JP2002308693A - 蒸気制御されたチョクラルスキー（ｖｃｚ）単結晶成長装置 - Google Patents
蒸気制御されたチョクラルスキー（ｖｃｚ）単結晶成長装置Info
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 熱いときでも熱壁封止容器を開けることがで
き、そして繰り返し使用することが可能な蒸気圧制御さ
れたチョクラルスキー（ＶＣＺ）単結晶成長装置を提供
すること。 【解決手段】 単結晶炉と、加熱ユニットと、機械式伝
達ユニットと、ガス調整ユニットと、前記単結晶炉に設
置された熱壁封止容器２と、前記熱壁封止容器内に設置
された坩堝６と、各封止デバイス５を通って前記熱壁封
止容器中へ挿入された坩堝伝達シャフトおよびシードシ
ャフトとを備えるＶＣＺ単結晶成長装置であって、前記
熱壁封止容器２が上部容器部分３と下部容器部分４とを
備え、封止接続デバイス５が前記上部容器部分と前記下
部容器部分との間に設けられる、ＶＣＺ単結晶成長装
置。
き、そして繰り返し使用することが可能な蒸気圧制御さ
れたチョクラルスキー（ＶＣＺ）単結晶成長装置を提供
すること。 【解決手段】 単結晶炉と、加熱ユニットと、機械式伝
達ユニットと、ガス調整ユニットと、前記単結晶炉に設
置された熱壁封止容器２と、前記熱壁封止容器内に設置
された坩堝６と、各封止デバイス５を通って前記熱壁封
止容器中へ挿入された坩堝伝達シャフトおよびシードシ
ャフトとを備えるＶＣＺ単結晶成長装置であって、前記
熱壁封止容器２が上部容器部分３と下部容器部分４とを
備え、封止接続デバイス５が前記上部容器部分と前記下
部容器部分との間に設けられる、ＶＣＺ単結晶成長装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体結晶成長装置
に関する。より詳細には、蒸気制御されたチョクラルス
キー（ＶＣＺ）単結晶成長装置に関する。
に関する。より詳細には、蒸気制御されたチョクラルス
キー（ＶＣＺ）単結晶成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体結晶を製造する従来の単結
晶炉において、化合物の分解損失を防止し、化合物単結
晶の適切な化学量論を保証するために、熱壁封止容器は
坩堝の外側に提供される。これにより、坩堝から蒸発し
た混合気流（主に、高分解圧の元素の気流）の凝固に至
らず、容器中に混合蒸気を形成する。他の熱壁封止容器
は一体化しており、組み立てが容易ではない。それらが
熱いと開けることは不可能であり、そして繰り返し使用
することはできない。それゆえ、それらは操作に不便で
あり、かつ製造コストが高い。
晶炉において、化合物の分解損失を防止し、化合物単結
晶の適切な化学量論を保証するために、熱壁封止容器は
坩堝の外側に提供される。これにより、坩堝から蒸発し
た混合気流（主に、高分解圧の元素の気流）の凝固に至
らず、容器中に混合蒸気を形成する。他の熱壁封止容器
は一体化しており、組み立てが容易ではない。それらが
熱いと開けることは不可能であり、そして繰り返し使用
することはできない。それゆえ、それらは操作に不便で
あり、かつ製造コストが高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、蒸気
圧制御されたチョクラルスキー単結晶成長装置を提供す
ることである。この装置において、熱壁封止容器はそれ
がまだ熱いときでも開けることができ、そして繰り返し
使用することができる。このように、本発明の熱壁封止
容器は導入に都合がよく、かつより良い封止特性を有し
ている。その容器中の蒸気圧の制御が容易である。
圧制御されたチョクラルスキー単結晶成長装置を提供す
ることである。この装置において、熱壁封止容器はそれ
がまだ熱いときでも開けることができ、そして繰り返し
使用することができる。このように、本発明の熱壁封止
容器は導入に都合がよく、かつより良い封止特性を有し
ている。その容器中の蒸気圧の制御が容易である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のＶＣＺ単結晶成
長装置は、単結晶炉と、加熱ユニットと、機械式伝達ユ
ニットと、ガス調整ユニットとを備える。単結晶炉に
は、熱壁封止容器が設置されている。熱壁封止容器は、
上部および下部と、その容器の上部と下部との間にある
封止接続デバイスとを備える。熱壁封止容器内には坩堝
が設置され、そして坩堝伝達シャフトおよびシード結晶
シャフトが、それぞれの封止デバイスを通って熱壁封止
容器に埋め込まれる。
長装置は、単結晶炉と、加熱ユニットと、機械式伝達ユ
ニットと、ガス調整ユニットとを備える。単結晶炉に
は、熱壁封止容器が設置されている。熱壁封止容器は、
上部および下部と、その容器の上部と下部との間にある
封止接続デバイスとを備える。熱壁封止容器内には坩堝
が設置され、そして坩堝伝達シャフトおよびシード結晶
シャフトが、それぞれの封止デバイスを通って熱壁封止
容器に埋め込まれる。
【０００５】容器の封止接続デバイスは環状溝を含む。
この環状溝は容器の下部の上端と一体化し、容器の上部
端がこの環状溝内で係合する。熱壁封止容器の上部には
観察窓が設けられる。
この環状溝は容器の下部の上端と一体化し、容器の上部
端がこの環状溝内で係合する。熱壁封止容器の上部には
観察窓が設けられる。
【０００６】坩堝伝達シャフトおよびシード結晶シャフ
トからなる封止デバイスは、封止チャンバおよび封止リ
ングから構成される。封止チャンバはその中に環状溝を
有し、そしてその底部に中心ホールを有する。封止リン
グは溝を有し、そしてそれは、外周面が封止チャンバの
内表面と密に係合するように封止チャンバで固定され
る。封止リングの溝と封止チャンバの環状溝とが向き合
って接続され、液体貯蔵チャンバを形成する。間隔が封
止リングの溝と封止チャンバの中心ホールの上端部との
間に存在する。封止リングの高さは前記封止チャンバの
環状溝の高さよりも小さい。
トからなる封止デバイスは、封止チャンバおよび封止リ
ングから構成される。封止チャンバはその中に環状溝を
有し、そしてその底部に中心ホールを有する。封止リン
グは溝を有し、そしてそれは、外周面が封止チャンバの
内表面と密に係合するように封止チャンバで固定され
る。封止リングの溝と封止チャンバの環状溝とが向き合
って接続され、液体貯蔵チャンバを形成する。間隔が封
止リングの溝と封止チャンバの中心ホールの上端部との
間に存在する。封止リングの高さは前記封止チャンバの
環状溝の高さよりも小さい。
【０００７】坩堝伝達シャフトは封止デバイスの下方端
を通過し、封止チャンバと向き合う接続受容器は坩堝伝
達シャフトに固定される。封止チャンバおよび封止リン
グは一体化されることができ、これは液体貯蔵チャンバ
を含む。封止リングの高さは封止チャンバの環状溝の高
さの１／３〜２／３である。
を通過し、封止チャンバと向き合う接続受容器は坩堝伝
達シャフトに固定される。封止チャンバおよび封止リン
グは一体化されることができ、これは液体貯蔵チャンバ
を含む。封止リングの高さは封止チャンバの環状溝の高
さの１／３〜２／３である。
【０００８】シードシャフトは上部および下部シードシ
ャフトから構成される。上部シード結晶シャフトは中実
の棒であるが、下部シード結晶シャフトは中空の棒であ
る。上部シードシャフトの端部は下部シード結晶シャフ
トの上端の接続ホールと密に係合する接続シャンクを有
し、ピンが接続シャンクと接続ホールとを通過する。下
部シード結晶シャフトの端部にはシード導入ホールがあ
り、このシード導入ホールには部位ピンホールがある。
接続シャンクが環状溝で刻まれ、この環状溝の下方端は
円錐傾斜でテーパ状にされている。
ャフトから構成される。上部シード結晶シャフトは中実
の棒であるが、下部シード結晶シャフトは中空の棒であ
る。上部シードシャフトの端部は下部シード結晶シャフ
トの上端の接続ホールと密に係合する接続シャンクを有
し、ピンが接続シャンクと接続ホールとを通過する。下
部シード結晶シャフトの端部にはシード導入ホールがあ
り、このシード導入ホールには部位ピンホールがある。
接続シャンクが環状溝で刻まれ、この環状溝の下方端は
円錐傾斜でテーパ状にされている。
【０００９】本発明のＶＣＺ単結晶成長装置は以下の利
点を有する。
点を有する。
【００１０】（１）本発明の装置の熱壁封止容器は単一
の構造を有し、組み立てが容易である。熱いときでも開
けることができ、繰り返し使用することができる。熱壁
封止容器は上部容器部と下部容器部とに分割される。そ
してそれらの間に封止接続デバイスを有している。環状
溝は封止接続デバイスを封止するために使用され、酸化
ホウ素がこの溝に埋められる。高温で、酸化ホウ素は融
解し、従って上部容器部の端部を取り囲み、液体封止を
形成する。この封止は単純な構造を有し、性能がより良
く、設置が容易である。容器はそれが熱い場合でも開け
ることが可能であり、上部容器部および下部容器部にい
かなる損傷も与えない。従って、このような熱壁封止容
器は繰り返し使用することができる。さらに操作や製造
コストをを低減し得る。
の構造を有し、組み立てが容易である。熱いときでも開
けることができ、繰り返し使用することができる。熱壁
封止容器は上部容器部と下部容器部とに分割される。そ
してそれらの間に封止接続デバイスを有している。環状
溝は封止接続デバイスを封止するために使用され、酸化
ホウ素がこの溝に埋められる。高温で、酸化ホウ素は融
解し、従って上部容器部の端部を取り囲み、液体封止を
形成する。この封止は単純な構造を有し、性能がより良
く、設置が容易である。容器はそれが熱い場合でも開け
ることが可能であり、上部容器部および下部容器部にい
かなる損傷も与えない。従って、このような熱壁封止容
器は繰り返し使用することができる。さらに操作や製造
コストをを低減し得る。
【００１１】（２）本発明の装置の熱壁封止容器の封止
は良好であるので、熱壁封止容器内で蒸気圧を制御する
ことが容易である。熱壁封止容器とシードシャフトと坩
堝伝達シャフトとの間の封止はまた、液体酸化ホウ素の
封止を利用する。溶融後の液体酸化ホウ素はシードシャ
フトと坩堝伝達シャフトに付着し、封止デバイスとシー
ドシャフトまたは坩堝伝達シャフトとの間の間隔をすべ
て埋めてしまう。これにより、熱壁封止容器中の混合蒸
気が漏洩することが防止され、所望の蒸気圧を維持し、
熱壁封止容器中の蒸気圧の調整が容易になる。
は良好であるので、熱壁封止容器内で蒸気圧を制御する
ことが容易である。熱壁封止容器とシードシャフトと坩
堝伝達シャフトとの間の封止はまた、液体酸化ホウ素の
封止を利用する。溶融後の液体酸化ホウ素はシードシャ
フトと坩堝伝達シャフトに付着し、封止デバイスとシー
ドシャフトまたは坩堝伝達シャフトとの間の間隔をすべ
て埋めてしまう。これにより、熱壁封止容器中の混合蒸
気が漏洩することが防止され、所望の蒸気圧を維持し、
熱壁封止容器中の蒸気圧の調整が容易になる。
【００１２】（３）シードシャフトのサイズはより小さ
くなるが、より中心寄りにされ、そしてより良い封止を
有する。結晶がより良く成長するようにシードシャフト
が回転すると振動が減少する。シードシャフトの下部は
薄い壁の中空の棒であり、熱せられている場合でも変形
が少ない。それゆえ、封止デバイスのより良い封止を確
実にするために、熱壁封止容器の封止デバイスでしっか
りと接合され得る。シードシャフトの上部および下部
は、密に適合される。熱壁封止容器中の蒸気が接続部か
ら漏洩することを防ぐことができる。上部および下部シ
ードシャフトの接続表面は精密に機械加工されてそれら
が良好にセンター合わせされ、回転中に振動しないよう
に正確なサイズを有する。これは結晶成長に有利とな
る。シードシャフトがセラミック材料から作製される場
合、耐腐食性がより良くなり、より長持ちし、二次汚染
を低減できる。
くなるが、より中心寄りにされ、そしてより良い封止を
有する。結晶がより良く成長するようにシードシャフト
が回転すると振動が減少する。シードシャフトの下部は
薄い壁の中空の棒であり、熱せられている場合でも変形
が少ない。それゆえ、封止デバイスのより良い封止を確
実にするために、熱壁封止容器の封止デバイスでしっか
りと接合され得る。シードシャフトの上部および下部
は、密に適合される。熱壁封止容器中の蒸気が接続部か
ら漏洩することを防ぐことができる。上部および下部シ
ードシャフトの接続表面は精密に機械加工されてそれら
が良好にセンター合わせされ、回転中に振動しないよう
に正確なサイズを有する。これは結晶成長に有利とな
る。シードシャフトがセラミック材料から作製される場
合、耐腐食性がより良くなり、より長持ちし、二次汚染
を低減できる。
【００１３】（４）熱壁封止容器中の蒸気圧を調整する
ことは好都合であり、単結晶の化学量論の調整に有利で
ある。
ことは好都合であり、単結晶の化学量論の調整に有利で
ある。
【００１４】（５）本発明の装置は主に、ＧａＡｓ結
晶、ＩｎＡｓ結晶およびＧａＰ結晶を成長させるのに適
切である。この結晶の品質は良好であり、転位密度は低
い。例えば、Φ３インチの半絶縁体のＧａＡｓ単結晶の
転位密度は、７０００ｃｍ-2〜９０００ｃｍ-2であり得
る。そして、Φ４インチの半絶縁体のガリウム砒素単結
晶の転位密度は、３．５×１０4ｃｍ-2〜４．２×１０4
ｃｍ-2であり得る。
晶、ＩｎＡｓ結晶およびＧａＰ結晶を成長させるのに適
切である。この結晶の品質は良好であり、転位密度は低
い。例えば、Φ３インチの半絶縁体のＧａＡｓ単結晶の
転位密度は、７０００ｃｍ-2〜９０００ｃｍ-2であり得
る。そして、Φ４インチの半絶縁体のガリウム砒素単結
晶の転位密度は、３．５×１０4ｃｍ-2〜４．２×１０4
ｃｍ-2であり得る。
【００１５】本発明は、単結晶炉と、加熱ユニットと、
機械式伝達ユニットと、ガス調整ユニットと、前記単結
晶炉に設置された熱壁封止容器と、前記熱壁封止容器内
に設置された坩堝と、各封止デバイスを通って前記熱壁
封止容器中へ挿入された坩堝伝達シャフトおよびシード
シャフトとを備えるＶＣＺ単結晶成長装置であって、前
記熱壁封止容器が上部容器部分と下部容器部分とを備
え、封止接続デバイスが前記上部容器部分と前記下部容
器部分との間に設けられる、ＶＣＺ単結晶成長装置であ
り、これにより上記目的が達成される。
機械式伝達ユニットと、ガス調整ユニットと、前記単結
晶炉に設置された熱壁封止容器と、前記熱壁封止容器内
に設置された坩堝と、各封止デバイスを通って前記熱壁
封止容器中へ挿入された坩堝伝達シャフトおよびシード
シャフトとを備えるＶＣＺ単結晶成長装置であって、前
記熱壁封止容器が上部容器部分と下部容器部分とを備
え、封止接続デバイスが前記上部容器部分と前記下部容
器部分との間に設けられる、ＶＣＺ単結晶成長装置であ
り、これにより上記目的が達成される。
【００１６】本発明の一実施形態は、前記容器の前記封
止接続デバイスは環状溝から形成され、前記下部容器部
分の上端と一体化され、前記容器の上部の下端が前記環
状溝内で係合する、上記に記載のＶＣＺ単結晶成長装置
である。
止接続デバイスは環状溝から形成され、前記下部容器部
分の上端と一体化され、前記容器の上部の下端が前記環
状溝内で係合する、上記に記載のＶＣＺ単結晶成長装置
である。
【００１７】本発明の一実施形態は、前記熱壁封止容器
の上部に観察窓が提供される、上記に記載のＶＣＺ単結
晶成長装置である。
の上部に観察窓が提供される、上記に記載のＶＣＺ単結
晶成長装置である。
【００１８】本発明の一実施形態は、前記坩堝伝達シャ
フトおよび前記シードシャフトがそれぞれ通過する前記
封止デバイスのそれぞれが封止チャンバおよび封止リン
グから形成され、前記封止チャンバは前記封止チャンバ
に環状溝と前記封止チャンバの底部に中心ホールを有
し、ここで前記封止リングは溝を有し、前記封止リング
の外周表面が封止チャンバの内表面と密に係合するよう
に前記封止チャンバへと固定され、前記封止リングの溝
と前記封止チャンバの環状溝とが互いに向き合って液体
貯蔵チャンバを形成する、上記に記載のＶＣＺ単結晶成
長装置である。
フトおよび前記シードシャフトがそれぞれ通過する前記
封止デバイスのそれぞれが封止チャンバおよび封止リン
グから形成され、前記封止チャンバは前記封止チャンバ
に環状溝と前記封止チャンバの底部に中心ホールを有
し、ここで前記封止リングは溝を有し、前記封止リング
の外周表面が封止チャンバの内表面と密に係合するよう
に前記封止チャンバへと固定され、前記封止リングの溝
と前記封止チャンバの環状溝とが互いに向き合って液体
貯蔵チャンバを形成する、上記に記載のＶＣＺ単結晶成
長装置である。
【００１９】本発明の一実施形態は、前記封止リングの
リング開口部と前記封止チャンバの中心ホールの上端と
の間に間隔が存在し、前記封止リングの高さは前記封止
チャンバの環状溝の高さよりも小さい、上記に記載のＶ
ＣＺ単結晶成長装置である。
リング開口部と前記封止チャンバの中心ホールの上端と
の間に間隔が存在し、前記封止リングの高さは前記封止
チャンバの環状溝の高さよりも小さい、上記に記載のＶ
ＣＺ単結晶成長装置である。
【００２０】本発明の一実施形態は、前記封止リングの
高さは前記封止チャンバの環状溝の高さの１／３〜２／
３である、上記に記載のＶＣＺ単結晶成長装置である。
高さは前記封止チャンバの環状溝の高さの１／３〜２／
３である、上記に記載のＶＣＺ単結晶成長装置である。
【００２１】本発明の一実施形態は、前記坩堝伝達シャ
フトは前記封止デバイスの下方端を通過し、固定された
前記坩堝伝達シャフトには前記封止チャンバと同一方向
で向き合う接続受容器がある、上記に記載のＶＣＺ単結
晶成長装置である。
フトは前記封止デバイスの下方端を通過し、固定された
前記坩堝伝達シャフトには前記封止チャンバと同一方向
で向き合う接続受容器がある、上記に記載のＶＣＺ単結
晶成長装置である。
【００２２】本発明の一実施形態は、前記封止チャンバ
と前記封止リングとが一体化されて前記液体貯蔵チャン
バを形成する、上記に記載のＶＣＺ単結晶成長装置であ
る。
と前記封止リングとが一体化されて前記液体貯蔵チャン
バを形成する、上記に記載のＶＣＺ単結晶成長装置であ
る。
【００２３】本発明の一実施形態は、前記シードシャフ
トは上部および下部シードシャフトから形成され、前記
上部シードシャフトは中実の棒であり、前記下部シード
シャフトは中空であり、ここで前記上部シードシャフト
の端部は前記下部シードシャフトの上端の接続ホールと
密に係合する接続シャンクを有し、ピンが前記接続シャ
ンクと前記接続ホールとを通過し、ここで前記下部シー
ドシャフトの下方端はシード結晶導入ホールを有し、前
記シード結晶導入ホールには部位ピンホールがある、上
記に記載のＶＣＺ単結晶成長装置である。
トは上部および下部シードシャフトから形成され、前記
上部シードシャフトは中実の棒であり、前記下部シード
シャフトは中空であり、ここで前記上部シードシャフト
の端部は前記下部シードシャフトの上端の接続ホールと
密に係合する接続シャンクを有し、ピンが前記接続シャ
ンクと前記接続ホールとを通過し、ここで前記下部シー
ドシャフトの下方端はシード結晶導入ホールを有し、前
記シード結晶導入ホールには部位ピンホールがある、上
記に記載のＶＣＺ単結晶成長装置である。
【００２４】本発明の一実施形態は、前記接続シャンク
が環状溝で刻まれ、前記環状溝の下方端は円錐傾斜でテ
ーパ状にされている、上記に記載のＶＣＺ単結晶成長装
置である。
が環状溝で刻まれ、前記環状溝の下方端は円錐傾斜でテ
ーパ状にされている、上記に記載のＶＣＺ単結晶成長装
置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の装置は、図面を参照して
以下で詳細に説明される。
以下で詳細に説明される。
【００２６】ＶＣＺ単結晶成長装置が図１に示される。
図１において、参照番号１は、単結晶炉一式を示す。こ
の炉の他の部分は本明細書中には示されていない。単結
晶炉１中に熱壁封止容器２が設置される。熱壁封止容器
２は、上部容器部３と下部容器部４とから形成される。
上部容器部３と下部容器部４とは封止接続デバイス５に
よって接続される。熱壁封止容器２は坩堝６を取り囲
む。坩堝６は坩堝伝達シャフト７上に設置される。坩堝
６の上方にシードシャフト８がある。シードシャフト８
と坩堝伝達シャフト７はそれぞれ、封止デバイス９およ
び１０によって熱壁封止容器２中へ挿入される。
図１において、参照番号１は、単結晶炉一式を示す。こ
の炉の他の部分は本明細書中には示されていない。単結
晶炉１中に熱壁封止容器２が設置される。熱壁封止容器
２は、上部容器部３と下部容器部４とから形成される。
上部容器部３と下部容器部４とは封止接続デバイス５に
よって接続される。熱壁封止容器２は坩堝６を取り囲
む。坩堝６は坩堝伝達シャフト７上に設置される。坩堝
６の上方にシードシャフト８がある。シードシャフト８
と坩堝伝達シャフト７はそれぞれ、封止デバイス９およ
び１０によって熱壁封止容器２中へ挿入される。
【００２７】封止接続デバイス５は環状溝１１を備え、
その構造は図２に示される。環状溝１１と下部容器部４
とは一体化される。上部容器部３の端部は環状溝１１内
で係合する。そして環状溝１１は酸化ホウ素で埋められ
る。熱壁封止容器２の上端には観察窓１２がある。
その構造は図２に示される。環状溝１１と下部容器部４
とは一体化される。上部容器部３の端部は環状溝１１内
で係合する。そして環状溝１１は酸化ホウ素で埋められ
る。熱壁封止容器２の上端には観察窓１２がある。
【００２８】封止デバイス９および１０は封止チャンバ
１３および封止リング１４から形成され、その構造は図
３および図４に示される。封止チャンバ１３の内側には
環状溝１５がある。封止チャンバの底部には中心ホール
１６がある。封止リング１４は溝１７を有する。封止リ
ング１４の外周表面は、封止チャンバ１３の環状溝１５
の内側表面と密に係合する。封止リング１４の溝１７と
封止チャンバ１３の環状溝１５とは互いに向き合ってお
り、液体貯蔵チャンバ１８を形成する。封止リング１４
の開口部と中心ホール１６の上部端は間隔１９を形成
し、この間隔１９は液体貯蔵チャンバ１８の入口であ
る。封止リング１４の高さは、封止チャンバ１３の環状
溝１５の高さよりも小さい。封止チャンバ１３の環状溝
１５は酸化ホウ素で埋められる。封止デバイス１０の下
方には接続受容器２０が坩堝伝達シャフト７上に固定さ
れ、接続受容器２０はその上方が開口している。
１３および封止リング１４から形成され、その構造は図
３および図４に示される。封止チャンバ１３の内側には
環状溝１５がある。封止チャンバの底部には中心ホール
１６がある。封止リング１４は溝１７を有する。封止リ
ング１４の外周表面は、封止チャンバ１３の環状溝１５
の内側表面と密に係合する。封止リング１４の溝１７と
封止チャンバ１３の環状溝１５とは互いに向き合ってお
り、液体貯蔵チャンバ１８を形成する。封止リング１４
の開口部と中心ホール１６の上部端は間隔１９を形成
し、この間隔１９は液体貯蔵チャンバ１８の入口であ
る。封止リング１４の高さは、封止チャンバ１３の環状
溝１５の高さよりも小さい。封止チャンバ１３の環状溝
１５は酸化ホウ素で埋められる。封止デバイス１０の下
方には接続受容器２０が坩堝伝達シャフト７上に固定さ
れ、接続受容器２０はその上方が開口している。
【００２９】図５に示されるように、シードシャフト８
は上部シードシャフト２１および下部シードシャフト２
２から形成される。上部シードシャフト２１は中実の棒
であり、下部シードシャフト２２は中空の棒である。上
部シードシャフト２１の端部には接続シャンク２３があ
り、環状スロット２４が刻まれた接続シャンク２３の中
央にある。環状スロット２４の開口部の下部端は円錐傾
斜２５でテーパ状にされている。接続シャンク２３と下
部シードシャフト２２の上端の接続ホール２６は互いに
密に係合し、ピン２７が接続シャンク２３と接続ホール
２６とを通って挿入されて、それらを一緒に固定する。
下部シードシャフト２２の端部にはシード導入ホール２
８があり、この中にシード結晶２９が設置され得、固定
ピン３０がその中のシード結晶２９を固定するために使
用される。上部シードシャフト２１および下部シードシ
ャフト２２はセラミック材料から作製される。
は上部シードシャフト２１および下部シードシャフト２
２から形成される。上部シードシャフト２１は中実の棒
であり、下部シードシャフト２２は中空の棒である。上
部シードシャフト２１の端部には接続シャンク２３があ
り、環状スロット２４が刻まれた接続シャンク２３の中
央にある。環状スロット２４の開口部の下部端は円錐傾
斜２５でテーパ状にされている。接続シャンク２３と下
部シードシャフト２２の上端の接続ホール２６は互いに
密に係合し、ピン２７が接続シャンク２３と接続ホール
２６とを通って挿入されて、それらを一緒に固定する。
下部シードシャフト２２の端部にはシード導入ホール２
８があり、この中にシード結晶２９が設置され得、固定
ピン３０がその中のシード結晶２９を固定するために使
用される。上部シードシャフト２１および下部シードシ
ャフト２２はセラミック材料から作製される。
【００３０】ＶＣＺ単結晶成長装置の操作の間、化合物
原料物質が坩堝６に入れられる。例えば、ＧａＡｓ結晶
引き上げの際、ガリウムおよび砒素が坩堝６に入れられ
る。上部容器部と下部容器部とを接続した後、ガリウム
および砒素が加熱され、そして同時に酸化ホウ素が封止
接続デバイス５および封止デバイス９および１０に入れ
られ、これらもまた加熱される。酸化ホウ素が融解して
液体封止を形成すると、非常に良好な封止された空間が
熱壁封止容器２に形成される。この封止された空間中
で、砒素の蒸気圧が制御されて、砒素対ガリウムの比率
が、所定の要件を満たし、化合物の分解損失が防止され
得るように維持される。さらに、本発明の成長法が使用
される場合では、結晶の温度勾配は小さい。結晶の品質
は向上するが、単結晶の転位密度は減少する。さらに、
本発明の装置で使用されるシードシャフトの変形は小さ
く、封止は良好である。そして中心配置が良好であり、
回転中の振動が少ないので、結晶成長には有利である。
結晶成長が終わると、熱壁封止容器２は直ちに開けら
れ、結晶を取り出すことができる。次いで、熱壁封止容
器２は再利用することができる。この操作は全く簡単で
ある。
原料物質が坩堝６に入れられる。例えば、ＧａＡｓ結晶
引き上げの際、ガリウムおよび砒素が坩堝６に入れられ
る。上部容器部と下部容器部とを接続した後、ガリウム
および砒素が加熱され、そして同時に酸化ホウ素が封止
接続デバイス５および封止デバイス９および１０に入れ
られ、これらもまた加熱される。酸化ホウ素が融解して
液体封止を形成すると、非常に良好な封止された空間が
熱壁封止容器２に形成される。この封止された空間中
で、砒素の蒸気圧が制御されて、砒素対ガリウムの比率
が、所定の要件を満たし、化合物の分解損失が防止され
得るように維持される。さらに、本発明の成長法が使用
される場合では、結晶の温度勾配は小さい。結晶の品質
は向上するが、単結晶の転位密度は減少する。さらに、
本発明の装置で使用されるシードシャフトの変形は小さ
く、封止は良好である。そして中心配置が良好であり、
回転中の振動が少ないので、結晶成長には有利である。
結晶成長が終わると、熱壁封止容器２は直ちに開けら
れ、結晶を取り出すことができる。次いで、熱壁封止容
器２は再利用することができる。この操作は全く簡単で
ある。
【００３１】本発明は、半導体結晶成長装置に関する。
蒸気制御されたチョクラルスキー（ＶＣＺ）単結晶成長
装置は、単結晶炉と、加熱ユニットと、機械式伝達ユニ
ットと、ガス調整ユニットとを備える。熱壁封止容器は
単結晶炉に設置され、坩堝は熱壁封止容器内に設置され
る。熱壁封止容器は、上部容器部分と下部容器部分とを
備える。封止接続デバイスは、上部容器部分と下部容器
部分との間に設けられる。坩堝伝達シャフトおよびシー
ドシャフトは、各封止デバイスを通って熱壁封止容器中
へ挿入される。
蒸気制御されたチョクラルスキー（ＶＣＺ）単結晶成長
装置は、単結晶炉と、加熱ユニットと、機械式伝達ユニ
ットと、ガス調整ユニットとを備える。熱壁封止容器は
単結晶炉に設置され、坩堝は熱壁封止容器内に設置され
る。熱壁封止容器は、上部容器部分と下部容器部分とを
備える。封止接続デバイスは、上部容器部分と下部容器
部分との間に設けられる。坩堝伝達シャフトおよびシー
ドシャフトは、各封止デバイスを通って熱壁封止容器中
へ挿入される。
【００３２】
【発明の効果】本発明により、蒸気圧制御されたチョク
ラルスキー単結晶成長装置が提供される。この装置は、
熱壁封止容器はそれがまだ熱いときでも開けることがで
き、そして繰り返し使用することができるという優れた
効果を有する。また、本発明の蒸気圧制御されたチョク
ラルスキー単結晶成長装置に使用する熱壁封止容器は導
入に都合がよく、かつより良い封止特性を有している。
容器中の蒸気圧の制御も容易に行うことができる。
ラルスキー単結晶成長装置が提供される。この装置は、
熱壁封止容器はそれがまだ熱いときでも開けることがで
き、そして繰り返し使用することができるという優れた
効果を有する。また、本発明の蒸気圧制御されたチョク
ラルスキー単結晶成長装置に使用する熱壁封止容器は導
入に都合がよく、かつより良い封止特性を有している。
容器中の蒸気圧の制御も容易に行うことができる。
【図１】図１は、ＶＣＺ結晶成長装置の構造を示す。
【図２】図２は、封止接続デバイスの構造を示す。
【図３】図３は、シードシャフトにおける封止デバイス
の装置の構造を示す。
の装置の構造を示す。
【図４】図４は、坩堝伝達シャフトにおける封止デバイ
スの構造を示す。
スの構造を示す。
【図５】図５は、シードシャフトの構造を示す。
１ 単結晶炉一式 ２ 熱壁封止容器 ３ 上部容器部 ４ 下部容器部 ５ 封止接続デバイス ６ 坩堝 ７ 坩堝伝達シャフト ８ シードシャフト ９ 封止デバイス １０ 封止デバイス １２ 観察窓
フロントページの続き (72)発明者 王永鴻 中華人民共和国北京市新街口外大街２号, 100088， 北京有色金属研究▲学▼院気 付 (72)発明者 ▲銭▼嘉裕 中華人民共和国北京市新街口外大街２号, 100088， 北京有色金属研究▲学▼院気 付 (72)発明者 宋萍 中華人民共和国北京市新街口外大街２号, 100088， 北京有色金属研究▲学▼院気 付 (72)発明者 チャン フェンギ 中華人民共和国北京市新街口外大街２号, 100088， 北京有色金属研究▲学▼院気 付 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BE46 CF10 EG25 EJ07 PA16
Claims (10)
- 【請求項１】 単結晶炉と、加熱ユニットと、機械式伝
達ユニットと、ガス調整ユニットと、前記単結晶炉に設
置された熱壁封止容器と、前記熱壁封止容器内に設置さ
れた坩堝と、各封止デバイスを通って前記熱壁封止容器
中へ挿入された坩堝伝達シャフトおよびシードシャフト
とを備えるＶＣＺ単結晶成長装置であって、前記熱壁封
止容器が上部容器部分と下部容器部分とを備え、封止接
続デバイスが前記上部容器部分と前記下部容器部分との
間に設けられる、ＶＣＺ単結晶成長装置。 - 【請求項２】 前記容器の前記封止接続デバイスは環状
溝から形成され、前記下部容器部分の上端と一体化さ
れ、前記容器の上部の下端が前記環状溝内で係合する、
請求項１に記載のＶＣＺ単結晶成長装置。 - 【請求項３】 前記熱壁封止容器の上部に観察窓が提供
される、請求項１または２に記載のＶＣＺ単結晶成長装
置。 - 【請求項４】 前記坩堝伝達シャフトおよび前記シード
シャフトがそれぞれ通過する前記封止デバイスのそれぞ
れが封止チャンバおよび封止リングから形成され、前記
封止チャンバは前記封止チャンバに環状溝と前記封止チ
ャンバの底部に中心ホールを有し、ここで前記封止リン
グは溝を有し、前記封止リングの外周表面が封止チャン
バの内表面と密に係合するように前記封止チャンバへと
固定され、前記封止リングの溝と前記封止チャンバの環
状溝とが互いに向き合って液体貯蔵チャンバを形成す
る、請求項１に記載のＶＣＺ単結晶成長装置。 - 【請求項５】 前記封止リングのリング開口部と前記封
止チャンバの中心ホールの上端との間に間隔が存在し、
前記封止リングの高さは前記封止チャンバの環状溝の高
さよりも小さい、請求項４に記載のＶＣＺ単結晶成長装
置。 - 【請求項６】 前記封止リングの高さは前記封止チャン
バの環状溝の高さの１／３〜２／３である、請求項５に
記載のＶＣＺ単結晶成長装置。 - 【請求項７】 前記坩堝伝達シャフトは前記封止デバイ
スの下方端を通過し、固定された前記坩堝伝達シャフト
には前記封止チャンバと同一方向で向き合う接続受容器
がある、請求項４に記載のＶＣＺ単結晶成長装置。 - 【請求項８】 前記封止チャンバと前記封止リングとが
一体化されて前記液体貯蔵チャンバを形成する、請求項
４に記載のＶＣＺ単結晶成長装置。 - 【請求項９】 前記シードシャフトは上部および下部シ
ードシャフトから形成され、前記上部シードシャフトは
中実の棒であり、前記下部シードシャフトは中空であ
り、ここで前記上部シードシャフトの端部は前記下部シ
ードシャフトの上端の接続ホールと密に係合する接続シ
ャンクを有し、ピンが前記接続シャンクと前記接続ホー
ルとを通過し、ここで前記下部シードシャフトの下方端
はシード結晶導入ホールを有し、前記シード結晶導入ホ
ールには部位ピンホールがある、請求項１または４に記
載のＶＣＺ単結晶成長装置。 - 【請求項１０】 前記接続シャンクが環状溝で刻まれ、
前記環状溝の下方端は円錐傾斜でテーパ状にされてい
る、請求項９に記載のＶＣＺ単結晶成長装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN01219206.6U CN2470372Y (zh) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | 蒸汽压控制直拉单晶生长装置 |
| CN01219206.6 | 2001-04-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002308693A true JP2002308693A (ja) | 2002-10-23 |
| JP3803280B2 JP3803280B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=4693010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001328379A Expired - Lifetime JP3803280B2 (ja) | 2001-04-06 | 2001-10-25 | 蒸気制御されたチョクラルスキー（ｖｃｚ）単結晶成長装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6720509B2 (ja) |
| EP (1) | EP1247882B1 (ja) |
| JP (1) | JP3803280B2 (ja) |
| CN (1) | CN2470372Y (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US6942733B2 (en) * | 2003-06-19 | 2005-09-13 | Memc Electronics Materials, Inc. | Fluid sealing system for a crystal puller |
| CN102607923B (zh) * | 2012-04-11 | 2014-04-09 | 中国科学院半导体研究所 | 碳化硅材料腐蚀炉 |
| CN102628180A (zh) * | 2012-04-23 | 2012-08-08 | 南京金美镓业有限公司 | 一种高纯度磷化铟多晶棒的制备方法 |
| CN102776558B (zh) * | 2012-07-30 | 2015-08-26 | 新疆天科合达蓝光半导体有限公司 | 一种籽晶杆提拉定位器 |
| CN107684795A (zh) * | 2016-08-03 | 2018-02-13 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 尾气过滤装置及单晶炉真空系统 |
| CN113913920B (zh) * | 2021-10-18 | 2024-05-03 | 北京工业大学 | 一种AlGaAs单晶的制备方法及制备装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0138292B1 (en) * | 1983-08-06 | 1987-10-14 | Sumitomo Electric Industries Limited | Apparatus for the growth of single crystals |
| DE139157T1 (de) * | 1983-08-31 | 1985-11-07 | Research Development Corp. Of Japan, Tokio/Tokyo | Vorrichtung zur zuechtung von einkristallinen zersetzbaren verbindungen. |
| JPH01108195A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物結晶の引上装置 |
| EP0355746B1 (en) * | 1988-08-19 | 1994-07-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for monocrystalline growth of dissociative compound semiconductors |
| DE4123337A1 (de) * | 1991-07-15 | 1993-01-21 | Leybold Ag | Vorrichtung zum kristallziehen |
| WO1993006264A1 (en) * | 1991-09-19 | 1993-04-01 | Mitsubishi Materials Corporation | Apparatus for and method of producing single crystal semiconductor of high dissociation pressure compound |
| US6358314B1 (en) * | 1996-01-25 | 2002-03-19 | Spx Corporation | Czochralski crystal growth system with an independently supported pull head |
-
2001
- 2001-04-06 CN CN01219206.6U patent/CN2470372Y/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-25 JP JP2001328379A patent/JP3803280B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-25 EP EP01125551.0A patent/EP1247882B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-26 US US10/015,068 patent/US6720509B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP1247882A1 (en) | 2002-10-09 |
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| US20020144648A1 (en) | 2002-10-10 |
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