JPH01246199A - 化合物半導体結晶の製造方法 - Google Patents

化合物半導体結晶の製造方法

Info

Publication number
JPH01246199A
JPH01246199A JP7251988A JP7251988A JPH01246199A JP H01246199 A JPH01246199 A JP H01246199A JP 7251988 A JP7251988 A JP 7251988A JP 7251988 A JP7251988 A JP 7251988A JP H01246199 A JPH01246199 A JP H01246199A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
growth
ampoule
volume
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7251988A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Saito
哲男 齊藤
Michiharu Ito
伊藤 道春
Hiroshi Takigawa
宏 瀧川
Mitsuo Yoshikawa
吉河 満男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP7251988A priority Critical patent/JPH01246199A/ja
Publication of JPH01246199A publication Critical patent/JPH01246199A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明はCdZnTe化合物半導体結晶の製造に係り、
特にブリッジマン法で作製した結晶中のプレシピテート
の形成を抑制した化合物半導体結晶の成長方法に関し、 プレシピテートの形成を抑止できる化合物半導体結晶の
成長方法の提供を目的とし、 本発明は第1に、Cd+−z Znz Te結晶をブリ
ッジマン法により結晶成長させるにあたって、結晶成長
材料を秤量時にCd+−z+d Zn * Te 〔0
.001≦α≦0.0025)なる組成とし、かつ前記
Cd+−z+JnzTe結晶の体積が成長アンプルの体
積に占める比率を20%〜80%としたことを特徴とし
、第2に、Cd、−、Zn、 Te結晶をブリッジマン
法により結晶成長させるにあたって、Cd、−z Zn
、 Te結晶とは別にCdリザーバーを設け、結晶成長
時のCdリザーバー温度を810℃〜853℃に保持す
ることをにより構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はCdZnTe化合物半導体結晶の製造に係り、
特にブリッジマン法で作製した結晶中のプレシピテート
の形成を抑制した化合物半導体結晶の製造方法に関する
赤外線検知素子の形成材料としては、エネルギーバンド
ギヤツブが狭く、光電変換効率の良い水i艮・カドミウ
ム・・テルル な化合物半導体結晶が用いられている。
このような化合物半導体結晶は素子形成上、都合が良い
ように薄層で大面積の結晶が必要で、そのため、このH
g.+−x Cdx Teと格子整合が得やすいカドミ
ウム・亜鉛・テルル(Cdl−z Zng Te) 0
)単結晶を基板結晶として用い、その上にl1g,−、
 CdつTeの結晶をエピタキシャル成長している。基
板として用いられるCdI−tZn. Teの単結晶に
は未成長欠陥の原因となるプレシピテート(析出物)が
ないことが要望される。
〔従来の技術〕
第3図はブリッジマン法を説明するための模式図で、第
4図は上記結晶成長に用いる加熱炉の温度分布を示す。
第5図はCdTeの相図で、K.Zani。
Semiconductors and Semime
tals vol.13+ p.6(八cademic
,New York, 1978)に記載されているも
のであり、本発明を理解し易くするためにCdTe結晶
の成長について説明する。
第3図および第4図に示すように、CdTeの作製に用
いるアンプル1に単結晶製造用材料であるCdおよびT
eの各元素2を、第5図に示した化学量論的組成、ある
いはコングルエンド組成(Te過剰)で秤量して充填す
る。次いでアンプル1内を排気した後、アンプル上部を
封止し、縦型の加熱炉3内の炉芯管4内部に支持具6を
用いて設置する。
この状態で加熱炉3の温度分布が第4図の点線で示した
曲線10になるように加熱炉3のヒータ5に流す電流を
制御した後、前記曲線10の分布は変えずに一定速度で
降温することにより、CdTeの材料2の融点が109
2℃であるので、その温度に曲線が達するにつれ、アン
プルlの尖った一端部より固化が始まり、単結晶を成長
させることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、このような化学量論的組成あるいはコングルエ
ンド組成で形成したCdTeでは、アンプル空間7に、
Teに比べ蒸気圧の高いCdが選択蒸発して、成長時の
融液組成がCd不足となる。その結果、結晶中にサイズ
が10〜30μm程度のTeのプレシピテートが形成さ
れる問題がある。
また、アンプル空間7へのCdの消費量分のCdを秤量
時に追加してもTeのプレシビテートのサイズは10〜
30μmとほとんど変わらなかった。
このようなプレシビテートのあるCdTe (またはC
dZnTe)を基板に用いてHgCdTeO液相エピタ
キシャル成長を行うと、基板表面近くにあるプレシピテ
ートの部分から、エピタキシャル層の未成長欠陥が発生
し、エピタキシャル結晶の品質を劣下させる欠点があっ
た。
本発明は上記した欠点を除去し、プレシピテートの形成
を抑止できる化合物半導体結晶の製造方法の提供を目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は第1に、CdI−z Zn, Te結晶をブリ
ッジマン法により結晶成長させるにあたって、結晶成長
材料を秤量時にCdI−z+7+( Zn 、 Te 
(0.001 ≦α≦0.0025)なる組成とし、か
つ前記Cd1−z.(Zn。
Te結晶の体積が成長アンプルの体積に占める比率を2
0%〜80%としたことを特徴とし、第2に、CdI−
22n, Te結晶をブリッジマン法により結晶成長さ
せるにあたって、Cdl−1 Znz Te結晶とは別
にCdリザーバーを設け、結晶成長時のCdリザーバー
温度を810℃〜853℃に保持することを特徴とする
〔作 用〕
本発明では、Cdを過剰に加えてアンプル空間へのCd
の消費を補い、かつ融液をCd過剰にすることによって
、固化時にTeが凝集してプレシビテートが形成される
のを抑止するようにする。
〔実施例〕
以下、図面を用いながら本発明の第1実施例につき詳細
に説明する。
第3図は本発明の詳細な説明するための図で、第4図は
上記方法に用いる加熱炉の温度分布を示す図であり、第
1図は本実施例で得られたプレシピテートサイズとCd
増量値(α)の関係を示す図である。
第3図および第4図に示すように、本発明の方法に用い
るアンプル1は、Cd、 ZnおよびTeの化合物半導
体結晶形成材料2が収容できる直径が約50鶴の石英製
の有底の管よりなる。アンプル1の体積は約310cc
であり、内側にはカーボン膜をベンゼンの熱分解により
形成している。
このアンプル1に材料2としてCdo、q7やa Zn
6.。3Teなる組成で固化時の体積220ccとなる
量を充填する。次いでアンプル1内を排気した後、上部
を封止し、このアンプル1を加熱炉3内の炉芯管4内に
支持具6を用いて設置する。
次いで加熱炉3のヒータ5に通電し、24時間で加熱炉
3の/温度分布が第4図の点線で示す曲線10になるよ
うに加熱炉3のヒータに流す電流を制御する。
この状態で約2日間成長材料2を溶融した後、温度勾配
2〜3℃/cmを保持して降温速度0.2〜0.3℃/
hrで加熱炉の温度を下げる。このように温度勾配を一
定にして降温することにより、アンプル1の底部から成
長速度が約1mm/hrで溶融材料を順次固化させて単
結晶を得る。
なお、第4図の曲線10が加熱炉の降温により、点線で
示すCdTeの融点11に達した時の位置12は第3図
における固相一液相界面8の位置に相当する。そして固
相一液相界面8より上方の材料2は溶融しており、アン
プル1の空間7にはCdの蒸気が存在している。
このようにして作製した単結晶をスライスし、赤外線透
過顕微鏡でプレシビテートの存在を観測した。
第1図は上述したブリッジマン法を用い、Cdの増量値
αを種々変化させて結晶を成長させたときのプレシビテ
ートの大きさを観測したもので、横軸はCd増増量値外
χ)を、縦軸はプレシピテートサイズ(μm)を示して
いる。
この図は、成長させた単結晶の体積とアンプルの容積と
の比率が70%の条件のもとで、秤量組成Cdo、q7
*at Zno、o3Teにおいて、Cd増増量値外O
≦α≦0.0037の範囲で変えたものであり、プレシ
ピテートサイズはウェハー内で最大のものを測定した値
である。
この図かられかるように、Cd増増量値外o、ooi≦
α≦0.0025の範囲でプレシピテートサイズの小さ
な良質の単結晶を得ることができた。
また、前記Cdo、 qq+t< Zno、 osTe
結晶の体積と成長アンプルの容積との比率を20〜30
%と変えた場合も、上記増量値αの範囲は0.001≦
α≦0.0025でプレシビテートサイズの小さな良質
の単結晶を得ることができた。
なお、増量値が0.001以下ではTeブレシピテ−ト
が析出し、0.025以上ではCdブレシビテートが発
生していることがわかった。またアンプル空間7へのC
dの消費量はCdの平衡蒸気圧を約1atmとして計算
したところα−0,0001程度であり、この程度の増
量では不十分であることがわかった。
次に、本発明の第2実施例を図面に沿って説明する。
第6図は本発明の詳細な説明図で、第7図は上記方法に
用いる加熱炉の温度分布を示す図であり、第2図は第2
実施例で得られた結晶のプレシピテートサイズとCdリ
ザーバーの温度との関係を示す図である。
第6図および第7図に示すように、本発明の方法に用い
るアンプル21は、Cd、 ZnおよびTeの化合物半
導体結晶形成材料22が収容される直径が約50龍の石
英製の単結晶形成用大口径管23と該大口径管23に連
通した直径が約8鶴の石英製の有底の細管24とよりな
る。この大口径管23内には、更にカーボン製坩堝25
が設置され二重構造の坩堝となっている。この有底の細
管24の底部内に易蒸発性のCdの結晶26をリザーバ
として約10g秤量して充填し、また坩堝25内にCd
とTeとを所定の重量秤量して充填する。次いでアンプ
ル21内を排気した後、大口径管23の上部を封止し、
このアンプル21を加熱炉27内の炉芯管28内に支持
具29を用いて設泗する。
この状態で加熱炉27の高温領域30および低温領域3
1の温度が両方共、600℃の温度になるように加熱炉
27のヒータに通電し6時間経過した後、加熱炉27の
温度が第2図の曲線32に示すように高温領域30で1
150”c、低温領域31で850℃の温度プロフィー
ルになるように、加熱炉27のヒータに流す電流を制御
する。
このようにした状態で高温領域で2日間、結晶形成材料
22を溶融した後、アンプル21を矢印入方向に沿って
1 am/lhrの速度で降下させ、CdZnTeの融
点1092℃以下の温度領域に溶融した結晶形成材料2
2を通過させることで坩堝23の底部より順次)容融し
た材料を固化させて単結晶を得る。なお第6図中、符号
33は固化した成長材料であり、34ば同和−液相界面
を示している。
第2図は、上述したCdリザーバーの温度を802〜8
53℃の範囲で種々変えて結晶成長させ、第1実施例と
同様にプレシピテートサイズを測定したときの相関図で
ある。横軸はCdリザーバーの温度とCdの蒸気圧を、
縦軸はプレシビテートサイズをそれぞれ示している。
この図かられかるように、Cdリザーバーの温度ヲ81
0℃〜853℃で成長させた場合プレシピテートは観測
されなかった。また第1実施例で延べたように、化学量
論的組成のCdTeに対する蒸気圧は約1atmであり
、プレシビテートが観測限界以下となるCd分圧は1.
6 atI11以上なので、結晶成長時の溶融組成は化
学量論的組成よりCdリッチであると考えられる。
なお、ブリッジマン法において、上記した装置構成の他
に、アンプルを固定して加熱炉を移動させて結晶を形成
する炉体移動法、さらに横型炉を用いても本発明の方法
が適用できることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上詳細に述べたように、本発明の方法によれば、プレ
シビテートの形成を抑制でき、本方法で形成したCdZ
nTe結晶基板を用いてHgCdTe結晶をエビタギシ
ャル成長すると、未成長欠陥のムい良質のエピタキシャ
ル結晶が得られ、実用的効果は犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例で得られた結晶のプレシピ
テートサイズとCd増量値の関係を示す図、第2図は本
発明の第2実施例で得られた結晶のプレシビテートサイ
ズとCdリザーバーの温度との関係を示す図、 第3図、第6図は本発明の方法に用いたブリッジマン炉
の装置構成図、 第4図、第7図は加熱炉の温度分布を示す図、第5図は
従来方法での秤量組成を説明するためのCdTe相図で
ある。 図において、 1.21はアンプル、2,22は単結晶形成用材料、3
.27は加熱炉、4,28は炉芯管、5はヒータ、6.
29はアンプル支持具、7はアンプル空間、8゜34は
固液界面、10.32は温度分布曲線をそれぞれ示す。 (d糟量傷α(z) (d4I’Jlブレシビ多?す1ズの相関図第1図 Cd lJ’7゛−バー;Kbfvシビ1.ヒザイズ/
I才B関D0第2図 ブソ・yジマンムf’/)akm          
 でp全も方Pry 三&7振欣斤汀り第3図    
 第4図 第5図 ザリ・・ノジ′マン事Pn4+版図   7.神色り戸
。5畜4(4フィト図第6図  第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cd_1_−_zZn_2Te結晶をブリッジマ
    ン法により結晶成長させるにあたって、 結晶成長材料を秤量時にCd_1_−_z_+_dZn
    _zTe〔0.001≦α≦0.0025〕なる組成と
    し、かつ、前記Cd_1_−_z_+_dZn_zTe
    結晶の体積が成長アンプルの体積に占める比率を20%
    〜80%としたことを特徴とする化合物半導体結晶の製
    造方法。
  2. (2)Cd_1_−_zZn_zTe結晶をブリッジマ
    ン法により結晶成長させるにあたって、 Cd_1_−_zZn_zTe結晶とは別にCdリザー
    バーを設け、結晶成長時のCdリザーバー温度を810
    ℃〜853℃に保持することを特徴とする化合物半導体
    結晶の製造方法。
JP7251988A 1988-03-25 1988-03-25 化合物半導体結晶の製造方法 Pending JPH01246199A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7251988A JPH01246199A (ja) 1988-03-25 1988-03-25 化合物半導体結晶の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7251988A JPH01246199A (ja) 1988-03-25 1988-03-25 化合物半導体結晶の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01246199A true JPH01246199A (ja) 1989-10-02

Family

ID=13491659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7251988A Pending JPH01246199A (ja) 1988-03-25 1988-03-25 化合物半導体結晶の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01246199A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995022643A1 (en) * 1994-02-21 1995-08-24 Japan Energy Corporation Method of growing single crystal
EP3305950A4 (en) * 2015-07-03 2019-01-16 JX Nippon Mining & Metals Corporation CRYSTAL OF CDTE-BASED COMPOUND AND METHOD FOR THE MANUFACTURE THEREOF

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995022643A1 (en) * 1994-02-21 1995-08-24 Japan Energy Corporation Method of growing single crystal
US5603763A (en) * 1994-02-21 1997-02-18 Japan Energy Corporation Method for growing single crystal
EP3305950A4 (en) * 2015-07-03 2019-01-16 JX Nippon Mining & Metals Corporation CRYSTAL OF CDTE-BASED COMPOUND AND METHOD FOR THE MANUFACTURE THEREOF
US10557215B2 (en) 2015-07-03 2020-02-11 Jx Nippon Mining & Metals Corporation CdTe-based compound single crystal and method for producing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Szeles et al. Advances in the crystal growth of semi-insulating CdZnTe for radiation detector applications
Harman Liquidus isotherms, solidus lines and LPE growth in the Te-rich corner of the Hg-Cd-Te system
CN107304481B (zh) 氧化镓晶体的制造装置和氧化镓晶体的制造方法
Mlavsky et al. Crystal growth of GaAs from Ga by a traveling solvent method
US7758843B1 (en) Inclusion free cadmium zinc tellurium and cadmium tellurium crystals and associated growth method
US4315796A (en) Crystal growth of compound semiconductor mixed crystals under controlled vapor pressure
John et al. Comprehensive review on CdTe crystals: growth, properties, and photovoltaic application
TW200307066A (en) CdTe single crystal and cdTe polycrystal, and method for producing the same
JPS6345198A (ja) 多元系結晶の製造方法
CN103911667B (zh) 一种基于缩颈型坩埚的无坩埚壁接触式单晶生长方法
US7537659B2 (en) Method of obtaining a CdTe or CdZnTe single crystal and the single crystal thus obtained
Anis The growth of single crystals of GaSe
US3494730A (en) Process for producing cadmium telluride crystal
Chevy et al. Growth of crystalline slabs of layered InSe by the Czochralski method
JPH01246199A (ja) 化合物半導体結晶の製造方法
Zlomanov et al. Phase diagrams and growth of bulk lead chalcogenide crystals
Triboulet CdTe and CdZnTe growth
JIN et al. Growth and characterization of large-size InSe crystal from non-stoichiometric solution via a Zone melting method
Franc et al. Development of inclusion-free CdZnTe substrates from crystals grown by the vertical-gradient freeze method
CN101463499A (zh) 在锑化镓衬底上生长InAsxSb1-x薄膜的方法
KR102919820B1 (ko) Mg2Si 단결정체, Mg2Si 단결정 기판, 적외선 수광 소자 및 Mg2Si 단결정체의 제조 방법
JPH06125148A (ja) 低抵抗半導体結晶基板及びその製造方法
JPH07110797B2 (ja) 高蒸気圧成分を含む化合物半導体単結晶の製造方法
Szeles et al. Advances in the crystal growth of semiinsulating CdZnTe for radiation detector applications
Kato et al. Effect of solution thickness on ZnSe crystals grown from Se/Te mixed solutions