JPH11157981A - 半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶の製造方法Info
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- JPH11157981A JPH11157981A JP33010497A JP33010497A JPH11157981A JP H11157981 A JPH11157981 A JP H11157981A JP 33010497 A JP33010497 A JP 33010497A JP 33010497 A JP33010497 A JP 33010497A JP H11157981 A JPH11157981 A JP H11157981A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高品質の半導体単結晶を製造する方法を提供す
る。 【解決手段】第１の円筒状加熱ヒータ２６により、ルツ
ボ２０内の原料融液１８を融点温度Ｔｍｐに相当する温
度分布Ｔ１で加熱し、第２の円筒状加熱ヒータ２８によ
り、固液界面Ｓの近傍領域を、温度分布Ｔ１より高い山
形状の温度分布Ｔ２にて局所的に加熱し、下方に行くに
従って次第に低温となるように設定する。結晶成長の全
過程にわたって、これらの温度分布に保った状態で、固
液界面Ｓの近傍領域を温度分布Ｔ２にて局所的に加熱す
る。これにより、固液界面Ｓが原料融液１８側に凸状と
なり、高品質の半導体単結晶が成長される。
る。 【解決手段】第１の円筒状加熱ヒータ２６により、ルツ
ボ２０内の原料融液１８を融点温度Ｔｍｐに相当する温
度分布Ｔ１で加熱し、第２の円筒状加熱ヒータ２８によ
り、固液界面Ｓの近傍領域を、温度分布Ｔ１より高い山
形状の温度分布Ｔ２にて局所的に加熱し、下方に行くに
従って次第に低温となるように設定する。結晶成長の全
過程にわたって、これらの温度分布に保った状態で、固
液界面Ｓの近傍領域を温度分布Ｔ２にて局所的に加熱す
る。これにより、固液界面Ｓが原料融液１８側に凸状と
なり、高品質の半導体単結晶が成長される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、垂直ボート法を用
いた半導体単結晶の製造方法に関し、特に、結晶成長時
に適切な温度制御を行うことにより、均質な半導体単結
晶を製造する方法に関するものである。
いた半導体単結晶の製造方法に関し、特に、結晶成長時
に適切な温度制御を行うことにより、均質な半導体単結
晶を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、垂直ボート法を用いた半導体結晶
の製造技術として、特開平５−３１９９７３号公報及び
特開平９−２０８３７５公報に開示されたものが知られ
ている。 これらの従来技術では、図５に示すように、
種結晶２と原料融液４を収容するルツボ６と、ルツボ６
を加熱する加熱ヒータ８と、ルツボ６を支持する昇降軸
１０とを炉体１２内に備えた製造装置が用いられてい
る。
の製造技術として、特開平５−３１９９７３号公報及び
特開平９−２０８３７５公報に開示されたものが知られ
ている。 これらの従来技術では、図５に示すように、
種結晶２と原料融液４を収容するルツボ６と、ルツボ６
を加熱する加熱ヒータ８と、ルツボ６を支持する昇降軸
１０とを炉体１２内に備えた製造装置が用いられてい
る。
【０００３】種結晶２上の原料融液４を融点温度Ｔｍｐ
以上で加熱し、種結晶２より下方を融点温度Ｔｍｐより
も低温にするように、加熱ヒータ８によるルツボ６の加
熱温度分布を調整・制御した状態で、昇降軸１０とルツ
ボ６を加熱ヒータ８に対して相対的に下降させることに
より、原料融液４を種結晶２に接する下端部から順次に
固化させて、半導体結晶１４を成長させている。
以上で加熱し、種結晶２より下方を融点温度Ｔｍｐより
も低温にするように、加熱ヒータ８によるルツボ６の加
熱温度分布を調整・制御した状態で、昇降軸１０とルツ
ボ６を加熱ヒータ８に対して相対的に下降させることに
より、原料融液４を種結晶２に接する下端部から順次に
固化させて、半導体結晶１４を成長させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】垂直ボート法により原
料融液から、結晶全体にわたって規則正しい原子配列の
半導体単結晶を成長させるためには、半導体単結晶の成
長面、即ち順次に成長する半導体単結晶と原料融液との
固液界面を成長過程全体にわたって精密に制御する必要
があり、特に、固液界面近傍の温度制御が極めて重要で
ある。
料融液から、結晶全体にわたって規則正しい原子配列の
半導体単結晶を成長させるためには、半導体単結晶の成
長面、即ち順次に成長する半導体単結晶と原料融液との
固液界面を成長過程全体にわたって精密に制御する必要
があり、特に、固液界面近傍の温度制御が極めて重要で
ある。
【０００５】しかしながら、従来の半導体結晶の製造技
術における温度制御によれば、図５に示すように、順次
に成長する半導体結晶１４と原料融液４との固液界面Ｓ
の形状が、半導体結晶１４側に向けて凹状になる。この
ように固液界面Ｓが凹状となって順次に結晶成長する
と、多結晶化しやすくなるため、均質で単結晶の半導体
単結晶を製造することが困難となり、ひいては歩留まり
の向上を図ることができないという問題があった。
術における温度制御によれば、図５に示すように、順次
に成長する半導体結晶１４と原料融液４との固液界面Ｓ
の形状が、半導体結晶１４側に向けて凹状になる。この
ように固液界面Ｓが凹状となって順次に結晶成長する
と、多結晶化しやすくなるため、均質で単結晶の半導体
単結晶を製造することが困難となり、ひいては歩留まり
の向上を図ることができないという問題があった。
【０００６】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、均質な半導体単結晶を製造す
ることができ、ひいては歩留まりの向上を実現し得る半
導体単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、均質な半導体単結晶を製造す
ることができ、ひいては歩留まりの向上を実現し得る半
導体単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、垂直ボート法を用いた半導体単結晶
の製造方法において、原料融液から半導体単結晶を結晶
成長させる過程で、前記原料融液と前記半導体単結晶と
の固液界面及び固液界面を含む近傍領域を、融点温度よ
り高温の温度分布で局所的に加熱することとした。
るために本発明は、垂直ボート法を用いた半導体単結晶
の製造方法において、原料融液から半導体単結晶を結晶
成長させる過程で、前記原料融液と前記半導体単結晶と
の固液界面及び固液界面を含む近傍領域を、融点温度よ
り高温の温度分布で局所的に加熱することとした。
【０００８】また、前記近傍領域の結晶成長方向の幅に
合わせられた対向間隔にて配置した少なくとも一対の断
熱部材の間に加熱ヒータを設け、前記加熱ヒータにより
前記固液界面及び固液界面を含む近傍領域を、前記温度
分布で局所的に加熱することとした。
合わせられた対向間隔にて配置した少なくとも一対の断
熱部材の間に加熱ヒータを設け、前記加熱ヒータにより
前記固液界面及び固液界面を含む近傍領域を、前記温度
分布で局所的に加熱することとした。
【０００９】更にまた、前記断熱部材の表面を、低輻射
率の材料で被覆することとした。
率の材料で被覆することとした。
【００１０】
【作用】原料融液から半導体単結晶を結晶成長させる過
程において、原料融液と半導体単結晶との固液界面及び
固液界面を含む近傍領域を融点温度より高温の温度分布
で局所的に加熱すると、固液界面の形状が原料融液側に
凸状となって、結晶成長が進行する。これにより、多結
晶化が生じず、均質で単結晶の半導体単結晶が成長す
る。
程において、原料融液と半導体単結晶との固液界面及び
固液界面を含む近傍領域を融点温度より高温の温度分布
で局所的に加熱すると、固液界面の形状が原料融液側に
凸状となって、結晶成長が進行する。これにより、多結
晶化が生じず、均質で単結晶の半導体単結晶が成長す
る。
【００１１】断熱部材間に加熱ヒータを配設、または、
低輻射率の材料で被覆した断熱部材間に加熱ヒータを配
設して、この加熱ヒータで固液界面及び固液界面を含む
近傍領域を前記の温度分布で局所的に加熱すると、加熱
ヒータのみの温度分布で前記近傍領域を精密に温度制御
できる。
低輻射率の材料で被覆した断熱部材間に加熱ヒータを配
設して、この加熱ヒータで固液界面及び固液界面を含む
近傍領域を前記の温度分布で局所的に加熱すると、加熱
ヒータのみの温度分布で前記近傍領域を精密に温度制御
できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１及び図２を参照して説明する。
尚、図１は、半導体単結晶を製造するための製造装置の
要部構造を示す縦断面図、図２は半導体単結晶の成長過
程を説明するための説明図である。
１の実施の形態を図１及び図２を参照して説明する。
尚、図１は、半導体単結晶を製造するための製造装置の
要部構造を示す縦断面図、図２は半導体単結晶の成長過
程を説明するための説明図である。
【００１３】図１において、この製造装置は、垂直ボー
ト法（ＶＢ方法）を適用して半導体単結晶を製造するた
めの構造を有しており、下端部に種結晶１６を収容しそ
の種結晶１６上に原料融液１８を収容して半導体単結晶
を成長させるルツボ２０と、上端部に固定されたステー
ジ２２にてルツボ２０を支持する昇降軸２４と、ルツボ
２０を中央に配しその長手方向に沿って併設された複数
個の円筒状加熱ヒータ２６，２８，３０とが炉体３２内
に備えられた構造となっている。
ト法（ＶＢ方法）を適用して半導体単結晶を製造するた
めの構造を有しており、下端部に種結晶１６を収容しそ
の種結晶１６上に原料融液１８を収容して半導体単結晶
を成長させるルツボ２０と、上端部に固定されたステー
ジ２２にてルツボ２０を支持する昇降軸２４と、ルツボ
２０を中央に配しその長手方向に沿って併設された複数
個の円筒状加熱ヒータ２６，２８，３０とが炉体３２内
に備えられた構造となっている。
【００１４】更に、直径Ｒの半導体単結晶を製造する場
合、中段に位置する第２の円筒状加熱ヒータの長手方向
の幅Ｗが、０．２×Ｒ≦Ｗ≦０．６×Ｒの範囲内に設計
されている。
合、中段に位置する第２の円筒状加熱ヒータの長手方向
の幅Ｗが、０．２×Ｒ≦Ｗ≦０．６×Ｒの範囲内に設計
されている。
【００１５】次に、この製造装置を用いて、Ｓｉ基板、
ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII-Ｖ族化合物半導体基板、Ｃｄ
ＴｅやＺｎＳｅ等のII-VI族化合物半導体基板等に用い
られる半導体単結晶の製造工程を説明する。
ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII-Ｖ族化合物半導体基板、Ｃｄ
ＴｅやＺｎＳｅ等のII-VI族化合物半導体基板等に用い
られる半導体単結晶の製造工程を説明する。
【００１６】まず、図１に示すように、ルツボ２０内の
下端部に種結晶１６を、種結晶１６上に原料を収容す
る。更に、昇降軸２４の高さを調整することにより、原
料の収容されているルツボ２０の側端面を、最上段に位
置する第１の円筒状加熱ヒータ２６と中段に位置する第
２の円筒状加熱ヒータ２８に対向させ、種結晶１６が収
容されているルツボ２０の下端部を、最下段に位置する
第３の円筒状加熱ヒータ３０に対向させる。
下端部に種結晶１６を、種結晶１６上に原料を収容す
る。更に、昇降軸２４の高さを調整することにより、原
料の収容されているルツボ２０の側端面を、最上段に位
置する第１の円筒状加熱ヒータ２６と中段に位置する第
２の円筒状加熱ヒータ２８に対向させ、種結晶１６が収
容されているルツボ２０の下端部を、最下段に位置する
第３の円筒状加熱ヒータ３０に対向させる。
【００１７】そして、同図左側に示す温度分布のよう
に、第１の円筒状加熱ヒータ２６による原料中の加熱温
度を、融点温度Ｔｍｐより５℃ないし１０℃程度高温の
第１の温度分布Ｔ１に設定し、第２の円筒状加熱ヒータ
２８による原料中の加熱温度を、ほぼ全体的に第１の温
度分布Ｔ１よりも高温であって、上下両側に急峻な温度
勾配をΔＴ１，ΔＴ２を有する山形状の第２の温度分布
に設定し、第３の円筒状加熱ヒータ３０による加熱温度
を、下方にいくにしたがって漸次低温となる第３の温度
分布Ｔ３に設定することにより、種結晶１６の下端部を
残して原料を融解し、種結晶１６上に原料融液１８を形
成する。
に、第１の円筒状加熱ヒータ２６による原料中の加熱温
度を、融点温度Ｔｍｐより５℃ないし１０℃程度高温の
第１の温度分布Ｔ１に設定し、第２の円筒状加熱ヒータ
２８による原料中の加熱温度を、ほぼ全体的に第１の温
度分布Ｔ１よりも高温であって、上下両側に急峻な温度
勾配をΔＴ１，ΔＴ２を有する山形状の第２の温度分布
に設定し、第３の円筒状加熱ヒータ３０による加熱温度
を、下方にいくにしたがって漸次低温となる第３の温度
分布Ｔ３に設定することにより、種結晶１６の下端部を
残して原料を融解し、種結晶１６上に原料融液１８を形
成する。
【００１８】尚、第２の円筒状加熱ヒータ２８による第
２の温度分布Ｔ２は、ほぼ全体的に第１の温度分布Ｔ１
よりも高温であるが、第３の円筒状加熱ヒータ３０側に
行くに従って次第に第１の温度分布Ｔ１ないし融点温度
Ｔｍｐよりも低温となるように制御される。また、同図
左側に示す第１〜第３の円筒状加熱ヒータ２６〜３０に
よる温度分布は、昇降軸２４の昇降方向Ｚに沿って示さ
れており、この昇降方向Ｚは後述する結晶成長方向とも
一致している。
２の温度分布Ｔ２は、ほぼ全体的に第１の温度分布Ｔ１
よりも高温であるが、第３の円筒状加熱ヒータ３０側に
行くに従って次第に第１の温度分布Ｔ１ないし融点温度
Ｔｍｐよりも低温となるように制御される。また、同図
左側に示す第１〜第３の円筒状加熱ヒータ２６〜３０に
よる温度分布は、昇降軸２４の昇降方向Ｚに沿って示さ
れており、この昇降方向Ｚは後述する結晶成長方向とも
一致している。
【００１９】次に、図２に示すように、第１〜第３の円
筒状加熱ヒータ２６〜３０による前記温度分布Ｔ１〜Ｔ
３を維持したままで昇降軸２４を所定速度ｖで下降さ
せ、これに伴ってルツボ２０を第１〜第３の円筒状加熱
ヒータ２６〜３０に対して相対的に前記所定速度ｖで下
降させる。ルツボ２０の下降速度ｖは、種結晶１６上に
順次に成長する半導体単結晶ＳＣの結晶成長速度、即
ち、半導体単結晶ＳＣと原料融液１８との固液界面Ｓの
移動速度に合わせられる。
筒状加熱ヒータ２６〜３０による前記温度分布Ｔ１〜Ｔ
３を維持したままで昇降軸２４を所定速度ｖで下降さ
せ、これに伴ってルツボ２０を第１〜第３の円筒状加熱
ヒータ２６〜３０に対して相対的に前記所定速度ｖで下
降させる。ルツボ２０の下降速度ｖは、種結晶１６上に
順次に成長する半導体単結晶ＳＣの結晶成長速度、即
ち、半導体単結晶ＳＣと原料融液１８との固液界面Ｓの
移動速度に合わせられる。
【００２０】このようにルツボ２０を下降させると、原
料融液１８の種結晶１６に近い部分から次第に、融点温
度Ｔｍｐよりも低温となり、原料融液１８が種結晶１６
に接する下端部から順次に固化することにより、ルツボ
２０内に半導体単結晶ＳＣが成長する。
料融液１８の種結晶１６に近い部分から次第に、融点温
度Ｔｍｐよりも低温となり、原料融液１８が種結晶１６
に接する下端部から順次に固化することにより、ルツボ
２０内に半導体単結晶ＳＣが成長する。
【００２１】更に、第２の円筒状加熱ヒータ２８によ
る、融点温度Ｔｍｐより高温度の前記山形状の温度分布
Ｔ２で、常に固液界面Ｓの近傍の領域が局所的に加熱さ
れて結晶成長する。この山形状の温度分布Ｔ２による
と、順次に成長する半導体単結晶の結晶成長面、即ち固
液界面Ｓの形状が原料融液１８側に凸状に保持されて結
晶成長するため、多結晶化が生じず、均質で単結晶の半
導体単結晶を製造することができる。
る、融点温度Ｔｍｐより高温度の前記山形状の温度分布
Ｔ２で、常に固液界面Ｓの近傍の領域が局所的に加熱さ
れて結晶成長する。この山形状の温度分布Ｔ２による
と、順次に成長する半導体単結晶の結晶成長面、即ち固
液界面Ｓの形状が原料融液１８側に凸状に保持されて結
晶成長するため、多結晶化が生じず、均質で単結晶の半
導体単結晶を製造することができる。
【００２２】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態を図３を参照して説明する。尚、図３は、半導体単
結晶の製造装置の要部構造を示す縦断面図であり、図１
及び図２と同一又は相当する構成要素を同一符号で示し
ている。
形態を図３を参照して説明する。尚、図３は、半導体単
結晶の製造装置の要部構造を示す縦断面図であり、図１
及び図２と同一又は相当する構成要素を同一符号で示し
ている。
【００２３】図３に示す半導体単結晶製造装置におい
て、第１の実施の形態との相違点を述べると、第１の円
筒状加熱ヒータ２６と第２の円筒状加熱ヒータ２８の間
と、第２の円筒状加熱ヒータ２８と第３の円筒状加熱ヒ
ータ３０の間に、昇降軸２４の昇降方向Ｚに対して垂直
な円板形状の第１の断熱部材３４と第２の断熱部材３６
が設けられている。また、これら第１，第２の断熱部材
３４，３６は、第２の円筒状加熱ヒータ２８の幅Ｗに合
わせて平行に配設されている。
て、第１の実施の形態との相違点を述べると、第１の円
筒状加熱ヒータ２６と第２の円筒状加熱ヒータ２８の間
と、第２の円筒状加熱ヒータ２８と第３の円筒状加熱ヒ
ータ３０の間に、昇降軸２４の昇降方向Ｚに対して垂直
な円板形状の第１の断熱部材３４と第２の断熱部材３６
が設けられている。また、これら第１，第２の断熱部材
３４，３６は、第２の円筒状加熱ヒータ２８の幅Ｗに合
わせて平行に配設されている。
【００２４】これら第１，第２の断熱部材３４，３６は
共に、熱電導率が０．００１cal/cm・s・K以下の耐火材が
用いられ、夫々の中央領域には、ルツボの直径より僅か
に大径の貫通穴３４ａ，３６ａが形成されている。そし
て、ルツボ２０が貫通穴３４ａ，３６ａ中に貫挿されて
昇降軸２４上のステージ２２に支持されている。したが
って、第１，第２の断熱部材３４，３６にて画成される
範囲Ｗ内のルツボ２０の外側面には、第２の円筒状加熱
ヒータ２８からの熱のみが加わり、第１〜第３の円筒状
加熱ヒータ２６〜３０相互間での熱移動が遮断される。
更に、直径Ｒの半導体単結晶を製造する場合、第２の円
筒状加熱ヒータ２８の長手方向の幅Ｗが、０．２×Ｒ≦
Ｗ≦０．６×Ｒの範囲内に設計されている。
共に、熱電導率が０．００１cal/cm・s・K以下の耐火材が
用いられ、夫々の中央領域には、ルツボの直径より僅か
に大径の貫通穴３４ａ，３６ａが形成されている。そし
て、ルツボ２０が貫通穴３４ａ，３６ａ中に貫挿されて
昇降軸２４上のステージ２２に支持されている。したが
って、第１，第２の断熱部材３４，３６にて画成される
範囲Ｗ内のルツボ２０の外側面には、第２の円筒状加熱
ヒータ２８からの熱のみが加わり、第１〜第３の円筒状
加熱ヒータ２６〜３０相互間での熱移動が遮断される。
更に、直径Ｒの半導体単結晶を製造する場合、第２の円
筒状加熱ヒータ２８の長手方向の幅Ｗが、０．２×Ｒ≦
Ｗ≦０．６×Ｒの範囲内に設計されている。
【００２５】次に、この製造装置を用いて、Ｓｉ基板、
ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII-Ｖ族化合物半導体基板、Ｃｄ
ＴｅやＺｎＳｅ等のII-VI族化合物半導体基板等に用い
られる半導体単結晶の製造工程を説明する。
ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII-Ｖ族化合物半導体基板、Ｃｄ
ＴｅやＺｎＳｅ等のII-VI族化合物半導体基板等に用い
られる半導体単結晶の製造工程を説明する。
【００２６】まず、ルツボ２０内に種結晶１６と原料を
挿入し、昇降軸２４を駆動してルツボ２０の高さを調整
することによって、原料の収容されているルツボ２０の
部分を第１，第２の円筒状加熱ヒータ２６，２８に対向
させ、種結晶１６の収容されているルツボ２０の下端部
を第３の円筒状加熱ヒータ３０に対向させる。そして、
第１〜第３の円筒状加熱ヒータ２６〜３０により、第１
の実施の形態と同様の温度分布（図３左側の温度分布を
参照）Ｔ１〜Ｔ３で加熱することにより、種結晶１６の
下端部を除いて原料融液１８を形成する。
挿入し、昇降軸２４を駆動してルツボ２０の高さを調整
することによって、原料の収容されているルツボ２０の
部分を第１，第２の円筒状加熱ヒータ２６，２８に対向
させ、種結晶１６の収容されているルツボ２０の下端部
を第３の円筒状加熱ヒータ３０に対向させる。そして、
第１〜第３の円筒状加熱ヒータ２６〜３０により、第１
の実施の形態と同様の温度分布（図３左側の温度分布を
参照）Ｔ１〜Ｔ３で加熱することにより、種結晶１６の
下端部を除いて原料融液１８を形成する。
【００２７】次に、前記の温度分布Ｔ１〜Ｔ３を維持し
た状態で昇降軸２４を駆動し、ルツボ２０を第１〜第３
の円筒状加熱ヒータ２６〜３０に対して相対的に下降さ
せることにより、原料融液１８を種結晶１６に接した下
端部から順次に固化して、半導体単結晶ＳＣを成長させ
る。尚、ルツボ２０の下降速度ｖは、順次に成長する半
導体単結晶ＳＣの成長面（即ち、固液界面）Ｓの移動速
度に合わせられる。
た状態で昇降軸２４を駆動し、ルツボ２０を第１〜第３
の円筒状加熱ヒータ２６〜３０に対して相対的に下降さ
せることにより、原料融液１８を種結晶１６に接した下
端部から順次に固化して、半導体単結晶ＳＣを成長させ
る。尚、ルツボ２０の下降速度ｖは、順次に成長する半
導体単結晶ＳＣの成長面（即ち、固液界面）Ｓの移動速
度に合わせられる。
【００２８】この実施の形態によれば、半導体単結晶の
成長過程全体にわたって、固液界面Ｓの近傍領域が第２
の円筒状加熱ヒータ２８にて局所的に高温加熱されるこ
とより、固液界面Ｓの形状が原料融液１８側に凸状に保
たれて結晶成長する。このため、多結晶化を抑えること
ができ、均質で単結晶の半導体単結晶を成長させること
ができる。
成長過程全体にわたって、固液界面Ｓの近傍領域が第２
の円筒状加熱ヒータ２８にて局所的に高温加熱されるこ
とより、固液界面Ｓの形状が原料融液１８側に凸状に保
たれて結晶成長する。このため、多結晶化を抑えること
ができ、均質で単結晶の半導体単結晶を成長させること
ができる。
【００２９】更に、固液界面Ｓの近傍領域が、常に第
１，第２の断熱部材３４，３６にて画成される範囲Ｗ内
に位置した状態で、結晶成長が進行する。このため、前
記固液界面Ｓの近傍領域を、第２の円筒状加熱ヒータ２
８のみで加熱することとなるため、固液界面Ｓの近傍領
域を結晶成長過程全体にわたって精密に温度制御するこ
とが可能となり、極めて高品質な半導体単結晶を製造す
ることができる。
１，第２の断熱部材３４，３６にて画成される範囲Ｗ内
に位置した状態で、結晶成長が進行する。このため、前
記固液界面Ｓの近傍領域を、第２の円筒状加熱ヒータ２
８のみで加熱することとなるため、固液界面Ｓの近傍領
域を結晶成長過程全体にわたって精密に温度制御するこ
とが可能となり、極めて高品質な半導体単結晶を製造す
ることができる。
【００３０】（第３の実施の形態）次に、第３の実施の
形態を図４を参照して説明する。尚、図４は、半導体単
結晶の製造装置の要部構造を示す縦断面図であり、図１
〜図３と同一又は相当する構成要素を同一符号で示して
いる。
形態を図４を参照して説明する。尚、図４は、半導体単
結晶の製造装置の要部構造を示す縦断面図であり、図１
〜図３と同一又は相当する構成要素を同一符号で示して
いる。
【００３１】図４に示す半導体単結晶製造装置におい
て、前記第２の実施の形態との相違点を述べる。第１〜
第３の円筒状加熱ヒータ２６〜２８の相互間を熱的に区
画する、低熱伝導率（０．００１cal/cm・s・K以下）の耐
火材で形成された第１，第２の断熱部材３４，３６の少
なくとも上側面と下側面が、輻射率０．５以下の材料の
被覆層（又は被覆膜）３８，４０によって被覆されてお
り、残余の構造は、第２の実施の形態と同様の構造とな
っている。
て、前記第２の実施の形態との相違点を述べる。第１〜
第３の円筒状加熱ヒータ２６〜２８の相互間を熱的に区
画する、低熱伝導率（０．００１cal/cm・s・K以下）の耐
火材で形成された第１，第２の断熱部材３４，３６の少
なくとも上側面と下側面が、輻射率０．５以下の材料の
被覆層（又は被覆膜）３８，４０によって被覆されてお
り、残余の構造は、第２の実施の形態と同様の構造とな
っている。
【００３２】次に、この製造装置を用いて、Ｓｉ基板、
ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII-Ｖ族化合物半導体基板、Ｃｄ
ＴｅやＺｎＳｅ等のII-VI族化合物半導体基板等に用い
られる半導体単結晶の製造工程を説明する。
ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII-Ｖ族化合物半導体基板、Ｃｄ
ＴｅやＺｎＳｅ等のII-VI族化合物半導体基板等に用い
られる半導体単結晶の製造工程を説明する。
【００３３】まず、ルツボ２０内に種結晶１６と原料融
液１８を収容し、第２の実施の形態と同様の温度分布
（図４左側の温度分布を参照）に保った状態で、ルツボ
２０を下降させることにより、原料融液１８を種結晶１
６に接する下端部から順次に固化させて、半導体単結晶
ＳＣを結晶成長させる。このルツボ２０の下降速度ｖ
は、半導体単結晶ＳＣの結晶成長速度、即ち固液界面Ｓ
の移動速度に合わせられる。
液１８を収容し、第２の実施の形態と同様の温度分布
（図４左側の温度分布を参照）に保った状態で、ルツボ
２０を下降させることにより、原料融液１８を種結晶１
６に接する下端部から順次に固化させて、半導体単結晶
ＳＣを結晶成長させる。このルツボ２０の下降速度ｖ
は、半導体単結晶ＳＣの結晶成長速度、即ち固液界面Ｓ
の移動速度に合わせられる。
【００３４】この実施の形態によれば、半導体単結晶Ｓ
Ｃの結晶成長過程全体にわたって、固液界面Ｓの近傍領
域が常に第１，第２の断熱部材３４，３６にて画成され
る範囲Ｗ内に位置した状態で、第２の円筒状加熱ヒータ
２８にて加熱されつつ、結晶成長が進行する。このた
め、固液界面Ｓの形状が原料融液１８側に凸状に保たれ
て結晶成長することとなり、多結晶化を抑えることがで
き、均質で単結晶の半導体単結晶を成長させることがで
きる。
Ｃの結晶成長過程全体にわたって、固液界面Ｓの近傍領
域が常に第１，第２の断熱部材３４，３６にて画成され
る範囲Ｗ内に位置した状態で、第２の円筒状加熱ヒータ
２８にて加熱されつつ、結晶成長が進行する。このた
め、固液界面Ｓの形状が原料融液１８側に凸状に保たれ
て結晶成長することとなり、多結晶化を抑えることがで
き、均質で単結晶の半導体単結晶を成長させることがで
きる。
【００３５】更に、第１，第２の断熱部材３４，３６が
低輻射率の被覆層（又は被覆膜）３８，４０にて被覆さ
れているため、第２の円筒状加熱ヒータ２８からの熱が
被覆層（又は被覆膜）３８，４０で高効率で反射してル
ツボ２０の側面に伝搬する。このため、第２の円筒状加
熱ヒータ２８による固液界面Ｓの近傍領域に対する温度
制御を極めて精密に行うことができることから、極めて
高品質な半導体単結晶を製造することができる。
低輻射率の被覆層（又は被覆膜）３８，４０にて被覆さ
れているため、第２の円筒状加熱ヒータ２８からの熱が
被覆層（又は被覆膜）３８，４０で高効率で反射してル
ツボ２０の側面に伝搬する。このため、第２の円筒状加
熱ヒータ２８による固液界面Ｓの近傍領域に対する温度
制御を極めて精密に行うことができることから、極めて
高品質な半導体単結晶を製造することができる。
【００３６】尚、以上に説明した第１〜第３の実施の形
態では、３個の円筒状加熱ヒータ２６〜３０を配設する
場合を説明したが、これ以上の個数の加熱ヒータを配設
してもよい。要は、結晶成長過程の全体にわたって、固
液界面Ｓの近傍領域を、原料融液１８の温度より高温で
局所的に加熱しつつ結晶成長させることにより、高品質
の半導体単結晶ＳＣを製造することができる。
態では、３個の円筒状加熱ヒータ２６〜３０を配設する
場合を説明したが、これ以上の個数の加熱ヒータを配設
してもよい。要は、結晶成長過程の全体にわたって、固
液界面Ｓの近傍領域を、原料融液１８の温度より高温で
局所的に加熱しつつ結晶成長させることにより、高品質
の半導体単結晶ＳＣを製造することができる。
【００３７】また、これら第１〜第３の実施の形態にお
いては、炉体３２内への充填ガスの種類やその圧力、第
１〜第３の円筒状加熱コイル２６〜３０の大きさ等の具
体的な数値は示していないが、これらについては、一般
的な垂直ボート法の仕様を適用することができる。要
は、垂直ボート法において、本発明の温度制御を行うこ
とにより、高品質の半導体単結晶を製造することが可能
となる。
いては、炉体３２内への充填ガスの種類やその圧力、第
１〜第３の円筒状加熱コイル２６〜３０の大きさ等の具
体的な数値は示していないが、これらについては、一般
的な垂直ボート法の仕様を適用することができる。要
は、垂直ボート法において、本発明の温度制御を行うこ
とにより、高品質の半導体単結晶を製造することが可能
となる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体単結
晶の製造方法によれば、原料融液から半導体単結晶を結
晶成長させる過程において、原料融液と半導体単結晶と
の固液界面及び固液界面を含む近傍領域を、融点温度よ
り高温の温度分布で局所的に加熱するので、固液界面の
形状が原料融液側に凸状となって結晶成長が進行するこ
ととなる。このため、多結晶化が生じず、均質で単結晶
の半導体単結晶を、高い歩留まり率で製造することがで
きる。
晶の製造方法によれば、原料融液から半導体単結晶を結
晶成長させる過程において、原料融液と半導体単結晶と
の固液界面及び固液界面を含む近傍領域を、融点温度よ
り高温の温度分布で局所的に加熱するので、固液界面の
形状が原料融液側に凸状となって結晶成長が進行するこ
ととなる。このため、多結晶化が生じず、均質で単結晶
の半導体単結晶を、高い歩留まり率で製造することがで
きる。
【００３９】また、断熱部材間に加熱ヒータを配設、ま
たは低輻射率の材料で被覆した断熱部材間に加熱ヒータ
を配設して、この加熱ヒータで固液界面及び前記近傍領
域を前記の温度分布で局所的に加熱することにより、加
熱ヒータのみの温度分布で固液界面の近傍領域を温度制
御することができる。このため、高品質の半導体単結晶
を製造するための、精密な温度制御を行うことができ
る。
たは低輻射率の材料で被覆した断熱部材間に加熱ヒータ
を配設して、この加熱ヒータで固液界面及び前記近傍領
域を前記の温度分布で局所的に加熱することにより、加
熱ヒータのみの温度分布で固液界面の近傍領域を温度制
御することができる。このため、高品質の半導体単結晶
を製造するための、精密な温度制御を行うことができ
る。
【図１】第１の実施の形態の半導体単結晶製造装置の要
部構造を示す縦断面図である。
部構造を示す縦断面図である。
【図２】半導体単結晶の成長過程を説明するための説明
図である。
図である。
【図３】第２の実施の形態の半導体単結晶製造装置の要
部構造を示す縦断面図である。
部構造を示す縦断面図である。
【図４】第３の実施の形態の半導体単結晶製造装置の要
部構造を示す縦断面図である。
部構造を示す縦断面図である。
【図５】従来の半導体結晶製造装置の要部構造を示す縦
断面図である。
断面図である。
１６…種結晶、１８…原料融液、２０…ルツボ、２２…
ステージ、２４…昇降軸、２６〜３０…円筒状加熱ヒー
タ、３２…炉体、３４，３６…断熱部材、３８，４０…
被覆層（被覆膜）、ＳＣ…結晶成長した半導体単結晶、
Ｔｍｐ…融点温度。
ステージ、２４…昇降軸、２６〜３０…円筒状加熱ヒー
タ、３２…炉体、３４，３６…断熱部材、３８，４０…
被覆層（被覆膜）、ＳＣ…結晶成長した半導体単結晶、
Ｔｍｐ…融点温度。
Claims (6)
- 【請求項１】 垂直ボート法を用いた半導体単結晶の製
造方法において、 原料融液から半導体単結晶を結晶成長させる過程中で、
前記原料融液と前記半導体単結晶との固液界面及び固液
界面を含む近傍領域を、融点温度より高温の温度分布で
局所的に加熱することを特徴とする半導体単結晶の製造
方法。 - 【請求項２】 前記温度分布で局所的に加熱される前記
固液界面及び固液界面を含む近傍領域の結晶成長方向の
幅（Ｗ）が、製造すべき前記半導体単結晶の直径（Ｒ）
に対して、 ０．２×Ｒ≦Ｗ≦０．６×Ｒ であることを特徴とする請求項１に記載の半導体単結晶
の製造方法。 - 【請求項３】 前記近傍領域の結晶成長方向の幅に合わ
せられた対向間隔にて配置した少なくとも一対の断熱部
材の間に加熱ヒータを設け、前記加熱ヒータにより前記
固液界面及び固液界面を含む近傍領域を、前記温度分布
で局所的に加熱することを特徴とする請求項１又は２の
いずれか一項に記載の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 前記断熱部材を、熱伝導率が０．００１
cal/cm・s・K以下の耐火材料で形成することを特徴とする
請求項３に記載の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項５】 前記断熱部材の表面を、低輻射率の材料
で被覆することを特徴とする請求項３又は４のいずれか
一項に記載の半導体単結晶の製造方法。 - 【請求項６】 前記低輻射率の材料は、輻射率が０．５
以下であることを特徴とする請求項５に記載の半導体単
結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33010497A JPH11157981A (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33010497A JPH11157981A (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11157981A true JPH11157981A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18228848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33010497A Pending JPH11157981A (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11157981A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006117524A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Siltron Inc | 高品質単結晶及びその成長方法 |
| JP2006143582A (ja) * | 2004-11-23 | 2006-06-08 | Siltron Inc | シリコン単結晶の成長方法，成長装置及びそれから製造されたシリコンウエハ |
-
1997
- 1997-12-01 JP JP33010497A patent/JPH11157981A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006117524A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Siltron Inc | 高品質単結晶及びその成長方法 |
| JP2006143582A (ja) * | 2004-11-23 | 2006-06-08 | Siltron Inc | シリコン単結晶の成長方法，成長装置及びそれから製造されたシリコンウエハ |
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