JPS6042292A - ヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びその装置 - Google Patents
ヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びその装置Info
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- JPS6042292A JPS6042292A JP58150727A JP15072783A JPS6042292A JP S6042292 A JPS6042292 A JP S6042292A JP 58150727 A JP58150727 A JP 58150727A JP 15072783 A JP15072783 A JP 15072783A JP S6042292 A JPS6042292 A JP S6042292A
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- 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
-
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/42—Gallium arsenide
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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】
本発明は水平ブリッジマン法によるヒ化ガリウム（Ｇａ
Ａｓ）単結晶の育成方法及びそ＃あの装置に関するもの
であり、特に石英ボートからのシリコン（Ｓｔ ）の侵
入による汚染全防止した新規なヒ化ガリウム単結晶の育
成方法及びその装置を提供するものである。
Ａｓ）単結晶の育成方法及びそ＃あの装置に関するもの
であり、特に石英ボートからのシリコン（Ｓｔ ）の侵
入による汚染全防止した新規なヒ化ガリウム単結晶の育
成方法及びその装置を提供するものである。
従来ヒ化ガリウムのような化合物半導体の単結晶育成方
法としては水平ブリッジマン法（以下ＨＢ法という）が
用いられており、その代表的な方法としては第１図（イ
）に示すような炉を用いる、いわゆる２温［１（Ｂ法が
ある。この方法は該炉において石英アンプル１０中に石
英ボー）１１におき、その中に原料のガ１１ウム（Ｇａ
）ないしはヒ化ガリウム融ｉ１２’に入れ、ガリウムの
場合はヒ素（Ａｓ）１７とでヒ化ガリヒーター１５．１
１−収納した炉をアンプル１０に対して左側に移動させ
るか、アンプル１０を右方向に移動させ、これにより第
１図←ＩＫ示す温度グロファイルの固液界面１３の温度
（ヒ化ガリウムの融点）１２３８℃の点全矢印Ａ方向、
つまり左側に移動させることによってなされる。１７は
高純度金属ヒ素でこの点の温度を６１０℃前後に保ちヒ
化ガリウム融液１２のヒ素解離圧約１気圧と同様のヒ素
圧を発生させ、ガリウムと反応させてヒ化ガリウム融液
を作り、この融液或いはヒ化ガリウム多結晶から作られ
たヒ化ガリウム融液、ないしはこれらから結果として作
られるヒ化ガリウム単結晶の化学量論的組成を保とうと
するものである。１８は開口部、１９は連結管である。
法としては水平ブリッジマン法（以下ＨＢ法という）が
用いられており、その代表的な方法としては第１図（イ
）に示すような炉を用いる、いわゆる２温［１（Ｂ法が
ある。この方法は該炉において石英アンプル１０中に石
英ボー）１１におき、その中に原料のガ１１ウム（Ｇａ
）ないしはヒ化ガリウム融ｉ１２’に入れ、ガリウムの
場合はヒ素（Ａｓ）１７とでヒ化ガリヒーター１５．１
１−収納した炉をアンプル１０に対して左側に移動させ
るか、アンプル１０を右方向に移動させ、これにより第
１図←ＩＫ示す温度グロファイルの固液界面１３の温度
（ヒ化ガリウムの融点）１２３８℃の点全矢印Ａ方向、
つまり左側に移動させることによってなされる。１７は
高純度金属ヒ素でこの点の温度を６１０℃前後に保ちヒ
化ガリウム融液１２のヒ素解離圧約１気圧と同様のヒ素
圧を発生させ、ガリウムと反応させてヒ化ガリウム融液
を作り、この融液或いはヒ化ガリウム多結晶から作られ
たヒ化ガリウム融液、ないしはこれらから結果として作
られるヒ化ガリウム単結晶の化学量論的組成を保とうと
するものである。１８は開口部、１９は連結管である。
このような従来のヒ化ガリウム単結晶の育成法において
最大の問題点は、主として石英ボートを用いることによ
るヒ化ガリウム融液合成中の溶媒へのシリコンの侵入、
ないしはヒ化ガリウム融液から単結晶育成中における、
融液中へのシリコンの侵入による結晶の汚染の問題であ
る。これに関Ｉ２て次の文献Ｃ・Ｎ’Ｃｏｃｈｒａｎ
ａｎｄ Ｌ＊Ｍ＠Ｆｏｓｔｅｒ” Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ
ｏｆ Ｑａｌｌｉｕｍ ｗｉｔｈ Ｑｕａｒｔｚａｎ
ｄ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ Ｖａｐｏｒ、、、ｗｉｔｈ
Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎ ｔｈｅ ３ｙｎｔｈ
ｅａｉａ ｏｆ Ｇａ１ｌｉｕｒｎ Ａｒａｅｎｉｄｅ
、”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｔ
ｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ。
最大の問題点は、主として石英ボートを用いることによ
るヒ化ガリウム融液合成中の溶媒へのシリコンの侵入、
ないしはヒ化ガリウム融液から単結晶育成中における、
融液中へのシリコンの侵入による結晶の汚染の問題であ
る。これに関Ｉ２て次の文献Ｃ・Ｎ’Ｃｏｃｈｒａｎ
ａｎｄ Ｌ＊Ｍ＠Ｆｏｓｔｅｒ” Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ
ｏｆ Ｑａｌｌｉｕｍ ｗｉｔｈ Ｑｕａｒｔｚａｎ
ｄ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ Ｖａｐｏｒ、、、ｗｉｔｈ
Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎ ｔｈｅ ３ｙｎｔｈ
ｅａｉａ ｏｆ Ｇａ１ｌｉｕｒｎ Ａｒａｅｎｉｄｅ
、”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｔ
ｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ。
Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９６２．ｐｐ １４９〜１５４に
よれば、このシリコンの侵入過程は第２図ＣＧａＡ１１
１２５０℃の合成温度における化学平衡）と第３図（Ｓ
ｉ活量と凝結温度との関係）の各ＣＵＲＶＥにおける次
の反応に基いて説明される。
よれば、このシリコンの侵入過程は第２図ＣＧａＡ１１
１２５０℃の合成温度における化学平衡）と第３図（Ｓ
ｉ活量と凝結温度との関係）の各ＣＵＲＶＥにおける次
の反応に基いて説明される。
第２図において
ＣＵＲＶＥ ｒ
４Ｇａ（４＋ＳｉＯｇ（ｓｌ 、＝ｓｉ（ｉｎＧａ）
＋２０ａｘＯ（ｇ）・・・・・・（１） ＣＵＲＶＥＩＩ ４Ｇａ（ｉｎＧａＡｓ）＋ ＳｉＯ怠（ｓ）、：５ｉ（
ｉｎＧａＡｓ）＋２０ａ＊Ｏ（ｇ） ・−・・（２） ＣＵＲＶＥ ＩＩＩ ＄Ｓｉ（１ｎＧａ ｏｒ ＧａＡｓ ） ＋ ５ｉＯｚ
（ｓ）、ｌ： ２Ｓｉαｇ）・・・・・・（３） ＣＵＲＶＥＦ／ ３ｉ（ｉｎＱａ ｏｒ ＧａＡｓ）＋５ｉ０２（８）、
： ２ＳｉＯ（ｓ）・・・・・・（４） 第３図において ＣＵＲＶＥｌ ３ＧａａＯ（ｇ）（Ｇａからの＋Ｓ ｉ Ｏｓ） ＋
Ａ ａ（ｇ） 、：： ＧａｔＯｓ（ｓ）＋ ４ＧａＡ
ｓ（ａｌ −（５） ＵＲＶＥｎ ３ ＧａｔＯｓ（ｇ）（ＧａＡｓからの＋Ｓ Ｉ Ｏｎ
） ＋Ａａ（ｇ）、−Ｇ ａｉｏｓ（ｓ）＋４ＧａＡｓ
（ｇ） −（６） ＵＲＶＥｍ ２８ ｔｏ（ｓ） ： Ｓ １（ｓｌ＋ｓ ｉ０１０２
（−−−−−−（７）ＣＵＲＶＥＦ／ ｓ ｉ Ｏ（ｇ）二Ｓ ｉ Ｏ（ａ） ・・・・・・（
８）これよりシリコンの侵入過程は次のように説明され
ている。
＋２０ａｘＯ（ｇ）・・・・・・（１） ＣＵＲＶＥＩＩ ４Ｇａ（ｉｎＧａＡｓ）＋ ＳｉＯ怠（ｓ）、：５ｉ（
ｉｎＧａＡｓ）＋２０ａ＊Ｏ（ｇ） ・−・・（２） ＣＵＲＶＥ ＩＩＩ ＄Ｓｉ（１ｎＧａ ｏｒ ＧａＡｓ ） ＋ ５ｉＯｚ
（ｓ）、ｌ： ２Ｓｉαｇ）・・・・・・（３） ＣＵＲＶＥＦ／ ３ｉ（ｉｎＱａ ｏｒ ＧａＡｓ）＋５ｉ０２（８）、
： ２ＳｉＯ（ｓ）・・・・・・（４） 第３図において ＣＵＲＶＥｌ ３ＧａａＯ（ｇ）（Ｇａからの＋Ｓ ｉ Ｏｓ） ＋
Ａ ａ（ｇ） 、：： ＧａｔＯｓ（ｓ）＋ ４ＧａＡ
ｓ（ａｌ −（５） ＵＲＶＥｎ ３ ＧａｔＯｓ（ｇ）（ＧａＡｓからの＋Ｓ Ｉ Ｏｎ
） ＋Ａａ（ｇ）、−Ｇ ａｉｏｓ（ｓ）＋４ＧａＡｓ
（ｇ） −（６） ＵＲＶＥｍ ２８ ｔｏ（ｓ） ： Ｓ １（ｓｌ＋ｓ ｉ０１０２
（−−−−−−（７）ＣＵＲＶＥＦ／ ｓ ｉ Ｏ（ｇ）二Ｓ ｉ Ｏ（ａ） ・・・・・・（
８）これよりシリコンの侵入過程は次のように説明され
ている。
（１）シリコンのＧａメルト中への侵入第２図のＣＵＲ
ＶＥＩの反応式（１）による。
ＶＥＩの反応式（１）による。
（２）シリコンのＱａＡｓメルト中への侵入第２図のＣ
ＵＲＶＥ’ｎの反応式（２）による。
ＵＲＶＥ’ｎの反応式（２）による。
（３）メルトからシリコンの逃散
第２図のＣＵＲＶＥＩｉの反応式（３）による。
（４） Ｇａ３０分圧の減少に伴うシリコンのＧａ、Ｇ
ａＡｓ中への侵入 第３図（ＤＣＵＲＶＥＩ 、Ｉｆ の反応式（５１、（
６１及ヒ第２図＋７）ＣＵＲＶＥＩ 、 ■ＶｃＬｈ。
ａＡｓ中への侵入 第３図（ＤＣＵＲＶＥＩ 、Ｉｆ の反応式（５１、（
６１及ヒ第２図＋７）ＣＵＲＶＥＩ 、 ■ＶｃＬｈ。
即ちシリコンの侵入は（１Ｍ２）式によるもので６Ｄ、
この進行と共に生成されたシリコンは同時に（３）式の
過程により逃散の過程を経る。（１３、（２）式の過程
によりシリコンの活量が増大すると共に３ｉＱａガス分
圧も増加し、（１）、 （２１式のＱ ａ ｚ Ｑガス
分圧と平衡点でシリコンの生成はとまる。この点がＡ、
Ｂ点でｈｖシリコンの活ｔｆａ（１はヒ化ガリウムの合
成温度に近い１２５０℃でＡ、Ｂ点に対し夫々０．０１
９，０．００１９である。
この進行と共に生成されたシリコンは同時に（３）式の
過程により逃散の過程を経る。（１３、（２）式の過程
によりシリコンの活量が増大すると共に３ｉＱａガス分
圧も増加し、（１）、 （２１式のＱ ａ ｚ Ｑガス
分圧と平衡点でシリコンの生成はとまる。この点がＡ、
Ｂ点でｈｖシリコンの活ｔｆａ（１はヒ化ガリウムの合
成温度に近い１２５０℃でＡ、Ｂ点に対し夫々０．０１
９，０．００１９である。
この点に達したならばガリウムと石英の反応は進行する
が、シリコンの増加はなく下記（９）式の反応が残るだ
けである。
が、シリコンの増加はなく下記（９）式の反応が残るだ
けである。
２Ｇａ（ｔｏｒ Ｑａ、Ａｓからの） ＋ ５ｔＯｉ（
ａ）；Ｇａｓαｇ）＋ＳｉＳ１０２（・・・・・・（９
） ブリッジマン炉では第１図に示すように赳−）１１が収
納されている炉側は高温でるり、ヒ素１７の側は低温で
ある。従って生成されたＧａｇ ｏガスは低温側で供給
されるヒ累と反応し、（５） 、 （６１式の過程でＧ
ａ茸０ガスは消費され、従って（１）、 （２）式の反
応が促進される結果、ガリウム、ヒ化ガリウム中に残留
シリコンが増加することになる。
ａ）；Ｇａｓαｇ）＋ＳｉＳ１０２（・・・・・・（９
） ブリッジマン炉では第１図に示すように赳−）１１が収
納されている炉側は高温でるり、ヒ素１７の側は低温で
ある。従って生成されたＧａｇ ｏガスは低温側で供給
されるヒ累と反応し、（５） 、 （６１式の過程でＧ
ａ茸０ガスは消費され、従って（１）、 （２）式の反
応が促進される結果、ガリウム、ヒ化ガリウム中に残留
シリコンが増加することになる。
第３図はシリコンの活量と凝結温度との関係を表すもの
であるが、シリコンの活量ヲ考えた場合ＱａｔＱは高温
に保って分圧音大きくし、ＳｉＯは低温にして凝固全促
進させた方がガリウム、ヒ化ガリウム中のシリコン活量
は小さいことを示している。
であるが、シリコンの活量ヲ考えた場合ＱａｔＱは高温
に保って分圧音大きくし、ＳｉＯは低温にして凝固全促
進させた方がガリウム、ヒ化ガリウム中のシリコン活量
は小さいことを示している。
シリコンはｍ−ｖ族化合物半導体に対しては両性金属で
あるが、ヒ化ガリウムに関しては主としてドナーとして
働く。ヒ化ガリウムの融液合成中にシリコン不純物が侵
入するのは半導体の電気特性に極めて大きな影響金与え
るので好壕しくない。即ち純粋なヒ化ガリウム単結晶々
らば抵抗率にして１０’Ω−儒以上のものを作ることが
できるが、前述のようなシリコンの侵入により導電性基
板結晶となり、例えば１〜１０−ｓΩ−釧程度の基板結
晶となってしまう。又シリコンの侵入量はボート側下底
部とボートに接しない上部とでは異なり、下底部では１
０ ’ ａｔｏｍ／、イオーダーのシリコン残留不純物
濃度でちるのに対し、上部では１０ ’ａｔｏｍ／、Ｊ
程度と１〜２桁程度の濃度分布を作ってしまい、かつ長
手方向の温度分布による倍大きくなってしまう。又シリ
コン、亜鉛、錫、テルル等を入れたドーピング結晶を作
る場合にも、シリコン侵入の問題は一様なドーピング結
晶を作れない点で問題である。
あるが、ヒ化ガリウムに関しては主としてドナーとして
働く。ヒ化ガリウムの融液合成中にシリコン不純物が侵
入するのは半導体の電気特性に極めて大きな影響金与え
るので好壕しくない。即ち純粋なヒ化ガリウム単結晶々
らば抵抗率にして１０’Ω−儒以上のものを作ることが
できるが、前述のようなシリコンの侵入により導電性基
板結晶となり、例えば１〜１０−ｓΩ−釧程度の基板結
晶となってしまう。又シリコンの侵入量はボート側下底
部とボートに接しない上部とでは異なり、下底部では１
０ ’ ａｔｏｍ／、イオーダーのシリコン残留不純物
濃度でちるのに対し、上部では１０ ’ａｔｏｍ／、Ｊ
程度と１〜２桁程度の濃度分布を作ってしまい、かつ長
手方向の温度分布による倍大きくなってしまう。又シリ
コン、亜鉛、錫、テルル等を入れたドーピング結晶を作
る場合にも、シリコン侵入の問題は一様なドーピング結
晶を作れない点で問題である。
本発明はこのような従来法の欠点に対処してなされたも
ので、石英ポートからのシリコン汚染を防止した新規な
ヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びその装置に関するも
のである。
ので、石英ポートからのシリコン汚染を防止した新規な
ヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びその装置に関するも
のである。
即ち本発明は石英ポート及びシードを収納する部分と、
これに続いて所定の間隔で設けられた複数枚の仕切板に
所定寸法の石英チューブをその中央部で溶着してそれら
を上下に配置した隔室を設けた高温側アンプルの後部乃
至は各隔室にガス抵抗体全充填した部分を設けた高温側
アンプルの後部と金属ヒ累を収容する低温側アンプルを
チューブで連結した反応管と、これを所定の温度領域に
加熱保持するようにヒーターを配置した炉構造のものを
組み合せた装置を用い、該石英ボートに原料ガリウムな
いしはヒ化ガリウム融液を収容すると共に、高温側の方
向の高温側アンプルの石英ホートラ収容する部分及びこ
れに続く後部の部分をヒ化ガリウムの融点より高い約１
２５０℃の高温領域に保持すると共に、該低温側アンプ
ルを金属ヒ素を約１気圧で蒸発させるための６１０℃付
近の低温領域に保持して後、原料ガリウムの場合は該低
温側アンプルで蒸発した金属ヒ素にょジヒ化ガリウムを
合成して融液とした後、ヒ化ガリウム融液に前記シード
によ！１種付けし、次いで該反応管を該炉構造のものに
対して高温側の方向に移動させるか又に該炉構造のもの
を逆方向に移動させて該石英ボート中のヒ化ガリウム融
液全１〜１０℃／ｃｒｎに設定された約１２５０℃以下
の温度勾配部の領域に移動させることにより、その固液
界面を該反応管の移動方向の逆方向に移動させてヒ化ガ
リウム単結晶全育成すると共に、この移動により高温領
域に保持される石英チューブで連結された隔室乃至は隔
室に充填したガス抵抗体の部分を増加させガスのコンダ
クタンスを小さくするようにしたことによるシリコン汚
染を防止したヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びこれ全
実施するための前記装置に係るものである。
これに続いて所定の間隔で設けられた複数枚の仕切板に
所定寸法の石英チューブをその中央部で溶着してそれら
を上下に配置した隔室を設けた高温側アンプルの後部乃
至は各隔室にガス抵抗体全充填した部分を設けた高温側
アンプルの後部と金属ヒ累を収容する低温側アンプルを
チューブで連結した反応管と、これを所定の温度領域に
加熱保持するようにヒーターを配置した炉構造のものを
組み合せた装置を用い、該石英ボートに原料ガリウムな
いしはヒ化ガリウム融液を収容すると共に、高温側の方
向の高温側アンプルの石英ホートラ収容する部分及びこ
れに続く後部の部分をヒ化ガリウムの融点より高い約１
２５０℃の高温領域に保持すると共に、該低温側アンプ
ルを金属ヒ素を約１気圧で蒸発させるための６１０℃付
近の低温領域に保持して後、原料ガリウムの場合は該低
温側アンプルで蒸発した金属ヒ素にょジヒ化ガリウムを
合成して融液とした後、ヒ化ガリウム融液に前記シード
によ！１種付けし、次いで該反応管を該炉構造のものに
対して高温側の方向に移動させるか又に該炉構造のもの
を逆方向に移動させて該石英ボート中のヒ化ガリウム融
液全１〜１０℃／ｃｒｎに設定された約１２５０℃以下
の温度勾配部の領域に移動させることにより、その固液
界面を該反応管の移動方向の逆方向に移動させてヒ化ガ
リウム単結晶全育成すると共に、この移動により高温領
域に保持される石英チューブで連結された隔室乃至は隔
室に充填したガス抵抗体の部分を増加させガスのコンダ
クタンスを小さくするようにしたことによるシリコン汚
染を防止したヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びこれ全
実施するための前記装置に係るものである。
以下実施例により本発明全説明する。
第４図（イ）Ｖｉ本発明のヒ化ガリウム単結晶を育成す
るための装置金示すもので、４１は約１２５０℃以下の
温度勾配部り、に作ると共にヒ化ガリウム融液４４全保
持するためその融点より高いＴｍａｘ＝約１２５０℃の
高温領域り、に形成するためのヒーターである。
るための装置金示すもので、４１は約１２５０℃以下の
温度勾配部り、に作ると共にヒ化ガリウム融液４４全保
持するためその融点より高いＴｍａｘ＝約１２５０℃の
高温領域り、に形成するためのヒーターである。
この高温領域Ｉ、ｊはボート４３の長さり、よりも長く
なるよう設計されており、又温度勾配部り、はヒ化ガリ
ウム結晶の転移を左右する重要なパラメーターであり、
ボート４３の長さし、より長く１〜ｂで設計されている
。４２は金属ヒ素５２をヒ化ガリウム融点のヒ素の解離
圧約１気圧で蒸発させるための約６１０℃の低温側ｔｅ
１４を形成するためのヒーターである。
なるよう設計されており、又温度勾配部り、はヒ化ガリ
ウム結晶の転移を左右する重要なパラメーターであり、
ボート４３の長さし、より長く１〜ｂで設計されている
。４２は金属ヒ素５２をヒ化ガリウム融点のヒ素の解離
圧約１気圧で蒸発させるための約６１０℃の低温側ｔｅ
１４を形成するためのヒーターである。
高温側の石英アンプル４０と低温側の石英アングル５１
とは石英チューブ５３により連結されて反応管を構成し
ている。
とは石英チューブ５３により連結されて反応管を構成し
ている。
ヒ化ガリウム融液の合成に際しては、高温側のアンプル
４０中に収納された長さＬＬの石英ボート４３に予め高
純度なガリウム４４′が入れられ、低温側のア４３を構
成する石英が反応してＱ ａ ｘ Ｑが生成されること
は前記（１）式のとおりであり、生成したＱａｉＱは低
温側に向けて拡散するが、アンプル４０の拡散の ′経
路には複数枚の仕切板４５が間隔Ｓで設けられてさ全２
Ｓより若干短かめにし、且つ図示せる如くそれらを交互
に上下に配置しているので、それら石英チューブ４６が
高温領域Ｌｍの１２５０℃を見る長さは実効的に単一チ
ューブの場合の２倍近くとなり、Ｑ ａ ｚ Ｑのガス
コンダクタンスは逆に約ＩＡになる。更に従来の二＃１
度水平ブリッジマン法に比べてボート４３の右側で約１
２５０℃のＬｌの領域を充分にとっであるため、Ｑ ａ
＊ Ｑは低温側に更に拡散しなくなる。
４０中に収納された長さＬＬの石英ボート４３に予め高
純度なガリウム４４′が入れられ、低温側のア４３を構
成する石英が反応してＱ ａ ｘ Ｑが生成されること
は前記（１）式のとおりであり、生成したＱａｉＱは低
温側に向けて拡散するが、アンプル４０の拡散の ′経
路には複数枚の仕切板４５が間隔Ｓで設けられてさ全２
Ｓより若干短かめにし、且つ図示せる如くそれらを交互
に上下に配置しているので、それら石英チューブ４６が
高温領域Ｌｍの１２５０℃を見る長さは実効的に単一チ
ューブの場合の２倍近くとなり、Ｑ ａ ｚ Ｑのガス
コンダクタンスは逆に約ＩＡになる。更に従来の二＃１
度水平ブリッジマン法に比べてボート４３の右側で約１
２５０℃のＬｌの領域を充分にとっであるため、Ｑ ａ
＊ Ｑは低温側に更に拡散しなくなる。
従って、各隔室でＧ ａ 寞０はＡｉ域いはＡ ８４と
反応を起こそうとするが、前記（５）式の逆反応が勝ち
、Ｇａｓ。
反応を起こそうとするが、前記（５）式の逆反応が勝ち
、Ｇａｓ。
の拡散は極めて小さくなる。従ってヒ化ガリウム融液合
成中のシリコンの汚染は極めて小さくできる。
成中のシリコンの汚染は極めて小さくできる。
次にヒ化ガリウム融液がら単結晶を育成する場合につい
て説明すると、ボート４３の左端に置がれたシード４８
によりヒ化ガリウム融液４４に対して種付けが行なわれ
、アンプル４０ ｋ左方、即ち矢印３方向に移動させる
か、ヒーターの配置された炉を右方に動かして固液界面
５０を徐々に右方に移動させることによりヒ化ガリウム
の単結晶が育成される。
て説明すると、ボート４３の左端に置がれたシード４８
によりヒ化ガリウム融液４４に対して種付けが行なわれ
、アンプル４０ ｋ左方、即ち矢印３方向に移動させる
か、ヒーターの配置された炉を右方に動かして固液界面
５０を徐々に右方に移動させることによりヒ化ガリウム
の単結晶が育成される。
従来の二温度水平ブリッジマン法では前記第１図におい
て固液界面１３が左方に移動すればする程、開口部１８
が低温領域に近づくため、ＧａｘＯとＡｓｓないしＡ８
４の反応が促進される傾向にあり、結果的にシリコンの
汚染全増加させていた。これに対して本Ｑ明−’ｌｊホ
ー ） ４３ ｔ＝収納するアンプル４０ （Ｄ 左Ｄ
ｉＭ４９が固液界面５０の移動と共に温度勾配部り、に
おける温度勾配による分だけ低温になり、ヒ素とＱ ａ
ｚ Ｏの反応が促進されるが、温度勾配がゆるやかで
あるため、ヒ化ガ１）ラム中のシリコン活量はさ程大き
くなることはない。この温度勾配部Ｌ２はヒ化ガリウム
単結晶の転位密Ｉｎ少さくするために重要であり、この
要求とシリコン活量を増加させないことの要求とに対し
て適合している。更にヒ化ガリウム単結晶の成長が進む
に従って仕切板４５、石英チューブ４６て構成されるア
ンプル４０の後方の部分が１２５０℃の高温領域り、に
見る長さ社長くなり、又ＧａｚＯの低温領域Ｌ４への拡
散長も長くなるため、従来の方法に比べて格段にシリコ
ン活量を小さくし、その汚染全抑止できる。
て固液界面１３が左方に移動すればする程、開口部１８
が低温領域に近づくため、ＧａｘＯとＡｓｓないしＡ８
４の反応が促進される傾向にあり、結果的にシリコンの
汚染全増加させていた。これに対して本Ｑ明−’ｌｊホ
ー ） ４３ ｔ＝収納するアンプル４０ （Ｄ 左Ｄ
ｉＭ４９が固液界面５０の移動と共に温度勾配部り、に
おける温度勾配による分だけ低温になり、ヒ素とＱ ａ
ｚ Ｏの反応が促進されるが、温度勾配がゆるやかで
あるため、ヒ化ガ１）ラム中のシリコン活量はさ程大き
くなることはない。この温度勾配部Ｌ２はヒ化ガリウム
単結晶の転位密Ｉｎ少さくするために重要であり、この
要求とシリコン活量を増加させないことの要求とに対し
て適合している。更にヒ化ガリウム単結晶の成長が進む
に従って仕切板４５、石英チューブ４６て構成されるア
ンプル４０の後方の部分が１２５０℃の高温領域り、に
見る長さ社長くなり、又ＧａｚＯの低温領域Ｌ４への拡
散長も長くなるため、従来の方法に比べて格段にシリコ
ン活量を小さくし、その汚染全抑止できる。
第４図（ロ）は前記仕切板４５で構成した隔室に、石英
チューブ４６を配＠【２、更に該隔室の中ＶＣ石英ウー
ルヲ密にしたガス抵抗体４７を入れてガスの拡散抵抗音
大きくした構造のものであり、従来の結晶育成方法より
、シリコン活廿ヲ小さくできその汚染を防ぐことができ
た。
チューブ４６を配＠【２、更に該隔室の中ＶＣ石英ウー
ルヲ密にしたガス抵抗体４７を入れてガスの拡散抵抗音
大きくした構造のものであり、従来の結晶育成方法より
、シリコン活廿ヲ小さくできその汚染を防ぐことができ
た。
第１図は従来の水平ブリッジマン法によるヒ化ガリウム
単結晶の育成法の説明図であり、第２図はヒ化ガリウム
１２５０℃の合成温間における化学平衡に関する図表、
第３図はシリコン活量と凝結温度に関する図表である。 第４図（イ）は実施例に示す本発明のヒ化ガリウム単結
晶の育成方法及びその装置の説明図であり、（ロ）は本
実施例の隔室にガス拡散・抵抗体を入れたものである。 ４０・・・・・・・・・・・・高温側のアンプル４１．
４２・・・ヒーター ４３・・・・・・・・・・・・ボート ４４・・・・・・・・・・・・ヒ化ガリウム融液４４′
・・・・・・・・・ガリウム ４５・・・・・・・・・・・・仕切板 ４６・・・・・・・・・−・・石英チューブ４７・・・
・・・・・・・・・ガス拡散抵抗体４Ｂ・・・・・・・
・・・・・／−ド ４９・・・・・・・・・・・・アンプル４４の左端５０
・・・・・・・・・・・・固液界面５１・・・・・・・
・・・・・低温側のアンプル５２・・・・・・・・・・
・・ヒ素 ５３・・・・・・・・・・・・チューフ゛第１図 （イ） □炉の畏今り臼の距島佳 第２図 Ｇａ 亀ｃ」ＩＪ ＧａＡｓノＬＯＧ （Ｓｔ 活量）
第３図 凝 鮎漬度 （０Ｃ）
単結晶の育成法の説明図であり、第２図はヒ化ガリウム
１２５０℃の合成温間における化学平衡に関する図表、
第３図はシリコン活量と凝結温度に関する図表である。 第４図（イ）は実施例に示す本発明のヒ化ガリウム単結
晶の育成方法及びその装置の説明図であり、（ロ）は本
実施例の隔室にガス拡散・抵抗体を入れたものである。 ４０・・・・・・・・・・・・高温側のアンプル４１．
４２・・・ヒーター ４３・・・・・・・・・・・・ボート ４４・・・・・・・・・・・・ヒ化ガリウム融液４４′
・・・・・・・・・ガリウム ４５・・・・・・・・・・・・仕切板 ４６・・・・・・・・・−・・石英チューブ４７・・・
・・・・・・・・・ガス拡散抵抗体４Ｂ・・・・・・・
・・・・・／−ド ４９・・・・・・・・・・・・アンプル４４の左端５０
・・・・・・・・・・・・固液界面５１・・・・・・・
・・・・・低温側のアンプル５２・・・・・・・・・・
・・ヒ素 ５３・・・・・・・・・・・・チューフ゛第１図 （イ） □炉の畏今り臼の距島佳 第２図 Ｇａ 亀ｃ」ＩＪ ＧａＡｓノＬＯＧ （Ｓｔ 活量）
第３図 凝 鮎漬度 （０Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１ン 石英ボート及びシードを収納する部分と、これ
に続いて所定の間隔で設けられた複数枚の仕切板に所定
易法の石英チューブをその中央部で溶着（−てそれらを
上下に配置した隔室構造全役けるが乃至は各該隔室にガ
ス抵抗体全充填した部分とを設けた高温側アンプルの後
部と金属ヒ素を収容する低温側アンプル全チューブで連
結した反応管と、これを所定の温度領域に加熱保持する
ようにヒーターを配置した炉構造のものを組み合せた装
置を用い、該石英ボートに原料ガリウムないしはヒ化ガ
リウム融液を収容すると共に高温側の方向の該石英ボー
トの端部にヒ化ガリウムのシードを配置し、かつ該低温
ｔ（１アングルに金属ヒ累を収容し、該高温側アンプル
の石英ボートを収容する部分及びこれに続く後部の部分
をヒ化ガリウムの融点よυ高い約１２５０℃の高温領域
に保持すると共に、該低温側アンプルを金属ヒ素全約１
気圧で蒸発させるための６１０℃付近の低温領域に保持
して後、により種付けし、次いで該反応管を該炉構造の
ものに対して高温側の方向に移動させるか又は該炉構造
のものを逆方向に移動させて、該石英ボート中のヒ化ガ
リウム融液を１〜ｂ た約１２５０℃以下の温度勾配部の領域に移動させるこ
とにより、その固液界面を該反応管の移動方向の逆方向
に移動させてヒ化ガリウム単結晶を育成すると共に、こ
の移動により高温領域に保持される石英チューブ乃至は
石英チューブとガス抵抗体の部分を増加させるようにし
たことを特徴とするシリコン汚染を防止したと化ガリウ
ム単結晶の育成方法。 （２） ヒ化ガリウム融液を合成ないしは収容して、こ
れよりヒ化ガリウム単結晶全育成するための石英ポート
及びシードを収納する部分と、これに続いて間隔Ｓで設
けられた複数枚の仕切板に２８より若干短い寸法の石英
チューブをその中央部で溶着してそれら全上下交互に配
置して該仕切板で隔てられた各隔室を構成し、乃至は該
隔室にガス抵抗体を充填した部分とを設けた高温側アン
プルの後部と金属ヒ素を収容する低温側アンプルとを、
チューブで連結［また反応管と、炉の長手方向に順次該
石英°ボート長Ｌ＋よジ長い約１２５０１：以下の温度
勾配部り、とヒ化ガリウムの融点より高い約１２５０℃
の一定温度に保持する、該石英ボー）Ｌｌより長い高温
領域Ｌ１と金属ヒ素全約１気圧で蒸発させるために６１
０℃付近の温度に一様に保持する低温領域Ｌ４を、夫々
順次該高協側アンプルの端部側、該高温側アンプル、及
び該低温側アンプルに対応ｌ。 て形成するようにヒーターを配置ｕシた炉構造のもの１
．ｆ１合せたことを特徴とするシリコ／汚染全防止した
ヒ化ガリウム単結晶の育成装置。 （３）ガス抵抗体が石英ウールである特許請求の範囲（
２）項記載のシリコン汚染を防止したヒ化ガリウム単結
晶の育成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150727A JPS6042292A (ja) | 1983-08-18 | 1983-08-18 | ヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150727A JPS6042292A (ja) | 1983-08-18 | 1983-08-18 | ヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042292A true JPS6042292A (ja) | 1985-03-06 |
Family
ID=15503087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58150727A Pending JPS6042292A (ja) | 1983-08-18 | 1983-08-18 | ヒ化ガリウム単結晶の育成方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042292A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62223088A (ja) * | 1986-03-26 | 1987-10-01 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 化合物単結晶の育成方法 |
| US5432981A (en) * | 1993-04-15 | 1995-07-18 | Thibeau | Device for stripping the web of fibres from the doffer roller in a carding machine |
-
1983
- 1983-08-18 JP JP58150727A patent/JPS6042292A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62223088A (ja) * | 1986-03-26 | 1987-10-01 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 化合物単結晶の育成方法 |
| US5432981A (en) * | 1993-04-15 | 1995-07-18 | Thibeau | Device for stripping the web of fibres from the doffer roller in a carding machine |
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