JP3018738B2 - 単結晶製造装置 - Google Patents

単結晶製造装置

Info

Publication number
JP3018738B2
JP3018738B2 JP4132536A JP13253692A JP3018738B2 JP 3018738 B2 JP3018738 B2 JP 3018738B2 JP 4132536 A JP4132536 A JP 4132536A JP 13253692 A JP13253692 A JP 13253692A JP 3018738 B2 JP3018738 B2 JP 3018738B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
crystal
crucible
crystal growth
baffle plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP4132536A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05319973A (ja
Inventor
英夫 岡田
真 斉藤
治 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP4132536A priority Critical patent/JP3018738B2/ja
Publication of JPH05319973A publication Critical patent/JPH05319973A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3018738B2 publication Critical patent/JP3018738B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶を製造する装置
に関し、より詳しくはブリッジマン法を用いた半導体製
造に好適な単結晶を製造する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電界効果トランジスタ、ショットキーバ
リアダイオード、集積回路(IC)等の各種半導体素子
類の基板として用いられる半導体単結晶の製造法として
は融液からの結晶成長法が主力である。融液からの結晶
成長法においては結晶成長面(固液界面)の形状を結晶
成長の開始時から終了時まで精密に制御することが要求
される。
【0003】融液からの結晶成長法の1つである引上法
ではるつぼの回転速度や結晶の回転速度の制御、引上速
度の制御等により結晶成長面の制御を行なっている。し
かし引上法では温度勾配が大きく転移密度が低減できな
い。低温度勾配下で定径な低転位密度結晶作成法として
は直径制御不要なボート法が適している。ボート法には
横型と縦型とあるが、大口径化にはるつぼ内で融液をそ
のまま固化させ、単結晶を得る垂直ボート成長法が有力
である。垂直ボート成長法には垂直ブリッジマン法(V
B法)及び温度勾配凝固法(VGF法)がある。前者の
VB法は主ヒーターと、るつぼとの相対的位置を機械的
に変化させて単結晶を成長させる方法であり、後者のV
GF法はヒーターと、るつぼの位置関係を変化させずに
ヒーターの温度分布を変化させて単結晶を成長させる方
法である。この垂直ブリッジマン法あるいはVGF法は
大口径円形ウエハの製造に適している。しかしながらこ
のボート法は、成長中の結晶を回転させながら融液から
引上げ、固化させるという引上法と比べ、静的な状態変
化を特徴とするため、上記回転速度の制御等による結晶
成長面の制御は不可能であり、ホットゾーン構造の工夫
により結晶成長面の制御を行なっていた。
【0004】第4図にその一例を示す(W.A.Gau
lt et.al.J.C.G74(1986)491
〜506頁)。第4図においてるつぼ5内に原料融液8
を作製し、るつぼ底部に収容した種結晶6より上方に向
かって周期律表IIIb族およびVb族元素からなる無
機化合物半導体(以下「III−V族化合物半導体」と
いう)の単結晶を固化させる(結晶7)結晶成長方法
(例えば垂直ブリッジマン法等)において、るつぼ5を
保持するサセプター4に溝14を形成し、サセプター4
近傍の熱環境および熱流の制御を試みた例である。第5
図(a)、(b)中の矢印はそれぞれ結晶成長の初期お
よび後期の熱流を示したものである。溝14を設けたサ
セプター4を用いることにより、結晶成長の初期におい
て結晶からの熱の散逸を制御することができる。すなわ
ち、サセプターに断熱部となる溝を設けることによりサ
セプターを通る熱流のうち横方向への熱流を抑制し、結
晶の横方向への熱流を制御し得る。しかしながら、溝を
設けたこのようなサセプターで熱流を制御する方法で
は、その効果は当然サセプター近傍にかぎられ、サセプ
ターから離れた場所では著しく小さくなる。第5図
(b)に示すように、サセプターから離れた、結晶成長
の後期においては、第5図(a)と比べ溝を設けたサセ
プターの効果はほとんど無く、横方向にも大きな熱流が
存在し、結晶成長の初期と後期で結晶成長面を通る熱流
に大きな差異が生じている。
【0005】ところで、融液からの結晶成長において、
結晶成長面の形状は結晶成長面近傍の熱流に大きく依存
しており、結晶成長面の形状を制御するためには、結晶
成長全体にわたって熱流も制御することが必要である。
上記方法による結晶成長では結晶成長後期における熱流
の制御が困難であり、結晶の品質向上のため結晶成長全
体にわたった熱流の制御方法が強く望まれている。そし
てかかる課題を解決すべく、特開平3−80181号公
報では、補助発熱体を用いることも記載されているが、
依然十分ではなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】融液からの結晶成長に
おいては、結晶の成長面を結晶成長全体にわたって精密
に制御することが、均一で高品質な結晶を得るために不
可欠であり、そのためには結晶を通る熱流、特に結晶成
長面(固液界面)近傍を通る熱流を精密に制御すること
が必要である。しかしながら従来の方法では上記問題点
を解決するには十分ではなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、か
かる課題を解決すべく鋭意検討の結果、固液界面近傍の
ガスの流れを抑えることにより、かかる課題が解決する
ことを見出し本発明に到達した。すなわち本発明の目的
は、結晶成長中の熱の流れを制御することにより、均一
で高品質な単結晶を得られる単結晶製造装置を提供する
ことにあり、かかる目的は、垂直に配置されたるつぼの
一端に単結晶である種結晶を配置し、るつぼ内部に原料
を充填し、該原料を加熱、溶融し、固化して該種結晶を
成長させ、単結晶を得る単結晶製造装置において、固液
界面近傍にガスフローバッフル板を設けることを特徴と
する単結晶製造装置、により容易に達成される。以下、
本発明をより詳細に説明する。
【0008】図1は本発明の一実施態様を示す図であ
る。装置全体は、外壁として気密容器壁1の中に入って
おり、そのすぐ内側には保温材2がある。そしてその内
側には発熱体3がサセプター4に保持されたるつぼ5の
周囲を囲んで配置されている。るつぼ5の内部には種結
晶6、種結晶6より成長した単結晶7、原料融液8、そ
して封止材9が入れられている。固液界面は10であ
る。サセプター4は支持棒11に接続され、この支持棒
11を上下動させることにより、固液界面10を一定の
位置に保つ。かかる装置は従来用いられている単結晶製
造装置をそのまま用いればよい。本発明の特徴部分はほ
ぼ固液界面と実質的に同じ位置に設けられたガスフロー
バッフル板12にある。このガスフローバッフル板12
により、周囲を充填している気体の対流による、固液界
面10近傍の熱の乱れを抑制する。従ってこのガスフロ
ーバッフル板12は、固液界面10の近傍に配置され
る。特に好ましくは固液界面10と同一の面上にあるこ
とである。サセプター4とガスフローバッフル板の間隔
は狭いほど本発明の効果を得るためには好ましい。しか
しながら実際にはサセプター4を上下動させるために多
少の隙間が必要である。この隙間は装置の精度にもよる
が、2mm以下程度が一般的である。更に好ましくは、
ガスフローバッフル板12から見て固体側に、補助ヒー
ター13を配置することである。これにより、固液界面
10の固体側の温度勾配を、より緩やかにすることがで
き、かつ補助ヒーター13の熱が、液相側に不要な熱を
与えることを防ぐことができ、熱流の乱れを最小限に抑
えられるという効果も期待できる。ガスフローバッフル
板12の厚さは気体の対流を防ぐだけでも効果があるの
で特に限定されないが、補助ヒーター13を用いる場合
は、該ヒーターの熱を断熱できる厚さであればより好ま
しい。また材質は特に限定されないが、使用温度を考慮
すればグラファイトが好ましい。
【0009】
【実施例】
実施例1 第1図に横型的に示すようにガスフローバッフル板、補
助ヒーターを有する単結晶製造装置を用いて炉内温度分
布を測定した。用いたガスフローバッフル板はグラファ
イト製で内径97mm、厚さ9mm、補助ヒーター内径
130mm、発熱長20mmである。なお、サセプター
外径は94mmである。サセプター中央部がガスフロー
バッフル板の真横になるよう配置し、炉中央部の縦方向
温度分布を測定した。その結果を第2図に示す。線1は
補助ヒーター電力を印加しなかった場合、線2は補助ヒ
ーター0.5kW印加した場合である。比較のためガス
フローバッフル板を用いなかった場合の温度分布を線3
で示す。これから、ガスフローバッフル板があれば、バ
ッフル板の直下に均熱領域ができることがわかる。更
に、補助ヒーターを0.5kW印加すると均熱状態が更
に改良されることがわかる。
【0010】実施例2 第1図に示した単結晶製造装置を用いて本発明のGaA
s単結晶を成長させた。φ3インチpBNルツボにGa
As多結晶1.5kg、B23300gをチャージし、
補助ヒーター0.6kW印加して結晶成長行った。雰囲
気ガスはArで7気圧である。種結晶は<100>方位
を用いた。長さ8cmにわたって単結晶が作成できた。
得られた単結晶を引上げ軸に垂直に(100)で切断し
て390℃でKOHエッチングで10分間処理した。
(100)面内のEPD分布を図3に示す。面内で均一
で平均値4400/cm2と低かった。
【0011】
【発明の効果】本発明は次のような顕著な効果を奏する
ので産業上の利用価値は大である。 (1) 転位密度分布が均一でリネージ構造がない。 (2) (100)面内の転位密度がEPDで測定して
従来の単結晶の約1/2以下となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の単結晶製造装置の一例を示す
説明図である。
【図2】図2は、本発明の実施例1に用いた装置と、従
来型の装置を用いた場合の炉中央部の温度分布を示す図
である。
【図3】図3は、本発明の実施例2によって作製した単
結晶基板の欠陥の状態をEPDによって示した図であ
る。
【図4】図4は、従来からある単結晶製造装置の説明図
である。
【図5】図5は、図4の装置を用いた時の熱の流れを示
す説明図である。
【符号の説明】
1:気密容器 2:保温材 3:発熱体 4:サセプタ
ー 5:るつぼ 6:種結晶 7:結晶 8:原料融液
9:封止材 10:固液界面 11:支持軸12:ガ
スフローバッフル板 13:補助ヒーター 14:溝
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−70276(JP,A) 特開 平5−139878(JP,A) 特開 昭59−54688(JP,A) 特開 平3−80181(JP,A) 特開 平2−221181(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直に配置されたるつぼの一端に単結
    晶である種結晶を配置し、るつぼ内部に原料を充填し、
    該原料を加熱、溶融し、固化して該種結晶を成長させ、
    単結晶を得る単結晶製造装置において、固液界面近傍に
    ガスフローバッフル板を設けることを特徴とする単結晶
    製造装置。
  2. 【請求項2】 ガスフローバッフル板から見て固相側
    に、該原料を加熱、溶融する主発熱体とるつぼの外壁と
    の間に局所加熱ヒーターを設ける請求項1記載の単結晶
    製造装置。
JP4132536A 1992-05-25 1992-05-25 単結晶製造装置 Expired - Fee Related JP3018738B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4132536A JP3018738B2 (ja) 1992-05-25 1992-05-25 単結晶製造装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4132536A JP3018738B2 (ja) 1992-05-25 1992-05-25 単結晶製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05319973A JPH05319973A (ja) 1993-12-03
JP3018738B2 true JP3018738B2 (ja) 2000-03-13

Family

ID=15083576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4132536A Expired - Fee Related JP3018738B2 (ja) 1992-05-25 1992-05-25 単結晶製造装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3018738B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5172881B2 (ja) * 2010-03-05 2013-03-27 Jx日鉱日石金属株式会社 化合物半導体単結晶の製造装置及びその製造方法
US10415151B1 (en) * 2014-03-27 2019-09-17 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc Apparatus for controlling heat flow within a silicon melt
CN114908424B (zh) * 2022-04-29 2023-10-20 合肥天曜新材料科技有限公司 一种高阻碲锌镉晶体制备装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05319973A (ja) 1993-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4619730A (en) Process for solidification in a magnetic field with a D.C. heater
JPS6046998A (ja) 単結晶引上方法及びそのための装置
JPH076972A (ja) シリコン単結晶の成長方法及び装置
JP2688137B2 (ja) シリコン単結晶の引上げ方法
JP3018738B2 (ja) 単結晶製造装置
JP3152971B2 (ja) 高純度銅単結晶鋳塊の製造方法
JP2758038B2 (ja) 単結晶製造装置
JP3042168B2 (ja) 単結晶製造装置
JPS6317291A (ja) 結晶成長方法及びその装置
JPS6090897A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法および製造装置
JPH03193689A (ja) 化合物半導体の結晶製造方法
JP2814796B2 (ja) 単結晶の製造方法及びその装置
JP2977297B2 (ja) 結晶製造方法
JP2700145B2 (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JPH08333189A (ja) 結晶引き上げ装置
JPS6021899A (ja) 化合物半導体単結晶製造装置
JPH0380180A (ja) 単結晶製造装置
JPH0725533B2 (ja) シリコン多結晶インゴツトの製造方法
JP2757865B2 (ja) ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体単結晶の製造方法
JPS5938184B2 (ja) サフアイヤ単結晶の製造方法
JPH01145395A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JP2004010467A (ja) 化合物半導体単結晶の成長方法
JPS63107887A (ja) 単結晶引上げ用るつぼ
JPH04164889A (ja) 単結晶の製造方法
JPS62167286A (ja) 加熱装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100107

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees