JPS6090896A - ガリウム砒素単結晶の製造方法 - Google Patents
ガリウム砒素単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS6090896A JPS6090896A JP58196054A JP19605483A JPS6090896A JP S6090896 A JPS6090896 A JP S6090896A JP 58196054 A JP58196054 A JP 58196054A JP 19605483 A JP19605483 A JP 19605483A JP S6090896 A JPS6090896 A JP S6090896A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- melt
- temp
- temperature
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 9
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 6
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は高品質々ガリウム砒素単結晶の製造方法に関
するものである。
するものである。
副祈ｍ−ｖ族化合物半導体は高品質な単結晶が得られる
ようにな９、高速集積回路、光−電子集積回路、電子素
子用材料などに広く用いられるようになってきた。■＝
■族化合物半導体の中でもガリウム砒素（ＧａＡａ）は
シリコンに較べて電子移動度がはるかに早く、比抵抗が
１０″Ω、ｃＴｎ以上の高抵抗の大型ウェハーの製造が
容易であることなどにより注目を浴びている。このよう
なＧａＡ、単結晶は現在上として液体封止引き上げ法に
より製造されているが、この方法ではルツボ内の結晶原
料融液と封止剤との界面、結晶原料融液と引き上げ中の
結晶との界面及び結晶内の温度勾配が大きいため、形成
した結晶内に熱応力が生じ、これが結晶欠陥の一種であ
る転位の発生の原因となり、特に結晶の胴体部に較べて
テイル部において転位密度が通常著しく大きく々ってい
る。この原因は成長した結晶を結晶原料融液から切り離
す工程において、結晶の引き上げ速度を結晶の胴体部形
成時の１０〜１００倍の速度としていたことにあシ、こ
れにより結晶の下半部に与える温度変化が大きく、過大
な熱応力が発生して結晶のテイル部の転位密度を増大さ
せる結果と力っていた。従ってこのように結晶をウェー
Ｉ・にすると製品としての歩留りは低下し、特に結晶の
下半部よりテイル部までは製品化できず、無駄々ものと
なる。
ようにな９、高速集積回路、光−電子集積回路、電子素
子用材料などに広く用いられるようになってきた。■＝
■族化合物半導体の中でもガリウム砒素（ＧａＡａ）は
シリコンに較べて電子移動度がはるかに早く、比抵抗が
１０″Ω、ｃＴｎ以上の高抵抗の大型ウェハーの製造が
容易であることなどにより注目を浴びている。このよう
なＧａＡ、単結晶は現在上として液体封止引き上げ法に
より製造されているが、この方法ではルツボ内の結晶原
料融液と封止剤との界面、結晶原料融液と引き上げ中の
結晶との界面及び結晶内の温度勾配が大きいため、形成
した結晶内に熱応力が生じ、これが結晶欠陥の一種であ
る転位の発生の原因となり、特に結晶の胴体部に較べて
テイル部において転位密度が通常著しく大きく々ってい
る。この原因は成長した結晶を結晶原料融液から切り離
す工程において、結晶の引き上げ速度を結晶の胴体部形
成時の１０〜１００倍の速度としていたことにあシ、こ
れにより結晶の下半部に与える温度変化が大きく、過大
な熱応力が発生して結晶のテイル部の転位密度を増大さ
せる結果と力っていた。従ってこのように結晶をウェー
Ｉ・にすると製品としての歩留りは低下し、特に結晶の
下半部よりテイル部までは製品化できず、無駄々ものと
なる。
この発明の目的は結晶の下半部よシテイル部に亘っての
転位密度の増大を抑制し、結晶の頭部よりテイル部に到
るまで転位密度分布が実質的に均一の結晶を作成するＧ
ａＡ３単結晶を製造する方法を提供することにあ石。
転位密度の増大を抑制し、結晶の頭部よりテイル部に到
るまで転位密度分布が実質的に均一の結晶を作成するＧ
ａＡ３単結晶を製造する方法を提供することにあ石。
液体封止引き上げ法によるＧａｋｓ単結晶の製造方法は
、通常不活性ガスによる１０〜７０気圧下において、上
面を一液体封止剤で被覆され、封止剤との界面が１２５
８℃に加熱されたルツボ中の結晶原料融液に種結晶を接
触させ、ルツボ及び種結晶を回転させながら、結晶直径
が約５０ｍの場合種結晶を１時間８〜１２−程度の速度
で引き上げて結晶の成長を行う。成長した結晶が目的と
する長さに達すると、種結晶の引き上げ速度を急激に１
００〜１０００町句と増加し、結晶をＧａＡｓ融液から
切り離していた。その結果、結晶のティル部は平面また
は半球面となるが、結晶の下半部からティル部は急速に
温度の高低の差の激しい液体封止剤内を通過し、不活性
ガス中に置かれるため、この太き々温度変化によって熱
応力が発生し、結晶の下半部からティル部に亘って転位
密度が増大する結果となる。
、通常不活性ガスによる１０〜７０気圧下において、上
面を一液体封止剤で被覆され、封止剤との界面が１２５
８℃に加熱されたルツボ中の結晶原料融液に種結晶を接
触させ、ルツボ及び種結晶を回転させながら、結晶直径
が約５０ｍの場合種結晶を１時間８〜１２−程度の速度
で引き上げて結晶の成長を行う。成長した結晶が目的と
する長さに達すると、種結晶の引き上げ速度を急激に１
００〜１０００町句と増加し、結晶をＧａＡｓ融液から
切り離していた。その結果、結晶のティル部は平面また
は半球面となるが、結晶の下半部からティル部は急速に
温度の高低の差の激しい液体封止剤内を通過し、不活性
ガス中に置かれるため、この太き々温度変化によって熱
応力が発生し、結晶の下半部からティル部に亘って転位
密度が増大する結果となる。
そこでこの発明においては、成長したＧａＡｓ結晶が目
的の長さに達し、結晶を融液よシ切シ離す工程に入った
ら結晶の引き上げ速度を徐々に増速すると共に、ルツボ
内の結晶原料融液の表面温度も徐々に昇温する。
的の長さに達し、結晶を融液よシ切シ離す工程に入った
ら結晶の引き上げ速度を徐々に増速すると共に、ルツボ
内の結晶原料融液の表面温度も徐々に昇温する。
上述の結晶引き上げ速度の増速割合は結晶の胴体部を作
成した時の引き上げ速度の５倍以下とし、具体的には５
０鋼径の結晶を引き上げる場合１時間２０〜６０闘程度
に増速する。即ち、結晶の引き上げ速度が１０鱈／時の
場合は３０■／時程度が限度であって急激に引き上げ速
度を増速すると温度変化が大きくなり、結晶に転位が増
加する傾向を示すので、所定速度に達するまで４゜分か
ら１時間程度の時間を掛は徐々に増速する。
成した時の引き上げ速度の５倍以下とし、具体的には５
０鋼径の結晶を引き上げる場合１時間２０〜６０闘程度
に増速する。即ち、結晶の引き上げ速度が１０鱈／時の
場合は３０■／時程度が限度であって急激に引き上げ速
度を増速すると温度変化が大きくなり、結晶に転位が増
加する傾向を示すので、所定速度に達するまで４゜分か
ら１時間程度の時間を掛は徐々に増速する。
一方、結晶原料融液の結晶と接している表面の温度の上
昇範囲は結晶の胴体部を成長完了時の温度より１５℃ま
でであって、増速して引き上けた結晶の状態を考慮して
温度の上昇割合を調整する。即ち、所定の上昇割合で融
液の表面温度を徐々に昇温しても結晶のテイル部の外径
が減少しはじめないようであれば、温度の上昇割合を更
に大きくする。その結果、結晶のテイル部では結晶径が
次第に細くなシ、下方に凸の円錐状となシ、最後にルツ
ボの結晶原料融液と細い糸のような状態より切り離され
ることになる。
昇範囲は結晶の胴体部を成長完了時の温度より１５℃ま
でであって、増速して引き上けた結晶の状態を考慮して
温度の上昇割合を調整する。即ち、所定の上昇割合で融
液の表面温度を徐々に昇温しても結晶のテイル部の外径
が減少しはじめないようであれば、温度の上昇割合を更
に大きくする。その結果、結晶のテイル部では結晶径が
次第に細くなシ、下方に凸の円錐状となシ、最後にルツ
ボの結晶原料融液と細い糸のような状態より切り離され
ることになる。
このときの結晶の下半部は結晶の胴体部の引き上げ速度
よシも２〜３倍の早い速度で液体封止剤中を通過するこ
とと々るが、これまでの方法と比較した場合、結晶に急
激々温度変化を与えることはなく、従って過大力温度勾
配が結晶内に生じることもなく、その結果、転位の増大
は抑制される。また上述の結晶原料融液の表面温度の上
昇範囲が１５℃を越えたり、急激に所定の温度に昇温し
たりすると、既に固化して結晶となった部分が溶融する
こともあり好ましくない。
よシも２〜３倍の早い速度で液体封止剤中を通過するこ
とと々るが、これまでの方法と比較した場合、結晶に急
激々温度変化を与えることはなく、従って過大力温度勾
配が結晶内に生じることもなく、その結果、転位の増大
は抑制される。また上述の結晶原料融液の表面温度の上
昇範囲が１５℃を越えたり、急激に所定の温度に昇温し
たりすると、既に固化して結晶となった部分が溶融する
こともあり好ましくない。
上記の説明で明らかなように、この発明の方法により結
晶の胴体部の成長が完了し、結晶を融液よシ切り離す工
程において、結晶の引き上げ速度及び融液の表面の温度
を上述の如く徐々に増速、昇温することにより、形成す
る結晶の下半部の転位の増大を抑制し、転位密度分布が
結晶全体に亘ってほぼ均一な結晶を得ることができるよ
うになったため、Ｇ（ｚＡＢ結晶の製品化の歩留りが著
しく向上し、安価に高品質のウェーハを提供することと
なる。
晶の胴体部の成長が完了し、結晶を融液よシ切り離す工
程において、結晶の引き上げ速度及び融液の表面の温度
を上述の如く徐々に増速、昇温することにより、形成す
る結晶の下半部の転位の増大を抑制し、転位密度分布が
結晶全体に亘ってほぼ均一な結晶を得ることができるよ
うになったため、Ｇ（ｚＡＢ結晶の製品化の歩留りが著
しく向上し、安価に高品質のウェーハを提供することと
なる。
次にこの発明を実施例により説明する。
内径９５ｍ、深さ１００ｍのパイロリテツク窒化ボロン
製ルツボにＧａ５００ｐ、Ａ８５４０ ｆ ｓ 液体封
止剤として酸化ボロン（Ｂ＊Ｏｓ） ５ｏｎｙを入れ、
とのルツボを高圧容器内に設置して、アルゴンガスで５
０気圧に加圧し、ルツボを１３００℃で加熱してＧａＡ
ｓ融液を合成した。
製ルツボにＧａ５００ｐ、Ａ８５４０ ｆ ｓ 液体封
止剤として酸化ボロン（Ｂ＊Ｏｓ） ５ｏｎｙを入れ、
とのルツボを高圧容器内に設置して、アルゴンガスで５
０気圧に加圧し、ルツボを１３００℃で加熱してＧａＡ
ｓ融液を合成した。
次にＧａＡｓ融液と馬０．との界面の温度が１２３８℃
となるように調整した後、種結晶をＧａｐｓ融液に接触
させ、ルツボは１分間１５回の速度で時計方向に回転さ
せ、種結晶は１分間１０回の速度で反時計方向に回転さ
せながら、種結晶を１時間１０閣の速度で引き上げた。
となるように調整した後、種結晶をＧａｐｓ融液に接触
させ、ルツボは１分間１５回の速度で時計方向に回転さ
せ、種結晶は１分間１０回の速度で反時計方向に回転さ
せながら、種結晶を１時間１０閣の速度で引き上げた。
７時間の引き上は操作の結果、直径約５０ｍｍ、長さ約
８０冑の円柱状の結晶が形成したので、結晶の引き上げ
速度を１時間掛けて２０晴／時の速度に増速し、結晶融
液表面温度も１２４０℃に昇温した。２０ｍ／時に増速
してから更に１時間３０分間結晶の引き上げを行った結
果、結晶のテイル部の末尾は結晶原料融液と切離された
。
８０冑の円柱状の結晶が形成したので、結晶の引き上げ
速度を１時間掛けて２０晴／時の速度に増速し、結晶融
液表面温度も１２４０℃に昇温した。２０ｍ／時に増速
してから更に１時間３０分間結晶の引き上げを行った結
果、結晶のテイル部の末尾は結晶原料融液と切離された
。
得られたＧａｋｓ結晶には高さ約５０Ｗ＋の円錐状のテ
ィル部が形成し、この結晶を結晶長に沿って切断し、転
位密度分布を測定した結果、頭部よシ約８０圏までの結
晶の転位密度分布はｌＸ１０’〜５ Ｘ １Ｑ’ ｃｍ
−”であった。
ィル部が形成し、この結晶を結晶長に沿って切断し、転
位密度分布を測定した結果、頭部よシ約８０圏までの結
晶の転位密度分布はｌＸ１０’〜５ Ｘ １Ｑ’ ｃｍ
−”であった。
比較のため、同一条件で結晶の成長を行い、直径約５０
−１長さ約８０ｍの円柱状結晶が形成した時点で、結晶
の引き上げ速度を５００ｍ＋膚に増速しで結晶テイル部
と結晶原料融液の切離しを行った。
−１長さ約８０ｍの円柱状結晶が形成した時点で、結晶
の引き上げ速度を５００ｍ＋膚に増速しで結晶テイル部
と結晶原料融液の切離しを行った。
得られた結晶のティル部の形状は半円状であって、この
結晶を結晶長に沿って切断し、転位密度分布を測定した
結果、頭部より５０ｍ＋までの結晶の転位密度分布はｌ
Ｘ１０’〜１Ｑ’ｃＩｎ−”であったが、それ以上はテ
イル部に近づくに従って増大し、頭部よ＃）８０ｍの位
置の結晶の転位密度分布は５ Ｘ １０’ｃｌｎ−”で
あツタ。
結晶を結晶長に沿って切断し、転位密度分布を測定した
結果、頭部より５０ｍ＋までの結晶の転位密度分布はｌ
Ｘ１０’〜１Ｑ’ｃＩｎ−”であったが、それ以上はテ
イル部に近づくに従って増大し、頭部よ＃）８０ｍの位
置の結晶の転位密度分布は５ Ｘ １０’ｃｌｎ−”で
あツタ。
特許出願人 工業技術院長
２１０１終り
Claims (1)
- 融液表面の温度を結晶引き上げ最適温度に調整されたガ
リウム砒素融液に種結晶を接触させ、引き上げる液体封
止引き上げ法によるガリウム砒素単結晶の製造方法にお
ける結晶の胴体部の成長が完了し、結晶を融液゛より切
り離す工程において、結晶の引き上げ速度を該胴体部を
形成したときの引き上げ速度より徐々に増速し、それに
伴って融液表面の温度を、胴体部の成長完了時の温度よ
り１５℃までの範囲で徐々に昇温することを特徴とする
ガリウム砒素単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196054A JPS6090896A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | ガリウム砒素単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196054A JPS6090896A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | ガリウム砒素単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6090896A true JPS6090896A (ja) | 1985-05-22 |
| JPH0348160B2 JPH0348160B2 (ja) | 1991-07-23 |
Family
ID=16351426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196054A Granted JPS6090896A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | ガリウム砒素単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6090896A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01188500A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-27 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-21 JP JP58196054A patent/JPS6090896A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01188500A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-27 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0348160B2 (ja) | 1991-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6046998A (ja) | 単結晶引上方法及びそのための装置 | |
| CA1166556A (en) | Minimization of strain in single crystals | |
| JPS6090896A (ja) | ガリウム砒素単結晶の製造方法 | |
| TWI281520B (en) | InP single crystal, GaAs single crystal, and method for producing thereof | |
| JPH04139092A (ja) | シリコン単結晶の製造方法と種結晶 | |
| JPH01242498A (ja) | 砒化ガリウム単結晶の熱処理方法 | |
| JPS606918B2 (ja) | ３−５族化合物単結晶の製造方法 | |
| JP4200690B2 (ja) | ＧａＡｓウェハの製造方法 | |
| JPH09309791A (ja) | 半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2009057237A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| WO2005007939A1 (en) | InP SINGLE CRYSTAL, GaAs SINGLE CRYSTAL, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF | |
| JP2781856B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2005200228A (ja) | 化合物半導体単結晶成長方法 | |
| JP4161787B2 (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH02212395A (ja) | 化合物半導体結晶の製造方法および製造装置 | |
| JP2004010467A (ja) | 化合物半導体単結晶の成長方法 | |
| JPH0782088A (ja) | 単結晶の育成方法 | |
| JPH06128097A (ja) | 砒化ガリウム単結晶の製造方法 | |
| JPH09249493A (ja) | 単結晶引き上げ用種結晶及び該種結晶を用いた単結晶引き上げ方法 | |
| JP2004250297A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH0725533B2 (ja) | シリコン多結晶インゴツトの製造方法 | |
| JPH01208396A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JPH0124760B2 (ja) | ||
| JPH08104591A (ja) | 単結晶成長装置 | |
| JPH0559880B2 (ja) |