JPH01290589A - 化合物半導体単結晶育成用二重るつぼ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、化合物半導体単結晶育成の際に用いられる
二重るつぼに関するものである。

［従来の技術］ 化合物半導体であるＧａＡｓやＩｎＰなどの単結晶の育
成方法の１つとして、液体封止チョクラルスキー法（Ｌ
ＥＣ法）が広く用いられている。

このＬＥＣ法で育成する結晶中の不純物濃度を均一にす
る目的で、二重るつぼ法が提案されている。

たとえば、特願昭６１−１５５６５２号では、このよう
な二重るつぼ法の効果が認められている。

第４図は、二重るつぼ法の概念を説明するための断面図
である。外るつぼ１の内側には、内るつは２が設けられ
ている。外るつぼ１および内るつぼ２には、それぞれ、
原料融液６およびその上に設けられる液体封止剤４が入
れられている。内るつぼ２の底部あるいは側部には流通
孔７が形成されており、この流通孔７を通り、外るつぼ
１内の原料融液６が内るつぼ２内に入る。内るっぽ２は
、自重と浮力との釣合いによって、原料融液６と液体封
止剤４の界面近傍に浮いている。

たとえば、特開昭６１−２６６３８９号公報では、内る
つぼの位置の安定化を図るために、内るつぼに浮力を与
えるフロータを取付けた二重るつぼ構造が開示されてい
る。フロータの材質とじては、カーボン、ＢＮまたはＳ
ｉＮなどが挙げられている。さらに、このようなフロー
タが液体封止剤と直接に接触し、これにより原料融液が
汚染されるのを防止するため、フロータの表面を覆う被
覆膜が設けられている。このような被覆膜の材質として
は、ＰＢＮまたはＡｆＬＮ等が挙げられている。第１図
は、このような被覆膜で覆われたフロータを備えた二重
るつぼ構造の一例を示す断面図である。内るつぼ２の外
周面の上方には被覆膜５で覆われたフロータ３が取付け
られている。なお、第１図において、第４図と同一符号
は相当部分を示している。

被覆膜５の厚みは、原料融液６へのフロータ３からの汚
染を防ぐことのできる厚みであればよく、通常１００〜
２００μｍ程度の厚みにされている。

［発明が解決しようとする課題］ フロータ３は、液体封止剤４中に位置しており、このフ
ロータ３の位置状態は、単結晶引上げの終了まで維持さ
れる。単結晶成長終了後、内るつぼ２を外るつぼ１から
回収するが、この際液体封止剤４の粘性が大きいため、
フロータ３の被覆膜５の表面には液体封止剤が付着した
ままの状態となる。このように液体封止剤が付着したま
まで、室温まで冷却されると、液体封止剤が固化して収
縮するため、被覆膜５にひび割れを与えることが多い。

また、後処理において被覆膜５に付着した液体封止剤や
原料を除去する際に、被覆膜５を剥してしまう場合もあ
った。このように被覆膜５がひび割れたりあるいは剥れ
ると、フロータとの直接接触により、原料融液を汚染す
る可能性を生じるため、再使用することができない。従
来のフロータでは、最大３回の耐用回数であった。

二重るつぼ法による化合物半導体単結晶の製造方法は、
通常のＬＥＣ法に比べると、内るつぼとフロータが必要
となる分だけコストが高くなる。

さらに、上述の理由によりフロータの耐用回数が少ない
と、頻繁にフロータを新しいものと取替える必要を生じ
、コスト高となる。

この発明の目的は、かかる従来の問題点を解消し、内る
つぼに取付けるフロータの長寿命化を図ることにより、
化合物半導体単結晶の安価な製造を可能にすることので
きる二重るつほを提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用コこの発明の二
重るつぼでは、外るつほと、核外るつぼの内側に設けら
れる内るつぼと、核内るつぼに浮力を与えるため核内る
つぼに取付けられるフロータと、該フロータの表面を覆
い、フロータによる原料融液の汚染を防止するための被
覆膜とを備え、該被覆膜の厚みを少なくとも５００μｍ
にすることを特徴としている。

従来の二重るつぼのフロータにおいて、被覆膜の厚みを
変えて、被覆膜がひび割れれたりあるいは剥れたりする
ことにより使えなくなるまでの二重るつぼの耐用回数と
、被覆膜の厚みとの関係を調べた。この結果を第２図に
示す。第２図に示されるように、耐用回数の多い二重る
つほは、フロータの被覆膜の厚みが厚いことがわかった
。そこで、さらに検討し、被覆膜の厚みを５００μｍ程
度の厚みにすると、二重るつぼの耐用回数が１０回以上
になることが明らかになった。さらに、コーチインクが
可能な範囲で、被覆膜の厚みをさらに増して検討したが
、これ以上被覆膜の厚みを増しても耐用回数が大きく増
加するという傾向は見られなかった。

以上の結果から、被覆膜の厚みを少なくとも５００μｍ
にすることによって、耐用回数を３倍以上に増加させる
ことが可能になることを見出し、この発明をなすに至っ
たものである。

以下、この発明を実施例により具体的に説明する。

［実施例〕 ＣｒをドーピングしたＧａＡｓ単結晶製造の場合を例示
して説明する。外るつぼとしては内径１５０ｍｍのＰＢ
Ｎ製るつほを用い、内るつぼとしては内径１２０ｍｍの
ＰＢＮ製るつぼを用いた。

内るつぼに取付けるフロータは、カーボンで作製し、そ
の表面にはＣＶＤ法により５００〜６００μｍのＰＢＮ
膜をコーティングした。

外るつぼにはＧａＡｓ多結晶原料５ｋｇ、液体封止剤と
して酸化ホウ素５００ｇを入れ、内るつぼにはＧａＡｓ
多結晶原料１ｋｇ、酸化ホウ素２００ｇを入れ、さらに
内るつほにはドーパントとしてＣｒを１５０ｍｇ入れた
。これらを、高圧チャンバ内に設置し、約２０気圧のＮ
２ガス雰囲気下で約１３００℃まで加熱した。内るつぼ
および外るつぼ共に、その内部にＧａＡｓ原料の融液と
溶融した酸化ホウ素が生成した後、種結晶を用いて単結
晶の育成を開始した。内るつぼの底部は、自重と浮力と
の釣合いにより、原料融液表面から深さ約１５ｍｍの位
置で安定していた。引上げ速度８ｍｍ／時間で、直径８
０ｍｍの結晶を育成させた。その結果、長さ約２２Ｃｍ
Ｓ重量約５．５ｋｇのＧａＡｓ単結晶が得られた。

この得られた単結晶中のＣｒＩａ度をＧＦＡ法により分
析した。分析結果を第３図に示す。第３図に示されるよ
うに、この実施例の二重るつほを用いて得られた単結晶
は、その成長方向に対して非常に均一なＣｒ？Ｉｉ度分
布を有していることが確認された。なお、結晶の尾部で
、Ｃｒ／ａ度が急激に増加しているのは、原料の融液量
が減少したため内るつぼの底部が外るつぼの底部に当た
り二重るつぼ法の効果が得られなくなったからである。

なお、第３図には、二重るつぼ法ではない、通常のＬＥ
Ｃ法により得られる単結晶のＣｒ濃度分布を比較のため
示した。

また、用いた外るつぼ、内るつぼおよびフロータは、後
処理により付着したＧａＡｓや酸化ホウ素を取除くこと
により再使用が可能であった。上述と同様の単結晶育成
を繰返して行なったところ、被覆膜のひび割れまたは剥
れ等により使用できなくなるまでのフロータの耐用回数
は１０〜１５回であった。また、この間フロータの材質
であるカーボンによる原料融液の汚染は観察されなかっ
た。

一方、被覆膜の厚みが約２００μｍである従来の二重る
つぼを用いた場合には、この耐用回数は最大３回までで
あった。これにより、この発明に従う実施例の二重るつ
ぼは従来の二重るつぼに比べはるかに耐用回数が増加し
ていることが明らかになった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の二重るつほによれば、
内るつぼに取付けるフロータの長寿命化が図られ、従来
の二重るつぼを用いた場合よりも、著しく低コスト化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被覆膜で覆われたフロータを備えた二重るつ
ぼの一例を示す断面図である。第２図は、二重つぼの耐
用回数と被覆膜の厚みとの関係を示す図である。第３図
は、この発明の一実施例の二重るつぼを用いて育成した
単結晶の成長方向のＣｒ濃度分布を示す図である。第４
図は、二重るつぼの概念を説明するための断面図である
。 図において、１は外るつぼ、２は内るつは、３はフロー
タ、４は液体封止剤、５は被覆膜、６は原料融液、７は
流通孔を示す。 第１図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外るつぼと、該外るつぼの内側に設けられる内る
   つぼと、該内るつぼに浮力を与えるため、該内るつぼに
   取付けられるフロータと、該フロータの表面を覆い、フ
   ロータによる原料融液の汚染を防止するための被覆膜と
   を備え、液体封止チョクラルスキー法により化合物半導
   体単結晶を育成するため用いられる二重るつぼにおいて
   、前記被覆膜の厚みを少なくとも５００μｍにすること
   を特徴とする、化合物半導体単結晶育成用二重るつぼ。