JPS6114193A - 化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法Info
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- JPS6114193A JPS6114193A JP13333484A JP13333484A JPS6114193A JP S6114193 A JPS6114193 A JP S6114193A JP 13333484 A JP13333484 A JP 13333484A JP 13333484 A JP13333484 A JP 13333484A JP S6114193 A JPS6114193 A JP S6114193A
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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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
- C30B15/305—Stirring of the melt
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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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】
〔発明の技術分野〕
不発明線、化合物半導体単結晶を磁場印加液体封止チヨ
コラルスキー法によって製造する方法に係り、特に高品
質の単結晶を製造する化合物半導体単結晶の製造方法に
関する。
コラルスキー法によって製造する方法に係り、特に高品
質の単結晶を製造する化合物半導体単結晶の製造方法に
関する。
GaP、GaAs 、InP等の化合物半導体単結晶は
オ −フトエレクトロニクスやマイクロエレクトロニク
ス用の重要な材料であり、これらの半導体単結晶の工業
的製造方法として社液体封止チヨコラルスキー法(以下
LEO法と略省する)が知られている。
オ −フトエレクトロニクスやマイクロエレクトロニク
ス用の重要な材料であり、これらの半導体単結晶の工業
的製造方法として社液体封止チヨコラルスキー法(以下
LEO法と略省する)が知られている。
このLEO法を用いて高品質な単結晶を製造する方法の
一つとし、て磁場をかけながらLEO法によって単結晶
を製造する方法(磁場印加液体封止チヨコラルスキー法
二以下MLBO法と略省する説明する。このMLEO法
は基本的にはLBO法に磁場印加装置を付設したもので
ある。高圧チャンバ■内のルツボささえ軸■に例えば石
英らるいは熱分解窒化ポロン(以下PBNと略省する)
からなるルツボ■を装着し、その中に結晶作成用原料、
GaAs単結晶製造の場合はGaとAsを充填し、そこ
にさらに液体封止′剤、例えば酸化ボロン(B。
一つとし、て磁場をかけながらLEO法によって単結晶
を製造する方法(磁場印加液体封止チヨコラルスキー法
二以下MLBO法と略省する説明する。このMLEO法
は基本的にはLBO法に磁場印加装置を付設したもので
ある。高圧チャンバ■内のルツボささえ軸■に例えば石
英らるいは熱分解窒化ポロン(以下PBNと略省する)
からなるルツボ■を装着し、その中に結晶作成用原料、
GaAs単結晶製造の場合はGaとAsを充填し、そこ
にさらに液体封止′剤、例えば酸化ボロン(B。
03)を充填する。このルツボを同軸円筒状に取り囲ん
だヒータ■で加熱してG a A s融液■とその表面
を封止剤が覆う二層を形成する。この時チャンバ内は不
活性ガス、例えばアルゴンガスで加圧されている。この
ようにして原料の分解、飛散を防ぎ、この状態で結晶引
上げ軸■の先端につけた種結晶■を封止剤を通過させて
、GaAβ融液゛融液接面させて、回転させながら引上
げて単結晶■を作成する。これは通常のL’IO法によ
る結晶作成方法でちるが、MLEO法では、この高圧チ
ャンバの周囲に磁場発生装置[相]を設置して結晶作成
炉内のルツボ内結晶原料融液に磁場を印加できるように
したもので、この磁場発生装置によって磁場をかけなが
ら単結晶を作成する。
だヒータ■で加熱してG a A s融液■とその表面
を封止剤が覆う二層を形成する。この時チャンバ内は不
活性ガス、例えばアルゴンガスで加圧されている。この
ようにして原料の分解、飛散を防ぎ、この状態で結晶引
上げ軸■の先端につけた種結晶■を封止剤を通過させて
、GaAβ融液゛融液接面させて、回転させながら引上
げて単結晶■を作成する。これは通常のL’IO法によ
る結晶作成方法でちるが、MLEO法では、この高圧チ
ャンバの周囲に磁場発生装置[相]を設置して結晶作成
炉内のルツボ内結晶原料融液に磁場を印加できるように
したもので、この磁場発生装置によって磁場をかけなが
ら単結晶を作成する。
T、 1180法で化合物半導体を作成する場合、外部
より加熱されている結晶原料融液や封止剤中には大きな
熱対流が生じ、このために結晶が成長する固液界面での
温度がふらつく。このような温度変動は結晶成長速度の
変動や結晶再熔融凝固につながり、結晶性が低下し、た
9、おるいは不純物濃度が不均一になったりする。゛ MLEO法は半導体融液が電荷をもち、熱対流に従って
この電荷が流れていることに注目し、で、外部から磁場
を加えることによって′電荷が流れていることに注目し
て、外部から磁場を加えることによって電荷に対流と逆
方向の力をかけ、この力と対流による流れとを相殺し合
うことによって融液対流を止め、この効果によって結晶
成長時の固液界面の温度のふらつきを止め高品質な単結
晶を作成する方法でおる。 。
より加熱されている結晶原料融液や封止剤中には大きな
熱対流が生じ、このために結晶が成長する固液界面での
温度がふらつく。このような温度変動は結晶成長速度の
変動や結晶再熔融凝固につながり、結晶性が低下し、た
9、おるいは不純物濃度が不均一になったりする。゛ MLEO法は半導体融液が電荷をもち、熱対流に従って
この電荷が流れていることに注目し、で、外部から磁場
を加えることによって′電荷が流れていることに注目し
て、外部から磁場を加えることによって電荷に対流と逆
方向の力をかけ、この力と対流による流れとを相殺し合
うことによって融液対流を止め、この効果によって結晶
成長時の固液界面の温度のふらつきを止め高品質な単結
晶を作成する方法でおる。 。
しかしながらこのMLEO法においても封止剤としては
電気伝導度の小さなり、03が使われるために、磁場を
かけた場合においても電気伝導度の □大きな原料
融液中の対流は止まるが、B、O,中の対流は止めるこ
とはできない。B20.中に対流が存在することは半導
体融液とB、03融液との界面に温度のふらつきを生じ
させ、そのために結晶が成長する固液界面での温度がふ
らつく。この温度変動は磁場をかけない場合と同様に結
晶の成長速度の変動や結晶再熔融凝固につながフ、結晶
性が低下したシ、あるいは不純物濃度が不均一になった
り、また結晶面内での転位が不均一になってしまう。
電気伝導度の小さなり、03が使われるために、磁場を
かけた場合においても電気伝導度の □大きな原料
融液中の対流は止まるが、B、O,中の対流は止めるこ
とはできない。B20.中に対流が存在することは半導
体融液とB、03融液との界面に温度のふらつきを生じ
させ、そのために結晶が成長する固液界面での温度がふ
らつく。この温度変動は磁場をかけない場合と同様に結
晶の成長速度の変動や結晶再熔融凝固につながフ、結晶
性が低下したシ、あるいは不純物濃度が不均一になった
り、また結晶面内での転位が不均一になってしまう。
本発明は上記欠点に鑑み、磁場印加液体封止チヨコラル
スキー法において、従来の原料の融液のみならず、封止
剤中の対流をも同時に止めることによって高品質の化合
物半導体単結晶を製造する方法を提供することVcうる
。
スキー法において、従来の原料の融液のみならず、封止
剤中の対流をも同時に止めることによって高品質の化合
物半導体単結晶を製造する方法を提供することVcうる
。
本発明の概要をG a A s単結晶の作成を例にと9
、図を参照しながら説明する。
、図を参照しながら説明する。
・第1図に従ってMLEIO法にょるGaAs単結晶の
作成法を説明する。
作成法を説明する。
高圧チャンバ■内のルツボささえ軸■に、GaとAsと
封止剤OB、03を入れたルツボ■を装着し、そのルツ
ボを同軸円筒状に取少囲むヒータ■で加熱し、GaAs
融液■とGaAs融液を覆う二酸化スズ(Snow)を
混合したB、03融液[相]の二層状態にする。
封止剤OB、03を入れたルツボ■を装着し、そのルツ
ボを同軸円筒状に取少囲むヒータ■で加熱し、GaAs
融液■とGaAs融液を覆う二酸化スズ(Snow)を
混合したB、03融液[相]の二層状態にする。
この時高圧チャンバ■内はアルゴンガスで加圧されてい
る。このGaAsと8n02を混合し、たB2O3を融
液状態にしてから結晶引上げ軸■の先端に取少つけた種
結晶■を8nO,を混合した°B2O3融液を通過させ
て、GaAs融液に接触させ、結晶引上げ軸■を回転さ
せながら引上げてG a A s単結晶■を得る。この
際高圧チャンバの外に設置した磁場印加装置によってと
のGaAs単結晶を作成している部分に従来と同様磁場
を印加している。
る。このGaAsと8n02を混合し、たB2O3を融
液状態にしてから結晶引上げ軸■の先端に取少つけた種
結晶■を8nO,を混合した°B2O3融液を通過させ
て、GaAs融液に接触させ、結晶引上げ軸■を回転さ
せながら引上げてG a A s単結晶■を得る。この
際高圧チャンバの外に設置した磁場印加装置によってと
のGaAs単結晶を作成している部分に従来と同様磁場
を印加している。
第2図VC第7図に示し、たものと同じ条件下で、結晶
引上げ軸■に、種結晶■を取9つける変りに熱電対■を
数少つけた図を示す。この熱電対をGaAs融液■、B
、O,融液■にっけて、磁場を印加した場合と印加し、
ない場合の温度変動を観測した。
引上げ軸■に、種結晶■を取9つける変りに熱電対■を
数少つけた図を示す。この熱電対をGaAs融液■、B
、O,融液■にっけて、磁場を印加した場合と印加し、
ない場合の温度変動を観測した。
その結果を第3図((a)図が封止剤、(b)図が G
a A s融液)に示す。
a A s融液)に示す。
第3図に示すように従来のB、0.を封止剤とじて用い
た場合、GaAs融液■融液上中度変動が少なくなって
も、封止剤中ではほとんど変化が見られない。これはB
20.融液の抵抗が高く、常温でB!Oa融液は106
Ω・儂以上の高抵抗物質でラシ、融液状態にしてもGa
Asと比較し、てiるかに高い抵抗をもっているためで
ある。
た場合、GaAs融液■融液上中度変動が少なくなって
も、封止剤中ではほとんど変化が見られない。これはB
20.融液の抵抗が高く、常温でB!Oa融液は106
Ω・儂以上の高抵抗物質でラシ、融液状態にしてもGa
Asと比較し、てiるかに高い抵抗をもっているためで
ある。
そこで本発明セは上述した如く二酸化スズ(Sn01)
を混合したB!03融液[相]を封止剤として使用した
場合、この封止剤の常温での抵抗率は100Ω・備であ
る。これを第2図に示す方法と同様り方法で温度変動を
観測した。その結果を第4図((a)図が封止剤、う)
がGa A s融液)に示す。−のように封止剤中の温
度変動もG a A s融液中の温度変動とほぼ同程度
まで減少することができるようになった。
を混合したB!03融液[相]を封止剤として使用した
場合、この封止剤の常温での抵抗率は100Ω・備であ
る。これを第2図に示す方法と同様り方法で温度変動を
観測した。その結果を第4図((a)図が封止剤、う)
がGa A s融液)に示す。−のように封止剤中の温
度変動もG a A s融液中の温度変動とほぼ同程度
まで減少することができるようになった。
つづいて封止剤の温度変動と封止剤の抵抗率の関係を調
べるために、B2O3融液に8nO1、Nano 。
べるために、B2O3融液に8nO1、Nano 。
In103 、 Ga2O3、A71!103 、 K
、O等の金属酸化物を混合し、常温での抵抗率と、封止
剤融液中での温度変動の関係を調べた。ここで封止剤の
温度変動は外部熱環境を一定にした場合の最高温度と最
低温度の差を示す。その結果を第5図に示す。この図か
ら明らかなように温度変動は1000Ω備を境にして急
激に減少し、封止剤の抵抗率としてFilo00Ω・α
以下にすると、磁場印加することによって温度変動を小
さくできることがわかった。
、O等の金属酸化物を混合し、常温での抵抗率と、封止
剤融液中での温度変動の関係を調べた。ここで封止剤の
温度変動は外部熱環境を一定にした場合の最高温度と最
低温度の差を示す。その結果を第5図に示す。この図か
ら明らかなように温度変動は1000Ω備を境にして急
激に減少し、封止剤の抵抗率としてFilo00Ω・α
以下にすると、磁場印加することによって温度変動を小
さくできることがわかった。
このように本発明はMLEO法において封止剤としてB
2O2に適当な金属酸化物を混合することによって、抵
抗率を下げ、封止剤融液中の温度変動を小さくすること
を特徴とした半導体単結晶の製造方法である。
2O2に適当な金属酸化物を混合することによって、抵
抗率を下げ、封止剤融液中の温度変動を小さくすること
を特徴とした半導体単結晶の製造方法である。
本発明によってMLEO法によって単結晶を作成する際
、封止剤の対流も同時に抑制されるために、熱環境が安
定し、これ罠よって低転位で不純物濃度が均一化した化
合物半導−単結晶を作成することかできる。
、封止剤の対流も同時に抑制されるために、熱環境が安
定し、これ罠よって低転位で不純物濃度が均一化した化
合物半導−単結晶を作成することかできる。
本発明の一施例をGaAsを例にとって説明する。
へまずMLEO法にょるG a A s単結晶の作成
方法を第1図に従って説明する。
へまずMLEO法にょるG a A s単結晶の作成
方法を第1図に従って説明する。
高圧チャンバ■にArガスを充填し、ルツボささえ軸■
に装着されたPBN製内径96φ酩のルツボ■へGa
500.lil、As 550gと、BtO3150#
と、8n02101− ln2C)110gを充填し、
ヒータ■で加熱してGa A s融液■と封止剤[相]
の二層状態にした。この封止剤の抵抗率は常温で480
・儂であった。この時ルツボに磁場印加装置[相]で1
300エルステツドの磁場をかけ、この状態で結晶引上
げ軸■の先端につけた<Zoo>方向の種結晶をつけて
、GaAs融液■につけ直径50m長さ100mのG
a A s単結晶■を得た。この結晶をスライスして(
100)ウェハを作り、これを溶融KOHエツチング法
でエツチングして転位分布を求めた。
に装着されたPBN製内径96φ酩のルツボ■へGa
500.lil、As 550gと、BtO3150#
と、8n02101− ln2C)110gを充填し、
ヒータ■で加熱してGa A s融液■と封止剤[相]
の二層状態にした。この封止剤の抵抗率は常温で480
・儂であった。この時ルツボに磁場印加装置[相]で1
300エルステツドの磁場をかけ、この状態で結晶引上
げ軸■の先端につけた<Zoo>方向の種結晶をつけて
、GaAs融液■につけ直径50m長さ100mのG
a A s単結晶■を得た。この結晶をスライスして(
100)ウェハを作り、これを溶融KOHエツチング法
でエツチングして転位分布を求めた。
第6図に本発明によるML、BO法による単結晶の結果
と、従来のMLEO法による結果を示す。
と、従来のMLEO法による結果を示す。
@が従来のMLEO法による転位密度分布、0は本発明
を用いたMLBO法による転位密度分布を示す。
を用いたMLBO法による転位密度分布を示す。
このように本発明を用いることによシ、封止剤中の熱環
境が安定し、特に結晶の周辺部の転位密度が大幅に減少
することがわかった。
境が安定し、特に結晶の周辺部の転位密度が大幅に減少
することがわかった。
以上のように、B2O2の電気抵抗を下げることにより
、高品質な単結晶を作成できる。
、高品質な単結晶を作成できる。
第1図は本発明の概要のMLEO法を説明するための概
略図、第2図は融液温度の測定法を示した図、第3図及
び第4図はG a A s融液と封止剤融液中の温度変
動図、第5図は封止剤の抵抗率と温度変動との相関図、
第6図は転位密度分布を示す図、第7図は従来のMLE
O法を説明するための概略図でおる。 ■:高圧チャ/バ、■ニルツボささえ軸、■ニルツボ、
■:ヒータ、■:結晶原料融液、■: B、03融液、
■:結晶引上げ軸、02種結晶、■:単結晶、[相]:
磁場印加装置、■:熱電対、@:従来のMLEO法によ
る転位密度分布線、@:本発明によるMLEO法の転位
密度分布線、[相]: 8nO,等を混合したB、Os
融液。 代理人 弁理士 則 近 憲4佑(ほか1名)第 1
図 じ 第 2 図 第8図 (Q) Cb】 第4図 (0L) 石へ馬な(嵐4あす 第5@1 .ta心Ω、C匍 第6図
略図、第2図は融液温度の測定法を示した図、第3図及
び第4図はG a A s融液と封止剤融液中の温度変
動図、第5図は封止剤の抵抗率と温度変動との相関図、
第6図は転位密度分布を示す図、第7図は従来のMLE
O法を説明するための概略図でおる。 ■:高圧チャ/バ、■ニルツボささえ軸、■ニルツボ、
■:ヒータ、■:結晶原料融液、■: B、03融液、
■:結晶引上げ軸、02種結晶、■:単結晶、[相]:
磁場印加装置、■:熱電対、@:従来のMLEO法によ
る転位密度分布線、@:本発明によるMLEO法の転位
密度分布線、[相]: 8nO,等を混合したB、Os
融液。 代理人 弁理士 則 近 憲4佑(ほか1名)第 1
図 じ 第 2 図 第8図 (Q) Cb】 第4図 (0L) 石へ馬な(嵐4あす 第5@1 .ta心Ω、C匍 第6図
Claims (3)
- (1)磁場印加液体封止チヨコラルスキー法によつて化
合物半導体単結晶を製造する方法において、前記液体封
止剤の常温での抵抗率が1000Ω・cm以下であるこ
とを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。 - (2)液体封止剤が三酸化二ホウ素と三酸化二ホウ素以
外の金属酸化物の1種あるいは2種以上の混合物である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の化合物半
導体単結晶の製造方法。 - (3)金属酸化物が、二酸化スズ、酸化インジウム、酸
化アルミニウム、酸化ガリウム、五酸化リン、酸化ナト
リウム、酸化カリウム、酸化カルシウムの少なくとも1
つの酸化物であることを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の化合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13333484A JPS6114193A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13333484A JPS6114193A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114193A true JPS6114193A (ja) | 1986-01-22 |
Family
ID=15102287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13333484A Pending JPS6114193A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6114193A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6230697A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | GaAs単結晶の製造法 |
| JPH0280358A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Denki Kagaku Kogyo Kk | セメント混和材 |
| JPH02120297A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-08 | Nippon Mining Co Ltd | 3−5族化合物半導体単結晶の製造方法 |
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP13333484A patent/JPS6114193A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6230697A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | GaAs単結晶の製造法 |
| JPH0280358A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Denki Kagaku Kogyo Kk | セメント混和材 |
| JPH02120297A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-08 | Nippon Mining Co Ltd | 3−5族化合物半導体単結晶の製造方法 |
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
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