JPH0699228B2 - 単結晶の引上方法 - Google Patents
単結晶の引上方法Info
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- JPH0699228B2 JPH0699228B2 JP13242086A JP13242086A JPH0699228B2 JP H0699228 B2 JPH0699228 B2 JP H0699228B2 JP 13242086 A JP13242086 A JP 13242086A JP 13242086 A JP13242086 A JP 13242086A JP H0699228 B2 JPH0699228 B2 JP H0699228B2
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- JP
- Japan
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- crystal
- pulling
- molded body
- melt
- forming step
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は単結晶の引上方法に関し、特に、GaAs,GaP,InP
などのIII−Ｖ族化合物半導体単結晶、CdTe,ZnTeなどの
II−VI族化合物半導体単結晶、Si,Geなどの半導体単結
晶、及びBi12SiO20,LiNbO3,Gd3Ga5O12などの酸化物単結
晶を成形体内の原料融液より引上げる方法に関するもの
である。
などのIII−Ｖ族化合物半導体単結晶、CdTe,ZnTeなどの
II−VI族化合物半導体単結晶、Si,Geなどの半導体単結
晶、及びBi12SiO20,LiNbO3,Gd3Ga5O12などの酸化物単結
晶を成形体内の原料融液より引上げる方法に関するもの
である。
（従来の技術） 原料融液中に成形体を配置し、成形体中央の小開口から
誘引した融液に種結晶を浸してこれを引上げる、従来の
単結晶引上法は例えば、特開昭57−188500号公報、特公
昭57−45712号公報、特開昭58−15097号公報、特開昭第
57−7897号公報など、いずれも成形体を融液上に浮かべ
たものであり、成形体の内外で常に液面が等しい状態で
結晶を引上げていた。即ち、種付け工程や肩部形成工程
においても、直胴部形成工程においても、成形体を特に
移動することがなかつた。
誘引した融液に種結晶を浸してこれを引上げる、従来の
単結晶引上法は例えば、特開昭57−188500号公報、特公
昭57−45712号公報、特開昭58−15097号公報、特開昭第
57−7897号公報など、いずれも成形体を融液上に浮かべ
たものであり、成形体の内外で常に液面が等しい状態で
結晶を引上げていた。即ち、種付け工程や肩部形成工程
においても、直胴部形成工程においても、成形体を特に
移動することがなかつた。
一方、原料融液はルツボの周囲から加熱されるので、成
形体を用いる場合には成形体内の融液が成形体の外側よ
り融液温度が低くなり、結晶の固液界面で過冷却状態が
形成される。特に、種付け工程や肩部形成工程において
成形体内の過冷却領域が広いときにはデンドライト成長
が起こり易く、また過冷却領域を狭くするためには成形
体の開口部の大きさを小さくしなければならず、その結
果引上げ結晶の外径も小さくなるという欠点があつた。
形体を用いる場合には成形体内の融液が成形体の外側よ
り融液温度が低くなり、結晶の固液界面で過冷却状態が
形成される。特に、種付け工程や肩部形成工程において
成形体内の過冷却領域が広いときにはデンドライト成長
が起こり易く、また過冷却領域を狭くするためには成形
体の開口部の大きさを小さくしなければならず、その結
果引上げ結晶の外径も小さくなるという欠点があつた。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は従来の成形体を用いる単結晶引上方法の欠点を
解消し、引上方法の各工程に適した過冷却領域を任意に
形成することにより、デンドライト成長を防止し、引上
結晶の直径制御を確実にし、高品質の単結晶の製造を可
能とした単結晶の引上方法を提供しようとするものであ
る。
解消し、引上方法の各工程に適した過冷却領域を任意に
形成することにより、デンドライト成長を防止し、引上
結晶の直径制御を確実にし、高品質の単結晶の製造を可
能とした単結晶の引上方法を提供しようとするものであ
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明は少なくとも融液に浸漬する部分が上方に広がつ
た傾斜側壁を有し、中央部に小開口部を有する成形体を
原料融液上に配置し、該成形体内の融液に種結晶を浸し
て種付けをする工程と、種結晶を引上げながら結晶直径
を増大させる肩部形成工程と、所定の直径を保ちながら
結晶を引上げる直胴部形成工程と、直径を減少させなが
ら尾部を形成する工程とからなる単結晶引上方法におい
て、原料融液収容ルツボに対する前記成形体の相対移動
速度を種付け工程時S1、肩部形成工程時S2、直胴部形成
工程時S3、尾部形成工程時S4として、S1≦S4≦S3＜S2２
関係を保ち結晶を引上げることを特徴とする単結晶の引
上方法である。
た傾斜側壁を有し、中央部に小開口部を有する成形体を
原料融液上に配置し、該成形体内の融液に種結晶を浸し
て種付けをする工程と、種結晶を引上げながら結晶直径
を増大させる肩部形成工程と、所定の直径を保ちながら
結晶を引上げる直胴部形成工程と、直径を減少させなが
ら尾部を形成する工程とからなる単結晶引上方法におい
て、原料融液収容ルツボに対する前記成形体の相対移動
速度を種付け工程時S1、肩部形成工程時S2、直胴部形成
工程時S3、尾部形成工程時S4として、S1≦S4≦S3＜S2２
関係を保ち結晶を引上げることを特徴とする単結晶の引
上方法である。
（作用） 第１図は本発明を実施するための単結晶引上装置の概念
図である。ルツボには原料融液とその上に封止剤（B
2O3）を収容し、ルツボの周囲には原料を溶融するヒー
ターとさらに外側に断熱材を配置する。先端に小開口を
有する逆円錐状の成形体を原料融液中に浸し、成形体の
内側に原料融液表面を保つ。第２図に成形体を示す。第
２図（Ａ）は成形体の斜視図、第２図（Ｂ）は断面図で
ある。成形体の直胴部の内径は70〜80mmφ、直胴部の高
さは10〜30mm、小開口部の直径はＪ〜30mmφ、逆円錐形
部の高さは10〜20mm程度の大きさであるが、直胴部は必
ずしも必要としない。この成形体は第１図では支持体を
介して断熱材に固定しているが、他に固定することもで
きるし、成形体に上下移動手段を付設することもでき
る。ルツボは支持棒により徐々に上昇させ、必要に応じ
て回転を加えて、原料融液を所定温度に保つようにヒー
ターとの位置関係を維持する。また、引上軸の先端には
種結晶が固定されており該種結晶を前記成形体内の過冷
却原料融液に十分浸した後に徐々に回転しながら引上げ
る。第３図は引上げの各工程における融液と成形体、引
上結晶の状況を示したもので、第３図（Ａ）は種付け工
程であり、成形体内外の融液の液面高さの違いが８〜12
mmであり、第３図（Ｂ）は肩部形成工程で成形体の相対
移動速度が最も大きな値を示す時であり、液面高さの違
いは10〜13mmである。第３図（Ｃ）は直胴部形成工程で
液面高さの違いは12〜16mm、第３図（Ｄ）は尾部形成工
程で液面高さの違いは10〜13mmである。この成形体内外
の液面高さの違いは成形体の形状及び開口部の大きさに
より変化するが、8mm以上の差ができる。
図である。ルツボには原料融液とその上に封止剤（B
2O3）を収容し、ルツボの周囲には原料を溶融するヒー
ターとさらに外側に断熱材を配置する。先端に小開口を
有する逆円錐状の成形体を原料融液中に浸し、成形体の
内側に原料融液表面を保つ。第２図に成形体を示す。第
２図（Ａ）は成形体の斜視図、第２図（Ｂ）は断面図で
ある。成形体の直胴部の内径は70〜80mmφ、直胴部の高
さは10〜30mm、小開口部の直径はＪ〜30mmφ、逆円錐形
部の高さは10〜20mm程度の大きさであるが、直胴部は必
ずしも必要としない。この成形体は第１図では支持体を
介して断熱材に固定しているが、他に固定することもで
きるし、成形体に上下移動手段を付設することもでき
る。ルツボは支持棒により徐々に上昇させ、必要に応じ
て回転を加えて、原料融液を所定温度に保つようにヒー
ターとの位置関係を維持する。また、引上軸の先端には
種結晶が固定されており該種結晶を前記成形体内の過冷
却原料融液に十分浸した後に徐々に回転しながら引上げ
る。第３図は引上げの各工程における融液と成形体、引
上結晶の状況を示したもので、第３図（Ａ）は種付け工
程であり、成形体内外の融液の液面高さの違いが８〜12
mmであり、第３図（Ｂ）は肩部形成工程で成形体の相対
移動速度が最も大きな値を示す時であり、液面高さの違
いは10〜13mmである。第３図（Ｃ）は直胴部形成工程で
液面高さの違いは12〜16mm、第３図（Ｄ）は尾部形成工
程で液面高さの違いは10〜13mmである。この成形体内外
の液面高さの違いは成形体の形状及び開口部の大きさに
より変化するが、8mm以上の差ができる。
このように、成形体の外側は熱い融液が取り囲むのに対
し、外側の液面より低い位置で結晶成長を行なうので、
成形体内の温度分布は成形体器壁温度が最も高くなり、
引上結晶の保温性がよくなる。また、成形体器壁温度が
最も高いことから、結晶と成形体の固着や成形体器壁か
らの成長核発生を防止することができ、結晶成長を円滑
に行なうことができる。
し、外側の液面より低い位置で結晶成長を行なうので、
成形体内の温度分布は成形体器壁温度が最も高くなり、
引上結晶の保温性がよくなる。また、成形体器壁温度が
最も高いことから、結晶と成形体の固着や成形体器壁か
らの成長核発生を防止することができ、結晶成長を円滑
に行なうことができる。
次に、第４図及び第５図に引上げの各工程との関連で、
引上結晶の長さに対して成形体の相対移動速度の変化及
び成形体内の原料融液表面の直径の変化の関係を示す。
この関係をもとに引上工程を順に説明する。
引上結晶の長さに対して成形体の相対移動速度の変化及
び成形体内の原料融液表面の直径の変化の関係を示す。
この関係をもとに引上工程を順に説明する。
成形体内に導入された融液は過冷却融液部を形成し、そ
の上部で結晶化し、引き上げられる。種付け時に、この
過冷却融液部の断面積が大であると、結晶は種結晶の外
径から、急激に成長する。その外径は過冷却融液部の断
面積に依存する。著しい時はデンドライト成長を起こし
多結晶化する。従つて、種付け時は、上記過冷却融液部
の断面積を小さく好ましくは、種結晶と同程度の直径を
有する程度にする。次に、肩部形成時においては、上記
成形体をルツボに対して相対的に移動させ徐々に融液内
に浸漬させていく。こん移動速度は、ルツボの融液低下
速度より大であり、かつ、成形体は上部に広がつたテー
パ状の形状をもつため、成形体内に形成される過冷却融
液部の断面積は結晶の引き上げに伴なつて徐々に増大
し、その結果、引き上げられた結晶の外径も徐々に増加
する。これにより肩部が形成される。結晶外径が所望の
値に達した時点で成形体の相対移動速度をルツボ内の融
液の液面低下速度と等しくして、成形体内に形成される
過冷却融液部の断面積を一定とし、これによつて規制さ
れる結晶外径も一定となり直胴部が形成される。次に、
相対移動速度をこれより低下させて結晶径を徐々に小さ
くし尾部を形成する。
の上部で結晶化し、引き上げられる。種付け時に、この
過冷却融液部の断面積が大であると、結晶は種結晶の外
径から、急激に成長する。その外径は過冷却融液部の断
面積に依存する。著しい時はデンドライト成長を起こし
多結晶化する。従つて、種付け時は、上記過冷却融液部
の断面積を小さく好ましくは、種結晶と同程度の直径を
有する程度にする。次に、肩部形成時においては、上記
成形体をルツボに対して相対的に移動させ徐々に融液内
に浸漬させていく。こん移動速度は、ルツボの融液低下
速度より大であり、かつ、成形体は上部に広がつたテー
パ状の形状をもつため、成形体内に形成される過冷却融
液部の断面積は結晶の引き上げに伴なつて徐々に増大
し、その結果、引き上げられた結晶の外径も徐々に増加
する。これにより肩部が形成される。結晶外径が所望の
値に達した時点で成形体の相対移動速度をルツボ内の融
液の液面低下速度と等しくして、成形体内に形成される
過冷却融液部の断面積を一定とし、これによつて規制さ
れる結晶外径も一定となり直胴部が形成される。次に、
相対移動速度をこれより低下させて結晶径を徐々に小さ
くし尾部を形成する。
すなわち、引上げ結晶の外径は成形体内に形成される過
冷却融液部の断面積に規制されており、これをテーパ状
成形体を使用して、種付け時、肩部形成時、直胴部形成
時、尾部形成時で相対移動速度を変化させることにより
制御して、デンドライト成長のない、径変動の少ない高
品質の単結晶を得ることができる。
冷却融液部の断面積に規制されており、これをテーパ状
成形体を使用して、種付け時、肩部形成時、直胴部形成
時、尾部形成時で相対移動速度を変化させることにより
制御して、デンドライト成長のない、径変動の少ない高
品質の単結晶を得ることができる。
（実施例１） LEC法（液体封止チヨクラルスキ法）により＜111＞方向
のGaAs単結晶の引き上げを実施した。４インチ石英ルツ
ボにGaAs原料1.5Kgをチヤージし、封止剤としてB2O3を2
40g使用し成形体は第２図のものを使用した。温度分布
は縦方向の温度勾配を10℃/cm、径方向温度勾配を１℃/
cmとした。成形体の相対移動速度は種付け時0mm/H、肩
部形成時1.8mm/H、直胴部形成時1.25mm/H、尾部形成時
0.5mm/Hとし、引上げ速度を5mm/Hとした。結晶は直胴部
外径50mmでデンドライト成長がなく径変動の少ないもの
が得られた。
のGaAs単結晶の引き上げを実施した。４インチ石英ルツ
ボにGaAs原料1.5Kgをチヤージし、封止剤としてB2O3を2
40g使用し成形体は第２図のものを使用した。温度分布
は縦方向の温度勾配を10℃/cm、径方向温度勾配を１℃/
cmとした。成形体の相対移動速度は種付け時0mm/H、肩
部形成時1.8mm/H、直胴部形成時1.25mm/H、尾部形成時
0.5mm/Hとし、引上げ速度を5mm/Hとした。結晶は直胴部
外径50mmでデンドライト成長がなく径変動の少ないもの
が得られた。
成形体を上記のように積極的に移動させないときにはデ
ンドライト成長が発生し結晶径の急激な増大と減少が繰
り返して発生した。
ンドライト成長が発生し結晶径の急激な増大と減少が繰
り返して発生した。
（実施例２） LEC法によりZnTe単結晶の引き上げを実施した。４イン
チ径石英るつぼにZnTe原料を1.4Kgチヤージ、封止剤と
してB2O3を240g使用した。成形体は実施例１と同じ形状
のものを使用した。縦方向温度分布は100℃/cm、径方向
温度分布は10℃/cmとした。成形体の移動速度は種付け
時0.2mm/H、肩部形成時1.2mm/H、直胴部形成時0.6mm/
H、尾部形成時0.3mm/Hで引き上げ速度を3mm/Hとした。
得られた結晶はデンドラント成長なく直胴部直径40mm
φ、長さ60mmで粒界数個を含む程度の良質の結晶であつ
た。
チ径石英るつぼにZnTe原料を1.4Kgチヤージ、封止剤と
してB2O3を240g使用した。成形体は実施例１と同じ形状
のものを使用した。縦方向温度分布は100℃/cm、径方向
温度分布は10℃/cmとした。成形体の移動速度は種付け
時0.2mm/H、肩部形成時1.2mm/H、直胴部形成時0.6mm/
H、尾部形成時0.3mm/Hで引き上げ速度を3mm/Hとした。
得られた結晶はデンドラント成長なく直胴部直径40mm
φ、長さ60mmで粒界数個を含む程度の良質の結晶であつ
た。
成形体を上記のように積極的に移動させないときには種
付け直後からデンドライトが発生し、または引上中に結
晶が融液から切断され安定な結晶引上げは不可能であつ
た。
付け直後からデンドライトが発生し、または引上中に結
晶が融液から切断され安定な結晶引上げは不可能であつ
た。
（発明の効果） 本発明は上記構成を採用することによつて、引上法の各
工程に適応した過冷却領域を形成することにより、単結
晶の肩部形成、直胴部形成の制御が容易になり、デンド
ライト成長を含まない高品質の単結晶を引上げることが
できた。
工程に適応した過冷却領域を形成することにより、単結
晶の肩部形成、直胴部形成の制御が容易になり、デンド
ライト成長を含まない高品質の単結晶を引上げることが
できた。
第１図は本発明を実施するための引上装置の全体図、第
２図（Ａ）（Ｂ）は第１図装置で使用する成形体の斜視
図と断面図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は引上法の各工程に
おける成形体の融液と引上結晶の関係を示した拡大図、
第４図は引上結晶長さと成形体の相対移動速度の関係を
示した図、第５図は引上結晶長さと成形体内の原料融液
表面直径の変化の関係を示した図である。
２図（Ａ）（Ｂ）は第１図装置で使用する成形体の斜視
図と断面図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は引上法の各工程に
おける成形体の融液と引上結晶の関係を示した拡大図、
第４図は引上結晶長さと成形体の相対移動速度の関係を
示した図、第５図は引上結晶長さと成形体内の原料融液
表面直径の変化の関係を示した図である。
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも融液に浸漬する部分が上方に広
がつた傾斜側壁を有し、中央部に小開口部を有する成形
体を原料融液上に配置し、該成形体内の融液に種結晶を
浸して種付けをする工程と、種結晶を引上げながら結晶
直径を増大させる肩部形成工程と、所定の直径を保ちな
がら結晶を引上げる直胴部形成工程と、直径を減少させ
ながら尾部を形成する工程とからなる単結晶引上方法に
おいて、原料融液収容ルツボに対する前記成形体の相対
移動速度を種付け工程時S1、肩部形成工程時S2、直胴部
形成工程時S3、尾部形成工程時S4として、S1≦S4≦S3＜
S2の関係を保ち結晶を引上げることを特徴とする単結晶
の引上方法。 - 【請求項２】肩部形成工程時の成形体の相対移動速度S2
を結晶引上げに伴なうルツボ内融液の液面低下速度より
大きくし、直胴部形成工程時の相対移動速度S3を前記液
面低下速度とほぼ等しくし、尾部形成工程時の相対移動
速度S4を前記液面低下速度より小さくすることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の単結晶の引上方
法。 - 【請求項３】原料融液の表面に液体封止剤を配してチョ
クラルスキ法により結晶を引上げることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の単結晶の
引上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13242086A JPH0699228B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 単結晶の引上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13242086A JPH0699228B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 単結晶の引上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288193A JPS62288193A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH0699228B2 true JPH0699228B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=15080959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13242086A Expired - Lifetime JPH0699228B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 単結晶の引上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699228B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5292487A (en) * | 1991-04-16 | 1994-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Czochralski method using a member for intercepting radiation from raw material molten solution and apparatus therefor |
| JP4778188B2 (ja) | 2002-02-13 | 2011-09-21 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1986
- 1986-06-06 JP JP13242086A patent/JPH0699228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288193A (ja) | 1987-12-15 |
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