JPH04321590A - 単結晶育成方法 - Google Patents
単結晶育成方法Info
- Publication number
- JPH04321590A JPH04321590A JP9237191A JP9237191A JPH04321590A JP H04321590 A JPH04321590 A JP H04321590A JP 9237191 A JP9237191 A JP 9237191A JP 9237191 A JP9237191 A JP 9237191A JP H04321590 A JPH04321590 A JP H04321590A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- single crystal
- seed crystal
- raw material
- seed
- Prior art date
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- Withdrawn
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、引上げ法（チョクラ
ルスキー法）により、半導体等の単結晶を育成する単結
晶育成方法に関する。
ルスキー法）により、半導体等の単結晶を育成する単結
晶育成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】引上げ法では、たとえば図４に示すよう
な装置を用いて単結晶を育成していく。図４を参照して
、この装置において、原料融液３７を収容するためのる
つぼ３４が、回転昇降可能な下軸３８の上端に取付けら
れたサセプタ３５によって支持され、設けられている。 また、サセプタ３５の周囲にはヒータ３９が設けられて
いる。るつぼ３４の中心上方には、回転昇降可能な上軸
３１が設けられ、上軸３１の下端には種結晶３２が取付
けられている。このような装置において原料融液から単
結晶を引上げていくには、るつぼ３４内に原料を収容し
てヒータ３９で加熱溶融した後、上軸３１を下降して種
結晶３２を融液３７に十分馴染ませる。一方、原料融液
３７の表面が単結晶の融点となるように、ヒータ３９に
よって図５に示すような温度勾配を設定する。そして、
ゆっくりと上軸３１を回転させながら上昇させると、図
６に示すように種結晶３２に結晶方位が揃った単結晶３
０が引上げられていく。
な装置を用いて単結晶を育成していく。図４を参照して
、この装置において、原料融液３７を収容するためのる
つぼ３４が、回転昇降可能な下軸３８の上端に取付けら
れたサセプタ３５によって支持され、設けられている。 また、サセプタ３５の周囲にはヒータ３９が設けられて
いる。るつぼ３４の中心上方には、回転昇降可能な上軸
３１が設けられ、上軸３１の下端には種結晶３２が取付
けられている。このような装置において原料融液から単
結晶を引上げていくには、るつぼ３４内に原料を収容し
てヒータ３９で加熱溶融した後、上軸３１を下降して種
結晶３２を融液３７に十分馴染ませる。一方、原料融液
３７の表面が単結晶の融点となるように、ヒータ３９に
よって図５に示すような温度勾配を設定する。そして、
ゆっくりと上軸３１を回転させながら上昇させると、図
６に示すように種結晶３２に結晶方位が揃った単結晶３
０が引上げられていく。
【０００３】このような引上げ法において、従来、種結
晶は図７に示すように角柱の形状で、その断面が正方形
であるものが多かった。
晶は図７に示すように角柱の形状で、その断面が正方形
であるものが多かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように単結晶
を育成していくに当り、種結晶を原料融液に馴染ませる
とき、融液の表面張力のために図８に示すようなメニス
カス７０が融液３７と種結晶３２の間に形成される。
を育成していくに当り、種結晶を原料融液に馴染ませる
とき、融液の表面張力のために図８に示すようなメニス
カス７０が融液３７と種結晶３２の間に形成される。
【０００５】このメニスカス７０の形状は、単結晶の育
成に影響すると考えられる。たとえば、図８に示す傾斜
角αが大きすぎても（αが６０度以上）、小さすぎても
（αが３０度以下）、結晶に欠陥が発生しやすくなる。 さて、従来用いられてきた種結晶は角柱形であるため、
図９に示すように、傾斜角は種結晶における外周の位置
によって異なっている。たとえば、種結晶の側面の中心
部は、傾斜角が大きく、中心部から端部へいくにしたが
って傾斜角は小さくなっていく。この中心部（図９の矢
印Ａで示す）と端部（図９の矢印Ｂで示す）とでは、傾
斜角の差が約６０度にもなる。このため、形成されるメ
ニスカスの傾斜角を外周の全体に渡って３０度〜６０度
の範囲内に収めることは不可能であった。このため、単
結晶育成に際して、種結晶の直下から結晶欠陥が発生し
やすかった。
成に影響すると考えられる。たとえば、図８に示す傾斜
角αが大きすぎても（αが６０度以上）、小さすぎても
（αが３０度以下）、結晶に欠陥が発生しやすくなる。 さて、従来用いられてきた種結晶は角柱形であるため、
図９に示すように、傾斜角は種結晶における外周の位置
によって異なっている。たとえば、種結晶の側面の中心
部は、傾斜角が大きく、中心部から端部へいくにしたが
って傾斜角は小さくなっていく。この中心部（図９の矢
印Ａで示す）と端部（図９の矢印Ｂで示す）とでは、傾
斜角の差が約６０度にもなる。このため、形成されるメ
ニスカスの傾斜角を外周の全体に渡って３０度〜６０度
の範囲内に収めることは不可能であった。このため、単
結晶育成に際して、種結晶の直下から結晶欠陥が発生し
やすかった。
【０００６】この発明の目的は、このようなメニスカス
の形状を好ましいものとすることによって、結晶育成時
の結晶欠陥が低減されるような単結晶育成方法を提供す
ることにある。
の形状を好ましいものとすることによって、結晶育成時
の結晶欠陥が低減されるような単結晶育成方法を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に従う単結晶育
成方法は、原料融液に種結晶を接触させた後、種結晶を
引上げて単結晶を育成する方法において、種結晶の少な
くとも原料融液に接触させられる部分が略円筒形である
ことを特徴としている。
成方法は、原料融液に種結晶を接触させた後、種結晶を
引上げて単結晶を育成する方法において、種結晶の少な
くとも原料融液に接触させられる部分が略円筒形である
ことを特徴としている。
【０００８】
【作用】この発明に従って、種結晶で少なくとも原料融
液に接触させられる部分を略円筒形とすれば、その断面
は略円形であるので、図１に示すように融液と種結晶の
接触状態は、その外周全体に渡ってほぼ等しくなる。し
たがって、種結晶と融液との間に形成されるメニスカス
の傾斜角についても、種結晶の外周においてばらつきは
ほとんどなくなる。このため、傾斜角を３０度〜６０度
の間に収めることが可能になる。このようにメニスカス
の傾斜角のばらつきをなくすことによって、単結晶の引
上げに際し、種結晶直下での結晶欠陥の発生を抑制する
ことができる。
液に接触させられる部分を略円筒形とすれば、その断面
は略円形であるので、図１に示すように融液と種結晶の
接触状態は、その外周全体に渡ってほぼ等しくなる。し
たがって、種結晶と融液との間に形成されるメニスカス
の傾斜角についても、種結晶の外周においてばらつきは
ほとんどなくなる。このため、傾斜角を３０度〜６０度
の間に収めることが可能になる。このようにメニスカス
の傾斜角のばらつきをなくすことによって、単結晶の引
上げに際し、種結晶直下での結晶欠陥の発生を抑制する
ことができる。
【０００９】
【実施例】図２に示す装置を用いて、この発明に従いＧ
ａＡｓの単結晶を育成した。
ａＡｓの単結晶を育成した。
【００１０】まず、図２に示す装置について以下に説明
する。この装置は、高圧ＬＥＣ法により単結晶を製造す
る装置である。この装置において、チャンバ１の内部に
は、下軸３により回転可能に支持されたるつぼ５が設け
られる。るつぼ５内には、原料融液７が収容され、原料
融液７の表面は液体封止剤８で覆われる。液体封止剤８
は原料融液７中の高解離圧元素の揮発を防止する。また
、るつぼ５の周囲には、ヒータ１６が設けられ、ヒータ
１６の周囲には、放熱を防止するための断熱剤１７が設
けられる。るつぼ５の中心上方には、結晶を引上げるた
め回転昇降可能な上軸２が設けられ、上軸２の下端には
種結晶１０が取付けられる。種結晶１０は、図３に示す
ように円筒形状である。また、チャンバ１内は、高圧（
１０〜２０ａｔｍ）のＮ２ ガス２０で充満されている
。この装置における単結晶製造のための基本的な手順は
従来の技術で示した通りである。
する。この装置は、高圧ＬＥＣ法により単結晶を製造す
る装置である。この装置において、チャンバ１の内部に
は、下軸３により回転可能に支持されたるつぼ５が設け
られる。るつぼ５内には、原料融液７が収容され、原料
融液７の表面は液体封止剤８で覆われる。液体封止剤８
は原料融液７中の高解離圧元素の揮発を防止する。また
、るつぼ５の周囲には、ヒータ１６が設けられ、ヒータ
１６の周囲には、放熱を防止するための断熱剤１７が設
けられる。るつぼ５の中心上方には、結晶を引上げるた
め回転昇降可能な上軸２が設けられ、上軸２の下端には
種結晶１０が取付けられる。種結晶１０は、図３に示す
ように円筒形状である。また、チャンバ１内は、高圧（
１０〜２０ａｔｍ）のＮ２ ガス２０で充満されている
。この装置における単結晶製造のための基本的な手順は
従来の技術で示した通りである。
【００１１】以上のように構成された装置において、以
下のとおり単結晶の製造を行なった。
下のとおり単結晶の製造を行なった。
【００１２】投入原料としては、ＧａＡｓ多結晶４．０
ｋｇを用いた。るつぼ５は、ＰＢＮ製で、その内径は６
インチであった。また、円筒形の種結晶１０は、その直
径が０．５ｃｍのものを用いた。ヒータでるつぼ内に投
入した原料を加熱溶融した後、上軸２を下降させて種結
晶を融液に十分馴染ませるとともに、融液の温度をヒー
タによって結晶成長温度に調整した。その後、上軸を３
ｒｐｍ、下軸を５ｒｐｍで回転させながら、上軸を速度
６ｍｍ／ｈｒで引上げて単結晶を育成していった。
ｋｇを用いた。るつぼ５は、ＰＢＮ製で、その内径は６
インチであった。また、円筒形の種結晶１０は、その直
径が０．５ｃｍのものを用いた。ヒータでるつぼ内に投
入した原料を加熱溶融した後、上軸２を下降させて種結
晶を融液に十分馴染ませるとともに、融液の温度をヒー
タによって結晶成長温度に調整した。その後、上軸を３
ｒｐｍ、下軸を５ｒｐｍで回転させながら、上軸を速度
６ｍｍ／ｈｒで引上げて単結晶を育成していった。
【００１３】上記条件で、単結晶の育成を１０回繰返し
て行なった結果、得られた結晶の寸法は、すべて８５ｍ
ｍφ×１７０ｍｍ程度であった。また、結晶育成中のメ
ニスカスの状態についても観察を行なった。その結果、
１０回の育成のすべてについて、メニスカスの傾斜角は
４５±１０度の範囲にあった。したがって、従来の４５
±３０度と比較して、明らかに改善が見られた。また、
得られた結晶の単結晶化率は、上記実施例では８０％で
あった。一方、上記装置において、円筒形状の種結晶の
代わりに、断面が正方形である角柱形状の種結晶を用い
ると、単結晶化率は４０％であった。このように、この
発明に従えば、結晶の育成に際し、従来よりも高い単結
晶化率を得られることが明らかとなった。
て行なった結果、得られた結晶の寸法は、すべて８５ｍ
ｍφ×１７０ｍｍ程度であった。また、結晶育成中のメ
ニスカスの状態についても観察を行なった。その結果、
１０回の育成のすべてについて、メニスカスの傾斜角は
４５±１０度の範囲にあった。したがって、従来の４５
±３０度と比較して、明らかに改善が見られた。また、
得られた結晶の単結晶化率は、上記実施例では８０％で
あった。一方、上記装置において、円筒形状の種結晶の
代わりに、断面が正方形である角柱形状の種結晶を用い
ると、単結晶化率は４０％であった。このように、この
発明に従えば、結晶の育成に際し、従来よりも高い単結
晶化率を得られることが明らかとなった。
【００１４】なお、この発明は上記実施例で示した液体
封止チョクラルスキー法に限定されるものではなく、例
えば、蒸気圧制御チョクラルスキー法またはその他の種
結晶を用いるどのような引上げ法にも適用することがで
きる。
封止チョクラルスキー法に限定されるものではなく、例
えば、蒸気圧制御チョクラルスキー法またはその他の種
結晶を用いるどのような引上げ法にも適用することがで
きる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に従えば
、原料融液と種結晶の間に形成されるメニスカスの状態
を改善することによって、結晶育成開始時における結晶
欠陥の発生を抑制することができる。したがって、種結
晶を用いる引上げ法にこの発明を適用すれば、単結晶製
造において単結晶化率を向上させることができる。
、原料融液と種結晶の間に形成されるメニスカスの状態
を改善することによって、結晶育成開始時における結晶
欠陥の発生を抑制することができる。したがって、種結
晶を用いる引上げ法にこの発明を適用すれば、単結晶製
造において単結晶化率を向上させることができる。
【図１】この発明に従って、単結晶を引上げるに際し、
原料融液と種結晶との間に形成されるメニスカスの状態
を模式的に示す斜視図である。
原料融液と種結晶との間に形成されるメニスカスの状態
を模式的に示す斜視図である。
【図２】この発明を実施するための装置の一例を示す断
面図である。
面図である。
【図３】図２の装置において、種結晶の形状を示す斜視
図である。
図である。
【図４】引上げ法に用いられる装置の一例を示す断面図
である。
である。
【図５】引上げ法において、単結晶製造時に設定される
温度勾配の一例を示す図である。
温度勾配の一例を示す図である。
【図６】引上げ法において、結晶が引上げられていく状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図７】従来の引上げ法において用いられていた種結晶
の形状を示す図である。
の形状を示す図である。
【図８】引上げ法において、原料融液と種結晶の間に形
成されるメニスカスの状態を説明する断面図である。
成されるメニスカスの状態を説明する断面図である。
【図９】従来の引上げ法において形成されるメニスカス
の状態を説明する斜視図である。
の状態を説明する斜視図である。
【符号の説明】
２ 上軸
７ 原料融液
１０ 種結晶
Claims (1)
- 【請求項１】 原料融液に種結晶を接触させた後、前
記種結晶を引上げて単結晶を育成する単結晶育成方法に
おいて、前記種結晶の少なくとも前記原料融液に接触さ
せられる部分が略円筒形であることを特徴とする単結晶
育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9237191A JPH04321590A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 単結晶育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9237191A JPH04321590A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 単結晶育成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04321590A true JPH04321590A (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=14052566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9237191A Withdrawn JPH04321590A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 単結晶育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04321590A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0891984A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-09 | Natl Res Inst For Metals | 単結晶の製造方法 |
| WO2012127703A1 (ja) | 2011-03-23 | 2012-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | SiC単結晶の製造方法および製造装置 |
| US10450671B2 (en) * | 2013-09-27 | 2019-10-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | SiC single crystal and method for producing same |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP9237191A patent/JPH04321590A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0891984A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-09 | Natl Res Inst For Metals | 単結晶の製造方法 |
| WO2012127703A1 (ja) | 2011-03-23 | 2012-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | SiC単結晶の製造方法および製造装置 |
| US9631295B2 (en) | 2011-03-23 | 2017-04-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing SiC single crystals by control of an angle formed by the meniscus and the side face of the seed crystal and production device for the method |
| US10450671B2 (en) * | 2013-09-27 | 2019-10-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | SiC single crystal and method for producing same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |