JP2954750B2 - Method and apparatus for manufacturing compound semiconductor crystal - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing compound semiconductor crystal

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JP2954750B2 JP18185491A JP18185491A JP2954750B2 JP 2954750 B2 JP2954750 B2 JP 2954750B2 JP 18185491 A JP18185491 A JP 18185491A JP 18185491 A JP18185491 A JP 18185491A JP 2954750 B2 JP2954750 B2 JP 2954750B2
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furnace body
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、3−5族等の化合物半
導体結晶を水平ブリッジマン法(HB法)や温度傾斜法
(GF法)等のボート法により製造する方法及びその装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a compound semiconductor crystal of group 3-5 or the like by a boat method such as a horizontal Bridgman method (HB method) or a temperature gradient method (GF method), and an apparatus therefor. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】3−5族化合物半導体単結晶をボート法
により製造する方法として、水平ブリッジマン法(HB
法)と温度傾斜法(GF)とが知られている。水平ブリ
ッジマン法は、ボートを収容したアンプル管(反応管)
を所定の温度勾配を設けた炉中を移動させる方法であ
り、温度傾斜法は、アンプル管は動かさず温度プロファ
イルを動かす方法である。ボート法による化合物半導体
単結晶の製造方法及び装置は既に種々の研究がなされて
おり、例えば特公昭52-19192号、実開平1-129273号等が
開示されている。
2. Description of the Related Art As a method of manufacturing a group 3-5 compound semiconductor single crystal by a boat method, a horizontal Bridgman method (HB
Method) and the temperature gradient method (GF). In the horizontal Bridgman method, an ampoule tube (reaction tube) containing a boat
Is moved in a furnace provided with a predetermined temperature gradient, and the temperature gradient method is a method of moving a temperature profile without moving an ampoule tube. Various researches have already been made on a method and an apparatus for producing a compound semiconductor single crystal by the boat method, for example, Japanese Patent Publication No. 52-19192 and Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 1-129273 are disclosed.

【0003】化合物半導体単結晶のうち、例えばGaAs単
結晶を水平ブリッジマン法により製造する方法として
は、一般的に以下の方法が採用されている。
[0003] Among the compound semiconductor single crystals, for example, the following method is generally employed as a method of manufacturing a GaAs single crystal by the horizontal Bridgman method.

【0004】石英製のアンプル管の中に、一端にGaAs単
結晶の種結晶を有する石英製の単結晶育成用ボートと拡
散バリヤとを配置し、原料としてストイキオメトリック
な量のGaAs化合物又はGa単体とAs単体とを入れ、更に炉
内でアンプル管内をほぼ一気圧に保持するのに必要な量
のAs単体と、必要に応じて所望の電気特性を与えるドー
パントとを入れた後、真空封入する。
In a quartz ampoule tube, a quartz single crystal growing boat having a GaAs single crystal seed crystal at one end and a diffusion barrier are arranged, and stoichiometric amounts of GaAs compound or Ga are used as raw materials. After adding the simple substance and the simple substance of As, and further adding the simple substance of the necessary amount to keep the inside of the ampoule tube at approximately 1 atm in the furnace, and the dopant which gives desired electric characteristics as required, vacuum sealing is performed. I do.

【0005】このようにして得られたアンプル管をGaAs
単結晶の融液を得るために、GaAs単結晶の融点1238℃以
上の温度、好ましくは1250℃前後に保持された高温度領
域と、アンプル管内をほぼ一気圧の砒素ガスで保つため
に 610℃前後に保持された低温度領域と、これらの温度
領域をなだらかな温度勾配でつないだ温度プロファイル
を有する炉の中に入れる。
[0005] The ampoule tube obtained in this manner is made of GaAs.
In order to obtain a single crystal melt, a GaAs single crystal having a melting point of 1238 ° C. or higher, preferably a high temperature region maintained at about 1250 ° C., and an arsenic gas of approximately 1 atm to maintain the inside of the ampoule tube at 610 ° C. The furnace is placed in a furnace having a low temperature region held before and after and a temperature profile connecting these temperature regions with a gentle temperature gradient.

【0006】次に、アンプル管のボートが配置された部
分を炉の高温度領域において、ボートの中の原料を加熱
し、一旦GaAsの融液とする。そして、アンプル管と炉と
を相対的に移動させることにより、アンプル管を徐々に
低温度領域に移動させ、ボートの一端の種結晶側から徐
々に温度が下がるようにして、GaAs融液を固化させて単
結晶を得る。
[0006] Next, in the high temperature region of the furnace, the raw material in the boat is heated to a portion of the ampoule tube where the boat is disposed, to temporarily make a GaAs melt. Then, by moving the ampoule tube and the furnace relatively, the ampoule tube is gradually moved to the low temperature region, and the temperature is gradually lowered from the seed crystal side at one end of the boat to solidify the GaAs melt. To obtain a single crystal.

【0007】この場合、アンプル管と炉体とを相対的に
移動させる方法としては、例えば図3又は図4に示され
る方法が提案されている。
In this case, as a method of relatively moving the ampule tube and the furnace body, for example, a method shown in FIG. 3 or FIG. 4 has been proposed.

【0008】図3に示される方法は、炉体1の内部を貫
通して炉芯管2を配置し、炉芯管2の両端を炉体1の両
端から突き出して床面に支持し、炉体1を炉芯管2の軸
方向に沿って移動可能に設け、アンプル管3を炉芯管2
内に配置し、炉体1を移動させることによって、アンプ
ル管3を徐々に低温領域に移動させ、アンプル管3内の
ボートに充填された融液を端部から固化させていく方法
である。
In the method shown in FIG. 3, a furnace core tube 2 is placed through the inside of a furnace body 1, and both ends of the furnace core tube 2 protrude from both ends of the furnace body 1 and are supported on a floor surface. The body 1 is provided movably along the axial direction of the furnace core tube 2, and the ampoule tube 3 is connected to the furnace core tube 2.
In this method, the ampule tube 3 is gradually moved to a low temperature region by moving the furnace body 1 and the melt filled in the boat in the ampule tube 3 is solidified from the end.

【0009】また、図4に示される方法は、炉体1の内
周に炉芯管2を固定し、炉芯管2内に支持板4を挿入
し、支持板4の端部を支持台5によって床面上に支持
し、この支持板4上にアンプル管3を載置する。そし
て、炉体1及び炉芯管2を軸方向に移動することによ
り、アンプル管3を徐々に低温領域に移動させ、アンプ
ル管3内のボート内の融液を端部から固化させていく方
法である。
Further, in the method shown in FIG. 4, the furnace core tube 2 is fixed to the inner periphery of the furnace body 1, the support plate 4 is inserted into the furnace core tube 2, and the end of the support plate 4 is connected to the support base. The support plate 4 supports the ampule tube 3 on the support plate 4. Then, by moving the furnace body 1 and the furnace core tube 2 in the axial direction, the ampoule tube 3 is gradually moved to the low temperature region, and the melt in the boat in the ampoule tube 3 is solidified from the end. It is.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示される方法では、炉芯管2は両端の2点で支持されて
いるだけなので十分な強度が要求され、しかも炉芯管2
の構成材料は1250℃の高温に耐え、かつ、アンプル管3
の構成材料である石英に対して不活性なものでなければ
ならない。このため、炉芯管2の材料選定が困難であ
り、また炉体1より長くしなければならないことから高
価になりすぎたり、場合によっては製作が不可能になる
という問題があった。
However, in the method shown in FIG. 3, since the furnace core tube 2 is supported only at two points at both ends, sufficient strength is required.
Is made of a material that withstands high temperatures of 1250 ° C and
Must be inert to quartz, which is a constituent material of the above. For this reason, there is a problem that it is difficult to select the material of the furnace core tube 2, and it has to be longer than the furnace body 1, so that the cost becomes too high, and in some cases, the production becomes impossible.

【0011】更に、炉芯管2の外側で炉体1を移動させ
なければならないので、炉体1と炉芯管2との間に隙間
を設けなければならず、炉体1の径に対して製造可能な
結晶の大きさが小さくなるという問題もあった。したが
って、大型、長尺の結晶育成には不向きであった。
Further, since the furnace body 1 must be moved outside the furnace core tube 2, a gap must be provided between the furnace body 1 and the furnace core tube 2, and the diameter of the furnace body 1 There is also a problem that the size of the crystal that can be manufactured is reduced. Therefore, it was not suitable for growing large and long crystals.

【0012】一方、図4に示される装置は、上記の問題
点を解決する目的で提案されたものであるが、移動する
炉体1の振動がアンプル管3に直接伝わる構造であるた
め、相当の重量を有する炉体1を振動を最小限に抑えて
移動させなければならず、移動機構が精密かつ高価とな
る問題があった。特に、結晶が長尺になると炉体1も長
尺化して重くなるので、スムースな移動機構の製作が困
難になる。更に、炉体1を移動させるためのスペースが
炉体1の後方に必要であり、特に結晶が長尺となる程必
要なスペースが大きくなるという問題もあった。
On the other hand, the apparatus shown in FIG. 4 has been proposed for the purpose of solving the above-mentioned problems. However, the apparatus shown in FIG. The furnace body 1 having the above weight must be moved while minimizing the vibration, and there is a problem that the moving mechanism is precise and expensive. In particular, when the crystal becomes longer, the furnace body 1 becomes longer and heavier, making it difficult to produce a smooth moving mechanism. Further, a space for moving the furnace body 1 is required behind the furnace body 1, and there is a problem that the space required increases as the crystal becomes longer.

【0013】一方、温度傾斜法(GF法)では炉体の移
動の必要がないため、上記のような移動機構やスペース
等の問題は発生しないが、その反面GF法では長尺結晶
を得ようとすると、炉体のヒータのゾーン数が多くなり
温度制御が極めて煩雑となって実用的でない。その上、
通常結晶観察用窓が結晶全長に亙って炉体の上部に開い
ているため、そこからの放熱が大きく炉内の温度を所望
の分布にすることが実質的に困難であり、比較的小さく
短尺な結晶は育成できても、長尺、大型で結晶性の良い
結晶を得ることは困難であった。
On the other hand, in the temperature gradient method (GF method), since the furnace body does not need to be moved, the above-described problems such as the moving mechanism and the space do not occur. Then, the number of zones of the heater of the furnace body increases, and the temperature control becomes extremely complicated, which is not practical. Moreover,
Usually, since the crystal observation window is opened at the top of the furnace body over the entire length of the crystal, heat radiation therefrom is large and it is substantially difficult to make the temperature in the furnace a desired distribution, and it is relatively small. Even if short crystals can be grown, it has been difficult to obtain long, large crystals with good crystallinity.

【0014】したがって、本発明の目的は長尺の結晶を
結晶性良く安価に製造できるようにした化合物半導体単
結晶の製造方法及び製造装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal capable of manufacturing a long crystal with good crystallinity at low cost.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の一つは、ボート法による化合物半導体単結
晶の製造方法において、所定の温度分布を形成するヒー
タと、このヒータの内部に配置された炉芯管とで炉体を
構成し、この炉体をそれよりも長い支持台上に設置し、
アンプル管相当長より長い支持板を前記炉芯管内に配置
し、この支持板を前記炉芯管外部の前記支持台上に可動
的に連結し、結晶育成用ボートに所定の原料を入れてア
ンプル管に封入し、このアンプル管を前記支持板上に設
置して前記炉芯管内に配置し、前記支持板を前記炉体の
長手方向に動かすことにより、前記アンプル管を前記炉
芯管内で移動させるようにしたことを特徴とする。
According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a compound semiconductor single crystal by a boat method, comprising: a heater for forming a predetermined temperature distribution; A furnace body is constituted by the placed furnace core tube, and this furnace body is installed on a longer support base,
A support plate longer than the ampoule tube equivalent length is arranged in the furnace core tube, the support plate is movably connected to the support base outside the furnace core tube, and a predetermined raw material is put into a crystal growing boat and an ampoule is placed. The ampoule tube is moved in the furnace core tube by enclosing the ampoule tube on the support plate, disposing the ampule tube in the furnace core tube, and moving the support plate in the longitudinal direction of the furnace body. It is characterized in that it is made to be.

【0016】また、本発明のもう一つは、ボート法によ
る化合物半導体単結晶の製造装置において、所定の温度
分布を形成するヒータと、このヒータの内部に配置され
た炉芯管とで炉体を構成し、この炉体をそれよりも長い
支持台上に設置し、アンプル管相当長より長い支持板を
前記炉芯管内に配置し、この支持板を前記炉芯管外部の
前記支持台上に可動的に連結し、この連結部を介して前
記支持板を動かす移動機構を設けたことを特徴とする。
Another aspect of the present invention is a device for manufacturing a compound semiconductor single crystal by the boat method, wherein a heater for forming a predetermined temperature distribution and a furnace core tube disposed inside the heater are provided with a furnace body. The furnace body is installed on a support base longer than that, a support plate longer than the ampoule tube equivalent length is arranged in the furnace core tube, and the support plate is placed on the support base outside the furnace core tube. And a moving mechanism for moving the support plate via the connecting portion.

【0017】本発明の好ましい態様において、前記移動
機構は、前記支持板の端部に連結具を取付け、この連結
具に螺合して貫通するボールネジを前記支持台に設け、
このボールネジを回転させる駆動装置を設けることによ
り構成することが好ましく、その場合には駆動機構によ
りボールネジを回転させることにより、ボールネジに螺
合する連結具を介して支持板を動かすことができる。
In a preferred aspect of the present invention, the moving mechanism attaches a connecting member to an end of the support plate, and provides a ball screw on the supporting base, which is screwed with the connecting member and penetrates the connecting member.
It is preferable to provide a driving device for rotating the ball screw. In this case, by rotating the ball screw by the driving mechanism, the support plate can be moved via a connecting member screwed to the ball screw.

【0018】本発明の更に好ましい態様において、前記
支持台は、床面等に固定設置される固定台と、この固定
台に水平な支軸を介して傾動可能に支持された傾斜台
と、この傾斜台を前記固定台に対して傾動させる傾動機
構とを備えたものであることが好ましく、その場合には
傾動機構により傾斜台を傾斜させると、この傾斜台上に
設置された炉体が傾動し、それによって原料融液が種結
晶に接触し、種結晶側から徐々に固化させることでき
る。
In a further preferred aspect of the present invention, the support base includes a fixed base fixedly installed on a floor or the like, an inclined base supported on the fixed base via a horizontal support shaft so as to be tiltable, And a tilt mechanism for tilting the tilt table with respect to the fixed table. In this case, when the tilt table is tilted by the tilt mechanism, the furnace body installed on the tilt table tilts. Thereby, the raw material melt comes into contact with the seed crystal and can be gradually solidified from the seed crystal side.

【0019】なお、アンプル管載置用の支持板は、炉体
の一方の端部、好ましくは低温側の端部から炉体内に挿
入し、挿入した側から引出しながら結晶を固化させるこ
とが好ましい。また、支持板と炉芯管との間に、支持板
の滑りをよくするためにセラミックス粉末等を撒いてお
いてもよい。
The support plate for mounting the ampoule tube is preferably inserted into the furnace body from one end of the furnace body, preferably the lower end, and solidified while pulling out from the inserted side. . Further, ceramic powder or the like may be scattered between the support plate and the furnace tube in order to improve the slip of the support plate.

【0020】本発明方法及び装置は、GaAs、InP、InAs等
の3−5族化合物半導体結晶およびZnSe等の2−6族化
合物半導体結晶の製造に応用できる。また、これら化合
物半導体の単結晶のみならず多結晶の製造にも使用でき
る。
The method and apparatus of the present invention can be applied to the manufacture of Group 3-5 compound semiconductor crystals such as GaAs, InP and InAs and Group 2-6 compound semiconductor crystals such as ZnSe. Further, it can be used not only for producing single crystals of these compound semiconductors but also for producing polycrystals.

【0021】[0021]

【作用】本発明では、炉体に対してアンプル管を相対的
に移動させる構造として、炉体を移動させるのではな
く、炉体の炉芯管内に載置された支持板を介してアンプ
ル管を移動させる構造を採用したので、相当の重量を有
する炉体を移動させる従来の装置に比べて、装置の構造
が簡素化され、製作が容易で、かつ、製作費も安価とな
る。
According to the present invention, as a structure for moving the ampoule tube relatively to the furnace body, the ampoule tube is not moved by the furnace body but is supported by a support plate placed in the furnace core tube of the furnace body. The structure of the device is simplified, the structure of the device is simplified, and the manufacturing cost is reduced as compared with the conventional device for moving a furnace having a considerable weight.

【0022】また、支持板及びアンプル管は炉体に比べ
れば極めて軽量であり、しかもアンプル管を載せた支持
板は、支持台上に固定された炉体の炉芯管内に載置され
た状態でゆっくりと移動させるので、移動に伴う振動の
発生が極めて少なく、振動がアンプル管に伝わって結晶
性に悪影響を与えることも防止される。したがって、結
晶性のよい長尺な単結晶を歩留よく得ることができる。
Further, the support plate and the ampule tube are extremely light in comparison with the furnace body, and the support plate on which the ampule tube is mounted is placed in the furnace core tube of the furnace body fixed on the support base. As a result, the vibration caused by the movement is extremely small, and the vibration is prevented from being transmitted to the ampoule tube and adversely affecting the crystallinity. Therefore, a long single crystal with good crystallinity can be obtained with good yield.

【0023】更に、図3に示すような炉体よりも長尺な
炉芯管を用いる必要がなく、図4に示すような炉体の移
動スペースも不必要となるので、装置の設置スペースを
節約することができる。また、種結晶を用いて単結晶を
製造する際に、通常用いられる炉体の傾斜機構を設けた
場合にも、支持板及びアンプル管の移動機構が簡単で軽
量な構造からなるので、装置全体を比較的小型に作るこ
とが可能であり、製作が容易で、かつ、製作費も安価と
なる。
Further, it is not necessary to use a furnace core tube longer than the furnace body as shown in FIG. 3, and a space for moving the furnace body as shown in FIG. 4 is not required. Can save money. In addition, when a single crystal is manufactured using a seed crystal, even when a tilting mechanism for a furnace body that is normally used is provided, the support plate and the moving mechanism for the ampule tube have a simple and lightweight structure. Can be made relatively small, easy to manufacture, and inexpensive.

【0024】また、温度傾斜法(GF法)とは異なり、
炉体内の温度分布が原則として固定されているため、炉
内の温度制御が容易である。更に、結晶観察用窓は炉体
上部の一部に開ければよいので、結晶観察用窓からの放
熱も少なく、所望の温度分布が得やすく、大型、長尺の
良質な結晶を得るのに有利である。
Further, unlike the temperature gradient method (GF method),
Since the temperature distribution in the furnace is fixed in principle, temperature control in the furnace is easy. Furthermore, since the crystal observation window only needs to be opened in a part of the upper part of the furnace body, heat radiation from the crystal observation window is small, a desired temperature distribution is easily obtained, and it is advantageous to obtain a large, long and good quality crystal. It is.

【0025】このように、本発明では、装置を容易かつ
安価に製作することができ、炉内の温度分布も所望の値
に制御しやすく、更に振動も少なくできる。したがって
良質の結晶が歩留よく得られ、ひいては化合物半導体の
製造コストを低減することができる。
As described above, according to the present invention, the apparatus can be manufactured easily and inexpensively, the temperature distribution in the furnace can be easily controlled to a desired value, and the vibration can be reduced. Therefore, high-quality crystals can be obtained with high yield, and the manufacturing cost of the compound semiconductor can be reduced.

【0026】[0026]

【実施例】【Example】

(実施例)図1には、本発明による化合物半導体単結晶
の製造装置の一実施例が示されている。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of an apparatus for producing a compound semiconductor single crystal according to the present invention.

【0027】この製造装置11は、床面12に設置され
る固定台13と、この固定台13に水平な支軸14を介
して傾動可能に支持された傾斜台15とからなる支持台
16を有している。固定台13と傾斜台15との間に
は、傾斜台15の固定台13に対する傾きを変化させる
傾動機構17が設けられている。
The manufacturing apparatus 11 includes a support table 16 including a fixed table 13 installed on a floor 12 and an inclined table 15 supported by the fixed table 13 via a horizontal support shaft 14 so as to be tiltable. Have. A tilting mechanism 17 that changes the tilt of the tilt base 15 with respect to the fixed base 13 is provided between the fixed base 13 and the tilt base 15.

【0028】この実施例の場合、傾動機構17は、固定
台13に設置されたモータ18、プーリ、Vベルト、ウ
ォームネジ等の連動機構19、ボールネジ20と、傾斜
台15に取付けられ、ボールネジ20に螺合するフラン
ジ21とで構成されており、モータ18を作動させて連
動機構19を介してボールネジ20を回転させると、ボ
ールネジ20に螺合するフランジ21が図中矢印Aで示
すごとく上下に移動し、傾斜台15の傾斜角度を変化さ
せるようになっている。
In this embodiment, the tilting mechanism 17 includes a motor 18 installed on the fixed base 13, an interlocking mechanism 19 such as a pulley, a V-belt, and a worm screw, a ball screw 20, and a ball screw 20 mounted on the tilt base 15. When the motor 18 is operated to rotate the ball screw 20 via the interlocking mechanism 19, the flange 21 screwed to the ball screw 20 moves up and down as shown by the arrow A in the figure. It moves to change the tilt angle of the tilt base 15.

【0029】また、傾斜台15上には、筒状のヒータ2
2と、その内部に固定配置された炉芯管23とからなる
炉体24が設置されている。ヒータ22は、長手方向に
高温側のヒータ22aと低温側のヒータ22bとに別れ
ており、例えばGaAs単結晶の製造の場合、高温側のヒー
タ22aはGaAsの融点1238℃以上の温度、好ましくは12
50℃前後に保持された高温度領域を保ち、低温側のヒー
タ22bはアンプル管内をほぼ一気圧の砒素ガスで保つ
ために 610℃前後に保持された低温度領域を保ち、これ
らの温度領域をなだらかな温度勾配でつないだ温度プロ
ファイルを形成する。
A cylindrical heater 2 is mounted on the inclined table 15.
A furnace body 24 including a furnace core tube 2 and a furnace core tube 23 fixedly disposed therein is provided. The heater 22 is divided in the longitudinal direction into a high-temperature side heater 22a and a low-temperature side heater 22b. 12
Maintain the high temperature range maintained at around 50 ° C, and the heater 22b on the low temperature side maintains the low temperature range maintained at around 610 ° C in order to maintain the inside of the ampoule with almost one atmosphere of arsenic gas. Form a temperature profile connected by a gentle temperature gradient.

【0030】また、高温側のヒータ22aの上方には、
育成中の結晶観察用窓25が設けられている。
Further, above the heater 22a on the high temperature side,
A crystal observation window 25 during growth is provided.

【0031】炉体24の内部には長尺な支持板26が設
置されており、その一端は炉体24の低温側の端部から
外方に突き出している。この支持板26の外方に突き出
した部分に、連結具27が着脱自在に取付けられてお
り、この連結具27は支持台16の傾斜台15方向に伸
びている。傾斜台15には、一対の軸受28、29を介
してボールネジ30が回転自在に支持されており、この
ボールネジ30に連結具27が螺合している。ボールネ
ジ30の一端にはプーリ31が装着されており、傾斜台
15に設置されたモータ32の駆動プーリ33と、ベル
トによって連結されている。
A long support plate 26 is provided inside the furnace body 24, and one end of the support plate 26 projects outward from the low-temperature side end of the furnace body 24. A connector 27 is detachably attached to a portion of the support plate 26 protruding outward, and the connector 27 extends in the direction of the inclined base 15 of the support base 16. A ball screw 30 is rotatably supported on the inclined table 15 via a pair of bearings 28 and 29, and a connecting member 27 is screwed to the ball screw 30. A pulley 31 is attached to one end of the ball screw 30, and is connected to a driving pulley 33 of a motor 32 installed on the inclined base 15 by a belt.

【0032】したがって、モータ32が作動すると、駆
動プーリ33、ベルト及びプーリ31を介してボールネ
ジ30が回転し、ボールネジ30に螺合する連結具27
が図中矢印Bで示す如く移動し、支持板26が炉体24
に対して長手方向に移動するようになっている。なお、
これらの装置が本発明における支持板26の移動機構4
1を構成している。また、この支持板26には原料を載
せたボート34を封入したアンプル管35が設置される
ようになっている。
Therefore, when the motor 32 operates, the ball screw 30 rotates via the driving pulley 33, the belt and the pulley 31, and the connecting member 27 screwed to the ball screw 30.
Moves as shown by the arrow B in the figure, and the support plate 26
With respect to the longitudinal direction. In addition,
These devices serve as the moving mechanism 4 of the support plate 26 in the present invention.
1. The support plate 26 is provided with an ampule tube 35 enclosing a boat 34 on which raw materials are placed.

【0033】次に、上記製造装置11を用いた本発明の
化合物半導体単結晶の製造方法の一実施例を説明する。
Next, an embodiment of the method of manufacturing a compound semiconductor single crystal of the present invention using the manufacturing apparatus 11 will be described.

【0034】GaAs単結晶の原料であるGaAs多結晶7000g
を石英ボート34に載せ、40gのAsと共に石英アンプル
管34に入れ、内部を真空にした後封じ切った。このア
ンプル管34を支持板26に載せ、SiC 製の炉芯管23
内に低温側のヒータ22bの開口部から挿入した。アン
プル管34は、当初高温側のヒータ22a内に配置さ
れ、上記原料が加熱されて融液となるようにした。原料
が融液となった後、傾動機構17により傾斜台15を傾
斜させて、融液をボート34の一端に設置された種結晶
に接触させた。
7000 g of GaAs polycrystal which is a raw material of GaAs single crystal
Was placed in a quartz boat 34 and put into a quartz ampule tube 34 together with 40 g of As, and the inside was evacuated and sealed. The ampule tube 34 is placed on the support plate 26, and the furnace core tube 23 made of SiC is formed.
Of the heater 22b on the low temperature side. The ampoule tube 34 was initially arranged in the heater 22a on the high temperature side, so that the raw material was heated to become a melt. After the raw material became a melt, the tilting table 17 was tilted by the tilting mechanism 17 to bring the melt into contact with a seed crystal installed at one end of the boat 34.

【0035】その後、移動機構41におけるモータ32
を作動させて、ボールネジ30を回転させ、支持板26
を徐々に炉体24から引き出して、アンプル管35内に
設置されたボート34を種結晶側からヒータ22bの低
温領域に移動させる。こうして、融液を種結晶側から徐
々に固化させてGaAsの単結晶を得た。
Thereafter, the motor 32 in the moving mechanism 41
To rotate the ball screw 30 so that the support plate 26
Is gradually pulled out of the furnace body 24, and the boat 34 installed in the ampule tube 35 is moved from the seed crystal side to the low temperature region of the heater 22b. Thus, the melt was gradually solidified from the seed crystal side to obtain a GaAs single crystal.

【0036】こうして得られた単結晶は、全長が800mm
、重量4000gであり、全長に亙って良質な結晶であっ
た。同様の結晶育成を繰り返し行ったが、再現性よく良
質な単結晶を得ることができた。また、支持板26の移
動機構41はアンプル管34の荷重分のみ移動させれば
よいので、構造的に複雑なものではなく安価な機構であ
る。また、この製造装置11の全長は5900mmであり、設
置スペースは小さくて済んだ。更に、結晶育成中にアン
プル管34の位置で測定した、支持板26の移動による
最大振幅は5μmであった。
The single crystal thus obtained has a total length of 800 mm.
, Weighed 4000 g, and were high-quality crystals over the entire length. Although similar crystal growth was repeated, a high-quality single crystal with good reproducibility was obtained. Further, since the moving mechanism 41 of the support plate 26 only needs to be moved by the load of the ampule tube 34, the moving mechanism 41 is not complicated in structure but is an inexpensive mechanism. The total length of the manufacturing apparatus 11 was 5900 mm, and the installation space was small. Further, the maximum amplitude due to the movement of the support plate 26 measured at the position of the ampoule tube 34 during the crystal growth was 5 μm.

【0037】(比較例)図2には、比較のために作製し
た化合物半導体単結晶の製造装置が示されている。図
中、図1と実質的に同一部分には同符号を付して、その
説明を省略することにする。
(Comparative Example) FIG. 2 shows an apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal manufactured for comparison. In the figure, parts that are substantially the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.

【0038】この製造装置51は基本的には図4に示し
た装置と同じであり、炉体24を傾斜できるようにする
ため、支持台16の傾斜台15を傾動機構17によって
傾斜できるようにした点と、炉体24を移動させるため
の移動機構52を設けた点と、アンプル管35を支持板
26に載せて炉体24内に挿入するためのアンプル管挿
入台53を設けた点が異なっている。
The manufacturing apparatus 51 is basically the same as the apparatus shown in FIG. 4. In order to make the furnace body 24 tiltable, the tilting table 15 of the support 16 is tilted by the tilting mechanism 17. And a point that a moving mechanism 52 for moving the furnace body 24 is provided, and that an ampule tube insertion table 53 for placing the ampule tube 35 on the support plate 26 and inserting the ampule tube 35 into the furnace body 24 is provided. Is different.

【0039】炉体24は傾斜台15上でベアリング機構
54により移動可能に設置されている。炉体24には、
傾斜台15方向に延設されたフランジ55が設けられ、
傾斜台15に軸受56、57を介して支持されたボール
ネジ58が、このフランジ55に螺合して貫通されてい
る。ボールネジ58の一端には、プーリ59が装着さ
れ、このプーリ59はモータ60の駆動プーリ61にベ
ルトで連結されている。
The furnace body 24 is movably mounted on the inclined table 15 by a bearing mechanism 54. In the furnace body 24,
A flange 55 extending in the direction of the inclined table 15 is provided,
A ball screw 58 supported on the inclined table 15 via bearings 56 and 57 is screwed into the flange 55 and penetrated therethrough. A pulley 59 is mounted on one end of the ball screw 58, and the pulley 59 is connected to a driving pulley 61 of a motor 60 by a belt.

【0040】したがって、モータ60が作動すると、駆
動プーリ61、ベルト及びプーリ59を介してボールネ
ジ58が回転し、このボールネジ58に螺合するフラン
ジ55が移動して、炉体24が傾斜台15上で移動する
ようになっている。これらの装置が移動機構52を構成
している。
Therefore, when the motor 60 operates, the ball screw 58 rotates via the drive pulley 61, the belt and the pulley 59, and the flange 55 screwed to the ball screw 58 moves, so that the furnace body 24 is placed on the inclined base 15. It is designed to move with. These devices constitute the moving mechanism 52.

【0041】また、支持板26の一端部は、結晶育成作
業中は傾斜台15から立設されたホルダ62に着脱自在
に固定され、アンプル管35の挿入及び取り出し時に
は、アンプル管挿入台53に取付けられたホルダ63に
着脱自在に固定されるようになっている。アンプル管挿
入台53は、支持台16に隣接して床面12上に設置さ
れ、軸受64、65を介してボールネジ66が回転自在
に支持され、このボールネジ66が、上記ホルダ63に
螺合して貫通している。ボールネジ66の一端にはプー
リ67が装着され、このプーリ67はモータ68の駆動
プーリ69にベルトで連結されている。
One end of the support plate 26 is detachably fixed to a holder 62 erected from the inclined table 15 during the crystal growing operation. When the ampule tube 35 is inserted and removed, it is connected to the ampule tube insertion table 53. It is configured to be removably fixed to the attached holder 63. The ampoule tube insertion base 53 is installed on the floor surface 12 adjacent to the support base 16, and a ball screw 66 is rotatably supported via bearings 64 and 65. The ball screw 66 is screwed to the holder 63. Through. A pulley 67 is attached to one end of the ball screw 66, and the pulley 67 is connected to a driving pulley 69 of a motor 68 by a belt.

【0042】したがって、モータ68が作動すると、駆
動プーリ69、ベルト及びプーリ67を介してボールネ
ジ66が回転し、このボールネジ66に螺合するホルダ
63が移動して、支持板26の炉体24への挿入、引出
しがなされるようになっている。
Therefore, when the motor 68 is operated, the ball screw 66 is rotated via the driving pulley 69, the belt and the pulley 67, and the holder 63 screwed to the ball screw 66 is moved to the furnace body 24 of the support plate 26. Insertion and withdrawal are made.

【0043】次に、この製造装置51を用いて実施例と
同様な原料を用いてGaAs単結晶の製造を行った。すなわ
ち、実施例と同様にして原料のGaAs多結晶をボート34
に載せ、Asとともにアンプル管35に封入し、アンプル
管35を支持板26に載せて、アンプル管挿入台53に
より支持板26を炉体24内に挿入した。アンプル管3
5が炉体24の高温側のヒータ22a内に位置するよう
にし、その状態でホルダ62により支持板26を傾斜台
15に固定した。
Next, a GaAs single crystal was manufactured by using the same raw material as in the embodiment using this manufacturing apparatus 51. That is, in the same manner as in the embodiment, the raw material GaAs polycrystal was
, And sealed in an ampoule tube 35 together with As. The ampule tube 35 was placed on the support plate 26, and the support plate 26 was inserted into the furnace body 24 by the ampule tube insertion stand 53. Ampoule tube 3
5 was positioned inside the heater 22a on the high temperature side of the furnace body 24, and the support plate 26 was fixed to the inclined table 15 by the holder 62 in this state.

【0044】そして、原料を加熱して融液とした後、傾
動機構17により炉体24を傾斜させて融液を種結晶に
接触させた。この状態で、移動機構52により炉体24
を徐々に後方に移動させて、アンプル管35を低温側の
ヒータ22b側に移動させ、融液を種結晶側から固化さ
せてGaAs単結晶を得た。
After the raw material was heated to obtain a melt, the furnace body 24 was tilted by the tilting mechanism 17 to bring the melt into contact with the seed crystal. In this state, the furnace body 24 is moved by the moving mechanism 52.
Was gradually moved backward, the ampoule tube 35 was moved to the low-temperature side heater 22b side, and the melt was solidified from the seed crystal side to obtain a GaAs single crystal.

【0045】こうして得られた単結晶は、ツイン欠陥が
入りやすく、繰り返しの結晶育成の結果、歩留は前記実
施例に比べて低かった。また、この製造装置51では非
常に重たい炉体24を移動させるため、移動機構52に
おいて高価なベアリング機構54や、強力なモータ60
等を必要とし、装置コストが極めて高いものとなった。
In the single crystal thus obtained, twin defects were liable to be formed, and as a result of repeated crystal growth, the yield was lower than that of the above example. In addition, since the manufacturing apparatus 51 moves the extremely heavy furnace body 24, the moving mechanism 52 requires an expensive bearing mechanism 54 and a powerful motor 60.
And the like, and the equipment cost becomes extremely high.

【0046】更に、そのような高価な機構を採用したに
もかかわらず、結晶育成中にアンプル管35の位置で測
定した、炉体24の移動に伴う最大振幅は15μmとな
り、前記実施例の製造装置11に比べて3倍も大きく、
これが上記ツイン欠陥の原因となっていると考えられ
る。また、この製造装置51の全長はアンプル管挿入台
53を含めて6700mmであり、実施例の製造装置11に比
べて800mm 長くなり、装置の設置スペースが実施例に比
べて広く必要とした。
Further, despite the adoption of such an expensive mechanism, the maximum amplitude accompanying the movement of the furnace body 24 measured at the position of the ampoule tube 35 during crystal growth is 15 μm, 3 times larger than the device 11,
This is considered to be the cause of the twin defect. The total length of the manufacturing apparatus 51 including the ampoule tube insertion table 53 is 6700 mm, which is 800 mm longer than that of the manufacturing apparatus 11 of the embodiment, and requires a larger installation space for the apparatus.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、結晶育成中にアンプル管に与える振動を非常
に小さくすることができ、その結果結晶欠陥の少ない化
合物半導体結晶を歩留よく製造することができる。ま
た、本発明の製造装置によれば、支持板と一緒にアンプ
ル管を移動させるようにしたので、移動機構を簡単な構
造で小型化することができ、製作が容易で、製造コスト
を安価にすることができ、装置の設置スペースも小さく
て済む。したがって、本発明によれば、従来に比べて、
より容易かつ安価に、長尺な3−5族化合物半導体結晶
を得ることができる。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the vibration applied to the ampoule tube during the crystal growth can be made very small, and as a result, the compound semiconductor crystal having few crystal defects can be produced at a high yield. Can be manufactured well. Further, according to the manufacturing apparatus of the present invention, since the ampoule tube is moved together with the support plate, the moving mechanism can be reduced in size with a simple structure, easy to manufacture, and inexpensive to manufacture. And the installation space of the device is small. Therefore, according to the present invention,
A long and elongate group III-V compound semiconductor crystal can be obtained more easily and at lower cost.

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

【図1】本発明による化合物半導体単結晶の製造装置の
一実施例を示す概略側面図。
FIG. 1 is a schematic side view showing one embodiment of an apparatus for producing a compound semiconductor single crystal according to the present invention.

【図2】本発明との比較のために作製した化合物半導体
単結晶の製造装置を示す概略側面図。
FIG. 2 is a schematic side view showing an apparatus for manufacturing a compound semiconductor single crystal manufactured for comparison with the present invention.

【図3】従来の化合物半導体単結晶の製造装置の一例を
示す概略側面図。
FIG. 3 is a schematic side view showing an example of a conventional compound semiconductor single crystal manufacturing apparatus.

【図4】従来の化合物半導体単結晶の製造装置の他の例
を示す概略側面図。
FIG. 4 is a schematic side view showing another example of a conventional compound semiconductor single crystal manufacturing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 化合物半導体単結晶の製造装置 12 床面 13 固定台 14 支軸 15 傾斜台 16 支持台 17 傾動機構 22 ヒータ 22a 高温側のヒータ 22b 低温側のヒータ 23 炉芯管 24 炉体 26 支持板 27 連結具 34 ボート 35 アンプル管 41 移動機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Manufacturing apparatus of compound semiconductor single crystal 12 Floor 13 Fixing stand 14 Support shaft 15 Inclined stand 16 Supporting stand 17 Tilt mechanism 22 Heater 22a High temperature side heater 22b Low temperature side heater 23 Furnace tube 24 Furnace body 26 Support plate 27 Connection Tools 34 Boat 35 Ampoule tube 41 Moving mechanism

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−18374(JP,A) 実開 平1−129273(JP,U) 特公 昭54−6035(JP,B2) 特公 昭57−39179(JP,B2) 特公 昭55−23236(JP,B2) 特公 昭52−19192(JP,B2) 特公 昭54−35195(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C30B 1/00 - 35/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-18374 (JP, A) JP-A-1-129273 (JP, U) JP-B-54-6035 (JP, B2) JP-B-57- 39179 (JP, B2) JP-B 55-23236 (JP, B2) JP-B 52-19192 (JP, B2) JP-B 54-35195 (JP, B2) (58) Fields surveyed (Int. 6 , DB name) C30B 1/00-35/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ボート法による化合物半導体結晶の製造方
法において、所定の温度分布を形成するヒータと、この
ヒータの内部に配置された炉芯管とで炉体を構成し、こ
の炉体をそれよりも長い支持台上に設置し、アンプル管
相当長より長い支持板を前記炉芯管内に配置し、この支
持板を前記炉芯管外部の前記支持台上に可動的に連結
し、結晶育成用ボートに所定の原料を入れてアンプル管
に封入し、このアンプル管を前記支持板上に設置して前
記炉芯管内に配置し、前記支持板を前記炉体の長手方向
に動かすことにより、前記アンプル管を前記炉芯管内で
移動させるようにしたことを特徴とする化合物半導体結
晶の製造方法。
In a method of manufacturing a compound semiconductor crystal by a boat method, a furnace for forming a predetermined temperature distribution and a furnace core tube disposed inside the heater constitute a furnace body. A support plate longer than the equivalent length of the ampoule tube is disposed in the furnace core tube, and this support plate is movably connected to the support base outside the furnace core tube to grow crystals. A predetermined raw material is put in a boat and sealed in an ampoule tube, the ampoule tube is placed on the support plate and arranged in the furnace core tube, and the support plate is moved in the longitudinal direction of the furnace body, A method for producing a compound semiconductor crystal, wherein the ampoule tube is moved within the furnace core tube.
【請求項2】前記支持板の端部に連結具を取付け、この
連結具に螺合して貫通するボールネジを前記支持台に設
け、このボールネジを回転させることにより、前記支持
板を動かす請求項1の化合物半導体結晶の製造方法。
2. A support is attached to an end of said support plate, and a ball screw is screwed into said connector and provided on said support base, and said support plate is moved by rotating said ball screw. 1. The method for producing a compound semiconductor crystal according to 1 above.
【請求項3】前記炉体を傾動させることにより、原料融
液を種結晶に接触させ、前記種結晶側から徐々に固化さ
せる請求項1又は2の化合物半導体結晶の製造方法。
3. The method for producing a compound semiconductor crystal according to claim 1, wherein the furnace body is tilted to bring the raw material melt into contact with the seed crystal and gradually solidify from the seed crystal side.
【請求項4】ボート法による化合物半導体結晶の製造装
置において、所定の温度分布を形成するヒータと、この
ヒータの内部に配置された炉芯管とで炉体を構成し、こ
の炉体をそれよりも長い支持台上に設置し、アンプル管
相当長より長い支持板を前記炉芯管内に配置し、この支
持板を前記炉芯管外部の前記支持台上に可動的に連結
し、この連結部を介して前記支持板を動かす移動機構を
設けたことを特徴とする化合物半導体結晶の製造装置。
4. An apparatus for producing a compound semiconductor crystal by a boat method, wherein a heater for forming a predetermined temperature distribution and a furnace core tube disposed inside the heater constitute a furnace body. A support plate longer than the ampoule tube equivalent length is disposed in the furnace core tube, and the support plate is movably connected to the support base outside the furnace core tube, An apparatus for producing a compound semiconductor crystal, comprising a moving mechanism for moving the support plate via a part.
【請求項5】前記移動機構は、前記支持板の端部に連結
具を取付け、この連結具に螺合して貫通するボールネジ
を前記支持台に設け、このボールネジを回転させる駆動
装置を設けることにより構成した請求項4の化合物半導
体結晶の製造装置。
5. The moving mechanism according to claim 1, wherein a connecting tool is attached to an end of the support plate, a ball screw is screwed into the connecting tool and provided on the support base, and a driving device for rotating the ball screw is provided. 5. The apparatus for producing a compound semiconductor crystal according to claim 4, wherein the apparatus comprises:
【請求項6】前記支持台は、床面等に固定設置される固
定台と、この固定台に水平な支軸を介して傾動可能に支
持された傾斜台と、この傾斜台を前記固定台に対して傾
動させる傾動機構とを備えたものである請求項4又は5
の化合物半導体結晶の製造装置。
6. The support base is a fixed base fixed to a floor or the like, a tilt base supported on the fixed base via a horizontal support shaft, and a tilt base supported by the fixed base. And a tilting mechanism for tilting with respect to.
For manufacturing compound semiconductor crystals.
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