JPH08290991A - 化合物半導体単結晶の成長方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の成長方法Info
- Publication number
- JPH08290991A JPH08290991A JP11533995A JP11533995A JPH08290991A JP H08290991 A JPH08290991 A JP H08290991A JP 11533995 A JP11533995 A JP 11533995A JP 11533995 A JP11533995 A JP 11533995A JP H08290991 A JPH08290991 A JP H08290991A
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】高融点で高解離圧を有する化合物半導体単結晶
を育成するにあたり、一端に種結晶を配置したアンプル
内で育成する結晶を溶媒に溶かし飽和溶液とし、これを
垂直ブリッジマン法(VB法)、垂直温度勾配法(VGF法)に
より結晶を育成する。 【効果】融点の高い、高蒸気圧の単結晶を再現性良く高
い歩留りで得ることができ、成長する結晶の方位を制御
することが可能である。
を育成するにあたり、一端に種結晶を配置したアンプル
内で育成する結晶を溶媒に溶かし飽和溶液とし、これを
垂直ブリッジマン法(VB法)、垂直温度勾配法(VGF法)に
より結晶を育成する。 【効果】融点の高い、高蒸気圧の単結晶を再現性良く高
い歩留りで得ることができ、成長する結晶の方位を制御
することが可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体などの単結
晶成長法に関わるものであり、特に融点の高い結晶を溶
液から成長させる技術に関する。
晶成長法に関わるものであり、特に融点の高い結晶を溶
液から成長させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】II-VI族やIII-Ｖ族化合物半導体は融点
における蒸気圧が高いため、単結晶の育成には種々の工
夫がなされている。III-Ｖ族化合物半導体は、B2O3など
の封止剤を用いて結晶を引き上げる液体封止チョクラル
スキー(LEC)法が単結晶の製造に工業的に用いられてい
る。一方、II-VI族化合物半導体は、III-Ｖ族化合物半
導体と比較し熱伝導率が著しく低く、B2O3と比較しても
低いので液体封止チョクラルスキー(LEC)法ではII-VI族
化合物半導体単結晶の育成はできない。そこで、CdTeな
どでは、石英アンプルを用い、垂直温度勾配法(VGF法)
や垂直ブリッジマン法(VB法)での育成が一般的に行われ
ている。VB法による成長例について説明する(図２)。１
は所定の温度分布が設定可能な垂直型加熱炉、２は支持
具、３は成長容器として用いる石英アンプル、４は原料
融液、５は成長した化合物半導体の単結晶、６は種結晶
である。所定の温度分布を保ちつつ石英アンプル１を下
降させ、原料融液を種結晶から徐々に冷却することによ
り結晶が成長する。
における蒸気圧が高いため、単結晶の育成には種々の工
夫がなされている。III-Ｖ族化合物半導体は、B2O3など
の封止剤を用いて結晶を引き上げる液体封止チョクラル
スキー(LEC)法が単結晶の製造に工業的に用いられてい
る。一方、II-VI族化合物半導体は、III-Ｖ族化合物半
導体と比較し熱伝導率が著しく低く、B2O3と比較しても
低いので液体封止チョクラルスキー(LEC)法ではII-VI族
化合物半導体単結晶の育成はできない。そこで、CdTeな
どでは、石英アンプルを用い、垂直温度勾配法(VGF法)
や垂直ブリッジマン法(VB法)での育成が一般的に行われ
ている。VB法による成長例について説明する(図２)。１
は所定の温度分布が設定可能な垂直型加熱炉、２は支持
具、３は成長容器として用いる石英アンプル、４は原料
融液、５は成長した化合物半導体の単結晶、６は種結晶
である。所定の温度分布を保ちつつ石英アンプル１を下
降させ、原料融液を種結晶から徐々に冷却することによ
り結晶が成長する。
【０００３】しかしながら、同じII-VI族化合物半導体
のZnTeやZnSeのような結晶の融点が石英の耐熱温度より
高い結晶においては、原料を融液として用いようとする
と、石英アンプルを使用することができない。そこで、
Moなどの高融点金属容器に化合物半導体原料を封入して
の育成方法などが開発されている(特開昭63-310786)。
しかし、この方法は、Moなどが高価であるためコスト的
に不利である。あるいは、融点が石英の耐熱温度を越え
なくても、その温度付近での蒸気圧が高い材料の単結晶
成長の場合、石英アンプルが変形してしまい、やはり上
記の方法を適用できなかった。
のZnTeやZnSeのような結晶の融点が石英の耐熱温度より
高い結晶においては、原料を融液として用いようとする
と、石英アンプルを使用することができない。そこで、
Moなどの高融点金属容器に化合物半導体原料を封入して
の育成方法などが開発されている(特開昭63-310786)。
しかし、この方法は、Moなどが高価であるためコスト的
に不利である。あるいは、融点が石英の耐熱温度を越え
なくても、その温度付近での蒸気圧が高い材料の単結晶
成長の場合、石英アンプルが変形してしまい、やはり上
記の方法を適用できなかった。
【０００４】そこで、垂直温度勾配法(VGF法)や垂直ブ
リッジマン法(VB法)の場合、化合物半導体原料を溶媒に
溶かし飽和溶液とし、これを徐々に冷却することにより
単結晶を育成する方法が開発された。この方法では、原
料を融解する必要がないため石英ガラスの軟化点よりも
低温での結晶育成が可能であり、しかも蒸気圧も1atm以
下にできるため高圧容器の必要も無い。
リッジマン法(VB法)の場合、化合物半導体原料を溶媒に
溶かし飽和溶液とし、これを徐々に冷却することにより
単結晶を育成する方法が開発された。この方法では、原
料を融解する必要がないため石英ガラスの軟化点よりも
低温での結晶育成が可能であり、しかも蒸気圧も1atm以
下にできるため高圧容器の必要も無い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶液からのVB
法やVGF法による結晶成長の場合、種結晶が用いられる
ことがなかった(図３)ため、端部からの核発生は任意方
向に複数起き、結果として得られる結晶は多結晶となっ
てしまい、単結晶を得るのが困難であった。また、成長
する結晶の成長方位が制御できないという欠点があっ
た。
法やVGF法による結晶成長の場合、種結晶が用いられる
ことがなかった(図３)ため、端部からの核発生は任意方
向に複数起き、結果として得られる結晶は多結晶となっ
てしまい、単結晶を得るのが困難であった。また、成長
する結晶の成長方位が制御できないという欠点があっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
問題点を解決し、溶液からの成長において種結晶を用い
ることにより単結晶を成長し、成長する結晶の成長方位
を制御する方法を提供するものである。すなわち、アン
プル内に、単結晶用原料とその溶媒を入れその一端に種
結晶を配置し、該アンプルを真空封入した後、該アンプ
ルを加熱炉内で加熱して前記原料を溶媒中に溶解させ原
料溶液とし、該加熱炉の垂直方向の温度分布を種結晶側
の温度が前記原料溶液側の温度より低くなるように制御
しながら温度を徐々に下げ、単結晶を育成することを特
徴とする化合物半導体単結晶の製造方法である。
問題点を解決し、溶液からの成長において種結晶を用い
ることにより単結晶を成長し、成長する結晶の成長方位
を制御する方法を提供するものである。すなわち、アン
プル内に、単結晶用原料とその溶媒を入れその一端に種
結晶を配置し、該アンプルを真空封入した後、該アンプ
ルを加熱炉内で加熱して前記原料を溶媒中に溶解させ原
料溶液とし、該加熱炉の垂直方向の温度分布を種結晶側
の温度が前記原料溶液側の温度より低くなるように制御
しながら温度を徐々に下げ、単結晶を育成することを特
徴とする化合物半導体単結晶の製造方法である。
【０００７】VB法による単結晶の育成方法について図１
を用いて説明する。原料と溶媒をアンプルに入れ、種結
晶６をアンプル３の所定の位置に設置する。このアンプ
ル３を真空封入した後、アンプル３を加熱炉１で加熱
し、溶媒を融解しこれに原料を溶解させ、原料溶液とす
る。この原料溶液(原料融液)４が飽和濃度となるように
温度を保ちながら、適切な温度、温度勾配となるように
加熱炉１を調整する。その後支持具２を操作して、種結
晶６を低温側に位置するようにアンプル３と加熱炉１と
を相対的に移動させ、種結晶側から徐々に温度を下げて
単結晶５を育成する。
を用いて説明する。原料と溶媒をアンプルに入れ、種結
晶６をアンプル３の所定の位置に設置する。このアンプ
ル３を真空封入した後、アンプル３を加熱炉１で加熱
し、溶媒を融解しこれに原料を溶解させ、原料溶液とす
る。この原料溶液(原料融液)４が飽和濃度となるように
温度を保ちながら、適切な温度、温度勾配となるように
加熱炉１を調整する。その後支持具２を操作して、種結
晶６を低温側に位置するようにアンプル３と加熱炉１と
を相対的に移動させ、種結晶側から徐々に温度を下げて
単結晶５を育成する。
【０００８】用いる種結晶には特に制限は無く、目的の
単結晶と異なる種結晶でも良い。この方法によれば、種
結晶を用いて結晶成長を行なうため、多結晶の発生を抑
制でき従来困難であった単結晶成長が可能となり、種結
晶の成長方位を選択することにより、任意の成長方位の
結晶を得ることができる。
単結晶と異なる種結晶でも良い。この方法によれば、種
結晶を用いて結晶成長を行なうため、多結晶の発生を抑
制でき従来困難であった単結晶成長が可能となり、種結
晶の成長方位を選択することにより、任意の成長方位の
結晶を得ることができる。
【０００９】
【実施例】図１により、本方法によるZnTeの単結晶成長
の実施例について述べる。外壁が石英で内壁がpBN(熱分
解窒化硼素)と二重構造になっている石英アンプル３(内
径76mmΦ、長さ150mm)中に、ZnTe多結晶原料 128gと溶
媒として用いるTe 113gを入れ、石英アンプルの下端部
に直径10mm、長さ30mmの〈１１１〉成長方位のZnTeの種
結晶６を入れて真空封入した。このアンプルは支持具２
によって加熱炉１の中に支持した。種結晶６の部分をア
ンプル縦方向に1〜10℃/cmの温度勾配を下が低くなるよ
うに設定しておき、徐々に加熱昇温してTe中にZnTe多結
晶原料を溶解させ、種結晶の一部まで溶解して原料溶液
４(飽和溶液)を形成した。次に支持具２を操作して、温
度勾配中をアンプルを下降させ、種結晶から徐々に冷却
して単結晶５の成長を行なった。
の実施例について述べる。外壁が石英で内壁がpBN(熱分
解窒化硼素)と二重構造になっている石英アンプル３(内
径76mmΦ、長さ150mm)中に、ZnTe多結晶原料 128gと溶
媒として用いるTe 113gを入れ、石英アンプルの下端部
に直径10mm、長さ30mmの〈１１１〉成長方位のZnTeの種
結晶６を入れて真空封入した。このアンプルは支持具２
によって加熱炉１の中に支持した。種結晶６の部分をア
ンプル縦方向に1〜10℃/cmの温度勾配を下が低くなるよ
うに設定しておき、徐々に加熱昇温してTe中にZnTe多結
晶原料を溶解させ、種結晶の一部まで溶解して原料溶液
４(飽和溶液)を形成した。次に支持具２を操作して、温
度勾配中をアンプルを下降させ、種結晶から徐々に冷却
して単結晶５の成長を行なった。
【００１０】その後、得られたZnTeのインゴットをウェ
ハーに切断して観察したところインゴット全域にわたっ
て単結晶が得られ、成長方位は〈１１１〉であった。
ハーに切断して観察したところインゴット全域にわたっ
て単結晶が得られ、成長方位は〈１１１〉であった。
【００１１】実施例ではVB法によるZnTeの成長について
説明したが、本発明がVGF法等により溶液からの結晶成
長を行なう場合でも同様に可能である。VGF法の場合、
原料と溶媒を石英アンプルに入れ、種結晶をアンプルの
所定の位置に設置する。このアンプル３を真空封入した
後、アンプルを加熱炉で加熱し、溶媒を融解しこれに原
料を溶解させ原料溶液とする。この原料溶液(原料融液)
を飽和濃度となるように温度を保ちながら加熱炉を操作
して、種結晶側から徐々に温度を下げて単結晶を育成す
る。
説明したが、本発明がVGF法等により溶液からの結晶成
長を行なう場合でも同様に可能である。VGF法の場合、
原料と溶媒を石英アンプルに入れ、種結晶をアンプルの
所定の位置に設置する。このアンプル３を真空封入した
後、アンプルを加熱炉で加熱し、溶媒を融解しこれに原
料を溶解させ原料溶液とする。この原料溶液(原料融液)
を飽和濃度となるように温度を保ちながら加熱炉を操作
して、種結晶側から徐々に温度を下げて単結晶を育成す
る。
【００１２】また、本発明は、他のII-VI族あるいはIII
-Ｖ族化合物半導体にも適用できることは明らかであ
る。実施例では、種結晶をアンプルの下端部に設置した
が、種結晶を上端に設置して上から冷却して結晶成長を
行なっても同様の効果が期待できる。
-Ｖ族化合物半導体にも適用できることは明らかであ
る。実施例では、種結晶をアンプルの下端部に設置した
が、種結晶を上端に設置して上から冷却して結晶成長を
行なっても同様の効果が期待できる。
【００１３】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明では垂直
温度勾配法(VGF法)や垂直ブリッジマン法(VB法)の溶液
からの単結晶成長方法において、種結晶を使用すること
により、化合物半導体単結晶を再現性良く高い歩留りで
得ることができ、また。成長する結晶の方位を制御する
ことが可能である。
温度勾配法(VGF法)や垂直ブリッジマン法(VB法)の溶液
からの単結晶成長方法において、種結晶を使用すること
により、化合物半導体単結晶を再現性良く高い歩留りで
得ることができ、また。成長する結晶の方位を制御する
ことが可能である。
【図１】本発明の実施例に用いたVB法による化合物半導
体単結晶の成長装置の概略図である。
体単結晶の成長装置の概略図である。
【図２】従来法における成長装置の概略図である。
【図３】従来法における成長装置の概略図である。
１ 加熱炉 ２ 支持具 ３ 石英アンプル ４ 原料溶液(原料融液) ５ 単結晶 ６ 種結晶
Claims (1)
- 【請求項１】 アンプル内に、単結晶用原料とその溶媒
を入れその一端に種結晶を配置し、該アンプルを真空封
入した後、該アンプルを加熱炉内で加熱して前記原料を
溶媒中に溶解させ原料溶液とし、該加熱炉の垂直方向の
温度分布を種結晶側の温度が前記原料溶液側の温度より
低くなるように制御しながら、該加熱炉の温度を徐々に
下げながら単結晶を育成することを特徴とする化合物半
導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11533995A JPH08290991A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 化合物半導体単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11533995A JPH08290991A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 化合物半導体単結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08290991A true JPH08290991A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14660101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11533995A Pending JPH08290991A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 化合物半導体単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08290991A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101611178B (zh) | 2007-03-27 | 2013-02-13 | 日本碍子株式会社 | 氮化物单晶的制造方法 |
| CN104313681A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-01-28 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种用于多元化合物晶体生长的设备及其应用 |
| CN105369344A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-02 | 洛阳西格马炉业股份有限公司 | 一种温场梯度竖直移动法制备片状单晶的方法及装置 |
-
1995
- 1995-04-18 JP JP11533995A patent/JPH08290991A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101611178B (zh) | 2007-03-27 | 2013-02-13 | 日本碍子株式会社 | 氮化物单晶的制造方法 |
| CN104313681A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-01-28 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种用于多元化合物晶体生长的设备及其应用 |
| CN105369344A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-02 | 洛阳西格马炉业股份有限公司 | 一种温场梯度竖直移动法制备片状单晶的方法及装置 |
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