JPS6317291A - 結晶成長方法及びその装置 - Google Patents

結晶成長方法及びその装置

Info

Publication number
JPS6317291A
JPS6317291A JP16172486A JP16172486A JPS6317291A JP S6317291 A JPS6317291 A JP S6317291A JP 16172486 A JP16172486 A JP 16172486A JP 16172486 A JP16172486 A JP 16172486A JP S6317291 A JPS6317291 A JP S6317291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
crucible
melt
rotation
driving device
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
JP16172486A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Kumakawa
熊川 征司
Yasuhiro Hayakawa
泰弘 早川
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP16172486A priority Critical patent/JPS6317291A/ja
Publication of JPS6317291A publication Critical patent/JPS6317291A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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】 (産業上の利用分野) 本発明は結晶成長方法およびその装置に関する。
(従来の技術とその問題点) 元素及び化合物の電子材料、光学材料、音響材料等を含
む電気材料結晶は歩留り、信頼性及び生産性を向上させ
るために円筒状でかつ大型化に進んでいる。このような
結晶の成長法としては回転引上げ法や縦型浮遊帯域溶融
法が用いられている。
回転引上げ法は第1図に示すように結晶引上げ装置8内
のルツボ保持棒6で保持されたルツボ4に結晶原料を入
れて高周波誘導コイル7(電気抵抗加熱炉を用いる方法
もある)を用いて溶融して融液5とする。結晶引上げ軸
1に付設した結晶支持具2に取付けた種結晶3を融液5
に接触させて、種結晶3又はルツボ4或いは両者共回転
させながら種結晶3を引上げ単結晶を成長させる方法で
ある。
後者の縦型浮遊帯域溶融法は第2図に示すように結晶成
長装置8内の結晶引上げNi1に付設した結晶支持具2
に種結晶3を固定し、同じように原料用多結晶移動軸1
4に付設した結晶支持具13に原料用多結晶12を固定
し、種結晶3と原料用多結晶12の連結部分を高周波誘
導コイル7(電気抵抗加熱炉の場合もある)を用いて局
部的)こカロ熱して浮遊溶融帯域11を作り、種結晶3
又は原料用多結晶12或いは両者共回転させながら種結
晶3と原料用多結晶12を同時に上方向(種結晶3と原
料用多結晶12が上下逆に取付ける場合は下方向)に移
動させて単結晶を成長させる方法である。
これらの方法では、一般には高周波誘導加熱コイル(抵
抗加熱ヒーターを用いる時もある)の中心と融液の中心
とが一致しない場合が多いため、融液中の温度対称中心
と成長した結晶の回転中心とが合わなくなる。この結果
、結晶を引上げた場合(ki梨型浮遊帯域溶融法は引下
げる場合もある)、結晶の成長速度は成長界面全域で一
定とならないで場所場所で異なるようになる。それ故、
結晶の成魚からの成長速度は結晶回転に対応して成長方
向に概略正弦波関数的に変動する。又、結晶径方向の成
長速度の変動幅は結晶の中心から結晶の周辺に向かって
大きくなる。従って、結晶の引上げ(或いは引下げ)速
度よりも成長速度の変動幅が大きい場所では、成長した
結晶が再び溶融し、結晶の一回転毎に結晶成長、結晶溶
融を繰りかえすようになる。
一般に、多元素化合物結晶の組成の少量成分や結晶中の
添加不純物金属等の濃度(Cs)は融液或いは溶液中で
の結晶組成の少量成分や添加不純物金属等の濃度(CL
)に対して実効偏析係数(ke)を比例係数として次の
ように定義されている。
Cs  =  ke−CL ここで、実効偏析係数(ke)は平衡偏析係数(ko)
、結晶の成長速度(■)、不純物等の融液中の拡散係数
(D)、および固液界面における融液からなる拡散層の
厚さくδ)とすれば、ke  = ko/ [ko −(ko −1) exp (−δv
/D’))の関係で与えられている(J、A、Burt
on、 R,C,Primand W、P、51ich
ter;  J、Chem、 Phys、 21.19
87(1953) )。従って、融液或いは溶液中での
結晶組成の少量成分や添加不純物金属等の濃度(CL)
にほとんど変動が無くても、結晶の成長速度が大きく変
動すると、結果として多元素化合物結晶の組成の少量成
分や結晶中の添加不純物金属等の濃度(Cs)に大きな
変動を生じさせることになる。
更に、単結晶内の格子定数にも局部的な変動を与えるか
ら、内部歪を持たらし転位や欠陥を発生させる。これら
のことは成長させた結晶の電気特性、光学特性、音響特
性等に好ましくない影響を与えるから、電子素子や集積
回路素子、光学部品、音響素子等を作成するための基幹
結晶として不適格である。
他方、種結晶とルツボ或いは種結晶と原料用多結晶の回
転を止めたり、種結晶とルツボ或いは種結晶と原料用多
結晶の回転速度を一致させて結晶の成長速度の変動を軽
減することも試みられている。しかし、融液の熱対流に
よる温度変動が存在するため、成長速度は成長界面全域
で不規則になる。更に、結晶の外形が円筒状になり難く
なり、双晶や多結晶を含むようになる。
(発明の目的) 集積回路、高密度集積回路、光学部品、音響素子等を大
量生産する為には基幹用結晶を大型化する必要があり、
先に述べた回転引上げ法や縦型浮遊帯域溶融法は不可欠
である。基本的にはこれらの方法を用いて組成成分や添
加不純物金属の濃度変動を更に少なくできれば、集積回
路、高密度集積回路、光学部品、音響素子等の歩留りや
信頼性を著しく向上させ得る。
本発明は従来の回転引上げ法や縦型浮遊帯域溶融法にお
いては結晶成長中に種結晶又はルツボ或いは原料用多結
晶を各自一定速度で一方向に回転させていたのを、種結
晶又はルツボや原料用多結晶或いは種結晶とルツボの両
者若しくは種結晶と原料用多結晶の両者に、Ooから3
60°の角度範囲をOrpmから11000Orpの回
転速度で正回転、逆回転を交互に繰りかえす回転振動を
与えて、円筒状結晶を引上げながら結晶の成長速度の変
動幅を極力少なくさせること、その結果として濃度変動
幅の少ない結晶を成長させることを目的としている。
(実施例) 本発明は電子材料、光学材料、音響材料等の単結晶、例
えばSL、 Ge等のIV族元素半導体、InSb、I
nAs、 GaSb、 GaP、 AlSb等のIII
−V族化合物半導体及び二種以上のIII〜V族化合物
半導体同志の混晶、例えばGaAsP、 InAsP、
 InGaAs5GaAsSbおよびInGaAsP等
、更にCdTe、 ZnS等のエニーVI族化合物半導
体及びCdZnTe等の二種以上のII−VI族化合物
半導体同志の混晶、CaF2等のハロゲン化物、CoS
i等の珪化物、Y9 A 150,2、TeO2等の酸
化物に利用できる。
不純物金属としてTeを含むInSb単結晶を回転引上
げ法を用いて成長させた場合について具体的方法を述べ
る。
InSb単結晶(P型、N型、1型の何れでもよい)を
(111)Sb面が成長面になるように外径5mm 、
長さ40mmに機械的切断で整形し、化学的研摩で加工
歪層を十分に除去し清浄化した後、第1図に示すように
結晶引上げ装置8内の結晶引上げ軸1に付設した結晶支
持具2に種結晶3として取付ける。ルツボ保持棒6で保
持されたカーボン製のルツボ4(内径35mm x深さ
60mm)にIn元素とsb元素を原子数で1対1の割
合で総重量180g程入れ1更にTe不純物金属を総量
の0.00012から0.01iの範囲で入れる。結晶
引上げ装置8内を水素ガス雰囲気に置換した後、高周波
誘導コイル7を用いてルツボ4をInSbの融点525
°Cよりも高い600’C位に加熱し原料のIn、 S
b及び不純物金属のTeを完全に溶融する。
融液5の温度を527°Cから530”Cの範囲まで下
げ、結晶引上げ軸1を回転させながら降下させ種結晶3
を融液5に接触させる。この時、融液温度が高過ぎると
種結晶3は溶かされ、逆に低過ぎると種結晶3に付着し
た状態で樹枝状の多結晶が融液表面上に生ずる。種結晶
3と融液5が連続するように融液温度を再調整し、結晶
成長系の温度が安定するまで30分乃至1時間そのまま
に保つ。
結晶成長は次のように行う。最初、種結晶3からの転位
の伝播を少なくするために種結晶3を一方向に回転させ
ながら上方向に引上げる。成長した結晶部分が種結晶3
の直径よりも更に細い直径になるように種結晶3の引上
げ速度を相対的に速くする。次に、種結晶3の引上げ速
度を順次遅くして成長結晶の直径を所定の値にする。結
晶回転を一方向回転から正回転と逆回転を繰りかえす回
転振動に切り換える。0°以上360°以下の回転角度
範囲で、0rpra以上110000rp以下の回転速
度を持つ回転振動を導入すると不純物濃度分布は改善さ
れる。
本例の場合の回転振動の設定値の例を示すと、ルツボを
無回転とし種結晶を正方向に30°、逆方向に28°だ
け10rpmの速度で回転させ、引上げ速度を30μm
isとした時のInSb単結晶の成長速度を第3図の曲
線1に示す。比較の為に、従来の回転引上げ法である一
方向回転の時の成長速度を第3図の曲線2に示す。回転
速度(lorpm)と引上げ速度(30μm/s)は同
じ条件にしである。成長速度変動幅は一方向回転の時、
20μm/sであったが、結晶を回転振動させたことに
より4μmisに減少している。先に示した多元素化合
物結晶の組成の少量成分や結晶中の添加不純物金属等の
濃度に対する溶液或いは融液中のこれらの濃度の関係式
及び実効偏析係数に対する成長速度の関係式から分るよ
うに、成長速度変動の大幅な減少は実効偏析係数の変動
をかなり縮小させるので、本発明は成長結晶中の不純物
濃度の均一化に対して有用な方法であるのが分る。
他の例を第4図に示す。この図では結晶内の不純物濃度
に略逆比例する拡がり抵抗を縦軸に、結晶の成長方向の
成長距離を横軸に表し、一方向に回転させた結晶成長領
域1及び正方向75°、逆方向5°の回転振動を導入し
た成長領域2の結果が示されている。一方向に回転させ
た結晶成長領域1での拡がり抵抗の変動幅は70Ωから
90Ωの範囲に広がっているのに対し、正方向75°、
逆方向5°の回転振動を導入した成長領域2では約20
Ωである。
変動幅が4分の1乃至5分の1に減少している。ここで
、成長距離が増加するに従って拡がり抵抗が緩やかに減
少するのは、ルツボ4中のInSb融液5に添加したT
e金属不純物のInSb結晶への平衡偏析係数が1より
小さい為に、結晶が成長するに従って残留融滴中のTe
濃度が増加し、これによって成長結晶中のTe濃度も相
対的に増加することによる。
それ故、拡がり抵抗が成長距離と共に減少する現象は本
発明のみに見いだされるのではなく、結晶を一方向回転
させて引上げる従来の結晶成長法にも存在する。
以上説明した例は結晶引上げ法を用いて結晶のみに回転
振動を与えた標準的な1例であるが、ルツボのみに回転
振動を加えたり更にルツボと種結晶の両者に回転振動を
与えても良い。又、浮遊帯域溶融法を用いた場合も結晶
と融液の間に回転振動を与えることにより、結晶組成や
不純物濃度分布が均一でかつ良質の成長結晶を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ装置を説明する図、第3
図および第4図はそれぞれ特性を説明する図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)融液或いは溶液から結晶を成長させる時、結晶成
    長面と融液或いは溶液に対して0゜以上360゜以下の
    角度範囲で0rpm以上10000rpmまでの回転速
    度を持つ相対的な回転振動を与えることを特徴とする結
    晶成長方法。
  2. (2)融液或いは溶液から結晶を成長させる時、結晶成
    長面と融液或いは溶液に対して0゜以上360゜以下の
    角度範囲で0rpm以上10000rpmまでの回転速
    度を持つ相対的な回転振動を与えることを特徴とする結
    晶成長装置。
JP16172486A 1986-07-09 1986-07-09 結晶成長方法及びその装置 Pending JPS6317291A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16172486A JPS6317291A (ja) 1986-07-09 1986-07-09 結晶成長方法及びその装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16172486A JPS6317291A (ja) 1986-07-09 1986-07-09 結晶成長方法及びその装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6317291A true JPS6317291A (ja) 1988-01-25

Family

ID=15740675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16172486A Pending JPS6317291A (ja) 1986-07-09 1986-07-09 結晶成長方法及びその装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6317291A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03228889A (ja) * 1990-01-30 1991-10-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 結晶成長方法
JPH05208892A (ja) * 1992-01-29 1993-08-20 Shin Etsu Handotai Co Ltd 単結晶シリコン棒の製造方法
JPH07188414A (ja) * 1993-11-10 1995-07-25 Wacker Chemie Gmbh 架橋された、ラジカル生成基を有するオルガノポリシロキサン、その製法及びグラフトコポリマーの製法
JPH07207031A (ja) * 1993-12-23 1995-08-08 Wacker Chemie Gmbh ラジカル形成基を有する、部分架橋されたオルガノポリシロキサン、その製法及びグラフト共重合体の製法
US5902394A (en) * 1997-03-31 1999-05-11 Seh America, Inc. Oscillating crucible for stabilization of Czochralski (CZ) silicon melt

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03228889A (ja) * 1990-01-30 1991-10-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 結晶成長方法
JPH05208892A (ja) * 1992-01-29 1993-08-20 Shin Etsu Handotai Co Ltd 単結晶シリコン棒の製造方法
JPH07188414A (ja) * 1993-11-10 1995-07-25 Wacker Chemie Gmbh 架橋された、ラジカル生成基を有するオルガノポリシロキサン、その製法及びグラフトコポリマーの製法
JPH07207031A (ja) * 1993-12-23 1995-08-08 Wacker Chemie Gmbh ラジカル形成基を有する、部分架橋されたオルガノポリシロキサン、その製法及びグラフト共重合体の製法
US5902394A (en) * 1997-03-31 1999-05-11 Seh America, Inc. Oscillating crucible for stabilization of Czochralski (CZ) silicon melt

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4417943A (en) Method for controlling the oxygen level of silicon rods pulled according to the Czochralski technique
US4040895A (en) Control of oxygen in silicon crystals
JPH11189495A (ja) シリコン単結晶及びその製造方法
US3173765A (en) Method of making crystalline silicon semiconductor material
US5866094A (en) Method of feeding dopant for continuously-charged method and a dopant composition
JP2003313089A (ja) 単結晶シリコンの製造方法、単結晶シリコンウェーハの製造方法、単結晶シリコン製造用種結晶、単結晶シリコンインゴットおよび単結晶シリコンウェーハ
JP2833478B2 (ja) シリコン単結晶成長方法
JPS6317291A (ja) 結晶成長方法及びその装置
JPH07267776A (ja) 結晶成長方法
JPH05139886A (ja) 砒素化合物単結晶の製造方法
JPS6027684A (ja) 単結晶製造装置
JP3018738B2 (ja) 単結晶製造装置
JPH085760B2 (ja) Hgl―xo Cdxo Te結晶インゴットの製造方法
JP2734820B2 (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JPS58208193A (ja) るつぼ
JP2922039B2 (ja) 単結晶の成長方法
JPS6236097A (ja) 単結晶の製造方法およびその装置
JPH0725533B2 (ja) シリコン多結晶インゴツトの製造方法
JP2720275B2 (ja) 単結晶引上げ方法
JP3584497B2 (ja) 結晶成長方法
JPS61222985A (ja) 単結晶の製造装置
JPH01138199A (ja) 鉛錫テルル系半導体単結晶
JPS58190891A (ja) 単結晶成長方法
JPH09208372A (ja) 単結晶の成長方法
JPH05139884A (ja) 単結晶の製造方法