JP2015168583A - ルツボ支持体、及び単結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特殊な形状のルツボを用いなくても、双晶の発生を抑制することができるルツボ支持体及び単結晶の製造方法を提供する。【解決手段】ルツボ支持体２０は、中心軸１０ａに沿って、種結晶１０１を収容する収容部１１と、収容部１１に連続する円錐台形状の肩部１２と、肩部１２に連続し、収容部１１よりも大きな直径を有する直胴部１３とを有し、種結晶１０１に融液１００を接触させて肩部１２を経由して直胴部１３の方向にＧａＡｓ単結晶３００を成長させるルツボ１０を、肩部１２と接触して支持するルツボ支持体２０であって、異方性の熱伝導率を有し、中心軸１０ａに沿う方向から見て融液１００が結晶化するときの等温度線２０ａが略多角形状になるように構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、ルツボ支持体、及び単結晶の製造方法に関する。

ＧａＡｓやＩｎＰをはじめとするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、例えば高周波電子デバイスや光デバイスなどに広く利用されている。また、近年のデバイスの高性能化に伴い、デバイスに用いられるＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体で形成された基板には、より低転位密度であることが要求されてきている。

例えば、高周波電子デバイスにおいては、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor)）では、電子が狭いチャネル領域を基板面に平行な方向に流れるので、転位の影響はそれほど大きくない。一方、近年需要が伸びてきているヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Transistor）では、キャリアがある程度広い領域を基板面に垂直な方向に流れるので、転位の存在がデバイス特性に影響を与えやすい。そのため、ヘテロバイポーラトランジスタは、低転位密度の基板の上に作製されるのが通常である。

これらのデバイスに用いられる化合物半導体の結晶成長法としては、回転するルツボ内の結晶融液に種結晶を接触させ、種結晶を回転させながらゆっくりと引き上げて結晶のインゴットを得る引き上げ法、ルツボ内の一方に設置した種結晶に融液を接触させ、温度勾配のついた領域内をルツボごと空間的に移動させてルツボ内で結晶を成長させる垂直ブリッジマン（ＶＢ：Vertical Bridgeman）法、ルツボの位置を固定したまま温度を低下させてルツボ内で結晶を成長させる垂直温度勾配成長（ＶＧＦ：Vertical Gradient Freeze）法、又は垂直ブリッジマン法と垂直温度勾配成長法とを複合させた方法等がある。

垂直ブリッジマン法、垂直温度勾配成長法等は、一般的に、結晶中に生じる転位密度を小さくできることから、低転位密度が要求される基板を製造する方法の主流となっている。

垂直ブリッジマン法、垂直温度勾配成長法等において転位密度を小さくできるのは、温度勾配の小さい中で結晶の成長を行っているためである。しかし、温度勾配の小さい中での結晶の成長は、ルツボ周囲のガス対流による温度ゆらぎ等のわずかな温度環境の変化の影響を受けやすく、そのために結晶中に双晶（ツイン）が発生しやすいという問題がある。

この双晶の発生を抑制する対策として、結晶の（１００）面と肩部がなす角度を特定の範囲にした熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ：Pyrolytic Boron Nitride）から形成されたルツボを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、双晶の発生を抑制するために、断面が円形でないルツボを用いる方法、及び内側に溝を設ける等の特殊な形状のルツボを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。

特開２００６−２１３５４９号公報 特開平９−１１０５７５号公報 特開２０１１−２５１８９１号公報

しかし、特許文献１に記載された製造方法では、結晶の（１００）面とルツボの肩部とのなす角がルツボの周方向で一定ではないため、ルツボの周方向で結晶が成長する条件が異なることを起因として結晶の成長が安定しないという問題がある。

また、特許文献２及び特許文献３に記載された製造方法では、特殊な構造のルツボを使用する必要がある。このルツボの材質には、一般的に熱分解窒化ホウ素が用いられるが高価であり、かつ、ルツボは、消耗品である。そのため、この特殊な構造のルツボを用いる方法では、化合物半導体の基板を製造するコストが高くなることが容易に想定される。

したがって、本発明は、特殊な形状のルツボを用いなくても、双晶の発生を抑制することができるルツボ支持体、及び単結晶の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、下記の［１］〜［５］を提供する。
［１］中心軸に沿って、種結晶を収容する収容部と、前記収容部に連続する円錐台形状の肩部と、前記肩部に連続し、前記収容部よりも大きな直径を有する直胴部とを有し、前記種結晶に融液を接触させて前記肩部を経由して前記直胴部の方向に単結晶を成長させるルツボを、前記肩部に接触して支持するルツボ支持体であって、異方性の熱伝導率を有し、前記中心軸に沿う方向から見て前記融液が結晶化するときの等温度線が略多角形状になるように構成された、ルツボ支持体。
［２］前記中心軸と直交する第１の方向の熱伝導率が前記中心軸及び前記第１の方向と直交する第２の方向の熱伝導率よりも低い第１の部材と、前記第１の部材とともに、前記中心軸の周りに環状に配置され、前記第２の方向の熱伝導率が前記第１の方向の熱伝導率よりも低い第２の部材とを有する、前記［１］に記載のルツボ支持体。
［３］２つの前記第１の部材及び２つの前記第２の部材を用いて、前記等温度線が略矩形状になるように構成された、前記［２］に記載のルツボ支持体。
［４］前記中心軸に垂直な前記種結晶の面を（１００）面としたとき、前記第２の方向は、前記種結晶の［０１−１］方向と平行な方向であり、前記第１の方向は、前記種結晶の［０１１］方向と平行な方向となるように、前記中心軸の周りに交互に配置される、前記［３］に記載のルツボ支持体。

［５］前記［１］から［４］のいずれかに記載のルツボ支持体を用いて前記融液を結晶化する工程を含む、単結晶の製造方法。

本発明によれば、特殊な形状のルツボを用いなくても、双晶の発生を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る結晶成長炉の一例を示す断面図である。 図２は、ルツボの形状の一例を示す断面図である。 図３は、ルツボを支持している状態のルツボ支持体の一例を示す断面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、ルツボ支持体の一例を示す図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図６は、ＧａＡｓ単結晶を示す模式図であり、（ａ）は、ＧａＡｓ単結晶の横断面図、（ｂ）は、ＧａＡｓ単結晶を下方（種結晶側）から見た図である。 図７は、本発明の第２の実施の形態のルツボ支持体の一例を示す、図３のＡ−Ａ線断面図である。 図８は、本発明の実施例に係るルツボの肩部におけるＧａＡｓ単結晶のストリエーションの概要を示す模式図である。 図９は、本発明の変形例に係るルツボ支持体の一例を示す断面図である。 図１０は、比較例に係るルツボ支持体の一例を示す断面図である。 図１１は、比較例に係るルツボの肩部におけるＧａＡｓ単結晶のストリエーションの概要を示す模式図である。

［実施の形態の要約］
本実施の形態のルツボ支持体は、中心軸に沿って、種結晶を収容する収容部と、前記収容部と連続する円錐台形状の肩部と、前記肩部と連続し、前記収容部よりも大きな直径を有する直胴部とを有し、前記種結晶に融液を接触させて前記肩部を経由して前記直胴部の方向に単結晶を成長させるルツボを前記肩部と接触して支持する構成部材を備え、前記構成部材は、異方性の熱伝導率を有する材料から形成され、前記中心軸に沿う方向から見て前記融液が結晶化するときの等温度線が略多角形状になるように配置される。ここで、「略多角形状」は、四角形以上の多角形を含む。また、異方性の熱伝導率とは、方向によって熱伝導率が異なることをいう。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る結晶成長炉の一例を示す断面図である。

（結晶成長炉）
この結晶成長炉１は、原料であるＧａＡｓ結晶が融解した融液１００を収容するルツボ１０と、ルツボ１０を支持するルツボ支持体２０と、ルツボ支持体２０を回転可能に保持する駆動軸３０と、ルツボ１０の外周に配置されてルツボ１０を側面から加熱するヒータ４０と、ヒータ４０が発する熱が結晶成長炉１の外部に伝達するのを抑制する断熱部材５０と、これらを収容する容器６０とを備える。

ルツボ支持体２０は、駆動軸３０により保持されて駆動軸３０の動作に基づいてルツボ１０を上昇、下降及び回転させる。

ヒータ４０は、原料であるＧａＡｓ結晶の全部、及び種結晶１０１の一部が融解するように、図示しない制御装置により出力が制御されてルツボ１０を加熱する。

図２は、ルツボ１０の形状の一例を示す断面図である。ルツボ１０は、ＧａＡｓ単結晶から形成された種結晶１０１を収容する有底円筒状の収容部１１と、収容部１１に連続する円錐台形状の肩部１２と、肩部１２に連続して形成されて収容部１１より直径が大きい円筒状の直胴部１３とを有する。ルツボ１０の各部１１〜１３は、熱分解窒化ホウ素から形成されている。ルツボ１０は、必要に応じてＧａＡｓ単結晶の解離を防止するため、三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）等から形成された液体封止材２００を収容する。

図３は、ルツボ１０を支持している状態のルツボ支持体２０の一例を示す断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。図５は、ルツボ支持体２０の一例を示す図３のＢ−Ｂ線断面図である。

ルツボ支持体２０は、中心軸１０ａに沿ってルツボ１０の肩部１２に接触してルツボ１０を支持する円錐台形状の傾斜部２１と、中心に有底の開口部２２とを有するように複数（本実施の形態では４つ）の構成部材により構成され、ルツボ１０の中心軸が鉛直になるようにルツボ１０を支持する。

ルツボ支持体２０は、中心軸１０ａの周方向に沿って４分割された構造となっており、内周面２５及び外周面２６を有する。このルツボ支持体２０は、異方性の熱伝導率を有するグラファイトから形成され、図４に示す方向Ｙ（第１の方向）の熱伝導率が中心軸１０ａ及び方向Ｙと直交する方向Ｘ（第２の方向）の熱伝導率よりも低くなるように配置される２つの第１の部材２３と、方向Ｘの熱伝導率が方向Ｙの熱伝導率よりも低くなるように配置される２つの第２の部材２４とを有する。なお、本実施の形態では、第１及び第２の部材２３、２４は、同一物である。

第１及び第２の部材２３、２４は、中心軸１０ａに対する中心角が９０°であり、中心軸１０ａに沿う方向から見て融液１００が結晶化するときの等温度線２０ａが略矩形になるように、中心軸１０ａの周りに環状に交互に配置される。第１及び第２の部材２３、２４は、接着剤等で互いに接合される。

方向Ｘは、中心軸１０ａに垂直な種結晶１０１の面を（１００）面としたとき、種結晶１０１の［０１−１］方向と平行な方向であり、方向Ｙは、種結晶１０１の［０１１］方向と平行な方向である。

（ＧａＡｓ単結晶の製造方法）
次に、上記結晶成長炉１を用いたＧａＡｓ単結晶の製造方法の一例について工程順に説明する。図６は、ＧａＡｓ単結晶を示す模式図であり、（ａ）は、ＧａＡｓ単結晶の横断面図、（ｂ）は、ＧａＡｓ単結晶を下方（種結晶側）から見た図である。なお、図６（ｂ）において破線は、肩部に見られる成長跡を模式的に表したものであり、ＧａＡｓが同時期に成長したことを示している。

まず、ルツボ１０にＧａＡｓ単結晶３００の原料であるＧａＡｓ結晶を投入する。次に、ルツボ１０をルツボ支持体２０上に設置し、これらを結晶成長炉１の容器６０内に配置する。

次に、ヒータ４０の出力を制御してルツボ１０を加熱してＧａＡｓ結晶を溶解させる。ＧａＡｓ結晶は、ヒータ４０により加熱されることにより、融点で溶け始めて融液１００となる。

次に、垂直ブリッジマン法によりＧａＡｓ単結晶３００を成長させる。すなわち、ヒータ４０の出力をルツボ１０の上下方向で温度勾配が生じるように制御し、温度勾配が生じている状態でルツボ１０を降下させて融液１００をルツボ１０の肩部１２から直胴部１３に向かって結晶化させる。

融液１００を結晶化させる過程において、融液１００の温度が融点を下回っても一部が結晶化せずに融液１００のままの状態になっていることがある。これを過冷却と呼んでおり、その程度を過冷却度という。この過冷却度は、結晶成長の駆動力を決めている。すなわち、融点と実際に結晶化する温度の差が大きいほど結晶成長の駆動力が大きく、逆に差が小さいと駆動力が小さいことになる。

ここで、ＧａＡｓ単結晶３００の成長跡３００ａが成す長方形の辺上で成長中の温度が異なることがある。すなわち、長辺の中点ａ_１、短辺の中点ａ_２、長辺と短辺の交点ａ_３は、中心軸１０ａからの距離がそれぞれ異なることから、各点ａ_１、ａ_２、ａ_３の温度が異なることが予測される。つまり、同時期にＧａＡｓ単結晶３００が成長する点であっても、それぞれの点における過冷却度及び駆動力が異なるということになる。なお、成長跡３００ａは、同時期にＧａＡｓ単結晶３００が成長したことを示している。

また、図６（ｂ）では、長方形の長辺と短辺とが垂直に交わっているように模式的に描かれているが、長辺と短辺との境界は、長辺、短辺の両方の成長がせめぎあって境界があいまいになっていたり、八角形状になっていたりするのが通常である。

次に、ルツボ１０を徐々に冷却した後、ＧａＡｓ単結晶３００が得られたルツボ１０を結晶成長炉１から取り出す。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）ルツボ支持体２０に異方性の熱伝導率を有する第１及び第２の部材２３、２４を用いることにより、ルツボ支持体２０における温度分布を矩形状にすることができる。これにより、ＧａＡｓ単結晶３００が同時期に成長する箇所の過冷却度及び駆動力の差を低減することが可能となり、ＧａＡｓ単結晶３００に双晶が発生することを抑制できる。
（２）ルツボ１０の形状を変更することなくＧａＡｓ単結晶３００に双晶が発生するのを抑制できるので、特殊な形状のルツボを用いずに低転位密度の基板を得ることができる。そのため、低転位密度の基板の製造コストを低減することが可能となる。
（３）ＧａＡｓ単結晶３００に双晶が発生するのを抑制できることから、低転位密度であり、かつ、高品質なＧａＡｓ単結晶３００から形成された基板を得ることができる。さらに、この基板を用いることで、特性が優れたデバイスを作製することができる。

なお、ＧａＡｓ単結晶３００を垂直温度勾配成長法により成長してもよい。すなわち、垂直温度勾配成長法では、ルツボ１０の上下方向の移動を規制した状態でヒータ４０の出力を制御することによりルツボ１０の温度を低下させて融液１００を冷却し、融液１００を結晶化させる。

［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るルツボ支持体の一例を示す、図３のＡ−Ａ線断面図である。

第１の実施の形態のルツボ支持体２０は、中心軸１０ａに対する中心角が同一の第１及び第２の部材２３、２４により構成したが、本実施の形態のルツボ支持体２０は、中心角が異なる第１及び第２の部材２３ａ、２４ａにより構成されている。以下、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

本実施の形態のルツボ支持体２０は、例えば中心角ｂ_１が１００°である２つの第１の部材２３ａと、中心角ｂ_２が８０°である２つの第２の部材２４ａとを有し、第１及び第２の部材２３ａ、２４ａがそれぞれ交互に配置されて接着剤等で接合されている。なお、第１及び第２の部材２３ａ、２４ａは、構成部材の一例である。

第１の部材２３ａの中心角ｂ_１が第２の部材２４ａの中心角ｂ_２よりも大きく、かつ、中心角ｂ_１と中心角ｂ_２との和が１８０°であればよい。なお、中心角ｂ_１及び中心角ｂ_２は、ｂ_１：ｂ_２の値を１：０．５〜１：２の範囲にするのが好ましい。

ルツボ支持体２０を形成する第１の部材２３ａと第２の部材２４ａとの中心角を異なる角度とすることにより、図７に示すように、融液１００が結晶化するときの等温度線２０ｂが略長方形状になる。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、融液１００が結晶化するときの等温度線２０ｂを略長方形にすることができることから、等温度線２０ｂをＧａＡｓ単結晶３００が同時期に成長する形状に近づけることが可能となり、双晶の発生をより抑制することができる。

（変形例）
図９は、本発明の変形例のルツボ支持体の一例を示す断面図である。ルツボ支持部材２０は、中心角ｃ_１を有する第１の部材２３ｂと、中心角ｃ_２を有する第２の部材２４ｂとの間に間隔ｄを設けてもよい。この場合、例えば、第１及び第２の部材２３ｂ、２４ｂの位置を保持する保持部材を用いる。

［実施例］
次に、本発明の実施例について説明する。図８は、本発明の実施例のルツボの肩部で生じるＧａＡｓ単結晶のストリエーションの概要を示す模式図である。

（ルツボ及びルツボ支持体）
本実施例に係るＧａＡｓ単結晶３００は、以下のルツボ１０及びルツボ支持体２０を用いて作製した。すなわち、ルツボ１０には、熱分解窒化ホウ素から形成されたものを使用した。このルツボ１０の形状は、収容部１１の直径が１０ｍｍ、高さが８０ｍｍ、肩部１２の高さが７５ｍｍ、直胴部１３の直径が１６０ｍｍ、高さが３００ｍｍである。ルツボ支持体２０の形状は、外径が１８０ｍｍ、高さが２００ｍｍである。

本実施例では、ルツボ支持体２０として、図７に示す中心角ｂ_１が１００°である第１の部材２３ａと、中心角ｂ_２が８０°である第２の部材２４ａとを交互に配置したものを用いた。

この第１及び第２の部材２３ａ、２４ａは、異方性を有するグラファイトで形成した。第１の部材２３ａは、図７における方向Ｘの熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ、図７における方向Ｙの熱伝導率が２．０Ｗ／ｍＫであり、第２の部材２４ａは、方向Ｙの熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ、方向Ｘの熱伝導率が２．０Ｗ／ｍＫである。

（ＧａＡｓ単結晶の作製工程）
次に、ＧａＡｓ単結晶３００の作製工程について説明する。本実施例では、以下の工程により作製した。

まず、ルツボ１０の収容部１１に直径９ｍｍ、長さ７５ｍｍの円筒形の種結晶１０１を（１００）面が上方を向くように設置した。この種結晶１０１には、結晶方位が分かるようにマーキングしたものを用いた。

この種結晶１０１を収容したルツボ１０を、種結晶１０１の結晶方位に合わせてルツボ支持体２０に設置した。すなわち、種結晶１０１の［０１１］方向を、図７における方向Ｙと一致するように設置した。

次に、ルツボ１０に原料となるＧａＡｓポリ結晶１００００ｇと、液体封止材２００である三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）５００ｇを投入した。

次に、ルツボ１０及びルツボ支持体２０を結晶成長炉１の容器６０内に配置し、容器６０内部を窒素置換した後、ヒータ４０の出力を制御してＧａＡｓポリ結晶を溶融させた。

次に、垂直ブリッジマン法によりＧａＡｓ単結晶３００の成長を行った。すなわち、６℃／ｃｍの温度勾配になるようにヒータ４０の出力を制御するとともに、ルツボ１０を５ｍｍ／時の速度で降下させて融液１００を結晶化させた。

次に、ＧａＡｓ単結晶３００を成長行った後、ルツボ１０の温度をゆっくり降温させて結晶成長炉１からＧａＡｓ単結晶３００をルツボ１０ごと取り出した。

（ＧａＡｓ単結晶の評価方法）
本実施例について、上記工程によりＧａＡｓ単結晶３００の成長を２０回行い、成長したそれぞれのＧａＡｓ単結晶３００の肩部３０１に双晶が発生しているか否かを目視で観察して判定した。

また、本実施例において、ＧａＡｓ単結晶３００の肩部３０１におけるファセット成長の状況を詳しく観察するために、ＧａＡｓポリ結晶にＳｉを２ｇ添加して上記工程と同じ条件でＧａＡｓ単結晶３００を成長した。このＧａＡｓ単結晶３００について、双晶の発生の有無を判定した。ここでいうファセット成長とは、ＧａＡｓ単結晶３００の肩部３０１に見られる、（１１１）面をおおよその成長界面にするような略［１１１］方向の成長をいう。

さらに、このＳｉを添加したＧａＡｓ単結晶３００について、肩部３０１の（０１−１）面をスライスし、その断面をエッチングして断面に現れるストリエーション３００ｂの様子を観察することにより、ファセット成長の乱れについて評価した。

（実施例の評価結果）
実施例では、２０回の成長を行ったＧａＡｓ単結晶３００の全てにおいて、肩部３０１に双晶の発生は見られなかった。また、実施例は、Ｓｉを添加した場合でも双晶の発生が見られなかった。さらに、このＧａＡｓ単結晶３００は、図８に示すような均等なストリエーション３００ｂが観察され、乱れの少ない安定したファセット成長がされていたことが確認できた。

（比較例）
図１０は、比較例に係るルツボ支持体の一例を示す断面図である。

比較例では、ルツボ支持体２０Ａを用いて実施例と同様の工程によりＧａＡｓ単結晶３００を作製した。このルツボ支持体２０Ａは、図１０における方向Ｘ及び方向Ｙの熱伝導率が共に８５Ｗ／ｍＫである等方性の熱伝導率を有するグラファイトで一体的に形成される。また、このルツボ支持体２０Ａは、融液１００が結晶化するときの等温度線２０ｃが円環状となる。

比較例において、実施例と同様に、上記工程によりＧａＡｓ単結晶３００の成長を２０回行い、成長したそれぞれのＧａＡｓ単結晶３００の肩部３０１に双晶が発生しているか否かを目視で観察して判定した。

さらに、実施例と同様にＧａＡｓポリ結晶にＳｉを２ｇ添加して上記工程と同じ条件でＧａＡｓ単結晶３００を成長し、このＧａＡｓ単結晶３００について、双晶の発生の有無を判定した。

（比較例の評価結果）
図１１は、比較例のルツボの肩部で生じるＧａＡｓ単結晶のストリエーションの概要を示す模式図である。一方、比較例では、２０回の成長を行ったＧａＡｓ単結晶３００の内の３つにおいて肩部３０１に双晶の発生が見られた。また、比較例のＧａＡｓ単結晶３００は、Ｓｉを添加した場合に双晶の発生は見られなかったが、図１１に示すように、ファセット成長が途切れている箇所（点ｅ）が見られ、ファセット成長の乱れが確認できた。

このファセット成長が途切れることが要因となってＧａＡｓ単結晶３００等の単結晶の成長に乱れを生じさせ、この単結晶中に双晶が発生することが知られている。また、比較例に係るルツボ支持体２０Ａは、融液１００が結晶化するときの等温度線２０ｃが円環状であることから、ＧａＡｓ単結晶３００が同時期に成長する箇所で成長中の温度が異なる。そのため、同時期に成長する箇所で過冷却度及び駆動力が異なる。

このように、同時期に成長する箇所で駆動力が異なることが、ＧａＡｓ単結晶３００の成長を不安定にしていると考えられる。つまり、少しの温度のゆらぎでもＧａＡｓ単結晶３００の成長が不安定化し、これによって双晶が発生することが予測される。そのため、比較例では、ルツボ１０周囲のガス対流等による少しの温度のゆらぎでもＧａＡｓ単結晶３００の成長に乱れが生じ、肩部３０１に双晶が発生し易くなっていると考えられる。

要するに、比較例に係るルツボ支持体２０Ａは、一般的なルツボ１０の形状に対応して可能な限りルツボ１０の温度分布が軸対称になるように形成されているため、肩部３０１に双晶が発生し易くなっているといえる。

これに対し、実施例では、ルツボ支持体２０を融液１００が結晶化するときの温度分布を略長方形とすることにより、ファセット成長時の過冷却度の差が小さくなり、結晶の成長を安定化できたと考えられる。

［他の実施の形態］
本発明の実施の形態及び実施例は、上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形、実施が可能である。例えば、本発明は、ＧａＡｓの他、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、他の化合物半導体にも適用することができる。さらに、酸化物等の単結晶を成長する場合にも適用することができる。

また、ルツボ支持体２０には、異方性の熱伝導率を有するグラファイトの他、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の異方性の熱伝導率を有するセラミックを用いてもよい。

また、第１及び第２の部材には、等方性の熱伝導率を有する材料であっても、例えば板状の材料を張り合わせることにより全体として異方性の熱伝導を有するように構成した複合材料を用いてもよい。

また、ルツボ支持体２０は、第１、第２の部材の他に第３の部材や第４の部材を有し、融液１００が結晶化するときの等温度線を略六角形等の略多角形にしてもよい。

１…結晶成長炉、１０…ルツボ、１０ａ…中心軸、１１…収容部、１２…肩部、１３…直胴部、２０、２０Ａ…ルツボ支持体、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…等温度線、２１…傾斜部、２２…開口部、２３、２３ａ、２３ｂ…第１の部材、２４、２４ａ、２４ｂ…第２の部材、２５…内周面、２６…外周面、３０…駆動軸、４０…ヒータ、５０…断熱部材、６０…容器、１００…融液、１０１…種結晶、２００…液体封止材、３００…ＧａＡｓ単結晶、３００ａ…成長跡、３００ｂ…ストリエーション、３０１…肩部

Claims (5)

1. 中心軸に沿って、種結晶を収容する収容部と、前記収容部に連続する円錐台形状の肩部と、前記肩部に連続し、前記収容部よりも大きな直径を有する直胴部とを有し、前記種結晶に融液を接触させて前記肩部を経由して前記直胴部の方向に単結晶を成長させるルツボを、前記肩部に接触して支持するルツボ支持体であって、
   異方性の熱伝導率を有し、前記中心軸に沿う方向から見て前記融液が結晶化するときの等温度線が略多角形状になるように構成された、
   ルツボ支持体。
2. 前記中心軸と直交する第１の方向の熱伝導率が前記中心軸及び前記第１の方向と直交する第２の方向の熱伝導率よりも低い第１の部材と、
   前記第１の部材ととともに、前記中心軸の周りに環状に配置され、前記第２の方向の熱伝導率が前記第１の方向の熱伝導率よりも低い第２の部材とを有する、
   請求項１に記載のルツボ支持体。
3. ２つの前記第１の部材及び２つの前記第２の部材を用いて、前記等温度線が略矩形状になるように構成された、
   請求項２に記載のルツボ支持体。
4. 前記中心軸に垂直な前記種結晶の面を（１００）面としたとき、前記第２の方向は、前記種結晶の［０１−１］方向と平行な方向であり、前記第１の方向は、前記種結晶の［０１１］方向と平行な方向となるように、前記第１の部材及び前記第２の部材が前記中心軸の周りに交互に配置される、
   請求項３に記載のルツボ支持体。
5. 前記請求項１から４のいずれか１項に記載のルツボ支持体を用いて前記融液を結晶化する工程を含む、
   単結晶の製造方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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