JPH0688867B2 - 半導体単結晶製造装置 - Google Patents
半導体単結晶製造装置Info
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- JPH0688867B2 JPH0688867B2 JP61150840A JP15084086A JPH0688867B2 JP H0688867 B2 JPH0688867 B2 JP H0688867B2 JP 61150840 A JP61150840 A JP 61150840A JP 15084086 A JP15084086 A JP 15084086A JP H0688867 B2 JPH0688867 B2 JP H0688867B2
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- Japan
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- melt
- tank
- temperature
- single crystal
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、融液タンクに貯留されている半導体素材融
液の上層から結晶引上げを行なう半導体単結晶製造装置
に関する。
液の上層から結晶引上げを行なう半導体単結晶製造装置
に関する。
［従来の技術］ 一般に、この種の製造装置、例えばGaAsなどの化合物半
導体の単結晶製造装置は、第２図に示すように気密容器
11を有している。容器11内には融液タンク12が設けら
れ、その外側壁には、タンク12に充填された半導体素材
を高温で溶かして融液（半導体素材融液）21とする電気
ヒータ22が設けられている。融液21は、タンク12の下部
に貯留され、その上方には融液21のガス化を防止するカ
バー液23が貯留されている。
導体の単結晶製造装置は、第２図に示すように気密容器
11を有している。容器11内には融液タンク12が設けら
れ、その外側壁には、タンク12に充填された半導体素材
を高温で溶かして融液（半導体素材融液）21とする電気
ヒータ22が設けられている。融液21は、タンク12の下部
に貯留され、その上方には融液21のガス化を防止するカ
バー液23が貯留されている。
第２図の装置は、更に回転軸24,25を有している。回転
軸24は容器11底部を軸シール機構26を介して貫通してお
り、その上端は融液タンク12底部に固定されている。ま
た回転軸（引上軸）25は容器11上部を軸シール機構27を
介して貫通している。この回転軸25は、その下端に凝固
付着した半導体結晶28が繋がり同結晶28の先端が融液21
の液面29の中央部と接触する状態で、低速度で上方に移
動しながら回転する。この結果、融液21の液面29からは
その融液21が徐々に引上られて冷却され、結晶化してい
く。
軸24は容器11底部を軸シール機構26を介して貫通してお
り、その上端は融液タンク12底部に固定されている。ま
た回転軸（引上軸）25は容器11上部を軸シール機構27を
介して貫通している。この回転軸25は、その下端に凝固
付着した半導体結晶28が繋がり同結晶28の先端が融液21
の液面29の中央部と接触する状態で、低速度で上方に移
動しながら回転する。この結果、融液21の液面29からは
その融液21が徐々に引上られて冷却され、結晶化してい
く。
［発明が解決しようとする問題点］ 第２図の単結晶製造装置で製造される半導体結晶28に
は、縞状組織が若干みられる。この縞は不純物などに起
因する濃度むらであり、したがって、この種の縞状組織
を有する半導体結晶28は電気的均一性の点で問題があっ
た。本発明者は、上記の縞状組織の発生が、融液タンク
12内で対流が生じるために（結晶成長に供される）融液
21上層部での液温の不均一性或は変動を招くことに起因
することを認識するに至った。更に本発明者は、上記の
対流発生が融液21の温度分布に起因することも認識する
に至った。即ち第２図の装置では、融液21の温度は、融
液タンク12の側壁近傍で高い。したがって電気ヒータ22
で加熱された（融液タンク12側壁近傍の）融液21は、融
液タンク12内側壁に沿って上昇する。そして、融液タン
ク12の内側壁に沿う上昇流は、融液21上層部では融液タ
ンク12の中心軸30に向かう半径方向の流れとなり、この
半径方向の流れは中心軸30近傍では下降流となる。この
結果、融液タンク12内では、第２図に破線で示すような
対流が発生する。
は、縞状組織が若干みられる。この縞は不純物などに起
因する濃度むらであり、したがって、この種の縞状組織
を有する半導体結晶28は電気的均一性の点で問題があっ
た。本発明者は、上記の縞状組織の発生が、融液タンク
12内で対流が生じるために（結晶成長に供される）融液
21上層部での液温の不均一性或は変動を招くことに起因
することを認識するに至った。更に本発明者は、上記の
対流発生が融液21の温度分布に起因することも認識する
に至った。即ち第２図の装置では、融液21の温度は、融
液タンク12の側壁近傍で高い。したがって電気ヒータ22
で加熱された（融液タンク12側壁近傍の）融液21は、融
液タンク12内側壁に沿って上昇する。そして、融液タン
ク12の内側壁に沿う上昇流は、融液21上層部では融液タ
ンク12の中心軸30に向かう半径方向の流れとなり、この
半径方向の流れは中心軸30近傍では下降流となる。この
結果、融液タンク12内では、第２図に破線で示すような
対流が発生する。
したがって、この発明においては、融液タンクの側壁近
傍で半導体素材融液の局所的な高温部が発生することに
起因する対流発生を防止でき、もって電気的均一性の良
好な半導体単結晶が製造できるようにすることを解決す
べき技術的課題とする。
傍で半導体素材融液の局所的な高温部が発生することに
起因する対流発生を防止でき、もって電気的均一性の良
好な半導体単結晶が製造できるようにすることを解決す
べき技術的課題とする。
［問題点を解決するための手段］ この発明は、融液タンクに貯留されている半導体素材融
液の上層部を最高温に保つための加熱装置を上記融液の
液面のほぼ全範囲でこの液面にほぼ接触または液中に僅
かに浸漬する如く設けると共に、上記融液タンクの側部
並びに底部を断熱構造としたものである。
液の上層部を最高温に保つための加熱装置を上記融液の
液面のほぼ全範囲でこの液面にほぼ接触または液中に僅
かに浸漬する如く設けると共に、上記融液タンクの側部
並びに底部を断熱構造としたものである。
［作用］ 上記の断熱構造および加熱装置により、融液タンク側壁
近傍で融液が高温となるのを防止でき融液の温度分布を
ほぼ均一にできるので、対流発生が極力防止できる。ま
た融液上層が加熱装置により最高温に保たれることか
ら、たとえ融液の下方部で対流が発生したとしても結晶
成長に供される融液上層での融液の移動は無く、融液上
層の温度の一層の均一化が図れる。
近傍で融液が高温となるのを防止でき融液の温度分布を
ほぼ均一にできるので、対流発生が極力防止できる。ま
た融液上層が加熱装置により最高温に保たれることか
ら、たとえ融液の下方部で対流が発生したとしても結晶
成長に供される融液上層での融液の移動は無く、融液上
層の温度の一層の均一化が図れる。
［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例に係る半導体単結晶製造装
置を示すもので、41は気密容器である。容器41の内部の
圧力は数十Kg/cm2g程度に保持される。容器41内には有
底円筒状の融液タンク42が設けられている。融液タンク
42内には、上端部が径大となっている有底円筒状の隔壁
43が設けられている。この隔壁43の上端縁は、融液タン
ク42の中間部の内側壁に固定されている。融液タンク42
と隔壁43とで閉塞された空間は、容器41を貫通する配管
44により図示せぬ真空ポンプと連通しており、同ポンプ
による真空引きで真空状態に保たれることにより断熱部
45を形成する。なお、この空間に、熱遮断性に優れた断
熱部材を充填することにより断熱部45を形成することも
可能である。断熱部45には、融液タンク42内に充填され
た半導体素材を高温で溶かして融液（半導体素材融液）
51とする電気ヒータ52が隔壁43を包囲するように設けら
れている。融液51は融液タンク42の下部に貯留され、そ
の上方には融液51のガス化を防止する低融点ガラス液な
どのカバー液53が貯留される。
置を示すもので、41は気密容器である。容器41の内部の
圧力は数十Kg/cm2g程度に保持される。容器41内には有
底円筒状の融液タンク42が設けられている。融液タンク
42内には、上端部が径大となっている有底円筒状の隔壁
43が設けられている。この隔壁43の上端縁は、融液タン
ク42の中間部の内側壁に固定されている。融液タンク42
と隔壁43とで閉塞された空間は、容器41を貫通する配管
44により図示せぬ真空ポンプと連通しており、同ポンプ
による真空引きで真空状態に保たれることにより断熱部
45を形成する。なお、この空間に、熱遮断性に優れた断
熱部材を充填することにより断熱部45を形成することも
可能である。断熱部45には、融液タンク42内に充填され
た半導体素材を高温で溶かして融液（半導体素材融液）
51とする電気ヒータ52が隔壁43を包囲するように設けら
れている。融液51は融液タンク42の下部に貯留され、そ
の上方には融液51のガス化を防止する低融点ガラス液な
どのカバー液53が貯留される。
54,55は、回転軸である。回転軸54は、容器41底部を軸
シール機構56を介して貫通しており、その上端は融液タ
ンク42底部に固定され、下端は図示せぬ回転軸駆動機構
に結合されている。一方、回転軸55は容器41上部を軸シ
ール機構57を介して貫通しており、その上端は図示せぬ
回転軸駆動機構に結合されている。この回転軸55は、そ
の下端に半導体結晶58を成長させ同結晶58を融液51の液
面59より引上げるための引上軸として用いられる。
シール機構56を介して貫通しており、その上端は融液タ
ンク42底部に固定され、下端は図示せぬ回転軸駆動機構
に結合されている。一方、回転軸55は容器41上部を軸シ
ール機構57を介して貫通しており、その上端は図示せぬ
回転軸駆動機構に結合されている。この回転軸55は、そ
の下端に半導体結晶58を成長させ同結晶58を融液51の液
面59より引上げるための引上軸として用いられる。
60は融液51の上層部の温度を均一且つ最高温に保つため
に融液51の液面59の（半導体結晶58成長に供される中央
部を除く）ほぼ全範囲を覆うように設けられる液面加熱
装置である。液面加熱装置60は、環状の電気ヒータブロ
ック61と、この電気ヒータブロック61の底面に固着され
た環状の温度平衡ブロック62とを有している。この温度
平衡ブロック62は、例えば熱伝導性に優れた銅板を上層
とし、融液タンク42と同一部材の耐熱板を下層とする２
層構造となっている。液面加熱装置60は、半導体結晶58
を包囲する円筒状の遮熱ブロック63を更に有している。
この遮熱ブロック63は、半導体結晶58が電気ヒータブロ
ック61により不必要に加熱されるのを防ぐためのもの
で、断熱部材で形成されており、その下部外側壁は電気
ヒータブロック61の内側壁に固着されている。
に融液51の液面59の（半導体結晶58成長に供される中央
部を除く）ほぼ全範囲を覆うように設けられる液面加熱
装置である。液面加熱装置60は、環状の電気ヒータブロ
ック61と、この電気ヒータブロック61の底面に固着され
た環状の温度平衡ブロック62とを有している。この温度
平衡ブロック62は、例えば熱伝導性に優れた銅板を上層
とし、融液タンク42と同一部材の耐熱板を下層とする２
層構造となっている。液面加熱装置60は、半導体結晶58
を包囲する円筒状の遮熱ブロック63を更に有している。
この遮熱ブロック63は、半導体結晶58が電気ヒータブロ
ック61により不必要に加熱されるのを防ぐためのもの
で、断熱部材で形成されており、その下部外側壁は電気
ヒータブロック61の内側壁に固着されている。
さて、この実施例では、温度平衡ブロック62を融液51の
液面59にほぼ接触させるか、或は融液51中に僅かに浸漬
させるようにしている。但し、融液51の液面59は、半導
体結晶58の成長による融液51の液量減少に伴って降下す
るため、液面加熱装置60は、融液51の液面降下に追従し
て移動できる構造となっている必要がある。このために
は、例えば液面加熱装置60を上下方向に移動可能な構造
とし、その移動量をプログラムにより、または液面59位
置検出に応じて制御する手段、或は液面加熱装置60を自
己浮遊構造とする比較的簡便な手段等を適用すればよ
い。なお、液面降下に追従して移動可能とするこの種の
手段は周知であるため、詳細な説明は省略する。
液面59にほぼ接触させるか、或は融液51中に僅かに浸漬
させるようにしている。但し、融液51の液面59は、半導
体結晶58の成長による融液51の液量減少に伴って降下す
るため、液面加熱装置60は、融液51の液面降下に追従し
て移動できる構造となっている必要がある。このために
は、例えば液面加熱装置60を上下方向に移動可能な構造
とし、その移動量をプログラムにより、または液面59位
置検出に応じて制御する手段、或は液面加熱装置60を自
己浮遊構造とする比較的簡便な手段等を適用すればよ
い。なお、液面降下に追従して移動可能とするこの種の
手段は周知であるため、詳細な説明は省略する。
次に、第１図の構成の動作を説明する。まず、所望の半
導体素材を融液タンク42内に充填した後、電気ヒータ52
に通電して融液タンク42内を高温にすることにより半導
体素材を溶かして融液51とし、ほぼ所定の温度とする。
この後は、電気ヒータ52への通電を停止し、融液タンク
42と隔壁43とで閉塞される空間を、図示せぬ真空ポンプ
で配管44を介して真空引きして真空状態とすることによ
り、断熱部45を形成する。これにより融液51の温度が融
液タンク42の側壁近傍で高くなることが防止できる。一
方、液面加熱装置60の電気ヒータブロック61を起動し
て、融液51の上層部を所定温度に精度よく保持する。以
降は、この状態にて回転軸55を低速度で上方に移動しな
がら回転させることにより、融液51の上層部から半導体
結晶58を引上成長させていく。
導体素材を融液タンク42内に充填した後、電気ヒータ52
に通電して融液タンク42内を高温にすることにより半導
体素材を溶かして融液51とし、ほぼ所定の温度とする。
この後は、電気ヒータ52への通電を停止し、融液タンク
42と隔壁43とで閉塞される空間を、図示せぬ真空ポンプ
で配管44を介して真空引きして真空状態とすることによ
り、断熱部45を形成する。これにより融液51の温度が融
液タンク42の側壁近傍で高くなることが防止できる。一
方、液面加熱装置60の電気ヒータブロック61を起動し
て、融液51の上層部を所定温度に精度よく保持する。以
降は、この状態にて回転軸55を低速度で上方に移動しな
がら回転させることにより、融液51の上層部から半導体
結晶58を引上成長させていく。
さて、半導体結晶58を引上成長させていく状態では、融
液タンク42内の融液51の温度分布は、上層部が液面加熱
装置60（の電気ヒータブロック61）による加熱動作のた
めに最高温度を保ち、中層部，下層部はほぼ同程度或は
下層部が若干低温となる程度であり、しかも各層内での
温度分布はほぼ一定である。このため、融液タンク42内
で融液51の対流は殆んど発生せず、たとえ発生しても微
弱である。更に、この実施例では、融液51の上層部は上
記したように最高温に保たれていることから、仮に融液
51の下層で対流が生じたとしても、この上層部での融液
51の移動は無く、融液51上層部の中央での半導体結晶成
長に下層部対流が影響を及ぼす恐れはない。このよう
に、この実施例によれば、第２図において破線で示した
ような液層全体に亙る対流の発生が防止できるので、縞
状組織の無い電気的均一性の良好な半導体結晶58を製造
できる。
液タンク42内の融液51の温度分布は、上層部が液面加熱
装置60（の電気ヒータブロック61）による加熱動作のた
めに最高温度を保ち、中層部，下層部はほぼ同程度或は
下層部が若干低温となる程度であり、しかも各層内での
温度分布はほぼ一定である。このため、融液タンク42内
で融液51の対流は殆んど発生せず、たとえ発生しても微
弱である。更に、この実施例では、融液51の上層部は上
記したように最高温に保たれていることから、仮に融液
51の下層で対流が生じたとしても、この上層部での融液
51の移動は無く、融液51上層部の中央での半導体結晶成
長に下層部対流が影響を及ぼす恐れはない。このよう
に、この実施例によれば、第２図において破線で示した
ような液層全体に亙る対流の発生が防止できるので、縞
状組織の無い電気的均一性の良好な半導体結晶58を製造
できる。
また、この実施例では、液面加熱装置60を融液51の液面
59に接触させるようにしているので、液面59とカバー液
53との間の流体界面が無くなり、融液51の上層部で表面
張力に起因する対流現象が発生することが防止される。
更に、この実施例では、液面加熱装置60の底部を成す温
度平衡ブロック62により融液51の上層部の温度の一層の
均一化も図れる。以上により、半導体結晶58の電気的均
一性を一層良好にすることができる。なお、液層全体に
亙る対流の発生防止を主旨とするこの発明では、温度平
衡ブロック62は必ずしも必要でない。また液面加熱装置
60は融液51の上層部を最高温に保つためのものであるか
ら、液面59に近接して設けられるだけでもよい。
59に接触させるようにしているので、液面59とカバー液
53との間の流体界面が無くなり、融液51の上層部で表面
張力に起因する対流現象が発生することが防止される。
更に、この実施例では、液面加熱装置60の底部を成す温
度平衡ブロック62により融液51の上層部の温度の一層の
均一化も図れる。以上により、半導体結晶58の電気的均
一性を一層良好にすることができる。なお、液層全体に
亙る対流の発生防止を主旨とするこの発明では、温度平
衡ブロック62は必ずしも必要でない。また液面加熱装置
60は融液51の上層部を最高温に保つためのものであるか
ら、液面59に近接して設けられるだけでもよい。
［発明の効果］ この発明によれば、半導体素材融液の温度が融液タンク
の側壁近傍で高温となるのを防止して温度分布の均一化
を図り且つ融液上層部の温度を最高温に保つようにした
ので、液層全体に亙る対流の発生が防止でき、縞状組織
の無い電気的均一性の良好な半導体結晶を製造すること
ができる。
の側壁近傍で高温となるのを防止して温度分布の均一化
を図り且つ融液上層部の温度を最高温に保つようにした
ので、液層全体に亙る対流の発生が防止でき、縞状組織
の無い電気的均一性の良好な半導体結晶を製造すること
ができる。
第１図はこの発明の半導体単結晶製造装置の一実施例を
示す図、第２図は従来の半導体単結晶製造装置を示す図
である。 42……融液タンク、43……隔壁、45……断熱部、51……
融液（半導体素材融液）、52……電気ヒータ、54,55…
…回転軸、58……半導体結晶、60……液面加熱装置、61
……電気ヒータブロック、62……温度平衡ブロック、63
……遮熱ブロック。
示す図、第２図は従来の半導体単結晶製造装置を示す図
である。 42……融液タンク、43……隔壁、45……断熱部、51……
融液（半導体素材融液）、52……電気ヒータ、54,55…
…回転軸、58……半導体結晶、60……液面加熱装置、61
……電気ヒータブロック、62……温度平衡ブロック、63
……遮熱ブロック。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植屋 勝己 兵庫県神戸市兵庫区和田宮通７丁目１番14 号 西菱エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−27684（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−239389（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−31558（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】融液タンクに貯留されている半導体素材融
液の上層から結晶引上げを行なう半導体単結晶製造装置
において、上記融液の上層を最高温に保つための加熱装
置を上記融液の液面のほぼ全範囲でこの液面とほぼ接触
または液中に僅かに浸漬する如く設けると共に、上記融
液タンクの側部並びに底部を断熱構造としたことを特徴
とする半導体単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150840A JPH0688867B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 半導体単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150840A JPH0688867B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 半導体単結晶製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS638291A JPS638291A (ja) | 1988-01-14 |
| JPH0688867B2 true JPH0688867B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=15505521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61150840A Expired - Lifetime JPH0688867B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 半導体単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688867B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101181052B1 (ko) * | 2002-11-12 | 2012-09-07 | 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크. | 단결정 잉곳을 성장시키는 크리스탈 풀러 및 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5731558A (en) * | 1980-08-04 | 1982-02-20 | Hokushin Cloth Kk | Interior finish material and its manufacture |
| JPS6027684A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-12 | Fujitsu Ltd | 単結晶製造装置 |
| JPS60239389A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単結晶引上装置 |
-
1986
- 1986-06-27 JP JP61150840A patent/JPH0688867B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS638291A (ja) | 1988-01-14 |
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