JP2006232570A - METHOD FOR PRODUCING GaAs SINGLE CRYSTAL - Google Patents
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本発明は、耐圧容器内のるつぼにGaAsの原料融液を入れ、その表面を液体封止剤で覆い、前記融液に種結晶を接触させると共にゆっくりと回転させながら上方へ引上げて、前記融液を前記種結晶から徐々に固化させて結晶成長させる、いわゆるLEC法(Liquid Encapsulated Czochralski)と呼ばれるGaAs単結晶の製造方法の改良に関する。 In the present invention, a raw material melt of GaAs is put in a crucible in a pressure vessel, and the surface thereof is covered with a liquid sealant, and a seed crystal is brought into contact with the melt and pulled upward while being slowly rotated. The present invention relates to an improvement in a method for producing a GaAs single crystal called a so-called LEC method (Liquid Encapsulated Czochralski) in which a liquid is gradually solidified from the seed crystal to grow a crystal.
LEC法によるGaAs単結晶の製造方法においては、GaAs原料融液中のAsは融点付近で高い蒸気圧を示すため、原料融液から解離しやすいという性質がある。このAsの解離を防止するため、原料融液の表面をB2O3等の液体封止剤で覆うことが一般に行われており、さらにはAr等の不活性ガスを導入して原料融液の表面を加圧し、原料融液からのAsの分解蒸発を防いでいる。 In the method for producing a GaAs single crystal by the LEC method, As in the GaAs raw material melt has a high vapor pressure in the vicinity of the melting point, and therefore has a property of being easily dissociated from the raw material melt. In order to prevent this As dissociation, the surface of the raw material melt is generally covered with a liquid sealant such as B 2 O 3 , and an inert gas such as Ar is further introduced to introduce the raw material melt. Is pressed to prevent decomposition and evaporation of As from the raw material melt.
LEC法によるGaAs単結晶の製造方法の一例を図5に示す。すなわち、原料として多結晶GaAsおよび液体封止剤としてB2O33’を夫々入れたるつぼ1’を引上炉を構成する耐圧容器(図示せず)内に配置し、温度を上げて多結晶GaAsをGaAs融液4’にするとともに、このGaAs融液4’の表面を液体封止剤3’で覆う。そして、引上げ軸6’の下端に固着したGaAsの種結晶5’をGaAs融液4’に接触させ、引上げ軸6’をゆっくりと回転させながら上方へ引上げていくことにより、種結晶5’を起点としてGaAs融液4’を徐々に固化させて結晶成長を行い、GaAs単結晶2’を製造する。
An example of a method for producing a GaAs single crystal by the LEC method is shown in FIG. That is, a
LEC法は、ボートもしくはカプセル封止された他の結晶成長方法に比べ、耐圧容器内の温度勾配が結晶の成長方向につきやすく、また、それにより結晶成長の進行が早い。よって、融液からの結晶の引き上げ速度いいかえれば結晶成長速度を早くすることができるという特長がある。しかし、引き上げ時において、結晶成長方向の温度勾配が大きいということは、結晶成長速度を早くすることができる反面、単結晶を製造するうえで、最大の問題である多結晶化が起こりやすいという問題がある。ここで、多結晶化が起こるか否かは、種結晶5’に続く結晶固化部と融液部との間の固液界面形状に大きな要因がある。図6は、種付け後引上げ結晶の肩部形成時における固液界面形状を模式的に示すものである。これによると、固液界面形状が結晶成長方向(融液側)に凹面形状を呈しており、この場合、転位は固液界面から垂直に結晶成長方向に伝播する性質があることから、転位の集合が起こりやすく、引上げ結晶2’が多結晶化しやすい。
In the LEC method, the temperature gradient in the pressure vessel tends to follow the crystal growth direction and the crystal growth proceeds faster than the other crystal growth methods in boats or encapsulated. Therefore, there is a feature that the crystal growth rate can be increased if the pulling rate of the crystal from the melt is changed. However, when pulling, the large temperature gradient in the crystal growth direction means that the crystal growth rate can be increased, but on the other hand, the biggest problem in producing a single crystal is that polycrystallization is likely to occur. There is. Here, whether or not polycrystallization occurs depends largely on the solid-liquid interface shape between the crystal solidified portion and the melt portion following the seed crystal 5 '. FIG. 6 schematically shows a solid-liquid interface shape at the time of forming the shoulder portion of the pulled crystal after seeding. According to this, the solid-liquid interface shape exhibits a concave shape in the crystal growth direction (melt side), and in this case, the dislocations propagate in the crystal growth direction perpendicularly from the solid-liquid interface. Aggregation is likely to occur, and the pulled
また、B2O33’からなる液体封止剤3’の存在およびその層厚は、耐圧容器内の温度分布に影響を与えると共に、特に、結晶成長開始から間もなく、引上げ結晶の外径を目標とする直胴部の大きさに徐々に大きくしていく肩部形成過程では、結晶成長の進行に伴って結晶2’頭部がB2O33’の上部から出る。すると、融液4’側において、結晶2’頭部からの放熱が急激に進み、結晶2’の成長速度が早まる。このため、固液界面形状が例えば図6に示すように変化し、結晶成長の状態が不安定になりやすい。つまり、LEC法の場合は、引上げ方向における結晶の成長を確実なものとするために、温度勾配が大きく温度の揺らぎが大きい上、液体封止剤の存在により肩部形成時における固液界面形状が変化し凹面形状となりやすく、転位の集合が起こりやすく多結晶化しやすいという本質的な問題がある。
In addition, the presence of the
このような問題に対しては、例えば、(1)結晶の冷却速度を制御する手段として、結晶周囲に熱遮蔽体を設ける方法が提案されている(特許文献1参照)。
また、同じく、(2)結晶の冷却速度を制御する手段として、種結晶を連結するためのチャックに、るつぼの底面に対向して傘状の反射板を設ける方法が提案されている(特許文献2参照)。
Similarly, (2) as a means for controlling the cooling rate of the crystal, there has been proposed a method in which a chuck for connecting the seed crystal is provided with an umbrella-shaped reflecting plate facing the bottom of the crucible (Patent Literature). 2).
しかしながら、(1)の方法の場合だと、熱遮蔽体による断熱効果が固液界面付近にも及び固液界面付近での冷却速度が遅くなり、結晶の成長速度を低下させるという問題がある。また、(2)の方法の場合は、傘状の反射板の形状によって熱の反射効果が引上げ結晶の軸線上に集中し、肩部周辺付近における温度勾配の改善効果が少なく、固液界面形状の平坦化効果も少ないため、転位の集合および多結晶化が起こり得るという問題がある。 However, in the case of the method (1), there is a problem that the heat insulating effect by the heat shield is low in the vicinity of the solid-liquid interface and the cooling rate in the vicinity of the solid-liquid interface is slowed, and the crystal growth rate is lowered. In the case of the method (2), the shape of the umbrella-shaped reflecting plate concentrates the heat reflection effect on the axis of the pulling crystal, has little effect of improving the temperature gradient in the vicinity of the shoulder, and the solid-liquid interface shape. Therefore, there is a problem that dislocation aggregation and polycrystallization can occur.
そこで本発明は、結晶成長速度を低下させることなく、引上げ結晶の肩部形成時において、固液界面形状の安定化および平坦化を図ることにより、結晶欠陥の原因となる転位の集合および多結晶化を防止できるGaAs単結晶の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a set of dislocations and polycrystals that cause crystal defects by stabilizing and flattening the solid-liquid interface shape during the formation of the shoulder portion of the pulled crystal without reducing the crystal growth rate. An object of the present invention is to provide a method for producing a GaAs single crystal that can prevent the formation of the GaAs.
請求項1に係る発明のGaAs単結晶の製造方法は、耐圧容器内のるつぼにGaAsの原料融液を入れ、その表面を液体封止剤で覆い、前記融液に種結晶を接触させると共にゆっくりと回転させながら上方へ引上げて、前記融液を前記種結晶から徐々に固化させて結晶成長させるGaAs単結晶の製造方法において、前記るつぼ内の前記種結晶の周囲を、頂部を平坦にした傘状の保温カバーによって包囲したことを特徴とする。
このように頂部を平坦にした傘状の保温カバーを用いたことにより、肩部形成時において結晶の引上げ方向における肩部付近の温度変化を小さく抑えることができると共に、結晶の引上げ方向と垂直方向における肩部付近の温度変化も小さく抑えることができる。
In the method for producing a GaAs single crystal according to the first aspect of the present invention, a raw material melt of GaAs is put in a crucible in a pressure vessel, the surface is covered with a liquid sealant, and a seed crystal is brought into contact with the melt and slowly. In the method of manufacturing a GaAs single crystal in which the melt is gradually solidified from the seed crystal while being rotated, and the crystal is grown, the umbrella around the seed crystal in the crucible is flattened at the top. It is characterized by being surrounded by a heat insulating cover.
By using the umbrella-shaped heat insulating cover having a flat top as described above, the temperature change in the vicinity of the shoulder in the pulling direction of the crystal can be suppressed at the time of forming the shoulder, and the direction perpendicular to the pulling direction of the crystal. The temperature change in the vicinity of the shoulder at can be suppressed to a small level.
請求項2に係る発明のGaAs単結晶の製造方法は、少なくとも引上げ結晶の肩部形成時において、前記保温カバーの一部を液体封止剤中に浸漬させたことを特徴とする。
このように、保温カバーの一部(下部)を液体封止剤中に浸漬させることにより、肩部形成時において肩部付近の温度変化を確実に小さく抑えることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a GaAs single crystal, wherein at least when the shoulder portion of the pulled crystal is formed, a part of the heat insulating cover is immersed in a liquid sealant.
Thus, by immersing a part (lower part) of the heat retaining cover in the liquid sealant, the temperature change in the vicinity of the shoulder can be reliably suppressed to be small when the shoulder is formed.
請求項3に係る発明のGaAs単結晶の製造方法は、前記保温カバーが、その高さが液体封止剤の層厚以上であり、その底辺部の直径が引上げ結晶の直胴部の1.5〜2.0倍であることを特徴とする。
保温カバーの好ましい高さは、液体封止剤の層厚の1〜3倍程度、好ましくは1〜2倍程度であり、その高さが液体封止剤の層厚に満たない場合は、肩部形成時において肩部付近の温度変化の抑制効果が少なく、また、その高さが液体封止剤の3倍を越える場合は、特に結晶の引上げ方向と垂直方向における肩部付近の温度変化を小さく抑えることができない。
In the method for producing a GaAs single crystal according to a third aspect of the present invention, the heat insulating cover has a height equal to or greater than a layer thickness of the liquid sealant, and a diameter of the bottom portion of the straight body portion of the pulled crystal. It is 5 to 2.0 times.
The preferable height of the heat insulating cover is about 1 to 3 times, preferably about 1 to 2 times the layer thickness of the liquid sealant, and if the height is less than the layer thickness of the liquid sealant, The effect of suppressing the temperature change near the shoulder when forming the part is small, and if the height exceeds three times that of the liquid sealant, the temperature change near the shoulder particularly in the direction perpendicular to the crystal pulling direction is reduced. It cannot be kept small.
請求項4に係る発明のGaAs単結晶の製造方法は、前記保温カバーが、PBN(熱分解窒化ホウ素)からつくられたものであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a GaAs single crystal, wherein the heat insulating cover is made of PBN (pyrolytic boron nitride).
本発明によれば、るつぼ内の種結晶の周囲を、頂部を平坦にした傘状の保温カバーによって包囲したことにより、引上げ結晶の肩部形成時において、固液界面形状の安定化と共に平坦化を図ることができ、これにより転位の集合を抑制し多結晶化を防止し得たGaAs単結晶を得ることができる。また、結晶成長と共に保温カバーを取り外したり、移動調整可能にしたりすることにより、結晶成長速度を低下させることなく、上記効果を達成することができる。 According to the present invention, the periphery of the seed crystal in the crucible is surrounded by an umbrella-shaped heat insulating cover with a flat top, and the solid-liquid interface shape is stabilized and flattened when forming the shoulder of the pulled crystal. As a result, it is possible to obtain a GaAs single crystal in which dislocation aggregation is suppressed and polycrystallization is prevented. Moreover, the above effect can be achieved without reducing the crystal growth rate by removing the heat insulating cover or making the movement adjustable together with the crystal growth.
以下、本発明の実施の形態を図1〜4に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、耐圧容器(図示せず)のるつぼ1内に、GaAs融液4及び液体封止剤であるB2O33を収容した状態を示す。この状態において、引上げ軸の下端に連結した種結晶5の周囲を保温カバー7で覆った後、種結晶5をGaAs融液4に浸漬させる。このとき、保温カバー7も同時に下降し、保温カバー7をB2O33中に浸したまま、結晶を成長させていく。図2は、結晶成長の初期段階を表す。成長中の結晶2は、B2O33上に引き上げられておらず、保温カバー7もB2O33中に浸したままである。そして、図3のように、結晶成長が進行し結晶の頭部を含む肩部がB2O33から出た時に、保温カバー7は上方に移動され、B2O33内から外に出される。
FIG. 1 shows a state in which a
保温カバー7は、結晶2がB2O33上方まで成長したときの当該結晶2の急激な放熱を防止する。しかし、結晶2の肩部がB2O33から露出し、直胴部が目標外径に到達して安定成長を始めると、保温カバー7を設置したままでは急激な放熱の防止効果が冷却の妨げとなる。この状態では、冷却が不充分だと成長界面が凹面化し、転位の集合が起こり結晶欠陥発生の要因となる。よって、結晶2の肩部の成長が終われば、保温カバー7は、撤去若しくは影響が少ないところまで移動する必要がある。
The
さらに、保温カバー7の目的は、それによってカバーされる結晶2の領域の急激な熱の分散を防ぎ、保温することにあるから、結晶2の肩部の大きさに合わせて最適な大きさを選定する必要がある。図4に保温カバーの寸法と形状を模式的に示す。保温カバー7が結晶2の肩部の大きさに対して小さすぎると、熱が保温カバー7の周囲からすり抜けて対流するため、保温効果が得られない。そこで、保温カバー7の高さはB2O33の層厚以上、大きさ(=底辺部の直径)は結晶の直胴部の1.5〜2.0倍のものが最適である。また、保温効果をバランスのとれたものとするためには、頂部を平坦にした傘状とすることが必要である。
Further, the purpose of the
[実施例1]
上記方法において、100mm径、長さ300mmのGaAs単結晶を10本引き上げた。このとき、引上げ軸にはPBN製の厚さ3mmの薄い板によって形成された、頂部を平坦にした傘状の保温カバーを設置した。GaAsのチャージ量は20kg、雰囲気ガス、圧力はAr20kg/cm2、引上げ速度は8mm/hである。
[Example 1]
In the above method, 10 GaAs single crystals having a diameter of 100 mm and a length of 300 mm were pulled up. At this time, an umbrella-shaped heat insulating cover made of a thin plate having a thickness of 3 mm made of PBN and having a flat top was installed on the pulling shaft. The charge amount of GaAs is 20 kg, the atmospheric gas, the pressure is Ar 20 kg / cm 2 , and the pulling speed is 8 mm / h.
[比較例1]
これに対し、次のような比較例を実施した。100mm径、長さ300mmのGaAs単結晶を10本引き上げた。このとき、引上げ軸には保温カバーも何も設置しなかった。GaAsのチャージ量は20kg、雰囲気ガス、圧力はAr20kg/cm2、引上げ速度は8mm/hとした。
[Comparative Example 1]
On the other hand, the following comparative example was implemented. Ten GaAs single crystals having a diameter of 100 mm and a length of 300 mm were pulled up. At this time, no heat insulation cover was installed on the pulling shaft. The charge amount of GaAs was 20 kg, the atmospheric gas, the pressure was Ar 20 kg / cm 2 , and the pulling rate was 8 mm / h.
表1に、実施例1、比較例1の方法により夫々成長した結晶の成長結果を示す。この結果、肩部形成時において種結晶の周囲を保温カバーで覆わないより、保温カバーで覆ったほうが単結晶を歩留まりよく成長できることがわかる。
1 るつぼ
2 結晶
3 B2O3(液体封止剤)
4 GaAs融液
5 種結晶
6 引上げ軸
7 保温カバー
1
4
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012090951A1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 住友金属工業株式会社 | DEVICE FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTALS, JIG USED IN SAID PRODUCTION DEVICE, AND METHOD OF PRODUCING SiC SINGLE CRYSTALS |
WO2013108567A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | Seed crystal isolating spindle for single crystal production device and method for producing single crystals |
WO2013161999A1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | 京セラ株式会社 | Holding body, crystal growing method, and crystal growing apparatus |
CN113550008A (en) * | 2021-07-14 | 2021-10-26 | 济南大学 | Device and method for growing oversized lithium niobate crystal |
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012090951A1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 住友金属工業株式会社 | DEVICE FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTALS, JIG USED IN SAID PRODUCTION DEVICE, AND METHOD OF PRODUCING SiC SINGLE CRYSTALS |
JP2012136386A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | DEVICE FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL, TOOL USED IN PRODUCTION DEVICE, AND METHOD OF PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL |
CN103282558A (en) * | 2010-12-27 | 2013-09-04 | 新日铁住金株式会社 | Device for producing sic single crystals, jig used in said production device, and method of producing sic single crystals |
US9388508B2 (en) | 2010-12-27 | 2016-07-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing apparatus of SiC single crystal, jig for use in the manufacturing apparatus, and method for manufacturing SiC single crystal |
WO2013108567A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | Seed crystal isolating spindle for single crystal production device and method for producing single crystals |
JP2013147397A (en) * | 2012-01-20 | 2013-08-01 | Toyota Motor Corp | Seed crystal isolating spindle used in single crystal production device, and method for producing single crystal |
CN104066874A (en) * | 2012-01-20 | 2014-09-24 | 丰田自动车株式会社 | Seed crystal isolating spindle for single crystal production device and method for producing single crystals |
WO2013161999A1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | 京セラ株式会社 | Holding body, crystal growing method, and crystal growing apparatus |
US20150068444A1 (en) * | 2012-04-26 | 2015-03-12 | Kyocera Corporation | Holder, crystal growing method, and crystal growing apparatus |
JPWO2013161999A1 (en) * | 2012-04-26 | 2015-12-24 | 京セラ株式会社 | Holder, crystal growth method and crystal growth apparatus |
CN113550008A (en) * | 2021-07-14 | 2021-10-26 | 济南大学 | Device and method for growing oversized lithium niobate crystal |
CN113550008B (en) * | 2021-07-14 | 2023-06-23 | 山东恒元半导体科技有限公司 | Device and method for growing oversized lithium niobate crystal |
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