JP2830467B2 - Single crystal manufacturing equipment - Google Patents

Single crystal manufacturing equipment

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JP2830467B2
JP2830467B2 JP33216790A JP33216790A JP2830467B2 JP 2830467 B2 JP2830467 B2 JP 2830467B2 JP 33216790 A JP33216790 A JP 33216790A JP 33216790 A JP33216790 A JP 33216790A JP 2830467 B2 JP2830467 B2 JP 2830467B2
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crucible
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sealant
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純 河野
雅美 龍見
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、蒸気圧制御チョクラルスキ法により、揮
発性成分を含む化合物の単結晶を育成する装置に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for growing a single crystal of a compound containing a volatile component by a Czochralski vapor pressure control method.

[従来の技術] 蒸気圧制御チョクラルスキ法により単結晶を製造する
従来技術の一例を第3図に示す。第3図に示す装置にお
いて、下部にはサセプタ6が回転可能に設けられ、サセ
プタ6上にはるつぼ9が載置されている。サセプタ6上
部の周囲には、環状の溝6aが形成され、この溝の中には
封止剤8が貯留されている。るつぼ9の中心上方には、
単結晶を引上げるための引上軸4が回転可能に設けられ
るとともに、その下端には種結晶3が取付けられてい
る。この引上軸4を液溜5aで通し、るつぼ9を覆うよう
に円錐体状の気密容器5が設けられている。気密容器5
は、その脚部5bが上記環状の溝6aの中に嵌り込み、封止
剤8に漬けられている。また、気密容器5の液溜5aと引
上軸4との隙間も封止剤8により密封されている。この
ようにして気密容器5およびサセプタ6によってるつぼ
9は密封され、るつぼ上方に単結晶を成長させていくた
めの密封された成長室10が形成されている。一方、気密
容器5からサセプタ6にかけてその周囲には、ヒータ7
a、7bおよび7cが設けられている。
[Prior Art] FIG. 3 shows an example of a conventional technique for producing a single crystal by a Czochralski method with vapor pressure control. In the apparatus shown in FIG. 3, a susceptor 6 is rotatably provided at a lower portion, and a crucible 9 is placed on the susceptor 6. An annular groove 6a is formed around the upper part of the susceptor 6, and a sealing agent 8 is stored in this groove. Above the center of the crucible 9,
A pulling shaft 4 for pulling a single crystal is rotatably provided, and a seed crystal 3 is attached to a lower end thereof. A conical airtight container 5 is provided so that the pulling shaft 4 is passed through the liquid reservoir 5 a and covers the crucible 9. Airtight container 5
The leg 5b is fitted in the annular groove 6a and is immersed in the sealant 8. Further, the gap between the liquid reservoir 5a of the airtight container 5 and the lifting shaft 4 is also sealed by the sealant 8. In this way, the crucible 9 is sealed by the airtight container 5 and the susceptor 6, and a sealed growth chamber 10 for growing a single crystal is formed above the crucible. On the other hand, from the airtight container 5 to the susceptor 6, a heater 7
a, 7b and 7c are provided.

上記のように構成される装置において、単結晶を引上
げていくには、るつぼ9内で揮発性成分を含む化合物の
融液1を調製し、上記融液に引上軸4下端の種結晶3を
浸し、上記ヒータで温度制御を行ないながら引上軸4を
回転上昇させて種結晶3を引上げていく。このとき、気
密容器5とサセプタ6で密封された成長室10は、揮発性
成分の雰囲気が所定の圧力で形成されている。
In the apparatus configured as described above, in order to pull up a single crystal, a melt 1 of a compound containing a volatile component is prepared in a crucible 9, and a seed crystal 3 at a lower end of a pulling shaft 4 is added to the melt. The pull-up shaft 4 is rotated and raised while the temperature is controlled by the heater, and the seed crystal 3 is pulled up. At this time, in the growth chamber 10 sealed by the airtight container 5 and the susceptor 6, an atmosphere of a volatile component is formed at a predetermined pressure.

[発明が解決しようとする課題] 上記装置において、気密容器5の表面は気密容器で密
封する成長室内の揮発性成分等が外へ漏れることのない
よう、PBN等によってコーティングされている。ところ
が、このようなコーティングで封止剤に漬けられている
部分、たとえば気密容器5の脚部5bのコーティングは、
何回も単結晶の成長を行なっていく間に剥がれ落ちてし
まうことがある。これは、気密容器5内を冷却する際、
封止剤8が凝固収縮するためであると考えられる。この
ようにコーティングが剥がれ落ちてしまうと、反応室内
の揮発性成分の蒸気が漏れ、単結晶の成長を安定して行
なうことができなくなる。
[Problem to be Solved by the Invention] In the above apparatus, the surface of the airtight container 5 is coated with PBN or the like so that volatile components and the like in the growth chamber sealed by the airtight container do not leak outside. However, the part immersed in the sealant with such a coating, for example, the coating of the leg 5b of the hermetic container 5,
During the growth of the single crystal many times, it may peel off. This is because when cooling the inside of the airtight container 5,
It is considered that the sealing agent 8 solidifies and contracts. If the coating is peeled off in this way, the vapor of the volatile component in the reaction chamber leaks, and it becomes impossible to stably grow the single crystal.

この発明の目的は、上記問題点を解決し、長期間連続
使用しても揮発性成分蒸気等の漏れが生じない単結晶背
映像装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a single-crystal backing imaging apparatus which does not cause leakage of volatile component vapor and the like even when used continuously for a long period of time.

[課題を解決するための手段] この発明に従う単結晶製造装置は、揮発性成分を含む
化合物の単結晶をチョクラルスキ法で製造するための単
結晶製造装置において、化合物の融液を収容するための
るつぼと、るつぼを載置するためのサセプタと、サセプ
タの周囲に、封止剤を貯留するため形成された環状の溝
と、るつぼを覆い、脚部が環状の溝に貯留された封止剤
に漬けられ、かつ揮発性成分蒸気の通過を防止するため
のコーティング面が内表面および外表面の少なくともい
ずれか一方に形成されることにより、るつぼをサセプタ
とともに密封する気密容器とを備え、気密容器脚部のコ
ーティング面上にコーティング面の侵蝕を防止するため
の保護部材が設けられていることを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] A single crystal manufacturing apparatus according to the present invention is a single crystal manufacturing apparatus for manufacturing a single crystal of a compound containing a volatile component by a Czochralski method. A crucible, a susceptor for placing the crucible, an annular groove formed around the susceptor for storing a sealant, and a sealant covering the crucible and having legs stored in the annular groove An airtight container that seals the crucible with the susceptor by forming a coating surface on at least one of the inner surface and the outer surface for preventing the passage of volatile component vapors. It is characterized in that a protective member for preventing erosion of the coating surface is provided on the coating surface of the leg.

なお、この発明に従う保護部材の材質は、たとえばカ
ーボン等を挙げることができる。
The material of the protection member according to the present invention may be, for example, carbon.

[発明の作用効果] この発明に従う単結晶製造装置では、るつぼを覆い、
サセプタとともに上記るつぼを密封する気密容器のコー
ティング面のうち、脚部のコーティング面上に保護部材
が設けられている。この保護部材によって、脚部のコー
ティング面は封止剤の凝固収縮による侵食から守られ
る。従来装置では、上述したように気密容器脚部の封止
剤に使っているコーティング面が剥がれ落ち、気密性が
低下するという事態が生じていた。しかし、この発明に
従う装置では、上記の如く保護部材でコーティング面が
保護されているので、コーティング面の剥がれによる気
密性の低下という事態は回避される。したがって、この
発明に従う装置は、長期間連続して結晶の育成を行なっ
てもコーティング面が剥がれることがなく、揮発性成分
の蒸気等の漏れが発生しない。このようにこの発明の装
置は、耐久性に優れ、長期に亘って良質の単結晶を引上
げることができるものである。
[Operation and Effect of the Invention] In the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention, the crucible is covered,
A protective member is provided on the coating surface of the leg among the coating surfaces of the airtight container that seals the crucible together with the susceptor. With this protective member, the coating surface of the leg is protected from erosion due to solidification shrinkage of the sealant. In the conventional apparatus, as described above, the coating surface used for the sealant of the legs of the hermetic container peels off, resulting in a situation in which the hermeticity is reduced. However, in the device according to the present invention, since the coating surface is protected by the protective member as described above, a situation in which airtightness is reduced due to peeling of the coating surface is avoided. Therefore, the apparatus according to the present invention does not peel off the coating surface even when the crystal is continuously grown for a long period of time, and does not leak the volatile component vapor or the like. As described above, the apparatus of the present invention is excellent in durability and can pull up a high-quality single crystal for a long period of time.

[実施例] 第1図は、この発明に従う単結晶製造装置を示す断面
図である。この装置は、前述した従来の装置と同様、化
合物の融液1を収容するためのるつぼ9がサセプタ6上
に載置され、気密容器5によって密封される構造のもの
である。気密容器5には従来と同様、液溜5aが形成さ
れ、下端に種結晶3が取付けられる引上軸4を通すとと
もに、その脚部5bがサセプタ6上部の周囲に形成された
環状の溝6aに嵌ってるつぼ9を覆っている。また、環状
の溝6ならびに液溜5aと引上軸4との隙間は、従来と同
様封止剤8により密封されている。このようにしてサセ
プタ6と気密容器5で密封されたるつぼ9の上方には、
密封された成長室10が形成されている。さらに、気密容
器5からサセプタ6にかけてその周囲には、ヒータ7a、
7bおよび7cが設けられている。
Embodiment FIG. 1 is a sectional view showing a single crystal manufacturing apparatus according to the present invention. This device has a structure in which a crucible 9 for accommodating a melt 1 of a compound is placed on a susceptor 6 and sealed by an airtight container 5 as in the above-described conventional device. A liquid reservoir 5a is formed in the hermetic container 5 as in the prior art, and a pull-up shaft 4 to which a seed crystal 3 is attached is passed through at the lower end, and its leg 5b is formed in an annular groove 6a And covers the crucible 9. In addition, the gap between the annular groove 6 and the liquid reservoir 5a and the lifting shaft 4 is sealed with a sealant 8 as in the conventional case. Above the crucible 9 sealed with the susceptor 6 and the airtight container 5 in this manner,
A sealed growth chamber 10 is formed. Further, a heater 7a and a heater 7a are provided around the airtight container 5 to the susceptor 6.
7b and 7c are provided.

このように構成される装置において、気密容器5の脚
部5bには、図に示すように保護部材11が取付けられてい
る。第2図は、保護部材11が取付けられた状態を示す拡
大断面図である。第2図に示すとおり、気密容器5の脚
部5bにおいて、その内壁にはL字形の保護部材11がねじ
12によって取付けられている。保護部材11は、脚部5bの
内壁に密着し、脚部5bの先端を覆っている。気密容器5
の内側表面には、気密保持のためのコーティング層5cが
形成されているが、このように保護部材11を設けること
により、コーティング層5cは環状の溝6aにおいて、封止
剤8と接触しなくなる。また、封止剤8の表面より液滴
が発生して気密容器5に付く可能性を考えて、封止剤8
の表面から数センチ上の所まで気密容器5を保護部材11
によって覆えば、液滴による侵食も防止することができ
る。
In the device configured as described above, a protection member 11 is attached to the leg 5b of the airtight container 5 as shown in the figure. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a state where the protection member 11 is attached. As shown in FIG. 2, an L-shaped protection member 11 is screwed on the inner wall of the leg 5b of the airtight container 5.
Installed by 12. The protection member 11 is in close contact with the inner wall of the leg 5b, and covers the tip of the leg 5b. Airtight container 5
A coating layer 5c for maintaining airtightness is formed on the inner surface of the substrate, but by providing the protective member 11 in this manner, the coating layer 5c does not come into contact with the sealant 8 in the annular groove 6a. . In consideration of the possibility that droplets are generated from the surface of the sealant 8 and adhere to the airtight container 5, the sealant 8
Protect the airtight container 5 from the surface of the
Erosion by droplets can also be prevented.

以上に示した装置を用いて、GaAs単結晶の育成を行な
った。装置において、るつぼは内径4インチのPBN製、
気密容器はカーボン製で内径6.2インチ、肉厚0.4インチ
で、内壁にはPBNのコーティングが施してある。また、
保護部材は円筒形状であり、内径6インチ、肉厚0.2イ
ンチのカーボン製である。原料として、GaAs多結晶1kg
をるつぼにチャージした後、成長室内を5atmのAs雰囲気
にし、ヒータでるつぼ内にチャージした原料を加熱溶融
した。次に、引上軸を下降させて種結晶を融液に十分馴
染ませたのち、ヒータによって結晶成長温度に調整し、
引上軸の回転速度5rpm、サセプタの回転速度10rpm、引
上軸の引上速度6mm/hrで、結晶を引上げていった。結晶
の育成を10回繰返して行なったところ、得られた結晶の
寸法はすべて60mmφ×120mm前後であった。気密容器のP
BNコートのはがれはほとんど見られず、また、得られた
結晶の単結晶化率は約80%と高い値であった。このよう
にこの発明に従う装置は、単結晶製造装置として高い性
能を有している。
A GaAs single crystal was grown using the above-described apparatus. In the device, the crucible is made of PBN with an inner diameter of 4 inches,
The airtight container is made of carbon and has an inner diameter of 6.2 inches and a wall thickness of 0.4 inches. The inner wall is coated with PBN. Also,
The protection member has a cylindrical shape and is made of carbon having an inner diameter of 6 inches and a thickness of 0.2 inches. 1 kg of GaAs polycrystal as raw material
After charging the crucible, the growth chamber was set to an atmosphere of 5 atm As, and the raw material charged in the crucible was heated and melted by a heater. Next, after lowering the pull-up shaft and allowing the seed crystal to sufficiently adapt to the melt, the temperature is adjusted to the crystal growth temperature by a heater,
The crystal was pulled at a rotation speed of the pulling shaft of 5 rpm, a rotation speed of the susceptor of 10 rpm, and a pulling speed of the pulling shaft of 6 mm / hr. When the crystal was repeatedly grown ten times, the dimensions of the obtained crystals were all around 60 mmφ × 120 mm. Airtight container P
Peeling of the BN coat was scarcely observed, and the single crystallization ratio of the obtained crystals was as high as about 80%. Thus, the apparatus according to the present invention has high performance as a single crystal manufacturing apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、この発明に従う単結晶製造装置の一例を示す
断面図である。第2図は、第1図に示す保護部材の取付
け状態を示す拡大断面図である。第3図は、従来の単結
晶製造装置の一例を示す断面図である。 図において、1は融液、2は単結晶、3は種結晶、4は
引上軸、5は気密容器、6はサセプタ、8は封止剤、9
はるつぼ、10は成長室、11は保護部材、12はねじを示
す。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a single crystal manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing an attached state of the protection member shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional single crystal manufacturing apparatus. In the figure, 1 is a melt, 2 is a single crystal, 3 is a seed crystal, 4 is a pulling shaft, 5 is an airtight container, 6 is a susceptor, 8 is a sealant, 9
A crucible, 10 is a growth chamber, 11 is a protective member, and 12 is a screw.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−286992(JP,A) 特開 平3−252385(JP,A) 特開 平1−317186(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C30B 27/02 C30B 15/00────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-286992 (JP, A) JP-A-3-252385 (JP, A) JP-A-1-317186 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) C30B 27/02 C30B 15/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】揮発性成分を含む化合物の単結晶をチョク
ラルスキ法で製造するための単結晶製造装置において、 前記化合物の融液を収容するためのるつぼと、 前記るつぼを載置するためのサセプタと、 前記サセプタの周囲に、封止剤を貯留するため形成され
た環状の溝と、 前記るつぼを覆い、脚部が前記環状の溝に貯留された封
止剤に漬けられ、かつ前記揮発性成分蒸気の通過を防止
するためのコーティング面が形成されることにより、前
記るつぼを前記サセプタとともに密封する気密容器とを
備え、 前記気密容器脚部のコーティング面上に前記コーティン
グ面の侵蝕を防止するための保護部材が設けられている
ことを特徴とする単結晶製造装置。
1. A single crystal manufacturing apparatus for manufacturing a single crystal of a compound containing a volatile component by a Czochralski method, comprising: a crucible for containing a melt of the compound; and a susceptor for mounting the crucible. Around the susceptor, an annular groove formed for storing a sealant, covering the crucible, a leg portion is immersed in the sealant stored in the annular groove, and the volatile An airtight container that seals the crucible with the susceptor by forming a coating surface for preventing the passage of component vapors, and prevents the coating surface from eroding on the coating surface of the airtight container legs. A single crystal manufacturing apparatus, comprising: a protection member provided for the same.
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