JPS62171984A - 結晶製造装置 - 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、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。

〔従来の技術〕

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
。

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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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
。

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。

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。

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。

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。

〔問題点を解決するための手段〕

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。

〔作用〕

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。

〔実施例〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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　　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。