JPS59137399A - 低転位密度単結晶の育成方法及びその装置 - Google Patents
低転位密度単結晶の育成方法及びその装置Info
- Publication number
- JPS59137399A JPS59137399A JP1126283A JP1126283A JPS59137399A JP S59137399 A JPS59137399 A JP S59137399A JP 1126283 A JP1126283 A JP 1126283A JP 1126283 A JP1126283 A JP 1126283A JP S59137399 A JPS59137399 A JP S59137399A
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- Japan
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- crystal
- single crystal
- dislocation density
- crucible
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
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- 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)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、液体カプセル引上げ法により、ヒ化ガリウム
（ＧａＡｅ）、リン化ガリウム（ＧａＰ ）及びリン化
インジウム（ＩｎＰ）等の化合物半導体単結晶を、低い
転位密度で育成する方法及びその装置に関する。
（ＧａＡｅ）、リン化ガリウム（ＧａＰ ）及びリン化
インジウム（ＩｎＰ）等の化合物半導体単結晶を、低い
転位密度で育成する方法及びその装置に関する。
液体カプセル引上は法は揮発性成分を含むヒ化ガリウム
（Ｃ）ａＡｓ ）、リン化ガリウム（Ｃ）ａＰ ）、リ
ン化インジウム（ＩｎＰ）などの化合物半導体単結晶を
育成するために主に用いられているが、従来の装置で育
成される結晶には高密度の転位が存在することが欠点で
あった。
（Ｃ）ａＡｓ ）、リン化ガリウム（Ｃ）ａＰ ）、リ
ン化インジウム（ＩｎＰ）などの化合物半導体単結晶を
育成するために主に用いられているが、従来の装置で育
成される結晶には高密度の転位が存在することが欠点で
あった。
この理由として、上記の結晶の育成方法では不活性のカ
プセル剤〔酸化ホウ素（Ｂ２０３） カ一般に使用さ
れる〕を用いると同時に高い雰囲気ガス圧（Ｎ２ガス、
Ａｒガス等を使用、ＧａＡｅで３〜３０気圧、（）ａＰ
で４０〜６０気圧、ＩｎＰで５０〜５０気圧）が必要で
あシ、その際雰囲気ガスの熱対流の影響を受けてカプセ
ル剤層内の温度勾配が犬となシ、これによシ成長する結
晶中に大きな温度不均一性（結晶の中心部で高温、結晶
の外周部が低温）に基づく熱応力が生じ、転位密度の増
大をもたらすこととなるからである〔篠山誠二ほか３名
、ジャパニーズ ジャーナル オプ アンプライド フ
ィツクス（Ｊ ａｐａｎ。
プセル剤〔酸化ホウ素（Ｂ２０３） カ一般に使用さ
れる〕を用いると同時に高い雰囲気ガス圧（Ｎ２ガス、
Ａｒガス等を使用、ＧａＡｅで３〜３０気圧、（）ａＰ
で４０〜６０気圧、ＩｎＰで５０〜５０気圧）が必要で
あシ、その際雰囲気ガスの熱対流の影響を受けてカプセ
ル剤層内の温度勾配が犬となシ、これによシ成長する結
晶中に大きな温度不均一性（結晶の中心部で高温、結晶
の外周部が低温）に基づく熱応力が生じ、転位密度の増
大をもたらすこととなるからである〔篠山誠二ほか３名
、ジャパニーズ ジャーナル オプ アンプライド フ
ィツクス（Ｊ ａｐａｎ。
Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ） １９ （１９
８０） Ｌ ３３１ 参照〕。
８０） Ｌ ３３１ 参照〕。
この温度勾配を緩かにする方法として、カプセル剤（Ｂ
２０３とした時）の厚みを増加させる等の方法が知られ
ている。しかしながら、このようにして実現される低温
度勾配ＬＥＣ法はその理由は必ずしも明確ではないが、
結晶の直径を一定に制御することが非常に困難になる（
一般の引上げ法でも同じことが言える）。
２０３とした時）の厚みを増加させる等の方法が知られ
ている。しかしながら、このようにして実現される低温
度勾配ＬＥＣ法はその理由は必ずしも明確ではないが、
結晶の直径を一定に制御することが非常に困難になる（
一般の引上げ法でも同じことが言える）。
このため融液上部の温度勾配を緩かにすると同時に結晶
の直径の制御を容易にすることを合せ持つ方法又は装置
の開発が重要な課題となっている。
の直径の制御を容易にすることを合せ持つ方法又は装置
の開発が重要な課題となっている。
本発明は、とのような従来技術の欠点にかんがみてなさ
れたものであシ、その目的は、成長時に結晶に加わる熱
応力を極小とし、同時に結晶の直径の制御を容易として
、低転位密度の結晶を育成しうる単結晶育成方法及びそ
の装置を提供することにある。
れたものであシ、その目的は、成長時に結晶に加わる熱
応力を極小とし、同時に結晶の直径の制御を容易として
、低転位密度の結晶を育成しうる単結晶育成方法及びそ
の装置を提供することにある。
本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は、低転位密
度単結晶の育成方法に関するものでおり、ルツボ中の融
液を不活性のカプセル剤で覆い、このカプセル剤層を通
して高圧雰囲気下で単結晶を引上げるようにした単結晶
育成方法において、加熱用ヒータの他に設けた補助ヒー
タによシ、少なくとも該融液表面とルツボとの接触部付
近の温度を制御することを特徴とする。
度単結晶の育成方法に関するものでおり、ルツボ中の融
液を不活性のカプセル剤で覆い、このカプセル剤層を通
して高圧雰囲気下で単結晶を引上げるようにした単結晶
育成方法において、加熱用ヒータの他に設けた補助ヒー
タによシ、少なくとも該融液表面とルツボとの接触部付
近の温度を制御することを特徴とする。
捷た本発明の第２の発明は、上記第１の発明の実施に直
接使用する低転位密度単結晶の育成装置に関するもので
あって、液体カプセル引上げ法で使用する単結晶育成装
置において、加熱用ヒータの他にルツボの外壁部に１個
以上の補助ヒータを設けたことを特徴とする。
接使用する低転位密度単結晶の育成装置に関するもので
あって、液体カプセル引上げ法で使用する単結晶育成装
置において、加熱用ヒータの他にルツボの外壁部に１個
以上の補助ヒータを設けたことを特徴とする。
本発明では、融液表面とルツボとの接触部付近の温度を
、融液の融点よシ若干高い温度に制御する。
、融液の融点よシ若干高い温度に制御する。
これによる作用効果は、主に結晶の直径を制御すること
にある。第１図にその理由を示す。
にある。第１図にその理由を示す。
すなわち第１図は、結晶の直径が制御される理由の模式
図である。第１図に示したように、結晶の側面の位置は
、ルツボ内壁近くに作られる水平方向の温度勾配により
、ルツボ内壁近くの位置に制御される。
図である。第１図に示したように、結晶の側面の位置は
、ルツボ内壁近くに作られる水平方向の温度勾配により
、ルツボ内壁近くの位置に制御される。
また本発明においては、上記の温度制御以外に、必要に
応じて、カプセル剤層とルツボとの接触部付近の温度制
御も、補助ヒータを用いて行ってもよい。
応じて、カプセル剤層とルツボとの接触部付近の温度制
御も、補助ヒータを用いて行ってもよい。
その作用効果は、成長後の結晶内部の温度の均一化と、
熱応力の低下にある。
熱応力の低下にある。
液体カプセル引上げ法によって育成される結晶中の温度
分布は、融液から結晶に伝わった熱が結晶の側面及び上
面から雰囲気中に逃けるだめに、一般に結晶の中心で高
く、側面で低い分布となる。この結果、結晶中に大きな
熱応力が発生する。この熱応力の低減には、成長結晶の
側面の温度を高め、この面を通して逃げる熱を極小とす
ることが必要となる。
分布は、融液から結晶に伝わった熱が結晶の側面及び上
面から雰囲気中に逃けるだめに、一般に結晶の中心で高
く、側面で低い分布となる。この結果、結晶中に大きな
熱応力が発生する。この熱応力の低減には、成長結晶の
側面の温度を高め、この面を通して逃げる熱を極小とす
ることが必要となる。
前記したように、補助ヒータによってカプセル剤層とル
ツボとの接触部付近、すなわちルツボ上部の側面を加熱
することは、この作用効果をもたらす点で好適である。
ツボとの接触部付近、すなわちルツボ上部の側面を加熱
することは、この作用効果をもたらす点で好適である。
なお本発明では、前記したように、必ず結晶の位置がル
ツボの内壁近くの位置に制御されるため、」二記した上
部の加熱の効果が一層大となる。
ツボの内壁近くの位置に制御されるため、」二記した上
部の加熱の効果が一層大となる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこｈ、に限定されるものではない。
明はこｈ、に限定されるものではない。
実施例
第２図は本発明による低転位密度単結晶育成装置、の−
実施の態様の主要部（ホットゾーン）の断面図である。
実施の態様の主要部（ホットゾーン）の断面図である。
第２図中、１は加熱用ヒータ、２はルツボ、３はルツボ
サセプタ、４は結晶、５は融液、６は不活性のカプセル
剤、７は補助ヒータａ、８は補助ヒータｂ１７′、８′
は熱電対である。この第２図は、２個の補助ヒータを用
いた場合である。以下に補助ヒータの作用を説明する。
サセプタ、４は結晶、５は融液、６は不活性のカプセル
剤、７は補助ヒータａ、８は補助ヒータｂ１７′、８′
は熱電対である。この第２図は、２個の補助ヒータを用
いた場合である。以下に補助ヒータの作用を説明する。
補助ヒータａは融液面の位置に設置してあシ熱電対７′
を用いて温度が制御される。この補助ヒータと熱電対に
よ多、前記したように、融液表面とルツボとの接触部例
近の温度が融液の融点よシ若干高い温度に制御される。
を用いて温度が制御される。この補助ヒータと熱電対に
よ多、前記したように、融液表面とルツボとの接触部例
近の温度が融液の融点よシ若干高い温度に制御される。
結晶の成長と共に融液表面の位置は低下するが、これは
、ルツボをその分だけ上昇させることにより、常に融液
表面が補助ヒータの位置に一致するように制御すればよ
い。
、ルツボをその分だけ上昇させることにより、常に融液
表面が補助ヒータの位置に一致するように制御すればよ
い。
次に補助ヒータｂの作用について説明する。
この作用は、成長後の結晶の側面を加熱するいわゆるア
フタヒータの役割を持ち、前記したように成長後の結晶
内部の温度の均一化をもたらし、熱応力を低下させる。
フタヒータの役割を持ち、前記したように成長後の結晶
内部の温度の均一化をもたらし、熱応力を低下させる。
第６図に転位密度分布を示す。すなわち第３図は、育成
された結晶のウェハ内位置（調）（横軸）と転位密度（
ｃｒｎ−２） （縦軸）との関係を示すグラフである
。第３図において、本発明による装置（補助ヒータ２個
使°用、ルツボの内径４５關）を用いて結晶の直径が４
０±１側に制御されたＩｎＰ単結晶の断面内径方向の転
位密度分布を曲線Ａに、従来装置（ルツボ内径１００ｗ
ｎ）を用いて育成された約４０ｆＭｌ径の結晶の同分布
を曲線Ｂに示す。
された結晶のウェハ内位置（調）（横軸）と転位密度（
ｃｒｎ−２） （縦軸）との関係を示すグラフである
。第３図において、本発明による装置（補助ヒータ２個
使°用、ルツボの内径４５關）を用いて結晶の直径が４
０±１側に制御されたＩｎＰ単結晶の断面内径方向の転
位密度分布を曲線Ａに、従来装置（ルツボ内径１００ｗ
ｎ）を用いて育成された約４０ｆＭｌ径の結晶の同分布
を曲線Ｂに示す。
この第３図から明らかなように、約１桁の転位密度の減
少が見られる。
少が見られる。
以上は、ＩｎＰ単結晶育成における実施例を示したが、
同様の効果が（）ａＡＳやＧａＰ等の他の化合物半導体
結晶の育成においても適用されることは言うまでもない
。また、補助ヒータを更に追加する（６個以上）ことに
よシ、よシ大きな効果がもたらされる。
同様の効果が（）ａＡＳやＧａＰ等の他の化合物半導体
結晶の育成においても適用されることは言うまでもない
。また、補助ヒータを更に追加する（６個以上）ことに
よシ、よシ大きな効果がもたらされる。
以上説明したように、本発明による単結晶育成方法及び
装置を用いることによシ、直径の制御が容易になカ、ま
た育成時に結晶に加わる熱応力を効果的に低減できるの
で、低転位密度結晶の育成に利点がある。また本発明に
よる結晶育成方法及び装置によれば少量のカプセル剤に
よシ実効的に厚いカプセル層を実現できる利点がある。
装置を用いることによシ、直径の制御が容易になカ、ま
た育成時に結晶に加わる熱応力を効果的に低減できるの
で、低転位密度結晶の育成に利点がある。また本発明に
よる結晶育成方法及び装置によれば少量のカプセル剤に
よシ実効的に厚いカプセル層を実現できる利点がある。
第１図は結晶の直径が制御される理由の模式図、第２図
は本発明による単結晶育成装置の−実施の態様のルツボ
を配置したホットゾーンの断面図、第３図は育成された
結晶のウエノ・自位置と転位密度との関係を示すグラフ
である。 １：加熱用ヒータ、２ニルツボ、６：ルツボサセプタ、
４：結晶、５：融液、６：不活性のカプセル剤、７，８
：補助ヒータ ７； Ｂ／ ；熱電対。 ％許出願人 日本電信電話公社 代理人 中本 宏 同 井 上 昭
は本発明による単結晶育成装置の−実施の態様のルツボ
を配置したホットゾーンの断面図、第３図は育成された
結晶のウエノ・自位置と転位密度との関係を示すグラフ
である。 １：加熱用ヒータ、２ニルツボ、６：ルツボサセプタ、
４：結晶、５：融液、６：不活性のカプセル剤、７，８
：補助ヒータ ７； Ｂ／ ；熱電対。 ％許出願人 日本電信電話公社 代理人 中本 宏 同 井 上 昭
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 ルツボ中の融液を不活性のカプセル剤で覆い、こ
のカプセル剤層を通して高圧Ｗ囲気下で単結晶を引上げ
るようにした単結晶育成方法において、加熱用ヒータの
他に設けた補助ヒータにより、少なくとも該融液表面と
ルツボとの接触部付近の温度を制御することを特徴とす
る低転位密度単結晶の育成方法。 Ｚ ルツボ中の融液を不活性のカプセル剤で覆い、この
カプセル剤層を通して高圧雰囲気下で単結晶を引上げる
ようにした単結晶育成装ｆにおいて、加熱用ヒータの他
にルツボの外壁部に１個以上の補助ヒータを設けたこと
を特徴とする低転位密度単結晶の育成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1126283A JPS59137399A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 低転位密度単結晶の育成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1126283A JPS59137399A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 低転位密度単結晶の育成方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59137399A true JPS59137399A (ja) | 1984-08-07 |
Family
ID=11773033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1126283A Pending JPS59137399A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 低転位密度単結晶の育成方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59137399A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6153187A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-17 | Sony Corp | 単結晶成長装置 |
| JPS6283877U (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-28 | ||
| CN102605426A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 苏州先端稀有金属有限公司 | 一种用于超高温状态下产生温差的热场结构 |
| CN103160920A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-06-19 | 管文礼 | 单晶生长炉的加热体结构 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5711897A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of pulling up single crystal and device therefor |
-
1983
- 1983-01-28 JP JP1126283A patent/JPS59137399A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5711897A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of pulling up single crystal and device therefor |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6153187A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-17 | Sony Corp | 単結晶成長装置 |
| JPH0357072B2 (ja) * | 1984-08-24 | 1991-08-30 | ||
| JPS6283877U (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-28 | ||
| CN102605426A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 苏州先端稀有金属有限公司 | 一种用于超高温状态下产生温差的热场结构 |
| CN103160920A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-06-19 | 管文礼 | 单晶生长炉的加热体结构 |
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