JPS6327318B2 - - Google Patents
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- JPS6327318B2 JPS6327318B2 JP9959881A JP9959881A JPS6327318B2 JP S6327318 B2 JPS6327318 B2 JP S6327318B2 JP 9959881 A JP9959881 A JP 9959881A JP 9959881 A JP9959881 A JP 9959881A JP S6327318 B2 JPS6327318 B2 JP S6327318B2
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- melt
- pulling
- carbon
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Classifications
-
- 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
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
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)
Description
本発明は、融液カプセル法による化合物半導体
単結晶の製造法に関し、より詳しくは単結晶引上
装置のカーボン部材の純化処理工程を含む化合物
半導体単結晶の製造法に関する。 GaP、GaAsなどの化合物半導体の単結晶を製
造する融液カプセル法（LEC法）は、単結晶を
原料融液から高圧不活性ガス雰囲気下で引上げる
ことにより成長させる方法において、特に原料融
液の解離蒸発を直接抑制するためにその表面を不
活性液体（酸化ホウ素融液）で覆う方法である。 結晶引上操作は通常TVカメラの監視下に行な
われ、カプセル材として透明、高粘性の酸化ホウ
素融液が用いられるが、カプセル材が不純物で汚
染されて不透明化すると、融液と単結晶の境界面
の観察が困難になつて引上操作が難しくなり、ま
た汚染不純物による多結晶の発生など単結晶引上
歩留りの低下を生ずる。 カプセル材酸化ホウ素に関しては、最近では特
に十分な脱水及び純化処理が行なわれ、使用中の
汚染を考慮して毎回新材料が装填されるので、カ
プセル材固有の問題が低減されてきたが、引上装
置には、るつぼ、加熱体、断熱体などのカーボン
部材が使用され、これらカーボン部材に起因する
カプセル材の汚濁問題が顕現してきた。引上装置
には金属不純物含量の少い新品のカーボン部材を
減圧下に1000℃以下でから焼して用いるが、原料
装填を繰返して使用する間にカーボン部材に移行
蓄積した金属不純物がカプセル部材及び融液を汚
濁させるに至る。このためカーボン部材を反復使
用すると単結晶の引上歩留り、単結晶の特性の低
下が生ずるので、不純物の蓄積が進行したカーボ
ン部材を廃棄し、新カーボン部材に取替えるのが
通例であつた。 本発明は、カーボン部材を取替えることなく反
復使用する、単結晶の製造法を提供することを目
的とする。 本発明の方法は、融液カプセル法による化合物
半導体単結晶の製法において、単結晶引上装置の
カーボン部材に金属不純物の蓄積が進行した段階
で、前記カーボン部材を水素雰囲気中、1500℃以
上の温度で純化処理する工程を経ることを特徴と
する化合物半導体単結晶の製造法である。 以下図面に従つて本発明の製造法を説明する。 融液カプセル法の化合物半導体単結晶引上装置
の典型例が第１図に示される。加圧容器１内に設
けた石英内張り９を有するカーボンるつぼ８は駆
動軸３で回転可能に支持され、熱電対５が配備さ
れている。るつぼ８の外側に電極棒４に接続され
たカーボン加熱体７が配置され、加熱体７はカー
ボン断熱体６で囲繞されている。加圧容器１内は
不活性ガス、例えばGaP単結晶引上げの場合、窒
素で50〜70気圧に保たれる。るつぼ８内に保持さ
れた原料化合物の融液１２の表面は融液１２と反
応しない不活性液体、酸化ホウ素融液１３で覆わ
れている。引上軸２に支持された種結晶１０の先
端を融液１２をつけ、融液のかきまぜと温度均一
化のためにるつぼ８及び引上軸２を回転しながら
種結晶１０を引上げ、単結晶１１を成長させる。
単結晶の引上げが終ると、るつぼ８内に新たに原
料を装填、融解して単結晶引上操作を繰返す。カ
ーボン部材、６，７，８に移行蓄積した不純物量
が多くなると（通常10回程度）、単結晶引上歩留
りの低下が著しくなるので、汚染カーボン部材
を、所望なら他の処理装置に移し、水素雰囲気中
で1500℃以上の温度で熱処理する。処理中に不純
物は揮散しカーボン部材が純化される。純化した
カーボン部材は、所望のときは、から焼処理した
後、再び原料化合物を装填、融解して単結晶引上
操作を繰返す。 本発明によれば、カーボン部材の純化処理工程
を単結晶製造工程の一段階として含むので、カー
ボン部材の反復使用回数を多くしてもカプセル材
の汚濁が防止され、単結晶引上歩留りを高水準に
維持することができ、コストの低減、省資源の見
地から顕著な利点が期待される。 実施例 前記装置を用い、N250〜70気圧下にGaPの融
液から単結晶を製造した。るつぼの各回のGaP装
填量は2000ｇで５mm角の種結晶を用い50〜60mmφ
の単結晶を製造した。10回の引上操作後、カーボ
ン部材中の不純物は、Fe9ppm、Ca10ppm、
Al889ppm、Cu50ppm、Mg7ppm、水分1000ppm
以上に蓄積した。カーボン部材中の不純物含量と
単結晶化率（引上重量／装填量）との関係は第２
図に示される。 前記10回操作後のカーボン部材を水素雰囲気中
2000℃で24時間加熱処理したところ、不純物、
Fe、Ca、Al、Cu、Mg、水分はいずれも1ppm未
満に低下した。この純化したカーボン部材を使用
して前記のように単結晶引上操作を繰返したとこ
ろ、さらに10回の操作を汚濁なしにすることがで
きた。比較のために10回繰返した後純化処理を行
なわないカーボン部材を用いた引上操作の繰返し
を行なつたところ、汚濁はますますひどく13回目
には全く界面が見えない状態となつた。各回のカ
プセル材の汚濁状態は第１表に示される。カーボ
ン部材は何回でも純化処理をして使用することが
できる。
単結晶の製造法に関し、より詳しくは単結晶引上
装置のカーボン部材の純化処理工程を含む化合物
半導体単結晶の製造法に関する。 GaP、GaAsなどの化合物半導体の単結晶を製
造する融液カプセル法（LEC法）は、単結晶を
原料融液から高圧不活性ガス雰囲気下で引上げる
ことにより成長させる方法において、特に原料融
液の解離蒸発を直接抑制するためにその表面を不
活性液体（酸化ホウ素融液）で覆う方法である。 結晶引上操作は通常TVカメラの監視下に行な
われ、カプセル材として透明、高粘性の酸化ホウ
素融液が用いられるが、カプセル材が不純物で汚
染されて不透明化すると、融液と単結晶の境界面
の観察が困難になつて引上操作が難しくなり、ま
た汚染不純物による多結晶の発生など単結晶引上
歩留りの低下を生ずる。 カプセル材酸化ホウ素に関しては、最近では特
に十分な脱水及び純化処理が行なわれ、使用中の
汚染を考慮して毎回新材料が装填されるので、カ
プセル材固有の問題が低減されてきたが、引上装
置には、るつぼ、加熱体、断熱体などのカーボン
部材が使用され、これらカーボン部材に起因する
カプセル材の汚濁問題が顕現してきた。引上装置
には金属不純物含量の少い新品のカーボン部材を
減圧下に1000℃以下でから焼して用いるが、原料
装填を繰返して使用する間にカーボン部材に移行
蓄積した金属不純物がカプセル部材及び融液を汚
濁させるに至る。このためカーボン部材を反復使
用すると単結晶の引上歩留り、単結晶の特性の低
下が生ずるので、不純物の蓄積が進行したカーボ
ン部材を廃棄し、新カーボン部材に取替えるのが
通例であつた。 本発明は、カーボン部材を取替えることなく反
復使用する、単結晶の製造法を提供することを目
的とする。 本発明の方法は、融液カプセル法による化合物
半導体単結晶の製法において、単結晶引上装置の
カーボン部材に金属不純物の蓄積が進行した段階
で、前記カーボン部材を水素雰囲気中、1500℃以
上の温度で純化処理する工程を経ることを特徴と
する化合物半導体単結晶の製造法である。 以下図面に従つて本発明の製造法を説明する。 融液カプセル法の化合物半導体単結晶引上装置
の典型例が第１図に示される。加圧容器１内に設
けた石英内張り９を有するカーボンるつぼ８は駆
動軸３で回転可能に支持され、熱電対５が配備さ
れている。るつぼ８の外側に電極棒４に接続され
たカーボン加熱体７が配置され、加熱体７はカー
ボン断熱体６で囲繞されている。加圧容器１内は
不活性ガス、例えばGaP単結晶引上げの場合、窒
素で50〜70気圧に保たれる。るつぼ８内に保持さ
れた原料化合物の融液１２の表面は融液１２と反
応しない不活性液体、酸化ホウ素融液１３で覆わ
れている。引上軸２に支持された種結晶１０の先
端を融液１２をつけ、融液のかきまぜと温度均一
化のためにるつぼ８及び引上軸２を回転しながら
種結晶１０を引上げ、単結晶１１を成長させる。
単結晶の引上げが終ると、るつぼ８内に新たに原
料を装填、融解して単結晶引上操作を繰返す。カ
ーボン部材、６，７，８に移行蓄積した不純物量
が多くなると（通常10回程度）、単結晶引上歩留
りの低下が著しくなるので、汚染カーボン部材
を、所望なら他の処理装置に移し、水素雰囲気中
で1500℃以上の温度で熱処理する。処理中に不純
物は揮散しカーボン部材が純化される。純化した
カーボン部材は、所望のときは、から焼処理した
後、再び原料化合物を装填、融解して単結晶引上
操作を繰返す。 本発明によれば、カーボン部材の純化処理工程
を単結晶製造工程の一段階として含むので、カー
ボン部材の反復使用回数を多くしてもカプセル材
の汚濁が防止され、単結晶引上歩留りを高水準に
維持することができ、コストの低減、省資源の見
地から顕著な利点が期待される。 実施例 前記装置を用い、N250〜70気圧下にGaPの融
液から単結晶を製造した。るつぼの各回のGaP装
填量は2000ｇで５mm角の種結晶を用い50〜60mmφ
の単結晶を製造した。10回の引上操作後、カーボ
ン部材中の不純物は、Fe9ppm、Ca10ppm、
Al889ppm、Cu50ppm、Mg7ppm、水分1000ppm
以上に蓄積した。カーボン部材中の不純物含量と
単結晶化率（引上重量／装填量）との関係は第２
図に示される。 前記10回操作後のカーボン部材を水素雰囲気中
2000℃で24時間加熱処理したところ、不純物、
Fe、Ca、Al、Cu、Mg、水分はいずれも1ppm未
満に低下した。この純化したカーボン部材を使用
して前記のように単結晶引上操作を繰返したとこ
ろ、さらに10回の操作を汚濁なしにすることがで
きた。比較のために10回繰返した後純化処理を行
なわないカーボン部材を用いた引上操作の繰返し
を行なつたところ、汚濁はますますひどく13回目
には全く界面が見えない状態となつた。各回のカ
プセル材の汚濁状態は第１表に示される。カーボ
ン部材は何回でも純化処理をして使用することが
できる。
【表】
そして純化処理直前のカーボン部材の単結晶化
率は60％であつたが、純化処理後には単結晶化率
は90％に上昇した。
率は60％であつたが、純化処理後には単結晶化率
は90％に上昇した。
第１図は融液カプセル法単結晶引上装置の典型
例の部分断面図、第２図は単結晶化率とカーボン
部材中の不純物量との関係を示すグラフである。 １……加圧容器、２……引上軸、３……るつぼ
駆動軸、４……電極棒、５……熱電対、６……断
熱体、７……加熱体、８……カーボンるつぼ、９
……石英内張り、１０……種結晶、１１……単結
晶、１２……化合物融液、１３……不活性液体。
例の部分断面図、第２図は単結晶化率とカーボン
部材中の不純物量との関係を示すグラフである。 １……加圧容器、２……引上軸、３……るつぼ
駆動軸、４……電極棒、５……熱電対、６……断
熱体、７……加熱体、８……カーボンるつぼ、９
……石英内張り、１０……種結晶、１１……単結
晶、１２……化合物融液、１３……不活性液体。
Claims (1)
- １ 融液カプセル法による化合物半導体単結晶の
製法において、単結晶引上装置のカーボン部材に
金属不純物の蓄積が進行した段階で、前記カーボ
ン部材を水素雰囲気中、1500℃以上の温度で純化
処理する工程を経ることを特徴とする化合物半導
体単結晶の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9959881A JPS582292A (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | 化合物半導体単結晶の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9959881A JPS582292A (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | 化合物半導体単結晶の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS582292A JPS582292A (ja) | 1983-01-07 |
| JPS6327318B2 true JPS6327318B2 (ja) | 1988-06-02 |
Family
ID=14251527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9959881A Granted JPS582292A (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | 化合物半導体単結晶の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS582292A (ja) |
-
1981
- 1981-06-29 JP JP9959881A patent/JPS582292A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS582292A (ja) | 1983-01-07 |
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