JPH0297482A - 半導体単結晶製造装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導体単結晶製造装置に関し、特に半導体結晶
融液によって引上げ法により単結晶を成長させる装置に
適用される。

（従来の技術） シリコン、ゲルマニウム、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）　
ｖリン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ）等の半導体単結晶は、石英、あるいはボロンナイト
ライド（ＢＮ）等からなるるつぼに原料を入れ、加熱溶
融させた後、種結晶を接触させて回転し引上げるチョク
ラルスキ法（以下Ｃ７法と略称）、あるいは液体封止引
上げ法（以下ＬＥＣ法と略称）によって製造されている
。ここではＬＥＣ法によるＧａＡｓ単結晶を例にとって
説明する。

第４図に一例のＧａＡｓ単結晶製造装置ｕ時断面図で示
す。同図において、１０１は有底円筒状の高圧容器で、
石英あるいは熱分解ＢＮ　（ＰＢＮと略称）で構成され
ているるつぼ１０２を内装し、このるつぼ１０２内にＧ
ａＡｓ原料と封止剤の８□０．を容れ、高圧容ｆｈ１０
１内をＡｒで２０気圧に加圧し、上記るつぼ１０２を包
囲し配置されているグラファイトの抵抗加熱ヒータ１０
３で加熱溶融し、ＧａＡｓ融液１０４．　Ｂ２０．融液
１０５をつくる。また、上記るつぼ１０２はるつぼ支持
軸１０６に装着されたるつぼ受台１０７上に設置され、
さらに、高湿下で定位支持するためのグラファイト製の
るつぼ保持用円筒体１０８によって側面が支持されてい
る。

取上の状態でシードホルダ１０９に装着された種結晶１
１０を原料融液に接触させたのち１回転、引上げてＧａ
Ａｓ単結晶体１１１を得る。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来例において高品質の結晶をＭ造するためには、
適切な温度分布を得ることは非常に重要である。しかし
ながら、上記るつぼ１０２とるつぼ保持用円筒体１０８
とは材質が異なり、また、若干の隙間が生じるために、
るつぼ内壁の温度分布は製造ごとに一定にならない。こ
のため、結晶品質の再現性が保たれないという欠点があ
った。

また１発明者らが実際に潤定したところ、るつぼ保持用
円筒体１０８とるつぼ１０２の間では、約１５０℃／ａ
ｍの温度勾配が存在することが判った。このような温度
勾配が生じると、加熱用電力の効率も非常に悪化してい
た。

取上の如く、従来のるつぼとその保持用円筒体とを用い
る方法においては結晶の品質保持、または効率的な加熱
という点において欠点があった。

本発明の目的は」二記事情を考慮してなされたもので、
るつぼ内壁の温度分布を一定にし、かつ加熱効率を向上
させる単結晶製造装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の骨子は結晶成長を行なう際の温度分布の再現性
をはかり、かつ結晶成長における加熱効率を向上させる
ことにある。すなわち、本発明にかかる半導体単結晶製
造装置は、内部を一定の雰囲気に保持する容器と、この
容器内に配置され原料を収容するるつぼと、このるつぼ
の外周に配置されてるつぼを取囲む加熱体を含む半６体
単結晶引−Ｌげ装置において、前記るつぼはグラファイ
トで形成され、その外周面が前記加熱体に直接に対面さ
せて配置され、かつるつぼ内面に無孔質被膜が被着され
てなることを特徴とする。

（作　用） 本発明の半導体単結晶製造装置は、ヒータの温度分布を
一定に保てばるつぼ内壁の温度分布の再現性がはかられ
、単結晶製造ごとの結晶品質の再現性もはかられる。さ
らに、るつぼの外側と内側との温度差が低減し電力効率
も向上する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき第１図ないし第３図を参
照して説明する。

第１図に一実施例の半導体単結晶製造装置１０を断面図
で示す。同図において、有底円筒状の直圧容器１０１は
一定の高圧雰囲気に保持するもので、この容器１０１内
にグラファイト製のるつぼ１１がるつぼ支持軸１０６上
に装着されたるつぼ受台１０７上に装着されている。そ
して、このるつぼ１１の外側は円筒状に折曲げ形成した
抵抗加熱ヒータ　１０３と直接に対向させる構造になっ
ている。これにより、抵抗加熱ヒータ１０３における一
定の温度分布に対応してるつぼ１１の外側の温度分布も
一定になる。

るつぼ１１の材質のグラファイトは熱伝導が良いため、
るつぼ内側の温度分布も一定になる。さらに、るつぼが
その内面に被着された無孔質被膜１３と一体構造がある
ため、途中で熱障壁がなく、効率良くるつぼの内側に熱
を伝達させることができる。

次に、上記装置によって、ＬＥＣ法によるＧａＡｓ単結
晶製造例を第２図および第３図を参照して説明する。

第２図に実施例に用いたるつぼ１１を一部切欠斜視図で
例示する。このるつぼ１１は内径９０ｍｍ、高さ１００
ｍで、グラファイトの本体部１２と、　この本体部の内
側にＵＮを気相成長被着した被膜部１３とからなる。上
記本体部１２の厚さは、ＧａＡｓの融点１２３８℃以上
の高温でも充分な機械的強度を有するように、−例の５
ｍｍ厚に形成されている。次に、内側の被膜１３は１本
体部１２のグラファイトが多孔質の故にＧａＡｓ融液の
浸込みを防止するために設けられたもので、−例の２０
趨厚に形成されている。

−上記るつぼＩＩは第１図に示されたように装着し、Ｇ
ａＡｓ多結晶１ｋｇと、　８．０３１５０ｇを容れ、　
Ａｒ圧２０ｋｇ／−に加圧された高圧容器１０１内の雰
囲気圧力にて溶融させた。この時、完全に融液化させる
のに要した電力は１６に−で、従来例における同一の条
件下で要した電力２０にすと比較して２０％の電力の節
減となった。

次に、温度分布については、第３図に示すように高圧容
器１０１内のシードホルダ１０９に熱電対１４を装着し
て昇降させ、るつぼ１１の軸方向の温度分布を測定し、
従来と比較した。ＧａＡｓ融液１０４を１ｋｇ。

８□０３１０５を１５０　ｇとして、従来例ではるつぼ
交換ごとに±１０℃／口程度の温度勾配が認められたの
に対し１本発明の実施例では±１℃／■で再現性が保た
れていることが明らかになった。

取上の如く、本発明によれば、結晶作製時の再現性に改
善がはかられ、かつ電力節減の効果を奏する。なお、る
つぼの被膜部１３はＢＮ膜に限られず、ＡＱＮ、　ＡＱ
２０．、５ｉｎ２．　Ｓｉ３Ｎ４の被膜でも同じ効果を
もつ。また、この実施例はＬＥＣ法におけるＧａＡｓを
例示したが、同じＬＥＣ法を用いるＧａＰ、　ＩｎＰ、
　ＧａＳｂ等の化合物半導体、ＡＱＧａＡｓ、　ＩｎＧ
ａＡｓ等のｍ−ＶＩ族混合結晶の製造の場合も同様であ
る。さらに、ＣＺ法によるＳｉ、Ｇｅ等半導体に対して
も同様に効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば結晶製造時の結晶
構造温度分布の再現性が保たれる。これにより、結晶品
質の再現性を一定に保つことが可能となった。さらに、
結晶製造時の電力の節減効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる一実施例の単結晶製造装置の断
面図、第２図は本発明の一実施例にががるるつぼの一部
切欠斜視図、第３図は本発明の詳細な説明するための製
造装置の断面図、第４図は従来例の単結晶製造装置の断
面図である。 １０・・単結晶引上げ装置 １１・・るつぼ １２・・るつぼ本体（グラファイト） １３・・・被膜（無孔質） 代理人　弁理士　　大　胡　典　夫 ノ４− １０デ Ｏ ／′− ＠　　ｌ　　！ 第　　３　　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部を一定の雰囲気に保持する容器と、この容器内に配
   置され原料を収容するるつぼと、このるつぼの外周に配
   置されてるつぼを取囲む加熱体を含む半導体単結晶引上
   げ装置において、前記るつぼはグラファイトで形成され
   、その外周面が前記加熱体に直接に対面させて配置され
   、かつるつぼ内面に無孔質被膜が被着されてなることを
   特徴とする半導体単結晶製造装置。