[发明专利]立式晶舟法的结晶制造装置和结晶制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用立式晶舟法的掺杂Si的GaAs单晶的制造装置和制造方法。

背景技术

立式布里奇曼法等的立式晶舟法是如下的结晶生长方法，从预先设置于坩埚底部的晶种开始结晶的生长，逐渐向上方进行收容于坩埚的原料熔液的结晶化，最终使原料熔液全部结晶化。立式晶舟法中，与提升法相比能够在小的温度梯度下使结晶生长，因此，能够得到错位等结晶缺陷少的单晶。

在该结晶的生长中，防止原料成分从原料熔液中离解、分解而挥发的方式大致分为两种。一种是将坩埚设置在生长炉腔室（压力容器）内并使液体密封剂浮在原料熔液的液面上进行覆盖的方式，另一种是用更大容量的安瓿覆盖坩埚整体的安瓿封入方式。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2677859号公报

专利文献2：日本特许第4154773号公报

在使掺杂Si的GaAs单晶生长的情况下，随着该结晶生长，存在作为掺杂剂原料的Si偏析（原料熔液中的Si浓度增高）、GaAs结晶中的Si浓度从晶种侧向结晶尾部变得不均匀而逐渐增加的问题。Si浓度增加意味着结晶中的N型载流子浓度也增加。GaAs结晶的载流子浓度的范围受其用途的限制，因此，需要将载流子浓度控制在规定范围内。

作为该问题的对策，考虑在结晶生长中追加能够吸除原料熔液中的Si的B₂O₃而使Si浓度降低的对策。

此时，在前者的方式中，坩埚的上部在生长炉腔室内开放，因此，即使在结晶的生长中，也能够比较容易地向坩埚内追加B₂O₃（例如，参照专利文献1或2）。

但是，在后者的方式中，由于坩埚整体被安瓿覆盖，因此难以在结晶的生长中向坩埚内重新追加能够吸除的B₂O₃。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种立式晶舟法的结晶制造装置和结晶制造方法，在掺杂Si的GaAs单晶生长中，采用安瓿封入方式，在结晶的生长中在任意的时刻向坩埚内追加作为吸除Si的材料的B₂O₃，因此可以制造能够控制结晶中的Si浓度、并且尺寸比现有技术长、长度方向的载流子浓度稳定的掺杂Si的GaAs单晶。

为了实现该目的而完成的本发明提供一种立式晶舟法的结晶制造装置，其具备：收容原料的坩埚；将所述坩埚的封入的安瓿；和设置于所述安瓿的周围、将所述原料加热的结晶生长用加热器，利用所述结晶生长用加热器使所述原料熔融制成原料熔液，并且控制所述原料熔液的温度，在所述坩埚内从其下方向上方使结晶生长，在所述坩埚内含有作为所述原料的GaAs和作为掺杂剂的Si，具备：设置于所述安瓿内与所述原料不同位置的作为追加原料的追加B₂O₃；和将所述追加B₂O₃与所述原料独立地加热的B₂O₃追加用加热器，在所述结晶的生长中，利用所述B₂O₃追加用加热器控制所述追加B₂O₃的温度，使所述追加B₂O₃的至少一部分熔融并且供给到所述坩埚内。

可以进一步具备设置于所述安瓿内所述坩埚的上部、收容所述追加B₂O₃的追加B₂O₃用容器，在所述追加B₂O₃用容器的底部形成有追加口，所述追加B₂O₃从所述追加口供给到所述坩埚内。

所述追加B₂O₃用容器的材质可以为PBN，所述追加口的大小可以为0.3～1mm。

所述追加口可以形成于偏离所述坩埚的中心轴的位置。

所述追加口可以预先被由熔点比所述追加B₂O₃高的其它材料形成的盖堵塞，在所述GaAs结晶的生长中，利用所述B₂O₃追加用加热器使所述盖熔融，使所述追加口开放，将所述追加B₂O₃供给到所述坩埚内。

所述盖可以形成为板状，以堵塞所述追加口的方式收容于所述追加B₂O₃用容器内。