JPH0297483A - Apparatus for producing single crystal - Google Patents

Apparatus for producing single crystal

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JPH0297483A
JPH0297483A JP25141888A JP25141888A JPH0297483A JP H0297483 A JPH0297483 A JP H0297483A JP 25141888 A JP25141888 A JP 25141888A JP 25141888 A JP25141888 A JP 25141888A JP H0297483 A JPH0297483 A JP H0297483A
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JP
Japan
Prior art keywords
coracle
raw material
single crystal
material melt
melt
Prior art date
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Pending
Application number
JP25141888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Namikawa
靖生 並川
Masami Tatsumi
雅美 龍見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0297483A publication Critical patent/JPH0297483A/en
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Abstract

PURPOSE:To suppress the generation of crystal defects such as dislocation with a device for pulling up and growing a single crystal from a raw material melt on which a coracle is floated by dividedly forming the above-mentioned coracle to the upper part and to the lower part having the thermal conductivity higher than the thermal conductivity of this part. CONSTITUTION:The coracle 10 having >=1 communicating holes are floated on the part of the boundary between the raw material melt 7 and a liquid sealant 6 in a crucible 4 and the single crystal 3 is pulled up and grown from the melt 7 supplied into the coracle 10 through the above-mentioned communicating holes. The coracle 10 is divided and constituted to the lower part 10a which is held substantially immersed in the melt 7 and the upper part 10b which is positioned substantially above the melt 7. The material of the lower part 10a is formed of, for example, carbon having the thermal conductivity higher than the thermal conductivity of the upper part 10. The radiation of heat through the upper part 10b is suppressed in this way and the heating by the heat conduction through the wall surface of the coracle is mainly executed through the lower part 10a and, therefore, the heating is enhanced. As a result, the temp. gradient of the melt 7 in the coracle is optimized and the generation of crystal defects such as polycrystallization, twinning and dislocation is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、GaAs、InP等のm−v族化合物半導
体、Cd T e等のII−VI族化合物半導体、Si
、Ge等の半導体、ならびにLiNb0.。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is applicable to m-v group compound semiconductors such as GaAs and InP, II-VI group compound semiconductors such as CdTe, Si
, Ge, etc., as well as LiNb0. .

Bi125102g等の酸化物などの単結晶を引上げて
成長させる製造装置に関するものである。
The present invention relates to a manufacturing apparatus for pulling and growing a single crystal such as an oxide such as Bi125102g.

[従来の技術] 多結晶化・双晶化の抑制、転位等の結晶欠陥発生の抑制
およびウェハ化の際の歩留り向上などの観点から、引上
げ法により得られる単結晶の直径を一定に制御すること
が重要である。通常、単結晶の引上げ軸の回転数、るつ
ぼの回転数、原料融液の温度および単結晶の引上げ速度
等を変化させることにより、単結晶の直径制御を行なっ
ている。
[Conventional technology] The diameter of a single crystal obtained by a pulling method is controlled to a constant value from the viewpoints of suppressing polycrystalization and twinning, suppressing the occurrence of crystal defects such as dislocations, and improving yield during wafer production. This is very important. Usually, the diameter of a single crystal is controlled by changing the rotational speed of the single crystal pulling shaft, the rotational speed of the crucible, the temperature of the raw material melt, the pulling speed of the single crystal, etc.

また、原料融液の表面上にコラクルを浮かべ、このコラ
クル内の原料融液から単結晶を引上げることにより、機
械的に単結晶の直径制御を行なう方法が提案されている
。コラクルとしては、円筒状、円板状もしくは円錐状ま
たはそれらの形状を組合イ)せたような種々の形態のも
のが用いられている。
Furthermore, a method has been proposed in which the diameter of a single crystal is mechanically controlled by floating a coracle on the surface of the raw material melt and pulling the single crystal from the raw material melt inside the coracle. As the coracle, various shapes are used, such as a cylindrical shape, a disk shape, a cone shape, or a combination of these shapes.

第4図は、たとえば特開昭51−64482号公報に開
示されているような、従来の単結晶製造装置の一例を示
す断面図である。この従来の製造装置に用いられている
コラクル40は、上方に向かってやや拡がる形状の縦孔
を有しており、るつぼ34内の原料融液37の上に浮か
べられている。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional single crystal manufacturing apparatus as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-64482. The coracle 40 used in this conventional manufacturing apparatus has a vertical hole that slightly expands upward, and is floated above the raw material melt 37 in the crucible 34.

単結晶33は、上軸31により、このコラクル40の縦
穴から引上げられている。コラクル40は、原料融液3
7の上に浮いているので、固液界面とコラクルの相対高
さは常に一定であり、均一な直径の単結晶が得られる。
The single crystal 33 is pulled up from the vertical hole of this coracle 40 by the upper shaft 31. The coracle 40 is the raw material melt 3
7, the relative height of the solid-liquid interface and the coracle is always constant, resulting in a single crystal with a uniform diameter.

第5図は、たとえば特開昭57−7897号公報に開示
されているような、従来の単結晶製造装置の他の例を示
す断面図である。この製造装置に用いられているコラク
ル50は円板形状を有しており、中央に円形の孔を有し
ている。るつぼ44内には、原料融液47が入れられて
おり、原料融1ff147の上には液体封止剤46が設
けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of a conventional single crystal manufacturing apparatus as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-7897. The coracle 50 used in this manufacturing apparatus has a disk shape and has a circular hole in the center. A raw material melt 47 is placed in the crucible 44, and a liquid sealant 46 is provided above the raw material melt 1ff147.

コラクル50は、この液体封止剤46と原料融液47の
間に浮かべられている。単結晶43は、上軸41により
、コラクル50の中心の孔から、液体封止チョクラルス
キ法により引上げられる。引上げられる単結晶43の直
径は、コラクル50の中央の孔の径により決定される。
The coracle 50 is floating between the liquid sealant 46 and the raw material melt 47. The single crystal 43 is pulled up from the central hole of the coracle 50 by the upper shaft 41 using the liquid-sealed Czochralski method. The diameter of the single crystal 43 to be pulled is determined by the diameter of the hole in the center of the coracle 50.

第6図は、たとえば特開昭62−288193号公報に
開示されているような、従来の製造装置のさらに他の例
を示す断面図である。この製造装置に用いられているコ
ラクル60は、下方部が逆円錐形形状を有しており、る
つぼ54内の原料融液57を押し下げることにより、コ
ラクル60内に原料融液を尋人している。コラクル60
内の原料融液の表面を、るつぼ54内の原料融液57の
表面から少なくとも8mm以上低いところに位置するよ
う保持しながら、上軸51に取付けられた種結晶52を
引上げることにより単結晶53を引上げて結晶成長させ
ている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another example of a conventional manufacturing apparatus as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-288193. The coracle 60 used in this manufacturing apparatus has an inverted conical shape at the lower part, and by pushing down the raw material melt 57 in the crucible 54, the raw material melt is transferred into the coracle 60. There is. coracle 60
A single crystal is produced by pulling up the seed crystal 52 attached to the upper shaft 51 while holding the surface of the raw material melt in the crucible 54 so that it is located at least 8 mm or more lower than the surface of the raw material melt 57 in the crucible 54. 53 is pulled up for crystal growth.

この製造装置では、コラクル60を原料融l(k、57
中に押し下げることにより、引上げる単結晶53の保温
と、コラクル60内の原料融液の表面外周部の温度上昇
によるコラクル60と単結晶53との固着防止、および
コラクル60からの成長核発生の防止を図っている。
In this manufacturing equipment, the coracle 60 is melted as a raw material (k, 57
By pushing the single crystal 53 down, it keeps the temperature of the single crystal 53 to be pulled, prevents the coracle 60 from sticking to the single crystal 53 due to an increase in the temperature of the outer peripheral surface of the raw material melt inside the coracle 60, and prevents the generation of growth nuclei from the coracle 60. We are trying to prevent this.

[発明が解決しようとする課題] 第7図は、第6図に示す従来の単結晶製造装置内におけ
る熱の移動状態を示す断面図である。コラクル60は、
原料融液57中に押し下げられる必要のあることから、
l″¥力と釣り合わせるため、コラクル60の体積のう
ちかなりの部分が原料融液57の上方に突き出た構造と
なっている。一方、原料融液57の上方の温度は、単結
晶53を制御性良く育成するために、上方に向かうにつ
れて低い温度となるような温度勾配となっている。第7
図において、Hは結晶成長に伴って発生する凝固熱を示
している。Aはコラクル60の連通孔60aから流入し
てくる原料融液により導入される熱を示しており、Bは
コラクル60の壁面を通しての熱伝導によりコラクル6
0内の原料融液に供給される熱を示している。また、C
は種結晶52および上軸51を通して放熱される熱を示
しており、Dは単結晶53から輻射により放熱される熱
を示している。また、Eはコラクル60を通して放熱さ
れる熱を示している。
[Problems to be Solved by the Invention] FIG. 7 is a cross-sectional view showing the state of heat transfer within the conventional single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. Coracle 60 is
Since it needs to be pushed down into the raw material melt 57,
In order to balance the force, a considerable part of the volume of the coracle 60 protrudes above the raw material melt 57. On the other hand, the temperature above the raw material melt 57 is such that the single crystal 53 In order to grow with good controllability, the temperature gradient is such that the temperature decreases towards the top.7th
In the figure, H indicates solidification heat generated with crystal growth. A shows the heat introduced by the raw material melt flowing in from the communication hole 60a of the coracle 60, and B shows the heat introduced by the raw material melt flowing through the communication hole 60a of the coracle 60.
It shows the heat supplied to the raw material melt within 0. Also, C
indicates the heat radiated through the seed crystal 52 and the upper shaft 51, and D indicates the heat radiated from the single crystal 53. Further, E indicates heat radiated through the coracle 60.

コラクル60として、熱伝導率の高い材質からなるコラ
クルを用いた場合、コラクル60を通して放熱される)
A Eが増加し、これによってコラクル60内の原料融
液の外周部が冷却される。一方、逆に熱伝導率の低い材
質からなるコラクルを用いた場合には、コラクル60を
通して放熱される熱Eは抑制されるが、同時にコラクル
60の壁面を通し伝達される熱Bも抑制される。このた
め、コラクル60内の原料融液は、主としてコラクル6
0の下方部の連通孔60aより内部に流入する原料融液
57により直接加熱されることとなり、熱Aが支配的と
なる。したがって、この場合にも、コラクル60内の原
料融液の外周部が相対的に低温化する。
When a coracle made of a material with high thermal conductivity is used as the coracle 60, heat is radiated through the coracle 60)
AE increases, thereby cooling the outer circumference of the raw material melt inside the coracle 60. On the other hand, when a coracle made of a material with low thermal conductivity is used, the heat E radiated through the coracle 60 is suppressed, but at the same time, the heat B transferred through the wall surface of the coracle 60 is also suppressed. . Therefore, the raw material melt in the coracle 60 is mainly
It will be directly heated by the raw material melt 57 flowing into the inside through the communication hole 60a in the lower part of 0, and the heat A will be dominant. Therefore, also in this case, the temperature of the outer peripheral portion of the raw material melt inside the coracle 60 becomes relatively low.

このように、従来の製造装置では、コラクル内の原料融
液は、中心部の温度が高く、外周部の温度が低いという
温度分布を有する。このような温度分布で結晶成長を行
なうと、固液界面形状が、第6図に示すように、中心部
が上方に盛り上がった凸形状となり、多結晶化・双晶化
を引き起こしやすくなる。また、単結晶が得られた場合
でも、転位等の結晶欠陥が多く良好な結晶性のものを得
ることができない。
As described above, in the conventional manufacturing apparatus, the raw material melt inside the coracle has a temperature distribution in which the temperature is high at the center and low at the outer periphery. When crystal growth is performed under such temperature distribution, the solid-liquid interface shape becomes a convex shape with the center swollen upward, as shown in FIG. 6, which tends to cause polycrystalization and twinning. Moreover, even if a single crystal is obtained, it is difficult to obtain one with good crystallinity due to many crystal defects such as dislocations.

この発明の目的は、かかる従来の問題を解消し、多結晶
化・双晶化および転位等の結晶欠陥の発生を抑制するこ
とのできる単結晶の製造装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a single crystal manufacturing apparatus that can eliminate such conventional problems and suppress the occurrence of crystal defects such as polycrystalization, twinning, and dislocations.

[課題を解決するための手段] この発明の単結晶製造装置では、コラクルが、実質的に
原料融液中に浸漬する下方部と、実質的に原料融液の上
に位置する上方部とに分割して構成されており、下方部
が上方部より熱伝導率の高い材質から形成されているこ
とを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In the single crystal manufacturing apparatus of the present invention, the coracle has a lower part that is substantially immersed in the raw material melt and an upper part that is substantially located above the raw material melt. It is characterized in that it is divided into parts, and the lower part is made of a material with higher thermal conductivity than the upper part.

下方部を形成する熱伝導率の高い材質としては、たとえ
ばカーボンなどを挙げることができる。また、上方部を
形成する熱伝導率の低い材質としては、石英、BN、P
BNSA麩NおよびPBNコートカーボンなどが挙げら
れる。
Examples of the material with high thermal conductivity that forms the lower part include carbon. In addition, materials with low thermal conductivity that form the upper part include quartz, BN, and P.
Examples include BNSA Fu N and PBN coated carbon.

[作用] この発明の製造装置に用いられるコラクルは、相対的に
熱伝導率の高い下方部と、相対的に熱伝導率の低い上方
部とに分割して構成されている。
[Operation] The coracle used in the manufacturing apparatus of the present invention is divided into a lower part having relatively high thermal conductivity and an upper part having relatively low thermal conductivity.

第7図に示すコラクルを通しての放熱Eは、主としてコ
ラクルの上方部を通してなされるが、この発明では上方
部の熱伝導率が低いため、コラクルを通しての放熱Eが
抑制される。また、第7図に示すコラクルの壁面を通し
ての熱伝導による加熱Bは、相対的に熱伝導率の高い材
質からなる下方部を通して主になされるため、この発明
ではコラクルの壁面を通しての加熱Bが高められる。ま
た、結晶成長により発生する凝固熱Hは、主としてCお
よびDの熱移動により放熱される。またコラクル壁面を
通しての加熱Bが高められるので、この発明の製造装置
によれば、コラクル内の原料を独演の外周部は従来より
も高い温度になる。その結果、゛成長結晶の固液界面形
状は、平坦もしくは下向きに突き出た凸形状となる。こ
のような固液界面形状は、多結晶化・双晶化・および転
位欠陥の発生の抑制に望ましい形状である。
The heat radiation E through the coracle shown in FIG. 7 is mainly performed through the upper part of the coracle, but in the present invention, since the upper part has low thermal conductivity, the heat radiation E through the coracle is suppressed. Furthermore, since the heating B due to heat conduction through the wall surface of the coracle shown in FIG. be enhanced. Further, the solidification heat H generated by crystal growth is mainly radiated by heat transfer of C and D. Furthermore, since the heating B through the wall surface of the coracle is increased, according to the manufacturing apparatus of the present invention, the temperature of the outer circumference of the raw material inside the coracle is higher than that of the conventional method. As a result, the shape of the solid-liquid interface of the grown crystal becomes flat or convex protruding downward. Such a solid-liquid interface shape is desirable for suppressing polycrystalization, twinning, and generation of dislocation defects.

[実施例] 第1図は、この発明の一実施例を示す断面図である。第
1図において、るつぼ4は、回転し昇降口I能な上軸5
により支持されている。るつぼ4内には、原料融液7か
収容され、その上を液体封止剤6か田っている。るつは
4のまイつりには、原料融液7および液体封止剤6を加
熱するためのヒータ8が設けられており、ざらにヒータ
8の周囲には熱か外に向かって輻射するのをμJjぐた
めの断熱伺9が設けられている。
[Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the crucible 4 has an upper shaft 5 that rotates and has an elevator.
Supported by A raw material melt 7 is contained in the crucible 4, and a liquid sealant 6 is spread over it. A heater 8 for heating the raw material melt 7 and the liquid sealant 6 is provided in the mat 4, and the heat radiates outward around the heater 8. A heat insulating wall 9 is provided to prevent the loss of μJj.

原料融液7と液体封11剤6の界面の部分には、コラク
ル10が浮かべられている。コラクル10は、実質的に
原料融液7中に浸漬している下方部10aと、実質的に
原料融液の上に位置している上方部10bから構成され
ている。下方部の材質は、上方部より熱伝導率の高い材
質から形成されており、この実施例ではカーボンから形
成されている。また、上方部10bは、石英から形成さ
れている。下方部10は逆円錐形状を有しており、その
中心部には連通孔10cが形成されている。
A coracle 10 is floated at the interface between the raw material melt 7 and the liquid sealant 11 6. The coracle 10 is composed of a lower part 10a that is substantially immersed in the raw material melt 7, and an upper part 10b that is substantially located above the raw material melt. The lower part is made of a material with higher thermal conductivity than the upper part, and in this embodiment is made of carbon. Further, the upper portion 10b is made of quartz. The lower part 10 has an inverted conical shape, and a communication hole 10c is formed in the center thereof.

上方部10bはドーナツ形状を有しており、その内側端
部で上方部10aと嵌め合わされている。
The upper part 10b has a donut shape and is fitted with the upper part 10a at its inner end.

るつは4の上方には、上軸1が設けられており、上軸1
の先端には種結晶2が取付けられている。
An upper shaft 1 is provided above the lever 4.
A seed crystal 2 is attached to the tip.

第1図に示す装置の全体は、図示しない11jJ圧容器
内に収納されており、耐圧容器内には数10a tmの
、たとえばN2.Arなどの不活性気体か導入されてい
る。
The entire apparatus shown in FIG. 1 is housed in a 11JJ pressure vessel (not shown), and several tens of atm, for example, N2. An inert gas such as Ar is introduced.

単結晶3は、上軸1に取付けられた種結晶2をコラクル
10内の原料融液7の表面につけて種付けし、上軸1を
矢印方向に回転するととももに、上軸5を矢印方向に回
転させることにより、引上げてJ成長させる。
The single crystal 3 is seeded by applying the seed crystal 2 attached to the upper shaft 1 to the surface of the raw material melt 7 in the coracle 10, rotating the upper shaft 1 in the direction of the arrow, and rotating the upper shaft 5 in the direction of the arrow. By rotating it, it is pulled up and J-grown.

この発明では、この実施例のようにコラクル10が下方
部10aと上方部10bとに分割されている。下方部1
0aは原料融液7内に沈み、原料融液7と直接接触して
いる逆円錐形の部分である。
In this invention, the coracle 10 is divided into a lower part 10a and an upper part 10b as in this embodiment. Lower part 1
0a is an inverted conical portion that sinks into the raw material melt 7 and is in direct contact with the raw material melt 7.

この実施例では、下方部はカーボンから形成されており
熱伝導率が高いため、原料融液7の熱をその壁面を通し
てコラクル10内に伝達する。このため、コラクル10
内の原料融液の外周部は比較的高温となる。上方部10
bは、原料融液7より上方に出て、コラクル10の浮力
を調節している部分である。上方部10bは比較的熱伝
導率の低い材質から形成されており、この実施例では石
英から形成されている。熱伝導率が比較的低いため、こ
の上方部を通しての放熱は抑制され、このためコラクル
上方部の原料融液の外周部は従来のように低温化するこ
とはない。このように、この発明に従う実施例の製造装
置によれば、コラクル内の原料融液の外周部の温度を高
めることができるため、固液界面の形状を平坦もしくは
下方に突き出た凸形状にすることができ、多結晶化・双
晶化および転移欠陥の発生を抑制することができる。
In this embodiment, the lower part is made of carbon and has high thermal conductivity, so that the heat of the raw material melt 7 is transmitted into the coracle 10 through its wall surface. For this reason, coracle 10
The outer periphery of the raw material melt inside becomes relatively high temperature. Upper part 10
b is a portion that comes out above the raw material melt 7 and adjusts the buoyancy of the coracle 10. The upper portion 10b is made of a material with relatively low thermal conductivity, and in this embodiment is made of quartz. Since the thermal conductivity is relatively low, heat dissipation through this upper part is suppressed, and therefore the temperature of the outer peripheral part of the raw material melt in the upper part of the coracle does not decrease as in the conventional case. As described above, according to the manufacturing apparatus of the embodiment according to the present invention, it is possible to increase the temperature of the outer periphery of the raw material melt in the coracle, so that the shape of the solid-liquid interface can be made flat or a convex shape protruding downward. It is possible to suppress the occurrence of polycrystalization, twinning, and dislocation defects.

コラクルの上方部と下方部の接続部分は、この第1図の
実施例のように原料融液より上方に出ていてもよいが、
その部分の体積はできるだけ小さいことが好ましい。ま
た原料融液より下方に位置してもよい。コラクルの下方
部は実質的に原料毀液中に浸漬しておればよく、必ずし
も全体が浸漬している必要はない。同様に、コラクルの
」二方部も実質的に原料融液上に位置すればよく、必す
しも全体が原料融液の上に位置しなければならないとい
うことはない。
The connecting part between the upper part and the lower part of the coracle may protrude above the raw material melt as in the embodiment shown in FIG.
It is preferable that the volume of that part be as small as possible. It may also be located below the raw material melt. The lower part of the coracle only needs to be substantially immersed in the raw material liquid, and it is not necessarily necessary that the entire part be immersed. Similarly, the two sides of the coracle only need to be located substantially above the raw material melt, and the entire coracle does not necessarily have to be located above the raw material melt.

第1図に示す製造装置は、液体封止チョクラルスキ法に
よる単結晶製造装置であるが、この発明は液体封止しな
いチョクラルスキ法にも適用されるものであり、その場
合液体封止剤6を除いた同様の構成で実現することがで
きる。
The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is a single crystal manufacturing apparatus using the liquid sealing Czochralski method, but the present invention is also applicable to the Czochralski method without liquid sealing, in which case the liquid sealant 6 is removed. It can be realized with a similar configuration.

第2図は、この発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the invention.

第2図に示すコラクル20では、下方部20aの上端外
周部のエツジに、上方部2obの底面が接触しており、
接続部分の接触面が極めて小さくなっている。このため
、コラクルを通して外部に放熱される熱(第7図に示す
E)をさらに抑制することができる。
In the coracle 20 shown in FIG. 2, the bottom surface of the upper part 2ob is in contact with the edge of the upper outer peripheral part of the lower part 20a,
The contact surface of the connecting part is extremely small. Therefore, the heat radiated to the outside through the coracle (E shown in FIG. 7) can be further suppressed.

第3図は、この発明のさらに他の実施例を示す断面図で
ある。第3図に示すコラクル30では、上方部30aの
原料融液表面上に出る部分の厚さが極めて薄くされてい
る。そして、この薄い周壁部の上に、上方部30bが載
せられている。このような構成によっても、上方部30
bと下方部30aとの接続部分の接触面積を小さくする
ことができ、この部分を通る放熱を抑制することができ
る。
FIG. 3 is a sectional view showing still another embodiment of the invention. In the coracle 30 shown in FIG. 3, the thickness of the portion of the upper portion 30a that extends above the surface of the raw material melt is extremely thin. The upper part 30b is placed on this thin peripheral wall part. Even with such a configuration, the upper part 30
The contact area of the connecting portion between b and the lower portion 30a can be reduced, and heat radiation passing through this portion can be suppressed.

一般に、コラクルの上方部と下方部との接触部分の径方
向における厚みは1mm以下であることが好ましい。ま
た、原料融液表面より上方に出ているコラクルの下方部
の壁面の厚みはlrn’m以下であることが好ましい。
Generally, the thickness of the contact portion between the upper and lower parts of the coracle in the radial direction is preferably 1 mm or less. Furthermore, the thickness of the wall surface of the lower part of the coracle that protrudes above the surface of the raw material melt is preferably lrn'm or less.

以上の実施例では、コラクルの下方部に連通孔が1つ形
成されたもののみを例示したが、連通孔の数、直径、方
向および位置は適宜自由に選択することができる。但し
、直径を大きくしすぎると、コラクル内への原料融液の
流入が安定せず、結晶成長が不安定となる場合がある。
In the above embodiments, only one communication hole was formed in the lower part of the coracle, but the number, diameter, direction, and position of the communication holes can be freely selected as appropriate. However, if the diameter is made too large, the raw material melt may not flow stably into the coracle, resulting in unstable crystal growth.

コラクルの壁部の厚さが3mmのとき、連通孔の直径を
6 m m以上にすると、結晶成長が不安定となり、結
晶の切断やデンドライト状成長の起こる場合があった。
When the wall thickness of the coracle is 3 mm, if the diameter of the communicating hole is 6 mm or more, crystal growth becomes unstable, and crystal breakage or dendrite-like growth may occur.

以下、この発明の製造装置を用いた具体的な実験例につ
いて、説明する。第1図に示すような製造装置を用いて
、GaAs単結晶を液体封止チョクラルスキ法により製
造した。コラクルの下方部10aとしては、カーボン製
であり、内径100mrn、底面の傾斜角度30°およ
び壁部の厚さ3mmのものを用いた。コラクルの上方部
10bとしては、石英製であり、内径100mm、外径
140mm、厚さ5mmのドーナツ形の円板状のものを
用いた。コラクル上方部10bおよび下方部10aの合
計の重量は180gであり、下方部10aの上方端が原
料融液7の表面の上方に約5 ml11だけ出るよう浮
力調節されている。
Hereinafter, specific experimental examples using the manufacturing apparatus of the present invention will be explained. A GaAs single crystal was manufactured by the liquid-sealed Czochralski method using a manufacturing apparatus as shown in FIG. The lower part 10a of the coracle was made of carbon and had an inner diameter of 100 mrn, a bottom inclination angle of 30°, and a wall thickness of 3 mm. The upper part 10b of the coracle was made of quartz and had a donut-shaped disk shape with an inner diameter of 100 mm, an outer diameter of 140 mm, and a thickness of 5 mm. The total weight of the coracle upper part 10b and lower part 10a is 180 g, and the buoyancy is adjusted so that the upper end of the lower part 10a protrudes above the surface of the raw material melt 7 by about 5 ml11.

内径150mmの石英製のるっぽ4に、GaAS原料3
kgと、液体封止剤としての8203300gとを入れ
、コラクル10をセットし、加熱融解して、GaAs単
結晶の引上げを開始した。
GaAS raw material 3 is placed in a quartz Ruppo 4 with an inner diameter of 150 mm.
kg and 8203300 g as a liquid sealant were put therein, the coracle 10 was set, and the mixture was heated and melted to start pulling the GaAs single crystal.

鍾結晶2としては、<111>方位のものを用いた。引
上げ速度6mm/hrで結晶を成長させたところ、直径
75mmの単結晶を安定して育成することができた。
As the crystal 2, one with <111> orientation was used. When the crystal was grown at a pulling rate of 6 mm/hr, a single crystal with a diameter of 75 mm could be stably grown.

得られた単結晶は、重量 1700 gで、結晶転位密
度を表わすエッチピットデンシティ (EPD)が3〜
8X103cm−2であり、転位密度の低い良好な結晶
が得られた。
The obtained single crystal weighed 1700 g and had an etch pit density (EPD) of 3 to 3.
8×10 3 cm −2 , and a good crystal with low dislocation density was obtained.

比較として、従来のコラクル、すなわちすべてカーボン
からなる単一体のコラクルを用いて結晶成長させた。な
お、コラクルの形状および重量は上記実施例とほぼ同様
にした。この結果、直径75 rn mの単結晶を育成
することができたが、得られた単結晶は、双晶が3カ所
に入っており、EPDが5X10’〜2X10’cm−
2であり、転位密度の高い結晶であった。
For comparison, crystals were grown using a conventional coracle, that is, a single coracle made entirely of carbon. Note that the shape and weight of the coracle were almost the same as in the above example. As a result, we were able to grow a single crystal with a diameter of 75 rn m, but the resulting single crystal had twins in three places and an EPD of 5X10' to 2X10'cm-
2, indicating that the crystal had a high dislocation density.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明の製造装置によれば、単
結晶を育成する際、コラクルを通して放熱される熱を少
なくし、コラクル内の原料融液の径方向の温度勾配を最
適化することができ、単結晶と原料融液の固液界面の形
状を平坦もしくは下方向に突き出た凸形状にすることが
できる。このため、多結晶化・双晶化を抑制し、転位欠
陥の発生を抑制して、均一な直径を有する結晶性の優れ
た単結晶を得ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the manufacturing apparatus of the present invention, when growing a single crystal, the heat radiated through the coracle is reduced, and the temperature gradient in the radial direction of the raw material melt inside the coracle is reduced. The shape of the solid-liquid interface between the single crystal and the raw material melt can be made flat or convex protruding downward. Therefore, it is possible to suppress polycrystalization and twinning, suppress the generation of dislocation defects, and obtain a single crystal with uniform diameter and excellent crystallinity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の一実施例を示す断面図である。第
2図は、この発明の他の実施例を示す断面図である。第
3図は、この発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。第4図は、従来の製造装置の一例を示す断面図であ
る。第5図は、従来の製造装置の他の例を示す断面図で
ある。第6図は、従来の製造装置のさらに他の例を示す
断面図である。第7図は、第6図に示す従来の単結晶製
造装置内における熱の移動状態を示す断面図である。 図において、1は上軸、2は種結晶、3は単結晶、4は
るつは、5は下軸、6は液体封止月、7は原料融液、8
はヒータ、9は断熱材、10はコラクル、10aは下方
部、10bは上方部、20はコラクル、20aはF方布
、20bは上方部、30はコラクル、30aは下方部、
30bは上方部を示す。 第2図 第1図 第3図 (つ 第 図
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the invention. FIG. 3 is a sectional view showing still another embodiment of the invention. FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional manufacturing apparatus. FIG. 5 is a sectional view showing another example of a conventional manufacturing apparatus. FIG. 6 is a sectional view showing still another example of the conventional manufacturing apparatus. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the state of heat transfer within the conventional single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. In the figure, 1 is the upper axis, 2 is the seed crystal, 3 is the single crystal, 4 is the crystal, 5 is the lower axis, 6 is the liquid sealing moon, 7 is the raw material melt, 8
is a heater, 9 is a heat insulating material, 10 is a coracle, 10a is a lower part, 10b is an upper part, 20 is a coracle, 20a is an F cloth, 20b is an upper part, 30 is a coracle, 30a is a lower part,
30b indicates the upper part. Figure 2 Figure 1 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも1つの連通孔を有したコラクルを原料
融液の上に浮かべ、前記連通孔を通してコラクル内に供
給される原料融液から単結晶を引上げて成長させる単結
晶の製造装置において、前記コラクルが、実質的に前記
原料融液中に浸漬する下方部と、実質的に前記原料融液
の上に位置する上方部に分割して構成されており、前記
下方部が前記上方部より熱伝導率の高い材質から形成さ
れていることを特徴とする、単結晶の製造装置。
(1) A single crystal manufacturing apparatus in which a coracle having at least one communicating hole is floated on a raw material melt, and the single crystal is pulled up and grown from the raw material melt supplied into the coracle through the communicating hole, The coracle is divided into a lower part substantially immersed in the raw material melt and an upper part located substantially above the raw material melt, and the lower part is heated more than the upper part. Single crystal manufacturing equipment characterized by being made of a material with high conductivity.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT514458A1 (en) * 2013-06-20 2015-01-15 Siemens Ag Oesterreich Air suspension device for a rail vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT514458A1 (en) * 2013-06-20 2015-01-15 Siemens Ag Oesterreich Air suspension device for a rail vehicle
AT514458B1 (en) * 2013-06-20 2015-05-15 Siemens Ag Oesterreich Air suspension device for a rail vehicle

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