JP2991585B2 - Single crystal growing apparatus and single crystal manufacturing method - Google Patents

Single crystal growing apparatus and single crystal manufacturing method

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JP2991585B2
JP2991585B2 JP5045293A JP4529393A JP2991585B2 JP 2991585 B2 JP2991585 B2 JP 2991585B2 JP 5045293 A JP5045293 A JP 5045293A JP 4529393 A JP4529393 A JP 4529393A JP 2991585 B2 JP2991585 B2 JP 2991585B2
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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】本発明は単結晶育成装置、特には
垂直ブリッジマン法によってSi、Geなどの半導体、
GaAs、InPなどのIII-V族化合物半導体、GdT
e、ZnSeなどの II-IV族化合物半導体、BGO、L
BOなどの酸化物の単結晶を育成する単結晶育成装置、
およびこの装置を使用する単結晶製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for growing a single crystal, in particular, a semiconductor such as Si, Ge, etc. by the vertical Bridgman method.
III-V compound semiconductors such as GaAs and InP, GdT
e, ZnSe and other II-IV compound semiconductors, BGO, L
A single crystal growing apparatus for growing single crystals of oxides such as BO,
And a method for producing a single crystal using the apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】Si、Geなどの半導体、GaAs、I
nPなどのIII-V族化合物半導体、GdTe、ZnSe
などの II-IV属化合物半導体、BGO、LBOなどの酸
化物単結晶の育成は通常、垂直ブリッジマン法、引上げ
法などによって行なわれている。この垂直ブリッジマン
法は縦型容器に原料融液を収容して、該容器を温度勾配
をもった炉内に配置し、下方に移動することによって原
料融液を下方より冷却固化し、単結晶を育成する方法で
あるが、この垂直ブリッジマン法による単結晶育成装置
については炉芯管内において所望の温度を炉芯管の長さ
方向に必要な範囲だけ作るようにして良質の結晶を得る
ために、加熱装置を炉芯管の両側に長手方向に沿って多
数個の発熱体から構成して発熱体を複数の独立した加熱
区域に分割し、各加熱区域を独立に温度制御するように
したものが提案されている(特開平2-221180号公報参
照)。
2. Description of the Related Art Semiconductors such as Si and Ge, GaAs, I
III-V compound semiconductors such as nP, GdTe, ZnSe
In general, oxide single crystals such as II-IV compound semiconductors such as BGO and LBO are grown by a vertical Bridgman method, a pulling method, or the like. In this vertical Bridgman method, the raw material melt is housed in a vertical container, the container is placed in a furnace with a temperature gradient, and the raw material melt is cooled and solidified from below by moving it downward, thereby obtaining a single crystal. This single crystal growing apparatus by the vertical Bridgman method is used to obtain a good quality crystal by making a desired temperature in the furnace core tube in a necessary range in the length direction of the furnace core tube. In addition, the heating device was composed of a number of heating elements along the longitudinal direction on both sides of the furnace core tube, the heating elements were divided into a plurality of independent heating sections, and each heating section was independently temperature-controlled. One has been proposed (see JP-A-2-221180).

【0003】また、このブリッジマン法による結晶の成
長方法における結晶の成長速度を決定する因子としては
組成的過冷却の起き易さが知られており、したがって結
晶成長速度を大きくするには結晶成長方向の温度勾配を
大きくする必要があるのであるが、炉芯管の内径が小さ
いときには温度勾配を大きくすることが容易であり、こ
れには例えば1)炉を複数のヒーターに分割し、温度勾
配を大きくしたい位置のヒーターの設定温度を大きくす
る方法、2)温度勾配を大きくしたい位置に熱遮蔽板を
設置する方法、3)温度勾配を大きくしたい位置を水な
どで冷却する方法などが知られている。なお、この炉芯
管が比較的大きい炉については、炉芯管、ルツボ台など
をすべて石英製とし、炉の中の輻射熱を炉の下方から逃
がし易くすることで温度勾配を大きくすることも報告さ
れている[J. Cryst. Growth. 94(1989)373-380 参
照]。
As a factor determining the crystal growth rate in the crystal growth method according to the Bridgman method, it is known that compositional supercooling is likely to occur. It is necessary to increase the temperature gradient in the direction, but it is easy to increase the temperature gradient when the inner diameter of the furnace core tube is small. This includes, for example, 1) dividing the furnace into a plurality of heaters, A method of increasing the set temperature of the heater at a position where the temperature gradient is desired to be increased, a method of installing a heat shielding plate at a position where the temperature gradient is desired to be increased, and a method of cooling the position at which the temperature gradient is desired to be cooled with water, etc. ing. For furnaces with a relatively large furnace core tube, it was also reported that the furnace core tube, crucible base, etc., were all made of quartz and that the temperature gradient was increased by facilitating the escape of radiant heat in the furnace from below the furnace. [See J. Cryst. Growth. 94 (1989) 373-380].

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ブリッジマン法による
単結晶の育成は炉内に収容した縦型容器内の原料を一旦
全て溶解し、その後育成する単結晶の融点を挟んだ温度
勾配を徐々に下方に移動することによって行なわれてい
るが、工業的には大口径の単結晶を短時間に育成する必
要があることから、結晶成長が進行している位置での温
度勾配を大きくすることが必要とされる。したがって、
工業的に好ましいブリッジマン炉は炉芯管内径と育成位
置での温度勾配を大きくすると共に、原料を溶融するゾ
ーンの温度を融点からあまり高くならないようにされて
いるが、炉芯管を大きくして大口径の結晶を育成するた
めにはルツボを釣り下げる方式ではなく、ルツボをルツ
ボ台の上に乗せる下支え式のものとする必要がある。
In the growth of a single crystal by the Bridgman method, all the raw materials in a vertical vessel housed in a furnace are once melted, and then a temperature gradient is gradually set across the melting point of the single crystal to be grown. Although it is performed by moving downward, industrially it is necessary to grow a large-diameter single crystal in a short time, so it is necessary to increase the temperature gradient at the position where crystal growth is progressing. Needed. Therefore,
An industrially preferred Bridgman furnace is designed to increase the temperature gradient at the inner diameter of the furnace core and at the growing position, and not to raise the temperature of the zone for melting the raw material so much from the melting point. In order to grow large-diameter crystals, it is necessary to adopt a supporting type in which the crucible is placed on a crucible base instead of a method in which the crucible is hung.

【0005】しかし、この下支え式のブリッジマン炉に
おいて、結晶系が3インチ以上の大口径の結晶が育成で
きるように炉芯管内径を 140mmとし、前記した特開平2-
221180号公報に記載されているように加熱装置を多数個
の発熱体で構成し、発熱体を複数の独立した加熱区域に
分割して育成位置での温度勾配を大きくするようにした
ものでは最大の温度勾配が8℃/cmしか取れず、前記し
た文献に記載されているように炉芯管とルツボ台を石英
製のものとしたものについての育成位置での温度勾配も
育成位置が炉の上方に移動するだけで顕著な変化は見ら
れず、石英とすることによって炉温が均熱化することが
できず、原料の過昇温によって原料の分解、好ましくな
い相の出現によって結晶の品質の低下が生じた。
However, in this under-supported Bridgman furnace, the inner diameter of the furnace core tube is set to 140 mm so that a crystal having a crystal system of 3 inches or more can be grown.
As described in 221180, the heating device is composed of a large number of heating elements, and the heating element is divided into a plurality of independent heating zones to increase the temperature gradient at the growing position. Temperature gradient of only 8 ° C./cm, and the temperature gradient at the growth position for the furnace core tube and the crucible base made of quartz as described in the above-mentioned document also shows the growth position of the furnace. No remarkable change was seen only by moving upward, the furnace temperature could not be equalized by using quartz, and the quality of the crystal was degraded by the overheating of the raw material, and the appearance of an unfavorable phase caused by the appearance of an undesirable phase. Decreased.

【0006】また、この温度勾配を大きくする手法とし
てはバッフルまたはリフレクターと称する輻射熱を遮る
ものを育成位置付近に設置する方法も知られているが、
この方法ではリフレクターをある程度まで大きくする必
要があるために、炉芯管を大きくしてもリフレクター内
径が小さくなるために育成できる結晶が径の小さいもの
になるという不利があり、従来公知のブリッジマン炉で
は大口径の単結晶を製造することができないという問題
点がある。
As a method of increasing the temperature gradient, a method of installing a baffle or reflector that blocks radiant heat near the growing position is known.
In this method, since the reflector needs to be enlarged to a certain extent, there is a disadvantage that even if the furnace core tube is increased, the crystal that can be grown becomes small because the inner diameter of the reflector becomes small. There is a problem that large diameter single crystals cannot be produced in a furnace.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した単結晶育成装置および単結晶の製
造方法に関するものであり、この単結晶育成装置は筒状
の炉芯管とこの炉芯管の外側に備えた加熱手段を有し、
ルツボをこの炉芯管の内部に移動させてルツボ内に収納
した単結晶材料を単結晶に育成する装置において、加熱
手段として用いる発熱体を異なる材質からなる表面温度
が低いものと高いものとを組合わせたものとしてなるこ
とを特徴とするものであり、この単結晶の製造方法はこ
の単結晶育成装置を使用して単結晶を育成することを特
徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for growing a single crystal and a method for producing a single crystal which solves such disadvantages and problems. Having heating means provided outside the furnace core tube,
In an apparatus for moving a crucible into the furnace core tube to grow a single crystal material contained in the crucible into a single crystal, a heating element used as a heating means is made of a material having a different surface temperature and a material having a lower surface temperature. The method for producing a single crystal is characterized by growing a single crystal using the single crystal growing apparatus.

【0008】すなわち、本発明者らは垂直ブリッジマン
法によって各種の単結晶を容易に育成する装置を開発す
べく種々検討した結果、これについては筒状の炉芯管と
その外側に備えた加熱手段を有し、この炉芯管の中に単
結晶材料を収納したルツボを入れた垂直ブリッジマン炉
において、この加熱手段として用いる発熱体を従来公知
の方法で複数の分割されたものとし、これらを異なる材
質からなる表面温度の低いものと高いものとを組合わせ
たものとして、表面温度を高くすることができる発熱体
からなるヒーターを単結晶育成位置の近傍が直上に設置
すると、発熱体からの加熱によって炉の温度分布が急峻
となり、温度勾配が大きくなるので、単結晶の育成が容
易になるということを見出し、このようにしたブリッジ
マン炉を使用すれば各種の単結晶を容易に、かつ効率よ
く製造することができることを確認し、ここに使用する
発熱体の配置方法、発熱体と断熱体との相関配置方法な
どについての研究を進めて本発明を完成させた。以下に
これをさらに詳述する。
That is, the present inventors have conducted various studies to develop an apparatus for easily growing various types of single crystals by the vertical Bridgman method. Means, in a vertical Bridgman furnace containing a crucible containing a single crystal material in the furnace core tube, the heating element used as the heating means was divided into a plurality of by a conventionally known method, these The different materials
If a heater consisting of a heating element capable of raising the surface temperature is installed immediately above the single crystal growing position as a combination of a material with a low surface temperature and a material with a high surface temperature, heating from the heating element The temperature distribution of the furnace becomes sharper and the temperature gradient becomes larger, which makes it easier to grow single crystals.By using such a Bridgman furnace, various single crystals can be easily and efficiently produced. After confirming that the heating element can be manufactured well, the present invention was completed by conducting research on a method of arranging the heating element used here and a method of arranging the correlation between the heating element and the heat insulator. This will be described in more detail below.

【0009】[0009]

【作用】本発明は単結晶育成装置および単結晶の製造方
法に関するものであり、この単結晶育成装置は筒状の炉
芯管とこの外側に備えた加熱手段を有し、ルツボをこの
炉芯管の内部に移動させてルツボ内に収納した単結晶材
料を単結晶に育成する装置において、加熱手段として用
いる発熱体を異なる材質からなる表面温度が低いものと
高いものとを組合わせたものとしてなることを特徴とす
るものであり、この単結晶製造方法はこの単結晶育成装
置を用いて単結晶を育成することを特徴とするものであ
るが、これによればこの単結晶育成装置がブリッジマン
炉として熱の分布が最適なものとなるので各種単結晶を
容易に、かつ効率よく製造することができるという有利
性が与えられる。
The present invention relates to a single crystal growing apparatus and a method for producing a single crystal. The single crystal growing apparatus has a cylindrical furnace core tube and heating means provided on the outside thereof, and the crucible is connected to the furnace core. In a device for growing a single-crystal material contained in a crucible by moving it into a tube and growing the single-crystal material into a single crystal, the heating element used as a heating means is a combination of a material having a low surface temperature and a material having a high surface temperature made of different materials This single crystal manufacturing method is characterized in that a single crystal is grown using this single crystal growing apparatus. According to this, the single crystal growing apparatus is a bridge. Since the distribution of heat is optimized as a Mann furnace, there is an advantage that various single crystals can be easily and efficiently manufactured.

【0010】本発明の単結晶育成装置は例えば図1に示
したものとされる。図1は本発明の単結晶育成装置の縦
断面図を示したものであり、このものは炉芯管1の外側
にヒーター3を設けると共に、この炉芯管1の中にルツ
ボ4とルツボ台5を設け、さらにこの炉芯管1の上に蓋
6を設けてなるものであるが、このヒーター3は複数の
分割されたものとされており、これらは表面温度の低い
3−1、3−2、3−3と表面温度の高い3−4とされ
ており、この表面温度の高いヒーター3−4を単結晶育
温位置の近くに配置すると、この部分では温度分布がこ
の3−4が表面温度の低いものである場合には図2に示
したようにこの温度分布、△T/△X(Tは結晶育成温
度、Xは炉内軸方向位置)がゆるやかに上昇するのに対
し、この温度分布△T/△Xが急峻となるので、この温
度勾配が大きくなり、単結晶の育成が容易に行なわれる
ようになるという有利性が与えられる。
The single crystal growing apparatus of the present invention is, for example, as shown in FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a single crystal growing apparatus according to the present invention, in which a heater 3 is provided outside a furnace core tube 1 and a crucible 4 and a crucible base are provided in the furnace core tube 1. 5 and a lid 6 is further provided on the furnace core tube 1. The heater 3 is divided into a plurality of parts. -2, 3-3, and 3-4 having a high surface temperature. If the heater 3-4 having a high surface temperature is disposed near the single crystal growth position, the temperature distribution in this portion becomes 3-4. When the surface temperature is low, as shown in FIG. 2, the temperature distribution, ΔT / ΔX (T is the crystal growth temperature, X is the axial position in the furnace) gradually increases. Since this temperature distribution ΔT / ΔX becomes steep, the temperature gradient becomes large, and the growth of the single crystal becomes difficult. Advantage that becomes to be performed easily is provided.

【0011】なお、この場合、この表面温度の高い発熱
体と炉中心との距離を表面温度の低い発熱体と炉中心と
の距離よりも短くすれば、この炉内の温度勾配がより大
きくされるので、単結晶の育成にはより効果的になると
いう有利性が与えられる。
In this case, if the distance between the heating element having a high surface temperature and the center of the furnace is shorter than the distance between the heating element having a low surface temperature and the center of the furnace, the temperature gradient in the furnace is increased. Therefore, there is an advantage that the growth of the single crystal becomes more effective.

【0012】この装置における炉芯管1は熱伝導性のよ
い材料からなるものとすることが好ましいということか
ら、例えば高純度アルミナ、窒化けい素、白金を内張し
た高純度アルミナからなるものとされるが、この下方は
石英製の炉芯管2からなるものとされる。また、このル
ツボ4は一般的には白金、白金−ロジウム、イリジウム
などの金属材料で作ったものとすればよいが、このルツ
ボ台5は輻射熱を下方に逃がし易いものとするというこ
とから透明石英製のものとすることがよい。なお、この
ヒーター3は上記したように発熱体が表面温度が低い3
−1、3−2、3−3と表面温度が高い3−4とを組合
わせたものとされるが、この表面温度の低いものはカン
タル・ガデリウス社製のカンタルA−1、AF、A、D
を用いたもの、表面温度の高いものは同社のカンタルス
ーパー 1,700、 1,800、Nなどを用いたものとすればよ
いが、この表面温度の高い発熱体としてはSiCからな
る発熱体を用いてもよく、これは金属間の周囲に金属性
のリングを配置して、このリングを高周波で誘導加熱す
るようにしたものとしてもよい。また、これは表面温度
の高い発熱体と炉の中心との距離を表面温度の低い発熱
体と炉中心との距離よりも短くすることにより温度勾配
が大きくとれる構造としてもよい。
Since the furnace core tube 1 in this apparatus is preferably made of a material having good thermal conductivity, for example, high-purity alumina, silicon nitride, and high-purity alumina lined with platinum are used. The lower part is made of a furnace core tube 2 made of quartz. In addition, the crucible 4 may be generally made of a metal material such as platinum, platinum-rhodium, iridium, etc., but the crucible base 5 is made of transparent quartz because it easily releases radiant heat downward. It is good to be made from. The heater 3 has a low surface temperature as described above.
-1, 3-2, 3-3 and 3-4 having a high surface temperature are combined, and those having a low surface temperature are Kanthal A-1, AF, A manufactured by Kanthal Gadelius. , D
For those with high surface temperature, the company's Kanthal Super 1,700, 1,800, N, etc. may be used, but as the heating element with high surface temperature, a heating element made of SiC may be used. This may be such that a metallic ring is placed around the metal and the ring is induction heated at high frequency. Further, this may be a structure in which a large temperature gradient can be obtained by making the distance between the heating element having a high surface temperature and the center of the furnace shorter than the distance between the heating element having a low surface temperature and the center of the furnace.

【0013】このカンタル線またはSiCからなる表面
温度の高い発熱体は他の発熱体と同様に炉中心方向以外
の方向を断熱材で囲み、独立したヒーターとして炉に組
み込まれるが、この独立したヒーターの発熱体の表面温
度が高い場合には、発熱体7の廻りの空間の大きさは発
熱体7の直径の3〜5倍の大きさとすることが望ましい
ことから、この発熱部の構造は断熱材8で図3のように
構成することがよい。
The heating element made of the Kanthal wire or SiC and having a high surface temperature is surrounded by a heat insulating material in a direction other than the center of the furnace like other heating elements, and is incorporated in the furnace as an independent heater. When the surface temperature of the heating element is high, it is desirable that the size of the space around the heating element 7 be 3 to 5 times the diameter of the heating element 7. The material 8 is preferably configured as shown in FIG.

【0014】この場合、炉内の温度勾配を大きくするに
は発熱体で発生した熱をできるだけ効率よく炉の中心に
伝達させることがよいので、これには図4に示したよう
に発熱体7の周囲の断熱材8の表面を輻射熱を反射する
材料、例えば白金、白金−ロジウムなどからなる反射材
9で覆うようにすることがよい。また、この温度勾配を
大きく取るためにはこの独立したヒーターの下への熱伝
導を抑えればよいということから、この断熱材8の構造
を図5に示したように上方と比較して下方の内径を小さ
くして、発熱体の上方に位置する断熱材の端部から炉中
心までの距離aが発熱体の下方位置に位置する断熱材の
端部から炉中心までの距離bと比較して長いようにする
ことがよく、これによれば発熱体からの輻射熱が炉の上
方へ主に移ることより結晶育成位置での温度勾配が大き
くとれるという有利性が与える。
In this case, in order to increase the temperature gradient in the furnace, it is desirable to transfer the heat generated by the heating element to the center of the furnace as efficiently as possible. It is preferable to cover the surface of the heat insulating material 8 around it with a reflecting material 9 made of a material that reflects radiant heat, for example, platinum or platinum-rhodium. Further, in order to take a large temperature gradient, it is only necessary to suppress the heat conduction below the independent heater. Therefore, as shown in FIG. And the distance a from the end of the heat insulating material located above the heating element to the center of the furnace is compared with the distance b from the end of the heat insulating material located below the heating element to the center of the furnace. This has the advantage that the radiant heat from the heating element is mainly transferred to the upper part of the furnace, so that the temperature gradient at the crystal growth position can be increased.

【0015】これにはまた図6に示したように2本以上
の発熱体7を併置してもよいが、この場合には発熱体の
温度を上げると発熱体同士の干渉が生じて溶断するとい
う不都合が生ずるので注意が必要とされる。
In this case, as shown in FIG. 6, two or more heating elements 7 may be provided side by side. In this case, if the temperature of the heating elements is increased, interference between the heating elements occurs, and the heating elements are blown. Care must be taken since the inconvenience described above occurs.

【0016】本発明によってブリッジマン炉における炉
を加熱するための発熱体を異なる材質からなる表面温度
が低いものと高いものとの組合わせとし、単結晶育成位
置の近傍をこの表面温度の高いもので加熱すると、この
部分の温度勾配が大きくなるし、この場合炉芯管として
高純度アルミナを使用すれば熱伝導がよいので原料の過
昇温が防止され、さらにルツ下台として石英材を配置す
れが輻射熱が効果的に逃げるので温度勾配をさらに大き
く取れるので、これによればSi、Geなどの半導体、
GaAs、InPなどのIII-V族化合物半導体、GdT
e、ZnSeなどの II-IV族化合物半導体、BGO、L
BOなどの酸化物の単結晶を容易に、かつ効率よく製造
することができるという有利性が与えられる。
According to the present invention, the heating element for heating the furnace in the Bridgman furnace is a combination of a material having a low surface temperature and a material having a high surface temperature made of different materials. If heating is performed in this section, the temperature gradient in this part will increase.In this case, if high-purity alumina is used as the furnace core tube, heat conduction will be good, so that excessive heating of the raw material will be prevented, and a quartz material will be arranged as a ruthe lower base. Can effectively increase the temperature gradient because the radiant heat escapes effectively.
III-V compound semiconductors such as GaAs and InP, GdT
e, ZnSe and other II-IV compound semiconductors, BGO, L
The advantage is that a single crystal of an oxide such as BO can be easily and efficiently manufactured.

【0017】[0017]

【実施例】つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例1 図1に示したような高純度アルミナ製の内径が 140mmの
中空円筒状の炉芯管1とその下方に石英製炉芯管2を鉛
直方向に立設し、これに発熱体としてカンタルA−1を
使用した加熱体3−1、3−2、3−3と発熱体として
カンタルスーパー1,800 を使用した加熱体3−4を設置
し、この炉芯管1の中に直径が 100mmの白金ルツボ4を
透明石英製のルツボ台5の上に載置すると共に、この炉
芯管1の上に蓋6を設けた。
Next, examples of the present invention will be described. Example 1 A hollow cylindrical furnace core tube 1 made of high-purity alumina and having an inner diameter of 140 mm as shown in FIG. A heating element 3-1, 3-2, 3-3 using Kanthal A-1 and a heating element 3-4 using Kanthal Super 1,800 as a heating element are installed. Was placed on a transparent quartz crucible base 5 and a lid 6 was provided on the furnace tube 1.

【0018】ついで、このルツボの中に Bi4Ge3O12(以
下BGOと略記する)の多結晶10,000g を挿入し、加熱
体3−1、3−2、3−3で炉中心の温度を 1,150℃に
加熱すると共に加熱体3−4で炉中心の温度を 1,200℃
にまで昇温させ、ルツボを炉芯管内に下降させてBGO
の単結晶を 1.0mm/時までの育成速度で育成したとこ
ろ、炉芯管内の長手方向の単結晶育成点付近の温度勾配
が23℃/cmとなったので、BGO単結晶を気泡状の介在
物といった結晶欠陥のない良好な単結晶として9,000g得
ることができた。
Then, 10,000 g of polycrystal of Bi 4 Ge 3 O 12 (hereinafter abbreviated as BGO) is inserted into the crucible, and the temperature of the furnace center is increased by heating bodies 3-1, 3-2, and 3-3. Is heated to 1,150 ° C and the temperature of the furnace center is set to 1,200 ° C
And the crucible is lowered into the furnace core tube to
When the single crystal was grown at a growth rate of up to 1.0 mm / hour, the temperature gradient near the single crystal growth point in the longitudinal direction in the furnace core tube became 23 ° C./cm. As a result, 9,000 g of a good single crystal having no crystal defects such as a product was obtained.

【0019】実施例2 実施例1で用いた加熱体3−4の発熱部の構造を図5に
示したように改造し、この状態で炉を加熱したところ、
炉芯管内の長手方向の単結晶育成点付近の温度勾配が48
℃/cmにまで大きくなったので、BGO単結晶を気泡状
の介在物といった結晶欠点のない良好な単結晶として9,
500g得ることができた。
Embodiment 2 The structure of the heating section of the heating element 3-4 used in Embodiment 1 was modified as shown in FIG. 5, and the furnace was heated in this state.
The temperature gradient around the single crystal growth point in the longitudinal direction in the furnace core tube is 48
℃ / cm, BGO single crystal as a good single crystal without crystal defects such as cellular inclusions,
500g was obtained.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明は単結晶育成装置および単結晶の
製造方法に関するものであり、この単結晶育成装置は前
記したように、筒状の炉芯管とこの外側に備えた加熱手
段を有し、ルツボをこの炉芯管の内部に移動させてルツ
ボ内に収納した単結晶材料を単結晶に育成する装置にお
いて、加熱手段として用いる発熱体を異なる材質からな
表面温度が低いものと高いものとを組合わせたものと
してなることを特徴とするものであり、この単結晶の製
造方法はこの装置を用いて単結晶を育成することを特徴
とするものであるが、このような単結晶育成装置を使用
し、表面温度を高くする発熱体からなるヒーターを単結
晶育成位置の近傍か直上に設置すると、発熱体からの加
熱によって炉の温度分布が急峻となり、炉芯管内の長手
方向の単結晶育成点付近の温度勾配が大きくなり、ブリ
ッジマン炉の温度分布が最適となるので、各種の単結晶
を容易に、かつ効率よく、結晶欠陥のないものとして得
ることができるという有利性が与えられる。
The present invention relates to an apparatus for growing a single crystal and a method for producing a single crystal, and as described above, this apparatus for growing a single crystal has a cylindrical furnace core tube and a heating means provided on the outside thereof. In the apparatus for moving the crucible into the furnace core tube and growing the single crystal material contained in the crucible into a single crystal, the heating element used as the heating means is made of a different material.
The method for producing a single crystal is characterized in that a single crystal is grown using this apparatus. However, when using such a single crystal growing apparatus and installing a heater consisting of a heating element that raises the surface temperature near or directly above the single crystal growing position, heating from the heating element causes a steep temperature distribution in the furnace. The temperature gradient near the single crystal growth point in the longitudinal direction in the furnace core tube becomes large, and the temperature distribution of the Bridgman furnace becomes optimal, so that various single crystals can be easily and efficiently produced without crystal defects. The advantage is that it can be obtained.

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

【図1】本発明の単結晶育成装置の縦断面図を示したも
のである。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a single crystal growing apparatus of the present invention.

【図2】本発明により発熱体として表面温度の高いもの
を使用した場合およびこれを使用しない場合の結晶育成
温度(T)と炉内軸方向位置(x)との相関グラフを示
したものである。
FIG. 2 is a graph showing a correlation between a crystal growth temperature (T) and a furnace axial position (x) when a heating element having a high surface temperature is used according to the present invention and when it is not used. is there.

【図3】本発明における発熱体と断熱材との構造図を示
したものである。
FIG. 3 shows a structural diagram of a heating element and a heat insulating material according to the present invention.

【図4】本発明における発熱体と輻射熱反射材を被覆し
た断熱材との構造図を示したものである。
FIG. 4 is a structural diagram of a heating element and a heat insulating material coated with a radiant heat reflecting material according to the present invention.

【図5】本発明における発熱体と断熱材との他の構造図
を示したものである。
FIG. 5 is a diagram showing another structure of the heating element and the heat insulating material according to the present invention.

【図6】本発明における発熱体と断熱材とのさらに他の
構造図を示したものである。
FIG. 6 is a diagram showing still another structure of the heat generating element and the heat insulating material according to the present invention.

【図7】公知の単結晶育成装置の縦断面図を示したもの
である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a known single crystal growing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アルミナ炉芯管、 2…石英炉芯管、3…ヒータ
ー、 4…ルツボ、5…ルツボ台、 6…
蓋、7…発熱体、 8…断熱材、9…反射材。
1 ... Alumina furnace core tube, 2 ... Quartz furnace core tube, 3 ... Heater, 4 ... Crucible, 5 ... Crucible stand, 6 ...
Lid, 7: heating element, 8: heat insulating material, 9: reflective material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 流王 俊彦 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越 化学工業株式会社 精密機能材料研究所 内 (56)参考文献 特開 平2−221180(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C30B 1/00 - 35/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Toshihiko Nagao 2-13-1 Isobe, Annaka-shi, Gunma Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Precision Materials Research Laboratory (56) References JP-A-2-221180 ( JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C30B 1/00-35/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】筒状の炉芯管とこの炉芯管の外側に備えた
加熱手段を有し、ルツボをこの炉芯管の内部に移動させ
てルツボ内に収納した単結晶材料を単結晶に育成させる
装置において、加熱手段として用いる発熱体を異なる材
質からなる表面温度が低いものと高いものとを組合わせ
たものとしてなることを特徴とする単結晶育成装置。1
に記載した単結晶育成装置。
A single-crystal material having a cylindrical furnace core tube and heating means provided outside the furnace core tube, wherein the single-crystal material contained in the crucible is moved by moving the crucible into the furnace core tube. The heating element used as a heating means is made of different material
An apparatus for growing a single crystal, comprising a combination of a material having a low surface temperature and a material having a high surface temperature. 1
2. The single crystal growing apparatus described in 1. above.
【請求項2】表面温度の高い発熱体がその周囲の断熱材
の一部もしくは全部を輻射熱を反射し易い材料で覆うて
なるものである請求項1に記載した単結晶育成装置。
2. The single crystal growing apparatus according to claim 1, wherein the heating element having a high surface temperature covers a part or all of the surrounding heat insulating material with a material that easily reflects radiant heat.
【請求項3】表面温度の高い発熱体がその周囲の断熱材
において、発熱体の上方に位置する断熱材の端部から炉
中心までの距離が、発熱体の下方に位置する断熱材の端
部から炉中心までの距離に比較して長くなっている請求
項2に記載した単結晶育成装置。
3. A heat insulator having a high surface temperature, wherein a distance from an end of the heat insulator located above the heat generator to a furnace center is equal to an end of the heat insulator located below the heat generator. 3. The single crystal growing apparatus according to claim 2, wherein the single crystal growing apparatus is longer than a distance from a portion to a furnace center.
【請求項4】請求項1の単結晶育成装置を用いて単結晶
を育成してなることを特徴とする単結晶の製造方法。
4. A method for producing a single crystal, comprising growing a single crystal using the apparatus for growing a single crystal according to claim 1.
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