JPH0570288A - 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置Info
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- JPH0570288A JPH0570288A JP3227651A JP22765191A JPH0570288A JP H0570288 A JPH0570288 A JP H0570288A JP 3227651 A JP3227651 A JP 3227651A JP 22765191 A JP22765191 A JP 22765191A JP H0570288 A JPH0570288 A JP H0570288A
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1092—Shape defined by a solid member other than seed or product [e.g., Bridgman-Stockbarger]
Abstract
(57)【要約】
【目的】 化合物半導体単結晶を融液より育成させた
後、坩堝内の当該化合物半導体単結晶を該坩堝から取出
すことを容易にする。 【構成】 化合物半導体単結晶の育成が終了した後、種
結晶を坩堝に対し相対的に上部に移動させ、当該単結晶
を坩堝および残留液体封止剤から分離させることを特徴
とする。
後、坩堝内の当該化合物半導体単結晶を該坩堝から取出
すことを容易にする。 【構成】 化合物半導体単結晶の育成が終了した後、種
結晶を坩堝に対し相対的に上部に移動させ、当該単結晶
を坩堝および残留液体封止剤から分離させることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、種結晶および液体封止
剤を用いる単結晶引上げ方法によって育成された化合物
半導体単結晶を坩堝から容易に取出せる化合物半導体単
結晶の製造方法および製造装置に関する。
剤を用いる単結晶引上げ方法によって育成された化合物
半導体単結晶を坩堝から容易に取出せる化合物半導体単
結晶の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、種結晶および液体封止剤を用いる
垂直ブリッヂマン法あるいは垂直グラディエントフリ−
ズ法による化合物半導体単結晶の製造方法は、所望の結
晶方位を持ったＧａＡｓ単結晶の育成を終了した後、坩
堝の中で液体封止剤と共に単結晶を収容したまま室温付
近まで冷却していた。その後、液体封止剤および製造さ
れた単結晶を収容した状態の坩堝を、単結晶製造装置か
ら取出し坩堝を逆様に保持し、坩堝の底を軽く叩く、あ
るいは坩堝の縁を持ち、軽くもむ等の方法によって製造
された単結晶を前記坩堝から落下させて取出していた。
しかし、坩堝に対し、固化した液体封止剤が蓋をする形
となり、結晶を取出すことは非常に困難で、坩堝から結
晶を取出す工程に要する時間が長くなる、あるいは、取
出す際に単結晶に無理な力が掛かり、特に種結晶の付近
で単結晶に亀裂が入ってしまうこともしばしば観察され
た。特に、この問題は、坩堝の材質が熱分解窒化硼素製
である場合には、坩堝の再利用が前提となっているた
め、坩堝の破損が無いように製造された単結晶を取出す
必要がある。そのため、以下に記す様な２通りの方法が
採用されていた。第１の方法は、メチルアルコ−ル等を
前記坩堝に注ぎ、この状態で２〜３日放置、あるいは加
熱、あるいは超音波処理することによって坩堝内の残留
液体封止剤を当該メチルアルコ−ル等に溶解させた後、
前記坩堝を逆様に保持し、坩堝の底を軽く叩く、あるい
は坩堝の縁を持ち、軽くもむ等の方法によって残留液体
封止剤と共に単結晶を前記坩堝から落下させて取出す方
法である。第２の方法は、残留液体封止剤と単結晶の入
った坩堝を逆様に保持し、坩堝を液体封止剤の軟化点以
上に加熱して液体封止剤と共に単結晶を落下させて取出
す方法である。
垂直ブリッヂマン法あるいは垂直グラディエントフリ−
ズ法による化合物半導体単結晶の製造方法は、所望の結
晶方位を持ったＧａＡｓ単結晶の育成を終了した後、坩
堝の中で液体封止剤と共に単結晶を収容したまま室温付
近まで冷却していた。その後、液体封止剤および製造さ
れた単結晶を収容した状態の坩堝を、単結晶製造装置か
ら取出し坩堝を逆様に保持し、坩堝の底を軽く叩く、あ
るいは坩堝の縁を持ち、軽くもむ等の方法によって製造
された単結晶を前記坩堝から落下させて取出していた。
しかし、坩堝に対し、固化した液体封止剤が蓋をする形
となり、結晶を取出すことは非常に困難で、坩堝から結
晶を取出す工程に要する時間が長くなる、あるいは、取
出す際に単結晶に無理な力が掛かり、特に種結晶の付近
で単結晶に亀裂が入ってしまうこともしばしば観察され
た。特に、この問題は、坩堝の材質が熱分解窒化硼素製
である場合には、坩堝の再利用が前提となっているた
め、坩堝の破損が無いように製造された単結晶を取出す
必要がある。そのため、以下に記す様な２通りの方法が
採用されていた。第１の方法は、メチルアルコ−ル等を
前記坩堝に注ぎ、この状態で２〜３日放置、あるいは加
熱、あるいは超音波処理することによって坩堝内の残留
液体封止剤を当該メチルアルコ−ル等に溶解させた後、
前記坩堝を逆様に保持し、坩堝の底を軽く叩く、あるい
は坩堝の縁を持ち、軽くもむ等の方法によって残留液体
封止剤と共に単結晶を前記坩堝から落下させて取出す方
法である。第２の方法は、残留液体封止剤と単結晶の入
った坩堝を逆様に保持し、坩堝を液体封止剤の軟化点以
上に加熱して液体封止剤と共に単結晶を落下させて取出
す方法である。
【０００３】しかしながら、第１の方法では、通常２〜
３日という長い期間を必要とし、時間的な効率が悪い。
また、この方法で残留液体封止剤および単結晶を取出す
と、坩堝の内壁の剥離量が多かった。剥離量が多いとい
うことは、繰返しの使用回数が少なくなるばかりでな
く、図３に示す様に残留液体封止剤19がこの剥離した坩
堝16の側壁部分に引掛かる。21はGaAs単結晶である。こ
のことは使用回数が増えるに従って単結晶21を坩堝16か
ら取出すのが困難になってくることを意味し、単結晶を
取出す作業において、坩堝を破損する確立が高くなる等
の問題があった。なお、図３において、(a) は坩堝の概
略断面図、(b) は、(a) の破線内で囲み示す部分の拡大
断面図である。
３日という長い期間を必要とし、時間的な効率が悪い。
また、この方法で残留液体封止剤および単結晶を取出す
と、坩堝の内壁の剥離量が多かった。剥離量が多いとい
うことは、繰返しの使用回数が少なくなるばかりでな
く、図３に示す様に残留液体封止剤19がこの剥離した坩
堝16の側壁部分に引掛かる。21はGaAs単結晶である。こ
のことは使用回数が増えるに従って単結晶21を坩堝16か
ら取出すのが困難になってくることを意味し、単結晶を
取出す作業において、坩堝を破損する確立が高くなる等
の問題があった。なお、図３において、(a) は坩堝の概
略断面図、(b) は、(a) の破線内で囲み示す部分の拡大
断面図である。
【０００４】また、第２の方法は、第１の方法に比べ
て、除去に要する時間は短いが、800℃程度に加熱する
必要があるため、特に単結晶が一部分解して毒ガスを発
生する。このためにしかるべき安全性が補償できる処理
装置を接続した状態で作業を行う必要があり、単結晶の
取出し作業の効率を悪化させる。
て、除去に要する時間は短いが、800℃程度に加熱する
必要があるため、特に単結晶が一部分解して毒ガスを発
生する。このためにしかるべき安全性が補償できる処理
装置を接続した状態で作業を行う必要があり、単結晶の
取出し作業の効率を悪化させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の化合物半導体単
結晶の製造装置は、単結晶を取出す作業において、坩堝
を破損する確立が高く坩堝の利用効率が悪いという問題
があり、また、単結晶の取り出しに長時間を要するとい
う問題があった。
結晶の製造装置は、単結晶を取出す作業において、坩堝
を破損する確立が高く坩堝の利用効率が悪いという問題
があり、また、単結晶の取り出しに長時間を要するとい
う問題があった。
【０００６】本発明は、以上述べた問題を解消し、非常
に短時間で、しかも坩堝の内壁の剥離量がほとんど無く
坩堝からの単結晶取出しが可能になる化合物半導体単結
晶の製造方法および製造装置を提供することを目的とす
る。
に短時間で、しかも坩堝の内壁の剥離量がほとんど無く
坩堝からの単結晶取出しが可能になる化合物半導体単結
晶の製造方法および製造装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに第１の発明は、坩堝内に収容した化合物半導体の種
結晶及び原料融液を液体封止剤で覆う工程と、前記原料
融液を前記液体封止剤で覆った状態で徐々に冷却して、
前記種結晶を種として単結晶を形成する工程と、その後
前記液体封止剤の温度が軟化点以上の状態で前記単結晶
を前記液体封止剤より分離する工程とを具備することを
特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法を提供するも
のである。
めに第１の発明は、坩堝内に収容した化合物半導体の種
結晶及び原料融液を液体封止剤で覆う工程と、前記原料
融液を前記液体封止剤で覆った状態で徐々に冷却して、
前記種結晶を種として単結晶を形成する工程と、その後
前記液体封止剤の温度が軟化点以上の状態で前記単結晶
を前記液体封止剤より分離する工程とを具備することを
特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法を提供するも
のである。
【０００８】また第２の発明は、化合物半導体の種結
晶、原料融液及び液体封止剤を収容する坩堝と、前記坩
堝を支持する坩堝支持部と、この坩堝支持部に対して独
立に昇降可能でかつ前期種結晶及び原料融液から形成し
た前記化合物半導体の単結晶を保持する種結晶保持部と
を具備することを特徴とする化合物半導体単結晶の製造
装置を提供するものである。
晶、原料融液及び液体封止剤を収容する坩堝と、前記坩
堝を支持する坩堝支持部と、この坩堝支持部に対して独
立に昇降可能でかつ前期種結晶及び原料融液から形成し
た前記化合物半導体の単結晶を保持する種結晶保持部と
を具備することを特徴とする化合物半導体単結晶の製造
装置を提供するものである。
【０００９】
【作用】本発明の方法を用いれば、半導体単結晶の育成
が終了して坩堝を単結晶製造容器から取出した際に、坩
堝内の単結晶は、坩堝から容易に除去することができる
ため、時間的な効率が向上し、直接、化合物半導体単結
晶のコストダウンに繋がるばかりでなく、坩堝処理工
程、単結晶取出し工程の大幅な短縮になる。また、坩堝
の内壁の剥離量がほとんど無くなるので坩堝の繰返し使
用回数が格段に多くできる。その理由、および根拠は以
下の通りである。
が終了して坩堝を単結晶製造容器から取出した際に、坩
堝内の単結晶は、坩堝から容易に除去することができる
ため、時間的な効率が向上し、直接、化合物半導体単結
晶のコストダウンに繋がるばかりでなく、坩堝処理工
程、単結晶取出し工程の大幅な短縮になる。また、坩堝
の内壁の剥離量がほとんど無くなるので坩堝の繰返し使
用回数が格段に多くできる。その理由、および根拠は以
下の通りである。
【００１０】本発明者は、これまで化合物半導体の坩堝
内残留原料の除去方法について検討を重ねてきた。この
中で、まず、液体封止剤として用いられる酸化硼素の吸
湿について多くの実験を行い、酸化硼素中の水分濃度を
以下に詳述するＭＥＡ法によって測定した。すなわち、
水分濃度を測定しようとする酸化硼素を乾燥空気中約10
00℃で加熱溶解させ、放出された水分を電解セル内の電
極にコ−ティングしてある五酸化燐に吸収させ、吸収し
た水分を電気分解し、この時の電解電流量から水分を定
量する方法で、このＭＥＡ法(MoistureEvolution Analy
sis) の反応は次の様である。
内残留原料の除去方法について検討を重ねてきた。この
中で、まず、液体封止剤として用いられる酸化硼素の吸
湿について多くの実験を行い、酸化硼素中の水分濃度を
以下に詳述するＭＥＡ法によって測定した。すなわち、
水分濃度を測定しようとする酸化硼素を乾燥空気中約10
00℃で加熱溶解させ、放出された水分を電解セル内の電
極にコ−ティングしてある五酸化燐に吸収させ、吸収し
た水分を電気分解し、この時の電解電流量から水分を定
量する方法で、このＭＥＡ法(MoistureEvolution Analy
sis) の反応は次の様である。
【００１１】Ｈ2 Ｏ(g) ＋Ｐ2 Ｏ5 →Ｐ2 Ｏ5 ・Ｈ2 Ｏ
→Ｐ2 Ｏ5 ＋Ｈ2 (g) ＋1/2 Ｏ2 (g) これらの結果からまず、化合物半導体単結晶の育成を終
了し、室温まで冷却された坩堝内の酸化硼素には殆ど水
分が含まれていないことが確められた。また、このよう
に殆ど水分を含まない酸化硼素を空気中に取出すと、非
常に速い速度で空気中の水分を吸着し、この吸着は酸化
硼素の表面（空気に触れているところ）で主に起り、水
分の吸着が起こると、酸化硼素の体積膨脹が起こること
も確認した。この体積膨脹は非常に大きい度合いで起こ
る。極端な例として、化合物半導体単結晶の育成を終了
して取出した坩堝をそのまま空気中に放置した場合、酸
化硼素の水分吸着による体積膨脹が原因で坩堝が破損し
てしまうことがある程である。従来の技術として記載し
たように、化合物半導体単結晶の育成を終了して取出し
た坩堝に、すぐにメチルアルコ−ルを注いだ場合にも、
既に酸化硼素はごく表面で空気中水分を吸着しており、
特に図３(a) に示すような、内壁の剥離がある坩堝12を
用いた場合には、酸化硼素14が坩堝12に幾何学的に引掛
かるため、すぐには取出せなくなる。特にこの引掛りを
助長するのは、酸化硼素は坩堝材として用いられる熱分
解窒化硼素と濡れるためにメニスカスの形状が図３(a)
の破線円で囲み示す部分を拡大して示す図３(b) によっ
ても明らかなように引掛りやすいためである。
→Ｐ2 Ｏ5 ＋Ｈ2 (g) ＋1/2 Ｏ2 (g) これらの結果からまず、化合物半導体単結晶の育成を終
了し、室温まで冷却された坩堝内の酸化硼素には殆ど水
分が含まれていないことが確められた。また、このよう
に殆ど水分を含まない酸化硼素を空気中に取出すと、非
常に速い速度で空気中の水分を吸着し、この吸着は酸化
硼素の表面（空気に触れているところ）で主に起り、水
分の吸着が起こると、酸化硼素の体積膨脹が起こること
も確認した。この体積膨脹は非常に大きい度合いで起こ
る。極端な例として、化合物半導体単結晶の育成を終了
して取出した坩堝をそのまま空気中に放置した場合、酸
化硼素の水分吸着による体積膨脹が原因で坩堝が破損し
てしまうことがある程である。従来の技術として記載し
たように、化合物半導体単結晶の育成を終了して取出し
た坩堝に、すぐにメチルアルコ−ルを注いだ場合にも、
既に酸化硼素はごく表面で空気中水分を吸着しており、
特に図３(a) に示すような、内壁の剥離がある坩堝12を
用いた場合には、酸化硼素14が坩堝12に幾何学的に引掛
かるため、すぐには取出せなくなる。特にこの引掛りを
助長するのは、酸化硼素は坩堝材として用いられる熱分
解窒化硼素と濡れるためにメニスカスの形状が図３(a)
の破線円で囲み示す部分を拡大して示す図３(b) によっ
ても明らかなように引掛りやすいためである。
【００１２】上に述べたことから、単結晶を坩堝から取
出すのを困難にさせている一番大きな原因は空気中の水
分が吸着することによって、酸化硼素の表面が膨脹する
ためであることをつきとめた。本発明の骨子は、以上述
べた様な知見に基づくもので、化合物半導体単結晶の育
成をほぼ終了し、まだ酸化硼素の粘性が高い状態で、種
結晶を坩堝に対して相対的に上部方向に移動させ、育成
された単結晶を坩堝および当該坩堝の底部に残留する液
体封止剤より分離することである。
出すのを困難にさせている一番大きな原因は空気中の水
分が吸着することによって、酸化硼素の表面が膨脹する
ためであることをつきとめた。本発明の骨子は、以上述
べた様な知見に基づくもので、化合物半導体単結晶の育
成をほぼ終了し、まだ酸化硼素の粘性が高い状態で、種
結晶を坩堝に対して相対的に上部方向に移動させ、育成
された単結晶を坩堝および当該坩堝の底部に残留する液
体封止剤より分離することである。
【００１３】以上述べてきた様に、液体封止剤の粘性が
低い状態で単結晶と坩堝および液体封止剤とを分離した
後冷却すると、単結晶あるいは坩堝を取出す際に、既に
単結晶は、坩堝より分離されているので、夫々をそのま
ま取出すことが可能になり、単結晶には亀裂の発生及
び、破損の可能性が非常に小さくなる。る。また、本発
明の方法を施した後に坩堝内の残留液体封止剤の除去工
程においては、すでに結晶が残っていないので、従来の
技術に記載した第１の方法あるいは第２の方法により処
理しても、発明が解決しようとする課題に記載した問題
はすでに起こらず、坩堝に無理な力がかかることもな
く、また安全性にも問題なく、坩堝内壁の剥離量が格段
に少なくなる。
低い状態で単結晶と坩堝および液体封止剤とを分離した
後冷却すると、単結晶あるいは坩堝を取出す際に、既に
単結晶は、坩堝より分離されているので、夫々をそのま
ま取出すことが可能になり、単結晶には亀裂の発生及
び、破損の可能性が非常に小さくなる。る。また、本発
明の方法を施した後に坩堝内の残留液体封止剤の除去工
程においては、すでに結晶が残っていないので、従来の
技術に記載した第１の方法あるいは第２の方法により処
理しても、発明が解決しようとする課題に記載した問題
はすでに起こらず、坩堝に無理な力がかかることもな
く、また安全性にも問題なく、坩堝内壁の剥離量が格段
に少なくなる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１５】一実施例に用いた垂直ブリッヂマン法によ
るGaAs単結晶製造装置の概略構成図を図１に示す。同図
に示される様に単結晶製造容器11には、坩堝支持軸12の
同芯内側に、坩堝支持軸12と独立に昇降可能な種結晶支
持軸13が設けられ、この種結晶支持軸13の先端には種結
晶15が設置できる構成になっている。この製造装置を用
いたGaAs単結晶の製造方法につき、以下具体的に説明す
る。
るGaAs単結晶製造装置の概略構成図を図１に示す。同図
に示される様に単結晶製造容器11には、坩堝支持軸12の
同芯内側に、坩堝支持軸12と独立に昇降可能な種結晶支
持軸13が設けられ、この種結晶支持軸13の先端には種結
晶15が設置できる構成になっている。この製造装置を用
いたGaAs単結晶の製造方法につき、以下具体的に説明す
る。
【００１６】まず、単結晶製造容器11内の種結晶支持軸
13の先端の種結晶保持部14に種結晶15を装着し、熱分解
窒化硼素製坩堝16の中に出発原料としてガリウム砒素多
結晶300gおよび、ガリウム 1500gと砒素 1700gを挿入
し、これ等の上部に蓋をする形で酸化硼素600gを液体封
止剤として続いて挿入した。その後、単結晶製造容器11
内を真空にして空気を排気した後、アルゴンガスを導入
し、単結晶製造装置11内を35気圧に加圧した。引続きヒ
−タ17への通電を開始し、坩堝16を加熱し、ガリウムと
砒素を坩堝16の中で反応させ、更に加熱を続けて、GaAs
融液18を形成させた。この時、酸化硼素19は、融液18の
上部に浮かぶ状態になった。また、坩堝支持軸12および
種結晶支持軸13は同じ方向にそれぞれ5rpmの速度で回転
させると共に、この２軸間での相対回転が発生しないよ
うに制御した。次に、種結晶支持軸13の種結晶保持部14
の直下に設置した熱電対20の起電力をモニタ−し、所定
の温度に保った。この状態で30分保持した後坩堝支持軸
12と種結晶支持軸13を同時に下方に向かって4 mm/hの速
度で移動を開始した。所定位置までの移動が終了した際
に、坩堝支持軸12の移動速度を20mm/hに加速した。この
時、種結晶支持軸13の移動は停止させた。また、坩堝支
持軸12の回転は停止し、種結晶支持軸13の回転は5rpmに
保った。所定位置まで坩堝支持軸12の移動が終了した
時、坩堝支持軸12の移動を停止し、ヒ−タ17への通電を
徐々に弱めることによって所定の冷却速度で冷却を開始
した。この状態を図２に示す。この状態で表面特に底の
部分でに多少の液体封止剤が残るものの単結晶21は液体
封止剤から分離できた。この時点で、種結晶支持軸12の
回転を停止した。図２に示す状態は、単結晶製造容器11
が室温まで冷却された後に単結晶製造容器11を大気解放
した際にも保たれていた。従って、育成されたGaAs単結
晶21を坩堝16から取出す際に、単結晶21の坩堝16より上
部に出ている部分を持って取出すことが出来た。坩堝16
の中の残留酸化硼素19は、坩堝16に入った状態でメチル
アルコ−ルに浸し、超音波振動を加えることによって、
約１日でほぼ完全に溶解し、その後は坩堝16を水洗する
ことによって完全に酸化硼素を取除くことができた。こ
れに加えて坩堝を複数個用意して使用すると、この坩堝
処理に要する時間は、単結晶製造と平行して進められる
ので、単結晶製造１回に必要な時間的効率を妨げない。
13の先端の種結晶保持部14に種結晶15を装着し、熱分解
窒化硼素製坩堝16の中に出発原料としてガリウム砒素多
結晶300gおよび、ガリウム 1500gと砒素 1700gを挿入
し、これ等の上部に蓋をする形で酸化硼素600gを液体封
止剤として続いて挿入した。その後、単結晶製造容器11
内を真空にして空気を排気した後、アルゴンガスを導入
し、単結晶製造装置11内を35気圧に加圧した。引続きヒ
−タ17への通電を開始し、坩堝16を加熱し、ガリウムと
砒素を坩堝16の中で反応させ、更に加熱を続けて、GaAs
融液18を形成させた。この時、酸化硼素19は、融液18の
上部に浮かぶ状態になった。また、坩堝支持軸12および
種結晶支持軸13は同じ方向にそれぞれ5rpmの速度で回転
させると共に、この２軸間での相対回転が発生しないよ
うに制御した。次に、種結晶支持軸13の種結晶保持部14
の直下に設置した熱電対20の起電力をモニタ−し、所定
の温度に保った。この状態で30分保持した後坩堝支持軸
12と種結晶支持軸13を同時に下方に向かって4 mm/hの速
度で移動を開始した。所定位置までの移動が終了した際
に、坩堝支持軸12の移動速度を20mm/hに加速した。この
時、種結晶支持軸13の移動は停止させた。また、坩堝支
持軸12の回転は停止し、種結晶支持軸13の回転は5rpmに
保った。所定位置まで坩堝支持軸12の移動が終了した
時、坩堝支持軸12の移動を停止し、ヒ−タ17への通電を
徐々に弱めることによって所定の冷却速度で冷却を開始
した。この状態を図２に示す。この状態で表面特に底の
部分でに多少の液体封止剤が残るものの単結晶21は液体
封止剤から分離できた。この時点で、種結晶支持軸12の
回転を停止した。図２に示す状態は、単結晶製造容器11
が室温まで冷却された後に単結晶製造容器11を大気解放
した際にも保たれていた。従って、育成されたGaAs単結
晶21を坩堝16から取出す際に、単結晶21の坩堝16より上
部に出ている部分を持って取出すことが出来た。坩堝16
の中の残留酸化硼素19は、坩堝16に入った状態でメチル
アルコ−ルに浸し、超音波振動を加えることによって、
約１日でほぼ完全に溶解し、その後は坩堝16を水洗する
ことによって完全に酸化硼素を取除くことができた。こ
れに加えて坩堝を複数個用意して使用すると、この坩堝
処理に要する時間は、単結晶製造と平行して進められる
ので、単結晶製造１回に必要な時間的効率を妨げない。
【００１７】以上述べた実施例では、本発明の方法およ
び装置を用いることによって、従来２〜３日を費やして
いた坩堝からの単結晶取出し工程は殆ど無視できる時間
内で行うことが出来るので大幅な時間短縮となった。ま
た、従来、坩堝の繰返し使用回数の平均が約１０回であ
ったのに対し、坩堝から残留液体封止剤を取除く工程で
坩堝に対して従来の様な無理な力が掛かることが無いた
めに、３０回の使用後も坩堝の剥離は見られなかった。
び装置を用いることによって、従来２〜３日を費やして
いた坩堝からの単結晶取出し工程は殆ど無視できる時間
内で行うことが出来るので大幅な時間短縮となった。ま
た、従来、坩堝の繰返し使用回数の平均が約１０回であ
ったのに対し、坩堝から残留液体封止剤を取除く工程で
坩堝に対して従来の様な無理な力が掛かることが無いた
めに、３０回の使用後も坩堝の剥離は見られなかった。
【００１８】次に、この実施例で説明した製造装置を用
いて、別の実施例としてグラディエントフリ−ズ法によ
るGaAs単結晶の製造方法に本発明を適用したものにつき
説明する。製造装置は図１および図２におけるヒ−タ17
の形状および設置状況が多少異なるものの、本実施例を
説明するための概略構成は図１および図２を参照すれば
良い。
いて、別の実施例としてグラディエントフリ−ズ法によ
るGaAs単結晶の製造方法に本発明を適用したものにつき
説明する。製造装置は図１および図２におけるヒ−タ17
の形状および設置状況が多少異なるものの、本実施例を
説明するための概略構成は図１および図２を参照すれば
良い。
【００１９】まず、単結晶製造容器11内の種結晶支持軸
13の先端の種結晶保持部14に種結晶15を装着し、熱分解
窒化硼素製坩堝16の中に出発原料としてガリウム砒素多
結晶300gおよび、ガリウム 1500gと砒素 1700gを挿入
し、これ等の上部に蓋をする形で酸化硼素600gを液体封
止剤として続いて挿入した。その後、単結晶製造容器11
内を真空にして空気を排気した後、アルゴンガスを導入
し、単結晶製造装置11内を35気圧に加圧した。引続きヒ
−タ17への通電を開始し、坩堝16を加熱し、ガリウムと
砒素を坩堝16の中で反応させ、更に加熱を続け、て、Ga
As融液18を形成させた。この時、酸化硼素19は、融液18
の上部に浮かぶ状態になった。また、坩堝支持軸12およ
び種結晶支持軸13は同じ方向にそれぞれ5rpmの速度で回
転させると共に、この２軸間での相対回転が発生しない
ように制御した。次に、種結晶支持軸13の種結晶保持部
14の直下に設置した熱電対20の起電力をモニタ−し、所
定の温度に保った。この状態で30分保持した後、ヒ−タ
17への入力電力を徐々に下げ、単結晶の成長を開始し
た。所定温度まで冷却し、単結晶の育成が完了した後
に、坩堝支持軸12を20mm/hの速度で下方に向かって移動
を開始した。この時、坩堝支持軸12の回転は停止し、種
結晶支持軸13の回転は5rpmに保った。所定位置まで坩堝
支持軸12の移動が終了した時、坩堝支持軸の移動を停止
し、ヒ−タ17への通電を更に弱める事によって所定の冷
却速度で、冷却を開始した。この状態を図２に示す。こ
の時点で、種結晶支持軸12の回転を停止した。図２に示
す状態は、単結晶製造容器11が室温まで冷却された後に
単結晶製造容器11を大気解放した際にも保たれていた。
従って、育成されたGaAs単結晶21を坩堝16から取出す際
に、単結晶21の坩堝16より上部に出ている部分を持って
取出すことが出来た。この様にして取り出した単結晶に
はいかなる亀裂も破損もなかった。坩堝16の中の残留酸
化硼素19は、坩堝16に入った状態でメチルアルコ−ルに
浸し、超音波振動を加えることによって、約１日でほぼ
完全に溶解し、その後は坩堝16を水洗することによって
完全に酸化硼素を取除くことができた。単結晶を坩堝か
ら取出す工程に要する時間が殆ど無視できるほどに短縮
されたことによる時間短縮効果が多大であり、製造され
る化合物半導体単結晶のコストダウンに大きく貢献す
る。また、坩堝の剥離量が殆ど皆無になり、従って坩堝
の繰返し使用回数を格段に多くできることと、坩堝から
の残留原料除去工程における坩堝の破損がほとんど皆無
になるため、化合物半導体単結晶の価格の内、坩堝単価
の占める割合いが格段に減少し化合物半導体単結晶のコ
ストダウンがはかれる。更にメチルアルコ−ル等による
残留液体封止剤の処理に費やす時間は、単結晶製造と平
行して行うことで、実質の時間短縮となりこれもコスト
ダウンに寄与する一つの要因となる。しかも、坩堝を複
数個用意して使用すると、この坩堝処理に要する時間
は、単結晶製造と平行して進められるので、単結晶製造
１回に必要な時間的効率を妨げない。以上述べたよう
に、本発明の装置および方法を垂直グラディエントフリ
−ズ法に適用しても垂直ブリッヂマン法によるGaAs単結
晶成長に適用した場合と同じ効果が得られることがわか
った。上述した２つの実施例は、GaAsに限るものではな
く、他の化合物半導体例えばInP 、GaP であっても良
い。
13の先端の種結晶保持部14に種結晶15を装着し、熱分解
窒化硼素製坩堝16の中に出発原料としてガリウム砒素多
結晶300gおよび、ガリウム 1500gと砒素 1700gを挿入
し、これ等の上部に蓋をする形で酸化硼素600gを液体封
止剤として続いて挿入した。その後、単結晶製造容器11
内を真空にして空気を排気した後、アルゴンガスを導入
し、単結晶製造装置11内を35気圧に加圧した。引続きヒ
−タ17への通電を開始し、坩堝16を加熱し、ガリウムと
砒素を坩堝16の中で反応させ、更に加熱を続け、て、Ga
As融液18を形成させた。この時、酸化硼素19は、融液18
の上部に浮かぶ状態になった。また、坩堝支持軸12およ
び種結晶支持軸13は同じ方向にそれぞれ5rpmの速度で回
転させると共に、この２軸間での相対回転が発生しない
ように制御した。次に、種結晶支持軸13の種結晶保持部
14の直下に設置した熱電対20の起電力をモニタ−し、所
定の温度に保った。この状態で30分保持した後、ヒ−タ
17への入力電力を徐々に下げ、単結晶の成長を開始し
た。所定温度まで冷却し、単結晶の育成が完了した後
に、坩堝支持軸12を20mm/hの速度で下方に向かって移動
を開始した。この時、坩堝支持軸12の回転は停止し、種
結晶支持軸13の回転は5rpmに保った。所定位置まで坩堝
支持軸12の移動が終了した時、坩堝支持軸の移動を停止
し、ヒ−タ17への通電を更に弱める事によって所定の冷
却速度で、冷却を開始した。この状態を図２に示す。こ
の時点で、種結晶支持軸12の回転を停止した。図２に示
す状態は、単結晶製造容器11が室温まで冷却された後に
単結晶製造容器11を大気解放した際にも保たれていた。
従って、育成されたGaAs単結晶21を坩堝16から取出す際
に、単結晶21の坩堝16より上部に出ている部分を持って
取出すことが出来た。この様にして取り出した単結晶に
はいかなる亀裂も破損もなかった。坩堝16の中の残留酸
化硼素19は、坩堝16に入った状態でメチルアルコ−ルに
浸し、超音波振動を加えることによって、約１日でほぼ
完全に溶解し、その後は坩堝16を水洗することによって
完全に酸化硼素を取除くことができた。単結晶を坩堝か
ら取出す工程に要する時間が殆ど無視できるほどに短縮
されたことによる時間短縮効果が多大であり、製造され
る化合物半導体単結晶のコストダウンに大きく貢献す
る。また、坩堝の剥離量が殆ど皆無になり、従って坩堝
の繰返し使用回数を格段に多くできることと、坩堝から
の残留原料除去工程における坩堝の破損がほとんど皆無
になるため、化合物半導体単結晶の価格の内、坩堝単価
の占める割合いが格段に減少し化合物半導体単結晶のコ
ストダウンがはかれる。更にメチルアルコ−ル等による
残留液体封止剤の処理に費やす時間は、単結晶製造と平
行して行うことで、実質の時間短縮となりこれもコスト
ダウンに寄与する一つの要因となる。しかも、坩堝を複
数個用意して使用すると、この坩堝処理に要する時間
は、単結晶製造と平行して進められるので、単結晶製造
１回に必要な時間的効率を妨げない。以上述べたよう
に、本発明の装置および方法を垂直グラディエントフリ
−ズ法に適用しても垂直ブリッヂマン法によるGaAs単結
晶成長に適用した場合と同じ効果が得られることがわか
った。上述した２つの実施例は、GaAsに限るものではな
く、他の化合物半導体例えばInP 、GaP であっても良
い。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非常に短時間で、しかも坩堝の内壁の剥離量を大幅に低
減して単結晶を取出すことができ、坩堝の利用効率を向
上できる。
非常に短時間で、しかも坩堝の内壁の剥離量を大幅に低
減して単結晶を取出すことができ、坩堝の利用効率を向
上できる。
【図１】 本発明の一実施例を示す断面図
【図２】 本発明の一実施例を示す断面図
【図３】 従来の技術を説明するための概略断面図。
11 単結晶製造容器 12 坩堝支持軸 13 種結晶支持軸 14 種結晶保持部 15 種結晶 16 坩堝 17 ヒ−タ 18 GaAs融液 19 酸化硼素 20 熱電対 21 GaAs単結晶
Claims (2)
- 【請求項１】坩堝内に収容した化合物半導体の種結晶及
び原料融液を液体封止剤で覆う工程と、前記原料融液を
前記液体封止剤で覆った状態で徐々に冷却して、前記種
結晶を種として単結晶を形成する工程と、その後前記液
体封止剤の温度が軟化点以上の状態で前記単結晶を前記
液体封止剤より分離する工程とを具備することを特徴と
する化合物半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項２】化合物半導体の種結晶、原料融液及び液体
封止剤を収容する坩堝と、前記坩堝を支持する坩堝支持
部と、この坩堝支持部に対して独立に昇降可能でかつ前
期種結晶及び原料融液から形成した前記化合物半導体の
単結晶を保持する種結晶保持部とを具備することを特徴
とする化合物半導体単結晶の製造装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227651A JPH0570288A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置 |
| US07/942,023 US5400742A (en) | 1991-09-09 | 1992-09-08 | Method of manufacturing compound semiconductor and apparatus |
| US08/352,174 US5471945A (en) | 1991-09-09 | 1994-12-01 | Method and apparatus for forming a semiconductor boule |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227651A JPH0570288A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0570288A true JPH0570288A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16864211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227651A Pending JPH0570288A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5400742A (ja) |
| JP (1) | JPH0570288A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679151A (en) * | 1995-03-16 | 1997-10-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for growing single crystal |
| JP2003048797A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶をｐＢＮ坩堝から抜き出す方法とそのための補強枠 |
| JP2013184884A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 単結晶製造方法及び単結晶製造装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3201305B2 (ja) | 1996-04-26 | 2001-08-20 | 住友電気工業株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶の製造方法 |
| JP3596337B2 (ja) | 1998-03-25 | 2004-12-02 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
| DE19912486A1 (de) * | 1999-03-19 | 2000-09-28 | Freiberger Compound Mat Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen sowie Kristallkeim |
| US6602345B1 (en) * | 1999-06-29 | 2003-08-05 | American Crystal Technologies, Inc., | Heater arrangement for crystal growth furnace |
| US20030070606A1 (en) * | 2001-10-05 | 2003-04-17 | Leblond Nicolas | Preparation of feedstock of alkaline earth and alkali metal fluorides |
| CN101886288B (zh) * | 2010-07-09 | 2012-04-25 | 浙江碧晶科技有限公司 | 一种用于定向凝固法生长硅单晶的双层坩埚 |
| CN111282608B (zh) * | 2019-11-21 | 2021-09-21 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种带导流盖的高温共晶点坩埚 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3060065A (en) * | 1959-08-06 | 1962-10-23 | Theodore H Orem | Method for the growth of preferentially oriented single crystals of metals |
| US4264406A (en) * | 1979-06-11 | 1981-04-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method for growing crystals |
| IT1207497B (it) * | 1985-05-29 | 1989-05-25 | Montedison Spa | Monocristalli di arseniuro di gallio a bassa densita' di dislocazioni e di elevata purezza. |
| JPS62167284A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-23 | Sanyo Electric Co Ltd | ブリツジマン法による単結晶の製造方法及び装置 |
| FR2630459B1 (fr) * | 1988-04-20 | 1994-04-29 | Commissariat Energie Atomique | Procede et creuset de solidification de materiaux, et application a la cristallogenese de semi-conducteurs |
| US4946542A (en) * | 1988-12-05 | 1990-08-07 | At&T Bell Laboratories | Crystal growth method in crucible with step portion |
| JPH0723275B2 (ja) * | 1989-01-24 | 1995-03-15 | 日本電信電話株式会社 | ガリウム砒素単結晶成長方法 |
| US5064497A (en) * | 1990-03-09 | 1991-11-12 | At&T Bell Laboratories | Crystal growth method and apparatus |
| US5252175A (en) * | 1990-06-29 | 1993-10-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Capillary pressure relief for magnetic Kyropoulos growth of semiconductor crystals |
| US5131975A (en) * | 1990-07-10 | 1992-07-21 | The Regents Of The University Of California | Controlled growth of semiconductor crystals |
| JPH07210591A (ja) * | 1994-01-27 | 1995-08-11 | Toyobo Co Ltd | 構造格子形成方法 |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3227651A patent/JPH0570288A/ja active Pending
-
1992
- 1992-09-08 US US07/942,023 patent/US5400742A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-12-01 US US08/352,174 patent/US5471945A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
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| US5679151A (en) * | 1995-03-16 | 1997-10-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for growing single crystal |
| JP2003048797A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶をｐＢＮ坩堝から抜き出す方法とそのための補強枠 |
| JP2013184884A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 単結晶製造方法及び単結晶製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5400742A (en) | 1995-03-28 |
| US5471945A (en) | 1995-12-05 |
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