JPH0249275B2 - Kagobutsuhandotaitanketsushonoseizosochi - Google Patents
KagobutsuhandotaitanketsushonoseizosochiInfo
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- JPH0249275B2 JPH0249275B2 JP6845185A JP6845185A JPH0249275B2 JP H0249275 B2 JPH0249275 B2 JP H0249275B2 JP 6845185 A JP6845185 A JP 6845185A JP 6845185 A JP6845185 A JP 6845185A JP H0249275 B2 JPH0249275 B2 JP H0249275B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、−族化合物半導体単結晶の製造
装置に係り、特に温度傾斜法を用いた製造装置に
おいて、加熱炉の炉頂に設けた放熱孔からの放熱
量をその長手方向に沿つて均一化させた製造装置
に関する。
装置に係り、特に温度傾斜法を用いた製造装置に
おいて、加熱炉の炉頂に設けた放熱孔からの放熱
量をその長手方向に沿つて均一化させた製造装置
に関する。
［従来技術］
一般に、ガリウムヒ素（GaAs）等の化合物半
導体単結晶の製造方法として、すでに水平ブリツ
ジマン法や温度傾斜法などが知られている。水平
ブリツジマン法では、結晶成長用の原料融液の収
容されたボートと、加熱炉との位置関係を、結晶
成長に応じて徐々に移動させて行なうため、炉体
の設計上、高温度で高い応力に耐える支持台が必
要となり、どうしても炉構造が複雑になつてい
た。しかもボート等の移動に伴なつて微振動が発
生する不都合があつた。
導体単結晶の製造方法として、すでに水平ブリツ
ジマン法や温度傾斜法などが知られている。水平
ブリツジマン法では、結晶成長用の原料融液の収
容されたボートと、加熱炉との位置関係を、結晶
成長に応じて徐々に移動させて行なうため、炉体
の設計上、高温度で高い応力に耐える支持台が必
要となり、どうしても炉構造が複雑になつてい
た。しかもボート等の移動に伴なつて微振動が発
生する不都合があつた。
これに対して、温度傾斜法では、炉体自身の位
置変化を行なうことなく、加熱炉内の温度分布す
なわち融液の長手方向に沿つて横たわる温度傾斜
を結晶成長に応じて移動させる方法であるため、
前述のごとき微振動を生ずることがなく、多く採
用されている。
置変化を行なうことなく、加熱炉内の温度分布す
なわち融液の長手方向に沿つて横たわる温度傾斜
を結晶成長に応じて移動させる方法であるため、
前述のごとき微振動を生ずることがなく、多く採
用されている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら上記温度傾斜法では上述の如くボ
ートや炉体の位置を動かすことなく、炉外に設け
た加熱ヒータを制御することにより、温度傾斜を
ボート長手方向に沿つて刻々移動させるようにし
ているので、全ての固液界面について単結晶成長
条件を適正に保つことが非常に困難となる。すな
わち、温度傾斜法にあつては、固液界面の温度制
御を行なうために炉体上部に、幅が結晶融液と同
じくらいになされた長穴状の放熱孔をボートの長
手方向に沿つて設けているが、しかしながら単に
長穴状の放熱孔を設けただけでは、固液界面から
の放熱量が、第３図ａに示す如く放熱孔の端末に
近い部分は少なく逆に中心部に近い部分は多くな
つて全体として山なりの放熱特性曲線となつてし
まい、この結果、特性の均一な単結晶を充分に得
られない場合があつた。
ートや炉体の位置を動かすことなく、炉外に設け
た加熱ヒータを制御することにより、温度傾斜を
ボート長手方向に沿つて刻々移動させるようにし
ているので、全ての固液界面について単結晶成長
条件を適正に保つことが非常に困難となる。すな
わち、温度傾斜法にあつては、固液界面の温度制
御を行なうために炉体上部に、幅が結晶融液と同
じくらいになされた長穴状の放熱孔をボートの長
手方向に沿つて設けているが、しかしながら単に
長穴状の放熱孔を設けただけでは、固液界面から
の放熱量が、第３図ａに示す如く放熱孔の端末に
近い部分は少なく逆に中心部に近い部分は多くな
つて全体として山なりの放熱特性曲線となつてし
まい、この結果、特性の均一な単結晶を充分に得
られない場合があつた。
そこで、結晶融液の長さ方向の放熱量を均一分
布させるために、ボートの長さに対して放熱孔の
長さを長く、例えば1.5倍以上となるよう設定す
ることも行なわれている。しかしながら、この場
合にも結晶の長さ方向における各固液界面での放
熱条件（放熱量）に差ができてしまい、上記した
問題点を充分に解決するものではなかつた。ま
た、放熱孔の長さを長く成形することは、炉体構
造の複雑化を招来するという新たな問題点も発生
させていた。
布させるために、ボートの長さに対して放熱孔の
長さを長く、例えば1.5倍以上となるよう設定す
ることも行なわれている。しかしながら、この場
合にも結晶の長さ方向における各固液界面での放
熱条件（放熱量）に差ができてしまい、上記した
問題点を充分に解決するものではなかつた。ま
た、放熱孔の長さを長く成形することは、炉体構
造の複雑化を招来するという新たな問題点も発生
させていた。
［発明の目的］
本発明は、以上のような問題点を着目し、これ
を有効に解決すべく創案されたものである。
を有効に解決すべく創案されたものである。
本発明の目的は、炉体の放熱孔全体の長さを必
要以上に長くすることなく単結晶成長中の固液界
面の放熱量をボートの長手方向に沿つて常に均一
に保つことができ、高品質の単結晶を得ることが
できる化合物半導体単結晶の製造装置を提供する
にある。
要以上に長くすることなく単結晶成長中の固液界
面の放熱量をボートの長手方向に沿つて常に均一
に保つことができ、高品質の単結晶を得ることが
できる化合物半導体単結晶の製造装置を提供する
にある。
［発明の概要］
上記目的を達成する本発明の構成は、原料融液
の上方の炉壁に、原料溶液の長手方向に沿つて複
数に分割された放熱孔を形成することにより、全
体の放熱量を原料融液の長手方向に沿つて均一化
させたことを要旨とする。
の上方の炉壁に、原料溶液の長手方向に沿つて複
数に分割された放熱孔を形成することにより、全
体の放熱量を原料融液の長手方向に沿つて均一化
させたことを要旨とする。
［実施例］
以下に、本発明の好適一実施例を添付図面に基
づいて詳述する。
づいて詳述する。
第１図は本発明の好適一実施例を係る化合物半
導体単結晶の製造装置を示す平面図、第２図は同
縦断面図である。
導体単結晶の製造装置を示す平面図、第２図は同
縦断面図である。
図示する如く１はほぼ中空円筒体状に成形され
た二連式の加熱炉であり、この加熱炉１の内壁に
図示しない電気ヒータ等が巻回されている。
た二連式の加熱炉であり、この加熱炉１の内壁に
図示しない電気ヒータ等が巻回されている。
この加熱炉１内には、石英製の反応管２内に真
空密封状態になされた長尺のボート３が設けられ
ている。このボート３内には−族化合物半導
体の原料融液４が帯状に収容されると共に、この
原料融液４の一端には種結晶５が配置される。こ
の原料融液４は、化合量論的割合で反応した化合
物半導体、例えばGaAsよりなり、上記ボート３
より長尺に成型された反応管２内の一端には上記
化合物半導体の解離圧近くの蒸気圧を有する揮発
成分６、例えばAsを設けている。そして、上記
揮発電気ヒータを制御することにより、上記原料
融液４の長手方向に沿つて横たわる温度勾配を形
成すると共にこれを単結晶側から長手方向へ移動
し得るようになされている。
空密封状態になされた長尺のボート３が設けられ
ている。このボート３内には−族化合物半導
体の原料融液４が帯状に収容されると共に、この
原料融液４の一端には種結晶５が配置される。こ
の原料融液４は、化合量論的割合で反応した化合
物半導体、例えばGaAsよりなり、上記ボート３
より長尺に成型された反応管２内の一端には上記
化合物半導体の解離圧近くの蒸気圧を有する揮発
成分６、例えばAsを設けている。そして、上記
揮発電気ヒータを制御することにより、上記原料
融液４の長手方向に沿つて横たわる温度勾配を形
成すると共にこれを単結晶側から長手方向へ移動
し得るようになされている。
そして、上記原料融液の上側部を冷却するよう
に、この融液の上方の炉壁７すなわちボート３の
上方の炉壁には、放熱孔８が形成されている。具
体的には、この放熱孔８の幅は上記ボート３の幅
とほぼ同一長さに成型され、その長さはボート３
の長さよりも若干長く成型された全体として長穴
状に成型されている。
に、この融液の上方の炉壁７すなわちボート３の
上方の炉壁には、放熱孔８が形成されている。具
体的には、この放熱孔８の幅は上記ボート３の幅
とほぼ同一長さに成型され、その長さはボート３
の長さよりも若干長く成型された全体として長穴
状に成型されている。
そして、この放熱孔８は、図示の如く原料融液
４の長手方向に沿つて複数に分割されており、放
熱孔８の長手方向に沿つて均一な放熱量を得るよ
うになされている。図示例にあつては、放熱孔８
の長手方向に対して垂直となるように複数の隔壁
(9)…を所定間隔ずつ隔てて設け、５基の小放熱孔
１０…に分割している。従つて、各小放熱孔１０
…は互いに、隔壁９…の厚さに相当する距離だけ
離間されていることになる。
４の長手方向に沿つて複数に分割されており、放
熱孔８の長手方向に沿つて均一な放熱量を得るよ
うになされている。図示例にあつては、放熱孔８
の長手方向に対して垂直となるように複数の隔壁
(9)…を所定間隔ずつ隔てて設け、５基の小放熱孔
１０…に分割している。従つて、各小放熱孔１０
…は互いに、隔壁９…の厚さに相当する距離だけ
離間されていることになる。
上記隔壁９…の間隔やこの高さ方向の長さ及び
この隔壁９の厚さなどを種々選択することによ
り、放熱量の均一化に最も適する条件を調整す
る。例えば、放熱孔８の長さ約25cm、幅約５cmに
対し、隔壁９…の間隔を約５cmとし、この厚みを
２〜３mmとするのがよい。
この隔壁９の厚さなどを種々選択することによ
り、放熱量の均一化に最も適する条件を調整す
る。例えば、放熱孔８の長さ約25cm、幅約５cmに
対し、隔壁９…の間隔を約５cmとし、この厚みを
２〜３mmとするのがよい。
この隔壁９の材質としては、耐火性を有する例
えばアルミナ（Al2O3）、炭化ケイ素（SiC）、チ
ツ化ケイ素（Si3N4）等を用いる。
えばアルミナ（Al2O3）、炭化ケイ素（SiC）、チ
ツ化ケイ素（Si3N4）等を用いる。
次に、以上のように構成された、装置例に基づ
いて作用を説明する。
いて作用を説明する。
まず、石英ガラス製ボート３内に、Ga400ｇと
ドーパンとしてのSi120mgと収容し、このボート
３の一端に種結晶５を置く。そして、石英ガラス
製の反応管２の一端に、このボート３を収容した
後、他端に揮発成分６としてAs444ｇを入れ、５
×10Torr以下の減圧下で２時間真空吸引を行な
いその状態で真空封じをする。この反応管２を二
連式の加熱炉１内に設置した後、揮発成分６側を
約610℃に保ち、反応管２内のAsの蒸気圧を
1atmに維持し、ボート３側を1200℃付近にして
GaAs合成反応を行なわせて原料融液４を作り、
その後、さらに昇温して種結晶部分を1238℃、
GaAs液中の温度勾配を0.5deg／cmに調整して種
付けを行なう。
ドーパンとしてのSi120mgと収容し、このボート
３の一端に種結晶５を置く。そして、石英ガラス
製の反応管２の一端に、このボート３を収容した
後、他端に揮発成分６としてAs444ｇを入れ、５
×10Torr以下の減圧下で２時間真空吸引を行な
いその状態で真空封じをする。この反応管２を二
連式の加熱炉１内に設置した後、揮発成分６側を
約610℃に保ち、反応管２内のAsの蒸気圧を
1atmに維持し、ボート３側を1200℃付近にして
GaAs合成反応を行なわせて原料融液４を作り、
その後、さらに昇温して種結晶部分を1238℃、
GaAs液中の温度勾配を0.5deg／cmに調整して種
付けを行なう。
その後は、この温度勾配を徐々にボート３の長
手方向へ移動させて0.5deg／hrの速度で冷却し、
30時間で全体を単結晶固化させ、その後全体を約
100deg／hrの速度で室温まで冷却する。
手方向へ移動させて0.5deg／hrの速度で冷却し、
30時間で全体を単結晶固化させ、その後全体を約
100deg／hrの速度で室温まで冷却する。
上記温度勾配を移動させて、原料融液４を結晶
固化する際には、この上方に形成された放熱孔８
から放熱されて原料融液４の表面を冷却するが、
この場合、放熱孔８はその長手方向に沿つて複数
に分割されているので、第３図ｂに示す如く放熱
孔からの放熱量はその長手方向に沿つて均一化さ
れる。すなわち、全体の放熱量は、名小放熱孔１
０…からの放熱量（図中破線で示す）の総和とし
て現わされることから、放熱孔８を多数に分割す
ることにより、全体の放熱量をボート３の長手方
向に沿つて均一化させることができ、従つて、結
晶成長過程における各固液界面での放熱量を均一
化できる。ここで、ボート３の設置位置は放熱量
が一定になるゾーンに設定する。
固化する際には、この上方に形成された放熱孔８
から放熱されて原料融液４の表面を冷却するが、
この場合、放熱孔８はその長手方向に沿つて複数
に分割されているので、第３図ｂに示す如く放熱
孔からの放熱量はその長手方向に沿つて均一化さ
れる。すなわち、全体の放熱量は、名小放熱孔１
０…からの放熱量（図中破線で示す）の総和とし
て現わされることから、放熱孔８を多数に分割す
ることにより、全体の放熱量をボート３の長手方
向に沿つて均一化させることができ、従つて、結
晶成長過程における各固液界面での放熱量を均一
化できる。ここで、ボート３の設置位置は放熱量
が一定になるゾーンに設定する。
このようにして単結晶成長を行なつた結果、幅
５cm、長さ23cmのGaAs単結晶823ｇを得ること
ができた。この結晶の｛100｝面出しを行ない溶
融KOHでエツチングして転位密度を測定したと
ころ、ボートに接している部分の周囲約５mmを除
いて単結晶の長手方向全てにわたつて500個／cm2
以下の低転位密度であつて、非常に均一で良好な
単結晶を得ることができた。
５cm、長さ23cmのGaAs単結晶823ｇを得ること
ができた。この結晶の｛100｝面出しを行ない溶
融KOHでエツチングして転位密度を測定したと
ころ、ボートに接している部分の周囲約５mmを除
いて単結晶の長手方向全てにわたつて500個／cm2
以下の低転位密度であつて、非常に均一で良好な
単結晶を得ることができた。
尚、上記実施例にあつては、−族化合物単
結晶としてGaAsについて説明したが、これに限
定されるものでなく例えばInPなどについても適
用できるのは勿論である。
結晶としてGaAsについて説明したが、これに限
定されるものでなく例えばInPなどについても適
用できるのは勿論である。
［発明の効果］
以上要するに、本発明によれば次のような優れ
た効果を発揮することができる。
た効果を発揮することができる。
(1) 放熱孔を原料融液の長手方向に沿つて多数に
分割するようにしたので、放熱孔を長くするこ
となくボートとほぼ同じ長さで結晶長さ方向の
各固液界面での放熱量を均一化させることがで
きる。
分割するようにしたので、放熱孔を長くするこ
となくボートとほぼ同じ長さで結晶長さ方向の
各固液界面での放熱量を均一化させることがで
きる。
(2) 従つて、固液界面の温度制御が良好にできる
ことから、格子欠陥の少ない均一な大型の単結
晶を容易に且つ確実に製造することができる。
ことから、格子欠陥の少ない均一な大型の単結
晶を容易に且つ確実に製造することができる。
(3) 構造が簡単なので既存の装置に大幅な設計変
更を加えることなく容易に採用することができ
る。
更を加えることなく容易に採用することができ
る。
第１図は本発明の好適一実施例に係る化合物半
導体単結晶の製造装置を示す平面図、第２図は同
縦断面図、第３図は従来の放熱量の特性と本発明
に係る装置の放熱量の特性とを比較するグラフで
ある。 尚、図中１は加熱炉、３はボート、４は原料融
液、８は放熱孔、９は隔壁である。
導体単結晶の製造装置を示す平面図、第２図は同
縦断面図、第３図は従来の放熱量の特性と本発明
に係る装置の放熱量の特性とを比較するグラフで
ある。 尚、図中１は加熱炉、３はボート、４は原料融
液、８は放熱孔、９は隔壁である。
Claims (1)
- １ 加熱炉内に帯状に配置された原料融液を、そ
の融液の長手方向に沿つて横たわる温度勾配を移
動させつつ冷却して結晶化させる化合物半導体単
結晶の製造装置において、上記原料融液の上方の
炉壁に、上記原料融液の長手方向に沿つて複数に
分割された放熱孔を形成したことを特徴とする化
合物半導体単結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6845185A JPH0249275B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Kagobutsuhandotaitanketsushonoseizosochi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6845185A JPH0249275B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Kagobutsuhandotaitanketsushonoseizosochi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227984A JPS61227984A (ja) | 1986-10-11 |
| JPH0249275B2 true JPH0249275B2 (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=13374075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6845185A Expired - Lifetime JPH0249275B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Kagobutsuhandotaitanketsushonoseizosochi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0249275B2 (ja) |
-
1985
- 1985-04-02 JP JP6845185A patent/JPH0249275B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61227984A (ja) | 1986-10-11 |
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