JPH0255289A - 高解離圧化合物半導体単結晶成長方法及びその装置 - Google Patents

高解離圧化合物半導体単結晶成長方法及びその装置

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JPH0255289A
JPH0255289A JP63205861A JP20586188A JPH0255289A JP H0255289 A JPH0255289 A JP H0255289A JP 63205861 A JP63205861 A JP 63205861A JP 20586188 A JP20586188 A JP 20586188A JP H0255289 A JPH0255289 A JP H0255289A
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JP
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single crystal
compound semiconductor
semiconductor single
force bar
sealed container
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JP63205861A
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Takaharu Shirata
敬治 白田
Koichi Sasa
佐々 紘一
Kenji Tomizawa
冨澤 憲治
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20Controlling or regulating

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

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〕 本発明は高解離圧成分ガスの圧力制御を行なう高解離圧
化合物半導体単結晶成長方法及びその装置に関するもの
である。
〔従来の技術〕
高解離圧化合物半導体単結晶成長方法の一つとして特開
昭60−255692号公報に開示された方法がある。
この方法を用いる従来の具体的な単結晶成長装置につい
て、第2図を参照して詳しく説明する。第2図の高解離
圧化合物半導体単結晶成長装置は、外容器1と、その内
部に収容された密封容器上体2a、密封容器下体2bと
からなる密封容器2と、上端にフランジ3aを、中間に
緩衝機構3bを有し外容器1を気密に上下動可能に貫通
して設けられた押し上げ軸3と、上部から外容器1およ
び密封容器上体2aの上壁をを貫いて密封容器2の内部
に延ひ、上下動かつ回転可能な上軸フォースパー4と、
同様に下部から外容器1および密封容器下体2bの下壁
を貫いて密封容器2の内部に延び、上下動かつ回転可能
な下軸フォースパー5と、この下軸フォースパー5の上
端に設けられたサセプタ6と、このサセプタ6に支持さ
れた原料融液容器(るつぼ)7と、密封容器2の外側に
設置された加熱機構(ヒータ)8.8’と、密封容器2
に設けられた高解離圧成分ガス圧制御炉9と、密封容器
上体2aと上軸フォースパー4との接触摺動部、密封容
器下体2bと下軸フォースパー5との接触摺動部にそれ
ぞれ設けられた液体シール剤10.10’  と、上軸
フォースパー4を挿入させて外容器1内に挿入された」
二軸アウターフルチューブ11と、上軸フォースパー4
と上軸アウタープルチューブ11に接続されたロードセ
ル12と、外容器1の上方から密封容器2内に気密に挿
入された透光性ロッド13とからなっており、前記ヒー
タ8′ とロードセルI2との間にはA/D変換器14
およびコンピュータ15が接続されている。なお、密封
容器上体2a、密封容器下体2bは接合部2C,2dに
おいて接合され密封容器2内は密封されている。
この装置を用いて化合物半導体単結晶を育成する場合に
は、先ず、るつぼ7内に原料となる■族金属(Ga)を
投入し、密封容器2の底部に高解離圧成分固体(A s
)を置き、外容器Iおよび密封容器2内を真空状態とし
た後、ヒータ8,8′を発熱させ液体シール剤10.1
0’ を溶融し、密封容器2を外客IB 1と隔離し、
不活性ガスにて外容器1内を所定の圧力とし、更にヒー
タ8′を発熱させ高解離圧成分固体を蒸発させ、かつ高
解離圧成分ガス圧制御炉9を調節して密封容器2内を所
定の圧力の高解離圧成分ガス(!\S)で満たし、この
高解離圧成分ガスとるつぼ7内の■族金属とを反応させ
原料融液(GaAs)16を作り、この状態で上軸フォ
ースパー4を下降して種結晶(GaAs)17を原料融
液16に浸漬し、上軸フォースパー4を回転しつつ引き
上げることにより化合物半導体単結晶(G aA s)
を得ることかできる。
この際に上軸フォースパー4に取り付けたロードセル1
2によって重量変化を検出し、育成単結晶の形状制御を
行なっている。なお、9aは高解離圧成分固体(As)
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、以上のような高解離圧成分ガスの圧力の制御
を行なう高解離圧化合物半導体単結晶成長方法によって
は、化合物半導体単結晶を育成する場合に、上軸アウタ
ープルチューブ11の端部が密封容器2の外側にあるた
め、上軸フォースパー4は密封容器2の内圧と外容器1
の内圧との差圧力の力を受け、このために正確な育成結
晶の重量を検出することができず、ひいては育成結晶の
正確な形状制御を行うことかできないという問題かあっ
た。
本発明は、従来の高解離圧化合物半導体単結晶成長方法
及びその装置が持つ以」−のような問題点を解決すべく
、第1の発明においては、密封容器の気密性をも確保し
つつ、育成結晶の正確な形状制御を行うことかできる高
解離圧(ヒ合物半導体弔結晶成長方法を、第2の発明に
おいては、密封容器の気密性を確保しつつ育成結晶の正
確な形状制御を行うことができる高解離圧化合物半導体
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〕 本発明は、前記目的を達成させるために次のような構成
としている。即ち、第1の発明においては、加熱密封容
器内に密封された高解離圧成分ガスの圧力を制御しつつ
、前記密封容器内で化合物半導体単結晶を引き上げるチ
ョクラルスキー法による化合物半導体単結晶成長方法で
あって、前記単結晶を引き上げる上軸フォースパーに取
す付けられた第1のロードセルおよび前記上軸フォース
バーと径の異なる、前記密封容器内の原料融液容器を支
持する下軸フォースパーに取り付けられた第2のロード
セルにより、育成された高解離圧化合物半導体単結晶の
重量を測定し、この測定型型より育成された高解離圧化
合物半導体単結晶の重量を正確に算出し、育成された化
合物半導体単結晶の形状を制御するようにし、 第2の発明においては、外容器と、この外容器内に設け
られた密封容器と、前記外容器および密封容器の上壁、
下壁をそれぞれ上下動かつ回転可能に気密に貫通して密
封容器内部に延ばされて設けられた上軸フォースバーお
よび該上軸フォースバーと径の異なる下軸フォースバー
と、前記密封容器内において下軸フォースバーにより支
持された原料融液容器と、前記密封容器を加熱可能にこ
の密封容器外に設けられた加熱機構と、前記密封容器に
設けられた高解離圧成分ガス圧制御炉と、前記上軸フォ
ースバーに接続された第1のロードセルと、前記下軸フ
ォースバーに接続された第2のロードセルとからなる構
成としている。
[作用] 第1の発明においては、上軸フォースバーに取り付けら
れた第1のロードセルと、前記上軸フォースバーと径の
異なる下軸フォースバーに取り付けられた第2のロード
セルとにより育成された高解離圧化合物半導体単結晶の
重量を測定し、このj則定宙量より育成された高解離圧
化合物半導体単結晶の重↑を正確に算出することにより
、密封容器内と外容器内の差圧による育成結晶の重量の
測定精度に対する悪影響を解消し、育成された化合物半
導体単結晶の形状を制御する。
第2の発明においては、上軸フォースバーに取り付けら
れた第1のロードセルと、前記上111] 7オースバ
ーと径の異なる下軸フォースバーに取り付けられた第2
のロードセルとにより育成された高解離圧化合物半導体
単結晶の重量を測定し、育成された高解離圧化合物半導
体単結晶の重量を正確に算出し、加熱機構の出力を調整
して育成単結晶の形状制御を行う。
〔実施例〕
第1の発明においては、前記従来法の状況に鑑みて、下
軸フォースバー5に第2のロードセル24を設け、上軸
フォースバー4に具備した第1のロードセル12を併用
して育成単結晶重量を測定することにより、前述の密封
容器2内と外容器1内との差圧による育成結晶重量の測
定精度に対する悪影響を解消して、育成される化合物半
導体単結晶の形状を正確に制御し得るようにしている。
即ち、密11容器2内と外容器1内の差圧を八P、上軸
フォースバー4の半径をR1、下軸フォースパー5の半
径をR7、」二軸フォースパー4に取り付けた第1のロ
ードセル12が検出する重量をWl、真のff1ffi
をwl、下軸フォースバー5に取り付けた第2のロード
セル24が検出する重量をW7、真の重量をw2とする
と、 第1のロードセル12.第2のロードセル24には密封
容器2の内圧と外容器lの内圧との圧力差の変動分か影
響するので、 W 、 = w 、+ΔPXπXR W 2= w 、−ΔP×πx Rt また、1と 、2との和は一定であるからw ”  、
、+  We  (wは定数)R,XW、+R,’ X
W −、、XR,+い、XR w+= f (Wt  w) X R,2+w、x R
2’ l /(R,−R,’) 但し R1≠R2 ここで R1=kXR とすると W、= (k’ xw++wt−w)/(k” l)と
なり正確な結晶重量が求められる。
上述の結果から上軸フォースバー4に取り付けられた第
1のロードセル12と同様に、押し」二げ軸3.緩衝機
構3bに通された下軸アウタープルチューブ23及びこ
の下軸アウターブルチューブ23に通された下軸フォー
スバー5に第2のロードセル24を取り付け、かつ」二
軸フォースバー4の外径と下軸フォースパー5の外径と
を異なる径としておくことにより、正確な育成結晶重量
が1111定可能となる。前述の演算処理を行なう手段
としては、コンピューター15による方法や電気回路に
よる方法等がある。
このようにして得られた正確な育成結晶重量をもとにし
て自動Iヒ状制御を行なうことにより、育成単結晶の正
確な形状制御を行なうことが可能となる。
次に、第1の発明の方法の一実施例を第1図に示す装置
に基づいて説明する。なお、本実施例の装置において従
来例と同一部分には同一符号を用いてその説明を省略す
る。
本実施例の装置は、下軸フォースパー5に第2のロード
セル24が具備されている点を除いて従来例の第2図に
示した高解離圧化合物半導体単結晶成長装置と同様であ
る。ただし、上軸フォースバー4の外径と下軸フォース
パー5の外径とは異なる径とされている。
本実施例においては、第1のロードセル12゜第2のロ
ードセル24からの出力信号をA/D変換器14.25
によってディジタル信号に変換しコンピュータ15に取
り込み、数値演算を行い、正確な結晶重用を算出し、こ
の値を基に結晶直径を求める。このようにして得られた
結晶直径を参照してコンピュータ15により加熱機構(
ヒータ)8.8′の出力パワーを調整して自動的に形状
制御を行う。
運転例 第1図に示した前記構造を有する装置を使用して、As
の蒸気圧制御を行ないなから、自動直径制御によりG 
a A s単結晶の引き上げを行なった。
育成条件は引き」二げ速度5mm/h、結晶回転5 r
pm、るつぼ回中云5rp+nとしtこ。
得られた結晶は、直径80 mm、長さ100mmの単
結晶であり、形状制御も設定値に対して±1mm以下に
収まり良好なものであった。
従来の高解離圧成分ガスの圧力制御を行なう高解離圧化
合物半導体単結晶成長方法及び装置においては、密封容
器2内と外容器1内之の差圧による育成結晶重量の測定
精度に対する悪影響のためロードセルを用いて形状制御
を行なうことは困難てあったが、本発明の装置によれば
1.桟体封止チ1クラルスキー法(L E C)法と同
様にロー1−セルによる形状制御が可能となる。
次に第2の発明について述べると、この第2の発明の一
実施例としては既に述へた第1図に示す装置による実施
か該当し、これは前述の説明で明らかであるのでその説
明を省略するが、この第2の発明の実施例によれば、第
1のロードセル12と第2のロードセル24とにより、
育成された高解離圧化合物半導体中結晶の重量を1ll
11定し、この測定重量より育成された高解離圧化合物
半導体ノl結晶のff1ffiを正確に算出し、ヒータ
8,8′の出力を調整することにより、密封容器2の内
圧と外容器1の内圧との差圧による育成結晶の重量の測
定精度に対する悪影響を解消して、育成された化合物半
導体単結晶の形状を容易にかつ正確に自動制御すること
ができる。
〔発明の効果〕
第1の発明によれば、」二軸フォースバーに取り付けら
れた第1のロードセル、前記1−軸フオースバーと径の
異なる下軸フォースパーに取り付けられた第2のロー1
〜セルにより、育成された高解離圧化合物半導体ri結
晶の重重を測定し、この測定型9より育成された高解離
圧化合物半導体単結晶の重量を正確に算出することによ
り、密封容器の内圧と外容器の内圧との差圧による育成
結晶の重量の測定精度に対する悪影響を解消し、育成さ
れた化合物半導体単結晶の形状を自動的に正確にしかも
容易に制御することができる。
また、第2の発明によれば、上軸フォースバーに取り付
けられた第1のロードセル、前記上軸フォースバーと径
の異なる下1袖フォースバーに取り付けられた第2のロ
ードセルにより、育成された高解離圧化合物半導体単結
晶の重量を測定し、育成された高解離圧化合物半導体m
結晶の重量を正確に算出し、加熱機構の出力を調整して
育成単結晶の形状制御を正確にかつ容易に自動制御する
ことかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明を実施するための装置の例を示す概
略断面図、第2図は従来の高解離圧化合物半導体単結晶
成長方法を実施するための装置の一例を示す概略断面図
である。 l・・ 外容器、2・ ・密封容器、4・・・・上軸フ
ォースパー 5  ・下軸フォースバー、6・・・・サ
セプタ、7・・・・・原料融液容器〈るつは)、88′
・・・ 加熱機構(ヒータ)、9・・・・高解離圧成分
ガス圧制御炉、11・・・ 上軸アウタープルチューブ
、12 ・・・第1のロードセル、16・・ 原料融液
、23・・・・下軸アウタープルチューブ、24 ・・
第2のロードセル。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)加熱密封容器内に密封された高解離圧成分ガスの
    圧力を制御しつつ、前記密封容器内で化合物半導体単結
    晶を引き上げるチョクラルスキー法による化合物半導体
    単結晶成長方法であって、前記単結晶を引き上げる上軸
    フォースバーに取り付けられた第1のロードセルおよび
    前記上軸フースバーと径の異なる、前記密封容器内の原
    料融液容器を支持する下軸フォースバーに取り付けられ
    た第2のロードセルにより、育成された高解離圧化合物
    半導体単結晶の重量を測定し、この測定重量より育成さ
    れた高解離圧化合物半導体単結晶の重量を正確に算出し
    、育成された化合物半導体単結晶の形状を制御すること
    を特徴とする高解離圧化合物半導体単結晶成長方法。
  2. (2)外容器と、この外容器内に設けられた密封容器と
    、前記外容器および密封容器の上壁、下壁をそれぞれ上
    下動かつ回転可能に気密に貫通して密封容器内部に延ば
    されて設けられた上軸フォースバーおよび該上軸フォー
    スバーと径の異なる下軸フォースバーと、前記密封容器
    内において下軸フォースバーにより支持された原料融液
    容器と、前記密封容器を加熱可能にこの密封容器外に設
    けられた加熱機構と、前記密封容器に設けられた高解離
    圧成分ガス圧制御炉と、前記上軸フォースバーに接続さ
    れた第1のロードセルと、前記下軸フォースバーに接続
    された第2のロードセルとからなることを特徴とする高
    解離圧化合物半導体単結晶成長装置。
JP63205861A 1988-08-19 1988-08-19 高解離圧化合物半導体単結晶成長方法及びその装置 Pending JPH0255289A (ja)

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