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JPH0329035B2 - - Google Patents
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JPH0329035B2 - - Google Patents

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JPH0329035B2
JPH0329035B2 JP12428186A JP12428186A JPH0329035B2 JP H0329035 B2 JPH0329035 B2 JP H0329035B2 JP 12428186 A JP12428186 A JP 12428186A JP 12428186 A JP12428186 A JP 12428186A JP H0329035 B2 JPH0329035 B2 JP H0329035B2
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JP
Japan
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solid
boat
liquid interface
heater
reaction tube
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Application number
JP12428186A
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Japanese (ja)
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JPS62278186A (en
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Keiichiro Fujita
Shinji Yoshitake
Yoshihiro Adachi
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、Si、Ge、GaAs、GaP等の半導体単
結晶の製造方法及び装置に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing semiconductor single crystals such as Si, Ge, GaAs, GaP, etc.

半導体単結晶の製造方法には、大別して、引上
げ法とボート法とがある。引上げ法は、るつぼ内
の原料融液に種結晶を漬け、回転しながら引上げ
ることによつて単結晶を成長させる方法である。
これに対し、ボート法は、石英、又はPBN、又
はSi3N4等の材質によつてできたボート内に原料
融液を入れ、種結晶の方から徐々に固化させて単
結晶を成長させる方法である。
Methods for producing semiconductor single crystals can be roughly divided into the pulling method and the boat method. The pulling method is a method of growing a single crystal by immersing a seed crystal in a raw material melt in a crucible and pulling it up while rotating.
On the other hand, in the boat method, the raw material melt is placed in a boat made of materials such as quartz, PBN, or Si 3 N 4 , and the seed crystal is gradually solidified to grow a single crystal. It's a method.

ボート内を固液界面が徐々に移動してゆくが、
温度分布の与え方によつて、水平ブリツジマン法
(HB法)、グラジエンドフリーズ法(GF法)な
どに区別される。
The solid-liquid interface gradually moves inside the boat,
Depending on how the temperature distribution is given, it is divided into horizontal Bridgeman method (HB method), gradient-freeze method (GF method), etc.

GF法は、ヒータと反応管とを相対移動させな
い。ヒータの電力を徐々に減少させて、温度分布
を下げてゆく。温度分布は長手方向に勾配を持つ
ているから、温度分布の全体を等しく下げてゆく
と、固液界面は、ボートの中を種結晶のある方か
ら、反対側の端へと移動する。
In the GF method, the heater and reaction tube are not moved relative to each other. Gradually reduce the power of the heater to lower the temperature distribution. Since the temperature distribution has a gradient in the longitudinal direction, if the entire temperature distribution is lowered equally, the solid-liquid interface will move from the end of the boat where the seed crystal is located to the opposite end.

[従来技術] 従来のGF法は、固液界面の実際の動きを制御
しにくいという欠点がある。ヒータの出力や熱電
対の温度測定値によつて、ボート内の原料融液と
結晶内の温度分布を推測しなければならない。し
かし、ヒータの出力は変化するし、反応管やボー
トや原料融液は、かなり大きな熱容量を持つてい
るため、ヒータ出力と原料融液の温度は必ずしも
正比例関係を保たない。
[Prior Art] The conventional GF method has the disadvantage that it is difficult to control the actual movement of the solid-liquid interface. The temperature distribution within the raw material melt and crystal inside the boat must be estimated based on the output of the heater and the temperature measured by the thermocouple. However, since the output of the heater changes and the reaction tube, boat, and raw material melt have a considerably large heat capacity, the heater output and the temperature of the raw material melt do not necessarily maintain a direct proportional relationship.

又、熱電対は、ヒータと反応管の中間の温度を
測るものであるから、ボート内の融液や結晶の正
確な温度をこれによつて直接知ることはできな
い。
Furthermore, since the thermocouple measures the temperature between the heater and the reaction tube, it is not possible to directly determine the exact temperature of the melt or crystals in the boat.

特開昭58−156599号公報(昭和58年9月17日公
開)に、GF法で固液界面の移動速度を一定にす
るようにした結晶成長装置が提案されている。こ
れは、水平に4分割された高温炉と2分割された
低温炉を含んでいる。高温炉には4箇の固定熱電
対を取付けて、4分割ヒータのすぐ外側の温度を
測定している。
JP-A-58-156599 (published on September 17, 1982) proposes a crystal growth apparatus that uses the GF method to keep the moving speed of the solid-liquid interface constant. This includes a high temperature furnace divided horizontally into four parts and a low temperature furnace divided into two parts. Four fixed thermocouples are attached to the high temperature furnace to measure the temperature just outside the four-part heater.

反応管とヒータの間を水平方向に移動できる熱
電対をもう一つ設ける。この熱電対の温度を一定
に保つ。GaAsの場合、この温度Tmは、融点
1238℃になるようにする。
Another thermocouple is provided that can be moved horizontally between the reaction tube and the heater. The temperature of this thermocouple is kept constant. For GaAs, this temperature Tm is the melting point
The temperature should be 1238℃.

この熱電対をボートの長さ方向に一定速度で送
り、この熱電対の温度がTmを保つようにヒータ
の電力を調節する。
This thermocouple is sent along the length of the boat at a constant speed, and the power of the heater is adjusted so that the temperature of this thermocouple remains at Tm.

こうすると、移動熱電対の存在する地点が固液
界面に該当するのであるから、一定速度で固液界
面を移動させることができるのである。
In this way, since the point where the moving thermocouple is located corresponds to the solid-liquid interface, the solid-liquid interface can be moved at a constant speed.

この装置は、固液界面をより把握しやすいもの
にし、固液界面の動きをより適確に制御できると
いう長所があるとされているが、移動熱電対は、
正しくは反応管の中の原料融液又は固体の温度を
示しているわけではない。したがつて、移動熱電
対の温度をTmに保つても固液界面位置と移動熱
電対位置とが対応していないことが多い。固液界
面が熱電対と隔離した地点に存在したり、又結晶
の成長とともに、この差異が変動することもあり
うる。これは測温点が、ボートとヒータの中間で
あり、結晶が成長するとともに、固化部からの放
熱量が変化し、結晶中の温度勾配が水平方向及び
円周方向に変化するから、このような差異が生ず
る。
This device is said to have the advantage of making it easier to grasp the solid-liquid interface and controlling the movement of the solid-liquid interface more accurately.
It does not correctly indicate the temperature of the raw material melt or solid in the reaction tube. Therefore, even if the temperature of the moving thermocouple is maintained at Tm, the solid-liquid interface position and the moving thermocouple position often do not correspond. The solid-liquid interface may exist at a point isolated from the thermocouple, or this difference may change as the crystal grows. This is because the temperature measurement point is between the boat and the heater, and as the crystal grows, the amount of heat released from the solidification part changes, and the temperature gradient in the crystal changes in the horizontal and circumferential directions. A significant difference arises.

このように、熱電対により、温度を測定する方
法は最も一般的であるが、熱電対は必ず反応管の
外側にあるので、固液界面の位置を精度よく制御
できないという欠点がある。
As described above, the most common method is to measure temperature using a thermocouple, but since the thermocouple is always located outside the reaction tube, it has the disadvantage that the position of the solid-liquid interface cannot be precisely controlled.

[発明の目的] 本発明の目的は、ボート法の一つであるGF法
による半導体単結晶の成長工程において、固液界
面位置及び固液界面の形状を視覚的に認識し、そ
れらを予め定められた位置及び形状になるよう
に、正確に制御できるようにする方法ならびにこ
の方法を具現する製造装置にある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to visually recognize the position of the solid-liquid interface and the shape of the solid-liquid interface and to predetermine them in the growth process of a semiconductor single crystal by the GF method, which is one of the boat methods. The present invention provides a method for accurately controlling the position and shape of the object, and a manufacturing apparatus that implements this method.

[構成] 本発明は、ボート法の一つであるGF法による
半導体単結晶の製造方法及び装置に係わるが、端
的には、TVカメラ、又はイメージフアイバ撮像
装置の撮像部をヒータの間から、所定速度をもつ
て移動させながら、時間的に移動する固液界面に
対応させ、結晶化進行速度の標準となる前記撮像
部の速度に対する、固液界面の進み、遅れ等によ
つて、ヒータの温度調節を行つて、結晶の成長が
一定速度で進行するようにしたものである。
[Structure] The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a semiconductor single crystal using the GF method, which is one of the boat methods. While moving at a predetermined speed, the heater is adjusted according to the advance or delay of the solid-liquid interface relative to the speed of the imaging section, which is the standard for the crystallization progress speed. The temperature is controlled so that crystal growth progresses at a constant rate.

以下図面により本発明の構成を説明する。 The configuration of the present invention will be explained below with reference to the drawings.

第1図は本発明方法を実施する装置を略断面図
で示す。ヒータ1a〜1gは、水平方向に保持さ
れる反応管2の長さ方向に沿つて配置された、独
立に制御できるヒータ群である。このうち、ヒー
タ1a〜1eは、円筒形の高温用ヒータであり、
これらは、カンタル線等の抵抗体を円筒形に形成
したものであるが、固液液面の周囲にある、例え
ばヒータ1b及び1cは、第2図に示すように、
上下左右等に多分割して上面側より内側に通じる
覗き窓12を形成し、それぞれ独立して温度調節
できる。1b′及び1c′として形成する。
FIG. 1 shows, in a schematic cross-sectional view, an apparatus for carrying out the method of the invention. The heaters 1a to 1g are a group of independently controllable heaters arranged along the length of the reaction tube 2 held in the horizontal direction. Among these, heaters 1a to 1e are cylindrical high temperature heaters,
These are resistors such as Kanthal wires formed into cylindrical shapes. For example, heaters 1b and 1c located around the solid-liquid surface, as shown in FIG.
The viewing window 12 is formed by dividing into upper, lower, left, right, etc., and communicating inward from the upper surface side, so that the temperature can be adjusted independently. 1b' and 1c'.

ヒータ1f,1gは、やはり単一の円筒形のヒ
ータであり、これは低温用のヒータである。
The heaters 1f and 1g are also single cylindrical heaters, and are for low temperatures.

横長の反応管2は、ヒータ1a〜1gの中に配
置され、反応管2の内部の高温になる側に、例え
ば石英製のボート3が置かれ、ボート3の低温に
なる側の端に種結晶4が置かれる。
The horizontally long reaction tube 2 is placed inside the heaters 1a to 1g, and a boat 3 made of, for example, quartz is placed on the high temperature side of the reaction tube 2, and a seed is placed at the end of the boat 3 on the low temperature side. Crystal 4 is placed.

図示のようにボート3の中には、原料融液13
と固化部14が共存する。境界が固液界面6であ
る。固液界面6は、その半導体の融点の等温面で
ある。
As shown in the figure, inside the boat 3, there is a raw material melt 13.
and the solidification part 14 coexist. The boundary is the solid-liquid interface 6. The solid-liquid interface 6 is an isothermal surface of the melting point of the semiconductor.

反応管2の低温側の端には、V族元素の固体5
が置かれる。これは、−族化学物半導体単結
晶の成長についての例である。例えば、GaAs、
GaP、InSb、InSb、InAs、InPなどである。V
族元素は解離圧が高く、固化部や融液から抜けや
すい。このため、反応管2の中にV族元素を入
れ、この蒸気圧を適当に保つ。
At the end of the reaction tube 2 on the low temperature side, a solid 5 of group V element is placed.
is placed. This is an example for the growth of a - group chemical semiconductor single crystal. For example, GaAs,
These include GaP, InSb, InSb, InAs, and InP. V
Group elements have high dissociation pressure and are easily released from solidified parts and melts. For this purpose, a group V element is introduced into the reaction tube 2 to maintain its vapor pressure appropriately.

低温部ヒータ1f,1gはV族元素の温度を一
定に保持し、蒸気圧を望ましい値に維持する。V
族元素はP、As、Sbなどである。
The low temperature section heaters 1f and 1g maintain the temperature of the V group element constant and maintain the vapor pressure at a desired value. V
Group elements include P, As, Sb, etc.

実際には、ボート3のある部分とV族元素のあ
る部分との対流を抑えるため、中間に隔壁を設け
ることが多い。隔壁には、V族ガスの通る小穴を
穿つておく。
In reality, in order to suppress convection between a portion of the boat 3 and a portion of the group V element, a partition wall is often provided in the middle. A small hole is made in the partition wall for the V group gas to pass through.

覗き窓12は、その直下に固液界面6が存在す
るような位置に設ける。
The viewing window 12 is provided at a position such that the solid-liquid interface 6 exists directly below it.

覗き窓12の上には、固液界面6を観察するた
めのTVカメラ7の撮影部が配置される。
A photographing section of a TV camera 7 for observing the solid-liquid interface 6 is arranged above the viewing window 12.

TVカメラ7によつて観察された固液界面6の
像は画像処理装置8によつて処理される。固液界
面6の覗き窓12における位置や形状などが画像
処理装置8によつてデータ処理され、コンピユー
タ9に蓄積される過去実績による正常データと比
較し、コンピユータ9はこれによつて温度調節器
10を制御する。
An image of the solid-liquid interface 6 observed by the TV camera 7 is processed by an image processing device 8. The position and shape of the solid-liquid interface 6 in the viewing window 12 are data-processed by the image processing device 8, and compared with normal data based on past performance accumulated in the computer 9. Control 10.

所望の結晶欠陥密度や不純物分布を有する結晶
が得られる過去の実績に基づく速度で移動する
TVカメラ7の一定位置に固液界面6が存在する
のが平常の状態である。TVカメラ7の撮像部を
過去の実績により得られた所定の結晶成長速度で
送るのが駆動装置11である。
Move at a speed based on past performance that yields crystals with the desired crystal defect density and impurity distribution.
Under normal conditions, the solid-liquid interface 6 exists at a certain position of the TV camera 7. The driving device 11 is configured to send the imaging section of the TV camera 7 at a predetermined crystal growth rate obtained from past results.

もしも固液界面6が、画像上で正規の位置より
右方(低温側)にずれたとする。これは、ヒータ
のパワーが過大なのである。ヒータのパワーを減
少させることによつて、ずれを正す。
Suppose that the solid-liquid interface 6 is shifted to the right (lower temperature side) from its normal position on the image. This is because the power of the heater is too high. Correct the misalignment by reducing the power of the heater.

もしも固液界面6が、正規の位置より左方(高
温側)にずれたとする。ヒータパワーが小さすぎ
るわけである。ヒータパワーを増加させることに
よつて、このずれを正すことができる。
Suppose that the solid-liquid interface 6 is shifted to the left (toward the high temperature side) from its normal position. This means that the heater power is too low. This deviation can be corrected by increasing the heater power.

TVカメラによる視覚観察であるから、固液界
面の左右の傾きも分る。
Since this is a visual observation using a TV camera, the left and right tilt of the solid-liquid interface can also be seen.

等温面が鉛直方向であれば、固液界面も鉛直面
である。しかし、ボート上面と下面では、放熱の
程度が相違するから、固液界面は鉛直でなく、傾
斜することが多い。ボート上面では対流、輻射が
さかんであるから、下面より僅かに低温になる。
このため、固化部14が融液13の方へせり出す
ような傾斜面となる。
If the isothermal surface is vertical, the solid-liquid interface is also vertical. However, because the degree of heat dissipation is different between the top and bottom surfaces of the boat, the solid-liquid interface is often not vertical but inclined. Because convection and radiation are active on the top of the boat, it is slightly cooler than the bottom.
Therefore, the solidified portion 14 forms an inclined surface that protrudes toward the melt 13.

このような鉛直方向の固液界面の傾きの他に、
横方向の傾きもある。ボートの液面、固化部表面
には、横方向の傾きが現われる。これは固化部か
らみて凸型、凹型の湾曲面であることもあり、左
右の傾きであることもある。
In addition to this vertical tilt of the solid-liquid interface,
There is also a lateral slope. A lateral inclination appears on the liquid level of the boat and the surface of the solidified part. This may be a convex or concave curved surface when viewed from the solidified portion, or may be tilted from side to side.

TVカメラによる観察であるから、表面に露出
した固液界面しか分らない。しかし、固液界面の
表面の露出形状により、左右方向の傾き、湾曲だ
けでなく、鉛直方向の傾きについてもある程度推
測できることが多い。これに他のセンサの観測デ
ータを合わせればより正確に固液界面の傾きを知
ることができる。
Since the observation is done with a TV camera, only the solid-liquid interface exposed on the surface can be seen. However, depending on the exposed shape of the surface of the solid-liquid interface, not only the horizontal inclination and curvature, but also the vertical inclination can often be estimated to some extent. By combining this with observation data from other sensors, we can more accurately determine the slope of the solid-liquid interface.

多分割ヒータ1b′,1c′は上、下、左、右のヒ
ータが独立にパワー制御できるようになつている
から、固液界面の傾きを調整できる。固液界面の
前方への傾斜だけでなく、左右の傾斜もあるが、
このような傾きも多分割ヒータ1b′,1c′によつ
て是正することができる。コンピユータ9は、こ
のような調整動作を計算し、温度調節器10を通
じてヒータ出力を調節する。
Since the power of the upper, lower, left, and right heaters of the multi-divided heaters 1b' and 1c' can be controlled independently, the inclination of the solid-liquid interface can be adjusted. There is not only a forward inclination of the solid-liquid interface, but also a left and right inclination.
Such an inclination can also be corrected by using multi-segment heaters 1b' and 1c'. The computer 9 calculates such adjustment operations and adjusts the heater output through the temperature controller 10.

多分割ヒータ1b′,1c′は少くとも2分割され
ている必要がある。固液界面6を独立して自在に
制御するためである。しかし、2分割以上であれ
ばよいので、3分割、4分割、5分割、…であつ
ても良い。分割数が多いほど微妙な温度制御が可
能となる。
The multi-divided heaters 1b' and 1c' must be divided into at least two parts. This is to independently and freely control the solid-liquid interface 6. However, as long as it is divided into two or more, it may be divided into three, four, five, etc. The greater the number of divisions, the more delicate temperature control becomes possible.

第1図の例では、すでに説明したが、V族元素
5を反応管2の端に置いている。これは−族
化合物半導体の成長の場合に必要である。V族元
素は揮発性で、化合物の融点の近くで蒸気圧が大
きく、固化部、融液部の表面でV族元素の抜けが
起りやすい。このため、一定のV族ガス蒸気圧を
かける必要がある。
In the example shown in FIG. 1, as already explained, the group V element 5 is placed at the end of the reaction tube 2. This is necessary in the case of growth of -group compound semiconductors. Group V elements are volatile and have a high vapor pressure near the melting point of the compound, so that group V elements are likely to escape from the surfaces of the solidified and melted parts. For this reason, it is necessary to apply a constant vapor pressure of the group V gas.

しかし、Si、Geなどの半導体の成長の場合、
このようなことは不要である。
However, in the case of growing semiconductors such as Si and Ge,
This is unnecessary.

覗き窓には、TVカメラ7のかわりに、イメー
ジフアイバ撮像装置の撮像部を設けることにして
もよい。
Instead of the TV camera 7, an imaging section of an image fiber imaging device may be provided in the viewing window.

[作用] 覗き窓を通してTVカメラ7で固液界面近傍の
画像を撮る。こうして固液界面の位置、形状、傾
きを知る。
[Operation] An image near the solid-liquid interface is taken with the TV camera 7 through the viewing window. In this way, we know the position, shape, and slope of the solid-liquid interface.

予め定めた形状、位置、傾きを比較し、これら
の予め定められた位置、形状などになるように、
ヒータ出力を調節する。
Compare predetermined shapes, positions, and inclinations, and make sure that the predetermined positions, shapes, etc. are achieved.
Adjust heater output.

これによつて、 (1) 固液界面位置を、所定速度で移動させるTV
カメラに対して常に一定の位置に保持できる。
つまり、結晶成長の速度を一定に維持できる。
その結果、成長速度の変動によつて生ずる結晶
欠陥の発生を抑制することができる。
By this, (1) the TV moves the solid-liquid interface position at a predetermined speed;
It can always be held in a fixed position relative to the camera.
In other words, the crystal growth rate can be maintained constant.
As a result, the occurrence of crystal defects caused by fluctuations in growth rate can be suppressed.

(2) 固液界面を所望(一般にはフラツトであるこ
とが望ましい)の形状に保つことができる。
(2) The solid-liquid interface can be maintained in the desired shape (generally flat is desirable).

この結果、界面の歪によつて生ずる結晶欠陥を
抑えることができる。
As a result, crystal defects caused by strain at the interface can be suppressed.

[実施例] 上記の本発明の装置により、本発明の方法で、
GaAsの単結晶の成長を実施した。
[Example] Using the above-described apparatus of the present invention and the method of the present invention,
GaAs single crystal growth was carried out.

石英ボートに、次の材料をチヤージした。 The following materials were charged into the quartz boat.

Ga:1300g Si:246mg 石英ボートの右端の棚に種結晶を置いた。これを
石英製の反応管2の中の左端に置いた。他端に
は、As1418gを入れた。反応管2を真空に引い
て密封した。反応管を電気炉内に設置する。
Ga: 1300g Si: 246mg A seed crystal was placed on the shelf at the right end of the quartz boat. This was placed at the left end of the reaction tube 2 made of quartz. 1418g of As was put into the other end. Reaction tube 2 was evacuated and sealed. Place the reaction tube in an electric furnace.

ヒータに通電して、ボート3内の材料を融か
し、原料融液とした。ボート3内の融液13と種
結晶4とを接続する。その後は、ヒータ群(電気
炉)を降温するとともに、TVカメラ7を、図で
右から左に向かつて3〜15mm/Hにおける一定の
速度で移動させた。
The heater was energized to melt the material in the boat 3 and form a raw material melt. The melt 13 in the boat 3 and the seed crystal 4 are connected. Thereafter, the temperature of the heater group (electric furnace) was lowered, and the TV camera 7 was moved from right to left in the figure at a constant speed of 3 to 15 mm/H.

覗き窓12を通し、TVカメラ7で固液界面の
近傍の画像を撮り、この画像を処理することによ
つて、固液界面の位置、形状、傾きを確認させ
た。TVカメラ7に対して固液界面が一定位置と
なるようにヒータにフイードバツクさせた。
An image of the vicinity of the solid-liquid interface was taken with the TV camera 7 through the viewing window 12, and by processing this image, the position, shape, and inclination of the solid-liquid interface were confirmed. The heater was fed back so that the solid-liquid interface was at a constant position relative to the TV camera 7.

これによつて、幅65mm、長さ380mm、重さ2700
gのGaAs単結晶を得ることができた。
With this, the width is 65 mm, the length is 380 mm, and the weight is 2700 mm.
We were able to obtain a GaAs single crystal of g.

この単結晶を斜めに切つて(100)ウエーハを
作り、KOH溶液でエツチングし、エツチピツト
密度を計数して、エツチピツト密度EPDを求め
た。この結果インゴツトの全長にわたつて、
EPDは1000/cm2以下であることが分つた。
This single crystal was cut diagonally into (100) wafers, etched with a KOH solution, and the etch pit density was counted to determine the etch pit density EPD. As a result, over the entire length of the ingot,
The EPD was found to be less than 1000/cm 2 .

結晶欠陥の少い低転位密度の単結晶であつた。 It was a single crystal with few crystal defects and low dislocation density.

[効果] (1) ボート法の一つである。GF法において、従
来は、温度のみによつて成長状態をモニターし
ているため、固液界面の位置、同移動速さ、形
状、傾きなどがはつきりしなかつたが、本発明
は、固液界面を視覚的に観察するので、固液界
面の位置、移動、速さ、形状、傾きなど、詳し
い情報を得ることができる。
[Effects] (1) It is one of the boat methods. Conventionally, in the GF method, the growth state was monitored only by temperature, so the position, speed of movement, shape, inclination, etc. of the solid-liquid interface were not always known, but the present invention Since the liquid interface is visually observed, detailed information such as the position, movement, speed, shape, and tilt of the solid-liquid interface can be obtained.

(2) 本発明は、結晶成長の速度を一定に保ち、成
長速度変動にともなつて生ずる結晶欠陥を抑制
できるから、歩留まり、品質が向上する。
(2) The present invention can maintain a constant crystal growth rate and suppress crystal defects that occur due to fluctuations in the growth rate, thereby improving yield and quality.

(3) 本発明は、固液界面をフラツトな形状に維持
できる。それ故、界面のゆがみによつて生ずる
結晶欠陥が少なくなり、歩留まりが高くなり、
品質が向上する。などの効果を奏するものであ
る。
(3) The present invention can maintain the solid-liquid interface in a flat shape. Therefore, crystal defects caused by interface distortion are reduced, yield is increased,
Quality improves. It has the following effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明を実施する装置を示す。第2
図は、第1図装置の一部に用いられるヒータの説
明図である。 1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g…
…分割されたヒータ、2……反応管、3……ボー
ト、4……種結晶、5……V族元素、6……固液
界面、7……TVカメラ、8……画像処理装置、
9……コンピユータ、10……温度調節器、11
……駆動装置、12……覗き窓、13……原料融
液、14……固化部。
FIG. 1 shows an apparatus for implementing the invention. Second
The figure is an explanatory diagram of a heater used in a part of the apparatus shown in FIG. 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g...
... Divided heater, 2 ... Reaction tube, 3 ... Boat, 4 ... Seed crystal, 5 ... Group V element, 6 ... Solid-liquid interface, 7 ... TV camera, 8 ... Image processing device,
9... Computer, 10... Temperature controller, 11
... Drive device, 12 ... Viewing window, 13 ... Raw material melt, 14 ... Solidification section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ボートの中に半導体原料を入れ、該ボートの
端部の棚に種結晶を置いて反応管の中に入れ、必
要があれば、該反応管内で、ボートと反対側に揮
発性分の固体を置いて、該反応管を密封し、水平
方向に配置され、独立にパワー制御できるヒータ
群の中に入れて半導体原料を溶融し、前記ヒータ
群の温度を降温して前記種結晶に続いてボートの
中に単結晶を成長させてゆく半導体単結晶の製造
方法において、ボートの上部に位置するヒータの
覗き窓、又はヒータ内部にTVカメラ又はイメー
ジフアイバの撮像部を配置して所定速度で移動さ
せ、結晶と融液の固液界面を観察し、該固液界面
の位置、形状を所定のものにするように、前記ヒ
ータ群の出力を制御することを特徴とする半導体
単結晶の製造方法。 2 特許請求の範囲第1項において、固液界面の
周囲に配置されるヒータに、上下、左右等に多分
割され、独立に温度調節できるヒータを用いるこ
とを特徴とする半導体単結晶の製造方法。 3 円筒形状で、水平方向に並べられ、独立にパ
ワー制御できるヒータ群と、前記ヒータ群の出力
を調節する温度調節器と、半導体原料を入れ、種
結晶を端部の棚に置けるように形成したボート
と、前記ボートを内部に入れ、密封できる横長の
反応管と、前記ボートを反応管に入れた状態でボ
ートの上部に位置するヒータの間からボート内の
固液界面を観察するTVカメラ、又はイメージフ
アイバ撮像装置と、前記TVカメラ又はイメージ
フアイバ撮像装置の影像部を所定速度で移動させ
る機能を有する駆動装置と、前記TVカメラ、又
はイメージフアイバ撮像装置よりの画像情報を処
理して固液界面の位置、形状などを求める画像処
理装置と、前記画像処理装置で得られた、固液界
面の位置、形状などを比較し、予め定めた固液界
面に近づくように前記温度調節器を制御するコン
ピユータとより構成することを特徴とする半導体
単結晶の製造装置。 4 特許請求の範囲第3項において、固液界面の
周囲にあるヒータを上下左右等に多分割して独立
に温度制御できるヒータにより構成することを特
徴とする半導体単結晶の製造装置。
[Claims] 1. Put semiconductor raw materials in a boat, place a seed crystal on a shelf at the end of the boat, put it into a reaction tube, and if necessary, place a seed crystal on the opposite side of the boat in the reaction tube. A volatile solid is placed in the reactor tube, the reaction tube is sealed, and the semiconductor raw material is melted by placing it in a group of horizontally arranged heaters whose power can be controlled independently, and the temperature of the heater group is lowered. In the method for manufacturing a semiconductor single crystal in which a single crystal is grown in a boat following the seed crystal, an imaging unit of a TV camera or an image fiber is placed in a viewing window of a heater located at the top of the boat or inside the heater. and moving at a predetermined speed, observing a solid-liquid interface between the crystal and the melt, and controlling the output of the heater group so that the position and shape of the solid-liquid interface are set to a predetermined value. A method for manufacturing semiconductor single crystals. 2. A method for producing a semiconductor single crystal according to claim 1, characterized in that the heater arranged around the solid-liquid interface is divided into multiple parts, such as vertically, horizontally, etc., and whose temperature can be adjusted independently. . 3 A cylindrical heater group arranged horizontally and capable of independently controlling power, a temperature controller for adjusting the output of the heater group, a semiconductor raw material, and a seed crystal formed so that it can be placed on a shelf at the end. A TV camera that observes the solid-liquid interface inside the boat from between the boat, a horizontally long reaction tube that can be sealed with the boat placed inside, and a heater located at the top of the boat with the boat placed inside the reaction tube. , or an image fiber imaging device, a driving device having a function of moving an image part of the TV camera or the image fiber imaging device at a predetermined speed, and processing and fixing image information from the TV camera or the image fiber imaging device. An image processing device for determining the position, shape, etc. of the liquid interface is compared with the position, shape, etc. of the solid-liquid interface obtained by the image processing device, and the temperature controller is adjusted so as to approach a predetermined solid-liquid interface. A semiconductor single crystal manufacturing device characterized by comprising a controlling computer. 4. An apparatus for manufacturing a semiconductor single crystal according to claim 3, characterized in that the heater around the solid-liquid interface is divided into multiple parts, such as vertically, horizontally, etc., and is configured with heaters that can independently control the temperature.
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