JPH08109094A - 化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法Info
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- JPH08109094A JPH08109094A JP24416594A JP24416594A JPH08109094A JP H08109094 A JPH08109094 A JP H08109094A JP 24416594 A JP24416594 A JP 24416594A JP 24416594 A JP24416594 A JP 24416594A JP H08109094 A JPH08109094 A JP H08109094A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＶＧＦ法やＶＢ法などにより融液表面から下
方に向かって結晶を成長させる場合に蒸気圧制御を有効
に行なうことを可能とし、それによって原料融液の組成
制御を可能としさらには成長した結晶の組成制御を有効
に行ない得る化合物半導体単結晶の製造方法を提供す
る。 【構成】 化合物半導体の原料を入れるるつぼ１を、蒸
気圧制御用元素５の蒸気を通過可能な通気性を有する構
成とし、蒸気圧制御を行ないながらＶＧＦ法やＶＢ法に
より原料融液２の表面から下方に向かって結晶３を成長
させる。 【効果】 結晶成長中、原料融液の組成が一定に保たれ
るので、安定して結晶成長を行なうことができ、また結
晶成長方向の組成が均一な結晶を得ることができる。
方に向かって結晶を成長させる場合に蒸気圧制御を有効
に行なうことを可能とし、それによって原料融液の組成
制御を可能としさらには成長した結晶の組成制御を有効
に行ない得る化合物半導体単結晶の製造方法を提供す
る。 【構成】 化合物半導体の原料を入れるるつぼ１を、蒸
気圧制御用元素５の蒸気を通過可能な通気性を有する構
成とし、蒸気圧制御を行ないながらＶＧＦ法やＶＢ法に
より原料融液２の表面から下方に向かって結晶３を成長
させる。 【効果】 結晶成長中、原料融液の組成が一定に保たれ
るので、安定して結晶成長を行なうことができ、また結
晶成長方向の組成が均一な結晶を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶製造技術さらには
垂直グラジェントフリージング（ＶＧＦ）法や垂直ブリ
ッジマン（ＶＢ）法を応用した化合物半導体の単結晶の
製造方法に関し、例えばＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅのよう
なII−VI族化合物半導体の単結晶や混晶の製造に利用し
て有用な技術に関する。
垂直グラジェントフリージング（ＶＧＦ）法や垂直ブリ
ッジマン（ＶＢ）法を応用した化合物半導体の単結晶の
製造方法に関し、例えばＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅのよう
なII−VI族化合物半導体の単結晶や混晶の製造に利用し
て有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体単結晶の製造方法の一つと
して、本出願人が先に出願した特公平５−５９８７３号
に記載されたものがある。これは、ＶＧＦ法を応用した
製造方法で、縦型加熱炉内に化合物半導体の原料を封入
したアンプルを配置してその原料を加熱溶融し、原料融
液の表面中心が最も低く、半径方向外側に向かうほど高
く、かつ下方ほど温度が高い状態を保持させつつ冷却す
ることにより、融液表面中心より下方へ向かって単結晶
を成長させるというものである。この製造方法によれ
ば、結晶が形成される固液界面がアンプル壁に接触せず
フローティング状態で結晶を成長させることができ、そ
れによって結晶内に熱応力が発生するのを抑制し、また
幾つもの箇所で同時に核が生じるのを回避することがで
きるので、双晶や転位などの欠陥が少ない良質かつ大口
径の化合物半導体単結晶を、再現性よく高歩留まりで育
成できるという効果が得られる。
して、本出願人が先に出願した特公平５−５９８７３号
に記載されたものがある。これは、ＶＧＦ法を応用した
製造方法で、縦型加熱炉内に化合物半導体の原料を封入
したアンプルを配置してその原料を加熱溶融し、原料融
液の表面中心が最も低く、半径方向外側に向かうほど高
く、かつ下方ほど温度が高い状態を保持させつつ冷却す
ることにより、融液表面中心より下方へ向かって単結晶
を成長させるというものである。この製造方法によれ
ば、結晶が形成される固液界面がアンプル壁に接触せず
フローティング状態で結晶を成長させることができ、そ
れによって結晶内に熱応力が発生するのを抑制し、また
幾つもの箇所で同時に核が生じるのを回避することがで
きるので、双晶や転位などの欠陥が少ない良質かつ大口
径の化合物半導体単結晶を、再現性よく高歩留まりで育
成できるという効果が得られる。
【０００３】また、化合物半導体単結晶の製造方法とし
て、特開昭６４−３７４８８号に記載されたものがあ
る。これは、ＶＢ法を応用した製造方法で、反応管内に
単結晶成長原料と蒸気圧制御用元素を封入し、その反応
管を縦型加熱炉内で該炉に対して相対移動させることに
より蒸気圧制御を行ないつつ単結晶を原料融液の下部か
ら上方へ向かって成長させるというものである。この製
造方法によれば、厳密な蒸気圧制御が可能となり、電導
タイプ、抵抗値等の物性が十分に制御された単結晶を再
現性よく得ることができるという効果が得られる。
て、特開昭６４−３７４８８号に記載されたものがあ
る。これは、ＶＢ法を応用した製造方法で、反応管内に
単結晶成長原料と蒸気圧制御用元素を封入し、その反応
管を縦型加熱炉内で該炉に対して相対移動させることに
より蒸気圧制御を行ないつつ単結晶を原料融液の下部か
ら上方へ向かって成長させるというものである。この製
造方法によれば、厳密な蒸気圧制御が可能となり、電導
タイプ、抵抗値等の物性が十分に制御された単結晶を再
現性よく得ることができるという効果が得られる。
【０００４】さらに、化合物半導体単結晶の他の製造方
法として周知の液体封止チョクラルスキー（ＬＥＣ）法
においては、ＧａＰの溶融体を収納した石英るつぼの底
に通気性のフィルタを挟んでＧａ溜め設け、そのＧａを
加熱してＧａ蒸気圧を印加しながらＧａＰ単結晶を成長
させる方法が公知である（特公昭５６−３５６３９号公
報に記載）。これによれば、皿状ピットが無く、かつＧ
ａ空孔の少ない高品位のＧａＰ結晶を工業的に実用化し
得るという効果が得られる。
法として周知の液体封止チョクラルスキー（ＬＥＣ）法
においては、ＧａＰの溶融体を収納した石英るつぼの底
に通気性のフィルタを挟んでＧａ溜め設け、そのＧａを
加熱してＧａ蒸気圧を印加しながらＧａＰ単結晶を成長
させる方法が公知である（特公昭５６−３５６３９号公
報に記載）。これによれば、皿状ピットが無く、かつＧ
ａ空孔の少ない高品位のＧａＰ結晶を工業的に実用化し
得るという効果が得られる。
【０００５】さらにまた、米国特許第３，６４９，１９
３号には、ポーラスな底部を有するるつぼ内に収納した
Ｇａ融液を封止剤で覆うとともに、そのポーラスな底部
を介してＡｓガスをＧａ融液中に拡散させることにより
ＧａＡｓ多結晶を合成し、それに引き続き単結晶を成長
させる方法が示されている。
３号には、ポーラスな底部を有するるつぼ内に収納した
Ｇａ融液を封止剤で覆うとともに、そのポーラスな底部
を介してＡｓガスをＧａ融液中に拡散させることにより
ＧａＡｓ多結晶を合成し、それに引き続き単結晶を成長
させる方法が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＶＧＦ
法やＶＢ法などにおいて、上述した特公平５−５９８７
３号のように原料融液の表面から下方に向かって単結
晶、特にＺｎの偏析により成長方向の組成変動が起こり
易いＣｄＺｎＴｅ等の混晶を成長させる場合には、成長
した結晶によって融液表面が殆ど覆われてしまうため、
上記特開昭６４−３７４８８号のように蒸気圧制御を行
なっても、蒸気圧制御用元素（ＣｄＺｎＴｅの場合には
Ｚｎ）のガスが原料融液と接触し難くなり、蒸気圧制御
による効果が得難いという問題点がある。
法やＶＢ法などにおいて、上述した特公平５−５９８７
３号のように原料融液の表面から下方に向かって単結
晶、特にＺｎの偏析により成長方向の組成変動が起こり
易いＣｄＺｎＴｅ等の混晶を成長させる場合には、成長
した結晶によって融液表面が殆ど覆われてしまうため、
上記特開昭６４−３７４８８号のように蒸気圧制御を行
なっても、蒸気圧制御用元素（ＣｄＺｎＴｅの場合には
Ｚｎ）のガスが原料融液と接触し難くなり、蒸気圧制御
による効果が得難いという問題点がある。
【０００７】また、上記特公昭５６−３５６３９号は、
ＬＥＣ法において底に通気性のフィルタを有するるつぼ
を用いてそのるつぼ内の原料融液にＧａ溜めのＧａの蒸
気を印加するものであり、ＶＧＦ法やＶＢ法により融液
表面から下方に向かって結晶を成長させる場合に、るつ
ぼ壁を介して原料融液に蒸気圧を印加する蒸気圧制御法
を何等示唆するものでないだけでなく、またるつぼの構
成が複雑であるという欠点も有する。
ＬＥＣ法において底に通気性のフィルタを有するるつぼ
を用いてそのるつぼ内の原料融液にＧａ溜めのＧａの蒸
気を印加するものであり、ＶＧＦ法やＶＢ法により融液
表面から下方に向かって結晶を成長させる場合に、るつ
ぼ壁を介して原料融液に蒸気圧を印加する蒸気圧制御法
を何等示唆するものでないだけでなく、またるつぼの構
成が複雑であるという欠点も有する。
【０００８】さらに、上記米国特許第３，６４９，１９
３号は、化合物半導体の多結晶を合成する際に、るつぼ
のポーラスな底部を介してＡｓガスをＧａ融液中に拡散
させるものであり、上記の場合と同様に、ＶＧＦ法やＶ
Ｂ法により融液表面から下方に向かって結晶を成長させ
る場合に、るつぼ壁を介して原料融液に蒸気圧を印加す
る蒸気圧制御法を何等示唆するものでないだけでなく、
またるつぼの構成が複雑で加工が難しいという欠点も有
する。
３号は、化合物半導体の多結晶を合成する際に、るつぼ
のポーラスな底部を介してＡｓガスをＧａ融液中に拡散
させるものであり、上記の場合と同様に、ＶＧＦ法やＶ
Ｂ法により融液表面から下方に向かって結晶を成長させ
る場合に、るつぼ壁を介して原料融液に蒸気圧を印加す
る蒸気圧制御法を何等示唆するものでないだけでなく、
またるつぼの構成が複雑で加工が難しいという欠点も有
する。
【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ＶＧＦ法やＶＢ法などにより融液表面
から下方に向かって結晶を成長させる場合にも蒸気圧制
御を有効に行なうことを可能とし、それによって原料融
液の組成制御を可能としさらには成長した結晶の組成制
御を有効に行ない得る化合物半導体単結晶の製造方法を
提供することにある。
で、その目的は、ＶＧＦ法やＶＢ法などにより融液表面
から下方に向かって結晶を成長させる場合にも蒸気圧制
御を有効に行なうことを可能とし、それによって原料融
液の組成制御を可能としさらには成長した結晶の組成制
御を有効に行ない得る化合物半導体単結晶の製造方法を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、単結晶成長用るつぼをＣｄやＺｎの蒸
気が通過し得るような通気性を有する材料で形成し、そ
のるつぼを用いることにより、ＣｄやＺｎの蒸気圧制御
を行ない、それによって原料融液の組成を制御しながら
ＶＧＦ法またはＶＢ法により融液表面から下方に向かっ
て結晶を成長させることができることを見出した。
に、本発明者は、単結晶成長用るつぼをＣｄやＺｎの蒸
気が通過し得るような通気性を有する材料で形成し、そ
のるつぼを用いることにより、ＣｄやＺｎの蒸気圧制御
を行ない、それによって原料融液の組成を制御しながら
ＶＧＦ法またはＶＢ法により融液表面から下方に向かっ
て結晶を成長させることができることを見出した。
【００１１】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、リザーバ部を有する石英アンプルの該リザーバ部内
に、化合物半導体の構成元素のうちの少なくとも１種の
蒸気圧制御用元素よりなる単体または化合物を入れると
ともに、前記蒸気圧制御用元素の蒸気を通過可能な通気
性を有するるつぼ内に、前記化合物半導体の構成元素の
うちの少なくとも２種の元素を有する原料を入れ、該る
つぼを前記石英アンプル内に設置して同石英アンプルを
真空封止した後、該石英アンプルを縦型の加熱炉内に設
置し、該加熱炉により前記リザーバ部を加熱して同リザ
ーバ部内の前記蒸気圧制御用元素の蒸気圧を上記石英ア
ンプル内にかけて蒸気圧制御を行いながら、前記加熱炉
により前記るつぼを加熱して前記原料を融解した後、該
原料融液内の垂直方向の温度勾配を融液上端から融液下
端に向かうに連れて高温となるように保持しながら徐々
に冷却して融液上端から下方に向かって前記原料融液を
固化させることにより前記化合物半導体の単結晶を成長
させることを特徴とする。
で、リザーバ部を有する石英アンプルの該リザーバ部内
に、化合物半導体の構成元素のうちの少なくとも１種の
蒸気圧制御用元素よりなる単体または化合物を入れると
ともに、前記蒸気圧制御用元素の蒸気を通過可能な通気
性を有するるつぼ内に、前記化合物半導体の構成元素の
うちの少なくとも２種の元素を有する原料を入れ、該る
つぼを前記石英アンプル内に設置して同石英アンプルを
真空封止した後、該石英アンプルを縦型の加熱炉内に設
置し、該加熱炉により前記リザーバ部を加熱して同リザ
ーバ部内の前記蒸気圧制御用元素の蒸気圧を上記石英ア
ンプル内にかけて蒸気圧制御を行いながら、前記加熱炉
により前記るつぼを加熱して前記原料を融解した後、該
原料融液内の垂直方向の温度勾配を融液上端から融液下
端に向かうに連れて高温となるように保持しながら徐々
に冷却して融液上端から下方に向かって前記原料融液を
固化させることにより前記化合物半導体の単結晶を成長
させることを特徴とする。
【００１２】この発明において、前記るつぼは、多孔質
グラファイト、カーボン、窒化ボロン焼結体、アルミナ
または多孔性石英でできていることをも特徴とする。
グラファイト、カーボン、窒化ボロン焼結体、アルミナ
または多孔性石英でできていることをも特徴とする。
【００１３】
【作用】上記した手段によれば、化合物半導体の原料を
入れるるつぼを、蒸気圧制御用元素の蒸気を通過可能な
通気性を有する構成とし、蒸気圧制御を行ないながらＶ
ＧＦ法やＶＢ法により融液表面から下方に向かって結晶
を成長させるようにしたため、成長した結晶により融液
表面が殆ど覆われて蒸気圧制御用元素の蒸気と原料融液
とが直接接する面積が著しく小さくなっても、るつぼ壁
を介して、或はるつぼ壁とるつぼ底を介して蒸気と原料
融液とが十分に接することとなり、気相と液相と固相の
三相の平衡状態を保ちながら結晶成長を行なうことがで
きる。従って、結晶成長中、原料融液の組成が一定に保
たれるので、安定して結晶成長を行なうことができる。
入れるるつぼを、蒸気圧制御用元素の蒸気を通過可能な
通気性を有する構成とし、蒸気圧制御を行ないながらＶ
ＧＦ法やＶＢ法により融液表面から下方に向かって結晶
を成長させるようにしたため、成長した結晶により融液
表面が殆ど覆われて蒸気圧制御用元素の蒸気と原料融液
とが直接接する面積が著しく小さくなっても、るつぼ壁
を介して、或はるつぼ壁とるつぼ底を介して蒸気と原料
融液とが十分に接することとなり、気相と液相と固相の
三相の平衡状態を保ちながら結晶成長を行なうことがで
きる。従って、結晶成長中、原料融液の組成が一定に保
たれるので、安定して結晶成長を行なうことができる。
【００１４】また、３元系以上の混晶組成の結晶を、２
成分以上の元素の蒸気圧を同時に制御しながら成長させ
る場合、例えばＣｄ1-X ＺｎX Ｔｅのような３元混晶半
導体の結晶を成長させる場合に、上記通気性を有するる
つぼを用いてＣｄとＺｎの蒸気圧を同時に制御すること
により、Ｚｎの偏析によって結晶成長の進行とともに原
料融液中のＺｎ濃度が減少するのを防止して、結晶成長
中、常時、原料融液中のＺｎ濃度を一定に保つことがで
きるので、結晶成長方向の組成が均一な結晶を得ること
ができる。
成分以上の元素の蒸気圧を同時に制御しながら成長させ
る場合、例えばＣｄ1-X ＺｎX Ｔｅのような３元混晶半
導体の結晶を成長させる場合に、上記通気性を有するる
つぼを用いてＣｄとＺｎの蒸気圧を同時に制御すること
により、Ｚｎの偏析によって結晶成長の進行とともに原
料融液中のＺｎ濃度が減少するのを防止して、結晶成長
中、常時、原料融液中のＺｎ濃度を一定に保つことがで
きるので、結晶成長方向の組成が均一な結晶を得ること
ができる。
【００１５】
【実施例】本発明に係る化合物半導体単結晶の製造方法
の実施例を図１及び図２に基づき以下に説明する。図１
は、本発明に係る製造方法の実施に用いるるつぼ内に原
料融液を入れ、融液表面から結晶が少し成長した状態の
縦断面図であり、図２はそのるつぼを結晶成長用の加熱
炉内に設置した状態及び該加熱炉内の垂直方向の温度分
布の一例を示した概略図である。両図において、１はる
つぼ、２は原料融液、３は成長した結晶、４は石英アン
プル、４Ａは結晶成長室、４Ｂは蒸気圧制御室（リザー
バ部）、５は蒸気圧制御用元素、６はヒータである。
の実施例を図１及び図２に基づき以下に説明する。図１
は、本発明に係る製造方法の実施に用いるるつぼ内に原
料融液を入れ、融液表面から結晶が少し成長した状態の
縦断面図であり、図２はそのるつぼを結晶成長用の加熱
炉内に設置した状態及び該加熱炉内の垂直方向の温度分
布の一例を示した概略図である。両図において、１はる
つぼ、２は原料融液、３は成長した結晶、４は石英アン
プル、４Ａは結晶成長室、４Ｂは蒸気圧制御室（リザー
バ部）、５は蒸気圧制御用元素、６はヒータである。
【００１６】本発明に係る化合物半導体単結晶の製造方
法は、成長させる化合物半導体結晶の構成元素のうち蒸
気圧制御用元素５の蒸気を通過可能な通気性を有するる
つぼ１を用い、蒸気圧制御を行ないながらＶＧＦ法によ
り原料融液２の表面から下方へ向かって結晶を成長させ
るものである。即ち、るつぼ１内に化合物半導体の構成
元素を含む原料を入れ、そのるつぼ１を石英アンプル４
の結晶成長室４Ａ内に設置するとともに、リザーバ部４
Ｂ内に蒸気圧制御用元素５よりなる単体または化合物を
入れてその石英アンプル４を真空封止し、それを縦型の
加熱炉内に設置する。ヒータ６によりリザーバ部４Ｂを
所定の温度に加熱して石英アンプル４内における蒸気圧
制御用元素５の蒸気圧が所望の大きさとなるようにヒー
タ６の出力（供給電力）を制御するとともに、るつぼ１
内の原料を溶融して原料融液２とする。そして、図２に
示すイ−ロ線のように原料融液２の表面（上端）よりも
るつぼ底の温度が高くなるような温度勾配を保持しつつ
結晶成長室４Ａの温度をハ−ニ線側に徐々に冷却して、
原料融液２をその上部から下部へ向かって固化させる。
法は、成長させる化合物半導体結晶の構成元素のうち蒸
気圧制御用元素５の蒸気を通過可能な通気性を有するる
つぼ１を用い、蒸気圧制御を行ないながらＶＧＦ法によ
り原料融液２の表面から下方へ向かって結晶を成長させ
るものである。即ち、るつぼ１内に化合物半導体の構成
元素を含む原料を入れ、そのるつぼ１を石英アンプル４
の結晶成長室４Ａ内に設置するとともに、リザーバ部４
Ｂ内に蒸気圧制御用元素５よりなる単体または化合物を
入れてその石英アンプル４を真空封止し、それを縦型の
加熱炉内に設置する。ヒータ６によりリザーバ部４Ｂを
所定の温度に加熱して石英アンプル４内における蒸気圧
制御用元素５の蒸気圧が所望の大きさとなるようにヒー
タ６の出力（供給電力）を制御するとともに、るつぼ１
内の原料を溶融して原料融液２とする。そして、図２に
示すイ−ロ線のように原料融液２の表面（上端）よりも
るつぼ底の温度が高くなるような温度勾配を保持しつつ
結晶成長室４Ａの温度をハ−ニ線側に徐々に冷却して、
原料融液２をその上部から下部へ向かって固化させる。
【００１７】ここで、るつぼ１は、上述したように通気
性を有しており、特に限定しないが、例えば多孔質グラ
ファイト、カーボン、窒化ボロン焼結体、アルミナまた
は多孔性石英でできている。またそれら以外にも、化合
物半導体結晶の育成に使用可能な材料で通気性を有する
ものであれば、るつぼ１の材料として適している。この
ようにるつぼ１が通気性を有することにより、図１に示
すように、原料融液２の表面が成長した結晶３により殆
ど覆われても、蒸気圧制御用元素５の蒸気（ガス）がる
つぼ１の側壁や底壁を通過して原料融液２と接し、さら
にはその接したガスが原料融液２中に拡散していく。従
って、ＣｄＺｎＴｅのように偏析などの原因により結晶
成長の進行とともに原料融液２中から消費されて濃度が
減少していくような元素（ＣｄＺｎＴｅの場合にはＺ
ｎ）、或はＣｄＴｅのように融液組成を化合物半導体の
化学量論組成よりもずらして過剰としなければならない
ような元素（ＣｄＴｅの場合にはＣｄ）を蒸気圧制御用
元素５として選択することにより、その元素の結晶成長
中における濃度を所定の大きさに保つことができるの
で、融液組成の変動を防止することができる。
性を有しており、特に限定しないが、例えば多孔質グラ
ファイト、カーボン、窒化ボロン焼結体、アルミナまた
は多孔性石英でできている。またそれら以外にも、化合
物半導体結晶の育成に使用可能な材料で通気性を有する
ものであれば、るつぼ１の材料として適している。この
ようにるつぼ１が通気性を有することにより、図１に示
すように、原料融液２の表面が成長した結晶３により殆
ど覆われても、蒸気圧制御用元素５の蒸気（ガス）がる
つぼ１の側壁や底壁を通過して原料融液２と接し、さら
にはその接したガスが原料融液２中に拡散していく。従
って、ＣｄＺｎＴｅのように偏析などの原因により結晶
成長の進行とともに原料融液２中から消費されて濃度が
減少していくような元素（ＣｄＺｎＴｅの場合にはＺ
ｎ）、或はＣｄＴｅのように融液組成を化合物半導体の
化学量論組成よりもずらして過剰としなければならない
ような元素（ＣｄＴｅの場合にはＣｄ）を蒸気圧制御用
元素５として選択することにより、その元素の結晶成長
中における濃度を所定の大きさに保つことができるの
で、融液組成の変動を防止することができる。
【００１８】また、ヒータ６は、垂直方向の温度分布を
任意に設定可能なようになっており、例えば２段、３
段、或はそれ以上の多段構成のヒータである。そして、
加熱炉内の１または複数の箇所に設けられた図示しない
熱電対などの温度測定手段により測定された温度データ
に基づいて、ヒータ６ヘの供給電力を図示しないコンピ
ュータ等の制御装置により制御するようになっており、
それによって炉内の温度が所望の分布となるようにヒー
タ６の出力が調節されている。
任意に設定可能なようになっており、例えば２段、３
段、或はそれ以上の多段構成のヒータである。そして、
加熱炉内の１または複数の箇所に設けられた図示しない
熱電対などの温度測定手段により測定された温度データ
に基づいて、ヒータ６ヘの供給電力を図示しないコンピ
ュータ等の制御装置により制御するようになっており、
それによって炉内の温度が所望の分布となるようにヒー
タ６の出力が調節されている。
【００１９】以下に、具体例を挙げるが、本発明は以下
の具体例により何等制限されるものではないのはいうま
でもない。 （具体例１）るつぼ１として、例えば、密度（嵩密度）
が１．０〜１．１ｇ／cm3 、厚さ１mm、内径４２mm及び
深さ５０mmの多孔質グラファイト（商品名ＶＣＰ１０）
製のるつぼを用いた。ＣｄＴｅ多結晶原料の投入量は１
５００ｇであり、リザーバ部４Ｂ内には約１０ｇのＣｄ
を入れた。結晶成長室４Ａの温度を１１１０℃に設定す
るとともに、リザーバ部４Ｂの温度を８００℃に設定し
て２５時間保持した後、原料融液２内の垂直方向の温度
勾配を０．５〜１℃／cmとし、毎時０．２℃の冷却速度
で徐冷して原料融液２の表面から下方に向かってＣｄＴ
ｅ単結晶を成長させた。得られた結晶を調べたところ、
結晶成長方向の化学量論組成が均一に分布しており、従
来よりも高品質のＣｄＴｅ単結晶が得られたことがわか
った。
の具体例により何等制限されるものではないのはいうま
でもない。 （具体例１）るつぼ１として、例えば、密度（嵩密度）
が１．０〜１．１ｇ／cm3 、厚さ１mm、内径４２mm及び
深さ５０mmの多孔質グラファイト（商品名ＶＣＰ１０）
製のるつぼを用いた。ＣｄＴｅ多結晶原料の投入量は１
５００ｇであり、リザーバ部４Ｂ内には約１０ｇのＣｄ
を入れた。結晶成長室４Ａの温度を１１１０℃に設定す
るとともに、リザーバ部４Ｂの温度を８００℃に設定し
て２５時間保持した後、原料融液２内の垂直方向の温度
勾配を０．５〜１℃／cmとし、毎時０．２℃の冷却速度
で徐冷して原料融液２の表面から下方に向かってＣｄＴ
ｅ単結晶を成長させた。得られた結晶を調べたところ、
結晶成長方向の化学量論組成が均一に分布しており、従
来よりも高品質のＣｄＴｅ単結晶が得られたことがわか
った。
【００２０】ここで、るつぼ１の多孔質材料の気孔率に
ついては、特に限定しないが、気孔率が大きい方が液相
（原料融液２）と気相（蒸気圧制御用元素５の蒸気）と
の接する部分がより大きくなり顕著な効果が得られると
期待されるので、原料融液２が漏洩しない範囲で気孔率
が大きいのが好ましい。
ついては、特に限定しないが、気孔率が大きい方が液相
（原料融液２）と気相（蒸気圧制御用元素５の蒸気）と
の接する部分がより大きくなり顕著な効果が得られると
期待されるので、原料融液２が漏洩しない範囲で気孔率
が大きいのが好ましい。
【００２１】（具体例２）上記具体例１と同じるつぼ１
を用いた。ＣｄＴｅ多結晶原料の投入量は２５０ｇであ
り、リザーバ部４Ｂ内には１７８ｇのＣｄと１０４ｇの
Ｚｎを入れた（ＣｄとＺｎのモル比１）。結晶成長室４
Ａの温度を１１１０℃に設定するとともに、リザーバ部
４Ｂの温度を８００℃に設定して２５時間保持した後、
原料融液２内の垂直方向の温度勾配を０．５〜１℃／cm
とし、毎時０．２℃の冷却速度で徐冷して原料融液２の
表面から下方に向かってＣｄＺｎＴｅの３元混晶を成長
させた。得られた結晶を調べたところ、結晶成長方向の
Ｚｎの組成は２．１〜２．６原子％であり、偏析による
Ｚｎ分布よりも均一であることがわかった。また、結晶
の成長面、即ち径方向のＺｎ分布も結晶の縁を除いて均
一であることがわかった。
を用いた。ＣｄＴｅ多結晶原料の投入量は２５０ｇであ
り、リザーバ部４Ｂ内には１７８ｇのＣｄと１０４ｇの
Ｚｎを入れた（ＣｄとＺｎのモル比１）。結晶成長室４
Ａの温度を１１１０℃に設定するとともに、リザーバ部
４Ｂの温度を８００℃に設定して２５時間保持した後、
原料融液２内の垂直方向の温度勾配を０．５〜１℃／cm
とし、毎時０．２℃の冷却速度で徐冷して原料融液２の
表面から下方に向かってＣｄＺｎＴｅの３元混晶を成長
させた。得られた結晶を調べたところ、結晶成長方向の
Ｚｎの組成は２．１〜２．６原子％であり、偏析による
Ｚｎ分布よりも均一であることがわかった。また、結晶
の成長面、即ち径方向のＺｎ分布も結晶の縁を除いて均
一であることがわかった。
【００２２】なお、上記実施例においては、ＣｄＴｅと
ＣｄＺｎＴｅの単結晶を成長させる場合を例として挙げ
たが、他の化合物半導体、例えばＰｂＴｅ、ＰｂＳｎＴ
ｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、
ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＳｂ、ＧａＰ、ＨｇＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳＳｅなどに対しても本発明の単結晶の製造方
法を適用できるのは勿論である。
ＣｄＺｎＴｅの単結晶を成長させる場合を例として挙げ
たが、他の化合物半導体、例えばＰｂＴｅ、ＰｂＳｎＴ
ｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、
ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＳｂ、ＧａＰ、ＨｇＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳＳｅなどに対しても本発明の単結晶の製造方
法を適用できるのは勿論である。
【００２３】また、上記実施例においては、本発明をＶ
ＧＦ法に適用した場合について説明したが、これに限ら
ず、ＶＢ法や、化合物半導体の原料融液を液体封止剤で
封止したまま徐冷して固化させるカイロポーラス法にも
本発明を適用できる。
ＧＦ法に適用した場合について説明したが、これに限ら
ず、ＶＢ法や、化合物半導体の原料融液を液体封止剤で
封止したまま徐冷して固化させるカイロポーラス法にも
本発明を適用できる。
【００２４】さらに、上記実施例においては、原料融液
２の表面を開放状態とし、融液表面に自然発生した核か
ら結晶３を成長させたが、成長させる結晶と同一組成の
種結晶や冷却用のヒートシンクを原料融液の表面に接触
させて、原料融液の表面から下方に向かって結晶を成長
させてもよい。
２の表面を開放状態とし、融液表面に自然発生した核か
ら結晶３を成長させたが、成長させる結晶と同一組成の
種結晶や冷却用のヒートシンクを原料融液の表面に接触
させて、原料融液の表面から下方に向かって結晶を成長
させてもよい。
【００２５】
【発明の効果】本発明に係る化合物半導体単結晶の製造
方法によれば、リザーバ部を有する石英アンプルの該リ
ザーバ部内に、化合物半導体の構成元素のうちの少なく
とも１種の蒸気圧制御用元素よりなる単体または化合物
を入れるとともに、前記蒸気圧制御用元素の蒸気を通過
可能な通気性を有するるつぼ内に、前記化合物半導体の
構成元素のうちの少なくとも２種の元素を有する原料を
入れ、該るつぼを前記石英アンプル内に設置して同石英
アンプルを真空封止した後、該石英アンプルを縦型の加
熱炉内に設置し、該加熱炉により前記リザーバ部を加熱
して同リザーバ部内の前記蒸気圧制御用元素の蒸気圧を
上記石英アンプル内にかけて蒸気圧制御を行いながら、
前記加熱炉により前記るつぼを加熱して前記原料を融解
した後、該原料融液内の垂直方向の温度勾配を融液上端
から融液下端に向かうに連れて高温となるように保持し
ながら徐々に冷却して融液上端から下方に向かって前記
原料融液を固化させることにより前記化合物半導体の単
結晶を成長させるようにしたため、るつぼ壁を介して、
或はるつぼ壁とるつぼ底を介して蒸気圧制御用元素の蒸
気と原料融液とが十分に接することとなり、気相と液相
と固相の三相の平衡状態を保ちながら結晶成長を行なう
ことができる。従って、結晶成長中、原料融液の組成が
一定に保たれるので、安定して結晶成長を行なうことが
でき、また結晶成長方向の組成が均一な結晶を得ること
ができる。
方法によれば、リザーバ部を有する石英アンプルの該リ
ザーバ部内に、化合物半導体の構成元素のうちの少なく
とも１種の蒸気圧制御用元素よりなる単体または化合物
を入れるとともに、前記蒸気圧制御用元素の蒸気を通過
可能な通気性を有するるつぼ内に、前記化合物半導体の
構成元素のうちの少なくとも２種の元素を有する原料を
入れ、該るつぼを前記石英アンプル内に設置して同石英
アンプルを真空封止した後、該石英アンプルを縦型の加
熱炉内に設置し、該加熱炉により前記リザーバ部を加熱
して同リザーバ部内の前記蒸気圧制御用元素の蒸気圧を
上記石英アンプル内にかけて蒸気圧制御を行いながら、
前記加熱炉により前記るつぼを加熱して前記原料を融解
した後、該原料融液内の垂直方向の温度勾配を融液上端
から融液下端に向かうに連れて高温となるように保持し
ながら徐々に冷却して融液上端から下方に向かって前記
原料融液を固化させることにより前記化合物半導体の単
結晶を成長させるようにしたため、るつぼ壁を介して、
或はるつぼ壁とるつぼ底を介して蒸気圧制御用元素の蒸
気と原料融液とが十分に接することとなり、気相と液相
と固相の三相の平衡状態を保ちながら結晶成長を行なう
ことができる。従って、結晶成長中、原料融液の組成が
一定に保たれるので、安定して結晶成長を行なうことが
でき、また結晶成長方向の組成が均一な結晶を得ること
ができる。
【図１】本発明に係る製造方法の実施に用いるるつぼ内
に原料融液を入れ、融液表面から結晶が少し成長した状
態の縦断面図である。
に原料融液を入れ、融液表面から結晶が少し成長した状
態の縦断面図である。
【図２】そのるつぼを結晶成長用の加熱炉内に設置した
状態及び該加熱炉内の垂直方向の温度分布の一例を示し
た概略図である。
状態及び該加熱炉内の垂直方向の温度分布の一例を示し
た概略図である。
１ るつぼ ２ 原料融液 ３ 結晶 ４ 石英アンプル ４Ｂ リザーバ部 ５ 蒸気圧制御用元素 ６ ヒータ（加熱炉）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１１月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】以下に、具体例を挙げるが、本発明は以下
の具体例により何等制限されるものではないのはいうま
でもない。 （具体例１）るつぼ１として、例えば、密度（嵩密度）
が１．０〜１．１ｇ／cm3 、厚さ１mm、内径４２mm及び
深さ５０mmの多孔質カーボン（商品名ＶＣＰ１０）製の
るつぼを用いた。ＣｄＴｅ多結晶原料の投入量は１５０
０ｇであり、リザーバ部４Ｂ内には約１０ｇのＣｄを入
れた。結晶成長室４Ａの温度を１１１０℃に設定すると
ともに、リザーバ部４Ｂの温度を８００℃に設定して２
５時間保持した後、原料融液２内の垂直方向の温度勾配
を０．５〜１℃／cmとし、毎時０．２℃の冷却速度で徐
冷して原料融液２の表面から下方に向かってＣｄＴｅ単
結晶を成長させた。得られた結晶を調べたところ、結晶
成長方向の化学量論組成が均一に分布しており、従来よ
りも高品質のＣｄＴｅ単結晶が得られたことがわかっ
た。
の具体例により何等制限されるものではないのはいうま
でもない。 （具体例１）るつぼ１として、例えば、密度（嵩密度）
が１．０〜１．１ｇ／cm3 、厚さ１mm、内径４２mm及び
深さ５０mmの多孔質カーボン（商品名ＶＣＰ１０）製の
るつぼを用いた。ＣｄＴｅ多結晶原料の投入量は１５０
０ｇであり、リザーバ部４Ｂ内には約１０ｇのＣｄを入
れた。結晶成長室４Ａの温度を１１１０℃に設定すると
ともに、リザーバ部４Ｂの温度を８００℃に設定して２
５時間保持した後、原料融液２内の垂直方向の温度勾配
を０．５〜１℃／cmとし、毎時０．２℃の冷却速度で徐
冷して原料融液２の表面から下方に向かってＣｄＴｅ単
結晶を成長させた。得られた結晶を調べたところ、結晶
成長方向の化学量論組成が均一に分布しており、従来よ
りも高品質のＣｄＴｅ単結晶が得られたことがわかっ
た。
Claims (2)
- 【請求項１】リザーバ部を有する石英アンプルの該リザ
ーバ部内に、化合物半導体の構成元素のうちの少なくと
も１種の蒸気圧制御用元素よりなる単体または化合物を
入れるとともに、 前記蒸気圧制御用元素の蒸気を通過可能な通気性を有す
るるつぼ内に、前記化合物半導体の構成元素のうちの少
なくとも２種の元素を有する原料を入れ、 該るつぼを前記石英アンプル内に設置して同石英アンプ
ルを真空封止した後、 該石英アンプルを縦型の加熱炉内に設置し、 該加熱炉により前記リザーバ部を加熱して同リザーバ部
内の前記蒸気圧制御用元素の蒸気圧を上記石英アンプル
内にかけて蒸気圧制御を行いながら、 前記加熱炉により前記るつぼを加熱して前記原料を融解
した後、 該原料融液内の垂直方向の温度勾配を融液上端から融液
下端に向かうに連れて高温となるように保持しながら徐
々に冷却して融液上端から下方に向かって前記原料融液
を固化させることにより前記化合物半導体の単結晶を成
長させることを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方
法。 - 【請求項２】前記るつぼは、多孔質グラファイト、カー
ボン、窒化ボロン焼結体、アルミナまたは多孔性石英で
できていることを特徴とする請求項１記載の化合物半導
体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24416594A JPH08109094A (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24416594A JPH08109094A (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109094A true JPH08109094A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17114744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24416594A Pending JPH08109094A (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08109094A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103911665A (zh) * | 2013-01-08 | 2014-07-09 | 广东先导稀材股份有限公司 | 采用镀碳石英坩埚制备碲锌镉晶体过程中的除杂方法 |
| JP2016018972A (ja) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 放射線検出素子、放射線検出器および放射線検出素子の製造方法 |
| CN116536768A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-08-04 | 浙江珏芯微电子有限公司 | 一种碲锌镉单晶的生长用坩埚及生长方法 |
-
1994
- 1994-10-07 JP JP24416594A patent/JPH08109094A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103911665A (zh) * | 2013-01-08 | 2014-07-09 | 广东先导稀材股份有限公司 | 采用镀碳石英坩埚制备碲锌镉晶体过程中的除杂方法 |
| JP2016018972A (ja) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 放射線検出素子、放射線検出器および放射線検出素子の製造方法 |
| CN116536768A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-08-04 | 浙江珏芯微电子有限公司 | 一种碲锌镉单晶的生长用坩埚及生长方法 |
| CN116536768B (zh) * | 2023-06-29 | 2023-09-29 | 浙江珏芯微电子有限公司 | 一种碲锌镉单晶的生长用坩埚及生长方法 |
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