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

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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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JP
Japan
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melt
oxide
single crystal
sealant
compound semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP13333484A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Fujii
高志 藤井
Masayuki Watanabe
正幸 渡辺
Akimichi Hojo
北條 顕道
Yoichi Unno
海野 陽一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6114193A publication Critical patent/JPS6114193A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • C30B15/305Stirring of the melt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • 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。

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。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
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。
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。
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。
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。        。
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。
〔発明の目的〕
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
〔発明の概要〕
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。
・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 。
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。
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。
〔発明の効果〕
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。
〔発明の実施例〕
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。
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。
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。
@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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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. (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。
JP13333484A 1984-06-29 1984-06-29 化合物半導体単結晶の製造方法 Pending JPS6114193A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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