JPH0355432B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0355432B2 JPH0355432B2 JP57130826A JP13082682A JPH0355432B2 JP H0355432 B2 JPH0355432 B2 JP H0355432B2 JP 57130826 A JP57130826 A JP 57130826A JP 13082682 A JP13082682 A JP 13082682A JP H0355432 B2 JPH0355432 B2 JP H0355432B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- carbon member
- boat
- quartz tube
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
- C30B19/06—Reaction chambers; Boats for supporting the melt; Substrate holders
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)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
たとえば、燐化ガリウム（GaP）、砒化ガリウ
ム（GaAs）などの−族化合物半導体素子の
形成に際しては、出発材料となる−族半導体
基板上にエピタキシヤル層を成長させることが不
可欠であり、このエピタキシヤル成長時にボート
が必要とされる。また、ボートは耐熱性に富み、
しかも高純度でなければならず、これを形成する
ための部材として、カーボン部材が広く用いられ
ている。
ム（GaAs）などの−族化合物半導体素子の
形成に際しては、出発材料となる−族半導体
基板上にエピタキシヤル層を成長させることが不
可欠であり、このエピタキシヤル成長時にボート
が必要とされる。また、ボートは耐熱性に富み、
しかも高純度でなければならず、これを形成する
ための部材として、カーボン部材が広く用いられ
ている。
本発明は、このように、高純度であることが要
求される分野で用いられるカーボン部材を高純度
化するための、高純度処理方法に関する。
求される分野で用いられるカーボン部材を高純度
化するための、高純度処理方法に関する。
従来例の構成と問題点
エピタキシヤル成長において、ドナーやアクセ
プタとして種々の不純物がドーピングされる。そ
して、このエピタキシヤル成長工程では一般にカ
ーボンが用いられる。ところが、ボートの形成部
材であるカーボンには不純物に対して強い吸着作
用があり、このため、カーボンボートはエピタキ
シヤル成長中にこれらの不純物を多量に吸着す
る。ところでカーボンボートはエピタキシヤル成
長工程でくり返して使用されるものであり、その
純化処理が不十分であると、次に成長するエピタ
キシヤル層が汚染され、得られる半導体素子の特
性は大きな影響を受ける。
プタとして種々の不純物がドーピングされる。そ
して、このエピタキシヤル成長工程では一般にカ
ーボンが用いられる。ところが、ボートの形成部
材であるカーボンには不純物に対して強い吸着作
用があり、このため、カーボンボートはエピタキ
シヤル成長中にこれらの不純物を多量に吸着す
る。ところでカーボンボートはエピタキシヤル成
長工程でくり返して使用されるものであり、その
純化処理が不十分であると、次に成長するエピタ
キシヤル層が汚染され、得られる半導体素子の特
性は大きな影響を受ける。
たとえば、窒素（Ｎ）ドープGaP（縁色）発光
ダイオード（LED）あるいはGaAsP（黄色）LED
はｎ層のドナー濃度を低下させる程、発光出力は
向上する。しかしカーボンボートの純化処理が不
十分でドナー不純物が残つていると、低ドナー濃
度のエピタキシヤル層の成長は不可能であり、
LEDの発光出力は低下する。またアクセプタ不
純物が残つていた場合には、このアクセプタ不純
物によつてｎ層の一部がｐ層に反転する特性不良
が発生する。
ダイオード（LED）あるいはGaAsP（黄色）LED
はｎ層のドナー濃度を低下させる程、発光出力は
向上する。しかしカーボンボートの純化処理が不
十分でドナー不純物が残つていると、低ドナー濃
度のエピタキシヤル層の成長は不可能であり、
LEDの発光出力は低下する。またアクセプタ不
純物が残つていた場合には、このアクセプタ不純
物によつてｎ層の一部がｐ層に反転する特性不良
が発生する。
このように、エピタキシヤル成長においては、
カーボンボートの純化処理が必要不可欠となる。
カーボンボートの純化処理が必要不可欠となる。
従来はこの純化処理のために、抵抗加熱炉内で
カーボンボートを熱処理する方法が採用されてい
た。この方法では石英チユーブが直接加熱される
ため、熱処理温度を石英の融点（約1200℃）以上
には上げることができず、純化処理効果は小さか
つた。このため、熱処理を水素中、真空中あるい
はハロゲンガス中で長時間にわたつて施し、カー
ボンボートを純化している。この方法では純化処
理に時間がかかり、作業性が著るしく損われる。
カーボンボートを熱処理する方法が採用されてい
た。この方法では石英チユーブが直接加熱される
ため、熱処理温度を石英の融点（約1200℃）以上
には上げることができず、純化処理効果は小さか
つた。このため、熱処理を水素中、真空中あるい
はハロゲンガス中で長時間にわたつて施し、カー
ボンボートを純化している。この方法では純化処
理に時間がかかり、作業性が著るしく損われる。
また石英チユーブを直接加熱するため、石英か
らのシリコン（Si）汚染が避けられず、このシリ
コンの汚染に起因した特性劣化が生じる問題もあ
つた。
らのシリコン（Si）汚染が避けられず、このシリ
コンの汚染に起因した特性劣化が生じる問題もあ
つた。
発明の目的
本発明はカーボンボート等のカーボン部材に吸
着された不純物を完全に除去するとともに、石英
からのシリコン汚染をなくすることができ、特に
高純度なエピタキシヤル層を成長するためのカー
ボンボートの純化処理に好適なカーボン部材の純
化処理方法を提供するものである。
着された不純物を完全に除去するとともに、石英
からのシリコン汚染をなくすることができ、特に
高純度なエピタキシヤル層を成長するためのカー
ボンボートの純化処理に好適なカーボン部材の純
化処理方法を提供するものである。
発明の構成
本発明のカーボン部材の純化処理方法では、従
来行われていた、抵抗加熱方式による加熱処理に
かえて、カーボン部材のみを選択的に加熱するこ
とのできる高周波誘導加熱方式を採用し、この加
熱方式によるカーボン部材の加熱処理を真空中あ
るいは減圧中で施すことが行われる。この方法に
よれば、抵抗加熱方式のように石英チユーブを直
接加熱することがないため、加熱処理温度を石英
の融点を超える温度に設定することが可能とな
り、純化効率を高めることができるばかりでな
く、石英チユーブの加熱温度が低下することによ
り、石英チユーブからのシリコンの汚染を大幅に
低下させることができる。また、真空中あるいは
減圧中で加熱処理がなされるため、不純物の蒸発
が容易になり、カーボン部材の奥深くに吸着され
ている不純物を除去することもできる。
来行われていた、抵抗加熱方式による加熱処理に
かえて、カーボン部材のみを選択的に加熱するこ
とのできる高周波誘導加熱方式を採用し、この加
熱方式によるカーボン部材の加熱処理を真空中あ
るいは減圧中で施すことが行われる。この方法に
よれば、抵抗加熱方式のように石英チユーブを直
接加熱することがないため、加熱処理温度を石英
の融点を超える温度に設定することが可能とな
り、純化効率を高めることができるばかりでな
く、石英チユーブの加熱温度が低下することによ
り、石英チユーブからのシリコンの汚染を大幅に
低下させることができる。また、真空中あるいは
減圧中で加熱処理がなされるため、不純物の蒸発
が容易になり、カーボン部材の奥深くに吸着され
ている不純物を除去することもできる。
実施例の説明
本発明の純化処理方法を可能にするカーボン部
材の純化処理装置の概略図を第１図に示す。図示
するようにカーボン部材の純化処理装置は、石英
チユーブ１、この外周を包囲して設けられた高周
波コイル２、石英チユーブの開口端を閉塞するフ
ランジ３、石英チユーブ１の一方の端に繋る排気
パイプ４、同排気パイプに繋る真空ポンプ５なら
びに３方コツク６とで構成されており、純化処理
が施されるカーボン部材７は断熱体によつて石英
チユーブ１とは熱的に絶縁されて配置されてい
る。
材の純化処理装置の概略図を第１図に示す。図示
するようにカーボン部材の純化処理装置は、石英
チユーブ１、この外周を包囲して設けられた高周
波コイル２、石英チユーブの開口端を閉塞するフ
ランジ３、石英チユーブ１の一方の端に繋る排気
パイプ４、同排気パイプに繋る真空ポンプ５なら
びに３方コツク６とで構成されており、純化処理
が施されるカーボン部材７は断熱体によつて石英
チユーブ１とは熱的に絶縁されて配置されてい
る。
このように構成された純化処理装置を用いる本
発明の純化処理方法では、石英チユーブ１が加熱
されることはなく、この中に配置されたカーボン
部材７のみが加熱される。したがつて、抵抗加熱
方式による従来の純化処理方法で問題となつた石
英チユーブ１からのシリコンの蒸発が効果的に抑
圧させるところとなり、シリコン汚染が極端に減
少する。
発明の純化処理方法では、石英チユーブ１が加熱
されることはなく、この中に配置されたカーボン
部材７のみが加熱される。したがつて、抵抗加熱
方式による従来の純化処理方法で問題となつた石
英チユーブ１からのシリコンの蒸発が効果的に抑
圧させるところとなり、シリコン汚染が極端に減
少する。
また、カーボン部材７のみが選択的に加熱され
るため、カーボン部材７を1500℃以上の温度まで
加熱することが可能になり、純化処理効果は飛躍
的に向上する。なお、−族化合物半導体のエ
ピタキシヤル成長においては、アクセプタ不純物
として、亜鉛（Zn）、マグネシウム（Mg）等が、
一方、ドナー不純物として、イオウ（Ｓ）、テル
ル（Te）等が用いられる。これらの不純物を吸
着したカーボン部材からこれらを取除くために
は、沸点以上の高温で熱処理することが望まし
い。Znの沸点は907℃、Mgの沸点は1107℃、Ｓ
の沸点は444℃、またTeの沸点は1390℃である。
るため、カーボン部材７を1500℃以上の温度まで
加熱することが可能になり、純化処理効果は飛躍
的に向上する。なお、−族化合物半導体のエ
ピタキシヤル成長においては、アクセプタ不純物
として、亜鉛（Zn）、マグネシウム（Mg）等が、
一方、ドナー不純物として、イオウ（Ｓ）、テル
ル（Te）等が用いられる。これらの不純物を吸
着したカーボン部材からこれらを取除くために
は、沸点以上の高温で熱処理することが望まし
い。Znの沸点は907℃、Mgの沸点は1107℃、Ｓ
の沸点は444℃、またTeの沸点は1390℃である。
上述した1500℃の温度はいずれの沸点をも超え
ており、各処理温度としては十分である。しか
し、１気圧のガス中で熱処理したのではカーボン
部材７の奥深くに吸着された不純物を除去するの
は困難である。本発明では、さらに加熱処理を真
空又は減圧中で施すことにより不純物の蒸発を助
長し、カーボン部材の純化処理時間を大幅に短縮
している。
ており、各処理温度としては十分である。しか
し、１気圧のガス中で熱処理したのではカーボン
部材７の奥深くに吸着された不純物を除去するの
は困難である。本発明では、さらに加熱処理を真
空又は減圧中で施すことにより不純物の蒸発を助
長し、カーボン部材の純化処理時間を大幅に短縮
している。
次に、本発明の方法によるカーボンボートの純
化処理の具体例を説明する。
化処理の具体例を説明する。
第２図はエピタキシヤル成長工程で一度使用さ
れたカーボンボートを高周波誘導加熱によつて
1500℃に加熱し、５×10-3Torrの真空中で熱処
理した後、このカーボンボートを用い、液相法で
成長させたGaPエピタキシヤル層の表面から20μ
ｍの深さの位置における不純物濃度とカーボンボ
ートに対して施した上記の熱処理の時間との関係
を示す図である。
れたカーボンボートを高周波誘導加熱によつて
1500℃に加熱し、５×10-3Torrの真空中で熱処
理した後、このカーボンボートを用い、液相法で
成長させたGaPエピタキシヤル層の表面から20μ
ｍの深さの位置における不純物濃度とカーボンボ
ートに対して施した上記の熱処理の時間との関係
を示す図である。
図示するように熱処理時間が増すにつれて、カ
ーボンボートの純化が進み、成長させたGaPエピ
タキシヤル層のドナー不純物濃度が低下する。そ
して、熱処理時間が３時間を超えると、ドナー不
純物濃度は高い発光出力を得るために必要な低濃
度（２×1016cm-3）まで低下している。すなわ
ち、３時間の熱処理によつて、カーボンボートは
高純度処理される。
ーボンボートの純化が進み、成長させたGaPエピ
タキシヤル層のドナー不純物濃度が低下する。そ
して、熱処理時間が３時間を超えると、ドナー不
純物濃度は高い発光出力を得るために必要な低濃
度（２×1016cm-3）まで低下している。すなわ
ち、３時間の熱処理によつて、カーボンボートは
高純度処理される。
第３図は、以上のような検討結果をふまえ、第
１図で示した純化処理装置を用い、1500℃温度で
５×10-3Torrの真空中で３時間熱処理したカー
ボンボートと、従来の抵抗加熱炉を用い、1100℃
の温度で、上記と同じ真空度、同じ時間熱処理し
たカーボンボートを用いてGaPエピタキシヤル層
を液相成長させたときの不純物濃度分布の比較結
果を示す。図中、Ａの不純物濃度分布が本発明の
純化処理を受けたボートを使用して成長させた
GaPエピタキシヤル層の不純物濃度分布を示し、
また、Ｂの不純物濃度分布が抵抗加熱炉を用いて
純化処理されたカーボンボートを使用して成長さ
せたGaPエピタキシヤル層の不純物濃度分布を示
している。
１図で示した純化処理装置を用い、1500℃温度で
５×10-3Torrの真空中で３時間熱処理したカー
ボンボートと、従来の抵抗加熱炉を用い、1100℃
の温度で、上記と同じ真空度、同じ時間熱処理し
たカーボンボートを用いてGaPエピタキシヤル層
を液相成長させたときの不純物濃度分布の比較結
果を示す。図中、Ａの不純物濃度分布が本発明の
純化処理を受けたボートを使用して成長させた
GaPエピタキシヤル層の不純物濃度分布を示し、
また、Ｂの不純物濃度分布が抵抗加熱炉を用いて
純化処理されたカーボンボートを使用して成長さ
せたGaPエピタキシヤル層の不純物濃度分布を示
している。
本発明の方法によれば、純化処理効果がすこぶ
る大きくなるばかりでなく、石英チユーブからの
シリコン汚染が大幅に低下するため、図示するよ
う成長させたGaPエピタキシヤル層のドナー不純
物濃度は、従来の方法で純化処理したカーボンボ
ートを使用して成長させたGaPエピタキシヤル層
の約４分の１まで低下している。
る大きくなるばかりでなく、石英チユーブからの
シリコン汚染が大幅に低下するため、図示するよ
う成長させたGaPエピタキシヤル層のドナー不純
物濃度は、従来の方法で純化処理したカーボンボ
ートを使用して成長させたGaPエピタキシヤル層
の約４分の１まで低下している。
さらに本発明の方法で純化処理を行つたカーボ
ンボートを用いた液相エピタキシヤル成長で窒素
ドープGaP（緑色）LEDを形成すると、ｎ層を低
ドナー濃度にすることが可能となり、樹脂封止し
て完成させ窒素ドープGaP（緑色）LEDの発光効
率が従来の発効効率（0.3％）にくらべて約50％
向上することが確認できた。
ンボートを用いた液相エピタキシヤル成長で窒素
ドープGaP（緑色）LEDを形成すると、ｎ層を低
ドナー濃度にすることが可能となり、樹脂封止し
て完成させ窒素ドープGaP（緑色）LEDの発光効
率が従来の発効効率（0.3％）にくらべて約50％
向上することが確認できた。
発明の効果
以上説明してきたところから明らかなように本
発明の純化処理方法によれば、カーボン部材に吸
着されたすべての不純物を短時間で取り除くこと
ができ、しかも石英からのシリコン汚染もなくな
るため、エピタキシヤル成長用のカーボンボート
を本発明の方法で処理することにより、高純度な
エピタキシヤル層の成長が可能となる。
発明の純化処理方法によれば、カーボン部材に吸
着されたすべての不純物を短時間で取り除くこと
ができ、しかも石英からのシリコン汚染もなくな
るため、エピタキシヤル成長用のカーボンボート
を本発明の方法で処理することにより、高純度な
エピタキシヤル層の成長が可能となる。
かかる本発明の方法によれば、高純度なエピタ
キシヤル層を有する高効率発光ダイオードや他の
半導体素子を生産することが可能となる。
キシヤル層を有する高効率発光ダイオードや他の
半導体素子を生産することが可能となる。
第１図は本発明の純化処理方法を可能にする純
化処理装置の概略を示す図、第２図は第１図で示
す純化処理装置で純化処理を行つたカーボンボー
トを用いて成長したGaPエピタキシヤル層の不純
物濃度の純化処理時間依存性を示す図、第３図は
従来の抵抗加熱炉と第１図で示した純化処理装置
により純化処理がなされたカーボンボートを用い
てGaPの液相エピタキシヤル成長を行つた場合の
不純物濃度分布の比較を示す図である。 １……石英チユーブ、２……高周波コイル、３
……フランジ、４……排気パイプ、５……真空ポ
ンプ、６……３方コツク、７……カーボン部材、
８……断熱体。
化処理装置の概略を示す図、第２図は第１図で示
す純化処理装置で純化処理を行つたカーボンボー
トを用いて成長したGaPエピタキシヤル層の不純
物濃度の純化処理時間依存性を示す図、第３図は
従来の抵抗加熱炉と第１図で示した純化処理装置
により純化処理がなされたカーボンボートを用い
てGaPの液相エピタキシヤル成長を行つた場合の
不純物濃度分布の比較を示す図である。 １……石英チユーブ、２……高周波コイル、３
……フランジ、４……排気パイプ、５……真空ポ
ンプ、６……３方コツク、７……カーボン部材、
８……断熱体。
Claims (1)
- １ 真空または減圧状態に保たれた石英チユーブ
内に液相エピタキシヤル成長で使用されるカーボ
ン部材を配置したのち、高周波加熱で前記カーボ
ン部材のみを石英融点以上の温度まで昇温させる
１回の熱処理工程で、これに吸着された不純物を
除去することを特徴とするカーボン部材の純化処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57130826A JPS5921598A (ja) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | カ−ボン部材の純化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57130826A JPS5921598A (ja) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | カ−ボン部材の純化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5921598A JPS5921598A (ja) | 1984-02-03 |
| JPH0355432B2 true JPH0355432B2 (ja) | 1991-08-23 |
Family
ID=15043608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57130826A Granted JPS5921598A (ja) | 1982-07-27 | 1982-07-27 | カ−ボン部材の純化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5921598A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6252928U (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-02 | ||
| JPH0635325B2 (ja) * | 1986-09-22 | 1994-05-11 | 東洋炭素株式会社 | 高純度黒鉛材の製造方法 |
| JP2519071B2 (ja) * | 1987-11-30 | 1996-07-31 | 東洋炭素 株式会社 | アウトガスの少ない炭素材料の製造方法 |
| JP2591967B2 (ja) * | 1987-12-24 | 1997-03-19 | 東洋炭素株式会社 | 炭素質フェルト加工品並びにその製造方法 |
| JP2620606B2 (ja) * | 1990-05-16 | 1997-06-18 | 東洋炭素株式会社 | 高純度可撓性膨張黒鉛シート及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5884181A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-20 | 松下電器産業株式会社 | カ−ボン部材の純化処理方法 |
-
1982
- 1982-07-27 JP JP57130826A patent/JPS5921598A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5921598A (ja) | 1984-02-03 |
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