JPS6389498A - 珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方法 - Google Patents
珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS6389498A JPS6389498A JP22973186A JP22973186A JPS6389498A JP S6389498 A JPS6389498 A JP S6389498A JP 22973186 A JP22973186 A JP 22973186A JP 22973186 A JP22973186 A JP 22973186A JP S6389498 A JPS6389498 A JP S6389498A
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- Japan
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- silicon
- crucible
- raw material
- single crystal
- gallium arsenide
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は珪素の添加された砒化ガリウム単結晶を液体封
止引上げ法により製造する方法に関するものである。
止引上げ法により製造する方法に関するものである。
（従来の技術）
砒化ガリウム単結晶は光デバイス、電子デバイス用基板
材料として用いられており、高品質な基板が要求されて
いる。
材料として用いられており、高品質な基板が要求されて
いる。
光デバイスの一例として発光ダイオードがあり、その基
板としてはｎ型導電性を示す珪素添加による砒化ガリウ
ム単結晶が用いられている。珪素添加による砒化ガリウ
ム単結晶は特に扉外発光ダイオードとして用いられてお
り、その要求仕様として砒化ガリウム単結晶中の珪素濃
度は５×１σフ〔凍〕〜２ｘｘＣＰＣｄ）の範囲が望ま
れている。またこの結晶の製造方法としては、単結晶が
２−３インチの比較的大口径の（１００）円形ウェハが
得られることから、液体封止引上げ法が広く用いられて
いる。
板としてはｎ型導電性を示す珪素添加による砒化ガリウ
ム単結晶が用いられている。珪素添加による砒化ガリウ
ム単結晶は特に扉外発光ダイオードとして用いられてお
り、その要求仕様として砒化ガリウム単結晶中の珪素濃
度は５×１σフ〔凍〕〜２ｘｘＣＰＣｄ）の範囲が望ま
れている。またこの結晶の製造方法としては、単結晶が
２−３インチの比較的大口径の（１００）円形ウェハが
得られることから、液体封止引上げ法が広く用いられて
いる。
以下、従来の液体封止引上げ法による単結晶製遣方法に
ついて説明する。第３図は珪素添加砒化ガリウム単結晶
の製造装置の例である。高圧容器３１内に原料であるＧ
ａとＡｓを、添加剤である珪素を、封止剤であるＢ、
Ｏｓ３５をそれぞれ収容した石英製るつぼ３２を設置す
る。続いて高圧容器３１内を人ｒガスで加圧した後、る
つぼ３２を同軸的に取囲むヒータ３３により加熱し前記
原料を直接合成させ、るつぼ３２内に原料融液３４を得
る。
ついて説明する。第３図は珪素添加砒化ガリウム単結晶
の製造装置の例である。高圧容器３１内に原料であるＧ
ａとＡｓを、添加剤である珪素を、封止剤であるＢ、
Ｏｓ３５をそれぞれ収容した石英製るつぼ３２を設置す
る。続いて高圧容器３１内を人ｒガスで加圧した後、る
つぼ３２を同軸的に取囲むヒータ３３により加熱し前記
原料を直接合成させ、るつぼ３２内に原料融液３４を得
る。
次に種結晶３６を降下させ原料融液３４に接触させた後
回転させながら引上げを行ない砒化ガリウム単結晶を製
造する。
回転させながら引上げを行ない砒化ガリウム単結晶を製
造する。
なお、従来技術では添加剤として珪素単体が用いられて
いた。また同時に前記るつぼとして石英を用いることで
るつぼ材から原料融液中に珪素を混入させることも同時
に行なわれていた。
いた。また同時に前記るつぼとして石英を用いることで
るつぼ材から原料融液中に珪素を混入させることも同時
に行なわれていた。
（発明が解決しようとする問題点）
従来の方法によれば添加した珪素は、単結晶の引上げ方
向に沿って固化率の小さい部分（頭部）で濃度が高く、
さらにるつぼから混入する珪素は時間と共に混入量が増
加するために、固化率の大きい部分（尾部）で濃度が高
くなる。第４図中実線は引上げた単結晶の固化率に対し
ての珪素を添加した時のキャリア濃度の分布の一例を示
している。これによると単結晶中の珪素を添加したこと
により、キャリア濃度の要求仕様としては、第４図中破
線で示した範囲内、即ち５ｘｘｏ１？（＃）〜２ Ｘ
１ ｏ”ＩＪ） （第４図中黒丸の例にすると固化率が
０，１２以下と０．７５〜０．８７の範囲）が求められ
ているが、従来の方法では１本のインゴット内で要求仕
様を満たす基板として仕様可能な部分は固化率の小さい
部分（頭部）と固化率の大きい部分（尾部）のみに限ら
れていた。このため珪素添加による砒化ガリウム単結晶
を製造する際に歩留りが非常に悪いという問題があった
。
向に沿って固化率の小さい部分（頭部）で濃度が高く、
さらにるつぼから混入する珪素は時間と共に混入量が増
加するために、固化率の大きい部分（尾部）で濃度が高
くなる。第４図中実線は引上げた単結晶の固化率に対し
ての珪素を添加した時のキャリア濃度の分布の一例を示
している。これによると単結晶中の珪素を添加したこと
により、キャリア濃度の要求仕様としては、第４図中破
線で示した範囲内、即ち５ｘｘｏ１？（＃）〜２ Ｘ
１ ｏ”ＩＪ） （第４図中黒丸の例にすると固化率が
０，１２以下と０．７５〜０．８７の範囲）が求められ
ているが、従来の方法では１本のインゴット内で要求仕
様を満たす基板として仕様可能な部分は固化率の小さい
部分（頭部）と固化率の大きい部分（尾部）のみに限ら
れていた。このため珪素添加による砒化ガリウム単結晶
を製造する際に歩留りが非常に悪いという問題があった
。
本発明の目的は引上げた１本のインゴット内の珪素濃度
の均一化を図り、キャリア濃度に対する要求仕様を満足
させると共に、その為に転位密度の低下をも実現可能な
珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方法を提供すること
にある。
の均一化を図り、キャリア濃度に対する要求仕様を満足
させると共に、その為に転位密度の低下をも実現可能な
珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方法を提供すること
にある。
（問題を解決するための手段）
本発明の骨子は、石英るつぼを用いた液体封止引上げ法
において、添加する添加剤として砒化珪素を用いると同
時に、単結晶を引き上げる際にるつぼの回転中心軸にほ
ぼ垂直な方向に３００００６以上の大きさの磁界を原料
融液に印加すること特徴とするものである。
において、添加する添加剤として砒化珪素を用いると同
時に、単結晶を引き上げる際にるつぼの回転中心軸にほ
ぼ垂直な方向に３００００６以上の大きさの磁界を原料
融液に印加すること特徴とするものである。
（作用）
本発明の骨子は２つあるその１つは石英製るつぼを用い
た液体封止引上げ法により珪素添加砒化ガリウム単結晶
を製造する際、添加剤として砒化珪素を用いることで従
来使用されていた珪素単体に比して結晶中に珪素を多値
に添加させることが可能であることが本発明者等によっ
て発見されたことである（第４図中白丸）。もう１つは
るつぼの中心回転軸にほぼ垂直な方向に例えば３０００
〔００９以上の大きさの磁界を印加させることで、原料
融液内の対流が抑制されるため、添加した珪素の固化率
に対する結晶中の濃度差が減少する。
た液体封止引上げ法により珪素添加砒化ガリウム単結晶
を製造する際、添加剤として砒化珪素を用いることで従
来使用されていた珪素単体に比して結晶中に珪素を多値
に添加させることが可能であることが本発明者等によっ
て発見されたことである（第４図中白丸）。もう１つは
るつぼの中心回転軸にほぼ垂直な方向に例えば３０００
〔００９以上の大きさの磁界を印加させることで、原料
融液内の対流が抑制されるため、添加した珪素の固化率
に対する結晶中の濃度差が減少する。
また、るつぼ材から混入する珪素の結晶内に取込まれる
量が減少することである。この効果は３００００ｅより
小さい磁場強度の下では明確に表われず、また、るつぼ
の回転中心軸に平行な方向に磁界を印加した場合には磁
界強度が３００００ｅ以上でも上記効果は認められなか
った。これは珪素中に混入する燐に対する磁場印加効果
としても報告されている。（ＪＰＮ−Ｊ・人ＰＰＬＰＨ
ＹＳ ２４（１９８５）ＰＰ１３９９−１４０３）。
量が減少することである。この効果は３００００ｅより
小さい磁場強度の下では明確に表われず、また、るつぼ
の回転中心軸に平行な方向に磁界を印加した場合には磁
界強度が３００００ｅ以上でも上記効果は認められなか
った。これは珪素中に混入する燐に対する磁場印加効果
としても報告されている。（ＪＰＮ−Ｊ・人ＰＰＬＰＨ
ＹＳ ２４（１９８５）ＰＰ１３９９−１４０３）。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例方法に使用した単結晶製造装
置を示す概略構成図である。まず原料であるＱａ（１，
５００ｇ）と人ｓ（ｘ７ｏｏｇ）を石英製るつぼ１２に
収容し、続いて封止剤であるＢ、０゜（６００ｇ）１６
を収容した。次いでるつぼ１２を加熱ヒータ１３の内側
にセットした後、引上げ炉内を１ ｐ（ｔｏｒｒ）程度
まで真空引き１をした。
置を示す概略構成図である。まず原料であるＱａ（１，
５００ｇ）と人ｓ（ｘ７ｏｏｇ）を石英製るつぼ１２に
収容し、続いて封止剤であるＢ、０゜（６００ｇ）１６
を収容した。次いでるつぼ１２を加熱ヒータ１３の内側
にセットした後、引上げ炉内を１ ｐ（ｔｏｒｒ）程度
まで真空引き１をした。
その後Ａｒガスにより引上げ炉内を４Ｑ（ａｔｍ）に加
圧した後、前記原料を直接合成させ、完全に加熱融解さ
せてから磁場印加装置１４によりるつぼ１２の中心軸に
ほぼ垂直な約３４００（Ｏｅ）の磁界を原料融液１５に
印加した。次に種結晶１７を降下させ原料融液１５に接
触させた後、回転させながら７（ｍｍ／ｈ：］の引上げ
速度で直径８５ （朋）の砒化ガリウム単結晶を製造し
た。次に砒化ガリウム単結中の珪素濃度をホール測定に
よりキャリア濃度として測定したところ、第２図のよう
な結晶となり１本のインゴット全領域で要求仕様であル
５ Ｘ ｔｏ’（：ｉ） 〜２ Ｘ １０” ［：湿）
ｔｅ実現１．り。また転位密度は溶液水酸化カリウム
によるエッチピット密度により評価したところウェハの
全面平均すべて７Ｘ１０’（ｃＩｉ）という低転位密度
であった。
圧した後、前記原料を直接合成させ、完全に加熱融解さ
せてから磁場印加装置１４によりるつぼ１２の中心軸に
ほぼ垂直な約３４００（Ｏｅ）の磁界を原料融液１５に
印加した。次に種結晶１７を降下させ原料融液１５に接
触させた後、回転させながら７（ｍｍ／ｈ：］の引上げ
速度で直径８５ （朋）の砒化ガリウム単結晶を製造し
た。次に砒化ガリウム単結中の珪素濃度をホール測定に
よりキャリア濃度として測定したところ、第２図のよう
な結晶となり１本のインゴット全領域で要求仕様であル
５ Ｘ ｔｏ’（：ｉ） 〜２ Ｘ １０” ［：湿）
ｔｅ実現１．り。また転位密度は溶液水酸化カリウム
によるエッチピット密度により評価したところウェハの
全面平均すべて７Ｘ１０’（ｃＩｉ）という低転位密度
であった。
以上述べてきた本発明の方法はＩｎＡｓ等他のＩ−Ｖ族
化合物半導体にも珪素とＶ族元素の化合物を添加剤とし
て用いることにより同様に適用でき、同様の効果が得ら
れることは云うまでもない。
化合物半導体にも珪素とＶ族元素の化合物を添加剤とし
て用いることにより同様に適用でき、同様の効果が得ら
れることは云うまでもない。
本発明は、以上説明したように添加剤として砒化珪素を
用いることにより単結晶に多くの珪素を混入することが
出来る。さらに原料融液にるつぼの中心軸にほぼ垂直な
方向に３ｏｏｏ（Ｏｅ）以上の磁界を印加することによ
り、固化率の小さい部分（頭部）での珪素密度の均一化
が実現でき、また従来多かった固化率の大きい部分（尾
部）で石英るつぼからの珪素混入が減少し、単結晶引上
げ方向で珪素濃度の均一化が図れる。また転位密度の低
下をも図ることが出来る。
用いることにより単結晶に多くの珪素を混入することが
出来る。さらに原料融液にるつぼの中心軸にほぼ垂直な
方向に３ｏｏｏ（Ｏｅ）以上の磁界を印加することによ
り、固化率の小さい部分（頭部）での珪素密度の均一化
が実現でき、また従来多かった固化率の大きい部分（尾
部）で石英るつぼからの珪素混入が減少し、単結晶引上
げ方向で珪素濃度の均一化が図れる。また転位密度の低
下をも図ることが出来る。
本発明の方法によれば以上述べたように歩留りを大巾に
改善でき、かつ低転位化が可能なため珪素添加砒化ガリ
ウム単結晶の低コスト化が図られ、今後の光デバイス、
電子デバイスの技術開発の促進も期待される。
改善でき、かつ低転位化が可能なため珪素添加砒化ガリ
ウム単結晶の低コスト化が図られ、今後の光デバイス、
電子デバイスの技術開発の促進も期待される。
第１図は本発明の珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方
法を説明するための図、第２図は本発明の実施例に 製
造した珪素添加砒化ガリウム単結晶の固化率に対するキ
ャリア特性を示す図、第３図は従来の液体封止引上げ法
による単結晶製造方法の概略を説明するための図、第４
図は、従来方法により製造した珪素添加砒化ガリウム単
結晶と添加剤として砒化珪素を用いて製造した珪素添加
砒化ガリウム単結晶の固化率に対するキャリア濃度を示
す図である。 １１・３１・・・高圧容器、 １２・３２・・・石英るつぼ、 １３・３３・・・加熱ヒータ、 １４・・・・・・・・・・・・・・・磁場印加装置、１
５・３４・・・原料融液、 １６争３５・・・Ｂ、０３． １７・３６・・・種結晶。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 行 花 喜久男 第１図 第２図 第３図
法を説明するための図、第２図は本発明の実施例に 製
造した珪素添加砒化ガリウム単結晶の固化率に対するキ
ャリア特性を示す図、第３図は従来の液体封止引上げ法
による単結晶製造方法の概略を説明するための図、第４
図は、従来方法により製造した珪素添加砒化ガリウム単
結晶と添加剤として砒化珪素を用いて製造した珪素添加
砒化ガリウム単結晶の固化率に対するキャリア濃度を示
す図である。 １１・３１・・・高圧容器、 １２・３２・・・石英るつぼ、 １３・３３・・・加熱ヒータ、 １４・・・・・・・・・・・・・・・磁場印加装置、１
５・３４・・・原料融液、 １６争３５・・・Ｂ、０３． １７・３６・・・種結晶。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 行 花 喜久男 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 砒化ガリウムの原料及び該原料の揮発性成 分である砒素が昇華または気化することを抑制する封止
剤と、添加しようとする不純物添加剤とを石英るつぼ内
に収容した後、該るつぼを収容する高圧容器内を加圧し
、加熱を行なうことにより前記原料を前記るつぼ内で融
解させ、得られた原料融液から液体封止引上げ法により
、珪素添加砒化ガリウム単結晶を製造する方法において
、前記原料を前記るつぼに収容する際に添加する前記添
加剤が砒化珪素であることと、前記るつぼの回転中心軸
にほぼ垂直な方向に３０００〔Ｏｅ〕以上の磁界を前記
原料融液に印加しながら引上げることを特徴とする珪素
添加砒化ガリウム単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22973186A JPS6389498A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22973186A JPS6389498A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6389498A true JPS6389498A (ja) | 1988-04-20 |
Family
ID=16896807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22973186A Pending JPS6389498A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 珪素添加砒化ガリウム単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6389498A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5186784A (en) * | 1989-06-20 | 1993-02-16 | Texas Instruments Incorporated | Process for improved doping of semiconductor crystals |
| JP2007297673A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Furukawa Sky Kk | 熱交換器用高耐食性アルミニウム合金複合材及びアルミニウム合金製熱交換器 |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP22973186A patent/JPS6389498A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5186784A (en) * | 1989-06-20 | 1993-02-16 | Texas Instruments Incorporated | Process for improved doping of semiconductor crystals |
| JP2007297673A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Furukawa Sky Kk | 熱交換器用高耐食性アルミニウム合金複合材及びアルミニウム合金製熱交換器 |
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