JPS5964591A - 単結晶引上装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法と称す）
又は液体カプセルチョクラルスキー法（以下、ＬＥＣ法
と称す）により単結晶を引上げる装置に関するものであ
る。

（背景技術） ＣＺ法又はＬＥＣ法により単結晶を引上げる装置は、第
１図に例を示すようにるっぽ３に厚相融液４（例、Ｇａ
ＡＳ）を収容し、必要によりその表面全Ｂ２Ｏ３剃ｌ液
５でおおい（ＬＥＣ法の場合）、融液４表面に引」二軸
８に数句けた種結晶６を＆漬し、なじませた後、種結晶
６を引上げて単結晶７（例、ＧａＡｓ　）を引上ける装
置にである。１は炉内加熱ヒーター、２はサセプター、
９はるつぼ支持軸である。

この場合、炉内を右図に示すような温度分布に保つため
、従来は１個のヒーターを用いていた。

しかしこれでは下記に示す理由により高品質の単結晶は
得られない。

１個のヒーターでできるのは、ぜいぜい反別融液４のｌ
都度変化による結晶の径制ｔｌＩ程度であり、高品質単
結晶を得るのに重要な役割を有する炉内の温度分布は、
るつほの位置、Ｂ２Ｏ３融液の厚さ一析熱桐形状で決っ
てしまい、外部からのコントロールができない。

結晶全安定に成長させるのには適切な温度勾配があり、
低転位単結晶を成長させるためには、このような温度勾
配の部分が広い範囲にわたって存　　　□在しなくては
ならないが、１個のヒーターでは温度分布をうまく制御
できないので、理想的な温度勾配の範囲を広くすること
は郊、かしい。

そのため、神例け１ｏ後は、単結晶７はＢ２ｏ３融液５
中にあり（Ｂ２０３は保温相で、Ｂ２Ｏ３品１液中では
比較的低勾配になっている）、かつ結晶内温度勾配の小
さい（転位の入りにくい）るっは位置（Ｊｕ）常、低い
るつぼ位置である）で成長させることができても、単結
晶７がＢ２Ｏ３融液゛５がら出た時は、結晶中の温度勾
配が急、に大きくなり、転位が増加する。

そこでＢ２Ｏ５融７１１５、から出ても低転位にするた
めには、Ｂ２Ｏ３融液から出てきた単結晶７を効果的に
あたためなければならないが、１個のヒーターではそれ
が屑ｔかしい。右（図の点線は必要な温度勾配である。

又Ｂ２Ｏ３融液５より上での温度勾配を小さくできるよ
う、さらにるつぼ位置を低くしておくと、Ｂ２Ｏ３融ｌ
仮内での温度勾配が小さくなり過き、うまく成長しない
し、又上方へ逃ける熱が、減って固液界面が下に凹にな
り、リネージからの多結晶化が起こる。

このように、１個のヒーターでは単結晶の種伺は直後か
ら単結晶後ψ１°＾；部（バンク部）寸で低転位密度に
保つことができない。

（発明の開示） 本発明は、上述の問題点全解決するため成されたもので
、単結晶を安定に成長させるのに適切な温度勾配となる
よう、温度勾配の調節全容易にし、かつその範囲が長く
とれることによって、低転位の単結晶が安定して得られ
る部結晶引」二装置全提供するものである。

本発明は、チョクラルスキー法により単結晶を引」−げ
る装置において、炉内加熱ヒーターは２段以上のヒータ
ーより成り、該ヒーターのうち引上乍結晶部を加熱する
上部のヒーターが、上方に開いた形状のものが、又はヒ
ーター上部の抵抗をヒーター下部より小さくしたもので
あることを特徴とする単結晶引上装置である。

本発明装置により引」二げる単結晶は、周期律表のＩ−
１’族化合物（例、ＧａＡｓ、　ＩｎＡｓ、　Ｇａｐ、
　ＩｎＰ等）、１１−Ｗ族化合物（例、’Ｚｎ５ｅ等）
もしくはそれらの混晶、又はＳｉ、Ｇｅ等の半導体、酸
化物、窒化物、炭化物などの単結晶で、特にＬＥＣ法に
より引」二げる場合に効果が大きい。

以下、本発明な御一同を用いて実施例により説明する。

第２図は本発明装置の実施例を示す縦断面図および温度
分布図である。図において紀１図と同一の符号はそれぞ
れ同一の部分を示す。図において第１あと異なる点は、
炉内加熱ヒータ−１０ｉ２段の」二部ヒーター＋１、下
部ヒーター１２に分けた点である。下部ヒーター１２は
主として原刺融面４ヶ加熱する。−Ｊ二部ヒーター１１
は理想的な単結晶内温取分イＶ３を作るためのものであ
る。上部ヒーター１１は、例えは」二部に開いた円Φ（
１！台側面の形状をしている。

この上部ヒーター１１の電力を上げれば第３図の実線■
（本発明）に示すように単結晶内の温度勾配を結晶成長
に最低限必要な値に広範囲にわたって保つことができる
。因みに上部ヒーターが第３図の点線のように円筒状で
あると、右図の点線■で示すように最も熱くなる部分は
上部ヒーター中心に近つき、結晶成長をさまたける温度
分布を作り、固液界面を下に凹にしてしまい、多結晶化
の原因になる。本発明のように」一方に開いた形状にす
ることにより、上部ヒーターを十分長くしてもこのよう
なことは起らない。又第３図の鎖線■は　　　□１ノｆ
来の１個のヒーターの場合のｌ！ｌｒ：度分布を示す。

１４はＢ２Ｏ３融液表面を示す。

父上部ヒーターは、第２図に示す円錐状でなくても良く
、第４図にかすように」下方の抵抗が下方より小さくな
るように上方の肉＋？−ｗ厚くシタ円筒状のものであっ
ても良い。この場合も第３図の実線■で示す温度分布が
容易に得られる。

なお上部ヒーターの長さは長ければ長い程良いか、第３
図の点線■で示すような温度勾配が起きないように注意
する必要がある。又温度分布の細かい調節には、第２図
に示すようなプールビ１３全用い、その形状、寸法、位
置等を変化して行なっても良い。

本発明における炉内加熱ヒーターは、第２図の実施例に
示すような２段のヒーターより成るものに限られるもの
でなく、３段以」二のヒーターより成るものであっても
同様の効果が得られる。

（実施例） 第２図に示すような本発明装置を用いてＧａＡｓ単結晶
ケ引上げた。

内径１５０　ｍｍの石英るつほを用い、ＧａＡｓ多結晶
原オ・１のチャージｊ１ｊは鈎、４　ＫｙＸＢ２０３聞
゛は約５００ｙとし、炉内圧ノ月５ａＬ＋ｎ、　引上速
度＋　Ｏｎ＋ｍ　／時、引」二軸回転８　ｒ　ｐａｎ、
るつぼ支持軸回転９ｒｐｍ、引」二部位＜１００〉とし
て引」二けた。

単結晶の径制御は」二部、下部ヒーター１１．１２のパ
ワーを細かく調整して行なわれた。（普通は下部ヒータ
ー１２のみを調整し、下部ヒーター１２が良く効かない
時は上部ヒーター１１を調節した。）得られた単結晶の
直径は約７０　ｍｍ　％長さは約２００ｍｍであった。

その結果、直径が大きくなるとリネージから多結晶化し
易いにも拘わらず、直径がこのように大きくても全部単
結晶であった。

単結晶のフロント部とバック部から切り出した＜１００
＞ウェハ全部ＭＩ＜ｏＨでエツチングし、エッチビット
密度（ＥＰＤ）′ｆｒ求めた結果は表１に示す通りであ
る。

比較のため、従来の１個のみのヒーターより成る引上装
置ｆヲ用いて作成した単結晶のＥＰＤ”ｉ求めた。

表　　　　　１ 表１より、本発明装置によるものは、従来例に比べＥＰ
Ｄが非常に低くなり、かつフロノド部からバック部まで
ほとんど変化がないことが分る。

（発明の効果） 上述のように構成された本発明の単結晶引上装置は次の
ような効果がある。

炉内の加熱ヒーターは２段以」二のヒーターより成り、
該ヒーターのうち引上単結晶部を加熱する上部のヒータ
ーが上方に開いた形状のものか、又はヒーター上部の抵
抗をヒーター下部より小さくしたものであるから、上部
ヒーターの輻射で単結晶をあたため、単結晶がＢ２Ｏ３
融液中にある時もＢ　２０３融７１０．の外へ出てきた
時も単結晶中の温度勾抗が小さくなっているために、単
結晶上部の温度を適当に低くできるので、単結晶全体に
わたって結晶成長に必要な温度勾配を維持できる。又こ
れらのヒーターは外部から容易に調ｆｆ１ｉできる。

すなわち、単結晶成長の全過程にわたって、単結晶内の
温度勾配を小さく、かつ成長に十分な値に、容易に、保
つ隼ができるので、単結晶のノロン］・部からバック部
まで低転位密度の単結晶が安定して得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単結晶引上装置の例を示す縦断面図およ
び温度分布図である。 第２図は本発明装置の実施例を示す縦断面図および温度
分布図である。 第３図は２段ヒーター、上部ヒーターが円筒状、１個の
ヒーターのそれぞれの場合の温度分布を示す図である。 ｌ、１０−・炉内加熱ヒーター、２・・・ザセプター、
３るつぼ、４　原料融液、５・・Ｂ２Ｏ３融敲、６・・
・種結晶、７・中結晶、８・・・引」二軸、９　るつぼ
支持＋１１１１、ＩＩ　・」二部ヒーター、１２・・・
下部ヒーター、１３・・／−ルド、１４Ｂ２０３融液表
面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　チョクラルスキー法により単結晶を引上ける
   装置において、炉内加熱ヒーターは２段以上のヒーター
   より成り、該ヒーターのうち引上単結晶部を加熱する上
   部のヒーターが、上方に開いた形状のものか、又はヒー
   ター上部の抵抗をヒーター下部より小さくしたものであ
   ることを特徴とする単結晶引上装置。