化合物多晶的制造方法和制造装置、以及化合物单晶的制造方法
【专利摘要】本发明提供能够不使用液体密封剂或石英安瓿而简便地合成高纯度的化合物多晶的化合物多晶的制造方法和制造装置、以及化合物单晶的制造方法。在本发明的一个方式中，提供一种化合物多晶的制造方法，其包括：将Ga（110）和As（111）收纳在通过细孔与外部连接的反应容器（10）中的工序；将反应容器（10）载置在压力容器（101）内，将压力容器（101）密闭的工序；用不活泼气体（112）置换压力容器（101）内的气氛的工序；和通过控制不活泼气体（112）的压力，总是以As的蒸气压以上的压力对压力容器（101）内进行加压，并且对反应容器（10）进行加热，使Ga（110）和As（111）反应，合成化合物多晶（114）的工序。
【专利说明】化合物多晶的制造方法和制造装置、以及化合物单晶的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化合物多晶的制造方法和制造装置、以及化合物单晶的制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，作为单晶的培育方法，已知有经过以下工序得到单晶的方法:合成作为单晶的原料的多晶的工序；和从将多晶熔融而得到的作为单晶的原料的熔液生长单晶的工序。
[0003]作为合成作为单晶的原料的多晶的方法之一，已知有在坩埚内进行合成的方法(例如，参照专利文献I和非专利文献1、2)。在专利文献I中记载的立式舟法和非专利文献
1、2中记载的多晶的合成法中，在坩埚内进行作为单晶的原料的GaAs多晶的合成、熔融、凝固。在坩埚中，除了作为起始原料的As、Ga以外,还填充有B2O3作为液体密封剂。作为液体密封剂的B2O3用于防止合成GaAs多晶的工序中的As的升华、挥发。
[0004]另外，作为合成作为单晶的原料的多晶的其他方法，已知有在设置在安瓿中的舟内进行合成的方法(例如，参照专利文献2~4)。在专利文献2~4中记载的卧式舟法中，将被收纳在舟中的固体的起始原料和其他的固体或气体的起始原料封入在安瓿中，进行多晶的合成。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本`特开2006-1771号公报
[0008]专利文献2:日本特开平5-97594号公报
[0009]专利文献3:日本特开平6-239699号公报
[0010]专利文献4:日本特开平11-268904号公报
[0011]非专利文献
[0012]非专利文献1:H.1_enroth et.al., “Advanced arcenic purification andGaAs synthesis for improved reproducible growth of undoped semi—insulatingGaAs”，Journal of Crystal Growthl42 (1994) pp37_48
[0013]非专利文献2:M.Jurisch et.al.，“LEC-and VGF-growth of SI GaAs single
crystals---recent developments and current issues，，，Journal of Crystal
Growth275 (2005) pp283_291
【发明内容】
[0014]发明要解决的技术问题
[0015]但是，专利文献I和非专利文献1、2中记载的那样的使用液体密封剂的方法，存在如下的问题。例如，在合成GaAs多晶时，在为了防止As的升华、挥发而使用B2O3作为液体密封剂的情况下，会导致一次合成所使用的B2O3中混入大量的As。另外，B2O3与PBN坩埚的润湿性良好，当在凝固时体积收缩时，会使PBN坩埚的内壁大量剥离。因此，在合成GaAs多晶之后，在一次冷却至室温，将从合成炉取出的坩埚直接转移至成长炉的情况下，当对GaAs多晶和B2O3进行加热使其再熔融时，B2O3变得浑浊不透明，并且大量的坩埚的剥离片漂浮，无论如何也达不到能够生长单晶的状态。因此，一次利用后的B2O3需要干净地除去，并在单晶生长时再次填充新的民03。但是，难以将一旦凝固的B2O3干净地除去。当想要将固着于GaAs多晶的B2O3机械地除去时，合成多晶破裂的危险高，因此，通常使用在混合有醇的温水中进行处理将B2O3转换为偏硼酸而除去的方法，但是，这非常耗费时间。另外，需要对原料多晶实施湿式处理并再次使其干燥的处理，因此，在该期间将GaAs多晶污染的风险高。
[0016]另一方面，专利文献2~4中记载的那样的在石英安瓿内进行合成反应的方法，除了需要每次进行向石英安瓿的封入和开封的工夫以外，由于石英安瓿的强度上的制约，还存在合成结晶的大型化困难的问题，另外，总是伴随着安瓿破裂的危险。另外，存在难以避免来自石英安瓿的Si混入到化合物多晶中、难以得到高纯度的化合物多晶的问题。
[0017]因此，本发明的目的之一在于提供能够不使用液体密封剂或石英安瓿而简便地合成高纯度的化合物多晶的化合物多晶的制造方法和制造装置、以及化合物单晶的制造方法。
[0018]用于解决技术问题的手段
[0019](I)根据本发明的一个方式，为了实现上述目的，提供一种化合物多晶的制造方法，该化合物多晶含有一种以上的具有高蒸气压的原料，该制造方法的特征在于，包括:将包括上述原料的上述化合物多晶的起始原料收纳在通过细孔与外部连接的反应容器中的工序；将收纳有上述起始原料的上述反应容器载置在压力容器内，将上述压力容器密闭的工序；将上述压力容器内的气氛用不活泼气体置换的工序；和通过控制上述不活泼气体的压力，总是以上述原料的蒸气压以上的压力对上述压力容器内进行加压，并且对上述反应容器进行加热，使上述起始原料反应，合成化合物多晶的工序。
[0020](2)在上述(I)所述的化合物多晶的制造方法中，可以:上述反应容器包括:收纳上述起始原料的坩埚；和覆盖上述坩埚的开口部的盖子，上述盖子具有上述细孔。
[0021](3)在上述(2)所述的化合物多晶的制造方法中，可以:上述反应容器还包括经由上述盖子与上述坩埚连结的连结容器，上述连结容器具有其他细孔，上述连结容器内的区域作为流入上述坩埚内的上述不活泼气体的缓冲罐发挥作用，上述坩埚的内部通过上述盖子的上述细孔、上述连结容器内的上述区域和上述连结容器的上述其他细孔，与上述反应容器的外部连接。
[0022](4)在上述(I)所述的化合物多晶的制造方法中，可以:上述反应容器包括:收纳上述起始原料的坩埚；覆盖上述坩埚的开口部的盖子；和覆盖上述坩埚和上述盖子的外壳容器，上述盖子具有上述细孔，上述外壳容器具有其他细孔，上述外壳容器内的上述坩埚的外侧的区域作为流入上述坩埚内的上述不活泼气体的缓冲罐发挥作用，上述坩埚的内部通过上述盖子的上述细孔、上述外壳容器内的上述区域和上述外壳容器的上述其他细孔，与上述反应容器的外部连接。
[0023](5)在上述(I)所述的化合物多晶的制造方法中，可以:上述反应容器包括:收纳上述起始原料的坩埚；和覆盖上述坩埚的开口部和外侧侧面的盖子，上述反应容器由基座保持，该基座具有上述细孔并与上述盖子的外侧侧面密合，上述坩埚的内部通过上述坩埚的外侧侧面与上述盖子的内侧 侧面之间的间隙和上述基座的上述细孔，与上述反应容器的外部连接。
[0024](6)上述(I)~(5)中任一项所述的化合物多晶的制造方法，可以还包括:在得到上述化合物多晶之后，将上述化合物多晶熔融形成熔液的工序；和使上述熔液凝固的工序。
[0025](7)根据上述(6)所述的化合物多晶的制造方法，可以:在使上述熔液凝固时，将上述熔液置于具有温度梯度的区域，使上述熔液单向凝固。
[0026](8)根据上述(3)所述的化合物多晶的制造方法，优选上述坩埚的容积小于上述连结容器的容积。
[0027](9)根据上述(4)所述的化合物多晶的制造方法，优选上述坩埚的容积小于上述外壳容器的容积的一半。
[0028](10)根据上述(2)~(9)中任一项所述的化合物多晶的制造方法，优选:开始上述反应容器的加热，在从具有高蒸气压的上述原料的升华开始起到上述起始原料的反应结束的期间，将上述坩埚的内壁温度总是保持在比具有高蒸气压的上述原料的升华温度高的温度。
[0029](11)根据上述(3)所述的化合物多晶的制造方法，优选:开始上述反应容器的加热，在从具有高蒸气压的上述原料的升华开始起到上述起始原料的反应结束的期间，将上述坩埚和上述连结容器的内壁温度总是保持在比具有高蒸气压的上述原料的凝固温度高的温度。
[0030](12)根据 上述(4)所述的化合物多晶的制造方法，优选:开始上述反应容器的加热，在从具有高蒸气压的上述原料的升华开始起到上述起始原料的反应结束的期间，将上述外壳容器的内壁温度总是保持在比具有高蒸气压的上述原料的凝固温度高的温度。
[0031](13)根据上述(6)或(7)所述的化合物多晶的制造方法，优选:在形成上述熔液之后，在上述熔液不发生离解的压力的范围内对上述压力容器内的压力进行减压，使上述熔液凝固。
[0032](14)另外，根据本发明的另一方式，提供一种化合物多晶的制造装置，其具有:具有压力调整功能的压力容器；设置在上述压力容器内的、通过细孔与外部连接的化合物多晶合成用的反应容器；和设置在上述压力容器内的、用于对上述反应容器进行加热的加热器。
[0033](15)根据上述(14)所述的化合物多晶的制造装置，可以:上述反应容器包括:收纳上述化合物多晶的起始原料的坩埚；和上述坩埚的盖子，上述盖子具有上述细孔。
[0034](16)根据上述(15)所述的化合物多晶的制造装置，可以:上述反应容器还包括经由上述盖子与上述坩埚连结的连结容器，上述连结容器具有其他细孔，上述连结容器内的区域作为流入上述坩埚内的气体的缓冲罐发挥作用，上述坩埚的内部通过上述盖子的上述细孔、上述连结容器内的上述区域和上述连结容器的上述其他细孔，与上述反应容器的外部连接。
[0035](17)根据上述(14)所述的化合物多晶的制造装置，可以:上述反应容器包括:收纳上述化合物多晶的起始原料的坩埚；上述坩埚的盖子；和收纳上述坩埚和上述盖子的外壳容器，上述盖子具有上述细孔，上述外壳容器具有其他细孔，上述外壳容器内的上述坩埚的外侧的区域作为流入上述坩埚内的气体的缓冲罐发挥作用，上述坩埚的内部通过上述盖子的上述细孔、上述外壳容器内的上述区域和上述外壳容器的上述其他细孔，与上述反应容器的外部连接。
[0036](18)根据上述(14)所述的化合物多晶的制造装置，可以:上述反应容器包括:收纳上述化合物多晶的起始原料的坩埚；和覆盖至上述坩埚的外侧侧面的盖子，上述反应容器由基座保持，该基座具有上述细孔并与上述盖子的外侧侧面密合，上述坩埚的内部通过上述坩埚的外侧侧面与上述盖子的内侧侧面之间的间隙和上述基座的上述细孔，与上述反应容器的外部连接。
[0037](19)根据上述(16)所述的化合物多晶的制造装置，优选上述坩埚的容积小于上述连结容器的容积。
[0038](20)根据上述(17)所述的化合物多晶的制造装置，优选上述坩埚的容积小于上述外壳容器的容积的一半。
[0039](21)根据上述(14)、(17)和(18)中任一项所述的化合物多晶的制造装置，优选上述反应容器具有迷宫式密封结构。
[0040](22)另外，根据本发明的又一方式，提供一种化合物单晶的制造方法，其包括:将利用上述(I)~(5)和(7)~(9)中任一项所述的方法得到的化合物多晶熔融形成熔液的工序；和使种晶与上述熔液接触形成化合物单晶的工序。
[0041](23)另外，根据本发明的再一方式，提供一种化合物单晶的制造方法，其包括:将利用上述(6)所述的方法得到的化合物多晶熔融形成熔液的工序；和使种晶与上述熔液接触形成化合物单晶的工序。 [0042]发明效果
[0043]根据本发明的一个方式，能够提供能够不使用液体密封剂或石英安瓿而简便地合成高纯度的化合物多晶的化合物多晶的制造方法和制造装置、以及化合物单晶的制造方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1是第一实施方式的化合物多晶的制造装置的垂直剖面图。
[0045]图2的(a)~(C)是示意性地表示合成GaAs多晶的工序的垂直剖面图。
[0046]图3是第二实施方式的化合物多晶的制造装置的反应容器周边的垂直剖面图。
[0047]图4是第三实施方式的化合物多晶的制造装置的反应容器周边的垂直剖面图。
[0048]图5是第四实施方式的化合物多晶的制造装置的反应容器周边的垂直剖面图。
[0049]图6是第五实施方式的化合物多晶的制造装置的反应容器周边的垂直剖面图。
[0050]图7是实施例的LEC炉的垂直剖面图。
[0051]图8是实施例的VGF炉的原料收纳部周边的垂直剖面图。
【具体实施方式】
[0052](实施方式的要点)
[0053]本发明的一个实施方式提供一种化合物多晶的制造方法，该化合物多晶含有一种以上的具有高蒸气压的原料，该制造方法包括:将包括上述原料的上述化合物多晶的起始原料收纳在通过细孔与外部连接的反应容器中的工序；将收纳有上述起始原料的上述反应容器载置在压力容器内，将上述压力容器密闭的工序；将上述压力容器内的气氛用不活泼气体置换的工序；和通过控制上述不活泼气体的压力，总是以上述原料的蒸气压以上的压力对上述压力容器内进行加压，并且对上述反应容器进行加热，使上述起始原料反应，合成化合物多晶的工序。
[0054]所谓具有高蒸气压的原料，是指在加热至作为目标的化合物多晶的合成反应开始温度时，只要不设置特别的抑制蒸发或升华的对策，该成分原料就会损失有意义的分量的原料，本发明对使用在化合物多晶的合成反应开始温度具有比大气压高的蒸气压的原料的合成特别有效。化合物多晶例如为GaAs多晶，GaAs多晶中含有的具有高蒸气压的原料为As。
[0055]本发明人发现:当在用于合成化合物多晶的反应容器设置细孔，将反应容器置于施加了具有高蒸气压的原料的蒸气压以上的压力的气体中时，反应容器内由具有高蒸气压的原料的蒸气充满，向反应容器外漏出的蒸气仅为利用通过细孔的扩散现象漏出的蒸气，被抑制为极微量。本发明是基于上述发现而做出的，通过在具有高蒸气压的原料的蒸气压以上的加压下对设置有细孔的反应容器进行加热，能够不使用液体密封剂，也不进行向石英安瓿的封入，而简便地合成高纯度的化合物多晶。
[0056][第一实施方式]
[0057]在本实施方式中，作为本发明的化合物多晶的制造方法的一个例子，对从作为起始原料的Ga和As合成GaAs多晶的方法进行说明。GaAs多晶中具有闻蒸气压的原料为As。
[0058]图1是第一实施方式的化合物多晶的制造装置的垂直剖面图。制造装置I包括:合成炉100 ;和设置在合成炉100内的反应容器10。
[0059]反应容器10具有:坩埚11 ;和覆盖坩埚11的开口部的盖子12。盖子12具有细孔
13。合成炉100具有:具有压力调整功能的压力容器101 ;沿压力容器101的内壁设置的绝热件102 ;用于保持反应容器10的基座1`03 ;支撑基座103的支撑轴104 ;和用于对反应容器10进行加热的加热器105。
[0060]士甘祸11和盖子12例如由PBN (Pyrolytic Boron Nitride:热解氮化硼)形成。PBN纯度高，与其他材料的反应性低，耐高温，并且细孔部的加工性优异，因此，作为坩埚11和盖子12的材料优选。
[0061]在本实施方式中，能够不使用B2O3等液体密封剂而合成化合物多晶，因此，能够将得到的化合物多晶以无处理的状态直接加入到LEC法或VGF法的结晶生长炉中。因此，优选使用与单晶生长所使用的坩埚相同的坩埚作为坩埚U。例如，在将得到的化合物多晶作为利用LEC法的单晶生长的原料使用的情况下，优选使用与LEC法中使用的坩埚相同的坩埚作为坩埚11。在该情况下，也能够将得到的化合物多晶和坩埚11 一起移至LEC法的结晶生长炉中。
[0062]坩埚11的内部由盖子12封闭，但是，气体能够利用在盖子12设置的细孔13往来于坩埚11的内外。盖子12只要以在合成反应的全部工序的期间在盖子12与坩埚11之间不产生间隙的程度盖上即可，不一定需要用螺钉等牢固地固定。在盖子12设置的细孔13的形状和数量，是根据起始原料的收纳量和坩埚11的内容积等来决定的设计项目，一般只要穿设有几个直径几mm左右的孔即可。
[0063]图2的(a)~(C)是示意性地表示合成GaAs多晶的工序的垂直剖面图。在图2的Ca)~(C)中，将合成炉100的压力容器101以外的部件的图示省略。[0064]首先，如图2的(a)所示，将GallO和Aslll收纳在反应容器10的坩埚11内，设置在合成炉100内。此时，不使用液体密封剂。
[0065]压力容器101被密闭，其内部的气氛用Ar等不活泼气体112置换。当进行压力容器101内部的气体置换时，压力容器101内部的不活泼气体112通过细孔13也相对于坩埚11的内部流入流出，进行利用不活泼气体的气体置换。因此，坩埚11内部的气氛成为与压力容器101内部的不活泼气体112相同。
[0066]作为不活泼气体112，优选使用能够容易地获得高纯度气体并且比较廉价的Ar气体或N2气体。但是，在合成的化合物为氧化物的情况下，导入到压力容器内部的气体不一定需要为不活泼气体，也能够为氧气气氛或混入有氧气的气氛。
[0067]接着，利用加热器105对反应容器10进行加热。当加热开始时，首先，熔点低的GallO熔融成为Ga熔液110m。图2的(b)表示GallO熔融后的状态。
[0068]Aslll当被加热时一部分升华，坩埚11内部由As的饱和蒸气充满。但是，压力容器101的内部，通过控制不活泼气体112的压力，被控制成总是以此时的温度的As的蒸气压以上的压力被加压，因此，坩埚11内部的压力总是与坩埚11外部的压力平衡，坩埚11内部的压力不会上升至外部的压力以上。即，坩埚11内部，由该温度的As的饱和蒸气与不活泼气体112的混合气体113充满，其压力与将压力容器101内部的坩埚11外部充满的不活泼气体112的压力平衡。
[0069]坩埚11内部的混合气体113能够通过细孔13流出到坩埚11外部，但是因为坩埚11内外的压力相等，所以流出仅通过气体分子的扩散进行。因此，流出到坩埚11外部的As蒸气非常少。即，通过将坩埚11内用As的饱和蒸气充满，其以上的As的升华被抑制，并且，由于细孔13的存在，坩埚11内部的压力平衡，因此，As蒸气向坩埚11外部流出的量被抑制为最低限度。
[0070]这样，在GaAs多晶的合成工序中，流出到坩埚11外部的As蒸气非常少，因此，不需要使用B2O3等液体密封剂。因此，能够避免上述的由使用液体密封剂引起的问题。
[0071]此外，也可以在坩埚11设置孔来安装不活泼气体112的导入管，在坩埚11内的压力由于合成反应而降低时导入不活泼气体。在该情况下，即使在压力容器101内的不活泼气体112中含有从绝热件102、石墨(基座103等)等的炉构成部件挥发的硫(S)、硅(Si)等杂质的情况下，因为能够从导入管向坩埚11内导入不含杂质的不活泼气体112，所以也能够防止杂质混入到合成的GaAs多晶中。
[0072]另外，优选开始反应容器10的加热，在从As的升华开始起到合成反应结束的期间，将坩埚11和盖子12的内壁温度总是保持为比As的升华温度高。这是为了防止升华后的As蒸气在低温部再 次凝固，与GallO的反应效率降低。
[0073]另外，为了补偿从合成的GaAs多晶通过扩散流出的量的As，也能够通过预先在坩埚11内大量收纳Aslll，将GaAs多晶的组成控制为与Aslll的收纳量相应的As过量组成。As的蒸气压在三相点(固体、液体、气体共存的温度，822°C )为约3.7MPa，与GallO的反应也在该温度附近发生，因此，优选将压力容器101内部的压力保持为3.7MPa以上。
[0074]当GallO和Aslll的温度上升至800°〇左右时，6&110与Aslll反应，生成GaAs多晶114。图2的(c)表示合成反应结束，在坩埚11内生成GaAs多晶114的状态。
[0075]Ga与As的反应为放热反应，当反应开始时，温度急剧上升，在短时间内整体的反应结束。坩埚11内部的As蒸气，大多在合成反应时与Ga化合而消失，因此，合成反应结束后的坩埚11内部的气氛，包括不活泼气体112和少量的As蒸气。
[0076]在本实施方式的化合物多晶的制造方法中，优选在合成GaAs多晶114的上述工序之后，连续进行:进一步对坩埚11进行加热形成合成的GaAs多晶114的熔液的工序；和接着使加热器温度下降使该熔液凝固的工序。这是因为:与合成反应刚结束后的GaAs多晶114相比，使GaAs多晶114熔融、凝固而得到的GaAs多晶，作为GaAs单晶的原料更优异。
[0077]合成反应刚结束后的GaAs多晶114具有熔岩状的凹凸不平的形状，在内部包含大量空隙，并且其表面也不平滑。因此，当将其直接装入LEC炉内，并与液体密封剂B2O3 —起加热时，成为在形成熔液的中途的阶段原料的GaAs多晶114的表面不能由B2O3完全覆盖、在B2O3中产生大量气泡的原因。另外，通常，半绝缘性的GaAs单晶的原料多晶以As过量的组成被合成，因此，在合成反应刚结束后的状态，有可能在GaAs多晶114中含有未反应的As。当将其直接装入LEC炉内时，会产生未反应的As升华使B2O3浑浊、升华的As在炉内的低温部大量析出使清扫的工夫增加等问题。
[0078]另外，在使GaAs多晶114的熔液凝固时，优选通过将熔液置于具有温度梯度的区域，使熔液单向凝固。这是为了使熔液的最终凝固部形成在GaAs多晶的外表面。如上所述，GaAs单晶的原料多晶大多以As过量的组成制造。因此，在使熔液凝固时，当最终凝固部位于GaAs多晶的内部时,会在那里析出过量的As,产生空心洞或夹杂物(inclusion)等缺陷。当存在这些缺陷时，在LEC炉内形成熔液时，如上所述，成为在B2O3中产生大量气泡、使其浑浊的原因。当将熔液的最终凝固部形成在GaAs多晶的外表面的情况下，能够使过量的As升华，根据需要除去。
[0079]另外，在此 ，也能够在形成GaAs多晶114的熔液之后，在原料不从熔液离解的范围内对压力容器101内的压力进行减压，使熔液凝固。As从GaAs熔液的离解压力为0.1MPa左右，因此，当将压力容器101内的压力施加至其以上的压力时，能够防止GaAs的分解。当考虑气氛气体相对于熔液的溶解度时，使熔液凝固时的气氛压力，优选降低为与LEC结晶生长时对熔液施加的压力同等程度。这是因为:当使在高压下凝固的熔液在比凝固时低的压力下再熔融时，在熔液内变得过饱和的溶解气体有可能变成气泡而析出。
[0080]此外，本实施方式中制造的化合物多晶并不限于GaAs多晶，例如，能够制造InAs、GaP,InP等IIIA-VA族化合物的多晶和ZnSeXdTe等IIB-VIA族化合物的多晶。在制造要求高纯度的半绝缘性GaAs单晶生长用的非掺杂GaAs多晶的情况下，特别能发挥效果。
[0081]在此，GaAs多晶、InAs多晶中含有的具有高蒸气压的原料为As。GaP多晶、InP多晶中含有的具有高蒸气压的原料为P。ZnSe多晶中含有的具有高蒸气压的原料为Se。另外，CdTe多晶中含有的具有高蒸气压的原料为Cd和Te。
[0082][第二实施方式]
[0083]第二实施方式在反应容器和基座的结构上与第一实施方式不同。对于化合物多晶的制造工序等与第一实施方式同样的部分，省略或简化说明。
[0084]图3是第二实施方式的化合物多晶的制造装置的反应容器周边的垂直剖面图。
[0085]反应容器20包括:收纳化合物多晶的起始原料的坩埚21 ;和覆盖坩埚21的开口部和外侧侧面的盖子22，且反应容器20由基座106保持。坩埚21和盖子22，例如，由与第一实施方式的i甘祸11和盖子12同样的材料形成。[0086]反应容器20与第一实施方式的反应容器10同样地设置在与合成炉100同样的合成炉内，构成制造装置。但是，第二实施方式的合成炉的基座106与第一实施方式的基座103不同，具有细孔107。
[0087]在坩埚21的外侧侧面与盖子22的内侧侧面之间具有薄的间隙(例如，5mm)，该间隙构成反应容器20的迷宫式密封结构。所谓迷宫式密封结构，是作为气体的密封结构一般为人所知的结构，是指不将密封部完全密闭，通过设置细小的间隙，利用气体通过那里时的大的压力损失防止泄露的结构。由该间隙形成的迷宫式密封结构，与基座106的细孔107连接。基座106以与盖子22的外侧侧面密合的方式保持反应容器20，因此，反应容器20的内部的气体如果不通过气孔107就不能流出到反应容器20的外部。即，坩埚21的内部通过坩埚21的外侧侧面与盖子22的内侧侧面之间的间隙和基座106的细孔107，与反应容器20的外部连接。
[0088]因此，反应容器20与不具有迷宫式密封结构的第一实施方式的反应容器10相比，能够更有效地抑制在合成化合物多晶的工序中在内部产生的起始原料的蒸气(例如，在合成GaAs多晶的工序中在内部产生的As蒸气)向外部流出。
[0089][第三实施方式]
[0090]第三实施方式在反应容器的结构上与第一实施方式不同。对于化合物多晶的制造工序等与第一实施方式同样的部分，省略或简化说明。
[0091]图4是第三实施方式的化合物多晶的制造装置的反应容器周边的垂直剖面图。
[0092]反应容器30包括:收纳化合物多晶的起始原料的坩埚31 ;覆盖坩埚31的开口部的盖子32 ;和经由盖子32与坩埚31连结的连结容器34。坩埚31、盖子32和连结容器34，例如，由与第一实施方式的坩埚11和盖子12同样的材料形成。盖子32具有细孔33，连结容器34具有细孔35。`
[0093]反应容器30与第一实施方式的反应容器10同样地设置在与合成炉100同样的合成炉内，构成制造装置。
[0094]连结容器34的内部的区域36作为流入坩埚31内的不活泼气体112的缓冲罐发挥作用。因此，坩埚31的内部通过盖子32的细孔33、连结容器34内的区域36和连结容器34的细孔35，与反应容器30的外部连接。
[0095]如在第一实施方式的说明中已经叙述过的那样，在合成GaAs多晶114的工序中，当GallO与Aslll在坩埚11内反应时，充满坩埚11内部的As蒸气大多在短时间内与GallO化合形成固体的GaAs多晶114。因此，坩埚11内部的压力急剧减少，坩埚11外部的不活泼气体112通过细孔13被导入到坩埚11内部。此时，充满压力容器101内部的不活泼气体112的纯度如果充分高则没有问题，但是实际上，不活泼气体112中含有大量对于GaAs多晶来说为电活性的杂质，经常发生合成被污染的GaAs多晶。不活泼气体112中的杂质不是从一开始就含在不活泼气体112中的，而是在压力容器101内利用加热器105进行加热时，从绝热件102、石墨(基座103等)等的炉结构部件挥发的硫(S)、硅(Si)等。当将合成的GaAs多晶114供给添加有S、Si的导电性单晶的生长时，混入的杂质量为微量，因此问题小，但是，在想要生长非掺杂的半绝缘性GaAs单晶的情况下，由于杂质的混入会失去半绝缘性，因此成为问题。因此，在利用第一、第二实施方式的制造装置I那样的结构的装置合成高纯度的多晶原料的情况下，使用高纯度的原料和气体是不言而喻的，炉内的结构部件也需要使用高纯度的材质，并且，需要格外小心在炉内的维护时不对部件造成污染。
[0096]另一方面，根据第三实施方式，反应容器30包括作为缓冲罐发挥作用的区域36。在压力容器101内的温度的上升过程中，通过细孔35保持反应容器30的内外的压力平衡，因此，在压力容器101的内部的反应容器30的外部产生的挥发性杂质，仅利用通过细孔35的扩散现象进入作为缓冲罐的区域36内。因此，在利用加热器105加热之前被导入的杂质污染少的干净的不活泼气体112，被保持在作为缓冲罐的区域36内。当在坩埚31内发生合成反应，坩埚31内部的压力减少时，被保持在区域36内的杂质污染少的干净的不活泼气体112通过细孔33流入到坩埚31内部。此时，反应容器30外的被污染的不活泼气体112通过细孔35流入到区域36内，但是其几乎不会进一步流入到坩埚31内，合成原料保持高纯度的状态。因此，根据第三实施方式，能够使用由容易维护的比较廉价的部件构成的合成炉，合成高纯度的多晶原料。
[0097]此外，为了在连结容器34内的区域36中保持坩埚31的内容积以上的量的干净的气体，充分地发挥作为缓冲罐的功能，优选坩埚31的容积小于连结容器34的容积。
[0098][第四实施方式]
[0099]第四实施方式在反应容器的结构上与第一实施方式不同。对于化合物多晶的制造工序等与第一实施方式同样的部分，省略或简化说明。
[0100]图5是第四实施方式的化合物多晶的制造装置的反应容器周边的垂直剖面图。
[0101]反应容器40包括:收纳化合物多晶的起始原料的坩埚41 ;覆盖坩埚41的开口部的盖子42 ;和从上方覆盖坩埚41和盖子42的外壳容器44。坩埚41、盖子42和外壳容器44，例如，由与第一实施方式的坩埚11和盖子12同样的材料形成。盖子42具有细孔43，外壳容器44具有细孔45。
[0102]反应容器40与第一实施方式的反应容器10同样地设置在与合成炉100同样的合成炉内，构成制造装置。
[0103]盖子42覆盖i甘祸41的开口部和外侧侧面，在i甘祸41的外侧侧面与盖子42的内侧侧面之间具有薄的间隙(例如，5mm)。另外，在盖子42的外侧侧面与外壳容器44的内侧侧面之间具有薄的间隙(例如，5mm)。基座103以与外壳容器44的外侧侧面密合的方式保持反应容器40，因此，坩埚41内部的气体如果不通过盖子42与外壳容器44之间的间隙就不能流出到反应容器40的外部。因此，坩埚41与盖子41之间的间隙以及盖子42与外壳容器44之间的间隙构成反应容器40的迷宫式密封结构。
[0104]另外，外壳容器44的内部的坩埚41的外侧的区域46，作为流入到坩埚41内的不活泼气体112的缓冲罐发挥作用。因此，坩埚41的内部通过盖子42的细孔43、外壳容器44内的区域46和外壳容器44的细孔45，与反应容器40的外部连接。
[0105]反应容器40具有迷宫式密封结构，因此，与第二实施方式的反应容器20同样，能够更有效地抑制在合成化合物多晶的工序中在内部产生的起始原料的蒸气(例如，在合成GaAs多晶的工序中在内部产生的As蒸气)向外部流出。
[0106]另外，反应容器40包括作为缓冲罐发挥作用的区域46，因此，与第三实施方式的反应容器30同样，能够抑制在压力容器101内产生的杂质混入到GaAs多晶114中。
[0107]此外，为了在外壳容器44内的区域46中保持坩埚41的内容积以上的量的干净的气体，充分地发挥作为缓冲罐的功能，优选坩埚41的容积小于外壳容器44的容积的一半。[0108]此外，在本实施方式中，能够使用第一实施方式的盖子12代替盖子42，但是，在该情况下不构成迷宫式密封结构。
[0109][第五实施方式]
[0110]第五实施方式在反应容器中包括的坩埚的形状上与第一实施方式不同。对于化合物多晶的制造工序等与第一实施方式同样的部分，省略或简化说明。
[0111]图6是第五实施方式的化合物多晶的制造装置的反应容器周边的垂直剖面图。
[0112]反应容器50包括:收纳化合物多晶的起始原料的坩埚51 ;和覆盖坩埚51的开口部的盖子52。坩埚51和盖子52，例如，由与第一实施方式的坩埚11和盖子12同样的材料形成。盖子52具有细孔53。
[0113]坩埚51具有适合于合成利用VGF法的单晶生长所使用的化合物多晶的形状。具体而言，具有从利用VGF法的单晶生长所使用的坩埚除去种晶收纳部的形状。坩埚51的直主体部具有锥角(例如，0.1° )，从直主体部的底部向开口部，内径增大，因此,容易将合成的化合物多晶取出。
[0114]在本实施方式中，也与第一实施方式同样，能够不使用B2O3等液体密封剂而合成化合物多晶，因此，能够将得到的化合物多晶以无处理的状态直接装入VGF法的结晶生长炉中。在VGF法的情况下，必须预先在坩埚的下部配置用于单晶生长的种晶，因此，不能将化合物多晶的合成所使用的坩埚51直接作为单晶生长用的坩埚使用。但是，能够将得到的化合物多晶从坩埚51直接转移至配置有种晶的单晶生长用的坩埚中，因此，优选使用从VGF法的坩埚除去种晶收纳部的形状的坩埚作为坩埚51。在该情况下，因为在化合物多晶的合成中没有使用液体密 封剂，所以能够非常简便地将化合物多晶从坩埚51取出。此外，在将得到的化合物多晶用作利用VB法的单晶生长的原料的情况下也是同样。
[0115]反应容器50与第一实施方式的反应容器10同样地设置在与合成炉100同样的合成炉内，构成制造装置。
[0116](实施方式的效果)
[0117]根据上述第一~第五实施方式，能够不使用液体密封剂或石英安瓿而简便地合成高纯度的化合物多晶。另外，这些化合物多晶能够使用以往的化合物制造中所使用的材料来合成。
[0118]因为能够消除液体密封剂所花费的费用，所以经济性非常好。另外，因为不使用液体密封剂，所以不需要从得到的化合物多晶除去液体密封剂的处理，因此，能够大幅削减作业工时，同时也能够大幅减少污染化合物多晶的风险。另外，得到的化合物多晶和反应容器不会由于液体密封剂而损伤，原料的成品率提高，同时能够削减消耗品和副材料所花费的费用。
[0119]另外，因为在化合物多晶的合成中不使用石英安瓿，所以能够省去进行向石英安瓿的封入和开封的工夫，能够得到大型的化合物多晶，能够避免来自石英安瓿的Si混入到化合物多晶中等。
[0120]实施例
[0121][实施例1]
[0122]作为实施例1，给出使用第一实施方式的制造装置的化合物多晶的制造工序的具体例子。[0123]首先，在图1所示的反应容器10中收纳作为GaAs多晶的起始原料的Ga和As。在直径200mm的高纯度PBN制的坩埚11中，收纳5710g作为纯度6N的金属Ga的GallO和6410g作为纯度6N的As的Aslll，将其收纳在石墨制的基座103内。然后，用在6个部位设置有直径1.5mm的细孔13的盖子12盖住坩埚11，该盖子12为PBN制的圆板。盖子12嵌于基座103的内壁，不会轻易地滑动。将收纳有该反应容器10的基座103设置在压力容器101内的加热器105中，将压力容器101密闭。
[0124]接着，在用不活泼气体112置换压力容器101内的气氛之后，加压至3MPa，该不活泼气体112为氩气。接着，将加热器温度以约I (TC /分钟的比例升温，对Ga 110和As 111进行加热。伴随温度的上升，氩气膨胀，压力容器101内的压力上升，但是利用自动控制保持在6±0.1MPa的范围。在加热器105的控制温度超过800°C时观测到升温速度的波动，因此，推测在此开始合成反应。照原样继续进行加热器105的升温直至1280°C，将合成的GaAs熔融之后，将加热器105的电源断开进行骤冷。 [0125]等待压力容器101内的温度下降至室温，使压力容器101内的压力恢复到常压，将压力容器101开封，将合成的GaAs多晶114取出。合成的GaAs多晶114的重量为11924g，由此估算未与Ga反应而挥发的As的重量为196g。另外，得到的GaAs多晶114的组成中，As/ (Ga+As)的摩尔分率为0.503,As过量。得到的GaAs多晶114的外观看不到未反应的Ga，在表面存在树枝状的组织，在侧面可看到细小的晶粒。观察剖面时，在接近底部的锭块(ingot)内部可看到可认为是最终凝固组织的包含空心洞的区域。
[0126][实施例2]
[0127]作为实施例2，给出使用第二实施方式的制造装置的化合物多晶的制造工序的具体例子。
[0128]首先，在图3所示的反应容器20中收纳作为GaAs多晶的起始原料的Ga和As。在直径190mm、高度200mm的高纯度PBN制的坩埚21中，收纳5700g作为纯度6N的金属Ga的GallO和6300g作为纯度6N的As的Aslll，将其收纳在石墨制的基座106内。在基座106的底面的、未由载置的坩埚21堵塞的区域内的6个部位设置有直径1.5mm的细孔107。进一步，将盖子22以开口部向下的方式盖在坩埚21上，该盖子22为直径200mm、高度240mm的高纯度PBN制坩埚。盖的盖子22嵌于基座106的内壁，不会轻易地滑动。由此，坩埚21的内部空间通过坩埚21与盖子22的间隙和基座106的细孔，与外部连接。坩埚21与盖子22之间的间隙只有5_，这成为迷宫式密封结构，可期待抑制坩埚21内的As蒸气的扩散的效果。将收纳有该反应容器20的基座106设置在压力容器101内的加热器105中，将压力容器101密闭。
[0129]接着，在用不活泼气体112置换压力容器101内的气氛之后，加压至3MPa，该不活泼气体112为氩气。接着，将加热器温度以约I (TC /分钟的比例升温，对Ga 110和As 111进行加热。伴随温度的上升，氩气膨胀，压力容器101内的压力上升，但是利用自动控制保持在6±0.1MPa的范围。在加热器105的控制温度超过850°C时观测到升温速度的波动，因此，推测在此开始合成反应。照原样继续进行加热器105的升温直至1280°C，将合成的GaAs熔融之后，将压力容器101内的氩气的压力减压至0.2MPa。接着，为了使GaAs熔液从底面侧起单向凝固，使基座106下降至GaAs熔液的底面从加热器105的发热区域离开的位置，将加热器105的温度以-10°C /分钟的比例缓慢冷却至800°C之后，将加热器105的电源断开进行骤冷。在冷却期间，进行控制使得压力容器101内的压力总是为0.2MPa。
[0130]等待压力容器101内的温度下降至室温，使压力容器101内的压力恢复到常压，将压力容器101开封，将合成的GaAs多晶114取出。合成的GaAs多晶114的重量为11925g，由此估算未与Ga反应而挥发的As的重量为75g。另外，得到的GaAs多晶114的组成中，As/ (Ga+As)的摩尔分率为0.504，As过量。可推测:As的挥发量比实施例1少，是由上述的迷宫式密封结构的效果引起的。
[0131]得到的GaAs多晶114的外观看不到未反应的Ga，在表面和侧面可观察到大的晶粒。这可认为是对压力容器101进行减压，GaAs多晶114缓慢冷却至凝固而得到的效果。另外，在将锭块纵向切断观察剖面时，看不到包含空心洞或夹杂物的区域。这可推测是使基座106下降至GaAs熔液的底面从加热器105的发热区域离开的位置，使GaAs熔液在具有GaAs熔液的底部周边的温度低的温度梯度的区域凝固，由此GaAs熔液单向凝固的结果。
[0132][实施例3]
[0133]作为实施例3，给出使用第三实施方式的制造装置的化合物多晶的制造工序的具体例子。
[0134]首先，在图4所示的反应容器30中收纳作为GaAs多晶的起始原料的Ga和As。在直径280mm、高度280mm的高纯度PBN制的坩埚31中，收纳11500g作为纯度6N的金属Ga的GallO和12450g作为纯度6N的As的Aslll，将其收纳在石墨制的基座103内。然后，用在4个部位设置有直径2.0mm的细孔33的盖子32盖住坩埚31，该盖子32为PBN制的圆板。盖子32嵌于基座103的内壁，不会轻易地滑动。然后，进一步将连结容器34以开口部向下的方式经由盖子32设置在坩埚31上，该连结容器34为直径280mm、高度280mm的高纯度PBN制的坩埚。连结容器34也嵌于基座103的内壁，不会轻易地滑动。在连结容器34的侧面的、未由基座103的壁堵塞的区域内的4个部位设置有直径2.0mm的细孔35。坩埚31和连结容器34的内容积相同，但是，就装入有GallO和Aslll的状态下的实际空间的体积而言，连结容器34比坩埚31大Gall`O和Aslll的体积的量。该坩埚31内部的空间作为上述的缓冲罐发挥作用。将收纳有该反应容器30的基座103设置在压力容器101内的加热器105中，将压力容器101密闭。
[0135]接着，在用不活泼气体112置换压力容器101内的气氛之后，加压至2MPa，该不活泼气体112为氩气。接着，将加热器温度以约15 °C /分钟的比例升温，对Ga 110和As 111进行加热。伴随温度的上升，氩气膨胀，压力容器101内的压力上升，但是利用自动控制保持在5±0.1MPa的范围。在加热器105的控制温度超过800°C时观测到升温速度的波动，因此，推测在此开始合成反应。照原样继续进行加热器105的升温直至1310°C，将合成的GaAs熔融之后，将压力容器101内的氩气的压力减压至0.3MPa。接着，为了使GaAs熔液从底面侧起单向凝固，使基座103下降至GaAs熔液的底面从加热器105的发热区域离开的位置，将加热器105的温度以-10°C /分钟的比例缓慢冷却至800°C之后，将加热器105的电源断开进行骤冷。在冷却期间，进行控制使得压力容器101内的压力总是为0.3MPa。
[0136]等待压力容器101内的温度下降至室温，使压力容器101内的压力恢复到常压，将压力容器101开封，将合成的GaAs多晶114与坩埚31 —起取出。在合成工序前后，坩埚31的重量减轻18.0g。这估计是未与Ga反应而挥发的As的重量，合成的GaAs多晶114的重量通过计算求出为23932g。另外，从As的挥发量计算得到的GaAs多晶114的组成中，As/(Ga+As)的摩尔分率为0.501, As过量。
[0137]然后，不将合成的GaAs多晶114从坩埚31取出，而将它们移至图7所示的LEC炉2内。LEC炉2具有压力容器201:沿压力容器201的内壁设置的绝热件202 ;用于保持坩埚31的基座203 ;支撑基座203的支撑轴204 ;和用于对坩埚31进行加热的加热器205。在收纳GaAs多晶114的坩埚31中投入1800g作为液体密封剂的B2O3之后，对坩埚31进行加热，利用B2O3防止As的升华、挥发，并且使GaAs多晶114熔融，得到GaAs熔液114m。
[0138]接着，使由提升轴206支撑的种晶117与熔液接触，通过提升种晶117，使直径IOOmm的非掺杂GaAs单晶116生长。在该利用LEC法的单晶生长中，没有向熔液和B2O3的异物浮游等问题，生长了全长350mm的GaAs单晶116。从生长的GaAs单晶116的种晶侦1J (种晶117侧)和尾侧采集试样,利用van der Pauw (范德堡)法测定电阻率时,分别为
6.2X107Q *cmU.6X108Q 确认显示出半绝缘性。由此，确认GaAs多晶114作为GaAs单晶116的原料具有充分高的纯度。
[0139][实施例4]
[0140]作为实施例4，给出使用第四实施方式的制造装置的化合物多晶的制造工序的具体例子。
[0141]首先，在图5所示的反应容器40中收纳作为GaAs多晶的起始原料的Ga和As。在内径230mm、外径235mm、高度230mm的高纯度PBN制的坩埚41中，收纳6000g作为纯度6N的金属Ga的GallO和6520g作为纯度6N的As的Aslll，将其收纳在石墨制的基座103内。然后，将在侧面的4个部位设置有直径2.0mm的细孔43的内径245mm、外径250mm、高度250mm的PBN制的盖子42盖 在坩埚41上，进一步在其上覆盖在顶部的I个部位设置有直径5mm的细孔45的内径260mm、外径265臟、高度480mm的PBN制的外壳容器44。坩埚41、盖子42和外壳容器44呈同心圆状收纳在基座103的内部，并且，外壳容器44嵌于基座103的内壁，不会轻易地滑动。外壳容器44内的盖子42上的区域46作为缓冲罐发挥作用，具有比收纳有GallO和Aslll的坩埚41的内部空间大的体积。
[0142]另外，在坩埚41的外侧侧面与盖子42的内侧侧面之间形成的宽度5mm的间隙、和在盖子42的外侧侧面与外壳容器44的内侧侧面之间形成的宽度5mm的间隙，构成迷宫式密封结构。为了高效率地抑制坩埚41内的As蒸气的扩散，在盖子42设置的细孔43设置在图中的较低位置，使得As的扩散流路尽可能长。将收纳有该反应容器40的基座103设置在压力容器101内的加热器105中，将压力容器101密闭。
[0143]接着，在用不活泼气体112置换压力容器101内的气氛之后，加压至2MPa，该不活泼气体112为氩气。接着，将加热器温度以约15 °C /分钟的比例升温，对Ga 110和As 111进行加热。伴随温度的上升，氩气膨胀，压力容器101内的压力上升，但是利用自动控制保持在5±0.1MPa的范围。在加热器105的控制温度超过810°C时观测到升温速度的波动，因此，推测在此开始合成反应。照原样继续进行加热器105的升温直至1300°C，将合成的GaAs熔融之后，将压力容器101内的氩气的压力减压至0.2MPa。接着，为了使GaAs熔液从表面侧起单向凝固，使基座103上升至GaAs熔液的上表面从加热器105的发热区域离开的位置，将加热器105的温度以-15°C /分钟的比例缓慢冷却至850°C之后，将加热器105的电源断开进行骤冷。在冷却期间，进行控制使得压力容器101内的压力总是为0.2MPa。
[0144]等待压力容器101内的温度下降至室温，使压力容器101内的压力恢复到常压，将压力容器101开封，将合成的GaAs多晶114与坩埚41 一起取出。在合成工序前后，坩埚41的重量减轻9.0g。这估计是未与Ga反应而挥发的As的重量，合成的GaAs多晶114的重量通过计算求出为12511g。另外，从As的挥发量计算得到的GaAs多晶114的组成中，As/(Ga+As)的摩尔分率为0.503，As过量。
[0145][实施例5]
[0146]作为实施例5，给出使用第五实施方式的制造装置的化合物多晶的制造工序的具体例子。
[0147]首先，在图6所示的反应容器50中收纳作为GaAs多晶的起始原料的Ga和As。在直径80mm、高度300mm的高纯度PBN制的坩埚51中，收纳2915g作为纯度6N的金属Ga的GallO和3180g作为纯度6N的As的Aslll，将其收纳在石墨制的基座108内。坩埚51在直主体部具有0.1°的锥角，内径从直主体部的底部向开口部增大。然后,用在4个部位设置有直径1.5mm的细孔53的盖子52盖住坩埚51，该盖子52为PBN制的圆板。盖子52嵌于基座108的内壁，不会轻易地滑动。将收纳有该反应容器50的基座108设置在压力容器101内的加热器105中，将压力容器101密闭。
[0148]接着，在用不活泼气体112置换压力容器101内的气氛之后，加压至3MPa，该不活泼气体112为氩气。接着，将加热器温度以约I (TC /分钟的比例升温，对Ga 110和As 111进行加热。伴随温度的上升，氩气膨胀，压力容器101内的压力上升，但是利用自动控制保持在6±0.1MPa的范围。在加热器105的控制温度超过820°C时观测到升温速度的波动，因此，推测在此开始合成反应。照原样继续进行加热器105的升温直至1280°C，将合成的GaAs熔融之后，将加热器105的电源断开进行骤冷。
[0149]等待压力容器101内的温度下降至室温，使压力容器101内的压力恢复到常压，将压力容器101开封，将合成的GaAs多晶114取出。因为坩埚51在直主体部具有锥角，所以能够仅通过将坩埚51倾斜而容易地取出GaAs多晶114的锭块，对GaAs多晶114的锭块和对坩埚51均完全没有损伤。取出的GaAs多晶114的重量为6059g，由此估算未与Ga反应而挥发的As的重量为36g。另外，由此通过计算得到的GaAs多晶114的组成中，As/(Ga+As)的摩尔分率为0.501。
[0150]接着，将得到的GaAs多晶114作为原料，在腔室式的VGF炉中进行单晶生长。图8表示单晶生长所使用的VGF炉的原料收纳部周边的垂直剖面图。在下部配置有种晶302的坩埚301中无处理地填充GaAs多晶114，进一步填充0.88g作为掺杂剂的硅和80g作为液体密封剂115的B203。接着，将坩埚301载置于在腔室(未图示)内分多级设置的加热器304中。接着，通过加热使GaAs多晶114熔融得到GaAs熔液114m之后，使GaAs单晶从种晶302侧生长。其结果，得到直主体部的长度为约200mm的GaAs单晶。利用van der Pauw(范德堡)法测定从该GaAs单晶的锭块切出的晶片的载流子浓度时，在种晶侧显示出6X IO17CnT3的n型导电性。
[0151]以上对本发明的实施方式和实施例进行了说明，但是，本发明并不限定于上述实施方式和实施例，在不偏离发明的主旨的范围内，能够进行各种变形实施。
[0152]例如，在上述的实施方式 和实施例中，说明了将坩埚逐个地放入压力容器来合成化合物的例子，但是，也能够在大型的压力容器内收纳多个坩埚，同时合成多个化合物多晶。另外，在该情况下，第三、第四实施方式的缓冲罐的结构，能够按每个坩埚独立，也能够由多个坩埚共用。
[0153]另外，在上述的实施方式和实施例中，说明了合成非掺杂的化合物多晶的例子，但是，也能够预先将掺杂剂和起始原料一起收纳在反应容器内，合成添加有杂质的化合物多晶。
[0154]另外，可以考虑以下的变形例:在收纳原料的容器的内部设置用于利用蒸气压高的原料的蒸气充满空置的空间的补偿用的原料收纳部，将与合成用的原料不同的蒸气压高的原料收纳在容器内。
[0155]在实施例3、5中，说明了将合成的化合物多晶直接转移至单晶生长炉中使用的例子，但是，也能够合成大型的化合物多晶，将其切分为小块，用作单晶生长用的原料。在该情况下，需要另外进行加工和清洗的处理，因此，化合物多晶的污染风险增加，但是，当一次合成大量的化合物多晶时，能够对成本有利。
[0156]另外，上述记载的实施方式和实施例并不是对权利要求的技术方案进行限定。另外，应当注意的是，实施方式和实施例中说明的全部的特征的组合并不一定是用于解决发明的技术问题的手段所必须的。
[0157]符号说明
[0158]I 制造装置
[0159]10、20、30、40、50 反应容器
[0160]11、21、31、41、51 坩埚
[0161]12、22、32、42、52 盖子
`[0162]13、33、35、43、45、53、107 细孔
[0163]34连结容器
[0164]44外壳容器
[0165]100合成炉
[0166]101压力容器
[0167]103、106、108 基座
[0168]105加热器
[0169]110 Ga
[0170]111 As
[0171]112不活泼气体
[0172]114 GaAs 多晶
【权利要求】
1.一种化合物多晶的制造方法，该化合物多晶含有一种以上的在合成反应开始温度具有高于大气压的蒸气压的原料，该制造方法的特征在于，包括: 将包括所述原料的所述化合物多晶的起始原料收纳在通过细孔与外部连接的反应容器中的工序； 将收纳有所述起始原料的所述反应容器载置在压力容器内，将所述压力容器密闭的工序; 将所述压力容器内的气氛用不活泼气体置换的工序；和 通过控制所述不活泼气体的压力，总是以所述原料的蒸气压以上的压力对所述压力容器内进行加压，并且对所述反应容器进行加热，使所述起始原料反应，合成化合物多晶的工序。
2.如权利要求1所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 所述反应容器包括:收纳所述起始原料的坩埚；和覆盖所述坩埚的开口部的盖子， 所述盖子具有所述细孔。
3.如权利要求2所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 所述反应容器还包括经 由所述盖子与所述坩埚连结的连结容器， 所述连结容器具有其他细孔，所述连结容器内的区域作为流入所述坩埚内的所述不活泼气体的缓冲罐发挥作用， 所述坩埚的内部通过所述盖子的所述细孔、所述连结容器内的所述区域和所述连结容器的所述其他细孔，与所述反应容器的外部连接。
4.如权利要求1所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 所述反应容器包括:收纳所述起始原料的坩埚；覆盖所述坩埚的开口部的盖子；和覆盖所述坩埚和所述盖子的外壳容器， 所述盖子具有所述细孔， 所述外壳容器具有其他细孔，所述外壳容器内的所述坩埚的外侧的区域作为流入所述坩埚内的所述不活泼气体的缓冲罐发挥作用， 所述坩埚的内部通过所述盖子的所述细孔、所述外壳容器内的所述区域和所述外壳容器的所述其他细孔，与所述反应容器的外部连接。
5.如权利要求1所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 所述反应容器包括:收纳所述起始原料的坩埚；和覆盖所述坩埚的开口部和外侧侧面的盖子， 所述反应容器由基座保持，该基座具有所述细孔并与所述盖子的外侧侧面密合， 所述坩埚的内部通过所述坩埚的外侧侧面与所述盖子的内侧侧面之间的间隙和所述基座的所述细孔，与所述反应容器的外部连接。
6.如权利要求1~5中任一项所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于，还包括: 在得到所述化合物多晶之后，将所述化合物多晶熔融形成熔液的工序；和 使所述熔液凝固的工序。
7.如权利要求6所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 在使所述熔液凝固时，将所述熔液置于具有温度梯度的区域，使所述熔液单向凝固。
8.如权利要求3所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于:所述坩埚的容积小于所述连结容器的容积。
9.如权利要求4所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 所述坩埚的容积小于所述外壳容器的容积的一半。
10.如权利要求2~9中任一项所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 开始所述反应容器的加热，在从具有高蒸气压的所述原料的升华开始起到所述起始原料的反应结束的期间，将所述坩埚的内壁温度总是保持在比具有高蒸气压的所述原料的升华温度高的温度。
11.如权利要求3所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 开始所述反应容器的加热，在从具有高蒸气压的所述原料的升华开始起到所述起始原料的反应结束的期间，将所述坩埚和所述连结容器的内壁温度总是保持在比具有高蒸气压的所述原料的凝固温度高的温度。
12.如权利要求4所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 开始所述反应容器的加热，在从具有高蒸气压的所述原料的升华开始起到所述起始原料的反应结束的期间，将所述外壳容器的内壁温度总是保持在比具有高蒸气压的所述原料的凝固温度高的温度。
13.如权利要求6或7所述的化合物多晶的制造方法，其特征在于: 在形成所述熔液之后，在所述熔液不发生离解的压力的范围内对所述压力容器内的压力进行减压，使所述熔液凝固。
14.一种化合物多晶的制造装置，其特征在于，具有: 具有压力调整功能的压力容器； 设置在所述压力容器内的、通过细孔与外部连接的化合物多晶合成用的反应容器；和 设置在所述压力容器内的、用于对所述反应容器进行加热的加热器。
15.如权利要求14所述的化合物多晶的制造装置，其特征在于: 所述反应容器包括:收纳所述化合物多晶的起始原料的坩埚；和所述坩埚的盖子， 所述盖子具有所述细孔。
16.如权利要求15所述的化合物多晶的制造装置，其特征在于: 所述反应容器还包括经由所述盖子与所述坩埚连结的连结容器， 所述连结容器具有其他细孔，所述连结容器内的区域作为流入所述坩埚内的气体的缓冲罐发挥作用， 所述坩埚的内部通过所述盖子的所述细孔、所述连结容器内的所述区域和所述连结容器的所述其他细孔，与所述反应容器的外部连接。
17.如权利要求14所述的化合物多晶的制造装置，其特征在于: 所述反应容器包括:收纳所述化合物多晶的起始原料的坩埚；所述坩埚的盖子；和收纳所述坩埚和所述盖子的外壳容器， 所述盖子具有所述细孔， 所述外壳容器具有其他细孔，所述外壳容器内的所述坩埚的外侧的区域作为流入所述坩埚内的气体的缓冲罐发挥作用， 所述坩埚的内部通过所述盖子的所述细孔、所述外壳容器内的所述区域和所述外壳容器的所述其他细孔，与所述反应容器的外部连接。
18.如权利要求14所述的化合物多晶的制造装置，其特征在于: 所述反应容器包括:收纳所述化合物多晶的起始原料的坩埚；和覆盖至所述坩埚的外侧侧面的盖子， 所述反应容器由基座保持，该基座具有所述细孔并与所述盖子的外侧侧面密合，所述坩埚的内部通过所述坩埚的外侧侧面与所述盖子的内侧侧面之间的间隙和所述基座的所述细孔，与所述反应容器的外部连接。
19.如权利要求16所述的化合物多晶的制造装置，其特征在于: 所述坩埚的容积小于所述连结容器的容积。
20.如权利要求17所述的化合物多晶的制造装置，其特征在于: 所述坩埚的容积小于所述外壳容器的容积的一半。
21.如权利要求14、17和18中任一项所述的化合物多晶的制造装置，其特征在于: 所述反应容器具有迷宫式密封结构。
22.一种化合物单晶的制造方法，其特征在于，包括: 将利用权利要求1~5和7~9中任一项所述的方法得到的化合物多晶熔融形成熔液的工序；和使种晶与所述熔液接触形成化合物单晶的工序。
23.一种化合物单晶的制造方法，其特征在于，包括: 将利用权利要求6所述的方法得到的化合物多晶熔融形成熔液的工序；和使种晶与所述熔液接触形成化合物单晶的工序。`
【文档编号】C30B29/42GK103774231SQ201310498994
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】柴田真佐知, 稻田知己 申请人:日立金属株式会社