JPS61227985A - 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

Publication number
JPS61227985A
JPS61227985A JP6845285A JP6845285A JPS61227985A JP S61227985 A JPS61227985 A JP S61227985A JP 6845285 A JP6845285 A JP 6845285A JP 6845285 A JP6845285 A JP 6845285A JP S61227985 A JPS61227985 A JP S61227985A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
volatile component
single crystal
component
compound
melt
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.)
Pending
Application number
JP6845285A
Other languages
English (en)
Inventor
Junkichi Nakagawa
中川 順吉
Yukio Sasaki
幸男 佐々木
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.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP6845285A priority Critical patent/JPS61227985A/ja
Publication of JPS61227985A publication Critical patent/JPS61227985A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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】 [産業上の利用分野] 本発明は、化合物半導体単結晶の製造方法に係り、特に
、晶出操作に先立って生成される原料化合物融液の組成
を精度良く化学当量に調整することができる化合物半導
体単結晶の製造方法に関する。
[従来の技術] 一般に、不揮発性成分、例えばA!(アルミニウム)、
Ga(ガリウム)、In(インジウム)などに揮発性成
分、例えばP(リン)、As(ヒ素)を溶融化合させて
、その化合物融液から単結晶を晶出する方法として、水
平ブリッジマン法や液体封止引上法などが知られており
、工程が簡単であることから、液体封止引上法が広く採
用されている。この液体封止引上法は、揮発性成分の解
離圧以上になされた不活性ガス雰囲気のもとで、820
3などの液体封止剤により被われた化合物融液中に種結
晶を接触させてこれを引き上げることにより単結晶を成
長させる方法である。この場合、化学当量に調整された
化合物融液が必要であることから、上述の如く液体封止
剤により融液を被っているといえども揮発性成分蒸気が
若干これを通過して揮散する傾向になる。
そこで、これを補填するために、不活性ガス雰囲気圧、
揮発性成分の供給圧や供給速度、及び不揮発性成分融液
の温度などを計測し、融液組成をできるだけ化学当量に
近づけるようにこれらを調整していた。
この方法によれば、前述の如く工程が簡単であることの
ほか、取扱いによる汚染が少なく、しかも経済的なうえ
にある程度高純度の品質を得ることができた。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、上記引上法にあっては、ある程度高品質の単
結晶を得ることができるといえども、製品として採用で
きる量すなわち単結晶化歩留が約1割前後と非常に低く
、効率が悪かった。その原因は、半導体単結晶を晶出さ
せるために必要な化合物融液の組成を充分精密に化学当
量に調整できなかった点にある。すなわち、融液を液体
封止剤で被い、且つ不活性ガス雰囲気圧や揮発性成分の
供給圧等を調整しても、化合物融液の成分を化学Mlに
精密に調整することができなかったのである。
[発明の目的] 本発明は、以上のような問題点に着目し1これを有効に
解決すべく創案されたものである・本発明の目的は、化
合物融液中へ供給される揮発性成分の重量を制御するこ
とにより、晶出に先立って生成される化合物融液の組成
を精度良く化学当量に調整することができる化合物半導
体単結晶の製造方法を提供するこにある。
し発明の概要] 上記目的を達成する本発明方法の構成は、不揮発性成分
に対応する揮発性成分の化学当量を予め求め、不揮発性
成分に揮発性成分を供給して化合物融液を生成しつつ供
給された揮発性成分の重量値を求め、これが上記化学当
量に相当したことに応じて揮発性成分の供給を停止し、
その後、種結晶により単結晶を成長させるようにしたこ
とを要旨とする。
[実施例] 以下に、本発明の方法を具体的に説明する。
第1図は本発明方法を実施するための化合物半導体単結
晶の製造装置の一例を示す概略縦断面図である。
図示する如く1は上方が開放された有底円筒体状のルツ
ボ容器であり、このルツボ容器1の下部には下方に延び
るルツボ軸2が取付けられ、ルツボ容器1全体を回転自
在に支持している。上記ルツボ容!11は例えば石英ガ
ラスなどより成り、この中に当初、不揮発性成分3及び
これを被ってその上層に8203などより成る液体封止
剤4がそれぞれ装入される。上記不揮発性成分は後述す
る如く晶出に先立ってこれに供給される揮発性成分と反
応し、化合物融液を生成する。
そして、上記ルツボ軸2の下部には、例えばロードセル
のごとき第1の重量測定装置5が取付【ブられており、
この軸2に加わる全荷重すなわちルツボ容器1及びこの
内容物の全重愚の変化を計測し得るようになっている。
上記ルツボ容器1の外周側には、これを囲繞する如く電
気ヒータ6が巻回されており、ルツボ容器1の全体を温
度調整自在に加熱し得るようになされている。
一方、上記ルツボ容器1の周縁部の上方には、上方より
リザーバ支持軸7により垂下された密閉された小容量の
リザーバ容器8が設けられておりこの容器8内には前記
不揮発性成分と化合する揮発性成分9が貯留されている
。このリザーバ容器8の外周側には、発熱量の制御が自
在になされた電気ヒータ10が巻回されており、この発
熱量を制御することにより、揮発性成分の蒸発量を制御
するようになっている。
上記、リザーバ容器8には、その上端をこの容器8内へ
挿通させると共に下端を上記ルツボ容器1内に挿入した
連絡管11が取付けられており、ルツボ容B1内の不揮
発性成分3中に揮発性成分6の蒸気を供給するようにな
っている。
そして、上記リザーバ支持軸7には例えばロードセルの
ごとき第2の重母測定装W112が取付けられており、
この軸に加わる引張荷重すなわちリザーバ容器8及びこ
の内容物の全重量の変化を計測し得ようになされている
ここに、揮発性成分としては、P、Asのいずれか一種
より成り、不揮発性成分としては八β。
Ga、Inよりなる群のいずれか一種以上より成、  
る。具体的には、AffiAs 、Ga As 、In
 P。
In As 、 Ga As(/−X)P2: (0≦
yC≦ 1)。
In As(7y)Py  (o≦y≦ 1)等を用イ
ルがこれに限定されるものではない。
一方、上記ルツボ容器1の中央上方には、昇降自在に且
つ回転自在になされた種結晶取付軸13が設けられてお
り、この下端部に種結晶14を取付けている。
そして、この装置全体はステンレス等よりなる高圧容器
15内に収容されており、内部雰囲気を不活性ガスによ
り所定圧に維持している。
尚、図中16はルツボ底に設けられた熱電対温度計であ
る。
以上のように構fltされた装置例に基づき本発明方法
を具体的に説明する。
まず、ルツボ容器1内に予め計測された所定量の不揮発
性成分3と、8203などの封止剤4とをそれぞれ装入
しておく。この場合、ルツボ軸2に取付けた第7の盾f
t測定装置5には・ルツボ容器1の重量のみならずこれ
に装入した不揮発性成分3及び封止剤4の全重量が計測
される。
一方、リザーバ容器8内には予め計測された所定量の揮
発性成分9を貯留しておき、圧力容器15内をAr等の
不活性ガスにより充填して数十気圧に維持する。
この場合、リザーバ支持軸7に取付けた第2の重量測定
装置12には、リザーバ容器8、連絡管11及び容器内
の揮発性成分9の総合重量が計測されている。
そして、上記ルツボ容器1内に装入した不揮発性成分に
対応する揮発性成分の化学当量を予め求めておく。
そして、ルツボ容器1及びリザーバ容器8を囲繞するそ
れぞれの電気ヒータ6.10に給電し、同容器1.8の
内容物を加熱昇温する。
これにより、ルツボ容器1内の不揮発性成分3及び封止
剤4は溶融状態となり、加熱により蒸気化した揮発性成
分9が連絡管11を介して溶融状態の不揮発性成分3中
に供給され、これら化合物融液Mが順次生成される。
このように揮発性成分9が、リザーバ容器8内からルツ
ボ容器1内へ順次供給さるれるに従って、ルツボ容器1
内の収容物の重量は重くなり、逆にリザーバ容器8内の
収容物の重量は軽くなる。
すなわち、揮発性成分9の供給量の重量値はそれぞれ第
1の重量測定装置5及び第2の重量測定装置12の検出
値の増加分を計測することにより求められる。
そして、ここで求めた揮発性成分の重量値が、予め求め
られた不揮発性成分3の化学当量に相当したときに揮発
性成分の供給を停止する。
これにより、不揮発性成分と揮発性成分とが同一化学当
量ずつ反応した化合物融液Mを生成することができる。
化合物融液Mの生成中にあっては若干量のw1発性成分
が液体封止剤4を通過して揮散することから、ルツボ軸
2に取付けた第1の重量測定装M5の検出値から求めた
揮発性成分の供給量fl(Ifをもとにして、揮発性成
分供給停止時期を判断するのが一層好ましい。
このようにして、成分組成が精度良く調整された化合物
融液Mを生成したならば、次に、この融液Mに種結晶1
4を浸漬してなじませ、これを引き上げつつ適宜回転さ
せて単結晶17を成長させる。
このように本発明方法によれば、ルツボ容器内に供給さ
れる揮発性成分の重量値を求めつつ供給量を制御するよ
うにしたので、単結晶の晶出操作に先立って生成される
化合物融液の成分組成を精密に制御して化学当量の2成
分が反応した化合物融液とすることができる。
尚、上記装置例にあっては、重量測定装置として、ロー
ドセルを用いたがこれに限定されないのは勿論である。
ここで、前記装置例を用いて、具体的数値を適用して行
なった本発明方法に係る具体例と、化学当量反応させな
かった比較例とを説明する。
具体例 500gのIn  (不揮発性成分)を100gの82
03(封止剤)とともに石英ガラス製内径96ml1l
のルツボ容器16に入れ、ルツボ底に設置したW/W−
Res −26%の熱電対温度計16を1080℃の一
定温度に保った。
高圧容器15内をA r35atllとし、容積300
11 J2の石英ガラス製リザーバ容器1内に収容した
赤リン(揮発性成分) 155gを500℃から0.2
℃/winの昇温速度で昇温し、化合物融液のIII!
lが635gになった580℃でリザーバ容器8からの
リン蒸気の供給を停止する。ここで、Inと化合したリ
ンの重量は135gであり、これはl n500gに対
する化学当量に相当する。すなわち、得られた化合物融
液の組成(化学当量比)はIn :P−1:  1であ
る。
この融液にf”0)面の種付けを行なって15■/hの
成長速度で結晶成長を行ない、外径1aXφ50゛−一
重量510gの単結晶が得られた。
この単結晶の転移密度は最大5X 10”コ/cm”、
平均1,5X 10’−コ/C12であり、また、成長
単結晶の長さ方向はぼ中央の室温におけるキャリア濃度
、移動度はそれぞれ2X1G′′キャリア/cm2□・
4.3X 10  cm/v −secでありともに良
好な結果を得ることができた。
比較例 500!II(7) I nを100gの8203とと
もに石英ガラス製内径96avのルツボ容器1に入れ、
ルツボ底に設置した熱電対温度計16を1080℃の一
定温度に保った。そして、高圧容器15内をA r40
at11とし、155aの赤リンを充填した容f130
0+e j!の石英ガラス製リザーバ容器8を500℃
から1℃/minの昇温適度で620℃まで2時間で昇
温した。
得られた化合物融液の重量は595gであり、In :
Pの組成比(化学当量比)が1:、1となるP量135
gに対し化合したPIは95gであった。すなわち、I
n:Pの組成比(化学当量比)は1:0.7であり、P
lが不足していた。この融液に種付を行ない、結晶成長
を行なったが、引上げ速度を3mm /hと低速にして
も多結晶化し、単結晶を得ることができなかった。
[発明の効果] 以上要するに、本発明方法によれば次のような優れた効
果を発揮することができる。
(1)  不揮発性成分に供給される揮発性成分の重量
値を求めつつこの供給量を制御するようにしたので、化
合物溶液の不揮発性成分と揮発性成分との組成比(化学
当山比)を1:1に約±2%以内の精度で調整すること
ができる。
(り 化合物融液の組成比を精度良く 1: 1に調整
できることから、成長単結晶の格子欠陥を可及的に減少
させることができ、品質良好な単結晶を得ることができ
る。
(3)  従来、−割に満たなかった単結晶歩留を8割
以上に向上させることができるばかりでなく、融液量に
対する引上げ結晶の量を従来平均3割以下から平均8割
以上に向上させることができる。
(Φ 化合物融液の組成比を同一化学当量に精度良く調
整できることから、結晶成長速度を従来の5ais/h
から15+u+/hに向上させることができ、結晶成長
操作を迅速に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための化合物半導体単結
晶の製造装置の一例を示す概略縦断面図である。 尚、図中3は不揮発性成分、5は第1の重量測定装置、
9は揮発性成分、12は第2の重量測定装置、14は種
結晶、Mは化合物融液である。 特許出願人   日立電線株式会社 代理人弁理士  絹  谷  信  雄第1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)不揮発性成分中に揮発性成分を供給しつつこれら
    両成分を化合させて化合物融液を生成し、該化合物融液
    から種結晶を引上げて単結晶を晶出するに際して、上記
    不揮発性成分に対応する上記揮発性成分の化学当量を予
    め求め、上記不揮発性成分に揮発性成分を供給して化合
    物融液を生成しつつ供給された揮発性成分の重量値を求
    め、該重量値が上記化学当量に相当したことに応じて揮
    発性成分の供給を停止し、その後、生成した化合物融液
    から種結晶を引上げて単結晶を晶出するようにしたこと
    を特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。
  2. (2)上記揮発性成分の重量値が、上記不揮発性成分中
    に供給される揮発性成分を貯留するリザーバ容器の重量
    変化を計測することにより求められるようにしたことを
    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)上記揮発性成分の重量値が、上記化合物融液を収
    容するルツボ容器の重量変化を計測することにより求め
    られるようにした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。
  4. (4)上記揮発性成分がPまたはAsのいずれか一種よ
    り成り、且つ上記不揮発成分が Al、Ga、Inよりなる群のいずれか一種以上より成
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項又は
    第3項記載の化合物半導体単結晶の製造方法。
JP6845285A 1985-04-02 1985-04-02 化合物半導体単結晶の製造方法 Pending JPS61227985A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6845285A JPS61227985A (ja) 1985-04-02 1985-04-02 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
JP6845285A JPS61227985A (ja) 1985-04-02 1985-04-02 化合物半導体単結晶の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61227985A true JPS61227985A (ja) 1986-10-11

Family

ID=13374101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6845285A Pending JPS61227985A (ja) 1985-04-02 1985-04-02 化合物半導体単結晶の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61227985A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6230689A (ja) * 1985-08-02 1987-02-09 Mitsubishi Metal Corp 3−5族化合物半導体結晶の成長方法および装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051697A (ja) * 1983-08-29 1985-03-23 Hitachi Cable Ltd 化合物半導体の製造方法
JPS61205697A (ja) * 1985-03-07 1986-09-11 Nec Corp 3−5族化合物半導体の単結晶成長装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051697A (ja) * 1983-08-29 1985-03-23 Hitachi Cable Ltd 化合物半導体の製造方法
JPS61205697A (ja) * 1985-03-07 1986-09-11 Nec Corp 3−5族化合物半導体の単結晶成長装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6230689A (ja) * 1985-08-02 1987-02-09 Mitsubishi Metal Corp 3−5族化合物半導体結晶の成長方法および装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3507625A (en) Apparatus for producing binary crystalline compounds
JPS6345198A (ja) 多元系結晶の製造方法
US4303465A (en) Method of growing monocrystals of corundum from a melt
US4141777A (en) Method of preparing doped single crystals of cadmium telluride
GB754767A (en) Improvements in or relating to methods of crystallizing from melts
US3226270A (en) Method of crucible-free production of gallium arsenide rods from alkyl galliums and arsenic compounds at low temperatures
GB1353917A (en) Method and apparatus for forming crystalline bodies of a semicon ductor material
US3902860A (en) Thermal treatment of semiconducting compounds having one or more volatile components
JPS61227985A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
GB803830A (en) Semiconductor comprising silicon and method of making it
US3290181A (en) Method of producing pure semiconductor material by chemical transport reaction using h2s/h2 system
US3929556A (en) Nucleating growth of lead-tin-telluride single crystal with an oriented barium fluoride substrate
JPS6168394A (ja) 3−5族化合物多結晶体の製造方法
JP2517738B2 (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JP2539841B2 (ja) 結晶製造方法
JP2611163B2 (ja) 化合物半導体結晶の製造方法
JP2700123B2 (ja) HgCdTeの液相エピタキシヤル成長方法及びその装置
JPS6051697A (ja) 化合物半導体の製造方法
JPS6163591A (ja) 化合物半導体単結晶の製造装置
JPH0615439B2 (ja) ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体単結晶の製造方法
US3395985A (en) Method for producing highly pure, particularly silicon-free aiiibv compounds
JPS58167500A (ja) ガリウム砒素単結晶の製造方法
JPH027919B2 (ja)
JPH02233588A (ja) 単結晶成長方法
JPS62230695A (ja) 砒化物半導体単結晶の製造方法