JPS6330396A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
- Publication number
- JPS6330396A JPS6330396A JP17477386A JP17477386A JPS6330396A JP S6330396 A JPS6330396 A JP S6330396A JP 17477386 A JP17477386 A JP 17477386A JP 17477386 A JP17477386 A JP 17477386A JP S6330396 A JPS6330396 A JP S6330396A
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- JP
- Japan
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- temp
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- crystal growth
- crystal
- growth
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- Granted
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、結晶の気相成長方法に関し、特に昇華法ある
いはハロゲン輸送法を用いた■−■族化合物半導体（Ｚ
ｎＳ、Ｚｎ５ｅ・・・等）のバルク単結晶成長方法に関
するものである。
いはハロゲン輸送法を用いた■−■族化合物半導体（Ｚ
ｎＳ、Ｚｎ５ｅ・・・等）のバルク単結晶成長方法に関
するものである。
〈従来技術とその問題点〉
昇華法、ハロゲン輸送法等の結晶成長法で従来用いられ
てきた結晶成長装置は、例えば第２図に縦型の配置で原
料αＪである結晶微粉末あるいは多結晶粉末が成長容器
αＢの下部に１種結晶Ｉが成長容器αυの上部に支持棒
（功に連結されて設置されており、下部の原料αＪが高
温（Ｔ１）に加熱されて上部の低温（Ｔ２）領域である
結晶成長部に輸送される。このような配置では高温の成
長容器αυ下部と低温の成長容器αυ上部間の温度差（
ＴＩＴ２）あるいは温度勾配による蒸気の拡散と対流に
より物質の輸送が生じ、低温部で結晶ｆ１５）の成長が
進行する。
てきた結晶成長装置は、例えば第２図に縦型の配置で原
料αＪである結晶微粉末あるいは多結晶粉末が成長容器
αＢの下部に１種結晶Ｉが成長容器αυの上部に支持棒
（功に連結されて設置されており、下部の原料αＪが高
温（Ｔ１）に加熱されて上部の低温（Ｔ２）領域である
結晶成長部に輸送される。このような配置では高温の成
長容器αυ下部と低温の成長容器αυ上部間の温度差（
ＴＩＴ２）あるいは温度勾配による蒸気の拡散と対流に
より物質の輸送が生じ、低温部で結晶ｆ１５）の成長が
進行する。
ところが良質で均一な単結晶を得ることを目的とする単
結晶成長では物質輸送が定常的であることは必要条件で
あり、そのためには輸送の駆動力となる上述の拡散と対
流は定常的でなければならない。しかるに熱による対流
そのものは本来、容器の形状に依存して形を変えるとと
もに容器内で漸次成長する結晶のような流れを阻害しし
かも時間的に流れに対する境界条件を変化させる状態が
進行する状況下では、同一形状の容器を設定しても同一
の対流を確実に再現することはできず、しかもその定常
性に関しては全く想定できない。このような状況を反映
して第２図のような結晶成長装置中での結晶成長は、し
ばしば再現性が低く、しかも結晶の一部には形状の乱れ
が含まれることが多い。さらに、対流の定常−様性を仮
定した場合においても成長結晶がその固有の結晶面で覆
われて（即ち、固有の結晶面が発達した形状が保持され
て）成長し続ける場合、一定一方向の流れの場の中で個
々の異なる面は異なる過飽和度となり、同一結晶中でも
部位により成長状態の異なることが容易に予想される。
結晶成長では物質輸送が定常的であることは必要条件で
あり、そのためには輸送の駆動力となる上述の拡散と対
流は定常的でなければならない。しかるに熱による対流
そのものは本来、容器の形状に依存して形を変えるとと
もに容器内で漸次成長する結晶のような流れを阻害しし
かも時間的に流れに対する境界条件を変化させる状態が
進行する状況下では、同一形状の容器を設定しても同一
の対流を確実に再現することはできず、しかもその定常
性に関しては全く想定できない。このような状況を反映
して第２図のような結晶成長装置中での結晶成長は、し
ばしば再現性が低く、しかも結晶の一部には形状の乱れ
が含まれることが多い。さらに、対流の定常−様性を仮
定した場合においても成長結晶がその固有の結晶面で覆
われて（即ち、固有の結晶面が発達した形状が保持され
て）成長し続ける場合、一定一方向の流れの場の中で個
々の異なる面は異なる過飽和度となり、同一結晶中でも
部位により成長状態の異なることが容易に予想される。
従って、対流の存在する成長装置においては、時間的、
空間的に一定でない乱れた流れが存在すると考えるのが
妥当であり、これが現在でも完全に制御された単結晶成
長法の確立されていない大きな原因の１つである。
空間的に一定でない乱れた流れが存在すると考えるのが
妥当であり、これが現在でも完全に制御された単結晶成
長法の確立されていない大きな原因の１つである。
〈発明の目的〉
本発明は斯る点に鑑みてなされたものであり、ＺｎＳ、
Ｚｎ５ｅ等の■−■族化合物半導体の気相輸送に基づく
単結晶成長に際して、対流を除外することにより原料か
ら蒸発した蒸気の輸送を特定の輸送機構のみで進行させ
、輸送から成長の過程における流れの影響を排除した上
で、一定の平坦な温度に設定された原料領域と成長領域
の間の温度差を十分急峻に設定し、温度差のみにより輸
送量を厳密に制御することで成長する結晶の形態を完全
に保つ方法を提供することを目的とする。
Ｚｎ５ｅ等の■−■族化合物半導体の気相輸送に基づく
単結晶成長に際して、対流を除外することにより原料か
ら蒸発した蒸気の輸送を特定の輸送機構のみで進行させ
、輸送から成長の過程における流れの影響を排除した上
で、一定の平坦な温度に設定された原料領域と成長領域
の間の温度差を十分急峻に設定し、温度差のみにより輸
送量を厳密に制御することで成長する結晶の形態を完全
に保つ方法を提供することを目的とする。
〈発明の概要〉
本発明の結晶成長方法の特徴は、結晶成長領域（低温部
）と原料領域（高温部）が一定の平坦な温度に設定され
、低温の結晶成長領域は成長装置の下部に配置し、高温
の原料領域を上部に配置して、しかもその間の温度差を
急峻に設定することによって原料温度に基づく蒸気圧力
と結晶領域温度に基づく蒸気圧力の差のみが結晶成長の
駆動力となるようにした点である。この方法においては
、成長容器中の蒸気の圧力は原料温度によって決定され
る圧力であり、成長領域全域で一定の過飽和状態が達成
されており、この領域中で容器内壁上、へは析出が生じ
ない範囲の温度差（即ち過飽和度）であることと、自然
核発生を阻止するために容器内壁を十分に清浄化、安定
化させることは容易に実現される。このような方法によ
って物質の輸送は温度差のみによって厳密に設定され、
従って結晶成長が厳密に制御される。
）と原料領域（高温部）が一定の平坦な温度に設定され
、低温の結晶成長領域は成長装置の下部に配置し、高温
の原料領域を上部に配置して、しかもその間の温度差を
急峻に設定することによって原料温度に基づく蒸気圧力
と結晶領域温度に基づく蒸気圧力の差のみが結晶成長の
駆動力となるようにした点である。この方法においては
、成長容器中の蒸気の圧力は原料温度によって決定され
る圧力であり、成長領域全域で一定の過飽和状態が達成
されており、この領域中で容器内壁上、へは析出が生じ
ない範囲の温度差（即ち過飽和度）であることと、自然
核発生を阻止するために容器内壁を十分に清浄化、安定
化させることは容易に実現される。このような方法によ
って物質の輸送は温度差のみによって厳密に設定され、
従って結晶成長が厳密に制御される。
〈実施例〉
ｎ−Ｖｌ族化合物半導体であるＺｎＳ、Ｚｎ５ｅのハロ
ゲン輸送法による単結晶成長方法を用いて本発明の１実
施例を説明する。第１図は本実施例の説明に供するハロ
ゲン輸送法を用いる結晶成長装置の構成図である。単結
晶が成長される石英製成長容器（１）は直径３０ｍ、長
さ数１００ｍ５＋の中空円筒状容器であり内部上方に原
料容器（２）下方に種結晶（６）が設けられている。原
料容器（２）の上方の成長容器（１）にはＺｎＳ、Ｚｎ
５ｅ等の■−■族化合物から成る原料（５）１種結晶（
６）及び輸送媒体ハロゲンの充填口（３）が配置されて
いる。充填口（３）は原料等が充填された後密栓あるい
は融着封止される。成長容器（１）は上部中央に保持棒
（４）があり、加熱炉中に保持される。成長に際して成
長容器（１）上部（図中のＡ部分）の原料（５）側は高
温（温度Ｔ１）に、成長容器（１）下部（図中のＢ部分
）の種結晶（６）及び成長側は低温（温度Ｔ２ ）に、
それぞれ均一温度に加熱される。成長部分（Ｂ部分）に
おいては温度差ΔＴ（＝Ｔｔ Ｔ２）に基づく蒸気圧
差分の過飽和がいたるところで一定に生じて保持されて
おり、輸送及び単結晶成長の駆動力となっている。十分
に清浄化、安定化処理を施した成長容器（１）内壁には
核発生は生じず、従って単結晶（７）の成長は種結晶（
６）上のみに進行する。単結晶（７）付近で蒸気の流れ
は生じないため単結晶（７）表面での蒸気圧力は一定で
あり、一定の成長速度で乱れることなく成長する。結晶
面による成長速度の異方性により例えばＺｎＳでは（１
１１）面、（１００）面が広く発達した単結晶となるが
、結晶表面での蒸気圧力の一定性、定常性により形状の
乱れが含まれず、種結晶（６）に対応した一定形状の高
品質な単結晶（７）が得られる。
ゲン輸送法による単結晶成長方法を用いて本発明の１実
施例を説明する。第１図は本実施例の説明に供するハロ
ゲン輸送法を用いる結晶成長装置の構成図である。単結
晶が成長される石英製成長容器（１）は直径３０ｍ、長
さ数１００ｍ５＋の中空円筒状容器であり内部上方に原
料容器（２）下方に種結晶（６）が設けられている。原
料容器（２）の上方の成長容器（１）にはＺｎＳ、Ｚｎ
５ｅ等の■−■族化合物から成る原料（５）１種結晶（
６）及び輸送媒体ハロゲンの充填口（３）が配置されて
いる。充填口（３）は原料等が充填された後密栓あるい
は融着封止される。成長容器（１）は上部中央に保持棒
（４）があり、加熱炉中に保持される。成長に際して成
長容器（１）上部（図中のＡ部分）の原料（５）側は高
温（温度Ｔ１）に、成長容器（１）下部（図中のＢ部分
）の種結晶（６）及び成長側は低温（温度Ｔ２ ）に、
それぞれ均一温度に加熱される。成長部分（Ｂ部分）に
おいては温度差ΔＴ（＝Ｔｔ Ｔ２）に基づく蒸気圧
差分の過飽和がいたるところで一定に生じて保持されて
おり、輸送及び単結晶成長の駆動力となっている。十分
に清浄化、安定化処理を施した成長容器（１）内壁には
核発生は生じず、従って単結晶（７）の成長は種結晶（
６）上のみに進行する。単結晶（７）付近で蒸気の流れ
は生じないため単結晶（７）表面での蒸気圧力は一定で
あり、一定の成長速度で乱れることなく成長する。結晶
面による成長速度の異方性により例えばＺｎＳでは（１
１１）面、（１００）面が広く発達した単結晶となるが
、結晶表面での蒸気圧力の一定性、定常性により形状の
乱れが含まれず、種結晶（６）に対応した一定形状の高
品質な単結晶（７）が得られる。
成長容器（１）の温度分布は、例えばＡ部分とＢ部分に
各々独立して高周波誘導加熱コイルを周設し、該コイル
を利用して成長容器を加熱することにより容器に達成さ
れる。原料（５）の融点が低い場合には熱線照射法によ
って加熱しても良い。温度差ΔＴはＡ部分とＢ部分の境
界付近で急峻な勾配をもって形成されるが、Ｂ部分で成
長容器内壁等種結晶（６）以外の面に析出が生じないよ
うに温度Ｔ２及び温度差ΔＴを設定する。
各々独立して高周波誘導加熱コイルを周設し、該コイル
を利用して成長容器を加熱することにより容器に達成さ
れる。原料（５）の融点が低い場合には熱線照射法によ
って加熱しても良い。温度差ΔＴはＡ部分とＢ部分の境
界付近で急峻な勾配をもって形成されるが、Ｂ部分で成
長容器内壁等種結晶（６）以外の面に析出が生じないよ
うに温度Ｔ２及び温度差ΔＴを設定する。
温度Ｔ１に加熱された原料（５）からの蒸気はハロゲン
ガスを媒体として輸送されＡ部分からＢ部分へ移行する
際に温度差ΔＴの領域を通過し、この温度差ΔＴに対応
した析出駆動力が付与される。
ガスを媒体として輸送されＡ部分からＢ部分へ移行する
際に温度差ΔＴの領域を通過し、この温度差ΔＴに対応
した析出駆動力が付与される。
従ってＢ部分で種結晶（６）を接触した原料（５）のガ
スから種結晶（６）で析出が生じ、析出駆動力に基く単
結晶（７）が成長する。
スから種結晶（６）で析出が生じ、析出駆動力に基く単
結晶（７）が成長する。
尚、本発明は上記１ｌ−Ｗ−族化合物半導体に限定され
るものではなく、種々の結晶を気相成長させる場合に有
効となるものである。
るものではなく、種々の結晶を気相成長させる場合に有
効となるものである。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く、本発明によれば結晶成長のための物
質輸送に伴う流れの効果（不整流）を除いた上で厳密に
急峻に設定された温度差により輸送を制御することが可
能になり、一定の過飽和の雰囲気中で制御しつつ単結晶
成長を行なうことができるため、結晶はその個々の面方
位に固有の成長速度で成長し形態の乱れは導入されない
。このようにして高品質でしかも工業的に十分な寸法を
もつ整った形状のバルク単結晶を得ることができ、化合
物半導体デバイスおよび結晶成長基板等の結晶材料の実
現が可能となる。
質輸送に伴う流れの効果（不整流）を除いた上で厳密に
急峻に設定された温度差により輸送を制御することが可
能になり、一定の過飽和の雰囲気中で制御しつつ単結晶
成長を行なうことができるため、結晶はその個々の面方
位に固有の成長速度で成長し形態の乱れは導入されない
。このようにして高品質でしかも工業的に十分な寸法を
もつ整った形状のバルク単結晶を得ることができ、化合
物半導体デバイスおよび結晶成長基板等の結晶材料の実
現が可能となる。
第１図は本発明の１実施例の説明に供する成長装置の概
略構成図である。第２図は従来のハロゲン輸送法に用い
られている成長装置の概略構成図である。 １・・・成長容器、２・・・原料容器、３・・・充填口
。 ４・・・保持棒、５・・・原料、６・・・種結晶、７・
・・単結晶。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第 ｌ ｆ ＄２ ■
略構成図である。第２図は従来のハロゲン輸送法に用い
られている成長装置の概略構成図である。 １・・・成長容器、２・・・原料容器、３・・・充填口
。 ４・・・保持棒、５・・・原料、６・・・種結晶、７・
・・単結晶。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第 ｌ ｆ ＄２ ■
Claims (1)
- １、結晶成長用原料を加熱してその蒸気を結晶成長領域
まで輸送し、該蒸気を過飽和状態にして結晶を成長させ
る結晶成長方法において、前記原料を上方の高温領域、
前記結晶成長領域を下方の低温領域にそれぞれ配置し、
該高温領域と低温領域の境界には急峻な温度差が形成さ
れていることを特徴とする結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17477386A JPS6330396A (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17477386A JPS6330396A (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6330396A true JPS6330396A (ja) | 1988-02-09 |
| JPH0510315B2 JPH0510315B2 (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=15984417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17477386A Granted JPS6330396A (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6330396A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0563675U (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-24 | 上原ネームプレート工業株式会社 | 蒸着処理標体 |
-
1986
- 1986-07-24 JP JP17477386A patent/JPS6330396A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0563675U (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-24 | 上原ネームプレート工業株式会社 | 蒸着処理標体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0510315B2 (ja) | 1993-02-09 |
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