JPS61227984A - 化合物半導体単結晶の製造装置 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造装置Info
- Publication number
- JPS61227984A JPS61227984A JP6845185A JP6845185A JPS61227984A JP S61227984 A JPS61227984 A JP S61227984A JP 6845185 A JP6845185 A JP 6845185A JP 6845185 A JP6845185 A JP 6845185A JP S61227984 A JPS61227984 A JP S61227984A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- melt
- longitudinal direction
- single crystal
- boat
- compound semiconductor
- 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.)
- Granted
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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、■−ｖ族化合物半導体単結晶の製造装置に係
り、特に温度傾斜法を用いた製造装置において、加熱炉
の炉頂に設けた放熱孔からの放熱ｌをその長手方向に沿
って均一化させた製造装置に関する。
り、特に温度傾斜法を用いた製造装置において、加熱炉
の炉頂に設けた放熱孔からの放熱ｌをその長手方向に沿
って均一化させた製造装置に関する。
［従来の技術］
一般に、ガリウムヒ素（Ｇａ Ａｓ ）等の化合物半導
体単結晶の製造方法として、すでに水平ブリッジマン法
や温度傾斜法などが知られ゛ている。
体単結晶の製造方法として、すでに水平ブリッジマン法
や温度傾斜法などが知られ゛ている。
水平ブリッジマン法では、結晶成長用の原料融液の収容
されたボートと、加熱炉との位置関係を、結晶成長に応
じて徐々に移動させて行なうため、炉体の設計上、高温
度で高い応力に耐える支持台が必要となり、どうしても
炉構造が１！雑になっていた。しかもボート等の移動に
伴なって微振動が発生する不都合があった。
されたボートと、加熱炉との位置関係を、結晶成長に応
じて徐々に移動させて行なうため、炉体の設計上、高温
度で高い応力に耐える支持台が必要となり、どうしても
炉構造が１！雑になっていた。しかもボート等の移動に
伴なって微振動が発生する不都合があった。
これに対して、温度傾斜法では、炉体自身の位置変化を
行なうことなく、加熱炉内の温度分布すなわち融液の長
手方向に沿って横たわる温度傾斜を結晶成長に応じて移
動させる方法であるため、前述のごとき微振動を生ずる
ことがなく、多く採用されている。
行なうことなく、加熱炉内の温度分布すなわち融液の長
手方向に沿って横たわる温度傾斜を結晶成長に応じて移
動させる方法であるため、前述のごとき微振動を生ずる
ことがなく、多く採用されている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら上記温度傾斜法では上述の如くボートや炉
体の位置を動かすことなく、炉外に設けた加熱ヒータを
制ａｔ、ることにより、温度傾斜をボート長手方向に沿
って刻々移動させるようにしているので、全ての固液界
面について単結晶成長条件を適正に保つことが非常に困
難となる。すな９６・温度傾斜法にあっては、固液界面
の温度制御を行なうために炉体上部に、幅が結晶融液と
同じくらいになされた長穴状の放熱孔をボートの長手方
向に沿って設けているが、しかしながら単に長穴状の放
熱孔を設けただけでは、固液界面からの放熱量が、第３
図（ａ）に示す如く放熱孔の端末に近い部分は少なく逆
に中心部に近い部分は多くなって全体として山なりの放
熱特性曲線となってしまい、この結果、特性の均一な単
結晶を充分に得られない場合があった。
体の位置を動かすことなく、炉外に設けた加熱ヒータを
制ａｔ、ることにより、温度傾斜をボート長手方向に沿
って刻々移動させるようにしているので、全ての固液界
面について単結晶成長条件を適正に保つことが非常に困
難となる。すな９６・温度傾斜法にあっては、固液界面
の温度制御を行なうために炉体上部に、幅が結晶融液と
同じくらいになされた長穴状の放熱孔をボートの長手方
向に沿って設けているが、しかしながら単に長穴状の放
熱孔を設けただけでは、固液界面からの放熱量が、第３
図（ａ）に示す如く放熱孔の端末に近い部分は少なく逆
に中心部に近い部分は多くなって全体として山なりの放
熱特性曲線となってしまい、この結果、特性の均一な単
結晶を充分に得られない場合があった。
そこで、結晶融液の長さ方向の放熱量を均一分布させる
ために、ボートの長さに対して放熱孔の長さを長く、例
えば１．５倍以上となるよう設定することも行なわれて
いる。しかしながら、この場合にも結晶の長さ方向にお
ける各固液界面での放熱条件（放熱量）に差ができてし
まい、上記した問題点を充分に解決するものではなかっ
た。また、放熱孔の長さを長（成形することは、炉体構
造の複雑化を招来するという新たな問題点も発生させて
いた。
ために、ボートの長さに対して放熱孔の長さを長く、例
えば１．５倍以上となるよう設定することも行なわれて
いる。しかしながら、この場合にも結晶の長さ方向にお
ける各固液界面での放熱条件（放熱量）に差ができてし
まい、上記した問題点を充分に解決するものではなかっ
た。また、放熱孔の長さを長（成形することは、炉体構
造の複雑化を招来するという新たな問題点も発生させて
いた。
［発明の目的］
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。
解決すべく創案されたものである。
本発明の目的は、炉体の放熱孔全体の長さを必要以上に
長くすることなく単結晶成長中の固液界面の放熱量をボ
ートの長手方向に沿って常に均一に保つことができ、高
品質の単結晶を得ることができる化合物半導体単結晶の
製造装置を提供するにある。
長くすることなく単結晶成長中の固液界面の放熱量をボ
ートの長手方向に沿って常に均一に保つことができ、高
品質の単結晶を得ることができる化合物半導体単結晶の
製造装置を提供するにある。
［発明の概要］
上記目的を達成する本発明の構成は、原料融液の上方の
炉壁に、原料溶液の長手方向に沿って複数に分割された
放熱孔を形成することにより、全体の放熱量を原料融液
の長手方向に沿って均一化させたことを要旨とする。
炉壁に、原料溶液の長手方向に沿って複数に分割された
放熱孔を形成することにより、全体の放熱量を原料融液
の長手方向に沿って均一化させたことを要旨とする。
［実施例１
以下に、本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて詳
述する−０ 第１図は本発明の好適一実施例を係る化合物半導体単結
晶の製造装置を示す平面図、第２図は同縦断面図である
。
述する−０ 第１図は本発明の好適一実施例を係る化合物半導体単結
晶の製造装置を示す平面図、第２図は同縦断面図である
。
図示する如く１はほぼ中空円筒体状に成形された二連式
の加熱炉であり、この加熱炉１の内壁に図示しない電気
ヒータ等が巻回されている。
の加熱炉であり、この加熱炉１の内壁に図示しない電気
ヒータ等が巻回されている。
この加熱炉１内には、石英製の反応管２内に真空密封状
態になされた長尺のボート３が設けられている。このボ
ート３内には■−Ｖ族化合物半導体の原料融液４が帯状
に収容されると共に、この原料融液４の一端には種結晶
５が配置される。この原料融液４は、化合量論的割合で
反応した化合物半導体、例えばＧａ Ａｓよりなり、上
記ボート３より長尺に成型された反応管２内の一端には
上記化合物半導体の解離圧近くの蒸気圧を有する揮発成
分６、例えばＡｓを設けている。そして、上記揮発電気
ヒータを制御することにより、上記原料融液４の長手方
向に沿って横たわる温度勾配を形成すると共にこれを単
結晶側から長手方向へ移動し得るようになされている。
態になされた長尺のボート３が設けられている。このボ
ート３内には■−Ｖ族化合物半導体の原料融液４が帯状
に収容されると共に、この原料融液４の一端には種結晶
５が配置される。この原料融液４は、化合量論的割合で
反応した化合物半導体、例えばＧａ Ａｓよりなり、上
記ボート３より長尺に成型された反応管２内の一端には
上記化合物半導体の解離圧近くの蒸気圧を有する揮発成
分６、例えばＡｓを設けている。そして、上記揮発電気
ヒータを制御することにより、上記原料融液４の長手方
向に沿って横たわる温度勾配を形成すると共にこれを単
結晶側から長手方向へ移動し得るようになされている。
そして、上記原料融液の上側部を冷却するように、この
融液の上方の炉壁７すなわちボート３の上方の炉壁には
、放熱孔８が形成されている。具体的には、この放熱孔
８の幅は上記ボート３の幅とほぼ同一長さに成型され、
その長さはボート３の長さよりも若干長く成型されて全
体として長穴状に成型されている。
融液の上方の炉壁７すなわちボート３の上方の炉壁には
、放熱孔８が形成されている。具体的には、この放熱孔
８の幅は上記ボート３の幅とほぼ同一長さに成型され、
その長さはボート３の長さよりも若干長く成型されて全
体として長穴状に成型されている。
そして、この放熱孔８は、図示の如く原料融液４の長手
方向に沿って複数に分割されており、放熱孔８の長手方
向に沿って均一な放熱量を得るようになされている。図
示例にあっては、放熱孔８の長手方向に対して垂直とな
るように複数の隔壁９・・・を所定間隔ずつ隔てて設け
、５！１の小放熱孔１０・・・に分割している。従って
、各小放熱孔１０・・・は互いに、隔壁９・・・の厚ざ
に相当する距離だけ離間されていることになる。
方向に沿って複数に分割されており、放熱孔８の長手方
向に沿って均一な放熱量を得るようになされている。図
示例にあっては、放熱孔８の長手方向に対して垂直とな
るように複数の隔壁９・・・を所定間隔ずつ隔てて設け
、５！１の小放熱孔１０・・・に分割している。従って
、各小放熱孔１０・・・は互いに、隔壁９・・・の厚ざ
に相当する距離だけ離間されていることになる。
上記隔壁９・・・の間隔やこの高さ方向の長さ及びこの
隔壁９の厚さなどを種々選択すること・により、放熱量
の均一化に最も適する条件を調整する。例えば、放熱孔
８の長さ約２５ｃｍ、幅約５ｃｍに対し、隔壁９・・・
の間隔を約５ｃｍとし、この厚みを２〜３１とするのが
よい。
隔壁９の厚さなどを種々選択すること・により、放熱量
の均一化に最も適する条件を調整する。例えば、放熱孔
８の長さ約２５ｃｍ、幅約５ｃｍに対し、隔壁９・・・
の間隔を約５ｃｍとし、この厚みを２〜３１とするのが
よい。
この隔壁９の材質としては、耐火性を有する例えばアル
ミナ（八β２０３）、炭化ケイ素（Ｓｉｃｋ、チッ化ケ
イ素（３ｉ ！ Ｎａ ）等を用いる。
ミナ（八β２０３）、炭化ケイ素（Ｓｉｃｋ、チッ化ケ
イ素（３ｉ ！ Ｎａ ）等を用いる。
次に、以上のように構成された、装置例に基づいて作用
を説明する。
を説明する。
まず、石英ガラス製ボート３内に、Ｇ ａ４００ａとド
ーバンとしての５ｉ１２０Ｉ Ｑとを収容し、このボー
ト３の一端に種結晶５を置く。そして、石英ガラス製の
反応管２の一端に、このボート３を収容した後、他端に
揮発成分６としてＡ ５４４４Ｑを入れ、５ｘｌＯＴｏ
ｒｒ以下の減圧下で２時間真空吸引を行ないその状態で
真空対しをする。この反応管２を二連式の加熱炉１内に
設置した後、揮発成分６側を約６１０℃に保ち、反応管
２内のＡｓの蒸気圧をｉ ａｔｅに維持し、ボート３側
を１２００℃付近にしてＧａＡＳ合成反応を行なわせて
原料融液４を作り、その後、さらに昇温して種結晶部分
を１２３８℃。
ーバンとしての５ｉ１２０Ｉ Ｑとを収容し、このボー
ト３の一端に種結晶５を置く。そして、石英ガラス製の
反応管２の一端に、このボート３を収容した後、他端に
揮発成分６としてＡ ５４４４Ｑを入れ、５ｘｌＯＴｏ
ｒｒ以下の減圧下で２時間真空吸引を行ないその状態で
真空対しをする。この反応管２を二連式の加熱炉１内に
設置した後、揮発成分６側を約６１０℃に保ち、反応管
２内のＡｓの蒸気圧をｉ ａｔｅに維持し、ボート３側
を１２００℃付近にしてＧａＡＳ合成反応を行なわせて
原料融液４を作り、その後、さらに昇温して種結晶部分
を１２３８℃。
Ｇａ Ａｓ液中の温度勾配を０．５ｄｅｇ ７ｃｍに調
整して種付けを行なう。
整して種付けを行なう。
その後は、この温度勾配を徐々にボート３の長手方向へ
移動させて０，５ｄｅΩ／ｈｒの速度で冷却し、３０時
間で全体を単結晶固化させ、その後全体を約１００ｄｅ
ｏ／ ｈｒの速度で室温まで冷却する。
移動させて０，５ｄｅΩ／ｈｒの速度で冷却し、３０時
間で全体を単結晶固化させ、その後全体を約１００ｄｅ
ｏ／ ｈｒの速度で室温まで冷却する。
上記温度勾配を移動させて、原料融液４を結晶固化する
際には、この上方に形成された放熱孔８から放熱されて
原料融液４の表面を冷却するが、この場合、放熱孔８は
その長手方向に沿って複数に分割されているので、第３
図（ｂ）に示す如く放熱孔からの放熱量はその長手方向
に沿って均一化される。すなわち、全体の放熱量は、各
小放熱孔１０・・・からの放熱量（図中破線で示す）の
総和として現わされることから、放熱孔８を多数に分割
することにより、全体の放熱量をボート３の長手方向に
沿うて均一化させることができ、従って、結晶成長過程
における各固液界面での放熱量を均一化できる。ここで
、ボート３の設置位置は放熱量が一定になるゾーンに設
定する。
際には、この上方に形成された放熱孔８から放熱されて
原料融液４の表面を冷却するが、この場合、放熱孔８は
その長手方向に沿って複数に分割されているので、第３
図（ｂ）に示す如く放熱孔からの放熱量はその長手方向
に沿って均一化される。すなわち、全体の放熱量は、各
小放熱孔１０・・・からの放熱量（図中破線で示す）の
総和として現わされることから、放熱孔８を多数に分割
することにより、全体の放熱量をボート３の長手方向に
沿うて均一化させることができ、従って、結晶成長過程
における各固液界面での放熱量を均一化できる。ここで
、ボート３の設置位置は放熱量が一定になるゾーンに設
定する。
このようにして単結晶成長を行なった結果、幅ｓａｇ
１長さ２３ｃｏ＋のＧａＡＳ単結晶８２３ｇを得ること
ができた。この結晶のｐｏｏ１面出しを行ない溶融ＫＯ
Ｈでエツチングして転位密度を測定したところ、ボート
に接している部分の周囲的５ｍｍを除いて単結晶の長手
方向全てにわたって５００個／Ｃ１ｚ以下の低転位密度
であって、非常に均一で良好な単結晶を得ることができ
た。
１長さ２３ｃｏ＋のＧａＡＳ単結晶８２３ｇを得ること
ができた。この結晶のｐｏｏ１面出しを行ない溶融ＫＯ
Ｈでエツチングして転位密度を測定したところ、ボート
に接している部分の周囲的５ｍｍを除いて単結晶の長手
方向全てにわたって５００個／Ｃ１ｚ以下の低転位密度
であって、非常に均一で良好な単結晶を得ることができ
た。
尚、上記実施例にあっては、■＝Ｖ族化合物単結晶とし
てＧａ Ａｓについて説明したが、これに限定されるも
のでなく例えばＩｎＰなどについても適用できるのは勿
論である。
てＧａ Ａｓについて説明したが、これに限定されるも
のでなく例えばＩｎＰなどについても適用できるのは勿
論である。
［発明の効果〕
以上要するに、本発明によれば次のような優れた効果を
発揮することができる。
発揮することができる。
（１） 放熱孔を原料融液の長手方向に沿って多数に
分割するようにしたので、放熱孔を長くすることなくボ
ートとほぼ同じ長さで結晶長さ方向の各固液界面での放
熱量を均一化させることができる。
分割するようにしたので、放熱孔を長くすることなくボ
ートとほぼ同じ長さで結晶長さ方向の各固液界面での放
熱量を均一化させることができる。
１２＞ 従って、固液界面の温度制御が良好にできる
ことから、格子欠陥の少ない均一な大型の単結晶を容易
に且つ確実に製造することができる。
ことから、格子欠陥の少ない均一な大型の単結晶を容易
に且つ確実に製造することができる。
（３） 構造が簡単なので既存の装置に大幅な設計変
更を加えることな（容易に採用することができる。
更を加えることな（容易に採用することができる。
第１図は本発明の好適一実施例に係る化合物半導体単結
晶の製造装置を示す平面図、第２図は同縦断面図、第３
図は従来の放熱量の特性と本発明に係る装置の放熱量の
特性とを比較するグラフである。 尚、図中１は加熱炉、３はボート、４は原料融液、８は
放熱孔、９は隔壁である。 特許出願人 日立ＴＩＰ；Ｊ株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄第１図 第２図
晶の製造装置を示す平面図、第２図は同縦断面図、第３
図は従来の放熱量の特性と本発明に係る装置の放熱量の
特性とを比較するグラフである。 尚、図中１は加熱炉、３はボート、４は原料融液、８は
放熱孔、９は隔壁である。 特許出願人 日立ＴＩＰ；Ｊ株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄第１図 第２図
Claims (1)
- 加熱炉内に帯状に配置された原料融液を、その融液の長
手方向に沿つて横たわる温度勾配を移動させつつ冷却し
て結晶化させる化合物半導体単結晶の製造装置において
、上記原料融液の上方の炉壁に、上記原料融液の長手方
向に沿つて複数に分割された放熱孔を形成したことを特
徴とする化合物半導体単結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6845185A JPH0249275B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Kagobutsuhandotaitanketsushonoseizosochi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6845185A JPH0249275B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Kagobutsuhandotaitanketsushonoseizosochi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227984A true JPS61227984A (ja) | 1986-10-11 |
| JPH0249275B2 JPH0249275B2 (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=13374075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6845185A Expired - Lifetime JPH0249275B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Kagobutsuhandotaitanketsushonoseizosochi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0249275B2 (ja) |
-
1985
- 1985-04-02 JP JP6845185A patent/JPH0249275B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0249275B2 (ja) | 1990-10-29 |
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