JPH01192793A - 液体封止引上法によるGaAs単結晶の製造方法 - Google Patents
液体封止引上法によるGaAs単結晶の製造方法Info
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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】
(産業上の利用分野)
本発明は化合物半導体であるGaAs単結晶を液体封止
引上法(以下LEC法と略記)により製造する方法に関
するものである。
引上法(以下LEC法と略記)により製造する方法に関
するものである。
このLEC法は第5図に示すように高圧容器(2)内に
加熱用ヒーター(3)によって加熱されるグラファイト
製ルツボ受は具(9)が下軸シャフト(10)により回
転自在に支持され、該受は具(9)内には石英製または
PBN製のルツボ(1)が内接した高圧引上げ装置を用
い次の手順で結晶成長を行なう。
加熱用ヒーター(3)によって加熱されるグラファイト
製ルツボ受は具(9)が下軸シャフト(10)により回
転自在に支持され、該受は具(9)内には石英製または
PBN製のルツボ(1)が内接した高圧引上げ装置を用
い次の手順で結晶成長を行なう。
原料のGaおよびASをルツボ(1)内に充填しその上
に液体封止剤としてB2O3を被せ、外部に設けられた
排気装置(図示していない)により高圧容器(2)内を
排気した後該高圧容器(2)内に不活性ガスを数気圧程
度の圧力で充填し加熱ヒーター(3)でルツボ受は具(
9)を徐々に加熱した8203を溶融して溶融B203
(8)として原料を被覆する。その後高圧容器(2)内
のガス圧を30〜70気圧程度に上昇し、ルツボ(1)
内の原料の温度をGaAsの融点1238℃以上に加熱
してGaAsの直接合成および溶融を行なう。原料溶融
後未反応の過剰ASを除くために高圧容器(2)内を数
気圧程度に減圧し、その後再び不活性ガスを導入して加
圧しGaAs融液(5)の温度を調節して上軸シャフト
(6)の下端に設けたGaAsの種結晶(4)をGaA
s融液(5)の液面に接触させた後、上軸シャフト(6
)の引上げ速度、上軸シャフト(6)および下軸シャフ
ト(10)の回転速度等を適正に制御してGaAs単結
晶(7)の引上げ成長を行なう。
に液体封止剤としてB2O3を被せ、外部に設けられた
排気装置(図示していない)により高圧容器(2)内を
排気した後該高圧容器(2)内に不活性ガスを数気圧程
度の圧力で充填し加熱ヒーター(3)でルツボ受は具(
9)を徐々に加熱した8203を溶融して溶融B203
(8)として原料を被覆する。その後高圧容器(2)内
のガス圧を30〜70気圧程度に上昇し、ルツボ(1)
内の原料の温度をGaAsの融点1238℃以上に加熱
してGaAsの直接合成および溶融を行なう。原料溶融
後未反応の過剰ASを除くために高圧容器(2)内を数
気圧程度に減圧し、その後再び不活性ガスを導入して加
圧しGaAs融液(5)の温度を調節して上軸シャフト
(6)の下端に設けたGaAsの種結晶(4)をGaA
s融液(5)の液面に接触させた後、上軸シャフト(6
)の引上げ速度、上軸シャフト(6)および下軸シャフ
ト(10)の回転速度等を適正に制御してGaAs単結
晶(7)の引上げ成長を行なう。
このような従来のLEC法では不活性ガスとしてArま
たはNガスを用いて加圧後に加熱して結晶成長を実施し
ているが、成長したGaAs結晶中に含有しているカー
ボン量は結晶の成長方向で大きく異なっており、電気特
性の不均一をもたらしていた。ざらに液体封止剤中の水
分量によって特に結晶の初期のカーボン量が異なり、結
晶間にバラツキが生じていた。
たはNガスを用いて加圧後に加熱して結晶成長を実施し
ているが、成長したGaAs結晶中に含有しているカー
ボン量は結晶の成長方向で大きく異なっており、電気特
性の不均一をもたらしていた。ざらに液体封止剤中の水
分量によって特に結晶の初期のカーボン量が異なり、結
晶間にバラツキが生じていた。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、LEC法によりG
aAs単結晶の引上げを行なうのに際して高圧容器内の
雰囲気ガスとして不活性ガスにCO2および/またはC
ONガス規定濃度混入し結晶中に取り込まれる炭素濃度
を結晶全長にわたって均一に分布させた液体封止引上法
によるGaAs単結晶の製造方法を開発したものである
。
aAs単結晶の引上げを行なうのに際して高圧容器内の
雰囲気ガスとして不活性ガスにCO2および/またはC
ONガス規定濃度混入し結晶中に取り込まれる炭素濃度
を結晶全長にわたって均一に分布させた液体封止引上法
によるGaAs単結晶の製造方法を開発したものである
。
即ち本発明の1つは不活性ガスで加圧した容器内にGa
As融液と該融液の上面を覆う液体封止剤を収納した加
熱ルツボを設置し、GaAs単結晶の種結晶をGaAs
融液上面に接触させて回転させながら引き上げることに
よりGaAs単結晶を製造する方法において、不活性ガ
ス中にCO2および/またはCONガス0.01〜0.
1%混入させることにより成長結晶中の炭素濃度を1x
1015〜5 X 1016 cm−3の範囲で制御
することを特徴とするものであり、CO2および/また
はCONガス混入した混合ガスの圧力を3〜70に’J
/criの範囲で制御するのが有効である。
As融液と該融液の上面を覆う液体封止剤を収納した加
熱ルツボを設置し、GaAs単結晶の種結晶をGaAs
融液上面に接触させて回転させながら引き上げることに
よりGaAs単結晶を製造する方法において、不活性ガ
ス中にCO2および/またはCONガス0.01〜0.
1%混入させることにより成長結晶中の炭素濃度を1x
1015〜5 X 1016 cm−3の範囲で制御
することを特徴とするものであり、CO2および/また
はCONガス混入した混合ガスの圧力を3〜70に’J
/criの範囲で制御するのが有効である。
また本発明の他の1つは不活性ガスで加圧した容器内に
GaAs融液と該融液の上面を覆う液体封止剤を収納し
た加熱ルツボを設置し、GaAs単結晶の種結晶をGa
As融液上面に接触させて回転させながら引き上げるこ
とによりGaAs単結晶を製造する方法において、不活
性ガス中にCOzおよび/またはCONガス0、01〜
0.1%混入させさらに液体封止剤中に水を100〜5
00pppm含有させることにより成長結晶中の炭素濃
度を’l X 1015〜5 X 101” Cff1
−3の範囲で制御することを特徴とするものであり、C
O2および/またはCONガス混入した混合ガスの圧力
を3〜70に!J/−の範囲で制御するのが有効である
。
GaAs融液と該融液の上面を覆う液体封止剤を収納し
た加熱ルツボを設置し、GaAs単結晶の種結晶をGa
As融液上面に接触させて回転させながら引き上げるこ
とによりGaAs単結晶を製造する方法において、不活
性ガス中にCOzおよび/またはCONガス0、01〜
0.1%混入させさらに液体封止剤中に水を100〜5
00pppm含有させることにより成長結晶中の炭素濃
度を’l X 1015〜5 X 101” Cff1
−3の範囲で制御することを特徴とするものであり、C
O2および/またはCONガス混入した混合ガスの圧力
を3〜70に!J/−の範囲で制御するのが有効である
。
このように不活性ガスに混入するCO2および/または
CONガス濃度を0.01〜0.1%と限定したのは0
.01%未満では成長結晶が半導体として必要な比抵抗
値、即ち107Ω−cm以上が得られない恐れがあるた
めであり、0.1%を超えると結晶中に炭素が析出して
熱変成によりデバイスとしての品質が著しく劣化してし
まうからである。
CONガス濃度を0.01〜0.1%と限定したのは0
.01%未満では成長結晶が半導体として必要な比抵抗
値、即ち107Ω−cm以上が得られない恐れがあるた
めであり、0.1%を超えると結晶中に炭素が析出して
熱変成によりデバイスとしての品質が著しく劣化してし
まうからである。
そして雰囲気ガス組成をこの範囲に制御することにより
成長したGaAs単結晶中の砒素格子点に置換した炭素
原子数で表わす炭素濃度を1X1015〜5 X 10
16cm−3の範囲に抑えることができ、GaAs単結
晶の比抵抗と炭素濃度との理論計算結果を示す第6図か
ら、この範囲の炭素濃度であれば比抵抗は107Ω−m
以上の半絶縁性を十分に確保できるものである。
成長したGaAs単結晶中の砒素格子点に置換した炭素
原子数で表わす炭素濃度を1X1015〜5 X 10
16cm−3の範囲に抑えることができ、GaAs単結
晶の比抵抗と炭素濃度との理論計算結果を示す第6図か
ら、この範囲の炭素濃度であれば比抵抗は107Ω−m
以上の半絶縁性を十分に確保できるものである。
次に本発明を実施例により説明する。
実施例(1)
第5図に示す高圧引上げ装置を用いてLEC法によりG
aAs単結晶の成長を行なった。
aAs単結晶の成長を行なった。
PBN製のルツボ(1)内にGa原料19009、AS
原料2100gを入れ、その上に液体封止剤として82
03を700 !iF装填する。高圧容器(2)内を図
示していない外部排気装置により排気俊不活性ガスとし
てArを数気圧程度に加圧して該容器(2)内に充填し
、その後加熱ヒーター(3)を用いてB2O3を溶融す
る。しかる後高圧容器(2)内の圧力を70Kg/cd
に加圧して加熱ヒーター(3)によりざらに加熱しく3
aとAsを直接合成させた後GaAsの溶融を行なう。
原料2100gを入れ、その上に液体封止剤として82
03を700 !iF装填する。高圧容器(2)内を図
示していない外部排気装置により排気俊不活性ガスとし
てArを数気圧程度に加圧して該容器(2)内に充填し
、その後加熱ヒーター(3)を用いてB2O3を溶融す
る。しかる後高圧容器(2)内の圧力を70Kg/cd
に加圧して加熱ヒーター(3)によりざらに加熱しく3
aとAsを直接合成させた後GaAsの溶融を行なう。
その後未反応の過剰なASを除くため3気圧に減圧して
30分間静置した。
30分間静置した。
そして再び加圧する際に従来のように不活性ガス単体で
はなくCO2を微量混合した混合ガスを高圧容器(2)
内に充填して該容器(2)内のC■濃度が0.01.0
.05及び0.1%の3種類になるように調整した。そ
の後それぞれのC02a度の高圧容器内を約40Ky/
criに加圧して融液の温度を調節し、種結晶(4)を
GaAs融液(5)面に接触させて上軸シャフト(6)
の引上げ速度を5s/hr、種結晶の回転速度を時計方
向に6rpm 、ルツボの回転速度を半時針目りに2O
rpmとしてGaAs単結晶(7)を成長させた。
はなくCO2を微量混合した混合ガスを高圧容器(2)
内に充填して該容器(2)内のC■濃度が0.01.0
.05及び0.1%の3種類になるように調整した。そ
の後それぞれのC02a度の高圧容器内を約40Ky/
criに加圧して融液の温度を調節し、種結晶(4)を
GaAs融液(5)面に接触させて上軸シャフト(6)
の引上げ速度を5s/hr、種結晶の回転速度を時計方
向に6rpm 、ルツボの回転速度を半時針目りに2O
rpmとしてGaAs単結晶(7)を成長させた。
成長したGaAs単結晶中の炭素濃度と雰囲気ガス中の
CO2混合率との関係を調べ、その結果を第1図に示す
。なおこの時用いたB2O3中の水分量は300 Wt
” I)I)mであった。さらにこの成長結晶の比抵
抗と炭素濃度の関係について上記結果に基づいて調べそ
の結果を第2図に示した。
CO2混合率との関係を調べ、その結果を第1図に示す
。なおこの時用いたB2O3中の水分量は300 Wt
” I)I)mであった。さらにこの成長結晶の比抵
抗と炭素濃度の関係について上記結果に基づいて調べそ
の結果を第2図に示した。
第1図より明らかなようにCOz混合率が0.01〜0
.1%であればGaAs単結晶中の炭素濃度は2 X
1015〜1 X 1016cm’であり、理論計算に
基づく第6図から良好な電気特性をもつことがわかる。
.1%であればGaAs単結晶中の炭素濃度は2 X
1015〜1 X 1016cm’であり、理論計算に
基づく第6図から良好な電気特性をもつことがわかる。
そして第2図に示す比抵抗と炭素濃度との関係は第6図
に示す理論計算とよく一致しているので雰囲気ガス中の
CO2もしくはCOの混合率によりGaAs単結晶中の
炭素濃度のレベルひいては電気特性を制御することが可
能であることがわかる。
に示す理論計算とよく一致しているので雰囲気ガス中の
CO2もしくはCOの混合率によりGaAs単結晶中の
炭素濃度のレベルひいては電気特性を制御することが可
能であることがわかる。
実施例(2)
実施例(1)と同様に第5図に示す高圧引上げ装置を用
い液体封止剤として用いるB2O3中に含有する水分量
をそれぞれ100 、300及び500wt −ppm
としてGaAs単結晶を育成した場合の結晶中の炭素濃
度について高圧容器内の混合ガス中のCO2濃度をパラ
メーターにして実測した結果を第3図及び第4図に示す
。
い液体封止剤として用いるB2O3中に含有する水分量
をそれぞれ100 、300及び500wt −ppm
としてGaAs単結晶を育成した場合の結晶中の炭素濃
度について高圧容器内の混合ガス中のCO2濃度をパラ
メーターにして実測した結果を第3図及び第4図に示す
。
第3図の場合は成長結晶径が3インチの場合であり、成
長条件は第5図により説明するとルツボ(1)径は6イ
ンチ、GaAs融液(5)の重量は約4 K’J、融液
B203(8)の重量は700 gであってその他の条
件は実施例(1)の条件に準じている。
長条件は第5図により説明するとルツボ(1)径は6イ
ンチ、GaAs融液(5)の重量は約4 K’J、融液
B203(8)の重量は700 gであってその他の条
件は実施例(1)の条件に準じている。
第4図の場合は成長結晶径が2インチの場合であり、成
長条件はルツボ(1)径は4インチ、GaAs融液(5
)の重量は約1.45Ntj、融液B203(8)の重
量は200 gであって、その他の条件は実施例(1)
の条件に準じている。
長条件はルツボ(1)径は4インチ、GaAs融液(5
)の重量は約1.45Ntj、融液B203(8)の重
量は200 gであって、その他の条件は実施例(1)
の条件に準じている。
上記いずれの場合も不活性ガスはArを用い混入させる
COz濃度は0.05%として実施した。
COz濃度は0.05%として実施した。
第3図及び第4図より8203中の水分間が100〜5
00 ppmの範囲内にあれば結晶中の炭素濃度はいず
れも’l X 1015〜5 X 101’ cm−3
であることが明らかである。従って第6図の理論計算値
より良好な電気特性を有することがわかる。
00 ppmの範囲内にあれば結晶中の炭素濃度はいず
れも’l X 1015〜5 X 101’ cm−3
であることが明らかである。従って第6図の理論計算値
より良好な電気特性を有することがわかる。
即ちいずれの場合においてもB2O3中の水分量と不活
性ガス中のCOzガス濃度を設定することにより結晶中
の炭素濃度を制御することができた。そしてざらにこの
結果結晶の電気特性として比抵抗の制御を行うことが可
能になった。
性ガス中のCOzガス濃度を設定することにより結晶中
の炭素濃度を制御することができた。そしてざらにこの
結果結晶の電気特性として比抵抗の制御を行うことが可
能になった。
このように本発明のGaAs単結晶の引上げ法による製
造方法において高圧容器内の雰囲気ガス中のCO2濃度
を0.01〜0.1%の範囲で規定の濃度に設定し、ま
たは液体封止剤としての8203中の水分量を100〜
500 Wt −pI)mの範囲で一定量含むものを用
いて前記のCOz濃度と組み合わせてGaAs結晶の成
長を行なうことによって結晶中に取り込まれる炭素濃度
を制御することができるようになった。従ってこれによ
りあらかじめ結晶中の炭素濃度を設定しておけば結晶の
比抵抗を制御することができ、ざらに結晶中及び結晶間
での特性の不均一をなくすことができるので高品質の結
晶が得られる。
造方法において高圧容器内の雰囲気ガス中のCO2濃度
を0.01〜0.1%の範囲で規定の濃度に設定し、ま
たは液体封止剤としての8203中の水分量を100〜
500 Wt −pI)mの範囲で一定量含むものを用
いて前記のCOz濃度と組み合わせてGaAs結晶の成
長を行なうことによって結晶中に取り込まれる炭素濃度
を制御することができるようになった。従ってこれによ
りあらかじめ結晶中の炭素濃度を設定しておけば結晶の
比抵抗を制御することができ、ざらに結晶中及び結晶間
での特性の不均一をなくすことができるので高品質の結
晶が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のGaAs結晶中の炭素濃度
と雰囲気ガス中のCOz混合率の関係を示す実測図、第
2図は当該実施例のGaAs結晶の比抵抗と炭素濃度の
関係を示す実測図、第3図は本発明の他の実施例である
CO2濃度濃度OS%、成長結晶径3インチの場合の8
203中の水分量と炭素濃度との関係を示す実測図、第
4図は本発明のざらに他の実施例のCO2′a度0、0
5%、成長結晶径2インチの場合の8203中の水分量
と炭素濃度の関係を示す実測図、第5図は高圧引上げ装
置を示す側断面図、第6図はGaAs結晶の比抵抗と炭
素濃度との理論計算に基づく関係を示す関係図でおる。 1・・・・・・・・ルツボ 2・・・・・・・・高圧容器 、 3・・・・・・・・加熱ヒーター4・・・・・・
・・種結晶 5・・・・・・・・GaAs融液 6・・・・・・・・上軸シャフト 7・・・・・・・・GaAs単結晶 8・・・・・・・・溶融B203 9・・・・・・・・ルツボ受は具 10・・・・・・・・下軸シャフト 第1図 C02)見合+(%] 第5図 第6図 炭t)良度(cm−31
と雰囲気ガス中のCOz混合率の関係を示す実測図、第
2図は当該実施例のGaAs結晶の比抵抗と炭素濃度の
関係を示す実測図、第3図は本発明の他の実施例である
CO2濃度濃度OS%、成長結晶径3インチの場合の8
203中の水分量と炭素濃度との関係を示す実測図、第
4図は本発明のざらに他の実施例のCO2′a度0、0
5%、成長結晶径2インチの場合の8203中の水分量
と炭素濃度の関係を示す実測図、第5図は高圧引上げ装
置を示す側断面図、第6図はGaAs結晶の比抵抗と炭
素濃度との理論計算に基づく関係を示す関係図でおる。 1・・・・・・・・ルツボ 2・・・・・・・・高圧容器 、 3・・・・・・・・加熱ヒーター4・・・・・・
・・種結晶 5・・・・・・・・GaAs融液 6・・・・・・・・上軸シャフト 7・・・・・・・・GaAs単結晶 8・・・・・・・・溶融B203 9・・・・・・・・ルツボ受は具 10・・・・・・・・下軸シャフト 第1図 C02)見合+(%] 第5図 第6図 炭t)良度(cm−31
Claims (4)
- (1)不活性ガスで加圧した容器内にGaAs融液と該
融液の上面を覆う液体封止剤を収納した加熱ルツボを設
置し、GaAs単結晶の種結晶をGaAs融液上面に接
触させて回転させながら引き上げることによりGaAs
単結晶を製造する方法において、不活性ガス中にCO_
2および/またはCOガスを0.01〜0.1%混入さ
せることにより成長結晶中の炭素濃度を1×10^1^
5〜5×10^1^6cm^−^3の範囲で制御するこ
とを特徴とする液体封止引上法によるGaAs単結晶の
製造方法。 - (2)不活性ガス中にCO_2および/またはCOガス
を混入した混合ガスの圧力を3〜70kg/cm^2の
範囲で制御する請求項1記載の液体封止引上法によるG
aAs単結晶の製造方法。 - (3)不活性ガスで加圧した容器内にGaAs融液と該
融液の上面を覆う液体封止剤を収納した加熱ルツボを設
置し、GaAs単結晶の種結晶をGaAs融液上面に接
触させて回転させながら引き上げることによりGaAs
単結晶を製造する方法において、不活性ガス中にCO_
2および/またはCOガスを0.01〜0.1%混入さ
せさらに液体封止剤中に水を100〜500pppm含
有させることにより成長結晶中の炭素濃度を1×10^
1^5〜5×10^1^6cm^−^3の範囲で制御す
ることを特徴とする液体封止引上法によるGaAs単結
晶の製造方法。 - (4)不活性ガスにCO_2および/またはCOガスを
混入した混合ガスの圧力を3〜70kg/cm^2の範
囲で制御する請求項3記載の液体封止引上法によるGa
As単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1660288A JPH01192793A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 液体封止引上法によるGaAs単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1660288A JPH01192793A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 液体封止引上法によるGaAs単結晶の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01192793A true JPH01192793A (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=11920846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1660288A Pending JPH01192793A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 液体封止引上法によるGaAs単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01192793A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06172098A (ja) * | 1992-12-07 | 1994-06-21 | Hitachi Cable Ltd | GaAs単結晶の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6230700A (ja) * | 1985-08-01 | 1987-02-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 化合物半導体単結晶およびその製造方法 |
JPS62230694A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-09 | Toshiba Corp | GaAs単結晶の製造方法 |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP1660288A patent/JPH01192793A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6230700A (ja) * | 1985-08-01 | 1987-02-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 化合物半導体単結晶およびその製造方法 |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JPH06172098A (ja) * | 1992-12-07 | 1994-06-21 | Hitachi Cable Ltd | GaAs単結晶の製造方法 |
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