JPH01203287A - 単結晶引き上げ方法 - Google Patents
単結晶引き上げ方法Info
- Publication number
- JPH01203287A JPH01203287A JP2803088A JP2803088A JPH01203287A JP H01203287 A JPH01203287 A JP H01203287A JP 2803088 A JP2803088 A JP 2803088A JP 2803088 A JP2803088 A JP 2803088A JP H01203287 A JPH01203287 A JP H01203287A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal
- pulling
- thermal stress
- occurrence
- 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.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 7
- RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N zinc;oxygen(2-) Chemical group [O-2].[Zn+2] RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 12
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenezinc Chemical group [Zn]=S WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 241001442234 Cosa Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical group [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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、単結晶引き上げ方法に関し、特に転位の少な
い単結晶を作製することのできる単結晶引き上げ方法に
関する。
い単結晶を作製することのできる単結晶引き上げ方法に
関する。
（従来の技術およびその問題点）
単結晶とりわけ、Ｓｉ、ＧａＡｓに代表される半導体結
晶は、半導体産業にとってきわめて重要な材料である。
晶は、半導体産業にとってきわめて重要な材料である。
これら単結晶を融液から種結晶を用いて単結晶を引き出
すいわゆる引き上げ法により作製する際に発生する転位
や点欠陥等の格子欠陥は、デバイス特性に悪影響を及ぼ
すことがよく知られている。特にＧａＡｓ単結晶では、
転位が多く発生しやすく、ＦＥＴのしきい値電圧のバラ
ツキに影響を及ぼすことが懸念される。
すいわゆる引き上げ法により作製する際に発生する転位
や点欠陥等の格子欠陥は、デバイス特性に悪影響を及ぼ
すことがよく知られている。特にＧａＡｓ単結晶では、
転位が多く発生しやすく、ＦＥＴのしきい値電圧のバラ
ツキに影響を及ぼすことが懸念される。
転位の発生を抑制するためには、単結晶引き上げる際に
、結晶が受ける熱応力を減少する必要がある。その方法
として、従来よりＩｎを添加したり、成長速′度を遅く
して、熱応力の影響を受けにくい条件にしたり、Ｂ２Ｏ
３の成分を持つ厚い液体封止剤を融液上におおい、引き
上がった単結晶を液体封止剤中で冷却する方法が行なわ
れている。
、結晶が受ける熱応力を減少する必要がある。その方法
として、従来よりＩｎを添加したり、成長速′度を遅く
して、熱応力の影響を受けにくい条件にしたり、Ｂ２Ｏ
３の成分を持つ厚い液体封止剤を融液上におおい、引き
上がった単結晶を液体封止剤中で冷却する方法が行なわ
れている。
しかしながら、成長速度を遅くするには限度があり、ま
たＩｎ不純物原子を添加した単結晶引き上げでは、成長
速度を遅くすることによって、Ｉｎ原子の析出が生じや
すくなり、単結晶の長尺化や生産効率といった問題が生
じる。一方、液体封止剤中で冷却する方法では、長尺の
単結晶を引き上げるには、大きな厚さを持った液体封止
剤が必要となり、引き上げ炉が巨大化する問題が生じる
。
たＩｎ不純物原子を添加した単結晶引き上げでは、成長
速度を遅くすることによって、Ｉｎ原子の析出が生じや
すくなり、単結晶の長尺化や生産効率といった問題が生
じる。一方、液体封止剤中で冷却する方法では、長尺の
単結晶を引き上げるには、大きな厚さを持った液体封止
剤が必要となり、引き上げ炉が巨大化する問題が生じる
。
本発明は、このような従来の問題点を解決するためにな
されたものであり、転位の発生を支配する熱応力の影響
を最も受けにくい結晶方位を持つ種結晶を用いて、単結
晶成長中での転位の発生を抑制するための方法を提供す
ることにある。
されたものであり、転位の発生を支配する熱応力の影響
を最も受けにくい結晶方位を持つ種結晶を用いて、単結
晶成長中での転位の発生を抑制するための方法を提供す
ることにある。
（問題を解決するための手段）
本発明はダイヤモンド構造、せん亜鉛構造及び面心立方
構造の単結晶を引き上げる方法において＜１１０＞方位
の種結晶を用いた単結晶引き上げ方法を提供するもので
ある。
構造の単結晶を引き上げる方法において＜１１０＞方位
の種結晶を用いた単結晶引き上げ方法を提供するもので
ある。
（作用）
以下、本発明の作用について、図面を参照にして詳細に
説明する。
説明する。
第１図は、本発明による単結晶引き上げ方法の概念を示
す図である。単結晶を引き上げる際、結晶の受ける熱応
力は、極座標表示によって、結晶の接線方向の成分δθ
、半径方向の成分δ工、軸方向の成分δ２に分類できる
。この３つの成分のうち、接線方向の成分δθが単結晶
を引き上げる際に、単結晶表面からのすべり転位の発生
に大きな影響を及ぼす。
す図である。単結晶を引き上げる際、結晶の受ける熱応
力は、極座標表示によって、結晶の接線方向の成分δθ
、半径方向の成分δ工、軸方向の成分δ２に分類できる
。この３つの成分のうち、接線方向の成分δθが単結晶
を引き上げる際に、単結晶表面からのすべり転位の発生
に大きな影響を及ぼす。
一方、ダイヤモンド構造やせん亜鉛構造さらには面心立
方構造の原子構造を持つＳｉやＧａＡｓ、ＩｎＰ等の単
結晶でのすべり転位は４つの（１１１）面をすべり面と
し、各すべり面に対して各々３つの＜ｎｏ＞方向のすべ
り方向を有する１２のすべり系によって享配されている
。すべり転位の発生は、ある臨界せん断心カニ。を越え
た時に前述した１２のすべり系に支配されて生じる。今
、単結晶引き上げ時に生じる熱応力をＩとすると、て。
方構造の原子構造を持つＳｉやＧａＡｓ、ＩｎＰ等の単
結晶でのすべり転位は４つの（１１１）面をすべり面と
し、各すべり面に対して各々３つの＜ｎｏ＞方向のすべ
り方向を有する１２のすべり系によって享配されている
。すべり転位の発生は、ある臨界せん断心カニ。を越え
た時に前述した１２のすべり系に支配されて生じる。今
、単結晶引き上げ時に生じる熱応力をＩとすると、て。
とＩは、次の関係式によって結ばれている。ＩＣ＝’ｃ
ｃｏｓαｃｏｓｐここでαは、熱応力Ｉが働く方向とす
べり面のなす角、Ｂは、熱応力１が働く方向とすべり方
向のなす角であり、ｃｏｓａ ｃｏｓ１３はシュミット
因子と呼ばれるものである。
ｃｏｓαｃｏｓｐここでαは、熱応力Ｉが働く方向とす
べり面のなす角、Ｂは、熱応力１が働く方向とすべり方
向のなす角であり、ｃｏｓａ ｃｏｓ１３はシュミット
因子と呼ばれるものである。
成長速度等を改良することによって１を減少することが
できるということを従来技術およびその問題点の所で述
べたが、それにも限度がある。そこで、ある一定の熱応
力１が働いた時に、その影響を最も受けにくい引き上げ
方位の考察を行なった。
できるということを従来技術およびその問題点の所で述
べたが、それにも限度がある。そこで、ある一定の熱応
力１が働いた時に、その影響を最も受けにくい引き上げ
方位の考察を行なった。
第１図は、各引き上げ結晶方位におけるその結晶方位と
垂直な方位に熱応力が作用した時の１２のすべり系にわ
たっての最大シュミット因子の大きさを（００１）ステ
レオ透影図上（ａ）図に示したものである。シュミット
因子は、最大値として０．５をとるので、各結晶方位で
、最大シュミット因子が０．５という条件を設定すると
、（ｂ）図に示すように、（００１）ステレオ透影図上
の全部の結晶方位がこの条件を満足する。ここで、結晶
面の次数としては８次まで考慮している。最大シュミッ
ト因子の制限を０．４９とし、すべり転位の発生を抑止
する効果を強める結晶方位を考察してみると、この条件
を満足している結晶方位は（Ｃ）図に示したものである
。（Ｃ）図において従来より活発に行なわれている＜１
００＞引き上げ方位は、除外されてしまう。最大シュミ
ット因子の制限を０．８、さらには０．７とし、すべり
転位発生を抑止する効果を強める結晶方位を考察してい
くと、この条件を満足する方位は、（ｄ）、（ｅ）図に
示された結晶方位のみに限定されてしまう。（ｅ）図に
おいては＜ １００ ＞引き上げと同様によく用いられ
ている＜１１１＞引き上げ方位も除外されてしまう。最
終的には、最大シュミット因子０．４５３６１で＜１１
０＞の方位がすべり転位の発生を抑止する効果を強める
結晶方位と断定できる。
垂直な方位に熱応力が作用した時の１２のすべり系にわ
たっての最大シュミット因子の大きさを（００１）ステ
レオ透影図上（ａ）図に示したものである。シュミット
因子は、最大値として０．５をとるので、各結晶方位で
、最大シュミット因子が０．５という条件を設定すると
、（ｂ）図に示すように、（００１）ステレオ透影図上
の全部の結晶方位がこの条件を満足する。ここで、結晶
面の次数としては８次まで考慮している。最大シュミッ
ト因子の制限を０．４９とし、すべり転位の発生を抑止
する効果を強める結晶方位を考察してみると、この条件
を満足している結晶方位は（Ｃ）図に示したものである
。（Ｃ）図において従来より活発に行なわれている＜１
００＞引き上げ方位は、除外されてしまう。最大シュミ
ット因子の制限を０．８、さらには０．７とし、すべり
転位発生を抑止する効果を強める結晶方位を考察してい
くと、この条件を満足する方位は、（ｄ）、（ｅ）図に
示された結晶方位のみに限定されてしまう。（ｅ）図に
おいては＜ １００ ＞引き上げと同様によく用いられ
ている＜１１１＞引き上げ方位も除外されてしまう。最
終的には、最大シュミット因子０．４５３６１で＜１１
０＞の方位がすべり転位の発生を抑止する効果を強める
結晶方位と断定できる。
（実施例）
第１の実施例としてＧａＡｓ単結晶を液体封止チョクラ
ルスキー法によって作製した。種結晶の方位は＜１１０
＞で引き上げ速度は、４〜６ｍｍ／ｈｒ、融液の温度は
１３００°Ｃである。その結果、アンドープＧａＡｓ結
晶においては、通常、４Ｘ １０’／ｃｍ３以上の転位
密度が約半分の１〜２×１０４１ｃｍ２に低減した。ま
たＩｎを添加した単結晶においては、無転位結晶を得る
には、通常〜５Ｘ１０１９１ｃｍ３以上のＩｎ濃度を必
要とするが、約〜１０１９１ｃｍ３の濃度でも無転位結
晶を得ることができる。
ルスキー法によって作製した。種結晶の方位は＜１１０
＞で引き上げ速度は、４〜６ｍｍ／ｈｒ、融液の温度は
１３００°Ｃである。その結果、アンドープＧａＡｓ結
晶においては、通常、４Ｘ １０’／ｃｍ３以上の転位
密度が約半分の１〜２×１０４１ｃｍ２に低減した。ま
たＩｎを添加した単結晶においては、無転位結晶を得る
には、通常〜５Ｘ１０１９１ｃｍ３以上のＩｎ濃度を必
要とするが、約〜１０１９１ｃｍ３の濃度でも無転位結
晶を得ることができる。
次に第２の実施例として＜１１０＞方位のＩｎＰ種結晶
を用いてＩｎＰの単結晶を液体封止チョクラルスキー法
により引き上げた。その結果アンドープ単結晶において
は、通常行われている＜ １００ ＞方位の〜１０５１
ｃｍ２の転位密度に対して４Ｘ １０４／ｃｍ２という
低い値が得られた。
を用いてＩｎＰの単結晶を液体封止チョクラルスキー法
により引き上げた。その結果アンドープ単結晶において
は、通常行われている＜ １００ ＞方位の〜１０５１
ｃｍ２の転位密度に対して４Ｘ １０４／ｃｍ２という
低い値が得られた。
第３の実施例としてダイヤモンド構造を有するＳｉをチ
ョクラルスキー法により引上げた。無転位の単結晶がき
わめて再現性良く得られた。
ョクラルスキー法により引上げた。無転位の単結晶がき
わめて再現性良く得られた。
以上の実施例においてはＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｓｉの単結
晶を引上げた例を示したが、本発明はダイヤモンド構造
、せん亜鉛構造及び面心立方構造を有する。
晶を引上げた例を示したが、本発明はダイヤモンド構造
、せん亜鉛構造及び面心立方構造を有する。
また、本発明の効果は本質的に引上速度に依存するもの
ではない。
ではない。
（発明の効果）
本発明によれば、転位の発生を支配している熱応力の影
響を最も受けにくく、単結晶成長中での転位の発生を抑
止することが可能である。
響を最も受けにくく、単結晶成長中での転位の発生を抑
止することが可能である。
第１図は、本発明による概念を計算した結晶方位を示す
図で、（ａ）は（００１）ステレオ透影図、（ｂ）は最
大シュミット因子０．５を満足する結晶方位、（ｅ）は
最大シュミット因子０．４９を満足する結晶方位、（ｄ
）は最大シュミット因子０．４８を満足する結晶方位、
（ｅ）は最大シュミット因子０．４７を満足する結晶方
位、（Ｏは最大シュミット因子０．４５３６１を満足す
る結晶方位を示す図である。
図で、（ａ）は（００１）ステレオ透影図、（ｂ）は最
大シュミット因子０．５を満足する結晶方位、（ｅ）は
最大シュミット因子０．４９を満足する結晶方位、（ｄ
）は最大シュミット因子０．４８を満足する結晶方位、
（ｅ）は最大シュミット因子０．４７を満足する結晶方
位、（Ｏは最大シュミット因子０．４５３６１を満足す
る結晶方位を示す図である。
Claims (1)
- ダイヤモンド構造、せん亜鉛構造または面心立方構造
を各々持つ単結晶の引き上げ方法において、＜１１０＞
方位の種結晶を用いることを特徴とする単結晶引き上げ
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2803088A JPH01203287A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 単結晶引き上げ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2803088A JPH01203287A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 単結晶引き上げ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01203287A true JPH01203287A (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=12237344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2803088A Pending JPH01203287A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 単結晶引き上げ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01203287A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003091483A1 (fr) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de production de silicium monocristallin, silicium monocristallin et plaquette de silicium |
| WO2005083160A1 (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 化合物半導体単結晶の製造方法及びＺｎＴｅ単結晶 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5122480A (ja) * | 1974-08-16 | 1976-02-23 | Hitachi Ltd | Kyokushoondosokuteiho |
| JPS61111991A (ja) * | 1984-11-05 | 1986-05-30 | Hitachi Cable Ltd | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPS61127698A (ja) * | 1984-11-22 | 1986-06-14 | Toshiba Corp | 四硼酸リチウム単結晶の引上げ方法 |
| JPS6270293A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-08 JP JP2803088A patent/JPH01203287A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5122480A (ja) * | 1974-08-16 | 1976-02-23 | Hitachi Ltd | Kyokushoondosokuteiho |
| JPS61111991A (ja) * | 1984-11-05 | 1986-05-30 | Hitachi Cable Ltd | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPS61127698A (ja) * | 1984-11-22 | 1986-06-14 | Toshiba Corp | 四硼酸リチウム単結晶の引上げ方法 |
| JPS6270293A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003091483A1 (fr) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de production de silicium monocristallin, silicium monocristallin et plaquette de silicium |
| US7179330B2 (en) | 2002-04-24 | 2007-02-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal and silicon wafer |
| CN1323196C (zh) * | 2002-04-24 | 2007-06-27 | 信越半导体株式会社 | 单晶硅的制造方法及单晶硅以及硅晶片 |
| WO2005083160A1 (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 化合物半導体単結晶の製造方法及びＺｎＴｅ単結晶 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mil'Vidsky et al. | Effect of doping on formation of dislocation structure in semiconductor crystals | |
| US3951729A (en) | Method for producing single crystals | |
| Tower et al. | Interface shape and crystallinity in LEC GaAs | |
| EP0055619B1 (en) | Method for regulating concentration and distribution of oxygen in czochralski grown silicon | |
| EP0172621A2 (en) | Method for growing a single crystal of compound semiconductor | |
| JPS60200900A (ja) | 低転位密度の３−５化合物半導体単結晶 | |
| McGuigan et al. | Effects of indium lattice hardening upon the growth and structural properties of large‐diameter, semi‐insulating GaAs crystals | |
| US4944925A (en) | Apparatus for producing single crystals | |
| JPH01203287A (ja) | 単結晶引き上げ方法 | |
| US5769941A (en) | Method of forming semiconductor material | |
| JPH01203286A (ja) | 単結晶引き上げ方法 | |
| Rode et al. | Growth of AlGaAs-GaAs heterostructures from step-cooled solutions | |
| JPH03177400A (ja) | 半導体材料ウェハーの製造方法 | |
| Bardsley et al. | Etch pits in indium antimonide | |
| JP2505222B2 (ja) | 半絶縁体ＧａＡｓ基板の製造方法 | |
| Matsumura et al. | Low indium-doped LEC GaAs crystal growth employing thermal stress analysis | |
| JPS63210097A (ja) | 化合物半導体の製造方法 | |
| JPS5912639B2 (ja) | 結晶成長法 | |
| Cockayne et al. | Deformation by slip in single crystals of calcium tungstate | |
| JPS62256793A (ja) | 化合物半導体単結晶の引上方法 | |
| JPS63140520A (ja) | 異種基板上へのＧａＡｓのヘテロエピタキシ−法 | |
| JPH0155239B2 (ja) | ||
| Lenard | Crystallographic Imperfections as Related to Silicon Crystal Growth | |
| JP2751333B2 (ja) | 単結晶引き上げ装置 | |
| JPS62128996A (ja) | ３−５族化合物半導体単結晶の製造方法 |