JPH0712030B2 - ▲ｉｉ▼―▲ｖｉ▼族化合物半導体結晶成長装置 - Google Patents
▲ｉｉ▼―▲ｖｉ▼族化合物半導体結晶成長装置Info
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- JPH0712030B2 JPH0712030B2 JP1334043A JP33404389A JPH0712030B2 JP H0712030 B2 JPH0712030 B2 JP H0712030B2 JP 1334043 A JP1334043 A JP 1334043A JP 33404389 A JP33404389 A JP 33404389A JP H0712030 B2 JPH0712030 B2 JP H0712030B2
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- Japan
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- emissivity
- growth
- heat sink
- compound semiconductor
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は結晶成長に関し、特にZn溶媒を用いたII−VI族
化合物半導体の結晶成長に関する。
化合物半導体の結晶成長に関する。
［従来の技術］ 第２図に従来の技術による化合物半導体の液相結晶成長
装置を示す。石英製の結晶成長用アンプル１の底部に、
カーボン等の熱伝導率のよい材料で作製したヒートシン
ク９を収納し、ヒートシンク９の一部に刻みを入れ、成
長用アンプルをそれに応じて変形させることによってヒ
ートシンクを固定している。ヒートシンク９の上には基
板結晶７を配置し、基板結晶７を基板止め５によって固
定している。基板止め５は成長用アンプル１と同様の石
英等によって作製される。基板７の上には、溶媒２が収
容され、基板止め５の上に成長原料となるソース用結晶
３が配置されている。III−Ｖ族化合物半導体の結晶成
長の場合は、溶媒２はGaやIn等成長する化合物半導体の
III族構成元素が選ばれる。また、II−VI族化合物半導
体のカルコゲナイド結晶の場合には、従来、カルコゲナ
イド元素であるSe、Te等がよく用いられた。成長アンプ
ル１内に基板７、基板止め５、溶媒２、ソース用結晶３
を収容した後、アンプル内は真空に排気され、封止され
る。このような構成からなるアンプルを図中右側に示す
ような温度勾配中に配置し、高温部分にあるソース用結
晶を溶媒２中に溶解させ、温度勾配中を輸送させて、基
板７上に析出させる。
装置を示す。石英製の結晶成長用アンプル１の底部に、
カーボン等の熱伝導率のよい材料で作製したヒートシン
ク９を収納し、ヒートシンク９の一部に刻みを入れ、成
長用アンプルをそれに応じて変形させることによってヒ
ートシンクを固定している。ヒートシンク９の上には基
板結晶７を配置し、基板結晶７を基板止め５によって固
定している。基板止め５は成長用アンプル１と同様の石
英等によって作製される。基板７の上には、溶媒２が収
容され、基板止め５の上に成長原料となるソース用結晶
３が配置されている。III−Ｖ族化合物半導体の結晶成
長の場合は、溶媒２はGaやIn等成長する化合物半導体の
III族構成元素が選ばれる。また、II−VI族化合物半導
体のカルコゲナイド結晶の場合には、従来、カルコゲナ
イド元素であるSe、Te等がよく用いられた。成長アンプ
ル１内に基板７、基板止め５、溶媒２、ソース用結晶３
を収容した後、アンプル内は真空に排気され、封止され
る。このような構成からなるアンプルを図中右側に示す
ような温度勾配中に配置し、高温部分にあるソース用結
晶を溶媒２中に溶解させ、温度勾配中を輸送させて、基
板７上に析出させる。
ところが、第２図に示すような液相結晶成長装置を用い
てZnを溶媒とし、Znを構成要素とするII−VI族化合物半
導体等を結晶成長させようとすると、成長結晶が基板全
面には成長しなかったり、成長しても平坦な成長層が得
られなかったりする。
てZnを溶媒とし、Znを構成要素とするII−VI族化合物半
導体等を結晶成長させようとすると、成長結晶が基板全
面には成長しなかったり、成長しても平坦な成長層が得
られなかったりする。
［発明が解決しようとする課題］ III−Ｖ族化合物半導体の成長に用いた溶媒等に比べてZ
n溶媒は、熱伝導率がよい。このため、溶媒中での温度
勾配が形成しにくい。相対的に輻射率の比重が大きくな
る。ヒートシンクであるカーボンの高温時の輻射率は0.
86（1050℃）程度もあり、Znの輻射率が、たとえば1000
℃で約0.1程度と推定されるのと比べて非常に大きな値
を有する。このため、ヒートシンクが発熱体のようにな
り、基板近傍で逆向きの温度勾配を作成する傾向があ
る。基板表面上で温度勾配が形成できないと、結晶成長
は行われず、逆向きの温度勾配が形成されれば、基板が
溶媒中に溶け出すことになる。
n溶媒は、熱伝導率がよい。このため、溶媒中での温度
勾配が形成しにくい。相対的に輻射率の比重が大きくな
る。ヒートシンクであるカーボンの高温時の輻射率は0.
86（1050℃）程度もあり、Znの輻射率が、たとえば1000
℃で約0.1程度と推定されるのと比べて非常に大きな値
を有する。このため、ヒートシンクが発熱体のようにな
り、基板近傍で逆向きの温度勾配を作成する傾向があ
る。基板表面上で温度勾配が形成できないと、結晶成長
は行われず、逆向きの温度勾配が形成されれば、基板が
溶媒中に溶け出すことになる。
基板の表面はZn溶媒と接し、その周囲を石英の基板止め
によって囲まれている。基板止めの周囲はさらに石英の
アンプルとなる。このような構成において、溶媒中の温
度分布は中央部が高く、周辺に向うに従って低くなって
いる。すなわち、等温線は下に向って凸の形状を有す
る。成長する結晶は、等温線の形状に従いコンケーブの
表面を有することとなる。
によって囲まれている。基板止めの周囲はさらに石英の
アンプルとなる。このような構成において、溶媒中の温
度分布は中央部が高く、周辺に向うに従って低くなって
いる。すなわち、等温線は下に向って凸の形状を有す
る。成長する結晶は、等温線の形状に従いコンケーブの
表面を有することとなる。
本発明の目的は、Zn溶媒を用い、効率よく結晶成長を行
うことのできるII−VI族化合物半導体結晶成長装置を提
供することである。
うことのできるII−VI族化合物半導体結晶成長装置を提
供することである。
本発明の他の目的はZn溶媒を用い、基板上に平坦な成長
層を得ることのできるII−VI族化合物半導体結晶成長装
置を提供することである。
層を得ることのできるII−VI族化合物半導体結晶成長装
置を提供することである。
本発明によれば、Znを主成分とした溶媒を用い、上下に
温度差を設け、ヒートシンク上に配置した基板上にII−
VI族化合物半導体結晶を液相成長させる装置において、
成長温度における輻射率がカーボンの約1/2以下である
材料で該ヒートシンクを形成し、基板を該ヒートシンク
上に密着固定させる基板止めを石英と同等以上の輻射率
を有する材料で形成したことを特徴とするII−VI族化合
物半導体結晶成長装置が提供される。
温度差を設け、ヒートシンク上に配置した基板上にII−
VI族化合物半導体結晶を液相成長させる装置において、
成長温度における輻射率がカーボンの約1/2以下である
材料で該ヒートシンクを形成し、基板を該ヒートシンク
上に密着固定させる基板止めを石英と同等以上の輻射率
を有する材料で形成したことを特徴とするII−VI族化合
物半導体結晶成長装置が提供される。
また、本発明によれば、ヒートシンク上に載置する基板
を止めるための基板止めであって、成長温度における輻
射率が石英の輻射率の約２倍以上の材料で形成された基
板止めを備えるII−VI族化合物半導体結晶成長装置が提
供される。
を止めるための基板止めであって、成長温度における輻
射率が石英の輻射率の約２倍以上の材料で形成された基
板止めを備えるII−VI族化合物半導体結晶成長装置が提
供される。
［作用］ Znを溶媒として用いて結晶成長を行う場合、Znの熱的な
性質を考慮することが必要である。Znが結晶成長温度付
近の高温では、極めて低い輻射率を有するのに対して、
カーボンは極めて高い輻射率を有する。このため、Znと
カーボンとが近傍に配置されていると、カーボンから多
くの熱輻射線が発生する。この輻射線を受けたZnは温度
上昇を起こす。すなわち、カーボンをヒートシンクとし
て用いた場合、ヒートシンクとして働かずに、逆に熱発
生器的に働いてしまう。このため、上下方向の温度勾配
が作成し難くなり、結晶成長を阻害する。熱輻射率が結
晶成長温度においてカーボンの熱輻射率の約1/2以下と
いう低い材料を使用することによって、逆方向温度勾配
を作成する傾向が著しく弱まり、上下方向の温度勾配を
作成し易くなる。このため、結晶成長が容易になる。
性質を考慮することが必要である。Znが結晶成長温度付
近の高温では、極めて低い輻射率を有するのに対して、
カーボンは極めて高い輻射率を有する。このため、Znと
カーボンとが近傍に配置されていると、カーボンから多
くの熱輻射線が発生する。この輻射線を受けたZnは温度
上昇を起こす。すなわち、カーボンをヒートシンクとし
て用いた場合、ヒートシンクとして働かずに、逆に熱発
生器的に働いてしまう。このため、上下方向の温度勾配
が作成し難くなり、結晶成長を阻害する。熱輻射率が結
晶成長温度においてカーボンの熱輻射率の約1/2以下と
いう低い材料を使用することによって、逆方向温度勾配
を作成する傾向が著しく弱まり、上下方向の温度勾配を
作成し易くなる。このため、結晶成長が容易になる。
また、基板止めとして成長温度における輻射率が石英の
輻射率の約２倍以上の材料を用いることによって、周囲
から溶媒に熱輻射を発生させ、周囲に放熱することによ
って、溶媒中心部より周辺部が温度が低くなる傾向を妨
げることができる。
輻射率の約２倍以上の材料を用いることによって、周囲
から溶媒に熱輻射を発生させ、周囲に放熱することによ
って、溶媒中心部より周辺部が温度が低くなる傾向を妨
げることができる。
［実施例］ 第１図に本発明の実施例によるII−VI族化合物半導体結
晶成長装置を示す。Znを構成元素に有するII−VI族化合
物半導体の代表として、ZnSeを例にとり、以下説明す
る。
晶成長装置を示す。Znを構成元素に有するII−VI族化合
物半導体の代表として、ZnSeを例にとり、以下説明す
る。
成長用アンプル１の下部に、高温時において輻射率の小
さい石英の無垢棒からなるヒートシンク８を容着する。
成長アンプル１の内部空間内には、ヒートシンク８にマ
ウントされるように、基板７を収容し、基板７を押さえ
る基板止め４として高温時の輻射率が溶媒であるZnの輻
射率よりもかなりよい、より具体的には石英の輻射率の
約２倍以上の材質、たとえばカーボンを用いる。溶媒２
としては、Znを用い、ソース用結晶３としては低温で合
成されたZnSe多結晶を使用する。
さい石英の無垢棒からなるヒートシンク８を容着する。
成長アンプル１の内部空間内には、ヒートシンク８にマ
ウントされるように、基板７を収容し、基板７を押さえ
る基板止め４として高温時の輻射率が溶媒であるZnの輻
射率よりもかなりよい、より具体的には石英の輻射率の
約２倍以上の材質、たとえばカーボンを用いる。溶媒２
としては、Znを用い、ソース用結晶３としては低温で合
成されたZnSe多結晶を使用する。
ここで、溶媒Znとヒートシンクを構成する石英および基
板止めを構成するカーボンの熱的特性を比較すると、以
下の表のようになる。
板止めを構成するカーボンの熱的特性を比較すると、以
下の表のようになる。
（Znの溶融状態での輻射率の正確なデータは見出だせな
いが、1000℃において約0.1程度と類推することが可能
であろう。） 結晶成長装置の寸法は、たとえばヒートシンク８の直径
Ｄは８〜12mm、ヒートシンク８の長さl1は約80〜100m
m、アンプル部の長さl2は約70〜100mm、ソース用結晶３
と基板７との間の距離ｄは５〜15mmに設定する。また、
成長用アンプル１は円筒形であり、ヒートシンク８は円
柱形である。
いが、1000℃において約0.1程度と類推することが可能
であろう。） 結晶成長装置の寸法は、たとえばヒートシンク８の直径
Ｄは８〜12mm、ヒートシンク８の長さl1は約80〜100m
m、アンプル部の長さl2は約70〜100mm、ソース用結晶３
と基板７との間の距離ｄは５〜15mmに設定する。また、
成長用アンプル１は円筒形であり、ヒートシンク８は円
柱形である。
このような構成とした結晶成長装置においては、結晶成
長温度において、ヒートシンクは熱を吸収する一方、輻
射率が低いので溶媒２に熱を与えることが少ない。一方
基板止め４は輻射率が高いので、周囲から溶媒２に熱を
与える作用を果たす。
長温度において、ヒートシンクは熱を吸収する一方、輻
射率が低いので溶媒２に熱を与えることが少ない。一方
基板止め４は輻射率が高いので、周囲から溶媒２に熱を
与える作用を果たす。
使用においては、先ずヒートシンク８上にZnSe単結晶か
らなる基板７を配置し、カーボンで形成した基板止め４
によって基板７とヒートシンク８とが確実に密着するよ
うにし、その後ソース用結晶３および溶媒Zn2を挿入
し、１×10-6Torr以下で真空封止した。その後、図中右
側に示すような温度勾配を設定した炉中に成長用アンプ
ルを配置し、結晶成長を行った。なお、Zn溶媒中に不純
物を添加することにより、伝導型の制御を行う事も可能
である。
らなる基板７を配置し、カーボンで形成した基板止め４
によって基板７とヒートシンク８とが確実に密着するよ
うにし、その後ソース用結晶３および溶媒Zn2を挿入
し、１×10-6Torr以下で真空封止した。その後、図中右
側に示すような温度勾配を設定した炉中に成長用アンプ
ルを配置し、結晶成長を行った。なお、Zn溶媒中に不純
物を添加することにより、伝導型の制御を行う事も可能
である。
なお、基板止め４として、石英を使用することもでき
る。
る。
以上説明した実施例を従来の技術と比較するため、基板
止めとして石英を使用し、ヒートシンク８として従来の
技術によるカーボンを使用した場合と上述の実施例によ
り石英を使用した場合との成長速度を比較した。
止めとして石英を使用し、ヒートシンク８として従来の
技術によるカーボンを使用した場合と上述の実施例によ
り石英を使用した場合との成長速度を比較した。
第３図に得られた結果を示す。カーボンを使用した場
合、成長速度は時には負になり（成長した結晶が溶融し
てしまう）、不安定である外、その絶対値も限定されて
いる。ヒートシンクを石英にした場合は、負の成長速度
となることはなく、その値も増加した。
合、成長速度は時には負になり（成長した結晶が溶融し
てしまう）、不安定である外、その絶対値も限定されて
いる。ヒートシンクを石英にした場合は、負の成長速度
となることはなく、その値も増加した。
なお、石英はZnと比較すると、高い輻射率を有している
が、基板止めとして石英を用いた場合は、基板上に得ら
れた成長層の膜厚分布は第４図白丸（○）に示すようで
あった。サンプル点A,B,C,D,Eは図中上部に示すように
１つの直径に沿ってとった。基板中心部Ｃでは、成長膜
厚が10μｍ以下であるのに対して、周辺部Ａ、Ｅでは50
μｍ程度となっている。このように、全面成長は得られ
たものの、膜厚差が５倍以上と大きい。
が、基板止めとして石英を用いた場合は、基板上に得ら
れた成長層の膜厚分布は第４図白丸（○）に示すようで
あった。サンプル点A,B,C,D,Eは図中上部に示すように
１つの直径に沿ってとった。基板中心部Ｃでは、成長膜
厚が10μｍ以下であるのに対して、周辺部Ａ、Ｅでは50
μｍ程度となっている。このように、全面成長は得られ
たものの、膜厚差が５倍以上と大きい。
基板止めとして更に輻射率の高いカーボンを使用した場
合、基板上に得られた成長層の膜厚分布は第４図黒丸
（●）に示すようになった。すなわち、中心部Ｃで最も
膜厚が厚く、周辺部に向って徐々に減少はしたが、周辺
部Ａ、Ｅにおいても40μｍ以上の膜厚が得られた。すな
わち、全面成長が得られ、かつ極めて均質性のよい成長
層が得られた。
合、基板上に得られた成長層の膜厚分布は第４図黒丸
（●）に示すようになった。すなわち、中心部Ｃで最も
膜厚が厚く、周辺部に向って徐々に減少はしたが、周辺
部Ａ、Ｅにおいても40μｍ以上の膜厚が得られた。すな
わち、全面成長が得られ、かつ極めて均質性のよい成長
層が得られた。
なお、ヒートシンクとして石英を用いる場合を説明した
が、カーボンの輻射率の約1/2以下の輻射率を示す材料
であれば、縦方向の温度勾配を形成し、基板上に全面成
長を得ることができるであろう。
が、カーボンの輻射率の約1/2以下の輻射率を示す材料
であれば、縦方向の温度勾配を形成し、基板上に全面成
長を得ることができるであろう。
また、基板止めとして石英およびカーボンを用いる場合
を説明したが、溶媒Znの輻射率と比較して十分高い輻射
率を有する材料であれば、好適な結果が得られるものと
考えられるが、具体的には石英と同等以上の輻射率を有
する材料を用いる。より好ましくは、石英の約２倍以上
の輻射率を有する材料を用いるのがよい。石英とカーボ
ンとの組み合わせを用いてもよい。
を説明したが、溶媒Znの輻射率と比較して十分高い輻射
率を有する材料であれば、好適な結果が得られるものと
考えられるが、具体的には石英と同等以上の輻射率を有
する材料を用いる。より好ましくは、石英の約２倍以上
の輻射率を有する材料を用いるのがよい。石英とカーボ
ンとの組み合わせを用いてもよい。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれ
らに制限されるものではない。たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
らに制限されるものではない。たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、Znを溶媒として
用い、II−VI族半導体結晶を成長する際に、基板上に全
面成長を得ることが容易になる。
用い、II−VI族半導体結晶を成長する際に、基板上に全
面成長を得ることが容易になる。
さらに、輻射率の高い基板止めを用いることによって、
成長層内の膜厚分布を均質化することができる。
成長層内の膜厚分布を均質化することができる。
第１図は本発明の実施例によるII−VI族半導体結晶成長
装置を説明する断面図および温度分布図、 第２図は従来技術による半導体結晶液相成長装置を説明
する断面図および温度分布図、 第３図は従来の技術と本発明の実施例の成長速度を比較
するグラフ、 第４図は本発明の実施例により得られる膜厚分布を示す
グラフである。 図において、 １……成長用アンプル ２……Zn溶媒 ３……ソース用結晶 ４……基板止め ７……基板 ８……ヒートシンク
装置を説明する断面図および温度分布図、 第２図は従来技術による半導体結晶液相成長装置を説明
する断面図および温度分布図、 第３図は従来の技術と本発明の実施例の成長速度を比較
するグラフ、 第４図は本発明の実施例により得られる膜厚分布を示す
グラフである。 図において、 １……成長用アンプル ２……Zn溶媒 ３……ソース用結晶 ４……基板止め ７……基板 ８……ヒートシンク
Claims (2)
- 【請求項１】Znを主成分とした溶媒を用い、上下に温度
差を設け、ヒートシンク上に配置した基板上にII−VI族
化合物半導体結晶を液相成長させる装置において、 成長温度における輻射率がカーボンの約1/2以下である
材料で該ヒートシンクを形成し、基板を該ヒートシンク
上に密着固定させる基板止めを石英と同等以上の輻射率
を有する材料で形成したことを特徴とするII−VI族化合
物半導体結晶成長装置。 - 【請求項２】さらに前記ヒートシンク上に載置する基板
を止めるための基板止めであって、成長温度における輻
射率が石英の輻射率の約２倍以上の材料で形成された基
板止めを備える請求項１記載のII−VI族化合物半導体結
晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1334043A JPH0712030B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | ▲ｉｉ▼―▲ｖｉ▼族化合物半導体結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1334043A JPH0712030B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | ▲ｉｉ▼―▲ｖｉ▼族化合物半導体結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03194922A JPH03194922A (ja) | 1991-08-26 |
| JPH0712030B2 true JPH0712030B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=18272871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1334043A Expired - Lifetime JPH0712030B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | ▲ｉｉ▼―▲ｖｉ▼族化合物半導体結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712030B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4936829B2 (ja) * | 2006-09-11 | 2012-05-23 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化亜鉛結晶の成長方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256792A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Sharp Corp | 化合物半導体単結晶の気相成長方法 |
| JPH0519340Y2 (ja) * | 1987-09-16 | 1993-05-21 |
-
1989
- 1989-12-22 JP JP1334043A patent/JPH0712030B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03194922A (ja) | 1991-08-26 |
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