JPH0710674A - 無機化合物単結晶成長方法 - Google Patents
無機化合物単結晶成長方法Info
- Publication number
- JPH0710674A JPH0710674A JP15235693A JP15235693A JPH0710674A JP H0710674 A JPH0710674 A JP H0710674A JP 15235693 A JP15235693 A JP 15235693A JP 15235693 A JP15235693 A JP 15235693A JP H0710674 A JPH0710674 A JP H0710674A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- single crystal
- volatile element
- inorganic compound
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 揮発性元素を含有する無機化合物単結晶を垂
直ボート成長方法で成長させる方法において、固液界面
を上凸型に湾曲した曲面となるように制御して高品質の
単結晶を得ることを目的とする。 【構成】 上部に揮発性元素雰囲気を発生させる揮発性
元素保持部を有し、下端部に種結晶保持部を有する密閉
型坩堝を用いて、該坩堝の下端部を強制的に冷却しなが
ら無機化合物単結晶を成長させる。
直ボート成長方法で成長させる方法において、固液界面
を上凸型に湾曲した曲面となるように制御して高品質の
単結晶を得ることを目的とする。 【構成】 上部に揮発性元素雰囲気を発生させる揮発性
元素保持部を有し、下端部に種結晶保持部を有する密閉
型坩堝を用いて、該坩堝の下端部を強制的に冷却しなが
ら無機化合物単結晶を成長させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオード、レー
ザーダイオードなどのデバイスの製造に適した高品質の
揮発性元素を有する無機化合物単結晶の成長方法に関す
る。
ザーダイオードなどのデバイスの製造に適した高品質の
揮発性元素を有する無機化合物単結晶の成長方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】III-V族化合物、II-VI族化合物等の揮発
性元素を含有する無機化合物単結晶は、通常は、チョコ
ラルスキイ法（Ｃｚ法）または温度勾配法（ＧＦ法）あ
るいは水平ブリッジマン法（ＨＢ法）等の水平ボート成
長法により製造されている。これらの成長法のうち、Ｃ
ｚ法は円形断面の単結晶が得られるが、高温度勾配の条
件下で成長させるため、転位密度が大となるという欠点
を有し、一方水平ボート成長法は、転位密度が低い単結
晶が得られるが、断面が半円形となるので円形基板を切
り出すと原料歩留りが低下するという欠点を持ってい
る。
性元素を含有する無機化合物単結晶は、通常は、チョコ
ラルスキイ法（Ｃｚ法）または温度勾配法（ＧＦ法）あ
るいは水平ブリッジマン法（ＨＢ法）等の水平ボート成
長法により製造されている。これらの成長法のうち、Ｃ
ｚ法は円形断面の単結晶が得られるが、高温度勾配の条
件下で成長させるため、転位密度が大となるという欠点
を有し、一方水平ボート成長法は、転位密度が低い単結
晶が得られるが、断面が半円形となるので円形基板を切
り出すと原料歩留りが低下するという欠点を持ってい
る。
【０００３】そこで、低温度勾配の条件下で円形断面の
単結晶を得るために、単結晶成長用ボートをほぼ鉛直に
保持する垂直ボート成長法が開発された（特公平２−３
３６８０号公報、特表昭６４−５０００２０号公報、特
開昭６４−３７４８６号公報、特開昭６３−８５０８２
号公報）。
単結晶を得るために、単結晶成長用ボートをほぼ鉛直に
保持する垂直ボート成長法が開発された（特公平２−３
３６８０号公報、特表昭６４−５０００２０号公報、特
開昭６４−３７４８６号公報、特開昭６３−８５０８２
号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、垂直ボ
ート成長法では、固液界面を上凸型に湾曲した面に保持
することが容易でなく、この結果、転位密度増大、双晶
の発生等の問題があった。
ート成長法では、固液界面を上凸型に湾曲した面に保持
することが容易でなく、この結果、転位密度増大、双晶
の発生等の問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、垂直ボー
ト成長法において、固液界面を上凸型に湾曲した面に保
持して、高品質の単結晶を成長させる方法を開発するこ
とを目的として鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達し
たものである。本発明の上記の目的は、揮発性元素を含
有する無機化合物単結晶を、ほぼ鉛直に保持した坩堝中
を用いて揮発性元素雰囲気中で成長させる方法におい
て、上部に揮発性元素雰囲気を発生させる揮発性元素保
持部を有し、下端部に種結晶設置部を有する密閉型坩堝
を用いて、該坩堝の下端部を強制的に冷却しながら無機
化合物単結晶を成長させる方法によって達せられる。
ト成長法において、固液界面を上凸型に湾曲した面に保
持して、高品質の単結晶を成長させる方法を開発するこ
とを目的として鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達し
たものである。本発明の上記の目的は、揮発性元素を含
有する無機化合物単結晶を、ほぼ鉛直に保持した坩堝中
を用いて揮発性元素雰囲気中で成長させる方法におい
て、上部に揮発性元素雰囲気を発生させる揮発性元素保
持部を有し、下端部に種結晶設置部を有する密閉型坩堝
を用いて、該坩堝の下端部を強制的に冷却しながら無機
化合物単結晶を成長させる方法によって達せられる。
【０００６】本発明方法を図１に基づいて説明する。図
１は、本発明方法の実施に用いられる装置の一例の縦断
面模型図である。図１において、１は坩堝である。坩堝
１は、密閉型の構造が採用される。これは、揮発性元素
の雰囲気を保持し坩堝外に漏らさないようにするためで
ある。坩堝１を密閉型の構造とするには、坩堝上端にす
り合わせの蓋部を設けるのが好ましい。揮発性元素の雰
囲気中で成長させることにより、単結晶成長中に揮発性
元素が融液及び単結晶表面から揮発して転位等結晶欠陥
の原因となるのを防止できる。坩堝１を熱分解窒化ほう
素（ｐＢＮ）を用いて作成した場合、すり合わせ部を高
温にさらすとすり合わせ部が焼結する場合があるので、
１１００℃以下、より好ましくは、１０００℃以下の温
度に保持するのが好ましい。
１は、本発明方法の実施に用いられる装置の一例の縦断
面模型図である。図１において、１は坩堝である。坩堝
１は、密閉型の構造が採用される。これは、揮発性元素
の雰囲気を保持し坩堝外に漏らさないようにするためで
ある。坩堝１を密閉型の構造とするには、坩堝上端にす
り合わせの蓋部を設けるのが好ましい。揮発性元素の雰
囲気中で成長させることにより、単結晶成長中に揮発性
元素が融液及び単結晶表面から揮発して転位等結晶欠陥
の原因となるのを防止できる。坩堝１を熱分解窒化ほう
素（ｐＢＮ）を用いて作成した場合、すり合わせ部を高
温にさらすとすり合わせ部が焼結する場合があるので、
１１００℃以下、より好ましくは、１０００℃以下の温
度に保持するのが好ましい。
【０００７】単結晶を成長させる場合、坩堝１に所望の
無機化合物の多結晶を設置する。また、各構成元素を坩
堝に設置して合成反応と単結晶成長を同一坩堝中で行っ
てもよい。坩堝１中に揮発性元素の雰囲気を形成するに
は、坩堝の上部に揮発性元素保持部２を設ける。２を坩
堝下部に設けると坩堝下端部を強制冷却できないので好
ましくない。揮発性元素保持部２と坩堝１の本体とは細
管３を介して接続し、細管３の周囲には断熱材４を配置
して、熱的に絶縁するのが好ましい。これは、最適の揮
発性元素の蒸気圧を与える温度と単結晶成長に適した温
度が異なるからである。例えば、GaAs単結晶を成長させ
る場合、揮発性元素保持部２には、砒素を設置する。砒
素の雰囲気は、約１気圧が適当であるので、揮発性元素
保持部２の温度は、６００〜７００℃に調節する。な
お、断熱材としては、グラファイトのブロック、ファイ
バー、炭化珪素、珪素等のブロックが用いられる。
無機化合物の多結晶を設置する。また、各構成元素を坩
堝に設置して合成反応と単結晶成長を同一坩堝中で行っ
てもよい。坩堝１中に揮発性元素の雰囲気を形成するに
は、坩堝の上部に揮発性元素保持部２を設ける。２を坩
堝下部に設けると坩堝下端部を強制冷却できないので好
ましくない。揮発性元素保持部２と坩堝１の本体とは細
管３を介して接続し、細管３の周囲には断熱材４を配置
して、熱的に絶縁するのが好ましい。これは、最適の揮
発性元素の蒸気圧を与える温度と単結晶成長に適した温
度が異なるからである。例えば、GaAs単結晶を成長させ
る場合、揮発性元素保持部２には、砒素を設置する。砒
素の雰囲気は、約１気圧が適当であるので、揮発性元素
保持部２の温度は、６００〜７００℃に調節する。な
お、断熱材としては、グラファイトのブロック、ファイ
バー、炭化珪素、珪素等のブロックが用いられる。
【０００８】揮発性元素とは、III-V族化合物の場合
は、V族元素、II-VI族化合物の場合は、VI族元素をい
う。坩堝１の材質は、石英等でもよいが、Si等の不純物
の溶出の少ない熱分解窒化ほう素（ｐＢＮ）が好まし
い。５は、融液である。また、６は、単結晶である。融
液５と単結晶６の界面は上方に凸に湾曲した曲面である
と転位等の結晶欠陥が生じても発達しないので高品質の
単結晶が得られる。
は、V族元素、II-VI族化合物の場合は、VI族元素をい
う。坩堝１の材質は、石英等でもよいが、Si等の不純物
の溶出の少ない熱分解窒化ほう素（ｐＢＮ）が好まし
い。５は、融液である。また、６は、単結晶である。融
液５と単結晶６の界面は上方に凸に湾曲した曲面である
と転位等の結晶欠陥が生じても発達しないので高品質の
単結晶が得られる。
【０００９】７は、坩堝１の種結晶設置部である。種結
晶として細い棒状の結晶を用いる場合は、図示のように
種結晶設置部を細くするが、太い結晶を用いる場合は、
必ずしも細くする必要はない。８は、種結晶の融解を防
止する目的で用いられる断熱材である。断熱材８は、坩
堝１の周囲に配置されたヒーターからの輻射熱が種結晶
７に及ばないようにするものである。
晶として細い棒状の結晶を用いる場合は、図示のように
種結晶設置部を細くするが、太い結晶を用いる場合は、
必ずしも細くする必要はない。８は、種結晶の融解を防
止する目的で用いられる断熱材である。断熱材８は、坩
堝１の周囲に配置されたヒーターからの輻射熱が種結晶
７に及ばないようにするものである。
【００１０】９は、坩堝１の下端部を強制冷却する冷却
部である。坩堝下端部を強制冷却することにより固液界
面を上凸状に制御することが可能になる。強制冷却する
方法は、図１に示すように、グラファイト等で製造した
ブロックの内部に窒素等の気体を通過させて行うのが好
ましい。１０は、坩堝１並びに断熱材４及び８等必要な
部材を封入した石英封管である。石英封管１０は、砒素
その他のV族元素,VI族元素が外部に盛れるのを防止す
る。
部である。坩堝下端部を強制冷却することにより固液界
面を上凸状に制御することが可能になる。強制冷却する
方法は、図１に示すように、グラファイト等で製造した
ブロックの内部に窒素等の気体を通過させて行うのが好
ましい。１０は、坩堝１並びに断熱材４及び８等必要な
部材を封入した石英封管である。石英封管１０は、砒素
その他のV族元素,VI族元素が外部に盛れるのを防止す
る。
【００１１】強制冷却は、石英封管８を冷却部９上に載
置することによって行うのがよい。単結晶を成長させる
には石英封管１０をヒーター中に設置して、ヒーターの
電力を制御して固液界面を上方へ移動させるか、ヒータ
ーを機械的に移動させて単結晶を成長させる。
置することによって行うのがよい。単結晶を成長させる
には石英封管１０をヒーター中に設置して、ヒーターの
電力を制御して固液界面を上方へ移動させるか、ヒータ
ーを機械的に移動させて単結晶を成長させる。
【００１２】
【発明の効果】本発明方法によると、固液界面の制御が
容易であるので結晶欠陥の少ない高品質の単結晶を得る
ことができるので産業上の利用価値は大である。
容易であるので結晶欠陥の少ない高品質の単結晶を得る
ことができるので産業上の利用価値は大である。
【００１３】
【実施例】本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的
に説明する。 実施例 図１で示す装置を用いてGaAs単結晶を成長させた。ｐＢ
Ｎ製の坩堝（内径５６ｍｍ、直胴部長２００ｍｍ）の下
端部に４ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍの種結晶を設置し、坩
堝内に別途合成したGaAs多結晶を２ｋｇ設置した。揮発
性元素保持部には、砒素を５ｇ設置した。ｐＢＮ製坩堝
をすり合わせを有する蓋で覆った後、断熱材とともに石
英封管中に設置し、封管内部を真空にして１００〜５０
０℃に加熱、処理した後、熔封した。
に説明する。 実施例 図１で示す装置を用いてGaAs単結晶を成長させた。ｐＢ
Ｎ製の坩堝（内径５６ｍｍ、直胴部長２００ｍｍ）の下
端部に４ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍの種結晶を設置し、坩
堝内に別途合成したGaAs多結晶を２ｋｇ設置した。揮発
性元素保持部には、砒素を５ｇ設置した。ｐＢＮ製坩堝
をすり合わせを有する蓋で覆った後、断熱材とともに石
英封管中に設置し、封管内部を真空にして１００〜５０
０℃に加熱、処理した後、熔封した。
【００１４】この石英封管を電気炉内に設置し、冷却部
に窒素を５ｌ／分の速度で流して冷却した。電気炉を昇
温し、多結晶を融解した後、電気炉を制御して６℃／ｃ
ｍの温度勾配（上部が高温側）を形成した。石英封管を
冷却部とともに２ｍｍ／分の速度で下方に移動させて結
晶成長させた。
に窒素を５ｌ／分の速度で流して冷却した。電気炉を昇
温し、多結晶を融解した後、電気炉を制御して６℃／ｃ
ｍの温度勾配（上部が高温側）を形成した。石英封管を
冷却部とともに２ｍｍ／分の速度で下方に移動させて結
晶成長させた。
【００１５】得られた単結晶は、直胴部の長さ約１６ｃ
ｍ，単結晶長は、１２．８ｃｍであった。エッチピット
密度（ＥＰＤ）は、定径後１ｃｍの位置で７×１０３ｃ
ｍ−２、定径後５ｃｍの位置で、５×１０３ｃｍ−２、
また、同１０ｃｍの位置で６×１０３ｃｍ−２あった。 比較例 冷却部を除いたこと以外は、実施例と同様にしてGaAs単
結晶を成長させた。
ｍ，単結晶長は、１２．８ｃｍであった。エッチピット
密度（ＥＰＤ）は、定径後１ｃｍの位置で７×１０３ｃ
ｍ−２、定径後５ｃｍの位置で、５×１０３ｃｍ−２、
また、同１０ｃｍの位置で６×１０３ｃｍ−２あった。 比較例 冷却部を除いたこと以外は、実施例と同様にしてGaAs単
結晶を成長させた。
【００１６】得られた結晶は、コーン状部の後半から粒
界（バウンダリー）が生じており、直胴部は単結晶とな
らなかった。以上の実施例及び比較例から明らかな通
り、本発明方法のように坩堝下端部を冷却することによ
り単結晶の収量は飛躍的に増加した。
界（バウンダリー）が生じており、直胴部は単結晶とな
らなかった。以上の実施例及び比較例から明らかな通
り、本発明方法のように坩堝下端部を冷却することによ
り単結晶の収量は飛躍的に増加した。
【図１】図１は、本発明方法の実施に使用される単結晶
成長装置の１例の縦断面模型図である。
成長装置の１例の縦断面模型図である。
１・・・・・・密閉型坩堝 ２・・・・・・揮発性元素保持部 ３・・・・・・細管 ４・・・・・・断熱材 ５・・・・・・融液 ６・・・・・・単結晶 ７・・・・・・種結晶設置部 ８・・・・・・断熱材 ９・・・・・・冷却部 １０・・・・・石英封管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 英夫 茨城県牛久市東猯穴町1000番地 三菱化成 株式会社筑波工場内 (72)発明者 川端 紳一郎 茨城県牛久市東猯穴町1000番地 三菱化成 株式会社筑波工場内
Claims (2)
- 【請求項１】揮発性元素を含有する無機化合物単結晶
を、ほぼ鉛直に保持した坩堝中を用いて揮発性元素雰囲
気中で成長させる方法において、上部に揮発性元素雰囲
気を発生させる揮発性元素保持部を有し、下端部に種結
晶設置部を有する密閉型坩堝を用いて、該坩堝の下端部
を強制的に冷却しながら無機化合物単結晶を成長させる
ことをすることを特徴とする方法。 - 【請求項２】揮発性元素を含有する無機化合物が、III-
V族化合物である請求項１項の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15235693A JPH0710674A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 無機化合物単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15235693A JPH0710674A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 無機化合物単結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0710674A true JPH0710674A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=15538757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15235693A Pending JPH0710674A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 無機化合物単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710674A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7788782B2 (en) | 2005-09-08 | 2010-09-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Suspension assembly positioning method |
| CN106062258A (zh) * | 2014-02-27 | 2016-10-26 | 株式会社日立制作所 | 晶体培养用坩埚、具备该晶体培养用坩埚的晶体培养装置以及晶体培养方法 |
-
1993
- 1993-06-23 JP JP15235693A patent/JPH0710674A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7788782B2 (en) | 2005-09-08 | 2010-09-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Suspension assembly positioning method |
| CN106062258A (zh) * | 2014-02-27 | 2016-10-26 | 株式会社日立制作所 | 晶体培养用坩埚、具备该晶体培养用坩埚的晶体培养装置以及晶体培养方法 |
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