(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
as-slicedの種結晶を使用した電子機器に用いる転位の発生が問題とならない育成雰囲気が還元または中性雰囲気である単結晶の育成方法であって、るつぼ内の原料を加熱して融液とし、その融液に種結晶の下端を接触させ、種結晶を引き上げながら単結晶を育成するセリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶の育成方法において、サ−マルエッチングによる割れを防止できる表面を有する種結晶として、表面全体を１００μｍ以上化学エッチング処理して切断ダメージ層を除去した種結晶を使用することを特徴とする単結晶の育成方法。
【請求項２】
as-slicedの種結晶を使用した電子機器に用いる転位の発生が問題とならない育成雰囲気が還元または中性雰囲気である単結晶の育成方法であって、るつぼ内の原料を加熱して融液とし、その融液に種結晶の下端を接触させ、種結晶を引き上げながらセリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶を育成する単結晶の育成方法において、サ−マルエッチングによる割れを防止できる表面を有する種結晶が、表面全体を鏡面研磨処理して切断ダメージ層を除去した種結晶を使用することを特徴とする単結晶の育成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子機器等に用いられる単結晶の育成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原料融液に種結晶を接触させ、種結晶を徐々に引き上げながら単結晶を育成する方法では、従来、種結晶を起源とした転位の発生を防止するために、化学エッチングにより融液接触部分の表面のダメ−ジ層を取り除いた種結晶を使用して育成を行っている。しかし、種結晶からの転位発生が問題にならない結晶では、as-slicedの種結晶を使用して育成を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、エッチング処理を施していない、あるいは融液への接触部分だけしかエッチング処理を施していない種結晶を用いて結晶育成を行うと、育成雰囲気中で種結晶がサ−マルエッチングされ、結晶の育成中あるいは冷却中に、種結晶が割れ育成した結晶が落下してしまうという問題があった。本発明は、結晶の育成中あるいは冷却中に、種結晶が割れ育成した結晶が落下することのない単結晶の育成方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、種結晶を用いた引上法による結晶育成において、育成雰囲気中における種結晶表面のサ−マルエッチングを防止するために、表面の化学エッチング処理、鏡面研磨処理等のサ−マルエッチングによる割れを防止できる表面を有する種結晶を使用することが有効であることを見い出すことにより本発明はなされたものである。単結晶が酸化物単結晶であり、育成雰囲気が還元または中性雰囲気であることが好ましい。また単結晶がセリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶であり、リン酸またはリン酸・硫酸混合液で化学エッチング処理した種結晶を使用することが好ましい。
本発明は、[１]as-slicedの種結晶を使用した電子機器に用いる転位の発生が問題とならない育成雰囲気が還元または中性雰囲気である単結晶の育成方法であって、るつぼ内の原料を加熱して融液とし、その融液に種結晶の下端を接触させ、種結晶を引き上げながら単結晶を育成するセリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶の育成方法において、サ−マルエッチングによる割れを防止できる表面を有する種結晶として、表面全体を１００μｍ以上化学エッチング処理して切断ダメージ層を除去した種結晶を使用することを特徴とする単結晶の育成方法に関する。
また、本発明は、[２]as-slicedの種結晶を使用した電子機器に用いる転位の発生が問題とならない育成雰囲気が還元または中性雰囲気である単結晶の育成方法であって、るつぼ内の原料を加熱して融液とし、その融液に種結晶の下端を接触させ、種結晶を引き上げながらセリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶を育成する単結晶の育成方法において、サ−マルエッチングによる割れを防止できる表面を有する種結晶が、表面全体を鏡面研磨処理して切断ダメージ層を除去した種結晶を使用することを特徴とする単結晶の育成方法に関する。
【０００５】
【作用】
種結晶を用いた引上法による結晶育成において、種結晶を化学エッチング処理することによって、育成あるいは冷却中の種結晶の割れ発生を防止できる原因は次のように考えられる。
他の育成結晶ブロックから切り出した種結晶は、その切断表面全体に切断ダメ−ジ層を含んでいる。結晶育成において、結晶のサ−マルエッチングが起こるような炉内雰囲気及び温度条件においては、表面にマイクロクラックを多数含んだ表面ダメ−ジ層では、サ−マルエッチングが著しく促進され、表面からクラックが内部に進行する。そして、育成結晶の重量による引っ張り応力が大きくなると、種結晶が切れて育成した結晶がるつぼの融液中に落下してしまう。
このサ−マルエッチング作用は、結晶の表面状態によってその進行が著しく異なる。そこで、結晶育成開始前の種結晶の化学エッチング処理、鏡面研磨処理等により、表面の切断ダメ−ジ層を除去して鏡面化することによって、サ−マルエッチングが抑制され育成中に種結晶が割れて結晶が落下するようなことがなくなる。サ−マルエッチング作用は、種結晶表面全体で進行するために、転位の発生防止のために融液接触部分付近だけを化学エッチング処理しただけでは、エッチング処理を施していない部分でサ−マルエッチングが進行して割れが発生してしまう。したがって、種結晶のサ−マルエッチングによる育成結晶の落下を防止するためには、種結晶表面全体に化学エッチング処理を施して、切断によるダメ−ジ層を除去した種結晶を用いて育成を行う方法が有効である。
【０００６】
【実施例】
実施例
種結晶の寸法は５×５×８０ｍｍ3であり、育成開始前に種結晶をリン酸硫酸混合液（リン酸：硫酸＝１：１）約１８０℃中に約１時間入れて、全表面を約１００μｍ化学エッチングにより除去した。
高周波誘導加熱によりるつぼを加熱し原料を融液とし、種結晶の下端を接触させ、１〜５ｍｍ／時間で引き上げながら成長させた。種結晶は、種付け前から３０ｒｐｍで回転させた。約１８０ｍｍ直胴部を引き上げた後、結晶を切り離し、約５０時間かけて冷却を行った。冷却終了まで、種結晶が割れて、結晶が落下することがなかった。また、取りだした種結晶の表面はほとんどサ−マルエッチングされておらず、そのまま繰り返しもう２回同様に結晶育成に使用することができた。
【０００７】
比較例１
セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶（Ｃｅ：Ｇｄ2ＳｉＯ5）を育成した例を説明する。原料として、Ｇｄ2Ｏ3 約３２６０ｇ、ＳｉＯ2 約５４０ｇ、ＣｅＯ2約１０ｇをφ１００ｍｍのＩrるつぼ中に採り、φ５０×１８０ｍｍの結晶をチョクラルスキ−法で育成した。育成雰囲気は、Ｉrるつぼの蒸発がない窒素雰囲気で行った。種結晶の寸法は５×５×８０ｍｍ3であり、as-slicedのままで使用した。
高周波誘導加熱によりるつぼを加熱し原料を融液とし、種結晶の下端を接触させ、１〜５ｍｍ／時間で引き上げながら成長させた。種結晶は、種付け前から３０ｒｐｍで回転させた。約１８０ｍｍ直胴部を引き上げる予定であったが、１５０ｍｍ育成した時点で種結晶が割れて、育成した結晶がるつぼの融液中に落下して融けてしまった。
【０００８】
比較例２
比較例１と同様にセリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶を育成した例を説明する。種結晶の寸法は、５×５×８０ｍｍ3であり、育成開始前に種結晶の先端約３０ｍｍをリン酸硫酸混合液（リン酸：硫酸＝１：１）約１８０℃中に約１時間漬けて、約１００μｍ化学エッチングにより除去した。
高周波誘導加熱によりるつぼを加熱し原料を融液とし、種結晶の下端を接触させ、１〜５ｍｍ／時間で引き上げながら成長させた。種結晶は、種付け前から３０ｒｐｍで回転させた。約１８０ｍｍ直胴部を引き上げた後、結晶を切り離し、約５０時間かけて冷却を行った。しかし、冷却開始後約３５時間で、種結晶が化学エッチング処理を施していない部分で割れて育成した結晶が落下してしまった。るつぼ中の残りの原料は固化していたために、落下した結晶は融けなかったが、落下の衝撃で結晶テ−ルから大きな割れが発生してしまった。
【０００９】
比較例１及び２における種結晶の割れ発生率と、本発明の実施例、及びその後種結晶をそのまま同様の結晶育成に３回目に使用した場合の種結晶の割れ発生率を次に示す。
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【００１０】
上記実施例は、化学エッチング処理について具体的に述べたが、表面全体を鏡面研磨処理する方法によっても、化学エッチング処理と同様な割れを防止する効果が得られた。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の育成方法により、種結晶のさらされる雰囲気及び温度条件によって、種結晶のサ−マルエッチング作用が著しい結晶育成において、種結晶が割れて育成した結晶が落下することを防止できる。