JP2000095593A - ボート法化合物半導体単結晶製造方法及びその装置 - Google Patents
ボート法化合物半導体単結晶製造方法及びその装置Info
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- JP2000095593A JP2000095593A JP10266245A JP26624598A JP2000095593A JP 2000095593 A JP2000095593 A JP 2000095593A JP 10266245 A JP10266245 A JP 10266245A JP 26624598 A JP26624598 A JP 26624598A JP 2000095593 A JP2000095593 A JP 2000095593A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多結晶化を防止でき、再現性よく単結晶を得
ることができるボート法化合物半導体単結晶製造方法及
びその装置を提供する。 【解決手段】 均熱管２０のボート状容器３の肩部３ａ
に位置する部分の下側に窓２１を形成することにより、
単結晶製造炉５からの輻射熱が均熱管２０に遮られるこ
となくボート状容器３の肩部３ａに輻射される。このた
め局所加熱ヒータ等を用いることなく局所加熱降下を得
ることができる。この結果、ボート状容器３の肩部３ａ
の底部の温度を上げることができ、固液界面の凹面化を
防止することができる。
ることができるボート法化合物半導体単結晶製造方法及
びその装置を提供する。 【解決手段】 均熱管２０のボート状容器３の肩部３ａ
に位置する部分の下側に窓２１を形成することにより、
単結晶製造炉５からの輻射熱が均熱管２０に遮られるこ
となくボート状容器３の肩部３ａに輻射される。このた
め局所加熱ヒータ等を用いることなく局所加熱降下を得
ることができる。この結果、ボート状容器３の肩部３ａ
の底部の温度を上げることができ、固液界面の凹面化を
防止することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボート法化合物半
導体単結晶製造方法及びその装置に関する。
導体単結晶製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボート法、特にＧＦ(Gradient Freeze)
法によりＧａＡｓ単結晶を製造する場合について説明す
る。
法によりＧａＡｓ単結晶を製造する場合について説明す
る。
【０００３】図３（ａ）は従来の化合物半導体単結晶製
造装置の側面断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の
Ｂ−Ｂ線断面図である。
造装置の側面断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の
Ｂ−Ｂ線断面図である。
【０００４】ボート法化合物半導体単結晶製造装置は、
種結晶１と原料としてのＧａ２とが配置され石英からな
るボート状容器３と、ボート状容器３を収容する均熱管
４と、均熱管４を覆うように配置されボート状容器３を
昇温、降温することにより化合物半導体単結晶を製造す
るための単結晶製造炉５とを備えたものである。
種結晶１と原料としてのＧａ２とが配置され石英からな
るボート状容器３と、ボート状容器３を収容する均熱管
４と、均熱管４を覆うように配置されボート状容器３を
昇温、降温することにより化合物半導体単結晶を製造す
るための単結晶製造炉５とを備えたものである。
【０００５】同図３に示す石英アンプル６内に、種結晶
１及びＧａ２を配置したボート状容器３と、Ａｓ７とを
収容した後、その石英アンプル６を真空封止する。真空
封止された石英アンプル６を、低温炉８及び高温炉９で
構成された単結晶製造炉５にセットする。単結晶製造炉
５には、その上部に結晶の放熱を促進するための目的で
放熱孔１０が形成されている。
１及びＧａ２を配置したボート状容器３と、Ａｓ７とを
収容した後、その石英アンプル６を真空封止する。真空
封止された石英アンプル６を、低温炉８及び高温炉９で
構成された単結晶製造炉５にセットする。単結晶製造炉
５には、その上部に結晶の放熱を促進するための目的で
放熱孔１０が形成されている。
【０００６】単結晶製造炉５に石英アンプル６をセット
した後、高温炉９を昇温させ、高温炉９を約１２３８
℃、低温炉８を約６００℃に設定し、Ｇａ２とＡｓ７と
を反応させることによりボート状容器３内にＧａＡｓが
合成される。ＧａＡｓが合成された後、高温炉９にある
一定の温度勾配を有する温度分布１１（図４参照）を作
り、高温炉９をこの分布形状のまま徐々に昇温させてＧ
ａＡｓを溶融化させ、種付けを実施する。種付け後、高
温炉９を徐々に降温させることにより、種結晶１側から
単結晶が成長する。
した後、高温炉９を昇温させ、高温炉９を約１２３８
℃、低温炉８を約６００℃に設定し、Ｇａ２とＡｓ７と
を反応させることによりボート状容器３内にＧａＡｓが
合成される。ＧａＡｓが合成された後、高温炉９にある
一定の温度勾配を有する温度分布１１（図４参照）を作
り、高温炉９をこの分布形状のまま徐々に昇温させてＧ
ａＡｓを溶融化させ、種付けを実施する。種付け後、高
温炉９を徐々に降温させることにより、種結晶１側から
単結晶が成長する。
【０００７】なお、図４は図３（ａ）に示した化合物半
導体単結晶製造装置の温度分布を示す図であり、横軸は
炉内位置（図３に対応した位置）を示し、縦軸は炉内温
度を示す。
導体単結晶製造装置の温度分布を示す図であり、横軸は
炉内位置（図３に対応した位置）を示し、縦軸は炉内温
度を示す。
【０００８】また、単結晶製造炉５内には炉内の温度分
布の均熱化を図るために、均熱管４を配置し、その上部
に石英アンプル６を配置するのが一般的な方法である。
布の均熱化を図るために、均熱管４を配置し、その上部
に石英アンプル６を配置するのが一般的な方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のボート法には、初期成長段階であるボート状容器の
肩部付近での固液界面形状が凹面化してしまい、結晶に
リネージが発生し多結晶化するという問題がある。
来のボート法には、初期成長段階であるボート状容器の
肩部付近での固液界面形状が凹面化してしまい、結晶に
リネージが発生し多結晶化するという問題がある。
【００１０】この原因としては以下のことが考えられ
る。
る。
【００１１】ボート状容器の肩部での成長においては、
肩部の構造上、肩部の底部が単結晶製造炉のヒータから
離れた場所に位置する。そのため、直胴部と比較してヒ
ータから受ける熱の量が少なく、底部の温度が直胴部よ
り低くなる傾向にある。その結果、肩部においては、底
部の成長が推進され、その結果固液界面が凹面化してし
まう。
肩部の構造上、肩部の底部が単結晶製造炉のヒータから
離れた場所に位置する。そのため、直胴部と比較してヒ
ータから受ける熱の量が少なく、底部の温度が直胴部よ
り低くなる傾向にある。その結果、肩部においては、底
部の成長が推進され、その結果固液界面が凹面化してし
まう。
【００１２】このような凹面化問題を解決する方法とし
て、ボート状容器の肩部に局所加熱ヒータを設置した単
結晶製造炉を検討したが、ボート法単結晶製造炉の構造
において、局所加熱ヒータが肩部以外の部分にも影響し
てしまい、思うように局所加熱ができず解決に至ってい
ない。また、局所加熱ヒータを用いることで温度制御が
複雑化してしまうという問題があった。
て、ボート状容器の肩部に局所加熱ヒータを設置した単
結晶製造炉を検討したが、ボート法単結晶製造炉の構造
において、局所加熱ヒータが肩部以外の部分にも影響し
てしまい、思うように局所加熱ができず解決に至ってい
ない。また、局所加熱ヒータを用いることで温度制御が
複雑化してしまうという問題があった。
【００１３】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、多結晶化を防止でき、再現性よく単結晶を得ること
ができるボート法化合物半導体単結晶製造方法及びその
装置を提供することにある。
し、多結晶化を防止でき、再現性よく単結晶を得ること
ができるボート法化合物半導体単結晶製造方法及びその
装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のボート法化合物半導体単結晶製造方法は、種
結晶と原料とをボート状容器に配置し、ボート状容器を
均熱管内に収容し、均熱管を単結晶製造炉で昇温、降温
することにより化合物半導体単結晶を製造するボート法
化合物半導体単結晶製造方法において、ボート状容器の
肩部に位置する部分の下側に窓を形成した均熱管を用い
て化合物半導体単結晶を製造するものである。
に本発明のボート法化合物半導体単結晶製造方法は、種
結晶と原料とをボート状容器に配置し、ボート状容器を
均熱管内に収容し、均熱管を単結晶製造炉で昇温、降温
することにより化合物半導体単結晶を製造するボート法
化合物半導体単結晶製造方法において、ボート状容器の
肩部に位置する部分の下側に窓を形成した均熱管を用い
て化合物半導体単結晶を製造するものである。
【００１５】本発明のボート法化合物半導体単結晶製造
装置は、種結晶と原料とが配置されるボート状容器と、
ボート状容器を収容する均熱管と、均熱管を覆うように
配置されボート状容器を昇温、降温することにより化合
物半導体単結晶を製造するための単結晶製造炉とを備え
たボート法化合物半導体単結晶製造装置において、均熱
管のボート状容器の肩部に位置する部分の下側に窓を形
成したものである。
装置は、種結晶と原料とが配置されるボート状容器と、
ボート状容器を収容する均熱管と、均熱管を覆うように
配置されボート状容器を昇温、降温することにより化合
物半導体単結晶を製造するための単結晶製造炉とを備え
たボート法化合物半導体単結晶製造装置において、均熱
管のボート状容器の肩部に位置する部分の下側に窓を形
成したものである。
【００１６】本発明によれば、均熱管のボート状容器の
肩部に位置する部分の下側に窓を形成することにより、
単結晶製造炉からの輻射熱が均熱管に遮られることなく
ボート状容器の肩部に輻射される。このため局所加熱ヒ
ータ等を用いることなく局所加熱降下を得ることができ
る。この結果、肩部の底部の温度を上げることができ、
固液界面の凹面化を防止することができる。
肩部に位置する部分の下側に窓を形成することにより、
単結晶製造炉からの輻射熱が均熱管に遮られることなく
ボート状容器の肩部に輻射される。このため局所加熱ヒ
ータ等を用いることなく局所加熱降下を得ることができ
る。この結果、肩部の底部の温度を上げることができ、
固液界面の凹面化を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１８】図１（ａ）は本発明のボート法化合物半導
体単結晶製造方法を適用した化合物半導体単結晶製造装
置に用いられる均熱管の一実施の形態を示す平面図、図
１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線
断面図である。
体単結晶製造方法を適用した化合物半導体単結晶製造装
置に用いられる均熱管の一実施の形態を示す平面図、図
１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線
断面図である。
【００１９】本発明は基本的には図３に示した従来のＧ
Ｆ法によるボート結晶成長を利用したものであり、従来
の均熱管の代りに本発明の均熱管を用いた点について以
下説明する。
Ｆ法によるボート結晶成長を利用したものであり、従来
の均熱管の代りに本発明の均熱管を用いた点について以
下説明する。
【００２０】本発明のボート法化合物半導体単結晶製造
方法は、種結晶１とＧａ２とをボート状容器３に配置
し、ボート状容器３を、ボート状容器３の肩部３ａに位
置する部分の下側に窓２１が形成された均熱管２０内に
収容し、均熱管２０を単結晶製造炉５で昇温、降温する
ことにより化合物半導体単結晶を製造するものである。
方法は、種結晶１とＧａ２とをボート状容器３に配置
し、ボート状容器３を、ボート状容器３の肩部３ａに位
置する部分の下側に窓２１が形成された均熱管２０内に
収容し、均熱管２０を単結晶製造炉５で昇温、降温する
ことにより化合物半導体単結晶を製造するものである。
【００２１】本発明によれば、均熱管２０のボート状容
器３の肩部に位置する部分の下側に窓２１が設けられて
いるので、単結晶製造炉５からの輻射熱が均熱管２０に
遮られることなくボート状容器３の肩部３ａに輻射され
る。このため局所加熱ヒータ等を用いることなく局所加
熱降下を得ることができる。この結果、肩部３ａの底部
の温度を上げることができ、固液界面の凹面化を防止す
ることができる。なお、窓２１の形状は図では矩形であ
るが限定されるものではない。
器３の肩部に位置する部分の下側に窓２１が設けられて
いるので、単結晶製造炉５からの輻射熱が均熱管２０に
遮られることなくボート状容器３の肩部３ａに輻射され
る。このため局所加熱ヒータ等を用いることなく局所加
熱降下を得ることができる。この結果、肩部３ａの底部
の温度を上げることができ、固液界面の凹面化を防止す
ることができる。なお、窓２１の形状は図では矩形であ
るが限定されるものではない。
【００２２】
【実施例】次に具体的な数値を挙げて説明するが限定さ
れるものではない。
れるものではない。
【００２３】結晶成長は、直径φ２インチサイズのＳｉ
ドープＧａＡｓ結晶を各１０ロット行った。
ドープＧａＡｓ結晶を各１０ロット行った。
【００２４】結晶成長方法について図３を用いて説明す
る。
る。
【００２５】石英アンプル６内にボート状容器３、種結
晶１、Ｇａ３及びＡｓ７を入れ真空封止する。真空封止
した石英アンプル６を単結晶製造炉５にセットし、単結
晶製造炉５で昇温及び反応を行い、その後、高温炉９の
温度勾配を０．５ｄｅｇ／ｃｍに設定した。この温度分
布条件により種付けを行った後、高温炉９を０．１℃／
ｈｒの速度で降温し、単結晶成長を行った。
晶１、Ｇａ３及びＡｓ７を入れ真空封止する。真空封止
した石英アンプル６を単結晶製造炉５にセットし、単結
晶製造炉５で昇温及び反応を行い、その後、高温炉９の
温度勾配を０．５ｄｅｇ／ｃｍに設定した。この温度分
布条件により種付けを行った後、高温炉９を０．１℃／
ｈｒの速度で降温し、単結晶成長を行った。
【００２６】以下、表１に結果を示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】同表に示すように本発明の均熱管２０を用
いて結晶成長を行った方が結晶の単結晶化率が高い結果
が得られた。
いて結晶成長を行った方が結晶の単結晶化率が高い結果
が得られた。
【００２９】図２（ａ）は従来の均熱管を用いた場合の
結晶ストリエーションを示す図であり、図２（ｂ）は本
発明の均熱管を用いた場合の結晶ストリエーションを示
す図である。
結晶ストリエーションを示す図であり、図２（ｂ）は本
発明の均熱管を用いた場合の結晶ストリエーションを示
す図である。
【００３０】図２（ａ）、（ｂ）より、本発明の均熱管
を用いて結晶成長を行った方が従来の均熱管を用いて結
晶成長を行った場合に比べて固液界面の凹面の度合いが
少なく、本発明の均熱管が単結晶成長に適していること
が分かる。
を用いて結晶成長を行った方が従来の均熱管を用いて結
晶成長を行った場合に比べて固液界面の凹面の度合いが
少なく、本発明の均熱管が単結晶成長に適していること
が分かる。
【００３１】本発明は、ＧＦ法による全ての化合物半導
体単結晶の製造（ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ等）に適用
可能である。またＨＢ法、ＶＢ法、ＶＧＦ法による全て
の化合物半導体単結晶製造（ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ
等）についても適用可能である。
体単結晶の製造（ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ等）に適用
可能である。またＨＢ法、ＶＢ法、ＶＧＦ法による全て
の化合物半導体単結晶製造（ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ
等）についても適用可能である。
【００３２】以上において、結晶の単結晶化に有効な固
液界面形状を形成することが可能となり、これにより多
結晶化が解消され、再現性よく単結晶を得ることができ
る。
液界面形状を形成することが可能となり、これにより多
結晶化が解消され、再現性よく単結晶を得ることができ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００３４】多結晶化を防止でき、再現性よく結晶を得
ることができるボート法化合物半導体単結晶製造方法及
びその装置の提供を実現することができる。
ることができるボート法化合物半導体単結晶製造方法及
びその装置の提供を実現することができる。
【図１】（ａ）は本発明のボート法化合物半導体単結晶
製造方法を適用した化合物半導体単結晶製造装置に用い
られる均熱管の一実施の形態を示す平面図、（ｂ）は側
面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
製造方法を適用した化合物半導体単結晶製造装置に用い
られる均熱管の一実施の形態を示す平面図、（ｂ）は側
面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】（ａ）は従来の均熱管を用いた場合の結晶スト
リエーションを示す図であり、（ｂ）は本発明の均熱管
を用いた場合の結晶ストリエーションを示す図である。
リエーションを示す図であり、（ｂ）は本発明の均熱管
を用いた場合の結晶ストリエーションを示す図である。
【図３】（ａ）は従来の化合物半導体単結晶製造装置の
側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図で
ある。
側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図で
ある。
【図４】図３（ａ）に示した化合物半導体単結晶製造装
置の温度分布を示す図である。
置の温度分布を示す図である。
１ 種結晶 ３ ボート状容器 ３ａ 肩部 ６ 石英アンプル ２０ 均熱管 ２１ 窓
Claims (2)
- 【請求項１】 種結晶と原料とをボート状容器に配置
し、該ボート状容器を均熱管内に収容し、該均熱管を単
結晶製造炉で昇温、降温することにより化合物半導体単
結晶を製造するボート法化合物半導体単結晶製造方法に
おいて、上記ボート状容器の肩部に位置する部分の下側
に窓を形成した均熱管を用いて化合物半導体単結晶を製
造することを特徴とするボート法化合物半導体単結晶製
造方法。 - 【請求項２】 種結晶と原料とが配置されるボート状容
器と、該ボート状容器を収容する均熱管と、該均熱管を
覆うように配置され上記ボート状容器を昇温、降温する
ことにより化合物半導体単結晶を製造するための単結晶
製造炉とを備えたボート法化合物半導体単結晶製造装置
において、上記均熱管のボート状容器の肩部に位置する
部分の下側に窓を形成したことを特徴とするボート法化
合物半導体単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10266245A JP2000095593A (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | ボート法化合物半導体単結晶製造方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10266245A JP2000095593A (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | ボート法化合物半導体単結晶製造方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000095593A true JP2000095593A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17428297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10266245A Pending JP2000095593A (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | ボート法化合物半導体単結晶製造方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000095593A (ja) |
-
1998
- 1998-09-21 JP JP10266245A patent/JP2000095593A/ja active Pending
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