JPH0465387A - 単結晶の育成方法 - 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） 本発明は、ヒ化ガリウム、シリコンなどの半導体単結晶
、ゲルマニウム酸ビスマス、タングステン酸カドミウム
、タングステン酸亜鉛、ケイ酸ガドリニウム等の酸化物
単結晶の育成方法に関する。

（従来の技術） 高純度、高品質の単結晶の育成に適する方法として、チ
ョクラルスキー法がある。

チョクラルスキー法は第２図に示すようにるつぼ５中の
原料を高周波加熱等で融解したのち種結晶２を融液４に
接触させ、温度を制御しつつ回転しながら引き上げ、種
結晶につづく結晶を成長させる方法である。引き上げ中
は、通常結晶又はるつは系の重量変化を検出し、それを
電源にフィードバックして融液の温度を精密にコントロ
ールし、成長した単結晶６の直径を自動制御する方法が
とられている。

（発明が解決しようとする課題） 上述のチョクラルスキー法は、円柱状の単結晶が得られ
製品の採取効率が良いものの、成長した単結晶の重量変
化等を測定し、るつぼの温度を強制的に変えて単結晶の
直径を制御しなければならず、単結晶内部に温度変化に
よる歪が発生し易いという問題があった。

又単結晶の製造に於いては、育成された単結晶をるつほ
から取り出す作業が容易であることが必要である。

本発明は、単結晶内部に温度変化による歪の発生がない
単結晶が育成できると共に、るつぼからの取り出し作業
が容易な単結晶の育成方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、るつぼ内の原料融液に種結晶を接触させ、種
結晶を引き上げながら種結晶につづく結晶を成長させる
単結晶の育成方法において、原料融液系内に偏析係数が
０．５以下の不純物を添加し、単結晶の育成が完了する
前に種結晶の引き上げを途中で停止し、その後はるつぼ
の温度をゆるやかに制御して単結晶の成長を引き続き行
うようにしたものである。

原料融液系内に添加する偏析係数が０５以下の不純物の
添加量は、０．０１モル％以上が好ましく、更に好まし
くは０１〜５モル％である。不純物の偏析係数は０．１
以下が好ましい。これらの値は、単結晶の種類、不純物
の種類、単結晶の育成条件等を勘案して決められる。

本発明は、単結晶の育成が完了する前に種結晶の引き上
げを途中で停止するが、全体の融液の１０〜２０％が単
結晶として育成した段階で停止するのが好ましい。しか
し、原料の種類、単結晶の成長方位、るつぼの直径等装
置上の制約等を勘案して種結晶の引き上げを停止する時
期が決められる。

種結晶の引き上げを停止した後は、るつほの温度をゆる
やかに制御、例えば１時間に１０〜２００度の温度勾配
でるつほの温度をゆるやかに冷却する等を行い単結晶の
成長を引き続き行う。

種結晶を引き上げるとはるつぼの移動に対して相対的に
種結晶を引き上げることを意味し、また種結晶の引き上
げを停止するとは、るつぼの移動に対して相対的に種結
晶を停止することを意味する。

種結晶を引き上げている時は、種結晶及び／又はるつほ
を回転していても良い。種結晶をるつぼに対して相対的
に回転するのが好ましい。

種結晶の引き上げを停止した後、育成した単結晶がるつ
ぼ壁に達するまでは、種結晶をるつほに対して相対的に
回転してもよく、回転を停止してもよい。育成した単結
晶がるつぼ壁に達した後は、種結晶をるつぼに対して相
対的に回転できなくなるが、種結晶とるつぼを同方向、
同回転速度で回転しても良い。

種結晶の引き上げ停止後は、成長単結晶部分をるつぼ壁
まで到達させ、さらに全ての融液を単結晶化させること
が円柱状の単結晶が得られ製品の採取効率が良いので望
ましい。

（作用） 原料融液系で偏析係数が０５以下の不純物を添加してお
くと、単結晶の成長に従って不純物は融液に濃縮され、
単結晶化の最終段階で単結晶の周りに不純物の一部が析
出し、るつぼとの接触による応力の発生が弱められ、こ
のため単結晶をるつぼから容易に取り出せ、単結晶やる
つぼか割れるのを防ぐものと考えられる。

又本発明に於いては、種結晶の引き上げ停止後は、単結
晶直径を制御する必要はなく、強制的に融液温度を変化
させる必要がないので、単結晶内部に温度変化による歪
の発生がないと考えられる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例を説明するための単結晶の
育成状況の時間的変化を模式的に示した断面図である。

以下第１図を使用して本発明の一実施例を説明する。

原料であるＧａＡｓ多結晶に、偏析係数が約Ｏ１の不純
物Ｉｎを添加するための原料１ｎＡｓ多結晶を０．１モ
ル％加え、封止剤であるＢ２Ｏ３とともに直径１００ｍ
＋＋＋の窒化ホウ素製るつぼに入れ加熱して融かした。

第１図（ａ）で示したように種結晶保持具１で保持した
ＧａＡｓ単結晶から切り出した種結晶２を８２０３の液
体封止剤３を通してＧａＡｓの原料融液４の表面に付着
した。

第１図（ｂ）で示したように原料融液４の温度を制御す
るとともに種結晶２を回転しながら引き上げ、単結晶６
を成長させた。そして成長した単結晶の直径が第１図（
Ｃ）で示したように約７０ｍｍになった所で種結晶２の
引き上げと回転を停止した。その後ゆるやかに温度を下
げ、第１図（ｄ）に示したように成長した単結晶はるつ
ぼ内壁に到達した。さらに、ゆるやかに温度を下げ、全
ての原料を結晶化した。その後室温まで除冷し、育成し
た単結晶を取り出したところ第１図（ｅ）に示し５たよ
うに単結晶とるつぼの界面に不純物であるＩｎ金属の析
出物７があることが認められた。得られたＧａＡｓ単結
晶は、直径９４ｍｍで歪の少ない、割れの無い良質な単
結晶であった。またるつぼからの単結晶の取り出しは容
易でるつぼが割れることがなかった。

上述の実施例は液体封止剤を使用する場合でについての
ものであるが、本発明は、液体封止剤を必要としない単
結晶の育成の場合にも適応できる。

上述の実施例ではるっほを固定して単結晶を育成したが
、るつぼを移動する場合にも本発明は適応できる。

またるつぼの断面形状は必ずしも円形でなくてもよく、
所望の単結晶断面形状に応じて矩形、正方形、楕円形な
どの形状のるっほを使用することができる。

（発明の効果） 本発明の単結晶の育成方法によれば、単結晶をるつぼか
ら取り出す際に、単結晶やるつぼを割ることなく、容易
に単結晶を取り出すことができる。

さらに本発明の単結晶の育成方法によれば、育成中の温
度変化をゆるやかにすることができ、温度変化による歪
の発生を制御することができる。

またチョクラルスキー法に比べて、同じ直径のるつぼか
ら直径の大きな単結晶を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の方法を示す簡略断面図
、第２図は従来の方法を示す断面図である。 符号の説明 １　種結晶保持具　　　２　種結晶 ４　原料融液　　　　　５　るつぼ ６　成長した単結晶　　７　析出物 （＆） （ｂ） （ｃ） （ｄ） （ｅ） 析出物 第２図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、るつぼ内の原料融液に種結晶を接触させ、種結晶を
   引き上げながら種結晶につづく結晶を成長させる単結晶
   の育成方法において、原料融液系内に偏析係数が０．５
   以下の不純物を添加し、単結晶の育成が完了する前に種
   結晶の引き上げを途中で停止し、その後はるつぼの温度
   をゆるやかに制御して単結晶の成長を引き続き行うこと
   を特徴とする単結晶の育成方法。