ＳｉとＧａＡｓの単結晶

質問

夏休みの課題みたいなもので、ＳｉとＧａＡｓの単結晶をどのような方法で作られているのかを調べてきなさい。と言われたんですけど、チョクラルスキー法を用いるぐらいしか情報がありません(もしかしたら間違えてるかも)。
どなたか教えてください。＞＜；

回答No.3

Piazzolla · ベストアンサー

すでに解決されているかもしれませんが、
詳しそうなサイトがありましたので、
参考にしてみてください。
シリコン単結晶は、LSIの高集積化に伴い、
CZ法の問題点を改善した、
ＭＣＺ（Magnetic　Field　Applied　Czochralski）法があるようです。（マジンガーCZ法）

●http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/semicon_vacuum_tech/mokuji.htm

ここのページの以下のところをクリック。
１－１－１ 単結晶引き上げ装置（１）
１－１－１ 単結晶引き上げ装置（２）

●http://www.chem.t.u-tokyo.ac.jp/appchem/labs/kitazawa/SUPERCOM/35/35_4.html

●http://www.toshiba.co.jp/about/press/2001_05/j1501/doc_j02.htm

お礼

うわ！すごい沢山あるｗ
沢山おしえていただいてありがとうございます。
ものすごい助かります。

回答No.4

neko-yashiki

こんにちは。私はSi・GaAs両方の研究者だったことのある人間です。
その立場から、少し補足させていただきますね。

皆様がご指摘されているように、チョクラルスキー法（CZ法）およびその改良法が一般的に用いられていますが、過去にこのような問題がありました。

・1960年代
SiのCZ法引き上げで、「るつぼ」として石英を用いていた時期（「るつぼ」の歴史について調べてみると面白いですよ）、Siの融点では石英も柔らかくなって変形してしまうため、さまざまな回避技術が開発されました。
当時の応用物理学会の大会で、ソニーの菊池さん（だったかな？）という方が
「出来ました」
と発表しましたが、肝心のノウハウ部分は質問されても絶対に答えなかったので、質問者から
「あなた、科学者としての良心があるんですか？」
とまで言われた、という「事件」もありました。

・1980年代前半
GaAsのCZ法での引き上げは、まだ研究段階でした。
当時のGaAs単結晶は、
「融液をゆっくりと横に流しながら、単結晶として成長させてゆく」
という方法で作られていました。そうすると「おにぎり」状の形状の単結晶ウェハが出来ます。大きさは、最大で2インチくらいでしたでしょうか。
ちなみに、この方法では厚みを均一にするのが困難なため、回路形成などのためにレジスト塗布や露光（このあたりも調べてみると面白いですよ。ちなみに現在、300mmのSiウェハで、ウェハ内の数ミクロンの厚みの違いが問題になっています）をする時、
「均一にレジストを塗布できない」
「さっきの箇所と同じ条件では露光できない」
という問題で、実験技術が鍛えられたものです（笑）
GaAsのCZ法での製造が難しかった理由の一つには
「GaAsは非常に脆い」
「GaとAsの蒸気圧・融点が違いすぎる」
といったことがあります。このあたりも調べてみると面白いかも。

・1980年代後半
なんとかCZ法で
「丸いGaAsウェハ」
を作れるようになりかけて、GaAsデバイスの大量生産が現実的な課題になったころ、別の問題が起こりました。
GaAsウェハは非常に脆いため、Siウェハ用のLSIの搬送系に載せると、移動させただけで壊れてしまうのです。
このため、
「Si単結晶基板の上にGaAs単結晶を成長させる」
という研究が、盛んに行われました（現在は製品化されています）。
融点も格子定数も違うものを載せて、それを単結晶として成長させるのです。難しさはご想像がつくかと思います。
この「異種素材の上積み単結晶成長」を何と呼ぶかも、ちょっとした議論になりました。
当時既に、
「GaAsの上にAlGaAsを成長させる」
という技術は盛んに研究されていて、それを
「ヘテロ・エピタキシー」
と呼んでいた（現在も）のですが、こういう「ご親類」を載せる話とは訳が違いますから、
「違う話であることをはっきりさせなくては」
ということで、
「エキゾチック・エピタキシー」
という呼び名が考案されたりしました。
結局、
「ヘテロ・エピタキシー」
で落ち着いて、現在に至っています。

お礼

す、すごい。
こんな歴史がるとは知りませんでした。(驚)
とても面白かったです。
ありがとうございました。

回答No.2

jameskun

半導体工学関係（シリコンインゴット）でしょうか？
FZとはフローティングゾーン法らしいですが、98％はCZ法と書いてあります。

チョコラルスキー法は、もともと、人工のルビーを作ったインチキ技術だったのですが、半導体の需要によって、こんなに重宝してます。　種結晶を元に、巨大電流でゆっくり引き抜く、昔ながらの製造法です。

↓以下に参考ページを。

参考URL：

http://rrsys.tokai.jaeri.go.jp/hiroba/No08/DATA/hiro84.html

お礼

ＣＺシリコンとＦＺシリコンはどういうものなのか、などが書いてあって勉強になります。
また、チョコラルスキー法が元はそんなことに使われたとは知りませんでした。

回答No.1

ymmasayan

Siの場合ＣＺ法とＦＺ法があるようです。
このキーワードで検索してください。
前者が「チョクラルスキー法」です。

ついでにGaAsの情報も得られるかも知れません。

お礼

早速教えていただいてありがとうございます。

何かほかの事も沢山書いてあるので、
頑張って必要とする情報だけを探したいと思います。