JPS6148499A - ３−ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents

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■−■族化合物半導体単結晶のＢＡ造方法に係
り特にボート成長法による■−Ｖ族化合物半導体単結晶
の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、種結晶を用い、ボート成長法により結品ヲ成長す
セル、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ等の■−ｖ族化合物
半導体単結晶の製造方法では、（１１１）面成長の方法
が行われていた。その理由は、良好な基板形状をもつ（
１００）面ウェハを切り出し易いこと、並びらに（１１
１）面成長は結晶成長が横方向に広がり易く、同時に結
晶成長界面を平らに制御し易いこと等によるものである
。

ところが（１１１）面成長を行った場合でも、特に大面
積の単結晶を製造するとぎは、結晶成長界面を平らに制
御することが困難となる。例えば、成長速度を遅くする
と成長界面が凸面となってすべり転位が発生し易くなり
、逆に成長速度を速くすると成長界面が凹面となってリ
ネージ（Ｉｉｎｅａ。

ｅ）転位等の欠陥が発生し易くなる。これは（１１１）
面成長を行って強制的に成長界面を平らに制御しようと
することに起因するものであり、結晶が大形になるほど
欠陥が発生する率も大となる。

なお、良質の単結晶を得ることの回前さは結晶の断面積
の２＠に比例づ°るといられている。

そこで、本発明者は、ずでに結晶の成長方向に垂直な面
に対して５°〜２５°顛けた面を（１１１｝面になるよ
うに成長させる（ｖｊ間Ｒ５７−１２９８９９号公報）
技術を開発しており、低転位な単結晶を１ｑることが可
能であったが、Ｊ：り低転位でかつより大形な単結晶を
再現性よく装造できるよう開発を進めた。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明が解決しにうとづ゛る問題点は、良質で断面積の
大ぎな単結晶を再説性良く成長させることであり、本発
明の目的は、それを可能にしたＩＩＩ　−ｖｆｌχ化合
物半導体単結晶の製造方法を提供することである。

［問題点を解決づ゛るための手段］ 本発明は、！−ｉ！結晶を用い、ボート成長法により結
晶を成長させる■−ｖ族化合物２１′導体単結晶の製造
方法において、前記種結晶としてツイン面を“　　　　
有するものを用いて結晶の成長方向に垂直な面に対して
５°〜２５°傾けた面が（１１１）面になるように成長
させ、かつ成長した結晶に前記種結晶のツイン面から連
続に結晶の成長方向にツイン面が入るようにしたことを
特徴とするものである。

［作　用］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の製造方法により製造した■−ｖ族化合
物半導体単結晶の斜視図、第２図は第１図のｌｌｉ結晶
の成長界面を示す平面図で、１は傾角。

２は（１１１）面３は種結晶、５は種結晶に含まれてい
るツイン（双晶）面、４は単結晶１５は成長したツイン
（双晶）而、６は成長界面、７は成長方向、８は溶融液
である。

第１図に示す単結晶は、ボートより取り出したままのも
ので、右端はツイン面５をもった種結晶３であり、この
種結晶３を種にして単結晶４が成長している。単結晶４
の成長方向は矢印７に示す長手方向であるが、これに垂
直な面に対しく１１１）面２は水平方向に５℃〜２５℃
の傾角１をもって成長している。この単結晶４を成長さ
せる炉は、普通は横型の電気炉を用いているので。炉内
の温度分布は対照的である。

従って結晶成長界面は成長軸に対した右対象になり易く
、上記の方法の場合はツイン面１５で折れ曲がった「り
」の字形の固液界面となる。

第２図に示すように、単結晶４はツイン面１５で折れ曲
がった「＜」の字の界面６を形成して矢印７の方向に成
長し、ＦＦＪＨｉ液８中を進行づる。

このＪ：うな成長界面６を右する単結晶４は次のような
特徴をもっている。

（１）成長界面６のピーク部分が（１１１）ツイン面１
５に相当し、この部分が成長核となっており、また溶融
液の自由表面ともなっているので転位をとり込みにくく
なる。

（２）ツインを入れない場合と比較すると「く、１の字
形のピーク位費が安定し、優先的な成長核となるため、
単結晶４が安定して得られる。

（３）ツイン面１５を境として左右別々の成長を行なう
ため、あたかも小断面積の２つの結晶を平行して成長さ
けることと同じになり、良質大形の単結晶が安定して得
られる。

（４）成長界面６はピークを持っており、見掛は状は凸
面状になっているが、（１１１）面を成長方向７の方向
の横断面に合わせた場合の凸面とは只なり、成長界面の
熱歪はほとんどなく、すべり転位等の欠陥の発生が抑制
される。

（５）成長界面６は自然に「り」の字形となるので細か
な界面制御の調整作業が不要となる。

［実施例］ 次に、ｃｉａＡｓ単結晶の製造に適用された本発明の具
体的実流例について説明する。

石英ガラス製ボートにＧａ４００Ｇとドーパントとして
のＳｉ１２０ｍｏとを収容し、このボートの一端に（１
１１）面を１３°傾斜させ、さらに成長方向と平行に入
ったツインを有する種結晶を置く。石英ガラス製のアン
プルの一端にこのボートを収容した後、他端にＡｓ４４
４ｇを入れ、５Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒ以下の減圧下で２
時間真空吸引を行いその状態で真空封じをする。このア
ンプルを二連式の電気炉内に設置した後、低温炉を約６
１０℃らに保ち、アンプル内のＡｓの蒸気圧を１　ａｔ
ｍに維持し、高温炉では１２００℃付近でＧａＡＳ合成
反応を行わｌた後、ざらに４２ｎして！！！！結品部結
合部分３８℃、ＧａＡＳ液中の温度勾配を０゜５ｄｅｇ
／ｃｍに調整して種付けを行う。

その後は、Ｑ　、５　ｄｅｇ／ｈｒの速度で冷却し、３
０時間で全体を固化さＬｌその後約１００６ｅｏ／ｈｒ
の速度で！温まで冷却した。

このようにして幅５　ｃｍ、長さ２３ＣＩＩ＋で結晶の
−０Ｆｌｉ長さ方向にツイン１５の入ったＧａＡＳ単結
晶８２３ｑが１ｇられた。この結晶の成長界面６は第２
図に示すようにピークをもった「り」の字形となり、成
長縞（ファセット）も「り」の字形に現われだ。

この結晶の（１００）面出しを行い溶融ＫＯＨでエツチ
ングして転位密度を測定したところ、ボートに接してい
る部分の周囲的５＃Ｉを除いて５００個／　ｃＭ以下の
低転位密度であった。またツイン付近は特に転位が少な
いこともわかった。

壽 なお、傾角が５°以下の場合は、界面「＜」の字の効果
）ピーク部分から成長核を発生させる）が少なくなり、
また傾角が２５°以上の場合は（１００）面の形状が乱
れて切断が困難となった。

即ち、５°〜２５°の範囲が適当である。

さらに、ツイン入り校結晶を用いた本発明方法は、ツイ
ンを入れないで単に傾角した方法と比較して、再現性に
優れている。

上記実施例は、ＧａＡｓ１！結晶の製造方法について説
明したものであるが、他の■−ｖ族元素の単結晶をボー
ト成長法により得る場合にも適用して同様の効果を得る
ことができる。

［発明の＠キ］ 以上説明したように、本発明によれば、成長界面ピーク
部分がツイン面に絽壱し、その部分が成長核となって優
先的に成長し易く、同時にその部分がボート壁の影響を
受けない自由表面であるため、低転位単結晶が得られる
。また、成長界面のピーク部分くツイン面）を境として
左右別々に成長するので成長界面を抑制し易く、大形の
単結晶が歩留り良く得られるという実用的効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の！！！Ｊ造方法により製造したｍ−Ｖ
族化合物半導体単結晶の斜視図、ｖｇ２図は第１図の短
結品の成長界面を示づ゛平面図である。 １・・・傾角、２・・・（１１１）面、３・・・種結晶
。 ４・・・単結晶、５．１５・・・ツイン面、６・・・成
長界面。 ８・・・溶融液。 第　１　図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）種結晶を用い、ボート成長法により結晶を成長さ
   せるIII−Ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法において
   、前記種結晶としてツイン面を有するものを用いて。結
   晶の成長方向に垂直な面に対して５°〜２５°傾けた面
   が｛１１１｝面になるように成長させ、かつ成長した結
   晶に前記種結晶のツイン面から連続に結晶の成長方向に
   ツイン面が入るようにしたことを特徴とするIII−Ｖ族
   化合物半導体単結晶の製造方法。