JPH0465388A - 単結晶の育成方法 - 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、ヒ化ガリウム、シリコンなどの半導体単結晶
、ゲルマニウム酸ビスマス、タングステン酸カドミウム
、タングステン酸亜鉛、ケイ酸ガドリニウム等の酸化物
単結晶の育成方法に関する。

（従来の技術） 高純度、高品質の単結晶の育成に適する方法として、チ
ョクラルスキー法がある。

チョクラルスキー法は第２図に示すようにるつぼ５中の
原料を高周波加熱等で融解したのち種結晶２を融液４に
接触させ、温度を制御しつつ回転しながら引き上げ、種
結晶につづく結晶を成長させる方法である。引き上げ中
は、通常結晶又はるつは系の重量変化を検出し、それを
電源にフィードバックして融液の温度を精密にコントロ
ールし、成長した単結晶６の直径を自動制御する方法が
とられている。

（発明か解決しようとする課題） 上述のチョクラルスキー法は、円柱状の単結晶が得られ
製品の採取効率が良いものの、成長した単結晶の重量変
化等を測定し、るつぼの温度を強制的に変えて単結晶の
直径を制御しなければならず、単結晶内部に温度変化に
よる歪が発生し易いという問題があった。

又単結晶の製造に於いては、育成された単結晶をるつほ
から取り出す作業が容易であることが必要である。

本発明は、単結晶内部に温度変化による歪の発生がない
単結晶が育成できると共に、るつぼからの取り出し作業
が容易な単結晶の育成方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、るつぼ内の原料融液に種結晶を接触させ、種
結晶を引き上げながら種結晶につづく結晶を成長させる
単結晶の育成方法において、原料融液の組成を育成する
単結晶の化学量論組成から０．５〜５モル％ずらせた組
成とし、単結晶の育成が完了する前に種結晶の引き上げ
を途中で停止し、その後はるつぼの温度をゆるやかに制
御して単結晶の成長を引き続き行うようにしたものであ
る。

本発明では、原料融液の組成を育成する単結晶の化学量
論組成から０．５〜５モル％（全体に対して）ずらせる
が、その値は原料の種類、単結晶の種類、単結晶の育成
条件、単結晶の成長方位、るつぼの直径等を勘案して決
められる。

本発明では、単結晶の育成が完了する前に種結晶の引き
上げを途中で停止するが、全体の融液の１０〜２０％が
単結晶として育成した段階で停止するのが好ましい。し
かし、原料の種類、単結晶の成長方位、るつぼの直径等
装置上の制約等を勘案して種結晶の引き上げを停止する
時期が決められる。

種結晶の引き上げを停止した後は、るつぼの温度をゆる
やかに制御、例えば１時間に１０〜２００度の温度勾配
でるつぼの温度をゆるやかに冷却する等を行い単結晶の
成長を引き続き行う。

種結晶を引き上げるとはるつぼの移動に対して相対的に
種結晶を引き上げることを意味し、また種結晶の引き上
げを停止するとは、るつほの移動に対して相対的に種結
晶を停止することを意味する。

種結晶を引き上げている時は、種結晶及び／又はるつほ
を回転していても良い。種結晶をるつほに対して相対的
に回転するのが好ましい。

種結晶の引き上げを停止した後、育成した単結晶がるつ
ぼ壁に達するまでは、種結晶をるつほに対して相対的に
回転してもよく、回転を停止してもよい。育成した単結
晶がるつぼ壁に達した後は、種結晶をるつぼに対して相
対的に回転できなくなるが、種結晶とるつぼを同方向、
同回転速度で回転しても良い。

種結晶の引き上げ停止後は、成長単結晶部分をるつぼ壁
まで到達させ、さらに全ての融液を単結晶化させること
が円柱状の単結晶が得られ製品の採取効率が良いので望
ましい。

（作用） 原料融液の組成を育成する単結晶の化学量論組成からず
らせたものとしておけば、単結晶化の最終段階で単結晶
の周りに過剰組成に当る原料の一部が析出し、るつぼと
の接触による応力の発生が弱められ、このため単結晶を
るつぼから容易に取り出せ、単結晶やるつぼが割れるの
を防ぐものと考えられる。

又本発明に於いては、種結晶の引き上げ停止後は、単結
晶直径を制御する必要はなく、強制的に融液温度を変化
させる必要がないので、単結晶内部に温度変化による歪
の発生がないと考えられる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例を説明するための単結晶の
育成状況の時間的変化を模式的に示した断面図である。

以下第１図を使用して本発明の一実施例を説明する。

原料であるＧａ金属を５００ｇ、　Ａ　ｓ金属を５７０
ｇ。

封止剤であるＢ２０３を３００ｇ直径１００ｍｍの窒化
ホウ素製るつぼに入れ加熱した。この場合原料の組成は
Ｇａ＋−ｘＡｓｘで示すときＸ＝０．５１５　（全体に
対してのずれは３モル％）である。８００°Ｃで温度を
一定に保ち原料を合成し、その後温度を上げて原料を融
かした。第１図（ａ）で示したように種結晶保持具１で
保持したＧａＡｓ単結晶から切り出した種結晶２をＢ２
０３　の液体封止剤３を通してＧａＡｓの原料融液４の
表面に付着した。第１図（ｂ）で示したように原料融液
４の温度を制御するとともに種結晶２を回転しながら引
き上げ、単結晶６を成長させた。そして成長した単結晶
の直径が第１図（Ｃ）で示したように約７０ｍｍになっ
た所で種結晶２の引き上げと回転を停止した。その後ゆ
るやかに温度を下げ、第１図（ｄ）に示したように成長
した単結晶はるつぼ内壁に到達した。

さらに、ゆるやかに温度を下げ、全ての原料を結晶化し
た。その後室温まで除冷し、育成した単結晶を取り出し
たところ第１図（ｅ）に示したように単結晶とるつほの
界面にＡｓ金属の析出物７があることが認められた。得
られたＧａＡｓ単結晶は、直径９４ｍｍで歪の少ない、
割れの無い良質な単結晶であった。またるつほからの単
結晶の取り出しは容易でるつほが割れることがなかった
。

上述の実施例は液体封止剤を使用する場合でについての
ものであるか、本発明は、液体封止剤を必要としない単
結晶の育成の場合にも適応できる。

上述の実施例ではるつほを固定して単結晶を育成したが
、るつほを移動する場合にも本発明は適応できる。

またるつほの断面形状は必すしも円形でなくてもよく、
所望の単結晶断面形状に応して矩形、正方形、楕円形な
との形状のるつほを使用することができる。

（発明の効果） 本発明の単結晶の育成方法によれば、単結晶をるつぼか
ら取り出す際に、単結晶やるつぼを割ることなく、容易
に単結晶を取り出すことができる。

さらに本発明の単結晶の育成方法によれば、育成中の温
度変化をゆるやかにすることができ、温度変化による歪
の発生を制御することができる。

またチョクラルスキー法に比べて、同じ直径のるつぼか
ら直径の大きな単結晶を容易に得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の方法を示す簡略断面図
、第２図は従来の方法を示す断面図である。 符号の説明 １　種結晶保持具　　　２　種結晶 ４　原料融液　　　　　５　るっは ６　成長した単結晶　　７　析出物 （ａ） （ｂ） （ｃ） （ｄ） （ｅ） 析出物 第２図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、るつぼ内の原料融液に種結晶を接触させ、種結晶を
   引き上げながら種結晶につづく結晶を成長させる単結晶
   の育成方法において、原料融液の組成を育成する単結晶
   の化学量論組成から０．５〜５モル％ずらせた組成とし
   、単結晶の育成が完了する前に種結晶の引き上げを途中
   で停止し、その後はるつぼの温度をゆるやかに制御して
   単結晶の成長を引き続き行うことを特徴とする単結晶の
   育成方法。