JP6503642B2 - 結晶成長用坩堝 - Google Patents
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Description
最初に、本発明の実施形態を列挙して説明する。
以下、本願発明の実施形態について図を参照しながら詳細に説明する。実施形態の説明に用いられる各図において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとし、重複する説明は繰り返されない場合がある。また、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、必ずしもその個数、量などに限定されない。また、各図は模式的なものであり、長さ、幅および厚さの比率等は実際のものと同一とは限らない。
<結晶成長用坩堝>
第1の実施形態に係る結晶成長用坩堝について説明する。
坩堝10を用いた半導体単結晶の製造方法について説明する。
第1の実施形態において、従来よりも径の大きな種結晶を用いた場合であっても、半導体単結晶における結晶欠陥、特にリネージの発生を抑制することができる。これについて、従来技術と比較しながら説明する。
<結晶成長用坩堝>
第2の実施形態に係る結晶成長用坩堝について説明する。
坩堝30を用いた半導体単結晶の製造方法は、第1の実施形態と同様であるため、その説明は繰り返さない。
第2の実施形態において、従来よりも径の大きな種結晶を用いた場合であっても、製造される半導体単結晶における結晶欠陥の発生を抑制することができる。これについて、従来技術と比較しながら説明する。
<結晶成長用坩堝>
第3の実施形態に係る結晶成長用坩堝について説明する。
坩堝40を用いた半導体単結晶の製造方法は、第1の実施形態と同様であるため、その説明は繰り返さない。
第1の実施形態において詳述したように、従来と比して径の大きな種結晶を用いて欠陥の少ない半導体単結晶を製造するためには、シーディング段階での固液界面の形状を適正化する必要がある。
第3円筒部の下端の内径が50mm以上であり、第3円筒部の厚さT1、底部の厚さT2がT2<T1の関係式を満たす結晶成長用坩堝(図1参照)を用いて、GaAs単結晶を製造した。
第1円筒部の内径:105mm
第3円筒部の内径:85.0mm
第3円筒部の厚さT1:1000μm
底部の厚さT2:750μm。
以下の形状を有する結晶成長用坩堝を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、合計10本のGaAs単結晶を製造した。
第1円筒部の内径:105mm
第3円筒部の内径:85.0mm
第3円筒部の厚さT1:1000μm
底部の厚さT2:1000μm。
第3円筒部の下端の内径が50mm以上であり、第3円筒部において、上端の内径D1、下端の内径D2がD2<D1の関係式を満たす結晶成長用坩堝(図4参照)を用いて、GaAs単結晶を製造した。具体的には、以下の形状を有する結晶成長用坩堝を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、合計5本のGaAs単結晶を製造した。
第1円筒部の内径:105mm
第3円筒部の上端の内径D1:85.5mm
第3円筒部の下端の内径D2:85.0mm
第3円筒部の厚さT1:1000μm
底部の厚さT2:1000μm。
第3円筒部の下端の内径が50mm以上であり、第3円筒部の厚さT1、底部の厚さT2がT2<T1の関係式を満たし、かつ第3円筒部の上端の内径D1、下端の内径D2がD2<D1の関係式を満たす結晶成長用坩堝を用いて、GaAs単結晶を製造した。具体的には、以下の形状を有する結晶成長用坩堝を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、合計10本のGaAs単結晶を製造した。
第1円筒部の内径:105mm
第3円筒部の上端の内径D1:85.5mm
第3円筒部の下端の内径D2:85.0mm
第3円筒部の厚さT1:1000μm
底部の厚さT2:750μm。
第3円筒部の下端の内径が100mm以上であり、第3円筒部の厚さT1、底部の厚さT2がT2<T1の関係式を満たし、かつ第3円筒部の上端の内径D1、下端の内径をD2がD2<D1の関係式を満たす結晶成長用坩堝を用いて、GaAs単結晶を製造した。具体的には、まず、以下の形状を有する結晶成長用坩堝を準備した。
第1円筒部の内径:160mm
第3円筒部の上端の内径D1:140.0mm
第3円筒部の下端の内径D2:139.4mm
第3円筒部の厚さT1:1100μm
底部の厚さT2:800μm。
以下の形状を有する結晶成長用坩堝を用いた以外は、実施例4と同様の方法により、合計5本のGaAs単結晶を製造した。
第1円筒部の内径:160mm
第3円筒部の上端の内径D1:139.5mm
第3円筒部の下端の内径D2:85.0mm
第3円筒部の厚さT1:1100μm
底部の厚さT2:1100μm。
第3円筒部の下端の内径が50mm以上であり、底部は、結晶成長用坩堝の内側に向けてたわんでおり、そのたわみ量Sは外縁側から中心側に向けて大きくなる結晶成長用坩堝を用いて、GaAs単結晶を製造した。具体的には、まず、以下の形状を有する結晶成長用坩堝を準備した。
第1円筒部の内径:105mm
第3円筒部の内径:55.0mm
第3円筒部の長さLc:50mm
たわみ量Smax:0.8〜1.4mm。
以下の形状を有する結晶成長用坩堝を用いた以外は、実施例6〜10と同様の方法により、GaAs単結晶を製造した。
第1円筒部の内径:105mm
第3円筒部の上端の内径D1:55.5mm
第3円筒部の下端の内径D2:55.0mm
第3円筒部の長さLc:50mm
たわみ量Smax:1.5〜2.5mm。
第3円筒部の下端の内径は100mm以上であり、第3円筒部の上端の内径D1、下端の内径D2がD2<D1の関係式を満たし、かつ底部が結晶成長用坩堝の内側に向けてたわんでおり、そのたわみ量Sは外縁側から中心側に向けて大きくなる結晶成長用坩堝を用いて、GaAs単結晶を製造した。具体的には、まず、以下の形状を有する結晶成長用坩堝を準備した。
第1円筒部の内径:130mm
第3円筒部の上端の内径D1:102.5mm
第3円筒部の下端の内径D2:102.0mm
第3円筒部の長さLc:50mm
たわみ量Smax:1.8〜2.3mm。
以下の形状を有する結晶成長用坩堝を用いた以外は、実施例15〜18と同様の方法により、GaAs単結晶を製造した。
第1円筒部の内径:130mm
第3円筒部の上端の内径D1:103.5mm
第3円筒部の下端の内径D2:102.0mm
第3円筒部の長さLc:50mm
たわみ量Smax:3.2〜3.8mm。
11,31,41 第1円筒部、
12,32,42 第2円筒部、
13,33,43 第3円筒部、
14,34,44 底部、
21 種結晶、
21a 上面
22a,22b B2O3固体、
23a〜23d 原料固体、
24 原料融液、
100 製造装置、
101 アンプル、
102 収容体、
103 蓋体、
104 坩堝台、
105 支軸、
106 ヒータ、
107 断熱材、
108 気密容器、
201 直胴部、
202 種結晶収容部、
203 肩部。
Claims (15)
- 半導体単結晶を製造するための熱分解窒化ホウ素製の結晶成長用坩堝であって、
上下方向に延びる第1円筒部と、
前記第1円筒部の下端に連続して延びる第2円筒部と、
前記第2円筒部の下端に連続して延びる第3円筒部と、
前記第3円筒部の下端に連続し、かつ前記第3円筒部の下端を閉塞する底部と、を備え、
前記第1円筒部の内径は、前記第3円筒部の内径よりも大きく、
前記第2円筒部の内径は、前記第1円筒部側から前記第3円筒部側に向けて小さくなり、
前記第3円筒部の内径は、上下方向に沿って一定であり、
前記第3円筒部の下端の内径は50mm以上であり、
前記第3円筒部の厚さをT1、前記底部の厚さをT2としたとき、T2<T1の関係式を満たす、結晶成長用坩堝。 - 半導体単結晶を製造するための熱分解窒化ホウ素製の結晶成長用坩堝であって、
上下方向に延びる第1円筒部と、
前記第1円筒部の下端に連続して延びる第2円筒部と、
前記第2円筒部の下端に連続して延びる第3円筒部と、
前記第3円筒部の下端に連続し、かつ前記第3円筒部の下端を閉塞する底部と、を備え、
前記第1円筒部の内径は、前記第3円筒部の内径よりも大きく、
前記第2円筒部の内径は、前記第1円筒部側から前記第3円筒部側に向けて小さくなり、
前記第3円筒部の内径は、前記第2円筒部側から前記第3円筒部の下端側に向けて段階的に小さくなり、
前記第3円筒部の下端の内径は50mm以上であり、
前記第3円筒部の厚さをT 1 、前記底部の厚さをT 2 としたとき、T 2 <T 1 の関係式を満たす、結晶成長用坩堝。 - 半導体単結晶を製造するための熱分解窒化ホウ素製の結晶成長用坩堝であって、
上下方向に延びる第1円筒部と、
前記第1円筒部の下端に連続して延びる第2円筒部と、
前記第2円筒部の下端に連続して延びる第3円筒部と、
前記第3円筒部の下端に連続し、かつ前記第3円筒部の下端を閉塞する底部と、を備え、
前記第1円筒部の内径は、前記第3円筒部の内径よりも大きく、
前記第2円筒部の内径は、前記第1円筒部側から前記第3円筒部側に向けて第1の一定割合で連続的に小さくなり、
前記第3円筒部の内径は、前記第2円筒部側から前記第3円筒部の下端側に向けて前記第1の一定割合よりも大きい第2の一定割合で連続的に小さくなり、
前記第3円筒部の下端の内径は50mm以上であり、
前記第3円筒部の厚さをT 1 、前記底部の厚さをT 2 としたとき、T 2 <T 1 の関係式を満たす、結晶成長用坩堝。 - 0.1mm≦T2<T1≦5.0mmの関係式を満たす、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の結晶成長用坩堝。
- T2/T1<0.8の関係式を満たす、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の結晶成長用坩堝。
- 半導体単結晶を製造するための熱分解窒化ホウ素製の結晶成長用坩堝であって、
上下方向に延びる第1円筒部と、
前記第1円筒部の下端に連続して延びる第2円筒部と、
前記第2円筒部の下端に連続して延びる第3円筒部と、
前記第3円筒部の下端に連続し、かつ前記第3円筒部の下端を閉塞する底部と、を備え、
前記第1円筒部の内径は、前記第3円筒部の内径よりも大きく、
前記第2円筒部の内径は、前記第1円筒部側から前記第3円筒部側に向けて小さくなり、
前記第3円筒部の内径は、前記第2円筒部側から前記第3円筒部の下端側に向けて段階的に小さくなり、
前記第3円筒部の下端の内径は50mm以上であり、
前記第3円筒部において、上端部の内径をD1、前記下端の内径をD2としたとき、D2<D1の関係式を満たす、結晶成長用坩堝。 - 半導体単結晶を製造するための熱分解窒化ホウ素製の結晶成長用坩堝であって、
上下方向に延びる第1円筒部と、
前記第1円筒部の下端に連続して延びる第2円筒部と、
前記第2円筒部の下端に連続して延びる第3円筒部と、
前記第3円筒部の下端に連続し、かつ前記第3円筒部の下端を閉塞する底部と、を備え、
前記第1円筒部の内径は、前記第3円筒部の内径よりも大きく、
前記第2円筒部の内径は、前記第1円筒部側から前記第3円筒部側に向けて第1の一定割合で連続的に小さくなり、、
前記第3円筒部の内径は、前記第2円筒部側から前記第3円筒部の下端側に向けて前記第1の一定割合よりも大きい第2の一定割合で連続的に小さくなり、
前記第3円筒部の下端の内径は50mm以上であり、
前記第3円筒部において、上端部の内径をD 1 、前記下端の内径をD 2 としたとき、D 2 <D 1 の関係式を満たす、結晶成長用坩堝。 - 0.005mm≦D1−D2≦1.000mmの関係式を満たす、請求項6または請求項7に記載の結晶成長用坩堝。
- 半導体単結晶を製造するための熱分解窒化ホウ素製の結晶成長用坩堝であって、
上下方向に延びる第1円筒部と、
前記第1円筒部の下端に連続して延びる第2円筒部と、
前記第2円筒部の下端に連続して延びる第3円筒部と、
前記第3円筒部の下端に連続し、かつ前記第3円筒部の下端を閉塞する底部と、を備え、
前記第1円筒部の内径は、前記第3円筒部の内径よりも大きく、
前記第2円筒部の内径は、前記第1円筒部側から前記第3円筒部側に向けて小さくなり、
前記第3円筒部の内径は、上下方向に沿って一定であり、
前記第3円筒部の下端の内径は50mm以上であり、
前記底部は、前記結晶成長用坩堝の内側に向けてたわんでおり、そのたわみ量Sは外縁側から中心側に向けて大きくなる、結晶成長用坩堝。 - 半導体単結晶を製造するための熱分解窒化ホウ素製の結晶成長用坩堝であって、
上下方向に延びる第1円筒部と、
前記第1円筒部の下端に連続して延びる第2円筒部と、
前記第2円筒部の下端に連続して延びる第3円筒部と、
前記第3円筒部の下端に連続し、かつ前記第3円筒部の下端を閉塞する底部と、を備え、
前記第1円筒部の内径は、前記第3円筒部の内径よりも大きく、
前記第2円筒部の内径は、前記第1円筒部側から前記第3円筒部側に向けて小さくなり、
前記第3円筒部の内径は、前記第2円筒部側から前記第3円筒部の下端側に向けて段階的に小さくなり、
前記第3円筒部の下端の内径は50mm以上であり、
前記底部は、前記結晶成長用坩堝の内側に向けてたわんでおり、そのたわみ量Sは外縁側から中心側に向けて大きくなる、結晶成長用坩堝。 - 半導体単結晶を製造するための熱分解窒化ホウ素製の結晶成長用坩堝であって、
上下方向に延びる第1円筒部と、
前記第1円筒部の下端に連続して延びる第2円筒部と、
前記第2円筒部の下端に連続して延びる第3円筒部と、
前記第3円筒部の下端に連続し、かつ前記第3円筒部の下端を閉塞する底部と、を備え、
前記第1円筒部の内径は、前記第3円筒部の内径よりも大きく、
前記第2円筒部の内径は、前記第1円筒部側から前記第3円筒部側に向けて第1の一定割合で連続的に小さくなり、、
前記第3円筒部の内径は、前記第2円筒部側から前記第3円筒部の下端側に向けて前記第1の一定割合よりも大きい第2の一定割合で連続的に小さくなり、
前記第3円筒部の下端の内径は50mm以上であり、
前記底部は、前記結晶成長用坩堝の内側に向けてたわんでおり、そのたわみ量Sは外縁側から中心側に向けて大きくなる、結晶成長用坩堝。 - 前記第3円筒部の上下方向の長さをLc、前記第3円筒部の前記下端の内径をD2、前記たわみ量Sの最大値をSmaxとしたとき、0.1mm≦SmaxおよびLc×Smax/D2≦1
.5mmを満たす、請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の結晶成長用坩堝。 - 前記第3円筒部の下端の内径は75mm以上である、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の結晶成長用坩堝。
- 13−15族半導体からなる半導体単結晶を製造するための結晶成長用坩堝である、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の結晶成長用坩堝。
- 前記13−15族半導体は、InPまたはGaAsである、請求項14に記載の結晶成長用坩堝。
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