JPH0631200B2 - 単結晶の育成方法 - Google Patents
単結晶の育成方法Info
- Publication number
- JPH0631200B2 JPH0631200B2 JP61132173A JP13217386A JPH0631200B2 JP H0631200 B2 JPH0631200 B2 JP H0631200B2 JP 61132173 A JP61132173 A JP 61132173A JP 13217386 A JP13217386 A JP 13217386A JP H0631200 B2 JPH0631200 B2 JP H0631200B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- solid
- liquid interface
- single crystal
- growing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学素子や弾性表面波素子として有望なリチ
ウムテトラボレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）の単結晶をチョ
クラルスキー法（以下、ＣＺ法という）により育成する
方法に関する。
ウムテトラボレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）の単結晶をチョ
クラルスキー法（以下、ＣＺ法という）により育成する
方法に関する。
［従来の技術］ リチウムテトラボレート単結晶は、実用上、光の透過率
が高く、光の散乱を引き起こす巨視的な欠陥を含まない
ことが必要である。
が高く、光の散乱を引き起こす巨視的な欠陥を含まない
ことが必要である。
従来、ＣＺ法によりビスマス・ユーリタイト族化合物の
単結晶を育成する方法として、成長結晶の直径をＤ、こ
の結晶の固液界面の凸出高さをＨとしたときに、Ｈ／Ｄ
の値が−０．２〜０．２の範囲内になるように成長結晶
の回転速度を選ぶ方法が知られている（特公昭58-4951
7）。この方法によれば、結晶内の気泡の数を減少して
歩留りを高めることができる。
単結晶を育成する方法として、成長結晶の直径をＤ、こ
の結晶の固液界面の凸出高さをＨとしたときに、Ｈ／Ｄ
の値が−０．２〜０．２の範囲内になるように成長結晶
の回転速度を選ぶ方法が知られている（特公昭58-4951
7）。この方法によれば、結晶内の気泡の数を減少して
歩留りを高めることができる。
しかし、この種の単結晶の高品質化は、Ｈ／Ｄの一要因
の制御だけでは気泡を減少させることはできても、完全
になくすことはできない。この点を改良した従来のＣＺ
法によるリチウムテトラボレート単結晶の育成方法は、
上記Ｈ／Ｄの値に加えて育成速度である種結晶の引上げ
速度や、成長結晶の固液界面直下の温度勾配を、単結晶
の高品質化の制御要因にしている。
の制御だけでは気泡を減少させることはできても、完全
になくすことはできない。この点を改良した従来のＣＺ
法によるリチウムテトラボレート単結晶の育成方法は、
上記Ｈ／Ｄの値に加えて育成速度である種結晶の引上げ
速度や、成長結晶の固液界面直下の温度勾配を、単結晶
の高品質化の制御要因にしている。
この改良した従来の育成方法は、単結晶の巨視的な欠陥
を完全になくすため、高純度の結晶原料を用いた上で、
育成速度を０．６ｍｍ／ｈｒ以下の極めて低い速度に抑
え、Ｈ／Ｄの値が０．０５〜０．１の範囲内になるよう
に成長結晶の回転速度を設定し、更に固液界面直下の温
度勾配を２０〜３０℃／ｃｍ程度にしていた。
を完全になくすため、高純度の結晶原料を用いた上で、
育成速度を０．６ｍｍ／ｈｒ以下の極めて低い速度に抑
え、Ｈ／Ｄの値が０．０５〜０．１の範囲内になるよう
に成長結晶の回転速度を設定し、更に固液界面直下の温
度勾配を２０〜３０℃／ｃｍ程度にしていた。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来の育成方法は巨視的な欠陥のない優れた単
結晶が得られる反面、その成長が極めて遅い問題点があ
った。この点を解消するために育成速度を高める試みが
なされた。しかし、単に育成速度を高めると、成長結晶
の固液界面から融液に吐き出された固溶ガスを主成分と
する不純物が融液内に十分に拡散されず、気泡になって
結晶内に取り込まれる不具合があった。
結晶が得られる反面、その成長が極めて遅い問題点があ
った。この点を解消するために育成速度を高める試みが
なされた。しかし、単に育成速度を高めると、成長結晶
の固液界面から融液に吐き出された固溶ガスを主成分と
する不純物が融液内に十分に拡散されず、気泡になって
結晶内に取り込まれる不具合があった。
第３図に示すように、ここでＬｉ２Ｂ４Ｏ７結晶10の回
転速度Ｖ１が低い場合には、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７融液11は図
外の高周波加熱装置による熱対流12によって固液界面10
aを凸にするため、不純物13は固液界面10aの中心に寄せ
集められる。集まった不純物13は結晶コア部に気泡14と
なって残る。
転速度Ｖ１が低い場合には、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７融液11は図
外の高周波加熱装置による熱対流12によって固液界面10
aを凸にするため、不純物13は固液界面10aの中心に寄せ
集められる。集まった不純物13は結晶コア部に気泡14と
なって残る。
また第４図に示すように、ここでＬｉ２Ｂ４Ｏ７結晶10
の回転速度Ｖ２が高い場合には、融液11の遠心力による
強制対流16が熱対流12に打ち勝って固液界面10aは平坦
又は凹になる。このため結晶中心の気泡はなくなるが、
不純物13が成長結晶10の引上げ方向に垂直に、言い換え
れば結晶10の半径方向に広がるドーナツ状の不透明リン
グ（ｏｐａｑｕｅｒｉｎｇ）17として残る問題点があっ
た。
の回転速度Ｖ２が高い場合には、融液11の遠心力による
強制対流16が熱対流12に打ち勝って固液界面10aは平坦
又は凹になる。このため結晶中心の気泡はなくなるが、
不純物13が成長結晶10の引上げ方向に垂直に、言い換え
れば結晶10の半径方向に広がるドーナツ状の不透明リン
グ（ｏｐａｑｕｅｒｉｎｇ）17として残る問題点があっ
た。
本発明の目的は、従来の２倍程度の高い育成速度で、結
晶内部に気泡、不透明リング、クラック等の巨視的な欠
陥のないリチウムテトラボレートの単結晶を育成する方
法を提供することにある。
晶内部に気泡、不透明リング、クラック等の巨視的な欠
陥のないリチウムテトラボレートの単結晶を育成する方
法を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、巨視的な欠陥の一つである不透明リング
を微視的に観察したところ、そこには金属や半導体の結
晶に良く見られるセル（細胞）と呼ばれる小区域の結晶
が存在し、その中に微小な空洞を数多く発見した。光は
この空洞で乱反射し結晶を不透明にしていることが分っ
た。そしてこのセルは成長結晶の固液界面における不純
物の組成的過冷却（ｃｏｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ ｓｕ
ｐｅｒｃｏｏｌｉｎｇ）によって成長することを見出
し、この組成的過冷却を解消することによって本発明を
完成するに至った。
を微視的に観察したところ、そこには金属や半導体の結
晶に良く見られるセル（細胞）と呼ばれる小区域の結晶
が存在し、その中に微小な空洞を数多く発見した。光は
この空洞で乱反射し結晶を不透明にしていることが分っ
た。そしてこのセルは成長結晶の固液界面における不純
物の組成的過冷却（ｃｏｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ ｓｕ
ｐｅｒｃｏｏｌｉｎｇ）によって成長することを見出
し、この組成的過冷却を解消することによって本発明を
完成するに至った。
本発明は、第１図のＬｉ２Ｂ４Ｏ７結晶10の形状におい
て、この結晶10の直径をＤ、この結晶10の固液界面10a
の凸出高さをＨとしたときに、Ｈ／Ｄの値が−０．１〜
０の範囲内になようにこの結晶の回転速度を選び、かつ
前記固液界面直下の温度勾配を５０℃／ｃｍ〜１００℃
／ｃｍの範囲内になるように加熱装置の鉛直方向位置を
選んだことを特徴とする。ここで、Ｈ／Ｄが負の値のと
きは固液界面10aが凹であり、零のときは固液界面10aが
平坦であることを表す。
て、この結晶10の直径をＤ、この結晶10の固液界面10a
の凸出高さをＨとしたときに、Ｈ／Ｄの値が−０．１〜
０の範囲内になようにこの結晶の回転速度を選び、かつ
前記固液界面直下の温度勾配を５０℃／ｃｍ〜１００℃
／ｃｍの範囲内になるように加熱装置の鉛直方向位置を
選んだことを特徴とする。ここで、Ｈ／Ｄが負の値のと
きは固液界面10aが凹であり、零のときは固液界面10aが
平坦であることを表す。
［作 用］ 第２図に示すように、Ｈ／Ｄの値が−０．１〜０の範囲
内になるようにＬｉ２Ｂ４Ｏ７結晶10の回転速度を選ぶ
と、回転遠心力による強制対流16が図外の加熱装置によ
る熱対流12に打ち勝って固液界面10aのＬｉ２Ｂ４Ｏ７
融液11をるつぼの壁面20に押しやる。そのため固液界面
10aから融液11に吐き出された不純物13もこの強制対流1
6に乗って固液界面10aから外方に飛ばされる。同時に成
長結晶10の固液界面直下の温度勾配を５０℃／ｃｍ〜１
００℃／ｃｍの範囲内になるようにすることにより、育
成速度を上げて不純物13を多量に発生させても、この固
液界面10aの組成的過冷却は防止される。
内になるようにＬｉ２Ｂ４Ｏ７結晶10の回転速度を選ぶ
と、回転遠心力による強制対流16が図外の加熱装置によ
る熱対流12に打ち勝って固液界面10aのＬｉ２Ｂ４Ｏ７
融液11をるつぼの壁面20に押しやる。そのため固液界面
10aから融液11に吐き出された不純物13もこの強制対流1
6に乗って固液界面10aから外方に飛ばされる。同時に成
長結晶10の固液界面直下の温度勾配を５０℃／ｃｍ〜１
００℃／ｃｍの範囲内になるようにすることにより、育
成速度を上げて不純物13を多量に発生させても、この固
液界面10aの組成的過冷却は防止される。
Ｈ／Ｄの値が−０．１未満であると、固液界面10aの形
状が凹になり過ぎ、結晶10にクラックが入り易くなる。
またＨ／Ｄの値が０を越えるときは、熱対流の方が強制
対流より強いため、不純物が結晶の中心に集中し、コア
部に気泡が残存する。
状が凹になり過ぎ、結晶10にクラックが入り易くなる。
またＨ／Ｄの値が０を越えるときは、熱対流の方が強制
対流より強いため、不純物が結晶の中心に集中し、コア
部に気泡が残存する。
また成長結晶の固液界面直下の温度勾配が５０℃／ｃｍ
未満であると、固液界面において組成的過冷却が生じ、
不透明リングが作られる。更に１００℃／ｃｍを越える
と、結晶体にクラックが入り易くなる。
未満であると、固液界面において組成的過冷却が生じ、
不透明リングが作られる。更に１００℃／ｃｍを越える
と、結晶体にクラックが入り易くなる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、成長結晶の固液界
面の融液の流れを固液界面の外方に向うようにすること
により、気泡が結晶コア部に全く残らない。また成長結
晶の固液界面直下の温度勾配を高めることにより、この
固液界面から発生する不純物の量が増えてもこの固液界
面の組成的過冷却を防止して、不透明リングが形成され
ないため、巨視的な欠陥をつくることなく、育成速度を
上昇させることができる。
面の融液の流れを固液界面の外方に向うようにすること
により、気泡が結晶コア部に全く残らない。また成長結
晶の固液界面直下の温度勾配を高めることにより、この
固液界面から発生する不純物の量が増えてもこの固液界
面の組成的過冷却を防止して、不透明リングが形成され
ないため、巨視的な欠陥をつくることなく、育成速度を
上昇させることができる。
［実施例］ 次に本発明を実施例と比較例により詳しく説明する。
直径５０ｍｍの白金るつぼを用い、ＣＺ法により、直径
２５ｍｍのＬｉ２Ｂ４Ｏ７単結晶を育成した。熱電対を
用いて、固液界面の中心の鉛直方向の温度勾配ｄＴ／ｄ
ｚが次表の値になるように高周波加熱装置の鉛直方向位
置を選んだ。次いで引上げ軸に種結晶を取付け、この軸
を次表の育成速度で引上げながら、次表の回転速度で回
転させ、成長結晶のＨ／Ｄの値が次表の値になるように
した。
２５ｍｍのＬｉ２Ｂ４Ｏ７単結晶を育成した。熱電対を
用いて、固液界面の中心の鉛直方向の温度勾配ｄＴ／ｄ
ｚが次表の値になるように高周波加熱装置の鉛直方向位
置を選んだ。次いで引上げ軸に種結晶を取付け、この軸
を次表の育成速度で引上げながら、次表の回転速度で回
転させ、成長結晶のＨ／Ｄの値が次表の値になるように
した。
育成条件と結晶体の目視による結果を次表に示す。
表から明らかなように、温度勾配又は結晶の回転速度の
一方又は双方を上げた中で実施例１〜３だけが、不透明
リング、結晶コア部の気泡及びクラックのない単結晶と
なった。
一方又は双方を上げた中で実施例１〜３だけが、不透明
リング、結晶コア部の気泡及びクラックのない単結晶と
なった。
第１図は本発明の単結晶の外形を示す要部正面図。 第２図は本発明の単結晶の育成状況を示す図。 第３図は従来例の単結晶コア部に気泡が出現する状況を
示す図。 第４図は従来例の単結晶内部に不透明リングが出現する
状況を示す図。 10……Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７結晶、10a……固液界面、 11……Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７融液、20……るつぼの壁面。
示す図。 第４図は従来例の単結晶内部に不透明リングが出現する
状況を示す図。 10……Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７結晶、10a……固液界面、 11……Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７融液、20……るつぼの壁面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−127698（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−20797（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】チョクラルスキー法によりリチウムテトラ
ボレートの単結晶を育成する方法において、成長結晶の
直径をＤ、この結晶の固液界面の凸出高さをＨとしたと
きに、Ｈ／Ｄの値が−０．１〜０の範囲内になるように
この結晶の回転速度を選び、かつ前記固液界面直下の温
度勾配を５０℃／ｃｍ〜１００℃／ｃｍの範囲内になる
ように加熱装置の鉛直方向位置を選んだことを特徴とす
る単結晶の育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61132173A JPH0631200B2 (ja) | 1986-06-07 | 1986-06-07 | 単結晶の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61132173A JPH0631200B2 (ja) | 1986-06-07 | 1986-06-07 | 単結晶の育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288195A JPS62288195A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH0631200B2 true JPH0631200B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=15075078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61132173A Expired - Lifetime JPH0631200B2 (ja) | 1986-06-07 | 1986-06-07 | 単結晶の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631200B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4622326B2 (ja) * | 2004-06-11 | 2011-02-02 | 日立化成工業株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| DE102009024473B4 (de) * | 2009-06-10 | 2015-11-26 | Siltronic Ag | Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls aus Silizium und danach hergestellter Einkristall |
| JP5574645B2 (ja) * | 2009-09-07 | 2014-08-20 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 単結晶シリコンの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS503270A (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-14 |
-
1986
- 1986-06-07 JP JP61132173A patent/JPH0631200B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288195A (ja) | 1987-12-15 |
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