JPH06256083A - 多成分系単結晶の製造方法 - Google Patents

多成分系単結晶の製造方法

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JPH06256083A
JPH06256083A JP6603193A JP6603193A JPH06256083A JP H06256083 A JPH06256083 A JP H06256083A JP 6603193 A JP6603193 A JP 6603193A JP 6603193 A JP6603193 A JP 6603193A JP H06256083 A JPH06256083 A JP H06256083A
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忠義 彦坂
Choju Nagata
長寿 永田
Isamu Nishino
勇 西野
Toru Sugiura
透 杉浦
Eiji Shimizu
栄二 清水
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一かつ高品質な多成分系単結晶を、安価か
つ簡易な手段で製造することができる多成分系単結晶の
製造方法の提供。 【構成】 まず、図1に示すような結晶製造装置におけ
るボート1の先端部にシード2を配置した後、このボー
ト1の内部に、純度6NのGa融液4を100g装填し、さらに
その上部に、予め高圧溶融法によって合成したAlGaAs多
結晶体5を200g装填する。次いで、上記Ga融液4からな
る融液層とシード2との固液界面、およびGa融液4から
なる融液層とAlGaAs多結晶体からなる原料層との固液界
面の温度が、それぞれ 750℃および 850℃となるよう
に、ヒーター6で加熱して保持する。上記加熱保持によ
り、原料層における融液層との固液界面近傍部分におい
ては、AlGaAs多結晶体5が融液化して融液層を構成する
Ga融液4の中に溶け込み、シード2におけるGa融液4と
の接触面においては、AlGaAs単結晶3が析出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多成分系の単結晶の製
造方法に関し、更に詳しくは、上下に加熱領域変動可能
なヒーターが装備された縦型ボートを用いた多成分系単
結晶の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、多成分系単結晶の製造方法と
しては、原料融液中に種結晶(シード)を入れ、この種
結晶についた単結晶を回転させながら引き上げるチョコ
ラルスキー法や、筒状の縦型ボートの中に原料を入れて
融液化した後、その融液の温度をボート下部から下げて
行き、ボート内に結晶を成長させる縦型ボート法などが
広く知られている。
【0003】しかしながら、上記従来の多成分系単結晶
の製造方法によると、初めに多成分系結晶原料の融液を
つくり、その後は原料の追加をしないで結晶成長が行わ
れるため、以下のような問題点があった。
【0004】すなわち、原料中のある成分の偏析係数
(結晶中の濃度/融液中の濃度)が1でない場合には、
結晶成長が進むにしたがって結晶中の成分比率が変わっ
てくるため、均質な結晶ができず、また、多成分系結晶
の凝固温度が高い場合においては、その温度から結晶成
長を行わなければならず、製造装置の材質の選定や、揮
発しやすい成分の対策等に細心の注意を図る必要があっ
たため、コスト高や生産性の悪化などが避けられないと
いう問題点があったのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上述
従来の技術の問題点を解決し、均一かつ高品質な多成分
系単結晶を、安価かつ簡易な手段で製造することができ
る多成分系単結晶の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するために鋭意研究した結果、ボート法におい
て、ボート上方部および下方部にそれぞれ結晶原料およ
びこの原料を構成する少なくとも1種の成分の融液を配
置し、これらを所定の温度で加熱することによって結晶
の析出・成長を行うことにより、上記課題が解決される
ことを見い出し、本発明に到達した。
【0007】すなわち、本発明は、縦型ボートを用いて
シード上に結晶を析出・成長させる結晶の製造方法であ
って、先端部にシードを配置した縦型ボートにおける上
方部に多成分系単結晶原料、およびその下方部に該原料
を構成する成分のうち少なくとも一種の成分の融液を配
置し、上記原料層における融液層との固液界面近傍部分
を原料が融液に融解する温度に保持することにより、こ
の部分の原料を融液化して下方の融液層に溶かし込むと
共に、上記融液層におけるシードまたはシード上に析出
した単結晶との固液界面近傍部分を、融液から原料と同
一組成の結晶が析出する温度に保持することにより、シ
ード上に単結晶を析出・成長させていくことを特徴とす
る多成分系単結晶の製造方法を提供するものである。
【0008】
【作用】本発明法においては、縦型ボートの上方部に配
置される多成分系単結晶原料として、例えば、予め合成
したAlGaAs多結晶体などのような多成分系の結晶
体を用いることができ、また、この原料層の下方部に配
置される融液としては、上記結晶原料を構成する成分
で、かつ凝固点が多結晶体よりも低い成分の融液が好ま
しく、例えば原料としてAlGaAs多結晶体を用いた
場合には、Ga融液を用いると好ましい。
【0009】また、本発明法によると、例えばAlGa
As結晶を得る場合には、上記原料層における融液層と
の固液界面近傍部分を 840℃以上の温度で加熱すること
により、この部分の原料を融液化して原料層下方に配置
された融液層に溶かし込むと共に、上記融液層における
シードとの固液界面近傍部分(シード上に結晶が析出し
た後においては、析出した結晶との固液界面近傍部分)
を 730〜 770℃の温度で加熱することにより、シード上
に結晶を析出せしめている(シード上に結晶が析出した
後においては、この結晶を成長せしめている)が、この
場合、縦型ボートにおける上記固液界面位置と対応する
周囲部にヒーターを配置し、温度をコントロールしなが
ら加熱することにより、上記固液界面近傍部分を所定の
温度に保持すれば良い。
【0010】また、原料層における融液層との固液界面
近傍部分の加熱保持温度は、原料が融液化して融液層に
溶け込み得る温度( 840℃以上)であればよく、一方、
融液層におけるシードとの固液界面近傍部分の加熱保持
温度は、融液から結晶が析出し得る温度、すなわち 730
〜 770℃に設定すればよく、より好ましくは 750℃前後
に設定するとよい。
【0011】さらに、本発明法においては、結晶成長が
進行するにつれて原料層と融液層との固液界面、および
融液層とシードまたはシード上に析出した結晶との固液
界面の位置は上昇していくが、その場合、上記上昇速度
と同等の速度で加熱位置を上昇させていけばよい(例え
ば、ヒーターを固定してボートを下降させたり、ボート
を固定してヒーターを上昇させる)。
【0012】なお、本発明法においては、ボート内の圧
力は原料成分が揮発しない程度であればよく、例えば、
原料としてAlGaAsの多結晶体用い、融液としてG
a融液を用いた場合には、1kg/cm2 、すなわち大気圧
下で十分である。また、本発明法においては、原料とし
て上記AlGaAsの他、ZnSeなども用いることが
できる。
【0013】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。しかし本発明の範囲は以下の実施例により制
限されるものではない。
【0014】
【実施例】本発明の多成分系単結晶の製造方法の一例と
して、図1に示す結晶製造装置を用いたAlGaAs単
結晶の製造方法について説明する。
【0015】まず、図1に示すような、石英製の縦型の
ボート1(2φ×30cmH)と、ボート周囲において上下
に移動可能なヒーター6とからなる結晶製造装置におけ
るボート1の先端部にシード2を配置した後、このボー
ト1の内部に、純度6N(99.9999%)のGa融液4を45
kg装填し、さらにその上部に、予め高圧溶融法によって
合成したAlGaAs多結晶体5を80kg装填した。
【0016】次いで、上記Ga融液4からなる融液層と
シード2との固液界面近傍部分、およびGa融液4から
なる融液層とAlGaAs多結晶体5からなる原料層と
の固液界面近傍部分の温度が、それぞれ 750℃および 8
50℃に保持されるように、ヒーター6で加熱した。な
お、本実施例において原料として用いられるAlGaA
s多結晶体の凝固点は1200℃程度であるが、該多結晶体
は 840℃以上でGa融液に溶け込ませることができる。
【0017】このようにヒーター6で上記固液界面近傍
部分を 750℃および 850℃に加熱保持することにより、
原料層における融液層との固液界面近傍部分のAlGa
As多結晶体5が融液化して融液層(Ga融液4)の中
に溶け込み、またシード2における融液層(Ga融液
4)との接触面においては、AlGaAs単結晶3が析
出し、成長した。なお、上記原料層を構成するAlGa
As多結晶体5のGa融液4中への溶け込み、およびシ
ード2上へのAlGaAs単結晶3の析出にともない、
原料層と融液層との固液界面、および融液層と析出単結
晶層との固液界面は上昇していくため、本実施例におい
ては、これらの上昇スピードに合わせてヒーター6を上
昇させることにより、これら固液界面近傍部分の温度を
適確な値にに加熱保持した。
【0018】上記のようにして結晶を析出および成長さ
せた結果、直径2mmの均一かつ高品質なAlGaAsの
単結晶体を得た。
【0019】
【発明の効果】本発明法の開発により、均一で高品質の
多成分系の単結晶を、安価かつ簡易な手段で製造するこ
とができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法において用いられる結晶製造装置の一
例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
1‥‥‥ボート 2‥‥‥シード 3‥‥‥AlGaAs単結晶 4‥‥‥Ga融液 5‥‥‥AlGaAs多結晶体 6‥‥‥ヒーター
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年5月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】まず、図1に示すような、石英製の縦型の
ボート1(20φ×20cmH)と、ボート周囲において上下
に移動可能なヒーター6とからなる結晶製造装置におけ
るボート1の先端部にシード2を配置した後、このボー
ト1の内部に、純度6N(99.9999%)のGa融液4を10
0g装填し、さらにその上部に、予め高圧溶融法によって
合成したAlGaAs多結晶体5を200g装填した。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】上記のようにして結晶を析出および成長さ
せた結果、直径20mm、長さ10cmの均一かつ高品質なAl
GaAsの単結晶体を得た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 透 東京都千代田区丸の内1丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内 (72)発明者 清水 栄二 東京都千代田区丸の内1丁目8番2号 同 和鉱業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縦型ボートを用いてシード上に結晶を析
    出・成長させる結晶の製造方法であって、先端部にシー
    ドを配置した縦型ボートにおける上方部に多成分系単結
    晶原料、およびその下方部に該原料を構成する成分のう
    ち少なくとも一種の成分の融液を配置し、上記原料層に
    おける融液層との固液界面近傍部分を原料が融液に融解
    する温度に保持することにより、この部分の原料を融液
    化して下方の融液層に溶かし込むと共に、上記融液層に
    おけるシードまたはシード上に析出した単結晶との固液
    界面近傍部分を、融液から原料と同一組成の結晶が析出
    する温度に保持することにより、シード上に単結晶を析
    出・成長させていくことを特徴とする多成分系単結晶の
    製造方法。
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