JPH05194073A - 化合物半導体の単結晶成長方法 - Google Patents

化合物半導体の単結晶成長方法

Info

Publication number
JPH05194073A
JPH05194073A JP14770092A JP14770092A JPH05194073A JP H05194073 A JPH05194073 A JP H05194073A JP 14770092 A JP14770092 A JP 14770092A JP 14770092 A JP14770092 A JP 14770092A JP H05194073 A JPH05194073 A JP H05194073A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crucible
seed
single crystal
compound semiconductor
inp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14770092A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoteru Yoshida
清輝 吉田
Toshio Kikuta
俊夫 菊田
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.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP14770092A priority Critical patent/JPH05194073A/ja
Publication of JPH05194073A publication Critical patent/JPH05194073A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、シード部から大口径(直径2インチ
以上)の単結晶を成長させることができる化合物半導体
の単結晶の成長方法を提供することを目的とする。 【構成】縦型ルツボ内に化合物半導体原料を装填し、縦
型ルツボの底部中央にシードを設置して化合物半導体原
料を単結晶化する化合物半導体の単結晶成長方法におい
て、縦型ルツボとして底面がほぼフラットであるルツボ
を使用し、化合物半導体原料を溶融して融液とし、融液
の等温面がシード側から融液側に凸状態となるような温
度分布を与え、その状態で成長開始時にシード近傍の化
合物半導体原料の温度を急峻に下げてその領域を過冷却
状態として、シードからほぼ水平な方向に所望の直径と
なるまで結晶成長させて融液をルツボ下部から上部に向
かって高くなるような温度勾配を保持しつつ固化させて
単結晶化させることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体の単結晶
を成長させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】縦型の単結晶成長方法のうち、ルツボを
用いる成長方法としては、縦型ブリッジマン法(VB
法)と縦型温度勾配凝固法(VGF法)が知られてい
る。これらの方法は、図7に示すように、多分割ヒータ
33により溶融された化合物半導体原料の融液30を収
容し、最下部にシード32が載置されたルツボ31にお
いて、図8に示すように、シード32近傍よりルツボの
上端方向に温度勾配を徐々につけながら結晶を固化させ
るものである。この場合、ルツボの構造は、通常、成長
初期におけるツインの発生を抑えるために、ルツボ31
の下端部34をロート状、すなわちシード32に向かっ
て縮径するような形状としている。例えば、図7に示さ
れるように、ルツボ31の下端部34の角度θは、θ=
54.4°である場合において結晶方位(001)のシ
ードを用いたときに結晶の肩部35に(111)ファセ
ット面が現れ易くなる。このファセット面により内側に
ツインが発生し易くなる。そのため、ルツボ31の下端
部の角度をθ<54.4°の鋭角としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の技術を用いてシード部から大口径(直径2インチ以
上)の結晶を成長させようとする場合、シード32近傍
よりツインが発生し易い。また、これらの方法は、ルツ
ボ31内の結晶への温度分布の与えかた等に問題があ
る。したがって、シード部から直に大口径の単結晶を得
ることが困難である。
【0004】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、シード部から大口径(直径2インチ以上)の単結
晶を成長させることができる化合物半導体の単結晶の成
長方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、縦型ルツボ内
に化合物半導体原料を装填し、縦型ルツボの底部中央に
シードを設置して化合物半導体原料を単結晶化する化合
物半導体の単結晶成長方法において、縦型ルツボとして
底面がほぼフラットであるルツボを使用し、化合物半導
体原料を溶融して融液とし、融液の等温面がシード側か
ら融液側に凸状態となるような温度分布を与え、その状
態で成長開始時にシード近傍の化合物半導体原料の温度
を急峻に下げてその領域を過冷却状態として、シードか
らほぼ水平な方向に所望の直径となるまで結晶成長させ
て融液をルツボ下部から上部に向かって高くなるような
温度勾配を保持しつつ固化させて単結晶化させる化合物
半導体の単結晶成長方法を提供する。
【0006】
【作用】本発明においては、底面がほぼフラットである
ルツボを使用し、シード近傍(ルツボの底面に設置され
たシード先端から上方1cm以内の領域)の温度を△Tだ
け急峻に下げている。この温度降下によりシードは過冷
却状態となる。このとき、ルツボ内の融液のルツボ幅方
向における温度分布は、等温面がシード側から融液側に
凸状態(コンベックス)となるようになる。この過冷却
により、ルツボの底面において横方向、すなわちルツボ
幅方向に結晶が成長し、ルツボ底面の直径程度の大口径
の結晶頭部ができる。この結晶頭部には、ツインが発生
しない。この結晶頭部を成長させることにより、直径2
インチ以上の大口径の単結晶をツインを発生させること
なく成長させることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0008】この実施例においては、化合物半導体とし
てInPを用いた温度勾配凝固法による単結晶成長につ
いて説明する。図1は本発明の方法に使用される装置を
示す概略図である。図中10は一端が開口している略円
筒形状であるルツボを示す。このルツボ10の底面は、
図2に示すように、水平方向に対する角度θが−10°
≦θ≦10°を満足することが好ましい。このルツボ1
0の直径は目的とする単結晶の直径である2インチ程度
に設定されている。ルツボ10の外側には、多分割ヒー
タ11が載置されている。また、ルツボ10内には、原
料として約1.2kgの多結晶InP12が装填されて
いる。ルツボ10の底面の中央部には、結晶方位が(1
00)であるInPシード13が設置されている。In
Pシード13の下端部は、ヒートシンク14の上部に挿
入されている。このヒートシンク14は、高い熱伝導率
を有するカーボンからなり、内部には冷却媒体用配管1
5を巻き付けたカーボン製の治具16が内挿されてい
る。これにより、InPシード13からの放熱を促進し
ている。なお、冷却媒体用配管15に流す冷却媒体とし
ては、N2 ガス、Arガス等の不活性ガス、および水等
が用いられる。これらの冷却媒体は、図示しない流量調
整手段により適度に調節されて流入される。また、ヒー
トシンク14の直径は、ルツボ10の直径よりも大きく
(直径2インチ以上)設定されている。ルツボ10とヒ
ートシンク14との間であってInPシード13を除く
領域には、アルミナ(Al2 3 )、シリカ(Si
2 )等を主成分とする熱伝導率の低い断熱材からなる
熱遮蔽板17が設置されている。これにより、InPシ
ード13からヒートシンク14に熱を効率的に逃がすよ
うになっている。これらはすべて図示しない高圧容器内
に設置されている。
【0009】このような構成を有する装置において、多
結晶InP12を融点1062℃以上の温度、この場合
には1070℃で溶融させると共に、InPシード13
を融点以下の温度に保持して融液に溶けないようにす
る。多結晶InP12が均一に溶融したところで、多分
割ヒータ11のInPシード13に近いヒータを制御す
ることにより、図3に示すようにInPシード近傍(ル
ツボ10の底面に設置されたInPシード先端から上方
1cm以内の領域)の温度を△Tだけ急峻に下げる。この
温度降下によりInPシードは過冷却状態となる。この
場合、△Tの値は6〜10℃とする。これは、△T>1
0℃では過冷却が大きすぎて多結晶が急激に発生してし
まい、△T<6℃では過冷却が小さすぎて結晶が固化し
にくいからである。このとき、ルツボ内の融液のルツボ
幅方向における温度分布は、図4に示すように、等温面
がシード側から融液側に凸状態(コンベックス)となる
ようになる。
【0010】この過冷却により、ルツボ10の底面にお
いて横方向、すなわちルツボ幅方向に結晶を成長させ
る。このとき、図5に示すように、InPシード先端か
ら上方1cm以内の領域では、結晶が薄片状に一気に成長
する。これにより、ルツボ底面の直径程度の大口径の結
晶頭部20ができる。この結晶頭部20には、ツインが
発生しない。
【0011】結晶頭部は、図1のルツボ10内の点線で
示すように成長していく。この結晶がルツボ10の上端
部まで成長したときに、ルツボ10の下方から冷却して
単結晶を固化させる。この冷却は、図6に示すように、
ルツボ10内の融液が一定の温度勾配(5〜15℃/c
m)を保持しつつ、順次ルツボ10の下部から冷却され
るように多分割ヒータ11を制御して行われる。温度勾
配が5℃/cm未満では融液の温度分布を融液側に凸にす
るのが難しく、単結晶が成長しにくく、温度勾配が15
℃/cmを超えると固化が急激に生じ易くデンドライト
(針状結晶)が生じ、多結晶化し易いからである。な
お、一定の温度勾配を保持しつつ冷却させる(温度勾配
がルツボ下部から上部に向かって移動する)ためには、
多分割ヒータ11の制御だけでは不充分である。このた
め、多分割ヒータ11の制御と同時にヒートシンク14
からの放熱量を充分に大きくする必要がある。すなわ
ち、ヒートシンク14内の冷却媒体用配管15に流す冷
却媒体の流量を増加してヒートシンク14による放熱を
高めながら結晶を固化させる。このような方法により、
直径2インチ以上の大口径のInP単結晶をツインを発
生させることなく成長させることができる。
【0012】本実施例においては、シードから結晶を横
方向に成長させる手段として、シード部近傍の温度を急
峻に下げて過冷却状態とすることを採用する場合につい
て説明したが、ルツボを回転させてシード部近傍の温度
を急峻に下げることにより、さらに容易にシードから結
晶を横方向に成長させることができる。すなわち、ルツ
ボを回転させることにより、ルツボ中心の温度が下が
り、融液の温度分布のコンベックスが強くなる。ルツボ
回転を強くればするほど、温度分布のコンベックスを強
くなる。温度分布のコンベックスが強くなると、融液の
温度を僅かに急峻に下げる(3〜4℃)だけで、結晶を
ルツボ底部において横方向に容易に広げることができ
る。このルツボの回転と急峻な温度降下を組み合わせた
方法は、3インチあるいは4インチの単結晶の成長にも
応用できる。
【0013】また、本実施例においては、温度勾配凝固
法による単結晶成長について説明したが、本発明は縦型
ブリッジマン法による単結晶成長にも適用できる。すな
わち、溶融状態の多結晶原料に過冷却を与えてルツボ底
面で横方向に広げ、その後ルツボおよびヒートシンクを
一体としてそのまま一定速度で下方に移動させて単結晶
化させることもできる。
【0014】また、本実施例においては、化合物半導体
としてInPを用いたが、化合物半導体としてGaA
s、InAs、GaSb、GaP等を用いて大口径の単
結晶を成長させることもできる。
【0015】
【発明の効果】以上説明した如く本発明の化合物半導体
の単結晶成長方法によれば、単結晶成長の初期段階で大
口径の結晶頭部を形成させるので、ツインの発生が抑制
でき、大口径の単結晶を効率良く成長させることができ
る。このため、本発明の方法は、工業上顕著な効果を奏
するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法に使用される装置を示す概略図。
【図2】本発明の方法に使用される装置に用いられるル
ツボの他の例を示す概略図。
【図3】シード上端部における温度と時間との関係を示
すグラフ。
【図4】シード近傍のルツボ幅方向の温度分布の移動を
示す概念図。
【図5】本発明の方法において結晶成長の初期段階を示
す概略図。
【図6】結晶成長時の温度分布の移動方向を示すグラ
フ。
【図7】従来の方法に使用される装置を示す概略図。
【図8】図1に示す装置においてルツボ内の融液の温度
勾配を示すグラフ。
【符号の説明】
10…ルツボ、11…多分割ヒータ、12…多結晶In
P、13…InPシード、14…ヒートシンク、15…
冷却媒体用配管、16…治具、17…熱遮蔽板、20…
結晶頭部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縦型ルツボ内に化合物半導体原料を装填
    し、前記縦型ルツボの底部中央にシードを設置して化合
    物半導体原料を単結晶化する化合物半導体の単結晶成長
    方法において、 前記縦型ルツボとして底面がほぼフラットであるルツボ
    を使用し、 前記化合物半導体原料を溶融して融液とし、 前記融液の等温面が前記シード側から前記融液側に凸状
    態となるような温度分布を与え、 その状態で結晶の成長開始時に前記シード近傍のみの前
    記化合物半導体原料の温度を急峻に下げてシード近傍の
    ルツボの最下部付近の領域を局所的に過冷却状態とし
    て、前記シードから垂直方向には成長させずに、ほぼ水
    平な方向に所望の直径となるまで結晶成長させて前記融
    液を前記ルツボ下部から上部に向かって高くなるような
    温度勾配を保持しつつ固化させて単結晶化させる化合物
    半導体の単結晶成長方法。
  2. 【請求項2】 縦型ルツボの底面がその底面中央部から
    水平方向に対して−10°≦θ≦10°を満足する角度
    θを有する請求項1記載の化合物半導体の単結晶成長方
    法。
JP14770092A 1991-06-07 1992-06-08 化合物半導体の単結晶成長方法 Pending JPH05194073A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14770092A JPH05194073A (ja) 1991-06-07 1992-06-08 化合物半導体の単結晶成長方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16370591 1991-06-07
JP3-163705 1991-06-07
JP14770092A JPH05194073A (ja) 1991-06-07 1992-06-08 化合物半導体の単結晶成長方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05194073A true JPH05194073A (ja) 1993-08-03

Family

ID=26478161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14770092A Pending JPH05194073A (ja) 1991-06-07 1992-06-08 化合物半導体の単結晶成長方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05194073A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100428699B1 (ko) * 2001-03-06 2004-04-27 주식회사 사파이어테크놀로지 수직-수평 온도구배를 갖는 대형 결정 육성장치 및 그육성방법
WO2006054610A1 (ja) * 2004-11-16 2006-05-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation 結晶製造装置
JP2006213549A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Hitachi Cable Ltd 化合物半導体単結晶の製造方法
CN100338268C (zh) * 2004-04-09 2007-09-19 日立电线株式会社 化合物半导体单晶体的制造方法及生长用容器
KR101347060B1 (ko) * 2011-09-29 2014-01-07 비아이신소재 주식회사 사파이어 단결정 성장장치 및 그에 이용되는 냉각 지지대
CN115216831A (zh) * 2022-07-15 2022-10-21 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种可控温度梯度的晶体生长装置及方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100428699B1 (ko) * 2001-03-06 2004-04-27 주식회사 사파이어테크놀로지 수직-수평 온도구배를 갖는 대형 결정 육성장치 및 그육성방법
CN100338268C (zh) * 2004-04-09 2007-09-19 日立电线株式会社 化合物半导体单晶体的制造方法及生长用容器
US7314518B2 (en) 2004-04-09 2008-01-01 Hitachi Cable, Ltd. Furnace for growing compound semiconductor single crystal and method of growing the same by using the furnace
WO2006054610A1 (ja) * 2004-11-16 2006-05-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation 結晶製造装置
JP2009221100A (ja) * 2004-11-16 2009-10-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 結晶製造装置
US8992683B2 (en) 2004-11-16 2015-03-31 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Apparatus for producing crystals
JP2006213549A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Hitachi Cable Ltd 化合物半導体単結晶の製造方法
JP4529712B2 (ja) * 2005-02-02 2010-08-25 日立電線株式会社 化合物半導体単結晶の製造方法
KR101347060B1 (ko) * 2011-09-29 2014-01-07 비아이신소재 주식회사 사파이어 단결정 성장장치 및 그에 이용되는 냉각 지지대
CN115216831A (zh) * 2022-07-15 2022-10-21 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种可控温度梯度的晶体生长装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4203603B2 (ja) 半導体バルク多結晶の作製方法
CN108823636A (zh) 单晶硅生长装置以及单晶硅生长方法
EP1571240B1 (en) Method for producing compound semiconductor single crystal
US5342475A (en) Method of growing single crystal of compound semiconductor
JP2006232574A (ja) 化合物半導体単結晶とその製造方法
JPH05194073A (ja) 化合物半導体の単結晶成長方法
JP3806791B2 (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JP2005298254A (ja) 化合物半導体単結晶成長用容器及びそれを用いた化合物半導体単結晶の製造方法
JP2850581B2 (ja) 半導体結晶の製造方法およびその装置
EP0476389A2 (en) Method of growing single crystal of compound semiconductors
JP2690419B2 (ja) 単結晶の育成方法及びその装置
JP4344021B2 (ja) InP単結晶の製造方法
JP4270034B2 (ja) SiC単結晶の製造方法
JP2814796B2 (ja) 単結晶の製造方法及びその装置
JP2004277266A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JP3018738B2 (ja) 単結晶製造装置
JP4529712B2 (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JP3806793B2 (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JPH01294592A (ja) 単結晶の育成方法
JPH11130579A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法及びその製造装置
JP3042168B2 (ja) 単結晶製造装置
JPH03193689A (ja) 化合物半導体の結晶製造方法
JP3647964B2 (ja) 単結晶基板の製造方法および装置
JPS6385082A (ja) 単結晶の成長方法および成長装置
JPH06183872A (ja) 化合物半導体結晶の成長装置