JPH05139885A - Method and device for producing single crystal - Google Patents
Method and device for producing single crystalInfo
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- JPH05139885A JPH05139885A JP30026991A JP30026991A JPH05139885A JP H05139885 A JPH05139885 A JP H05139885A JP 30026991 A JP30026991 A JP 30026991A JP 30026991 A JP30026991 A JP 30026991A JP H05139885 A JPH05139885 A JP H05139885A
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- single crystal
- melt
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ＧａＡｓおよびＩｎ
Ｐ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＣｄＴｅおよびＺｎ
Ｓｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ならびに揮発性成分
を含む酸化物などの単結晶を製造するための方法および
装置に関する。This invention relates to GaAs and In
III-V group compound semiconductors such as P, CdTe and Zn
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a II-VI compound semiconductor such as Se and a single crystal such as an oxide containing a volatile component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】化合物半導体等の単結晶を引上げ法によ
って製造する場合、るつぼ内に原料多結晶または原料単
体元素もしくは不純物を最初１回チャージするだけで、
途中で原料を補充しない方法が多くの場合用いられる。
このような方法では、引上げられる単結晶のサイズは、
最初にるつぼ内へチャージされた原料の量によって限定
されてしまう。このような方法を行なう装置では、引上
げとともにるつぼ内の原料融液が減少する。融液が所定
量より少なくなると、もはや単結晶の引上げを行なうこ
とはできない。もし長尺の単結晶を１回の引上げで成長
させることができれば、結晶両端部のロスを低減するこ
とができ、また、結晶成長の準備工程、成長後の取出工
程等の時間のロスを低減することができる。したがっ
て、短尺の結晶を複数回成長させるのに比べて大幅にコ
ストを下げることが可能になる。2. Description of the Related Art When a single crystal such as a compound semiconductor is manufactured by a pulling method, a raw material polycrystal or a raw material simple substance element or an impurity is first charged into a crucible once,
A method of not replenishing raw materials on the way is often used.
In such a method, the size of the pulled single crystal is
It is limited by the amount of raw material initially charged into the crucible. In the apparatus for performing such a method, the raw material melt in the crucible decreases with the pulling. When the melt becomes less than the predetermined amount, the single crystal can no longer be pulled up. If a long single crystal can be grown by pulling once, the loss at both ends of the crystal can be reduced, and the time loss in the crystal growth preparation step, the extraction step after growth, etc. can be reduced. can do. Therefore, it is possible to significantly reduce the cost as compared with growing a short crystal a plurality of times.
【０００３】１回の成長工程でより長尺の単結晶を引上
げたいならば、るつぼに原料を補給しなければならな
い。たとえば、特開昭６４−７６９９２は、シリコン単
結晶の引上げ法について、原料を補給する方法および手
段を示している。ここに開示された方法および装置に従
えば、二重るつぼの外周部にシリコン原料が順次供給さ
れ、るつぼ内の融液面が一定の高さに保たれる。If it is desired to pull up a longer single crystal in one growth step, the crucible must be supplemented with raw materials. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-76992 discloses a method and means for replenishing raw materials for a method of pulling a silicon single crystal. According to the method and apparatus disclosed herein, the silicon raw material is sequentially supplied to the outer peripheral portion of the double crucible, and the melt surface in the crucible is maintained at a constant height.
【０００４】本出願人による特開昭６１−１５８８９７
および特開昭６０−１３７８９１は、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の単結晶を製造するための方法または装置につ
いて開示している。図３に、これらの明細書において提
案された装置の一具体例を示す。回転可能に支持された
るつぼ６０内には、原料融液６１が収容され、その表面
は液体封止剤６２で覆われる。るつぼ６０の周縁部に
は、シリンダ６４が設けられ、その中には液体封止剤６
５と共に多結晶棒６６が収納されている。上軸６３によ
り単結晶が引上げられる間、多結晶棒６６が徐々に下降
され、融液に溶かし込まれる。このようにして融液は補
充されていく。Japanese Patent Laid-Open No. 61-158897 filed by the present applicant
And JP-A-60-137891 discloses a method or apparatus for producing a single crystal of a III-V compound semiconductor. FIG. 3 shows a specific example of the apparatus proposed in these specifications. A raw material melt 61 is accommodated in a rotatably supported crucible 60, and the surface thereof is covered with a liquid sealant 62. A cylinder 64 is provided in the peripheral portion of the crucible 60, and the liquid sealant 6 is provided therein.
5, a polycrystalline rod 66 is housed. While the single crystal is pulled up by the upper shaft 63, the polycrystalline rod 66 is gradually lowered and melted in the melt. In this way, the melt is replenished.
【０００５】さらに、本出願人は原料融液を複数の原料
より合成しながら、化合物半導体単結晶を製造する方法
について提案してきた。以下に我々が提案してきた方法
の一具体例についてその概略を示す。図４を参照して、
アンプル４７および４９からそれぞれ供給される原料
（たとえばＡｓおよびＧａ）は、るつぼ４２内で混合さ
れ、原料融液４６（ＧａＡｓ）に合成される。合成され
た原料融液４６は、るつぼ４２内に設けられたコラクル
５４内に連通孔５５を介して流入する。そして、コラク
ル５４内の原料融液から単結晶が引上げられる。Further, the present applicant has proposed a method for producing a compound semiconductor single crystal while synthesizing a raw material melt from a plurality of raw materials. The outline of one specific example of the method we have proposed is shown below. Referring to FIG.
Raw materials (for example, As and Ga) respectively supplied from the ampoules 47 and 49 are mixed in the crucible 42 and synthesized into a raw material melt 46 (GaAs). The synthesized raw material melt 46 flows into the oracle 54 provided in the crucible 42 through the communication hole 55. Then, the single crystal is pulled up from the raw material melt in the oracle 54.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】特開昭６４−７６９９
２に示される方法および装置は、シリコン等、揮発性成
分を含まない半導体単結晶を製造するためのものであ
り、特に揮発性成分の蒸気を制御するための手段を何ら
有していない。したがって、この方法および装置は、揮
発性成分を含む原料融液の化学量論的な組成を一定に保
つことができない。Problems to be Solved by the Invention JP-A-64-7699
The method and apparatus shown in 2 are for producing a semiconductor single crystal that does not contain a volatile component such as silicon, and do not have any means for controlling the vapor of the volatile component. Therefore, this method and apparatus cannot keep the stoichiometric composition of the raw material melt containing volatile components constant.
【０００７】特開昭６１−１５８８９７および特開昭６
０−１３７８９１に示された方法および装置では、補給
用の原料固体はシリンダの中で液体封止剤と共に封じ込
まなければならない。この封じ込め機構が垂直方向に嵩
張るため、装置規模の制約上、補給用固体はそれほど大
きくすることができない。このように原料の補給量が限
定されるため、引上げる単結晶の長さも限定される。JP-A-61-158897 and JP-A-6-158897
In the method and apparatus shown in 0-137891, replenishing feed solids must be enclosed in a cylinder with a liquid sealant. Since this containment mechanism is bulky in the vertical direction, the supply solid cannot be so large due to the limitation of the scale of the device. Since the supply amount of the raw material is limited as described above, the length of the pulled single crystal is also limited.
【０００８】また、我々が提案してきた原料融液の合成
と単結晶の引上げを同時に進行させる方法では、複数の
原料元素をそれぞれ供給するための機構およびそれらを
合成するための手段のために、複雑な機構を有する装置
が必要であった。Further, in the method for advancing the synthesis of the raw material melt and the pulling of the single crystal which have been proposed by us, the mechanism for supplying a plurality of raw material elements and the means for synthesizing them are A device with a complex mechanism was needed.
【０００９】この発明の目的は、より簡単な構造の装置
において、化学量論的な組成が保たれた原料融液から、
揮発性成分を含む長尺の化合物単結晶を引上げることが
できる方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a device having a simpler structure, from a raw material melt whose stoichiometric composition is maintained,
It is to provide a method capable of pulling a long compound single crystal containing a volatile component.
【００１０】この発明の他の目的は、揮発性成分を含む
長尺の化合物単結晶を再現性よく引上げることができる
簡単な構造の装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a device having a simple structure capable of reproducibly pulling a long compound single crystal containing a volatile component.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】第１の発明に従って、揮
発性成分を含む化合物の単結晶をチョクラルスキー法に
従って製造する方法において、るつぼに収容される原料
融液に環状の隔壁を浸漬することにより隔壁の底部で原
料融液の移動を可能にしながら隔壁の内側と外側に原料
融液を分割し、予め合成された粒状の原料結晶を隔壁外
側の原料融液に補給しながら、密閉空間内において隔壁
内側の原料融液から単結晶を引上げる方法が提供され
る。According to the first aspect of the present invention, in a method for producing a single crystal of a compound containing a volatile component according to the Czochralski method, an annular partition wall is immersed in a raw material melt contained in a crucible. By dividing the raw material melt into the inside and the outside of the partition wall while enabling the movement of the raw material melt at the bottom of the partition wall, and supplying the pre-synthesized granular raw material crystals to the raw material melt outside the partition wall, the closed space A method for pulling a single crystal from a raw material melt inside a partition is provided therein.
【００１２】第２の発明に従って、揮発性成分を含む化
合物の単結晶をチョクラルスキー法に従って製造するた
めの装置であって、回転可能に支持された、原料融液を
収容するためのるつぼと、るつぼ内の原料融液から単結
晶を引上げるため回転および昇降が可能な結晶引上げ軸
と、るつぼ内の原料融液に浸漬され、かつ原料融液の移
動を底部において可能にしながら原料融液を内側と外側
に分割する隔壁と、液体封止剤で密封しながら結晶引上
げ軸を通し、かつ脚部がるつぼ内の液体中に浸漬される
ことにより隔壁内側にある原料融液の上方に単結晶を引
上げるための密閉空間を形成する密閉容器と、予め合成
された粒状の原料結晶を隔壁外側の原料融液に供給する
ための原料供給手段と、原料融液の温度および密閉空間
内の温度を制御するためのヒータとを備える装置が提供
される。According to a second aspect of the invention, there is provided an apparatus for producing a single crystal of a compound containing a volatile component according to the Czochralski method, wherein the apparatus is rotatably supported and contains a crucible for containing a raw material melt. , A crystal pulling shaft that can be rotated and moved up and down to pull a single crystal from the raw material melt in the crucible, and the raw material melt that is immersed in the raw material melt in the crucible and allows the movement of the raw material melt at the bottom. Is divided into an inner side and an outer side, a crystal pulling shaft is passed while being sealed with a liquid sealant, and the legs are immersed above the raw material melt inside the partition by being immersed in the liquid in the crucible. A closed container forming a closed space for pulling up the crystal, a raw material supply means for supplying a pre-synthesized granular raw material crystal to the raw material melt outside the partition wall, the temperature of the raw material melt and the closed space Control the temperature Device is provided with a heater for.
【００１３】第１の発明において、るつぼ内原料融液の
表面は、Ｂ2 Ｏ3 等の液体封止剤で覆われてもよい。In the first invention, the surface of the raw material melt in the crucible may be covered with a liquid sealant such as B 2 O 3 .
【００１４】また、粒状原料結晶の融液への供給量は、
原料融液の液面を一定の高さに保つよう、単結晶の引上
げ速度に応じて制御されることが望ましい。The amount of the granular raw material crystals supplied to the melt is
It is desirable to control according to the pulling rate of the single crystal so that the liquid surface of the raw material melt is maintained at a constant height.
【００１５】さらに、密閉空間内の揮発性成分の蒸気圧
をヒータ等の加熱手段により制御してもよい。また、密
閉空間内に揮発性成分を供給することによって、揮発性
成分の蒸気圧を制御することもできる。Further, the vapor pressure of the volatile component in the closed space may be controlled by a heating means such as a heater. Further, the vapor pressure of the volatile component can be controlled by supplying the volatile component into the closed space.
【００１６】第１の発明に従う方法は、たとえば、Ｇａ
Ａｓ，ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、およびＩｎＳｂ等の
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｚｎ
ＳｅおよびＨｇＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体なら
びにＢＳＯ、ＬＮＯおよびＬＢＯ等の酸化物について、
その単結晶を製造するため特に適している。揮発性成分
は、たとえば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を引上げる場
合、Ｖ族元素であり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を引上
げる場合、ＩＩ族元素である。The method according to the first invention is, for example, Ga
III-V group compound semiconductors such as As, GaP, InP, InAs, and InSb, CdSe, CdTe, Zn
For II-VI group compound semiconductors such as Se and HgTe and oxides such as BSO, LNO and LBO,
It is particularly suitable for producing the single crystal. The volatile component is, for example, a group V element when pulling up a III-V group compound semiconductor, and a group II element when pulling up a II-VI group compound semiconductor.
【００１７】一方、第２の発明に従う装置において、隔
壁は、たとえば円筒形とすることができる他、底部に開
口を有し、かつ底部のほうが細くなった円錐台形とする
こともできる。隔壁は、原料融液に浮かべられてもよい
し、るつぼ側壁等に固定されてもよい。On the other hand, in the apparatus according to the second aspect of the invention, the partition wall may be, for example, a cylindrical shape, or may be a truncated cone shape having an opening at the bottom and a narrower bottom. The partition wall may be floated on the raw material melt, or may be fixed to the crucible side wall or the like.
【００１８】また、隔壁は、上記密閉容器の脚部として
もよい。密閉容器の脚部が原料融液に浸漬されれば、原
料融液はその内側と外側に分割される。The partition wall may be a leg portion of the closed container. When the leg portion of the closed container is immersed in the raw material melt, the raw material melt is divided into the inside and the outside.
【００１９】隔壁は、原料融液、揮発性成分および液体
封止剤に対して不活性であり、かつ高温において安定な
材料で形成されることが望ましく、このような材料とし
て、たとえば、カーボン、石英、ＢＮ、ＰＢＮ、Ａｌ
Ｎ、ジルコニア、ベリリア、ＰＢＮコートカーボン、Ｇ
Ｃコートカーボン、ＰＧコートカーボンおよびこれらの
複合材料等を挙げることができる。The partition wall is preferably formed of a material which is inert to the raw material melt, the volatile component and the liquid sealant and which is stable at high temperatures. Examples of such a material include carbon, Quartz, BN, PBN, Al
N, zirconia, beryllia, PBN coated carbon, G
Examples thereof include C-coated carbon, PG-coated carbon and composite materials thereof.
【００２０】第２の発明において密閉容器は、その脚部
がるつぼ内の液体に浸漬され、かつ結晶引上げ軸を通し
た部分が液体封止剤で封じられることによって、単結晶
を引上げるための密閉空間を形成する。密閉容器の脚部
はるつぼ内の液体封止剤または原料融液中に浸けられ
る。密閉容器は、隔壁と同様、原料融液、揮発性成分お
よび液体封止剤に対して不活性であり、かつ高温におい
て安定な材料で形成されることが好ましい。このような
材料として、たとえば、カーボン、石英、ＢＮ、ＰＢ
Ｎ、ＡｌＮ、ジルコニア、ベリリア、ＰＢＮコートカー
ボン、ＧＣコートカーボン、ＰＧコートカーボンおよび
これらの複合材料等を挙げることができる。In the second aspect of the invention, the closed container has a leg portion immersed in the liquid in the crucible, and a portion passing through the crystal pulling shaft is sealed with a liquid sealant to pull up the single crystal. Form an enclosed space. The legs of the closed container are dipped into the liquid sealant or raw material melt in the crucible. Like the partition wall, the closed container is preferably made of a material that is inert to the raw material melt, the volatile component, and the liquid sealant, and is stable at high temperatures. Examples of such materials include carbon, quartz, BN, and PB.
Examples thereof include N, AlN, zirconia, beryllia, PBN-coated carbon, GC-coated carbon, PG-coated carbon and composite materials thereof.
【００２１】さらに第２の発明に従う装置は、密閉容器
内に気密を保持しながら揮発性成分を供給するための手
段をさらに備えてもよい。このような手段は、たとえ
ば、揮発性成分を保持するためのアンプル、アンプルよ
り密閉容器内に揮発性成分を供給するための配管系およ
び容器内の揮発性成分を加熱するためのヒータ等を含
む。Further, the apparatus according to the second invention may further comprise means for supplying the volatile component while keeping airtightness in the closed container. Such means include, for example, an ampoule for holding the volatile component, a piping system for supplying the volatile component from the ampoule into the closed container, and a heater for heating the volatile component in the container. ..
【００２２】第２の発明に従う装置において、原料供給
手段は、たとえば、原料格納容器とそれに接続される原
料供給管とから基本的になり、さらに、時間当り投入す
る原料の量を調整する機構および原料格納容器内の原料
量を計る重量計を取りつけて構成することができる。In the apparatus according to the second aspect of the present invention, the raw material supply means basically comprises, for example, a raw material storage container and a raw material supply pipe connected thereto, and further, a mechanism and a mechanism for adjusting the amount of raw material to be charged per hour. It can be configured by mounting a weight scale for measuring the amount of raw material in the raw material storage container.
【００２３】[0023]
【作用】第１の発明に従えば、予め合成された粒状の原
料結晶により原料融液を補充しながら単結晶を引上げて
いくため、より長尺の単結晶を引上げていくことができ
る。このとき、原料結晶の供給量を単結晶の引上げ速度
に応じて制御すれば、原料融液の量は一定に保持され、
固液界面も良好な状態に維持される。また、補給原料中
に一定の割合で不純物を添加しておけば、原料補給によ
り不純物濃度を一定にすることができ、不純物濃度の均
一な結晶を育成することができる。According to the first aspect of the invention, since the single crystal is pulled up while the raw material melt is replenished with the granular raw material crystals that have been synthesized in advance, it is possible to pull up a longer single crystal. At this time, if the supply amount of the raw material crystals is controlled according to the pulling rate of the single crystal, the amount of the raw material melt is held constant,
The solid-liquid interface is also maintained in a good state. Further, if impurities are added to the replenishing raw material at a constant rate, the impurity concentration can be made constant by replenishing the raw material, and a crystal having a uniform impurity concentration can be grown.
【００２４】供給する原料結晶を粒状としたことで、棒
状の原料結晶を供給する場合に比べて、供給機構をより
コンパクトにすることができる。このため、従来と同じ
規模の装置内で、より多くの原料結晶を補給して、より
長尺の単結晶を引上げることが可能になる。また、補給
原料は予め合成されたものであるので、原料供給機構
は、原料を合成しながら供給する場合に比べてより簡単
なものとなる。Since the raw material crystals to be supplied are granular, the supply mechanism can be made more compact than in the case of supplying rod-shaped raw material crystals. Therefore, it becomes possible to replenish a larger amount of raw material crystals and pull up a longer single crystal in a device of the same scale as the conventional one. Further, since the supplementary raw material is synthesized in advance, the raw material supply mechanism is simpler than that in the case where the raw material is supplied while being synthesized.
【００２５】加えて、第１の方法に従えば、原料融液に
おいて単結晶を引上げるべき領域は隔壁により囲まれ、
原料結晶は隔壁の外側で供給される。隔壁は、原料結晶
の供給による融液の振動および融液温度の不均一等がそ
の内側にもたらされることを防ぎ、単結晶が引上げられ
る際、固液界面の状態を良好に保つ。隔壁の内側で結晶
を引上げることにより、結晶成長に対する悪影響（たと
えば、双晶または転位の発生）が抑制される。またさら
に、結晶は密閉空間において引上げられるので、制御さ
れた揮発性成分の雰囲気下での結晶成長が可能になる。
これにより、原料融液の化学量論的な組成が維持される
とともに、引上げる単結晶の組成変化が食い止められ
る。In addition, according to the first method, the region where the single crystal is pulled in the raw material melt is surrounded by the partition wall,
The raw material crystals are supplied outside the partition walls. The partition walls prevent the vibration of the melt due to the supply of the raw material crystals and the non-uniformity of the melt temperature from being brought inside, and when the single crystal is pulled up, the state of the solid-liquid interface is kept good. By pulling the crystal inside the partition wall, adverse effects on the crystal growth (for example, twinning or dislocation generation) are suppressed. Furthermore, since the crystal is pulled up in the closed space, it is possible to grow the crystal in a controlled atmosphere of volatile components.
As a result, the stoichiometric composition of the raw material melt is maintained and the change in the composition of the pulled single crystal is suppressed.
【００２６】第２の発明に従う装置では、るつぼに収容
された原料融液において、隔壁の外側の融液に原料供給
手段から粒状の原料結晶が供給され、隔壁の内側の融液
から結晶が結晶引上げ軸により引上げられる。原料供給
手段により長尺の単結晶製造が可能になる。また、隔壁
の作用は上述したとおりである。この装置の密閉容器
は、その脚部がるつぼ内の液体封止剤または原料融液に
浸漬されることで、結晶引上げのための密閉空間を形成
する。前述したとおり、密閉空間内には揮発性成分が充
満され、その蒸気圧はヒータにより制御することができ
る。制御された揮発性成分雰囲気下での結晶成長によ
り、化学量論的な組成を有する結晶を再現性よく引上げ
ることができる。In the apparatus according to the second aspect of the invention, in the raw material melt housed in the crucible, granular raw material crystals are supplied from the raw material supply means to the melt outside the partition wall, and crystals are crystallized from the melt inside the partition wall. It is pulled up by the pulling shaft. The raw material supply means makes it possible to produce a long single crystal. The function of the partition wall is as described above. The closed container of this apparatus forms a closed space for pulling the crystal by immersing its legs in the liquid sealant or the raw material melt in the crucible. As described above, the closed space is filled with the volatile component, and the vapor pressure thereof can be controlled by the heater. Crystal growth under a controlled volatile component atmosphere can reproducibly pull up a crystal having a stoichiometric composition.
【００２７】[0027]
【実施例】図１は、本発明に従う装置の一具体例を示す
模式図である。単結晶製造装置３０は、単結晶を引上げ
るための必要な装備をチャンバ１５内に有する。チャン
バ１５内中央では、原料融液９を収容するためのるつぼ
４が下軸２５により回転可能に支持される。原料融液９
の表面は、Ｂ2 Ｏ3 等の液体封止剤８で覆われる。るつ
ぼ４内の中央部には、円筒形の仕切り管１６が設けられ
る。仕切り管１６の底部は、るつぼ４の底に達しておら
ず、仕切り管１６の内側と外側で液体が自由に移動でき
るようになっている。また、仕切り管１６の管壁には連
通孔１６ａが形成され、仕切り管１６の内側と外側での
流体（特に液体封止剤）の移動をより円滑にしている。
仕切り管１６の中央上部には、回転および昇降が可能な
上軸２４が設けられ、その下端には種結晶２８が取付け
られる。FIG. 1 is a schematic diagram showing a specific example of the apparatus according to the present invention. The single crystal manufacturing apparatus 30 has the necessary equipment in the chamber 15 for pulling a single crystal. At the center of the chamber 15, a crucible 4 for containing the raw material melt 9 is rotatably supported by a lower shaft 25. Raw material melt 9
Is covered with a liquid sealant 8 such as B 2 O 3 . A cylindrical partition tube 16 is provided at the center of the crucible 4. The bottom of the partition tube 16 does not reach the bottom of the crucible 4, and the liquid can freely move inside and outside the partition tube 16. Further, a communication hole 16a is formed in the pipe wall of the partition pipe 16 to make the movement of the fluid (particularly the liquid sealant) inside and outside the partition pipe 16 smoother.
An upper shaft 24 capable of rotating and ascending / descending is provided at the upper center of the partition tube 16, and a seed crystal 28 is attached to the lower end thereof.
【００２８】また、仕切り管１６を覆うように、釣鐘状
の密閉容器５が設けられる。密閉容器５は、るつぼ上方
の単結晶を引上げる空間を覆い、その脚部５ａは液体封
止剤８に浸けられる。上軸２４は、密閉容器５の上部に
形成された通し孔５ｂに通され、通し孔５ｂのクリアラ
ンスは、通し孔５ｂの周囲の溝５ｃに保持された液体封
止剤１３により封止される。このようにして、密閉容器
５内に結晶を引上げるべき密閉空間が形成される。A bell-shaped closed container 5 is provided so as to cover the partition tube 16. The closed container 5 covers the space for pulling up the single crystal above the crucible, and the legs 5 a thereof are dipped in the liquid sealant 8. The upper shaft 24 is passed through a through hole 5b formed in the upper portion of the closed container 5, and the clearance of the through hole 5b is sealed by the liquid sealing agent 13 held in the groove 5c around the through hole 5b. .. In this way, a closed space for pulling up the crystal is formed in the closed container 5.
【００２９】一方、密閉容器の外側には原料容器２が設
けられる。原料容器２には、るつぼ４内に延びる原料供
給管３が接続される。原料供給管３の供給口は、気密容
器５の外側の液体封止剤８に浸漬される。また、原料容
器２には、重量計１７が取り付けられ、投入原料の量を
計測するようになっている。さらに、原料供給管３に
は、絞り調整器１８が設けられ、時間当りの原料供給量
を制御するようになっている。原料容器２内には粒状の
原料結晶１がストックされ、必要に応じて原料結晶１
は、重量計１７でモニターしながら絞り調整器１８を制
御することによりその適当量が原料供給管３を通じて融
液中に投入されるようになっている。On the other hand, the raw material container 2 is provided outside the closed container. A raw material supply pipe 3 extending into the crucible 4 is connected to the raw material container 2. The supply port of the raw material supply pipe 3 is immersed in the liquid sealant 8 outside the airtight container 5. Further, a weight scale 17 is attached to the raw material container 2 to measure the amount of input raw material. Further, the raw material supply pipe 3 is provided with a diaphragm adjuster 18 so as to control the raw material supply amount per hour. In the raw material container 2, granular raw material crystals 1 are stocked, and if necessary, the raw material crystals 1 are stocked.
Is controlled by controlling the throttle adjuster 18 while monitoring it with the weight scale 17, so that an appropriate amount thereof is introduced into the melt through the raw material supply pipe 3.
【００３０】また、主にるつぼ内の液体温度を制御する
ため、るつぼ４の周囲にヒータ１１が設けられる。さら
に、主として密閉容器５内雰囲気の温度を制御するた
め、密閉容器５の周囲にヒータ１０が設けられ、溝５ｃ
内の液体封止剤１３の温度を制御するためその周囲にヒ
ータ１２が設けられる。ヒータ１０および１１の周囲に
は断熱材１４が設けられている。A heater 11 is provided around the crucible 4 mainly for controlling the temperature of the liquid in the crucible. Further, in order to mainly control the temperature of the atmosphere in the closed container 5, a heater 10 is provided around the closed container 5 and the groove 5c is formed.
A heater 12 is provided around the liquid sealant 13 to control the temperature of the liquid sealant 13. A heat insulating material 14 is provided around the heaters 10 and 11.
【００３１】以上のように構成される装置において、仕
切り管１６外側の原料融液に原料容器２から粒状の原料
結晶が供給される一方、仕切り管１６内側の原料融液か
ら、上軸により結晶７が引上げられていく。また、結晶
７が引上げられる密閉空間３５には、揮発性成分が充満
されており、揮発性成分の蒸気圧はヒータ１０および１
１により制御される。このようにして原料結晶を補給し
ながら、制御された揮発成分雰囲気下で結晶を引上げる
ことによって、化学量論的な組成が保持された結晶を再
現性よく引上げていくことができる。In the apparatus constructed as described above, granular raw material crystals are supplied from the raw material container 2 to the raw material melt outside the partition tube 16, while the raw material melt inside the partition tube 16 is crystallized by the upper shaft. 7 will be raised. Further, the closed space 35 in which the crystal 7 is pulled is filled with a volatile component, and the vapor pressure of the volatile component has a heater 10 and 1
Controlled by 1. By replenishing the raw material crystals in this way and pulling the crystals under a controlled volatile component atmosphere, it is possible to reproducibly pull up the crystals having a stoichiometric composition.
【００３２】図１に示すと同様の構造を有する装置を用
いてＧａＡｓ単結晶の育成を行なった。装置において、
るつぼ４、密閉容器５および仕切り管１６はＰＢＮ製で
あった。また、るつぼ４の内径は１５０ｍｍ、仕切り管
１６の内径は１００ｍｍであった。上軸２４の下端に種
結晶を取付ける一方、るつぼ４内にＧａＡｓ多結晶（Ｇ
ａ：Ａｓ＝１：１）１０００ｇ、および液体封止剤（Ｂ
2 Ｏ3 ）３００ｇをチャージし、ヒータ１０および１１
によって溶融させた。融液および液体封止剤は、るつぼ
内全体に広がった。次いで、上軸２４を通した密閉容器
５の脚部を液体封止剤８中に浸漬し、上軸２４と密閉容
器５とのクリアランスをヒータにより保温される液体封
止剤１３で封止した。これによって、仕切り管１６上方
に密閉空間を形成した。密閉空間内のＡｓ蒸気圧はヒー
タ１０および１１により制御した。この状態で上軸を下
降させて種結晶を原料融液に浸漬した後、上軸を１０ｒ
ｐｍ、下軸を２０ｒｐｍの速度で回転させながら、上軸
を上昇させてＧａＡｓ結晶を引上げていった。また、結
晶引上げの間、原料結晶供給管３から粒状のＧａＡｓ多
結晶を供給していった。A GaAs single crystal was grown using an apparatus having a structure similar to that shown in FIG. In the device,
The crucible 4, the closed container 5 and the partition tube 16 were made of PBN. The inner diameter of the crucible 4 was 150 mm, and the inner diameter of the partition tube 16 was 100 mm. A seed crystal is attached to the lower end of the upper shaft 24, while a GaAs polycrystal (G
a: As = 1: 1) 1000 g, and liquid sealant (B
2 O 3 ) 300 g are charged and the heaters 10 and 11 are charged.
Melted by. The melt and liquid sealant spread throughout the crucible. Next, the leg portion of the hermetically sealed container 5 through the upper shaft 24 is immersed in the liquid sealant 8 and the clearance between the upper shaft 24 and the hermetically sealed container 5 is sealed with a liquid sealant 13 which is kept warm by a heater. .. As a result, a closed space was formed above the partition tube 16. The As vapor pressure in the closed space was controlled by the heaters 10 and 11. In this state, the upper shaft is lowered to immerse the seed crystal in the raw material melt, and then the upper shaft is moved to 10r.
While rotating the pm and lower axes at a speed of 20 rpm, the upper axis was raised and the GaAs crystal was pulled up. During the crystal pulling, granular GaAs polycrystal was supplied from the raw material crystal supply pipe 3.
【００３３】以上のようにして結晶を引上げていった結
果、直径２インチ、長さ２００ｍｍのＧａＡｓ単結晶を
育成することができた。得られた結晶の室温における移
動度は、育成方向で６０００±５００ｃｍ2 ／Ｖ・Ｓで
あり、ばらつきが少ないものであった。また、得られた
結晶にはリネージ等の発生も認められず、その転位密度
は５０００ｃｍ-2以下であった。As a result of pulling up the crystal as described above, a GaAs single crystal having a diameter of 2 inches and a length of 200 mm could be grown. The mobility of the obtained crystal at room temperature was 6000 ± 500 cm 2 / V · S in the growing direction, which showed little variation. In addition, generation of lineage and the like was not recognized in the obtained crystal, and the dislocation density was 5000 cm -2 or less.
【００３４】図２に、この発明に従う装置のもう１つの
具体例を示す。単結晶製造装置４０において、密閉容器
４５は図１に示される装置の仕切り管を兼ねている。図
に示すように、結晶引上げに際して、密閉容器４５の脚
部は原料融液９に浸漬される。また、密閉容器４５の側
壁で液体封止剤に接触する部分には、液体封止剤の移動
を良くするために通し孔２２が設けられる。以上に示し
た部分を除いて、図２に示す装置は図１に示す装置と同
様に構成される。また、その使用方法も図１の装置と同
様である。FIG. 2 shows another embodiment of the device according to the invention. In the single crystal manufacturing apparatus 40, the closed container 45 also serves as a partition tube of the apparatus shown in FIG. As shown in the drawing, when pulling the crystal, the leg portion of the closed container 45 is immersed in the raw material melt 9. Further, a through hole 22 is provided in a portion of the side wall of the closed container 45, which is in contact with the liquid sealant, in order to improve movement of the liquid sealant. The apparatus shown in FIG. 2 is configured in the same manner as the apparatus shown in FIG. 1 except for the portions described above. The method of use is also the same as that of the device shown in FIG.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、第１および第２の
発明によれば、特に揮発性成分を含む化合物単結晶の引
上げにおいて、より簡単な構造の装置で化学量論的な組
成が維持された原料融液から、より長尺の単結晶を引上
げることができる。このため、これらの発明はＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体単結晶およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体単結晶の製造に特に有用である。As described above, according to the first and second inventions, the stoichiometric composition can be maintained with a device having a simpler structure particularly in pulling up a compound single crystal containing a volatile component. A longer single crystal can be pulled up from the obtained raw material melt. Therefore, these inventions are III-
It is particularly useful for producing a group V compound semiconductor single crystal and a group II-VI compound semiconductor single crystal.
【図１】本発明に従う装置の一具体例を示す模式図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram showing a specific example of an apparatus according to the present invention.
【図２】本発明に従う装置のもう１つの具体例を示す模
式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment of the device according to the present invention.
【図３】従来装置の一具体例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a specific example of a conventional device.
【図４】従来装置のもう１つの具体例を示す模式図であ
る。FIG. 4 is a schematic view showing another specific example of the conventional device.
１ 原料結晶 ２ 原料容器 ３ 原料供給管 ４ るつぼ ５ 密閉容器 ８ 液体封止剤 ９ 原料融液 １０、１１、１２ ヒータ １６ 仕切り管 ２４ 上軸 ２５ 下軸 1 Raw Material Crystal 2 Raw Material Container 3 Raw Material Supply Pipe 4 Crucible 5 Closed Container 8 Liquid Sealant 9 Raw Material Melt 10, 11, 12 Heater 16 Partition Tube 24 Upper Axis 25 Lower Axis
Claims (3)
クラルスキー法に従って製造する方法において、 るつぼに収容される原料融液に環状の隔壁を浸漬するこ
とにより、前記隔壁の底部で前記原料融液の移動を可能
にしながら前記隔壁の内側と外側に前記原料融液を分割
し、 予め合成された粒状の原料結晶を前記隔壁外側の原料融
液に補給しながら、密閉空間内において前記隔壁内側の
原料融液から単結晶を引上げる、単結晶の製造方法。1. A method for producing a single crystal of a compound containing a volatile component according to the Czochralski method, by immersing a ring-shaped partition wall in a melt of a raw material contained in a crucible so that the raw material is formed at the bottom of the partition wall. The raw material melt is divided into an inner side and an outer side of the partition wall while enabling the movement of the melt, and the pre-synthesized granular raw material crystals are replenished to the raw material melt outside the partition wall while the partition wall is closed. A method for producing a single crystal in which a single crystal is pulled from a raw material melt inside.
クラルスキー法に従って製造するための装置であって、 回転可能に支持された、原料融液を収容するためのるつ
ぼと、 前記るつぼ内の原料融液から単結晶を引上げるため、回
転および昇降が可能な結晶引上げ軸と、 前記るつぼ内の原料融液に浸漬され、かつ前記原料融液
の移動を底部において可能にしながら、前記原料融液を
内側と外側に分割する隔壁と、 液体封止剤で密封しながら前記結晶引上げ軸を通し、か
つ脚部が前記るつぼ内の液体中に浸漬されることにより
前記隔壁内側にある原料融液の上方に単結晶を引上げる
ための密閉空間を形成する密閉容器と、 予め合成された粒状の原料結晶を前記隔壁外側の原料融
液に供給するための原料供給手段と、 前記原料融液の温度および前記密閉空間内の温度を制御
するためのヒータとを備える、単結晶の製造装置。2. An apparatus for producing a single crystal of a compound containing a volatile component according to the Czochralski method, comprising a rotatably supported crucible for containing a raw material melt, and the inside of the crucible. In order to pull a single crystal from the raw material melt, a crystal pulling shaft that can be rotated and moved up and down, is immersed in the raw material melt in the crucible, and allows the movement of the raw material melt at the bottom part, A partition wall that divides the melt into an inner side and an outer side, a raw material melt inside the partition wall that is passed through the crystal pulling shaft while being sealed with a liquid sealant, and the legs are immersed in the liquid in the crucible. A closed container forming a closed space for pulling a single crystal above the liquid, a raw material supply means for supplying a pre-synthesized granular raw material crystal to the raw material melt outside the partition wall, the raw material melt Temperature and An apparatus for producing a single crystal, comprising: a heater for controlling the temperature in the closed space.
える、請求項２の単結晶の製造装置。3. The apparatus for producing a single crystal according to claim 2, wherein the leg portion of the closed container also serves as the partition wall.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30026991A JPH05139885A (en) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Method and device for producing single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30026991A JPH05139885A (en) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Method and device for producing single crystal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05139885A true JPH05139885A (en) | 1993-06-08 |
Family
ID=17882760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30026991A Withdrawn JPH05139885A (en) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Method and device for producing single crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05139885A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192205A (en) * | 1992-10-16 | 1994-07-12 | Rhone Poulenc Chim | Production of compound of aromatic isocyanate type in vapor phase |
| US5588993A (en) * | 1995-07-25 | 1996-12-31 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for preparing molten silicon melt from polycrystalline silicon charge |
| JPH09255488A (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-30 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Production of silicon single crystal |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP30026991A patent/JPH05139885A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192205A (en) * | 1992-10-16 | 1994-07-12 | Rhone Poulenc Chim | Production of compound of aromatic isocyanate type in vapor phase |
| US5588993A (en) * | 1995-07-25 | 1996-12-31 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for preparing molten silicon melt from polycrystalline silicon charge |
| JPH09255488A (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-30 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Production of silicon single crystal |
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