【事件の表示】
　特許第３２５０４０９号「縦型結晶成長方法およびそれに使用される結晶成長容器」の請求項１ないし４に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２５０４０９号の請求項に係る特許を維持する。
【理　由】
　
１．手続の経緯
　
　本件特許第３２５０４０９号の発明は、平成７年３月３１日に出願されたものであって、平成１３年１１月１６日に特許の設定登録がなされ、その後、北垣哲郎及び森田昭司より、本件請求項１〜４に係る発明の特許につき、特許異議の申立がなされ、これに基づいて、取消理由通知がなされ、特許権者よりその指定期間内である平成１４年１２月２７日に明細書の訂正請求がなされたものである。
　
　
２．訂正の適否
　
２−１．訂正事項
　
　本件明細書につき、訂正請求書に添付された訂正明細書に記載されるとおりの、次の訂正を求めるものである。
　
　請求項１及び請求項４を削除し、請求項２及び請求項３を次のとおりに訂正する。
　
「【請求項１】容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で３倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させ、さらに結晶の断面形状が略一定の形状となっている部分の上端に相当する容器の部位で４倍以上となるように下方より徐々に増加させたことを特徴とする縦型結晶成長方法。
【請求項２】容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で１／３倍以下となるように下方より徐々に配向度を低下させ、さらに結晶の断面形状が略一定の形状となっている部分の上端に相当する容器の部位で１／４倍以下となるように下方より徐々に低下させたことを特徴とする縦型結晶成長方法。」
　
２−２．訂正の適否の判断
　
　訂正事項は、特許明細書の特許請求の範囲の請求項１〜４のうち、もとの請求項１及び４を削除し、これに伴なって請求項２〜３の項数を繰り上げて訂正後の請求項１〜２とするものである。そして、請求項の記載方法を引用形式から独立形式に改めることから、「上記配向度」（訂正前の請求項２及び３）とあるのを、「容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度」とそれぞれ訂正するものである。
　従って、この訂正は、特許請求の範囲の減縮と不明りょうな記載の釈明とを目的とするものであり、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
　
２−３．訂正の適否の結論
　
　よって、上記訂正請求は特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、及び第２項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
　
３．本件発明
　
　訂正後の本件特許第３２５０４０９号の請求項１〜２に係る発明は、上記するように訂正請求がなされ、その請求どおり訂正された明細書の特許請求の範囲の請求項１〜２に記載される次のとおりのものである。
　
　【請求項１】容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で３倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させ、さらに結晶の断面形状が略一定の形状となっている部分の上端に相当する容器の部位で４倍以上となるように下方より徐々に増加させたことを特徴とする縦型結晶成長方法。
　
　【請求項２】容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で１／３倍以下となるように下方より徐々に配向度を低下させ、さらに結晶の断面形状が略一定の形状となっている部分の上端に相当する容器の部位で１／４倍以下となるように下方より徐々に低下させたことを特徴とする縦型結晶成長方法。
　
　
４．特許異議申立の概要
　
４−１．
　特許異議申立人北垣哲郎は、概略、以下４−１−１〜４−１−４のような主張をしている。
　
４−１−１．（理由１−１）
　本件請求項１に係る発明は、「容器の製法等を特定しているのみであって、結晶成長方法を特定していない」、また「上下方向でどのように漸次異なっているのか不明である」、更には「本件明細書中には、請求項１に規定される範囲内であるにもかかわらず、効果を奏しない比較例が記載されている」。したがって請求項１に係る発明の特許は、特許法第３６条を満たしていない特許出願に対してなされたものである。
　
４−１−２．（理由１−２）
　本件請求項２〜３に係る発明は、「容器の製法等を特定しているのみであって、結晶成長方法を特定していない」。したがって請求項２〜３に係る発明の特許は、特許法第３６条を満たしていない特許出願に対してなされたものである。
　
４−１−３．（理由１−３）
　本件請求項４に係る発明は、「上下方向でどのように漸次異なっているのか不明である」、また「本件明細書中には、請求項４に規定される範囲内であるにもかかわらず、効果を奏しない比較例が記載されている」。したがって請求項４に係る発明の特許は、特許法第３６条を満たしていない特許出願に対してなされたものである。
　
４−１−４．（理由１−４）
　本件請求項１及び請求項４に係る発明は、「所期の目標を達成できないものを含む」ものであるから、特許法第２９条第１項柱書きの規定により特許を受けることができないものである。
　
４−２．
　特許異議申立人森田昭司は、証拠として、甲第１号証（特開昭６４−４５８００号公報）、甲第２号証（特開平６−１２２５０４号公報）、甲第３号証（特開平３−１２２０９７号公報）を引用して、概略、以下４−２−１〜４−２−４のような主張をしている。
　
４−２−１．（理由２−１）
　本件請求項１及び請求項４に係る発明は、本件発明の目的を達し得ないものを含むから、特許を受けようとする発明が明確に規定されていないと云え、したがって特許法第３６条第６項第２号に違反する。
　
４−２−２．（理由２−２）
　本件の詳細な説明の段落【００２８】〜【００３１】には矛盾する説明が含まれており、「下部の中心部への熱流を増大させる」ために下方より徐々に配向度を増加するのか、減少さるのかが不明瞭であるから、当業者が実施をすることができる程度に明確かつ十分に記載されておらず、特許法第３６条第４項に違反する。
　
４−２−３．（理由２−３）
　本件請求項１及び請求項４に係る発明は、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明に基づき、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項に該当し、特許を受けることができない。
　
４−２−４．（理由２−４）
　本件請求項２及び請求項３に係る発明は、その配向度の数値限定に技術的な意義はないから、本件請求項１に係る発明（理由２−３）と同様に、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明に基づき、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項に該当し、特許を受けることができない。
　
　
５．異議申立に対する当審の判断
　
　特許異議申立人の上記（理由１−１）、（理由１−３）、（理由１−４）、（理由２−１）、（理由２−３）に関する主張は、請求項１及び請求項４が訂正によって削除されたことにより、結果的に成り立たなくなっったものである。したがって、以下、その他の上記（理由１−２）、（理由２−２）、（理由２−４）に関する主張につき判断する。
　
５−１．（理由１−２）について
　訂正後の請求項１〜２に係る発明は、訂正後の請求項１〜請求項２で規定する容器内で結晶成長を行うものであるから、結晶方法を特定していると云える。
　したがって、訂正後の請求項１〜２に係る発明の特許は、特許法第３６条を満たしていない特許出願に対してなされたものであるとは云えない。
　
５−２．（理由２−２）について
　本件詳細な説明の段落【００２８】〜【００３１】の記載は、本件縦型結晶成長方法において用いられる容器として、「配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で３倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させ、さらに結晶の断面形状が略一定の形状となっている部分の上端に相当する容器の部位で４倍以上となるように下方より徐々に増加させた」場合と、「配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で１／３倍以下となるように下方より徐々に配向度を低下させ、さらに結晶の断面形状が略一定となる部分の上端に相当する容器の部位で１／４倍以下となるように徐々に低下させた」場合の、双方について共に好ましい旨を開示しており、また、どちらの場合についても効果が得られるということは、段落【００４０】、【００４１】の表１〜２において単結晶化率が１００％となっていることからも明らかである。
　したがって、当業者が実施をすることができる程度に明確かつ十分に記載されていないとは云えない。
　
５−３．（理由２−４）について
　訂正後の請求項１〜２に係る発明において限定されている配向度は、上記５−２において述べたとおり技術的意義を有するものである。
　そして、甲第１号証〜甲第３号証には、「配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で３倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させ、さらに結晶の断面形状が略一定の形状となっている部分の上端に相当する容器の部位で４倍以上となるように下方より徐々に増加させた」容器を用いること、または、「配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で１／３倍以下となるように下方より徐々に配向度を低下させ、さらに結晶の断面形状が略一定となる部分の上端に相当する容器の部位で１／４倍以下となるように徐々に低下させた」容器を用いることを示唆する記載はない。
　したがって、訂正後の請求項１〜２に係る発明は、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明に基づき、当業者が容易に発明をすることができたものであるとは云えない。
　
　
６.まとめ
　
　特許異議申立の理由及び証拠によっては、訂正後の本件請求項１〜２に係る発明の特許を取り消すことができない。
また、他に訂正後の本件請求項１〜２に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年５月１４日（２００３．５．１４）
【訂正の要旨】
　ａ　特許請求の範囲の請求項１−４において、特許請求の範囲の減縮を目的として、もとの請求項１，４を削除し、以下項数を繰り上げ「１，２」と訂正する（請求項対応表参照）。
　ｂ　７　請求の理由（３）ａにおいて訂正した訂正後の請求項１「上記配向度」を「容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度」と訂正する。
　ｃ　７　請求の理由（３）ａにおいて訂正した訂正後の請求項２「上記配向度」を「容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
縦型結晶成長方法およびそれに使用される結晶成長容器
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度を
、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で３倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させ、さらに結晶の断面形状が略一定の形状となっている部分の上端に相当する容器の部位で４倍以上となるように下方より徐々に増加させた
　【請求項２】　
容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、上記容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、上記容器の配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の
１／３倍以下
低下
１／４倍以下
低下させたことを特徴とする
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】本発明は、縦型結晶成長方法およびそれに使用される結晶成長容器に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】近年、集積回路の需要の増加に伴い、化合物半導体デバイスの需要も増加している。化合物半導体デバイスを製造する上で化合物半導体の結晶が不可欠である。化合物半導体の結晶を製造する方法として縦型ブリッジマン法や縦型徐冷法が挙げられる。
　【０００３】これらの方法の特徴として定形の結晶、特に円柱状の単結晶が比較的小型の設備で作製できること、結晶成長が容易であることから、半導体製造産業分野や学術研究分野で古くから広く行われている。例えば、発光ダイオード、レーザダイオード、電界効果トランジスタ、集積回路等の工業上重要な製品に使用されるＧａＡｓ結晶もこの製法で作られている。
　【０００４】縦型成長法は、容器（ルツボ）内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積（径、あるいは幅）を増加させた後断面形状が略一定となるように下方より固化させる容器内での成長法である。
　【０００５】この方法では、容器に供される材料として耐熱性、成形性、目的とする結晶材料との反応性の観点から、結晶に応じて石英ガラス、窒化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ、白金などが使用されている。このうち窒化ホウ素からなるルツボでは、気相成長法により作製されるｐＢＮ（パイロリティックＢＮ）ルツボがＧａＡｓやＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体やＺｎＳｅやＺｎＳ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶の縦型成長用に使用されている。このルツボは、高純度の三塩化ホウ素ガスや三フッ化物ホウ素ガスと同じく高純度のアンモニアガスとの直接反応により精製されるため高純度であり、また薄膜が密に配向した構造となっていることから肉薄の割りに機械的な強度が高いなどの特徴を有している。このためルツボとの反応性の小さい高純度結晶の製造に使用されている。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】ところで上述した材料の結晶成長にｐＢＮルツボを使用する場合、最大の隘路は単結晶の成長にある。前述した結晶は、その多くが臨界剪断応力が小さいため結晶欠陥である転位が発生しやすい。そのため転位の集積により多結晶化しやすい。また、積層欠陥エネルギーが小さいため双晶が発生しやすいなど、単結晶化が極めて難しい。これらの問題を解決するには、容器を収容する炉内の温度分布の調整が必要である。そのため、固液界面形状を成長方向にやや突き出した凸形状になるように融液の熱流を制御することが行われている。
　【０００７】しかし、固液界面形状は成長中に多種多様な変化をするため、融液の熱流を制御するだけでは不十分である。すなわち、結晶に接しているルツボ材を介した熱流の制御を行うことが必要である。
　【０００８】ｐＢＮルツボは結晶軸のｃ軸（ルツボの面の長さ方向に平行な軸）と、ａ軸（ルツボの面の厚さ方向の軸）の熱伝導度ではｃ軸の方が大きいという特異性を持ちながらも、従来はあまりルツボ材による結晶の温度分布への影響については、縦型成長法の結晶成長では殆ど検討されていなかった。それは、一般にｐＢＮルツボは１ｍｍ程度の厚さしかなく、その程度では巨視的、微視的な熱流の変化は小さいと考えられてきたためである。
　【０００９】従来はｐＢＮルツボの開発に関しては、単結晶を阻害するもうひとつの要因であるルツボと結晶の「ぬれ」の改善が注力されていた。ぬれ性は高価なルツボの寿命を左右する重要な要因でもある。「ぬれ」の改善ではルツボ内壁の処理方法や内面の微細構造に関する発明がなされている。
　【００１０】ルツボ特性に関しては、引上法による結晶成長においてルツボ材の特性に関する発明がなされている、縦型成長法を同じく単結晶を得る目的の成長法ではあるが熱流の挙動が両者では全く異なるため参考とはならない。すなわち、引上法では融液を収容することを目的としてルツボが使用されるが、縦型成長法では結晶成長容器としてルツボが使用される点が大きな相違点である。また、縦型成長法において、熱流制御の目的でルツボの厚さや形状を変化させる方法が多く発明されているが、特殊な製造法を必要とするかあるいは副次的な加工が必要になる程経済性の点で大きな欠点を有する。
　【００１１】したがって、縦型成長法に特有な熱流を制御するための新たな特性を有するルツボの開発が必要である。
　【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、単結晶成長に最適な縦型結晶成長方法およびそれに使用される結晶成長容器を提供することにある。
　【００１３】
　【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明の縦型結晶成長方法は、容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長方法において、容器を窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、容器の配向度を上下方向で漸次異ならせたものである。
　【００１４】本発明は上記構成に加え、配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で３倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させ、さらに結晶の断面形状が略一定の形状となっている部分の上端に相当する容器の部位で４倍以上となるように下方より徐々に増加させたものである。
　【００１５】本発明は上記構成に加え、配向度を、種結晶と結晶本体とが接触する部位に相当する容器下部の配向度を１とした場合に、結晶の断面形状が略一定となる部位の下端に相当する容器の部位で１／３倍以下となるように下方より徐々に配向度を低下させ、さらに結晶の断面形状が略一定となる部分の上端に相当する容器の部位で１／４倍以下となるように徐々に低下させたものである。
　【００１６】本発明の結晶成長容器は、容器内に収容された結晶融液を融液下方に配した種結晶から徐々に断面積を増加させた後略その断面形状が一定となるように下方より固化させる縦型結晶成長に用いる結晶成長容器において、種結晶を収容する種結晶収容部と、この種結晶収容部から徐々に上方に断面積が増加するように形成された肩部と、肩部の上方にその断面形状が一定となるように形成された胴部とからなり、窒化ホウ素を主組成として配向度を上下方向で漸次異ならせたものである。
　【００１７】
　【作用】ルツボの特性と縦型成長法での結晶成長の単結晶化の相関について研究したところ、ルツボの配向度と単結晶化率との間に相関があることを発見し、本発明に至った。すなわち、ルツボの配向度を、ルツボ下部から上部にかけて徐々に高配向度となるようにするか、あるいは徐々に低高配度となるようにすると、極めて単結晶化率が高くなる傾向をもち、さらに配向度分布を形状に合わせて規定することで略完全に再現性よく単結晶が得られることを見出した。
　【００１８】ｐＢＮルツボの配向度は、作製中の炉内温度分布、原料ガスの流量、ルツボ薄膜の成長速度などを制御することにより変化させることができ、Ｘ線回折法で測定される。測定は、まずａ軸とｃ軸とについて結晶の回折面の（００２）面の回折強度と（１００）面のＸ線回折強度とを測定し、その強度比を求める。ａ軸方向の強度比を（Ｉ００２／Ｉ１００）ａとし、ｃ軸方向の強度比を（Ｉ００２／Ｉ１００）ａとすると、配向度は｛（Ｉ００２／Ｉ１００）ａ／（Ｉ００２／Ｉ１００）ｃ｝で定義される。
　【００１９】縦型成長法に供されるｐＢＮルツボは、一般に図２に示すような形状を有している。ルツボ下部に種結晶を収容する円柱状の「種結晶収容部」があり、その上部に徐々に幅の広がった結晶の「肩部」に相当する部分があり、さらにその上部の結晶の製品ウエハを採取できる略一定形状の「胴部」からなる。「肩部」は円柱状の結晶では円錘、多角形結晶ではなだらかに幅を広げる形状をしており、「胴部」は円柱状の結晶では一定径、多角結晶では一定幅となっている。「種結晶収容部」は一体化しているものと、最下端を開放させキャップをはめるものとがある。
　【００２０】本発明ではｐＢＮルツボの「肩部」の下端より上部へ徐々に配向度を増加させるか、あるいは減少させ、さらに「胴部」においても下端より上部へ徐々に配向度を増加させるか、あるいは減少させる構造とすることに特徴がある。
　【００２１】配向度は、種結晶と「肩部」の接点位置に相当する部位の容器下部の配向度を「１」とした場合に、「胴部」の下端に相当する容器の部位において３倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させ、さらに結晶が略一定の形状になっている部分の上端に相当する容器の部位では４倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させることにより形成されるか、あるいは「胴部」の下端に相当する容器の部位において１／３倍以下となるように下方より徐々に配向度を減少させ、さらに結晶が略一定の形状になっている部分の上端に相当する容器の部位では１／４倍以下となるように下方より徐々に配向度を減少させることにより形成される。
　【００２２】通常、上述した定義に基づいて測定された配向度は、通常は基準位置で１０〜２０（４０〜８０）の値となる。従って「肩部」終端で３０〜６０以上（１３〜２７以下）となり、「胴部」終端では４０〜８０（１０〜２０以下）となるが、数値そのものを制限するものではなく、基準位置に対する比の値および下方より徐々に高配向度（低配向度）となる分布を満たすことが要件である。
　【００２３】ｐＢＮルツボは、一般に高純度の三塩化ホウ素ガスや三フッ化ホウ素と、同じく高純度のアンモニアガスとの直接反応により精製されるが、特にその原料ガス、製法を規定するものではなく、得られたルツボの配向度のみを規定する。
　【００２４】種結晶収容部の配向度は、下部から順に高配向度となるか、あるいは下部から順に低配向度となることが好ましいが、特に限定されるものではない。
　【００２５】単結晶成長において重要な点は、いかにすれば固液界面を理想形状の成長方向に凸−縦型成長法では上方に凸−の形状にすることができるかということである。固液界面形状は、融液内の等温線を意味し、熱流は等温線に垂直に流れることから、縦型成長法で凸形状とするには、下部より固化する結晶の中心部に向かう熱流を制御しなければならない。そのために、通常上部より下部、外周より中心の温度をそれぞれ低くする工夫がなされている。これには、すでに述べたように制御の限界がある。
　【００２６】そこでｐＢＮルツボの配向度を下方より徐々に増加させた場合には、種結晶から肩部の部位での熱流の制御が上部より相対的に良くなり、また、胴部でも上部より下部の熱流の制御がよくなるため、その結果下部の中心部への熱流が増大傾向を示すと考えられる。それにより界面形状が凸状に保たれやすくなる。
　【００２７】この現象をルツボの配向度と対比させて説明する。
　【００２８】一般に配向度が高くなると、輻射熱の熱流が悪くなり熱流の制御が困難となる。換言すると配向度の低い部分は輻射熱の流出流入が良くなり、このため所定の温度分布が作りやすくなる。その結果、単結晶成長に必要な形状を維持できるのでないかと考えられる。
　【００２９】配向度を、種結晶と「肩部」の接点位置に相当する部位の容器下部の配向度を「１」とした場合に、「胴部」の下端に相当する容器の部位において３倍以上（１／３倍以下）となるように下方より徐々に配向度を増加（減少）させるようにしたのは、「肩部」よりも種結晶側に３倍以上の相対差をつけないと、種結晶側の冷却効果が小さく、熱流の制御性が悪くなり、固液界面形状が凸状になりにくくなり単結晶化が困難であるためである。
　【００３０】さらに「胴部」の一定の形状になっている部分の上端に相当する容器の部位で４倍以上となるように下方より徐々に配向度を増加させたのは、せっかく肩部で理想形状となってもそれが維持できずに、結果として多結晶となってしまうからである。
　【００３１】また、一般に高配向度となるとｃ軸方向の熱伝導が良くなると考えられ、輻射の透過率が下がることが考えられる。そこでｐＢＮルツボの配向度を下方より徐々に減少させた場合には、種結晶から肩部の部位が上部より相対的に冷却されやすくなる。また、胴部でも上部より下部の方が冷却されやすくなる。その結果、下部の中心部への熱流が増大傾向を示すと考えられる。それにより界面形状が凸に保たれ易くなる。この場合温度の制御性は悪化する場合が考えられるが、相補的な効果以上の界面形状の改善が図られる。
　【００３２】この配向度を、種結晶と「肩部」の接点位置に相当する部位の容器下部の配向度を「１」とした場合に、「胴部」の下端に相当する容器の部位において１／３倍以下となるように下方より徐々に配向度を低下させるようにしたのは、肩部よりも種結晶側に３倍以上の相対差をつけないと、種結晶側の冷却効果が小さく、固液界面形状が凸となりにくく単結晶化が困難であるからである。更に「胴部」の一定の形状になっている部分の上端に相当する容器の部位に対し種結晶が４倍以上の相対差がつくように下方より徐々に配向度を低下させることとしたのは、せっかく肩部で理想形状となっても、より下部が冷却されないと理想形状が胴部で維持できずに結果として多結晶となってしまうからである。
　【００３３】現在、縦型成長用ｐＢＮルツボは、径２インチから４インチまでが製品化されているが、本発明の要件はルツボ径によらず成り立つことが分かった。また、６インチ径までのルツボを試作したところ本発明の要件が適用できることが分かった。これは、縦型成長法ではルツボ長さ方向の熱流制御が支配的であることによると考えられる。
　【００３４】
　【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
　【００３５】（実施例１）図１は本発明の縦型結晶成長方法の一実施例を説明するための説明図であり、図２は図１に示した容器の拡大断面図である。
　【００３６】図１において、１はルツボであり、ルツボ１内にはＧａＡｓ結晶２が収容されており、ＧａＡｓ結晶２の下方には種結晶３が収容されている。ルツボ１はルツボ支持台４で石英アンプル５の中央部に支持されている。石英アンプル５の底部には砒素６が配置されている。石英アンプル５の外周上側には高温ヒータ７が配置され、石英アンプル５の外周下側には低温ヒータ８が配置されている。
　【００３７】図１および図２に示すように結晶成長容器としてのルツボ１は、ｐＢＮからなる円筒状に形成されており、種結晶３を収容する種結晶収容部１０と、この種結晶収容部１０から徐々に上方に断面積が増加するように形成された肩部１１と、肩部１１の上方にその断面形状が一定となるように形成された胴部１２とで構成されている。
　【００３８】種結晶収容部１０の長さは４０ｍｍ、肩部１１の長さは３０ｍｍ、胴部１２の長さは４００ｍｍ、胴部１２の内径は約７８ｍｍ、厚さは約１ｍｍであるが限定されるものではない。
　【００３９】このようなルツボ１を使用してＧａＡｓの単結晶を作成した。使用したｐＢＮルツボ１の配向度の測定結果を表１および表２に示す。
　【００４０】
　【表１】
　【００４１】
　【表２】
　【００４２】注１：測定部位ｂの配向度を「１」としたときの各部位ａ〜ｆの配向度との比
注２：図２の測定部位ａ〜ｆに対応
注３：測定部位ｂの配向度を「１」としたときの各部位ａ〜ｆの配向度との比
注４：図２の測定部位ａ〜ｆに対応
内径１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英アンプル５に図１に示すように上部に２００ｍｍ程度の空間をあけて、ルツボ支持台４に配したＧａＡｓ結晶と種結晶とを収容したｐＢＮルツボ１を設置し、石英アンプル５の下部に砒素６を配して、全体を高真空に排気した後、石英アンプル５を溶接で封じ、高温ヒータ７および低温ヒータ８からなる炉内にセットした。
　【００４３】ＧａＡｓ結晶は予め合成した無添加のＧａＡｓ多結晶を６８００ｇを使用した。種結晶は水平面が（１００）面である。石英アンプル５内の砒素ガス圧を補償しアンプルの変形を防止するため、６ナイングレード（純度９９．９９９９％）５０ｇの砒素６を石英アンプル５下部に配し、この部分は低温ヒータ８で約６００℃に加熱した。
　【００４４】以上の配置で縦型ブリッジマン法で石英アンプル５を毎時８ｍｍの速度で下方に移動し、ルツボ１内で種結晶３から徐々に固化させたところ、（１００）方向に成長された約３インチ径で定径部長さ約２５０ｍｍのＧａＡｓ単結晶を成長させることができた。結晶の欠陥を調べたところ、多結晶の粒塊や双晶あるいは転位の集積部は見られず良好な単結晶が得られた。
　【００４５】（実施例２）実施例１と全く同一条件で、ルツボの配向度を変えて成長させた。結果は表１に示すように良好であった。
　【００４６】（実施例３）実施例１と全く同一条件で、種結晶部のみルツボの配向度を変えて成長させた。結果は表１に示すように良好であった。
　【００４７】（比較例１）実施例１と全く同一条件で、ルツボの配向度を変えて成長させた。ルツボ肩部の配向度が本発明の要件からはずれる配向度である。結果は表１に示すように単結晶化率が甚だしく悪化することが分かった。
　【００４８】（比較例２）実施例１と全く同一条件で、ルツボの配向度を変えて成長させた。ルツボ胴部の配向度が本発明の要件からはずれる配向度である。結果は表１に示すように単結晶化率が甚だしく悪化することが分かった。
　【００４９】（比較例３）実施例１と全く同一条件で、ルツボの配向度を変えて成長させた。ルツボ全体の配向度が本発明の要件からはずれる配向度である。結果は表１に示すように単結晶化率が甚だしく悪化することが分かった。
　【００５０】（実施例４）実施例１と全く同一条件で、ルツボの配向度を変えて成長させた。結果は表２に示すように良好であった。
　【００５１】（実施例５）実施例１と全く同一条件で、ルツボの配向度を変えて成長させた。結果は表２に示すように良好であった。
　【００５２】（実施例６）実施例１と全く同一条件で、種結晶部のルツボの配向度を変えて成長させた。結果は表２に示すように良好であった。
　【００５３】（比較例４）実施例１と全く同一条件で、種結晶部のルツボの配向度を変えて成長させた。ルツボ肩部の配向度が本発明の要件からはずれる配向度である。結果は表２に示すように単結晶化率が甚だしく悪化することがわかった。
　【００５４】（比較例５）実施例１と全く同一条件で、ルツボの配向度を変えて成長させた。ルツボ胴部の配向度が本発明の要件からはずれる配向度である。結果は表２に示すように単結晶化率が甚だしく悪化することが分かった。
　【００５５】（比較例６）実施例１と全く同一条件で、ルツボの配向度を変えて成長させた。ルツボ全体の配向度が本発明の要件からはずれる配向度である。結果は表２に示すように単結晶化率が甚だしく悪化することが分かった。
　【００５６】（最適条件の根拠）以上の結果から縦型成長法の一種である縦型ブリッジマン法で、本発明の要件において良好な単結晶が得られることが確認できた。
　【００５７】尚、ＧａＡｓ材料にＳｉを添加して、キャリア濃度１×１０１７〜８×１０１８ｃｍ−３までのｎ型結晶を本発明の要件の配向度を有するルツボで結晶成長させても良好な単結晶化率が得られた。また、ＧａＡｓ材料に亜鉛Ｚｎを添加して、キャリア濃度５×１０１７〜５×１０１８ｃｍ−３までのｐ型ＧａＡｓ結晶を本発明の要件の配向度を有するルツボで結晶成長させても良好な単結晶化率が得られた。このことから、ｎ、ｐ型の電気特性によらず適用できることを確認した。
　【００５８】また、結晶融液表面に約２ｍｍの三酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を加え、比抵抗１×１０７Ω・ｃｍの半絶縁性ＧａＡｓ結晶を本発明の要件の配向度を有するルツボで結晶成長させても良好な単結晶化率が得られた。このことから、三酸化ホウ素の添加の有無によらず、また、電気特性によらず適用できることを確認した。
　【００５９】結晶成長法としてアンプルではなく炉体を上方に移動する縦型ブリッジマン法や、アンプル位置を移動させず炉体温度を徐冷することで結晶成長させる縦型徐冷法（ＶＧＦ法）でも全く同一の結果が得られた。いわゆる縦型成長法での本発明の要件の妥当性が検証できた。
　【００６０】本発明による方法で得られるＧａＡｓ結晶は、従来法よりも単結晶化率が高いだけでなく、従来法で得られた単結晶に比べ転位の集積部が少ない傾向がある。これは、温度分布がより精密に制御されたことに基づくと考えられる。本発明で得られるＧａＡｓ結晶ウエハは、これを用いて素子を作製した場合、転位に基づく素子歩留の低下が防止される。
　【００６１】また、ｐＢＮルツボの形状に関しては、様々な発明がなされているが、本発明はそれらの要件を阻害するものではなく、それらの形状においても極めて高い効果が期待される。
　【００６２】ＧａＡｓの材料もＧａもＡｓも貴重な資源であり、高純度に精製されるため高価である。本発明ではＧａＡｓ単結晶を再現性よく製造できるため、資源の有効活用、ＧａＡｓ結晶ウエハのコスト低減等、地球環境、工業生産で経済効果を発揮する。
　【００６３】
　【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
　【００６４】縦型結晶成長方法で用いられる容器を、窒化ホウ素を主組成として気相成長法により形成し、その容器の配向度を上下方向で漸次異ならせたので、単結晶成長が最適化されて良好な単結晶が得られる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明の縦型結晶成長方法の一実施例を説明するための説明図である。
　【図２】図１に示した容器の拡大断面図である。
　【符号の説明】
　１　容器（ルツボ）
　２　ＧａＡｓ結晶
　３　種結晶
　４　ルツボ支持台
　５　石英アンプル
　６　砒素
　７　高温ヒータ
　８　低温ヒータ