな
ることから、従来は深いアクセプターレベルを形成する
Ｃｒをドーピングし上記Ｓ１のレベルを補償していた。
を形成し、比抵抗１ＱＩＮ２Ωｃａｒ程度の導電性とな
ることから、従来は深いアクセプターレベルを形成する
Ｃｒをドーピングし上記Ｓ１のレベルを補償していた。
このように得られたＣｒドープ半絶縁性Ｑａ ＡＳ基板
は、■Ｃｒの偏析により結□晶内および基板内にＣｒ１
ｌ！度の不均一が生じ、イオン打込等で形成された素子
間の特性が大きくばらつき、特にＩＣ化の大きな障害と
なっている。■半絶縁性Ｇ１１ＡＳ基板にイオン打込を
行なった後イオンを活性化させるため８００℃程度の熱
処理を行うのが一般的であるが、Ｃｒはこの温度で拡散
するためＳｉのドナーレベルが現れ、基板表面から導電
性に変性し、本来の半絶縁性基板としての機能が損なわ
れる。など、ＧａＡＳＩＣ等の実現に大ぎな障害となっ
ていた。
は、■Ｃｒの偏析により結□晶内および基板内にＣｒ１
ｌ！度の不均一が生じ、イオン打込等で形成された素子
間の特性が大きくばらつき、特にＩＣ化の大きな障害と
なっている。■半絶縁性Ｇ１１ＡＳ基板にイオン打込を
行なった後イオンを活性化させるため８００℃程度の熱
処理を行うのが一般的であるが、Ｃｒはこの温度で拡散
するためＳｉのドナーレベルが現れ、基板表面から導電
性に変性し、本来の半絶縁性基板としての機能が損なわ
れる。など、ＧａＡＳＩＣ等の実現に大ぎな障害となっ
ていた。
このようなボート法による半絶縁性Ｇａ ＡＳ基板の欠
点を解消するため、最近高圧引上法による半絶縁性Ｇａ
Ａｓ ＊結晶の成長方法が検討されでいる。
点を解消するため、最近高圧引上法による半絶縁性Ｇａ
Ａｓ ＊結晶の成長方法が検討されでいる。
この方法は、石英以外の例えばパイロリティックボロン
ナイトライト（Ｐ−ＢＮ）性るつぼを使うことが可能で
あり、パイロリティックボロンナイトライドはＧａおよ
びＧａＡＳと反応しない。
ナイトライト（Ｐ−ＢＮ）性るつぼを使うことが可能で
あり、パイロリティックボロンナイトライドはＧａおよ
びＧａＡＳと反応しない。
このようなるつぼを用いた直接合成にＪ：る引上法であ
れば、Ｓｉのような不純物の低減ができ、Ｃｒ等のドー
ピングなしで比抵抗１０７Ωａｐｔ以上の半絶縁性基板
が得られる。
れば、Ｓｉのような不純物の低減ができ、Ｃｒ等のドー
ピングなしで比抵抗１０７Ωａｐｔ以上の半絶縁性基板
が得られる。
しかし、この引−１−法によるＱａ Ａｓ結晶は転位密
度が高く、現在の一般的技術水準では１０４／Ｃ＃１程
度の転位密度である。
度が高く、現在の一般的技術水準では１０４／Ｃ＃１程
度の転位密度である。
横型ボート法で製造した場合には１０３／ｃｉ以下であ
り、引上法による素子の特性が不十分であることは明ら
かである。
り、引上法による素子の特性が不十分であることは明ら
かである。
以上説明したように、従来は、横型ボート法によれば熱
伝導率などの点でパイロリティックボロンナイトライト
製ボートは不適当であり、かつ石英ボートでは高純度結
晶が得られないという欠点があり、また引−ＦＰ′１ｉ
では低転位密度の結晶が得られないという欠点があった
。
伝導率などの点でパイロリティックボロンナイトライト
製ボートは不適当であり、かつ石英ボートでは高純度結
晶が得られないという欠点があり、また引−ＦＰ′１ｉ
では低転位密度の結晶が得られないという欠点があった
。
本発明は前記した従来技術の欠点を解消し、高純度かつ
低転位密度のＧａＡＳ単結晶を得ることのできる製造方
法を提供することを目的とする。
低転位密度のＧａＡＳ単結晶を得ることのできる製造方
法を提供することを目的とする。
すなわち本発明の要旨は横型ボート法にＪ５いて、ボー
トを二重構造とし、ＧａＡｓと接する内側ボートにはＱ
ａ及びＧａ ＡＳと反応としないパイロリティックボロ
ンナイトライド＜Ｐ−ＢＮ）類ボートを用い、かつ該内
側ボートの外壁に概ね内接し、機械的補強および熱収支
のバランスの機能をもたせた断面性剛体材料の外側ボー
１〜を配置することにある。
トを二重構造とし、ＧａＡｓと接する内側ボートにはＱ
ａ及びＧａ ＡＳと反応としないパイロリティックボロ
ンナイトライド＜Ｐ−ＢＮ）類ボートを用い、かつ該内
側ボートの外壁に概ね内接し、機械的補強および熱収支
のバランスの機能をもたせた断面性剛体材料の外側ボー
１〜を配置することにある。
パイロリティックボロンナイトライドは、Ｑａ ＡＳの
融点１２３８℃以上においても強度が優れ、かつＧａＡ
ｓとは反応しない物質である。
融点１２３８℃以上においても強度が優れ、かつＧａＡ
ｓとは反応しない物質である。
一般に、パイロリティックボロンナイトライトは、２０
００ ’ＣＬＸ−１−の高温で気相法により作成される
もので肉厚は１ ｍｍ以下程度であり、比較４３９柔軟
性を有している。肉厚の厚いものは製造しにくく、著し
く高価となる。このため、ボートとして使用した場合、
Ｑａ Ａｓの重量により変形し、単独で使用することは
麹しい。また、ＧａＡＳ結晶成長においてはボートの熱
伝導率が、結晶化の界面形状に影響し、転位発生の要因
となるので、熱伝導率のよいパイロリティックボロンナ
イトライド製ボートは肉厚をある程磨厚くしても単独で
使用することができない。
００ ’ＣＬＸ−１−の高温で気相法により作成される
もので肉厚は１ ｍｍ以下程度であり、比較４３９柔軟
性を有している。肉厚の厚いものは製造しにくく、著し
く高価となる。このため、ボートとして使用した場合、
Ｑａ Ａｓの重量により変形し、単独で使用することは
麹しい。また、ＧａＡＳ結晶成長においてはボートの熱
伝導率が、結晶化の界面形状に影響し、転位発生の要因
となるので、熱伝導率のよいパイロリティックボロンナ
イトライド製ボートは肉厚をある程磨厚くしても単独で
使用することができない。
本発明の構成を、実施例を示す図面を参照して具体的に
説明する。
説明する。
第１図及び第２図は、ともに本発明の製造方法に用いる
ｖＩ型ボート及び反応管の例を示す断面図であり、石英
反応管３内に内外２層構造の横型ボートが配置されてい
る。
ｖＩ型ボート及び反応管の例を示す断面図であり、石英
反応管３内に内外２層構造の横型ボートが配置されてい
る。
Ｇａ ＡＳ ４を収容する内側ボート１はパイロリティ
ックボロンナイトライド製であり、例えば厚さは１ ｍ
ｍ程度のものである。
ックボロンナイトライド製であり、例えば厚さは１ ｍ
ｍ程度のものである。
内側ボート１を支持する外側ボート２は断熱性剛体材料
製であり、例えば厚さ５＃程度の石英でできている。５
は断熱性スペーサである。
製であり、例えば厚さ５＃程度の石英でできている。５
は断熱性スペーサである。
このようなボートを用い、ドーピングなしで２．５に’
ｊのＧａＡＳ単結晶の成長を行ったところ、インゴット
後端部的２０ｍを除き比抵抗１０’〜１０８Ωαの半絶
縁性結晶が得られ、インゴットの前後端各２０ｔｒｍを
除き転位密度１×１０３／ｃｄ以下であった。
ｊのＧａＡＳ単結晶の成長を行ったところ、インゴット
後端部的２０ｍを除き比抵抗１０’〜１０８Ωαの半絶
縁性結晶が得られ、インゴットの前後端各２０ｔｒｍを
除き転位密度１×１０３／ｃｄ以下であった。
なお、ボートの変形はほとんどなく、パイロリティック
ボロンナイトライドの損傷もほとんどなかった。
ボロンナイトライドの損傷もほとんどなかった。
以上の説明から明らかな通り、本発明の製造方法によれ
ば、Ｑａ Ａｓに接触する内側ボートにはパイロリティ
ックボロンライドを用いているので、ｃｒトド−ングの
必要がなく、高純度の（３ａ Ａｓ単結晶を得るとがで
き、同時に横型ボート法であり主たる外側ボートには断
熱性剛体材料を用いているので低転位密度のＧａＡｓ単
結晶を得ることができる。
ば、Ｑａ Ａｓに接触する内側ボートにはパイロリティ
ックボロンライドを用いているので、ｃｒトド−ングの
必要がなく、高純度の（３ａ Ａｓ単結晶を得るとがで
き、同時に横型ボート法であり主たる外側ボートには断
熱性剛体材料を用いているので低転位密度のＧａＡｓ単
結晶を得ることができる。
このよう＜Ｚ高品質のＧａＡｓ単結晶は他のいがなる方
法によっても未だ実現されておらず、ＧａΔＳＩＧ、デ
バイスの発展に大きく貢献するものである。
法によっても未だ実現されておらず、ＧａΔＳＩＧ、デ
バイスの発展に大きく貢献するものである。
第１図及び第２図は本発明の製造方法に用いる横型ボー
ト及び反応管の２通りの例を示す断面図である。 １：パイロリティックボロンナイトライト製内側ボート
、２：外側ボート、３：石英反応管、４：ＧａＡＳ融液
、５：断熱スペーサ。 ７− 第 １ 図 算Ｚ目
ト及び反応管の２通りの例を示す断面図である。 １：パイロリティックボロンナイトライト製内側ボート
、２：外側ボート、３：石英反応管、４：ＧａＡＳ融液
、５：断熱スペーサ。 ７− 第 １ 図 算Ｚ目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 石英反応管３内に横型ボートを配置し、該横型ボー
ト内にＧａ Ａｓ ４を収容しＧａ Ａｓ単結晶を製造
する方法において、前記横型ボートは内外２層のボート
で構成されており、Ｇａ Ａｓ４と接触する内側ボート
１はパイロリティックボロンナイトライド製であり、外
側ボード２は断熱性剛体材料製であることを特徴とする
ＧａＡｓ単結晶の製造方法。 ２ 外側ボート２が石英製であることを特徴とする前項
記載のＧａ Ａｓ単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11660782A JPS598690A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11660782A JPS598690A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598690A true JPS598690A (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=14691350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11660782A Pending JPS598690A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598690A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6147077U (ja) * | 1984-08-31 | 1986-03-29 | 日立電線株式会社 | 砒化ガリウム単結晶製造装置 |
| JPS62278184A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 結晶成長用ボ−ト |
| JPS6321278A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-28 | Nippon Mining Co Ltd | 単結晶成長用アンプル |
| JPH01230493A (ja) * | 1988-03-09 | 1989-09-13 | Nippon Mining Co Ltd | ＩｎＰ化合物半導体多結晶合成方法 |
| US4999082A (en) * | 1989-09-14 | 1991-03-12 | Akzo America Inc. | Process for producing monocrystalline group II-IV or group III-V compounds and products thereof |
| US5167759A (en) * | 1988-12-14 | 1992-12-01 | Mitsui Mining Company, Limited | Production process of single crystals |
-
1982
- 1982-07-05 JP JP11660782A patent/JPS598690A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6147077U (ja) * | 1984-08-31 | 1986-03-29 | 日立電線株式会社 | 砒化ガリウム単結晶製造装置 |
| JPS62278184A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 結晶成長用ボ−ト |
| JPS6321278A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-28 | Nippon Mining Co Ltd | 単結晶成長用アンプル |
| JPH01230493A (ja) * | 1988-03-09 | 1989-09-13 | Nippon Mining Co Ltd | ＩｎＰ化合物半導体多結晶合成方法 |
| US5167759A (en) * | 1988-12-14 | 1992-12-01 | Mitsui Mining Company, Limited | Production process of single crystals |
| US4999082A (en) * | 1989-09-14 | 1991-03-12 | Akzo America Inc. | Process for producing monocrystalline group II-IV or group III-V compounds and products thereof |
| EP0417843A3 (en) * | 1989-09-14 | 1994-08-24 | Akzo Nobel Nv | Process for producing monocrystalline group ii-vi or group iii-v compounds and products thereof |
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