化合物半导体单晶及其生长用容器和制造方法技术

本发明专利技术提供了在垂直晶体生长法中，可以更简便地制造、不需要复杂的设备就可以控制固液界面形状的ＰＢＮ制化合物半导体单晶生长用容器，以及使用该容器制造化合物半导体单晶的方法。采用该容器，可以提高形成ＡｌｌＳｉｎｇｌｅ的概率，并大幅度提高位错等晶体缺陷少、品质优良的化合物半导体单晶的收率。本发明专利技术的热解氮化硼（ＰＢＮ）制成的化合物半导体单晶生长用容器（１），其特征在于：具有晶种收容部（１ａ）、增径部（截面积增大部）（１ｂ）和晶体生长部（１ｃ），在与其构成材料ＰＢＮ板的厚度方向垂直的面上测定的（００２）面和（１００）面的Ｘ射线衍射累积强度比（Ｉ↓［（００２）］／Ｉ↓［（１００）］）的值，在所述容器全体上为５０或５０以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化合物半导体单晶生长用容器、化合物半导体单晶以及化合物半导体单晶的制造方法，特别是涉及可以获得位错等晶体缺陷少的优质化合物半导体单晶的化合物半导体单晶生长用容器，使用该容器制造的化合物半导体单晶，以及使用该容器的化合物半导体单晶的制造方法。
技术介绍
一般认为，与拉晶法相比，象利用预先配置在容器底部的晶种引发晶体生长、逐渐向上方进行结晶、最终使全部原料熔液结晶化一类的垂直晶体生长法(例如垂直布里奇曼法(VB法))，可以在较小的温度梯度下生长晶体，因而容易获得位错等晶体缺陷少的化合物半导体单晶。在作为垂直晶体生长法的一种的垂直布里奇曼法中，以往，作为晶体生长用的容器，使用由热解氮化硼(Pyrolitic Boron Nitride，以下简称PBN)制成的坩埚，该坩埚具有收容晶种的晶种收容部、收容原料熔液的晶体生长部、以及位于晶种收容部和晶体生长部之间且朝向晶体生长部方向直径增大的增径部或者朝向晶体生长部方向截面积增大的截面积增大部。由PBN制成的晶体生长用容器，即使在进行化合物半导体单晶生长时的高温下，也不会与原料化合物反应，另外，由于具有PBN自身的纯度高等优点，尤其是对于砷化镓(GaAs)单晶生长是不可缺少的器具，为了提高化合物半导体单晶的生长条件的重现性，提高成品率，必须对该PBN制的晶体生长用容器的特性进行改善。一般认为，在垂直布里奇曼法中，重现性良好地获得单晶的关键在于对熔液与结晶部的界面(以下称为固液界面)的形状控制，而控制固液界面形状的关键在于，对晶体生长过程中的由PBN制成的晶体生长用容器内的热流的控制，即，PBN制成的晶体生长用容器的热传导系数的控制。另外，一般认为，在与PBN板的厚度方向垂直的方向和与板的厚度方向平行的方向上，具有各向异性，而且，根据PBN的制作条件等，各向异性的程度也不同。因此，也可以说，使用PBN制成的晶体生长用容器重现性良好地获得单晶的关键在于，如何对由PBN制成的晶体生长用容器的各向异性以及由制作条件等引起的各向异性的程度的不同进行控制。在特开2004-244232号公报中公开了一种晶体生长用容器以及使用该容器的单晶制造方法。该专利公报中记载了PBN制的晶体生长用容器的特性与单晶的重现性的关系，对于这种晶体生长用容器，为了提高从放入晶种部到晶体生长最终部形成全部单晶(以下称为All Single)的概率，在与构成晶体生长用容器的PBN板的厚度方向垂直的面上测定的(002)面和(100)面的X射线衍射累积强度比(I(002)/I(100))，在截面积增大部的值要小于晶种收容部和晶体生长部的值。另外，在特开平10-7485号公报中公开了一种晶体生长用容器以及使用该容器的单晶制造方法，其中，为了提高形成All Single的概率，在该容器的晶体生长部具有比增径部大的X射线衍射累积强度比(I(002)/I(100))值。另外，在特许第3250409号公报中公开了一种晶体生长用容器以及使用该容器的单晶制造方法，其中，为了提高形成All Single的概率，在晶体生长用容器的上下方向上使取向度逐渐改变(逐渐增加或降低)。这里所说的取向度，是指PBN板的厚度方向(a轴方向)的X射线衍射累积强度比(I(002)/I(100))a的值与PBN板的面的长度方向(c轴方向)的X射线衍射累积强度比(I(002)/I(100))c的值的比值。
技术实现思路
如果采用特开2004-244232号公报、特开平10-7485号公报和特许第3250409号公报中记载的PBN制晶体生长用容器，如上所述，由于所得到的化合物半导体单晶形成All Single的概率与容器的上下方向的X射线衍射累积强度比(或者取向度)的分布(变动)相关联，因此在制造时必须满足所公开的分布(变动)，十分费事。本专利技术的目的是，提供在垂直晶体生长方法中，可以更加简便地制造、不需要复杂的设备就可以控制固液界面形状的PBN制化合物半导体单晶生长用容器，以及使用该容器的化合物半导体单晶的制造方法，从而，可以提高形成All Single的概率，并且大幅度提高位错等晶体缺陷少、品质优良的化合物半导体单晶的收率。本专利技术人发现，与特开2004-244232号公报等中记载的容器上下方向上的X射线衍射累积强度比(或者取向度)的分布(变动)相比，遍及容器全体的X射线衍射累积强度比的值对于形成All Single的概率具有更强的影响，基于这一发现完成了本专利技术。本专利技术是为了实现上述目的而完成的。本专利技术提供了一种化合物半导体单晶生长用容器，该容器是由热解氮化硼(PBN)制成的化合物半导体单晶生长用容器，具有收容晶种的晶种收容部、收容原料熔液的晶体生长部、以及位于所述晶种收容部和所述晶体生长部之间且向着所述晶体生长部方向直径增大的增径部或者向着所述晶体生长部方向截面积增大的截面积增大部，其特征在于，所述的容器是用于采用垂直晶体生长法生长化合物半导体单晶的容器，在与构成所述容器的所述PBN板的厚度方向垂直的面上测定的(002)面和(100)面的X射线衍射累积强度比(I(002)/I(100))的值，在所述容器的整体上是50或50以上。另外，为了实现上述目的，本专利技术提供了使用上述本专利技术的化合半导体单晶生长用容器所制造的化合物半导体单晶。另外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了化合物半导体单晶的制造方法，其特征在于，使用上述本专利技术的化合半导体单晶生长用容器来生长化合物半导体单晶。根据本专利技术，得到不需要复杂设备就可以控制固液界面形状的、用于垂直晶体生长法的PBN制的化合物半导体单晶生长用容器，采用该容器，可以提高形成All Single的概率，并且大幅度提高位错等晶体缺陷少、品质优良的化合物半导体单晶的收率。附图说明图1是本专利技术的实施方式所涉及的化合物半导体单晶生长用容器的截面图。图2是使用本专利技术的实施方式所涉及的化合物半导体单晶生长用容器制造化合物半导体单晶的装置的结构示意图。图3是表示X射线衍射累积强度比和形成All Single的概率之间关系(试验结果)的曲线图。符号说明1PBN制坩埚(晶体生长用容器)1a晶种收容部1b增径部(截面积增大部)1c晶体生长部2晶种3GaAs多晶原料4三氧化二硼(液体密封材料)10化合物半导体单晶制造装置11反应室12惰性气体13石墨制结晶载台14下部加热器15上部加热器具体实施方式<化合物半导体单晶生长用容器的结构> 图1是本专利技术的实施方式中所涉及的化合物半导体单晶生长用容器的截面图。作为晶体生长用容器的PBN制坩埚1具有收容晶种2的晶种收容部1a；收容GaAs多晶原料3等原料熔液、三氧化二硼4等液体封闭材料的晶体生长部1c；以及，位于晶种收容部1a和晶体生长部1c之间并且向着晶体生长部1c方向直径增大的增径部1b。增径部1b也可以是向着晶体生长部1c的方向截面积增大的截面积增大部1b。一般地说，PBN制坩埚1的形状是，晶种收容部1a的截面为圆形，截面积较小，晶体生长部1c的截面为圆形，截面积较大，且二者的截面积基本是一定的；增径部1b(截面积增大部1b)的直径(截面积)，从晶种收容部1a的直径(截面积)开始逐渐增大达到晶体生长部1c的直径(截面积)。另外，PBN制坩埚1本文档来自技高网...

【技术保护点】
化合物半导体单晶生长用容器，由热解氮化硼（ＰＢＮ）制成，具有：收容晶种的晶种收容部、收容原料熔液的晶体生长部、以及位于所述晶种收容部和所述晶体生长部的中间且向着所述晶体生长部方向直径增大的增径部或向着所述晶体生长部方向截面积增大的截面积增大部，其特征在于，所述的容器是用于采用垂直晶体生长法生长化合物半导体单晶的容器，在与构成所述容器的所述ＰＢＮ板的厚度方向垂直的面上测定的（００２）面和（１００）面的Ｘ射线衍射累积强度比（Ｉ↓［（００２）］／Ｉ↓［（１００）］）的值，在所述容器的整体上为５０或５０以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：和地三千则，矢吹伸司，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]