WO2006106644A1

WO2006106644A1 - ＳｉドープＧａＡｓ単結晶インゴットおよびその製造方法、並びに、当該ＳｉドープＧａＡｓ単結晶インゴットから製造されたＳｉドープＧａＡｓ単結晶ウェハ

Info

Publication number: WO2006106644A1
Application number: PCT/JP2006/306215
Authority: WO
Inventors: Yoshikazu Oshika
Original assignee: Dowa Electronics Materials Co., Ltd.
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2006-10-12
Also published as: TW200722562A; US20090098377A1; TWI359884B; DE112006000771T5; JP5216123B2; US20110059294A1; DE112006000771B4; JP2012006829A; JP5111104B2; JPWO2006106644A1; US8986446B2

Description

明細書

Siドープ GaAs単結晶インゴットおよびその製造方法、並びに、当該 Siドープ GaAs単結晶インゴットから製造された Siドープ GaAs単結晶ウェハ

技術分野

[0001] 本発明は、 GaAsデバイスの素材である GaAs単結晶ウェハ（以下、 GaAsウェハと記載する場合がある。）を製造するための Siドープ GaAs単結晶インゴット（以下、インゴットと記載する場合がある。）およびその製造方法、並びに、当該 Siドープ GaAs単結晶インゴットから製造された Siドープ GaAs単結晶ウェハに関する。

背景技術

[0002] GaAs (ガリウム砒素）デバイスの素材である GaAsウェハを製造するための、 n型導電性 GaAs単結晶のインゴットを製造するため、縦型ボート法 (縦型温度傾斜法 (VG F法)や縦型ブリッジマン法 (VB法)）による結晶成長が行なわれる。

[0003] ここで、 n型導電性のインゴットを製造する場合、当該インゴットへキャリアを提供するため、例えば Siを GaAs単結晶へドーパントとして添加する。一方、縦型ボート法によってインゴットを製造する際、揮発成分である Asがインゴットから解離するのを防ぐ目的等のため、液体封止剤として B O (酸ィ匕ホウ素）を用いる方法がある。ところが、

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この B Oと、ドーパントとして添加された Siとが反応してしまうため、インゴット中の Si

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濃度が制御しに《なるという現象が発生する。この結果、所望の好ましいキャリア濃度分布を有するインゴットを、常に安定して製造することは困難であった。本発明者等はこの課題を解決すベぐ特許文献 1において、液体封止剤中へ予め適宜量の Siを添加しておくことを提案し、特許文献 2において、液体封止剤を攪拌しながらインゴットを製造することを提案した。

[0004] 一方、製造されるインゴットは良好な結晶性を有することを要求されるため、本発明者らは特許文献 3として、るつぼの内部形状と略一致した形状に合成された GaAs原料をるつぼ内に設置し、さらに B Oをるつぼ内に設置した後、前記るつぼを加熱し

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て、 GaAs原料、ドーパント用 Si原料及び B Oを溶融する方法を提案した。

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[0005] また、特許文献 4には、ドーパント濃度均一化のための炉内温度分布形成を不要とするため、種結晶、原料、および液体封止剤を有底筒体状の成長容器へ入れ、当該成長容器を取り囲むように設けられた電気炉発熱体により上記原料を所定の温度分布で加熱して融解させ、垂直方向に化合物半導体単結晶を成長させる方法にぉ、て、ブロック状の原料に穴をあけ、その中にドーパントをチャージしたものを、上記原料として成長容器中に設置し、 n型または p型の化合物半導体単結晶を成長させることを提案している。

[0006] 特許文献 1 :特公平 3— 57079号公報

特許文献 2 :特開 2000— 109400号公報

特許文献 3：特開 2004— 137096号公報

特許文献 4：特開 2004 - 345888号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 近年、エレクトロニクス技術の進歩により、所定の範囲内のキャリア濃度を有し、さらに結晶性の高い GaAsウェハが求められるようになつてきた。当該 GaAsウェハの結晶性は、単位面積あたりのエッチピット密度（以下、 EPDと記載する場合がある。）で評価されるが、 EPDの平均が 50個 Zcm²以下、さらには 10個 Zcm²以下の結晶性を有する GaAsウェハが求められるようになつてきた。ところが、特許文献 1、 2の方法で Siがドープされたインゴットを製造しても、特にインゴットの成長の後半部分にお!ヽて EPDが高くなり、 GaAsウェハの生産性を上げることができず、当該 GaAsウェハの製造コストが高、と、う問題があった。

[0008] また、特許文献 3の方法では、製造されるインゴットにお、て、ドープが行われな!/ヽ、またはドープされるのが Si以外の元素の場合は、 EPDの低い、結晶性の高いインゴットを製造することが出来た。しかし、当該インゴットへ、ドーパントとして Siをドープすると、やはり当該インゴットの成長の後半部分にぉ、て EPDで評価した結晶性が低下してしまい、 GaAsウェハの生産性を上げることができず、当該 GaAsウェハの製造コストが高ヽと、う問題があった。

[0009] 更に、特許文献 4の方法では、 B Oと、ドーパントとして添加された Siとが反応する

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のを抑制する効果あったものの、 EPDで評価した結晶性を上げることができな、ことが明らかとなった。

[0010] そこで本発明が解決しょうとする課題は、 EPDで評価した結晶性の値が低く良好な結晶性を有する Siドープ GaAs単結晶インゴット、およびその製造方法、並びに当該 Siドープ GaAs単結晶インゴットの成長の後半部力製造された Siドープ GaAs単結晶ウェハを提供することである。

課題を解決するための手段

[0011] 上述した課題を解決するため、本発明者らは、従来の技術に係る方法において、 S iドープ GaAs単結晶のインゴットへ、ドーパントとして Siをドープすると、当該インゴットの EPDで評価した結晶性が低下してしまう原因について、鋭意研究を行った。その研究の結果、上述した液体封止剤である B Oと、ドーパントとして添加された S

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iとが反応して酸化シリコン（SiO又は SiO)を形成される際、 3Si+ 2B O→3SiO

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+ 4B、の反応が進行し Bが生成されてしまう。この生成した Bは、 GaAs中の Asと、 1 3B + 2As→B Asの反応を起こし B Asが生成する。そして、当該 B Asがスカム

13 2 13 2 13 2 として作用し、特に、インゴットの成長の後半部分において EPDで評価した結晶性が低下してしまう原因となっていたことを解明した。

[0012] 本発明者らは当該解明結果より、特許文献 3の方法を、 Siドープ GaAs単結晶のィンゴットに適用した場合、当該インゴットの EPDで評価した結晶性が低下してしまう原因についても鋭意研究を行った。その結果、予め、るつぼと内部形状と同形状を有する Siがドープされた GaAs単結晶原料を合成するため、原料合成用のるつぼ内に、 GaAs原料塊や Si片を投入し、その上に B Oを投入する。そして、当該るつぼを加

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熱したとき、融点の低い B O力まず液ィ匕して GaAs原料塊内を流れて Si片と接触し

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て反応し、上述した反応式によって、 B Asが生成しスカムとなる。このスカムは、 Si

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ドープ GaAs単結晶原料中に分散してしまうので、結局、当該 Siドープ GaAs単結晶原料を用いて、インゴットを成長させても、当該インゴットの EPDで評価した結晶性が低下してしまって!/、たことに想到した。

[0013] ここで本発明者らは、インゴットの EPDで評価した結晶性を向上させるため、スカムの発生を抑制する方法を検討した。その結果、溶融した B Oと Si片とが接触すること

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を物理的に阻止することが有効であることに想到し、本発明を完成したものである。 [0014] 即ち、課題を解決するための第 1の手段は、

Siドープ GaAs単結晶ウェハを製造するための Siドープ GaAs単結晶インゴットであつて、

前記インゴットの固化率が 0. 1の部分におけるキャリア濃度を CO. 1、当該固化率力 ^0. 8の咅分におけるキャリア濃度を CO. 8としたとき、 CO. 8/C0. 1 < 2. 0であり当該固化率が 0. 1以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が 50個 Zcm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ィンゴットである。

[0015] 第 2の手段は、

第 1の手段に記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットであって、

CO. 8/C0. 1 < 1. 4であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶インゴットである。

[0016] 第 3の手段は、

第 2の手段に記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットであって、

当該固化率が 0. 1以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が 10個 Zcm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ィンゴットである。

[0017] 第 4の手段は、

第 1から第 3の手段のいずれかに記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットであって、前記インゴットにおける当該固化率が 0. 1以上、 0. 8以下の領域において、キヤリァ濃度が 1. 0 X 10¹⁷Zcm³以上、 1. 0 X 10¹⁹Zcm³以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶インゴットである。

[0018] 第 5の手段は、

第 1から第 4の手段のいずれかに記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットにおける、前記固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域力製造された Siドープ GaAs単結晶ゥェハであって、

エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均力 50個 Zcm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ウェハである。

[0019] 第 6の手段は、

第 5の手段に記載の Siドープ GaAs単結晶ウェハであって、

エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均力 10個 /cm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ウェハである。

[0020] 第 7の手段は、

第 5または第 6の手段に記載の Siドープ GaAs単結晶ウェハであって、キャリア濃度が 1. 0 X 10¹⁷Zcm³以上、 1. 0 X 10¹⁹Zcm³以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ウェハである。

[0021] 第 8の手段は、

るつぼ内に、 GaAs原料、ドーパント用原料として Si、及び液体封止剤用原料として B Oを設置した後に加熱し、これら原料を溶融して、前記 GaAs原料融液層の上に

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前記液体封止剤層を配置させた後、所定の結晶成長を行う Siドープ GaAs単結晶ィンゴットの製造方法であって、

前記るつぼの内部形状と略一致した形状に合成された GaAs原料を作製する工程と、

当該 GaAs原料を溶融する際、当該 GaAs原料の温度の平均値より低、温度となる当該 GaAs原料の中央部内に、ドーパント用原料を設置する工程と、

当該ドーパント用原料が設置された GaAs原料をるつぼ内に設置し、さらに液体封止剤用原料をるつぼ内に設置した後、加熱する工程と、

を有することを特徴とする Siドープ GaAs単結晶インゴットの製造方法である。

[0022] 第 9の手段は、

第 8の手段に記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットの製造方法であって、前記るつぼを加熱して、 GaAs原料、ドーパント用原料、及び液体封止剤用原料を溶融した後、攪拌手段により液体封止剤を攪拌しながら GaAs単結晶を成長させることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶インゴットの製造方法である。

発明の効果

[0023] 第 1の手段の構成を有するインゴットは、固化率が 0. 1の部分力 0. 8の部分に亘る広、領域から良好な結晶性を有する GaAsウェハを製造することが出来る。この結果、 GaAsゥヱハの製造にお、て生産性向上を実現することができた。

[0024] 第 2の手段の構成を有するインゴットは、第 1の手段に加え、キャリア濃度の変動幅力 S小さい。この結果、品質のそろった GaAsウェハを高い生産性をもって製造することが出来た。

[0025] 第 3の手段の構成を有するインゴットによれば、第 1ないしは第 2の手段に加え、更に結晶性を向上させた GaAsウェハを、固化率が 0. 1の部分力も 0. 8の部分に亘る広!、領域力製造することが出来た。

[0026] 第 4の手段の構成を有するインゴットは、第 1ないしは第 3の手段に加え、固化率が

0. 1の部分力 0. 8の部分に亘る広い領域から、レーザーダイオード用途や発光ダィオード用途といったウェハに導電性がもとめられる半導体素子向けの GaAsウェハを製造することが出来た。

[0027] 第 5の手段の構成を有する GaAsウェハを得ることが出来た結果、従来の技術に比較して、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均力 50個 /cm²以下という優れた結晶性を有する GaAsウェハの生産性を、概ね 40%の向させることができた。

[0028] 第 6の手段の構成を有する GaAsウェハは、第 5の手段に加え、更に結晶性を向上させた GaAsウェハである。

[0029] 第 7の手段の構成を有する GaAsウェハは、第 5または第 6の手段にカ卩え、レーザーダイオード用途ゃ発光ダイオード用途とヽつたウェハに導電性がもとめられる半導体素子製造に適した GaAsウェハである。

[0030] 第 8の手段の構成を有するインゴットの製造方法によれば、ドーパント用 Siの周囲の GaAs原料が溶解する時点においては、ドーパント用 Siと B O融液との間には、 G

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aAs原料融液が厚く存在するので、広い固化率の領域に亘つて良好な結晶性を有するインゴットを成長させることが出来た。

[0031] 第 9の手段の構成を有するインゴットの製造方法によれば、第 8の手段に加え、広い固化率の領域に亘つてキャリア濃度の変動幅が小さなインゴットを成長させることが出来た。

発明を実施するための最良の形態 [0032] 以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。

本発明に係るインゴットは、 GaAsウェハを製造するためのインゴットである。また、本発明においてインゴットにおける固化率とは、当該インゴットの成長方向に垂直な適宜な横断切断面を仮定したとき、当該インゴットにおける種結晶側端の適宜な切断部の重量と、当該インゴットの総重量との比率である。つまり、固化率とは、当該適宜な切断面が、結晶成長装置内に設置されたるつぼ内で溶融している GaAs原料の冷却を開始し、前記 GaAsの種結晶と接触して、る側から固化を開始してインゴットを成長させる過程において、当該インゴット成長に伴う固化が、どの程度進行した時点に相当したかを示すパラメータである。従って、 GaAs原料の全体が溶融している状態を固化率 0、全て固化した状態を固化率 1とし、種結晶側から進行する固化が、全 GaAs原料の 50%まで進んだ状態であれば、固化率 0. 5とする。

[0033] ここで、当該インゴットの総重量と、当該インゴットにおける種結晶側端の適宜な切断部の重量と、当該インゴットの総重量とから、前記インゴットの製造過程において、前記種結晶と接している面から順次、結晶固化した際の固化率力 ^、くつのときの切断部分に対応するのかを求めたとき、当該固化率が 0. 1のときの切断部分におけるキャリア濃度を CO. 1、当該固化率が 0. 8のときの切断部分におけるキャリア濃度を CO. 8としたとき、 CO. 8/C0. 1 < 2. 0であり、当該固ィ匕率力0. 1以上、 0. 8以下の領域にお 1、て、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が 50個 Zcm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶のインゴットである。この構成を有する結果、本発明に係るインゴットは、固化率が 0. 1の部分力 0. 8の部分に亘る広い領域力良好な結晶性を有する GaAsウェハを製造することを実現したものである。

[0034] 一方、従来の技術に係るインゴットにおいて、上述のキャリア濃度および結晶性を有する GaAsウェハは、高々、固化率が 0. 1の部分力 0. 6の部分に亘る領域から製造されていたのに対し、固化率 0. 6から 0. 8の部分に亘る領域力も製造された Ga Asウェハを得ることが出来た結果、当該 GaAsウェハの生産性を、概ね 40%以上向上させることが出来た。

[0035] そして、本発明に係るインゴットは、 CO. 8/C0. 1 < 1. 4との構成をとることによつて、キャリア濃度の変動幅が小さぐ品質のそろった GaAsウェハを高い生産性をもつて製造することを実現したものである。そして、当該インゴットの固化率 0. 6から 0. 8 の部分に亘る領域から、上述のキャリア濃度および結晶性を有する GaAsウェハを得ることが出来た結果、当該 GaAsウェハの生産性を、概ね 40%以上向上させることが出来た。

[0036] さらに、本発明に係るインゴットは、当該固化率が 0. 1以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が 10個 Zcm²以下であるとの構成をとることによって、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が 10個 Zcm 2以下であるという更に結晶性を向上させた GaAsウェハを高い生産性をもって製造することを実現したものである。そして、当該インゴットの固化率 0. 6から 0. 8の部分に亘る領域から、上述のキャリア濃度および結晶性を有する GaAsウェハを得ることが出来た結果、当該 GaAsウェハの生産性を、概ね 40%以上向上させることが出来た

[0037] さらに、本発明に係るインゴットは、上述の構成に加えて、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗く 1. 0 X 10¹⁹とし、 GaAs融液における Bの飽和溶解量よりも少ない濃度まで低減し、 B濃度の低、GaAsウェハを高、生産性をもって製造することを実現したものである。 Bは、光を吸収する性質があるため、光学素子中における Bの濃度を低減させることで、当該光学素子の特性を向上させることができ、好ましい構成である。

[0038] さらに、本発明に係るインゴットは、上述の構成にカ卩えて、キャリア濃度が 1. 0 X 10

1⁷Zcm³以上、 1. 0 X 10¹⁹Zcm³以下である構成をとることにより、所定の導電性を有する GaAsウェハを高、生産性をもって製造することを実現したものである。当該所定の導電性を有することで、当該インゴットから製造された GaAsウェハは、レーザーダイオード用途や発光ダイオード用途に好適なものとなり、好まヽ構成である。

[0039] 次に、本発明に係るインゴットの製造方法について図面を参照しながら説明する。

図 1は、結晶成長装置 1の概略的な構成を示す縦断面図である。図 2は、るつぼ 11 の縦断面図である。結晶成長装置 1は、縦型ボート法の一つである縦型温度傾斜 (V GF)法によって GaAs単結晶を製造するものである。

[0040] 図 1に示すように、気密容器 10の内部中央には、るつぼ 11が配置される。図 2に示すように、るつぼ 11は、上端が開口した円柱部 12と、この円柱部 12の下部を塞ぐように接続された円錐部 13を備え、円錐部 13の頂点部分 (るつぼ 11の最下部）には、種結晶を挿入するための種結晶部 14が形成されている。種結晶部 14は、キャップ 5 0によって塞がれている。

[0041] 図 1に示すように、るつぼ 11は、底面が塞がれた円筒形状のるつぼ収納容器 20に収納されている。るつぼ収納容器 20は、ロッド 21の上端に支持されている。ロッド 21 の下端は、気密容器 10の下面に装着されたシールリング 22を介して、気密容器 10 の下方に突出しており、そこには回転昇降機構 23が接続してある。そして、この回転昇降機構 23の稼動により、ロッド 21を介して、るつぼ収納容器 20及びるつぼ 11を一体的に回転及び昇降させることができる。なお、シールリング 22によって、気密容器 1 0の内部は気密に保持されて!ヽる。

[0042] 気密容器 10内において、るつぼ収納容器 20の周囲を囲むように、複数のヒータ 25 が各高さに配置されている。各高さのヒータ 25は、それぞれ独立して温度制御でき、気密容器 10内において上下方向に所望の温度勾配や温度分布を形成できる。ヒータ 25の外側は断熱材 26で囲んであり、ヒータ 25の熱が効果的にるつぼ収納容器 20 に伝達されるようになって、る。

[0043] このように構成される結晶成長装置 1において、るつぼ 11の種結晶部 14に種結晶 30を挿入後、キャップ 50で種結晶部 14を塞ぎ、更に、るつぼの内部形状と略一致した形状に合成された GaAs原料であって、当該 GaAs原料の下方の中央部内に Siが収納されたもの 31B (以下、 Si収納 GaAs原料 31Bと記載する。）及び液体封止剤 32 である B Oを、るつぼ 11内に投入する。

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[0044] ここで、 Si収納 GaAs原料についてさらに説明する。

図 3は、上述した Si収納 GaAs原料に Siを収納する前の GaAsィ匕合物原料 31Aの斜視図である。この GaAsィ匕合物原料 31 Aは、円柱部 35と、円柱部 35の下端に配置された円錐台部 36からなつている。円柱部 35の直径 dは、るつぼ 11の円柱部 12 の内径以下であり、円柱部 35の高さ hは、るつぼ 11の円柱部 12の高さ以下に設定されている。円錐台部 36は、るつぼ 11の円錐部 13の内部に丁度入る傾斜角度を有している。

[0045] このような GaAsィ匕合物原料 31Aの製造方法例について図 4を用いて説明する。図 4は、高さ以外については図 2に示したるつぼ 11と内部形状が同じである合成用のるつぼ 40の内部に、 GaAsィ匕合物原料 31を合成させる原料である Ga原料 41及び As 原料 42と、 B Oなどの液体封止剤 32を投入 (チャージ)したときの断面図である。る

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つぼ 40の高さは、るつぼ 11と同じ力、もしくはそれ以上であることが望ましい。るつぼ 40の材質は、必要な耐熱性を有し、原料融液との反応性に乏しい材料、例えば窒化ホウ素（BN)系材料を用いる。なお、このように GaAsィ匕合物原料 31を合成させるるつぼ 40は、結晶成長装置 1にお!/、て結晶成長させるるつぼ 11そのものを用いても良い。

[0046] また、このように GaAsィ匕合物原料 31 Aを合成する際には、るつぼ 40の種結晶部 4 5に、種結晶 30の代りに、スぺーサ 46を配置しておく。このスぺーサ 46の材質も、必要な耐熱性を有し、原料融液との反応性に乏しい材料、例えば窒化ホウ素（BN)系材料を用いる。スぺーサ 46は、製造された GaAsィ匕合物原料 31 Aへ、後述するように Siを収納し Si収納 GaAs原料 31Bとして、るつぼ 11に投入した際に、円錐台部 36 の下端が、るつぼ 11の種結晶部 14に挿入された種結晶 30を押下げないように、円錐台部 36の下端の高さを調整する役割をはたす。図示のように、下端が開口しているるつぼ 40を用いた場合は、スぺーサ 46をるつぼ 40の下方力挿入して、るつぼ 4 0下端の開口部を塞ぐことができる。

[0047] そして、るつぼ 40内に投入した Ga原料 41及び As原料 42と液体封止剤 32等をカロ熱して溶融し、その後、固化させて合成する。こうして、図 3に示した如き GaAsィ匕合物原料 31 Aを得ることができる。このように GaAsィ匕合物原料 31 Aを製造する場合は、加熱及び冷却は必ずしもインゴット 33を製造する場合と同一の条件でなくても良い。例えば生産性を考慮し、早い速度で冷却して GaAsィ匕合物原料 31 Aを合成し、多結晶固化させても構わない。但し、溶融、固化工程で発生する酸化物や、原料中の不純物を効果的に除去するためには、インゴット 33を製造する場合と同様に縦型温度傾斜法を用い、るつぼ 40の下部から上部に向かって一方向に固化させて、くことが望ましい。

また、るつぼ 40内に液体封止剤 32も投入しているので、インゴット 33の上面には、液体封止剤 32が凝固した状態で配置された状態となる。 [0048] ここで、 GaAsィ匕合物原料へのドーパント原料設置について、図 5を参照しながら説明する。図 5は、 GaAsィ匕合物原料へ、ドーパント原料を設置する際の、斜視図である。

合成された GaAsィ匕合物原料を、るつぼ内から取り出し、 GaAsィ匕合物原料を溶融する際、当該 GaAs化合物原料の温度の平均値より低い温度となる当該 GaAsィ匕合物原料の中央部内に、ドーパント用原料を設置する。ドーパント原料を設置する場所は、実際に GaAsィ匕合物原料を加熱して溶解する際の、原料中心軸での成長方向での温度分布に対して、その平均値よりも低い場所にくるように設定する。当該構成をとることで、ドーパント Siの周りのドーナッツ板が溶解するタイミングを遅らせることが出来、この結果、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が 10個 Zcm²以下であるという優れた結晶性を有するインゴットを製造することが出来るからである。尚、前記 GaAs化合物原料の温度の平均値の求め方、およびドーパント用原料の設置場所の求め方につ!ヽては後述する。

[0049] GaAsドーナッツ板 37は、 GaAsィ匕合物原料 31と同組成、円柱部 35と同外径を有し、厚みは例えば 10mm、ド—ナッツ状の内孔 38の径は例えば 20mmである。ここで、 GaAsドーナッツ板 37を円柱部 35と円錐台部 36との間に挟み込む際、ド—ナッツ状の内孔 38内に、所定のドーパント原料である Si39を収納する。ここで、 GaAsドーナッツ板 37の厚みおよびド—ナッツ状の内孔 38の径は、ドーパント 39がその内孔 3 8の内部に収まる寸法としておく。

[0050] GaAs化合物原料へのドーパント原料設置の後、当該原料を結晶成長装置のるつぼに投入するが、この投入を、図 6を参照しながら説明する。図 6は、結晶成長装置のるつぼに投入された GaAs化合物原料の断面図である。

図 6に示すように、結晶成長装置 1のるつぼ 11へ、 GaAsドーナッツ板 37に囲まれた Si39が設置された Si収納 GaAs原料 31Bが投入される。このとき、 Si収納 GaAs原料 31Bの上部には、液体封止剤 32の原料も設置される。るつぼ 11の種結晶部 14には、種結晶 30を挿入されている。この場合、図 6に示すような下部が開口したるつぼ 11であれば、下方力も種結晶 30を挿入して、開口部をキャップ 50で塞げば良い。これにより、容易に種結晶部 14に種結晶 30を配置することができる。 [0051] こうして、 31収納0&八3原料31 を、るつぼ 11内に実質的に隙間の無い状態で投入することができる。なお、図 4にて説明したるつぼ 40内で GaAsィ匕合物原料 31を固化させる際に、るつぼ 40の種結晶部 45にスぺーサ 46を配置していたことにより、円錐台部 36の下端の高さが調整されているので、図 6で Si収納 GaAs原料 31Bをるつぼ 11に投入した際に、円錐台部 36の下端力るつぼ 11の種結晶部 14に挿入された種結晶 30を押下げる心配がない。

[0052] そして図 1に戻り、 Si収納 GaAs原料 31Bをるつぼ 11内に投入し、種結晶部 14に種結晶 30を挿入した状態で、当該るつぼ 11をるつぼ収納容器 20内にセットし、気密容器 10の内部を所定の圧力に昇圧後、ヒータ 25で加熱し、所定の温度分布を作成し、 Si収納 GaAs原料 31 B全体を加熱する。

[0053] るつぼ加熱を開始した場合、まず B Oが溶解し、大部分は Si収納 GaAs原料 31B

2 3

の上部に液ィ匕して滞留する力一部は、るつぼ 11と Si収納 GaAs原料 31Bとの隙間を通って、るつぼ下部にも到達すると考えられる。一方、ドーパント 39は、るつぼの内部形状と略一致した形状を有する Si収納 GaAs原料 31Bの、下部の中央内部に収納されているので、両者が接触することは物理的に阻止されている。るつぼの温度がさらに上昇すると、温度分布に従い、 Si収納 GaAs原料 31Bの上部力も溶解が始まる力こうなると、 GaAs原料融液より比重の軽い B O融液は、るつぼ 11の上部へ押し

2 3

上げられてしまう。るつぼの温度がさらに上昇し、ドーパント 39の周囲の GaAs原料が溶解する頃には、ドーパント 39と液体封止材 32である B O融液との間には、 GaAs

2 3

原料融液が厚く存在するので原料融液中の B濃度は低ぐスカムの発生も起こらない

[0054] 次に、各ヒータ 25の温度制御により、るつぼ 11内にて融液となった GaAsィ匕合物原料中に温度勾配を形成させ、縦型温度傾斜法に従って原料融液を冷却し、種結晶 3 0に接触している最下部から GaAsィ匕合物原料を徐々に冷却して固化させ、インゴット 33を成長させていく。この、インゴット 33が成長を開始するときには、ドーパントが G aAs原料融液中に拡散しており、その一部は液体封止材 32と接触する力 GaAs融液を介して接触するため、局所的な B濃度上昇は起こらず、スカムの発生は、事実上無視することができる。結果インゴット全体で B濃度がひくぐかつスカムの発生および粗大化が抑制され、結果として、インゴット全体で所望のキャリア濃度を有し、かつ、EPDの値で評価して良好な結晶性を有するインゴット 33を成長させることが出来た尚、必要に応じて回転昇降機構 23の稼動によりるつぼ 11を回転及び昇降させながら、インゴット 33を成長させても良い。

こうして、 GaAsィ匕合物原料全体が固化してインゴット 33に変化した後インゴット 33 を冷却し、るつぼ 11内力もインゴット 33を取り出す。

[0055] 以上の構成により、 Si収納 GaAs原料 31Bの溶解が完了する迄、ドーノント 39と液体封止剤 32との接触を、物理的に回避することができる。この結果、 Siと溶融状態の B Oとが直接接触し、 3S1+ 2B O→3SiO +4Bなる反応が起こり、溶解前の GaA

2 3 2 3 2

sと接触している部分にて局所的に Bが高濃度で存在し、 13B + 2As→B As、の

13 2 化学反応が進行し B Asの組成を有するスカムが生成し、インゴット 33の成長時に

13 2

おいて融液内の Bを取り込んで粗大化し、核発生の起点となり、結局は転位が生成されるという、一連の反応を抑制することができると考えられるからである。即ち、本発明においては、 Siと溶融状態の B Oとが接触するのは、 GaAs化合物原料の溶解が完

2 3

了した後であるので、 Siは、既に溶融状態の GaAs化合物で十分に希釈された状態になった後に、 B Oと接触する。この結果、上述の Bを生成する化学反応の発生頻

2 3

度を著しく低減されることにより、融液中の B濃度を低減し、スカムの生成および粗大化を抑制できるので、インゴットの成長における後半部の領域においても、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均を 10個 Zcm²以下とすることが出来た。

[0056] この結果、製造されたインゴットの総重量と、前記インゴットにおける種結晶側端の適宜な切断部の重量と、他端の適宜な切断部の重量とから、前記インゴットの製造過程において、前記種結晶と接している面から順次、結晶固化した際の固化率を求めたとき、前記インゴットにおける当該固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均力 10個 Zcm²以下であるインゴットを製造することが出来た。

[0057] ここで、本発明と前記インゴットにおける固化率との関連について、簡単に説明する従来の技術では、当該固化率が、例えば実質製品となる固化率 0. 1以上 0. 6未満のようなインゴット成長の前期段階においては、エッチピットの生成を始めとする結晶成長の乱れは比較的少ないが、固化率が 0. 6以上となるインゴット成長の後期段階にお、ては、結晶成長の乱れが顕著となってきて、た。

従って、当該インゴットにおいて、固化率の値力 ^、くつのところ迄、良品のウェハとして使用可能かということが、ウェハの生産性および生産コストに大きな影響を与えることとなる。

[0058] 上述の製造方法により製造されたインゴット 33は、例えば転位密度が、最大値で 2 00個 Zcm²以下、平均で 10個以下 Zcm²の低転位密度となる。なお、 Si収納 GaAs 原料 31Bの形状は、必ずしもインゴット 33と同一の形状でなくても良いが、溶融前（結晶成長装置 1において Si収納 GaAs原料 31Bを加熱溶融させる前）における Si収納 GaAs原料 31Bの表面積力その Si収納 GaAs原料 31Bを用いて製造されるインゴット 33の表面積の 5倍以下であるのが良い。溶融前の Si収納 GaAs原料 31Bの表面積が、それから製造されるインゴット 33の表面積の 5倍以下であれば、 GaZAs比率の変動を抑えることができ、当該効果によっても成長させたインゴット 33内の転位発生率を抑制し、低転位密度のインゴット 33を安定して製造することが出来るからである。また、当該構成を採ることで、るつぼ 11に対する単位体積あたりの投入量が上がり、製造効率も上げることができる。なお、 GaZAs比率がより安定した、より低転位密度のインゴット 33を得るためには、溶融前の Si収納 GaAs原料 31Bの表面積が、それから製造されるインゴット 33の表面積の 2倍以下が望まぐ 1. 5倍以下が更に望ましい。

[0059] さらに好ましいことに、当該方法で製造したインゴットは、固化率が 0. 6以上、 0. 8 以下の領域において、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗く 1. 0 X 10¹⁹であることが判明した。これは、上述した本発明の構成により、スカムの形ゃ融液への取り込みで GaAs 化合物単結晶内に輸送されて、た Bを、著しく低減することが出来た効果の 1つの結果であると考えられる。

[0060] 以上、本発明の好ましい実施の形態を説明した力本発明はここに例示した形態に限定されない。例えば、所定のドーパント 39を収納した GaAsィ匕合物原料 31を得るために、上述した GaAsドーナッツ板 37を用いることに代えて、 GaAsィ匕合物原料 3 1の下方に、所定径と深さとを有する穿孔を設け、当該穿孔内に所定の所定のドーパント 39を収納した後、 GaAsィ匕合物原料で当該穿孔を閉塞する構成としても良い。

[0061] ここで、本発明のさらに異なる実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図 7は、図 1を用いて説明した結晶成長装置 1の構成有し、且つ攪拌部材を有する結晶成長装置 101を示す縦断面図である。図 7において、図 1にて説明したものと同様の構成を有する部分は同一の符号を付して、説明を省略する。

[0062] 気密容器 10の上部には上部ロッド 102を貫通させる貫通孔が形成され、この貫通孔にシールリング 111が嵌め込まれており、上部ロッド 102が気密容器 10の気密を維持しつつ上下及び回転運動ができるようになって、る。

[0063] 上部ロッド 102は、図示しない駆動機構によって精密な上下動作および回転動作ができるようになっており、その先端部には回転軸 121が接続され、回転軸 121には撹拌板 110が取り付けられ攪拌部材 120となっている。尚、この攪拌板 110を構成する部材の最下部を攪拌板下端 119とする。ここで、撹拌板 110は、必要な耐熱性を有し、原料融液と反応しにくい材料、例えば、カーボン (C)や pBN (PyrolyticBN)等が好ましく用いられる。

[0064] ここで、液体封止材 32である B O層を攪拌部材 20により攪拌することで、優れた

2 3

品質のインゴットを製造できることができる機構について説明する。

[0065] ヒータ 25制御により、るつぼ 11内において溶融している Siが拡散した GaAsの融液部 31は、種結晶 30と接している部分から固化を始める。この固化の際、ドーパントである Siはその偏析係数に従い、固化部よりも融液部に多く存在することとなる。固化の進行に伴い、固化部は増大する一方、融液部は減少していく。すると融液部の Si 濃度は益々上昇していくこととなるため、結晶成長後半における Si濃度は指数関数的に増加するため、製造されるインゴットにおいて、固化率 0. 1におけるキャリア濃度 CO. 1と固化率 0. 8におけるキャリア濃度 C0、 8の比 CO. 8/C0. 1 > 10なるキヤリア濃度分布を生み出している原因であると考えられた。

[0066] ここで、本願発明者らは、この液体封止材 32を、攪拌部材 120を用いて強制的に攪拌し、所定の割合を保ちながら液体封止材 32に融液部中の Siを吸収させることを行った。融液中の Siを液体封止剤である B Oに吸収させた場合、前述した反応式

2 3

によって、 Bが融液中に取り込まれる。し力しながら、前述した通り、そもそも成長開始直後の GaAs融液中の B濃度が飽和溶解度に比べて十分に低いことと、 B Oを攪拌

2 3 しても局所的に B濃度が上昇することがないため、スカムの発生および粗大化を抑えることができる。この結果、上述した EPDで評価した結晶性の値が良好な上に、 Si濃度が 1. 0 X 10¹⁷〜1. 0 X 10¹⁹である Siドープ GaAs単結晶ウェハを製造することが出来た。

[0067] そして、当該 B O層を攪拌部材により攪拌する構成をとつたことで、キャリア濃度分

2 3

布の発生を抑制することに成功し、所望のキャリア濃度として前述の CO. 8/C0. 1 < 1. 4なる良好なキャリア濃度分布を有しながらも、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が、 10個 Zcm²以下である Siドープ GaAs単結晶インゴットを製造することが出来た。

[0068] ここで、 GaAsィ匕合物原料 31Aの温度の平均値の求め方、およびドーパント用原料の設置場所の求め方について、図 8を参照しながら説明する。

図 8は、横軸に温度、縦軸に GaAsィ匕合物原料における円錐台部と種結晶との接点からの距離をとり、 GaAsィ匕合物原料の各位置の温度をプロットしたグラフである。尚、参考のため、グラフの左側に、 GaAsィ匕合物原料の断面を記載した。

[0069] GaAs化合物原料を加熱する際、当該原料中の所定点 β力上部が一定温度 a°C 、円錐台部 36と種結晶との接点が、種結晶の融点と同一か、若干高めの温度である b°Cとなるように設定される。このとき、当該原料の温度プロファイル zは、昇温部 Xと定温部 yとを有することとなる。実際には、当該温度プロファイル zは、予め、原料を融解した状態で、中央部に熱電対を挿入し、上下に移動させて求めるとともに、所望の温度プロファイル zを得ることの出来るヒーターの加熱条件を求めておくこととなる。ここで、当該原料液面の位置を αとしたとき、温度の平均値 (ave) °Cは、次式で求めることが出来る。

式：（ave) °C =b +〔（a— b) x — j8 ) + (a— b) X j8 Χ 1/2] / α

例えば、 a= 1350。C、 b = 1270。C、 = 300mm, j8 = 50mm、であれば（ave) °C = 1343°Cとなる。次に、当該（ave) °Cの値を図 8に wとして記入し、 wと xとの交点の位置を γとしたとき、ドーパント用原料は、当該 γまたは γよりも下部の位置に設置することが好ましい。即ち、当該 GaAsィ匕合物原料の温度の平均値より低い温度となる当該 GaAs原料の中央部内に、ドーパント用原料を設置することとなる。

当該構成をとることで、ドーパントである Siの周りのドーナッツ板等の GaAsが溶解するタイミングを遅らせることが出来るからである。この結果、 γを超えた上部（GaAs 化合物原料の温度の平均値より高い温度となる当該 GaAs原料の中央部内）に、ド一パント用原料を設置した場合に比較して、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均を、 1Z7程度の 10個 Zcm²以下に抑制することが出来た。

[0070] 以上説明した本発明は、縦型温度傾斜法に限らず、縦型ブリッジマン法など、他の方法にも適用することができ、また、縦型ボート法に限らず、横型ボート法においても、本発明を適用することができる。

実施例

[0071] 以下、実施例を用いて、本発明をさらに説明する。

(実施例 1)

まず、 GaAsィ匕合物原料を別の合成炉 (るつぼ)で合成した。合成した GaAsィ匕合物原料の表面積を、その GaAsィ匕合物原料を用いてその後に結晶成長させた GaAs単結晶の表面積で割った値は 1. 05である。合成した GaAs化合物原料を切断調整し、さらに円筒部と円錐部とに切断した。そして当該切断部に、当該円筒部と同外径を有するドーナッツ型であって、当該ドーナッツの内孔に Siドーパントを収納した GaAs 化合物原料を挟み込んだ。この挟み込む位置は、後述する当該 GaAs化合物原料加熱の際の温度プロファイルより、平均温度（ave) °Cを求めたところ 1298°Cであったので、この温度に相当する位置より下部の位置（当該位置の温度は 1281°Cと算出された。）とした。尚、 GaAsィ匕合物原料の総重量は 6. 9kgであり、 Siドーパント収納量は 200wtppmとなる量を収納した。

[0072] 単結晶成長装置のるつぼに種結晶を挿入した後に、 Siドーパントを収納した GaAs 化合物原料をるつぼに投入した。そして、液体封止剤として無水ホウ酸 (B O )を 36

2 3

5g投入した。このようにして準備されたるつぼを単結晶成長装置のるつぼ収納容器にセットし、ヒータにより原料を加熱した。その時の温度分布としては、円錐台部と種結晶との接点で 1270°Cにし、所定点 β力も上部を一定温度の 1310°Cに設定した。このとき平均温度（ave)°Cは 1298°Cとなった。そこで、温度プロファイルより、 1298 °C以下となる領域を求め、当該領域に Siドーパントを収納した。尚、本実施例においては当該位置を 1281°Cの位置とした。溶融後、液体封止剤を原料融液の上部に配置させた状態で、縦型温度傾斜法により融液を固化、結晶成長させた。このとき、原料と液体封止剤との界面から 5mmの距離を保持して液体封止剤中に攪拌羽根を設置し、 2rpmで回転させて攪拌成長を行った。

その際の融液と固化結晶との界面における温度勾配は 3°CZcm、融液と固化結晶との界面の上昇速度は 3mmZhrとした。

[0073] こうして得られたインゴットのキャリア濃度は、固化率 0. 1の領域 (CO. 1)で 0. 9 X 1 0¹⁸Zcm²、固ィ匕率 0. 8の領域（CO. 8)で 1. 1 X 10¹⁸Zcm²であり、 CO. 8/C0. 1 = 1. 22であった。

また、当該インゴットを成長方向と垂直にスライス研磨し、 300°Cの KOHに浸漬することによって転位密度を計測したところ、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値は、 9個 Zcm² であった。一方、同領域における、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 0. 87 X 10¹

/ cmであつ 7こ。

[0074] 上述した実施例 1と同様の試験を 10回繰り返して行い、同様の測定を行った。

その結果、いずれの場合も、 CO. 8/C0. 1< 1. 4であった。そして、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値は、 0〜： L0個 Zcm²であり、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 0. 6 5 X 10¹⁹〜0. 89 X 10¹⁹/cm³であった。

[0075] (実施例 2)

実施例 1にて説明したのと、同様の装置、原料を用いるが、 Siドーパントを GaAsィ匕合物原料へ挟み込むとき、 1281°Cの位置ではなく 1327°Cの位置へ設置した。この後も実施例 1と同様の操作を行って GaAsインゴットを製造した。

得られた GaAsインゴットのキャリア濃度は、固化率 0. 1の領域 (CO. 1)で 0. 9 X 1

固ィ匕率 0. 8の領域（CO. 8)で 1. 1 X 10¹⁸Zcm²であり、 CO. 8/CO. 1 = 1. 22であった。

また、ヱツチピット密度で評価した結晶性の値は、 10個 /cm²であった。一方、同領域における、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 0. 93 X 10¹⁹Zcm³であった。

[0076] 上述した実施例 2と同様の試験を 10回繰り返して行い、同様の測定を行った。その結果、いずれの場合も、 CO. 8/CO. 1 < 1. 4であった。そして、エッチピット密度で評価した結晶性の値は、 0〜： L0個 Zcm²であった。

[0077] (比較例 1)

実施例 1にて説明したのと、同様の装置、原料を用いるが、当該 GaAsィ匕合物原料を別の合成炉で合成することなく破砕原料として単結晶成長装置のるつぼに投入し、 Siドーパントも当該破砕原料中へ通常の投入を行った。この時の Siドーパント投入量は 280wtppmとした。

この他の条件は実施例 1と同様にして GaAsインゴットを得た。

[0078] こうして得られた GaAsインゴットのキャリア濃度は、固化率 0. 1の領域（CO. 1)で 0 . 9 X 10¹⁸/cm²、固化率 0. 8の領域（CO. 8)で 1. 1 X 10¹⁸Zcm²であり、 CO. 8/ CO. 1 = 1. 22であった。

また、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エツチピット密度で評価した結晶性の値は、 250個 Zcm²であった。一方、同領域における、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 130 X 10¹⁹Zcm³であった。

[0079] 上述した比較例 1と同様の試験を 10回繰り返して行い、同様の測定を行った。

その結果、いずれの場合も、 CO. 8/CO. 1 < 1. 4であった。そして、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値は、 150〜400個 Zcm²であり、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 52 X 10¹⁹〜550 X 10¹⁹/cm³であった。

[0080] (比較例 2)

実施例 1と同様に GaAsィ匕合物原料を別の合成炉で合成し、 GaAsィ匕合物原料としたが、 Siドーパント原料を GaAsィ匕合物原料中の下方内部に収納せず、通常の投入を行った。この時の Siドーパント投入量は 260wtppmとした。また、攪拌操作は行わずに結晶成長を行い、それ以外は、実施例 1にて説明したのと、同様の装置、原料を用い同様の操作を行ってインゴットを得た。

こうして得られた GaAsインゴットのキャリア濃度は、固化率 0. 1の領域 (CO. 1)で 0 . 9 X 10¹⁸Zcm²、固ィ匕率 0. 8の領域（CO. 8)で 12. 3 X 10¹⁸Zcm²であり、 CO. 8 /CO. 1 = 13. 7であった。

また、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エツチピット密度で評価した結晶性の値は、 45個 Zcm²であった。一方、同領域における、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 2. 5 X 10¹⁹Zcm³であった。

[0081] 上述した比較例 2と同様の試験を 10回繰り返して行い、同様の測定を行った。

その結果、いずれの場合も、 CO. 8/C0. 1 > 10であった。そして、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値は、 12〜48個 Zcm²であり、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 2. 5 X 10¹⁹〜4. 7 X 10¹⁹/cm³であった。

[0082] (比較例 3)

実施例 1と同様に GaAsィ匕合物原料を別の合成炉で合成し、 GaAsィ匕合物原料としたが、 Siドーパント原料を GaAsィ匕合物原料中の下方内部に収納せず、通常の投入を行った。この時の Siドーパント投入量は 260wtppmとした。それ以外は、実施例 1 にて説明したのと、同様の装置、原料を用い同様の操作を行ってインゴットを得た。

[0083] こうして得られたインゴットのキャリア濃度は、固化率 0. 1の領域 (CO. 1)で 0. 9 X 1

固ィ匕率 0. 8の領域（CO. 8)で 1. 1 X 10¹⁸Zcm²であり、 CO. 8/C0. 1 = 1. 22であった。

また、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エツチピット密度で評価した結晶性の値は、 75個 Zcm²であった。一方、同領域における、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 3. 2 X 10¹⁹Zcm³であった。

[0084] 上述した比較例 3と同様の試験を 10回繰り返して行い、同様の測定を行った。

その結果、いずれの場合も、 CO. 8/C0. 1 < 1. 4であった。そして、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値は、 65〜360個 Zcm²であり、 B濃度の 4乗 ZSi濃度の 3乗の値は、 3 . 0 X 10¹⁹〜16 X 10¹⁹Zcm³であった。

[0085] (比較例 4)

実施例 1にて説明したのと、同様の装置、原料を用いるが、 Siドーパントを GaAsィ匕合物原料へ挟み込むとき、 1281°Cの位置ではなく 1310°Cの位置（図 8にて説明した βの位置)へ設置した。この後も実施例 1と同様の操作を行ってインゴットを製造した。

得られたインゴットのキャリア濃度は、固化率 0. 1の領域 (CO. 1)で 0. 9 X 10¹⁸/c m²、固ィ匕率 0. 8の領域（CO. 8)で 1. l X 10¹⁸Zcm²であり、 CO. 8/C0. 1 = 1. 2

2であった。

また、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エツチピット密度で評価した結晶性の値は、 69個 Zcm²であった。

[0086] 上述した比較例 4と同様の試験を 10回繰り返して行い、同様の測定を行った。

その結果、いずれの場合も、 CO. 8/C0. 1 < 1. 4であった。そして、当該インゴットにおける固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値は、 60〜300個 Zcm²であった。

図面の簡単な説明

[0087] [図 1]結晶成長装置の概略的な構成を示す縦断面図である。

[図 2]るつぼの縦断面図である。

[図 3]Siを収納する前の GaAsィ匕合物原料の斜視図である。

[図 4]GaAsィ匕合物原料合成用のるつぼに Ga原料及び As原料等を投入したときの断面図である。

[図 5]GaAsィ匕合物原料へドーパント原料を設置する際の斜視図である。

[図 6]結晶成長装置のるつぼに投入された GaAsィ匕合物原料の断面図である。

[図 7]攪拌部材を有する結晶成長装置を示す縦断面図である

[図 8]GaAsィ匕合物原料の各位置の温度を示すグラフである。

符号の説明

[0088] 1.結晶成長装置

10.気密容器 11.るつぼ

12.るつぼの円柱部

13.るつぼの円錐部

14.種結晶部

20.るつぼ収納容器

21.ロッド、

22.シーノレリング

23.回転昇降機構

25. ヒータ

26.断熱材

30.種結晶

31A. GaAs化合物原料 31B. Si収納 GaAs原料

32.液体封止剤

33.インゴット

35.円柱部

36.円錐台部

37. GaAsドーナッツ板

38.ドーナッツ状の内孔

39.ドーパント

40.るつぼ

41. Ga原料

42. As原料

45.種結晶部

46. スぺーサ

50.キャップ

101.攪拌部材を有する結

102.上部ロッド 6306215 no.攪拌板

111.シーノレリング

119.攪拌板下端

120.攪拌部材

121.回転軸

Claims

請求の範囲

[1] Siドープ GaAs単結晶ウェハを製造するための Siドープ GaAs単結晶インゴットであつて、

前記インゴットの固化率が 0. 1の部分におけるキャリア濃度を CO. 1、当該固化率力 ^0. 8の咅分におけるキャリア濃度を CO. 8としたとき、 CO. 8/C0. 1 < 2. 0であり当該固化率が 0. 1以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が 50個 Zcm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ィンゴット。

[2] 請求項 1に記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットであって、

CO. 8/C0. 1 < 1. 4であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶インゴット。

[3] 請求項 2に記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットであって、

当該固化率が 0. 1以上、 0. 8以下の領域において、エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均が 10個 Zcm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ィンゴット。

[4] 請求項 1から 3の!、ずれかに記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットであって、前記インゴットにおける当該固化率が 0. 1以上、 0. 8以下の領域において、キヤリァ濃度が 1. 0 X 10¹⁷Zcm³以上、 1. 0 X 10¹⁹Zcm³以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶インゴット。

[5] 請求項 1から 4のいずれかに記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットにおける、前記固化率が 0. 6以上、 0. 8以下の領域力製造された Siドープ GaAs単結晶ウェハであって、

エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均力 50個 Zcm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ウェハ。

[6] 請求項 5に記載の Siドープ GaAs単結晶ウェハであって、

エッチピット密度で評価した結晶性の値の平均力 10個 Zcm²以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ウェハ。

[7] 請求項 5または 6に記載の Siドープ GaAs単結晶ウェハであって、キャリア濃度が 1. 0 X 10¹⁷Zcm³以上、 1. 0 X 10¹⁹Zcm³以下であることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶ウェハ。

[8] るつぼ内に、 GaAs原料、ドーパント用原料として Si、及び液体封止剤用原料として B Oを設置した後に加熱し、これら原料を溶融して、前記 GaAs原料融液層の上に

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当該ドーパント用原料が設置された GaAs原料をるつぼ内に設置し、さらに液体封止剤用原料をるつぼ内に設置した後、加熱する工程と、を有することを特徴とする Si ドープ単結晶インゴットの製造方法。

[9] 請求項 8に記載の Siドープ GaAs単結晶インゴットの製造方法であって、

前記るつぼを加熱して、 GaAs原料、ドーパント用原料、及び液体封止剤用原料を溶融した後、攪拌手段により液体封止剤を攪拌しながら GaAs単結晶を成長させることを特徴とする Siドープ GaAs単結晶インゴットの製造方法。