JPH10245300A - Production apparatus for compound semiconductor single crystal and production - Google Patents

Production apparatus for compound semiconductor single crystal and production

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JPH10245300A
JPH10245300A JP4778397A JP4778397A JPH10245300A JP H10245300 A JPH10245300 A JP H10245300A JP 4778397 A JP4778397 A JP 4778397A JP 4778397 A JP4778397 A JP 4778397A JP H10245300 A JPH10245300 A JP H10245300A
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JP
Japan
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reflector
crystal
single crystal
compound semiconductor
semiconductor single
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JP4778397A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Inoue
孝行 井上
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LEC apparatus capable of growing a crystal in a high monocrystallization ratio. SOLUTION: A reflector 100 having an emissivity higher than 0.4 obtained by coating the underside of a refractor with a high-emissivity member 100 is liftably installed above a crystal pulling up space in a high pressure container 5. The reflector 100 is set at the optimum position according to the objective length of the crystal to be pulled up and then crystal is pulled up.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体単結
晶の製造技術に関し、特に液体封止チョクラルスキー
(LEC)法により化合物半導体単結晶を製造する際に
使用される製造装置の改良及びその製造装置を用いた製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for manufacturing a compound semiconductor single crystal, and more particularly to an improvement of a manufacturing apparatus used for manufacturing a compound semiconductor single crystal by a liquid-sealed Czochralski (LEC) method and its improvement. The present invention relates to a manufacturing method using a manufacturing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAsやInPなどのIII −V族化合
物半導体の単結晶を製造する方法として、原料と封止剤
とを入れたるつぼをヒータにより加熱し、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引き上げる
ことにより単結晶を育成するLEC法が知られている。
このLEC法は不活性ガスによる高圧雰囲気下で行なわ
れるため、従来、その製造装置においては、ステンレス
製の水冷ジャケット構造をした高圧容器内にヒータやる
つぼなどが納められている。
2. Description of the Related Art As a method of manufacturing a single crystal of a III-V compound semiconductor such as GaAs or InP, a crucible containing a raw material and a sealant is heated by a heater, and a seed crystal is brought into contact with the surface of the raw material melt. There is known an LEC method for growing a single crystal by gradually pulling it while rotating it.
Since the LEC method is performed in a high-pressure atmosphere using an inert gas, a heater, a crucible, and the like are conventionally housed in a high-pressure container having a water-cooled jacket structure made of stainless steel in the manufacturing apparatus.

【0003】このようなLEC装置の一つとして、本出
願人は、高圧容器の少なくとも天井部分の内面を、グラ
ファイト(G)、窒化ホウ素(BN)、窒化ホウ素コー
トグラファイト、パイログラファイト、窒化シリコン
(SiN)及び炭化シリコン(SiC)よりなる輻射率
が0.4よりも高い群から選ばれた1または2以上の物
質により被覆処理してなる単結晶製造装置について、先
に出願した(特開平8−73295号)。この先願に係
る製造装置によれば、高圧容器の少なくとも天井部分の
内面の輻射率が、それまでの製造装置における高圧容器
の天井部分の輻射率である0.4よりも高いため、それ
までの製造装置に比べて結晶上方における吸熱能力が高
まり、結晶の育成長が長くなってもその結晶を通って十
分な熱量が放熱されるので、固液界面の形状が理想的な
下凸状に保たれる。従って、引き上げられた結晶の直胴
部が途中から多結晶化したり、肩部や直胴部に双晶が入
ったりして、単結晶化率が低下するというそれまでの問
題点を解決できる、という効果が得られる。
As one of such LEC apparatuses, the present applicant has disclosed that at least the inner surface of the ceiling portion of a high-pressure vessel is made of graphite (G), boron nitride (BN), boron nitride-coated graphite, pyrographite, silicon nitride (silicon nitride). A single crystal manufacturing apparatus which is coated with one or two or more substances selected from the group consisting of SiN) and silicon carbide (SiC) having an emissivity higher than 0.4 has been filed earlier (Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-208,1992). -73295). According to the manufacturing apparatus according to this prior application, the emissivity of at least the inner surface of the ceiling portion of the high-pressure vessel is higher than 0.4, which is the emissivity of the ceiling portion of the high-pressure vessel in the manufacturing apparatus up to that time. The heat absorption capacity above the crystal is higher than that of the manufacturing equipment, and sufficient heat is radiated through the crystal even if the growth length of the crystal is longer, so that the shape of the solid-liquid interface is maintained in an ideal downward convex shape. Dripping. Therefore, the straight body of the pulled crystal can be polycrystallized in the middle, or twins can enter the shoulder and the straight body, and the problem of the single crystal rate can be reduced. The effect is obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、我々の
その後の研究により、高圧容器の天井部分の内面を、上
記列挙した物質で被覆するのが困難であるばかりでな
く、繰り返し使用できない等の問題があり、上記先願技
術は実用的でないことがわかった。
However, according to our subsequent studies, it has been found that not only is it difficult to coat the inner surface of the ceiling of the high-pressure vessel with the above-listed substances, but also that it cannot be used repeatedly. Yes, the above prior art was found to be impractical.

【0005】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、高い単結晶化率でもって結
晶育成を行うことができるLEC装置を容易に実現する
ことにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to easily realize an LEC apparatus capable of growing a crystal with a high single crystallization ratio.

【0006】また、本発明の他の目的は、そのようなL
EC装置を用いることにより、単結晶化率の高い結晶製
造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide such an L
An object of the present invention is to provide a method for producing a crystal having a high single crystallization ratio by using an EC device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る単結晶製造装置は、原料と必要に応じ
て封止剤とを入れたるつぼを高圧容器内に設置し、該高
圧容器内に設けられたヒータにより加熱して前記原料及
び前記封止材を溶融させ、種結晶を原料融液表面に接触
させて徐々に引き上げることにより単結晶を育成する際
に使用される製造装置において、前記高圧容器内の結晶
引上げ空間の上に昇降可能なリフレクタが設けられてお
り、該リフレクタは、高圧容器の内周面近傍から該高圧
容器の中心軸線に向かって高くなるように傾斜している
とともに、該リフレクタの少なくとも下面は、輻射率が
0.4よりも高くなっているようにしたものである。従
って、上記特開平8−73295号の先願技術と同様
に、従来の製造装置に比べて結晶上方における吸熱能力
が高まり、結晶の育成長が長くなってもその結晶を通っ
て十分な熱量が放熱されるので、固液界面の形状が理想
的な下凸状に保たれ、高い単結晶化率が得られる。ま
た、結晶とリフレクタの距離は短ければ、結晶とリフレ
クタとの立体角(以下、輻射立体角と言う)は大きくな
るので輻射による放熱は大きくなる。従って、結晶の育
成に従い、結晶とリフレクタの距離を調整することで、
理想的な下凸状の固液界面形状が得られる。そして、本
願発明によれば、そのような高い単結晶化率が得られる
ような単結晶製造装置を上記先願技術よりも容易に実現
できる。
In order to achieve the above object, a single crystal manufacturing apparatus according to the present invention comprises a crucible containing a raw material and, if necessary, a sealant is placed in a high-pressure vessel. A manufacturing apparatus used for growing a single crystal by heating a heater provided in a vessel to melt the raw material and the sealing material, bringing a seed crystal into contact with the surface of the raw material melt, and gradually pulling the seed crystal. In the above, a reflector that can be raised and lowered is provided above the crystal pulling space in the high-pressure vessel, and the reflector is inclined so as to increase from near the inner peripheral surface of the high-pressure vessel toward the central axis of the high-pressure vessel. In addition, at least the lower surface of the reflector has an emissivity higher than 0.4. Therefore, as in the prior art of Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-73295, the heat absorption capacity above the crystal is increased as compared with the conventional manufacturing apparatus, and even if the growth length of the crystal becomes long, a sufficient amount of heat passes through the crystal. Since the heat is dissipated, the shape of the solid-liquid interface is kept in an ideal downward convex shape, and a high single crystallization ratio can be obtained. In addition, if the distance between the crystal and the reflector is short, the solid angle between the crystal and the reflector (hereinafter referred to as a radiation solid angle) increases, so that the radiation by radiation increases. Therefore, by adjusting the distance between the crystal and the reflector according to the growth of the crystal,
An ideal downward convex solid-liquid interface shape is obtained. According to the present invention, a single crystal manufacturing apparatus capable of obtaining such a high single crystallization ratio can be realized more easily than the prior application.

【0008】この発明において、前記リフレクタの少な
くとも下面の輻射率は、好ましくは0.7以上であり、
より好ましくは0.8以上であるとよい。少なくともそ
の下面の輻射率が0.7以上であればより安定して高い
単結晶化率が得られ、またその輻射率が0.8以上であ
れば、より一層安定して高い単結晶化率が得られる。
[0008] In the present invention, the emissivity of at least the lower surface of the reflector is preferably 0.7 or more,
More preferably, it is good to be 0.8 or more. If the emissivity of at least the lower surface is at least 0.7, a more stable high single crystallization rate can be obtained, and if the emissivity is at least 0.8, a more stable high single crystallization rate can be obtained. Is obtained.

【0009】また、前記リフレクタの少なくとも下面
は、グラファイト、窒化ホウ素、窒化ホウ素コートグラ
ファイト、パイログラファイト、窒化シリコン及び炭化
シリコンよりなる群から選ばれた1または2以上の物質
により被覆処理されていてもよい。それらの物質は何れ
も従来リフレクタに用いられていたステンレスよりも輻
射率が高いので、高い単結晶化率が得られる。
[0009] At least the lower surface of the reflector may be coated with one or more substances selected from the group consisting of graphite, boron nitride, boron nitride-coated graphite, pyrographite, silicon nitride and silicon carbide. Good. Each of these substances has a higher emissivity than stainless steel conventionally used for reflectors, so that a high single crystallization rate can be obtained.

【0010】さらに、前記リフレクタは、その内部に通
された冷却水により冷却されていてもよい。そうすれ
ば、引き上げられた結晶の上方における吸熱能力がより
一層高まり、より高い単結晶化率が得られる。
Further, the reflector may be cooled by cooling water passed through the inside of the reflector. Then, the heat absorption capacity above the pulled crystal is further increased, and a higher single crystallization ratio is obtained.

【0011】さらにまた、前記リフレクタの水平に対す
る傾斜角は、10°以上35°以下であるとよい。その
理由は、リフレクタの傾斜角が10°未満では、輻射立
体角の減少により冷却能力が低下し、長尺の単結晶を高
い歩留りで得られないからであり、一方、35°を超え
ると、ガス対流に乱れが生じ、るつぼ中の融液の温度揺
らぎが大きくなって好ましくないからである。
Further, the angle of inclination of the reflector with respect to the horizontal is preferably 10 ° or more and 35 ° or less. The reason is that if the inclination angle of the reflector is less than 10 °, the cooling capacity is reduced due to a decrease in the radiation solid angle, and a long single crystal cannot be obtained at a high yield. This is because the gas convection is disturbed, and the temperature fluctuation of the melt in the crucible becomes large, which is not preferable.

【0012】また、上記目的を達成するため、本発明に
係る単結晶製造方法は、上述した単結晶製造装置を用
い、原料と必要に応じて封止剤とを入れたるつぼを高圧
容器内に設置し、該高圧容器内に設けられたヒータによ
り加熱して前記原料及び前記封止材を溶融させ、種結晶
を原料融液表面に接触させて徐々に引き上げることによ
り単結晶を育成するにあたって、予めリフレクタの最適
高さ位置を求めておき、該リフレクタを昇降させて前記
最適高さ位置に合わせてから結晶の引上げを開始するよ
うにしたものである。従って、引き上げる結晶の長さに
合わせてリフレクタの高さ位置を変えることができるの
で、目標とする結晶長に応じて結晶上方の吸熱能力を最
適に設定することができ、高い単結晶化率でもって結晶
育成を行うことができる。
Further, in order to achieve the above object, a method for producing a single crystal according to the present invention uses the above-described apparatus for producing a single crystal, and places a crucible containing raw materials and a sealant as necessary in a high-pressure vessel. In order to grow a single crystal by installing and melting the raw material and the encapsulant by heating with a heater provided in the high-pressure vessel, and gradually pulling the seed crystal in contact with the surface of the raw material melt, The optimum height position of the reflector is determined in advance, and the reflector is moved up and down to match the optimum height position before pulling up the crystal. Therefore, since the height position of the reflector can be changed according to the length of the crystal to be pulled, the heat absorption capacity above the crystal can be optimally set according to the target crystal length, and the single crystallinity can be increased. Thus, crystal growth can be performed.

【0013】この発明において、結晶引上げ中に、前記
リフレクタを昇降させるようにしてもよい。そうすれ
ば、引き上げられた結晶を介してなされる結晶上方にお
ける放熱の程度を、随時最適に保つことができるので、
より高い単結晶化率でもって結晶育成を行うことができ
る。
In the present invention, the reflector may be moved up and down while the crystal is being pulled. Then, the degree of heat radiation above the crystal through the pulled crystal can be kept optimal at any time.
Crystal growth can be performed with a higher single crystallization ratio.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明に係る単結晶製造装置の一
例を図1に基づいて以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a single crystal manufacturing apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG.

【0015】図1には、本発明の実施に使用される単結
晶引上げ炉が示されている。密閉型の高圧容器5内に
は、天井から昇降可能に垂下されたリフレクタ100が
設けられている。このリフレクタ100の下面の輻射率
は、0.4よりも高くなっている。
FIG. 1 shows a single crystal pulling furnace used for carrying out the present invention. A reflector 100 suspended from the ceiling so as to be able to move up and down is provided in the sealed high-pressure container 5. The emissivity of the lower surface of the reflector 100 is higher than 0.4.

【0016】また、高圧容器5内には、略円筒状のヒー
タ1が配設されており、このヒータ1の中央にはるつぼ
2が配置される。そして、このるつぼ2中には、原料融
液3が入れられ、該融液3の上面は例えばB2 3 から
なる液体封止剤4で覆われる。ヒータ1の外側には保温
材10が配設されている。また、るつぼ2は、サセプタ
6を介してるつぼ支持軸7により回転及び上下動可能に
支持されている。るつぼ2の上方からは、高圧容器5内
に結晶引上げ軸8が回転及び上下動可能に垂下されてお
り、この結晶引上げ軸8の下端に種結晶9を保持して、
るつぼ2中の原料融液3の表面に接触させることができ
るようになっている。そして、原料融液3の表面に接触
させた種結晶9を徐々に引き上げることにより、単結晶
11が引き上げられる。
A substantially cylindrical heater 1 is disposed in the high-pressure vessel 5, and a crucible 2 is disposed at the center of the heater 1. The raw material melt 3 is placed in the crucible 2, and the upper surface of the melt 3 is covered with a liquid sealant 4 made of, for example, B 2 O 3 . A heat insulating material 10 is provided outside the heater 1. The crucible 2 is supported by a crucible support shaft 7 via a susceptor 6 so as to be rotatable and vertically movable. From above the crucible 2, a crystal pulling shaft 8 is suspended in the high-pressure vessel 5 so as to be able to rotate and move up and down. A seed crystal 9 is held at the lower end of the crystal pulling shaft 8,
It can be brought into contact with the surface of the raw material melt 3 in the crucible 2. Then, the single crystal 11 is pulled up by gradually pulling the seed crystal 9 in contact with the surface of the raw material melt 3.

【0017】前記リフレクタ100は、例えば、リフレ
クタ100の、高圧容器5の内周面に近接する円形の周
縁から、結晶引上げ軸8が貫通する中心に向かって、傘
状に高くなるように傾斜している。その傾斜角θは、水
平に対して10°以上35°以下である。その理由は、
傾斜角θが下限値に満たないと、冷却能力が低下し、十
分に高い単結晶化率が得られないからであり、一方、上
限値を超えると、ガス対流に乱れが生じ、るつぼ中の融
液の温度揺らぎが大きくなって好ましくないからであ
る。
The reflector 100 is, for example, inclined from the circular periphery of the reflector 100 close to the inner peripheral surface of the high-pressure vessel 5 toward the center through which the crystal pulling shaft 8 penetrates so as to be umbrella-shaped. ing. The inclination angle θ is not less than 10 ° and not more than 35 ° with respect to the horizontal. The reason is,
If the inclination angle θ is less than the lower limit, the cooling capacity is reduced, and a sufficiently high single crystallization rate cannot be obtained.On the other hand, if the upper limit is exceeded, gas convection is disturbed, and the temperature in the crucible is increased. This is because the temperature fluctuation of the melt becomes large, which is not preferable.

【0018】そして、リフレクタ100の傾斜した下面
には、例えば上記輻射率(0.4より高く、好ましくは
0.7以上、より好ましくは0.8以上)の高輻射率部
材110が被覆処理されている。
The inclined lower surface of the reflector 100 is coated with a high emissivity member 110 having, for example, the above emissivity (higher than 0.4, preferably 0.7 or higher, more preferably 0.8 or higher). ing.

【0019】また、リフレクタ100は、図示省略した
動力装置により上下に移動可能になっているとともに、
任意の高さ位置で静止できるようになっている。
The reflector 100 can be moved up and down by a power unit (not shown).
It can be stopped at any height.

【0020】また、リフレクタ100は、特に図示しな
いが、その内部に通された冷却水により冷却されてい
る。従って、上述したように高輻射率部材110が低温
のリフレクタ100の下面に密着されていることによっ
て、冷却による低温と高輻射率との相乗効果により結晶
上方における輻射熱交換の能力が大きくなり、育成結晶
11からの放熱が効率良く起こる。それによって、育成
結晶11と原料融液3との固液界面の形状が常時下凸状
に保たれ、高い単結晶化率でもって長尺の単結晶を成長
させることが可能となる。
Although not particularly shown, the reflector 100 is cooled by cooling water passed therein. Therefore, as described above, since the high emissivity member 110 is in close contact with the lower surface of the low temperature reflector 100, the synergistic effect of the low temperature and high emissivity due to cooling increases the ability of radiant heat exchange above the crystal, and Heat radiation from crystal 11 occurs efficiently. Thereby, the shape of the solid-liquid interface between the grown crystal 11 and the raw material melt 3 is always kept in a downward convex shape, and it becomes possible to grow a long single crystal with a high single crystallization ratio.

【0021】高輻射率部材110は、例えば、グラファ
イト、窒化ホウ素、窒化ホウ素コートグラファイト、パ
イログラファイト、窒化シリコン、炭化シリコンなどで
ある。これらの物質は、リフレクタ100の下面形状に
合わせてシート状に成形され、その下面に密着して貼着
されることによりその下面を被覆処理している。或は、
それらの物質をコーティングやプレーティングなどによ
りリフレクタ100の下面に被覆処理してもよい。
The high emissivity member 110 is, for example, graphite, boron nitride, boron nitride coated graphite, pyrographite, silicon nitride, silicon carbide, or the like. These materials are formed into a sheet shape according to the shape of the lower surface of the reflector 100, and are adhered to the lower surface so as to cover the lower surface. Or,
These materials may be coated on the lower surface of the reflector 100 by coating, plating, or the like.

【0022】ここで、高輻射率部材110の輻射率は、
上述したように0.4よりも高ければ結晶上方における
吸熱能力の向上という所望の効果が得られるが、好まし
くは0.7以上であり、より好ましくは0.8以上であ
るのが妥当である。その理由は、結晶上方における吸熱
能力が一段と優れるからである。なお、グラファイト、
窒化ホウ素、窒化ホウ素コートグラファイト、パイログ
ラファイト、窒化シリコン、炭化シリコンの各輻射率
は、いずれも約0.9である。
Here, the emissivity of the high emissivity member 110 is
As described above, if it is higher than 0.4, a desired effect of improving the heat absorption capacity above the crystal can be obtained, but it is preferably 0.7 or more, and more preferably 0.8 or more. . The reason is that the heat absorption capacity above the crystal is much better. In addition, graphite,
The emissivity of each of boron nitride, boron nitride-coated graphite, pyrographite, silicon nitride, and silicon carbide is about 0.9.

【0023】上記構成の製造装置を用いて結晶育成を行
う場合には、結晶引上げ開始前に、まず、リフレクタ1
00を昇降させて、育成しようとする結晶の目標長さに
応じた最適な高さにリフレクタ100を位置させる。そ
の後、通常通りLEC法により結晶の引上げを行う。な
お、育成する結晶長に応じた、リフレクタの最適高さ位
置については、予め種々の長さの結晶の育成実験を行
い、その結果から求めておく。
When a crystal is grown using the manufacturing apparatus having the above-described structure, the reflector 1 is first set before starting the crystal pulling.
The reflector 100 is moved up and down to position the reflector 100 at an optimum height according to the target length of the crystal to be grown. Thereafter, the crystal is pulled by the LEC method as usual. The optimum height position of the reflector according to the crystal length to be grown is determined in advance by conducting experiments for growing crystals of various lengths.

【0024】上記実施形態によれば、リフレクタ100
の下面に高輻射率部材110を被覆処理したため、結晶
上方における吸熱能力が高まり、引き上げられた結晶を
通って十分な熱量が放熱されるので、固液界面の形状が
理想的な下凸状に保たれ、高い単結晶化率が得られる。
また、そのような製造装置が容易に実現される。
According to the above embodiment, the reflector 100
Since the lower emissive member 110 is coated with the high emissivity member 110, the heat absorption capacity above the crystal is increased, and a sufficient amount of heat is radiated through the pulled crystal, so that the shape of the solid-liquid interface becomes an ideal downward convex shape. Thus, a high single crystallization ratio can be obtained.
Further, such a manufacturing apparatus is easily realized.

【0025】なお、上記実施形態においては、リフレク
タ100の下面に高輻射率部材110を被覆処理すると
したが、これに限らず、リフレクタ100自体の下面を
表面処理して輻射率を高めてもよい。
In the above embodiment, the lower surface of the reflector 100 is coated with the high emissivity member 110. However, the present invention is not limited to this. The lower surface of the reflector 100 itself may be surface-treated to increase the emissivity. .

【0026】また、高輻射率部材110は、上記例示列
挙したもの以外に、銅板等の他の金属材料を表面処理し
て輻射率を高めたものでもよく、そのように表面処理し
た銅板等をリフレクタ100の下面に貼着してもよい。
In addition, the high emissivity member 110 may be a member in which the surface is treated with another metal material such as a copper plate to increase the emissivity in addition to those listed above. It may be attached to the lower surface of the reflector 100.

【0027】[0027]

【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
下の各実施例により何ら制限されるものではないのはい
うまでもない。 (実施例1)図1に示す構成の結晶引上げ炉を用いた。
ステンレス製のリフレクタの下面には、高輻射率部材と
して、厚さ3mm〜10mmの等方性グラファイトを被覆処
理した。リフレクタの、水平に対する傾斜角θ(図1参
照)は23°であった。このリフレクタを昇降させて、
予め実験等により求めておいた、目標とする育成結晶長
に応じた最適な高さに位置させた。
EXAMPLES The features of the present invention will be clarified below with reference to examples and comparative examples. It is needless to say that the present invention is not limited by the following embodiments. Example 1 A crystal pulling furnace having the structure shown in FIG. 1 was used.
The lower surface of the stainless steel reflector was coated with isotropic graphite having a thickness of 3 mm to 10 mm as a high emissivity member. The tilt angle θ of the reflector with respect to the horizontal (see FIG. 1) was 23 °. Raise and lower this reflector,
It was positioned at an optimum height according to a target grown crystal length, which was obtained in advance through experiments or the like.

【0028】そして、GaAs原料として、純度6Nの
Ga及び純度6NのAsを用い、GaAsの仕込み量が
8.3kgとなるようにして、るつぼ内で直接合成した。
また、封止剤として1.1kgのB2 3 を用いた。ヒー
タの発熱長は、145mmであった。るつぼは、直径8イ
ンチのpBN(熱分解窒化ホウ素)製のものであった。
るつぼの相対的な回転速度は20〜30rpm 、結晶引上
げ速度は7.5〜9.0mm/hrであった。繰り返し、直
径3インチのGaAs単結晶の育成を行ったところ、得
られたGaAs単結晶の直胴長の平均長さは、180mm
±10%であった。 (実施例2)リフレクタの、水平に対する傾斜角θ(図
1参照)を10°とした以外は、上記実施例1と同じ条
件で、繰り返し、直径3インチのGaAs単結晶の育成
を行った。得られたGaAs単結晶の直胴長の平均長さ
は、173mm±13%であった。 (実施例3)リフレクタの、水平に対する傾斜角θ(図
1参照)を35°とした以外は、上記実施例1と同じ条
件で、繰り返し、直径3インチのGaAs単結晶の育成
を行った。得られたGaAs単結晶の直胴長の平均長さ
は、176mm±15%であった。 (比較例1)リフレクタの、水平に対する傾斜角θ(図
1参照)を0°とした以外は、上記実施例1と同じ条件
で、繰り返し、直径3インチのGaAs単結晶の育成を
行った。得られたGaAs単結晶の直胴長の平均長さ
は、155mm±30%であった。また、上記実施例1、
実施例2及び実施例3よりも直胴長の平均長さのばらつ
きが大きかった。 (比較例2)リフレクタの、水平に対する傾斜角θ(図
1参照)を45°とした以外は、上記実施例1と同じ条
件で、繰り返し、直径3インチのGaAs単結晶の育成
を行った。得られたGaAs単結晶の直胴長の平均長さ
は、150mm±35%であった。また、上記実施例1、
実施例2及び実施例3よりも直胴長の平均長さのばらつ
きが大きかった。 (比較例3)リフレクタの下面が高輻射率部材で被覆処
理されていないステンレス製で水冷式のリフレクタを用
いた以外は、上記実施例1と同じ条件で、繰り返し、直
径3インチのGaAs単結晶の育成を行った。得られた
GaAs単結晶の直胴長の平均長さは、140mm±40
%であった。
Then, Ga was directly synthesized in the crucible so that the charged amount of GaAs was 8.3 kg using Ga of 6N purity and As of 6N as GaAs raw materials.
In addition, 1.1 kg of B 2 O 3 was used as a sealant. The heating length of the heater was 145 mm. The crucible was made of pBN (pyrolytic boron nitride) with a diameter of 8 inches.
The relative rotation speed of the crucible was 20-30 rpm, and the crystal pulling speed was 7.5-9.0 mm / hr. When a GaAs single crystal having a diameter of 3 inches was repeatedly grown, the average length of the straight body length of the obtained GaAs single crystal was 180 mm.
± 10%. Example 2 A GaAs single crystal having a diameter of 3 inches was repeatedly grown under the same conditions as in Example 1 except that the angle of inclination θ of the reflector with respect to the horizontal (see FIG. 1) was set to 10 °. The average straight body length of the obtained GaAs single crystal was 173 mm ± 13%. Example 3 A GaAs single crystal having a diameter of 3 inches was repeatedly grown under the same conditions as in Example 1 except that the angle of inclination θ of the reflector with respect to the horizontal (see FIG. 1) was 35 °. The average straight body length of the obtained GaAs single crystal was 176 mm ± 15%. Comparative Example 1 A GaAs single crystal having a diameter of 3 inches was repeatedly grown under the same conditions as in Example 1 except that the angle of inclination θ of the reflector with respect to the horizontal (see FIG. 1) was set to 0 °. The average straight body length of the obtained GaAs single crystal was 155 mm ± 30%. Also, in the first embodiment,
The variation in the average length of the straight body length was larger than in Examples 2 and 3. Comparative Example 2 A GaAs single crystal having a diameter of 3 inches was repeatedly grown under the same conditions as in Example 1 except that the tilt angle θ of the reflector with respect to the horizontal (see FIG. 1) was 45 °. The average straight body length of the obtained GaAs single crystal was 150 mm ± 35%. Also, in the first embodiment,
The variation in the average length of the straight body length was larger than in Examples 2 and 3. (Comparative Example 3) A GaAs single crystal having a diameter of 3 inches was repeated under the same conditions as in Example 1 except that a water-cooled reflector made of stainless steel whose lower surface was not coated with a high emissivity member was used. Was trained. The average length of the straight body length of the obtained GaAs single crystal was 140 mm ± 40.
%Met.

【0029】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
半導体単結晶の製造にも適用可能であるのはいうまでも
ない。
It is needless to say that the present invention can be applied not only to the production of GaAs single crystals but also to the production of other compound semiconductor single crystals such as InP, InAs and GaSb.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、原料と必要に応じて封
止剤とを入れたるつぼを高圧容器内に設置し、該高圧容
器内に設けられたヒータにより加熱して前記原料及び前
記封止材を溶融させ、種結晶を原料融液表面に接触させ
て徐々に引き上げることにより単結晶を育成する際に使
用される製造装置において、前記高圧容器内の結晶引上
げ空間の上に昇降可能なリフレクタが設けられており、
該リフレクタは、高圧容器の内周面近傍から該高圧容器
の中心軸線に向かって高くなるように傾斜しているとと
もに、該リフレクタの少なくとも下面は、輻射率が0.
4よりも高くなっているようにしたため、高い単結晶化
率で結晶育成を行うことができる単結晶製造装置を容易
に実現できる。
According to the present invention, a crucible containing a raw material and, if necessary, a sealant is placed in a high-pressure container, and the crucible is heated by a heater provided in the high-pressure container, and the raw material and the crucible are heated. In a manufacturing apparatus used for growing a single crystal by melting a sealing material and gradually bringing a seed crystal into contact with the surface of a raw material melt, the crystal can be raised and lowered above a crystal pulling space in the high-pressure vessel. Reflectors are provided,
The reflector is inclined so as to be higher from the vicinity of the inner peripheral surface of the high-pressure container toward the central axis of the high-pressure container, and at least the lower surface of the reflector has an emissivity of 0.1 mm.
Since it is higher than 4, it is possible to easily realize a single crystal manufacturing apparatus capable of growing a crystal at a high single crystallization rate.

【0031】また、本発明によれば、上述した単結晶製
造装置を用い、原料と必要に応じて封止剤とを入れたる
つぼを高圧容器内に設置し、該高圧容器内に設けられた
ヒータにより加熱して前記原料及び前記封止材を溶融さ
せ、種結晶を原料融液表面に接触させて徐々に引き上げ
ることにより単結晶を育成するにあたって、予めリフレ
クタの最適高さ位置を求めておき、該リフレクタを昇降
させて前記最適高さ位置に合わせてから結晶の引上げを
開始するようにしたため、引き上げる結晶の長さに合わ
せてリフレクタの高さ位置を最適に合せることにより、
目標とする結晶長に応じて結晶上方の吸熱能力を最適に
設定することができ、種々の長さの単結晶を高い単結晶
化率でもって育成することができる。
According to the present invention, a crucible containing raw materials and, if necessary, a sealant is installed in a high-pressure vessel using the above-described single crystal manufacturing apparatus, and is provided in the high-pressure vessel. In order to grow a single crystal by heating with a heater to melt the raw material and the encapsulant and gradually pulling the seed crystal into contact with the surface of the raw material melt, an optimum height position of the reflector is determined in advance. Since the pulling of the crystal is started after the reflector is raised and lowered and adjusted to the optimum height position, the height position of the reflector is optimally adjusted according to the length of the crystal to be pulled up.
The endothermic capacity above the crystal can be optimally set according to the target crystal length, and single crystals of various lengths can be grown with a high single crystallization ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施に使用される単結晶引上げ炉の該
略図である。
FIG. 1 is a schematic view of a single crystal pulling furnace used in practicing the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヒータ 2 るつぼ 3 原料融液 4 液体封止剤 5 高圧容器 6 サセプタ 7 るつぼ支持軸 8 結晶引上げ軸 9 種結晶 10 保温材 11 単結晶 100 リフレクタ 110 高輻射率部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heater 2 Crucible 3 Raw material melt 4 Liquid sealant 5 High-pressure container 6 Susceptor 7 Crucible support shaft 8 Crystal pulling shaft 9 Seed crystal 10 Heat insulator 11 Single crystal 100 Reflector 110 High emissivity member

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原料と必要に応じて封止剤とを入れたる
つぼを高圧容器内に設置し、該高圧容器内に設けられた
ヒータにより加熱して前記原料及び前記封止材を溶融さ
せ、種結晶を原料融液表面に接触させて徐々に引き上げ
ることにより単結晶を育成する際に使用される製造装置
において、前記高圧容器内の結晶引上げ空間の上に昇降
可能なリフレクタが設けられており、該リフレクタは、
高圧容器の内周面近傍から該高圧容器の中心軸線に向か
って高くなるように傾斜しているとともに、該リフレク
タの少なくとも下面は、輻射率が0.4よりも高くなっ
ていることを特徴とする化合物半導体単結晶の製造装
置。
1. A crucible containing a raw material and, if necessary, a sealant is placed in a high-pressure container, and heated by a heater provided in the high-pressure container to melt the raw material and the sealing material. In a manufacturing apparatus used for growing a single crystal by bringing a seed crystal into contact with the surface of a raw material melt and gradually pulling the same, a reflector capable of ascending and descending is provided above a crystal pulling space in the high-pressure vessel. And the reflector is
While being inclined so as to become higher from the vicinity of the inner peripheral surface of the high-pressure container toward the central axis of the high-pressure container, at least the lower surface of the reflector has an emissivity higher than 0.4. For manufacturing compound semiconductor single crystals.
【請求項2】 前記リフレクタの少なくとも下面の輻射
率は、好ましくは0.7以上であり、より好ましくは
0.8以上であることを特徴とする請求項1記載の化合
物半導体単結晶の製造装置。
2. The compound semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the emissivity of at least the lower surface of the reflector is preferably 0.7 or more, more preferably 0.8 or more. .
【請求項3】 前記リフレクタの少なくとも下面は、グ
ラファイト、窒化ホウ素、窒化ホウ素コートグラファイ
ト、パイログラファイト、窒化シリコン及び炭化シリコ
ンよりなる群から選ばれた1または2以上の物質により
被覆処理されていることを特徴とする請求項1または2
記載の化合物半導体単結晶の製造装置。
3. At least a lower surface of the reflector is coated with one or more substances selected from the group consisting of graphite, boron nitride, boron nitride-coated graphite, pyrographite, silicon nitride, and silicon carbide. 3. The method according to claim 1, wherein
An apparatus for producing a compound semiconductor single crystal according to the above.
【請求項4】 前記リフレクタは、その内部に通された
冷却水により冷却されていることを特徴とする請求項
1、2または3記載の化合物半導体単結晶の製造装置。
4. The apparatus for producing a compound semiconductor single crystal according to claim 1, wherein the reflector is cooled by cooling water passed through the inside of the reflector.
【請求項5】 前記リフレクタの水平に対する傾斜角
は、10°以上35°以下であることを特徴とする請求
項1、2、3または4記載の化合物半導体単結晶の製造
装置。
5. The compound semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein an angle of inclination of the reflector with respect to the horizontal is 10 ° or more and 35 ° or less.
【請求項6】 上記請求項1乃至5のいずれかに記載の
装置を用い、原料と必要に応じて封止剤とを入れたるつ
ぼを高圧容器内に設置し、該高圧容器内に設けられたヒ
ータにより加熱して前記原料及び前記封止材を溶融さ
せ、種結晶を原料融液表面に接触させて徐々に引き上げ
ることにより単結晶を育成するにあたって、予めリフレ
クタの最適高さ位置を求めておき、該リフレクタを昇降
させて前記最適高さ位置に合わせてから結晶の引上げを
開始することを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方
法。
6. A crucible containing raw materials and a sealant as necessary is installed in a high-pressure vessel using the apparatus according to any one of claims 1 to 5, and is provided in the high-pressure vessel. In order to grow a single crystal by heating the raw material and the sealing material by heating with a heater and gradually pulling the seed crystal in contact with the surface of the raw material melt, the optimum height position of the reflector is determined in advance. A method of manufacturing a compound semiconductor single crystal, comprising: raising and lowering the reflector to adjust the height to the optimum height position; and starting pulling the crystal.
【請求項7】 結晶引上げ中に、前記リフレクタを昇降
させることを特徴とする請求項6記載の化合物半導体単
結晶の製造方法。
7. The method for producing a compound semiconductor single crystal according to claim 6, wherein the reflector is raised and lowered during crystal pulling.
JP4778397A 1997-03-03 1997-03-03 Production apparatus for compound semiconductor single crystal and production Pending JPH10245300A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014141360A (en) * 2013-01-22 2014-08-07 Kyocera Corp Casting apparatus for silicon and casting method of silicon
JP2016204166A (en) * 2015-04-15 2016-12-08 住友金属鉱山株式会社 Crystal growth apparatus

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