JPS63315599A - 無機化合物単結晶の成長方法 - 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−１ 本発明は、周期律表第ＩＩＩｂ族及び第Ｖｂ族元素から
なる無機化合物（以下ｆｎｌ−Ｖ化合物１という。）の
単結晶の１＆艮方法に関する。

（従来の技術１ ［１−Ｖ化合物の単結晶は、電子の易動度が大であるの
で高周波用又は高速処理用の素子、例えばＦＥＴ、ＩＣ
等の製造に用いられている。

これらの素子の製造には、Ｃ，Ｂ等の不純物の含有量の
少ない高純度の単結晶から切出した基板を用いることが
必要とされる。これは、上記の素子は、これらの基板に
Ｓｉ等のイオンをイオン注入して製造するが、不純物、
特にＢの含有量が大であると、イオン注入したイオンの
活性化率が低くなる、あるいは、そのばらつきが大きく
なる等の問題が生じるからである。

従来、■−Ｖ化合物単結晶は、液体カプセル引上げ法（
以下ｒＬＥｃ法」という、）により単結晶を成長させる
装置（以下「ＬＥＣ装置」という。）内で、高純度の第
［ｌｂ族元素及び第Ｖｂ族元素を直接反応させて■−■
化合物を合成し、その化合物の融液を得た後、直ちに、
その融液から単結晶を成長させる方法が採用されていた
。これは、ＬＥＣ装置内で、直接■−■化合物を合成す
るので、不要な不純物の混入の機会が少なく、従って、
高純度の単結晶を得やすいがらである。

また、その際、水を２００１）ｌ）ＩＩ（重量比、以下
同様。）以Ｊｌ−有する三酸化二ほう素をカプセル剤と
して用いると、Ｂの含有量が少ない高純度のＩＩｉ結品
が得られることが知られていた。この場合、水の含有量
が大である程、単結晶中のＢの含有量が低下することも
知られていた。

［発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、三酸化二ほう素の水の含有量が大となる
程単結晶化が困難になり、特に６００１１１１　ＩＩＩ
を超えると殆ど単結晶化しないという問題があった。

１問題点を解決するための手段」 本発明者等は、高純度の■−■化合物単結晶を歩留りよ
＜！！！造する方法を開発することを目的として、鋭意
研究を重ねた結果、水を多頃に含有する三酸化二ほう素
で第１１１ｂ族及び第Ｖｂ族元素の混合物を覆って合成
したｎｒ　−ｖ化合物を用いることにより上記の目的を
達せられることを見出だし本発明に到達したものである
。

すなわち、本発明の上記の目的は、■−■化合物の融液
から、ＬＥＣ法により単結晶を成長させる方法において
、上記■−■化合物として、第ｌｌｌ１）族元素及び第
Ｖｂ族元素の混合物を、水を少なくと６１０００１）１
１１１１含有する三酸化二ほう素の融液で覆い、かつ、
不活性な素材でできたるつぼ中で反応させて合成したも
のである方法により達せられる。

■−■化合物としては、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、
Ｇ　ａｋｒ　Ｉ　ｒ＋、Ａ　ｓ（０、００１≦　８　≦
　０．０１　）、ＧａＰ等がある。

ＩＩＩ　−Ｖ化合物は、不活性な素材で作られたるっば
を用いて、そのるつぼ中骨所望型の第１１１族冗素及び
第Ｖｂ族元素を反応させて製造する。

なお、「不活性」とは、高温、特にＩＩＩ　−Ｖ化合物
の融、α付近の温度で、■−■化合物と反応しないこと
をいう。

不活性な素材としては、１）ＢＮ、ＡＩＮ笠がある。

不活性な素材で作られたるつぼを用いない場合、■−■
化合物又は単結晶が、るつぼの成分に汚染されるので好
ましくない。

第ＩＩＩｂ族元素と第Ｖｂ族元素を反応させる際には、
混合物を三酸化二ほう素で覆いながら反応させることが
必要である。これは、Ａｓ、Ｐ等の第Ｖ　Ｉ３族元素の
蒸気圧が高く、反応中に揮発するからである。さらに、
第Ｖｂ族元素の揮発を防市するために、■−■化合物の
合成の際に５へ、１００ｋｇ／ｃｍ２程度の不活性気体
の圧力をかけるのが好ましい。また、三酸化二ほう素は
、透明なＦＡ液を生じ、かつ、■−■化合物の融液より
地中が小さいのでカプセル剤として適当である。

化合物の製造装置としては、特別の装置を用いてもよい
が、通常のＬ　Ｅ　Ｃ装（６を用いるのがより簡単で好
ましい。

Ｉｎ　−Ｖ化合物の合成の際に用いられる三酸化二ほう
素は、水を少なくと６１０００１＋ｐ＋＠含イ１′シて
いることが必要である。水の含有量が、１　（＞　（１
（１旧１１１１未満であると得られた多結晶中の不純物
、例えば、ほう素の含有量が高くなり好ましくない。

また、水の含有酸は、５０００　ｐｐ＋ａ以下であると
より好ましい。

第１ＩＩ　Ｉ）族元素と第Ｖｂ族元素の混合物を反応さ
せるには、その反応が生じる温度以上、好ましくは■−
■化合物の融点以上に加熱する。通常は、約７００〜約
１５００℃の範囲に加熱して反応させる。例えば、Ｇａ
Ａｓを合成する場合は、約８００℃以上好ましくは、約
１２４０℃に加熱する。

単結晶の成長方法は、ＬＥＣ法による。これは、ＬＥＣ
法は、るつぼの素材としてｐＢＮ、、ＡＩＮ等の不活性
な素材が用いることができるので高純度の単結晶を製造
することができるからである。

単結晶の成長に用いる三酸化二ほう素は、水の含有酸が
多いと９１結晶の歩留りが低下するので、乾燥したもの
が好ましい。この場合、水の含有酸は、ＧＯＯｐ、論以
下が好ましく、３００ｐｐ瞳以下であると特に好ましい
。

得られた■−■化合物を用いて単結晶を成ＦＣさせるに
は、当該化合物を冷却して得た多結晶を、その製造装置
から取出した後、Ｌ　Ｅ　Ｃ装置内に装入して再融解し
て、ＬＥＣ法により成長させるのが、通常であるが、■
−■化合物の合成に用いたＬＥご装置ｄ中で、化合物の
合成工程に続いて、同一の装置内で単結晶を成長させて
もよい。後者の場合、化合物の合成に用いた三酸化二ほ
う素は、水の含有量が単結晶成長に用いるには多すぎる
ため、予め別の容器に収容してＬ［ＥＣ装置内に配置し
ておいた乾燥した三酸化二は）素を、単結晶成長の直１
ＶｉＩにるつぼ内に追加して、三酸化二ほう素の水の含
有量を下げる等の処置をとるとよい。

その他のＩｌｊ結品の成長条件は、通常のＬＥＣ法と同
様でよい。

１発明の効果１ 本発明は、次のような′ｊＡ、？Ｆな効果があるので産
業Ｉ−の利用価値は大である。

（１）本発明によると、■−■化合物の合成条件とその
単結晶の成長条件を、それぞれ独立に設定できるので、
高純度のＩＩＩ−Ｖ化合物の単結晶を、容易に歩留りよ
く得ることができる。

（２）特に、Ｂの含有量がｌＸｌ０’フｅ１ｍ−３以下
の■−■化合物の単結晶を容易に成長させることができ
る。

（３）従って、イオン注入法によって、ＦＥＴ。

■Ｃ等の素子を歩留りよく製造することができる。

Ｉ−実施例１ 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
。

実施例Ｉ ＬＥＣｖｃ置を用いてＧ　ａ　Ａ　ｓ多結晶を製造した
。

純度９９．９９９９％のＧａ及びＡｓを、それぞれ３，
０００ｋｇ及び３．２２４ｋｇならびに水の含有量が１
０００ｐ陣である三酸化二ほう素１　、２　ｋｇをＩ３
ＢＮＭのるつぼに仕込み、ＬＥＣ装置内に設置した。

ＬＥＣ装置内を真空排気した後、窒素を導入して圧力を
１０ｋｇ／ｃ輸２とした。

抵抗加熱ヒーターによりるつぼを加熱して、Ｇ　ａとＡ
ｓを反応させた後、さらに、ＧａＡｓの融点まで加熱し
て反応を完結させた。

反応が終了した後、窒素圧を保持しながら、るつぼを室
温まで徐々に冷却した。

得られた多結晶を一辺約１５＋ａｍのブロックに切断し
た後、その表面を王水でエツチングした。

このＧａＡｓ多結晶のＢ含有量は、８１ＭＳ法によって
分析したところ、４　Ｘ　１０　”ｃｍ−”　、また、
比抵抗は、５Ｘ１０’Ω・Ｃ−であった。

次に、上記多結晶４．０００ｋｇ及び水の含有量が５０
０　ｌ１ｌ）ＩＩＩである三酸化二ほう素１．０００ｋ
ｇをｔ＋ＢＮＷるつぼに仕込み、ＬＥＣｖｃ置内に設置
した。

ＬＥＣ装置内を真空排気した後、１０ｋｇ／ｃ１１１２
の窒素圧をかけた。

続いて、通常のＬＥＣ法によってＧａＡｓ　’ＩＬ結品
を成長させた。

その結果、重１３．５ｋｇの単結晶が得られた。

８１ＭＳ法によって測定したＬ記単結晶のＢ含ｒｉ　ｆ
ｉｔ、は、６　Ｘ　１０　ｌ６ｃａｎ−３、比抵抗は、
４．５×１０７Ω”ｅｔａ、また、電子の易動度は、５
．８×１０　’ｅｔａ２／　Ｖ　・ｓｅｅ、であった。

実施例２ 多結晶の製造の際に用いる三酸化二ほう素の水の含有量
を２０００１１１）１１としたこと以外は、実施例１と
同様にしてＧ　ａ　Ａ　ｓ単結晶をｒ＆長させた。

得られた多結晶のＢ含有量は、１．５Ｘ１０１６ｅｌ１
１−’　、比抵抗は、３，５Ｘ１０’Ω’ｃｍであった
。

また、得られた単結晶の重量は、３．７ｋｇ５Ｂ含有燵
は、３　Ｘ　１０　”ｃｍ−”、比抵抗は、３Ｘ１０’
Ω”　ｃｒｓ、また、電子の易動度は、６．１×１０３
０ｍ２／　Ｖ−ｓｅｅ、であった。

比較例 多結晶の製造の際に用いる三酸化二ほう素として水の含
有量が７００　ｐｐｍのものを用いたこと以外は、実施
例１と同様にしてＧａＡｓ単結晶を成長させた。

得られた多結晶のＢの含有量は、１．５Ｘ１（１１７ｃ
Ｉ＠−コ、また、比抵抗は、ｌＸｌ０’Ω・０輪であっ
た。

また、得られた単結晶の重量は、３．２ｋｇ、Ｂの含有
量は、２　、ＯＸ　１０　”ｃｍ−’、比抵抗は、８Ｘ
　１０７Ω”ｃｍ、また、易動度は、５．０Ｘ１（＞３
Ｃ１１１２／■φ９ｅｅ、であった。

以−トの実施例及び比較例から明らかな通り、本発明に
よるとほう素の含有量が少ないＧａＡｓｔｔＬ結晶を収
率よく得ることができる。

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　良否用　− （ばか１名） 手続補正書（自発） 昭和Ａλ年ｇ月２５日 ／　事件の表示 昭和６コ年特許願第ｉｔｔｇｂ６ｇ号 コ　発明の名称 無機化合物単結晶の成長方法 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　（６０１Ｉ）三菱モンサント化成株式会社（
ｒ９６）三菱化成工業株式会社 ダ代理人 居　所　　東京都千代田区丸の内二丁目Ｓ＠ａ号（ほか
７名） Ｓ　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６　補正の内容 （１ン　　明細書第１頁第２０行目、「高周波用」を、
「高周波用」Ｋ訂正する。

（２ン　　明細書第１Ｏ頁第ａ行目、［Ｂの含有量は、
／、ｓｘ　ｌｏ”Ｊを、［ｓ　Ｘ　／　ｏ”　Ｊ　　に
訂正する。

（３）明細書第１０頁第５〜６行目、［Ｂ含有量は、３
　×／　０”　ｃｍ−３、Ｊを、「Ｂ含有量は、１ｘｌ
Ｏ１６ｃｒｒＩ−３、」に訂正する。

以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周期律表第IIIｂ族元素及び第Ｖｂ族元素からなる無機
   化合物の融液から、液体カプセル引上法により単結晶を
   成長させる方法において、上記無機化合物が、第IIIｂ
   族元素及び第Ｖｂ族元素の混合物を、水を少なくとも１
   ０００ｐｐｍ（重量比）含有する三酸化二ほう素の融液
   で覆い、かつ、不活性な素材でできたるつぼ中で反応さ
   せて合成したものであることを特徴とする方法。