JPH0218374A - 単結晶成長装置 - Google Patents
単結晶成長装置Info
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- JPH0218374A JPH0218374A JP1109259A JP10925989A JPH0218374A JP H0218374 A JPH0218374 A JP H0218374A JP 1109259 A JP1109259 A JP 1109259A JP 10925989 A JP10925989 A JP 10925989A JP H0218374 A JPH0218374 A JP H0218374A
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- H01L21/208—
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
-
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- C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
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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。
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〉
本発明は、砒化ガ、リウム（ＧａＡｓ）を始め、ｍ−ｖ
、 ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体（ＩｎＰ、ＣｄＴｅ）
の単結晶を成長させる装置に関する。
、 ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体（ＩｎＰ、ＣｄＴｅ）
の単結晶を成長させる装置に関する。
〈従来の技術〉
単結晶成長方法として知られるブリッジマン単結晶成長
方法は、１９２５年米国０ブリッジマンにより最初に開
発され、１９５７年以来、その方法を応用した多くの研
究が行われている。水平ブリッジマン単結晶成長方法の
基本原理は、まず石英反応管内部の高温部に液状のガリ
ウム（Ｇａ）を位置させると同時に、その低温部に固体
状態の砒素（Ａ ｓ ）を位置させ、砒化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ）の溶融温度の１２３８°Ｃ以上の高温領域で砒
化ガリラムを生成させて、該砒化ガリウム溶融液を囲ん
でいる石英反応管を固定させたまま、該石英反応管の周
囲に設置した成長炉を石英反応管に沿って一方向に水平
移動させることにより、前記溶融液の一端部から徐々に
凝固させて単結晶を成長させるようになっている（Ｂｒ
ｉｄｇｍａｎ、 Ｐ、 Ｗ、、 Ｐｒｏｃ。
方法は、１９２５年米国０ブリッジマンにより最初に開
発され、１９５７年以来、その方法を応用した多くの研
究が行われている。水平ブリッジマン単結晶成長方法の
基本原理は、まず石英反応管内部の高温部に液状のガリ
ウム（Ｇａ）を位置させると同時に、その低温部に固体
状態の砒素（Ａ ｓ ）を位置させ、砒化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ）の溶融温度の１２３８°Ｃ以上の高温領域で砒
化ガリラムを生成させて、該砒化ガリウム溶融液を囲ん
でいる石英反応管を固定させたまま、該石英反応管の周
囲に設置した成長炉を石英反応管に沿って一方向に水平
移動させることにより、前記溶融液の一端部から徐々に
凝固させて単結晶を成長させるようになっている（Ｂｒ
ｉｄｇｍａｎ、 Ｐ、 Ｗ、、 Ｐｒｏｃ。
Ａｍｅｒ、Ａｃａｄ、 Ｓｃｉ、 ６０．３０５（１９
２５） 、Ｅｄｍｕｎｄ、 ＪＦｌ等 ５ｅｒｖｉｃｅ
ｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｅ５−ｅａｒｈ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｔｅｃｎｉｃａｌ Ｊｏｕ
ｒａ１６、１２３（１９５７）参照）。
２５） 、Ｅｄｍｕｎｄ、 ＪＦｌ等 ５ｅｒｖｉｃｅ
ｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｅ５−ｅａｒｈ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｔｅｃｎｉｃａｌ Ｊｏｕ
ｒａ１６、１２３（１９５７）参照）。
このような水平ブリッジマン法により単結晶を成長させ
るにあたっては、まず、石英反応管内部に挿入された砒
化ガリウム種子結晶（ｓｅｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）と
砒化ガリウム溶融液とを互いに接触させる過程を経て、
その接触部を基点として一方向上に徐々に凝固が進行す
るようになるが、この時、固状と液状間に形成した成長
界面を平面に維持させながら、それに伴う成長温度を精
密に制御しないと、欠陥のない完全な砒化ガリウム単結
晶の製造は不可能である。
るにあたっては、まず、石英反応管内部に挿入された砒
化ガリウム種子結晶（ｓｅｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）と
砒化ガリウム溶融液とを互いに接触させる過程を経て、
その接触部を基点として一方向上に徐々に凝固が進行す
るようになるが、この時、固状と液状間に形成した成長
界面を平面に維持させながら、それに伴う成長温度を精
密に制御しないと、欠陥のない完全な砒化ガリウム単結
晶の製造は不可能である。
一般的に、水平ブリッジマン法または液状封入チョクラ
ルスキー法において、単結晶成長の時に結晶欠陥の生成
を誘発させる最も支配的な要因は、凝固過程中の界面不
安定が挙げられるが、これは溶融液と種子結晶間の接触
の時に、溶融液の表面張力により種子結晶が不完全なｎ
ｅｃｋｉｎｇ状態になりながら、部分的にまず凝固が始
まるが、任意の結晶方向に成長する場合に、その部位か
ら微細な双晶（ｔｗｉｎ）又は転位（ｄｔｓｌｏｃａｔ
ｉｏｎ）が生成されるためである。
ルスキー法において、単結晶成長の時に結晶欠陥の生成
を誘発させる最も支配的な要因は、凝固過程中の界面不
安定が挙げられるが、これは溶融液と種子結晶間の接触
の時に、溶融液の表面張力により種子結晶が不完全なｎ
ｅｃｋｉｎｇ状態になりながら、部分的にまず凝固が始
まるが、任意の結晶方向に成長する場合に、その部位か
ら微細な双晶（ｔｗｉｎ）又は転位（ｄｔｓｌｏｃａｔ
ｉｏｎ）が生成されるためである。
したがって、水平ブリッジマン法又は液状封入チョクラ
ルスキー法等の種子結晶入れによる単結晶成長の場合、
種子結晶と溶融液との接触をどの程度完璧に遂行し得る
かが、結晶内部の欠陥発生除去の要点である。ところで
、単結晶成長の時に、石英反応管内部で進行する種子結
晶と溶融液間の接触及び固・液成長界面形成等の一連の
過程を観察しながら、それに伴う適切な制御をすること
が必要となり、公知の観察方法として、 ■成長炉の一例に石英窓（ｖｉｅｗｉｎｇ ｗｉｎｄ
ｏｗ）を形成する方法（第３図（Ａ）参照） ■多数の熱転帯装着による温度測定方法（第３図（Ｂ）
参照） ■光ファイバーを通して観察する方法（第３図（Ｃ）参
照） 等の方法がある。
ルスキー法等の種子結晶入れによる単結晶成長の場合、
種子結晶と溶融液との接触をどの程度完璧に遂行し得る
かが、結晶内部の欠陥発生除去の要点である。ところで
、単結晶成長の時に、石英反応管内部で進行する種子結
晶と溶融液間の接触及び固・液成長界面形成等の一連の
過程を観察しながら、それに伴う適切な制御をすること
が必要となり、公知の観察方法として、 ■成長炉の一例に石英窓（ｖｉｅｗｉｎｇ ｗｉｎｄ
ｏｗ）を形成する方法（第３図（Ａ）参照） ■多数の熱転帯装着による温度測定方法（第３図（Ｂ）
参照） ■光ファイバーを通して観察する方法（第３図（Ｃ）参
照） 等の方法がある。
各方法の観察方法について説明すると、■の方法では結
晶成長炉７は第３図（Ａ）に示したように、石英反応管
１の高温部上に砒化ガリウム溶融液２と種子結晶３とを
具備したポート４が載置され、石英反応管１の低温部上
には固状の砒素５が挿入される。該石英反応管１の外周
面上に巻回された熱線６を有する成長炉７には成長界面
が形成される温度部上の一側面上に、結晶の成長過程を
観察するための石英窓８が形成され、該石英窓８を通し
て石英反応管１内部の単結晶成長が観察される。９は熱
転帯、ｌＯは拡散障壁石英チューブである。
晶成長炉７は第３図（Ａ）に示したように、石英反応管
１の高温部上に砒化ガリウム溶融液２と種子結晶３とを
具備したポート４が載置され、石英反応管１の低温部上
には固状の砒素５が挿入される。該石英反応管１の外周
面上に巻回された熱線６を有する成長炉７には成長界面
が形成される温度部上の一側面上に、結晶の成長過程を
観察するための石英窓８が形成され、該石英窓８を通し
て石英反応管１内部の単結晶成長が観察される。９は熱
転帯、ｌＯは拡散障壁石英チューブである。
■による熱転帯を利用する方法は、第３図（Ｂ）に示す
ように、拡散障壁石英チューブ１０を中間に置いて、種
子結晶３及び砒化ガリウム溶融液２を入れたボート４と
固状の砒素５が石英反応管１内に位置し、該石英反応管
１の周囲に電気炉の熱バイブロ′が嵌合された結晶成長
炉７において、前記石英反応管１内部に多数の測定熱転
帯９ａ。
ように、拡散障壁石英チューブ１０を中間に置いて、種
子結晶３及び砒化ガリウム溶融液２を入れたボート４と
固状の砒素５が石英反応管１内に位置し、該石英反応管
１の周囲に電気炉の熱バイブロ′が嵌合された結晶成長
炉７において、前記石英反応管１内部に多数の測定熱転
帯９ａ。
９ｂを設置して成長炉７内部の温度を観察する。
更に、■による光ファイバーを通して観察する方法は、
第３図（Ｃ）に示すように、光フアイバー束１１とレン
ズ１２ａ、１２ｂを通してビデコンカメラ１３を使用し
、結晶１４の成長過程を撮影してモニター１５に表示す
る方法である。
第３図（Ｃ）に示すように、光フアイバー束１１とレン
ズ１２ａ、１２ｂを通してビデコンカメラ１３を使用し
、結晶１４の成長過程を撮影してモニター１５に表示す
る方法である。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、上記各方法は後述するような問題を有し
ている。
ている。
まず、■の方法は、石英窓８が形成された部位で、円筒
型成長炉７の対称性が損なわれ、その部位で温度分布の
不均一現象が発生するに従い、結晶成長面が傾くか、又
は歪む結果を招来して、温度勾配、成長速度及び液状部
分の温度分布等に悪影響を及ぼすことにより、結晶欠陥
のない完全な単結晶を得ることが難しくなってくる。か
かる問題点を解決するため、別途の補助炉を使用するか
又は反射板を使用する等の補完装置が開発されているが
、それら補完装置は構造が？！雑であるばかりでなく、
前記問題を完全には解決し得ない欠点があった。更に、
結晶成長炉７壁に形成した石英窓８を通して観察し得る
領域は、石英窓８の孔の大きさに比例して極めて制限さ
れた領域だけであるため、種子結晶と砒化ガリウム溶融
液間の接触過程中に、その接触位置に対する正確な観察
は困難であった（Ｄｅｙｒｉｓ、 Ｅ： Ｌａ Ｒａｄ
ｉｏ−ｔｅｃｈｎｉｑｕ−ｅ −Ｃｏｍｐｅｌｅｃ、
Ｆｒａｎｃｅ ： Ｆｒｅｎｃｈ、 Ｐａｔ、１４９
４８３１、Ｌ 、 Ｒ、Ｗｅｉｓｂｅｒｇ等、 Ｊ
、 Ｅ ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓ ｏｃ。
型成長炉７の対称性が損なわれ、その部位で温度分布の
不均一現象が発生するに従い、結晶成長面が傾くか、又
は歪む結果を招来して、温度勾配、成長速度及び液状部
分の温度分布等に悪影響を及ぼすことにより、結晶欠陥
のない完全な単結晶を得ることが難しくなってくる。か
かる問題点を解決するため、別途の補助炉を使用するか
又は反射板を使用する等の補完装置が開発されているが
、それら補完装置は構造が？！雑であるばかりでなく、
前記問題を完全には解決し得ない欠点があった。更に、
結晶成長炉７壁に形成した石英窓８を通して観察し得る
領域は、石英窓８の孔の大きさに比例して極めて制限さ
れた領域だけであるため、種子結晶と砒化ガリウム溶融
液間の接触過程中に、その接触位置に対する正確な観察
は困難であった（Ｄｅｙｒｉｓ、 Ｅ： Ｌａ Ｒａｄ
ｉｏ−ｔｅｃｈｎｉｑｕ−ｅ −Ｃｏｍｐｅｌｅｃ、
Ｆｒａｎｃｅ ： Ｆｒｅｎｃｈ、 Ｐａｔ、１４９
４８３１、Ｌ 、 Ｒ、Ｗｅｉｓｂｅｒｇ等、 Ｊ
、 Ｅ ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓ ｏｃ。
１０９ （１９６２）６４２参照）。
また、■の方法は成長炉７の温度分布の対称性を（員な
わないため、■の方法に比較して成長炉７内の均一な温
度分布を得る点では有利であるが、種子結晶と砒化ガリ
ウム溶融液の接触が行われる付近の制限された領域での
み精密な温度制御が可能であり、また実物の観測は不可
能であるため、溶融液と種子結晶の接触時に成長炉゛を
傾ける方法を適用することは困難になるという問題があ
った（ Ｊ、 Ｍ、 Ｐａｒｓｅｙ等、 Ｊ 、 Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓ ｏｃ。
わないため、■の方法に比較して成長炉７内の均一な温
度分布を得る点では有利であるが、種子結晶と砒化ガリ
ウム溶融液の接触が行われる付近の制限された領域での
み精密な温度制御が可能であり、また実物の観測は不可
能であるため、溶融液と種子結晶の接触時に成長炉゛を
傾ける方法を適用することは困難になるという問題があ
った（ Ｊ、 Ｍ、 Ｐａｒｓｅｙ等、 Ｊ 、 Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓ ｏｃ。
１２９ （１９８２） ３８８参照）
更に、■の方法は、装置の価格が高価につき、しかも固
・液状界面の形像が明確に観察できない問題点があるの
で未だ現実には利用されていない（Ｎ、 Ｓ、 Ｋａｐ
ａｎｙ、Ｆｉｂｅｒ ０ｐｔｉｃｓ、 Ａｃａｄｅ
ｍｉｃＰｒｅｓｓ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９６
７）参照）。
・液状界面の形像が明確に観察できない問題点があるの
で未だ現実には利用されていない（Ｎ、 Ｓ、 Ｋａｐ
ａｎｙ、Ｆｉｂｅｒ ０ｐｔｉｃｓ、 Ａｃａｄｅ
ｍｉｃＰｒｅｓｓ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９６
７）参照）。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、単結晶の成長を容易に観察できると共に、温度分布
を良好に保って単結晶成長が行われるようにした単結晶
成長装置を提供することを目的とする。
で、単結晶の成長を容易に観察できると共に、温度分布
を良好に保って単結晶成長が行われるようにした単結晶
成長装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段〉
このため本発明は、石英反応管４５を挿入して支持する
支持用石英管２７の外周に、高温部電気炉２８と低温部
電気炉２９とを連結して形成された成長炉３０を水平方
向移動自由に嵌挿して配設すると共に、前記支持用石英
管２７を鉛直方向傾斜自由に支持する一方、前記高温部
電気炉２８を、前記支持用石英管２７の外側に配設した
熱線３６と、該熱線３６の外側に配設した円筒型の保護
石英管３７と、該保護石英管３７の外側に配設され冷却
水流出入口３８．３９を外壁に具備し且つ内壁に金箔膜
４１を塗布した円筒型の二重石英管４０と、で構成した
。
支持用石英管２７の外周に、高温部電気炉２８と低温部
電気炉２９とを連結して形成された成長炉３０を水平方
向移動自由に嵌挿して配設すると共に、前記支持用石英
管２７を鉛直方向傾斜自由に支持する一方、前記高温部
電気炉２８を、前記支持用石英管２７の外側に配設した
熱線３６と、該熱線３６の外側に配設した円筒型の保護
石英管３７と、該保護石英管３７の外側に配設され冷却
水流出入口３８．３９を外壁に具備し且つ内壁に金箔膜
４１を塗布した円筒型の二重石英管４０と、で構成した
。
また、高温部電気炉２８と低温部電気炉２９とは、連結
用石英管４３を中間に置いて、支持用石英管２７の周囲
に一体に形成してもよい。
用石英管４３を中間に置いて、支持用石英管２７の周囲
に一体に形成してもよい。
また、前記熱線３６は、２個以上の温度領域に区分され
ると共に、円環状に巻かれた熱線本体３６ａの各円環の
所定の部位に嵌挿したアルミナスペーサ３６ｂと、これ
らアルミナスペーサ３６ｂに連結されたアルミナ管３６
ｃとで支持する構成としてもよい。
ると共に、円環状に巻かれた熱線本体３６ａの各円環の
所定の部位に嵌挿したアルミナスペーサ３６ｂと、これ
らアルミナスペーサ３６ｂに連結されたアルミナ管３６
ｃとで支持する構成としてもよい。
〈作用〉
上記構成を有した本発明にあっては、二重石英管４０の
内壁に塗布した金箔膜４１が大部分の赤外線を反射する
ことにより熱絶縁体の役割をすると同時に、強い熱収束
力により電気炉２８．２９の放射方向並びに結晶の成長
軸方向への均一な温度区間拡張に有利である。尚、この
際金箔膜４１は保護石英管３７によって直接加熱を防止
される。また、前記金箔膜４１の熱絶縁体の役割によっ
て金箔膜４１内側の熱容量を実質的に極小化でき、これ
によって短時間に均一な温度領域（１２４０°Ｃ）以上
の高温加熱及び冷却を可能にする。
内壁に塗布した金箔膜４１が大部分の赤外線を反射する
ことにより熱絶縁体の役割をすると同時に、強い熱収束
力により電気炉２８．２９の放射方向並びに結晶の成長
軸方向への均一な温度区間拡張に有利である。尚、この
際金箔膜４１は保護石英管３７によって直接加熱を防止
される。また、前記金箔膜４１の熱絶縁体の役割によっ
て金箔膜４１内側の熱容量を実質的に極小化でき、これ
によって短時間に均一な温度領域（１２４０°Ｃ）以上
の高温加熱及び冷却を可能にする。
一方、金箔膜４１は赤外線は反射し、可視光線は部分的
に透過させることができるので結晶成長時に固・液状間
の成長界面を肉眼で直接観察することができる。
に透過させることができるので結晶成長時に固・液状間
の成長界面を肉眼で直接観察することができる。
また、高温部電気炉２８と低温部電気炉２９とは、連結
用石英管４３を中間に置いて、支持用石英管２７の周囲
に一体に形成するようにすれば、コンパクトで取り扱い
易い構造となる。
用石英管４３を中間に置いて、支持用石英管２７の周囲
に一体に形成するようにすれば、コンパクトで取り扱い
易い構造となる。
また、熱線３６を例えば２個以上の温度領域に区分する
と共に、円環状に巻かれた熱線本体３６ａの各円環の所
定の部位に嵌挿したアルミナスペーサ３６ｂと、これら
アルミナスペーサ３６ｂに連結されたアルミナ管３６ｃ
とで支持する構成とすれば、高湯部の適切な温度勾配を
確保しつつ熱線本体３６ａの各内環部相互の接触導通を
防止できる。
と共に、円環状に巻かれた熱線本体３６ａの各円環の所
定の部位に嵌挿したアルミナスペーサ３６ｂと、これら
アルミナスペーサ３６ｂに連結されたアルミナ管３６ｃ
とで支持する構成とすれば、高湯部の適切な温度勾配を
確保しつつ熱線本体３６ａの各内環部相互の接触導通を
防止できる。
〈実施例〉
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚
、本発明は特許請求の範囲を外れない限り、本実施例に
限定されるものでないことは、勿論である。
、本発明は特許請求の範囲を外れない限り、本実施例に
限定されるものでないことは、勿論である。
第１図は、本発明の一実施例に係るダイレクトモニタリ
ング電気炉を使用した単結晶装置の断面構造を示す。図
において、フレーム２ｏの一端部にはモータ２１が固定
され、該モータ２１の昇降軸２２及び連結棒２３を介し
て一端が支持され、他端がフレーム２０の他端部側に固
定したヒンジロッド２４に回動自由に支持された基板２
５が配設される。前記基板２５の両側端部上には、夫々
垂直に立設された支持体２６ａ、２６ｂにより、石英反
応管・４５を挿入して支持する支持用石英管２７が水平
に設置されている。
ング電気炉を使用した単結晶装置の断面構造を示す。図
において、フレーム２ｏの一端部にはモータ２１が固定
され、該モータ２１の昇降軸２２及び連結棒２３を介し
て一端が支持され、他端がフレーム２０の他端部側に固
定したヒンジロッド２４に回動自由に支持された基板２
５が配設される。前記基板２５の両側端部上には、夫々
垂直に立設された支持体２６ａ、２６ｂにより、石英反
応管・４５を挿入して支持する支持用石英管２７が水平
に設置されている。
該支持用石英管２７の外周に、高温部電気炉２８と低温
部電気炉２９とを後述するように連結して形成された成
長炉３０が嵌挿して配設され、該成長炉３ｏは支持板３
１上に立設された耐火レンガ材の支持枠３２ａ、 ３２
ｂ、 ３２ｃ、 ３２ｄにより支持される。前記支持板
３１は各ベアリング３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを
具備して前記基板２５上に該基板２５と平行に設置され
た二組の棹状ガイドレール３４に案内されつつ支持用石
英管２７の軸と平行に水平方向移動自由に設置されてい
る。該支持板３１の水平移動はガイドレール３４の一端
側に設置されたモータ３５の駆動により行われる。これ
により、成長炉３０は、支持板３１と一体に支持用石英
管２７に対して水平方向相対移動自由に装着されること
となる。
部電気炉２９とを後述するように連結して形成された成
長炉３０が嵌挿して配設され、該成長炉３ｏは支持板３
１上に立設された耐火レンガ材の支持枠３２ａ、 ３２
ｂ、 ３２ｃ、 ３２ｄにより支持される。前記支持板
３１は各ベアリング３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを
具備して前記基板２５上に該基板２５と平行に設置され
た二組の棹状ガイドレール３４に案内されつつ支持用石
英管２７の軸と平行に水平方向移動自由に設置されてい
る。該支持板３１の水平移動はガイドレール３４の一端
側に設置されたモータ３５の駆動により行われる。これ
により、成長炉３０は、支持板３１と一体に支持用石英
管２７に対して水平方向相対移動自由に装着されること
となる。
又、前記成長炉３０の高温部電気炉２８は、以下のよう
に構成されている。
に構成されている。
支持用石英管２７の外側に、第４図に示すように構成さ
れた熱線３６が配設される。図において、熱線本体であ
る円環条に巻かれたカンタル線（Ｋａｎｔａｌ Ａ−Ｉ
Ｗｉｒｅ）３６ ａの円環状が略３等分されて、３
個の列を為すように、夫ｈアルミナスペーサ３６ｂが一
連にカンタル線３６ａの外周所定部位に嵌挿されること
により隣合うカンタル線３６ａ相互の間隙が維持される
。そして、これらカンタル線３６ａに３列に嵌挿された
各アルミナスペーサ３６ｂの下方のカンタル線３６ａの
外周部位に各アルミナ管３６Ｃを位置させ、夫々セラミ
ック接着剤によりアルミナスペーサ３６ｂに接着して固
定する。
れた熱線３６が配設される。図において、熱線本体であ
る円環条に巻かれたカンタル線（Ｋａｎｔａｌ Ａ−Ｉ
Ｗｉｒｅ）３６ ａの円環状が略３等分されて、３
個の列を為すように、夫ｈアルミナスペーサ３６ｂが一
連にカンタル線３６ａの外周所定部位に嵌挿されること
により隣合うカンタル線３６ａ相互の間隙が維持される
。そして、これらカンタル線３６ａに３列に嵌挿された
各アルミナスペーサ３６ｂの下方のカンタル線３６ａの
外周部位に各アルミナ管３６Ｃを位置させ、夫々セラミ
ック接着剤によりアルミナスペーサ３６ｂに接着して固
定する。
このようにして構成された熱線３６の外側に保護石英管
３７が配設され、該保護石英管３７の外側には、冷却水
の循環が可能で且つ一端側の下部に冷却水流入孔３８と
他端側の上部に冷却水流出孔３９とを具備する円筒型の
二重石英管４０が配設され、該二重石英管４０の内壁に
金箔膜４１が塗布されている。
３７が配設され、該保護石英管３７の外側には、冷却水
の循環が可能で且つ一端側の下部に冷却水流入孔３８と
他端側の上部に冷却水流出孔３９とを具備する円筒型の
二重石英管４０が配設され、該二重石英管４０の内壁に
金箔膜４１が塗布されている。
一方、低温部電気炉２９は、独立した５個の温度領域を
任意に組み合わせて所定の温度勾配を得るための５個の
ニクロム線４２の円形型耐火熱板に固定されており、高
温部電気炉２８と低温部電気炉２９間の連結部には連結
用石英管４３が装着され、該石英管４３の外側空間部位
には熱損失を防ぐための石英繊維４４が充填されている
。また、高温部石英管２８及び低温部電気炉２９の連結
側とは反対側の端部と支持用石英管２７との環状の間隙
にも夫々石英繊１１４４が充填されている。
任意に組み合わせて所定の温度勾配を得るための５個の
ニクロム線４２の円形型耐火熱板に固定されており、高
温部電気炉２８と低温部電気炉２９間の連結部には連結
用石英管４３が装着され、該石英管４３の外側空間部位
には熱損失を防ぐための石英繊維４４が充填されている
。また、高温部石英管２８及び低温部電気炉２９の連結
側とは反対側の端部と支持用石英管２７との環状の間隙
にも夫々石英繊１１４４が充填されている。
このように構成された本発明装置において、種子結晶と
砒化ガリウム溶融液間の接触のための鉛直方向の傾斜（
ｔｉｌｔｉｎｇ）は、モータ２１の駆動による昇降軸２
２の昇降で成長炉３ｏ全体をヒンジロッド２４を中心に
回動させることにより行われ、成長炉３０の水平移動は
前記したようにモータ３５の駆動によりガイドレール３
４に沿って行われる。そして、前記高温部電気炉２８に
あっては、金箔膜４１が熱線３６から発した大部分の赤
外線を反射することにより熱絶縁体の役割をすると同時
に、強い熱収束カが得られる。一方、金箔膜４１は可視
光線の一部を透過するので単結晶成長の全過程を肉眼で
透視して直接観察することができ、高温部電気炉２８に
観察用の窓を設ける必要がなく、矩形状の対称性が保た
れる。以上の点から、第２図（石英反応管４５内にはガ
リウム４６１種子結晶４７．拡散障壁チューブ４８．砒
素４９が挿入されている）に示すように成長炉３０の放
射方向並びに結晶の成長軸方向への１２４０°Ｃ以上の
高温で均一な温度区間を拡張でき、かつ、広い領域にわ
たって単結晶の成長過程を観察できると共に金箔膜４１
内側の熱容量を極小化できることによって短時間に均一
な温度領域（１２４０°Ｃ）以上の高温加熱及び冷却も
可能となるため、温度制御も容易かつ精密に行え、以て
単結晶を双晶や欠陥を発生を防止しつつ良好に成長させ
ることができる。また、金箔膜４１は保護石英管３７に
よって直接加熱を防止される。
砒化ガリウム溶融液間の接触のための鉛直方向の傾斜（
ｔｉｌｔｉｎｇ）は、モータ２１の駆動による昇降軸２
２の昇降で成長炉３ｏ全体をヒンジロッド２４を中心に
回動させることにより行われ、成長炉３０の水平移動は
前記したようにモータ３５の駆動によりガイドレール３
４に沿って行われる。そして、前記高温部電気炉２８に
あっては、金箔膜４１が熱線３６から発した大部分の赤
外線を反射することにより熱絶縁体の役割をすると同時
に、強い熱収束カが得られる。一方、金箔膜４１は可視
光線の一部を透過するので単結晶成長の全過程を肉眼で
透視して直接観察することができ、高温部電気炉２８に
観察用の窓を設ける必要がなく、矩形状の対称性が保た
れる。以上の点から、第２図（石英反応管４５内にはガ
リウム４６１種子結晶４７．拡散障壁チューブ４８．砒
素４９が挿入されている）に示すように成長炉３０の放
射方向並びに結晶の成長軸方向への１２４０°Ｃ以上の
高温で均一な温度区間を拡張でき、かつ、広い領域にわ
たって単結晶の成長過程を観察できると共に金箔膜４１
内側の熱容量を極小化できることによって短時間に均一
な温度領域（１２４０°Ｃ）以上の高温加熱及び冷却も
可能となるため、温度制御も容易かつ精密に行え、以て
単結晶を双晶や欠陥を発生を防止しつつ良好に成長させ
ることができる。また、金箔膜４１は保護石英管３７に
よって直接加熱を防止される。
また、高温部電気炉２８と低温部電気炉２９とは、連結
用石英管４３を中間に置いて、支持用石英管２７の周囲
に一体に形成したためコンパクトで取り扱い易い構造と
なる。
用石英管４３を中間に置いて、支持用石英管２７の周囲
に一体に形成したためコンパクトで取り扱い易い構造と
なる。
また、熱線３６を例えば２個以上の温度領域に区分する
と共に、熱線３６を、本体であるカンタル綿３６ａの所
定部位に、夫々アルミナスペーサ３６ｂを嵌挿し、各ア
ルミナスペーサ３６ｂにアルミナ管３６Ｃを接着して固
定した構成としたことにより、高温加熱時にも熱線本来
の形態を維持できると共に高温部の適切な温度勾配を確
保しつつ熱線相互の接触導通を防止できる。
と共に、熱線３６を、本体であるカンタル綿３６ａの所
定部位に、夫々アルミナスペーサ３６ｂを嵌挿し、各ア
ルミナスペーサ３６ｂにアルミナ管３６Ｃを接着して固
定した構成としたことにより、高温加熱時にも熱線本来
の形態を維持できると共に高温部の適切な温度勾配を確
保しつつ熱線相互の接触導通を防止できる。
又、高温部電気炉２８と前記低温部電気炉２９との間に
一定間隙を維持することにより、第２図に示すように結
晶成長方向に大きな温度勾配を得ることができる 〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、内壁に金箔膜を塗
布した二重石英管を有するダイレクトモニタリング電気
炉を利用することにより、溶融液と種子結晶の接触過程
並びに固・液状界面の形状及び進行状態を直接観察しな
がらガリウム砒素単結晶を成長させるようになるので、
高温部の熱集束力が強＜ １２４０°Ｃ以上で均一な温
度分布を得ることができる。又、熱容量の低減化により
短時間内に１２４０°Ｃ以上の高温加熱及び冷却が並び
に温度制御が容易になる利点があり、ガリウム砒素を始
めｍ−ｖ、ｎ−Ｖｌ族化合物半導体材料の単結晶成長及
び多結晶合成にも利用可能になる。
一定間隙を維持することにより、第２図に示すように結
晶成長方向に大きな温度勾配を得ることができる 〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、内壁に金箔膜を塗
布した二重石英管を有するダイレクトモニタリング電気
炉を利用することにより、溶融液と種子結晶の接触過程
並びに固・液状界面の形状及び進行状態を直接観察しな
がらガリウム砒素単結晶を成長させるようになるので、
高温部の熱集束力が強＜ １２４０°Ｃ以上で均一な温
度分布を得ることができる。又、熱容量の低減化により
短時間内に１２４０°Ｃ以上の高温加熱及び冷却が並び
に温度制御が容易になる利点があり、ガリウム砒素を始
めｍ−ｖ、ｎ−Ｖｌ族化合物半導体材料の単結晶成長及
び多結晶合成にも利用可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例の構成を示す縦断面図、第
２図は、同上実施例装置の温度分布を示す線図、第３図
は、結晶成長過程を観察する方法の従来例を示す図で、
（Ａ）は石英窓を通して観察するものの一部破断縦断面
図、（Ｂ）は多数の熱転帯を使用して観察するものの一
部破断縦断面図、（Ｃ）は光ファイバーを利用して観察
するものの一部破断縦断面図、第４図は、前記実施例装
置の熱線の構成を示す斜視図である。 ２７・・・支持用石英管 ２８・・・高温部電気炉
２９・・・低温部電気炉 ３０・・・成長炉 ３
４・・・案内レール３６・・・熱線 ３６ａ・・・カ
ンタル線 ３６ｂ・・・アルミナスペーサ ３６ｃ
・・・アルミナ管 ３７・・・保護石英管 ４０・
・・二重石英管 ４１・・・金箔膜４３・・・連結用
石英管 特許出願人 韓国科学技術院代理人 弁理士
笹 島 富二雄 位置（Ｃｍ）
２図は、同上実施例装置の温度分布を示す線図、第３図
は、結晶成長過程を観察する方法の従来例を示す図で、
（Ａ）は石英窓を通して観察するものの一部破断縦断面
図、（Ｂ）は多数の熱転帯を使用して観察するものの一
部破断縦断面図、（Ｃ）は光ファイバーを利用して観察
するものの一部破断縦断面図、第４図は、前記実施例装
置の熱線の構成を示す斜視図である。 ２７・・・支持用石英管 ２８・・・高温部電気炉
２９・・・低温部電気炉 ３０・・・成長炉 ３
４・・・案内レール３６・・・熱線 ３６ａ・・・カ
ンタル線 ３６ｂ・・・アルミナスペーサ ３６ｃ
・・・アルミナ管 ３７・・・保護石英管 ４０・
・・二重石英管 ４１・・・金箔膜４３・・・連結用
石英管 特許出願人 韓国科学技術院代理人 弁理士
笹 島 富二雄 位置（Ｃｍ）
Claims (3)
- （１）石英反応管４５を挿入して支持する支持用石英管
２７の外周に、高温部電気炉２８と低温部電気炉２９と
を連結して形成された成長炉３０を水平方向移動自由に
嵌挿して配設すると共に、前記支持用石英管２７を鉛直
方向傾斜自由に支持する一方、前記高温部電気炉２８を
、前記支持用石英管２７の外側に配設した熱線３６と、
該熱線３６の外側に配設した円筒型の保護石英管３７と
、該保護石英管３７の外側に配設され冷却水流出入口３
８、３９を外壁に具備し且つ内壁に金箔膜４１を塗布し
た円筒型の二重石英管４０と、で構成したことを特徴と
する単結晶成長装置。 - （２）高温部電気炉２８と低温部電気炉２９とは、連結
用石英管４３を中間に置いて、支持用石英管２７の周囲
に一体に形成されてなる請求項１に記載の単結晶成長装
置。 - （３）前記熱線３６は２個以上の温度領域に区分される
と共に、円環状に巻かれた熱線本体３６ａの各円環の所
定の部位に嵌挿したアルミナスペーサ３６ｂと、これら
アルミナスペーサ３６ｂに連結されたアルミナ管３６ｃ
とで支持されてなる請求項１又は２に記載の単結晶成長
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019880008305A KR910006743B1 (ko) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 디렉트 모니터링(Direct Monitoring)전기로를 이용한 수평브리지만(Bridgman)단결정성장장치 |
| KR8305/1988 | 1988-07-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218374A true JPH0218374A (ja) | 1990-01-22 |
| JPH0637345B2 JPH0637345B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=19275854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1109259A Expired - Lifetime JPH0637345B2 (ja) | 1988-07-05 | 1989-05-01 | 単結晶成長装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4957711A (ja) |
| JP (1) | JPH0637345B2 (ja) |
| KR (1) | KR910006743B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007158106A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Epicrew Inc | 観察装置 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR930005015B1 (ko) * | 1990-04-04 | 1993-06-11 | 한국과학기술연구원 | 디렉트 모니터링 전기로를 이용한 수직온도구배냉각 화합물 반도체 단결정 성장장치 |
| KR930006955B1 (ko) * | 1990-12-07 | 1993-07-24 | 한국과학기술연구원 | 디렉트 모니터링 전기로를 이용한 수평대역용융 단결정 성장장치 |
| US5438953A (en) * | 1992-03-19 | 1995-08-08 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Crystal growth apparatus |
| RU2010143546A (ru) * | 2008-03-26 | 2012-05-10 | ДжиТи СОЛАР, ИНКОРПОРЕЙТЕД (US) | Реакторная система с золотым покрытием для осаждения поликристаллического кремния и способ |
| US9272799B2 (en) | 2011-10-04 | 2016-03-01 | Signode Industrial Group Llc | Sealing tool for strap |
| TWI442013B (zh) * | 2011-10-04 | 2014-06-21 | Kern Energy Entpr Co Ltd | 熱處理爐結構 |
| KR101768741B1 (ko) | 2013-11-29 | 2017-08-16 | 씨제이제일제당 (주) | 액젓의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 액젓 |
| US11015244B2 (en) | 2013-12-30 | 2021-05-25 | Advanced Material Solutions, Llc | Radiation shielding for a CVD reactor |
| US10577137B2 (en) | 2015-12-09 | 2020-03-03 | Signode Industrial Group Llc | Electrically powered combination hand-held notch-type strapping tool |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1093774A (en) * | 1964-08-04 | 1967-12-06 | Nippon Electric Co | Improvements in or relating to crystal processing |
| IT943198B (it) * | 1970-12-11 | 1973-04-02 | Philips Nv | Procedimento per la fabbricazione di monocristalli semiconduttori |
| US3877883A (en) * | 1973-07-13 | 1975-04-15 | Rca Corp | Method of growing single crystals of compounds |
| US4737233A (en) * | 1984-10-22 | 1988-04-12 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Method for making semiconductor crystal films |
-
1988
- 1988-07-05 KR KR1019880008305A patent/KR910006743B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1989
- 1989-04-25 US US07/344,293 patent/US4957711A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-01 JP JP1109259A patent/JPH0637345B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007158106A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Epicrew Inc | 観察装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900002395A (ko) | 1990-02-28 |
| KR910006743B1 (ko) | 1991-09-02 |
| US4957711A (en) | 1990-09-18 |
| JPH0637345B2 (ja) | 1994-05-18 |
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