JPS6311599A

JPS6311599A - 液体カプセル引き上げ法用封止剤及び単結晶の成長方法

Info

Publication number: JPS6311599A
Application number: JP15387886A
Authority: JP
Inventors: Fumio Orito; 文夫折戸; Toshihiko Ibuka; 井深　敏彦; Takeshi Okano; 毅岡野; Takashi Kobayashi; 隆小林
Original assignee: Mitsubishi Monsanto Chemical Co; Nippon Telegraph and Telephone Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; NTT Inc
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1988-01-19
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2527718B2

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、液体カプセル引き」二げ法用封止剤及び該封
止剤を用いる単結晶成長方法に関する。

［従来の技術１近年、ＧａＡｓ等の第ＩＩＩｂ族及び第Ｖｂ族元索から
なる無機化合物（以下、ｒｍ−ｖ化合物」という。）単
結晶の基板を用いて製造する電界効果トランジスター、
集積回路（ｒ　ｃ）等の半導体装置の研究が著しく進展
し、高速動作が可能な論理回路、メモリー等が実用に供
されている。

これらの半導体装置の高速性能は、■−■化合物基板上
に形成されたｌｒｌ、さ約０．１〜０．３μ艶の活性層
中における、電子の易動度が高いことに基づくものであ
る。か）る活性層を、基板上に形成する方法としては、
イオン注入法及びエピタキシャル成長性があるが、生産
性の点から、最近はイオン注入法が採用されている。イ
オン注入法では、半絶縁性（本明細書において、「半絶
縁性」とは、比抵抗が、ｌＸｌ０’Ω・Ｃ１１以上であ
ることをいう、）Ｉｆｆ　−Ｖ化合物単結晶基板に、導
電性不純物イオンを所定のパターンに従って注入し、続
いて該基板の７ニールを行って、注入したイオンを活性
化する。

セル引き上げ法（以下、ｒＬＥＣ法」という。）によっ
て、成長させた■−■化合物単結晶が用いられていｔこ
、これは、ＬＥＣ法によると、クロム等の補償不純物を
添加することなく半絶縁性の単結晶を成長させることが
できるからである。

しかしながら、従来、ＬＥＣ法によって成長した■−Ｖ
化合物単結晶基板を用いて半導体装置を製造した場合、
次のような問題点があることが知られていた。

（１）　イオン注入法によって形成された活性層のキャ
リア濃度が、ウニ八面内で不均一に分布する。

（２）上記キャリア濃度は、製造ロフトが異なる単結晶
から切り出した基板の間においては勿論のこと、同一の
単結晶においても、基板を切り出した位置によっても変
動する。

このような問題点は、Ｂの含有量が、３×１０１６ｅｌ
ｌ−”以下である単結晶基板を用いることによって解決
できることを見出だし、本出願人等が既に出願Ｌｆ（ｖ
ｆＩｉ昭６１−８６７６　（１）。

しかしながら、ＬＥＣ法においては、封止剤としてＢ、
Ｏ，を用い、また、るつは材として熱分解窒化はう素（
いわゆる、ｐＢＮ）を用いるので、得られた■−■化合
物単結晶のＢ含有量は、１×１０　”ｃｍ−”　を這え
るのが通常であった。

ＬＥＣ法によって成長させたＧａＡｓ単結晶中のＢ含有
量は、水を数百重量ｐｐ輸金含有るＢ、Ｏ。

を封止剤として用いるか、あるいは、ＧａＡｓ融液にＧ
ａ、Ｏ，を添加してＩ＃、長させると減少することが知
られていた（昭和６０年秋期応用物理学会予稿巣、２ｐ
−Ｇ−２）。

し発明が解決しようとする問題点」しかしながら、上記の方法では、ガリウム酸化物を融液
に直接添加するので、単結晶成長の都度、正確に計量す
る必要があり、煩雑であった。

また、水の含有量の高いＢ　２Ｃ３を用いると、Ｂ２０
．の透明度が低下し、種付は等が困難となるという問題
点があった。

「問題点を解決するだめの手段」本発明者等は、上記の問題点を解決することのできる封
止剤あるいはそれを用いる単結晶成長方法を提供するこ
とを目的として、鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達
したものである。

本発明の上記の目的は、第ｎｔｂ族及び第Ｖｂ族元素の
酸化物の少なくとも一方をｏ、ｏ　ｏ　ｓ〜０．１５モ
ル％含有し、かつ、水の含有量が３００重量ｐｐｍ以下
であるＢ２０．を予め準備し、これを封１ヒ剤として用
いることによって達せられる。　本発明のＬＥＣ法用封
止剤は、第ＩＩＩｂ族及び第Ｖｂ族元素の酸化物の少な
くとも一方を含有し、かつ、水の含有量が低いものが適
当である。

第ＩＩＩｂ族元素の酸化物としては、特に制限はないが
、Ｇ　ａ　ｘ　Ｏｓ、Ｉｎ１Ｏ＝等が挙Ｉｆ　ラｈ　ル
。マタ、第Ｖｂ族元素の酸化物も特に制限されないが、
Ａ　ｓ２０３、Ｐ２Ｏ１、Ｐ、○６．５ｂ２０ｉ等が挙
げられる。

上記第ＩＩＩｂ族及Ｖ第Ｖｂ族元素の酸化物は、単結晶
成長させる■−■化合物を構成する元素と同種の元素の
酸化物であるのが好ましい。例えば、ＧａＡｓの単結晶
を成長させる場合には、Ｇａ２Ｏ。

及びＡｓ、Ｏ，の少なくとも一方を含有する封止剤がよ
い、封＋）−削は、」二記酸化物の何れが一方のみを含
有してもよいが、双方を任意の割合で含有していてもよ
い、後者の方が■−Ｖ化合物の融液の第ＩＩＩｂ族及Ｖ
第Ｖｂ族元素のモル比（後記）に与える影響が小さいの
で好ましい。

具体的な封止剤としては、上記酸化物を、ｏ、ｏ　ｏ　
ｓ〜０．１５モル％、好ましくは、０．０１〜０．１０
モル％含有する高純度８．０３が適当である。−上記酸
化物の含有量が、ｏ、ｏ　ｏ　ｓモル％未満であると、
本発明の効果が発揮されず、また、０．１５モル％を超
えると、ＩＩＩ　−Ｖ化合物の融液と封止剤の界面に浮
遊物が発生して、双晶、多結晶等の発生の原因となり、
さらに、単結晶中の酸素濃度が増加して、比抵抗が低下
するという問題が生じるので好ましくない。

本発明の封止剤を準備するには、上記酸化物の所望量を
粉末状で、高純度Ｂ２０．’の粉末に混合してもよく、
また、上記酸化物と高純度Ｂ２０゜を熔融混合してもよ
い。使用するＢ２Ｏ３は、水を除いて、純度が９９．９
９９９％以−ヒのものが好ましい。また、水の含有量は
、３００重量ｕｐ（至）以下、好ましくは、１５０重量
ｐｐｎ以下が適当である。水の含有量が、３００重量ｐ
Ｈｌａを超えると封止剤の透明度が低下して種付けの際
等に支障が生じるので好ましくない。含有量を調節する
ための８２０、の脱水は、Ｂ２０．を減圧下に加熱する
ことにより行なわれる。

本発明の方法によって、単結晶成長させる■−■化合物
としては、ＧａＡｓ、ＩｎをＩ　Ｘ　１０　”−＼。

Ｉ　Ｘ　１０　”ｃｍ−”含有するＧａＡｓ、ＩｎＰ、
ＩｎＡｓ。

ＧａＰ等がある。これらの■−■化合物には、予め合成
した多結晶を用いてもよいが、純度９９．９９９９％以
上の、いわゆるシックス・ナインの第ＩＩＩｂ族及び第
Ｖ　Ｉ）族元素を出発物質として、るつぼ中で直接■−
■化合物を合成する直接合成法を採用した方が、高純度
の単結晶が得られるので好ましい。

直接合成法による場合、るつぼに仕込む第１ＩＩ　ｂ族
元素と第Ｖｂ族元素のモル比、［ＩＩＩ　ｂｌ／　ｉ［
ＩＩＩ　ｂｌ＋［Ｖｂ］ｌを０．５０〜０．５２の範囲
とするのが好ましい、上記モル比を、０．５０〜０．５
２の範囲に保持すると、半絶縁性の単結晶が安定して得
られるので好ましい。

封止剤としては、既に説明した第ＩＩＩｂ族及び第Ｖｂ
族元素の酸化物の少なくとも一方を含む、がっ、水の含
有量が３００重１ｐｐｍ以下の高純度Ｂ２０．が使用さ
れる。封止剤の使用量は、単結晶成長の際、ＩＩＩ−Ｖ
化合物の融液を被覆するのに十分な量であればよい。

その他の単結晶成長の条件は、通常のＬＥＣ法の単結晶
成長の条件と同様でよい。

［発明の効果１本発明は、次の通り、顕著な効果があるので産業、１−
の利用価値は大である。

（１）予め、第ＩＩＩｂ族及び／又は第Ｖｂ族元素の酸
化物を含有させた封１Ｆ−削を用いるので、これら酸化
剤を単結晶成長の都度計量し、添加する必要がなく、生
産性が向上する。

（２）　　Ｂ、Ｏ，中の水の含有量を低減することがで
きるので、封止剤の透明度を低下させずに種付けするこ
とが容易である。

（３）　従って、Ｂの含有ｆｉ１３Ｘ１０目ｅ１１−　
’以下のＩＩＩ−Ｖ化合物単結晶を、容易に成長させる
ことができ、イオン注入によって形成される活性層のキ
ャリア濃度が均一なウェハが得られる。

「実施例」本発明を、実施例及び比較例に基づいて具体的に説明す
る。

以下の実施例及び比較例において、Ｂ？￥有量は二次イ
オン質量分析法によって測定した。

実施例水の含有量が１００重量ρ１３１１１であり、水を除い
て純度が９９．９９９９％以上である１３２０．の粉末
１０００ｇに、Ｇ　ａ　２０３粉末０．７３ｇ及びＡＳ
２０３粉末０．７７ｇを、乾燥窒素中で均一に混合して
封止剤を製造した。得られた封止剤のＧ　ａ　２０３及
びＡＳ２０．の含有量は、合計で０．０５モル％であっ
た。

ｐＢＮ５！２のるつぼにＧａｌ　５　（１０ｇ、Ａｓ１
７００ｇ及び上記封市剤７５７ｇを仕込んだ。該るつぼ
を、高圧単結晶引き上げ装７を内に収容し、６５ｋｌ？
／ｃＩ１１２（デーノ圧、以下同じ、）のアルゴン圧を
かけて１４００°Ｃまで昇温しでＧａＡｓ融液を合成し
た。

続いて、」−記装置内の圧力を２０ｋｇ／ｃＩ６２　と
して、種結晶をＧａＡｓ融液に接触させてＧａＡｓ単結
晶の成長を開始した。単結晶の成長方向は、＜１００＞
方向とした。

得られた単結晶は、直胴部の直径が８０１Ｉ１１±３＋
１Ｊ重量は２９００．であった。得られた１ｉｉ結晶の
固化率０．１及び０．８に相当する位置から切り出した
基板のＢ含有量は、それぞれ、９Ｘ１０１５Ｃ１ｆｌ−
’及びＩ　Ｘ　１０　”ｃ＋ａ−’であった。

上記基板に、”Ｓｉ　を注入して、ホール素子を作製し
て、注入したイオンの活性化率のばらつき（σ／！；但
しりはキャリア濃度の平均値を、σは標僧偏差を示す。

）を測定した。

その結果、同化率０．１に相当する位置で６．０％、同
０．８の位置で６．１％であった。

比較例Ｂ２０．に、Ｇａ及びＡｓの酸化物を添加せずに用いた
こと以外は、実施例と同様にして、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ単結
晶を成長させた。

その結果、得られた単結晶の固化率０．１及び０．８の
位置におけるＢの含有量は、それぞれ、７１１０×１０
１ｓＣ−一３及び３＋０×１０＋７゜、−３であった。

また、注入イオンの活性化率のばらつきは、それぞれ、
１５％及び１９％であった。

以上の実施例及び比較例から明らかな通り、本発明によ
ると単結晶中のＢの含有量を′作易に減少させることが
できる。

特許出願人　三菱モンサント化成株式会社三菱化成工業
株式会社代　理　人　弁理士　長谷用　− （ほか１名）手続補正書（自発）昭和６１年９り／／日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第IIIｂ族及び第Ｖｂ族元素の酸化物の少なくと
も一方を０．００５〜０．１５モル％含有し、かつ、水
の含有量が３００重量ｐｐｍ以下であるＢ＿２Ｏ＿３か
らなることを特徴とする液体カプセル引き上げ法用封止
剤。
（２）第IIIｂ族元素の酸化物が、Ｇａ＿２Ｏ＿３であ
る特許請求の範囲第１項記載の封止剤。
（３）第Ｖｂ族元素の酸化物が、Ａｓ＿２Ｏ＿３である
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の封止剤。
（４）水の含有量が、１５０重量ｐｐｍ以下である特許
請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の封止剤。
（５）第IIIｂ族及び第Ｖｂ族元素からなる無機化合物
単結晶を液体カプセル引き上げ法により成長させる方法
において、第IIIｂ族及び第Ｖｂ族元素の酸化物の少な
くとも一方を０．００５〜０．１５モル％含有し、かつ
、水の含有量が３００重量ｐｐｍ以下であるＢ＿２Ｏ＿
３を封止剤として用いることにより、上記単結晶中のＢ
の含有量を３×１０＾１＾６ｃｍ＾−＾３以下とするこ
とを特徴とする方法。
（６）第IIIｂ族元素の酸化物が、Ｇａ＿２Ｏ＿３であ
る特許請求の範囲第５項記載の方法。
（７）第Ｖｂ族元素の酸化物が、Ａｓ＿２Ｏ＿３である
特許請求の範囲第５項又は第６項記載の方法。
（８）第IIIｂ族及び第Ｖｂ族元素からなる無機化合物
が、ＧａＡｓである特許請求の範囲第５項、第６項又は
第７項記載の方法。
（９）第IIIｂ族及び第Ｖｂ族元素からなる無機化合物
が、Ｉｎを１×１０＾１＾８〜１×１０＾２＾０ｃｍ＾
−＾３含有するＧａＡｓである特許請求の範囲第５項、
第６項、第７項又は第８項記載の方法。