JPH1067592A - 水平ブリッジマン結晶成長炉及び半導体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶成長中のボート内に粒状原料を補給し，
組成分布の小さい長尺の結晶を製造する。 【解決手段】 水平な炉心管１の上面に，粒状原料５の
補給孔６をボート２の原料受容部２ａの長さよりも短間
隔で列設する。ボート２が移動しても常に一つの補給孔
６が原料受容部２ａ上に位置するから何時でも粒状原料
５を補給できる。また，列設した補給孔６に代えて，斜
めに保持され，球状原料５を一列に収容し，ボートに追
従する円管とする。円管の上下にそれぞれ突起と段差が
設けられ，段差で止めた際前端の球状原料を，円管の半
回転により円管先端に送出し開口から投下すると同時
に，次の球状原料を突起により止めることで，２回の半
回転毎に一個の粒状原料を投下する。更に，ボートに貫
通孔を有する隔壁を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，結晶製造中に原料
を補給することができる水平ブリッジマン結晶成長炉，
及び水平ブリッジマン結晶成長法により製造される半導
体の製造方法に関する。

【０００２】半導体の電気的特性，例えばバンドギャッ
プ又は易動度は半導体の格子定数と密接に関係してい
る。このため，半導体装置の特性に適合した電気的特性
を有する半導体をエピタキシャル成長法により製造する
には，基板結晶の格子定数を任意に選定できることが必
要である。このような基板結晶は，混晶系化合物半導体
又はＳｉＧｅのような多元系混晶により実現されてい
る。しかし，多元系混晶の単結晶を格子定数を一定にし
て製造することは難しい。

【０００３】即ち，分配係数が異なる成分を含む多元系
混晶単結晶を融液凝固法，例えば水平ブリッジマン法に
より製造すると，結晶成長とともに分配係数の小さな成
分が溶液中に濃縮されるため，製造された結晶は成長方
向に組成分布を有するものとなる。このように．組成分
布を有する単結晶から製造された基板結晶の格子定数
は，組成分布に基づき変化するため，この基板結晶上に
堆積されたエピタキシャル半導体の特性を一定に制御す
ることができないのである。

【０００４】他方，かかる多元系混晶単結晶の組成分布
は，融液中に原料組成の一部を補給しながら結晶成長を
続けることにより一定にできることが知られている。こ
のため，結晶成長中に原料を補給して融液組成の変化を
回避する水平ブリッジマン結晶成長炉，及び半導体の製
造方法が求められている。

【０００５】

【従来の技術】分配係数が異なる元素を含む融液を凝固
して多元系混晶単結晶を製造する融液凝固法では，結晶
成長に伴い融液中に枯渇する原料成分を補給することで
融液組成の変化を防止し，一定組成の多元系混晶単結晶
を製造することができる。

【０００６】例えば，チョクラルスキー法では，結晶成
長中に粒状原料を投入する方法，連通管により融液を補
給する方法，さらには細孔で連結する二重ルツボの外側
のルツボ中に補給融液を保持する方法が考案されてい
る。また，フローテングゾーン法又はゾーンメルテング
法では，多元系混晶と同一成分の原料棒の先端を溶融
し，この溶融帯を後端に移動することで均一組成の多元
系混晶を製造することができる。

【０００７】しかし，チョクラルスキー法，フローテン
グゾーン法又はゾーンメルテング法では，融液の温度勾
配が大きいため融液の温度変動が激しく，製造された多
元結晶の組成分布を小さくすることが難しい。また，装
置が複雑で高価になるという難点がある。

【０００８】管状の炉心管内を移動するボートに融液を
保持し，ボートの移動とともにその一端から融液を固化
して結晶を製造するブリッジマン法は，融液温度の変動
が少ないため，単純な装置により組成変動の少ない多元
系結晶を製造できるという利点があり，混晶系結晶，例
えば化合物半導体結晶の製造に多用されている。

【０００９】かかるブリッジマン法のうち，炉心管を垂
直に設置する垂直ブリッジマン結晶成長炉では，原料を
炉心管の上部から比較的容易に補給することができる。
例えば，炉の上方から挿入された固体原料棒を溶融して
ボート中に融液を補給する装置が公開特許公報，平１─
２４２４８０号に開示されている。

【００１０】他方，炉心管を水平に設置する水平ブリッ
ジマン結晶成長炉では，ボートは炉心管内を水平に移動
するから，炉心管の管壁に原料を補給するための１個の
補給孔を設けたのでは，補給孔とボートの相対位置が変
化するためボート内に原料を投入することができない。
また，炉心管の後端から炉心管内に原料を挿入する機
構，又は炉心管内に予め原料の導入路を設けて原料を外
部から一個ずつ投入する機構では，挿入により又は原料
の投入による炉内の温度変動を避けることができない。
さらに，このように移動するボートを追従して原料を投
入する機構は複雑かつ大型になり高価なものになる。こ
のため，水平ブリッジマン結晶成長炉では，融液に原料
を補給しつつ結晶成長をすることができる装置は未だ実
用に給されていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように，水平
ブリッジマン結晶成長装置では，融液を保持するボート
が炉心管内を水平に移動しているため，結晶成長中にボ
ートに原料を補充することが困難である。また，外部か
ら原料を補充するときに生ずる温度変動により，結晶組
成が変動するという問題があった。

【００１２】本発明は，水平に設置された炉心管内を水
平方向に移動するボートに原料を補給する簡単な構造の
原料補給機構を有し，また，原料補給の際の熱変動を緩
和するボートを有する水平ブリッジマン結晶成長炉を提
供し，さらに，この水平ブリッジマン結晶成長炉により
成長された組成分布が小さな半導体を製造する方法を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の第一実施
形態例説明図であり，図１（ａ）は炉心管内の長手方向
の温度分布を，図１（ｂ）及び図１（ｃ）はそれぞれ結
晶成長開始時及び結晶成長終了時における水平ブリッジ
マン結晶成長炉の断面を表している。

【００１４】図２は本発明の第二実施形態例断面図であ
り，水平ブリッジマン結晶成長炉の断面を表している。
図３は本発明の第二実施形態例円管断面図であり，球状
原料を補給するための円管の構造を表している。なお，
図３（ａ）は突起が上方に位置する回転位置にある円管
を，図３（ｂ）は突起が下方に位置する回転位置にある
円管を表している。

【００１５】図４は本発明の第三実施形態例ボート断面
図であり，ボート内に設けられた隔壁を表している。な
お，図４（ａ）は縦断面，図４（ｂ）は図４（ａ）に示
すＡＢ断面を表している。

【００１６】上記課題を解決するための本発明の第一の
構成の水平ブリッジマン結晶成長炉は，図１を参照し
て，水平に設けられた炉心管１内を該炉心管１の長手方
向に該炉心管１に対して相対的に移動するボート２を備
え，該ボート２内に保持された分配係数の異なる複数の
元素を含む融液３を該ボート２の前端部から固化させて
結晶を製造する水平ブリッジマン結晶成長炉において，
該ボート２の後端部に該融液３中に補給すべき粒状原料
５が投下される原料受容部２ａが設けられ，該粒状原料
５を該炉心管１の外部から内部に導入し投下するための
複数の補給孔６が，該炉心管１の管壁上部に該炉心管１
の長手方向に沿い該原料受容部２ａの長さより短間隔で
列設され，該原料受容部２ａ直上に位置する該補給孔６
から該粒状原料５を投下する手段を有することを特徴と
して構成し，及び，第二の構成の水平ブリッジマン結晶
成長炉は，図２及び図３を参照して，水平に設けられた
炉心管１内を該炉心管の長手方向に該炉心管１に対して
相対的に移動するボート２を備え，該ボート２内に保持
された分配係数の異なる複数の元素を含む融液３を該ボ
ート２の前端部から固化させて結晶を製造する水平ブリ
ッジマン結晶成長炉において，該ボート２の後端部に設
けられた，該融液３中に補給すべき球状原料５ａが投下
される原料受容部２ａと，前端及び後端が封止されかつ
前端周側面に該球状原料５ａを投下する開口１２が設け
られた円管１１内に，該球状原料５ａを一列に収容する
該円管１１と，該開口１２を該原料受容部２ａ直上に位
置させかつ該円管１１の前端を下方に傾斜して保持する
該円管１１の保持手段と，該円管１１を該円管１１軸廻
りに一方向又は双方向に回転させる回転機構と，該開口
１２より該円管１１の後端側の該円管１１内壁面に設け
られ，該円管１１の第一の回転位置で下方に位置し，該
第一の回転位置で最前端の該球状原料５ａ−１が当接し
て停止する段差１４と，該第一の回転位置で停止してい
る該最前端の球状原料５ａ−１の中心とその次に位置す
る該球状原料５ａ−２の中心との間の該円管１１内壁面
に設けられ，該円管１１の第二の回転位置で下方に位置
し，該第二の回転位置で該次に位置する球状原料５ａ−
２が当接して停止する突起１３とを備え，該円管１１を
該第一の回転位置から該第二の回転位置まで回転して該
円管１１内の最先端の球状原料５ａ−１を該円管１１の
前端部に送出し，該第一の回転位置から該第二の回転位
置まで回転する毎に一個の該球状原料５を該開口１２か
ら該原料受給部２ａに投下することを特徴として構成
し，及び，第三の構成は，図１及び図２を参照して，第
一又は第二の構成の水平ブリッジマン結晶成長炉におい
て，該原料受容部２ａは，該融液３表面より高所に設け
られ，該ボート２の前端に向けて下降する緩傾斜面から
なることを特徴として構成し，及び，第四の構成は，図
４を参照して，水平に設置された炉心管１内に置かれた
ボート２内に分配係数の異なる複数の元素を含む融液３
ａ，３ｂを保持し，該融液３ａ，３ｂを該ボート２の前
端部から固化させて結晶を製造する水平ブリッジマン結
晶成長炉において，該ボート２の後端部に設けられた，
該融液３ａ，３ｂ中に補給すべき粒状原料が投下される
原料受容部２ａと，該ボート２内部を該原料受給部２ａ
を含む後部と該原料受給部２ａを含まない前部に仕切る
隔壁１５と，該隔壁１５に設けられ，該隔壁１５により
仕切られた前後の該融液３ａ，３ｂを連結する貫通孔１
７と，該隔壁１５を該融液３ａ，３ｂ上から融液３ａ，
３ｂ内に移動する又は該融液３ａ，３ｂ中を前後に移動
する隔壁移動手段とを備えたことを特徴として構成し，
及び，第五の構成は，図１を参照して，分配係数の異な
る複数の元素を含む融液３を保持したボート２を，水平
に設けられた炉心管１内を該炉心管１の長手方向に該炉
心管１に対して相対的に移動させ，該ボート２の前端部
から固化して単結晶９とする半導体の製造方法におい
て，該単結晶９の製造中に該ボート２の後端部に設けら
れた原料受容部２ａに，該炉心管１の管壁上部に該炉心
管１の長手方向に沿い該原料受容部２ａの長さより短間
隔で列設された補給孔６のうち該原料受容部２ａ直上に
位置する補給孔６から粒状原料５を投下する工程を有す
ることを特徴として構成し，及び，第六の構成は，図２
及び図３を参照して，分配係数の異なる複数の元素を含
む融液３を保持したボート２を，水平に設けられた炉心
管１内を該炉心管１の長手方向に該炉心管１に対して相
対的に移動させ，該ボート２の前端部から固化して単結
晶９とする半導体の製造方法において，前端１１ａ及び
後端１１ｂが封止されかつ前端１１ａ周側面に球状原料
５ａを投下する開口１２が設けられた円管１１内に，該
球状原料５ａを一列に収容する工程と，次いで，該前端
１１ａを下方に傾斜して保持した該円管１を，該開口１
２が該ボート２の後端部に設けられた該原料受容部２ａ
の直上に位置するように保持する工程と，次いで，該円
管１１を，該開口１２より該円管１の後端１１ｂ側の該
円管１内壁面に設けらた段差１４が下方に位置し，最前
端の該球状原料５ａが該段差１４に当接して停止する第
一の回転位置まで該円管１軸廻りに回転する工程と，次
いで，該円管１を，該第一の回転位置で停止している該
最前端の球状原料５ａ−１の中心とその次に位置する該
球状原料５ａ−２の中心との間の該円管１内壁面に設け
られた突起１３が下方に位置し，該次に位置する球状原
料５ａ−２が該突起１３に当接して停止する第二の回転
位置まで該円管１軸廻りに回転する工程とを有し，該円
管１を該第一の回転位置から該第二の回転位置まで回転
して該円管１内の最先端の球状原料５ａ−１を該円管１
の前端部に送出し，該第一の回転位置から該第二の回転
位置まで回転する毎に一個の該球状原料５ａを該開口１
２から該原料受給部２ａに投下することを特徴として構
成し，及び，第七の構成は，図４を参照して，分配係数
の異なる複数の元素を含む融液３ａ，３ｂを保持するボ
ート２を水平に設置された炉心管内を該炉心管に対して
相対的に移動して，該融液３ａ，３ｂを該ボート２の前
端部から固化させて単結晶とする半導体の製造方法にお
いて，該ボート２内の初期原料が溶融して該融液３ａ，
３ｂが形成されたのち，該ボート２内の該融液３ａ，３
ｂを前後に２分しかつ２分された前後の該融液３ａ，３
ｂを連結する貫通孔１７を有する隔壁１５を，該融液３
ａ，３ｂ上から該融液３ａ，３ｂ内に移動し又は該融液
３ａ，３ｂ中を前後に移動する工程と，次いで，該ボー
ト２内を原料受給部２ａを含む後部と該原料受給部２ａ
を含まない前部に仕切る位置に該隔壁１５を停止する工
程と，次いで，該ボート２を該炉心管１と相対的に移動
させつつ，該原料受給部２ａに粒状原料５を補給する工
程とを有することを特徴として構成する。

【００１７】本発明の第一の構成では，図１（ｂ）を参
照して，炉心管１の上部管壁に炉心管１の長手方向に沿
って一列又は複数列の補給孔６が設けられる。この補給
孔６には炉心管１外部から必要な時に粒状原料が供給さ
れ，補給孔６を通して粒状原料を炉心管１内に投下する
ことができる。他方，ボート２の後部には，投下された
粒状原料５を受ける原料受給部２ａが設けられ，原料受
給部２ａに投下された粒状原料５は融液３中に溶解し，
融液３に必要な融液組成成分を補給する。なお，原料受
給部２ａは，図に示すように融液３外に設けても，又は
融液３中に設けて直接原料を投下するものであってもよ
い。

【００１８】本第一の構成では，補給孔６の間隔は原料
受給部２ａの長さより短い。従って，ボートが移動して
も，少なくとも一つの補給孔６は常に原料受給部２ａの
直上に位置する。このため，結晶成長中の如何なる時期
であっても，この原料受給部２ａの直上に位置する補給
孔６を選んで原料受給部２ａに粒状原料を投入すること
ができる。即ち，結晶成長の任意の時にボート２内の融
液３中に原料を補給することができる。このため，結晶
成長中の融液組成の変動を抑制することができるので，
分配係数が異なる元素を含む融液からでも組成分布が小
さな結晶を製造することができる。

【００１９】上記の第一の構成は，炉心管１に複数の補
給孔６を設け，かつ粒状原料５を投下する補給孔６を選
択する機構を設けることで足り，とくに複雑な機構を必
要とすることなく水平ブリッジマン結晶成長炉において
移動するボート内に原料を補給することができる。

【００２０】本発明の第二の構成では，図２及び図３を
参照して，補給すべき原料を球形の球状原料５ａとし，
この球状原料５ａを両端が閉じた円管１１の中空部に一
列に並べて収容する。この円管１１の前端１１ａの周側
面に，球状原料５ａが通過する大きさの開口１２が設け
られる。また，円管１１は，その前端１１ａを下方に後
端１１ｂを上方に緩く傾斜させて斜めに保持される。従
って，円管１１内に収容された球状原料５ａは，円管１
１内壁面に設けられた突起１３又は段差１４に当接して
停止する場合を除き，円管１１の前端１１ａに向かって
転がり，円管１１を開口１２が下方に位置する回転位置
としたとき開口１２から円管１１外に投下される。

【００２１】本構成では，円管１１の内壁面に，円管１
１を第一の回転位置に置いたとき下方に位置する段差１
４と，円管１１を第二の回転位置に置いたとき下方に位
置する突起１３とが設けられる。これらの段差１４及び
突起１３は，それらが下方に位置する回転位置におい
て，円管１１内を前端方向に転がる球状原料に当接して
その球状原料の転動を停止させる。即ち，図３（ａ）を
参照して，段差１４が下方にあり球状原料５が段差１４
に当接して停止する第一の回転位置では，突起１３は下
方になく（例えば上方に位置し）球状原料５の転動を妨
げない。他方，図３（ｂ）を参照して，突起１３が下方
に在り球状原料５が突起１３に当接して停止する第二の
回転位置では，段差１４は下方になく球状原料５の転動
を妨げない。

【００２２】上記の突起１３は，図３（ａ）を参照し
て，円管１１の第一の回転位置で段差１４に当接して停
止している最前端の球状原料５ａ−１の中心と，この第
一の回転位置で最前端から２番目に位置して停止してい
る球状原料５ａ−２の中心との間に設けられる。従っ
て，円管１１を第一の回転位置から第二の回転位置まで
回転すると，第一の回転位置で最前端から２番目に位置
して停止している球状原料５ａ−２は，第二の回転位置
で突起１３に当接して停止し，それより後端に並ぶ球状
原料５ａもそれにより停止する。しかし，第一の回転位
置で段差１４に当接して停止していた最前端の球状原料
５ａ−１は，突起１３より円管前端に位置するため突起
１３に当接せず，第二の回転位置で円管の最前端まで転
動する。その後，円管１１を第一の回転位置に戻すと，
当初は最前端から２番目に位置していた球状原料５ａ−
２が，最前端に位置することとなる。従って，かかる第
一及び第二の回転位置を一回転するごとに，一列に並べ
られた球状原料５ａのうち最前端に位置するものが一個
づつ円管の前端に送出される。

【００２３】上記のようにして円管１１前端に送出され
た球状原料５ａは，円管１１前端の周側面に設けられた
開口１２が下方になる円管１１の回転位置で，開口１２
を通り円管１１の外に排出され炉心管１内部に落下す
る。なお，開口１２は第一又は第二の回転位置で下方に
向く必要はない。本構成では，円管１１の開口１２は常
にボート２の原料受容部２ａ上に位置するように円管１
１が保持されるから，開口１２を通して円管１１外に排
出された球状原料５ａ−１は，原料受容部２ａに落下
し，融液３中に溶解する。

【００２４】本第二の構成では，円管の中心軸（円管軸
をいう。）廻りの回転により原料を一個づつボート内の
融液中に投入できる。このため，炉心管はボート上に円
管を挿入できる太さがあれば足り，他に特別な機構を収
容し又は運動をするための空間を必要としない。従っ
て，炉心管は細くてよく，炉心管を太くすることで生ず
る炉内熱分布の悪化を回避することができる。また，回
転機構は外部から原料を挿入又は流入する機構より格段
に簡単であり，また確実に動作するから，信頼性の高い
装置を安価に製作することができる。

【００２５】本構成では，球状原料は円管内に一列に収
容され，その多くが炉心管内の高温の部分に置かれ加熱
されている。従って，この球状原料を融液中に補給して
も急激な温度変動を生じない。また，本構成の円管は両
端が封止されている。このため，球状原料が蒸気圧の高
い元素を含む場合には，円管内の雰囲気はその蒸気圧の
高い元素の分圧が高くなり，高温で保持することによる
球状原料の組成変化が抑制される。このため，温度変動
及び原料の組成変化に起因する結晶の劣化は少なく，良
質の結晶が製造される。

【００２６】なお，第一及び第二の構成において，補充
すべき原料の融点は，一般に融液温度よりも高温である
ため，融液に投入されるまでは溶融しない。本発明の第
三の構成では，図１及び図２を参照して，融液３を保持
するボート２の後端に，融液３面より高所に原料受容部
２ａを設ける。従って，球状原料５ａ等の粒状原料５は
直接融液中には投下されず，先ず融液３のない原料受容
部２ａに投下された後，原料受容部２ａの緩傾斜面を転
がり融液中に落下する。このため，粒状原料５の補給時
に融液面の波立ちが少なく結晶品質を良好に維持するこ
とができる。

【００２７】本発明の第四の構成では，図４を参照し
て，ボート２内の融液３を前後に仕切る隔壁１５を備え
る。この隔壁３で仕切られた前後の融液３ａ，３ｂは，
隔壁３に設けられた貫通孔１７を通して連結する。粒状
原料５は，後方の融液３ｂ中に又はボート２の後方に設
けられた第三の構成の原料受容部２ａに投下され，後方
の融液３ｂの組成が調整される。

【００２８】本構成では，前方の融液３ａは，原料が投
入される後方の融液３ｂと隔壁１５で分離されている。
このため，原料投入により生ずる後方融液３ｂ表面の波
は隔壁で遮られ，結晶の成長界面と接する前方の融液３
ａに伝播しない。また，原料投入に伴う後方の融液３ｂ
の温度変動も，同様に前方の融液３ａに伝播しない。従
って，原料補給時の融液の温度変動及び波立ちによる結
晶品質の劣化が少ない。さらに，後方の融液３ｂの組成
は粒状原料５の投入と同時に急速に変化するが，成長界
面に接する前方の融液３ａは貫通孔１７を通して徐々に
後方の融液と混合するため，融液組成の変動が少ない。
従って，製造された結晶の組成変動も小さい。なお，貫
通孔１７は，粒状原料５の補給の周期内で前後の融液３
ａ，３ｂが十分に混合する程度の大きさであることが望
ましい。他方，この貫通孔１７は，粒状原料が後方の融
液中に溶解し十分に混合する間，前方の融液中の組成が
大きく変動するほど前後の融液が急速に混同しないよう
に小さいことが好ましい。

【００２９】ボート２内の原料が溶融した後，結晶成長
開始前に，ボート２内の融液３全体の組成を均一にする
必要がある。上述した隔壁１５は，隔壁移動手段，例え
ば操作棒１６を用いて，融液３上から融液３内に挿入で
き，又は融液３内をボート２の前後に揺動できる。この
ため，原料が溶融するまで隔壁１５を融液３上に移動し
ておき，溶融後に隔壁１５を融液３中に挿入して融液３
を仕切ることで，仕切られた前後の融液３ａ，３ｂの組
成を均一にすることができる。また，当初からボート２
内を隔壁１５で仕切っていても，原料の溶融後に隔壁１
５を前後に移動することで，貫通孔１７を通して前後の
融液３ａ，３ｂを混同し融液組成を均一にすることがで
きる。

【００３０】本第四の構成に係るボートは，既述した第
一及び第二の構成の水平ブリッジマン結晶成長炉に適用
することができる。さらに，炉心管内にボートが静置さ
れる水平ブリッジマン結晶成長炉に適用することもでき
る。このボートを静置する場合は，粒状原料の補給機構
をボートの移動に追従する必要がなく，装置が簡単にな
る。

【００３１】本発明の第五の構成では，第一の構成に係
る水平ブリッジマン結晶成長装置と同様の装置を用いて
製造する半導体の成長方法に関する。本構成では，第一
の構成と同様に，炉心管内を炉心管と相対移動するボー
トの原料受給部に間断なく粒状原料を補給することがで
きるから，偏析が大きな融液からでも均一な長尺の単結
晶を製造することができる。

【００３２】本発明の第六の構成では，第二の構成にか
かる水平ブリッジマン結晶成長装置と同様の装置を用い
て製造する半導体の成長方法に関する。本構成では，第
二の構成と同様に，ボートの原料受給部に円管の開口を
追従させ，円管を回転するだけで一個の球状原料を任意
の時期に補給することができる。従って，簡便な手段に
より均一な長尺の単結晶を製造することができる。

【００３３】本発明の第七の構成では，第四の構成に係
る水平ブリッジマン結晶成長装置と同様の装置を用いて
製造する半導体の成長方法に関する。本構成では，第四
の構成と同様に，原料受給部から供給される粒状原料が
直接投入されるボート後端側の融液と結晶が成長するボ
ート前端側の融液とは，貫通孔を介して連結するから，
原料投入時の熱変動，溶液組成変動及び溶液液面の波立
ちが緩和され，結晶性の優れた単結晶が製造される。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の第一実施形態例は，第一
の構成及び第三の構成の水平ブリッジマン結晶成長炉，
並びに第五の構成に係る半導体の製造方法に関する。

【００３５】図１（ｂ）を参照して，ボート２は，融液
と反応しない材料，例えばｐＢＮ（高温で堆積して製造
される層構造を有する窒化硼素。），炭素又は石英で作
成され，融液３を保持する半円筒状の部分と，その後端
の上端部に後方が上に緩く傾斜した原料受容部２ａとを
有する。この半円筒状の部分の寸法は，例えば，内径２
０mm，長さ１００mmとし，原料受容部２ａの長さは，例
えば２０mmとする。

【００３６】ボート２は図示しない炭素製サセプタに搭
載される。このサセプタには移動手段８，例えば牽引す
るための棒又はワイヤが接続され，ボート２を搭載する
サセプタは炉心管１内を炉心管１の中心軸にそって水平
方向に移動する。なお，ボート２を床面に対して停止さ
せ，炉心管１を移動してもよい。

【００３７】炉心管１は内径５０mmの両端が開放された
円管からなり，その外周に設けらたヒータ１０ａにより
加熱される。ヒータ１０ａは，例えば，抵抗加熱又は誘
導加熱される螺旋状又は円筒状の抵抗体からなる。ま
た，ヒータ１の外側には断熱材１０ｂが設けられる。

【００３８】炉心管１ｂの上部に，炉心管１ｂの中心軸
に沿って一列に等間隔で補給孔６が設けられる。この補
給孔６の設置間隔は，原料受容部２ａより短く，例えば
１５mmとする。なお，この間隔を螺旋状ヒータ１０ａの
ピッチの整数倍として螺旋上抵抗体の間に配置すること
が，ヒータ１０ａ幅の減少を回避するために好ましい。
また，補給孔６の数は，例えば１０個とすることで，ボ
ートの移動距離が１５０mmまでの場合に適用できる。な
お，補給孔６は一列に限られず，複数列とすることもで
きる。かかる補給孔６は，粒状原料５ａが通過できる内
径を有する円管，例えば内径３mm，外径４mmのｐＢＮ製
円管とすることができる。この程度の太さの補給孔６を
炉心管１に開設しても，炉心管１内の温度分布の変化は
結晶成長への影響を無視できる程度に過ぎない。

【００３９】補給孔６のそれぞれにの入口には，粒状原
料５を収容するバケット７から供給される粒状原料５を
通過又は遮断するシャッタ７ａが設けられ，シャッタ７
ａの開閉により粒状原料５を任意の時に任意の補給孔６
へ供給することができる。

【００４０】なお，雰囲気を高圧にする必要がある場合
は，上述した炉心管１，ヒータ１０ａ及び断熱材１０ｂ
を含む炉本体，バケット７，補給孔６，シャッタ７ａ並
びに移動手段８ｅを，図示しない高圧タンク内に保持す
ることができる。このとき，シャッタ７ａ，移動手段等
の可動部分は，高圧タンクの外部からマニュプュレータ
で操作することもできる。

【００４１】結晶成長は以下の手順でなされる。先ずボ
ート２の前端に種結晶を固定する。種結晶として，Ｉｎ
ＧａＡｓ結晶の製造にはＧａＡｓ単結晶を，ＳｉＧｅ結
晶の製造にはＳｉ単結晶を用いることができる。次に，
初期の融液原料をボート２内に充填する。この初期の融
液原料は，予めボート２と同一形状の容器に入れて溶融
後，急冷して固化した多結晶材料を用いることが，組成
を均一にするために好ましい。融液原料は，ＩｎＧａＡ
ｓ結晶の製造には５８．０ｇの多結晶ＩｎＡｓと４０．
０ｇの多結晶ＧａＡｓを，ＳｉＧｅ結晶の製造には３
３．３ｇのＳｉ多結晶と２８．７ｇのＧｅ多結晶を，そ
れぞれ溶融混合した後急冷固化したものを用いた。さら
にＩｎＧａＡｓ結晶の製造の場合には，融液原料の他に
２０ｇのＢ ₂ Ｏ₃ を加えた。このＢ₂ Ｏ₃ は_, 溶融して
融液の表面を覆う液相封止層（図示されていない）を形
成し，高圧の雰囲気の中で，例えば８気圧のＡｒ雰囲気
の中で蒸気圧の高いＡｓの蒸発を阻止する。

【００４２】次いで，種結晶４及び融液原料を入れたボ
ート２を炉心管１内に置き，昇温して融液原料を溶融
し，融液３とする。炉心管内の中心軸に沿った温度分布
を表す図１（ａ）を参照して，炉心管１内の温度は，ボ
ート２先端で結晶成長温度Ｔｃよりも低く，後端方向に
向けて高くなる温度傾斜を有する。また，結晶成長温度
Ｔｃを超える位置（図中に「固液界面位置」として示
す。）より後端では，種結晶以外の位置から融液の凝固
が始まることを避けるためボート全体にわたりＴｃより
高温に保持される。ボート２内の融液３は結晶成長温度
Ｔｃで種結晶４と熱平衡し，種結晶と熱平衡にある固液
界面を形成する。結晶成長温度Ｔｃは融液の固相─液相
図から決定され，Ｉｎ_0.08Ｇａ_0.92Ａｓ結晶を製造する
場合は１１３４℃，Ｓｉ_0.9 Ｇｅ_0.1 結晶を製造する場
合は１３５０℃である。勿論，結晶組成以外の元素を溶
媒として加えた融液では同一組成の結晶を製造するため
の結晶成長温度Ｔｃはこれと異なる。

【００４３】昇温後１２時間放置して融液３内の組成を
均一化した後，移動手段８を用いてボート２を先端方向
に移動することで，結晶成長を開始する。移動速度は，
例えばＩｎＧａＡｓ結晶の製造では１．００mm／時，Ｓ
ｉＧｅ結晶の製造では０．６mm／時とすることができ
る。

【００４４】融液３の組成は，結晶の成長とともに分配
係数が大きな元素又は成分が減少する。例えばＩｎＧａ
Ａｓ系ではＧａＡｓ成分が減少し，ＳｉＧｅ系ではＳｉ
が減少する。本実施形態例では，結晶成長中に一定の時
間間隔で，分配係数が大きな元素又は成分を融液中より
多く含有する粒状原料５を融液３中に補給する。従っ
て，結晶成長の進行に伴う融液組成変化が抑制され，製
造された結晶の成長方向の組成変動は小さくなる。

【００４５】分配系数が大きな元素又は成分は，一般に
分配係数が小さな元素又は成分よりも融点が高いから，
補給孔６が結晶成長温度Ｔｃより高温であっても粒状原
料５は粒状のまま通過し，補給孔６内で溶融して補給孔
６に留まるということはない。従って，補給孔６が細く
ても確実に粒状原料５をボート２の原料受給部２ａ上に
落下させることができる。

【００４６】融液３中に粒状原料５を補給する間隔は，
以下のようにして定められる。なお，簡潔に説明するた
め２成分系について説明するが，３成分以上の系につい
ても同様に定められる。

【００４７】融液３，その融液３から成長した結晶９及
び粒状原料５の組成を，それぞれＡｘ_m Ｂ_1-ｘ_m ，Ａｘ
_s Ｂ_1-ｘ_s ，Ａｘ_h Ｂ_1-ｘ_h とする。ここでＡ及びＢは
それぞれ一つの元素又は混晶系の一つの成分を表す（以
下単に「成分Ａ」，「成分Ｂ」という。）。また，
ｘ_m ，ｘ_s 及びｘ_h は，それぞれ融液３，結晶及び粒状
原料５のＡの組成比（モル比）を表す。このとき_,重さ
Ｗ_m の融液３中に含まれる成分Ａの重量Ｗ^m _A は， Ｗ^m _A ＝Ｗ_m （ｗ_A ｘ_m ／Ｍ_m ） （１） 重さＷ_s の結晶９中に含まれる成分Ａの重量Ｗ^s _A は， Ｗ^s _A ＝Ｗ_s （ｗ_A ｘ_s ／Ｍ_s ） （２） 重さＷ_h の粒状結晶５中に含まれる成分Ａの重量Ｗ^h _A
は， Ｗ^h _A ＝Ｗ_h （ｗ_A ｘ_h ／Ｍ_h ） （３） である。ここで，ｗ_A は成分Ａのモル当たりの重量を表
す。また，Ｍ_m ，Ｍ_s ，Ｍ_h は，融液３，結晶９及び粒
状原料５のそれぞれの化学当量あたりの重量を表し，成
分Ｂのモル当たりの重量をｗ_B とすると， Ｍ_m ＝ｗ_A ｘ_m ＋ｗ_b （１−ｘ_m ） （４） Ｍ_s ＝ｗ_A ｘ_s ＋ｗ_b （１−ｘ_s ） （５） Ｍ_h ＝ｗ_A ｘ_h ＋ｗ_b （１−ｘ_h ） （６） である。

【００４８】次に，時間ｔで組成Ａを重量Ｗ^s _A （ｔ）
含む重さＷ_m （ｔ）の融液から，Δｔ時間後に重量ＣΔ
ｔの結晶９が成長し，その間にＺΔｔの粒状原料が補給
され場合を考える。この場合，Δｔ時間後の融液の重量
Ｗ_m （ｔ＋Δｔ）は，結晶化して減少する重量ＣΔｔ及
び補給されて増加する重量ＺΔｔを考慮し， Ｗ_m （ｔ＋Δｔ）＝Ｗ_m （ｔ）−ＣΔｔ＋ＺΔｔ （７） と表される。一方，Δｔ時間後の融液中の成分Ａの重量
Ｗ^m _A （ｔ＋Δｔ）は，時間ｔにおける融液中の成分Ａ
の重量Ｗ^m _A （ｔ）に，重量Ｗ_s ＝ＣΔｔの結晶成長に
より融液中から減少する成分Ａの重量Ｗ^s _A 及び重量Ｗ
_h ＝ＺΔｔの粒状原料の補給により増加する成分Ａの重
量Ｗ^h _A を考量して， Ｗ^m _A （ｔ＋Δｔ）＝Ｗ^m _A （ｔ）−Ｗ^s _A ＋Ｗ^h _A （８） と表される。ここで，Ｗ^m _A （ｔ），Ｗ^s _A ，Ｗ^h _A は
それぞれ式１〜式３において，Ｗ_m ＝Ｗ_m （ｔ），Ｗ_s
＝ＣΔｔ，Ｗ_h ＝ＺΔｔとおいたものである。

【００４９】式１を変形して，成分Ａの組成比ｘ_m は，
時間ｔでの組成比ｘ_m （ｔ）， ｘ_m （ｔ）＝（Ｗ^m _A （ｔ）Ｍ_m （ｔ））／（Ｗ_m （ｔ）ｗ_A ） （９） から，Δｔ時間後における組成比ｘ_m （ｔ＋Δｔ）， ｘ_m （ｔ＋Δｔ）＝（Ｗ^m _A （ｔ＋Δｔ）Ｍ_m （ｔ＋Δｔ））／（Ｗ_m （ｔ＋ Δｔ）ｗ_A ） （１０） まで変化する。ここで変数（ｔ）及び（ｔ＋Δｔ）を付
した量は，それぞれ時間ｔ及びｔ＋Δｔにおける値を表
している。

【００５０】本実施形態例では融液の組成比が変動しな
いように粒状原料の補充速度Ｚを定める。従って，式９
及び式１０において，融液中の成分Ａの組成比ｘ_m 及び
融液の化学当量当たりの重量Ｍ_m は変化しないから，ｘ
_m （ｔ）＝ｘ_m （ｔ＋Δｔ）及びＭ_m （ｔ）＝Ｍ_m （ｔ
＋Δｔ）とおける。その結果，式９と式１０から， Ｗ^m _A （ｔ）／Ｗ_m （ｔ）＝Ｗ^m _A （ｔ＋Δｔ）／Ｗ_m （ｔ＋Δｔ） （１１） と表される。

【００５１】式１１に式７及び式８を代入し，式１〜式
６及びＷ_s ＝ＣΔｔ，Ｗ_h ＝ＺΔｔを考慮してＺについ
て解くと， Ｚ＝Ｃ（Ｍ_h ／Ｍ_s ）（ｘ_m −ｘ_s ）／（ｘ_m −ｘ_h ） （１２） となる。ここで，結晶の成長速度Ｃは，固液界面の移動
速度ｖ，固液界面の面積Ｓ及び結晶の密度ρを用いて，
Ｃ＝Ｓｖρとして計算される。

【００５２】上述した第一実施形態例で例示した条件で
は，Ｉｎ_0.08Ｇａ_0.92Ａｓ結晶を製造する場合，１ｇの
球形のＧａＡｓからなる粒状原料５を４２分４５秒ごと
に一個づつ補給する。また，Ｓｉ_0.9 Ｇｅ_0.1 結晶を製
造する場合，粒状原料の補給速度Ｚは０．１３２１６ｇ
／時であり，例えば直径２mmのＳｉ球からなる粒状原料
５を４分３０秒ごとに一個補給する。

【００５３】上記の第一実施形態例で例示したＳｉ_0.9
Ｇｅ_0.1 結晶の製造において，Ｓｉからなる粒状原料と
Ｇｅからなる粒状原料とを相互に独立した時間間隔で補
給することもできる。上述の例示の条件下で，式１２か
ら，Ｓｉを０．５７７８ｇ／時，Ｇｅを０．２７９２８
ｇ／時で補給することで融液の組成は一定に保持され
る。かかる補給速度は，直径２mmのＳｉ球からなる粒状
原料５を１分ごとに一個補給し，直径２mmのＧｅ球から
なる粒状原料５を４分４８秒ごとに一個補給することで
実現することができる。

【００５４】本発明の第二実施形態例は，本発明の第二
の構成及び第三の構成，並びに第六の構成に関する。本
第二実施形態例では，炉心管，ボート，融液の組成及び
量，成長条件及び結晶組成は第一実施形態例と同様であ
り，粒状原料の補給手段が異なる。

【００５５】本第二実施形態例では，図２及び図３を参
照して，前端を封じた例えば内径３．５mmのｐＢＮ製円
管１１の先端部周側面に，例えば直径２mmの球状原料５
ａが通過できる大きさの開口１２を設ける。さらに開口
１１の後端１１ｂ側の円管１１側面に，内壁面から例え
ば１mm突出する突起１３を設ける。かかる突起１３は，
例えばピンを円管１１外壁から貫挿して形成される。他
の突起１３の形状は，円管１１内に螺旋状の突出物，例
えば螺旋状に形成されたｐＢＮを挿入して形成すること
ができる。

【００５６】次いで，球状原料５ａを円管１１後端１１
ｂから挿入し，円管１１の後端１１ｂを栓又は蓋により
封止する。次いで，図２及び図３（ａ）を参照して，開
口１２を上にし，後端１１ｂが上向くように円管１１を
図外の保持機構により保持する。このとき，球状原料５
ａは，最前端の球状原料５ａ−１が封止された円管１１
の前端からなる段差１４に当接して停止し，残りの球状
原料５ａ−２，５ａは互いに当接して一列に連なり停止
する。なお，段差１４を開口１２より後端側に設けるこ
とも，また螺旋状の突出物を段差１４と突起１３との結
合したものとして用いることもできる。

【００５７】この円管１１は，図２を参照して，炉心管
１内に置かれたボート２の原料受容部２ａ直上に開口１
２が位置するように，ボート２の移動とともに移動す
る。なお，床面に対してボート２を停止し炉心管１を移
動する場合は，円管１１も床面に対して停止する。この
円管１１の移動は保持機構によりなされる。この保持機
構は，炉心管１１の後端側に突出する円管１１の後端部
を保持し，円管１１を炉心管の中心軸に平行に移動する
とともに円管１１を中心軸廻りに回転する。

【００５８】球状原料５ａを原料受容部２ａに投下する
には，図３（ｂ）を参照して，円管１１を半回転して開
口１２を下方に向ける。これにより，最前端の球状原料
５ａ−１は開口１２を通過して落下し，直下の原料受容
部２ａ内に投下される。最前端から２番目の球状原料５
ａ−２は，突起１３に当接して停止し，その後の最前端
の球状原料となる。従って，再び円管１１を開口１２が
上方に向く回転位置に戻すと，図３（ａ）を参照して，
最初の状態から球状原料５ａが一個減少した状態に戻
る。このようにして，円管１１の半回転を２回行うこと
により，１個の球状原料５ａをボート２内に投入され
る。

【００５９】本発明の第三実施形態例は，隔壁を有する
ボート２を備えた水平ブリッジマン結晶成長炉，及び第
七の構成に係る半導体の製造方法に関する。本実施形態
例のボートは，図４を参照して，ボート２内の融液３を
前後に分割する板状の隔壁１５を有する。結晶成長時に
おいて，結晶は隔壁１５により分割された前方の融液３
ａから成長する。他方，後方の融液３ｂには直接に又は
原料受給部２ａを介して粒状原料５が補給される。

【００６０】隔壁１５は，図４（ｂ）を参照して，ボー
ト２の内面に密接する半円板からなり，その半円板の下
方先端５mmを水平に切断した形に形成される。この切断
部分は，前後の融液３ａ，３ｂをつなぐ貫通孔１７を形
成する。

【００６１】半円板状の隔壁１５の円板中心位置には，
炉心管の中心線に略平行に保持された操作棒１６が固定
される。隔壁１５は，この操作棒を前後に動かすことに
より前後に移動でき，又は操作棒の回転により融液３上
に移動できる。即ち，操作棒１６を僅か傾けて隔壁１５
をボート２壁面から離し，ついで前後に移動する。又
は，操作棒１６を僅か傾けて隔壁１５をボート２壁面か
ら離したのち，操作棒１６を回転して，半円板状の隔壁
１５を円板中心軸廻りに１８０度回転させ，隔壁１５を
融液３より上方に回転移動する。かかる隔壁１５の操作
により，ボート内の融液３ａ，３ｂを十分に攪拌又は混
合することができる。隔壁１５のかかる操作は，原料が
溶融した直後の混合が不完全な融液３を混合するために
結晶成長の開始前に行われる。この場合，隔壁１５を予
め融液３上に移動した状態で原料を溶融し，溶融後に混
合に十分な時間，例えば１２時間放置したのち融液３中
に移動して結晶成長を開始することもできる，なお隔壁
１５の融液３中への移動後，例えば１時間程度放置する
ことが温度安定のために好ましい。勿論，隔壁１５の前
後の移動と融液上への移動とをくみわあせることもでき
る。なお，この操作棒は細いから，炉心管内の温度分布
に問題となる影響を及ぼさない。また，操作棒は成長炉
全体を気密に収容する高圧タンクの外部から操作され
る。この隔壁１５は，融液３と反応しない材料，例えば
ｐＢＮ，炭素又は石英等を用いて製造することができ
る。

【００６２】図５は，本発明の効果説明図であり，第一
〜第三実施形態例により製造されたＩｎ_0.08Ｇａ_0.92Ａ
ｓ結晶の組成分布を表している。なお，結晶中のＩｎ量
はエレクトロンマイクロプローブ分析装置（ＥＰＭＡ）
により測定した。

【００６３】図５中のイは，従来の粒状原料を補給する
ことなく融液をボート先端から固化して製造されたＩｎ
_0.08Ｇａ_0.92Ａｓ結晶の組成分布を示す。成長初期は目
標とするＩｎ組成比０．０８であるが，結晶成長ととも
にＩｎ組成比が増加し，結晶長が３mmを超えるとＩｎ組
成比は０．０９を超えてしまう。このため均一な組成の
結晶は短いものしか製造することができない。

【００６４】図５中のロは，実施形態例１及び２により
製造されたＩｎ_0.08Ｇａ_0.92Ａｓ結晶の組成分布を示
す。これらの実施形態例では，結晶成長の間に粒状原料
が隔壁を有しないボート中に補給される。本実施形態例
では，結晶長が３mmにおいてＩｎ組成比が０．０９に達
した後，粒状原料の補給により融液中のＩｎ濃度が低下
するため，急速に結晶中のＩｎ組成比が低下している。
その後再びＩｎ組成比が上昇し，以下同様の過程が繰替
えされるので，５cmの長尺のＩｎＧａＡｓ結晶であって
もＩｎ組成比を０．０８±０．０１以内に抑えることが
できた。

【００６５】図５中のハは，第一及び第二実施形態例に
おいて，第三実施形態例の隔壁を有するボートを使用し
て製造したＩｎ_0.08Ｇａ_0.92Ａｓ結晶の組成分布を示
す。本実施形態例のボートを使用した場合，Ｉｎ組成比
の変動は５cmの全結晶長に渡り０．０８±０．００３以
内に抑制されている。このように第三実施形態例におい
ては，第一及び第二実施形態例よりも結晶組成の変動幅
が小さい。これは，第三実施形態例では粒状原料の補給
により組成が急変する隔壁後方の融液が，結晶成長界面
に直接触れる隔壁前方の融液と貫通孔を通してゆっくり
と混合する溜めと推測している。また，この第三実施形
態例により製造された結晶は，成長縞が殆ど観測され
ず，粒状原料の供給によっても急激な温度変動の影響が
小さいことを明らかにしている。

【００６６】本発明の第四実施形態例は，ボートを炉心
管内に静止して結晶を成長する水平ブリッジマン結晶成
長炉に関する。本実施形態例に用いたボートは，隔壁を
有する第三実施形態例のボートと同一である。融液及び
結晶組成は，第一実施形態例で述べたＳｉ_0,9 Ｇｅ_0.1
結晶の製造例と同じである。この実施形態例の水平ブリ
ッジマン結晶成長炉は_, 図１を参照して，第一実施例と
同様の構造を有する補給孔６を一個備える。粒状原料５
は，補給孔６を通過して原料受給部２ａに落下する。

【００６７】本実施形態例では，固液界面の温度は１３
５０℃，固液界面の温度勾配は５０℃とした。炉心管内
部温度を３℃／時の速さで降下し，直径２mmのＳｉから
なる球状原料を４分３０秒毎に１個づつ投下した。その
結果，クラックのない長さ８cmの結晶が得られた。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば，簡単な機構を用いて炉
心管内の温度分布を乱すことなく，水平ブリッジマン結
晶成長炉の炉心管内を炉心管に相対的に移動するボート
内に粒状原料を補給することができる。また，粒状原料
の補給による融液の組成及び温度変動を融液を分離する
隔壁により緩和することができる。従って，組成変化の
小さい長尺の結晶を成長することができる水平ブリッジ
マン結晶成長炉，及び組成変動の小さな多元系半導体を
提供することができ，半導体装置及び結晶を使用する電
子機器の性能向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施形態例断説明図

【図２】 本発明の第二実施形態例断面図

【図３】 本発明の第二実施形態例円管断面図

【図４】 本発明の第三実施形態例ボート断面図

【図５】 本発明の効果説明図

【符号の説明】

１ 炉心管 １ａ 先端 １ｂ 後端 ２ ボート ２ａ 原料受給部 ３ 融液 ４ 種結晶 ５ 粒状原料 ５ａ 球状原料 ６ 補給孔 ７ａ シャッター ７ バケット ８ 移動手段 ９ 結晶 １０ａ ヒータ １０ｂ 断熱材 １１ 円管 １２ 開口 １３ 突起 １４ 段差 １５ 隔壁 １６ 操作棒 １７ 貫通孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平に設けられた炉心管内を該炉心管の
   長手方向に該炉心管に対して相対的に移動するボートを
   備え，該ボート内に保持された分配係数の異なる複数の
   元素を含む融液を該ボートの前端部から固化させて結晶
   を製造する水平ブリッジマン結晶成長炉において，該ボ
   ートの後端部に該融液中に補給すべき粒状原料が投下さ
   れる原料受容部が設けられ，該粒状原料を該炉心管の外
   部から内部に導入し投下するための複数の補給孔が，該
   炉心管の管壁上部に該炉心管の長手方向に沿い該原料受
   容部の長さより短間隔で列設され，該原料受容部直上に
   位置する該補給孔から該粒状原料を投下する手段を有す
   ることを特徴とする水平ブリッジマン結晶成長炉。
2. 【請求項２】 水平に設けられた炉心管内を該炉心管の
   長手方向に該炉心管に対して相対的に移動するボートを
   備え，該ボート内に保持された分配係数の異なる複数の
   元素を含む融液を該ボートの前端部から固化させて結晶
   を製造する水平ブリッジマン結晶成長炉において，該ボ
   ートの後端部に設けられた，該融液中に補給すべき球状
   原料が投下される原料受容部と，前端及び後端が封止さ
   れかつ前端周側面に該球状原料を投下する開口が設けら
   れた円管内に，該球状原料を一列に収容する該円管と，
   該開口を該原料受容部直上に位置させかつ該円管の前端
   を下方に傾斜して保持する該円管の保持手段と，該円管
   を該円管軸廻りに一方向又は双方向に回転させる回転機
   構と，該開口より該円管の後端側の該円管内壁面に設け
   られ，該円管の第一の回転位置で下方に位置し，該第一
   の回転位置で最前端の該球状原料が当接して停止する段
   差と，該第一の回転位置で停止している該最前端の球状
   原料の中心とその次に位置する該球状原料の中心との間
   の該円管内壁面に設けられ，該円管の第二の回転位置で
   下方に位置し，該第二の回転位置で該次に位置する球状
   原料が当接して停止する突起とを備え，該円管を該第一
   の回転位置から該第二の回転位置まで回転して該円管内
   の最先端の球状原料を該円管の前端部に送出し，該第一
   の回転位置から該第二の回転位置まで回転する毎に一個
   の該球状原料を該開口から該原料受給部に投下すること
   を特徴とする水平ブリッジマン結晶成長炉。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の水平ブリッジマン
   結晶成長炉において，該原料受容部は，該融液表面より
   高所に設けられ，該ボートの前端に向けて下降する緩傾
   斜面からなることを特徴とする水平ブリッジマン結晶成
   長炉。
4. 【請求項４】 水平に設置された炉心管内に置かれたボ
   ート内に分配係数の異なる複数の元素を含む融液を保持
   し，該融液を該ボートの前端部から固化させて結晶を製
   造する水平ブリッジマン結晶成長炉において，該ボート
   の後端部に設けられた，該融液中に補給すべき粒状原料
   が投下される原料受容部と，該ボート内部を該原料受給
   部を含む後部と該原料受給部を含まない前部に仕切る隔
   壁と，該隔壁に設けられ，該隔壁により仕切られた前後
   の該融液を連結する貫通孔と，該隔壁を該融液上から融
   液内に移動する又は該融液中を前後に移動する隔壁移動
   手段とを備えたことを特徴とする水平ブリッジマン結晶
   成長炉。
5. 【請求項５】 分配係数の異なる複数の元素を含む融液
   を保持したボートを，水平に設けられた炉心管内を該炉
   心管の長手方向に該炉心管に対して相対的に移動させ，
   該ボートの前端部から固化して単結晶とする半導体の製
   造方法において，該単結晶の製造中に該ボートの後端部
   に設けられた原料受容部に，該炉心管の管壁上部に該炉
   心管の長手方向に沿い該原料受容部の長さより短間隔で
   列設された補給孔のうち該原料受容部直上に位置する補
   給孔から粒状原料を投下する工程を有することを特徴と
   する半導体の製造方法。
6. 【請求項６】 分配係数の異なる複数の元素を含む融液
   を保持したボートを，水平に設けられた炉心管内を該炉
   心管の長手方向に該炉心管に対して相対的に移動させ，
   該ボートの前端部から固化して単結晶とする半導体の製
   造方法において，前端及び後端が封止されかつ前端周側
   面に球状原料を投下する開口が設けられた円管内に，該
   球状原料を一列に収容する工程と，次いで，該前端を下
   方に傾斜して保持した該円管を，該開口が該ボートの後
   端部に設けられた該原料受容部の直上に位置するように
   保持する工程と，次いで，該円管を，該開口より該円管
   の後端側の該円管内壁面に設けらた段差が下方に位置
   し，最前端の該球状原料が該段差に当接して停止する第
   一の回転位置まで該円管軸廻りに回転する工程と，次い
   で，該円管を，該第一の回転位置で停止している該最前
   端の球状原料の中心とその次に位置する該球状原料の中
   心との間の該円管内壁面に設けられた突起が下方に位置
   し，該次に位置する球状原料が該突起に当接して停止す
   る第二の回転位置まで該円管軸廻りに回転する工程とを
   有し，該円管を該第一の回転位置から該第二の回転位置
   まで回転して該円管内の最先端の球状原料を該円管の前
   端部に送出し，該第一の回転位置から該第二の回転位置
   まで回転する毎に一個の該球状原料を該開口から該原料
   受給部に投下することを特徴とする半導体の製造方法。
7. 【請求項７】 分配係数の異なる複数の元素を含む融液
   を保持するボートを水平に設置された炉心管内を該炉心
   管に対して相対的に移動して，該融液を該ボートの前端
   部から固化させて単結晶とする半導体の製造方法におい
   て，該ボート内の初期原料が溶融して該融液が形成され
   たのち，該ボート内の該融液を前後に２分しかつ２分さ
   れた前後の該融液を連結する貫通孔を有する隔壁を，該
   融液上から該融液内に移動し又は該融液中を前後に移動
   する工程と，次いで，該ボート内を原料受給部を含む後
   部と該原料受給部を含まない前部に仕切る位置に該隔壁
   を停止する工程と，次いで，該ボートを該炉心管と相対
   的に移動させつつ，該原料受給部に粒状原料を補給する
   工程とを有することを特徴とする半導体の製造方法。