JPS63310789A - 単結晶の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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、Ｓｔ　、Ｇｅなど半導体単結晶、Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ　＋ＩｎＰなどの■−■族化合物半導体単結晶、Ｇ
ｄＴｅなどのｎ−ｖｔ族化合物半導体単結晶、Ｂ　ｉ＋
ｚｓ　ｉＯｏ’　＋ＬｉＮｂＯ３などの酸化物単結晶の
引き上げ方法及び装置に関する。

［従来技術］ ■族半導体のＳｉ＋ｎ１−Ｖ族化合物半導体のＧａＡｓ
。

ＩｎＰ、酸化物のＢ　ｉ＋ｚｓ　ｉｏａ＋　＋　Ｌ　１
Ｎｂｏ３などの単結晶は、チョクラルスキー法によって
育成されている。

また、ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体のＣｄＴｅ結品につい
ても、チョクラルスキー法によって育成された例がある
。

ところで、これらの単結晶においては転位密度が重要な
意味をもつが、これは低い方がよい。

低転位密ｍｌ化は、成長峙の温度勾配を小さくすること
によって成される。しかしながら、温度勾配を小さくす
ると、過冷却を起こしやすくなり、デンドライト成長を
起こしやすくなる。デンドライト成長を起こすと転位密
度は増加するから、低転位密度化には限度がある。

そこで、第３図に示すように、成形体を原料融液に浸し
て原料融液を成形体内外に２分し、成形体の内側の融液
に種結晶を浸して引き上げることにより、デンドライト
成長なしに低温度勾配化で単結晶を育成する方法が提案
された。

図示のように原料融液９を部分する成形体７は支持具８
に固定されている。上軸２の先端と取り付けられた種結
晶１２を、成形体７内の融液９に浸し、上軸２を回転し
ながら引き上げることにより、単結晶１１を育成する。

Ｎ品径は、下軸３に取付けたサセプタ５に保持されるる
つぼ６を昇降させ、成形体７内に浸入した融液量を調整
することによって行う。なお図で１は炉体、４はヒータ
ー、１０は封ｌＦ剤を示している。

〔発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記第３図により説明した方法によれば、小
開口部１４より成形体７にで２人した原料融′ｇ＆９の
温度が中心付近で高く、周辺、すなわち成形体壁付近で
低いため、結晶目と原料融液９の界面の形状が上に凸に
なり、双晶の発生、あるいは多結晶化の起る割合が高く
、また結晶径が増加しにくいという欠点があり、転位密
度も高くなるという傾向がある。

［発明の構成］ 本発明は、小開口部を中心に上り傾斜部をなす底部より
上方に延びる側壁を備える成形体を結晶育成中に、副軸
によって独立に回転させ、前記小開口部より成形体内に
浸入する原料融液の流れを上り傾斜部をなす底部の壁に
沿って上昇させることにより、結晶成長界面を下に凸化
させるようにして前記問題点を解消しようとするもので
ある。

第１図は本発明装置の実施例を示す。第３図と同一部分
は同一符号で示す。

炉体１の中心に上軸２と下軸３及び副軸１３が回転、昇
降自在に取付けられている。副軸１３は］―軸２と同心
的にあり、いずれも独立に回転できる。

下軸３上端にはるつぼらとサスセプタぢが取り付けられ
る。上軸２の下端には種結晶１２が取付けられる。また
、成形体７は＝１軸１３によって支持される。

原料及び封止剤をるつぼ６に入れ、高圧の不活性ガス雰
囲気下で加熱溶融し、原料融液９及び液体封止剤１０を
作る。

成形体７は底部中心に小開口部目ををし、この小開口Ｐ
ＴＳＩ４を中心に上り傾斜をなす底部を仔し、この底部
より上方に延びる側壁を有している。

成形体７で原料融液９を内外に２分し、成形体７内に浸
入した原料融液９に種結晶１２を浸し、上軸２、下軸３
、副軸Ｉ３を回転しながら上軸２を引上げ、単結品目の
育成を行なう。この際、成形体７を下降させ、あるいは
るつぼ６を上昇させ、成形体７内の融液量を調整するこ
とにより結晶径の制御を行う。

［作用コ 第２図は第１図装置による単結晶育成中、成形体７内へ
の浸入原料融液の流れを示し、第４図は第３図装置によ
る単結晶育成中、成形体７内への浸入融液の流れを示す
。

第４図に示すように、従来の装置では成形体７の中心部
は温度の高い融液９の深部にある。また、成形体７の外
周部は温度の低い融液９の表面近くにある。また、成形
体外周部からは支持具８を通して熱が専われるため、成
形体７の傾斜部では、中心付近の温度が高く、外周部の
温度が低く、中心と外周ではかなり温度差があると考え
られる。

従って、成形体７の底部の小開口部１４から浸入した融
液９は成形体中心で上向きの流れを作り、結晶■で冷や
された融液９は傾斜面に沿って下降すると推定される。

結晶１１の回転もこれと同方向の随れを作る。従って結
晶成長界面は、上に凸な形状となる。

これに対して第１図に示す本発明の装置では、成形体７
は副軸Ｉ３に取付けられているため、独立して回転させ
ることができ、第２図に示すように、成形体７の回転に
より、小開口部１４より浸入した原料融液９は傾斜部に
沿って外側に流れ、融液９の表面付近で中心に向かう流
れが作られると推定される。この流れは結晶成長界面を
下に凸化する）」向に向かわせる。

［実施例コ 本発明の方法を第１図図示の構成をもつ装置によりＧａ
Ａｓ単結晶の育成に適用した例を示す。るつぼには６”
φＰＢＮるつぼを使用し、成形体はカーボンにより作製
したものを用いた。成形体は、傾斜した底部より上方に
つながる側壁との開き角＋４０＠、側壁内径１２０−φ
、底部小開口径６１Ｉ璽φものとした。原料としてＧａ
Ａｓ多結晶４．０ｋｇを使用し、封止剤として８２０３
　ＧＯＯｇを使用した。これらを窒素ガス２０ｋｇ／ｃ
ＪＯ下で溶融し、上軸回転数２ｒｐｍｖるつぼ回転数５
　ｒ　ｐ　ｍ　１成形体回転Ｆｉ　ｌ　Ｏｒ　ｐｍ　ｓ
引き上げ速度５’ｍ■／ｈで３＃φＧａＡｓ単結晶の育
成を行なった。なお、結晶径のｖＩ御は、成形体を下降
させ、成形体内に浸入する融液量を調整することによっ
て行なった。

表１により従来法と本発明の方法を比較した。

表　　１ 以上ＧａＡｓ製造について説明したが、本発明は■族半
導体単結晶、ｍ−ｖ族化合物半導体のその他のｌｊ結晶
、ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体の！１１結晶の製造に適用
できる。

［発明の効果］ 本発明によれば低温度勾配化で良質の単結晶を高い歩留
りで育成することを可能にするが、その特徴とするとこ
ろは、固液界面形状が上に凸化するのを防ぎ、双晶の発
生、多結晶化を抑える。また、転位密度を減少させる。

固液界面形状をより下に凸な形状とすることに上り、結
晶径の増加を容易にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する装置の一例を示す。 第２図は、第１図装置運転中の固液界面付近の状態説明
図である。 第３図は、従来の装置の一例を示す。 第４図は、第３図装置運転中の固液界面付近の状態説明
図である。 １・・・炉体、２・・・上軸、３・・・下軸、４・・・
ヒーター、５・・・サセプタ、６・・・るつぼ、７・・
・成形体、８・・・成形体支持具、９・・・原料融液、
！０・・・封止剤、■・・・単結晶、１２・・・種結晶
、　１３・・・副軸、１４・・・成形体底部小開口部。 算　３　図 算　４　図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６２年８月を日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第１４７４０１号 ２、発明の名称 単結品の製造方法及び製造装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　　　　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　
称（２１３）　　　住友電気工業株式会社代表者　　用
上哲部 ４、代理人 住　所　　　　　　大阪市淀用区西中島１丁目９番２０
号６、補正の対象 明細書中「発明の詳細な説明」の欄 ７、補正の内容 （１）明細書中筒２頁３行目ｒＧｄＴｅＪをｒｃｄＴｅ
Ｊに訂正する。 （２）明細書中第３頁５行目「低温度勾配化」を「低温
度勾配下」に訂正する。 （３）明細書中筒８頁下から８行目、「低温度勾配化」
を「低温度勾配下」に訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）小開口部を中心に上り傾斜部をなす底部より上方
   に延びる側壁を備える成形体を原料融液に浸漬し、原料
   融液を成形体内外に二分し、成形体内の原料融液に種結
   晶を浸して引き上げることにより単結晶を製造する方法
   において、成形体を上軸、下軸とは独立して回転させな
   がら単結晶を引き上げることを特徴とする単結晶の製造
   方法。
2. （２）小開口部を中心に上り傾斜部をなす底部より上方
   に延びる側壁を備える成形体を原料融液に浸漬し、原料
   融液を成形体内外に二分し、成形体内の原料融液に種結
   晶を浸して引き上げる単結晶製造装置において、前記成
   形体を上軸、下軸とは独立して回転するように、上軸と
   同心的に配置された副軸で支持することを特徴とする単
   結晶の製造装置。