JPH09221384A - 熱分解窒化ホウ素ルツボ - Google Patents
熱分解窒化ホウ素ルツボInfo
- Publication number
- JPH09221384A JPH09221384A JP8052324A JP5232496A JPH09221384A JP H09221384 A JPH09221384 A JP H09221384A JP 8052324 A JP8052324 A JP 8052324A JP 5232496 A JP5232496 A JP 5232496A JP H09221384 A JPH09221384 A JP H09221384A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- absorption coefficient
- single crystal
- boron nitride
- pbn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/04—Crucibles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- 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
- C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B35/002—Crucibles or containers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 底部から原料融液への熱の伝導を強め、ルツ
ボ内の原料融液の対流を抑制するとともに、ルツボ内の
温度分布コントロールを容易化することができるＰＢＮ
ルツボを提供する。 【解決手段】 ３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光の
吸収係数が、底部で１．７以下であることを特徴とする
熱分解窒化ホウ素ルツボ。および、底部における３７０
０ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光の吸収係数が、側部より
０．５以上小さいことを特徴とする熱分解窒化ホウ素ル
ツボ。そして、このようなルツボをＬＥＣ法におけるＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶製造用として用いる。
ボ内の原料融液の対流を抑制するとともに、ルツボ内の
温度分布コントロールを容易化することができるＰＢＮ
ルツボを提供する。 【解決手段】 ３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光の
吸収係数が、底部で１．７以下であることを特徴とする
熱分解窒化ホウ素ルツボ。および、底部における３７０
０ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光の吸収係数が、側部より
０．５以上小さいことを特徴とする熱分解窒化ホウ素ル
ツボ。そして、このようなルツボをＬＥＣ法におけるＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶製造用として用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱分解窒化ホウ素ル
ツボ、特にはＬＥＣ法によってＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体単結晶育成時に用いる大型ルツボに適した熱分解窒化
ホウ素ルツボに関するものである。
ツボ、特にはＬＥＣ法によってＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体単結晶育成時に用いる大型ルツボに適した熱分解窒化
ホウ素ルツボに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶、例え
ばＧａＡｓ単結晶やＩｎＰ単結晶の引き上げには、成分
元素の揮発を防ぐために液体封止チョクラルスキー法
（ＬＥＣ法）が採用されている。この方法は、例えば図
１に示したように、チャンバ１のほぼ中央に回転上下動
自在の支持軸２で保持されたカーボンサセプタ３、ルツ
ボ４を配置し、このルツボ４に単結晶製造原料としての
多結晶、およびその上に成分元素の揮発を防ぐための封
止剤を充填する。これをルツボを囲繞するように配置さ
れた、例えばカーボン製の２ゾーンヒータ７で加熱して
多結晶原料および封止剤を溶融し、多結晶原料融液５、
封止剤融液６とする。次に、上部より原料融液５に回転
上下動自在のシャフト８に懸吊した種結晶９を浸漬し、
前記シャフト８を回転しながらゆっくりと引き上げるこ
とによって、目的とする棒状の単結晶１０を育成するこ
とができる。
ばＧａＡｓ単結晶やＩｎＰ単結晶の引き上げには、成分
元素の揮発を防ぐために液体封止チョクラルスキー法
（ＬＥＣ法）が採用されている。この方法は、例えば図
１に示したように、チャンバ１のほぼ中央に回転上下動
自在の支持軸２で保持されたカーボンサセプタ３、ルツ
ボ４を配置し、このルツボ４に単結晶製造原料としての
多結晶、およびその上に成分元素の揮発を防ぐための封
止剤を充填する。これをルツボを囲繞するように配置さ
れた、例えばカーボン製の２ゾーンヒータ７で加熱して
多結晶原料および封止剤を溶融し、多結晶原料融液５、
封止剤融液６とする。次に、上部より原料融液５に回転
上下動自在のシャフト８に懸吊した種結晶９を浸漬し、
前記シャフト８を回転しながらゆっくりと引き上げるこ
とによって、目的とする棒状の単結晶１０を育成するこ
とができる。
【０００３】このようなＬＥＣ法では、原料融液および
封止剤を収容するルツボとして、従来より石英ルツボが
採用されているが、この石英ルツボを使用すると、石英
の構成成分たるＳｉが結晶中に不純物として混入してし
まい、しかもＳｉはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に対し両
性ドーパントとして働いてしまうという問題が生じる。
従って、石英ルツボを用いて、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体単結晶をＬＥＣ法で育成する場合には、通常Ｃｒをド
ープして引き上げを行うという方法が採られている。
封止剤を収容するルツボとして、従来より石英ルツボが
採用されているが、この石英ルツボを使用すると、石英
の構成成分たるＳｉが結晶中に不純物として混入してし
まい、しかもＳｉはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に対し両
性ドーパントとして働いてしまうという問題が生じる。
従って、石英ルツボを用いて、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体単結晶をＬＥＣ法で育成する場合には、通常Ｃｒをド
ープして引き上げを行うという方法が採られている。
【０００４】しかし、このようにＣｒをドープすると結
晶の絶縁性が低下するため、これらはＩＣ用基板として
適さないものとなる。そこで、最近では高純度でノンド
ープのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶基板を得るため
に、その製造用ルツボとして熱分解窒化ホウ素（ＰＢ
Ｎ）ルツボが採用されはじめている。このＰＢＮをルツ
ボとして用いれば、例え単結晶中にルツボの構成成分た
る、Ｂ、Ｎの不純物が混入しても不純物レベルを形成し
ないため、得られるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶の
電気特性の劣化をきたすこともないという有利性があ
る。
晶の絶縁性が低下するため、これらはＩＣ用基板として
適さないものとなる。そこで、最近では高純度でノンド
ープのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶基板を得るため
に、その製造用ルツボとして熱分解窒化ホウ素（ＰＢ
Ｎ）ルツボが採用されはじめている。このＰＢＮをルツ
ボとして用いれば、例え単結晶中にルツボの構成成分た
る、Ｂ、Ｎの不純物が混入しても不純物レベルを形成し
ないため、得られるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶の
電気特性の劣化をきたすこともないという有利性があ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このＰＢＮ
は積層表面方向、すなわち面方向の熱伝導率が大きく、
厚さ方向の３０〜７０倍という異方性を呈し、大型ルツ
ボではルツボ内の温度分布コントロールが難しいとい
う、ＬＥＣ法による単結晶製造用のルツボとしてはふさ
わしくない性格を有する。
は積層表面方向、すなわち面方向の熱伝導率が大きく、
厚さ方向の３０〜７０倍という異方性を呈し、大型ルツ
ボではルツボ内の温度分布コントロールが難しいとい
う、ＬＥＣ法による単結晶製造用のルツボとしてはふさ
わしくない性格を有する。
【０００６】また、前記ＬＥＣ法においては、ヒータは
ルツボを囲繞するように配置されるため、原料融液はル
ツボの側部から加熱される。従って、図２に概念図を示
したように、原料融液はルツボの周辺部では下から上
へ、中心部では上から下への対流が生じる。この場合、
ルツボの底部と側部との温度差が余り大きくなると、前
記の対流が激しくなり、結晶成長が不安定となって、単
結晶が有転位化し易くなるという問題が生じる。つま
り、ＬＥＣ法においては通常加熱源は側部にあり、ルツ
ボの側部が高温となり、底部までは熱が伝わりにくい結
果、底部は比較的低温となる。ＰＢＮは面方向に熱伝導
性が良いのではあるが、ルツボの肉厚が比較的薄いこと
から、熱伝搬面積が小さいために、底部を充分加熱する
熱量を伝えることができないのである。従って、ＬＥＣ
法ではルツボの底部の温度を、側部に対し余り下がらな
いようにし、原料融液の対流をできるだけ抑制すること
で、単結晶の有転位化を防止する必要がある。
ルツボを囲繞するように配置されるため、原料融液はル
ツボの側部から加熱される。従って、図２に概念図を示
したように、原料融液はルツボの周辺部では下から上
へ、中心部では上から下への対流が生じる。この場合、
ルツボの底部と側部との温度差が余り大きくなると、前
記の対流が激しくなり、結晶成長が不安定となって、単
結晶が有転位化し易くなるという問題が生じる。つま
り、ＬＥＣ法においては通常加熱源は側部にあり、ルツ
ボの側部が高温となり、底部までは熱が伝わりにくい結
果、底部は比較的低温となる。ＰＢＮは面方向に熱伝導
性が良いのではあるが、ルツボの肉厚が比較的薄いこと
から、熱伝搬面積が小さいために、底部を充分加熱する
熱量を伝えることができないのである。従って、ＬＥＣ
法ではルツボの底部の温度を、側部に対し余り下がらな
いようにし、原料融液の対流をできるだけ抑制すること
で、単結晶の有転位化を防止する必要がある。
【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、ルツボ底部における輻射線の透過率を上げる
ことにより、底部から原料融液への熱の伝導を強め、ル
ツボ内の原料融液の対流を抑制するとともに、ルツボ内
の温度分布コントロールを容易化することができるＰＢ
Ｎルツボを提供し、高純度のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
単結晶の単結晶化率の向上をはかることを目的とする。
たもので、ルツボ底部における輻射線の透過率を上げる
ことにより、底部から原料融液への熱の伝導を強め、ル
ツボ内の原料融液の対流を抑制するとともに、ルツボ内
の温度分布コントロールを容易化することができるＰＢ
Ｎルツボを提供し、高純度のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
単結晶の単結晶化率の向上をはかることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の請求項１に記載の発明では、熱分解
窒化ホウ素ルツボであって、３７００ｃｍ-1〜６５００
ｃｍ-1の光の吸収係数が、底部で１．７以下であること
を特徴とする。このようにルツボの底部の吸収係数を小
さくし、輻射線すなわち輻射熱の透過を良くすること
で、ルツボ底部から原料融液への熱の伝導を強め、ルツ
ボ内の原料融液の対流を抑制することができる。従っ
て、このようなルツボを用いてＬＥＣ法によりＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体単結晶を育成すれば、単結晶の有転位
化を防止することができる。
るために、本発明の請求項１に記載の発明では、熱分解
窒化ホウ素ルツボであって、３７００ｃｍ-1〜６５００
ｃｍ-1の光の吸収係数が、底部で１．７以下であること
を特徴とする。このようにルツボの底部の吸収係数を小
さくし、輻射線すなわち輻射熱の透過を良くすること
で、ルツボ底部から原料融液への熱の伝導を強め、ルツ
ボ内の原料融液の対流を抑制することができる。従っ
て、このようなルツボを用いてＬＥＣ法によりＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体単結晶を育成すれば、単結晶の有転位
化を防止することができる。
【０００９】また、本発明の請求項２に記載の発明で
は、熱分解窒化ホウ素ルツボであって、底部における３
７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光の吸収係数が、側部
より０．５以上小さいことを特徴とする。このようにル
ツボの底部と側部とで光の吸収係数を変えることによっ
て、底部では輻射熱の透過による原料融液への熱の伝導
を強めると共に、側部ではルツボが輻射熱を吸収しやす
くなり、そしてこの吸収された熱は前記ＰＢＮの異方性
に基づき面方向に熱伝導が起こりやすい結果、底部に熱
が伝わりやすいものとなる。従って、このようなＰＢＮ
ルツボを用いれば、原料融液の対流は一層抑制すること
ができ、ＬＥＣ法によるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結
晶の育成において、単結晶の有転位化を防止する効果が
大きい。
は、熱分解窒化ホウ素ルツボであって、底部における３
７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光の吸収係数が、側部
より０．５以上小さいことを特徴とする。このようにル
ツボの底部と側部とで光の吸収係数を変えることによっ
て、底部では輻射熱の透過による原料融液への熱の伝導
を強めると共に、側部ではルツボが輻射熱を吸収しやす
くなり、そしてこの吸収された熱は前記ＰＢＮの異方性
に基づき面方向に熱伝導が起こりやすい結果、底部に熱
が伝わりやすいものとなる。従って、このようなＰＢＮ
ルツボを用いれば、原料融液の対流は一層抑制すること
ができ、ＬＥＣ法によるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結
晶の育成において、単結晶の有転位化を防止する効果が
大きい。
【００１０】本発明の請求項３に記載の発明は、熱分解
窒化ホウ素ルツボであって、４７００ｃｍ-1〜５７００
ｃｍ-1の光の吸収係数が、底部で１．７以下であること
を特徴とする。また、本発明の請求項４に記載の発明
は、熱分解窒化ホウ素ルツボであって、底部における４
７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1の光の吸収係数が、側部
より０．５以上小さいことを特徴とする。このようにル
ツボが４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1の光に対する吸
収係数となっていれば、特にＧａＡｓの単結晶をＬＥＣ
法によって育成する場合において、前述と同様の作用に
より好適なものとなる。
窒化ホウ素ルツボであって、４７００ｃｍ-1〜５７００
ｃｍ-1の光の吸収係数が、底部で１．７以下であること
を特徴とする。また、本発明の請求項４に記載の発明
は、熱分解窒化ホウ素ルツボであって、底部における４
７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1の光の吸収係数が、側部
より０．５以上小さいことを特徴とする。このようにル
ツボが４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1の光に対する吸
収係数となっていれば、特にＧａＡｓの単結晶をＬＥＣ
法によって育成する場合において、前述と同様の作用に
より好適なものとなる。
【００１１】本発明の請求項５に記載の発明は、前記請
求項１〜４に記載した熱分解窒化ホウ素ルツボであっ
て、ＬＥＣ法におけるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶
製造用であることを特徴とする。このように前記請求項
１〜４に記載した熱分解窒化ホウ素ルツボは、ＬＥＣ法
におけるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶製造用として
用いられた場合に、ＰＢＮが不純物レベルを形成しない
ため、特にその効果を発揮することができる。
求項１〜４に記載した熱分解窒化ホウ素ルツボであっ
て、ＬＥＣ法におけるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶
製造用であることを特徴とする。このように前記請求項
１〜４に記載した熱分解窒化ホウ素ルツボは、ＬＥＣ法
におけるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶製造用として
用いられた場合に、ＰＢＮが不純物レベルを形成しない
ため、特にその効果を発揮することができる。
【００１２】以下、本発明につき更に詳述するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。本発明者らはま
ず、ルツボ底部で透過されるべき輻射線の波長について
検討してみた。ＬＥＣ法でＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単
結晶製造プロセスに用いられる温度領域は約８００〜
１，６００℃とされるが、この時の最大エネルギー伝熱
波長λmax は、下記の（１）式で表される。 λmax ＝２，８９８（μｍ・Ｋ）／Ｔ ・・・・（１） （ここでＴは絶対温度である。） そこで、上記温度領域について、（１）式からλmax を
求めると、３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1という値が
得られる。特に、製造するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単
結晶がＧａＡｓである場合は、ＧａＡｓの融点が約１，
２３７℃であることからλmax は、５，２００±５００
ｃｍ-1、すなわち４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1とな
る。
明はこれらに限定されるものではない。本発明者らはま
ず、ルツボ底部で透過されるべき輻射線の波長について
検討してみた。ＬＥＣ法でＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単
結晶製造プロセスに用いられる温度領域は約８００〜
１，６００℃とされるが、この時の最大エネルギー伝熱
波長λmax は、下記の（１）式で表される。 λmax ＝２，８９８（μｍ・Ｋ）／Ｔ ・・・・（１） （ここでＴは絶対温度である。） そこで、上記温度領域について、（１）式からλmax を
求めると、３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1という値が
得られる。特に、製造するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単
結晶がＧａＡｓである場合は、ＧａＡｓの融点が約１，
２３７℃であることからλmax は、５，２００±５００
ｃｍ-1、すなわち４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1とな
る。
【００１３】従って、ルツボ底部において、３７００ｃ
ｍ-1〜６５００ｃｍ-1、特にＧａＡｓ単結晶を製造する
場合には４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1、の光の吸収
係数を小さく、すなわち透過率を上げることができれ
ば、ＬＥＣ法において底部からの伝熱特性が良くなり、
温度分布の制御性が良くなると共に、原料融液中の対流
を抑制でき、育成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶
の単結晶化率の向上を図ることができる。
ｍ-1〜６５００ｃｍ-1、特にＧａＡｓ単結晶を製造する
場合には４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1、の光の吸収
係数を小さく、すなわち透過率を上げることができれ
ば、ＬＥＣ法において底部からの伝熱特性が良くなり、
温度分布の制御性が良くなると共に、原料融液中の対流
を抑制でき、育成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶
の単結晶化率の向上を図ることができる。
【００１４】この場合、底部の吸収係数を下げるととも
に、側部の吸収係数はできるだけ下げない方が好まし
い。具体的には、底部における３７００ｃｍ-1〜６５０
０ｃｍ-1、特には４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1の光
の吸収係数が、側部より０．５以上、更には１．０以上
小さくするのが良い。これは、底部では輻射熱の透過に
よる原料融液への熱の伝導特性が良くなると共に、側部
ではルツボが輻射熱を吸収しやすくなり、この吸収され
た熱は前記ＰＢＮの異方性に基づき面方向に熱伝導が起
こりやすい結果、底部に熱が伝わりやすいものとなる。
従って、このようなＰＢＮルツボを用いれば、原料融液
の対流は一層抑制することができると共に、温度分布の
制御性もより向上するからである。従って、このような
ルツボを用いたＬＥＣ法によるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体単結晶の育成においては、単結晶の有転位化を防止で
きる効果が大きい。
に、側部の吸収係数はできるだけ下げない方が好まし
い。具体的には、底部における３７００ｃｍ-1〜６５０
０ｃｍ-1、特には４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1の光
の吸収係数が、側部より０．５以上、更には１．０以上
小さくするのが良い。これは、底部では輻射熱の透過に
よる原料融液への熱の伝導特性が良くなると共に、側部
ではルツボが輻射熱を吸収しやすくなり、この吸収され
た熱は前記ＰＢＮの異方性に基づき面方向に熱伝導が起
こりやすい結果、底部に熱が伝わりやすいものとなる。
従って、このようなＰＢＮルツボを用いれば、原料融液
の対流は一層抑制することができると共に、温度分布の
制御性もより向上するからである。従って、このような
ルツボを用いたＬＥＣ法によるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体単結晶の育成においては、単結晶の有転位化を防止で
きる効果が大きい。
【００１５】ところで、窒化ホウ素（ＢＮ）の光学的特
性については、バンドギャップ（Ｅｇ）は５．８ｅＶと
されており（無機材質研究所研究報告書 第２７号 Ｐ
２６参照）、このＩＲ吸収は１，３８０ｃｍ-1、８１０
ｃｍ-1とされている（Ｄ．Ｎ．Ｂｏｓｅ，Ｈ．Ｋ．Ｈｅ
ｎｉｓｃｈ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒ．Ｓｏｃ．５３，２８１
頁（１９７０）参照）。従って、前記３７００ｃｍ-1〜
６５００ｃｍ-1および４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1
の光に対しては透明であるはずであるが、熱分解窒化ホ
ウ素（ＰＢＮ）については、その結晶の乱れ、ターボス
タティック結晶の混在等により不透明となり、実際には
前記波長領域でも、ある程度の吸収があるものとなって
いる。
性については、バンドギャップ（Ｅｇ）は５．８ｅＶと
されており（無機材質研究所研究報告書 第２７号 Ｐ
２６参照）、このＩＲ吸収は１，３８０ｃｍ-1、８１０
ｃｍ-1とされている（Ｄ．Ｎ．Ｂｏｓｅ，Ｈ．Ｋ．Ｈｅ
ｎｉｓｃｈ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒ．Ｓｏｃ．５３，２８１
頁（１９７０）参照）。従って、前記３７００ｃｍ-1〜
６５００ｃｍ-1および４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1
の光に対しては透明であるはずであるが、熱分解窒化ホ
ウ素（ＰＢＮ）については、その結晶の乱れ、ターボス
タティック結晶の混在等により不透明となり、実際には
前記波長領域でも、ある程度の吸収があるものとなって
いる。
【００１６】そこで、従来ＬＥＣ法で使用されているＰ
ＢＮは、その密度が２．１〜２．２の理論密度２．２５
に近い高配向度のものであるが、このように高配向度の
ＰＢＮは、前記３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光に
対して、およそ１．９以上の吸収係数が測定される。従
って、本発明にあっては、従来に比し底部での吸収係数
を小さくし、輻射熱を有効に透過させるためには、少な
くとも底部における吸収係数を１．７以下とする必要が
ある。また、底部と側部との吸収係数に差をつけ、底部
では輻射熱を透過させ、側部ではこれを吸収し、かつ底
部へ有効に伝熱するためには、少なくとも吸収係数の差
が０．５以上、望ましくは１．０以上あることが要求さ
れる。
ＢＮは、その密度が２．１〜２．２の理論密度２．２５
に近い高配向度のものであるが、このように高配向度の
ＰＢＮは、前記３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光に
対して、およそ１．９以上の吸収係数が測定される。従
って、本発明にあっては、従来に比し底部での吸収係数
を小さくし、輻射熱を有効に透過させるためには、少な
くとも底部における吸収係数を１．７以下とする必要が
ある。また、底部と側部との吸収係数に差をつけ、底部
では輻射熱を透過させ、側部ではこれを吸収し、かつ底
部へ有効に伝熱するためには、少なくとも吸収係数の差
が０．５以上、望ましくは１．０以上あることが要求さ
れる。
【００１７】それでは、本発明のごとき底部で吸収係数
が小さく、側部で吸収係数が大きいＰＢＮルツボの製造
方法について言及する。一般にＰＢＮルツボの製造は、
ＣＶＤ反応による生成物をグラファイト製の型（心金）
上に蒸着させ、その後心金と分離することによってルツ
ボの成形体を得ると言う方法が用いられる。例えば、ハ
ロゲン化ホウ素とアンモニアを原料として１０Ｔｏｒｒ
以下の圧力下、１６００℃〜２０００℃の高温で、所望
とする形状のグラファイト製心金の上に、ＣＶＤ反応に
よって熱分解窒化ホウ素膜を必要な膜厚まで析出させた
後、常温に冷却し、グラファイト製心金を除去し、最終
形状に加工することによってＰＢＮルツボを製造するこ
とができる。
が小さく、側部で吸収係数が大きいＰＢＮルツボの製造
方法について言及する。一般にＰＢＮルツボの製造は、
ＣＶＤ反応による生成物をグラファイト製の型（心金）
上に蒸着させ、その後心金と分離することによってルツ
ボの成形体を得ると言う方法が用いられる。例えば、ハ
ロゲン化ホウ素とアンモニアを原料として１０Ｔｏｒｒ
以下の圧力下、１６００℃〜２０００℃の高温で、所望
とする形状のグラファイト製心金の上に、ＣＶＤ反応に
よって熱分解窒化ホウ素膜を必要な膜厚まで析出させた
後、常温に冷却し、グラファイト製心金を除去し、最終
形状に加工することによってＰＢＮルツボを製造するこ
とができる。
【００１８】ところが、本発明者らによる実験的研究の
結果、ＰＢＮの３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光に
対する透過率、吸収係数が、このＰＢＮのＣＶＤ反応に
よる蒸着時の条件、特に圧力条件に依存することが見出
された。すなわち、ＣＶＤ反応を比較的圧力の高い条件
で行うと、析出するＰＢＮの密度が低くなる傾向があ
り、透過率が上り、吸収係数が下がる。一方、ＣＶＤ反
応を比較的低い圧力の下で行うと、逆の結果となる傾向
があることがわかった。
結果、ＰＢＮの３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光に
対する透過率、吸収係数が、このＰＢＮのＣＶＤ反応に
よる蒸着時の条件、特に圧力条件に依存することが見出
された。すなわち、ＣＶＤ反応を比較的圧力の高い条件
で行うと、析出するＰＢＮの密度が低くなる傾向があ
り、透過率が上り、吸収係数が下がる。一方、ＣＶＤ反
応を比較的低い圧力の下で行うと、逆の結果となる傾向
があることがわかった。
【００１９】このような現象の詳細な理論は不明である
が、比較的高い圧力下でＣＶＤ反応を行うと、できたＰ
ＢＮの密度が低下する傾向にあることから、析出したＰ
ＢＮの一部にガラス化が生じ、その結果３７００ｃｍ-1
〜６５００ｃｍ-1の光に対し透明化が進むものと考えら
れる。
が、比較的高い圧力下でＣＶＤ反応を行うと、できたＰ
ＢＮの密度が低下する傾向にあることから、析出したＰ
ＢＮの一部にガラス化が生じ、その結果３７００ｃｍ-1
〜６５００ｃｍ-1の光に対し透明化が進むものと考えら
れる。
【００２０】この現象を利用することにより、底部での
光の吸収係数を低下させ、また底部と側部とで吸収係数
の差異を生じさせることが可能となる。すなわち、前述
のようにＰＢＮルツボの製造は、減圧下のＣＶＤ反応に
よるため、反応炉内をポンプで吸引しながら原料ガスを
供給することにより行われる。従って、反応炉内は一般
に原料ガス供給側の圧力は高く、ポンプで吸引する側の
圧力は低いという圧力分布となる。よって、ＣＶＤ反応
時に前記グラファイト製心金の配置を、ＰＢＮルツボの
底部に当たる部分を、原料ガスが供給される側、すなわ
ち高圧力側になるようにし、ＰＢＮルツボの開口端部が
ポンプ側、すなわち低圧力側となるようにして蒸着を行
えば、得られるＰＢＮルツボの光の吸収係数を、底部で
小さく、側部で大きいものとすることができる。
光の吸収係数を低下させ、また底部と側部とで吸収係数
の差異を生じさせることが可能となる。すなわち、前述
のようにＰＢＮルツボの製造は、減圧下のＣＶＤ反応に
よるため、反応炉内をポンプで吸引しながら原料ガスを
供給することにより行われる。従って、反応炉内は一般
に原料ガス供給側の圧力は高く、ポンプで吸引する側の
圧力は低いという圧力分布となる。よって、ＣＶＤ反応
時に前記グラファイト製心金の配置を、ＰＢＮルツボの
底部に当たる部分を、原料ガスが供給される側、すなわ
ち高圧力側になるようにし、ＰＢＮルツボの開口端部が
ポンプ側、すなわち低圧力側となるようにして蒸着を行
えば、得られるＰＢＮルツボの光の吸収係数を、底部で
小さく、側部で大きいものとすることができる。
【００２１】特に、底部と側部とで吸収係数の差異を大
きくしたい場合には、底部が配置される位置と側部が配
置される位置との圧力差を大きくすれば良い。従って、
この場合はＣＶＤ反応炉内のいわゆる圧損を大きくし、
圧力分布の勾配を急にする必要がある。これには、原料
ガスの供給量およびポンプの排気能力の調整、ＣＶＤ反
応炉内に邪魔板を設けて、強制的に圧力損失が生じるよ
うにするなど、一般に行われる方法で容易に実施するこ
とができる。
きくしたい場合には、底部が配置される位置と側部が配
置される位置との圧力差を大きくすれば良い。従って、
この場合はＣＶＤ反応炉内のいわゆる圧損を大きくし、
圧力分布の勾配を急にする必要がある。これには、原料
ガスの供給量およびポンプの排気能力の調整、ＣＶＤ反
応炉内に邪魔板を設けて、強制的に圧力損失が生じるよ
うにするなど、一般に行われる方法で容易に実施するこ
とができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例により説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
例により説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。 （実施例、比較例）黒鉛製円筒型ＣＶＤ反応炉内に、グ
ラファイト製の心金を、実施例ではルツボの底部が原料
ガス供給側となるように配置し、比較例ではルツボの開
口端部、すなわち側部が原料ガス供給側となるように配
置した。この場合、ＣＶＤ反応炉は細長い円筒型とし、
炉内の圧力勾配が急になるようにした。これに三塩化ホ
ウ素２Ｌ／ｍｉｎ，アンモニア５Ｌ／ｍｉｎを供給し、
炉の中心における平均圧力２Ｔｏｒｒ、１８５０℃の条
件で反応させて、厚さが０．８〜１．３ｍｍで直径８イ
ンチ、高さ１８０ｍｍのＰＢＮルツボを製造した。この
時、ＣＶＤ反応炉の原料ガス供給側は、約４Ｔｏｒｒ，
排気側は約２Ｔｏｒｒであった。反応終了後、ＰＢＮと
心金を分離し、その後加工を施し直径８インチのＰＢＮ
ルツボを作製した。
ラファイト製の心金を、実施例ではルツボの底部が原料
ガス供給側となるように配置し、比較例ではルツボの開
口端部、すなわち側部が原料ガス供給側となるように配
置した。この場合、ＣＶＤ反応炉は細長い円筒型とし、
炉内の圧力勾配が急になるようにした。これに三塩化ホ
ウ素２Ｌ／ｍｉｎ，アンモニア５Ｌ／ｍｉｎを供給し、
炉の中心における平均圧力２Ｔｏｒｒ、１８５０℃の条
件で反応させて、厚さが０．８〜１．３ｍｍで直径８イ
ンチ、高さ１８０ｍｍのＰＢＮルツボを製造した。この
時、ＣＶＤ反応炉の原料ガス供給側は、約４Ｔｏｒｒ，
排気側は約２Ｔｏｒｒであった。反応終了後、ＰＢＮと
心金を分離し、その後加工を施し直径８インチのＰＢＮ
ルツボを作製した。
【００２４】こうして得られたＰＢＮルツボの底部中
央、側部中央、および開口端部の３７００ｃｍ-1〜６５
００ｃｍ-1における吸光量ＡをＩＲスペクトルメータで
測定し、下記の（２）（３）式から、それぞれ吸光係数
Ｂを求めたところ、表１に示した通りの結果が得られ
た。 吸光量（Ａ）＝Ｌｏｇ10（Ｉo ／Ｉ） ・・・・（２） （ここで、Ｉo は入射光、Ｉは透過光である。） 吸光係数（Ｂ）＝Ａ／ｔ ・・・・（３） （ここで、ｔは厚さである。）
央、側部中央、および開口端部の３７００ｃｍ-1〜６５
００ｃｍ-1における吸光量ＡをＩＲスペクトルメータで
測定し、下記の（２）（３）式から、それぞれ吸光係数
Ｂを求めたところ、表１に示した通りの結果が得られ
た。 吸光量（Ａ）＝Ｌｏｇ10（Ｉo ／Ｉ） ・・・・（２） （ここで、Ｉo は入射光、Ｉは透過光である。） 吸光係数（Ｂ）＝Ａ／ｔ ・・・・（３） （ここで、ｔは厚さである。）
【００２５】
【表１】
【００２６】表１の結果を見れば明らかなように、実施
例のルツボでは、底部の吸収係数がが小さく、逆に側部
では吸収係数が大きいことから、このルツボをＬＥＣ法
に用いれば、底部での輻射熱の透過および、側部から底
部への熱の伝導により、ルツボ内の原料融液の対流が抑
制されることが期待されるのに対し、比較例のルツボで
は、底部、側部ともに吸収係数が大きいので、温度分布
コントロールが難しく、かつ底部からの熱の伝導し難
い、原料融液の対流も激しいものとなる。
例のルツボでは、底部の吸収係数がが小さく、逆に側部
では吸収係数が大きいことから、このルツボをＬＥＣ法
に用いれば、底部での輻射熱の透過および、側部から底
部への熱の伝導により、ルツボ内の原料融液の対流が抑
制されることが期待されるのに対し、比較例のルツボで
は、底部、側部ともに吸収係数が大きいので、温度分布
コントロールが難しく、かつ底部からの熱の伝導し難
い、原料融液の対流も激しいものとなる。
【００２７】次に、上記実施例、比較例で得られたＰＢ
Ｎルツボを使用し、前記図１に示したような装置を用い
て、実際にＬＥＣ法で３インチのＧａＡｓ単結晶を引き
上げてみた。その結果を表２に示した。表２からわかる
ように、特に実施例によるＰＢＮルツボを用いた場合に
は、ほぼ９０％の確率で単結晶化が達成されており、原
料融液の対流が抑制されるため、極めて安定して単結晶
の育成ができた。一方、比較例のＰＢＮルツボを用いた
場合は、温度コントロールが難しく、原料融液の対流も
激しいことから、結晶の成長は極めて不安定で、単結晶
化率の低い結果となった。
Ｎルツボを使用し、前記図１に示したような装置を用い
て、実際にＬＥＣ法で３インチのＧａＡｓ単結晶を引き
上げてみた。その結果を表２に示した。表２からわかる
ように、特に実施例によるＰＢＮルツボを用いた場合に
は、ほぼ９０％の確率で単結晶化が達成されており、原
料融液の対流が抑制されるため、極めて安定して単結晶
の育成ができた。一方、比較例のＰＢＮルツボを用いた
場合は、温度コントロールが難しく、原料融液の対流も
激しいことから、結晶の成長は極めて不安定で、単結晶
化率の低い結果となった。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、底部での輻射熱の透過
性の良いＰＢＮルツボが得られるので、ルツボ内の原料
融液の温度コントロールが容易となり、しかも原料融液
内の対流の抑制をすることができる。従って、これをＬ
ＥＣ法によって、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶の製
造に使用すれば、その単結晶化率を向上させることがで
き、著しく製造効率を上げることができるので、産業界
でのその利用価値はすこぶる高い。
性の良いＰＢＮルツボが得られるので、ルツボ内の原料
融液の温度コントロールが容易となり、しかも原料融液
内の対流の抑制をすることができる。従って、これをＬ
ＥＣ法によって、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶の製
造に使用すれば、その単結晶化率を向上させることがで
き、著しく製造効率を上げることができるので、産業界
でのその利用価値はすこぶる高い。
【図１】ＬＥＣ法の装置の概略断面図である。
【図２】ＬＥＣ法における、原料融液の対流の様子を示
した概念図である。
した概念図である。
１ チャンバ ２ 支持軸 ３ カーボンサセプタ ４ ルツボ ５ 多結晶原料融液 ６ 封止剤融液 ７ ２ゾーンヒータ ８ シャフト ９ 種結晶 １０ 単結晶
Claims (5)
- 【請求項１】 ３７００ｃｍ-1〜６５００ｃｍ-1の光の
吸収係数が、底部で１．７以下であることを特徴とする
熱分解窒化ホウ素ルツボ。 - 【請求項２】 底部における３７００ｃｍ-1〜６５００
ｃｍ-1の光の吸収係数が、側部より０．５以上小さいこ
とを特徴とする熱分解窒化ホウ素ルツボ。 - 【請求項３】 ４７００ｃｍ-1〜５７００ｃｍ-1の光の
吸収係数が、底部で１．７以下であることを特徴とする
熱分解窒化ホウ素ルツボ。 - 【請求項４】 底部における４７００ｃｍ-1〜５７００
ｃｍ-1の光の吸収係数が、側部より０．５以上小さいこ
とを特徴とする熱分解窒化ホウ素ルツボ。 - 【請求項５】 ルツボがＬＥＣ法におけるＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体単結晶製造用であることを特徴とする請求
項１〜４のうちのいずれか一項に記載のルツボ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05232496A JP3724870B2 (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | 熱分解窒化ホウ素ルツボ |
| US08/794,536 US5762865A (en) | 1996-02-15 | 1997-02-03 | Pyrolytic boron nitride crucible |
| DE19705022A DE19705022A1 (de) | 1996-02-15 | 1997-02-10 | Tiegel aus pyrolytischem Bornitrid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05232496A JP3724870B2 (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | 熱分解窒化ホウ素ルツボ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09221384A true JPH09221384A (ja) | 1997-08-26 |
| JP3724870B2 JP3724870B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=12911621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05232496A Expired - Fee Related JP3724870B2 (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | 熱分解窒化ホウ素ルツボ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5762865A (ja) |
| JP (1) | JP3724870B2 (ja) |
| DE (1) | DE19705022A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3758755B2 (ja) * | 1996-08-13 | 2006-03-22 | 信越化学工業株式会社 | 熱分解窒化ホウ素容器およびその製造方法 |
| EP1741807B1 (en) * | 2004-04-27 | 2013-09-25 | Panasonic Corporation | Apparatus for production of crystal of group iii element nitride and process for producing crystal of group iii element nitride |
| US10898949B2 (en) | 2017-05-05 | 2021-01-26 | Glassy Metals Llc | Techniques and apparatus for electromagnetically stirring a melt material |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201607A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-06 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 熱分解窒化ホウ素物品およびその製造方法 |
| US4773852A (en) * | 1985-06-11 | 1988-09-27 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Pyrolytic boron nitride crucible and method for producing the same |
-
1996
- 1996-02-15 JP JP05232496A patent/JP3724870B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-03 US US08/794,536 patent/US5762865A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-10 DE DE19705022A patent/DE19705022A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3724870B2 (ja) | 2005-12-07 |
| DE19705022A1 (de) | 1997-08-21 |
| US5762865A (en) | 1998-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101979130B1 (ko) | 금속 도가니에 담겨진 용융물로부터 베타 상의 산화 갈륨 단결정을 성장시키는 방법 | |
| CN102758249A (zh) | 一种无色刚玉单晶的制备方法 | |
| KR20120083333A (ko) | 조절된 압력하에 헬륨을 사용하는 고온 처리 방법 | |
| CN108624963A (zh) | 一种用于pvt法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺 | |
| CN110484965A (zh) | 一种氧化镓晶体及其生长方法和生长装置 | |
| JP2005519837A (ja) | 単結晶第ｉｉ−ｖｉ族および第ｉｉｉ−ｖ族化合物の成長装置 | |
| JP2004189549A (ja) | 窒化アルミニウム単結晶の製造方法 | |
| JP3724870B2 (ja) | 熱分解窒化ホウ素ルツボ | |
| JP3758755B2 (ja) | 熱分解窒化ホウ素容器およびその製造方法 | |
| TW202022178A (zh) | 一種晶體生長爐的導流筒和晶體生長爐 | |
| KR20200100256A (ko) | 질화알루미늄 단결정의 제조장치 및 그 제조방법 | |
| JPH10259100A (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| CN209493651U (zh) | 一种氟化钙单晶加工用加热器 | |
| KR100530889B1 (ko) | 실리콘 카바이드 단결정 제조용 흑연 도가니 | |
| CN111197181B (zh) | 一种高纯度超薄碳化硅衬底制备方法 | |
| JP3717562B2 (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| US20220002902A1 (en) | Heat shield device for insulating heat and smelting furnace | |
| US20220002901A1 (en) | Heat shield device and smelting furnace | |
| WO2022249614A1 (ja) | 単結晶製造装置 | |
| JP4778150B2 (ja) | ＺｎＴｅ系化合物半導体単結晶の製造方法およびＺｎＴｅ系化合物半導体単結晶 | |
| JPH069025Y2 (ja) | 化合物半導体単結晶製造装置 | |
| JPS62123095A (ja) | 低転位密度ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| JPH04198084A (ja) | 半導体単結晶引上用底着き防止治具 | |
| JP3247838B2 (ja) | 熱分解窒化ほう素ルツボ及びその製造方法 | |
| JP3614282B2 (ja) | 熱分解窒化ホウ素容器およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050301 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050831 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050920 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080930 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110930 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140930 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |