JPS59232996A - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
- Publication number
- JPS59232996A JPS59232996A JP10473383A JP10473383A JPS59232996A JP S59232996 A JPS59232996 A JP S59232996A JP 10473383 A JP10473383 A JP 10473383A JP 10473383 A JP10473383 A JP 10473383A JP S59232996 A JPS59232996 A JP S59232996A
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- Japan
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- single crystal
- melt
- heater
- diameter
- crystal
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B27/00—Single-crystal growth under a protective fluid
- C30B27/02—Single-crystal growth under a protective fluid by pulling from a melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- 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】
（以下、ＬＥＣ法と称す）により半導体単結晶を引上げ
る方法およびその装置に関するものである。
る方法およびその装置に関するものである。
ＬＥＣ法は、第１図に例を示すように、半導体の原料融
液１の表面を封止剤であるＢ２０３融液２でおおい、原
料融液１表面に種結晶３を浸漬し、なし１せた後、種結
晶３を引上げて単結晶４を引上げる方法である。この単
結晶の品質向上、爾後の工程における歩留向上、能率化
のため、単結晶の直径を制御して一定に保つことが重要
である。
液１の表面を封止剤であるＢ２０３融液２でおおい、原
料融液１表面に種結晶３を浸漬し、なし１せた後、種結
晶３を引上げて単結晶４を引上げる方法である。この単
結晶の品質向上、爾後の工程における歩留向上、能率化
のため、単結晶の直径を制御して一定に保つことが重要
である。
従来この単結晶の直径を制御する方法としては、ヒータ
ー５のパワー（出力）を変化させて、原料融液１の温度
を調節する方法、引上げ速度Ｖを変化させる方法などが
採られていた。しかし前者の方法では、ヒーター５、る
つぼ６等の熱容量が大きく、又ヒーター５と単結晶４の
距離が太きいため、応答速度が遅く、細かい制御ができ
ないと共に、原料融液１の残量によって条件が変わり、
固液界面の温度を一定にできない欠点があった。
ー５のパワー（出力）を変化させて、原料融液１の温度
を調節する方法、引上げ速度Ｖを変化させる方法などが
採られていた。しかし前者の方法では、ヒーター５、る
つぼ６等の熱容量が大きく、又ヒーター５と単結晶４の
距離が太きいため、応答速度が遅く、細かい制御ができ
ないと共に、原料融液１の残量によって条件が変わり、
固液界面の温度を一定にできない欠点があった。
又後者の方法では、固液界面付近の温度勾配が速度と共
に変わり、かつ界面形状が変わるため、単結晶の性質が
引上げ速度を変えると共に変化し、結晶性が悪くなる欠
点があった。
に変わり、かつ界面形状が変わるため、単結晶の性質が
引上げ速度を変えると共に変化し、結晶性が悪くなる欠
点があった。
となる。従来この温度勾配を緩和することが困難であっ
たので、熱歪みにより単結晶の転位密度が大きくなる欠
点があった。これはＢ２Ｏ３融液２への本発明は、上述
の欠点を解消するため成されたもので、Ｂ２Ｏ３融液の
温度分布を制御することにより、単結晶の直径制御の応
答が早く、容易であり、単結晶全体に亘り性質が均一で
、かつ転位密度が低い単結晶を製造し得る引上方法およ
びその装置を提供せんとするものである。
たので、熱歪みにより単結晶の転位密度が大きくなる欠
点があった。これはＢ２Ｏ３融液２への本発明は、上述
の欠点を解消するため成されたもので、Ｂ２Ｏ３融液の
温度分布を制御することにより、単結晶の直径制御の応
答が早く、容易であり、単結晶全体に亘り性質が均一で
、かつ転位密度が低い単結晶を製造し得る引上方法およ
びその装置を提供せんとするものである。
本発明の第１の発明は、液体カプセルチョクラルスキー
法において、Ｂ２Ｏ３融液の温度分布を制御することに
より単結晶の直径を制御することを特徴とする単結晶の
引上げ法である。
法において、Ｂ２Ｏ３融液の温度分布を制御することに
より単結晶の直径を制御することを特徴とする単結晶の
引上げ法である。
本発明の第２の発明は、上述の第１の発明に用いられる
装置であって、Ｂ２Ｏ３融液に浸漬してそれを加熱する
環状のヒーターと、該ヒーターをるつぼに対して相対的
に移動させる装置を具備することを特徴とする単結晶引
上装置である。
装置であって、Ｂ２Ｏ３融液に浸漬してそれを加熱する
環状のヒーターと、該ヒーターをるつぼに対して相対的
に移動させる装置を具備することを特徴とする単結晶引
上装置である。
本発明により引上げる単結晶は、例えばＧ ａ Ａ ｓ
＋Ｇａｐ、 ＩｎＳｂ、 ＴｎＰ、 ＩｎＡｓ 等
の周期律表のｌ１１− Ｖ族化合物半導体、例えばＺｎ
Ｓ、 Ｚｎ５ｅ、 ＣｄＳ、 ＣｄＳｅ等のＩｆ−Ｖｌ
族化合物半導体、Ｓｉ、Ｇｅ等の第■族半導体又はそれ
らの混晶などの半導体より成るものである。
＋Ｇａｐ、 ＩｎＳｂ、 ＴｎＰ、 ＩｎＡｓ 等
の周期律表のｌ１１− Ｖ族化合物半導体、例えばＺｎ
Ｓ、 Ｚｎ５ｅ、 ＣｄＳ、 ＣｄＳｅ等のＩｆ−Ｖｌ
族化合物半導体、Ｓｉ、Ｇｅ等の第■族半導体又はそれ
らの混晶などの半導体より成るものである。
以下、本発明全図面を用いて実施例により説明する。第
２図、第３図は本発明の単結晶引上装置の実施例を示す
図で、第２図は装置の縦断面図、第３図は封止剤ヒータ
ーを示す斜視図である。図において第１図と同一の符号
はそれぞれ同一の部分を示す。
２図、第３図は本発明の単結晶引上装置の実施例を示す
図で、第２図は装置の縦断面図、第３図は封止剤ヒータ
ーを示す斜視図である。図において第１図と同一の符号
はそれぞれ同一の部分を示す。
図において、７は環状の封止剤ヒーターで、Ｂ２Ｏ３融
液２中に浸漬される。封止剤ヒ、−ターフは、例えばカ
ーボン製等のもので、Ｂ２Ｏ３融液２から保護するため
第３図に示すように、窒化硼素（ＢＮ）、熱分解法窒化
硼素（パイロリテイックボロンナイイ トラツト、略称ＰＢＮ ）管制のヒーターカバー８でカ
バーされている。
液２中に浸漬される。封止剤ヒ、−ターフは、例えばカ
ーボン製等のもので、Ｂ２Ｏ３融液２から保護するため
第３図に示すように、窒化硼素（ＢＮ）、熱分解法窒化
硼素（パイロリテイックボロンナイイ トラツト、略称ＰＢＮ ）管制のヒーターカバー８でカ
バーされている。
又９はＢ２Ｏ３融液２と原木１融液１の界面付近の温度
全測定する熱雷、対である。そしてこの熱電対９により
測定した界面付近の温度が一定になるように、ヒーター
５のパワーが調節される。
全測定する熱雷、対である。そしてこの熱電対９により
測定した界面付近の温度が一定になるように、ヒーター
５のパワーが調節される。
封止剤ヒーター７には、るつは６に対して相対的に上下
に移動する装置が設けられており、ヒーター７はＢ２Ｏ
３が溶けてから、るつぼ６を上に上げるか又はヒーター
７を下に下げてＢ２Ｏ３融液２に浸される。又固液界面
の位置は、結晶成長に伴なってるつぼ６内の液面が低下
するので、引上げ中、封止剤ヒーター７および熱電対９
の１３２ｏ３融液と原料融液との界面に対する位置が変
化しないよう、これら（７，９）とるつは６を相対的に
上又は下に少しづつ移動することにより位置が調節され
、温度分布全一定に保つ。即ちＢ２Ｏ３融液２の厚さは
変化せず、軸方向の位置のみがずれるので、このことは
可能である。
に移動する装置が設けられており、ヒーター７はＢ２Ｏ
３が溶けてから、るつぼ６を上に上げるか又はヒーター
７を下に下げてＢ２Ｏ３融液２に浸される。又固液界面
の位置は、結晶成長に伴なってるつぼ６内の液面が低下
するので、引上げ中、封止剤ヒーター７および熱電対９
の１３２ｏ３融液と原料融液との界面に対する位置が変
化しないよう、これら（７，９）とるつは６を相対的に
上又は下に少しづつ移動することにより位置が調節され
、温度分布全一定に保つ。即ちＢ２Ｏ３融液２の厚さは
変化せず、軸方向の位置のみがずれるので、このことは
可能である。
次に上述の単結晶引上装置により単結晶を引上げる方法
について述べる。
について述べる。
５−
先するつぼ６内の半導体原料およびＢ２Ｏ３を溶解した
後、るつぽ６又は封止剤ヒーター７を移動してＢ２Ｏ３
融液２にヒーター７を浸す。ヒーター５および７のパワ
ーを調節して融ｆｊ、１および２を所定の温度分布に調
節し、種結晶３を融液１に浸漬し、々じませた後、種結
晶３を引上げ、単結晶４を引上ける。液面の低下に従が
い、るつぼ６ＶＣ対し封止剤ヒーター７および熱電対９
を相対的に移動する。
後、るつぽ６又は封止剤ヒーター７を移動してＢ２Ｏ３
融液２にヒーター７を浸す。ヒーター５および７のパワ
ーを調節して融ｆｊ、１および２を所定の温度分布に調
節し、種結晶３を融液１に浸漬し、々じませた後、種結
晶３を引上げ、単結晶４を引上ける。液面の低下に従が
い、るつぼ６ＶＣ対し封止剤ヒーター７および熱電対９
を相対的に移動する。
単結晶引上は中、直径の細かい制御は次のようが方法に
より有力われる。
より有力われる。
一般に封止剤ヒーター７のパワーを変化すると、Ｂ２Ｏ
３融９２内の温度分布は第４図に例を定性的に示すよう
なものと々る。
３融９２内の温度分布は第４図に例を定性的に示すよう
なものと々る。
第４図の（イ）図はパワーが犬の時、（ロ）図はパワー
が中の時、（ハ）図はパワーが小の時をそれぞれ示す。
が中の時、（ハ）図はパワーが小の時をそれぞれ示す。
図において、左端はヒーター７側、右端は単結晶４側を
示す。
示す。
第４図より、封止剤ヒーター７のパワーを犬にすると、
Ｂ２Ｏ３融液２の単結晶４の表面側の温度が６一 くンノ 上がるに、又ヒーター７からの結晶への輻射熱も大きく
なり、軸方向の温度勾配も小さくなる。
Ｂ２Ｏ３融液２の単結晶４の表面側の温度が６一 くンノ 上がるに、又ヒーター７からの結晶への輻射熱も大きく
なり、軸方向の温度勾配も小さくなる。
従って単結晶４の直径が太くなった場合、封止剤ヒータ
ー７のパワーを上げると、Ｂ２Ｏ３融液２の温度が上が
り、単結晶４からの熱の逃げが少なくなって単結晶４の
直径が細くなる。単結晶４の直径が細くなった場合は、
上述と逆の操作をすれば直径が太く々る。
ー７のパワーを上げると、Ｂ２Ｏ３融液２の温度が上が
り、単結晶４からの熱の逃げが少なくなって単結晶４の
直径が細くなる。単結晶４の直径が細くなった場合は、
上述と逆の操作をすれば直径が太く々る。
このように封止剤ヒーターのパワーを制御してＢ２Ｏ３
融液の温度分布を制御することにより、単結く 晶４の直径を細か４制御することができる。
融液の温度分布を制御することにより、単結く 晶４の直径を細か４制御することができる。
実施例・
第２図に示す本発明の単結晶引上装置および第１図に示
す従来の装置によりＧａＡ、ｓ 半導体の単結晶をＢ
２Ｏ３融液を用いたＬＥＣ法によりそれぞれ製造した。
す従来の装置によりＧａＡ、ｓ 半導体の単結晶をＢ
２Ｏ３融液を用いたＬＥＣ法によりそれぞれ製造した。
Ｂ２０揶液および原料融液の温度分布は第５図に示す通
りである。第５図よりＢ２Ｏ３融液内の温度勾配は、本
発明によるものは、従来例に比べ小さいことが分る。
りである。第５図よりＢ２Ｏ３融液内の温度勾配は、本
発明によるものは、従来例に比べ小さいことが分る。
これらの装置により、それぞれ直径５０＋ｕＬＸ長さ品
１００ｍｍのＧａＡｓ半導体単結拗ヲ作成した。ただし
本発明によるものは、封止剤ヒーター７によりＢ２Ｏ３
融液の温度分布を制御して、単結晶の直径を制御した。
本発明によるものは、封止剤ヒーター７によりＢ２Ｏ３
融液の温度分布を制御して、単結晶の直径を制御した。
得らｎた単結晶の直径のばらつきは、本発明によるもの
では十ａ ｍｍで、従来例は±７ ｍ７１１であった。
では十ａ ｍｍで、従来例は±７ ｍ７１１であった。
又単結晶の前方部（フロント部）より採ったウェハーの
転位密度（ＸＩＯ’／ｄ）の分布状態は第６図（イ）、
（ロ）に示す通りで、（イ）図は本発明によるもの、（
ロ）図は従来例によるものを示す。
転位密度（ＸＩＯ’／ｄ）の分布状態は第６図（イ）、
（ロ）に示す通りで、（イ）図は本発明によるもの、（
ロ）図は従来例によるものを示す。
第６図より、本発明によるものは、従来例に比べ転位密
度のばらつきが少なく、かつ低いことが分る。
度のばらつきが少なく、かつ低いことが分る。
又それぞれの単結晶の前方部および後方部（バック部）
より採ったウェハーの平均転位密度は表１に示す通りで
ある。
より採ったウェハーの平均転位密度は表１に示す通りで
ある。
表 １
表１より、本発明によるものは、従来例に比べ平均転位
密度が低いことが分る。
密度が低いことが分る。
上述の実施例より、本発明による単結晶引上装置を用い
た場合は、Ｂ２Ｏ３融液の温度分布を制御することがで
き、それにより単結晶全体に亘り、直径のばらつきが少
々＜、転位密度が低く、かつばらつきが少ないＧａＡｓ
単結晶が得られることが分った。
た場合は、Ｂ２Ｏ３融液の温度分布を制御することがで
き、それにより単結晶全体に亘り、直径のばらつきが少
々＜、転位密度が低く、かつばらつきが少ないＧａＡｓ
単結晶が得られることが分った。
以上述べたように、本発明方法は、液体カプセルチョク
ラルスキー法による単結晶引上方法において、Ｂ２Ｏ３
融液のみの温度分布を独立に制御するととにより、単結
晶の直径が太くなったときは、Ｂ２０ｇ 融液の温度
を上げて直径を細くシ、直径が細くなったときは、Ｂ２
Ｏ３融液の温度を下げて直径を太くして直径の制御を行
なう。この方法では９− 熱応答性が良く、単結晶の直径を応答早く、かつ容易に
制御することができ、従って爾後の工程における歩留向
上、能率化を計り得る利点がある。
ラルスキー法による単結晶引上方法において、Ｂ２Ｏ３
融液のみの温度分布を独立に制御するととにより、単結
晶の直径が太くなったときは、Ｂ２０ｇ 融液の温度
を上げて直径を細くシ、直径が細くなったときは、Ｂ２
Ｏ３融液の温度を下げて直径を太くして直径の制御を行
なう。この方法では９− 熱応答性が良く、単結晶の直径を応答早く、かつ容易に
制御することができ、従って爾後の工程における歩留向
上、能率化を計り得る利点がある。
又本発明方法は、Ｂ２Ｏ３融液の温度分布を制御するこ
とにより、固液界面付近の温度勾配を、さらには界面形
状を最適に制御することができるので、単結晶全体に亘
り、転位密度が低く、かつばらつきが少ない特性を有す
る半導体単結晶を製造し得る利点がある。
とにより、固液界面付近の温度勾配を、さらには界面形
状を最適に制御することができるので、単結晶全体に亘
り、転位密度が低く、かつばらつきが少ない特性を有す
る半導体単結晶を製造し得る利点がある。
第１図は従来の単結晶引上装置の例を示す縦断面図であ
る。 第２図および第３図は本発明の単結晶引上装置の実施例
を示す図で、第２図は装置の縦断面図、第３図は封止剤
ヒーターを示す斜視図である。 第４図ニー（）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ封止剤ヒー
ターのパワーを変化した時のＢ２Ｏ３融液内の温度分布
を定性的に示す図である。 第５図は本発明の実施例および従来例におけるＢ２Ｏ３
融液および原料融液の温度分布を示す図で１０− ある。 第６図（イ）、（ロ）ｌｌ−１：それぞれ本発明方法お
よび従来方法により得られた単結晶の前方部より採った
ウェハーの転位密度の分布状態を示す図である。 １・・・原料融液、２・・−Ｂ２０８ 融液、３・・
・種結晶、４・・・単結晶、５・・・ヒーター、ｄ・・
・るつぼ、７・・・封止剤ヒーター、８・・・ヒーター
カバー、９・・・熱電対。 １１− ７１図 ７ｒ２図 ７３図 ｆｆ４図 （イ） （ハ） 。 広５図 逝＆（−Ｃ）→ 芳６図 ｃ口）
る。 第２図および第３図は本発明の単結晶引上装置の実施例
を示す図で、第２図は装置の縦断面図、第３図は封止剤
ヒーターを示す斜視図である。 第４図ニー（）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ封止剤ヒー
ターのパワーを変化した時のＢ２Ｏ３融液内の温度分布
を定性的に示す図である。 第５図は本発明の実施例および従来例におけるＢ２Ｏ３
融液および原料融液の温度分布を示す図で１０− ある。 第６図（イ）、（ロ）ｌｌ−１：それぞれ本発明方法お
よび従来方法により得られた単結晶の前方部より採った
ウェハーの転位密度の分布状態を示す図である。 １・・・原料融液、２・・−Ｂ２０８ 融液、３・・
・種結晶、４・・・単結晶、５・・・ヒーター、ｄ・・
・るつぼ、７・・・封止剤ヒーター、８・・・ヒーター
カバー、９・・・熱電対。 １１− ７１図 ７ｒ２図 ７３図 ｆｆ４図 （イ） （ハ） 。 広５図 逝＆（−Ｃ）→ 芳６図 ｃ口）
Claims (3)
- （１） 液体カプセルチョクラルスキー法により単結
晶を引上げる方法において、Ｂ２０ｇ融液の温度分布を
制御することによシ単結晶の直径を制御することを特徴
とする単結晶の引上げ法。 - （２） 液体カプセルチョクラルスキー法により単結
晶を引上げる装置において、Ｂ２０Ｂ 融液に浸漬して
それを加熱する環状のヒーターと、該ヒーターをるつぼ
に対して相対的に移動させる装置を具備することを特徴
とする単結晶引上装置。 - （３） ヒーターが、窒化硼素又は熱分解法窒化硼素
でカバーされて成る特許請求の範囲第２項記載の単結晶
引上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10473383A JPS59232996A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 単結晶引上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10473383A JPS59232996A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59232996A true JPS59232996A (ja) | 1984-12-27 |
| JPH0328397B2 JPH0328397B2 (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=14388692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10473383A Granted JPS59232996A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59232996A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019043788A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 住友金属鉱山株式会社 | 単結晶育成方法及び単結晶育成装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52120290A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-08 | Toshiba Corp | Production of gap single crystal |
| JPS5692191A (en) * | 1979-12-25 | 1981-07-25 | Toshiba Corp | Production of single crystal and producing device using this method |
-
1983
- 1983-06-10 JP JP10473383A patent/JPS59232996A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52120290A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-08 | Toshiba Corp | Production of gap single crystal |
| JPS5692191A (en) * | 1979-12-25 | 1981-07-25 | Toshiba Corp | Production of single crystal and producing device using this method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019043788A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 住友金属鉱山株式会社 | 単結晶育成方法及び単結晶育成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328397B2 (ja) | 1991-04-18 |
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