单晶制造装置、单晶的制造方法及单晶制造方法及图纸

提供一种可通过较简单的构造获得良好品质的单晶的单晶制造装置、单晶的制造方法及单晶，单晶制造装置(1)将坩埚(4)中保持的原料加热熔化后，使其从一个方向凝固，从而制造出单晶，具有安瓿(3)及坩埚(4)、底座(2)、加热器(5)，底座(2)支撑安瓿(3)，加热器(5)用于加热安瓿(3)及坩埚(4)，构成底座(2)的材料的导热率为0.5W/(m·K)以上、应形成的单晶的导热率的值以下，构成底座(2)的材料中，波长为1600nm以上、2400nm以下的光相对于厚4mm的该材料的透光率为10％以下。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供一种可通过较简单的构造获得良好品质的单晶的单晶制造装置、单晶的制造方法及单晶，单晶制造装置(1)将坩埚(4)中保持的原料加热熔化后，使其从一个方向凝固，从而制造出单晶，具有安瓿(3)及坩埚(4)、底座(2)、加热器(5)，底座(2)支撑安瓿(3)，加热器(5)用于加热安瓿(3)及坩埚(4)，构成底座(2)的材料的导热率为0.5W/(m·K)以上、应形成的单晶的导热率的值以下，构成底座(2)的材料中，波长为1600nm以上、2400nm以下的光相对于厚4mm的该材料的透光率为10％以下。【专利说明】单晶制造装置、单晶的制造方法及单晶 本申请为2011年7月11日进入中国国家阶段、申请号为201080004316.8的、发 明名称为"单晶制造装置、单晶的制造方法及单晶"的申请的分案申请。
本专利技术涉及一种单晶制造装置及单晶的制造方法，特别涉及一种具有保持原料容 器的石英安瓿的单晶制造装置及单晶的制造方法。
技术介绍
-直以来，使用了垂直布里奇曼法（VB法）、垂直温度梯度凝固法（VGF法）等垂 直舟法（vertical boat method)的单晶制造装置及单晶的制造方法为世人所知。在该单 晶制造装置中，为制造单晶，在坩埚底部配置籽晶，并在将作为原料的多晶投入到该坩埚内 部的状态下，使这些原料（比籽晶靠上的原料）变为熔点以上地形成垂直方向的温度梯度。 并且，通过将坩埚向下（温度相对低的一侧）抽出、或在保持温度梯度的状态下逐渐冷却， 由熔融的原料，以籽晶为起点制造单晶（例如参照特开平04 - 187585号公报（专利文献 1)及特开2005 - 298301号公报（专利文献2))。 并且，在上述专利文献1中，为改善获得的单晶的品质，在由熔融的原料（液相） 形成单晶（固相）时，为使固液界面向液相一侧突出，提出了使支撑坩埚的底座（支撑体） 的构造为层压构造的方案。具体而言，提出了使由导热率高的材料构成的薄板状部件、及由 导热率低的材料构成的薄板状部件交互层压的构造方案。并且，作为导热率高的材料的例 子例如是高纯度碳，并且作为导热率低的材料的例子例如是石英。 并且，在专利文献2中，为了防止上述单晶制造装置中的坩埚搬运时的破损，并防 止单晶制造时发生不良，公开了以下构成。即，坩埚通过保持件保持，在该保持件上形成可 通过手或夹具保持的把持部。并且在单晶制造装置中，该保持件搭载于可进行升降动作的 底座（Stage)上。保持件紧密接触于坩埚的外周，保持该坩埚。作为坩埚的材料包括氮化硼 (BN)，并且作为保持件的材料包括石英、碳化硅、氮化硅、碳、钥等。此外，在专利文献2中， 对于底座的材料没有公开。 专利文献1 :特开平04 - 187585号公报 专利文献2 :特开2005 - 298301号公报
技术实现思路
在上述现有的单晶制造装置中，存在以下问题。即，因底座是上述层压构造，因此 构造复杂，装置的制造成本变高。并且，组合了导热率和热膨胀系数不同的材料，因此底座 会产生变形、破损，与底座接触的部分产生不连续的温度分布，出现结晶品质降低的问题。 并且，对于由坩埚（或坩埚和保持件（安瓿））构成的原料保持部、支撑该原料保 持部的底座，在上述现有的单晶制造装置中，未考虑单晶制造时的热处理形成的热膨胀。因 此，例如在保持件和底座使用热膨胀系数大幅不同的材料时，因单晶制造时的热处理中的 温度变化，存在通过热膨胀形成的尺寸变化差而使底座或保持件破损的情况。并且，这种构 成设备的破损对获得的单晶品质也产生不良影响。 本专利技术为解决上述课题而出现，本专利技术的目的在于提供一种通过较简单的构造可 获得良好品质的单晶的单晶制造装置及单晶的制造方法。 并且，本专利技术的其他目的是，提供一种可防止因单晶制造时的热处理造成的单晶 制造装置的破损、并获得良好品质的单晶的单晶制造装置及单晶的制造方法。 基于本专利技术的单晶制造装置中，将原料保持容器中保持的原料加热熔化后，例如 如垂直布里奇曼法（VB法）、垂直温度梯度凝固法（VGF法）那样，使其从一个方向凝固，从 而制造出单晶，具有：原料保持容器、底座、加热器。底座支撑原料保持容器。加热器用于加 热原料保持容器。构成底座的材料的导热率为〇.5WAm*K)以上、应形成的单晶的导热率 的值以下。对于构成底座的材料，波长为1600nm以上、2400nm以下的光对于厚4mm的该材 料的透光率为10%以下。并且，对于构成底座的材料，优选使上述透光率为5%以下。 这样一来，构成底座的材料米用相对于波长1600nm以上、2400nm以下的光为不透 明材料的较简单的构成，从而在原料保持容器内，使原料为熔融状态，从一个方向（具体而 言从底座一侧）使其凝固时，可抑制红外线等导致的、从原料保持容器通过底座朝向外周 一侧的热放射。其结果是，可将从熔融的原料传送到底座的热流引导到朝向底座下表面的 方向（下方）。结果可使熔融的原料（液相）和原料凝固并变为单晶的部分（固相）的边界 部（固液界面）为平坦的形状或向液相一侧突出的形状。例如，原料保持容器包括：扩径部， 从底座一侧开始宽度逐渐变大；直体部，与该扩径部连接，宽度变化率小于该扩径部（例如 宽度实质上恒定），在该扩径部与底座接触的情况下，固液界面位于扩径部时，如上所述，可 使该固液界面为平坦的形状或向液相一侧突出的形状。其结果是，在获得的单晶中可抑制 结晶不良发生。 此外，之所以使构成底座的材料的导热率的值的下限为0. 5WAm · K)，是因为该材 料的导热率低于0.5WAm ·Κ)时，原料保持容器内的原料的冷却效率降低，并且难以使固液 界面如上所述成为平坦的形状或向液相一侧突出的形状。并且，之所以使该导热率的值的 上限为应形成的单晶的导热率的值，是因为当构成底座的材料的导热率超过该单晶的导热 率的值时，仍难以使固液界面如上所述成为平坦的形状或向液相一侧突出的形状。并且，对 于构成底座的材料，之所以使规定透光率的光的波长为1600nm以上、2400nm以下，是因为 当单晶生长时通过作为热源的加热器产生的光的波长相当于上述波长范围。并且，之所以 使该透光率为10%以下，是因为如果透光率为10%以下，则相对上述波长的光，底座的材 料实质上可视为不透明，可切实获得的本专利技术的效果。并且，之所以使上述透光率的优选范 围为5%以下，是因为如果透光率为5%以下，则相对上述波长的光，题材的材料可更切实 地视为不透明，可更切实地获得本专利技术的效果。 基于本专利技术的单晶的制造方法是使用了上述单晶制造装置的单晶的制造方法，实 施以下工序。即，实施向原料保持容器插入籽晶及单晶的原料物质的工序。并且实施通过 加热器加热原料保持容器从而熔融原料物质的工序。进一步，实施使熔融的原料物质由籽 晶一侧逐渐凝固从而制造单晶的工序。 这样一来，暂时熔化多晶的原料片（加热工序（S30))，之后进行用于凝固的处理 (结晶生长工序（S40))时，可使从熔融的原料向底座传递的热流引导到朝向底座下表面的 方向（下方）。其结果是，可使熔融的原料（液相）、及原料凝固并变为单晶的部分（固相） 的边界部（固液界面）为平坦或向液相一侧突出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶，由含硅的砷化镓构成，其特征在于，包括：从籽晶侧宽度逐渐变大的单晶扩径部；以及与上述单晶扩径部连接，宽度变化率小于上述单晶扩径部的直体部，在上述单晶扩径部和上述直体部的边界，在与上述单晶的生长轴方向垂直的面内的、上述硅的平均浓度是1×1017cm‑3以上、7×1017cm‑3以下，位错密度的平均值为0cm‑2以上、2000cm‑2以下，对从上述单晶扩径部和上述直体部的边界获取的晶片的表面进行研磨后，在上述表面的每1cm2观察到的0.3μm以上的尺寸的散乱体的个数为2个以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤井俊辅，川濑智博，羽木良明，桥尾克司，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP