JPS62171984A - 結晶製造装置 - Google Patents
結晶製造装置Info
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- JPS62171984A JPS62171984A JP1214286A JP1214286A JPS62171984A JP S62171984 A JPS62171984 A JP S62171984A JP 1214286 A JP1214286 A JP 1214286A JP 1214286 A JP1214286 A JP 1214286A JP S62171984 A JPS62171984 A JP S62171984A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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。
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、例えばGaA@、InP等の化合物半導体な
どの単結晶を引上げ法によシ製造する際に用いられる製
造装置に関し、特にその高温加熱部の構造に関する。
どの単結晶を引上げ法によシ製造する際に用いられる製
造装置に関し、特にその高温加熱部の構造に関する。
第4図は従来用いられている引上げ(Czoehral
−ski:CZ)法結晶製造装置の模式的断面図である
。
−ski:CZ)法結晶製造装置の模式的断面図である
。
同図において、1はるつぼ、2はるつは1中に融解した
原料融液、3は引上げた結晶、4は融液1を加熱するた
めの主発熱体である。このような引上げ法による単結晶
製造装置は、siをはじめ化合物半導体単結晶の製造に
広く用いられているが、最近の結晶の大形化、高品化の
要求に伴い炉内の温度分布制御の高精度化が要求される
ようになった。そのために、図示のように高温加熱部(
ホットゾーン)を構成するものとして、基本的な主発熱
体4に加えて補助発熱体5を配置し、成長結晶3の部分
の温度分布を制御するような構成が一般的とな夛つつあ
る。
原料融液、3は引上げた結晶、4は融液1を加熱するた
めの主発熱体である。このような引上げ法による単結晶
製造装置は、siをはじめ化合物半導体単結晶の製造に
広く用いられているが、最近の結晶の大形化、高品化の
要求に伴い炉内の温度分布制御の高精度化が要求される
ようになった。そのために、図示のように高温加熱部(
ホットゾーン)を構成するものとして、基本的な主発熱
体4に加えて補助発熱体5を配置し、成長結晶3の部分
の温度分布を制御するような構成が一般的とな夛つつあ
る。
しかし、上述したような従来の高温加熱部の構成では、
補助発熱体5と結晶3との間隔が大きいため、結晶3の
部分の温度分布を効果的に制御することは難しく、補助
発熱体5はその役割を十分に果たすことができなかった
。
補助発熱体5と結晶3との間隔が大きいため、結晶3の
部分の温度分布を効果的に制御することは難しく、補助
発熱体5はその役割を十分に果たすことができなかった
。
すなわち、引上げ法においては通常結晶を回転しながら
引上げるが、この場合高さの等しい面内での温度分布が
対称なことが非常に重要である。
引上げるが、この場合高さの等しい面内での温度分布が
対称なことが非常に重要である。
もしこれが非対称であると、固液界面において回転中の
結晶は温度の高い部分と低い部分とを交互に通過するこ
とになり、結晶成長にむらが生じて結晶欠陥や不純物濃
度のばらつきの原因となる。
結晶は温度の高い部分と低い部分とを交互に通過するこ
とになり、結晶成長にむらが生じて結晶欠陥や不純物濃
度のばらつきの原因となる。
等高面内の温度分布が対称な場合、面内から流出する熱
量と面内に流入する熱量とが等しくなシ、温度勾配は直
線になる。第5図は、縦軸に引上げ方向の距離をとった
温度分布図である。■が主として主発熱体4による加熱
ゾーン、■が主として補助発熱体5による加熱ゾーンを
示すが、等高面内の温度分布が対称表場合、同図中に破
線(イ)、(ロ)で示したように融液中および結晶中の
温度分布はそれぞれ直線状とがる。
量と面内に流入する熱量とが等しくなシ、温度勾配は直
線になる。第5図は、縦軸に引上げ方向の距離をとった
温度分布図である。■が主として主発熱体4による加熱
ゾーン、■が主として補助発熱体5による加熱ゾーンを
示すが、等高面内の温度分布が対称表場合、同図中に破
線(イ)、(ロ)で示したように融液中および結晶中の
温度分布はそれぞれ直線状とがる。
ところが、第5図に示したようなるつは1の外に発熱体
を配置した構成では、熱の一部はるつぼでしゃ断あるい
は散乱されるため、発熱体4,5の温度勾配がそれぞれ
(?つ、に)に示すように直線状であっても、るつぼの
存在によってなまされる結果、結晶直下の融液中および
結晶中の温度勾配は(ホ)、(へ)で示すように曲線状
にkる。すなわち、等高面内の温度分布が非対称となシ
面内で熱の流れが生じる。
を配置した構成では、熱の一部はるつぼでしゃ断あるい
は散乱されるため、発熱体4,5の温度勾配がそれぞれ
(?つ、に)に示すように直線状であっても、るつぼの
存在によってなまされる結果、結晶直下の融液中および
結晶中の温度勾配は(ホ)、(へ)で示すように曲線状
にkる。すなわち、等高面内の温度分布が非対称となシ
面内で熱の流れが生じる。
本発明は、補助発熱体の少なくとも一部をるつぼの内部
に配置したものである。
に配置したものである。
発熱体をるつは内部に置くととによシるつほによる熱の
反射(しゃ断)や散乱の影響を免れる。
反射(しゃ断)や散乱の影響を免れる。
第1図は本発明の一実施例を示す断面図である。
近年、高性能GaAs −LSIを実現するための基板
材料として液体封止引上げ(Ligutd Encap
*ulat@dCzochralski : LEC)
法によるGaAs単結晶の育成技術の研究開発が盛んに
行なわれているが、最近、均一特性のLSIの実現に必
須の無転位GaAm単結晶を育成する新しい方法である
完全液体封止引上げ(Fully Encapsula
ted Czochralskl : FEC)法が提
案された(ジャーナル参オブ・クリスタル・グロース7
1巻(1985年)813頁(H,Kohda et
ml : J。
材料として液体封止引上げ(Ligutd Encap
*ulat@dCzochralski : LEC)
法によるGaAs単結晶の育成技術の研究開発が盛んに
行なわれているが、最近、均一特性のLSIの実現に必
須の無転位GaAm単結晶を育成する新しい方法である
完全液体封止引上げ(Fully Encapsula
ted Czochralskl : FEC)法が提
案された(ジャーナル参オブ・クリスタル・グロース7
1巻(1985年)813頁(H,Kohda et
ml : J。
Crys 、 Grwth 、 71 (1985)
p 813) )o本実施例は、この方法に適用して大
きな効果を確認したものである。
p 813) )o本実施例は、この方法に適用して大
きな効果を確認したものである。
このFEC法は、成長結晶中の温度分布を小さくすると
ともに、結晶表面からのAmの解離・蒸発を抑えて応力
誘起転位の発生を皆無にするため、厚い液体封止剤(B
z Os)中で結晶育成を行なう方法である。しかし、
第4図に示したような従来の高温加熱部の構成では、結
晶引上げ工程の後半(成長結晶が長くなった場合)にな
ると結晶部分の温度制御が難しくなシ、したがって低温
度勾配下での引上げが難しくなるばかシでなく結晶形状
制御そのものが困難になるという問題があった。
ともに、結晶表面からのAmの解離・蒸発を抑えて応力
誘起転位の発生を皆無にするため、厚い液体封止剤(B
z Os)中で結晶育成を行なう方法である。しかし、
第4図に示したような従来の高温加熱部の構成では、結
晶引上げ工程の後半(成長結晶が長くなった場合)にな
ると結晶部分の温度制御が難しくなシ、したがって低温
度勾配下での引上げが難しくなるばかシでなく結晶形状
制御そのものが困難になるという問題があった。
第1図において、11は石英あるいは熱分解窒化ボロン
からなるるつは、12はGaAs融液、13は引上げら
れた結晶であシ、14は結晶引上げ軸、15はるつは支
持軸、16社液体封止剤(B20g)である。また17
は主発熱体であシ、高純度グラファイト材で構成しであ
る。とれに対し18は補助発熱体であり、主発熱体1T
と同様に高純度グラファイト材で構成しである。さらに
19は石英または熱分解窒化ボロンからなる補助発熱体
18の保護カバーである。この保護カバー19は、補助
発熱体18と液体封止剤14との接触反応を防止すると
ともに、液体封止剤14を通してのG&As融液12の
汚染を防止する目的で用いているが、そのようなおそれ
がない場合には省略してよいとと拡いうまでもない。
からなるるつは、12はGaAs融液、13は引上げら
れた結晶であシ、14は結晶引上げ軸、15はるつは支
持軸、16社液体封止剤(B20g)である。また17
は主発熱体であシ、高純度グラファイト材で構成しであ
る。とれに対し18は補助発熱体であり、主発熱体1T
と同様に高純度グラファイト材で構成しである。さらに
19は石英または熱分解窒化ボロンからなる補助発熱体
18の保護カバーである。この保護カバー19は、補助
発熱体18と液体封止剤14との接触反応を防止すると
ともに、液体封止剤14を通してのG&As融液12の
汚染を防止する目的で用いているが、そのようなおそれ
がない場合には省略してよいとと拡いうまでもない。
上記構成において、補助発熱体18は、主発熱体1Tと
は独立に加熱制御し得るものと麦っているが、との補助
発熱体18は、るつは11の内部に、引上は結晶13を
囲むように同軸状に配置しである。
は独立に加熱制御し得るものと麦っているが、との補助
発熱体18は、るつは11の内部に、引上は結晶13を
囲むように同軸状に配置しである。
このため、補助発熱体18は、るつぼ11による熱の反
射や散乱の影響を受けることなく、引上げ結晶13を直
接加熱することができ、しかも当該発熱体1B性結晶1
30近くにあるヒとから結晶中および結晶直下の融液中
での温度分布の精密制御が効果的に行なえる。この結果
、第2図に示すように、固液界面を含む結晶直下の融液
中および結晶中において、(イ)、(ロ)で示した主発
熱体および補助発熱体の温度分布に従って(ハ)、に)
に示すようガ直線にほぼ近い温度勾配を得ることが可能
となる。なお、同図中Iは第5図と同様主として主発熱
体17による加熱ゾーン、■は主として補助発熱体18
による加熱ゾーンであることを示している。
射や散乱の影響を受けることなく、引上げ結晶13を直
接加熱することができ、しかも当該発熱体1B性結晶1
30近くにあるヒとから結晶中および結晶直下の融液中
での温度分布の精密制御が効果的に行なえる。この結果
、第2図に示すように、固液界面を含む結晶直下の融液
中および結晶中において、(イ)、(ロ)で示した主発
熱体および補助発熱体の温度分布に従って(ハ)、に)
に示すようガ直線にほぼ近い温度勾配を得ることが可能
となる。なお、同図中Iは第5図と同様主として主発熱
体17による加熱ゾーン、■は主として補助発熱体18
による加熱ゾーンであることを示している。
このように引上げた結晶13部分の温度分布制御を精密
に行なうことが可能となる結果、結晶中の熱応力を低減
して転位の発生が抑制でき、かつ結晶の直径制御も容易
に行なえるようになる。
に行なうことが可能となる結果、結晶中の熱応力を低減
して転位の発生が抑制でき、かつ結晶の直径制御も容易
に行なえるようになる。
第3図は本発明の他の実施例を示す模式的断面図である
。本実施例は、相互に独立に温度制御できる2つの補助
発熱体18A、18Bをるつぼ11内に配置したもので
、成長した結晶13部分の温度分布制御がさらに精密に
行なえる。
。本実施例は、相互に独立に温度制御できる2つの補助
発熱体18A、18Bをるつぼ11内に配置したもので
、成長した結晶13部分の温度分布制御がさらに精密に
行なえる。
また、補助発熱体の一部をるつぼの外部に、一部を内部
に配置した構成をとってもよい。
に配置した構成をとってもよい。
以上説明したように、本発明は、補助発熱体の少なくと
も一部を結晶成長用るつぼの内部に配置した引上げ結晶
部の温度分布を直接制御できる高温加熱部の構成とした
ととによ)、無転位QaAs結晶を長尺で育成すること
ができる他、大直径長尺のInPなど他の化合物半導体
結晶やsi結晶、あるいはGGG % L i N a
Os等の大形酸化物結晶の製造にも適用して高品質の
結晶を得ることができる。
も一部を結晶成長用るつぼの内部に配置した引上げ結晶
部の温度分布を直接制御できる高温加熱部の構成とした
ととによ)、無転位QaAs結晶を長尺で育成すること
ができる他、大直径長尺のInPなど他の化合物半導体
結晶やsi結晶、あるいはGGG % L i N a
Os等の大形酸化物結晶の製造にも適用して高品質の
結晶を得ることができる。
また、巌近引上げ結晶の均質化をはかる目的で、引上げ
後、その結晶に炉内で熱処理を施すことが行なわれてい
るが、本発明による高温加熱部はこの目的にも有効に利
用できる。
後、その結晶に炉内で熱処理を施すことが行なわれてい
るが、本発明による高温加熱部はこの目的にも有効に利
用できる。
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図はその
温度分布を示す図、第3図は本発明の他の実施例を示す
模式的断面図、第4図は従来例を示す模式的断面図、第
5図はその温度分布を示す図である。 11−−・、 ルー)#Y、12−・―瞼GaAs i
Ht、13・・・拳結晶、17・・−・主発熱体、18
゜18A 、 18B−ψψ・補助発熱体。 第2図 第3図 第4図 第5図 温度 −
温度分布を示す図、第3図は本発明の他の実施例を示す
模式的断面図、第4図は従来例を示す模式的断面図、第
5図はその温度分布を示す図である。 11−−・、 ルー)#Y、12−・―瞼GaAs i
Ht、13・・・拳結晶、17・・−・主発熱体、18
゜18A 、 18B−ψψ・補助発熱体。 第2図 第3図 第4図 第5図 温度 −
Claims (1)
- 融液を収納するるつぼを備えた引上げ法による結晶製造
装置において、るつぼの外周部から加熱する主発熱体と
、主として結晶成長部を加熱するための、主発熱体とは
独立に温度制御可能な1個以上の補助発熱体とを有し、
かつ補助発熱体の少なくとも一部をるつぼの内部に配置
してなる高温加熱部を備えたことを特徴とする結晶製造
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1214286A JPS62171984A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1214286A JPS62171984A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 結晶製造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62171984A true JPS62171984A (ja) | 1987-07-28 |
Family
ID=11797252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1214286A Pending JPS62171984A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 結晶製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62171984A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6472991A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Sumitomo Electric Industries | Production of single crystal of compound semiconductor |
JPH01264995A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-23 | Hitachi Cable Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
KR20030056711A (ko) * | 2001-12-28 | 2003-07-04 | 주식회사 실트론 | 실리콘 단결정 성장장치내의 발열체 연결부 오염방지보호장치 |
-
1986
- 1986-01-24 JP JP1214286A patent/JPS62171984A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6472991A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Sumitomo Electric Industries | Production of single crystal of compound semiconductor |
JPH01264995A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-23 | Hitachi Cable Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
KR20030056711A (ko) * | 2001-12-28 | 2003-07-04 | 주식회사 실트론 | 실리콘 단결정 성장장치내의 발열체 연결부 오염방지보호장치 |
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