JPH01264991A - 単結晶の製造装置 - 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、ＧａＡｓ、　ｌｎＰ等のｍ−ｖ族化合物半導
体、ＣｄＴｅ等のｎ−ｖｒ族化合物半導体、Ｓｉ、Ｇｅ
等の半導体、ＬＮＯｌＢＳＯ等の酸化物の単結晶をチョ
クラルスキー法により、製造する装置に関する。

（従来の技術） 従来、原料融液にコラクルを挿入して、コラクル内の原
料融液量を調整し、育成結晶の直径を制御することが行
われてきた。

第２図はコラクルを用いる従来の単結晶の製造装置の概
念図である。（特開昭６２−２Ｈ１９３号参照）この装
置では底部に１つの小開口を有する逆円錐形のコラクル
７を用いている。るっぽｌには原料融液２を収容し、支
持具を用いてコラクル７を融液中に浸漬する。（コラク
ルの支持具は図示していない。）次いで、種結晶を取り
付けた上軸４を下降させて、コラクル７内の原料融液２
に種結晶を浸漬した後、単結晶５を引き上げる。上記装
置では、コラクル７内の融液表面の直径を調整すること
により、引き上げ結晶の直径を制御することを意図した
ものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記の装置では原料融液をコラクル内に導入す
る小開口が底部に１カ所であるために、原料融液は第２
図の矢印のように固液界面の中央から周辺に向かって流
れる。その結果、固液界面６の形状は上に凸となり、周
辺部に結晶核の発生を容易にし、多結晶化の原因となる
。

また、小開口部には融液の流入抵抗があるため、引き上
げ結晶の直径が大きくなると原料融液の流入が追い付か
ず、結晶の大型化の支障となっていた。

本発明は、上記コラクルの欠点を解消し、原料融液のコ
ラクル内への流入を円滑にし、固液界面を平坦化若しく
は下に凸にするようなコラクルを用いることにより、結
晶欠陥の少ない高品質の単結晶の製造を可能とする単結
晶の製造装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、原料融液又は原料融液と液体封止剤を収容す
るルツボと、ルツボを回転昇降可能に支持する下軸と、
ルツボの周囲に配置した加熱ヒータと、種結晶を取り付
けた回転昇降可能な単結晶引上軸と、下方になるほど直
径を小さくする傾斜側壁部を有するコラクルと、該傾斜
側壁部を原料融液に浸漬するようにコラクルを支持する
支持具とを備えた単結晶の製造装置において、原料融液
に浸漬するコラクルの傾斜側壁部又は底部で、引上結晶
の直胴部の外周近くに１以上の小開口を設けたことを特
徴とする単結晶の製造装置である。

なお、コラクルの開口の数は１つでもよいが、複数個を
対称位置に設けることがよく、開口の直径は２〜６ｍｍ
が望ましい。また、コラクルはカーボン、石英、ＢＮ、
　ｐＢＮ、　ＡＩＮ、　ｐＢＮコートカーボン、５ｉＮ
ｓ　ＳｉＣ，ＺｒＯ，、＾１，０３などにより製作する
ことができる。

（作用） 第１図は本発明の１具体例である単結晶の製造装置の概
念図である。この装置では、引き上げ結晶の直胴部の外
周に近い傾斜側壁に複数の小開口を設けたコラクル３を
用いている。るつぼ１内の原料融液２にはコラクル３を
浸漬し、小開口からコラクル３内に原料融液２を導入し
てそこから単結晶５を引き上げる。図中の矢印は原料融
液２がコラクル３内に流入する様子を示したものである
。コラクル内の原料融液の温度分布はコラクル外の高温
融液の流入する小開口部近傍がより高温となり中央が比
較的低温となる。その結果、固液界面６の形状は平坦か
、図のように下に凸となる。なお、小開口は上記のよう
に対称位置に複数設けることが好ましいが、引き上げ結
晶を回転させるので、融液温度もある程度平均化される
。その際、引き上げ結晶を回転させる代わりに、コラク
ルを回転させることもできる。

第３図及び第４図は、本発明で使用可能である種々なコ
ラクルの断面図を示したものである。

第３図は底部の広いコラクルの例であり、小開口を底部
に設けたものである。なお、コラクルに底部は必ずしも
必要でな（第４図のような断面形状を採用することもで
きる。

（実施例） 第１図の装置を用いて直胴部の直径３インチのＧａＡｓ
単結晶を製造した。コラクルは直径＋００順の円筒部と
直径５０Ｍの平面底部と高さ３０　ｍｍの傾斜側壁を有
し、内径７５Ｍの傾斜側壁の位置に９０’毎に４力所直
径４ｍ１Ｉ＋の小開口を設けたもので、材質はｐＢＮで
ある。

まず、るつぼ内に４ｋｇのＧａＡｓを収容し、これを溶
融した後、コラクルを小開口部より少し上まで浸漬する
ように保持する。−Ｌ軸の回転速度は５ｒｐｍで引き上
げ速度は１０ｍｍ／ｈｒとし、るつぼは逆方向に回転速
度２０ｒｐｍで回転させた。

その結果、直径３インチという大きな直径の結晶であっ
たが、安定して引き上げることができた。また、固液界
面の形状は極めて平坦であった。

第２図のコラクルを用いて、上記と同様の条件で結晶成
長を行ったところ、直径２インチまでは安定して結晶を
引き上げることができたが、固液界面の形状は中央に向
かって凹化がみられた。また、直径３インチにしようと
すると、直径の急激な減少や切断が発生した。

（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、大きな直
径の結晶引き上げを可能とし、かつ、引き上げ結晶の固
液界面の形状を平坦若しくは下に凸にすることができ、
結晶の半径方向の均一性を大幅に改善し、結晶欠陥の少
ない高品質単結晶を制御性良く安定して育成することが
できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１具体例である単結晶製造装置の概念
図、第２図は従来装置の概念図、第３図及び第４図は本
発明で使用するコラクルの断面図である。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　原料融液又は原料融液と液体封止剤を収容するルツボ
   と、ルツボを回転昇降可能に支持する下軸と、ルツボの
   周囲に配置した加熱ヒータと、種結晶を取り付けた回転
   昇降可能な単結晶引上軸と、下方になるほど直径を小さ
   くする傾斜側壁部を有するコラクルと、該傾斜側壁部を
   原料融液に浸漬するようにコラクルを支持する支持具と
   を備えた単結晶の製造装置において、原料融液に浸漬す
   るコラクルの傾斜側壁部又は底部で、引上結晶の直胴部
   の外周近くに１以上の小開口を設けたことを特徴とする
   単結晶の製造装置。