JP2003055083A - 化合物半導体結晶成長用坩堝 - Google Patents

化合物半導体結晶成長用坩堝

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JP2003055083A
JP2003055083A JP2001243554A JP2001243554A JP2003055083A JP 2003055083 A JP2003055083 A JP 2003055083A JP 2001243554 A JP2001243554 A JP 2001243554A JP 2001243554 A JP2001243554 A JP 2001243554A JP 2003055083 A JP2003055083 A JP 2003055083A
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compound semiconductor
crucible
solidification
semiconductor crystal
growing
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Hiroaki Yoshida
浩章 吉田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 縦型ブリッジマン法で良質の化合物半導体単
結晶を歩留まりよく成長させることができかつ成長した
単結晶を容易に抜き出すことができる坩堝を提供する。 【解決手段】 縦型ブリッジマン法で化合物半導体単結
晶を成長させるための坩堝1において、所定の横断面積
と長さを有するの結晶成長部1aと、この結晶成長部の
下部に接続されていてその結晶成長部に比べて小さな横
断面積と長さを有する種結晶生成部1cとを含み、その
種結晶生成部にはそれとほぼ同等の長さを有する凝固開
始促進部材2dが挿入されており、その凝固開始促進部
材には所定深さの穴が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はGaAsやInPな
どの化合物半導体結晶を成長させるための坩堝に関し、
特に化合物半導体結晶を低コストで効率良く製造し得る
坩堝に関するものである。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体結晶を成長させる方法の一
つとして、縦型ブリッジマン法が知られている。このブ
リッジマン法において安価かつ大量に化合物半導体結晶
を成長させるために、図5に例示されているように、坩
堝内にあらかじめ設置される種結晶を用いない手法があ
る。
【0003】図5は、化合物半導体結晶成長用坩堝の一
例を模式的な断面図で示している。なお、本願の各図に
おいて、長さや厚さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡
略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を
表してはいない。また、各図における同一符号は、同一
部分または相当部分を表している。
【0004】図5に例示されているような化合物半導体
結晶成長用坩堝1は、一般に1mm未満の厚さのpBN
(熱分解窒化ホウ素)で形成されている。坩堝1は、所
定の横断面積と長さを有する結晶成長部1aを含むとと
もに、その結晶成長部の下部において遷移部1bを介し
て接続された凝固開始部1cを含んでいる。凝固開始部
1cは、結晶成長部1aに比べてはるかに小さな横断面
積と長さを有している。具体的な寸法を例示すれば、結
晶成長部1aは10cmの内径と30cmの長さを有
し、凝固開始部1cは10mmの内径と5cmの長さを
有している。
【0005】図5に示されているようなpBN坩堝1内
において、化合物半導体の融液(図示せず)が調製され
る。このような化合物半導体の融液を含む坩堝1は、上
方に比べて下方が低温に設定された温度勾配を有する温
度環境に対して、相対的にゆっくりと下方に移動させら
れる。その結果、坩堝1の下方の凝固開始部1cが最初
に化合物半導体融液の凝固点以下の温度になり、小さな
容量の凝固開始部1c内で凝固が開始する。そして、小
容量の凝固開始部1c内に形成された結晶を基礎とし
て、遷移部1bを介して、結晶成長部1a内で上方に向
けて結晶成長が一方向に進行する。
【0006】しかし、凝固開始部1c内において、あら
かじめ種結晶が設置されていない場合には結晶核生成が
起こりにくく、或る程度まで過冷却度が高まるまでは融
液の凝固が開始しない。そして或る過冷却度を越えたと
きに、凝固開始部1cの容積を超えるかなりの体積の融
液が急速に凝固してしまう。その結果、たとえば生成し
たガリウム砒素半導体結晶においてGaとAsが一対一
になっていない組成ずれが生じたり、空孔やボイドが発
生することが多いという問題がある。このように組成ず
れや空孔を含む結晶は正常な化合物半導体として使用で
きなくて廃棄されなければならず、製造された化合物半
導体結晶の歩留まりを低下させる原因となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような歩留まり低
下の問題を改善するために、特許公報第3119306
号は、図3に例示されているように、坩堝の凝固開始部
内で凝固開始促進部材を用いることを提案している。
【0008】すなわち、図3の化合物半導体結晶成長用
坩堝1においては、その凝固開始部1cの底部に凝固開
始促進部材2aが挿入されている。凝固開始部1cはた
とえば10mmの内径と5cmの長さを有し、凝固開始
促進部材2aはたとえば10mmの外径と1cmの長さ
を有している。
【0009】凝固開始促進部材2aの材質としては、た
とえば石英を用いることができる。石英は、pBN坩堝
壁に比べて、たとえばGaAsのような化合物半導体の
融液に対して良好な濡れ性を有している。凝固開始促進
部材2aが化合物半導体融液に対して良好な濡れ性を有
する場合、その融液は凝固開始促進部材との濡れ界面で
結晶核を生成しやすくなる。その結果、凝固開始部1c
内で過冷却度が高くなる前に凝固が開始し、その後に正
常な一方向凝固による結晶成長が行われ得る。
【0010】ところが、石英の凝固開始促進部材2a
は、GaAs融液に比べて小さな比重を有している。し
たがって、短い石英の凝固開始促進部材2aは、GaA
s融液中で浮きあがって、凝固開始部1c内から脱離し
てしまうことがある。そして、凝固開始促進部材2aが
凝固開始部1cから浮き上がってしまえば、凝固開始促
進部材2aがその役目をはたせなくなることは当然であ
る。
【0011】このような先行技術の状況に鑑み、本発明
は、低コストで歩留まり良く化合物半導体結晶を効率良
く製造し得るよう改善された坩堝を提供することを目的
としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、縦型ブ
リッジマン法で化合物半導体結晶を成長させるための坩
堝は、所定の横断面積と長さを有するの結晶成長部と、
この結晶成長部の下部に接続されていてその結晶成長部
に比べて小さな横断面積と長さを有する凝固開始部とを
含み、この凝固開始部にはそれとほぼ同等の長さを有す
る凝固開始促進部材が挿入されており、その凝固開始促
進部材には所定深さの穴が形成されていることを特徴と
している。
【0013】なお、凝固開始促進部材には、それを貫通
する深さの穴が形成されていてもよい。また、凝固開始
促進部材は、化合物半導体の融液に比べて小さな比重を
有していてもよい。
【0014】凝固開始促進部材は、坩堝の凝固開始部内
壁に比べて、化合物半導体の融液に対して良好な濡れ性
を有していることが好ましい。凝固開始促進部材は、化
合物半導体の融液に比べて、大きな熱伝導性を有してい
ることも好ましい。
【0015】凝固開始促進部材は、石英からなることが
好ましい。凝固開始促進部材は、SiC、SiN、カー
ボン、またはサファイアからなることも好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明者は、まず、凝固開始促進
部材の浮き上がりを防止すべく、図4に例示されている
ような凝固開始促進部材の使用を試みた。図4の化合物
半導体結晶成長用坩堝は図3のものに類似しているが、
凝固開始促進部材2bが凝固開始部1cとほぼ同等の長
さを有していることのみにおいて図3の坩堝と異なって
いる。すなわち、図3における凝固開始促進部材2aは
10mmの外径と1cmの長さを有しているのに対し
て、図4の凝固開始促進部材2bは10mmの外径と5
cmの長さを有している。
【0017】図4の坩堝を用いて、10mm/hrと2
0mm/hrの二通りの速度でGaAs化合物半導体結
晶を成長させたところ、それぞれの成長速度に対応して
得られた化合物半導体結晶の歩留まりは80〜90%と
75〜85%であった。他方、先行技術による図3の坩
堝を用いて10mm/hrと20mm/hrの二通りの
速度でGaAs化合物半導体結晶を成長させた場合に
は、それぞれの成長速度に対応して得られた化合物半導
体結晶の歩留まりは95〜99%と92〜98%であっ
た。
【0018】すなわち、図4の坩堝においては確かに凝
固開始促進部材2bの浮き上がりが防止できたが、得ら
れた化合物半導体結晶の歩留まりは、図3の坩堝の場合
に比べて、むしろ明らかに低下している。これは、図4
においては凝固開始部1cの全容積が凝固開始促進部材
2bによって占められていて、その促進部材2bの上表
面が凝固開始部1cよりもはるかに大きな容積の遷移部
1bに直接接しているために、結晶核生成が起こりにく
かったものと考えられる。ただし、図4の坩堝において
は細径の凝固開始部1c内に化合物半導体結晶が生じる
ことがないので、坩堝1から化合物半導体結晶インゴッ
トを抜き出すことは図3の場合に比べて容易であった。
【0019】本発明者は、次に、図1に例示されている
ような凝固開始促進部材の使用を試みた。図1の化合物
半導体結晶成長用坩堝は図4のものに類似しているが、
凝固開始促進部材2cが内径6mmの貫通孔を有してい
ることのみにおいて図4の坩堝と異なっている。図1の
坩堝を用いて、10mm/hrと20mm/hrの二通
りの速度でGaAs化合物半導体結晶を成長させたとこ
ろ、それぞれの成長速度に対応して得られた化合物半導
体結晶の歩留まりは97〜99%と95〜99%であっ
た。
【0020】すなわち、図1の坩堝においては凝固開始
促進部材2cの浮き上がりが防止でき、得られた化合物
半導体結晶の歩留まりも従来の図3の坩堝の場合に比べ
て改善されている。ただし、図1の坩堝においては凝固
開始促進部材2cの細い貫通孔内に化合物半導体結晶が
生じるので、坩堝1から化合物半導体結晶インゴットを
抜き出すことは図3の場合に比べて困難であった。
【0021】本発明者は、さらに、図2に例示されてい
るような凝固開始促進部材の使用を試みた。図2の化合
物半導体結晶成長用坩堝は図1のものに類似している
が、凝固開始促進部材2dが内径6mmで深さ25mm
の孔を有していることのみにおいて図1の坩堝と異なっ
ている。図2の坩堝を用いて、10mm/hrと20m
m/hrの二通りの速度でGaAs化合物半導体結晶を
成長させたところ、それぞれの成長速度に対応して得ら
れた化合物半導体結晶の歩留まりは97〜99%と95
〜99%であった。
【0022】すなわち、図2の坩堝においても凝固開始
促進部材2dの浮き上がりが防止でき、得られた化合物
半導体結晶の歩留まりも図1の坩堝の場合と同等であ
る。また、図2の坩堝においては凝固開始促進部材2d
に形成されている孔が貫通孔ではなくて25mmの深さ
に限定されているので、坩堝1から化合物半導体結晶イ
ンゴットを抜き出すことは図1の場合に比べて容易であ
り、図3の場合と同等であった。
【0023】なお、上述の実施形態では化合物半導体融
液に対して良好な濡れ性を有する石英の凝固開始促進部
材を用いる場合について説明されたが、凝固開始促進部
材は化合物半導体融液に比べて大きな熱伝導率を有する
材料で形成されていてもよい。その場合には、良好な熱
伝導性の凝固開始促進部材に接する融液が効率よく冷却
され、その界面において結晶核が生成しやすくなる。そ
の結果、大きな過冷却度が防止され、正常な一方向凝固
による結晶成長が進行し得ることになる。そのような良
好な熱伝導性を有する凝固開始促進部材の材質として
は、たとえばSiC、SiN、カーボン、またはサファ
イヤなどを用いることができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、低コス
トで歩留まり良く化合物半導体結晶を効率良く製造し得
るよう改善された坩堝を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による化合物半導体結晶
成長用坩堝を示す模式的な断面図である。
【図2】 本発明の他の実施形態による化合物半導体結
晶成長用坩堝を示す模式的な断面図である。
【図3】 先行技術による化合物半導体結晶成長用坩堝
を示す模式的な断面図である。
【図4】 図3の坩堝の一部を変更した化合物半導体結
晶成長用坩堝を示す模式的な断面図である。
【図5】 あらかじめ設置される種結晶を用いない従来
の化合物半導体結晶成長用坩堝を示す模式的な断面図で
ある。
【符号の説明】
1 pBN坩堝、1a 結晶成長部、1b 遷移部、1
c 凝固開始部、2a,2b,2c,2d 凝固開始促
進部材。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縦型ブリッジマン法で化合物半導体結晶
    を成長させるための坩堝であって、 所定の横断面積と長さを有するの結晶成長部と、 前記結晶成長部の下部に接続されていてその結晶成長部
    に比べて小さな横断面積と長さを有する凝固開始部とを
    含み、 前記凝固開始部にはそれとほぼ同等の長さを有する凝固
    開始促進部材が挿入されており、 前記凝固開始促進部材には所定深さの穴が形成されてい
    ることを特徴とする化合物半導体結晶成長用坩堝。
  2. 【請求項2】 前記凝固開始促進部材にはそれを貫通す
    る深さの穴が形成されていることを特徴とする請求項1
    に記載の化合物半導体結晶成長用坩堝。
  3. 【請求項3】 前記凝固開始促進部材は前記化合物半導
    体の融液に比べて小さな比重を有していることを特徴と
    する請求項1または2に記載の化合物半導体結晶成長用
    坩堝。
  4. 【請求項4】 前記凝固開始促進部材は、前記凝固開始
    部の内壁に比べて、前記化合物半導体の融液に対して良
    好な濡れ性を有することを特徴とする請求項1から3の
    いずれかの項に記載の化合物半導体結晶成長用坩堝。
  5. 【請求項5】 前記凝固開始促進部材は、前記化合物半
    導体の融液に比べて、大きな熱伝導性を有していること
    を特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の化
    合物半導体結晶成長用坩堝。
  6. 【請求項6】 前記凝固開始促進部材は石英からなるこ
    とを特徴とする請求項4に記載の化合物半導体結晶成長
    用坩堝。
  7. 【請求項7】 前記凝固開始促進部材はSiC、Si
    N、カーボン、またはサファイアからなることを特徴と
    する請求項5に記載の化合物半導体結晶成長用坩堝。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006188403A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶とその製造方法および製造装置
JP2006232574A (ja) * 2005-02-22 2006-09-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶とその製造方法
JP2014217891A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ブリッジマンインベストメント鋳造法におけるグレインスターターのための複合の幾何学的設計

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06298588A (ja) * 1993-04-13 1994-10-25 Dowa Mining Co Ltd 縦型ボート法による化合物半導体単結晶の製造方法
JP2001048692A (ja) * 1999-08-02 2001-02-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 結晶成長容器および結晶成長方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06298588A (ja) * 1993-04-13 1994-10-25 Dowa Mining Co Ltd 縦型ボート法による化合物半導体単結晶の製造方法
JP2001048692A (ja) * 1999-08-02 2001-02-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 結晶成長容器および結晶成長方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006188403A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶とその製造方法および製造装置
JP2006232574A (ja) * 2005-02-22 2006-09-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶とその製造方法
JP2014217891A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ブリッジマンインベストメント鋳造法におけるグレインスターターのための複合の幾何学的設計

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