JPS589895A - 側熱型るつぼ - Google Patents

側熱型るつぼ

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JPS589895A
JPS589895A JP10648081A JP10648081A JPS589895A JP S589895 A JPS589895 A JP S589895A JP 10648081 A JP10648081 A JP 10648081A JP 10648081 A JP10648081 A JP 10648081A JP S589895 A JPS589895 A JP S589895A
Authority
JP
Japan
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bottom plate
side wall
crucible
carbon
view
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10648081A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhisa Matsumoto
和久 松本
Masami Sasaki
政美 佐々木
Mikio Morioka
盛岡 幹雄
Kiyohiko Kimie
公江 清彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP10648081A priority Critical patent/JPS589895A/ja
Publication of JPS589895A publication Critical patent/JPS589895A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10Crucibles or containers for supporting the melt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は化合物半導体単結晶を引上法により成長させ
る時に使用するるつぼに関する。
GaP等の化合物半導体をチョクラルスキー法で結晶成
長させる場合、従来は側壁部と底板部とが一体として成
形されたカーボンるつぼを使っていた。  ゛ 第12図は従来使用されているカーボンるつぼの断面図
である。このるつぼ20は、円筒形の側壁部21の底に
、平坦な円板状の底板部22を一体になるよう成形した
ものである。
第13図は他の従来例にかかるカーボンるつぼの断面図
である。このるつぼ23は、円筒形側壁部24と、下に
凸の半丸底の底板部25とよりなり、一体のものとして
製作される点は前例と同じである。
第14図はその他の従来例にかかるカーボンるつぼの断
面図である。このるつぼ26は、円筒形の側壁部27と
円板状の底板部28とが別体になっている。
第11図は従来例のカーボンるつぼを使用した時の結晶
成長炉内部の概略断面図である。抵抗加°熱の為のヒー
ター29が周囲に設けられ、この中にるつぼ20が支持
軸30により支持される。カーボンるつぼ20の中には
、石英るつぼ31が嵌挿されている。
石英るつぼ31の中には、化合物半導体の材料融液32
と、融液を覆うB、03液33とが入っている。融液3
2から上方に向って単結晶34が回転しながら引上げら
れている。単結晶34と融液32の境界である固液界面
Sは、多くの場合結晶中心軸近傍で下に向って凸、周辺
部で凹型となる。
周辺部の凹型の固液界面Sの存在は、大きな熱応力発生
の原因となる。凹型部は冷却過程で熱応力を発生するの
で、冷却中に結晶が割れ易くなる。
′さらに、引上げられた結晶には転位やリネージなどの
結晶欠陥が多くなる。また、加工の際には割れ易いので
、収量が著゛シ<減少するのが実情であった。
この原因は、次のように考えられる。結晶引上げが進行
し、融液32が減少してくると、固液界面Sがるつぼの
底板部に接近する。底板部はヒーターからの熱を受けて
高温状態であるから、固液界面Sに対して多大の熱を与
えるようになり、固液界面の温度が上昇し、この為凹型
の界面に変化してくる。
そこで、第15図に示すようなカーボンるつぼが発明さ
れた(特開昭49−179>。このるつぼ35は、上側
壁部36、底板部37の他に、下側壁部38を有する。
底板部37のさらに下方へ延長する下側壁部38は、ヒ
ーターの熱が底板部37により到達し難くする。熱的に
底板部を遮断する事により、底板部の温度を下げようと
するものである。下側壁部の高さm′と全側壁部の高さ
l′の比は1/4以上とされている。
しかし、このるつぼ35でも、なお完全には、固液界面
Sの凹型部を除くことが難しかった。底板部37がいま
だに高温すぎるものと考えられる。
本発明は、このような難点を解決する事を目的とする。
本発明の側面型るつぼは、第15図に宗するつぼのよう
に側壁部の下端39が、底板部37より下方向にあるよ
うな形状で、かつ、底板部と側壁部とが分離しているる
つぼである。さらに、底板はより熱伝導率の低い材質を
用いると良いし、底板と側壁との間に熱伝導率の低い材
質の輪を介在させても好ましい結果が得られる。
以下、実施例を示す図面によって、本発明の構成、作用
及び効果を詳細に説明する。
第1図は本発明の実施例に係る側面型るつぼの縦断面図
を示す。
このるつぼlは一体成形されておらず、円筒形の側壁A
と、円板状の底板Bとが分割されている。
支持部fで底板Bが、側壁Aを支持するようになってい
るが、両部材は別体である。材質も底板Bの方が、より
熱伝導率の低いものを用いると、さらに好都合である。
例えば、側壁Aをカーボン製とすると、底板Bの材質は
、カーボン、石英、BN (窒化硼素)、PBN (パ
イロリティックBN )、5isN4(窒化ケイ素)、
AI!zO,等が選ばれる。
底板Bを側壁Aから分割して設けるのは、側壁から゛底
板への熱の伝導を抑制するためである。底板の材質を、
熱伝導率の低いものにするのも同じ理由による。
本発明のるつぼは、側壁Aと底板Bどが分割されておれ
ば良いので、底板Bの形状は円板に限らない。丸底或は
半丸底の底板であっても差支えないO 第2図に示するつぼ2は、下に凸の半丸底形状の底板B
を持っている。底板の曲率半径は、図示したものより、
さらに小さいものでも良い。
第3図は第1図の側壁Aと底板Bとの支持部fの近傍の
拡大断面図である。
側壁Aの内面には、上方で内側へより入りこんだ段部5
が設けてあり、この段部5によって、底板Bに側□壁A
が支持されるようになっている。
側壁内面と、底板の外周面との間隙gは数十ミクロン〜
数ミリメートルである。側壁、底板の加工精度によって
、この間隙gは小さくすることができる。間隙gが広け
れば、側壁と底板との間の熱伝導はより少くなる。間隙
gが非常に狭くても、側壁、底板を一体として製造した
場合に比して、なお著しく熱伝導は少い。
以上の例は、底板と側壁との間に間隙gを設けただけの
ものであるが、両者の間に、熱伝導率の低い材質からな
る輪を介在させる事も有効である。
第4図はそのようなるつぼの例を示す縦断面図である。
るつぼ3は、底板Bが円板状で、底板主体Cと、輪りと
で構成されたものである。
側壁をカーボン製とし、底板主体Cはカーボン、石英、
BN 、  P’BN 、 Si3N、 、 AI!2
03等で製作する。底板主体Cと側壁Aの間に介在する
輪はより熱伝導率の低い石英、BN 、  PBN 、
 Si3N4、A/、03等をその材質とする。
この例では、側壁からの熱伝導が輪りにより効果的に抑
制される。
底板の形状は任意で、第5図のようなるつぼ4も用いる
事ができる。るつぼ4′は、底板主体Cと輪りとよりな
る底板Bが半丸底形状となっている。
第6図は、るつぼ3の支持部f近傍の拡大断面図である
。側壁入内周面の段部5が輪りの上面周辺に接触してお
り、底板主体Cの段部6、輪りの段部7が互に組合わさ
れた構造になっている。
側壁Aと底板Bとの間の支持機構は、その他にも、側壁
の内面に複数個の突起物を設けて底板を掛止するように
しても良い。
さらに、側壁Aを上下方向に傾斜面とし、上下方向の内
径変化により、底板Bと側壁Aとを互に支持し合うよう
にしても良い。第9図、第10図はこのような支持機構
を示す断面図である。第9図は側壁Aが円錐形にやや近
似した傾斜のある円筒形状となっており、これに端局面
に傾斜面8を設けた底板Bを嵌合したものである。傾斜
角は、加工精度や、底板B、側壁Aの熱膨張係数によっ
て適当に定められる。
第10図は底板主体と輪とからなる底板Bを持つるつぼ
の支持機構として傾斜面を用いるもので、この例では、
底板主体Cと輪りの間にも傾斜面9を設けている。
第7図は本発明の実施例にかかる側熱型るつぼを使用し
、引上げ法により化合物半導体単結晶を成長させる炉の
内部の概略断面図である。これにより、側熱型るつぼの
もたらす作用、効果を説°明する。
側壁Aと底板Bとよりなるるつぼ1は、ヒーター29で
囲まれた空間の中に、支持軸30によって支持される。
るつぼ1の内側には石英るつぼ31が設けられる。
石英るつぼ31の中には、化合物半導体の材料融液32
と、液体カプセルとしての機能を有するB2O3液33
が収められている。単結晶あは融液32から徐々に引上
げられてゆく。本発明の側熱型るつぼを使用すると、固
液界面Sが下に凸型の形状となる。
固液界面Sに凹型部分ができない。
その理由は以下のように考えられる。側壁Aの下端10
は、底板Bより下方にあり、側壁Aは、ヒーター29に
対し底板Bを遮蔽している。ヒーター29により、側壁
Aは強く加熱されるが、底板Bは直接加熱されることが
少い。また側壁と底板とは分割されているから、両者の
間隙で熱伝導が抑制され、側壁からの熱伝導も少なくな
る。さらに、底板を熱伝導率の低い材質で作る事とすれ
ば、さらに底板の加熱を抑えることができる。
従って、融液量が減少し、固液界面Sが底板に接近して
も、固液界面Sの温度が上らず、凹型界面が発生しない
固液界面Sが、常時下に向って凸型となるので、冷却中
に大きな熱応力を生ずるという事がない。
次に効果を述べる。
(1)  この側熱型るつぼを使用して引上げた単結晶
は転位、リネージなど結晶欠陥が少い。熱応力歪が、少
いからである。
第8図は、本発明の側熱型るつぼを使用して引上げた結
晶と、従来のるつぼを使用して引上げた結晶のEPD(
エッチピット密度)の分布を測定したデータを示すグラ
フである。
゛ 横軸は単結晶から水平方向に切り出した円型ウェハ
の半径方向の位置を示しており、横軸中点0が結晶の中
心に対応し、中点0から左右へ離れるに従い結晶の中心
から離れた位置rで(7)EPDを示すようにした。
単結晶はGaPで、直径が2インチのもので比較した。
実線は本発明の実施例にかかる側熱型るつぼによるデー
タを示す。実際には、第2図に示す半丸底のるつぼで、
側壁、底板ともに材質はカーボンで作られているものを
使った。
内径敷は110M!、底板からの高さlは115−1底
板から側壁下端10までの距離mはl/4 (29腸)
、厚みは5腸である。
破線は第13図に示す従来例のるつぼによって引上げた
結晶についてのEPDを示すデータである。このるつぼ
の内径は1lQss、高さは115m5.厚みは5sI
lであった。材質はカーボンである。
本発明による側熱型るつぼを用いて引上げた単結晶は、
EPDの値が極めて低い事がわかる。
(2)  単結晶製造の歩留りが向上する。
冷却時、加工時に単結晶が割れないからである。実際、
歩留りは従来50%だったものが78%に、飛躍的な向
上をみた。
(3)従来るつぼを使用していた場合、加工時の割れを
防止するため、冷却後アニールする必要があったが、本
発明の側熱型るつぼを使用した場合、アニールの必要1
マ無い。工程を少くする事ができる。
(4)単結晶の外径制御が容易になる。この結果、ウェ
ハ加工前の結晶外周研磨によるロスが減少する。従来、
外周研磨によるロスは3.7%であったが、本発明によ
ればこのロスは1.9%に減少した。
側熱型るつぼを用いると、融液の上下方向の温度変化が
殆んど無くなるので、外径はほぼ一定に保つ事ができる
(5)冷却中のるつぼの「割れ」の頻度が減少した。従
来、平均3回の使用で、るつぼが割れたが、本発明のる
つぼは平均8回の使用で割れる。るつぼの寿命が延びた
ので、作業性が向上し、コストダウンの効果もある。こ
れは、膨張、収縮の方向や変位量の異なる側壁と底板と
を分割し、両者が自由に変形するのを許すから、熱応力
の発生が少なくなるためで゛ある。また、底板の温゛度
がより低(なるため、底板に加わる熱衝撃が緩和される
からでもある。
(6)監視が容易になり、引上条件制御が的確に行える
ようになった。
従来のるつぼを使用すると、るつぼの底が高温であるた
め、分解圧の高い材料(GaPの場合はP)が分解して
ガス状となり、液体カプセルとしてのB2O2液にまざ
り、−03液を濁らせることがあった。B!03液が濁
ると、上方からB!0.液をとおして融液を目視するの
が困難になった。
しかし、本発明の側熱型るつぼを用いると、るつぼ底が
過度に高温とはならず、Pの分解゛は減少する。このた
めB、03液にPが混入する事な(、n、os液の透明
性は失われない。このため、上方からの監視が容易にな
るわけである。
本°発明は、GaPの他に、GaAs、 InP、In
As。
Garb、 InSb等の化合物半導体の引上げ法によ
る単結晶成長に於ても同様の効果を奏する。このように
極めて有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る側熱型るつぼの縦断面図
。 第2図は第2の実施例に係る側熱型るつぼの縦断面図。 第3図は第1図の側壁、底板の支持部を拡大して示す縦
断面図。 第4図は第3の実施例に係る側熱型るつぼの縦断面図。 第5図は第4の実施例に係る側熱型るつぼの縦断面図。 第6図は第4図の側壁、底板の支持部を拡大して示す縦
断面図。 第7図は本発明の実施例にかかる側熱型るつぼを使用し
引上げ法によって結晶成長させる炉の内部の概略断面図
。 第8図は引上げられた単結晶のエッチピット密度(EP
D)の空間分布を示すグラフで、実線′は本発明の実施
例に係る側熱型るつぼを用いたものを−示し、破線は従
来例に係るるつぼを用いたものを示す。 第9図は傾斜した側壁と底板の支持部を示す拡大縦断面
図。 第10図は傾斜した側壁と、輪及び底板主体との支持部
を示す拡大断面図。 第11図は従来のるつぼを使用し引上げ法によって結晶
成長させる炉内部の概略断面図。 第12図は従来使用されるるつぼの縦断面図で底板が平
坦な例を示す。 第13図は従来のるつぼの縦断面図で、底板が丸底にな
っている例を示す。 第14図は従来のるつぼの縦断面図で、側壁部と底板部
とが別体になっている例を示す。 第15図は特開昭49−179号に示されたるつぼの縦
断面図。 1〜4・・・・・・側熱型るつぼ 5〜7・・・・・・段   部 8〜9・・・・・・傾斜面 A・・・・・・側   壁 B・・・・・・底    板   C・・・・・・底板主体 D・・・・・・輪 S・・・・・・固液界面 発明者  松本相欠 佐々木 政 美 盛岡幹雄 公江清彦 □ 第7図 第8図 2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  側壁Aの下端が底板Bよりも下方に位置し、
    側壁Aと底板Bとが分割されている事を特徴とする側熱
    型るつぼ。 (2)  側壁A及び底板Bの材質がカーボンである特
    許請求の範囲第(1)項記載の側熱型るつぼ。 、(3)  底板Bの材質の熱伝導率が、側壁Aの材質
    の熱伝導率より低いものである特許請求の範囲第(1)
    項記載の側熱型るつぼ。 (4)  側壁Aの材質がカーボンである特許請求の範
    囲第(3)項記載の側熱型るつぼ。 (5)底板Bが、底板筆体Cと、側壁Aの材質より熱伝
    導率の低い材質よりなる輪りとを組合せたものである特
    許請求の範囲第(1)項記載の側熱型るつぼ。 (6)側壁Aの材質がカーボンである特許請求の範囲第
    (5)項記載の側熱型るつぼ。 (7)゛  底板主体Cの材質がカーボンである特許請
    求の範囲第(6)゛項記載の側熱型るつぼ。
JP10648081A 1981-07-08 1981-07-08 側熱型るつぼ Pending JPS589895A (ja)

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JP10648081A JPS589895A (ja) 1981-07-08 1981-07-08 側熱型るつぼ

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JPS589895A true JPS589895A (ja) 1983-01-20

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5895693A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶引上げ用黒鉛ルツボ
JPH02145496A (ja) * 1988-11-25 1990-06-04 Komatsu Denshi Kinzoku Kk 半導体単結晶引上装置
US5186784A (en) * 1989-06-20 1993-02-16 Texas Instruments Incorporated Process for improved doping of semiconductor crystals
JPH05279170A (ja) * 1992-03-30 1993-10-26 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の引上げ装置
WO2011067201A1 (en) 2009-12-04 2011-06-09 Solarworld Innovations Gmbh Device for holding silicon melt
CN103276451A (zh) * 2013-04-26 2013-09-04 中国科学院上海技术物理研究所 一种消除InAs单晶表面电荷积累层的热处理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5895693A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶引上げ用黒鉛ルツボ
JPH02145496A (ja) * 1988-11-25 1990-06-04 Komatsu Denshi Kinzoku Kk 半導体単結晶引上装置
US5186784A (en) * 1989-06-20 1993-02-16 Texas Instruments Incorporated Process for improved doping of semiconductor crystals
JPH05279170A (ja) * 1992-03-30 1993-10-26 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の引上げ装置
WO2011067201A1 (en) 2009-12-04 2011-06-09 Solarworld Innovations Gmbh Device for holding silicon melt
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