化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器
【課題】化合物単結晶の断面における結晶の面方位を特定することができ、かつ１つの断面から複数個のウェハを切り出す場合でも単結晶のへき開により１つの断面を複数個のウェハ単位に分割することが可能な化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器を提供する。
【解決手段】単結晶成長用容器は、下部に種結晶収容部を有し、上部にるつぼ上部１ｃを有し、種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつるつぼ上部１ｃの横断面形状が仮想の正四角形Ｐに沿う直線部分を正四角形Ｐの各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部１ｃ1を有し、るつぼ上部１ｃの横断面形状はコーナー部１ｃ1以外に仮想の正四角形Ｐに対して内側にラウンド状に窪んだ部分を有する。
【解決手段】単結晶成長用容器は、下部に種結晶収容部を有し、上部にるつぼ上部１ｃを有し、種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつるつぼ上部１ｃの横断面形状が仮想の正四角形Ｐに沿う直線部分を正四角形Ｐの各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部１ｃ1を有し、るつぼ上部１ｃの横断面形状はコーナー部１ｃ1以外に仮想の正四角形Ｐに対して内側にラウンド状に窪んだ部分を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周期律表のＩＩまたはＩＩＩ族の元素と周期律表のＶＩまたはＶ族の元素との組合せにより生じる単結晶の化合物は、電子産業に不可欠のものである。それらの単結晶の化合物の例は、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）などである。
【０００３】
単結晶のＩＩ−ＶＩ族化合物およびＩＩＩ−Ｖ族化合物は、典型的には約１０-3〜約１０11Ω・ｃｍの広い範囲内の抵抗率を有しているため、「半導体」と呼ぶことができる。半導体の電気伝導度は、適当な不純物（ドーパント）を単結晶の物質に添加することによって変えることができる。加えられる不純物、すなわちドーパントによって、半導体はｎ型にもｐ型にもなり得る。
【０００４】
約１０7Ω・ｃｍより大きい抵抗を有するＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族の単結晶の化合物はしばしば「半絶縁性」半導体と呼ばれ、この半絶縁性半導体はしばしば「半絶縁体」と呼ばれる。
【０００５】
このような単結晶の化合物を製造する方法として、たとえば垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）や垂直温度勾配法（ＶＧＦ法）がある。
【０００６】
たとえば以下の特許文献１には、単結晶ＧａＰをＶＧＦ法で製造する方法が開示されている。図１３は、特許文献１に開示された単結晶ＧａＰを製造する方法を説明するための図である。図１３を参照して、るつぼ５１底部の種結晶収容部５１ａに種結晶５３が装填され、その種結晶５３上のるつぼ５１内部にＧａＰ原料５４が充填される。この後、昇温が行なわれて、種結晶５３の上半分とＧａＰ原料５４とが溶融される。そして、単結晶ＧａＰを成長させるために上部が高温域となり下部が低温域となるように温度勾配を生じさせた状態で、ＧａＰ原料中の固−液界面が種結晶の上端部（シードエンド）からＧａＰ原料の上端部（テールエンド）へと移行され、これによりＧａＰ原料の融液５４ａが種結晶５３側から凝固して固体単結晶５４ｂが成長する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，４０４，１７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、図１３に示されたようなるつぼ５１においては、種結晶収容部５１ａのＢ１−Ｂ１線に沿う断面（単結晶の成長方向に直交する方向の断面）の形状は真円形状であり、かつ種結晶収容部５１ａの底面は平坦な面であった。このため、種結晶収容部５１ａ内に円柱形状の種結晶５３を収容すると、種結晶５３は種結晶収容部５１ａ内で周方向に容易に回転する。
【０００９】
種結晶５３から固体単結晶５４ｂが成長する場合、種結晶５３のＢ１−Ｂ１線に沿う断面における結晶の面方位の情報は、固体単結晶５４ｂのＢ２−Ｂ２線に沿う断面（単結晶の成長方向に直交する方向の断面）の結晶の面方位にそのまま引き継がれる。
【００１０】
このため、上述したように種結晶５３が種結晶収容部５１ａ内で周方向に回転してしまうと、固体単結晶５４ｂのＢ２−Ｂ２線に沿う断面の結晶の面方位も周方向に回転してしまうため、Ｂ２−Ｂ２線に沿う断面の結晶の面方位を特定できなくなるという問題があった。
【００１１】
特に、Ｂ２−Ｂ２線に沿う１つの断面を複数個のウェハに分割する場合に、固体単結晶５４ｂのＢ２−Ｂ２線に沿う断面の結晶の面方位を特定できないと、単結晶のへき開により１つの断面を複数個のウェハ単位に分割することができなくなるという問題があった。
【００１２】
それゆえ本発明の目的は、化合物単結晶の断面における結晶の面方位を特定することができ、かつ１つの断面から複数個のウェハを切り出す場合でも単結晶のへき開により１つの断面を複数個のウェハ単位に分割することが可能な化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一の単結晶成長用容器は、種結晶と化合物原料とを単結晶成長用容器内に充填し、化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器であって、下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有し、種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有し、単結晶成長部の横断面形状は、上記コーナー部以外に仮想の正四角形に対して内側にラウンド状に窪んだ部分を有する。
【００１４】
本発明の他の単結晶成長用容器は、種結晶と化合物原料とを単結晶成長用容器内に充填し、化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器であって、下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有し、種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有し、コーナー部のラウンド形状の曲率半径Ｒ１が、１０ｍｍ≦Ｒ１≦Ｌ／２（Ｌ：採取するウェハの直径）であることを特徴とするものである。
【００１５】
上記の一および他の単結晶成長用容器において好ましくは、種結晶収容部の横断面形状が非真円形状である。
【００１６】
上記の一および他の単結晶成長用容器において好ましくは、種結晶収容部の底面が凹凸形状を有している。
【００１７】
上記の一および他の単結晶成長用容器において好ましくは、単結晶成長用容器はｐＢＮ（熱分解窒化ホウ素）からなっている。
【００１８】
本発明の化合物単結晶の製造方法は、下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有する単結晶成長用容器を準備する工程を備える。その種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有する。本発明の化合物単結晶の製造方法は、さらに、種結晶収容部内で種結晶が周方向に回転しないように種結晶を種結晶収容部内に充填し、かつ単結晶成長用容器内に化合物原料を充填する工程と、単結晶成長用容器内に充填された化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる工程とを備えている。
【００１９】
本発明における横断面形状とは、単結晶の成長方向に直交する方向の断面形状を意味する。また、単結晶の成長方向は単結晶成長用容器の上部と下部により規定される上下方向と同じである。また、本発明における周方向とは、単結晶の成長方向を中心軸として種結晶を回転させたときの回転方向である。
【００２０】
上記の化合物単結晶の製造方法において好ましくは、化合物単結晶を成長方向に複数に切断する工程と、切断された化合物単結晶をへき開により分割する工程とがさらに備えられている。
【００２１】
上記の化合物単結晶の製造方法において好ましくは、化合物単結晶はヒ化ガリウム結晶である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の化合物単結晶の製造方法およびそれに用いる単結晶成長用容器によれば、種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に前記種結晶が周方向に回転できないような構成を有しているため、この種結晶収容部中に種結晶を収容すれば、種結晶が種結晶収容部内で周方向に回転することを防止することができる。このため、種結晶の面方位を位置決めして種結晶を種結晶収容部に収容すれば、その種結晶から成長する単結晶の面方位を特定することができる。
【００２３】
また、単結晶の面方位を特定することができるため、単結晶成長部の横断面形状を仮想の正四角形に沿う形状としておけば、分割後の形状がそれぞれ同等の形状（仮想に正四角形に沿う形状）となるように単結晶をへき開により分割することが可能となる。このため、それら同等の形状を有する分割後の単結晶から同等の形状（同等の径など）を有するウェハを製造することができる。
【００２４】
また、単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形の少なくともコーナー部においてラウンド形状を有するため、最終的に真円形状のウェハを形成する場合に、単結晶のコーナー部分の切捨て量が少なくなる。これにより切捨てロスが少なくなるため、化合物原料から効率良くウェハを製造することが可能となる。
【００２５】
上記の化合物単結晶の製造方法において、化合物単結晶を成長方向に複数に切断した後にへき開により分割するため、簡易な設備で分割を行なうことが可能となる。
【００２６】
上記の化合物単結晶の製造方法においては好ましくは、化合物単結晶はヒ化ガリウム結晶である。
【００２７】
上記の単結晶成長用容器においては、種結晶収容部の横断面形状が非真円形状であるため、これと相似形の横断面形状を有する種結晶を種結晶収容部に収容することで種結晶の種結晶収容部内における周方向の回転を防止することができる。
【００２８】
上記の単結晶成長用容器において好ましくは、種結晶収容部の底面が凹凸形状を有しているため、この凹凸に嵌まり込む凹凸を底面に有する種結晶をを種結晶収容部に収容することで種結晶の種結晶収容部内における周方向の回転を防止することができる。
【００２９】
上記の単結晶成長用容器においては、単結晶成長部の横断面形状は、コーナー部以外に仮想の正四角形に対して内側にラウンド状の窪んだ部分を有するため、最終的に円形のウェハを形成する場合に、単結晶の窪んだ部分の切捨て量が少なくなる。これにより切捨てロスが少なくなるため、化合物原料からさらに効率良くウェハを製造することが可能となる。
【００３０】
上記の単結晶成長用容器において好ましくは、単結晶成長用容器がｐＢＮからなっている。るつぼの構成元素によっては、酸化ホウ素や融液とるつぼが反応し、原料融液が汚染される恐れがある。したがって、酸化ホウ素や融液と反応しないるつぼの材料としてｐＢＮが最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器の構成を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面に対応する断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）のそれぞれは図１のＳ部に対応する部分の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に対応する断面図である。
【図５】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に対応する断面図であって、ラウンド形状の窪み部を有する図である。
【図６】１つの断面から３×３の配置で９個のウェハを取り出す場合の単結晶成長部の横断面形状を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた化合物単結晶の製造方法を説明するための第１工程図である。
【図８】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた化合物単結晶の製造方法を説明するための第２工程図である。
【図９】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた化合物単結晶の製造方法を説明するための第３工程図である。
【図１０】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた化合物単結晶の製造方法を説明するための第４〜７工程図である。
【図１１】図１４に示す従来のるつぼを用いて１つの断面から複数枚（たとえば４枚）のウェハを製造する場合の面方位が特定できないことを説明する図である。
【図１２】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた場合に面方位を特定できることを説明するための図である。
【図１３】米国特許第４，４０４，１７２号に開示された単結晶ＧａＰを製造する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器の構成を示す概略断面図である。図２（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面に対応する断面図である。図３（ａ）〜（ｆ）のそれぞれは図１のＳ部に対応する部分の断面図である。図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に対応する断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｆ）のそれぞれの下側の図は上側の図の矢印Ａ方向から見た底面１ｄの様子を示している。
【００３３】
図１を参照して、本実施の形態の単結晶成長用容器（るつぼ）１は、相対的に小さい径を有するるつぼ下部１ａと、相対的に大きい径を有するるつぼ上部１ｃと、るつぼ下部１ａとるつぼ上部１ｃとを連結するテーパ部１ｂとを有している。このるつぼ上部１ｃの上端部には開口が形成されており、この開口部からるつぼ下部１ａ、テーパ部１ｂおよびるつぼ上部１ｃの内部に種結晶３、化合物原料４などを充填できるようになっている。このるつぼ１の材質はたとえばｐＢＮからなっている。
【００３４】
るつぼ下部１ａは種結晶を収容するための種結晶収容部であり、るつぼ上部１ｃは種結晶から単結晶を成長させるための単結晶成長部である。種結晶収容部１ａは内部に種結晶を収容した場合にその種結晶が周方向に回転できないような構成を有している。
【００３５】
図２を参照して、種結晶収容部１ａの横方向断面は、たとえば円形の一部が直線状に切り取られた形状（ａ）、四角形状（ｂ）、四角形状のコーナー部がラウンドした形状（ｃ）、楕円形状（ｄ）などの非真円形状を有している。これらの各形状のそれぞれは、相対的に大きい第１の径（Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ、Ｄ４ａ）の部分と相対的に小さい第２の径（Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂ、Ｄ４ｂ）の部分とを有している。これにより、種結晶収容部１ａ内に、破線で示すように種結晶収容部１ａの横方向断面形状と相似関係にある横方向断面形状を有する種結晶３を収容した場合、種結晶収容部１ａ内で種結晶３が周方向（矢印Ｃ方向）に回転することを防止することができる。
【００３６】
なお、種結晶収容部１ａの横方向断面は、上記の形状に限定されず、相対的に大きい第１の径部分と、相対的に小さい第２の径部分とを有する形状であれば、如何なる形状であってもよい。横方向断面とは、単結晶成長用容器１の上下方向Ｂに直交する方向の断面である。
【００３７】
また種結晶収容部１ａの横方向断面は真円形状を有していてもよいが、この場合には種結晶収容部１ａの底面１ｄを凹凸形状にする必要がある。図３を参照して、種結晶収容部１ａの底面１ｄは、たとえば中央が下方に突き出したＶ字形状（ａ）、中央が上方へ突き出したＶ字形状（ｂ）、直線状の凸部を有する形状（ｃ）、十字状の凸部を有する形状（ｄ）、直線状の凹部を有する形状（ｅ）、十字状の凹部を有する形状（ｆ）を有している。これにより、種結晶収容部１ａ内に、破線で示すように種結晶収容部１ａの底面の凹凸に嵌まり込む凹凸形状の底面を有する種結晶３を収容した場合、種結晶収容部１ａ内で種結晶３が周方向（矢印Ｃ方向）に回転することを防止することができる。
【００３８】
なお、種結晶収容部１ａの底面１ｄの凹凸形状はこれらの形状に限定されず、種結晶３の底面の凹凸形状が種結晶収容部１ａの底面１ｄの凹凸形状に嵌まり込むことで種結晶３の周方向の回転を防止できるものであればよい。
【００３９】
図４を参照して、単結晶成長部であるるつぼ上部１ｃの横断面形状は、仮想の正四角形Ｐに沿う直線部分を正四角形Ｐの各辺に有するとともに、ラウンド形状のコーナー部１ｃ1を有している。なお、図４は単結晶の１つの断面から複数枚（たとえば４枚）のウェハを取り出す場合を示している。
【００４０】
単結晶の１つの断面から直径Ｌの真円形状のウェハを複数枚（Ｘ枚＝ｎ2（ｎ＝１、２、３、・・・））取り出す場合には、仮想の正四角形Ｐの１辺の長さはｎ×Ｌ以上（ｎ＋１）×Ｌ以下であることが好ましい。また、このコーナー部１ｃ1のラウンド形状の曲率半径Ｒ１は１０ｍｍ≦Ｒ１≦Ｌ／２であることが好ましい。また、ウェハ間の寸法Ｗ１はたとえば２ｍｍ程度であり、ウェハとコーナーとの間隔Ｗ２もたとえば２ｍｍ程度である。
【００４１】
また、図５に示すように単結晶成長部であるるつぼ上部１ｃの横断面形状は、コーナー部１ｃ1以外に仮想の正四角形Ｐに対して内側にラウンド状に窪んだ部分１ｃ2を有することが好ましい。この窪んだ部分１ｃ2は隣合うウェハ取り出し位置の中央部に位置している。このラウンド状に窪んだ部分の曲率半径Ｒ２は０ｍｍ＜Ｒ２≦Ｌ／２であることが好ましい。また、この横断面形状は正四角形Ｐの中心線に対して線対称形状を有しており、また正四角形Ｐの中心点に対して点対称形状を有している。
【００４２】
なお、これ以外の図５の構成は上述した図４の構成とほぼ同じであるため、同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
また、図４および図５においては単結晶の１つの断面からたとえば４つのウェハを取り出す場合について説明したが、これに限られず図６（ａ）、（ｂ）に示すように３×３に配置された９つのウェハが取り出されてもよく、ｎ×ｎに配置されたｎ2個のウェハが取り出されてもよい。
【００４４】
次に、図１に示す単結晶成長用容器１を用いた本実施の形態の化合物単結晶の製造方法について説明する。
【００４５】
図７〜図１０は、本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器１を用いた本実施の形態の化合物単結晶の製造方法を説明するための図である。図７を参照して、まず化合物単結晶の製造に必要な原料として、予め準備された種結晶３と、化合物原料４とがるつぼ１内に充填される。種結晶３はその周方向に回転しないように種結晶収容部１ａ内に収容される。また、化合物原料４としては、たとえばＧａ（ガリウム）とＡｓ（ヒ素）とが予備合成されたＧａＡｓ多結晶体が用いられ、種結晶３上に配置される。この状態で単結晶成長用容器１が図８に示すＶＢ装置２０に搬送される。
【００４６】
図８を参照して、ＶＢ装置２０のチャンバー１５内には断熱筒１４が設けられており、断熱筒１４内にはたとえば１０個の円筒形状のヒータ１３ａ〜１３ｊが配置されている。単結晶成長用容器１は、ヒータ１３ａ〜１３ｊ内に挿入されて、ステージ１１上に載置される。ステージ１１の下部には昇降軸１２が取り付けられており、これにより単結晶成長用容器１はヒータ１３ａ〜１３ｊ内で昇降可能である。
【００４７】
単結晶成長用容器１がＶＢ装置２０に設置された後、ヒータ１３ａ〜１３ｊにより加熱される。これにより、種結晶３の上半分と化合物原料４とが溶融する。この後、化合物単結晶を成長させるために上部が高温域となり下部が低温域となるように温度勾配をヒータ１３ａ〜１３ｊが生じさせる。この状態で、単結晶成長用容器１をヒータ１３ａ〜１３ｊ内で昇降軸１２により昇降運動させることにより、化合物原料中の固−液界面が種結晶３の上端部（シードエンド）から化合部原料の上端部（テールエンド）へと移行することになり、化合物原料の融液４ａが種結晶３側から凝固して化合物単結晶４ｂが成長していく。この際、結晶成長方位はたとえば＜１００＞である。これにより、図９に示すように化合物単結晶４ｂが得られる。
【００４８】
図１０（ａ）を参照して、このようにしてたとえばコーナー部がラウンド形状を有する四角柱状の化合物単結晶４ｂが得られる。この化合物単結晶４ｂが、たとえばワイヤソーなどにより成長方向Ｄに複数枚に分割される。
【００４９】
図１０（ｂ）を参照して、分割された各単結晶４ｂ1はへき開破壊により複数枚（たとえば４枚）に分割される。この際のへき開面はたとえば（０１１）面と（０−１−１）面とである。
【００５０】
図１０（ｃ）を参照して、へき開により複数枚に分割された単結晶４ｂ2は真円（またはオリエンテーションフラットなどを有する形状）にたとえば研削加工されて、図１０（ｄ）に示されるウェハ４ｂ3が得られる。
【００５１】
本実施の形態によれば、単結晶４ｂの面方位を特定できるため、図１０（ｂ）に示す単結晶４ｂ1から複数のウェハ４ｂ3を製造することが容易である。以下、そのことを説明する。
【００５２】
図１１は図１３に示す従来のるつぼ５１を用いて１つの断面から複数枚（たとえば４枚）のウェハを製造する場合の問題点について説明する図である。なお、図１３に示するつぼ５１のるつぼ上部の横断面形状が四角形状である場合を想定して説明する。
【００５３】
図１３を参照して、従来のるつぼ５１の場合、種結晶収容部５１ａ内に収容された種結晶５３はその周方向に回転する。図１１（ａ）は種結晶５３が周方向（矢印Ｃ方向）に回転した様子を示す上面図である。この場合、種結晶５３のある面方位が破線の矢印で示す向きとなるように種結晶５３を種結晶収容部５１ａ内に配置しても、種結晶５３が周方向に回転することにより、種結晶の面方位も実線で示すように回転してしまう。
【００５４】
この状態でこの種結晶５３から単結晶を成長させると、図１１（ｂ）に示すように成長した単結晶５４ｂの結晶の面方位は種結晶の面方位の向きそのままに引き継がれる。その結果、単結晶５４ｂの結晶方位も所定角度分だけ回転した状態となる。
【００５５】
このため、図１１（ｃ）に示すように単結晶をへき開面に沿って分割すると、分割後の単結晶からウェハを取り出せない場合が生じる。
【００５６】
これに対して本実施の形態では、種結晶３が種結晶収容部１ａに対して周方向に回転しないようにされている。このため、図１２（ａ）に示すように種結晶収容部１ａに収容された種結晶３の結晶方位は回転しない。よって、図１２（ｂ）に示すようにその種結晶３から成長する単結晶４ｂの結晶方位を所定の向きに特定することができる。したがって、図１２（ｃ）に示すように単結晶４ｂをへき開面に沿って分割しても、分割された各単結晶からウェハを取り出すことが可能である。
【００５７】
上記の実施の形態においては、ＧａＡｓ単結晶の製造方法について説明したが、これ以外の化合物単結晶、たとえば周期律表のＩＩまたはＩＩＩ族の元素と周期律表のＶＩまたはＶ族の元素との組合せにより生じる化合物単結晶（ＧａＰ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅなど）にも本発明は適用することができる。
【００５８】
また上記の実施の形態においては、るつぼを炉（ヒータ）に対して相対的に移動させる垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）について説明したが、本発明は、炉内多段ヒータを用いる垂直温度勾配法（ＶＧＦ法）や、垂直ゾーンメルティング法（ＶＺＭ法）に適用することもできる。
【実施例１】
【００５９】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１３に示すＢ１−Ｂ１線およびＢ２−Ｂ２線に沿う各形状が真円の従来のるつぼ５１を用いてウェハを作成した。
【００６０】
また、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面形状が図２（ｃ）に示す形状で、ＩＶ−ＩＶ線に沿う横断面形状が図４に示す形状の単結晶成長用容器１を用いてウェハを作成した。この場合、上記のるつぼ５１を用いる場合と比較して、単結晶のサイズを５％減少させながら、かつウェハ研削時の研削ロスを５％改善することができた。
【００６１】
なお、図１３に示すＢ１−Ｂ１線に沿う形状が図１１（ａ）に示す真円形状で、かつＢ２−Ｂ２線に沿う形状が図１１（ｂ）に示す略正四角形状（コーナー部はラウンド形状を有している）のるつぼ５１を用いてウェハの作成を試みたところ、図１１（ｃ）に示すようにへき開面が単結晶５４ｂに対して大幅に回転してしまい（ずれてしまい）、へき開により分割すると、所定の径のウェハを取り出すことはできなかった。
【００６２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、１つの断面から複数枚のウェハを取り出すための化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器に特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６４】
１ 単結晶成長用容器（るつぼ）、１ａ 種結晶収容部（るつぼ下部）、１ｂ テーパ部、１ｃ るつぼ上部、３ 種結晶、４ 化合物原料（ＧａＡｓ原料）、４ａ 化合物原料融液、４ｂ 化合物単結晶、１１ ステージ、１２ 昇降軸、１３ａ〜１３ｊ ヒータ、１４ 断熱筒、１５ チャンバー、２０ ＶＢ装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周期律表のＩＩまたはＩＩＩ族の元素と周期律表のＶＩまたはＶ族の元素との組合せにより生じる単結晶の化合物は、電子産業に不可欠のものである。それらの単結晶の化合物の例は、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）などである。
【０００３】
単結晶のＩＩ−ＶＩ族化合物およびＩＩＩ−Ｖ族化合物は、典型的には約１０-3〜約１０11Ω・ｃｍの広い範囲内の抵抗率を有しているため、「半導体」と呼ぶことができる。半導体の電気伝導度は、適当な不純物（ドーパント）を単結晶の物質に添加することによって変えることができる。加えられる不純物、すなわちドーパントによって、半導体はｎ型にもｐ型にもなり得る。
【０００４】
約１０7Ω・ｃｍより大きい抵抗を有するＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族の単結晶の化合物はしばしば「半絶縁性」半導体と呼ばれ、この半絶縁性半導体はしばしば「半絶縁体」と呼ばれる。
【０００５】
このような単結晶の化合物を製造する方法として、たとえば垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）や垂直温度勾配法（ＶＧＦ法）がある。
【０００６】
たとえば以下の特許文献１には、単結晶ＧａＰをＶＧＦ法で製造する方法が開示されている。図１３は、特許文献１に開示された単結晶ＧａＰを製造する方法を説明するための図である。図１３を参照して、るつぼ５１底部の種結晶収容部５１ａに種結晶５３が装填され、その種結晶５３上のるつぼ５１内部にＧａＰ原料５４が充填される。この後、昇温が行なわれて、種結晶５３の上半分とＧａＰ原料５４とが溶融される。そして、単結晶ＧａＰを成長させるために上部が高温域となり下部が低温域となるように温度勾配を生じさせた状態で、ＧａＰ原料中の固−液界面が種結晶の上端部（シードエンド）からＧａＰ原料の上端部（テールエンド）へと移行され、これによりＧａＰ原料の融液５４ａが種結晶５３側から凝固して固体単結晶５４ｂが成長する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，４０４，１７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、図１３に示されたようなるつぼ５１においては、種結晶収容部５１ａのＢ１−Ｂ１線に沿う断面（単結晶の成長方向に直交する方向の断面）の形状は真円形状であり、かつ種結晶収容部５１ａの底面は平坦な面であった。このため、種結晶収容部５１ａ内に円柱形状の種結晶５３を収容すると、種結晶５３は種結晶収容部５１ａ内で周方向に容易に回転する。
【０００９】
種結晶５３から固体単結晶５４ｂが成長する場合、種結晶５３のＢ１−Ｂ１線に沿う断面における結晶の面方位の情報は、固体単結晶５４ｂのＢ２−Ｂ２線に沿う断面（単結晶の成長方向に直交する方向の断面）の結晶の面方位にそのまま引き継がれる。
【００１０】
このため、上述したように種結晶５３が種結晶収容部５１ａ内で周方向に回転してしまうと、固体単結晶５４ｂのＢ２−Ｂ２線に沿う断面の結晶の面方位も周方向に回転してしまうため、Ｂ２−Ｂ２線に沿う断面の結晶の面方位を特定できなくなるという問題があった。
【００１１】
特に、Ｂ２−Ｂ２線に沿う１つの断面を複数個のウェハに分割する場合に、固体単結晶５４ｂのＢ２−Ｂ２線に沿う断面の結晶の面方位を特定できないと、単結晶のへき開により１つの断面を複数個のウェハ単位に分割することができなくなるという問題があった。
【００１２】
それゆえ本発明の目的は、化合物単結晶の断面における結晶の面方位を特定することができ、かつ１つの断面から複数個のウェハを切り出す場合でも単結晶のへき開により１つの断面を複数個のウェハ単位に分割することが可能な化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一の単結晶成長用容器は、種結晶と化合物原料とを単結晶成長用容器内に充填し、化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器であって、下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有し、種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有し、単結晶成長部の横断面形状は、上記コーナー部以外に仮想の正四角形に対して内側にラウンド状に窪んだ部分を有する。
【００１４】
本発明の他の単結晶成長用容器は、種結晶と化合物原料とを単結晶成長用容器内に充填し、化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器であって、下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有し、種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有し、コーナー部のラウンド形状の曲率半径Ｒ１が、１０ｍｍ≦Ｒ１≦Ｌ／２（Ｌ：採取するウェハの直径）であることを特徴とするものである。
【００１５】
上記の一および他の単結晶成長用容器において好ましくは、種結晶収容部の横断面形状が非真円形状である。
【００１６】
上記の一および他の単結晶成長用容器において好ましくは、種結晶収容部の底面が凹凸形状を有している。
【００１７】
上記の一および他の単結晶成長用容器において好ましくは、単結晶成長用容器はｐＢＮ（熱分解窒化ホウ素）からなっている。
【００１８】
本発明の化合物単結晶の製造方法は、下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有する単結晶成長用容器を準備する工程を備える。その種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有する。本発明の化合物単結晶の製造方法は、さらに、種結晶収容部内で種結晶が周方向に回転しないように種結晶を種結晶収容部内に充填し、かつ単結晶成長用容器内に化合物原料を充填する工程と、単結晶成長用容器内に充填された化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる工程とを備えている。
【００１９】
本発明における横断面形状とは、単結晶の成長方向に直交する方向の断面形状を意味する。また、単結晶の成長方向は単結晶成長用容器の上部と下部により規定される上下方向と同じである。また、本発明における周方向とは、単結晶の成長方向を中心軸として種結晶を回転させたときの回転方向である。
【００２０】
上記の化合物単結晶の製造方法において好ましくは、化合物単結晶を成長方向に複数に切断する工程と、切断された化合物単結晶をへき開により分割する工程とがさらに備えられている。
【００２１】
上記の化合物単結晶の製造方法において好ましくは、化合物単結晶はヒ化ガリウム結晶である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の化合物単結晶の製造方法およびそれに用いる単結晶成長用容器によれば、種結晶収容部は内部に種結晶を収容した場合に前記種結晶が周方向に回転できないような構成を有しているため、この種結晶収容部中に種結晶を収容すれば、種結晶が種結晶収容部内で周方向に回転することを防止することができる。このため、種結晶の面方位を位置決めして種結晶を種結晶収容部に収容すれば、その種結晶から成長する単結晶の面方位を特定することができる。
【００２３】
また、単結晶の面方位を特定することができるため、単結晶成長部の横断面形状を仮想の正四角形に沿う形状としておけば、分割後の形状がそれぞれ同等の形状（仮想に正四角形に沿う形状）となるように単結晶をへき開により分割することが可能となる。このため、それら同等の形状を有する分割後の単結晶から同等の形状（同等の径など）を有するウェハを製造することができる。
【００２４】
また、単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形の少なくともコーナー部においてラウンド形状を有するため、最終的に真円形状のウェハを形成する場合に、単結晶のコーナー部分の切捨て量が少なくなる。これにより切捨てロスが少なくなるため、化合物原料から効率良くウェハを製造することが可能となる。
【００２５】
上記の化合物単結晶の製造方法において、化合物単結晶を成長方向に複数に切断した後にへき開により分割するため、簡易な設備で分割を行なうことが可能となる。
【００２６】
上記の化合物単結晶の製造方法においては好ましくは、化合物単結晶はヒ化ガリウム結晶である。
【００２７】
上記の単結晶成長用容器においては、種結晶収容部の横断面形状が非真円形状であるため、これと相似形の横断面形状を有する種結晶を種結晶収容部に収容することで種結晶の種結晶収容部内における周方向の回転を防止することができる。
【００２８】
上記の単結晶成長用容器において好ましくは、種結晶収容部の底面が凹凸形状を有しているため、この凹凸に嵌まり込む凹凸を底面に有する種結晶をを種結晶収容部に収容することで種結晶の種結晶収容部内における周方向の回転を防止することができる。
【００２９】
上記の単結晶成長用容器においては、単結晶成長部の横断面形状は、コーナー部以外に仮想の正四角形に対して内側にラウンド状の窪んだ部分を有するため、最終的に円形のウェハを形成する場合に、単結晶の窪んだ部分の切捨て量が少なくなる。これにより切捨てロスが少なくなるため、化合物原料からさらに効率良くウェハを製造することが可能となる。
【００３０】
上記の単結晶成長用容器において好ましくは、単結晶成長用容器がｐＢＮからなっている。るつぼの構成元素によっては、酸化ホウ素や融液とるつぼが反応し、原料融液が汚染される恐れがある。したがって、酸化ホウ素や融液と反応しないるつぼの材料としてｐＢＮが最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器の構成を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面に対応する断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）のそれぞれは図１のＳ部に対応する部分の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に対応する断面図である。
【図５】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に対応する断面図であって、ラウンド形状の窪み部を有する図である。
【図６】１つの断面から３×３の配置で９個のウェハを取り出す場合の単結晶成長部の横断面形状を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた化合物単結晶の製造方法を説明するための第１工程図である。
【図８】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた化合物単結晶の製造方法を説明するための第２工程図である。
【図９】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた化合物単結晶の製造方法を説明するための第３工程図である。
【図１０】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた化合物単結晶の製造方法を説明するための第４〜７工程図である。
【図１１】図１４に示す従来のるつぼを用いて１つの断面から複数枚（たとえば４枚）のウェハを製造する場合の面方位が特定できないことを説明する図である。
【図１２】本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器を用いた場合に面方位を特定できることを説明するための図である。
【図１３】米国特許第４，４０４，１７２号に開示された単結晶ＧａＰを製造する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器の構成を示す概略断面図である。図２（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面に対応する断面図である。図３（ａ）〜（ｆ）のそれぞれは図１のＳ部に対応する部分の断面図である。図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に対応する断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｆ）のそれぞれの下側の図は上側の図の矢印Ａ方向から見た底面１ｄの様子を示している。
【００３３】
図１を参照して、本実施の形態の単結晶成長用容器（るつぼ）１は、相対的に小さい径を有するるつぼ下部１ａと、相対的に大きい径を有するるつぼ上部１ｃと、るつぼ下部１ａとるつぼ上部１ｃとを連結するテーパ部１ｂとを有している。このるつぼ上部１ｃの上端部には開口が形成されており、この開口部からるつぼ下部１ａ、テーパ部１ｂおよびるつぼ上部１ｃの内部に種結晶３、化合物原料４などを充填できるようになっている。このるつぼ１の材質はたとえばｐＢＮからなっている。
【００３４】
るつぼ下部１ａは種結晶を収容するための種結晶収容部であり、るつぼ上部１ｃは種結晶から単結晶を成長させるための単結晶成長部である。種結晶収容部１ａは内部に種結晶を収容した場合にその種結晶が周方向に回転できないような構成を有している。
【００３５】
図２を参照して、種結晶収容部１ａの横方向断面は、たとえば円形の一部が直線状に切り取られた形状（ａ）、四角形状（ｂ）、四角形状のコーナー部がラウンドした形状（ｃ）、楕円形状（ｄ）などの非真円形状を有している。これらの各形状のそれぞれは、相対的に大きい第１の径（Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ、Ｄ４ａ）の部分と相対的に小さい第２の径（Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂ、Ｄ４ｂ）の部分とを有している。これにより、種結晶収容部１ａ内に、破線で示すように種結晶収容部１ａの横方向断面形状と相似関係にある横方向断面形状を有する種結晶３を収容した場合、種結晶収容部１ａ内で種結晶３が周方向（矢印Ｃ方向）に回転することを防止することができる。
【００３６】
なお、種結晶収容部１ａの横方向断面は、上記の形状に限定されず、相対的に大きい第１の径部分と、相対的に小さい第２の径部分とを有する形状であれば、如何なる形状であってもよい。横方向断面とは、単結晶成長用容器１の上下方向Ｂに直交する方向の断面である。
【００３７】
また種結晶収容部１ａの横方向断面は真円形状を有していてもよいが、この場合には種結晶収容部１ａの底面１ｄを凹凸形状にする必要がある。図３を参照して、種結晶収容部１ａの底面１ｄは、たとえば中央が下方に突き出したＶ字形状（ａ）、中央が上方へ突き出したＶ字形状（ｂ）、直線状の凸部を有する形状（ｃ）、十字状の凸部を有する形状（ｄ）、直線状の凹部を有する形状（ｅ）、十字状の凹部を有する形状（ｆ）を有している。これにより、種結晶収容部１ａ内に、破線で示すように種結晶収容部１ａの底面の凹凸に嵌まり込む凹凸形状の底面を有する種結晶３を収容した場合、種結晶収容部１ａ内で種結晶３が周方向（矢印Ｃ方向）に回転することを防止することができる。
【００３８】
なお、種結晶収容部１ａの底面１ｄの凹凸形状はこれらの形状に限定されず、種結晶３の底面の凹凸形状が種結晶収容部１ａの底面１ｄの凹凸形状に嵌まり込むことで種結晶３の周方向の回転を防止できるものであればよい。
【００３９】
図４を参照して、単結晶成長部であるるつぼ上部１ｃの横断面形状は、仮想の正四角形Ｐに沿う直線部分を正四角形Ｐの各辺に有するとともに、ラウンド形状のコーナー部１ｃ1を有している。なお、図４は単結晶の１つの断面から複数枚（たとえば４枚）のウェハを取り出す場合を示している。
【００４０】
単結晶の１つの断面から直径Ｌの真円形状のウェハを複数枚（Ｘ枚＝ｎ2（ｎ＝１、２、３、・・・））取り出す場合には、仮想の正四角形Ｐの１辺の長さはｎ×Ｌ以上（ｎ＋１）×Ｌ以下であることが好ましい。また、このコーナー部１ｃ1のラウンド形状の曲率半径Ｒ１は１０ｍｍ≦Ｒ１≦Ｌ／２であることが好ましい。また、ウェハ間の寸法Ｗ１はたとえば２ｍｍ程度であり、ウェハとコーナーとの間隔Ｗ２もたとえば２ｍｍ程度である。
【００４１】
また、図５に示すように単結晶成長部であるるつぼ上部１ｃの横断面形状は、コーナー部１ｃ1以外に仮想の正四角形Ｐに対して内側にラウンド状に窪んだ部分１ｃ2を有することが好ましい。この窪んだ部分１ｃ2は隣合うウェハ取り出し位置の中央部に位置している。このラウンド状に窪んだ部分の曲率半径Ｒ２は０ｍｍ＜Ｒ２≦Ｌ／２であることが好ましい。また、この横断面形状は正四角形Ｐの中心線に対して線対称形状を有しており、また正四角形Ｐの中心点に対して点対称形状を有している。
【００４２】
なお、これ以外の図５の構成は上述した図４の構成とほぼ同じであるため、同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
また、図４および図５においては単結晶の１つの断面からたとえば４つのウェハを取り出す場合について説明したが、これに限られず図６（ａ）、（ｂ）に示すように３×３に配置された９つのウェハが取り出されてもよく、ｎ×ｎに配置されたｎ2個のウェハが取り出されてもよい。
【００４４】
次に、図１に示す単結晶成長用容器１を用いた本実施の形態の化合物単結晶の製造方法について説明する。
【００４５】
図７〜図１０は、本発明の一実施の形態における単結晶成長用容器１を用いた本実施の形態の化合物単結晶の製造方法を説明するための図である。図７を参照して、まず化合物単結晶の製造に必要な原料として、予め準備された種結晶３と、化合物原料４とがるつぼ１内に充填される。種結晶３はその周方向に回転しないように種結晶収容部１ａ内に収容される。また、化合物原料４としては、たとえばＧａ（ガリウム）とＡｓ（ヒ素）とが予備合成されたＧａＡｓ多結晶体が用いられ、種結晶３上に配置される。この状態で単結晶成長用容器１が図８に示すＶＢ装置２０に搬送される。
【００４６】
図８を参照して、ＶＢ装置２０のチャンバー１５内には断熱筒１４が設けられており、断熱筒１４内にはたとえば１０個の円筒形状のヒータ１３ａ〜１３ｊが配置されている。単結晶成長用容器１は、ヒータ１３ａ〜１３ｊ内に挿入されて、ステージ１１上に載置される。ステージ１１の下部には昇降軸１２が取り付けられており、これにより単結晶成長用容器１はヒータ１３ａ〜１３ｊ内で昇降可能である。
【００４７】
単結晶成長用容器１がＶＢ装置２０に設置された後、ヒータ１３ａ〜１３ｊにより加熱される。これにより、種結晶３の上半分と化合物原料４とが溶融する。この後、化合物単結晶を成長させるために上部が高温域となり下部が低温域となるように温度勾配をヒータ１３ａ〜１３ｊが生じさせる。この状態で、単結晶成長用容器１をヒータ１３ａ〜１３ｊ内で昇降軸１２により昇降運動させることにより、化合物原料中の固−液界面が種結晶３の上端部（シードエンド）から化合部原料の上端部（テールエンド）へと移行することになり、化合物原料の融液４ａが種結晶３側から凝固して化合物単結晶４ｂが成長していく。この際、結晶成長方位はたとえば＜１００＞である。これにより、図９に示すように化合物単結晶４ｂが得られる。
【００４８】
図１０（ａ）を参照して、このようにしてたとえばコーナー部がラウンド形状を有する四角柱状の化合物単結晶４ｂが得られる。この化合物単結晶４ｂが、たとえばワイヤソーなどにより成長方向Ｄに複数枚に分割される。
【００４９】
図１０（ｂ）を参照して、分割された各単結晶４ｂ1はへき開破壊により複数枚（たとえば４枚）に分割される。この際のへき開面はたとえば（０１１）面と（０−１−１）面とである。
【００５０】
図１０（ｃ）を参照して、へき開により複数枚に分割された単結晶４ｂ2は真円（またはオリエンテーションフラットなどを有する形状）にたとえば研削加工されて、図１０（ｄ）に示されるウェハ４ｂ3が得られる。
【００５１】
本実施の形態によれば、単結晶４ｂの面方位を特定できるため、図１０（ｂ）に示す単結晶４ｂ1から複数のウェハ４ｂ3を製造することが容易である。以下、そのことを説明する。
【００５２】
図１１は図１３に示す従来のるつぼ５１を用いて１つの断面から複数枚（たとえば４枚）のウェハを製造する場合の問題点について説明する図である。なお、図１３に示するつぼ５１のるつぼ上部の横断面形状が四角形状である場合を想定して説明する。
【００５３】
図１３を参照して、従来のるつぼ５１の場合、種結晶収容部５１ａ内に収容された種結晶５３はその周方向に回転する。図１１（ａ）は種結晶５３が周方向（矢印Ｃ方向）に回転した様子を示す上面図である。この場合、種結晶５３のある面方位が破線の矢印で示す向きとなるように種結晶５３を種結晶収容部５１ａ内に配置しても、種結晶５３が周方向に回転することにより、種結晶の面方位も実線で示すように回転してしまう。
【００５４】
この状態でこの種結晶５３から単結晶を成長させると、図１１（ｂ）に示すように成長した単結晶５４ｂの結晶の面方位は種結晶の面方位の向きそのままに引き継がれる。その結果、単結晶５４ｂの結晶方位も所定角度分だけ回転した状態となる。
【００５５】
このため、図１１（ｃ）に示すように単結晶をへき開面に沿って分割すると、分割後の単結晶からウェハを取り出せない場合が生じる。
【００５６】
これに対して本実施の形態では、種結晶３が種結晶収容部１ａに対して周方向に回転しないようにされている。このため、図１２（ａ）に示すように種結晶収容部１ａに収容された種結晶３の結晶方位は回転しない。よって、図１２（ｂ）に示すようにその種結晶３から成長する単結晶４ｂの結晶方位を所定の向きに特定することができる。したがって、図１２（ｃ）に示すように単結晶４ｂをへき開面に沿って分割しても、分割された各単結晶からウェハを取り出すことが可能である。
【００５７】
上記の実施の形態においては、ＧａＡｓ単結晶の製造方法について説明したが、これ以外の化合物単結晶、たとえば周期律表のＩＩまたはＩＩＩ族の元素と周期律表のＶＩまたはＶ族の元素との組合せにより生じる化合物単結晶（ＧａＰ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅなど）にも本発明は適用することができる。
【００５８】
また上記の実施の形態においては、るつぼを炉（ヒータ）に対して相対的に移動させる垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）について説明したが、本発明は、炉内多段ヒータを用いる垂直温度勾配法（ＶＧＦ法）や、垂直ゾーンメルティング法（ＶＺＭ法）に適用することもできる。
【実施例１】
【００５９】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１３に示すＢ１−Ｂ１線およびＢ２−Ｂ２線に沿う各形状が真円の従来のるつぼ５１を用いてウェハを作成した。
【００６０】
また、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面形状が図２（ｃ）に示す形状で、ＩＶ−ＩＶ線に沿う横断面形状が図４に示す形状の単結晶成長用容器１を用いてウェハを作成した。この場合、上記のるつぼ５１を用いる場合と比較して、単結晶のサイズを５％減少させながら、かつウェハ研削時の研削ロスを５％改善することができた。
【００６１】
なお、図１３に示すＢ１−Ｂ１線に沿う形状が図１１（ａ）に示す真円形状で、かつＢ２−Ｂ２線に沿う形状が図１１（ｂ）に示す略正四角形状（コーナー部はラウンド形状を有している）のるつぼ５１を用いてウェハの作成を試みたところ、図１１（ｃ）に示すようにへき開面が単結晶５４ｂに対して大幅に回転してしまい（ずれてしまい）、へき開により分割すると、所定の径のウェハを取り出すことはできなかった。
【００６２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、１つの断面から複数枚のウェハを取り出すための化合物単結晶の製造方法に用いられる単結晶成長用容器に特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６４】
１ 単結晶成長用容器（るつぼ）、１ａ 種結晶収容部（るつぼ下部）、１ｂ テーパ部、１ｃ るつぼ上部、３ 種結晶、４ 化合物原料（ＧａＡｓ原料）、４ａ 化合物原料融液、４ｂ 化合物単結晶、１１ ステージ、１２ 昇降軸、１３ａ〜１３ｊ ヒータ、１４ 断熱筒、１５ チャンバー、２０ ＶＢ装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種結晶と化合物原料とを単結晶成長用容器内に充填し、前記化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法に用いられる前記単結晶成長用容器であって、
下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有し、前記種結晶収容部は内部に前記種結晶を収容した場合に前記種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ前記単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を前記正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有し、前記単結晶成長部の横断面形状は、前記コーナー部以外に前記仮想の正四角形に対して内側にラウンド状に窪んだ部分を有する、単結晶成長用容器。
【請求項２】
種結晶と化合物原料とを単結晶成長用容器内に充填し、前記化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法に用いられる前記単結晶成長用容器であって、
下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有し、前記種結晶収容部は内部に前記種結晶を収容した場合に前記種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ前記単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を前記正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有し、前記コーナー部のラウンド形状の曲率半径Ｒ１を、１０ｍｍ≦Ｒ１≦Ｌ／２（Ｌ：採取するウェハの直径）とすることを特徴とする、単結晶成長用容器。
【請求項３】
前記種結晶収容部の横断面形状が非真円形状であることを特徴とする、請求項１または２に記載の単結晶成長用容器。
【請求項４】
前記種結晶収容部の底面が凹凸形状を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の単結晶成長用容器。
【請求項５】
前記単結晶成長用容器はｐＢＮからなっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の単結晶成長用容器。
【請求項１】
種結晶と化合物原料とを単結晶成長用容器内に充填し、前記化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法に用いられる前記単結晶成長用容器であって、
下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有し、前記種結晶収容部は内部に前記種結晶を収容した場合に前記種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ前記単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を前記正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有し、前記単結晶成長部の横断面形状は、前記コーナー部以外に前記仮想の正四角形に対して内側にラウンド状に窪んだ部分を有する、単結晶成長用容器。
【請求項２】
種結晶と化合物原料とを単結晶成長用容器内に充填し、前記化合物原料を加熱溶融した後に固化して化合物単結晶を成長させる化合物単結晶の製造方法に用いられる前記単結晶成長用容器であって、
下部に種結晶収容部を有し、上部に単結晶成長部を有し、前記種結晶収容部は内部に前記種結晶を収容した場合に前記種結晶が周方向に回転できないような構成を有し、かつ前記単結晶成長部の横断面形状が仮想の正四角形に沿う直線部分を前記正四角形の各辺に有するとともにラウンド形状のコーナー部を有し、前記コーナー部のラウンド形状の曲率半径Ｒ１を、１０ｍｍ≦Ｒ１≦Ｌ／２（Ｌ：採取するウェハの直径）とすることを特徴とする、単結晶成長用容器。
【請求項３】
前記種結晶収容部の横断面形状が非真円形状であることを特徴とする、請求項１または２に記載の単結晶成長用容器。
【請求項４】
前記種結晶収容部の底面が凹凸形状を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の単結晶成長用容器。
【請求項５】
前記単結晶成長用容器はｐＢＮからなっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の単結晶成長用容器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１３２５５３（Ｐ２０１０−１３２５５３Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６７１２（Ｐ２０１０−１６７１２）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【分割の表示】特願２００４−１２４５３６（Ｐ２００４−１２４５３６）の分割
【原出願日】平成１６年４月２０日（２００４．４．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【分割の表示】特願２００４−１２４５３６（Ｐ２００４−１２４５３６）の分割
【原出願日】平成１６年４月２０日（２００４．４．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]