JP2001163695A - Heater for growing single crystal and device for producing compound semiconductor single crystal using the same - Google Patents

Heater for growing single crystal and device for producing compound semiconductor single crystal using the same

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JP2001163695A
JP2001163695A JP35200799A JP35200799A JP2001163695A JP 2001163695 A JP2001163695 A JP 2001163695A JP 35200799 A JP35200799 A JP 35200799A JP 35200799 A JP35200799 A JP 35200799A JP 2001163695 A JP2001163695 A JP 2001163695A
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JP
Japan
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heater
single crystal
compound semiconductor
heater wire
crystal
Prior art date
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JP35200799A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Mizuniwa
清治 水庭
Hiroshi Sasahen
博 佐々辺
Masaya Itani
賢哉 井谷
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater for growing a single crystal, with which the temperature difference in the circumferential direction at the abutting part of a high-temperature furnace and a low-temperature furnace is made small and a crystal almost free from dislocations over whole crystal can be obtained, and to provide a device for producing a compound semiconductor single crystal using the heater. SOLUTION: In a vertical type heater for growing a single crystal, which is obtained by spirally forming a heater wire 13 and used in a vertical Bridgeman method and a device for producing a compound semiconductor single crystal using the heater, the heater wire 13 is horizontally arranged in each turn and the connecting part between adjacent turn parts is formed in the inclined form or the right-angled form and further the length of the connecting part is set to be <=1/10 of the length of one turn.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、GaAs等の低転
位化合物半導体単結晶を成長させる垂直ブリッジマン法
に使用される単結晶成長用ヒータ及びそれを用いた化合
物半導体単結晶の製造装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single crystal growth heater used in a vertical Bridgman method for growing a low dislocation compound semiconductor single crystal such as GaAs and an apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal using the same. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体の結晶を成長させる方法と
して、垂直ブリッジマン(VB)法と呼ばれる成長法が
知られている。
2. Description of the Related Art As a method for growing a compound semiconductor crystal, a growth method called a vertical bridgeman (VB) method is known.

【0003】図4にVB法に使用される垂直ブリッジマ
ン(VB)装置の断面図を示す。
FIG. 4 is a sectional view of a vertical Bridgman (VB) device used in the VB method.

【0004】図4に示すように、VB装置は、垂直に起
立して設けられ内部に化合物半導体材料が配置されるP
BNるつぼ5を収容する石英アンプル4と、そのPBN
るつぼ5内に配置された化合物半導体材料を加熱すべく
石英アンプル4の周りを囲むように設けられた螺旋状の
発熱線(ヒータ線)1を有するヒータ11、及びそのヒ
ータ11の周りを囲むように設けられた筒体状の断熱材
3からなる、上下2段に重ねられた電気炉10とから主
に構成されている。
As shown in FIG. 4, a VB device is provided vertically upright and has a compound semiconductor material disposed therein.
Quartz ampoule 4 containing BN crucible 5 and its PBN
A heater 11 having a spiral heating wire (heater wire) 1 provided to surround a quartz ampoule 4 to heat a compound semiconductor material disposed in a crucible 5, and to surround the heater 11. And an electric furnace 10 composed of a tubular heat insulating material 3 provided in the upper and lower parts and stacked in two upper and lower stages.

【0005】この電気炉10は、上段の高温炉10Aと
下段の低温炉10Bとからなり、それらの電気炉10の
中には、石英アンプル4を下側から支持するための下軸
12が設けられている。
The electric furnace 10 includes an upper high-temperature furnace 10A and a lower low-temperature furnace 10B. In the electric furnace 10, a lower shaft 12 for supporting the quartz ampule 4 from below is provided. Have been.

【0006】また、石英アンプル4に収容されたPBN
るつぼ5は、その内部に下側から順に、種結晶(シー
ド)6、結晶7、原料溶融物8、B2 3 9の化合物半
導体材料が配置されている。
Also, the PBN housed in the quartz ampoule 4
In the crucible 5, a compound semiconductor material such as a seed crystal (seed) 6, a crystal 7, a raw material melt 8, and B 2 O 3 9 are arranged in this order from the lower side.

【0007】このVB装置により化合物半導体の単結晶
を成長させる際には、高温炉10Aの中で原料を溶か
し、シード付けを行った後、下軸12を下げて低温炉1
0B側へ石英アンプル4を下降させることにより、単結
晶成長を行う。
When a single crystal of a compound semiconductor is grown by the VB apparatus, the raw material is melted and seeded in a high-temperature furnace 10A, and the lower shaft 12 is lowered to lower the low-temperature furnace 1A.
The single crystal is grown by lowering the quartz ampoule 4 to the 0B side.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このVB法
は、低転位の結晶を得られやすい方法として知られてい
る。
The VB method is known as a method that can easily obtain crystals with low dislocation.

【0009】しかしながら、従来のVB装置は、高温炉
10Aと低温炉10Bを上下に重ねる構成であるため、
それらの間に突合せ部分10tが生じ、この突合せ部分
10tで温度分布が不均一になって結晶に転位が発生し
てしまう。
However, the conventional VB apparatus has a configuration in which the high-temperature furnace 10A and the low-temperature furnace 10B are vertically stacked.
An abutting portion 10t is formed between them, and the temperature distribution becomes non-uniform at the abutting portion 10t, causing dislocation in the crystal.

【0010】この突合せ部分10tは、ヒータ線1から
ヒータ端子2を取り出すためや、ヒータ11そのものを
支持するために必要であり、さらに上下方向の温度勾配
をとるため、すなわち結晶成長時の固液界面を突合せ部
分10tかその少し上方に位置させることが一般である
ため、この部分で発生する転位は、この構成において避
けられなかった。
The abutting portion 10t is necessary to take out the heater terminal 2 from the heater wire 1 and to support the heater 11 itself, and to take a vertical temperature gradient, that is, a solid-liquid during crystal growth. Since the interface is generally located at or slightly above the abutting portion 10t, dislocations occurring at this portion were unavoidable in this configuration.

【0011】そのため、従来は、電気炉10の端面ぎり
ぎりまでヒータ線1を巻いておくことができず、少なく
とも片側20mm程度、高温炉10A下部と低温炉10
B上部を合わせると、40mm程度はヒータ線1の無い
部分が生じており、通常、この部分は、断熱材で埋めて
外方向への熱の逃げを防ぐ構造とされていたが、このよ
うにヒータ線1の無い部分からの熱の放出を防止して
も、突合せ部分10tで発生する転位を防止することが
できなかった。
For this reason, conventionally, the heater wire 1 cannot be wound up to the very end of the electric furnace 10, and at least about 20 mm on one side, the lower part of the high-temperature furnace 10A and the low-temperature furnace 10
When the upper part of B is combined, a portion without the heater wire 1 is generated for about 40 mm, and this portion is usually buried with a heat insulating material to prevent heat from escaping outward. Even if the heat release from the portion without the heater wire 1 was prevented, the dislocation generated at the butted portion 10t could not be prevented.

【0012】そこでこの原因を検討した結果、結晶欠陥
に影響してくるのは、実は、ヒータ線1の無い突合せ部
分10tそのものではなく、そのヒータ線1の無い部分
が、場所によって(周方向で)変わってしまうことが問
題となることが分かった。
Therefore, as a result of studying the cause, it is not actually the butted portion 10t having the heater wire 1 itself that affects the crystal defect, but the portion without the heater wire 1 depends on the location (in the circumferential direction). It turned out that changing was a problem.

【0013】このことについて詳述すれば、従来のヒー
タ線1は螺旋状に形成されているために、ヒータ線1の
手前側と奥側とでは1ピッチ分の上下位置の差が生じて
しまい、このヒータ線1の上下位置の差が原因となり、
固化後の結晶の冷却過程で、部分的な温度分布の不均一
が生じ、結晶中に転位が発生してしまうのである。
More specifically, since the conventional heater wire 1 is formed in a spiral shape, a difference of one pitch between the near side and the far side of the heater wire 1 occurs. , Due to the difference in the vertical position of the heater wire 1,
During the cooling process of the crystal after solidification, partial non-uniform temperature distribution occurs, and dislocations occur in the crystal.

【0014】図5、図6に一般的なヒータの斜視図を示
す。
FIGS. 5 and 6 are perspective views of a general heater.

【0015】図5に示すように、このヒータは、ヒータ
線21の両端部21tを上下同じ位置にして全体の巻き
数を揃えたものであるが、このように構成しても、手前
側のヒータ線21と奥側のヒータ線21との上下位置の
差をなくすることはできない。
As shown in FIG. 5, this heater has both ends 21t of the heater wire 21 arranged at the same position in the upper and lower portions and has the same total number of windings. It is not possible to eliminate the difference in the vertical position between the heater wire 21 and the heater wire 21 on the back side.

【0016】また、図4に示すように、このヒータにあ
っては、手前側のヒータ線31と奥側のヒータ線31と
で上下位置の差を有するだけでなく、ヒータ線31の両
端部31tに挟まれる部分とそれ以外の部分とでは巻き
数に1ピッチ分の差が生じてしまう。
As shown in FIG. 4, this heater not only has a vertical position difference between the front heater wire 31 and the rear heater wire 31, but also has both ends of the heater wire 31. There is a difference of one pitch in the number of turns between the portion sandwiched by 31t and the other portion.

【0017】このヒータ線1の上下位置の差の改善策と
して、石英アンプル4の周りを、SiCなどの均熱管で
覆うことも行ってみたが、結晶(ウェハ)の一部分だ
け、どうしても低転位にはならないことが分かった。
As a measure for improving the difference between the upper and lower positions of the heater wire 1, the area around the quartz ampoule 4 was covered with a soaking tube made of SiC or the like. It turned out not to be.

【0018】具体的には、φ3”(直径3インチ:7.
62cm)Siドープ結晶の場合、大部分では転位密度
のレベルがほとんど100コ/cm2 レベルであるのに
対して、一部分では1,000〜2,000コ/cm2
である。
Specifically, φ3 ″ (3 inches in diameter: 7.
62 cm) In the case of Si-doped crystals, the dislocation density level is mostly at the level of 100 co / cm 2 for the most part, whereas it is 1,000 to 2,000 co / cm 2 for the part.
It is.

【0019】そこで、本発明の目的は、高温炉と低温炉
の突合せ部分における周方向の温度差を少なくし、結晶
全体で低転位の結晶を得るための単結晶成長用ヒータ及
びそれを用いた化合物半導体単結晶の製造装置を提供す
ることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a heater for growing a single crystal for reducing a circumferential temperature difference in a butt portion between a high-temperature furnace and a low-temperature furnace to obtain a low dislocation crystal in the whole crystal, and to use the heater. An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、垂直ブリッジマン法に使用され、
ヒータ線が略螺旋状に形成された縦型の単結晶成長用ヒ
ータにおいて、各ターンのヒータ線が水平に配置されて
いると共に、ターン同士の接続部が斜め又は直角に形成
されており、かつ、その接続部の長さが1ターン長の1
/10以下であるものである。
To solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is used in a vertical Bridgman method,
In the vertical type single crystal growth heater in which the heater wire is formed in a substantially spiral shape, the heater wire of each turn is horizontally arranged, and the connection between the turns is formed obliquely or at a right angle, and , The length of the connection is one turn long
/ 10 or less.

【0021】請求項2の発明は、上記ヒータ線の材質が
金属、炭素、又はセラミックス製であるものである。
According to a second aspect of the present invention, the material of the heater wire is made of metal, carbon, or ceramics.

【0022】請求項3の発明は、垂直ブリッジマン法に
使用され、ヒータ線がほぼ螺旋状に形成された縦型の単
結晶成長用ヒータを用いた化合物半導体単結晶の製造装
置において、各ターンのヒータ線が水平に配置されてい
ると共に、ターン同士の接続部が斜め又は直角に形成さ
れており、かつ、その接続部の長さが1ターン長の1/
10以下であるものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal using a vertical single crystal growth heater which is used in a vertical Bridgman method and in which a heater wire is formed in a substantially spiral shape. Are arranged horizontally, the connection between the turns is formed obliquely or at a right angle, and the length of the connection is 1/1 of the length of one turn.
It is 10 or less.

【0023】すなわち、本発明の要点は、ヒータ線の1
ピッチ分の温度差を無くすために、1ターンごとのヒー
タ線は完全に水平に置き、上下隣りのヒータ線との繋ぎ
合せ(接続部)は、ヒータ周長の少なくとも1/10以
下の長さの部分で斜め又は直角に接続される構造とした
ことにある。この接続部は、ヒータ線の材料に応じて折
り曲げても、溶接しても良く、さらに成形しても良い。
That is, the gist of the present invention is that one of the heater wires
In order to eliminate the temperature difference corresponding to the pitch, the heater wire for each turn is completely horizontal, and the connection with the heater wire adjacent above and below (the connection portion) is at least 1/10 or less of the heater circumference. At a point where they are connected obliquely or at right angles. This connection portion may be bent, welded, or formed in accordance with the material of the heater wire.

【0024】上記構成によれば、ヒータ線全体の9/1
0以上を占める接続部以外の部分では、ヒータ線が水平
に配置されているために、周方向での温度差がなくな
り、転位が発生しない。
According to the above configuration, 9/1 of the entire heater wire is provided.
In portions other than the connection portion occupying 0 or more, since the heater wires are arranged horizontally, there is no temperature difference in the circumferential direction, and no dislocation occurs.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0026】図2に本発明にかかるVB装置の概略図を
示す。
FIG. 2 is a schematic diagram of a VB apparatus according to the present invention.

【0027】図2に示すように、垂直に起立して設けら
れ内部に化合物半導体材料が配置されるPBNるつぼ5
を収容する石英アンプル4と、そのPBNるつぼ5内に
配置された化合物半導体材料を加熱すべく石英アンプル
4の周りを囲むように設けられた螺旋状の発熱線(ヒー
タ線)13を有するヒータ15、及びそのヒータ15の
周りを囲むように設けられた筒体状の断熱材3からな
る、上下2段に重ねられた電気炉20とから主に構成さ
れている。
As shown in FIG. 2, a PBN crucible 5 is provided standing upright and has a compound semiconductor material disposed therein.
And a heater 15 having a spiral heating wire (heater wire) 13 provided so as to surround the quartz ampoule 4 to heat the compound semiconductor material disposed in the PBN crucible 5. And an electric furnace 20 composed of a cylindrical heat insulating material 3 provided so as to surround the heater 15.

【0028】図1に、このヒータ15の斜視図を示す。FIG. 1 is a perspective view of the heater 15.

【0029】図1に示すように、本発明にかかるヒータ
15は、φ8(直径8mm)のカンタAPM線で形成さ
れ、周長の1/10以下の長さwが切り欠かれた円環状
のヒータ線13cが、所定の間隔を隔てて多数垂直に配
置された加熱部と、加熱部全体がほぼ螺旋状に接続され
るように、円環状のヒータ線13cの一端部とその上下
隣のヒータ線13cの他端部とを斜め又は直角に接続す
る接続部13sと、ヒータ線13cと外部の電源とを接
続するためのヒータリード線2とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the heater 15 according to the present invention is formed of a circular APM wire having a diameter of 8 mm (diameter: 8 mm), and is formed in an annular shape having a length w of 1/10 or less of the circumference. One end of the annular heater wire 13c and the heaters adjacent to the upper and lower heaters are arranged so that the heaters 13c are vertically arranged with a large number of heater wires 13c at predetermined intervals, and the entire heating portion is connected almost spirally. It is composed of a connecting portion 13s for connecting the other end of the wire 13c obliquely or at a right angle, and a heater lead wire 2 for connecting the heater wire 13c to an external power supply.

【0030】このヒータ線13cは、接続部13sの長
さwがヒータ周長の1/10以下であるが、これは、そ
れより長く斜めに接続すると周方向の均熱性は良好とは
言えなくなり、結晶が低転位に成長しにくくなるためで
ある。
The heater wire 13c has a connection portion 13s having a length w of 1/10 or less of the heater circumference. However, if the connection is made obliquely longer than that, the circumferential uniformity cannot be said to be good. This is because the crystal is unlikely to grow to low dislocations.

【0031】さらに、電気炉20は、上段側の高温炉2
0Aと下段側の低温炉20Bとからなり、それらの電気
炉20の中には、石英アンプル4を下側から支持するた
めの下軸12が設けられている。
Further, the electric furnace 20 is an upper high-temperature furnace 2.
The electric furnace 20 includes a lower shaft 12 for supporting the quartz ampule 4 from below.

【0032】また、石英アンプル4に収容されたPBN
るつぼ5は、その内部に下側から順に、種結晶(シー
ド)6、原料溶融物8、B2 3 9の化合物半導体材料
が配置されている。
The PBN housed in the quartz ampoule 4
In the crucible 5, a seed crystal (seed) 6, a raw material melt 8, and a compound semiconductor material of B 2 O 3 9 are arranged in this order from the lower side.

【0033】次に、作用について述べる。Next, the operation will be described.

【0034】このVB装置により化合物半導体の単結晶
を成長させる際には、PBNるつぼ5の下端に種結晶6
を設置し、その上に、原料溶融物8とB2 3 9を入
れ、石英アンプル4内に真空封じする。そして、この石
英アンプル4を下軸12の上に載置した後、高温炉20
Aと低温炉20Bの中に設置する。その後、高温炉20
Aと低温炉20Bを加熱してこれらの炉間に温度勾配を
発生させる。
When a single crystal of a compound semiconductor is grown by the VB apparatus, the seed crystal 6 is placed on the lower end of the PBN crucible 5.
Is placed, and the raw material melt 8 and B 2 O 3 9 are put thereon, and sealed in a quartz ampule 4 under vacuum. Then, after placing this quartz ampule 4 on the lower shaft 12,
A and placed in the low-temperature furnace 20B. Then, the high temperature furnace 20
A and the low temperature furnace 20B are heated to generate a temperature gradient between these furnaces.

【0035】この加熱のとき、電気炉20の突合せ部2
0tでは、ヒータ15のヒータ線13が水平に配置され
ていることにより、周方向で温度差が生じない。
At the time of this heating, the butt 2 of the electric furnace 20
At 0t, no temperature difference occurs in the circumferential direction because the heater wires 13 of the heater 15 are arranged horizontally.

【0036】さらに、その状態で下軸12を徐々に下降
させることにより、種結晶6と原料溶融物8との間に結
晶7が成長する。
Further, by gradually lowering the lower shaft 12 in this state, the crystal 7 grows between the seed crystal 6 and the raw material melt 8.

【0037】そして、成長した結晶全体が低温炉20B
の中に移動した後、下軸12の下降を停止し、室温まで
徐冷することにより、所望の大きさの単結晶が製造され
る。
Then, the entire grown crystal is transferred to the low-temperature furnace 20B.
, The lower shaft 12 stops descending, and is gradually cooled to room temperature, whereby a single crystal having a desired size is manufactured.

【0038】このようにして製造された単結晶は、結晶
成長時に周方向で温度差がない状態で成長したので、ウ
ェハに切り出されときに、転位の面内ばらつきが小さ
い。
Since the single crystal thus produced has grown without any temperature difference in the circumferential direction during the crystal growth, when cut into wafers, the in-plane variation of dislocations is small.

【0039】以上説明したように、本発明によれば、低
転位結晶ウェハを製造することができるので、低転位ウ
ェハが要求される半導体レーザ用のウェハを提供できる
と共に、歩留が向上して量産性が向上する。
As described above, according to the present invention, since a low dislocation crystal wafer can be manufactured, a wafer for a semiconductor laser requiring a low dislocation wafer can be provided, and the yield can be improved. Mass productivity is improved.

【0040】次に、本実施の形態の変形例を説明する。Next, a modified example of this embodiment will be described.

【0041】図3に、各段の接続部同士を垂直方向に接
続したヒータを示す。
FIG. 3 shows a heater in which the connecting portions of the respective stages are connected vertically.

【0042】図3に示すように、このヒータ17は、全
周の1/10以下の長さ部分が切り欠かれた円環状のヒ
ータ線17cが所定の間隔を隔てて多数垂直に配置され
た加熱部と、これらの円環状のヒータ線17cの一端部
同士と他端部同士をそれぞれ垂直に接続する接続部17
hと、ヒータ線17cと外部の電源とを接続するための
ヒータリード線2とから構成されている。
As shown in FIG. 3, the heater 17 has a large number of annular heater wires 17c, each of which has a length of not more than 1/10 of the entire circumference thereof, cut out at predetermined intervals. A heating portion, and a connecting portion 17 for vertically connecting one end and the other end of each of the annular heater wires 17c.
h, and a heater lead wire 2 for connecting the heater wire 17c to an external power supply.

【0043】この場合、最上段側のヒータ線17cと最
下段側のヒータ線17cの抵抗値に大きな差が生じない
ように、接続部17hの材料には銅等の抵抗値が低いも
のを用いるのが好ましい。
In this case, a material having a low resistance value such as copper is used as the material of the connection portion 17h so that a large difference does not occur between the resistance values of the uppermost heater wire 17c and the lowermost heater wire 17c. Is preferred.

【0044】このように構成することにより、本実施の
形態と同様に周方向の温度差がなくなり、転位の発生を
低減できると共に、ヒータの製造が容易になる。
With this configuration, as in this embodiment, there is no difference in temperature in the circumferential direction, the occurrence of dislocations can be reduced, and the heater can be easily manufactured.

【0045】また、本実施の形態ではヒータ線13cは
太い1本の線を巻いたものを用いたが、細い線をコイル
状に巻いたものを図1に示したような形状に成形しても
良く、さらにヒータ線13cの材質は、金属、炭素、セ
ラミックス等が用いられる。
In this embodiment, the heater wire 13c is formed by winding a single thick wire, but a thin wire wound in a coil shape is formed into a shape as shown in FIG. Further, as the material of the heater wire 13c, metal, carbon, ceramics or the like is used.

【0046】また、本実施の形態では縦型のヒータにつ
いてのみ述べたが、横型のヒータについても同様の効果
が得られると考えられる。
Although only the vertical heater is described in the present embodiment, it is considered that the same effect can be obtained with the horizontal heater.

【0047】次に、本発明と従来技術との転位密度を比
較する。
Next, the dislocation densities of the present invention and the prior art will be compared.

【0048】まず、この比較実験にあたり、実施例とし
て、図2に示した装置を用いて後述する条件でGaAs
単結晶を製造し、また比較例として、図4に示した装置
を用いて実施例と同じ条件でGaAs単結晶を製造し
た。
First, in this comparative experiment, as an example, GaAs was used under the conditions described later using the apparatus shown in FIG.
A single crystal was produced, and as a comparative example, a GaAs single crystal was produced using the apparatus shown in FIG. 4 under the same conditions as in the example.

【0049】(実施例)原料として3000gのGaA
sを用いてSiドープ単結晶成長を行った。
(Example) 3000 g of GaAs as a raw material
s was used to grow a Si-doped single crystal.

【0050】PBNるつぼの下端に種結晶を設置し、そ
の上に原料GaAsポリ3000gとドーパントSi
1.5gと、B2 3 50gを入れ、石英アンプル内に
真空封じした。この石英アンプルを下軸の上に置いた
後、高温炉と低温炉の中に設置した。その後、GaAs
を加熱して溶解させ、シード付けを行った後、下軸を3
mm/hrの速度で下降させた。そして、200mm下
降させて、結晶全体が低温炉(約1180℃)の中に移
動した後、移動を停止し、室温まで徐冷した。尚、炉間
の部分の最大温度勾配は約5.0deg/cmであっ
た。
A seed crystal is placed at the lower end of the PBN crucible, and 3000 g of GaAs poly raw material and dopant Si
And 1.5g, put B 2 O 3 50g, was vacuum sealed in a quartz ampoule. After placing this quartz ampule on the lower shaft, it was placed in a high-temperature furnace and a low-temperature furnace. Then, GaAs
Is melted by heating and seeding is performed.
It was lowered at a speed of mm / hr. Then, the crystal was lowered by 200 mm, and the entire crystal was moved into a low-temperature furnace (about 1180 ° C.). Then, the movement was stopped and the crystal was gradually cooled to room temperature. The maximum temperature gradient between the furnaces was about 5.0 deg / cm.

【0051】結晶成長終了後、石英アンプルを開封し、
φ3”(直径3インチ:7.62cm)、長さ100m
mの結晶を取り出した。
After completion of the crystal growth, the quartz ampule is opened,
φ3 ”(diameter 3 inches: 7.62 cm), length 100 m
The crystals of m were taken out.

【0052】そして、これら実施例と比較例のGaAs
単結晶のシード側とテール側からウェハを切り出し、特
性を測定した。
The GaAs of these examples and the comparative example
The wafer was cut out from the seed side and the tail side of the single crystal, and the characteristics were measured.

【0053】その結果、実施例の転位密度は、両方とも
全面にわたり、転位密度(EPD)の平均が100コ/
cm2 未満、転位密度(EPD)の最大が500コ/c
2以上であった。転位の面内ばらつきは見られなかっ
た。尚、キャリア濃度は、シード側で1.0×1018
-3であった。
As a result, the dislocation densities of the examples were all over the entire surface, and the average dislocation density (EPD) was 100
cm 2 , maximum dislocation density (EPD) 500 / c
m 2 or more. No in-plane variation of dislocation was observed. The carrier concentration is 1.0 × 10 18 c on the seed side.
m -3 .

【0054】これに対して、比較例の転位密度は、シー
ド側のウェハの一部のみ転位密度(EPD)が約200
0コ/cm2 であった。この部分以外は転位密度(EP
D)が100コ/cm2 未満であった。テール側は、全
面の転位密度(EPD)が100コ/cm2 未満であっ
た。そして、転位の多い部分を調査した結果、高温炉と
低温炉の突合せ部分でヒータの無い部分に段差が発生し
ている場所(図4の右側近傍)と転位の多い部分とが一
致していることが分かった。これは、結晶固化後に不均
一に冷却された部分に発生したと考えられる。
On the other hand, the dislocation density of the comparative example is such that only a part of the seed-side wafer has a dislocation density (EPD) of about 200.
It was 0 cells / cm 2 . The dislocation density (EP
D) was less than 100 pieces / cm 2 . On the tail side, the entire surface had a dislocation density (EPD) of less than 100 cores / cm 2 . Then, as a result of investigating a portion having many dislocations, a portion where a step is generated in a portion where the high temperature furnace and the low temperature furnace have no heater and where there is no heater coincides with a portion having many dislocations. I understood that. This is considered to have occurred in a portion that was cooled unevenly after solidification of the crystal.

【0055】このように、実施例と比較例とでは平均の
転位密度は大幅には変わらないが、転位密度が最大とな
る部分では、実施例は比較例の1/4以下の低転位であ
ることが分かる。
As described above, although the average dislocation density is not significantly changed between the example and the comparative example, in the portion where the dislocation density is maximum, the example has a low dislocation of 1/4 or less of the comparative example. You can see that.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、BV法に
おいて、比較的簡単に低転位結晶が得られる。これによ
り、低位結晶ウェハが要求される半導体レーザ用のウェ
ハの量産性が向上する。
In summary, according to the present invention, low dislocation crystals can be obtained relatively easily by the BV method. This improves the mass productivity of semiconductor laser wafers that require low-order crystal wafers.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる単結晶成長用ヒータの斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view of a heater for growing a single crystal according to the present invention.

【図2】図1の単結晶成長用ヒータを用いた化合物半導
体単結晶の製造装置の断面図である。
2 is a cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal using the single crystal growth heater of FIG.

【図3】図2の単結晶成長用ヒータの変形例の斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view of a modification of the single crystal growth heater of FIG. 2;

【図4】従来発明にかかる化合物半導体単結晶の製造装
置の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of an apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal according to a conventional invention.

【図5】従来の単結晶成長用ヒータの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a conventional single crystal growth heater.

【図6】従来の単結晶成長用ヒータの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a conventional single crystal growth heater.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13 ヒータ線 13s 接続部 13 Heater wire 13s Connection

フロントページの続き (72)発明者 井谷 賢哉 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 Fターム(参考) 4G077 AA02 BE46 CD02 EG18 MB04 MB22 5F053 AA11 BB06 BB13 BB60 DD03 FF04 GG01 HH04 LL03 RR03Continued on the front page (72) Inventor Kenya Iya 5-1-1, Hidaka-cho, Hitachi-shi, Ibaraki F-term in the Hidaka Plant of Hitachi Cable, Ltd. (Reference) 4G077 AA02 BE46 CD02 EG18 MB04 MB22 5F053 AA11 BB06 BB13 BB60 DD03 FF04 GG01 HH04 LL03 RR03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 垂直ブリッジマン法に使用され、ヒータ
線が略螺旋状に形成された縦型の単結晶成長用ヒータに
おいて、各ターンのヒータ線が水平に配置されていると
共に、ターン同士の接続部が斜め又は直角に形成されて
おり、かつ、その接続部の長さが1ターン長の1/10
以下であることを特徴とする単結晶成長用ヒータ。
In a vertical single crystal growth heater used in a vertical Bridgman method and having a heater wire formed in a substantially spiral shape, a heater wire of each turn is horizontally arranged and a turn of each turn is provided. The connecting portion is formed obliquely or at a right angle, and the length of the connecting portion is 1/10 of the length of one turn.
A single crystal growth heater characterized by the following.
【請求項2】 上記ヒータ線の材質が金属、炭素、又は
セラミックス製である請求項1に記載の単結晶成長用ヒ
ータ。
2. The heater for growing a single crystal according to claim 1, wherein the material of the heater wire is made of metal, carbon, or ceramics.
【請求項3】 垂直ブリッジマン法に使用され、ヒータ
線が略螺旋状に形成された縦型の単結晶成長用ヒータを
用いた化合物半導体単結晶の製造装置において、各ター
ンのヒータ線が水平に配置されていると共に、ターン同
士の接続部が斜め又は直角に形成されており、かつ、そ
の接続部の長さが1ターン長の1/10以下であること
を特徴とする単結晶成長用ヒータを用いた化合物半導体
単結晶の製造装置。
3. In a compound semiconductor single crystal manufacturing apparatus using a vertical single crystal growth heater in which a heater wire is formed in a substantially spiral shape used in a vertical Bridgman method, a heater wire of each turn is horizontal. And a connecting portion between the turns is formed obliquely or at a right angle, and the length of the connecting portion is 1/10 or less of one turn length. An apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal using a heater.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008035439A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Forschungsverbund Berlin E.V. Device for breeding crystals from electroconductive melts, comprises breeding chamber having a vertical chamber wall and a chamber base, and a crucible and a heating unit, which are arranged in the breeding chamber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008035439A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Forschungsverbund Berlin E.V. Device for breeding crystals from electroconductive melts, comprises breeding chamber having a vertical chamber wall and a chamber base, and a crucible and a heating unit, which are arranged in the breeding chamber
DE102008035439B4 (en) * 2008-07-25 2011-06-16 Forschungsverbund Berlin E.V. Device for producing crystals from electrically conductive melts

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