JPH02129093A - ２−６族化合物半導体用結晶成長装置 - Google Patents
２−６族化合物半導体用結晶成長装置Info
- Publication number
- JPH02129093A JPH02129093A JP28048088A JP28048088A JPH02129093A JP H02129093 A JPH02129093 A JP H02129093A JP 28048088 A JP28048088 A JP 28048088A JP 28048088 A JP28048088 A JP 28048088A JP H02129093 A JPH02129093 A JP H02129093A
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- Japan
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、結晶成長装置に関し、特にＩｔ−ＶＩ族化合
物半導体の結晶成長装置に関する。
物半導体の結晶成長装置に関する。
［従来の技術Ｊ
従来、ハロゲンガスを用いた］−ｖｌ族化合物半導体の
気相結晶成長が知られている。この例を第２図（Ａ）、
（Ｂ）に示す。
気相結晶成長が知られている。この例を第２図（Ａ）、
（Ｂ）に示す。
第２図（Ａ）に示すように、石英アンプル２１の下部に
ソース結晶粉末２３と輸送剤としてのヨウ素等のハロゲ
ン２５を入れ、アングル上部にテーパ（θ＝６０〜７０
℃）を付け、その上にシート結晶２７、石英棒２９を配
し、真空封入した。
ソース結晶粉末２３と輸送剤としてのヨウ素等のハロゲ
ン２５を入れ、アングル上部にテーパ（θ＝６０〜７０
℃）を付け、その上にシート結晶２７、石英棒２９を配
し、真空封入した。
この成長アンプルを所定の温度分布を有する縦型炉中に
垂直に配置し、第２図（Ｂ）に示すような温度分布を設
定する。温度差により対流拡散が起こり、高温部、低温
部で以下の反応が起こる。
垂直に配置し、第２図（Ｂ）に示すような温度分布を設
定する。温度差により対流拡散が起こり、高温部、低温
部で以下の反応が起こる。
高ｊｍ ： ＲＩＩＲＶＩ 十Ｘ ２→ＲＩＩＸ２＋１
／２Ｒｖ■２低；晶：ＲｒｉＲＶ、＋Ｘ２←ＲｒＬＸ２
＋１／２ Ｒｖ。
／２Ｒｖ■２低；晶：ＲｒｉＲＶ、＋Ｘ２←ＲｒＬＸ２
＋１／２ Ｒｖ。
Ｒ・・■族原子
］
Ｒ・・ＶＩ族原子
■
Ｘ・・・ハロゲン原子
この反応により高温部ではソース材料のハロゲン化が起
こり、低温部では再びソース材料を析出してハロゲンガ
スが生じる。このようにしてソー 構成元素の蒸気圧
を制御しつつ、高純度、高品位ス材料の輸送が行われ、
シート結晶上に結晶成長 の■−■族化合物半導体結
晶を気相成長できる結させる。
晶成長装置を提供することである
。
こり、低温部では再びソース材料を析出してハロゲンガ
スが生じる。このようにしてソー 構成元素の蒸気圧
を制御しつつ、高純度、高品位ス材料の輸送が行われ、
シート結晶上に結晶成長 の■−■族化合物半導体結
晶を気相成長できる結させる。
晶成長装置を提供することである
。
［発明が解決しようとする課題］
以上のような従来技術によれば：
（１）、輸送剤としてヨウ素等のハロゲンを使うのでそ
れが結晶成長中に高濃度に取り込まれるため、高純度な
結晶が成長できない、 （２）、また、高い蒸気圧を持つヨウ素を大量にアンプ
ル内に投入するため、成長時の成長容器内の蒸気圧か高
くアンプル爆発の危険性がある、（３）、また、高い蒸
気圧を持つヨウ素を大量にアンプル内に投入するため、
構成元素の蒸気圧を制御できないため、化学量論的組成
からのずれが大きく、高品位な結晶の成長ができない。
れが結晶成長中に高濃度に取り込まれるため、高純度な
結晶が成長できない、 （２）、また、高い蒸気圧を持つヨウ素を大量にアンプ
ル内に投入するため、成長時の成長容器内の蒸気圧か高
くアンプル爆発の危険性がある、（３）、また、高い蒸
気圧を持つヨウ素を大量にアンプル内に投入するため、
構成元素の蒸気圧を制御できないため、化学量論的組成
からのずれが大きく、高品位な結晶の成長ができない。
本発明の目的は、輸送用ハロゲンを用いず、高純度、高
品位の■−■族化合物半導体結晶を気相成長できる結晶
成長装置を提供することである。
品位の■−■族化合物半導体結晶を気相成長できる結晶
成長装置を提供することである。
本発明の他の目的は、■−■族化合物半導体の［課題を
解決するための手段］ 実効的に断面積の小さな領域を介して接続された高温室
および低温室を有し、該高温室に■−■族化合物半導体
のソース結晶を、かつ該低温室にヒートシンクとその上
に■−■族化合物半導体のシート結晶を配置し、さらに
実効的に断面積の小さな管で該実効的に断面積め小さな
領域に接続され、ＩＩ−Ｖｔ族化合物半導体の構成元素
を含む蒸気圧源を収めた蒸気圧制御室を有し、真空に封
じた■−■族化合物半導体結晶成長装置。
解決するための手段］ 実効的に断面積の小さな領域を介して接続された高温室
および低温室を有し、該高温室に■−■族化合物半導体
のソース結晶を、かつ該低温室にヒートシンクとその上
に■−■族化合物半導体のシート結晶を配置し、さらに
実効的に断面積の小さな管で該実効的に断面積め小さな
領域に接続され、ＩＩ−Ｖｔ族化合物半導体の構成元素
を含む蒸気圧源を収めた蒸気圧制御室を有し、真空に封
じた■−■族化合物半導体結晶成長装置。
［作用］
ハロゲンガスを用いずにＩｆ−Ｖｔ族化合物半導体を真
空に封じているため、ハロゲン化物を取り込むことなく
Ｕ−Ｖｔ族化合物半導体の結晶か成長する。
空に封じているため、ハロゲン化物を取り込むことなく
Ｕ−Ｖｔ族化合物半導体の結晶か成長する。
輸送剤としての蒸気圧の高いハロゲンを投入していない
ので、結晶成長時のアングル内圧力を低減することがで
きる。
ので、結晶成長時のアングル内圧力を低減することがで
きる。
温度勾配による濃度拡散によって、シート結晶上に結晶
成長する。また気相で供給されたソース原子がシート結
晶上を泳動することにより、エピタキシャル結晶が成長
する。
成長する。また気相で供給されたソース原子がシート結
晶上を泳動することにより、エピタキシャル結晶が成長
する。
また、シート結晶室の上部の実効的に断面積の小さな領
域に、蒸気圧制御室を接続することにより、シート結晶
室中で成長している結晶に直接、構成元素の蒸気圧を印
加することにより蒸気圧制御を行い、化学量論的組成か
らのずれを制御できる。
域に、蒸気圧制御室を接続することにより、シート結晶
室中で成長している結晶に直接、構成元素の蒸気圧を印
加することにより蒸気圧制御を行い、化学量論的組成か
らのずれを制御できる。
［実施例〕
第１図＜Ａ）、（Ｂ）に本発明の結晶成長装置１の概略
図を示す、結晶成長装置１はＩＩ−Ｖｔ族化合物半導体
のソース結晶２が配されているソース結晶室３、シート
（種）結晶４が配されているシート結晶室５、ＩＩ−Ｖ
ｔ族化合物半導体の構成元素ないしその化合物の蒸気圧
源６を配した蒸気圧制御室７を有し、かつソース結晶室
（高温室）３とシート結晶室（低温室）５が、中間に石
英の無垢棒９を挿入することにより形成された実効的に
小さな断面積を有する空間１１で接続されている。
図を示す、結晶成長装置１はＩＩ−Ｖｔ族化合物半導体
のソース結晶２が配されているソース結晶室３、シート
（種）結晶４が配されているシート結晶室５、ＩＩ−Ｖ
ｔ族化合物半導体の構成元素ないしその化合物の蒸気圧
源６を配した蒸気圧制御室７を有し、かつソース結晶室
（高温室）３とシート結晶室（低温室）５が、中間に石
英の無垢棒９を挿入することにより形成された実効的に
小さな断面積を有する空間１１で接続されている。
シート結晶室５下部にカーホン、ＰＢＮ、石英等の熱伝
導率の高い材質をヒートシンク１３として配置しその上
にシート結晶４を配置する。シート結晶４の上にシート
結晶止め１７として円筒状の石英管を配置・してシート
結晶４がヒートシンク１３上に確実に密着するようにす
る。
導率の高い材質をヒートシンク１３として配置しその上
にシート結晶４を配置する。シート結晶４の上にシート
結晶止め１７として円筒状の石英管を配置・してシート
結晶４がヒートシンク１３上に確実に密着するようにす
る。
さらに、シート結晶室（低温室）５の上部の実効的に断
面積の小さな領域１１に実効的に断面積の小さな管８に
より接続された蒸気圧制御室７を設ける。
面積の小さな領域１１に実効的に断面積の小さな管８に
より接続された蒸気圧制御室７を設ける。
この結晶装置１に第１図（Ｂ）に示すような温度分布を
設定する。ソース結晶２はソース温度Ｔ１に保たれ、一
定の原料蒸気圧を発生する。構成元素ないしその化合物
６は蒸気圧源温度Ｔ２に保たれ、構成元素の蒸気圧をソ
ース結晶室３に供給する、ここではＴＩ ＞Ｔ２であり
、蒸気圧制御室７の温度を調整することでシート結晶室
５内の構成元素の蒸気圧を制御できる。シート結晶４は
、ＴＩ ＞Ｔ３である結晶成長温度Ｔ３に保たれる。
設定する。ソース結晶２はソース温度Ｔ１に保たれ、一
定の原料蒸気圧を発生する。構成元素ないしその化合物
６は蒸気圧源温度Ｔ２に保たれ、構成元素の蒸気圧をソ
ース結晶室３に供給する、ここではＴＩ ＞Ｔ２であり
、蒸気圧制御室７の温度を調整することでシート結晶室
５内の構成元素の蒸気圧を制御できる。シート結晶４は
、ＴＩ ＞Ｔ３である結晶成長温度Ｔ３に保たれる。
ソース結晶室３から輸送されてきた気相材料がシート結
晶４上にエピタキシャルに成長する。蒸気圧制御室７を
細い管８によって実効的に断面積の小さな領域に接続し
、シート結晶室５内で成長している結晶に直接蒸気圧制
御成分を供給できる構造をとることにより、結晶を成長
の際に蒸気圧制御を行ない、成長結晶の化学量論的組成
を制御可能にした。
晶４上にエピタキシャルに成長する。蒸気圧制御室７を
細い管８によって実効的に断面積の小さな領域に接続し
、シート結晶室５内で成長している結晶に直接蒸気圧制
御成分を供給できる構造をとることにより、結晶を成長
の際に蒸気圧制御を行ない、成長結晶の化学量論的組成
を制御可能にした。
ｎ −ｖｉ族化合物半導体の代表例としてＺｎ Ｓｅを
例にとり、この装置による結晶成長を説明する。
例にとり、この装置による結晶成長を説明する。
第１図（Ａ）に示した構造を有する石英アングル１０の
底部のヒートシンク１３上に、シート結晶４としてスラ
イシング、ラッピング、ポリシングおよびケミカルエチ
ングを行なった（ ｌｌｌ１面Ｚｎ５ｅ単結晶を配し、
円筒状の石英管１７でシート結晶４を固定する。また蒸
気圧源６として、Ｚｎ５ｅの構成元素であるＺｎあるい
はＳｅを蒸気圧制御室７に入れる。アングル本体のシー
ト結晶室５上にスペーサ９を支持するためのくぼみ１８
を形成し、スペーサ９として石英の無垢棒を挿入し、そ
の周囲に実効的に小さな断面積の領域１１を作る。スペ
ーサ９の上にソース結晶２として成長温度より低温で合
成されたＺｎ５ｅ多結晶、例えばＣＶＤ多結晶インゴッ
トを配し、例えば１０−６７゜ｒ「以上の高真空で真空
封入した。
底部のヒートシンク１３上に、シート結晶４としてスラ
イシング、ラッピング、ポリシングおよびケミカルエチ
ングを行なった（ ｌｌｌ１面Ｚｎ５ｅ単結晶を配し、
円筒状の石英管１７でシート結晶４を固定する。また蒸
気圧源６として、Ｚｎ５ｅの構成元素であるＺｎあるい
はＳｅを蒸気圧制御室７に入れる。アングル本体のシー
ト結晶室５上にスペーサ９を支持するためのくぼみ１８
を形成し、スペーサ９として石英の無垢棒を挿入し、そ
の周囲に実効的に小さな断面積の領域１１を作る。スペ
ーサ９の上にソース結晶２として成長温度より低温で合
成されたＺｎ５ｅ多結晶、例えばＣＶＤ多結晶インゴッ
トを配し、例えば１０−６７゜ｒ「以上の高真空で真空
封入した。
この成長アンプルを第１図（Ｂ）に示すような所定の温
度分布を有する縦型炉中に垂直に設置する。アンプルの
各部が所定温度になると、ソース結晶室３内でソース結
晶２から蒸発した蒸気は１次原料ガスを構成し、実効的
に断面積の小さな領域を介してシート結晶室５に供給さ
れる。
度分布を有する縦型炉中に垂直に設置する。アンプルの
各部が所定温度になると、ソース結晶室３内でソース結
晶２から蒸発した蒸気は１次原料ガスを構成し、実効的
に断面積の小さな領域を介してシート結晶室５に供給さ
れる。
一方、蒸気圧制御室７からは制御された蒸気圧が実効的
に断面積の小さな領域１１に供給され、上述の１次原料
ガスと共に所望の構成の原料カスを構成する。
に断面積の小さな領域１１に供給され、上述の１次原料
ガスと共に所望の構成の原料カスを構成する。
シート結晶４は、このような原料ガスが温度差により輸
送されるようにソース結晶２より低い温度に設定されて
おり、狭い領域１１を通って供給された原料ガスをうけ
てエピタキシャル成長を生じさせる。
送されるようにソース結晶２より低い温度に設定されて
おり、狭い領域１１を通って供給された原料ガスをうけ
てエピタキシャル成長を生じさせる。
このように蒸気圧制御下で温度差により高温室（ソース
結晶室）３から低温室（シート結晶室）５に実効的に断
面積の小さな領域１１を介してソース材料が気相の状態
で輸送される。シート結晶４はヒートシンク１３により
熱的冷却をうけ、その上に結晶が成長する。
結晶室）３から低温室（シート結晶室）５に実効的に断
面積の小さな領域１１を介してソース材料が気相の状態
で輸送される。シート結晶４はヒートシンク１３により
熱的冷却をうけ、その上に結晶が成長する。
成長速度は、成長温度Ｔ３、温度差ΔＴ＝ＴＩＴ３に依
存するが、例えば成長温度９５０°Ｃ５温度差５０°Ｃ
において約１０μｍ／ｈｒ程度の成長速度が得られる。
存するが、例えば成長温度９５０°Ｃ５温度差５０°Ｃ
において約１０μｍ／ｈｒ程度の成長速度が得られる。
第３図に、本発明の池の実施例を示す。アンプル１０の
径がスペーサ９の上で大きくされ、広いソース結晶室３
を確保している。また蒸気圧制御室７がヒートシンク１
３よりも下に配置されている。
径がスペーサ９の上で大きくされ、広いソース結晶室３
を確保している。また蒸気圧制御室７がヒートシンク１
３よりも下に配置されている。
１構造例として、主アンプル１０の高さｈｌを約２４０
〜２５０ｎｎ、主アンプル１０の底からスペーサ９上面
、すなわちソース結晶室３までの高さｈ２は約２００１
１１１、カーボン製ヒートシンク１３の高さｈ３は約１
００１１、スペーサ９の厚さｄは約４０〜５０１Ｉであ
る。主アングル１０の上部ソース結晶室３の幅広部の径
は１２１ｎφ、スペーサ９より下の幅狭部の径は８１１
φであり、断面積の小さな管８の径は３．５＋１１φ、
蒸気圧制御室７の径は５Ｉｌｌ■φである。約１〜４ｇ
のソース結晶２と径８１１１φ、厚さ０，５〜１．０１
１のシート結晶４を投入し、ソース結晶２の温度Ｔ１を
１０００〜１１００℃、成長温度Ｔ３を９００〜１００
０℃、蒸気圧源の温度Ｔ２を５００〜６００°Ｃに制御
し、径８ｎｍφ、厚さ１０〜１５１１の成長結晶を得た
。
〜２５０ｎｎ、主アンプル１０の底からスペーサ９上面
、すなわちソース結晶室３までの高さｈ２は約２００１
１１１、カーボン製ヒートシンク１３の高さｈ３は約１
００１１、スペーサ９の厚さｄは約４０〜５０１Ｉであ
る。主アングル１０の上部ソース結晶室３の幅広部の径
は１２１ｎφ、スペーサ９より下の幅狭部の径は８１１
φであり、断面積の小さな管８の径は３．５＋１１φ、
蒸気圧制御室７の径は５Ｉｌｌ■φである。約１〜４ｇ
のソース結晶２と径８１１１φ、厚さ０，５〜１．０１
１のシート結晶４を投入し、ソース結晶２の温度Ｔ１を
１０００〜１１００℃、成長温度Ｔ３を９００〜１００
０℃、蒸気圧源の温度Ｔ２を５００〜６００°Ｃに制御
し、径８ｎｍφ、厚さ１０〜１５１１の成長結晶を得た
。
なお、蒸気圧制御室７に不純物も投入して、不純物ドー
プした結晶を成長してもよい。
プした結晶を成長してもよい。
第４図（Ａ）、（Ｂ）に成長速度の蒸気圧依存性の例を
示す、第４図（Ａ）はノンドープの場合であり、亜鉛圧
ｐｚｎか増加するにつれて成長速度が小さくなる。４Ｔ
Ｏｒｒ以下では約２μｍ／ｈｒ以下に落ちる。第４図（
Ｂ）はＩｎドープの場合を示す。
示す、第４図（Ａ）はノンドープの場合であり、亜鉛圧
ｐｚｎか増加するにつれて成長速度が小さくなる。４Ｔ
Ｏｒｒ以下では約２μｍ／ｈｒ以下に落ちる。第４図（
Ｂ）はＩｎドープの場合を示す。
１ｎドーグの場合、亜鉛圧の増加と共に成長速度が減少
するのはノンドープの場合と同様であるが、成長速度の
絶対値が約１桁低くなっている。
するのはノンドープの場合と同様であるが、成長速度の
絶対値が約１桁低くなっている。
以上、Ｚｎ５ｅを例にとり説明してきたが、本装置が他
の■−■族化合物半導体についても応用できることは言
うまでもない。
の■−■族化合物半導体についても応用できることは言
うまでもない。
すなわち、１ｎＳｅと同様の性質を有する１ｎＳ 、
ＣｄＳ 、 ２ｎＴｅ、 ＣｄＳｅ等において同一の成
長原理で結晶成長することが可能である。なお、蒸気圧
制御元素としては、所望の電気伝導形に適するようにい
ずれの構成元素を用いることらできる。
ＣｄＳ 、 ２ｎＴｅ、 ＣｄＳｅ等において同一の成
長原理で結晶成長することが可能である。なお、蒸気圧
制御元素としては、所望の電気伝導形に適するようにい
ずれの構成元素を用いることらできる。
なお、縦型炉を用いた成長を示したが横型炉でもよい、
すなわち水平方向に温度分布を有する炉を構成し、この
中に横方向に長いアンプルを挿入する。アンプル内で、
高温室であるソース結晶室、低温室であるシート結晶室
を狭い連結部を介して横方向に並べて接続し、狭い連結
部に細い管を介して蒸気圧制御室を接続する点は上述の
実施例同様である。
すなわち水平方向に温度分布を有する炉を構成し、この
中に横方向に長いアンプルを挿入する。アンプル内で、
高温室であるソース結晶室、低温室であるシート結晶室
を狭い連結部を介して横方向に並べて接続し、狭い連結
部に細い管を介して蒸気圧制御室を接続する点は上述の
実施例同様である。
上述の実施例においては、蒸気圧制御室を実効的に断面
積の小さな領域１１の接続箇所より低温側に配置してい
るが、高温側に配置する場合もある。またアングルは炉
内に設定後、結晶成長中は移動しない。
積の小さな領域１１の接続箇所より低温側に配置してい
るが、高温側に配置する場合もある。またアングルは炉
内に設定後、結晶成長中は移動しない。
［発明の効果］
ソース材料がシート結晶まで輸送される雰囲気が真空で
あり、ハロゲン等の輸送媒体を含んでいないので高純度
な高品位結晶が得られる。
あり、ハロゲン等の輸送媒体を含んでいないので高純度
な高品位結晶が得られる。
また、成長時の圧力は低く、アンプル爆発の危険性は少
ない。
ない。
高温室と低温室が実効的に小さな断面積を有する接続部
により接続され、熱的には分離しているので、結晶成長
の際、ソース材料の組成元素の組成を容易に制御できる
。
により接続され、熱的には分離しているので、結晶成長
の際、ソース材料の組成元素の組成を容易に制御できる
。
第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例による１ｌ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体の結晶成長装置を示し、（Ａ）は概略
断面図、（Ｂ）は温度分布図、第２図（Ａ＞、（Ｂ）は
従来例によるＩｆ−ＶＩ族１ヒ合物半導体の結晶成長装
置を示し、（Ａ＞は概略断面図、（Ｂ）は温度分布図、 第３図は本発明の他の実施例によるＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体の結晶成長装置の概略断面図、第４図（Ａ）、（
Ｂ）はノンドープとＩｎドープの時の成長速度のＩｎ圧
依存性を示すグラフである。 スペーサ 小さな断面積を有する空間 ヒートシンク
Ｉ族化合物半導体の結晶成長装置を示し、（Ａ）は概略
断面図、（Ｂ）は温度分布図、第２図（Ａ＞、（Ｂ）は
従来例によるＩｆ−ＶＩ族１ヒ合物半導体の結晶成長装
置を示し、（Ａ＞は概略断面図、（Ｂ）は温度分布図、 第３図は本発明の他の実施例によるＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体の結晶成長装置の概略断面図、第４図（Ａ）、（
Ｂ）はノンドープとＩｎドープの時の成長速度のＩｎ圧
依存性を示すグラフである。 スペーサ 小さな断面積を有する空間 ヒートシンク
Claims (1)
- （１）、実効的に断面積の小さな領域を介して接続され
た高温室および低温室を有し、該高温室にII−VI族化合
物半導体のソース結晶を配置し、かつ該低温室にヒート
シンクとその上にII−VI族化合物半導体のシート結晶を
配置し、さらに実効的に断面積の小さな管で該実効的に
断面積の小さな領域に接続され、II−VI族化合物半導体
の構成元素を含む蒸気圧源を収めた蒸気圧制御室を有し
、真空に封じたことを特徴とするII−VI族化合物半導体
用結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28048088A JPH02129093A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | ２−６族化合物半導体用結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28048088A JPH02129093A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | ２−６族化合物半導体用結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02129093A true JPH02129093A (ja) | 1990-05-17 |
Family
ID=17625666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28048088A Pending JPH02129093A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | ２−６族化合物半導体用結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02129093A (ja) |
-
1988
- 1988-11-08 JP JP28048088A patent/JPH02129093A/ja active Pending
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