JPH0228395Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は基板上に塗布された化合物半導体薄膜
を焼結させる際に用いて最適な焼成用容器に関す
るものであり、特に比較的大面積の基板を熱処理
する場合にその効果を発揮するものである。

化合物半導体、たとえばCdSやCdTeなどの焼
結膜は単独で、或は複合層として光導電素子、光
増幅器、光起電力素子などに用いられる。このよ
うな焼結膜は通常CdSなどの高純度微粉末を融剤
としてのCdCl₂やその他の微量添加物とともにガ
ラスや磁器基板上に塗布、乾燥したのち、N₂な
どの不活性ガスを主体とした雰囲気中で焼成して
作られる。この場合、融剤としてのCdCl₂は高温
では揮発性があり、雰囲気中のCdCl₂濃度が得ら
れた焼結膜の性質を左右するので、焼成は通常容
器中で行なわれる。

このような焼成容器としては、従来緻密なアル
ミナ磁器で作られた容器が一般に用いられてい
た。それはアルミナ磁器は焼結膜を特性を損う不
純物が少いこと、腐食性の強いCdCl₂蒸気に耐え
ること、空孔率が小さく汚染されにくいことなど
の理由による。

しかし、基板の寸法が300〜500mm以上の大型基
板を焼成したい場合にはアルミナ磁器製容器には
次のような大きな問題が発生する。まず、そのよ
うな焼成容器を作ること自体、極めて難しく、非
常に高価なものとなる。しかし更に根本的な問題
はアルミナ磁器が耐熱衝撃性が小さいため、加熱
による破損を避けるためには昇温速度を極端に遅
くせざるを得ず、トンネル炉による焼成の場合、
焼結膜の特性と生産性の両面において相当の制約
を受けるということである。

またアルミナ磁器は熱伝導性が小さいため、容
器が大型になると内部の昇温の遅れが甚しく、焼
成すべき基板に精度の良い熱処理を加えることが
難しいばかりでなく、基板の中央部と周辺部とで
甚だしい焼成むらが起り、特性の不均一となつて
あらわれることも大きな問題である。そのほか容
器の寸法精度をあげにくいとか、重量が大となり
取扱いにくいというような問題も発生する。

本考案はこのような点に鑑みて成されたもので
あり、上記した問題点を除去した焼成用容器を提
供するものである。本考案の焼成用容器は、高密
度黒鉛よりなる浅い箱形の容器と、この箱形容器
とゆるく嵌合する同材質の蓋とからなり、少なく
とも箱形容器の内壁面および内部底面と蓋の内側
とが炭化ケイ素薄膜で被覆されているものであ
る。この薄膜が目的とするところは、黒鉛微粉の
脱落による半導体焼結膜の汚染の防止と焼成用容
器の耐久性の向上にある。本考案の焼成用容器の
形状は、図面にその断面を示すように浅い箱形の
容器１と、それにゆるく嵌合する蓋２より成る。
蓋２には必要により１個またはそれ以上の細孔３
を設ける。また４は炭化ケイ素の薄膜であつて、
容器の全表面を被覆した例を示す。５は焼成すべ
き基板である。黒鉛は熱伝導性、耐熱衝撃性とも
アルミナ磁器にくらべ桁ちがいに大きく、また硬
度が高くないため機械加工は容易で寸法精度も出
しやすく、更にCdCl₂などに対する耐蝕性も大き
いというすぐれた特長をもつている。また耐酸化
性についてもCdSの焼成が行なわれる600℃程度
までは十分あり、また通常CdSの焼成はN₂を主
体とするガス中で行なわれるためあまり問題は起
らない。しかし、黒鉛の容器は取扱いの際に微粉
が付着したり加熱・冷却の過程で微粉が脱落した
りする危険を伴うので、本考案の炭化ケイ素薄膜
で少なくとも容器１の内壁面および内部底面と蓋
２の内側との内側とを被覆した黒鉛容器を用いれ
ばこのような問題の発生防止に極めて有効であ
る。

本考案の焼成用容器は黒鉛ブロツクからの機械
的加工によるほか、コークス微粒子とピツチとの
〓合物を加圧成型したのち、焼成、ピツチ含浸、
焼成、黒鉛化し表面被覆する方法によつても製造
することが出来る。

炭化ケイ素により被覆する方法としては、黒鉛
製焼成用容器を1200℃以上の高温に加熱してお
き、四塩化ケイ素、メチルトリクロルケイ素、ジ
メチルジクロルケイ素などケイ素を含有する気体
を、必要により、メタン、プロパン、アセチレン
などの気体状炭化水素と混合した状態で水素ガス
をキヤリヤーガスとして通ずることにより、黒鉛
表面において熱分解により炭化ケイ素を生成し、
被膜を形成せしめる方法が推奨される。このよう
な処理により、黒鉛表面に炭化ケイ素の被膜が形
成されると、焼成用容器に接触した時黒鉛微粉末
が付着したり、また加熱冷却過程で黒鉛微粉末が
脱落して内容物を汚染するのを防止することが出
来る。

またこのような処理により黒鉛の表面層の気孔
が炭化ケイ素で充填されるため、半導体焼結膜焼
成中に発生するCdCl₂蒸気が黒鉛空孔中に拡散
し、蓄積するのを軽減することが出来る。

次に、本考案の一実施例について述べる。

空孔率15％灰分含有率900ppmの高密度黒鉛ブロ
ツクを研削加工して外形寸法が360×360×45mmで
図面に示す構造の焼成用容器（但し、炭化ケイ素
被覆形成前の状態）を作製した。次にジメチルジ
クロルケイ素を2vol％添加した水素気流中におい
て、黒鉛焼成容器を1450℃に加熱し、表面に炭化
ケイ素を沈着せしめ、炭化ケイ素被覆した焼成容
器を作製した。

次に、純度99.99％のCdS微粉末100ｇCdCl₂10
ｇ、プロピレングリコール30ｇよりなるペースト
をスクリーン印刷法により300×300×３mmのホウ
ケイ酸ガラス基板上に塗布し、120℃で３時間乾
燥した。この基板を上記の焼成用容器に入れ全長
４ｍのトンネル炉を通過させた。最高温度は650
℃、雰囲気はN₂99％、O₂1％であつた。この焼成
条件により得られたCdS焼結膜は黄色半透明で欠
陥のないものであり、導電性が大きく、CdS−
Cu₂S系およびCdS−CdTe系太陽電池用として適
することがわかつた。

比較のため、上記実施例において、炭化ケイ素
による被覆を行なわず、他は実施例と同一条件と
した場合には、容器の取扱いの際に手が黒く汚
れ、また得られたCdS焼結膜の面にはところどこ
ろに褐色や黒色の斑点があらわれ、その部分は光
透過率や導電性が不十分で上記の太陽電池用とし
て適当でないことがわかつた。

以上の説明から明らかなように本考案にる焼成
用容器を用いることにより大面積ですぐれた特性
を化合物半導体薄膜が得られる。なお、上記実施
例においてはCdS膜の焼成について記したが、本
考案の焼成用容器はCdSe、CdTe、ZnS、ZnSe
あるいはそれらの固溶体についても同様に適用す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の焼成用容器の一実施例を示す断
面図である。 １……容器本体、２……蓋、３……小孔、４…
…炭化ケイ素薄膜、５……焼成すべき基板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高密度黒鉛よりなる浅い箱形の容器と、この容
   器とゆるく嵌合する同材質の蓋からなり、前記容
   器と前記蓋の内側および外側の全表面が炭化ケイ
   素薄膜で被覆されてなることを特徴とする焼成用
   容器。