JP2001080987A

JP2001080987A - 化合物半導体結晶の製造装置及びそれを用いた製造方法

Info

Publication number: JP2001080987A
Application number: JP25505899A
Authority: JP
Inventors: Masaya Itani; 賢哉井谷; Michinori Wachi; 三千則和地; Seiji Mizuniwa; 清治水庭
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ＶＢ法による種結晶部の成長速度の高速化、結
晶の長尺化に有効な化合物半導体結晶の製造を可能にす
ること。【解決手段】下部に種結晶載置部１ａ及び増径部１ｂを
有する成長容器１を支持部材９により加熱装置７内に支
持し、半導体融液を成長容器１内で下方から上方に向け
て徐々に固化させて単結晶を成長する垂直ブリッジマン
法による化合物半導体結晶の製造装置において、前記支
持部材９として、成長容器１を、その増径部１ｂにおけ
る中間部より上で直接に支持し、且つ成長容器１の種結
晶載置部１ａとの間に、融液側に凸の固液界面形状を得
るのに十分な所要の内部空間８を形成する構造のものを
用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体融液を結晶
成長容器内で下方から上方に向けて徐々に固化させて単
結晶を成長する垂直ブリッジマン法による化合物半導体
結晶の製造装置及びそれを用いた製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、直径φ３インチを超える大型で、
しかも転位密度の低い化合物半導体単結晶（ＧａＡｓ，
ＩｎＰなど）が得られる方法として、液体封止引上法
（ＬＥＣ法）に代わって、垂直ブリッジマン法（ＶＢ
法：Vertical Bridgman Method）が注目されている。こ
れは、半導体融液をるつぼ内で下部から上方に向けて徐
々に固化させることにより単結晶を成長する縦型の成長
法であり、成長容器を相対的に降下させて成長させるい
わゆる垂直ブリッジマン法の他、温度降下のみで成長さ
せる垂直温度勾配法（ＶＧＦ法）がある。

【０００３】この垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）では、
下部細径部たる種結晶載置部、該種結晶載置部から上方
に向けて直径が大きくなる増径部、及び該増径部から上
方に続く直胴部を有して成る成長容器を、支持部材によ
り支持して加熱装置内に配置する。そして、成長容器下
部の種結晶載置部内に種結晶を設置し、その上にＧａＡ
ｓ原料を置き、上部が高く、下部が低い温度分布を設け
た加熱装置の中で、種結晶部側の下部から上部に向かっ
て結晶固化させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、垂直ブ
リッジマン法の特長である低転位化を実現するために
は、(i) 結晶固化後に発生する熱的な歪みの抑制、(ii)
固液界面（結晶成長時の結晶固化形状を示す）が融液側
へ凹面の形状となってしまうことによる機械的な歪みの
抑制が必要となる。

【０００５】前者の点については、熱的な歪み対策の一
つとして、低温度勾配下での結晶成長が挙げられる。こ
れは、結晶固化部及び成長部を低温度勾配下でゆっくり
冷却することで冷却時の熱歪みにより発生する転位を抑
制することができるためである。

【０００６】また後者の点については、固液界面形状が
下に凸になると発生した転位が結晶の内部に向かって集
まり多結晶化しやすい条件となるため、ＶＢ法において
は凹面成長による転位の抑制、つまり固液界面形状が融
液側に凸面又は平坦となるようにすることが不可欠であ
る。

【０００７】しかし、上述した理由から、ＶＢ法での結
晶成長時は、低温度勾配下での結晶成長となるため、種
結晶部からの放熱量を多くすることができない。そのた
め、結晶成長速度を高速化すると、種結晶部側からの放
熱量が不足し、固液界面形状が融液側に凹面となってし
まう。従って、ＶＢ法で高速成長を実施した場合、単結
晶化、低転位化することが非常に困難となる。

【０００８】以上のような理由により、ＶＢ法の製法
上、ＶＢ法で成長した結晶は一般的に引上法、横型ボー
ト法よりも成長速度が遅く、長尺化した場合も成長サイ
クルが長いため非量産的であるという問題点があった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、ＶＢ法による種
結晶の成長速度の高速化、結晶の長尺化に有効な化合物
半導体結晶の製造装置及びそれを用いた製造方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成したものである。

【００１１】（１）請求項１に記載の化合物半導体結晶
の製造装置は、下部に種結晶載置部及び該種結晶載置部
から上方に向けて直径が大きくなる増径部を有する成長
容器を、支持部材により支持して加熱装置内に配置し、
半導体融液を成長容器内で下方から上方に向けて徐々に
固化させて単結晶を成長する垂直ブリッジマン法による
化合物半導体結晶の製造装置において、前記支持部材
が、前記成長容器の増径部を、その増径部における中間
部より上で直接に支持し、且つ成長容器の種結晶載置部
に接していない構造を有するようにしたものである。

【００１２】ここに垂直ブリッジマン法には、温度降下
のみで成長させるバーチカルグラジエントフリージング
法（垂直温度勾配法：ＶＧＦ法）、成長容器を相対的に
降下させて成長させるバーチカルブリッジマン法（ＶＢ
法）、さらにＡｓ圧を制御しながら成長する方式、不活
性ガス中においてＢ₂Ｏ₃で融液表面を覆いＡｓの揮散
を防ぎながら成長する方式のいずれの方法も含まれる。

【００１３】また、支持部材は、結晶受け台の形で下か
ら支持する形態の他、横から成長容器の増径部を支持す
る形態のものをも含む。

【００１４】本発明の特長の一つは、前記支持部材が、
成長容器を直接に支持している構造にある。通常、成長
容器は外周が相似形の増径部を有する高融点金属等の構
造物（ホットゾーン）により覆われ、その成長容器の下
面が下方からサセプタにより面的に支持される。本発明
では、このような熱容量の大きい部材を種結晶部の周り
に設置せず、成長容器の増径部を直接に支持するもので
ある。

【００１５】また、本発明の場合、成長容器を支持する
位置が、その増径部の中間部より上であり、且つ成長容
器の種結晶載置部に接していない構造となっているた
め、種結晶載置部からの放熱が促進される。このため固
液界面形状を融液側に凸又は平坦に維持しながら、半導
体融液を成長容器内で下方から上方に向けて徐々に固化
させて単結晶を成長させることができる。

【００１６】従って、ＶＢ法による種結晶の成長速度の
高速化を図りながら、双晶化や多結晶化の発生が極めて
少ない長尺な化合物半導体結晶を得ることができる。

【００１７】（２）請求項２に記載の化合物半導体結晶
の製造装置は、下部に種結晶載置部及び該種結晶載置部
から上方に向けて直径が大きくなる増径部を有する成長
容器を、支持部材により支持して加熱装置内に配置し、
半導体融液を成長容器内で下方から上方に向けて徐々に
固化させて単結晶を成長する垂直ブリッジマン法による
化合物半導体結晶の製造装置において、前記支持部材
が、前記成長容器の増径部を、その増径部における中間
部より上で直接に支持し、且つ成長容器の種結晶載置部
との間に、融液側に凸の固液界面形状を得るのに十分な
所要の内部空間を残した構造を有するものである。

【００１８】この発明においても、上記請求項１で述べ
たのと同じ理由から、固液界面形状を融液側に凸又は平
坦に維持することができるので、ＶＢ法による種結晶の
成長速度の高速化を図りながら、双晶化や多結晶化の発
生が極めて少ない長尺な化合物半導体結晶を得ることが
できる。

【００１９】（３）本発明の化合物半導体結晶の製造装
置において、前記支持部材は、前記成長容器とほぼ同径
の筒状の結晶受け台からなり、その結晶受け台の頂部に
より前記成長容器の増径部の上部を支持し、且つ結晶受
け台の胴部により前記種結晶載置部の周囲及び種結晶載
置部の下方に、融液側に凸の固液界面形状を得るのに十
分な所要の内部空間を形成した構造とするのがよい（請
求項３）。

【００２０】筒状の結晶受け台により成長容器の増径部
上部を支持するものであり、最も容易に固液界面形状を
融液側に凸又は平坦に維持することができる。

【００２１】（４）本発明における前記支持部材又は結
晶受け台の材質としては、セラミックス（ＳｉＣ、アル
ミナ等）又はグラファイトが使用できる（請求項４）。

【００２２】（５）請求項５に記載の化合物半導体結晶
の製造方法は、下部に種結晶載置部及び該種結晶載置部
から上方に向けて直径が大きくなる増径部を有する成長
容器を、支持部材により支持して加熱装置内に配置し、
半導体融液を成長容器内で下方から上方に向けて徐々に
固化させて単結晶を成長する垂直ブリッジマン法による
化合物半導体結晶の製造方法において、前記成長容器
を、その下部の増径部における中間部より上で前記支持
部材により直接に支持し、且つ成長容器の下方に種結晶
載置部からの放熱を促進させる所要の内部空間を形成
し、これにより固液界面形状を融液側に凸又は平坦に維
持しながら、半導体融液を成長容器内で下方から上方に
向けて徐々に固化させて単結晶を成長させるものであ
る。

【００２３】固液界面形状が融液側に凸又は平坦に維持
されるので、ＶＢ法による種結晶の成長速度の高速化を
図りながら、双晶化や多結晶化の発生が極めて少ない長
尺な化合物半導体結晶を得ることができる。

【００２４】＜本発明の要点＞垂直ブリッジマン法に
は、石英アンプル中でＡｓ圧を制御しながら成長する方
式と、不活性ガス中においてＢ₂Ｏ₃で融液表面を覆い
Ａｓの揮散を防ぎながら成長する２つの方式がある。以
下、まとめてＶＢ法と呼ぶ。

【００２５】ＶＢ法を用いた単結晶育成装置において、
熱歪みによる転位の増加を抑制するため、炉内上下方向
の温度勾配を熱歪みが発生しない低温度勾配（１〜１０
deg/cm）に設定する。原料融解後、結晶成長させるた
め、原料の入った成長容器を温度の低い領域である下部
方向へ移動させる。

【００２６】ＶＢ法結晶成長において、低転位の単結晶
を成長させるには、熱応力により発生する転位を抑制し
なければならない。そのため、固液界面を融液側に凸面
或いは平面とする必要がある。このような炉内温度環境
を実現するには、固液界面形状が融液側へ凸面或いは平
坦となるのに充分な潜熱を種結晶部側から放熱する必要
がある。上述したようにＶＢ法は低温度勾配下での成長
であるため、固液界面を融液側へ凸面、または平面とな
る程度にまで温度勾配を急峻化し、種結晶部側から放熱
量を多くすることは、通常困難である。そのため、ＶＢ
法では種結晶部側からの放熱量に見合った結晶成長速度
で成長させなければならない。その結果、ＶＢ法は他の
結晶成長法である引上法と比べると成長速度が遅いた
め、成長サイクルが長く、結晶の長尺化も時間的問題が
あり非量産的であるという問題が生してしまう。

【００２７】ＶＢ法で成長した結晶は上記のような制限
があるため、結晶長が短く、取得枚数が少ない。低価格
化、量産化するためには、結晶の長尺化、成長速度の高
速化を実施する必要がある。

【００２８】従来の成長方式として、例えば、特開平７
−ｌ４９５９２、特開平ｌ−２７８４９０等では、種結
晶部の下部に強制冷却装置を設置する方法が提案されて
いるが、装置構造の複雑化、コストアップなどの問題が
生じてしまう。

【００２９】本発明は、種結晶部側からの放熱を促進さ
せることで、(i) 固液界面を凸面（平坦）にすることを
可能とし、且つ(ii)結晶の長尺化且つ成長速度の高速化
を図ることを可能にするものであり、その方策として、
図１に示すように支持部材たる結晶受け台として、種結
晶部の周辺部から熱容量の大きい部材を取り除き、成長
容器を結晶増径部上部で支持する構造を採用するもので
ある。

【００３０】本発明で提案する上記構造の化合物半導体
結晶の製造装置を使用することで、種結晶部から潜熱を
充分に放熱させることが可能となり、固液界面の平坦化
及び、結晶成長速度の高速化を図ることが可能となる。
また、長尺化した際も、原料融液からの流入熱も十分に
放熱させることが可能となるため、長尺低転位単結晶を
成長させることも可能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。

【００３２】図１は本発明で提案するＶＢ法による化合
物半導体結晶の製造装置の概略図である。

【００３３】図１において、３はＰＢＮるつぼから成る
成長容器であり、原料の拡散を防止するため（Ａｓ、Ｐ
等が気化し拡散するのを抑制する）、石英ガラス成長容
器１に入れられ、石英ガラスキャップ２で成長容器１が
蓋されている。以下、説明の便宜上、図１の形態に関し
ては、両成長容器１及び３を一体的なものと捉え、成長
容器１で代表させて説明する。

【００３４】成長容器１は、その下部に細径部たる種結
晶載置部１ａと、該種結晶載置部から上方に向けて直径
が大きくなる増径部１ｂとを有すると共に、該増径部か
ら上方に続く筒状の直胴部１ｃを有している。

【００３５】この実施形態の場合、成長容器１は円筒形
をしており、下部に種結晶部４を載置する小径の種結晶
載置部１ａと増径部１ｂとを有する。一方、成長容器１
の支持部材は、成長容器１の直胴部１ｃとほぼ同径の筒
状の結晶受け台９からなり、その結晶受け台９の頂部９
ａにより成長容器の増径部１ｂの上部を支持し、且つ結
晶受け台９の胴部９ｂを縦方向に長く形成し、その胴部
９ｂにより種結晶載置部１ａの周囲及び種結晶載置部１
ａの下方に、融液側に凸の固液界面形状を得るのに十分
な所要の内部空間８を形成した構成となっている。

【００３６】加熱装置７はヒータ７ａ、７ｂを有する縦
型電気炉から成り、その内部温度は、上部が高く、下部
が低い温度分布とされ、結晶下部に固化温度を、上部で
原料融液を保持するように制御されている。上記成長容
器１は、結晶成長時には、この加熱装置７内に配置さ
れ、本発明で提案する支持部材である結晶受け台９に設
置される。成長容器１は電気炉内に対して縦型に配置さ
れるように高熱伝導率の下軸１３（図３参照）の結晶受
け台９に載せられ、成長容器１の荷重を増径部１ｂの上
部で支持するように配置される。この結晶受け台９の材
質としては、高熱伝導率のセラミックス（ＳｉＣ）を使
用する。

【００３７】成長容器３の種結晶載置部内に種結晶を設
置し、その上にＧａＡｓ等の結晶原料を置き、上記のよ
うに上部が高く下部が低い温度分布を設けた加熱装置の
中で、種結晶部側の下部から上部に向かって結晶固化さ
せるものである。その際、成長開始時は、上部の温度が
高く、下部の温度が低くなるように炉内上下方向の温度
勾配を熱歪みの入らないような温度勾配（１〜１０deg/
cm）に調整する。調整完了後、種結晶付を行い、成長容
器３を下げることで成長させる。

【００３８】通常、熱歪みの入らない低温度勾配下で
は、種結晶部４からの放熱が抑制されるため、成長速度
を低速化しなければならない。しかし、上記構成の製造
装置においては、所要の内部空間８が結晶受け台９内に
設けられ、これが種結晶部４から結晶増径部にかけて放
熱促進治具を設置したことと等価的に作用するため、種
結晶部４及び増径部５ｂから結晶固化に必要な潜熱を局
所的に放熱させることが可能となることから、種結晶部
下部に複雑な冷却機構を設置せずに、結晶固化する際に
発生する潜熱を種結晶部側から十分に放熱させることが
可能となり、固液界面形状が平面となるように成長させ
ることができる。成長終了後の結晶は、熱歪みが入らな
いように−２０deg/hr〜−１００deg/hrで室温まで降温
する。

【００３９】図２（ａ）、（ｂ）に本実施形態の結晶受
け台９を使用した場合の結晶固液界面形状を、そして図
２（ｃ）、（ｄ）に従来一般的に用いられている結晶受
け台を使用した場合の結晶の固液界面形状を示す。

【００４０】図２（ｃ）、（ｄ）の従来の結晶受け台を
使用した場合、増径部成長時の熱の流れは、結晶増径部
５ｂの外側に熱容量の大きい部材（ＳｉＣ製ホットゾー
ン）１４が設置されているため、図２（ｄ）に結晶中の
熱の流れ１５として示すように、結晶の下方向へよりも
結晶中心部（熱容量の小さい部分）に向かって伝わるよ
うになる。従って、結晶増径部５ｂでのみ融液に対して
凸面成長し易くなる。

【００４１】しかし、結晶増径部５ｂの固液界面１６と
ファセット成長し易い｛１１１｝方向（ファセット成長
方向）１７とが一致するため、結晶増径部５ｂではファ
セット成長し易くなり、ファセットの長さｄ（図５）は
深くなる。一般的にファセットの長さが長いほど双晶
（ツイン）１８の発生確率が高くなることが知られてい
る。つまり、図２（ｃ）、（ｄ）の場合、ファセットの
乱れによる双晶１８が発生する確率が高くなる。しか
も、図２（ｃ）の場合の直胴部５ｃの成長時では、種結
晶部４が熱容量の大きい部材１４で覆われているため、
種結晶部４側からの放熱が抑制され、融液側に凹面成長
してしまい、低転位単結晶を成長させることが困難とな
ってしまう。

【００４２】これに対し、図２（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、本実施形態の結晶受け台９を使用した場合、増径
部５ｂの成長時は結晶外側に熱容量の大きい部材１４が
存在しないため、図２（ｂ）に熱の流れ１９で示すよう
に、図２（ｄ）の場合よりも種結晶部側（下方向）ヘの
放熱量が大きくなる。熱量の収支を考慮すると増径部の
固液界面１６の形状は平坦となる。従って、ファセット
成長し易い｛１１１｝方向１７と結晶増径部５ｂの固液
界面１６とが一致しないため、図２（ｄ）の場合よりも
ファセット成長しづらくなる。そのため、結晶増径部５
ｂでのファセットの深さｄ（図５）が短くなりファセッ
トの乱れによる双晶の発生確率が低くなる。また図２
（ａ）、（ｂ）の場合、種結晶部４〜結晶増径部５ｂに
かけて輻射を遮る熱容量の大きい部材１４が存在しない
ため、種結晶部４側からの放熱を促進させることが可能
となる。このため、直胴部５ｃの固液界面形状を融液側
へ凸面或いは平坦とすることができる。

【００４３】このように、結晶受け台として、種結晶部
周辺部に熱容量の大きい部材１４を取り除き、成長容器
１を結晶増径部５ｂ上部で支持する構造の部材を用いる
ことで、低転位結晶の長尺化、高速成長が可能であり、
しかも高歩留且つ安価に化合物半導体結晶を製造するこ
とができる。

【００４４】図３はチャンバ１２内に成長容器３及び加
熱装置７を配置し、不活性ガス１１中において、成長容
器３の原料融液６の表面を三酸化硼素（Ｂ₂Ｏ₃）１０
で覆いＡｓの揮散を防ぎながら成長する製造装置として
構成した実施形態を示したものである。

【００４５】図１の実施形態の場合と同様に、下部に種
結晶載置部３ａ及び該種結晶載置部３ａから上方に向け
て直径が大きくなる増径部３ｂを有する成長容器３を、
成長容器３とほぼ同径の筒状の結晶受け台９により支持
して加熱装置７内に配置し、半導体融液を成長容器内で
下方から上方に向けて徐々に固化させて単結晶を成長す
る垂直ブリッジマン法による化合物半導体結晶の製造装
置であって、その結晶受け台９の頂部９ａにより成長容
器３の増径部３ｂの上部を支持し、且つ結晶受け台９の
胴部９ｂにより種結晶載置部３ａの周囲及び種結晶載置
部３ａの下方に、融液側に凸の固液界面形状を得るのに
十分な所要の内部空間８を形成した形態を有する。筒状
の結晶受け台９は下軸１３の頂部に固定されている。

【００４６】この図３の実施形態においても、結晶受け
台９の形状として、種結晶部４の周りに熱容量の大きな
部材１４を設置していない構造とし、且つ成長容器３を
増径部３ｂの上部で支持する構造としたので、種結晶部
４からの放熱を促進することができる。従って、この化
合物半導体結晶の製造装置を用いることにより、（ｉ）
種結晶部の下部に複雑な構造の冷却装置を設置すること
なく、結晶固液界面を凸面または平坦にすることができ
る。このため、化合物半導体結晶の長尺化、成長速度の
高速化が可能となり、（ｉｉ）増径部のファセットを安
定化させ、ファセットの乱れによる双晶の発生を抑制す
ることができる。

【００４７】

【実施例】（実施例１）ＧａＡｓ単結晶成長を、図１の
実施形態の場合を例にして説明する。石英ガラス成長容
器１の中に種結晶部４とＧａＡｓ６５００グラム及びド
ーパントであるＳｉを２．０ｇを入れた後、石英ガラス
成長容器１を真空で封じる。結晶受け台９として、上記
のように石英ガラス成長容器１の種結晶部の周りに熱容
量の大きな部材１４を設置せず、且つ石英ガラス成長容
器１の増径部１ｂの上部で支持する構造としたＳｉＣ製
結晶受け台９を用い、その上に、真空封止した石英ガラ
ス成長容器１を乗せる。

【００４８】石英ガラス成長容器１の設置終了後、成長
容器３及び石英ガラス成長容器１を加熱装置７を用いて
大気中で昇温する。種結晶部４を約１２００℃、上部原
料を約１２４５℃に調整する。原料を溶かし込んで融液
とした後、固液界面部の温度勾配を約１０℃／cmに調整
しながら、種付けを行う。種付け完了後、３mm／hrの速
度で石英ガラス成長容器１を下降させて結晶固化を行
う。全体を固化した後、加熱装置７の温度を約−３０℃
／hrで室温まで冷却し、石英ガラス成長容器１を加熱装
置７から取り出す。この方法で、直径約φ８０mm、直胴
部長さ約２００mmの長尺の低転位ＧａＡｓ単結晶を得る
ことができた。

【００４９】図４は、通常ＶＧＦ法の単結晶製造装置と
本発明で使用した製造装置における単結晶歩留を比較し
たものである。○印でプロットした曲線Ａ１、Ａ２は、
本発明の製造装置におけるファセットの深さ（mm）と双
晶の発生確立（％）との関係を、温度勾配８℃／cm（曲
線Ａ１）と３℃／cm（曲線Ａ２）をパラメータとして示
したものである。また、△印でプロットした曲線Ｂ１、
Ｂ２は従来の製造装置におけるファセットの深さ（mm）
と双晶の発生確立（％）との関係を、温度勾配８℃／cm
（曲線Ｂ１）、３℃／cm（曲線Ｂ２）をパラメータとし
て示したものである。

【００５０】両極線Ａ１とＢ１、及びＡ２とＢ２の比較
から判るように、本発明で使用した製造装置では、通常
ＶＧＦ法の単結晶製造装置に対して、双晶の発生率を１
５％から約３％に低減させることに成功した。また、凹
面成長によるに多結晶化率も６０％から約１％まで改善
することができた。

【００５１】（実施例２）図３の実施形態を採用し、チ
ャンバ１２内の不活性ガス１１中でグラファイト製加熱
装置で加熱処理する成長炉を用いて成長を行った。原
料、種結晶、及び液体封止材である酸化硼素１０をＰＢ
Ｎ製の成長容器３に入れた後、図３に示すように本発明
に従い、結晶受け台９として、種結晶部４の周りに熱容
量の大きな部材１４を設置せず、且つ成長容器３の増径
部３ｂの上部で支持する構造のグラファイト製結晶受け
台９を用い、その上に成長容器３をセットする。セット
完了後、結晶不活性ガス１１中において、実施例１と同
じ手順で、炉内雰囲気をＡｒガスに置換した後、結晶成
長を行った。成長の結果、石英アンプル使用時と同様、
直径φ４インチ、結晶長１５０mmの半絶縁性の低転位Ｇ
ａＡｓ単結晶を高歩留で成長させることができた。

【００５２】上記実施例では、ＧａＡｓの単結晶成長に
ついて述べたが、ＧａＡｓの他に、例えばＩｎＰ，Ｇａ
Ｐ等の単結晶成長に応用することも可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。

【００５４】本発明では、垂直ブリッジマン法によって
単結晶を成長する装置において、成長容器の支持部材又
は結晶受け台の構造を、種結晶部の周りに熱容量の大き
な部材を設置していない構造であって、且つ成長容器を
結晶増径部上部で支持する構造としたものであるので、
種結晶部からの放熱を促進することができる。従って、
本発明の化合物半導体結晶の製造装置又は製造方法を用
いることにより、(i)種結晶部の下部に複雑な構造の冷
却装置を設置することなく、結晶個液界面を平坦にする
ことが可能となり、結晶の長尺化、成長速度の高速化が
可能となると共に、(ii)増径部のファセットを安定化さ
せ、ファセットの乱れによる双晶の発生を抑制すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＶＢ法による化合物
半導体結晶の製造装置の概略図である。

【図２】従来の製造装置による成長例と、本発明の製造
装置による成長例の固液界面形状を比較して示した図で
ある。

【図３】本発明の他の実施形態に係るＶＢ法による化合
物半導体結晶の製造装置の概略図である。

【図４】従来例の製造装置と本発明の製造装置により製
造された結晶の良品歩留よりを比較して示した図であ
る。

【図５】ファセットの深さの説明に供する図である。

【符号の説明】

１石英ガラス成長容器１ａ種結晶載置部１ｂ増径部１ｃ直胴部３成長容器（ＰＢＮるつぼ）３ａ種結晶載置部３ｂ増径部３ｃ直胴部４種結晶部５単結晶５ｂ結晶増径部５ｃ直胴部６原料融液７加熱装置８内部空間９結晶受け台（支持部材）９ａ頂部９ｂ胴部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G077 AA02 BE44 BE46 CD02 EG18 EG25 MA04 MA05 MB04 MB21 5F053 AA11 AA26 BB06 BB35 DD03 DD11 DD20 FF04 GG01 RR03 RR04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部に種結晶載置部及び該種結晶載置部か
ら上方に向けて直径が大きくなる増径部を有する成長容
器を、支持部材により支持して加熱装置内に配置し、半
導体融液を成長容器内で下方から上方に向けて徐々に固
化させて単結晶を成長する垂直ブリッジマン法による化
合物半導体結晶の製造装置において、前記支持部材が、
前記成長容器の増径部を、その増径部における中間部よ
り上で直接に支持し、且つ成長容器の種結晶載置部に接
していない構造を有することを特徴とする化合物半導体
結晶の製造装置。
【請求項２】下部に種結晶載置部及び該種結晶載置部か
ら上方に向けて直径が大きくなる増径部を有する成長容
器を、支持部材により支持して加熱装置内に配置し、半
導体融液を成長容器内で下方から上方に向けて徐々に固
化させて単結晶を成長する垂直ブリッジマン法による化
合物半導体結晶の製造装置において、前記支持部材が、
前記成長容器の増径部を、その増径部における中間部よ
り上で直接に支持し、且つ成長容器の種結晶載置部との
間に、融液側に凸の固液界面形状を得るのに十分な所要
の内部空間を残した構造を有することを特徴とする化合
物半導体結晶の製造装置。
【請求項３】請求項２記載の化合物半導体結晶の製造装
置において、前記支持部材が、前記成長容器とほぼ同径
の筒状の結晶受け台からなり、その結晶受け台の頂部に
より前記成長容器の増径部の上部を支持し、且つ結晶受
け台の胴部により前記種結晶載置部の周囲及び種結晶載
置部の下方に、融液側に凸の固液界面形状を得るのに十
分な所要の内部空間を形成したことを特徴とする化合物
半導体結晶の製造装置。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の化合物半導体結
晶の製造装置において、前記支持部材の材質として、セ
ラミックス又はグラファイトを使用したことを特徴とす
る化合物半導体結晶の製造装置。
【請求項５】下部に種結晶載置部及び該種結晶載置部か
ら上方に向けて直径が大きくなる増径部を有する成長容
器を、支持部材により支持して加熱装置内に配置し、半
導体融液を成長容器内で下方から上方に向けて徐々に固
化させて単結晶を成長する垂直ブリッジマン法による化
合物半導体結晶の製造方法において、前記成長容器を、
その下部の増径部における中間部より上で前記支持部材
により直接に支持し、且つ成長容器の下方に種結晶載置
部からの放熱を促進させる所要の内部空間を形成し、こ
れにより固液界面形状を融液側に凸又は平坦に維持しな
がら、半導体融液を成長容器内で下方から上方に向けて
徐々に固化させて単結晶を成長させることを特徴とする
化合物半導体結晶の製造方法。