| １−１−１ 単結晶引き上げ装置（２） |
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| 【技術分類】 |
| １−１ ウエーハ製造装置 |
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| 【技術の名称】 |
| １−１−１ 単結晶引き上げ装置（２） |
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| 【技術内容】 |
| ここでは、化合物半導体ウエーハの基になる化合物単結晶の引き上げ装置を取り上げる。 |
| 化合物半導体は、シリコンなどの単一元素の半導体にはない特長を持ち、電子移動度が大きく高周波特性に優れることなどから、高周波FET（Field Effect Transistor）やHEMT（High Electron Mobility Transistor）、HBT（Hetero-junction Bipolar Transistor）などの電子デバイスに用いられるもの、バンドキャップが広く発光特性を有することから発光ダイオードやレーザーダイオードといった光デバイスに用いられるものなどがある。 |
| これらの化合物半導体は、携帯電話からDVDなどの光ピックアップまで、身近な電子機器に幅広く利用されており、製造コストの低減のためにも基板の大口径化が求められている。その口径は、近年では、光デバイス用途では３インチから４インチが求められ、電子デバイス用途では国内では４インチが主流なものの欧米では６インチ化が進んでおり、８インチ単結晶も出てきている。今後ますます大口径化の要望は高まっていくものと思われる。 |
| 代表的な化合物半導体であるGaAsの単結晶の量産技術としては、石英などでできたボート状成長容器内のGaAs融液を種結晶から徐々に固化させる水平ブリッジマン法と温度傾斜法、成長容器を垂直に設置した垂直ブリッジマン法、液体封止チョクラルスキー法が実用化されている。 |
| このうち、液体封止チョクラルスキー法は、シリコン単結晶の成長などに用いられる引き上げ法の１種である。図１に概略図を示す。この方法には１−１で挙げた加圧法が用いられ、高圧容器内の坩堝にGaAs融液を入れ、その表面を液体封止材で覆い、不活性ガスを導入して加圧し、GaAs融液からのAsの分解蒸発を防ぎながら固化させて結晶引き上げをおこなう。GaAsでは0.5〜1.0×107Paの高圧がかけられるため、高圧条件下での精密な温度制御が難しく、また、結晶固化部と融液部の温度差が大きいことから転位密度は高くなる。しかし、大口径化は比較的容易である。また、この方法で得られた結晶は一般的に半絶縁性を示すが、この電気的特性は結晶成長中に取りこまれるカーボンに依存するため、カーボン濃度制御技術が重要となるが、カーボンは、ヒータなどのグラファイト製部材から事前発生するCOやCO2ガスが融液に取りこまれることで結晶中に混入し、その濃度が一定でないため、COやCO2ガスを炉内に導入することで成長雰囲気を制御する方法が採られている。 |
| 図２にこの装置の外観を示す。 |
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| 【図】 |
| 図１ 概略図 |
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| 出典：「GaAsウエーハ製造技術」、「SEAJ Jounal別冊 半導体製造装置とその最新技術II〜前編」（2002年10月30日）、大西正哉著、（社）日本半導体製造装置協会発行、20頁、図３ LEC法結晶成長装置と結晶成長法概略図 |
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| 図２ 外観 |
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| 出典：「GaAsウエーハ製造技術」、「SEAJ Jounal別冊 半導体製造装置とその最新技術II〜前編」（2002年10月30日）、大西正哉著、（社）日本半導体製造装置協会発行、20頁、図３ LEC法結晶成長装置と結晶成長法概略図 |
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| 【応用分野】 |
| 単結晶GaAsインゴットの製造 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 出典：「GaAsウエーハ製造技術」、「SEAJ Jounal別冊 半導体製造装置とその最新技術II〜前編」（2002年10月30日）、大西正哉著、（社）日本半導体製造装置協会発行、18頁〜20頁 |
| 参考資料：「半導体製造装置 用語辞典 第５版」、（2000年11月21日）、（社）日本半導体製造装置協会編、日刊工業新聞社発行、115頁〜116頁 |
