JPH03177394A - 化合物半導体の結晶引上装置 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は化合物半導体の結晶引上装置に係り、特に成長
結晶の熱環境の改善を図ったものである。

［従来の技術Ｊ 化合物半導体単結晶の製造方法の一つとして、ＬＥＣ法
（液体封止引上げ法〉がある。ＬＥＣ法により半導体単
結晶を製造する際には、るつぼ内に■族とＶ族の元素及
び液体封止材を入れ、これを高圧ガス下でヒーターで加
熱し、■族、Ｖ族を台底して、ｍ−ｖ族の溶融液を作る
。そして、この溶融液に種結晶を接触させ、溶融液の温
度を下げながら、種結晶及びるつぼを回転させつつ種結
晶を引き上げることによって単結晶を得る。

ＬＥＣ法では、結晶の転位の低減及び長尺結晶を作るこ
とが重要である。低転位対策として、結晶の熟歪を小さ
くするために、ヒーターとルツボ間あるいはヒーター外
周部に保温筒を設け、この保温筒の形状、寸法を成長結
晶の種類、大きさなどに応じて適切に設定することによ
って、結晶の長さ方向及び径方向の温度匂配を小さくす
る方法がある。また、この方法は、増殖した転位が核と
なり多結晶化することを防止するのにも有効である。

［発明が解決しようとする課題１ ところが、結晶成長中における成長のための最適な熱環
境は、時間すなわち結晶を引き上げる位置と共に変化す
る。この変化に対応するには、上に述べた一定の形状・
寸法の保温筒では、不充分である。即ち、結晶が成長じ
て長くなって結晶の頭部が保温筒よりも高い位置になる
と、結晶表面の輻射による熱の流れが急激に変化し、結
晶内部に歪が生じて転位が増えてしまう。

また、これを防止すべくあらかじめ長い保温筒を用いる
と、シードや成長結晶が保温され過ぎて表面荒れを生じ
たり、甚しい場合には、シード付けが不可能になってし
まう。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解消し、
成長結晶の熱歪を低減でき、転位の少ない長尺な結晶を
製造できるｆヒ合物半導体の結晶引上装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明は、上記目的を達成するために、るつぼ内の結晶
原料融液に種結晶を接触させて引き一ヒげることにより
化合物半導体結晶を製造する結晶引上装置において、上
記るつぼの外周部にこれを包囲すべく設けられた保温部
材を結晶の引上げ方向にｆ中綿自在に設けたものて゛あ
る。

［作用１ 本発明の結晶引上装置により化合物半導体結晶を製造す
る際には、伸縮自在に設けられた保温部材を結晶の成長
に伴って長くしていく。これにより、結晶から放出され
る輻射熱あるいはヒーターから受ける輻射熱を調整でき
、結晶表面の温度分布を均一化できると共に、成長中の
結晶の半径方向及び引上げ方向の温度匂配を低減できる
。

保温部材の長さは、成長結晶の均熱化が図れる最適長さ
とする。結晶弓「ヒげと共に仲ばす長さについては、結
晶が引−ヒげられる際に、最適な熱的環境が維持される
ように設定する。

保温部材には、グラファイトの他に、耐熱性の良好なＡ
ｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＩＮ、ＢＮ等を用いるのがよ
い。また、保温部材の形状は、円筒形が好ましい。更に
、結晶の均熱化を図るためなどの理由がら、保温部材に
必要に応じて、穴、スリット、フィン等を適宜設けるよ
うにしてもよい。　本発明に適用可能な化合物半導体の
種類には特に制限はなく、■−■族化合物半導体の他、
ＣｄＴｅ、Ｚｎ５ｅ等のｍ　−ｖｉ族化合物半導体など
も含まれる。

［実施例１ 以下に本発明に係る結晶引上装置の一実施例を第１図を
用いて説明する。

第１図において、４はるつぼであり、るつぼ４はサセプ
タ５に収納されている。るつぼ４内には化合物半導体の
結晶原料融液３が入っており、結晶原料融液３の上面は
液体封ＬＬ剤２で覆われている。サセプタ５にはるつぼ
軸６が取り付けられており、るつぼ軸６の回転によりる
つぼ４は回転する。一方、るつぼ４の上方には成長結晶
の引上げ軸８が設けられ、引上げ軸８の下端には種結晶
７が収り付けられている。第１図では、るつぼ軸６およ
び引上げ軸８を回転させながら引上げ軸８を引き上げて
、化合物半導体の結晶１を成長させている状態を示して
いる。

るつぼ４の外周部には、これを取り囲んで加熱用のヒー
ター１０が設けられている。ヒーター１０とサセプタ５
との間には、るつぼ４を包囲してタラファイト製の保温
筒９が設けられている。保温筒９は、円筒形状をなし、
互いに摺動しながら伸縮可能なテレスコープ状の内筒９
ａと外筒９ｂとからなる。内筒９ａは、ギヤ１２を介し
て引上げ軸８に連結された連結部材１３から吊り下げら
れており、引上げ軸８を上下させることにより内筒９ａ
が上下するようになっている。また、ヒーター１０およ
びサセプタ５の外側部には、これらを収り囲むように固
定式の保温筒１１が設けられている。更に保温筒１１等
は高圧容器１４内に納められている。

引−ヒげ軸８を回転して結晶引き上げを開始すると、引
上げ軸８と連結部材１３とはギヤ１２で噛み合い、連結
部材１３と共に内筒９ａは回転しながら上昇する。した
がって、結晶成長に件って、保温筒９が結晶引き上げ方
向に次第に沖長し、結晶ｌからの放出される輻射熱およ
びヒーター１０から結晶上が受ける輻射熱が最適となる
ように結晶成長中にわたって調整されることとなる。

次に、第１図に示した構造の結晶引上装置を用いて、直
径８０ｍｍのＧａＡｓ単結晶を１作製した具体側につい
て述べる。

るつぼ４はｐＢＮ製で直径１５０■のものを用い、結晶
原料としてＧａＡｓ多結晶を６ｋｇ、また漬水封止剤２
としてＢ２Ｏ３を６００ｇｆ＋用した。

高圧容器■４内の成長雰囲気はＮ２ガスで圧力２０　ｋ
ｇ／　ａｌ、結晶１の成長速度は１０ＩＴｏＴＩ／ｈｒ
とした。成長した結晶１は全長が約２０印で完全な単結
晶であった。

得られた結晶の転位密度等の結果を表■に示す。

なお、本実施例との比較のために、従来装置で成長させ
た結晶の結果も示す。比較例１は固定式の保温筒を有す
る引上装置で作製した結晶であり、比較例２は保温筒な
しの引上装置で作製した結晶表 表１より明らかなように、本引上装置は従来装置に較べ
て非常に均一で低転位密度の結晶を成長するのに有効で
あることが確認された。転位密度が低いことにより、結
晶が多結晶化することもなく長尺結晶を得るにも有効な
方法だと言える。また同様の条件で結晶を６本作製した
ところ、本装置が良好な再現性を示すことも確認された
。

なお、上記実施例においては、保温筒９は内筒９ａと外
筒９ｂの二段式であったが、これを三段式、四段式とい
うように増やしてもよく、またスプリング、ギヤを組合
せてもよい。要は、引上げている結晶にふされしい熱環
境を与えてやればよい訳であるから、単に、結晶■の引
上げ長さと連動させるだけでなく、引上げている結晶■
の形状や固化率と連動させて保温部材の長さを変化させ
てもよい。

また、上記実施例では、保温筒９の内筒９ａを回転させ
ながら上下に移動させたが、内筒９ａを回転させること
なく上下移動させる構造としてもよい。また、保温筒９
を引上げ軸８と連動させずに、保温筒９を上下させる機
構を別個に設けるようにしてもよい。

更に、上記実施例にあっては、るつぼ４とヒーター１０
との間の保温筒９を上下に伸縮するものとしたが、ヒー
ター１０の外筒にある保温筒］−１を上下に伸縮する構
造とし、この伸縮自在な保温筒１１を結晶成長時に伸長
させて結晶１の熱環境を最適に調整するようにしてもよ
い。

［効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば次の効
果がある。

るつぼの外周部を包囲すべく設けられた保温部材が結晶
の引上げ方向に伸縮自在となっているため、化合物半導
体結晶の成長に合わせて保温部材を伸長させることがで
き、結晶引き上げの際に常に最適な熱環境を維持するこ
とができる。また、保温部材が結晶成長に合わせて伸長
されるので、結晶表面の輻射熱の流れが調整されて一定
に保たれるため、成長結晶の温度勾配が低減され、転位
の少ない長尺な結晶が得られる。更には、輻射熱による
結晶表面の荒れを防止でき、表面が均一の単結晶が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る化合物半導体の結晶づ［ヒ装置の
一実施例を示す縦断面図である。 ［□１中、１は化合物半導体の結晶、２は液体封止剤、
３は結晶原料融液、４はるつぼ、５はサセプタ、６はる
つぼ軸、７は種結晶、８は引上げ軸、９は１ｉ温筒、９
ａは内筒、９ｂは外筒、■０はヒーター、１１は保温筒
、１２はギヤ、↓３は連結部材、１４は高圧容器である
。 結晶引上装置の構成 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　るつぼ内の結晶原料融液に種結晶を接触させて引き上
   げることにより化合物半導体結晶を製造する結晶引上装
   置において、 上記るつぼの外周部にこれを包囲すべく設けられた保温
   部材が結晶の引上げ方向に伸縮自在に設けられているこ
   とを特徴とする化合物半導体の結晶引上装置。