JPH1087306A - Pyrolytic boron nitride vessel - Google Patents

Pyrolytic boron nitride vessel

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JPH1087306A
JPH1087306A JP26126696A JP26126696A JPH1087306A JP H1087306 A JPH1087306 A JP H1087306A JP 26126696 A JP26126696 A JP 26126696A JP 26126696 A JP26126696 A JP 26126696A JP H1087306 A JPH1087306 A JP H1087306A
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JP
Japan
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container
boron nitride
pyrolytic boron
section
vessel
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Application number
JP26126696A
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Japanese (ja)
Inventor
Noboru Kimura
昇 木村
Ryoji Iwai
良二 岩井
Kenji Sato
健司 佐藤
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the control of the internal temp. distribution of a pyrolytic boron nitride vessel used in the production of a compd. semiconductor signal crystal as well as to easily form a temp. gradient of molten starting material in the vessel by exposing a laminated cross section of pyrolytic boron nitride in a part of the inner surface of the vessel. SOLUTION: A laminated cross section of pyrolytic boron nitride is exposed in part of the inner surface of a pyrolytic boron nitride vessel for holding molten starting material used in the production of a compd. semiconductor single crystal. In the case where the compd. semiconductor single crystal is produced by LEC method, the central protruding part of the inner bottom of the vessel is removed by a prescribed thickness by mechanical polishing to exposed a laminated cross section in the part. The angle between the inner surface of the vessel and a laminated face in the laminated cross section exposed part (e.g. the angle θ25 at 25mm radius from the central axis of the vessel and the angle θ50 at 50mm radius) is preferably regulated to 0.5-90 deg..

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】本発明は熱分解窒化ホウ素容
器、特にはLEC法またはボート法によってIII−V
族化合物半導体単結晶育成時に用いる原料融液を保持す
る容器に適した熱分解窒化ホウ素容器に関するものであ
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a pyrolytic boron nitride container, and more particularly, to a III-V method by LEC or boat method.
The present invention relates to a pyrolytic boron nitride container suitable for holding a raw material melt used for growing a group III compound semiconductor single crystal.

【0002】[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GaP単結晶、InP単結晶等の製
造方法としては、一般に大きく分けて液体封止チョクラ
ルスキー法(LEC法)とボート法とがある。
2. Description of the Related Art Methods for producing a group III-V compound semiconductor single crystal, for example, a GaAs single crystal, a GaP single crystal, an InP single crystal, and the like are generally roughly divided into a liquid-sealed Czochralski method (LEC method) and a boat. There is a law.

【0003】LEC法は、例えば図7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、原料保持容器4を配置
し、この原料保持容器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。これを原料保持容器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。
In the LEC method, for example, as shown in FIG.
A carbon susceptor 3 and a raw material holding container 4 held by a support shaft 2 that can rotate and move up and down are disposed substantially at the center of the chamber 1. Fill a sealant to prevent element volatilization. This is heated by, for example, a two-zone heater 7 made of carbon, which is arranged so as to surround the raw material holding container, to melt the polycrystalline raw material and the sealant, and melt the polycrystalline raw material 5 and the sealant melt 6. And Next, a seed crystal 9 suspended from a shaft 8 that can rotate and move vertically is immersed in the raw material melt 5 from above, and the target rod-shaped single crystal 10 is slowly pulled up while rotating the shaft 8. Can be nurtured.

【0004】また、ボート法はさらに、水平ブリッジマ
ン法(HB法)、垂直ブリッジマン法(VB法)、水平
温度傾斜凝固法(HGF法)、垂直温度傾斜凝固法(V
GF法)等がある。これらのボート法は、一般に定形容
器内に原料融液を保持し、これに外部に配置された熱源
から加熱しつつ、熱源を移動させるか、あるいは熱源自
体により加熱分布をつける等によって、原料融液内に温
度勾配をつけ、種結晶側から凝固させて単結晶の成長を
行うものである。
The boat method further includes a horizontal Bridgman method (HB method), a vertical Bridgman method (VB method), a horizontal temperature gradient solidification method (HGF method), and a vertical temperature gradient solidification method (V
GF method). In these boat methods, generally, the raw material melt is held in a fixed container, and the raw material is melted by moving the heat source while heating it from an external heat source, or by applying a heating distribution by the heat source itself. A single crystal is grown by applying a temperature gradient to the liquid and solidifying it from the seed crystal side.

【0005】このようなLEC法あるいはボート法で
は、従来原料融液を保持する容器として、石英容器が用
いられていた。このように容器材料として石英を使用す
ると、石英の構成成分たるSiが育成結晶中に不純物と
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、石英容器を用いて、III−V
族化合物半導体単結晶をLEC法あるいはボート法で育
成する場合には、通常Crをドープして結晶の育成を行
うという方法が採られている。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ってしまう。また、
石英容器と原料融液との化学的反応が生じ、いわゆるぬ
れ現象が起こり、双晶等の結晶欠陥が発生しやすいとい
う問題も生じる(電子材料、Vol32、No1,p3
2〜37参照)。
In the LEC method or the boat method, a quartz container has conventionally been used as a container for holding a raw material melt. When quartz is used as the container material in this way, there is a problem that Si, which is a constituent component of quartz, is mixed as an impurity into the grown crystal, and Si acts as an amphoteric dopant for the III-V compound semiconductor. . Therefore, using a quartz container, III-V
When growing a group III compound semiconductor single crystal by the LEC method or the boat method, a method is usually employed in which a crystal is grown by doping with Cr. However, like this,
Doping decreases the insulating properties of the crystal, and these are not suitable as IC substrates. Also,
A chemical reaction occurs between the quartz container and the raw material melt, a so-called wetting phenomenon occurs, and there is a problem that crystal defects such as twins are likely to occur (electronic materials, Vol32, No1, p3).
2-37).

【0006】そこで、最近では高純度でノンドープのI
II−V族化合物半導体単結晶を得るために、その製造
用容器として熱分解窒化ホウ素(PBN)容器が採用さ
れはじめている。このPBNを容器材料として用いれ
ば、たとえ単結晶中に容器の構成成分たる、B、Nの不
純物が混入してもドーパントとして作用するほどの不純
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。
Accordingly, recently, high-purity, non-doped I
In order to obtain a group II-V compound semiconductor single crystal, a pyrolytic boron nitride (PBN) container has begun to be adopted as a container for producing the same. If this PBN is used as a container material, even if impurities of B and N, which are constituent components of the container, are mixed into a single crystal, the impurity level does not form enough to act as a dopant. There is an advantage that the electrical characteristics of the semiconductor single crystal do not deteriorate.

【0007】[0007]

【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、この事は
容器内を均熱化するように働き、LEC法では容器内の
温度分布コントロールが難しくなるし、ボート法では原
料融液の温度勾配を形成する上での妨げとなってしま
い、LEC法あるいはボート法による単結晶製造用の容
器としてはふさわしくない性格を有し、実際問題育成さ
せる結晶の単結晶化率を悪化させる原因となっている。
However, this PBN
Has a large thermal conductivity in the lamination surface direction, that is, in the plane direction,
It exhibits anisotropy of 30 to 70 times in the thickness direction, which works to equalize the temperature in the container, it is difficult to control the temperature distribution in the container by the LEC method, and it is difficult to control the temperature distribution in the container by the boat method. It becomes a hindrance in forming a temperature gradient, has a property that is not suitable for a container for producing a single crystal by the LEC method or the boat method, and causes a decrease in the single crystallization rate of the crystal actually grown. Has become.

【0008】そこで本発明は、このような問題点に鑑み
なされたもので、化合物半導体単結晶の製造において、
特にはLEC法、ボート法において用いられる熱分解窒
化ホウ素容器の内表面のより高温としたい部分に、効率
的かつ集中的に熱の伝導のできるものとすることによっ
て、容器内の原料融液の温度勾配を形成しやすいものと
するとともに、容器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容器を提供し、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。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and has been made in the art of manufacturing a compound semiconductor single crystal.
In particular, by making it possible to conduct heat efficiently and intensively to the portion of the inner surface of the pyrolytic boron nitride container used in the LEC method and the boat method where a higher temperature is desired, the raw material melt in the container is To provide a PBN container capable of easily forming a temperature gradient and facilitating control of the temperature distribution in the container.
It is an object of the present invention to improve the single crystallization rate of a group V compound semiconductor single crystal.

【0009】[0009]

【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、本発明の請求項1に記載した発明は、化合物半
導体単結晶の製造において用いられる、原料融液を保持
するための熱分解窒化ホウ素容器であって、該容器の内
表面の一部に、熱分解窒化ホウ素の積層断面が露出して
いることを特徴とする熱分解窒化ホウ素容器である。こ
のように、容器の内表面のより高温としたい部分におい
て、熱分解窒化ホウ素の積層断面を露出させることによ
って、その部分に効率的かつ集中的に熱の伝導が起こる
ようにし、容器内の原料融液に温度勾配を形成しやすい
ものとするとともに、容器内の温度分布コントロールを
容易化することができる。
Means for Solving the Problems In order to solve such a problem, the invention described in claim 1 of the present invention is directed to a method for producing a compound semiconductor single crystal, which comprises a thermal decomposition for holding a raw material melt. A pyrolytic boron nitride container, wherein a laminated cross section of pyrolytic boron nitride is exposed on a part of the inner surface of the container. In this way, by exposing the laminated cross section of the pyrolytic boron nitride at a portion where the inner surface of the container is desired to be heated, heat is efficiently and intensively transmitted to that portion, and the raw material in the container is exposed. The temperature gradient can be easily formed in the melt, and the temperature distribution in the container can be easily controlled.

【0010】また、本発明の請求項2に記載した発明
は、LEC法による化合物半導体単結晶の製造において
用いられる、原料融液を保持するための熱分解窒化ホウ
素容器であって、該容器の底部の内表面に、熱分解窒化
ホウ素の積層断面が露出していることを特徴とする熱分
解窒化ホウ素容器である。このように、LEC法による
化合物半導体単結晶の製造において用いられる、熱分解
窒化ホウ素容器の底部の内表面に、熱分解窒化ホウ素の
積層断面を露出させることによって、容器の底部に効率
的に熱を伝導させ、容器内の融液の温度分布コントロー
ルを容易化するとともに、融液の対流を抑制することが
できる。
[0010] The invention described in claim 2 of the present invention is a pyrolytic boron nitride container for holding a raw material melt, which is used in the production of a compound semiconductor single crystal by the LEC method. A pyrolytic boron nitride container characterized in that a laminated cross section of pyrolytic boron nitride is exposed on the inner surface of the bottom. As described above, by exposing the laminated cross section of the pyrolytic boron nitride to the inner surface of the bottom of the pyrolytic boron nitride container used in the production of the compound semiconductor single crystal by the LEC method, heat can be efficiently applied to the bottom of the container. To facilitate the control of the temperature distribution of the melt in the container and to suppress the convection of the melt.

【0011】次に、本発明の請求項3に記載した発明
は、ボート法による化合物半導体単結晶の製造において
用いられる、原料融液を保持するための熱分解窒化ホウ
素容器であって、該容器の種結晶と反対側の内表面に、
熱分解窒化ホウ素の積層断面が露出していることを特徴
とする熱分解窒化ホウ素容器である。このように、ボー
ト法による化合物半導体単結晶の製造において用いられ
る、熱分解窒化ホウ素容器の種結晶と反対側の内表面
に、熱分解窒化ホウ素の積層断面を露出させることによ
って、容器の種結晶側の温度を低く、その反対側である
結晶成長側の温度を高くすることができ、理想的な温度
環境で結晶の成長を行うことができる。
A third aspect of the present invention is directed to a pyrolytic boron nitride container for holding a raw material melt, which is used in the production of a compound semiconductor single crystal by a boat method. On the inner surface opposite the seed crystal,
A pyrolytic boron nitride container characterized in that a laminated cross section of pyrolytic boron nitride is exposed. Thus, by exposing the laminated cross section of the pyrolytic boron nitride on the inner surface opposite to the seed crystal of the pyrolytic boron nitride container used in the production of the compound semiconductor single crystal by the boat method, the seed crystal of the container is exposed. The temperature on the crystal growth side, which is the opposite side, can be increased, and the crystal can be grown in an ideal temperature environment.

【0012】そして、本発明の請求項4に記載した発明
は、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載した
熱分解窒化ホウ素容器であって、積層断面露出部におけ
る容器内表面と積層面とのなす角度が0.5度以上90
度以下であることを特徴とする。このように、積層断面
露出部における容器内表面と積層面とのなす角度が0.
5度以上90度以下とすることによって、露出部に効率
的かつ集中的に熱の伝導をすることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the pyrolytic boron nitride container according to any one of the first to third aspects, wherein the inner surface of the container at the exposed portion of the lamination cross-section is removed. The angle between the layer and the stacking surface is 0.5 degrees or more and 90
Degrees or less. Thus, the angle between the inner surface of the container and the lamination surface at the exposed portion of the lamination cross section is equal to 0.
By setting the temperature to 5 degrees or more and 90 degrees or less, heat can be efficiently and intensively conducted to the exposed portion.

【0013】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。まず、LEC法
においては、前記のようにヒータは熱分解窒化ホウ素容
器を囲繞するように配置されるため、原料融液は容器の
側部から加熱される。従って、図8に概念図を示したよ
うに、原料融液は容器の周辺部では下から上へ、中心部
では上から下への熱対流が生じる。この場合、容器の底
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、容器の側部が高温
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、容器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法では容器の底部
の温度を、側部に対し余り下がらないようにし、原料融
液の熱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。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited thereto. First, in the LEC method, since the heater is disposed so as to surround the pyrolytic boron nitride container as described above, the raw material melt is heated from the side of the container. Therefore, as shown in the conceptual diagram of FIG. 8, the raw material melt generates heat convection from the bottom to the top at the periphery of the container and from top to bottom at the center. In this case, if the temperature difference between the bottom part and the side part of the container becomes too large, the convection becomes violent, crystal growth becomes unstable, and the single crystal is liable to be dislocated. In other words, in the LEC method, the heating source is usually on the side, the side of the container is at a high temperature, and heat is not easily transmitted to the bottom, so that the bottom is at a relatively low temperature. Although PBN has good thermal conductivity in the plane direction, it cannot transmit a sufficient amount of heat for heating the bottom portion due to the relatively small thickness of the container and a small heat propagation area. Therefore, in the LEC method, it is necessary to prevent the dislocation of the single crystal by keeping the temperature at the bottom of the container not so much lower than the side and suppressing the heat convection of the raw material melt as much as possible.

【0014】また、ボート法においては、結晶を成長さ
せる方向に温度勾配、すなわち、種結晶側の温度を低
く、その反対側である結晶成長側の温度は高いという温
度勾配をつける必要があるが、前記熱分解窒化ホウ素の
異方性にともない、容器内は均熱化され、原料融液の温
度勾配の形成および原料融液の温度分布コントロールが
困難となる。
Further, in the boat method, it is necessary to provide a temperature gradient in the direction of crystal growth, that is, a temperature gradient in which the temperature on the seed crystal side is low and the temperature on the crystal growth side opposite thereto is high. Due to the anisotropy of the pyrolytic boron nitride, the inside of the container is soaked, and it is difficult to form a temperature gradient of the raw material melt and control the temperature distribution of the raw material melt.

【0015】そこで、本発明者らは、種々検討した結
果、この熱分解窒化ホウ素の異方性をむしろ積極的に利
用することによって問題を解決できることを見いだし本
発明を完成した。すなわち、熱分解窒化ホウ素容器の内
表面のより高温としたい部分において、熱分解窒化ホウ
素の積層断面を露出させることによって、外部から供給
された熱エネルギーを積層面方向に伝導させ、積層断面
露出部分に効率的かつ集中的に熱の伝導が起こるように
する。こうして容器内の原料融液に所望の温度勾配を形
成することができるとともに、容器内の温度分布コント
ロールを容易化することができる。
The inventors of the present invention have made various studies and found that the problem can be solved by actively utilizing the anisotropy of the pyrolytic boron nitride, and completed the present invention. In other words, by exposing the laminated cross section of the pyrolytic boron nitride in a portion of the inner surface of the pyrolytic boron nitride container where a higher temperature is desired, heat energy supplied from the outside is conducted in the direction of the laminating surface, and the laminated cross sectional exposed portion So that heat transfer occurs efficiently and intensively. Thus, a desired temperature gradient can be formed in the raw material melt in the container, and the temperature distribution in the container can be easily controlled.

【0016】したがって、LEC法においては前述のよ
うに、底部の温度を上げたいのであるから、熱分解窒化
ホウ素容器の底部の内表面に、熱分解窒化ホウ素の積層
断面を露出させればよい。このような、LEC法による
化合物半導体単結晶の製造において用いられる熱分解窒
化ホウ素容器では、側面から供給された熱は積層面方向
に効率的に伝導し、底部の内表面に集中することにな
る。その結果、容器内の融液の温度分布コントロールが
容易化するとともに、融液の対流を抑制することができ
る。
Therefore, in the LEC method, as described above, since it is desired to raise the temperature of the bottom, the laminated section of the pyrolytic boron nitride may be exposed on the inner surface of the bottom of the pyrolytic boron nitride container. In such a pyrolytic boron nitride container used in the production of a compound semiconductor single crystal by the LEC method, the heat supplied from the side surface is efficiently conducted in the direction of the lamination surface and concentrated on the inner surface at the bottom. . As a result, the temperature distribution of the melt in the container can be easily controlled, and the convection of the melt can be suppressed.

【0017】また、ボート法においては前述のように、
種結晶の反対側の温度を上げたいのであるから、熱分解
窒化ホウ素容器の種結晶と反対側の内表面に、熱分解窒
化ホウ素の積層断面を露出させればよい。このような、
ボート法による化合物半導体単結晶の製造において用い
られる熱分解窒化ホウ素容器では、外部から供給された
熱は積層面方向に効率的に伝導し、種結晶と反対側の内
表面に集中することになる。その結果、容器の種結晶側
の温度を低く、その反対側である結晶成長側の温度を高
くすることができ、理想的な温度環境で結晶の成長を行
うことができる。
In the boat method, as described above,
Since it is desired to raise the temperature on the side opposite to the seed crystal, the laminated section of the pyrolytic boron nitride may be exposed on the inner surface of the pyrolytic boron nitride container on the side opposite to the seed crystal. like this,
In a pyrolytic boron nitride container used in the production of a compound semiconductor single crystal by the boat method, heat supplied from the outside is efficiently conducted in the direction of the lamination plane and concentrated on the inner surface opposite to the seed crystal. . As a result, the temperature on the seed crystal side of the container can be lowered and the temperature on the crystal growth side opposite to the seed crystal side can be raised, and crystals can be grown in an ideal temperature environment.

【0018】この場合、積層断面露出部における容器内
表面と積層面とのなす角度(熱分解窒化ホウ素を気相成
長させる基材の面と実際に使用する容器の表面とのなす
角度)が0.5度以上90度以下であることが好まし
い。これは、容器内表面と積層面とのなす角度が0.5
度以上なければ、実際問題積層面とほとんど変わらない
ために、積層断面露出部において熱を効率的に集中させ
ることができないからである。したがって、この角度は
できるだけ大きいことが熱の集中の点からは望ましく、
最大は90度である。
In this case, the angle between the inner surface of the container and the lamination surface (the angle between the surface of the substrate on which the pyrolytic boron nitride is vapor-phase grown and the surface of the container actually used) at the exposed portion of the lamination cross section is zero. It is preferable that it is not less than 0.5 degrees and not more than 90 degrees. This is because the angle between the inner surface of the container and the lamination surface is 0.5
This is because if it is not more than the degree, it is hardly different from the actual lamination surface, so that heat cannot be efficiently concentrated at the exposed portion of the lamination cross section. Therefore, it is desirable that this angle is as large as possible from the point of heat concentration,
The maximum is 90 degrees.

【0019】熱分解窒化ホウ素の積層断面を露出させる
方法としては、気相成長によって得られた熱分解窒化ホ
ウ素成形体の所望部分の内面を、機械的な手段たとえば
研磨によって削り取ることによって、形成することがで
きる。したがって、積層断面を露出させる部分は、あら
かじめ最終容器形状に対し、出っ張った形状あるいは内
径を小さくする、肉厚にする等の形状で熱分解窒化ホウ
素を析出させ、然る後にこの部分を研磨により削ること
により、積層断面を露出させるとともに、所望最終形状
の熱分解窒化ホウ素容器を得ることができる。
As a method of exposing the laminated cross section of the pyrolytic boron nitride, the inner surface of a desired portion of the pyrolytic boron nitride molded body obtained by vapor phase growth is formed by shaving off by mechanical means, for example, polishing. be able to. Therefore, the portion where the laminated cross section is exposed is deposited on the final container shape in advance by depositing pyrolytic boron nitride in a protruding shape or reducing the inner diameter or increasing the wall thickness, and then polishing this portion by polishing. By shaving, a laminated cross section is exposed and a pyrolytic boron nitride container having a desired final shape can be obtained.

【0020】[0020]

【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。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を示す。 (実施例、比較例)黒鉛製円筒型CVD反応炉内に、外
径200mm、高さ200mmの円柱状のグラファイト
製の心金を、実施例では図1に示すように容器の底部中
央に凸ができる形状のものとし、比較例では図5に示す
ように容器の底部が、通常の丸底となる形状のものとし
て、配置した。これに三塩化ホウ素1L/min,アン
モニア4L/minを供給し、炉の中心における平均圧
力2Torr、1900℃の条件で反応させて、厚さが
1.5〜2.5mmで直径8インチ、高さ180mmの
LEC法に用いる熱分解窒化ホウ素成形体を析出させ
た。反応終了後、PBN成形体と心金を分離し、それぞ
れ図2、図6に示したような断面形状の熱分解窒化ホウ
素容器を得た。その後実施例では図2の成形体の内側底
部中央の凸部を、それぞれ0.5mmか1.5mm厚除
去する機械的研磨加工を施し、この部分に積層断面を露
出させ、2種類の最終形状の熱分解窒化ホウ素容器を作
製した(図3参照)。この時、図4に示すような熱分解
窒化ホウ素容器の中心軸から半径25mmと半径50m
mの積層断面露出部における、容器内表面と積層面との
なす角度θ25、θ50を測定しておいた。一方、比較例の
熱分解窒化ホウ素容器は、図6の形状で得られたままの
ものとし、研磨加工は行わなかった。
EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be described below. (Examples and Comparative Examples) A cylindrical graphite mandrel having an outer diameter of 200 mm and a height of 200 mm was protruded in the center of the bottom of the container as shown in FIG. 1 in a cylindrical CVD reactor made of graphite. In the comparative example, as shown in FIG. 5, the container was arranged so that the bottom of the container had a normal round bottom. 1 L / min of boron trichloride and 4 L / min of ammonia were supplied thereto, and reacted under the conditions of an average pressure of 2 Torr and 1900 ° C. in the center of the furnace, a thickness of 1.5 to 2.5 mm, a diameter of 8 inches and a height of 8 inches. A 180-mm-thick thermally decomposed boron nitride compact used for the LEC method was deposited. After the completion of the reaction, the PBN molded body and the mandrel were separated to obtain a pyrolytic boron nitride container having a sectional shape as shown in FIGS. 2 and 6, respectively. Then, in the example, the convex part at the center of the inner bottom part of the molded body of FIG. (See FIG. 3). At this time, a radius of 25 mm and a radius of 50 m from the central axis of the pyrolytic boron nitride container as shown in FIG.
The angles θ 25 and θ 50 formed between the inner surface of the container and the lamination surface at the exposed portion of the lamination cross section m were measured. On the other hand, the pyrolytic boron nitride container of the comparative example was obtained as it was in the shape of FIG. 6, and was not polished.

【0022】こうして作製された三種類の熱分解窒化ホ
ウ素容器を用いて、図7に示したような装置を用いて、
実際にLEC法により、3インチのGaAs単結晶を育
成してみた。GaAs多結晶原料は10kgとし、これ
に封止剤としてB23 を3kg入れ、Arガス/40
気圧下結晶の引き上げを行った。結晶引き上げ速度は、
約10mm/hrとした。このようなLEC法による結
晶引き上げテストを、上記三種類の熱分解窒化ホウ素容
器それぞれにつき8回行い、単結晶化率(無転位の本数
/全引き上げ本数)を比較してみた。これらの結果を表
1に示した。
Using the three kinds of pyrolytic boron nitride containers thus manufactured, using an apparatus as shown in FIG.
Actually, a 3-inch GaAs single crystal was grown by the LEC method. The GaAs polycrystalline raw material was 10 kg, 3 kg of B 2 O 3 was added as a sealant, and Ar gas / 40 was used.
The crystal was pulled under atmospheric pressure. The crystal pulling speed is
It was about 10 mm / hr. Such a crystal pulling test by the LEC method was performed eight times for each of the above three types of pyrolytic boron nitride containers, and the single crystallization ratio (the number of dislocation-free / the total number of pulled) was compared. The results are shown in Table 1.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】表1からわかるように、熱分解窒化ホウ素
容器の底部に積層断面を露出させた実施例の容器では、
従来のこのような処理が行われていない容器に比し、単
結晶化率が向上することがわかる。特に積層断面露出部
における容器内表面と積層面とのなす角度を0.5以上
とした容器を用いた場合には、高い確率で単結晶化が達
成されており、積層断面露出部に熱が効率的に伝導され
原料融液の対流が理想的なものとなるため、極めて安定
して単結晶の育成をすることができた。
As can be seen from Table 1, in the container of the embodiment in which the laminated cross section is exposed at the bottom of the pyrolytic boron nitride container,
It can be seen that the single crystallization ratio is improved as compared with a conventional container in which such treatment is not performed. In particular, when a container having an angle of 0.5 or more between the inner surface of the container and the lamination surface in the exposed portion of the laminated cross section is used, single crystallization is achieved with a high probability, and heat is applied to the exposed portion of the laminated cross section. Since the convection of the raw material melt was ideally conducted and the convection of the raw material melt was ideal, the single crystal could be grown extremely stably.

【0025】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0026】例えば、上記説明では熱源として抵抗加熱
を用いた場合のように、容器外側から原料融液を加熱す
る場合を中心に説明したが、本発明はこれには限定され
ず、高周波加熱による場合のように容器内の原料融液側
から熱する場合にも当然に適用可能で効果を奏すること
ができるものである。
For example, in the above description, the case where the raw material melt is heated from the outside of the container, as in the case where resistance heating is used as a heat source, has been described. However, the present invention is not limited to this. As a matter of course, the present invention can be naturally applied to the case where the material is heated from the side of the raw material melt in the container, and the effect can be obtained.

【0027】そして、積層断面を露出させる部位も、上
記LEC法における底部、ボート法における種結晶の反
対側に限られるものではなく、所望の目的に応じ、容器
の高温としたい部位あるいはより熱を集中させたい部位
に積層断面を露出させることができる。
The portion where the laminated cross section is exposed is not limited to the bottom portion in the LEC method or the side opposite to the seed crystal in the boat method. The lamination cross section can be exposed at a portion to be concentrated.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、LEC法あるいはボー
ト法等で用いられる熱分解窒化ホウ素容器の内表面の一
部に、積層断面を露出させたので、露出部に効率的かつ
集中的に熱エネルギーを伝導することができるので、容
器内の原料融液の温度コントロールが容易となり、原料
融液内の対流を抑制できるとともに、原料融液の温度勾
配が結晶を育成するのに理想的なものとすることができ
る。従って、これを用いてLEC法あるいはボート法等
によって、III−V族化合物半導体単結晶の製造をす
れば、高純度の結晶をその単結晶化率を著しく向上させ
て製造す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。
According to the present invention, the laminated cross section is exposed on a part of the inner surface of the pyrolytic boron nitride container used in the LEC method or the boat method, so that the exposed portion can be efficiently and intensively concentrated. Since heat energy can be conducted, temperature control of the raw material melt in the container becomes easy, convection in the raw material melt can be suppressed, and the temperature gradient of the raw material melt is ideal for growing crystals. Things. Therefore, if a III-V compound semiconductor single crystal is manufactured by the LEC method or the boat method using this, a high-purity crystal can be manufactured by remarkably improving the single crystallization ratio. Its utility in industry is extremely high.

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

【図1】実施例におけるグラファイト製心金の断面概略
図である。(容器の底部中央に凸ができる形状)
FIG. 1 is a schematic sectional view of a graphite mandrel in an example. (A shape that can be convex at the bottom center of the container)

【図2】実施例における、熱分解窒化ホウ素成形体の断
面模式図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a pyrolytic boron nitride molded body in an example.

【図3】本発明にかかる、熱分解窒化ホウ素容器の断面
模式図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a pyrolytic boron nitride container according to the present invention.

【図4】本発明にかかる熱分解窒化ホウ素容器の中心軸
から半径25mmと半径50mmの積層断面露出部にお
ける、容器内表面と積層面とのなす角度の説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory view of an angle formed between the inner surface of the pyrolytic boron nitride container and the laminating surface at an exposed portion of the laminar cross-section having a radius of 25 mm and a radius of 50 mm from the central axis of the container.

【図5】比較例におけるグラファイト製心金の断面概略
図である。(通常の丸底となる形状)
FIG. 5 is a schematic sectional view of a graphite mandrel in a comparative example. (Usual round bottom shape)

【図6】比較例における、熱分解窒化ホウ素成形体の断
面模式図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a pyrolytic boron nitride molded body in a comparative example.

【図7】LEC法の装置の概略断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view of an apparatus of the LEC method.

【図8】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。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a state of convection of a raw material melt in the LEC method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…チャンバ、 2…支持軸、3…カ
ーボンサセプタ、 4…原料保持容器、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。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chamber, 2 ... Support shaft, 3 ... Carbon susceptor, 4 ... Material holding container, 5 ... Polycrystalline material melt, 6 ... Sealant melt, 7 ... 2-zone heater, 8 ... Shaft, 9 ... Seed crystal ,
10 Single crystal.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化合物半導体単結晶の製造において用い
られる、原料融液を保持するための熱分解窒化ホウ素容
器であって、該容器の内表面の一部に、熱分解窒化ホウ
素の積層断面が露出している、ことを特徴とする熱分解
窒化ホウ素容器。
1. A pyrolytic boron nitride container for holding a raw material melt used in the production of a compound semiconductor single crystal, wherein a laminated cross section of the pyrolytic boron nitride is formed on a part of the inner surface of the container. A pyrolytic boron nitride container, which is exposed.
【請求項2】 LEC法による化合物半導体単結晶の製
造において用いられる、原料融液を保持するための熱分
解窒化ホウ素容器であって、該容器の底部の内表面に、
熱分解窒化ホウ素の積層断面が露出している、ことを特
徴とする熱分解窒化ホウ素容器。
2. A pyrolytic boron nitride container for holding a raw material melt, which is used in the production of a compound semiconductor single crystal by the LEC method, wherein a bottom inner surface of the container is provided with:
A pyrolytic boron nitride container, wherein a laminated cross section of the pyrolytic boron nitride is exposed.
【請求項3】 ボート法による化合物半導体単結晶の製
造において用いられる、原料融液を保持するための熱分
解窒化ホウ素容器であって、該容器の種結晶と反対側の
内表面に、熱分解窒化ホウ素の積層断面が露出してい
る、ことを特徴とする熱分解窒化ホウ素容器。
3. A thermally decomposed boron nitride container for holding a raw material melt, which is used in the production of a compound semiconductor single crystal by a boat method, wherein an inner surface of the container opposite to a seed crystal is thermally decomposed. A pyrolytic boron nitride container, wherein a laminated cross section of boron nitride is exposed.
【請求項4】 積層断面露出部における容器内表面と積
層面とのなす角度が0.5度以上90度以下である、こ
とを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項
に記載した熱分解窒化ホウ素容器。
4. The container according to claim 1, wherein an angle formed between the inner surface of the container and the laminating surface at the exposed portion of the laminating cross section is not less than 0.5 degrees and not more than 90 degrees. The pyrolytic boron nitride container as described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016006963A1 (en) 2015-06-09 2016-12-15 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. A method of manufacturing a pyrolytic boron nitride container and pyrolytic boron nitride container
WO2022024666A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 信越石英株式会社 Silica glass crucible

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