JPH10182277A - 単結晶製造装置及びそれを用いた単結晶製造方法 - Google Patents

単結晶製造装置及びそれを用いた単結晶製造方法

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JPH10182277A
JPH10182277A JP34151696A JP34151696A JPH10182277A JP H10182277 A JPH10182277 A JP H10182277A JP 34151696 A JP34151696 A JP 34151696A JP 34151696 A JP34151696 A JP 34151696A JP H10182277 A JPH10182277 A JP H10182277A
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JP
Japan
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single crystal
susceptor
crucible
seed holding
lower shaft
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Pending
Application number
JP34151696A
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English (en)
Inventor
Seiji Mizuniwa
清治 水庭
Michinori Wachi
三千則 和地
Masaya Itani
賢哉 井谷
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で、るつぼ形状及び雰囲気に限定される
ことなく、かつ、シード保持部から下方向への熱の流れ
が良好な単結晶製造装置及びそれを用いた単結晶製造方
法を提供するものである。 【解決手段】 るつぼ2底の肩部2aを支持すると共
に、るつぼ2下部の突出部であるシード保持部2bを収
容するサセプタ3とヒータ7を備えた垂直ブリッジマン
法による単結晶製造装置において、上記サセプタ3に、
そのサセプタ3を昇降自在に支持すると共に、上記シー
ド保持部2bの下端と常時接触すべく上記サセプタ3に
対して微小上下動可能に下軸4を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体の単
結晶製造装置及び単結晶製造方法に係り、特に、GaA
sの単結晶製造装置及びそれを用いた単結晶製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】垂直ブリッジマン法(VB法とVGF
(vertical gradient freeze)法とがあるが、総括して
以下、VB法と呼ぶ)で、GaAsなどの化合物半導体
単結晶を成長させる時に、るつぼ(一般的に、PBNや
石英ガラス製)をるつぼ保持治具であるサセプタでどの
ように保持するかが大きな問題となっている。
【0003】従来の垂直ブリッジマン法による単結晶製
造装置の縦断面図を図2に示す。
【0004】図2に示すように、従来の単結晶製造装置
11は、るつぼ(例えば、PBNるつぼ)12底の肩部
12aを支持すると共に、るつぼ12下部の突出部であ
るシード保持部12bを収容するサセプタ13と、その
サセプタ13を囲繞するように設けられたヒータ17を
備えている。
【0005】るつぼ12中に、種結晶(以下、シードと
呼ぶ)18、単結晶原料(例えば、GaAs)15a、
および液体封止剤(B2 3 )16を装填する。次に、
単結晶製造装置11の雰囲気をN2 ガスで置換する。そ
の後、ヒータ17を用いて昇温し、るつぼ12中の単結
晶原料15aを溶解すると共に、サセプタ13全体を上
下動して単結晶15bを成長させる。
【0006】この時、図2に示したように、サセプタ1
3は単結晶原料15aなどを装填したるつぼ12底の肩
部12aを支持することが多い(特公平7−33303
号、US4,404,172等参照)。
【0007】単結晶15bの成長し易さを考慮すると、
るつぼ12のシード保持部12bをサセプタ13で支持
し、シード保持部12bから下方向への熱の流れを多く
した方が理想的である。しかし、細いシード18を使用
することが多いVB法において、るつぼ12の全重量を
シード保持部12bのみで支える方法は、るつぼ12の
破損を生じるおそれがあり、生産効率上好ましくない。
【0008】また、るつぼ12底の肩部12aとシード
保持部12bの2箇所で、るつぼ12の全重量を支える
方法もあるが、るつぼ12の寸法を精密に仕上げること
は非常に難しく、仮に精密に仕上げることができたとし
ても今度は非常に高価なものとなってしまう。
【0009】ここで、一つの解決策として、サセプタ1
3とシード保持部12bの隙間にGaを充填しておき、
シード保持部12bから下方向への熱流を増加させる方
法が考えられている(特開平7−291781号公
報)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Gaを
使用するこの方法においては、次のような問題がある。
【0011】 Gaが高価である。
【0012】 酸化性ガス雰囲気中では使用すること
ができない。
【0013】そこで本発明は、上記課題を解決し、安価
で、るつぼ形状及び雰囲気に限定されることなく、か
つ、シード保持部から下方向への熱の流れが良好な単結
晶製造装置及びそれを用いた単結晶製造方法を提供する
ことにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、るつぼ底の肩部を支持すると共
に、るつぼ下部の突出部であるシード保持部を収容する
サセプタを備えた垂直ブリッジマン法による単結晶製造
装置において、上記サセプタに、そのサセプタを昇降自
在に支持すると共に、上記シード保持部の下端と常時接
触すべく上記サセプタに対して微小上下動可能に下軸を
設けたものである。
【0015】請求項2の発明は、上記サセプタと上記下
軸は、ネジにより微小上下動可能に螺合して接続する請
求項1記載の単結晶製造装置である。
【0016】請求項3の発明は、るつぼ底の肩部を支持
すると共に、るつぼ下部の突出部であるシード保持部を
収容するサセプタとヒータとを備えた垂直ブリッジマン
法による単結晶製造方法において、上記サセプタに、そ
のサセプタを昇降自在に支持すると共に、上記シード保
持部の下端と常時接触すべく上記サセプタに対して微小
上下動可能に下軸を設け、上記シード保持部の下端と上
記下軸の上端の接触部より、そのシード保持部の熱をそ
の下軸を通して逃がしつつ単結晶成長を行うものであ
る。
【0017】以上の構成によれば、るつぼ底の肩部を支
持すると共に、るつぼ下部の突出部であるシード保持部
を収容するサセプタを備えた垂直ブリッジマン法による
単結晶製造装置において、上記サセプタに、そのサセプ
タを昇降自在に支持すると共に、上記シード保持部の下
端と常時接触すべく上記サセプタに対して微小上下動可
能に下軸を設けたため、安価で、るつぼ形状及び雰囲気
に限定されることなく、かつ、シード保持部から下方向
への熱の流れが良好な単結晶製造装置を得ることができ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0019】本発明の垂直ブリッジマン法による単結晶
製造装置の縦断面図を図1に示す。
【0020】図1に示すように、本発明の単結晶製造装
置1は、るつぼ2底の肩部2aを支持すると共に、るつ
ぼ2下部の突出部であるシード保持部2bを収容するサ
セプタ3を設け、そのサセプタ3に、そのサセプタ3を
昇降自在に支持すると共に、シード保持部2bの下端と
常時接触すべくサセプタ3に対して微小上下動可能に下
軸4を設け、るつぼ2およびサセプタ3全体を囲繞する
ようにヒータ7を設けたものである。サセプタ3と下軸
4は、サセプタネジ部3aと下軸ネジ部4bにより微小
上下動可能に螺合して接続されている。
【0021】次に、本発明の方法を説明する。
【0022】上記のように構成された単結晶製造装置1
のサセプタネジ部3aと下軸ネジ部4bにおいて、下軸
4を回転させることにより、下軸4がサセプタ3に対し
て微小上下動する。これによって、サセプタ3に対する
下軸4の相対位置が調節され、下軸4の上端が、るつぼ
2下部のシード保持部2bの下端と接触する。
【0023】次に、るつぼ2中に、シード8、単結晶原
料(例えば、GaAs)5a、および液体封止剤(例え
ば、B2 3 )6を装填し、単結晶製造装置1の雰囲気
をN2 ガスで置換する。その後、ヒータ7を用いて所定
の温度に昇温してるつぼ2中の単結晶原料5を溶解する
と共に、下軸4を所定の速度で降下させることによって
サセプタ3全体が下動し、単結晶5bが成長する。
【0024】本発明においては、るつぼ2の略全重量
を、サセプタ3がるつぼ2底の肩部2aを支えることに
よって支持している。また、下軸4が回転することによ
り下軸4が微小上下動し、サセプタ3に対する下軸4の
相対位置を調節し、下軸4の上端が、るつぼ2下部のシ
ード保持部2bの下端と常時接触している。
【0025】このため、るつぼ2のシード保持部2bが
折れるおそれはない。また、るつぼ2の形状(寸法)に
ばらつきがあっても、下軸4の上端が、るつぼ2下部の
シード保持部2bの下端と常に接触できるため、シード
保持部2bの熱が下軸4を通して逃げることができ、成
長速度を必要以上に遅くしなくても高収率で単結晶5b
を成長させることができる。
【0026】本発明においては、LE−VB法を用い、
2 雰囲気中で単結晶5bを成長させているが、るつぼ
2全体を石英アンプルに封入し、大気雰囲気中で単結晶
成長を行うVB法においても適用できることは言うまで
もない。
【0027】また、本発明においては、単結晶としてG
aAsの例を挙げているが、特に限定するものではな
く、GaAs以外の化合物半導体にも適用することがで
きることは言うまでもない。
【0028】
【実施例】
(実施例)図1に示した構造の単結晶製造装置におい
て、るつぼとしてPBNるつぼを用い、そのPBNるつ
ぼの中にシード、単結晶原料としてGaAs多結晶を
3,000g、および液体封止剤としてB2 3 を装填
する。
【0029】次に、雰囲気をN2 ガスで置換し、その
後、グラファイトヒータで加熱を行う。グラファイトヒ
ータの加熱によってPBNるつぼ内の温度を昇温させ、
GaAs原料全体を溶解し、シード付を行う。
【0030】その後、下軸を3mm/hrの速度で降下
させ、GaAs単結晶を成長させる。PBNるつぼ内の
全体が固化した後、100℃/hrの速度で室温まで冷
却し、GaAs単結晶を取り出した。
【0031】(比較例)図2に示した構造の単結晶製造
装置において、るつぼとしてPBNるつぼを用い、その
PBNるつぼの中にシード、単結晶原料としてGaAs
多結晶を3,000g、および液体封止剤としてB2
3 を装填する。その後、実施例と同様にしてGaAs単
結晶を取り出した。
【0032】実施例および比較例のGaAs単結晶を、
同一条件で各々10本作製する。
【0033】実施例におけるGaAs単結晶において
は、10本中8本が単結晶であった。また、断面のスト
ライエーションを観察したところ、全体に平面か、やや
凸面であり、単結晶成長条件として安定していることが
うかがえた。
【0034】これに対して、比較例におけるGaAs単
結晶においては、単結晶は10本中3本しかなく、ま
た、断面のストライエーションを観察したところ、全体
にやや凹面であった。特に、シード付からPBNるつぼ
底の肩部にかけて凹面が明確であり、この部分で多結晶
化することが多いことがわかった。
【0035】すなわち、本発明の単結晶製造方法によれ
ば、常時、シード保持部の下端が下軸の上端と接触で
き、シード保持部の熱を下軸を通して下方へ逃がしてい
るため、従来の単結晶製造方法と比較して、成長速度を
速くしても(3mm/hr)高収率で単結晶を成長させ
ることができる。
【0036】また、固液界面の形状は、単結晶成長速度
を3mm/hrから1.5mm/hrと遅くすることに
より改善されることもわかった。
【0037】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0038】(1) サセプタに、そのサセプタを昇降
自在に支持すると共に、サセプタに対して微小上下動可
能な下軸を設けているため、るつぼ形状(寸法)に限定
されることなく、シード保持部の下端と下軸の上端が常
に接触でき、単結晶成長時におけるシード保持部からの
熱の流れ(逃げ)が良好となる。
【0039】(2) 単結晶成長時におけるシード保持
部からの熱の流れが良好なため、単結晶成長速度を必要
以上に遅くしなくても高収率で単結晶を得ることができ
る。
【0040】(3) 単結晶成長時におけるシード保持
部から熱を流す際にGaなどの媒体を用いないため、単
結晶成長時の雰囲気を限定されることもなく、かつ、安
価に単結晶を成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の垂直ブリッジマン法による単結晶製造
装置の縦断面図である。
【図2】従来の垂直ブリッジマン法による単結晶製造装
置の縦断面図である。
【符号の説明】
2 るつぼ 2a 肩部 2b シード保持部 3 サセプタ 3a サセプタネジ部 4 下軸 4a 下軸ネジ部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 るつぼ底の肩部を支持すると共に、るつ
    ぼ下部の突出部であるシード保持部を収容するサセプタ
    を備えた垂直ブリッジマン法による単結晶製造装置にお
    いて、上記サセプタに、そのサセプタを昇降自在に支持
    すると共に、上記シード保持部の下端と常時接触すべく
    上記サセプタに対して微小上下動可能に下軸を設けたこ
    とを特徴とする単結晶製造装置。
  2. 【請求項2】 上記サセプタと上記下軸は、ネジにより
    微小上下動可能に螺合して接続する請求項1記載の単結
    晶製造装置。
  3. 【請求項3】 るつぼ底の肩部を支持すると共に、るつ
    ぼ下部の突出部であるシード保持部を収容するサセプタ
    とヒータとを備えた垂直ブリッジマン法による単結晶製
    造方法において、上記サセプタに、そのサセプタを昇降
    自在に支持すると共に、上記シード保持部の下端と常時
    接触すべく上記サセプタに対して微小上下動可能に下軸
    を設け、上記シード保持部の下端と上記下軸の上端の接
    触部より、そのシード保持部の熱をその下軸を通して逃
    がしつつ単結晶成長を行うことを特徴とする単結晶製造
    方法。
JP34151696A 1996-12-20 1996-12-20 単結晶製造装置及びそれを用いた単結晶製造方法 Pending JPH10182277A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105239149A (zh) * 2014-06-03 2016-01-13 长春理工大学 下降法生长晶体坩埚底部籽晶的装夹方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105239149A (zh) * 2014-06-03 2016-01-13 长春理工大学 下降法生长晶体坩埚底部籽晶的装夹方法及装置
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