JPH09175892A - 単結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 双晶や多結晶の発生を防止して単結晶化率の
高い長尺の結晶を歩留まり良く育成し、ウェーハの回収
率を向上させる。 【解決手段】 メインヒータ２００の下側にサブヒータ
２５０を設ける。結晶育成開始前に、融液中の表面付近
における径方向の温度勾配が所定範囲内におさまるよう
な条件と、融液上の融液表面付近の温度が、結晶育成中
に引上げ結晶４の表面が分解しないような温度に保たれ
るような条件とを満たした後、結晶の引上げを開始す
る。結晶育成中は、るつぼ１０の底の外側の温度（Ｔ
ｂ）を計測し、その計測した値に基づいてるつぼ底の外
側の温度（Ｔｂ）が所定範囲内におさまるようにサブヒ
ータ２５０の発熱量を制御しながら結晶育成を行う。 【効果】 クリスタルバンピングによる結晶の落下や固
液界面形状が上凸状となるのを防止することができ、よ
り長尺の単結晶を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶製造方法さ
らにはチョクラルスキー（ＣＺ）法及び液体封止チョク
ラルスキー（ＬＥＣ）法に関し、特に長尺の化合物半導
体単結晶を製造する場合に利用して有効な方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】Ｓｉ単結晶の製造にあたっては、原料融
液の表面に種結晶を接触させて回転させながら徐々に結
晶を引き上げるＣＺ法が工業的に実施されている。

【０００３】また、ＧａＡｓのようなIII −Ｖ族化合物
半導体の製造にあたっては、III −Ｖ族化合物半導体単
結晶が融点付近で高い蒸気圧を有するため、原料融液表
面をＢ₂ Ｏ₃ 等からなる液体封止剤で覆った状態で原料
融液表面に種結晶を接触させて回転させながら徐々に結
晶を引き上げるＬＥＣ法により単結晶の成長が行なわれ
ている。ＬＥＣ法は、結晶の成長と共に種結晶を引き上
げていく方法であり、種付けにより結晶方位を制御でき
かつ高純度結晶を得やすいため、工業的に実施されてい
る。

【０００４】ところで、ＣＺ法やＬＥＣ法による単結晶
の引上げにおいては、引上げ中の結晶の下端すなわち固
液界面形状が下方に向かって凸形状となっていることが
単結晶化を図る上で必要であり、固液界面形状が上方に
向かって凸形状となっていると双晶や多結晶の発生の原
因となり、歩留まりが低下することが知られている。

【０００５】そこで、従来ＣＺ法やＬＥＣ法において
は、単結晶の引上げ中、固液界面形状が下方に向かって
凸形状となるような炉内温度分布制御が行なわれてい
る。

【０００６】例えば、ＬＥＣ法では、図６に示すよう
に、るつぼ１０の固液界面に対応する位置の横に熱電対
３を設置し、単結晶４を引き上げている間、その熱電対
３によりるつぼ横の温度を計測しながら、その計測した
温度並びにロードセル等の重量センサー９及び上下の変
位センサー８，１２の各検出値に基づいて育成結晶の直
径制御用のヒータ１４への供給電力を調整している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、その目的と
するところは、ＣＺ法やＬＥＣ法により単結晶を育成す
る場合に双晶や多結晶の発生を防止して単結晶化率の高
い長尺の結晶を歩留まり良く育成し、ウェーハの回収率
を向上させることができるような単結晶製造技術を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、るつぼ底の外側に熱電対を取り付け、
るつぼ底の外側の温度を計測しながらＧａＡｓ単結晶の
育成実験を行った。その結果、結晶育成中にるつぼ底の
外側の温度がある温度よりも低くなるとるつぼ底から原
料融液の凝固が始まり育成結晶と接触したり、固液界面
が下凸になりすぎ育成結晶の中央部が異常成長し育成結
晶とるつぼ底が接触したりするいわゆるクリスタルバン
ピング（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｂｕｍｐｉｎｇ）と呼ばれる
現象が起こって育成途中で結晶が落下してしまったり、
あるいはるつぼ底の温度がある温度を超えて高くなると
固液界面形状が下凸状から上凸状に変わり、多結晶化し
てしまう、ということがわかった。

【０００９】この知見に基づき、本発明者らは、結晶育
成中にるつぼ底の温度をある温度範囲内におさまるよう
に制御することによって、より長尺の単結晶が得られる
と考え、鋭意研究を重ねた結果、本発明の完成に至っ
た。

【００１０】すなわち、本発明は、ヒータを有する結晶
引上げ炉内に、原料を入れたるつぼを配置し、前記ヒー
タによりるつぼを加熱して内部の原料を融解し、原料融
液表面に種結晶を接触させてこれを徐々に引き上げるこ
とにより単結晶を製造する方法において、少なくとも前
記るつぼを加熱するメインヒータとるつぼの底を加熱す
るサブヒータとを有する炉を用い、結晶育成開始前に、
るつぼ内の加熱融解した融液中の表面付近における径方
向の温度勾配が所定範囲内におさまるような条件と、融
液の表面から上方に離れた融液表面付近の温度が、結晶
育成中に引上げ結晶の表面が分解しないような温度に保
たれるような条件とを満たした後、結晶の引上げを開始
し、結晶育成中は、前記るつぼの底の外側の温度を計測
し、その計測した値に基づいてるつぼ底の外側の温度が
所定範囲内におさまるように前記サブヒータの発熱量を
制御することにより、クリスタルバンピングの発生や固
液界面形状が上凸状となるのを防止し、より長尺の単結
晶が得られるようにしたものである。

【００１１】この発明において、結晶育成後期にあって
は、るつぼ底の温度が原料の融点よりも高く、かつ前記
るつぼ底の外側の温度が所定温度以下の範囲の温度にな
るように、前記サブヒータの発熱量を制御するようにし
てもよく、そうすれば、クリスタルバンピングの発生を
より一層効果的に防止することができ、より一層長尺の
単結晶が得られる。

【００１２】また、るつぼ内に前記原料と一緒に封止剤
を入れ、該封止剤を前記原料とともに前記ヒータにより
加熱融解して原料融液の表面を覆いながら化合物半導体
の単結晶を成長させるようにしてもよく、そうすれば長
尺の化合物半導体単結晶が得られる。

【００１３】具体的には、ＧａＡｓ単結晶を成長させて
もよい。その場合には、結晶育成開始前の融液中の表面
付近におけるるつぼの径方向の温度勾配は、好ましく
は、るつぼの中心から径方向外側に５０mm離れた点にお
ける前記融液中の表面付近の温度が同るつぼの中心にお
ける前記融液中の表面付近の温度よりも４０℃以上高く
なるような温度勾配であるとよく、また結晶育成中に前
記融液の表面から離れた融液表面付近における温度が９
００℃〜１０１０℃に保たれるように、結晶育成開始前
にるつぼの高さ位置の調整、またはるつぼの高さ位置及
びホットゾーンの形状の調整を行うとよく、さらに結晶
育成後期にあっては、前記るつぼ底の温度が１２３８℃
よりも高く、かつるつぼ底の外側の温度が１２７０℃以
下、好ましくは１２５０℃以下の範囲の温度になるよう
に、前記サブヒータの発熱量を制御するようにするとよ
い。そのようにすることによって、長尺のＧａＡｓ単結
晶が得られる。

【００１４】ここで、るつぼ底の外側の温度をメインヒ
ータから独立してサブヒータにより制御するためには、
サブヒータヘの供給電力をゼロとした時（オフ状態）に
るつぼ底の外側の温度が所定温度以下となるように、結
晶成長炉のるつぼ底側の吸熱量を従来の結晶引上げ装置
よりも大きくする必要がある。すなわち、サブヒータを
オフ状態に保っているにもかかわらずるつぼ底の外側の
温度が自然と上昇してしまうような環境であると、るつ
ぼ底の外側の温度を所定の温度範囲内、特にその温度範
囲の上限値を超えないように制御することができない。
従って、サブヒータをオフ状態にした時にるつぼ底の外
側の温度の上昇が鈍化もしくは停止するかまたはるつぼ
底の外側の温度が下がるような条件にしておかなければ
ならない。

【００１５】具体的には、従来よりも結晶成長炉の下部
ジャケット（冷却水を流して冷却されている）寄りにる
つぼを配置したり、下部ジャケットの冷却水量を多くし
て下部ジャケットの吸熱能（すなわち、冷却能）を大き
くしたり、るつぼ底の下側に冷却手段を設けたり、メイ
ンヒータの固液界面より下側の長さを従来よりも短くし
てメインヒータによる影響を小さくしたりするなど、そ
の炉に応じて適宜選択することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】まず、本発明を実施するにあたっ
て本発明者らが使用した結晶製造装置について説明す
る。図４には、その結晶製造装置の一例が示されてい
る。

【００１７】この単結晶製造装置１は、下部ジャケット
２Ａ、胴体部ジャケット２Ｂ及び上部ジャケット２Ｃか
らなる水冷ジャケット構造の高圧容器２の下部ジャケッ
ト２Ａ寄りにるつぼ１０が配置されるようになってい
る。また、単結晶製造装置１はるつぼ底の外側に該るつ
ぼ底の外側の温度を計測する手段、例えば熱電対１００
を有するとともに、育成結晶４の直径を制御するための
メインヒータ２００の下側にるつぼ底の温度制御を行な
うためのサブヒータ２５０を備えており、るつぼ底の熱
電対１００による計測温度に基づいてサブヒータ２５０
への供給電力が制御装置（図示省略）により制御される
ようになっている。

【００１８】るつぼ１０が下部ジャケット２Ａ寄りに配
置されることにより、るつぼ１０の底側の吸熱量が大き
くなり、サブヒータ２５０への供給電力をゼロにすると
るつぼ底の温度は所定温度以下、例えば１１００℃以下
の温度になる。従って、この装置１では、結晶育成中
に、メインヒータ２００から独立してサブヒータ２５０
の出力制御によりるつぼ底の温度を制御することができ
る。

【００１９】結晶育成中は、熱電対１００によりるつぼ
１０の底の外側点（図４中、Ａ点で示す）の温度（Ｔ
ｂ）を計測し、その計測値を制御装置にフィードバック
する。そして、るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）が所定の
温度範囲内におさまるようにサブヒータ２５０ヘの供給
電力量の制御を行う。るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）を
測定するのは、結晶育成中はるつぼ底の内側（図４のＢ
点）の温度を測定できないからであり、るつぼ底の外側
の温度（Ｔｂ）とるつぼ底の内側の原料融液の温度との
相関関係については、予め試験を行って調べておくこと
により求めることができる。

【００２０】なお、図４において、３は育成結晶４の直
径制御を行うためにるつぼ横の温度を計測する熱電対、
５は原料融液、６は種結晶、７は回転しながら上昇可能
な結晶引上げ軸、８は結晶引上げ軸７の変位量を検知す
る変位センサー、９は周知の直径制御方法において用い
られるロードセルなどの重量センサー、１１は回転しな
がら上昇可能なるつぼ軸、１２はるつぼ軸１１の変位量
を検知する変位センサー、１３はＢ₂ Ｏ₃ 等の液体封止
剤、１５は保温材、１７はガス供給装置及び圧力センサ
ー、１８はガス排気装置である。それらの構成及び作用
等はＬＥＣ法において従来用いられていた単結晶製造装
置におけるものと同じである。従って、それらの詳細な
説明を省略する。

【００２１】次に、結晶育成条件を選択するために行っ
た予備試験について説明する。

【００２２】この予備試験では図４に示す結晶製造装置
１を使用した。そして、サブヒータ２５０の給電量を調
整し、るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）を種々変えてＬＥ
Ｃ法により直径８０mmのＧａＡｓ単結晶の育成を１６回
行った。その他の結晶育成条件は従来通りであった。結
晶直胴部の長さが所定の長さに達した時点、すなわち直
胴部の育成が終了した時点で、結晶引上速度を毎時１０
０mmにして育成結晶４を原料融液５から切り離した。得
られた各結晶のテール部の形状は直胴部育成終了時の固
液界面形状を反映していると考えられるので、各結晶の
テール部の長さｈ（結晶下端と結晶直胴部からテール部
への移行箇所との間の長さ、図２のグラフ内の結晶模式
図を参照）を測定することにより、その固液界面の下凸
状の度合いを調べた。

【００２３】直胴部育成終了時のるつぼ底の外側の温度
（Ｔｂ）と結晶テール部の長さｈとの関係の一例を図２
に示す。図２より、るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）が低
いほど結晶テール部の長さｈが大きい、すなわち固液界
面形状の下凸状の度合いが強いことがわかる。そして、
直胴部育成終了時点において結晶テール部の長さｈが８
mm以上となるような固液界面形状を得るには、直胴部育
成終了時点のるつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）を１２７０
℃以下にすればよいことがわかる。本発明の実施にあた
っては、直胴部育成終了時点の結晶テール部の長さｈが
８mm以上であるのが好ましいため、直胴部育成終了時に
るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）が１２７０℃以下になる
ようにする。ここで、直胴部育成終了時点における結晶
テール部の長さｈが８mm以上であるのが好ましい理由
は、原料融液内には±３〜５℃程度の温度揺らぎがある
ため、結晶テール部が十分な下凸形状を有していないと
育成途中で多結晶が発生する原因となるからである。よ
り好ましくは、結晶テール部の長さｈが１０mm以上、す
なわちるつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）が１２５０℃以下
である。

【００２４】なお、結晶育成後期でるつぼ内の原料融液
の残存量が少なくなるので、るつぼ底の温度が融点（Ｇ
ａＡｓ＝１２３８℃）よりも低いとクリスタルバンピン
グが発生する虞がある。それゆえ、結晶育成後期では、
るつぼ底の温度が融点以下にならないように制御する必
要がある。

【００２５】具体的には、固化率（育成結晶の重量／結
晶原料の重量）が０．５以降は、るつぼ底の温度は融点
よりも高く、かつるつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）は１２
７０℃以下の範囲の温度でなければならない。いずれに
しろ、結晶育成の進行とともにるつぼ底の外側の温度
（Ｔｂ）は上昇する傾向にあるので、結晶育成中は終始
るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）を１２７０℃以下に保つ
必要がある。

【００２６】このように、結晶育成中、るつぼ底の外側
の温度（Ｔｂ）が１２７０℃以下になるようにサブヒー
タの出力を調整することによって、育成結晶と原料融液
との固液界面の形状が常時下凸状に保たれるので、育成
結晶が多結晶化してしまうのが抑制される。その際、固
液界面付近の温度がＧａＡｓの融点以下の温度にならな
いようにサブヒータの出力制御を行うのはいうまでもな
い。

【００２７】ただし、るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）の
上限値は、厳密に１２７０℃に限定されるものではな
く、るつぼの材質や径や深さ、原料の投入量、結晶成長
速度、育成結晶の径や形状などの結晶成長条件や環境な
どの因子により決まるものである。従って、本発明者ら
が使用した炉やるつぼや結晶成長条件や環境などによれ
ば、るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）の上限値は１２７０
℃であったということである。

【００２８】以上説明した予備試験より結晶育成中の育
成条件の一つとして、結晶育成中は終始、るつぼ底の外
側の温度（Ｔｂ）を終始１２７０℃以下に保つという条
件が得られた。結晶育成中は、この育成条件を満足する
ように、図４に示す結晶製造装置１においてサブヒータ
２５０の出力を制御する。

【００２９】続いて、図４に示す結晶製造装置１を用
い、育成結晶４の側方に熱電対（図示省略）を設けて、
液体封止剤１３の表面から９mm上方に離れかつるつぼ１
０の中心から６３mm外側に離れた点（図３参照）の温度
すなわち融液表面付近の温度Ｔｇの変化をＧａＡｓ結晶
の育成を行いながら測定した。育成中の結晶の長さに対
する温度変化の好適な一例を図３に示す。図３の例で
は、結晶育成開始時に９６０℃であった前記温度Ｔｇ
は、育成長１００mm程度で約９３０℃と最も低くなりそ
の後徐々に上昇して結晶育成終了時（育成長約３３０m
m）には結晶表面の分解が起こる温度である１０１０℃
に略近い温度となった。

【００３０】融液表面付近の温度Ｔｇが１０１０℃を超
えると液体封止剤１３上に露出した引上げ結晶４の表面
が分解してしまい、多結晶化してしまう。図３に示す例
では融液表面付近の温度Ｔｇが終始１０１０℃以下にな
っているが、他の結晶育成条件等によっては融液表面付
近の温度Ｔｇが１０１０℃を超えてしまうことがある。
なお、融液表面付近の温度Ｔｇが９００℃未満となると
結晶育成中の熱応力が大きくなり転位密度が増大する問
題がある。

【００３１】従って、結晶育成中に融液表面付近の温度
Ｔｇが終始９００℃以上１０１０℃以下となるように、
結晶育成の諸条件を制御する必要がある。その結晶育成
の諸条件の制御は、育成開始前に、るつぼ高さ位置やホ
ットゾーンの形状を調整することにより行う。その理由
は、結晶育成中、結晶製造装置１のメインヒータ２００
は、主として結晶径の制御を行うために図示しない制御
装置により制御され、またサブヒータ２５０は、主とし
てるつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）の制御を行うために図
示しない制御装置により制御されるからである。つま
り、融液表面付近の温度Ｔｇが１０１０℃を超えないよ
うに結晶育成中にメインヒータ２００及びサブヒータ２
５０のそれぞれの出力を制御することはできないからで
ある。なお、結晶育成中、ホットゾーンの形状は一定で
あり、またるつぼの高さ位置は固液界面が一定の高さに
なるように昇降される。

【００３２】以上説明した予備試験より結晶育成開始前
の育成条件の一つとして、結晶育成中に融液表面付近の
温度Ｔｇが例えば図３に示すグラフのように１０１０℃
以下に保たれるように、るつぼ高さ位置及びホットゾー
ン形状を適当に調整しておくという条件が得られた。な
お、この条件を満たするつぼ高さ位置及びホットゾーン
形状は、予め試験を行い求めておく。

【００３３】また、結晶育成開始前のもう一つの育成条
件として、融液の表面におけるるつぼ中心から径方向の
温度勾配を一定の値以上でるつぼ壁側が高くなるように
することが挙げられる。このような温度勾配は、結晶育
成開始前のるつぼ高さ位置及びるつぼ底の外側の温度
（Ｔｂ）すなわちサブヒータ２５０の出力制御によって
達成される。結晶育成開始前のるつぼ中心から径方向の
温度勾配を一定以上にすることによって、種付け時から
結晶肩部（種結晶から直胴部に至るまでの結晶の傾斜部
分）の育成までの間にデンドライトが発生するのを防止
できる。なお、るつぼ中心から径方向の温度分布の最適
値は、予め予備試験や過去の結晶育成データ等に基づい
て求めておく。また、結晶育成開始前の融液表面の温度
測定については、熱電対等を融液中に浅く浸漬させるこ
とにより行うことができる。

【００３４】具体的には、結晶育成開始前の液体封止剤
１３の表面のるつぼ中心から径方向の温度勾配として、
４０℃／５０mm以上８０℃／５０mm以下すなわちるつぼ
中心よりも該中心から径方向外側に５０mm離れた点での
温度の方が４０℃〜８０℃高くなるような勾配が適当で
ある。８０℃／５０mmより高くなると熱応力の増大によ
りスリップラインの発生が顕著となる。

【００３５】図５に、本発明に係る結晶育成方法の実施
に使用して好適な結晶製造装置の実施形態の他の例を示
す。

【００３６】この単結晶製造装置１Ａが図４に示す製造
装置１と異なるのは、るつぼ底側の吸熱量を大きくする
ために、高圧容器２の下部ジャケット２Ａ寄りにるつぼ
１０を配置する代わりに、メインヒータ２００を、固液
界面に対応する位置より下側の長さが従来よりも短くな
るような構成とし、メインヒータ２００によるるつぼ底
部への熱伝導の影響を小さくしている点である。その他
の構成については上記製造装置１と同じであるので、説
明を省略する。

【００３７】なお、るつぼ底側の吸熱量を大きくするた
めに、高圧容器２の下部ジャケット２Ａに流す冷却水の
量を多くして下部ジャケット２Ａの吸熱能を大きくした
り、るつぼ底の下側にヒートシンク等の冷却手段を設け
たりしてもよい。

【００３８】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明の
特徴とするところを明らかとする。なお、本発明は、以
下の実施例により何ら制限されるものではない。 （実施例）図４に示した構成の結晶引上げ装置を用いて
ＬＥＣ法によりＧａＡｓ単結晶の育成を３回行った。

【００３９】内径９インチのｐＢＮ製るつぼ１０内に約
１１kgの高純度ＧａＡｓ原料５と封止剤１３として適量
のＢ₂ Ｏ₃ を入れ、それを高圧容器２内のるつぼ軸１１
上に設置した。高圧容器２内を真空ポンプ（図示省略）
で排気した後、Ａｒガスを導入して容器２内を２０気圧
のＡｒガス雰囲気とした。その後、メインヒータ２００
及びサブヒータ２５０に給電してるつぼ１０内の原料５
及び封止剤１３を融解した。加熱融解後の液体封止剤１
３の厚さは２４mmであった。しかる後、種結晶６を保持
した引上げ軸７を下降させて、種結晶６を原料融液５の
表面に接触させた。

【００４０】続いて、図示しない熱電対等により液体封
止剤１３の表面のるつぼ中心と、そこから径方向外側に
５０mm離れた点の温度を測定しながら、るつぼ中心より
もそこから５０mm離れた点での温度の方が４４℃高くな
るように、るつぼ１０の高さ位置、ホットゾーン形状並
びにメインヒータ２００及びサブヒータ２５０のそれぞ
れの出力の調整を行った。それらの調整を行う際には、
上記温度勾配の条件とともに、例えば図３に示すように
結晶育成中に融液表面付近の温度Ｔｇが１０１０℃を超
えないような条件と、原料融液５と液体封止剤１３との
界面の温度がＧａＡｓの融点（１２３８℃）となるよう
な条件も満たすようにした。融液表面付近の温度Ｔｇに
関する条件を満たすようなるつぼ１０の高さ位置、ホッ
トゾーン形状並びにメインヒータ２００及びサブヒータ
２５０のそれぞれの出力の初期条件については、予め試
験を行い求めておいた。

【００４１】るつぼ１０の高さ位置、ホットゾーン形状
並びにメインヒータ２００及びサブヒータ２５０のそれ
ぞれの出力の調整が終了した後、引上げ軸７を時計回り
に５〜６rpm で回転させるとともにるつぼ軸１１を反時
計回りに１５〜３０rpm で回転させながら、毎時６〜１
０mmの引上げ速度でもって引上げ軸７を上昇させて結晶
の引上げを開始した。結晶育成中は、サブヒータ２５０
の出力を調整して、るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）を図
１にｃで示すようなスロープで昇温させた。すなわち、
るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）を、結晶育成開始時には
約１１９０℃、育成開始後は約０．１５℃／min の割合
で上昇させて結晶長が約１５０mmの時に約１２１３℃と
なり、それ以後は約０．２５℃／min の割合で上昇させ
て結晶長が約３００mmの時に約１２４８℃となるように
した。尚、結晶育成開始時にはるつぼ底の原料融液は固
化していなかった。

【００４２】得られた３本の結晶は、いずれも直径８０
〜９０mm（３インチ）、長さ３３０mm、直胴長２５０mm
〜２８０mmで成長方位が〈１００〉のＧａＡｓの単結晶
であった。なお、結晶育成中、固液界面の位置が下がら
ないように、るつぼ軸１１によりるつぼ１０を徐々に上
昇させた。また、周知の直径制御方法によりメインヒー
タ２００の出力を制御した。 （比較例１）上記実施例と同様にしてＧａＡｓの結晶育
成を３回行った。ただし、結晶育成中は、るつぼ底の外
側の温度（Ｔｂ）を図１にｂで示すようなスロープで昇
温させた。すなわち、るつぼ底の外側の温度（Ｔｂ）
を、結晶育成開始時には略１１９０℃とし、育成開始後
は最後まで約０．１５℃／min の割合で上昇させ、育成
途中で昇温速度を変化させなかった。その他の条件は上
記実施例と同じである。

【００４３】３回の結晶育成のいずれにおいても、育成
結晶の長さが２５０mm付近に達した時に、クリスタルバ
ンピングが発生し、育成不能となった。 （比較例２）上記実施例と同様にしてＧａＡｓの結晶育
成を２回行った。ただし、液体封止剤１３の表面のるつ
ぼ中心よりもそこから５０mm離れた点での温度の方が３
５℃高くなるようにするとともに、結晶育成中は、るつ
ぼ底の外側の温度（Ｔｂ）を図１にａで示すようなスロ
ープで昇温させた。すなわち、るつぼ底の外側の温度
（Ｔｂ）を、結晶育成開始時には約１２０３℃とし、育
成開始後は最後まで約０．１５℃／min の割合で上昇さ
せ、育成途中で昇温速度を変化させなかった。その他の
条件は上記実施例と同じである。

【００４４】得られた２本の結晶のうち１本は結晶肩部
付近でデンドライトが発生しており、他の１本は結晶長
１００mm付近で多結晶化していた。

【００４５】なお、本発明は、ＧａＡｓ単結晶の製造に
限らず、ＩｎＰやＩｎＡｓやＧａＳｂなどの他の化合物
半導体単結晶やＳｉ単結晶の製造にも適用可能であるの
はいうまでもない。Ｓｉ単結晶を製造する場合には、液
体封止剤が不要となる。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、ＣＺ法またはＬＥＣ法におい
て、少なくともるつぼを加熱するメインヒータとるつぼ
の底を加熱するサブヒータとを有する炉を用い、結晶育
成開始前に、るつぼ内の加熱融解した融液中の表面付近
における径方向の温度勾配が所定範囲内におさまるよう
な条件と、融液の表面から離れた融液表面付近の温度が
結晶育成中に引上げ結晶の表面が分解しない温度に保た
れるような条件とを満たした後、結晶の引上げを開始
し、結晶育成中は、るつぼの底の外側の温度を計測し、
その計測した値に基づいてるつぼ底の外側の温度が所定
範囲内におさまるようにサブヒータの発熱量を制御する
ようにしたので、クリスタルバンピングによる結晶の落
下や固液界面形状が上凸状となるのを防止することがで
き、より長尺の単結晶を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例における育成結晶長に対する
るつぼ底の外側の温度Ｔｂの昇温パターンを示す特性図
である。

【図２】予備試験により得られた結晶テール部の長さｈ
とるつぼ底の外側の温度Ｔｂとの関係を表す特性図であ
る。

【図３】予備試験により得られた融液表面付近の温度Ｔ
ｇと育成結晶長との関係を表す特性図である。

【図４】本発明方法の実施に使用して好適な単結晶製造
装置の一例を示す断面正面図である。

【図５】本発明方法の実施に使用して好適な単結晶製造
装置の他の例を示す断面正面図である。

【図６】従来の単結晶製造装置の断面正面図である。

【符号の説明】 Ｔｂ るつぼ底の外側の温度 ４ 育成結晶（単結晶） ５ 原料融液 ６ 種結晶 １０ るつぼ １３ 液体封止剤 ２００ メインヒーター ２５０ サブヒーター

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータを有する結晶引上げ炉内に、原料
   を入れたるつぼを配置し、前記ヒータによりるつぼを加
   熱して内部の原料を融解し、原料融液表面に種結晶を接
   触させてこれを徐々に引き上げることにより単結晶を製
   造する方法において、少なくとも前記るつぼを加熱する
   メインヒータとるつぼの底を加熱するサブヒータとを有
   する炉を用い、結晶育成開始前に、るつぼ内の加熱融解
   した融液中の表面付近における径方向の温度勾配が所定
   範囲内におさまるような条件と融液の表面から上方に離
   れた融液表面付近の温度が、結晶育成中に引上げ結晶の
   表面が分解しないような温度に保たれるような条件とを
   満たした後、結晶の引上げを開始し、結晶育成中は、前
   記るつぼの底の外側の温度を計測し、その計測した値に
   基づいてるつぼ底の外側の温度が所定範囲内におさまる
   ように前記サブヒータの発熱量を制御するようにしたこ
   とを特徴とする単結晶の製造方法。
2. 【請求項２】 結晶育成後期にあっては、るつぼ底の温
   度が原料の融点よりも高く、かつ前記るつぼ底の外側の
   温度が所定温度以下の範囲の温度になるように、前記サ
   ブヒータの発熱量を制御することを特徴とする請求項１
   記載の単結晶の製造方法。
3. 【請求項３】 るつぼ内に前記原料と一緒に封止剤を入
   れ、該封止剤を前記原料とともに前記ヒータにより加熱
   融解して原料融液の表面を覆いながら化合物半導体の単
   結晶を成長させることを特徴とする請求項１または２記
   載の単結晶の製造方法。
4. 【請求項４】 ＧａＡｓ単結晶を成長させることを特徴
   とする請求項３記載の単結晶の製造方法。
5. 【請求項５】 結晶育成開始前の融液中の表面付近にお
   けるるつぼの径方向の温度勾配は、好ましくは、るつぼ
   の中心から径方向外側に５０mm離れた点における前記融
   液中の表面付近の温度が同るつぼの中心における前記融
   液中の表面付近の温度よりも４０℃以上高くなるような
   温度勾配であることを特徴とする請求項４記載の単結晶
   の製造方法。
6. 【請求項６】 結晶育成中に前記融液の表面から離れた
   融液表面付近における温度が９００℃〜１０１０℃に保
   たれるように、結晶育成開始前にるつぼの高さ位置の調
   整、またはるつぼの高さ位置及びホットゾーンの形状の
   各調整を行うことを特徴とする請求項４または５記載の
   単結晶の製造方法。
7. 【請求項７】 結晶育成後期にあっては、前記るつぼ底
   の温度が１２３８℃よりも高く、かつるつぼ底の外側の
   温度が１２７０℃以下、好ましくは１２５０℃以下の範
   囲の温度になるように、前記サブヒータの発熱量を制御
   することを特徴とする請求項４、５または６記載の単結
   晶の製造方法。