JPH0274585A - 高解離圧化合物単結晶の製造装置 - Google Patents
高解離圧化合物単結晶の製造装置Info
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- JPH0274585A JPH0274585A JP22345288A JP22345288A JPH0274585A JP H0274585 A JPH0274585 A JP H0274585A JP 22345288 A JP22345288 A JP 22345288A JP 22345288 A JP22345288 A JP 22345288A JP H0274585 A JPH0274585 A JP H0274585A
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Landscapes
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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、高解離圧成分元素ガスを密閉した高温成長室
内でＧａＡｓ、 ＧａＰ、 ＩｎＡｓ、 ＩｎＰ、 Ｃ
ｄＴｅ。
内でＧａＡｓ、 ＧａＰ、 ＩｎＡｓ、 ＩｎＰ、 Ｃ
ｄＴｅ。
１１ｇＣｄＴｅ、 Ｚｎ５ｅ、 ＺｎＳ等高解離圧化合
物半導体ｉｐ結晶をチジクラルスキー法で育成する装置
に関する。
物半導体ｉｐ結晶をチジクラルスキー法で育成する装置
に関する。
（従来の技術）
」二記の高解離圧化合物半導体中結晶は、工業的番９は
主にＬＥＣ法によって製造される。
主にＬＥＣ法によって製造される。
ＬＥＣ法は、原料融液をＢ、０３等の液体封ＩＬ剤で覆
い、その−ヒから高圧の不活性ガスで加圧し、原料融液
からの揮発性成分の解離を抑えながら、単結晶を引き上
げる方法である。しかし、この方法では、解離を十分に
抑えることができず、融液組成が化学量論組成からずれ
たり、液体封止剤の上方に引き」二げられた単結晶表面
から揮発性成分が解離して表面が荒れるという問題があ
った。原料融液組成のずれは、電気特性の悪化や双晶あ
るいは多結晶の発生原因となる。また、結晶表面の荒れ
は、結晶欠陥密度の増加の原因となる。
い、その−ヒから高圧の不活性ガスで加圧し、原料融液
からの揮発性成分の解離を抑えながら、単結晶を引き上
げる方法である。しかし、この方法では、解離を十分に
抑えることができず、融液組成が化学量論組成からずれ
たり、液体封止剤の上方に引き」二げられた単結晶表面
から揮発性成分が解離して表面が荒れるという問題があ
った。原料融液組成のずれは、電気特性の悪化や双晶あ
るいは多結晶の発生原因となる。また、結晶表面の荒れ
は、結晶欠陥密度の増加の原因となる。
そこで、高温密閉容器内に単結晶を構成する高解離圧元
素ガス若しくは該ガスと不活性ガスの混合ガスを満たし
、その中でｊ１１結晶の育成を行う、蒸気圧制御チョク
ラルスキー法が開発された（例えば、特開昭６０−２６
４３９０号公報）。第２図はこの方法を実施するための
装置の断面図である。高圧容器である炉体１３内に高温
成長室Ｉを設け、該成長室Ｉ内に原料融液５及び液体封
止剤１８を収容するルツボ４を回転昇降自在な下軸３で
支持し、種結晶６は回転昇降自在な上軸２に取り付ける
。に軸２及び下軸３が成長室１を貫通するシール部には
、液体対！Ｌ剤１０及び１１を収容する受け皿８及び９
を設け、ヒータ１７及び１４で液体封止剤を溶融保持す
る。ルツボ４の周囲にはヒータＩ６が配置され、原料５
及び液体封止剤Ｉ８を加熱溶融する。成長室１の底部に
は成長室の雰囲気ガス供給源Ｉ２を配置して、ヒータ１
５で加熱する。成長室１及びヒータ１４〜１７を内蔵す
る炉体１３には不活性ガスを導入して、成長室ｌに圧力
を加えるようになっている。
素ガス若しくは該ガスと不活性ガスの混合ガスを満たし
、その中でｊ１１結晶の育成を行う、蒸気圧制御チョク
ラルスキー法が開発された（例えば、特開昭６０−２６
４３９０号公報）。第２図はこの方法を実施するための
装置の断面図である。高圧容器である炉体１３内に高温
成長室Ｉを設け、該成長室Ｉ内に原料融液５及び液体封
止剤１８を収容するルツボ４を回転昇降自在な下軸３で
支持し、種結晶６は回転昇降自在な上軸２に取り付ける
。に軸２及び下軸３が成長室１を貫通するシール部には
、液体対！Ｌ剤１０及び１１を収容する受け皿８及び９
を設け、ヒータ１７及び１４で液体封止剤を溶融保持す
る。ルツボ４の周囲にはヒータＩ６が配置され、原料５
及び液体封止剤Ｉ８を加熱溶融する。成長室１の底部に
は成長室の雰囲気ガス供給源Ｉ２を配置して、ヒータ１
５で加熱する。成長室１及びヒータ１４〜１７を内蔵す
る炉体１３には不活性ガスを導入して、成長室ｌに圧力
を加えるようになっている。
単結晶の育成手順は、まず、原料５及び液体封止剤１８
をルツボ４に収容し、上軸２に種結晶６を取り付け、シ
ール部の液体封止剤１０及び１１を溶融して成長室を密
閉し、雰囲気ガス供給源１２をヒータ１５で加熱して成
長室内のガス圧を１凋節するとともに、炉体１３に不活
性ガスを導入して加圧することにより、成長室１からガ
スの漏出を防ぐ。次いで、ヒータ１６で原料５及び液体
封止剤１８を溶融し、結晶成長温度に調整した後、上軸
２を降下させて種結晶６を原料融液５に浸漬し、単結晶
７を引き上げる。
をルツボ４に収容し、上軸２に種結晶６を取り付け、シ
ール部の液体封止剤１０及び１１を溶融して成長室を密
閉し、雰囲気ガス供給源１２をヒータ１５で加熱して成
長室内のガス圧を１凋節するとともに、炉体１３に不活
性ガスを導入して加圧することにより、成長室１からガ
スの漏出を防ぐ。次いで、ヒータ１６で原料５及び液体
封止剤１８を溶融し、結晶成長温度に調整した後、上軸
２を降下させて種結晶６を原料融液５に浸漬し、単結晶
７を引き上げる。
（発明が解決しようとする課題）
従来のこの種の装置では、上、Ｆ軸はモリブデン、ステ
ンレス等の熱伝導率の高い金属で作られる。そして、−
１−１下軸は駆動装置と接続するために成長室の外側に
引き出されるため、外側の上、下軸は容易に冷却される
。
ンレス等の熱伝導率の高い金属で作られる。そして、−
１−１下軸は駆動装置と接続するために成長室の外側に
引き出されるため、外側の上、下軸は容易に冷却される
。
それ故、次のような問題を生じさせる。
（＋）成長室内の高解離圧成分元素ガスの分圧は、成長
室内の最低温部の温度によって決定されるが、上記のよ
うに軸部が冷却されて最低温部となるため、雰囲気ガス
供給源を加熱するヒータで成長室内の圧力制御を行うこ
とが困難となる。
室内の最低温部の温度によって決定されるが、上記のよ
うに軸部が冷却されて最低温部となるため、雰囲気ガス
供給源を加熱するヒータで成長室内の圧力制御を行うこ
とが困難となる。
（２）ｌ、下軸シール部の液体対ＩＬ剤が軸を介して冷
却されるため、粘性抵抗を増加させ、軸の円滑な回転を
阻害する。液体対Ｉｌ二剤の粘性抵抗を下げるために、
シール部の温度を上げると、成長室内の温度プロファイ
ルに影響し、結晶成長の制御性を悪化する。それ故、ヒ
ータによる上、下軸シール部の加熱には、一定の制約が
ある。
却されるため、粘性抵抗を増加させ、軸の円滑な回転を
阻害する。液体対Ｉｌ二剤の粘性抵抗を下げるために、
シール部の温度を上げると、成長室内の温度プロファイ
ルに影響し、結晶成長の制御性を悪化する。それ故、ヒ
ータによる上、下軸シール部の加熱には、一定の制約が
ある。
（３）結晶成長を終了した後、炉全体を冷却するが、上
、下軸が他に先んじて冷却されるため、雰囲気ガス中の
揮発成分がＬ軸に付着して引き上げを阻害する。無理に
引き上げを実施すると、結晶を落下させることもある。
、下軸が他に先んじて冷却されるため、雰囲気ガス中の
揮発成分がＬ軸に付着して引き上げを阻害する。無理に
引き上げを実施すると、結晶を落下させることもある。
本発明は、上記の問題点を解消し、上、下軸の系外から
の冷却を回避することにより、成長室内の安定した温度
プロファイルの下で雰囲気ガス圧の制御を容易にし、結
晶引き上げ操作を円滑に行うことのできる高解離圧化合
物半導体単結晶の製造装置を提供しようとするものであ
る。
の冷却を回避することにより、成長室内の安定した温度
プロファイルの下で雰囲気ガス圧の制御を容易にし、結
晶引き上げ操作を円滑に行うことのできる高解離圧化合
物半導体単結晶の製造装置を提供しようとするものであ
る。
（課題を解決するための手段）
本発明は、高解離圧成分元素ガスを満たした高温成長室
内に原料融液を収容するルツボを配置し、上軸に種結晶
を取り付け、高温成長室を貫通する上軸及び必要に応じ
てルツボを支持する下軸の、シール部に液体封止剤を収
容する受け皿を設け、原料融液より１ｇ結晶を引き上げ
る高解離圧化合物単結晶の製造装置において、高温成長
室内部とシール部に位置する上軸及び下軸を熱伝導率の
比較的高い材料で作り、その外側に熱伝導率の比較的低
い材料で作った軸を接続したことを特徴とする高解離圧
化合物単結晶の製造装置である。
内に原料融液を収容するルツボを配置し、上軸に種結晶
を取り付け、高温成長室を貫通する上軸及び必要に応じ
てルツボを支持する下軸の、シール部に液体封止剤を収
容する受け皿を設け、原料融液より１ｇ結晶を引き上げ
る高解離圧化合物単結晶の製造装置において、高温成長
室内部とシール部に位置する上軸及び下軸を熱伝導率の
比較的高い材料で作り、その外側に熱伝導率の比較的低
い材料で作った軸を接続したことを特徴とする高解離圧
化合物単結晶の製造装置である。
（作用）
第１図は、本発明の１具体例である高解離圧化合物単結
晶の製造装置の断面図である。
晶の製造装置の断面図である。
に記の第２図とは上、下軸の構成を異にする以外に違い
はなく、同じ部材については同一の符号を付しであるの
で、説明を省略する。
はなく、同じ部材については同一の符号を付しであるの
で、説明を省略する。
１−１下軸のシール部８，９より成長室ｌの内側にある
上軸１９及び下軸２０は、モリブデン、ステンレス等の
金属またはカーボンなどの熱伝導率の高い材料で作り、
その外側をＡＩ、Ｏ，、＾ＩＮ、 ＢＮ、 Ｓｉ、Ｎ、
、 ＳｉＣ，石英等の熱伝導率のより低い材料で作る。
上軸１９及び下軸２０は、モリブデン、ステンレス等の
金属またはカーボンなどの熱伝導率の高い材料で作り、
その外側をＡＩ、Ｏ，、＾ＩＮ、 ＢＮ、 Ｓｉ、Ｎ、
、 ＳｉＣ，石英等の熱伝導率のより低い材料で作る。
このように軸部を構成することにより、成長室内で高温
に加熱された−し、下軸は熱伝導率が高いこともあり、
シール部の温度を高くするが、その外側の軸部は熱伝導
率が低いこともあり、成長室の高温をそのまま伝えるこ
ともなく、また、外側の軸部が冷却されてもシール部及
び成長室の内側の軸部が冷却されないので、シール部が
成長室内で最低温部となることもなく、成長室のリン蒸
気圧を低下させることもない。また、シール部が冷却さ
れないので、シール部の液体封止剤の粘性抵抗を」−Ｈ
させることもなく、軸の回転を阻害することもない。さ
らに、成長室内の温度プロファイルに影響を与えること
もないので、安定してノ１１結晶を育成することができ
る。
に加熱された−し、下軸は熱伝導率が高いこともあり、
シール部の温度を高くするが、その外側の軸部は熱伝導
率が低いこともあり、成長室の高温をそのまま伝えるこ
ともなく、また、外側の軸部が冷却されてもシール部及
び成長室の内側の軸部が冷却されないので、シール部が
成長室内で最低温部となることもなく、成長室のリン蒸
気圧を低下させることもない。また、シール部が冷却さ
れないので、シール部の液体封止剤の粘性抵抗を」−Ｈ
させることもなく、軸の回転を阻害することもない。さ
らに、成長室内の温度プロファイルに影響を与えること
もないので、安定してノ１１結晶を育成することができ
る。
（実施例）
第１図の装置を用いてＧａＡｓ単結晶を育成した。上、
下軸のシール部より内側の部分をモリブデンで作り、そ
の外側をアルミナで作った。
下軸のシール部より内側の部分をモリブデンで作り、そ
の外側をアルミナで作った。
直径６インチのｐｉ’（Ｎるつぼに、ＧａＡｓ多結、■
、１原料４．０Ｋｇと液体封＋ｌ二剤として＋１ 、
（）、Ｊを７００ｇをチャージし、成長室内には雰囲気
ガス供給用の固体Ａｓを置き、そして、上、下軸のシー
ル部に液体封１！二剤のＢ、０．を収容した。炉体内を
真空に引いてから、窒素ガスを導入し、次いで、シール
部の液体封ＩＦ剤を加熱溶融して成長室を密閉し、成長
室内の固体＾Ｓを加熱して単結晶育成中Ａｓ分圧を約Ｉ
Ｋｇ／ｃｗ”となるようにヒータを制御した。そして
、炉体内の窒素ガス圧を調整して成長室内外のガス圧バ
ランスを保持し、るつぼ内の原料及び液体封止剤を溶融
して、原料融液の温度を結晶成長温度に調整した。上軸
の回転速度を３ｒｐｍ、下軸回転速度をｌ０ｒｐ＋ｗ、
引き」二げ速度を３〜６ｓ＋ｍ／ｈｒとして、ノンドー
プのＧ ａ Ａ ｓ ｌｉ１結晶を育成した。
、１原料４．０Ｋｇと液体封＋ｌ二剤として＋１ 、
（）、Ｊを７００ｇをチャージし、成長室内には雰囲気
ガス供給用の固体Ａｓを置き、そして、上、下軸のシー
ル部に液体封１！二剤のＢ、０．を収容した。炉体内を
真空に引いてから、窒素ガスを導入し、次いで、シール
部の液体封ＩＦ剤を加熱溶融して成長室を密閉し、成長
室内の固体＾Ｓを加熱して単結晶育成中Ａｓ分圧を約Ｉ
Ｋｇ／ｃｗ”となるようにヒータを制御した。そして
、炉体内の窒素ガス圧を調整して成長室内外のガス圧バ
ランスを保持し、るつぼ内の原料及び液体封止剤を溶融
して、原料融液の温度を結晶成長温度に調整した。上軸
の回転速度を３ｒｐｍ、下軸回転速度をｌ０ｒｐ＋ｗ、
引き」二げ速度を３〜６ｓ＋ｍ／ｈｒとして、ノンドー
プのＧ ａ Ａ ｓ ｌｉ１結晶を育成した。
その結果、直径８０〜８５■、長さ約１５０ｍｍの低転
位密度の半絶縁性ＧａＡｓ’ｔ１結晶を安定して育成す
ることができた。
位密度の半絶縁性ＧａＡｓ’ｔ１結晶を安定して育成す
ることができた。
（発明の効果）
本発明は、上記の構成を採用することにより、成長室内
の温度プロファイルに影響を及ぼさずに、シール部を高
温に保つことができ、成長室内の揮発性成分の蒸気圧の
低下を心配することもなく、軸の円滑な回転と昇降が保
証されるので、安定した結晶成長を行うことができ、冷
却時の結晶落下等のトラブルを発生することもない。
の温度プロファイルに影響を及ぼさずに、シール部を高
温に保つことができ、成長室内の揮発性成分の蒸気圧の
低下を心配することもなく、軸の円滑な回転と昇降が保
証されるので、安定した結晶成長を行うことができ、冷
却時の結晶落下等のトラブルを発生することもない。
第１図は、本発明の１具体例である高解離圧単結晶の製
造装置の断面図、第２図は、従来のチョクラルスキー法
により高解離圧単結晶を製造する装置の断面図である。 １：成長室、２：上軸、３：下軸、４ニルツボ、５：原
料、６：種結晶、 ７：単結晶、８：上軸シール部、９
：下軸シール部、１０．１１及び１８：液体封止剤、１
２：雰囲気ガス供給源、１３：高圧容器、１４〜１７：
ヒータ、１９及び２０：熱伝導率の高い材料で作った軸
部、２１及び２２：熱伝導率の低い材料で作った軸部。 第２図
造装置の断面図、第２図は、従来のチョクラルスキー法
により高解離圧単結晶を製造する装置の断面図である。 １：成長室、２：上軸、３：下軸、４ニルツボ、５：原
料、６：種結晶、 ７：単結晶、８：上軸シール部、９
：下軸シール部、１０．１１及び１８：液体封止剤、１
２：雰囲気ガス供給源、１３：高圧容器、１４〜１７：
ヒータ、１９及び２０：熱伝導率の高い材料で作った軸
部、２１及び２２：熱伝導率の低い材料で作った軸部。 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 高解離圧成分元素ガスを満たした高温成長 室内に原料融液を収容するルツボを配置し、上軸に種結
晶を取り付け、高温成長室を貫通する上軸及び必要に応
じてルツボを支持する下軸の、シール部に液体封止剤を
収容する受け皿を設け、原料融液より単結晶を引き上げ
る高解離圧化合物単結晶の製造装置において、高温成長
室内部とシール部に位置する上軸及び下軸を熱伝導率の
比較的高い材料で作り、その外側に熱伝導率の比較的低
い材料で作った軸を接続したことを特徴とする高解離圧
化合物単結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22345288A JPH0274585A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 高解離圧化合物単結晶の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22345288A JPH0274585A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 高解離圧化合物単結晶の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0274585A true JPH0274585A (ja) | 1990-03-14 |
Family
ID=16798369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22345288A Pending JPH0274585A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 高解離圧化合物単結晶の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0274585A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03120568U (ja) * | 1990-03-23 | 1991-12-11 |
-
1988
- 1988-09-08 JP JP22345288A patent/JPH0274585A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03120568U (ja) * | 1990-03-23 | 1991-12-11 |
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