[发明专利]用于晶体生长的热分解氮化硼容器和使用该容器的半导体晶体生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于晶体生长的热分解氮化硼容器和使用该容器的用于生长半导体晶体的方法。具体地，本发明涉及用于生长以下晶体的热分解氮化硼容器：第III-V族化合物半导体晶体，例如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、砷化铟（InAs）和磷化镓（GaP）；第II-VI族化合物半导体晶体，例如碲化镉（CdTe）、硒化锌（ZeSe）和硫化锌（ZnS）；和第IV族半导体晶体，例如锗（Ge）、硅（Si）和锗硅（GeSi）。

背景技术

通过立式晶舟法（vertical boat method）例如垂直布里奇曼法（VB法）和垂直梯度凝固法（VGF法）来生长半导体晶体，尤其是第III-V族化合物半导体晶体，例如GaAs和InP。

例如，专利文献1公开了用于通过立式晶舟法生长单晶的坩埚。所述坩埚被构造成在热分解氮化硼容器下部的直径增大部分的横向横截面形状具有包括直线的两重或三重点对称，并且该容器的柱体部分的横向横截面形状为圆形。

同时，专利文献2公开了如下的坩埚，该坩埚被构成使得该坩埚内表面的周缘在所生长单晶的顶部处或其附近具有较大的直径。该坩埚是如下的氮化硼坩埚：其在主要部分（主体部分）上具有0.02至0.04英寸的缩进，所述主要部分具有2英寸的内径和8英寸的长度。

同时，专利文献3公开了通过使用热分解氮化硼容器的生长方法例如垂直布里奇曼法或水平布里奇曼法来制造化合物半导体单晶的方法，其中将密度为2.0g/cm³或更高的由热分解氮化硼制成的坩埚用作生长容器，并且使用了液体密封剂。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本特开平09-110575号公报

专利文献2：日本特开平02-188486号公报

专利文献3：日本特开平11-199362号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

希望待切割成圆形晶片的半导体晶体的外圆周不是椭圆形的，而是正圆形的。当与正圆的偏差度增大时，出现了其中半导体晶体的外径变得小于目标产品的外径的缺陷。当通过上述的立式晶舟法来制造半导体晶体时，半导体晶体的外径变成大约等于热分解氮化硼容器的内径。因此，希望热分解氮化硼容器的内圆周尽可能接近正圆。另外，半导体晶体的外径已从4英寸增大至6英寸，并且希望进一步增大。

而且，重复使用热分解氮化硼容器在费用方面是有利的。然而，所述容器的重复使用引起了破损，例如内表面及其附近处的剥离，并由此使容器变形。因此，需要即使重复使用也不变形的热分解氮化硼容器。

然而发现，如果增大专利文献1中的坩埚的直径，则所述坩埚的圆周由于内应变等的影响而偏离正圆并变成椭圆。另外发现，重复使用使得该变形增大。关于专利文献2中的坩埚，重复使用使得该坩埚的变形增大，并且横截面形状极大地偏离正圆，由此使得晶体的外径变得小于目标产品的直径。据知坩埚该极大变形由以下原因引起：所述缩进的位置和尺寸、坩埚的厚度以及热分解氮化硼的比重不合适。然而，专利文献2没有描述所述缩进的位置、坩埚的厚度以及热分解氮化硼的比重，而且也没有公开或暗示坩埚通过重复使用而变形。另外发现，如果增大专利文献3中的由具有如此高比重的热分解氮化硼制成的坩埚的直径，则难以将坩埚的横截面形状保持为正圆。尤其是，发现重复使用使得变形显著地增大。

本发明的目的是提供一种热分解氮化硼容器：即使当该热分解氮化硼容器的直径增大时，该热分解氮化硼容器的横截面形状仍可保持为正圆。本发明的另一目的是提供不易通过重复使用而变形的热分解氮化硼容器。因为通过使用本发明的热分解碳化硼容器制造的半导体晶体的外圆周是大体上的正圆，能够避免晶体的外径变得小于目标产品的外径的缺陷。

解决技术问题的方案

本发明人为解决上述问题已进行了努力研究，结果已发现了如下的热分解氮化硼容器。本发明的热分解氮化硼容器是用于如下晶体生长方法的热分解氮化硼容器：在该方法中，保持在纵向容器中的原料熔液从容器的底部向着容器的开口发生固化。所述热分解氮化硼容器包括：直径恒定部分，其横截面的面积基本恒定；和台阶部分，其被设置在与开口分开的预定位置处，并且容器的内径或外径在台阶部分处发生变化。当面积与直径恒定部分的内横截面面积相同的正圆的直径为D，并且从开口到台阶部分的上端的距离为x时，满足条件：D≥54mm和x≥5mm。