JPH078759B2 - 化合物半導体単結晶の育成方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の育成方法Info
- Publication number
- JPH078759B2 JPH078759B2 JP810587A JP810587A JPH078759B2 JP H078759 B2 JPH078759 B2 JP H078759B2 JP 810587 A JP810587 A JP 810587A JP 810587 A JP810587 A JP 810587A JP H078759 B2 JPH078759 B2 JP H078759B2
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- compound semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体封止チヨクラルスキー法（LEC法）によ
る化合物半導体単結晶の育成方法に関する。
る化合物半導体単結晶の育成方法に関する。
LEC法は、GaAs,GaP,InP,InAsなどのIII−Ｖ族化合物半
導体、あるいはCdTeなどのII-VI族化合物半導体の単結
晶を育成する代表的な方法の１つである。LEC法では液
体封止剤として通常B2O3を用いる。これは、上記化合物
の構成元素の中に含まれる蒸気圧の高い元素が原料融液
液面より揮散することを防ぐために、該液面を封止する
役割を果している。
導体、あるいはCdTeなどのII-VI族化合物半導体の単結
晶を育成する代表的な方法の１つである。LEC法では液
体封止剤として通常B2O3を用いる。これは、上記化合物
の構成元素の中に含まれる蒸気圧の高い元素が原料融液
液面より揮散することを防ぐために、該液面を封止する
役割を果している。
一方、化合物半導体単結晶の特性は、結晶中の不純物濃
度により影響を受ける。積極的に不純物を添加して結晶
の特性を改善する場合もあるが、一般的に、不純物濃度
は低い方が望ましい。
度により影響を受ける。積極的に不純物を添加して結晶
の特性を改善する場合もあるが、一般的に、不純物濃度
は低い方が望ましい。
ところで、上記液体封止剤B2O3は結晶中に不純物が混入
することを抑制する働きがある。その抑制作用はB2O3中
に含まれる水分量に依存することが知られている。例え
ば、Rumsbyらは、水分量2000ppmのB2O3を用いてGaAs単
結晶をLEC法で育成した時、水分量290ppmのB2O3を用い
て育成した場合に比べて、SiのＢの濃度が２桁低下しM
g,Al,P,Sの濃度も著しく低下したと報告している（Pro
c.Int.Symp.Gallium Arsenide and Related Compounds,
P.573（1981））。またOliverらも、500ppmの水分量のB
2O3を用いてGaAs単結晶をLEC法で育成した時には、Si濃
度が５×1015cm-3以上となり半絶縁性が得られないが、
1000ppmの水分量のB2O3を用いると半絶縁性のものが得
られたと報告している（Electron.Lett.Vol.17,No.22P.
839（1981））。以上のようなB2O3の不純物抑制効果
は、B2O3が不純物をゲツターし、酸化物として取り込ん
でしまうためであると考える。
することを抑制する働きがある。その抑制作用はB2O3中
に含まれる水分量に依存することが知られている。例え
ば、Rumsbyらは、水分量2000ppmのB2O3を用いてGaAs単
結晶をLEC法で育成した時、水分量290ppmのB2O3を用い
て育成した場合に比べて、SiのＢの濃度が２桁低下しM
g,Al,P,Sの濃度も著しく低下したと報告している（Pro
c.Int.Symp.Gallium Arsenide and Related Compounds,
P.573（1981））。またOliverらも、500ppmの水分量のB
2O3を用いてGaAs単結晶をLEC法で育成した時には、Si濃
度が５×1015cm-3以上となり半絶縁性が得られないが、
1000ppmの水分量のB2O3を用いると半絶縁性のものが得
られたと報告している（Electron.Lett.Vol.17,No.22P.
839（1981））。以上のようなB2O3の不純物抑制効果
は、B2O3が不純物をゲツターし、酸化物として取り込ん
でしまうためであると考える。
以上のように、水分量の多いB2O3は、不純物の抑制に大
きな効果があるが、他方、水分量が多いと原料融液とB2
O3との界面やB2O3中にスカムが多量に発生し、育成する
単結晶に双晶が発生する原料となり、また、B2O3が濁る
ために結晶の成長状態の観察が難しくなる。それ故に通
常のLEC法で化合物半導体単結晶を育成するときには100
ppm前後の低い水分量のB2O3が用いられてきた。
きな効果があるが、他方、水分量が多いと原料融液とB2
O3との界面やB2O3中にスカムが多量に発生し、育成する
単結晶に双晶が発生する原料となり、また、B2O3が濁る
ために結晶の成長状態の観察が難しくなる。それ故に通
常のLEC法で化合物半導体単結晶を育成するときには100
ppm前後の低い水分量のB2O3が用いられてきた。
本発明は、高い水分量のB2O3を用いて不純物抑制作用を
活用しながら、原料融液とB2O3との界面やB2O3中にスカ
ムが発生することを防ぎ成長結晶中に双晶を発生させる
ことなく、確かな観察の下で、高品質の化合物半導体単
結晶の育成を可能とする育成方法を提供しようとするも
のである。
活用しながら、原料融液とB2O3との界面やB2O3中にスカ
ムが発生することを防ぎ成長結晶中に双晶を発生させる
ことなく、確かな観察の下で、高品質の化合物半導体単
結晶の育成を可能とする育成方法を提供しようとするも
のである。
本発明は、るつぼの中の原料融液を酸化ホウ素融液で封
止し、高圧の不活性気体雰囲気の下で、種結晶を原料融
液に浸し、次いで、回転させながら引上げることに単結
晶を成長させる化合物半導体単結晶の育成方法におい
て、原料及び1000ppm〜3000ppmの水分を含有する酸化ホ
ウ素をるつぼに収容し、高圧の不活性気体雰囲気の下で
加熱溶融して十分に以上保持した後、降温して850℃〜9
50℃の温度で0.3Torr以下に減圧して30分以上保持し、
その後、高圧の不活性気体雰囲気の下で再度加熱溶融
し、種付けして単結晶を成長させることを特徴とする化
合物半導体単結晶の育成方法である。
止し、高圧の不活性気体雰囲気の下で、種結晶を原料融
液に浸し、次いで、回転させながら引上げることに単結
晶を成長させる化合物半導体単結晶の育成方法におい
て、原料及び1000ppm〜3000ppmの水分を含有する酸化ホ
ウ素をるつぼに収容し、高圧の不活性気体雰囲気の下で
加熱溶融して十分に以上保持した後、降温して850℃〜9
50℃の温度で0.3Torr以下に減圧して30分以上保持し、
その後、高圧の不活性気体雰囲気の下で再度加熱溶融
し、種付けして単結晶を成長させることを特徴とする化
合物半導体単結晶の育成方法である。
GaAs化合物半導体単結晶の育成を例にして本発明の方法
を説明する。
を説明する。
液体封止剤として、水分量1000〜3000ppmのB2O3を用
い、GaAsとともにるつぼに入れて10気圧以上の高圧の不
活性気体（Ar,N2など）雰囲気中で加熱溶融し、１時間
以上保持する。この間にGaAs原料融液中の不純物がB2O3
中にゲツタリングされ、原料融液は、高純度化される。
なお、ゲツタリングの圧力及び温度は原料の組成ずれを
防ぐために、通常のLEC法の育成条件が望ましい。
い、GaAsとともにるつぼに入れて10気圧以上の高圧の不
活性気体（Ar,N2など）雰囲気中で加熱溶融し、１時間
以上保持する。この間にGaAs原料融液中の不純物がB2O3
中にゲツタリングされ、原料融液は、高純度化される。
なお、ゲツタリングの圧力及び温度は原料の組成ずれを
防ぐために、通常のLEC法の育成条件が望ましい。
次いで、850〜950℃の温度まで降温する。この温度では
GaAsは固化しているが、その上のB2O3は液体であり、炉
内を0.3Torr以下に減圧し、30分以上、好ましくは１時
間以上保持することにより、B2O3中の水分と不純物を除
去する。この状態をバブリングと呼ぶ。この間に、B2O3
中の水分は100ppm以下に減少する。
GaAsは固化しているが、その上のB2O3は液体であり、炉
内を0.3Torr以下に減圧し、30分以上、好ましくは１時
間以上保持することにより、B2O3中の水分と不純物を除
去する。この状態をバブリングと呼ぶ。この間に、B2O3
中の水分は100ppm以下に減少する。
その後、再度高圧不活性気体雰囲気の下で原料を加熱溶
融し、従来のLEC法によりGaAs単結晶の育成を行う。こ
の育成時にはB2O3中の水分量が従来のものより低いため
にB2O3の濁りも少なく、単結晶の育成状況の観察を確実
に行うことができ、また、スカムの発生も抑制されるた
めに双晶の発生もほとんどなく、良好な単結晶の育成を
行うことができる。
融し、従来のLEC法によりGaAs単結晶の育成を行う。こ
の育成時にはB2O3中の水分量が従来のものより低いため
にB2O3の濁りも少なく、単結晶の育成状況の観察を確実
に行うことができ、また、スカムの発生も抑制されるた
めに双晶の発生もほとんどなく、良好な単結晶の育成を
行うことができる。
本発明の方法によりGaAs単結晶を育成した。通常のLEC
炉を用い、るつぼにHB法による多結晶3kgと水分量2300p
pmのB2O3700gをチヤージした。次いで、高純度N2ガスで
20気圧に加圧した状態でるつぼを1350℃まで加熱し、原
料を溶融した。この時にB2O3融液が原料融液を完全に被
つていることが確認された。この状態を２時間保持して
B2O3のゲツタリング作用により原料融液から不純物の取
り込みを促進させた。原料融液表面には種々の酸化物と
思われるスカムが浮遊し、B2O3の濁りも増してゆくのが
観察された。次いで、炉の温度を950℃まで降温して原
料を固化し、圧力を0.2Torrまで減圧した。この時、B2O
3融液が激しくバブリングするのが確認された。この状
態を１時間保持した後、高純度N2ガスの圧力を20気圧に
戻し、再び昇温して原料を再溶融した。融液が安定した
種付け状態において、B2O3融液は濁りがなく、スカムの
量も大半が消失していることが確認された。その後、種
付けを行いGaAs単結晶の育成を行つた。上軸回転数は5r
pm、下軸回転数は20rpm（逆回転）で、引上げ速度は4mm
/hrであつた。結晶重量信号をモニターすることにより
自動直径制御を行い、直径３インチ、重量2.1kgのGaAs
単結晶を得た。
炉を用い、るつぼにHB法による多結晶3kgと水分量2300p
pmのB2O3700gをチヤージした。次いで、高純度N2ガスで
20気圧に加圧した状態でるつぼを1350℃まで加熱し、原
料を溶融した。この時にB2O3融液が原料融液を完全に被
つていることが確認された。この状態を２時間保持して
B2O3のゲツタリング作用により原料融液から不純物の取
り込みを促進させた。原料融液表面には種々の酸化物と
思われるスカムが浮遊し、B2O3の濁りも増してゆくのが
観察された。次いで、炉の温度を950℃まで降温して原
料を固化し、圧力を0.2Torrまで減圧した。この時、B2O
3融液が激しくバブリングするのが確認された。この状
態を１時間保持した後、高純度N2ガスの圧力を20気圧に
戻し、再び昇温して原料を再溶融した。融液が安定した
種付け状態において、B2O3融液は濁りがなく、スカムの
量も大半が消失していることが確認された。その後、種
付けを行いGaAs単結晶の育成を行つた。上軸回転数は5r
pm、下軸回転数は20rpm（逆回転）で、引上げ速度は4mm
/hrであつた。結晶重量信号をモニターすることにより
自動直径制御を行い、直径３インチ、重量2.1kgのGaAs
単結晶を得た。
得られた単結晶は、双晶がなく、Si,Bなどの不純物の濃
度も従来のものと比較して1/2〜2/3程度に減少している
ことが確認された。また、比抵抗も３×108Ωcmと大き
な値を示し、高純度化の効果を確認することができた。
度も従来のものと比較して1/2〜2/3程度に減少している
ことが確認された。また、比抵抗も３×108Ωcmと大き
な値を示し、高純度化の効果を確認することができた。
本発明は、上記構成を採用することに基いて、B2O3中の
高い水分量によるゲツタリング作用とバブリング作用を
活用して、不純物を抑制し、スカムの発生を回避して双
晶のない高品質の化合物半導体単結晶を充分な観察の下
で育成することができた。
高い水分量によるゲツタリング作用とバブリング作用を
活用して、不純物を抑制し、スカムの発生を回避して双
晶のない高品質の化合物半導体単結晶を充分な観察の下
で育成することができた。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−83999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−102899（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−236690（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−51239（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】るつぼの中の原料融液を酸化ホウ素融液で
封止し、高圧の不活性気体雰囲気の下で、種結晶を原料
融液に浸し、次いで、回転させながら引上げることに単
結晶を成長させる化合物半導体単結晶の育成方法におい
て、原料及び1000ppm〜3000ppmの水分を含有する酸化ホ
ウ素をるつぼに収容し、高圧の不活性気体雰囲気の下で
加熱溶融して十分に保持した後、降温して850℃〜950℃
の温度で0.3Torr以下に減圧して30分以上保持し、その
後、高圧の不活性気体雰囲気の下で再度加熱溶融し、種
付けして単結晶を成長させることを特徴とする化合物半
導体単結晶の育成方法。 - 【請求項２】GaAs,GaP,InP,InAs又はCdTeの化合物半導
体単結晶を成長させることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP810587A JPH078759B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 化合物半導体単結晶の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP810587A JPH078759B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 化合物半導体単結晶の育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63176398A JPS63176398A (ja) | 1988-07-20 |
| JPH078759B2 true JPH078759B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=11684021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP810587A Expired - Fee Related JPH078759B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 化合物半導体単結晶の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH078759B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63315599A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-23 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | 無機化合物単結晶の成長方法 |
| JP2005314139A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6251239B2 (ja) | 2012-04-12 | 2017-12-20 | マルク ヴェルトゥ サンテ | 患者の健康パラメータの測定および処理のための医療装置 |
-
1987
- 1987-01-19 JP JP810587A patent/JPH078759B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6251239B2 (ja) | 2012-04-12 | 2017-12-20 | マルク ヴェルトゥ サンテ | 患者の健康パラメータの測定および処理のための医療装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63176398A (ja) | 1988-07-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |