JPH069290A - 化合物半導体単結晶の成長方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の成長方法Info
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- JPH069290A JPH069290A JP16870192A JP16870192A JPH069290A JP H069290 A JPH069290 A JP H069290A JP 16870192 A JP16870192 A JP 16870192A JP 16870192 A JP16870192 A JP 16870192A JP H069290 A JPH069290 A JP H069290A
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- Japan
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- single crystal
- graphite
- crystal
- compound semiconductor
- semiconductor single
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】化合物半導体単結晶中の炭素濃度を大幅に低減
する事が出来る。新規かつ安価な化合物半導体単結晶の
成長方法を提供する。 【構成】ホットゾーン構成部材の材料であるグラファイ
トにパイロリィティックグラファイト（高温熱分離グラ
ファイト）をコーティングしたグラファイトを用い、そ
れによって化合物半導体単結晶に混入する炭素濃度を大
幅に低減させた。
する事が出来る。新規かつ安価な化合物半導体単結晶の
成長方法を提供する。 【構成】ホットゾーン構成部材の材料であるグラファイ
トにパイロリィティックグラファイト（高温熱分離グラ
ファイト）をコーティングしたグラファイトを用い、そ
れによって化合物半導体単結晶に混入する炭素濃度を大
幅に低減させた。
Description
【０００１】
【発明の対象】本発明は、超高純度化合物半導体単結晶
の成長方法に関するものである。
の成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の化合物半導体単結晶の成
長方法をIII −Ｖ族化合物半導体結晶として生産、開発
ともに一番大きな規模で行なわれている砒化ガリウム
（以下ＧａＡｓと略記）結晶を例として図１を参照しな
がら説明する。
長方法をIII −Ｖ族化合物半導体結晶として生産、開発
ともに一番大きな規模で行なわれている砒化ガリウム
（以下ＧａＡｓと略記）結晶を例として図１を参照しな
がら説明する。
【０００３】主チャンバー高圧容器１内には、下軸２に
ペディスタル３が取付けられ、このペディスタルはサセ
プター４を支持している。サセプター内にパイロリィテ
ィックボロンナイトライド（以下ＰＢＮと略記）製ルツ
ボ５を配置し、更にツボ内にＧａＡｓ多結晶原料６ 12,
000 ｇ及び液体封止剤Ｂ2 Ｏ3 1,000ｇ７を入れる。真
空排気の後に窒素またはアルゴン等の不活性ガスで１０
気圧程度に加圧し、次に主ヒータ８に通電させ、高圧容
器内部の特にＰＢＮルツボ内部を昇温させる。５００℃
を越えると封止剤Ｂ2 Ｏ3 が軟化・融解して多結晶原料
を覆う。引き続き昇温させルツボ内部の温度をＧａＡｓ
の融点である１２３８℃以上とし、多結晶原料を融解さ
せる。上軸９に取付けられた種結晶ホルダー１０の先端
には所望の結晶方位を持った種結晶、通常よく用いられ
る方位として＜１００＞の種結晶１１がある。高圧容器
を５〜２０気圧とした後、この種結晶をおろして、その
先端を融液に浸して種付けを行う。その後ヒータの温度
を下げながら上軸を９〜１２ｍｍ／ｈの速度で引き上げ
ながら上軸にとり付けられている上軸重量センサーに１
２で結晶重量を検知し、ヒーター出力を制御してＧａＡ
ｓ結晶を成長させる。
ペディスタル３が取付けられ、このペディスタルはサセ
プター４を支持している。サセプター内にパイロリィテ
ィックボロンナイトライド（以下ＰＢＮと略記）製ルツ
ボ５を配置し、更にツボ内にＧａＡｓ多結晶原料６ 12,
000 ｇ及び液体封止剤Ｂ2 Ｏ3 1,000ｇ７を入れる。真
空排気の後に窒素またはアルゴン等の不活性ガスで１０
気圧程度に加圧し、次に主ヒータ８に通電させ、高圧容
器内部の特にＰＢＮルツボ内部を昇温させる。５００℃
を越えると封止剤Ｂ2 Ｏ3 が軟化・融解して多結晶原料
を覆う。引き続き昇温させルツボ内部の温度をＧａＡｓ
の融点である１２３８℃以上とし、多結晶原料を融解さ
せる。上軸９に取付けられた種結晶ホルダー１０の先端
には所望の結晶方位を持った種結晶、通常よく用いられ
る方位として＜１００＞の種結晶１１がある。高圧容器
を５〜２０気圧とした後、この種結晶をおろして、その
先端を融液に浸して種付けを行う。その後ヒータの温度
を下げながら上軸を９〜１２ｍｍ／ｈの速度で引き上げ
ながら上軸にとり付けられている上軸重量センサーに１
２で結晶重量を検知し、ヒーター出力を制御してＧａＡ
ｓ結晶を成長させる。
【０００４】
【従来技術の問題点】上述した従来の化合物半導体単結
晶成長方法に於いて、主ヒータ８、ペディスタル３、サ
セプター４が、図１に銘示されてはいないが、熱遮蔽筒
等の部材（ホットゾーンと呼ばれる。以下ＨＺと略記）
は通常高純度グラファイトが用いられている。
晶成長方法に於いて、主ヒータ８、ペディスタル３、サ
セプター４が、図１に銘示されてはいないが、熱遮蔽筒
等の部材（ホットゾーンと呼ばれる。以下ＨＺと略記）
は通常高純度グラファイトが用いられている。
【０００５】ＧａＡｓ単結晶の特性は、結晶に混入した
炭素濃度に大きく関連しており、結晶に混入する炭素は
ＨＺ部材からの混入を考えられている。この為、ＨＺと
して用いるグラファイトの材質によって結晶に混入する
炭素濃度は大幅に変化する。通常グラファイトは、体積
の３０％程度は空洞となっており、ミクロ的に見てグラ
ファイト表面は疎の状態となっており、表面積は非常に
大きくなる。この為、結晶に混入する炭素濃度を制御す
る事は非常に難しくなってしまういう問題がある。特に
結晶の長さがつまり単結晶成長時間が長くなるに従い、
単結晶に混入する炭素濃度は大きくなり、結晶のシード
側とテール側では、炭素濃度に大幅な差が出てしまう傾
向がある。
炭素濃度に大きく関連しており、結晶に混入する炭素は
ＨＺ部材からの混入を考えられている。この為、ＨＺと
して用いるグラファイトの材質によって結晶に混入する
炭素濃度は大幅に変化する。通常グラファイトは、体積
の３０％程度は空洞となっており、ミクロ的に見てグラ
ファイト表面は疎の状態となっており、表面積は非常に
大きくなる。この為、結晶に混入する炭素濃度を制御す
る事は非常に難しくなってしまういう問題がある。特に
結晶の長さがつまり単結晶成長時間が長くなるに従い、
単結晶に混入する炭素濃度は大きくなり、結晶のシード
側とテール側では、炭素濃度に大幅な差が出てしまう傾
向がある。
【０００６】上記の従来技術と同様の方法でＧａＡｓ単
結晶２０本を成長させ、混入炭素濃度をシード側、中間
部、テール側で測定したところ、２．０×１０15ｃｍ-3
〜２０．０×１０15ｃｍ-3の間でバラツキ、混入炭素の
制御は困難であった。
結晶２０本を成長させ、混入炭素濃度をシード側、中間
部、テール側で測定したところ、２．０×１０15ｃｍ-3
〜２０．０×１０15ｃｍ-3の間でバラツキ、混入炭素の
制御は困難であった。
【０００７】又、従来炭素濃度を低減し、高純度結晶を
得る為にグラファイト製ＨＺ部材にＰＢＮコーティング
を行う技術があるが、ＰＢＮコーティングの場合、価格
がグラファイト製ＨＺに比べ効果１５倍程度であり、
又、ＰＢＮコーティングにより炉内の熱環境が変わり、
グラファイト製ＨＺでの成長条件を適用しては単結晶が
得られにくい等の問題があった。
得る為にグラファイト製ＨＺ部材にＰＢＮコーティング
を行う技術があるが、ＰＢＮコーティングの場合、価格
がグラファイト製ＨＺに比べ効果１５倍程度であり、
又、ＰＢＮコーティングにより炉内の熱環境が変わり、
グラファイト製ＨＺでの成長条件を適用しては単結晶が
得られにくい等の問題があった。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は、前記した従来技術の欠
点を解消し、化合物半導体単結晶中の炭素濃度を大幅に
低減する事が出来る。新規かつ安価な化合物半導体単結
晶の成長方法を提供することになる。
点を解消し、化合物半導体単結晶中の炭素濃度を大幅に
低減する事が出来る。新規かつ安価な化合物半導体単結
晶の成長方法を提供することになる。
【０００９】
【発明の要点】本発明の要旨は、ホットゾーン構成部材
の材料であるグラファイトにパイロリィティックグラフ
ァイト（高温熱分離グラファイト。以下ＰＧと略記）を
コーティングしたグラファイトを用いたことにあり、そ
れによって化合物半導体単結晶に混入する炭素濃度を大
幅に低減させたものである。
の材料であるグラファイトにパイロリィティックグラフ
ァイト（高温熱分離グラファイト。以下ＰＧと略記）を
コーティングしたグラファイトを用いたことにあり、そ
れによって化合物半導体単結晶に混入する炭素濃度を大
幅に低減させたものである。
【００１０】
【発明の実施例】次に本発明について砒化ガリウムの場
合を例に説明する。説明は従来技術説明時に用いた図１
を用いる。先ずＨＺ部材である主ヒータ８，ペディスタ
ル３，サセプター４及び図１には銘示されてはいない。
その他のグラファイト部材の表面にＰＧコーティングを
約３００μｍ行い、このＨＺ部材を用いてＧａＡｓ単結
晶の結晶成長を行った。ＰＢＮ製ルツボ５内にＧａＡｓ
多結晶原料６を約１２，０００ｇ、及び液体封止剤Ｂ2
Ｏ3 ７を１，０００ｇ入れ、従来技術と同様の方法でＧ
ａＡｓ融液を約１２，０００ｇ作成した。結晶方位＜１
００＞の種結晶１１を用い、種付けを行い、その後ヒー
タ温度を制御しながら、上軸を約９ｍｍ／ｈで引き上
げ、ＧａＡｓ単結晶として、外径約φ９０ｍｍ、結晶長
さ約３００ｍｍ、結晶重量約９０００ｇを得た。
合を例に説明する。説明は従来技術説明時に用いた図１
を用いる。先ずＨＺ部材である主ヒータ８，ペディスタ
ル３，サセプター４及び図１には銘示されてはいない。
その他のグラファイト部材の表面にＰＧコーティングを
約３００μｍ行い、このＨＺ部材を用いてＧａＡｓ単結
晶の結晶成長を行った。ＰＢＮ製ルツボ５内にＧａＡｓ
多結晶原料６を約１２，０００ｇ、及び液体封止剤Ｂ2
Ｏ3 ７を１，０００ｇ入れ、従来技術と同様の方法でＧ
ａＡｓ融液を約１２，０００ｇ作成した。結晶方位＜１
００＞の種結晶１１を用い、種付けを行い、その後ヒー
タ温度を制御しながら、上軸を約９ｍｍ／ｈで引き上
げ、ＧａＡｓ単結晶として、外径約φ９０ｍｍ、結晶長
さ約３００ｍｍ、結晶重量約９０００ｇを得た。
【００１１】上記と同様の方法、装置により、ＧａＡｓ
単結晶箱を２０本成長させた。成長したＧａＡｓ単結晶
の混入炭素濃度をねそれぞれの結晶於てシード側、中間
部、テール側で測定したところ、２０本の結晶全てに於
て＜１×１０15ｃｍ-3であり、バラツルも少なく、制御
が可能であった。
単結晶箱を２０本成長させた。成長したＧａＡｓ単結晶
の混入炭素濃度をねそれぞれの結晶於てシード側、中間
部、テール側で測定したところ、２０本の結晶全てに於
て＜１×１０15ｃｍ-3であり、バラツルも少なく、制御
が可能であった。
【００１２】
【他の実施例】前述した実施例の場合、混入炭素濃度を
＜１×１０15ｃｍ-3以下の高純度ＧａＡｓ単結晶成長の
場合で述べたが、例えば１×１０15ｃｍ-3以上の任意の
値の混入炭素濃度を持つ結晶を得たい場合は、炉内に二
酸化炭素ガスを導入する等の方法で、混入炭素濃度を調
節すればよい。
＜１×１０15ｃｍ-3以下の高純度ＧａＡｓ単結晶成長の
場合で述べたが、例えば１×１０15ｃｍ-3以上の任意の
値の混入炭素濃度を持つ結晶を得たい場合は、炉内に二
酸化炭素ガスを導入する等の方法で、混入炭素濃度を調
節すればよい。
【００１３】この炭素濃度を調節する為の方法は炭素濃
度を調節する前の結晶が＜１×１０15ｃｍ-3の高純度結
晶の場合、炭素濃度の調節範囲は１×１０15ｃｍ-3以上
で調節が可能であるのに対し、従来方法での結晶の場合
は結晶の炭素濃度以上の範囲でしか調節出来ず、調節範
囲が狭められてしまう。
度を調節する前の結晶が＜１×１０15ｃｍ-3の高純度結
晶の場合、炭素濃度の調節範囲は１×１０15ｃｍ-3以上
で調節が可能であるのに対し、従来方法での結晶の場合
は結晶の炭素濃度以上の範囲でしか調節出来ず、調節範
囲が狭められてしまう。
【００１４】よって炭素濃度を調節する為の二酸化炭素
ガスドープなどの方法に於ても、二酸化炭素ガスドープ
前の結晶が高純度であればある程、炭素濃度調節範囲が
広かる訳であり、本発明は超高純度を得る技術のみなら
ず、炭素濃度調節技術の基礎となるものである。
ガスドープなどの方法に於ても、二酸化炭素ガスドープ
前の結晶が高純度であればある程、炭素濃度調節範囲が
広かる訳であり、本発明は超高純度を得る技術のみなら
ず、炭素濃度調節技術の基礎となるものである。
【００１５】又、実施例ではＧａＡｓ単結晶成長方法に
ついてのみ述べたが、ＩｎＰ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ等の単
結晶成長方法について適用しても同様の効果が得られ
る。
ついてのみ述べたが、ＩｎＰ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ等の単
結晶成長方法について適用しても同様の効果が得られ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明した本発明は次の効果を有する
ものであり、その工業的価値大なるものがある。
ものであり、その工業的価値大なるものがある。
【００１７】（１）ＨＺ部材にＰＧコーティングを施す
ことにより、炭素濃度を大幅に低減した化合物半導体単
結晶を得る事が出来る。又、結晶中の混入炭素濃度調節
技術の基礎となる技術を提供出来る。
ことにより、炭素濃度を大幅に低減した化合物半導体単
結晶を得る事が出来る。又、結晶中の混入炭素濃度調節
技術の基礎となる技術を提供出来る。
【００１８】（２）従来のＨＺ部材へのＰＢＮコーティ
ングに比べ、安価なＰＧコーティング（価格１／５程
度）を施す事により、炭素濃度を大幅に低減した化合物
半導体単結晶を得る事が出来る。
ングに比べ、安価なＰＧコーティング（価格１／５程
度）を施す事により、炭素濃度を大幅に低減した化合物
半導体単結晶を得る事が出来る。
【００１９】（３）従来のＨＺ部材へのＰＢＮコーティ
ングの場合、グラファイトへのＰＢＮコーティングの
為、炉内の熱環境が変化し、グラファイト製ＨＺ使用時
の単結晶成長条件がそのまま適用出来ないのに比べ、Ｐ
Ｇコーティングの場合、グラファイトへのグラファイト
のコーティングの為、炉内の熱環境も変化せず、グラフ
ァイト製ＨＺ使用時の単結晶成長条件をそのまま適用す
る事が可能であり、より容易に結晶成長条件を変更する
事なく、高純度結晶が得られるという効果がある。
ングの場合、グラファイトへのＰＢＮコーティングの
為、炉内の熱環境が変化し、グラファイト製ＨＺ使用時
の単結晶成長条件がそのまま適用出来ないのに比べ、Ｐ
Ｇコーティングの場合、グラファイトへのグラファイト
のコーティングの為、炉内の熱環境も変化せず、グラフ
ァイト製ＨＺ使用時の単結晶成長条件をそのまま適用す
る事が可能であり、より容易に結晶成長条件を変更する
事なく、高純度結晶が得られるという効果がある。
【図１】図１は、従来技術及び本発明の一実施例を説明
するための装置断面図。
するための装置断面図。
１ 主チャンバー高圧容器 ２ 下軸 ３ ペディスタル ４ サセプター ５ ＰＢＮ製ルツボ ６ ＧａＡｓ多結晶 ７ Ｂ2 Ｏ3 ８ 主ヒーター ９ 上軸 １０ 種結晶ホルダー １１ 種結晶 １２ 上軸重量センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原迫 修一 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内
Claims (1)
- 【請求項１】不活性ガスを充填した耐圧容器内に収容さ
れ、加熱されたルツボ内に原料融液、液体封止剤を収納
し、単結晶を成長させる方法に於て、ホットゾーン構成
部材であるグラファイトにパイロリィティックグラファ
イト（高温熱分解グラファイト）をコーティングしたグ
ラファイトを使用し、単結晶を成長させる事を特徴とす
る化合物半導体結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16870192A JPH069290A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 化合物半導体単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16870192A JPH069290A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 化合物半導体単結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH069290A true JPH069290A (ja) | 1994-01-18 |
Family
ID=15872858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16870192A Pending JPH069290A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 化合物半導体単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069290A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1947203A1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-23 | General Electric Company | Methods for reducing carbon contamination when melting highly reactive alloys |
| US7790101B2 (en) | 2006-12-27 | 2010-09-07 | General Electric Company | Articles for use with highly reactive alloys |
| US9803923B2 (en) | 2012-12-04 | 2017-10-31 | General Electric Company | Crucible and extrinsic facecoat compositions and methods for melting titanium and titanium aluminide alloys |
| US9802243B2 (en) | 2012-02-29 | 2017-10-31 | General Electric Company | Methods for casting titanium and titanium aluminide alloys |
| US10391547B2 (en) | 2014-06-04 | 2019-08-27 | General Electric Company | Casting mold of grading with silicon carbide |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63236798A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-03 | Toyo Tanso Kk | Ｇａ化合物単結晶引き上げ装置用黒鉛材料 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP16870192A patent/JPH069290A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63236798A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-03 | Toyo Tanso Kk | Ｇａ化合物単結晶引き上げ装置用黒鉛材料 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10391547B2 (en) | 2014-06-04 | 2019-08-27 | General Electric Company | Casting mold of grading with silicon carbide |
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