JPH1129390A - Single crystal growth - Google Patents

Single crystal growth

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JPH1129390A
JPH1129390A JP18116497A JP18116497A JPH1129390A JP H1129390 A JPH1129390 A JP H1129390A JP 18116497 A JP18116497 A JP 18116497A JP 18116497 A JP18116497 A JP 18116497A JP H1129390 A JPH1129390 A JP H1129390A
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知己 稲田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for growing a single crystal capable of eliminating evil practices in the seeding work such that more than necessary dissolution of a seed crystal is caused by the rapid flow of a molten liquid at the shoulder part into the set position of the seed crystal during the elevation of temperature before the seeding, or on the other hand the amount of the molten liquid becomes too little by the too slow elevation of the temperature. SOLUTION: This method for growing a single crystal is provided by preparing a quartz boat 7 made of a quartz and having 55 mm width and 600 mm length in the horizontal type Bridgeman method, charging 2,500 g Ga and 2,700 g As in the quartz boat 7, and placing a seed crystal having 2 cm width and 5 cm length at the one end of the quartz boat 7 and 20 g blocks of 10 mm cube collected from crushed GaAs crystals 9 at the shoulder part 9. The weight of the portion corresponding to the shoulder part is 100 g, thus the weight ratio is 20 %. The GaAs crystal is grown under the above conditions. The melting at the seeding is well controlled and the seeding is also smoothly performed. The melting property can be controlled in the above conditions better than the case of making the weight ratio of 40% and other conditions the same.

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、単結晶成長方法に
関し、たとえば、GaAsなどの化合物半導体単結晶を
ブリッジマン法で作製することに適用し得る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for growing a single crystal, and can be applied, for example, to fabricating a compound semiconductor single crystal such as GaAs by the Bridgman method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在工業化されている半導体結晶材料の
主力は、シリコンであるが、GaAs、InP、GaP
などのIII −V族化合物半導体結晶材料は、当該材料中
での電子の移動速度が大きいことp−n接合部で発光す
ることなど、シリコンにはない特長を有することから、
シリコンの代替あるいはシリコンを補完する材料として
工業的に重要な材料の一つとなっている。
2. Description of the Related Art The main industrial semiconductor crystal material that is currently industrialized is silicon, but GaAs, InP, GaP and the like.
III-V group compound semiconductor crystal materials such as, for example, have a characteristic that silicon does not have, such as a high electron transfer speed in the material and light emission at a pn junction.
It is one of the industrially important materials as a substitute for silicon or a material that complements silicon.

【0003】その製造方法の一つとして、ブリッジマン
法が広く用いられている。この方法は、容器内に収容さ
れた結晶融液を一端に配した種結晶から徐々に径あるい
は幅を増加させほぼ一定の形状となるように固化させる
容器内での結晶成長方法である。固化する方法として炉
体に対して容器を移動させる方法か、炉体を容器に対し
て移動するかのいずれかの方法がとられる。
The Bridgman method is widely used as one of the manufacturing methods. This method is a crystal growth method in a container in which a crystal melt accommodated in a container is gradually increased in diameter or width from a seed crystal arranged at one end and solidified so as to have a substantially constant shape. Either a method of moving the container with respect to the furnace body or a method of moving the furnace body with respect to the container is used as a method of solidification.

【0004】平底の舟型の容器を使用することが多く、
ボート法とも呼ばれることがある。固化する方向、容器
の形状から横型ブリッジマン法(図3)と、縦型ブリッ
ジマン法とがあるが、ブリッジマン法としての基本は同
一である。また、炉体を移動せずに、炉内の温度分布を
変化させることで結晶成長させる徐冷法(Gradie
nt Freezing Method)があるが、こ
れはブリッジマン法における炉体や容器の駆動の機械的
な部分を排除する目的で改良された方法であり、ここで
はブリッジマン法と同一として扱う。また、ブリッジマ
ン法と徐冷法とを組み合わせた方法も開発されている。
これもここでは、ブリッジマン法と同一として扱う。
[0004] A flat-bottomed boat-shaped container is often used,
Sometimes called the boat method. There are a horizontal Bridgman method (FIG. 3) and a vertical Bridgman method depending on the direction of solidification and the shape of the container, but the basics of the Bridgman method are the same. In addition, a slow cooling method (Gradie) in which a crystal is grown by changing the temperature distribution in the furnace without moving the furnace body.
nt Freezing Method), which is an improved method for eliminating a mechanical part for driving the furnace body and the vessel in the Bridgman method, and is treated here as being the same as the Bridgman method. A method combining the Bridgman method and the slow cooling method has also been developed.
This is also treated here as being the same as the Bridgman method.

【0005】横型、縦型ブリッジマン法や横型、横型、
縦型徐冷法など容器内での結晶成長は、その特徴として
定形の結晶が比較的小型の設備で作製することができる
こと、結晶成長が容易であることから、産業分野、学術
研究分野などで古くから広く行われている結晶成長方法
である。
[0005] Horizontal, vertical Bridgman method, horizontal, horizontal,
The characteristics of crystal growth in a container such as the vertical slow cooling method are that it can be manufactured in relatively small equipment and that the crystal growth is easy. This is a widely used crystal growth method.

【0006】たとえば、上述の材料で発光ダイオードや
レーザダイオードや電界効果型トランジスタや集積回路
などの工業上重要な製品に使用されるGaAs結晶もこ
の製法で作られている。III −V族化合物半導体結晶の
ブリッジマン法に関連した結晶成長方法については、文
献:「バルク結晶成長技術」アドバンスドエレクトロニ
クスシリーズ、千川圭吾編著、発行所:培風館などに詳
しく解説されている。
For example, GaAs crystals made of the above-mentioned materials and used in industrially important products such as light-emitting diodes, laser diodes, field-effect transistors and integrated circuits have also been produced by this manufacturing method. The crystal growth method related to the Bridgman method for III-V compound semiconductor crystals is described in detail in the literature: "Bulk Crystal Growth Technology", Advanced Electronics Series, edited by Keigo Chikawa, and published by Baifukan.

【0007】ブリッジマン法における成長プロセスのう
ち、種結晶から結晶を成長させ始めるといういわゆるシ
ーディング(seeding:種付け)工程は、重要な
工程の一つである。種結晶の一端を少し融解して融液と
なじませた後に、融液の温度を低下させることによって
固化を開始する工程である。結晶が単結晶になるか否
か、あるいは結晶性に優れた結晶が成長するか否かは、
ほぼこのシーディング工程で決定されるともいえる。
[0007] In the Bridgman method, a so-called seeding step of starting the growth of a crystal from a seed crystal is one of the important steps. In this step, after one end of the seed crystal is slightly melted and blended with the melt, solidification is started by lowering the temperature of the melt. Whether a crystal becomes a single crystal or a crystal with excellent crystallinity grows
It can be said that it is almost determined in this seeding step.

【0008】一般に、種結晶は目的の結晶サイズよりも
細径の結晶が使用される。シーディング完了後は、徐々
に結晶サイズを大径化し目的のサイズを得る。これは、
結晶サイズを急激に大きくすることによって熱量の大き
な変化や熱歪の大きな変化を避けるためである。このよ
うに徐々にサイズが大きくなる部分を結晶の肩部と呼
ぶ。この目的のためブリッジマン法で使用される容器
は、種結晶部・テーパ状の肩部・定形部(直胴部)が順
につながった形状をしている。
Generally, a seed crystal having a diameter smaller than a target crystal size is used. After the seeding is completed, the crystal size is gradually increased to a desired size. this is,
This is to avoid a large change in the amount of heat and a large change in the thermal strain by rapidly increasing the crystal size. Such a portion where the size gradually increases is called a crystal shoulder. The container used in the Bridgman method for this purpose has a shape in which a seed crystal portion, a tapered shoulder portion, and a fixed portion (straight body portion) are connected in this order.

【0009】シーディング作業は、融解、保持、固化の
連続した作業で構成されるが、この中で融解工程は特に
重要な作業である。ブリッジマン法では、GaAsの例
で説明すると、一般に容器内にGaAsの原料であるG
aおよびAsと、添加材のドーパント金属、GaAs種
結晶とをチャージして加熱することによってGaAsを
合成させ、さらに融液を作製した後、シーディング作業
を行う。
[0009] The seeding operation comprises a continuous operation of melting, holding and solidifying, and the melting step is a particularly important operation. In the Bridgman method, if an example of GaAs is used, G is a raw material of GaAs in a container.
GaAs is synthesized by charging and heating a and As, an additive dopant metal, and a GaAs seed crystal, and a melt is prepared. Then, a seeding operation is performed.

【0010】シーディング前のGaAsの融解は、主と
して種結晶と反対側の端から行われ、直胴部を融解した
後、肩部を融解し最終的に種結晶の端と融液が接触する
ようにする。この際に、徐々に融液を昇温させる必要が
ある。
Melting of GaAs before seeding is mainly performed from the end opposite to the seed crystal. After melting the straight body, the shoulder is melted, and finally the end of the seed crystal comes into contact with the melt. To do. At this time, it is necessary to gradually raise the temperature of the melt.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
種結晶は、5〜40mmの角型、円柱型のもので長さが約
100mm以内のものが使用される。シーディング作業
は、通常はこの種結晶の約10mm程度を融解する範囲で
行われる。その理由は、約1〜2mm程度の融解では種結
晶表面の酸化部を融解できないため表面部位を核とした
多結晶化が起こり易いこと、また、10mm以上では容器
内の種結晶収容部の細く長い領域で単結晶成長が開始す
るが、その領域では単結晶化に必要な温度条件を設定し
づらく多結晶化し易いためである。
However, in general, a seed crystal having a square or column shape of 5 to 40 mm and a length of about 100 mm or less is used. The seeding operation is usually performed within a range where about 10 mm of the seed crystal is melted. The reason is that the oxidized portion of the seed crystal surface cannot be melted by melting of about 1 to 2 mm, so that polycrystallization is likely to occur at the surface portion as a nucleus. This is because single crystal growth starts in a long region, but it is difficult to set temperature conditions necessary for single crystallization in that region, and polycrystal is easily formed.

【0012】シーディング前の昇温では、溶けた肩部の
融液が種結晶2(図3)の設置部に急速に流れ込んで種
結晶2を必要以上に溶かし込む可能性がある。一方、あ
まりにゆっくり昇温し過ぎると融解部が少なすぎること
になる。シーディング部は、縦型成長法では直視できな
いため温度を頼りに行われ、また、横型でも観察しづら
いことが多い。GaAs結晶3の結晶成長では、一般に
石英ガラス製のアンプル5内で成長するため、観察はし
づらい。また、成長容器として石英ボート1が使われる
ため融液に対する熱伝導が悪く、温度変化の応答性が悪
いため、温度に頼るシーディング作業は熟練を要する難
しい作業である。
When the temperature is raised before seeding, there is a possibility that the melt at the melted shoulder portion rapidly flows into the installation portion of the seed crystal 2 (FIG. 3) and dissolves the seed crystal 2 more than necessary. On the other hand, if the temperature is raised too slowly, the melting portion will be too small. Since the seeding portion cannot be seen directly by the vertical growth method, it is performed depending on the temperature, and it is often difficult to observe the seeding portion even in the horizontal type. In the crystal growth of the GaAs crystal 3, it is generally difficult to observe because the crystal is grown in the ampoule 5 made of quartz glass. In addition, since the quartz boat 1 is used as a growth vessel, heat conduction to the melt is poor, and responsiveness to temperature change is poor, so that the seeding operation relying on temperature is a difficult operation requiring skill.

【0013】また、単結晶化率は、このシーディング作
業の成否に大きく依存し、工業生産上も再現性、歩留ま
りの維持、および高価な希少原料であるGaやAsの有
効利用など工業生産上、経済面での問題がある。
The single crystallization rate greatly depends on the success or failure of this seeding operation. In industrial production, reproducibility, maintenance of yield, and effective utilization of expensive rare raw materials such as Ga and As are considered in industrial production. There is an economic problem.

【0014】このようなことから、熟練の不要なシーデ
ィング作業を可能にするブリッジマン法による新たな結
晶成長方法を提供し、工業生産上、経済面での問題を解
決することが求められている。すなわち、シーディング
前の昇温において、溶けた肩部の融液が種結晶の設置部
に急速に流れ込んで種結晶を必要以上に溶かし込んだ
り、一方あまりにゆっくり昇温し過ぎて融解部が少なす
ぎることなどのシーディング作業時の弊害を取り除くこ
とができる方法を提供することによって、従来作業状態
を直視できないため温度を頼りに行われざるを得ないシ
ーディング作業をより容易ならしめることが求められて
いる。
In view of the above, there is a need to provide a new crystal growth method by the Bridgman method that enables seeding work that does not require skill, and to solve industrial and economic problems. I have. That is, in the temperature increase before seeding, the melt at the melted shoulder rapidly flows into the seed crystal setting portion and dissolves the seed crystal more than necessary, or on the other hand, the temperature rises too slowly and the melting portion is small. By providing a method that can eliminate the harmful effects of seeding work such as being too long, it is necessary to make it easier to perform the seeding work that has to rely on temperature because it is impossible to directly look at the work state in the past. Have been.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、結晶
成長用容器内の一端に配した単結晶の種結晶に、融液を
接触させた後に、この単結晶より固化させる単結晶成長
方法において、以下の特徴的な構成で上述の課題を解決
する。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a method for growing a single crystal in which a melt is brought into contact with a single crystal seed crystal disposed at one end of a crystal growth vessel and then solidified from the single crystal. Solves the above-mentioned problem with the following characteristic configuration.

【0016】すなわち、本発明は、単結晶成長で使用す
る結晶成長用容器内の種結晶から定形結晶までの間の徐
々に結晶外径が大きくなる肩部に相当する部位に、この
肩部に相当する結晶原料をチャージするときに、結晶原
料の体積が所定の体積を越えない大きさの結晶原料を、
結晶成長時に上記部位に存在する重量に対して所定割合
以上含ませて上記チャージを行う。
That is, according to the present invention, a portion between a seed crystal and a regular crystal in a crystal growth vessel used for growing a single crystal, which corresponds to a shoulder portion where the crystal outer diameter gradually increases, is added to the shoulder portion. When charging the corresponding crystal raw material, a crystal raw material whose size does not exceed a predetermined volume is
At the time of crystal growth, the above-mentioned charge is performed by including a predetermined ratio or more with respect to the weight existing in the above-mentioned portion.

【0017】このように、肩部に相当する部位に、所定
体積を超えない大きさの結晶を結晶成長時に肩部に存在
する重量の所定割合以上含ませてチャージする方法によ
って、シーディング作業時の肩部の原料の融解を容易に
させることができる。つまり、肩部に熱容量の小さな原
料を配することによって、溶解し易い状態を生じさせ、
この結果、炉の温度によって制御する融液の昇温速度の
遅速に依存して融解することが可能になり、シーディン
グを容易に行うことができるようになる。
As described above, a method of charging a crystal having a size not exceeding a predetermined volume in a portion corresponding to the shoulder portion by including a predetermined ratio or more of the weight existing in the shoulder portion during the crystal growth is employed. Of the raw material at the shoulder portion can be easily melted. In other words, by disposing a material having a small heat capacity on the shoulder, a state in which the material is easily melted is generated,
As a result, the melting can be performed depending on the slow rate of the temperature rising rate of the melt controlled by the furnace temperature, and the seeding can be easily performed.

【0018】具体的には、結晶原料の所定の体積を、お
よそ1cm3 を越えない大きさとし、上記重量の所定割合
を、およそ20%以上とすることが好ましい。また、結
晶原料は、GaAsの結晶を破砕したブロックやウェハ
状薄片などであることが好ましい。
Specifically, it is preferable that the predetermined volume of the crystal raw material has a size not exceeding about 1 cm 3 and the predetermined ratio of the above weight is about 20% or more. Further, the crystal raw material is preferably a block or a wafer-like flake obtained by crushing a GaAs crystal.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施の形態を
図面を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0020】本実施の形態は、ブリッジマン法で使用す
る結晶成長容器内の原料のチャージのときに、肩部に相
当する部位に、体積が1cm3 を越えない大きさの当該結
晶を結晶成長時に肩部に存在する重量の20%以上含ま
せてチャージする方法によって、シーディング作業時の
肩部の原料の融解を容易ならしめることによって、シー
ディング作業を簡便且つ再現性に優れた方法に改善す
る。
In the present embodiment, when a raw material in a crystal growth vessel used in the Bridgman method is charged, a crystal having a volume not exceeding 1 cm 3 is grown at a portion corresponding to a shoulder. In some cases, the method of charging by adding more than 20% of the weight present in the shoulder portion facilitates melting of the raw material of the shoulder portion during the seeding operation, thereby making the seeding operation simple and excellent in reproducibility. Improve.

【0021】つまり、最終融解部であるところの肩部に
熱容量の小さな原料を配することに依って、融解し易い
状態を生じさせこの結果、炉の温度に依って制御する融
液の昇温速度の遅速に依存して融解することを可能にさ
せることによって、シーディング作業を容易にする。
That is, by arranging a material having a small heat capacity on the shoulder, which is the final melting portion, a state in which the material is easily melted is generated, and as a result, the temperature rise of the melt controlled by the temperature of the furnace is performed. Facilitating the seeding operation by allowing melting to occur depending on the slow speed.

【0022】ここで、体積が1cm3 を越えない大きさの
当該結晶とするのは、大き過ぎると溶けにくくなり過ぎ
るためである。また、肩部重量の20%以上含ませてチ
ャージすることとしたのも同様の理由であり、適度の大
きさであっても、比率が小さ過ぎると溶けにくくなりす
ぎ、大き過ぎると溶け易くなり過ぎるためである。
Here, the reason why the crystal has a size not exceeding 1 cm 3 is that if it is too large, it will not be easily melted. For the same reason, charging is performed by including at least 20% of the shoulder weight. Even if the size is appropriate, if the ratio is too small, it will be difficult to melt, and if it is too large, it will be easy to melt. Because it is too long.

【0023】当該結晶の原料は、GaAsの結晶を破砕
したブロックやウェハ状薄片などが上述のサイズの結晶
を得るために適当である。また、ブロックとウェハ状薄
片とを組み合わせたものでもよい。
The raw material of the crystal is suitable for obtaining a crystal having the above-mentioned size, such as a crushed GaAs crystal block or a wafer-like flake. Further, a combination of a block and a wafer-shaped flake may be used.

【0024】横型、縦型ブリッジマン法を問わず、また
徐冷法との組み合わせの方法を問わず使用する容器の肩
部に上述の結晶成長方法によってなる原料をチャージす
ると同様の効果を得ることができる。
Regardless of the horizontal or vertical Bridgman method or the method used in combination with the slow cooling method, the same effect can be obtained by charging the raw material obtained by the above-described crystal growth method to the shoulder of a container used. .

【0025】また、容器の肩部は、いわゆる肩部角度と
呼ばれる種結晶収容部から直胴部に至る傾斜が、製法、
条件によって異なる。しかし、本実施の形態では、その
形状によらず肩部に配置すればいずれの形状に置いても
同様の効果が得られることは、その効果の原理からして
明白であり、また、実験によっても確認された。
The inclination of the shoulder portion of the container from the seed crystal accommodating portion to the straight body portion, which is called a so-called shoulder angle, depends on the manufacturing method.
Depends on conditions. However, in the present embodiment, it is clear from the principle of the effect that the same effect can be obtained regardless of the shape, if it is placed on the shoulder, regardless of the shape, it is clear from the experiment. Was also confirmed.

【0026】[0026]

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。Next, embodiments of the present invention will be described.

【0027】(実施例1): 図1は、本実施例1を説
明するための横型ブリッジマン法による結晶原料チャー
ジの概念図である。表1は、比較例1、2に対する実施
例1−1、1−2、1−3、1−4の原料チャージの概
要および結果を表すものである。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a conceptual diagram of a crystal material charge by a horizontal Bridgman method for explaining Embodiment 1 of the present invention. Table 1 shows the outline and results of the raw material charges of Examples 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4 with respect to Comparative Examples 1 and 2.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】横型(水平)ブリッジマン法において、巾
約55mm、長さ約600mmの石英製の舟形容器(石英ボ
ート7)を準備し、Gaを2500g、Asを2700
g、石英ボート7内にチャージした。実施例1−1にお
いては、この石英ボート7内の一端に巾2cm、長さ5cm
の種結晶8を置き、肩部15には破砕したGaAs結晶
から採取した約10mm角のブロックを20g置いた。
In a horizontal (horizontal) Bridgman method, a quartz boat-shaped vessel (quartz boat 7) having a width of about 55 mm and a length of about 600 mm is prepared, and 2500 g of Ga and 2700 As are prepared.
g, charged into the quartz boat 7. In Example 1-1, one end of the quartz boat 7 has a width of 2 cm and a length of 5 cm.
The seed crystal 8 was placed on the shoulder 15 and 20 g of a block of about 10 mm square collected from the crushed GaAs crystal was placed on the shoulder 15.

【0030】肩部15に相当する部位の重量は約100
gであり、重量比(チャージ量比率)は20%(=20
g/100g)である。このような条件で5100gの
GaAs単結晶を成長した。シーディング時の融解は、
制御性が良く、シーディングもスムーズであった。実施
例1−2においては、同一条件で重量比を40%にした
ところより融解性がコントロールできた。
The weight of the portion corresponding to the shoulder 15 is about 100
g, and the weight ratio (charge amount ratio) is 20% (= 20
g / 100 g). Under these conditions, 5100 g of GaAs single crystal was grown. Melting during seeding,
The controllability was good and the seeding was smooth. In Example 1-2, the meltability could be controlled by setting the weight ratio to 40% under the same conditions.

【0031】一方、ブロックを入れなかった比較例1で
は、融解の制御が難しく、シーディングが困難であっ
た。また、比較例2に示すように、原料のサイズを1cm
3 から1.5cm3 に変化させたところ、大きな結晶原料
サイズでは良い効果が現れず、結晶原料のサイズが1cm
3 を越えない場合に、実施例1−3の0.2cm3 、実施
例1−4の0.05cm3 のとき、融解の制御性が良好
で、シーディングも容易であった。また、チャージ形状
は、ブロック状だけでなくウェハ状でも同様な効果を得
ることができることを確認することができた。
On the other hand, in Comparative Example 1 in which no block was added, it was difficult to control the melting, and it was difficult to perform seeding. In addition, as shown in Comparative Example 2, the size of the raw material was 1 cm.
When the size was changed from 3 to 1.5 cm 3 , a good effect was not exhibited with a large crystal material size, and the size of the crystal material was 1 cm.
If the 3 not exceeding, 0.2 cm 3 of Example 1-3, when the 0.05 cm 3 of Example 1-4, a good control of the melt was easy seeding. Further, it was confirmed that the same effect can be obtained not only in a block shape but also in a wafer shape.

【0032】(実施例2): 次に、実施例2を説明す
る。表2は、比較例3−1、3−2に対する実施例2−
1、2−2の結晶原料チャージの概要および結果を表す
ものである。
(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 will be described. Table 2 shows Example 2- for Comparative Examples 3-1 and 3-2.
1 shows an outline and results of charge of crystal raw materials 1 and 2-2.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】上述の実施例1と同様に、横型ブリッジマ
ン法において、巾約55mm、長さ約600mmの石英製の
舟形容器(石英ボート7)を準備し、Ga2500g、
As2700gの原料チャージから5100gのGaA
s単結晶を成長した。
In the same manner as in the first embodiment, in the horizontal Bridgman method, a quartz boat-shaped vessel (quartz boat 7) having a width of about 55 mm and a length of about 600 mm was prepared.
5100 g of GaAs from 2700 g of raw material charge
An s single crystal was grown.

【0035】肩部15には、破砕したGaAs結晶から
採取した約6mm角のブロックを20g置いた。肩部に相
当する部位の重量は、約100gであり、重量比は20
%(実施例2−1)である。このときには、シーディン
グ時の融解は制御性が良く、シーディングもスムーズで
あった。
On the shoulder 15, 20 g of a block of about 6 mm square taken from the crushed GaAs crystal was placed. The weight of the portion corresponding to the shoulder is about 100 g, and the weight ratio is 20.
% (Example 2-1). At this time, the melting at the time of seeding was well controlled and the seeding was smooth.

【0036】実施例2−2においては、同一条件で重量
比を25%にするとより融解性をコントロールすること
ができた。一方、比較例3−1では、重量比を15%に
し、比較例3−2では、重量比を5%にしたところ、融
解の制御が難しくシーディングが困難であった。
In Example 2-2, when the weight ratio was 25% under the same conditions, the meltability could be more controlled. On the other hand, in Comparative Example 3-1, when the weight ratio was set to 15%, and in Comparative Example 3-2, the weight ratio was set to 5%, it was difficult to control the melting and difficult to perform seeding.

【0037】(実施例3): 次に、実施例3を説明す
る。図2は、本実施例3を説明するための縦型(垂直)
ブリッジマン法による結晶原料チャージの概念図であ
る。縦型ブリッジマン法において、径75mm、長さ約3
00mmのpBN製の容器を準備し、事前に合成したGa
As原料約5000gをチャージした。この容器の下端
に径10mm、長さ60mmの種結晶12を置き、肩部16
には破砕したGaAs結晶13から採取したブロックを
置いた。これによって径75mm、重量5000gの単結
晶を得た。
Third Embodiment Next, a third embodiment will be described. FIG. 2 is a vertical (vertical) view for explaining the third embodiment.
It is a conceptual diagram of the crystal raw material charge by a Bridgman method. In the vertical Bridgman method, a diameter of 75 mm and a length of about 3
A 100 mm pBN container was prepared, and Ga was synthesized in advance.
About 5000 g of As raw material was charged. A seed crystal 12 having a diameter of 10 mm and a length of 60 mm is placed at the lower end of the container.
A block collected from the crushed GaAs crystal 13 was placed on the slab. As a result, a single crystal having a diameter of 75 mm and a weight of 5000 g was obtained.

【0038】この場合も、上述の実施例1、2と全く同
様に、肩部に相当する部位の原料のサイズは、大きな形
状では効果がなく、原料のサイズが1cm3 を越えない場
合に融解の制御性が良く、シーディングもスムーズであ
り効果がみられた。重量比は20%以上で効果があっ
た。また、結晶原料のチャージは、ブロック形状だけで
なく、ウェハ状でも同様な効果を確認した。
In this case, as in the case of the first and second embodiments, the size of the raw material at the portion corresponding to the shoulder is not effective for a large shape, and is melted when the size of the raw material does not exceed 1 cm 3. The controllability was good, and the seeding was smooth and effective. The effect was effective at a weight ratio of 20% or more. The same effect was confirmed for the charge of the crystal raw material not only in the block shape but also in the wafer shape.

【0039】以上の本発明の実施例1、2によって、横
型(水平)ブリッジマン法においては、肩部に相当する
部位に体積が1cm3 を越えない大きさの結晶を、重量の
20%以上含ませてチャージしたことで、融解の制御性
が良くなり、シーディングが容易にできるようになっ
た。また、実施例3において、縦型(垂直)ブリッジマ
ン法でも同様な効果を得ることができた。すなわち、横
型、縦型ブリッジマン法のいずれの方式を採用しても効
果があることを確認することができた。
According to the first and second embodiments of the present invention, in the horizontal (horizontal) Bridgman method, a crystal having a volume not exceeding 1 cm 3 is placed at a portion corresponding to a shoulder portion by 20% or more by weight. By adding and charging, the controllability of melting is improved and the seeding can be easily performed. In Example 3, the same effect was obtained by the vertical (vertical) Bridgman method. That is, it was confirmed that the adoption of either the horizontal or vertical Bridgman method was effective.

【0040】なお、上述の結晶原料のチャージでは、ド
ーパントを使用しないアンドープの結晶を使用する例を
説明したが、シリコンをドープしたn型結晶や亜鉛をド
ープしたp型結晶でも同様の効果を得ることができるこ
とを確認した。
In the above-described charge of the crystal raw material, an example has been described in which an undoped crystal is used without using a dopant. However, a similar effect can be obtained by using an n-type crystal doped with silicon or a p-type crystal doped with zinc. Confirmed that it can be done.

【0041】また、結晶原料のチャージは、いずれの製
法においてもGaとAsからの出発でも、事前に合成し
たGaAsからの出発でも、また両者の混在でも上述と
同じような効果が得られることも確認することができ
た。
Regarding the charge of the crystal raw material, the same effect as described above can be obtained by starting from Ga and As in any of the manufacturing methods, starting from GaAs synthesized in advance, or mixing both. I was able to confirm.

【0042】以上のような効果からして、従来熟練者の
作業に頼っていたシーディング作業を工業レベルの再現
性でも充分に実施できることが確認された。また、ブリ
ッジマン法によるGaAsの単結晶の単結晶化率を大幅
に向上させることができた。このため、工業生産上も再
現性、歩留まりの維持・向上に貢献でき、また高価な希
少原料であるGaやAsの有効利用も図ることができ、
工業生産上、経済面でも効果が大きい。
From the above effects, it was confirmed that the seeding operation, which had conventionally relied on the operation of a skilled worker, can be sufficiently performed even at the reproducibility of an industrial level. Further, the single crystallization rate of the GaAs single crystal by the Bridgman method could be greatly improved. Therefore, the reproducibility and the yield can be maintained and improved in industrial production, and the expensive rare materials such as Ga and As can be effectively used.
It is also effective in terms of industrial production and economy.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上述べたように本発明は、単結晶成長
で使用する結晶成長用容器内の種結晶から定形結晶まで
の間の徐々に結晶外径が大きくなる肩部に相当する部位
に、この肩部に相当する結晶原料をチャージするとき
に、結晶原料の体積が所定の体積を越えない大きさの結
晶原料を、結晶成長時に上記部位に存在する重量に対し
て所定割合以上含ませてチャージを行うことで、熟練作
業の不要なシーディングを可能にすることができた。
As described above, the present invention is applicable to a portion corresponding to a shoulder portion where a crystal outer diameter gradually increases from a seed crystal to a regular crystal in a crystal growth vessel used for single crystal growth. When charging the crystal raw material corresponding to the shoulder portion, the crystal raw material having a volume not exceeding a predetermined volume should be contained in the crystal raw material at a predetermined ratio or more with respect to the weight existing in the above-described region during crystal growth. By performing charging, it was possible to perform seeding that does not require skilled work.

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

【図1】本発明の実施例の横型ブリッジマン法のための
結晶原料チャージの概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a crystal material charge for a horizontal Bridgman method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の縦型ブリッジマン法のための
結晶原料チャージの概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a crystal material charge for a vertical Bridgman method according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来の水平(横型)ブリッジマン法による結晶
成長を行うための炉の概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a furnace for performing crystal growth by a conventional horizontal (horizontal) Bridgman method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、7、11 石英ボート 2、14 GaAs結晶 3 GaAs結晶 4 As 5 石英アンプル 6 ヒータ 8、12 種結晶 9、13 破砕したGaAs 10 Ga 15、16 肩部 1, 7, 11 Quartz boat 2, 14 GaAs crystal 3 GaAs crystal 4 As5 Quartz ampoule 6 Heater 8, 12 seed crystal 9, 13 Crushed GaAs 10 Ga 15, 16 Shoulder

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】結晶成長用容器内の一端に配した単結晶の
種結晶に、融液を接触させた後に、この単結晶より固化
させる単結晶成長方法において、上記単結晶成長で使用
する上記結晶成長用容器内の上記種結晶から定形結晶ま
での間の徐々に結晶外径が大きくなる肩部に相当する部
位に、この肩部に相当する結晶原料をチャージするとき
に、結晶原料の体積が所定の体積を越えない大きさの結
晶原料を、結晶成長時に上記部位に存在する重量に対し
て所定割合以上含ませて上記チャージを行うことを特徴
とする単結晶成長方法。
1. A single crystal growth method in which a melt is brought into contact with a single crystal seed crystal arranged at one end in a crystal growth vessel and then solidified from the single crystal. When charging the crystal raw material corresponding to the shoulder to a portion corresponding to the shoulder where the crystal outer diameter gradually increases from the seed crystal to the regular crystal in the crystal growth container, the volume of the crystal raw material is increased. A crystal raw material having a size not exceeding a predetermined volume is contained in a predetermined ratio or more with respect to the weight existing at the site during the crystal growth, and the charge is performed.
【請求項2】上記結晶原料の所定の体積が、およそ1cm
3 であることを特徴とする請求項1記載の単結晶成長方
法。
2. A predetermined volume of the crystal raw material is about 1 cm.
3. The method for growing a single crystal according to claim 1, wherein
【請求項3】上記所定割合が、およそ20%であること
を特徴とする請求項1または2記載の単結晶成長方法。
3. The single crystal growth method according to claim 1, wherein the predetermined ratio is approximately 20%.
【請求項4】上記結晶原料が、GaAsの結晶を破砕し
たブロックおよび/またはウェハ状薄片であることを特
徴とする請求項1から3のいずれかに記載の単結晶成長
方法。
4. The method for growing a single crystal according to claim 1, wherein said crystal raw material is a block and / or wafer-like flake obtained by crushing a GaAs crystal.
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