JPH0455156B2 - - Google Patents

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JPH0455156B2
JPH0455156B2 JP22820385A JP22820385A JPH0455156B2 JP H0455156 B2 JPH0455156 B2 JP H0455156B2 JP 22820385 A JP22820385 A JP 22820385A JP 22820385 A JP22820385 A JP 22820385A JP H0455156 B2 JPH0455156 B2 JP H0455156B2
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JP
Japan
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heat treatment
single crystal
cdte
temperature
crystal cdte
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JP22820385A
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JPS6287499A (ja
Inventor
Osamu Oda
Arata Onozuka
Kazuto Hirata
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Nippon Mining Co
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単結晶CdTeを開管法により熱処理
するようにした単結晶CdTeの熱処理方法に関す
る。
〔発明の概要〕
本発明は、単結晶CdTeを開管法により熱処理
するようにした単結晶CdTeの熱処理方法におい
て、上記単結晶CdTeとCd、Te及びCdTeのうち
の少なくとも一種の物質とを互いに連通された第
1及び第2の容器内にそれぞれ収容し、還元性又
は不活性ガス気中において上記第1及び第2の容
器内に収容された上記単結晶CdTe及び上記少な
くとも一種の物質をそれぞれ所定温度に加熱する
ことにより、上記単結晶CdTeを熱処理すると同
時に所望の伝導型及び/又は抵抗率に容易に制御
することを可能にしたものである。
〔従来の技術〕
従来、単結晶CdTeの伝導型及び抵抗率の制御
は次のようないわゆる封管法により行われてい
る。
第1の方法は、特開昭59−35086号公報に記載
されているように、石英アンプル内に化学量論比
に対応した量のCd及びTeを入れ、これに所定量
のCdを過剰に添加した後、アンプル内の空間の
容積が所定値になるように石英プラグをアンプル
内に挿入して真空封止し、次いでこの石英アンプ
ルをブリツジマン炉で加熱する方法であり、添加
した過剰なCd量を制御することにより、単結晶
CdTeの成長と同時にその伝導型及び抵抗率を制
御するものである。
また第2の方法は、第5図に示すように、単結
晶CdTe基板1を載せたサセプター2と例えば粒
状のCd3が入れられたリザーバー4とを石英ア
ンプル5内に真空封入し、これを電気炉6内に挿
入した後、単結晶CdTe基板1及びCd3をそれぞ
れ所定温度に加熱することによりCd蒸気雰囲気
中において単結晶CdTe基板1を熱処理する方法
であり、石英アンプル5内のCd蒸気圧をリザー
バー4の温度を変えたり、さらにリザーバー4内
のCd3の変わりにTeやCdTeを用いることによ
り、すなわちリザーバー4内に入れる物質の種類
を変えることにより、単結晶CdTe基板1の伝導
型及び抵抗率を制御するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述の第1の方法は、単結晶
CdTeの製造時に伝導型及び抵抗率を決定するこ
とができるものの、結晶中に存在する空孔や転位
等の結晶欠陥を除去したり、組成の勾配をなくし
たりするための熱処理は別に行わなければならな
いので能率的でない。のみならず、この熱処理時
の条件によつて、単結晶CdTeの成長時と特性が
変わつてしまうおそれがある。また上述の第2の
方法は、開管法に比べてCd3の消費量を小さく
することが可能であるものの、熱処理時に単結晶
CdTe基板1からその構成元素、特にCdの蒸発が
起きやすいため熱処理雰囲気の制御が難しく、従
つて伝導型及び抵抗率の制御が難しい。のみなら
ず、上述の第1及び第2の方法はいずれも石英ア
ンプルを真空封入するための手間やコストがかか
るため、工業的生産には不向きである。
本発明は、従来技術が有するこれらの欠点を一
挙に是正した新規な化合物半導体の熱処理方法を
提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る単結晶CdTeの熱処理方法は、単
結晶CdTeを開管法により熱処理するようにした
単結晶CdTeの熱処理方法において、上記単結晶
CdTeとCd、Te及びCdTeのうちの少なくとも一
種の物質とを互いに連通された第1及び第2の容
器(例えば蒸気供給管11により連通された熱処
理室9及び蒸気発生室10)内にそれぞれ収容
し、還元性又は不活性ガス気流中において上記第
1及び第2の容器内に収容された上記単結晶
CdTe及び上記少なくとも一種の物質それぞれ所
定温度に加熱することにより、上記単結晶CdTe
を熱処理すると同時にその伝導型及び/又は抵抗
率を制御するようにしている。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例につき図面を参照しなが
ら説明する。
まず本実施例において用いる開管法による熱処
理装置の構成につき説明する。
第1図に示すように、本実施例で用いる熱処理
装置においては、互いに独立して加熱温度を制御
することができる2つの部分6a,6bから成る
電気炉6内に石英管7が設けられ、この石英管7
内に熱処理用器具8が設けられている。
この熱処理用器具8は、第2A図及び第2B図
に示すように、熱処理すべき単結晶CdTe基板1
を収容して熱処理を行なうための熱処理室9と、
Cdの蒸気を発生するための蒸気発生室10とを
例えば円筒状の蒸気供給管11によつて連通させ
た構造となつている。この蒸気供給管11の両端
の外周面は、上記熱処理室9及び蒸気発生室10
の互いに対向する一側壁9a,10aに設けられ
た円形の開口9b,10bの内周面とそれぞれ接
合され、これによつて熱処理室9と蒸気発生室1
0とが一体的に結合されている。なおこれらの熱
処理室9、蒸気発生室10、蒸気供給管11及び
後述の蓋12,13は、カーボン、石英、窒化ホ
ウ素(BN)等の気密性を有する耐熱性素材によ
り構成されている。
上記熱処理室9は直方体の形状を有し、開放さ
れたその一面に蓋12が設けられている。この蓋
12の一方の面には、熱処理室9の内部の平面的
な大きさよりも少し大きさの小さい突出部12a
が設けられている。そしてこの突出部12aが熱
処理室9の内側に突出した状態で蓋12の上記面
の周辺部12bを熱処理室9の側壁9aの上端面
と接触させることにより、熱処理室9をほぼ完全
に密閉し得るようになつている。なおこの密閉の
程度は、熱処理室9に蓋12がかぶせられた状態
でCd蒸気が熱処理室9から外部に出て行くこと
が可能であるように選定される。さらにこの熱処
理室9内には、熱処理すべき単結晶CdTe基板1
を保持するためのサセプター2が設けられてい
る。なおこのサセプター2は、複数枚の単結晶
CdTe基板1を整列収容し得るようになつてい
る。
一方、蒸気発生室10は、熱処理室9よりも容
積が小さく、正方形に近い平面状を有する直方体
の形状を有している。この蒸気発生室10の開放
された一面には蓋13が設けられている。この蓋
13の一方の面には上記蓋12と同様な突出部1
3aが設けられていて、この突出部13aが蒸気
発生室10の内側に突出した状態で蓋13の上記
面の周辺部13bを蒸気発生室10の側壁10a
の上端面に接触させることにより、蒸気発生室1
0をほぼ完全に密閉し得るようになつている。な
おこの蓋13による蒸気発生室10の密閉の程度
は、蓋12による熱処理室9の密閉の程度よりも
高くすることが好ましい。さらにこの蒸気発生室
10内には、Cdを収容するためのリザーバー4
が設けられている。このリザーバー4の開放され
た一面には、その中央部に例えば1mmφ程度の径
の小さい円形状の蒸気供給口14aを有する蓋1
4が設けられていて、この蓋14によつてリザー
バー4をほぼ完全に密閉し得るようになつてい
る。
次に上述のように構成された熱処理装置及び熱
処理用器具を用いて単結晶CdTe基板1の熱処理
を行う方法につき説明する。
第2A図及び第2B図に示すように、まず熱処
理用器具8内のサセプター2に所要枚数の単結晶
CdTe基板1を立てた後、蓋12を熱処理室9に
かぶせて密閉する。同様に、十分な量のCd3を
リザーバー4内に入れた後、蒸気発生室10に蓋
13をかぶせて密閉する。
次に第1図に示すように、熱処理用器具8全体
を石英管7内に挿入する。次に石英管7内を真空
ポンプにより所定圧力に減圧した後、石英管7内
に矢印Aで示す方向に水素、アルゴン、窒素等の
還元性または不活性ガスを流しながら、熱処理室
9及び蒸気発生室10をそれぞれ単結晶CdTe基
板1の熱処理温度及びCd3の蒸発温度に加熱す
る。なお上述の石英管7内に流すガスは、ガス中
の酸素濃度が10-15〜10-20気圧と低い水素が望ま
しい。
この加熱により、リザーバー4内のCd3から
加熱温度に応じた速度でCdの蒸発が起き、この
結果、リザーバー4の蓋14の蒸気供給口14a
から蒸気発生室10内にCd蒸気が噴射してこの
蒸気発生室10内がCd蒸気で満される。このCd
蒸気は蒸気発生室10から蒸気供給管11を通つ
て熱処理室9内に供給され、この熱処理室9も
Cd蒸気で満たされる。従つて、単結晶CdTe基板
1は、Cdの蒸気雰囲気中で熱処理が行われる。
なおこの熱処理室9内の蒸気圧力が外部の圧力を
超える程度に上昇すると、外部の圧力を超えた分
のCd蒸気は蓋12と熱処理室9との間の隙間か
ら外部に放出されるので、熱処理室9内の最大蒸
気圧は石英管7内の圧力とほぼ等しい。
このようにして所定時間熱処理を行つた後、熱
処理用器具8全体を炉外に取り出して、目的とす
る熱処理を終了する。
上述のような単結晶CdTe基板1の熱処理を熱
処理温度とリザーバー4の温度とを種々に変えて
行い、熱処理後の単結晶CdTe基板1の伝導型及
び抵抗率を測定した所、第3図及び第4図に示す
ような結果が得られた。なお熱処理は石英管7内
に水素ガスを流量1/分で流しながら行つた。
第3図に示すように、熱処理温度が800℃であ
る場合には、リザーバー4の温度が400〜530℃の
範囲内では伝導型はp型であり、温度が高くなる
につれて抵抗率が10Ωcmから3×105Ωcm程度まで
増大するのに対して、570〜720℃の範囲内では伝
導型はn型であり、温度が高くなるにつれて抵抗
率が3×105Ωcmから10Ωcm程度まで減少すること
がわかる。また第4図に示すように、熱処理温度
が700℃である場合には、リザーバー4の温度が
400〜430℃の範囲内では伝導型がp型であり、温
度が高くなるにつれて抵抗率が10Ωcmから3×
102Ωcmまで増大するのに対して、480〜730℃の
範囲内では伝導型はn型であり、温度が高くなる
につれて抵抗率が105Ωcmから5Ωcm程度まで減少
することがわかる。なお第3図及び第4図におい
て、伝導型がp型にもn型にもならないリザーバ
ー4の温度範囲においては、真性、すなわちi型
単結晶CdTe基板1が得られた。単結晶CdTe基
板1の伝導型及び抵抗率が熱処理温度とリザーバ
ー4の温度とによつて第3図及び第4図に示すよ
うに変化するとから、熱処理温度とリザーバー4
の温度とを制御することにより単結晶CdTe基板
1の伝導型及び抵抗率を制御することが可能であ
ることがわかる。従つて、熱処理温度とリザーバ
ー4の温度とを適当に組み合わせることにより、
所望の伝導型及び抵抗率を有する単結晶CdTe基
板1を得ることが可能である。
このように、上述の実施例によれば、熱処理温
度とリザーバー4の温度とを適当に選定して熱処
理を行うことにより、単結晶CdTe基板1中の結
晶欠陥を除去したり組成勾配を解消すると同時
に、所望の伝導型及び抵抗率に容易に制御するこ
とが可能である。また上述の実施例においては、
開管法を用いしかも熱処理用器具8を用いている
ため熱処理を簡便に行うことが可能であると共
に、反応管7及び熱処理用器具8を繰り返し使用
することができるので経済的な工業的生産が可能
である。さらに、リザーバー4から発生される
Cd蒸気は、蒸気供給管11を通つて熱処理室9
内に効率的かつ確実に供給されるので、熱処理に
より単結晶CdTe基板1の組成が化学量論比から
ずれるのを効果的に防止することが可能である。
さらにまた、蒸気供給管11の長さだけ熱処理室
9と蒸気発生室10とを離すことができるので、
熱処理室9の温度と蒸気発生室10の温度とを独
立して制御するのが容易である。のみならず、熱
処理により、単結晶CdTe基板1中に含まれてい
る塩素(CI)、砒素(As)等の揮発性不純物を揮
発除去することも可能である。
以上本発明の一実施例につき説明したが、本発
明は上述の実施例に限定されるものではなく、本
発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能であ
る。例えば、熱処理温度やリザーバー4の加熱温
度は必要に応じて適宜選定し得るものである。こ
の熱処理温度としては500〜900℃の範囲の温度を
用いることが可能であるが、温度が低すぎると
Cdの拡散速度が十分に大きくないため熱処理に
時間がかかり(例えば800℃では2時間でよいの
に対して700℃では3日間を要する)、温度が高す
ぎるとCdの蒸気圧が1気圧を超えて開管法で実
施することが難しくなるので、Cdの蒸気圧が約
1気圧となる約800℃を中心とした750〜850℃の
範囲内の温度を用いることが好ましい。また熱処
理温度が500〜900℃の範囲であるときのリザーバ
ー4の加熱温度は400〜800℃の範囲とすることが
可能である。
さらに、熱処理用器具8の材質、寸法、形状、
構造等は必要に応じて選定し得るものである。さ
らにまた、必要に応じてリザーバー4内にはCd
3に代えてTeまたはCdTeを入れることも可能で
ある。特にTeを用いる場合は、Te蒸気の雰囲気
下で単結晶CdTe基板を熱処理するので、p型
CdTeを作る際にリザーバー温度の範囲を広くと
ることができるという利点がある。またCdTeを
用いる場合は、Cd蒸気とTe蒸気とが共存する雰
囲気下で単結晶CdTeを熱処理することになり、
同一リザーバー温度ではCdを用いる場合よりCd
蒸気圧が低くなるので、同じ伝導型、抵抗率に制
御するにはCdの場合よりリザーバー温度を高く
すれば良い。
〔発明の効果〕
本発明によれば、第1及び第2の容器内にそれ
ぞれ収容された単結晶CdTe及び所定物質の加熱
温度の選定により、単結晶CdTeの熱処理を行う
と同時に所望の伝導型及び/又は抵抗率を容易に
制御することが可能である。また開管法を用いて
いるため、経済的な工業的生産が可能である。ま
た第1及び第2の容器を互いに連通させているの
で、第1の容器内で発生された物質の蒸気を第2
の容器内に効率的かつ確実に供給することがで
き、従つてこの蒸気雰囲気中で単結晶CdTeを熱
処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による単結晶CdTe
の熱処理方法を説明するための断面図、第2A図
及び第2B図は本発明の実施例において用いる熱
処理用器具の平面図及びそのB−B線の断面図、
第3図及び第4図は熱処理温度をそれぞれ800℃
及び700℃としたときの単結晶CdTeの伝導型及
び抵抗率のリザーバー温度依存性を示すグラフ、
第5図は従来の封管法による単結晶CdTeの熱処
理方法を説明するための断面図である。 なお図面に用いた符号において、1…単結晶
CdTe基板、2…サセプター、3…Cd、4…リザ
ーバー、6…電気炉、7…石英管、8…熱処理用
器具、9…熱処理室、10…蒸気発生室、11…
蒸気供給管、12,13,14…蓋である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 単結晶CdTeを開管法により熱処理するよう
    にした単結晶CdTeの熱処理方法において、 上記単結晶CdTeとCd、Te及びCdTeのうちの
    少なくとも一種の物質とを互いに連通された第1
    及び第2の容器内にそれぞれ収容し、 還元性又は不活性ガス気流中において上記第1
    及び第2の容器内に収容された上記単結晶CdTe
    及び上記少なくとも一種の物質をそれぞれ所定温
    度に加熱することにより、上記単結晶CdTeを熱
    処理すると同時にその伝導型及び/又は抵抗率を
    制御するようにした単結晶CdTeの熱処理方法。 2 上記単結晶CdTeの加熱温度が500〜900℃で
    あり、上記少なくとも一種の物質の加熱温度が
    400〜800℃である特許請求の範囲第1項に記載の
    単結晶CdTeの熱処理方法。 3 上記還元性又は不活性ガスが水素、アルゴン
    又は窒素である特許請求の範囲第1項又は第2項
    に記載の単結晶CdTeの熱処理方法。
JP22820385A 1985-10-14 1985-10-14 単結晶CdTeの熱処理方法 Granted JPS6287499A (ja)

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CN100379902C (zh) * 2006-08-16 2008-04-09 中国科学技术大学 碲化镉单晶的低温溶剂热生长方法
FR2905706B1 (fr) * 2006-09-07 2009-04-17 Commissariat Energie Atomique Procede d'elimination par recuit des precipites dans un materiau semi conducteur ii vi
JP6456782B2 (ja) * 2015-06-23 2019-01-23 Jx金属株式会社 CdTe系化合物半導体単結晶及びその製造方法

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