JP2002348192A - 化合物半導体単結晶製造装置 - Google Patents
化合物半導体単結晶製造装置Info
- Publication number
- JP2002348192A JP2002348192A JP2001160856A JP2001160856A JP2002348192A JP 2002348192 A JP2002348192 A JP 2002348192A JP 2001160856 A JP2001160856 A JP 2001160856A JP 2001160856 A JP2001160856 A JP 2001160856A JP 2002348192 A JP2002348192 A JP 2002348192A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- quartz
- compound semiconductor
- furnace
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多結晶の発生が無く、再現性のよい化合物半
導体単結晶製造装置を提供する。 【解決手段】 単結晶製造炉４の放熱孔５を覆う窓部に
用いられるガラスとしてのサファイアは石英と比較し
て、熱等の影響による失透という表面の変化がほとんど
発生しないので、単結晶製造炉４内の熱環境の安定化が
図れる。
導体単結晶製造装置を提供する。 【解決手段】 単結晶製造炉４の放熱孔５を覆う窓部に
用いられるガラスとしてのサファイアは石英と比較し
て、熱等の影響による失透という表面の変化がほとんど
発生しないので、単結晶製造炉４内の熱環境の安定化が
図れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体単結
晶製造装置に関する。
晶製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体単結晶の製造にボート法が
用いられることがあり、ＧＦ法（グラジエントフリーズ
法）もその一種である。
用いられることがあり、ＧＦ法（グラジエントフリーズ
法）もその一種である。
【０００３】図３（ａ）はＧＦ法を用いた従来の単結晶
製造装置の概念図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示
した装置の石英アンプルの長手方向の温度分布を示す図
である。図３（ｂ）において横軸は位置軸であり、縦軸
は温度軸である。
製造装置の概念図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示
した装置の石英アンプルの長手方向の温度分布を示す図
である。図３（ｂ）において横軸は位置軸であり、縦軸
は温度軸である。
【０００４】図３（ａ）に示す装置は、化合物半導体単
結晶の材料１を収容する石英ボート２と、石英ボート２
を密閉状態で収容する石英アンプル３と、石英アンプル
３を水平に保持すると共に石英アンプル３の長手方向に
沿って温度勾配Ｌ１が形成されるように石英アンプル３
を加熱する高温炉４ａ及び低温炉４ｂからなる単結晶製
造炉４とで構成されており、単結晶製造炉４の石英アン
プル３の上側に放熱孔５が形成され、放熱孔５が透明石
英ガラス板６で覆われたものである。尚、７は熱電対で
ある。
結晶の材料１を収容する石英ボート２と、石英ボート２
を密閉状態で収容する石英アンプル３と、石英アンプル
３を水平に保持すると共に石英アンプル３の長手方向に
沿って温度勾配Ｌ１が形成されるように石英アンプル３
を加熱する高温炉４ａ及び低温炉４ｂからなる単結晶製
造炉４とで構成されており、単結晶製造炉４の石英アン
プル３の上側に放熱孔５が形成され、放熱孔５が透明石
英ガラス板６で覆われたものである。尚、７は熱電対で
ある。
【０００５】次に図３（ａ）に示した装置を用いた化合
物半導体単結晶の製造方法について説明する。
物半導体単結晶の製造方法について説明する。
【０００６】石英アンプル３内に、材料１としてのＧａ
１及び種結晶８を配置した石英ボート２と、Ａｓ９とを
入れて真空封止を行う。真空封止した石英アンプル３
を、単結晶製造炉４内にセットする。単結晶製造炉４の
上部に形成された放熱孔５は、結晶の放熱を促進するた
めのものであり、放熱孔５は透明石英ガラス板６で覆っ
て窓部とするのが一般的である。
１及び種結晶８を配置した石英ボート２と、Ａｓ９とを
入れて真空封止を行う。真空封止した石英アンプル３
を、単結晶製造炉４内にセットする。単結晶製造炉４の
上部に形成された放熱孔５は、結晶の放熱を促進するた
めのものであり、放熱孔５は透明石英ガラス板６で覆っ
て窓部とするのが一般的である。
【０００７】単結晶製造炉４内に石英アンプル３をセッ
トした後、炉内温度を昇温させ、高温炉４ａの炉内温度
をを約１２３８℃に設定し、低温炉４ｂの炉内温度を約
６００℃に設定し、Ｇａ１とＡｓ９とを反応させ、Ｇａ
Ａｓを合成する。
トした後、炉内温度を昇温させ、高温炉４ａの炉内温度
をを約１２３８℃に設定し、低温炉４ｂの炉内温度を約
６００℃に設定し、Ｇａ１とＡｓ９とを反応させ、Ｇａ
Ａｓを合成する。
【０００８】ＧａＡｓ合成後、高温炉４ａにある一定の
温度勾配を有する温度分布を形成し、高温炉４ａをこの
分布形状のまま徐々に降温させ、種結晶８側から石英ボ
ート２内で単結晶を成長させる。
温度勾配を有する温度分布を形成し、高温炉４ａをこの
分布形状のまま徐々に降温させ、種結晶８側から石英ボ
ート２内で単結晶を成長させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ボート法に
よるＧａＡｓ単結晶製造方法、特にＧＦ法での単結晶製
造において重要な要素は、放熱孔５を通して結晶上部へ
放出させる熱量をいかに最適化、かつ安定化させるかが
重要である。仮に、結晶上部への放熱量に対して、結晶
底部や結晶側面への放熱量が支配的になると、結晶固液
界面が凹面化してしまい、リネージが発生し、強いては
結晶の多結晶につながってしまう。
よるＧａＡｓ単結晶製造方法、特にＧＦ法での単結晶製
造において重要な要素は、放熱孔５を通して結晶上部へ
放出させる熱量をいかに最適化、かつ安定化させるかが
重要である。仮に、結晶上部への放熱量に対して、結晶
底部や結晶側面への放熱量が支配的になると、結晶固液
界面が凹面化してしまい、リネージが発生し、強いては
結晶の多結晶につながってしまう。
【００１０】結晶上部への放熱は、放熱孔、すなわち、
透明石英ガラス板を通しての熱輻射となるが、従来の問
題として、石英ガラスの短所として石英表面に付着した
異物や熱の影響により石英表面が失透（石英は通常アモ
ルファス形状を有するが、これが異物や熱の影響を受け
て結晶化する。結晶化すると透明度が低下する。この現
象を「失透」という。）するという現象が避けられな
い。
透明石英ガラス板を通しての熱輻射となるが、従来の問
題として、石英ガラスの短所として石英表面に付着した
異物や熱の影響により石英表面が失透（石英は通常アモ
ルファス形状を有するが、これが異物や熱の影響を受け
て結晶化する。結晶化すると透明度が低下する。この現
象を「失透」という。）するという現象が避けられな
い。
【００１１】そのため、結晶上部へ熱輻射量に変化が発
生し、単結晶製造炉内の熱環境の経年変化が著しくな
り、強いては結晶の多結晶多発による歩留低迷の大きな
原因となるという問題があった。
生し、単結晶製造炉内の熱環境の経年変化が著しくな
り、強いては結晶の多結晶多発による歩留低迷の大きな
原因となるという問題があった。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、多結晶の発生が無く、再現性のよい化合物半導体単
結晶製造装置を提供することにある。
し、多結晶の発生が無く、再現性のよい化合物半導体単
結晶製造装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の化合物半導体単結晶製造装置は、化合物半導
体単結晶の材料を収容する石英ボートと、石英ボートを
密閉状態で収容する石英アンプルと、石英アンプルを水
平に保持すると共に長手方向に沿って温度勾配が形成さ
れるように石英アンプルを加熱する単結晶製造炉とを備
えた化合物半導体単結晶製造装置において、単結晶製造
炉の石英アンプルの上側に放熱孔が形成され、放熱孔が
透明サファイア板で覆われているものである。
に本発明の化合物半導体単結晶製造装置は、化合物半導
体単結晶の材料を収容する石英ボートと、石英ボートを
密閉状態で収容する石英アンプルと、石英アンプルを水
平に保持すると共に長手方向に沿って温度勾配が形成さ
れるように石英アンプルを加熱する単結晶製造炉とを備
えた化合物半導体単結晶製造装置において、単結晶製造
炉の石英アンプルの上側に放熱孔が形成され、放熱孔が
透明サファイア板で覆われているものである。
【００１４】本発明によれば、単結晶製造炉の放熱孔を
覆う窓部に用いられるサファイアは石英と比較して、熱
等の影響による失透という表面の変化がほとんど発生し
ないので、単結晶製造炉内の熱環境の安定化が図れる。
覆う窓部に用いられるサファイアは石英と比較して、熱
等の影響による失透という表面の変化がほとんど発生し
ないので、単結晶製造炉内の熱環境の安定化が図れる。
【００１５】
【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。
【００１６】図１（ａ）は本発明の化合物半導体単結晶
製造装置の一実施の形態を示す概念図であり、図１
（ｂ）は図１（ａ）に示した装置の石英アンプルの長手
方向の温度分布を示す図である。図１（ｂ）において横
軸は位置軸であり、縦軸は温度軸である。尚、図３
（ａ）に示した部材と同様の部材には共通の符号を用い
た。
製造装置の一実施の形態を示す概念図であり、図１
（ｂ）は図１（ａ）に示した装置の石英アンプルの長手
方向の温度分布を示す図である。図１（ｂ）において横
軸は位置軸であり、縦軸は温度軸である。尚、図３
（ａ）に示した部材と同様の部材には共通の符号を用い
た。
【００１７】図１（ａ）に示す装置は、化合物半導体単
結晶の材料１を収容する石英ボート２と、石英ボート２
を密閉状態で収容する石英アンプル３と、石英アンプル
３を水平に保持すると共に石英アンプル３の長手方向に
沿って温度勾配Ｌ１が形成されるように加熱する高温炉
４ａ及び低温炉４ｂからなる単結晶製造炉４とで構成さ
れており、単結晶製造炉４の石英アンプル３の上側に放
熱孔５が形成され、放熱孔５が透明サファイア板１０で
覆われたものである。尚、７は放熱効果を測定するため
の熱電対である。
結晶の材料１を収容する石英ボート２と、石英ボート２
を密閉状態で収容する石英アンプル３と、石英アンプル
３を水平に保持すると共に石英アンプル３の長手方向に
沿って温度勾配Ｌ１が形成されるように加熱する高温炉
４ａ及び低温炉４ｂからなる単結晶製造炉４とで構成さ
れており、単結晶製造炉４の石英アンプル３の上側に放
熱孔５が形成され、放熱孔５が透明サファイア板１０で
覆われたものである。尚、７は放熱効果を測定するため
の熱電対である。
【００１８】サファイアは石英と比較して、熱等の影響
による失透という表面の変化がほとんど発生しないの
で、このような利点を有するサファイアを放熱孔の窓部
として活用することで、単結晶製造炉内の熱環境の安定
化を図ることができる。
による失透という表面の変化がほとんど発生しないの
で、このような利点を有するサファイアを放熱孔の窓部
として活用することで、単結晶製造炉内の熱環境の安定
化を図ることができる。
【００１９】本発明は、上記実施の形態に限定されずＧ
Ｆ法による全ての化合物半導体単結晶製造（ＧａＰ、Ｉ
ｎＡｓ、ＩｎＰ等）に適用可能である。
Ｆ法による全ての化合物半導体単結晶製造（ＧａＰ、Ｉ
ｎＡｓ、ＩｎＰ等）に適用可能である。
【００２０】次に図１（ａ）に示した装置を用いて化合
物半導体単結晶を製造した場合と、図３（ａ）に示した
装置を用いて化合物半導体単結晶を製造した場合とを比
較する。
物半導体単結晶を製造した場合と、図３（ａ）に示した
装置を用いて化合物半導体単結晶を製造した場合とを比
較する。
【００２１】
【実施例】結晶成長は、直径５１ｍｍ（約２インチ）サ
イズのＳｉドープＧａＡｓ結晶を各３０ロットずつ行っ
た。また、放熱量の経年変化を観測するため、ガラス板
（透明サファイア板）１０上部に設置された熱電対７を
用いて温度モニタリングを行った。
イズのＳｉドープＧａＡｓ結晶を各３０ロットずつ行っ
た。また、放熱量の経年変化を観測するため、ガラス板
（透明サファイア板）１０上部に設置された熱電対７を
用いて温度モニタリングを行った。
【００２２】結晶成長方法については、図１（ａ）を用
いて説明する。
いて説明する。
【００２３】石英アンプル３内に石英ボート２、Ｇａ
１、Ａｓ９及び種結晶８を入れ真空封止をした。真空封
止した石英アンプル３を単結晶製造炉４内にセットし、
昇温させて、反応させ、その後高温炉４ａの温度勾配を
０．５℃／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４ａを０．１℃／ｈｒの割合
で降温させて単結晶成長を行った。
１、Ａｓ９及び種結晶８を入れ真空封止をした。真空封
止した石英アンプル３を単結晶製造炉４内にセットし、
昇温させて、反応させ、その後高温炉４ａの温度勾配を
０．５℃／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４ａを０．１℃／ｈｒの割合
で降温させて単結晶成長を行った。
【００２４】以下、表１に示すように放熱孔５を覆うガ
ラスとして透明サファイア板１０を使用した方が結晶の
単結晶化率が高い結果が得られた。
ラスとして透明サファイア板１０を使用した方が結晶の
単結晶化率が高い結果が得られた。
【００２５】
【表１】
【００２６】図２は図１（ａ）に示した装置の熱電対に
よる温度モニタリングの結果を示す図であり、横軸が結
晶成長ロット数軸であり、縦軸が温度軸である。
よる温度モニタリングの結果を示す図であり、横軸が結
晶成長ロット数軸であり、縦軸が温度軸である。
【００２７】図２より、放熱孔に石英ガラスを用いた場
合、結晶成長を重ねる毎に明らかに温度が低下する傾向
が観測された。このことは、石英ガラスに失透が生じ
て、徐々に放熱量が減少している証拠といえる。
合、結晶成長を重ねる毎に明らかに温度が低下する傾向
が観測された。このことは、石英ガラスに失透が生じ
て、徐々に放熱量が減少している証拠といえる。
【００２８】一方、放熱孔を覆うガラスとしてサファイ
アを用いた場合は、ほとんど温度変化が見られず、単結
晶製造炉内の熱環境が維持されていることが分かる。
アを用いた場合は、ほとんど温度変化が見られず、単結
晶製造炉内の熱環境が維持されていることが分かる。
【００２９】以上において、放熱孔にサファイア板を用
いることにより、単結晶製造炉内の熱環境を維持するこ
とが可能となり、その結果、多結晶化を有効に解消し、
再現性よく単結晶を得ることができる。
いることにより、単結晶製造炉内の熱環境を維持するこ
とが可能となり、その結果、多結晶化を有効に解消し、
再現性よく単結晶を得ることができる。
【００３０】
【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。
【００３１】多結晶の発生が無く、再現性のよい化合物
半導体単結晶製造装置の提供を実現することができる。
半導体単結晶製造装置の提供を実現することができる。
【図１】（ａ）は本発明の化合物半導体単結晶製造装置
の一実施の形態を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に
示した装置の石英アンプルの長手方向の温度分布を示す
図である。
の一実施の形態を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に
示した装置の石英アンプルの長手方向の温度分布を示す
図である。
【図２】図１（ａ）に示した装置の熱電対による温度モ
ニタリングの結果を示す図である。
ニタリングの結果を示す図である。
【図３】（ａ）はＧＦ法を用いた従来の単結晶製造装置
の概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した装置の石英ア
ンプルの長手方向の温度分布を示す図である。
の概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した装置の石英ア
ンプルの長手方向の温度分布を示す図である。
１ 材料（Ｇａ） ２ 石英ボート ３ 石英アンプル ４ 単結晶製造炉 ４ａ 高温炉 ４ｂ 低温炉 ５ 放熱孔 ７ 熱電対 ８ 種結晶 ９ Ａｓ １０ 透明サファイア板
Claims (1)
- 【請求項１】 化合物半導体単結晶の材料を収容する石
英ボートと、該石英ボートを密閉状態で収容する石英ア
ンプルと、該石英アンプルを水平に保持すると共に長手
方向に沿って温度勾配が形成されるように上記石英アン
プルを加熱する単結晶製造炉とを備えた化合物半導体単
結晶製造装置において、上記単結晶製造炉の上記石英ア
ンプルの上側に放熱孔が形成され、該放熱孔が透明サフ
ァイア板で覆われていることを特徴とする化合物半導体
単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001160856A JP2002348192A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 化合物半導体単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001160856A JP2002348192A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 化合物半導体単結晶製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002348192A true JP2002348192A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=19004214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001160856A Pending JP2002348192A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 化合物半導体単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002348192A (ja) |
-
2001
- 2001-05-29 JP JP2001160856A patent/JP2002348192A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW201432099A (zh) | β－Ｇａ２Ｏ３系單晶的培育方法 | |
| JP2002348192A (ja) | 化合物半導体単結晶製造装置 | |
| JPH02145499A (ja) | 砒化ガリウム単結晶の成長方法 | |
| JP2001151593A (ja) | 石英ボート及びそれを用いたボート法化合物半導体単結晶製造方法 | |
| JP2004099390A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法及び化合物半導体単結晶 | |
| JP2861640B2 (ja) | ベータバリウムボレイト単結晶の育成方法 | |
| JPH10291890A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| JP2543449B2 (ja) | 結晶成長方法および装置 | |
| JP2773441B2 (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| JPH08290991A (ja) | 化合物半導体単結晶の成長方法 | |
| JPS6153186A (ja) | 抵抗加熱用ヒ−タ | |
| JP2001080987A (ja) | 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 | |
| JP2959097B2 (ja) | 単結晶の育成方法 | |
| JPH10212192A (ja) | バルク結晶の成長方法 | |
| JPH0380180A (ja) | 単結晶製造装置 | |
| Kato et al. | Effect of seed annealing on ZnSe single-crystals grown by vertical sublimation method | |
| JPS61227983A (ja) | ガリウムヒ素単結晶の製造方法 | |
| JPS5941959B2 (ja) | 液相エピタキシャル成長装置 | |
| JPS61117198A (ja) | ＩｎＰ単結晶の成長用溶解物およびその使用法 | |
| JPS61215292A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造装置 | |
| JPS62197387A (ja) | 高品質種子結晶の製造装置 | |
| JPS58151391A (ja) | 半導体結晶製造用アンプル | |
| JP2003335598A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造装置 | |
| JPH10231199A (ja) | 単結晶の育成方法 | |
| JPH01290587A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 |