半導体用語集

引き上げ法

英語表記:pulling method

 引き上げ法は融液からの結晶成長法の最も代表的な成長法の一つである。単純な引き上げ法の原理図を図1に示す。るつぼに収容された原料はるつぼを囲むヒータによって加熱融解される。この時の融液近傍の温度分布は図1右に示したように、融液表面中心部を融点近傍温度として、上方ほど低く、外周ほど高くなっている。この融液表面へ上方から種子結晶を接触した後、種子結晶を上方(低温部)へ引き上げることにより結晶を成長させる方法を総称して引き上げ法と呼んでいる。このように引き上げ法では、るつぼ内部で成長させるブリッジマン法などとは異なり、結晶成長がるつぼ壁との接触なしに自由空間で行われる。このため、るつぼによる機械的応力を受けないので大型で高品質な結晶をえやすいという特徴があり、電子工業用材料として用いられるバルク結晶のうち調和融解する物質の大半がこの方法により成長されている。ただし、引き上げ法では、(1)結晶形状が自動的には決まらない、(2)(垂直)一方凝固成長法であるので添加不純物濃度が成長方向に沿って変化する、(3)融解すると融液が分解・蒸発しやすい物質、たとえば揮発性元素を含む化合物半導体を含む化合物半導体の成長には工夫が必要であるなどの問題点があり、種々の工夫がされている。

(1)結晶形状の制御
 引き上げ法における結晶形状は基本的には融液表面の温度分布で決定される。したがって、図に示したようなるつぼの中心を対称軸とした回転対称をしている場合には円形の結晶が成長する。しかし、現実には温度分布の対称軸と結晶引き上げ軸とを一致させることは難しく、また回転対称な温度分布を実現するのも困難であり、いびつな結晶が成長することになる。この問題を回避するため、るつぽおよび結晶引き上げ軸を回転する手法(CZ法)が一般的に行われている。このようにして円形にされた結晶の直径制御は引き上げ速度とるつぼ温度の制御により行われている(「CZ法」の項参照)。

(2)不純物分布の改善
 不純物を含んだ固体や二元固溶体金属などの融液からの成長では、成長固体の溶質濃度Csは融液状態の溶質濃度CLとは異なることが多く、その比 k=Cs/CLを平衡分配(あるいは偏析)係数という。初期溶質濃度CL₀から成長した結晶の初期溶質濃度Cs₀はkCL₀である。融液を追加しない一方向凝固成長では、たとえば k

関連製品

「引き上げ法」に関連する製品が存在しません。

関連用語

関連特集

「引き上げ法」に関連する特集が存在しません。




会員登録すると会員限定の特集コンテンツにもアクセスできます。