JPS60112695A - 化合物単結晶の引上方法 - Google Patents

化合物単結晶の引上方法

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JPS60112695A JP58219744A JP21974483A JPS60112695A JP S60112695 A JPS60112695 A JP S60112695A JP 58219744 A JP58219744 A JP 58219744A JP 21974483 A JP21974483 A JP 21974483A JP S60112695 A JPS60112695 A JP S60112695A
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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】 (技術分跨) 本発明は、蒸気圧の高い構成元素(以下、揮発性(I4
構成素と称す)を有するIll −V族化合物単結晶を
チョクラルスキー法(以下、CZ法と称す)により育成
する装置ηに関するものである。
(背景技術) 単結晶のCZ法による引上げ方法の一つとしで、液体シ
ール相(例、B2o3副!液)をシール口として用いる
ホットウォール法がある。この方法は第1図に例を示す
ようなイ黄進を持った密閉容Rg I内に揮発性構成元
素(例、As等)蒸シCを満たし、その容器1内で引上
げを実施する。図においで、密閉容器1の内部には、原
料融液2を収容したるつぼ3、その上方に回転しながら
引上げる引上軸4が設けられ、引上軸4の下端には種結
晶5が取付けられている。容器lは側壁の部分で上、下
に分割され、その開口部および引上軸部にシール部6お
よび7が設けられ、液体シール材(例、B2O3融液)
8でシールされている。そして種結晶5を原料融液2の
表面に浸漬し、なじませた後、種結晶5を回転させなが
ら単結晶を引上げる。
この方法では、従来密閉容器1として石英を用いていた
ため、例えばGaAs単結晶引上げの場合、−次式のよ
うな反応により容器の石英と反応し、SiがGaAs融
液中に混入し、例えばアンドープ半絶縁性基板用単結晶
の製造が困難であった。
4Ga(in GaA+; mell ) +5i02
 (S) x’2Ga20(g) + Si、 (in
 GaAs melt )この石英以外の容器としてパ
イロリティック、ボロンナイトライド(PBNと称す)
があるが、これ社高価で、かつ加工が困難であるため、
形状が限定され、しかも不透明であるだめ、容器自体が
不透明となり、容器内部の光学的な単結晶の監視が不可
能であった。
又密閉容器1内に満たされている、例えばAs蒸気等は
引上げ前に予め過剰にチャージされた固体As等により
供給されたものであり、引上げ中のAs等の蒸気圧は制
御されていないため、引上単結晶の組成制御ができない
ので、不純物、固有欠陥、結晶欠陥の少ない高品質の単
結晶を製造することが困難であった。
(発明の開示) 本発明は、上述の問題点を解決するため成されたもので
、密閉容器から原料融液への電気的に活性な不純物の汚
染がなく、密閉容器内の揮発性構成元素の蒸気圧を制御
して原料融液の組成を制御し、かつ引上げ中の単結晶を
X線透視により監視することにより、不純物、結晶欠陥
の少ない高品質の化合物単結晶を製造し得る引上方法を
提供せんとするものである。
本発明は、密閉容器内に単結晶育成部が収容され、該容
器の軸部および/′又は開口部が液体シール材によりシ
ールされ、該容器内部を化合物の揮発性構成元素蒸気囲
気とじてチョクラルスキー法により化合物単結晶を引上
げる方法において、前記密閉容器内に前記揮発性構成元
素蒸気を供給するためのリザーバーを設け、核部の温度
制御により前記密閉容器内の前記構成元素蒸気圧を制御
し、前記密閉容器の少なくとも前記構成元素蒸気に曝さ
れる部分が前記化合物構成元素と同族の元素より成る材
質から構成され、前記密閉容器を含むホットゾーン全体
が前記単結晶のX線吸収係数の1/2以下のX線吸収係
数を有する材料から成り、かつ前記材料の厚みを、前記
ホットゾーン全体のX線透過率が60チ以」二になるよ
うな厚みとし、引」二げ中の小結晶をX線透視により監
視することを特徴とする化合物単結晶の引上方法である
本発明により育成される単結晶は、揮発性]74成元素
を有する化合物、例えば周期律表のII −V族化合物
(例、GflAs 、 GaP 、 InAs 、 I
nP等)より成る単結晶である。
以下、本発明を図面を用いて実施例により説明する。第
2図は本発明方法の実施例を説明するための縦断面図で
ある。図において第1図と同一の符号はそれぞれ同一の
部分を示す。本発明に用いられる単結晶引上装置は第1
図と同様なポットウオール法による装置であるが、これ
に限定されるものではない。密閉容器1の内部には、化
合物の揮発性構成元素(例、As等)を供給するための
リザーバー9が設けられる。そしてこの部分の温度をリ
ザーバー加熱用ヒーター+ OVCより単結晶用」二げ
部の温度とは独立して制御することにより、密閉容器1
内の構成元素の蒸気圧を制御し、これにより引上げ中の
原料融液2の化学iiY論的組成からのずれを防l卜す
る。
次に、密閉容器lを構成する月質としで、少なくとも揮
発jlJHg成元素蒸気VCl]lされる部分(内面等
)が引」−げる化合物単結晶の構成元素と等電子的な同
族元素より成る材質(例、ボロンナイトライド(BNと
称す)、PBN等上から成るもので、これら(例、II
N、PBN等)の単体又はこれらのコーティングを施し
たグラファイト、石英等が用いられる。
これにより密閉容器から原料融液への電気的に活性な不
純物の汚染が防止される。
さらに、密閉容器lを含むホットゾーン全体(外側チャ
ンバー、密閉容器1、サセプター、るつぼ3等)を構成
する材料のX線吸収係数が引上げ単結晶のX線吸収係数
のI/2以下となるようにホットゾーン全体の材質、厚
みを選ぶ。同時に、ホットゾーン全体のX線透過率が6
0%以」二になるような厚みにする。このようにホット
ゾーン全体を構成するのは、不透明な密閉容器1内の単
結晶監視をX線透視により可能にするためである。ホッ
トゾーン全体を構成する材料のX線吸収係数が単結晶の
それの】/2を越えると、X線透視による引上げ結晶の
外形の透視がきわめて困難になる。
又ホラ1−ゾーン全体のX線透過率が60チ未満では透
視像のコントラヌトがきわめて低下し、X線検出器の十
分な検出感度が得られない。
に設置したX線検出器により検出する。
(実施例) 第十図に示すような単結晶引」二装置を用い、アンドー
プ半絶縁性GaAs単結晶をCZ法により引上げた。
外側チャンバーとして外?1280 mmのステ〜ンレ
ス鋼(SUS304.厚み4 taut )製のものを
用い、その内部にnN製の外径150 am、厚み6朋
の密閉容器1を設け、液体シール材8としてB2O3融
液を用いた。
るつぼ3としてpnN製のものを用い、るつぼ加熱用発
熱体として厚み8 mmのカーボンヒーターを使用した
密閉容器l内のリバーブ−9に約509の週刊Asをチ
ャージし、引上げ中、この部分の温度を約617°Cに
保持して密閉容器l内のAs蒸気圧を約1気圧に保持し
た。
炉内の単結晶監視には、X線透過装置(X線管電圧+ 
05kV 、 2 m+A )を使用し、第3図に示す
ような単結晶モニター画面により監視した。図において
、11は原料融液、12は種結、晶、I3は単結晶、1
4はPBN製るつぼ壁である。
引上げた単結晶は直径約2″、長さ90txm、重量1
.1にりであった。
得られた単結晶についてS XMS分析を行なった所、
不純物濃度はすべて1×1015cm−3以下で、比抵
抗は+08(’DF以上の良好な半絶縁性を示しだ。
因みに従来の方法ではSiが6 X ] ]016am
−3程度まれでおり、n型で、比抵抗が102Ωσ程度
であった。
又〆融KOHによシエツチピット密度(EPD)を測定
した所、単結晶のフロント部からバック部を通じ、平均
EPDは6000〜8000 cm−2程度であった。
又基板のホール移動度μは室温で4500−/V3 と
高い値を示した。
(発明の効果) 上述のように構成された本発明の単結晶の引上方法は次
のような効果がある。
(イ)前記密閉容器内に前記揮発性構成元素蒸気を供給
するためのりザーバーを設け、該部■温度制御により前
記密閉容器内の前記構成元素蒸気圧を精密に制御できる
ため、引上げ中の原料融液の化学量論的組成からのずれ
が無くなるので、結晶欠陥、固有欠陥の少ない高品質な
単結晶の製造が可能である。
(ロ)前記密閉容器の少なくとも前記構成元素蒸気に曝
される部分が前記化合物構成元素と同族の元素より成る
材質から構成されるため、密閉容器から原料融液への電
気的に活性な不純物(例、81等)の汚染がなく、不純
物の汚染の少ない単結晶を製造し得る。
e→前記密閉容器を含むホラ1−ゾーン全体が前記単結
晶のX線吸収係数の1/2以下のX線吸収係数を有する
拐判から成り、かつ前記材料の厚みを、前記ホットゾー
ン全体のX線透過率が60%以上になるような厚みとす
るため、炉内の引上げ中の単結晶のX線透視による監視
が容易にできるので、単結晶引上作業が容易である。
ある。
第2図は本発明方法の実施例を説明するだめの縦断面図
である。
第3図は本発明の実施例における単結晶のモニター画面
を示す図である。
l・・密閉容器、2.II・・原料融液、3・るつぼ、
4・・・引上軸、5.12・・・種結晶、6,7・・・
シール部、8・・・液体シー/V IJ、9・リザーバ
ー、10・・リザーバー加熱用ヒーター、13−・・単
結晶、14・・・PBN製るつぼ壁。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)密閉容器内に単結晶育成部が収容され、該容器の
    軸部および/又は開口部が液体シール拐によりシールさ
    れ、該容器内部を化合物の揮発性構成元素蒸気囲気とし
    てチョクラルスキー法により化合物単結晶を引」−げる
    方法において、前記密閉容器内に前記揮発性構成元素蒸
    気を供給するためのリザーバーを設け、核部の温度制御
    により前記密閉容器内の前記構成元素蒸気圧を制御し、
    前記密閉容器の少なくとも前記構成元素蒸気VC曝され
    る部分が前記化合物構成元素と同族の元素より成る拐質
    から構成され、前記密閉容器を含むホラ1−ゾーン全体
    が前記単結晶のX線吸収係数の1/2以下のX線吸収係
    数を有する材料から成り、かつ前記拐粗の厚みを、前記
    ホットゾーン全体のX線透過率が60吸以上になるよう
    な厚みとし、引上げ中の単結晶をX線透視により監視す
    ることを特徴とする化合物単結晶の引上方法。
  2. (2)密閉容器を構成する材質が、ポロンナイトライド
    (BN) 、パイロリティックボロンナイ1−ライド(
    P BN )、又はBNもしくはPBNコーティングを
    施しだグラファイトもしくは石英である特許請求の範囲
    第1項記載の化合物単結晶の引上方法。
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