JP2582318B2 - 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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- JP2582318B2 JP2582318B2 JP3329774A JP32977491A JP2582318B2 JP 2582318 B2 JP2582318 B2 JP 2582318B2 JP 3329774 A JP3329774 A JP 3329774A JP 32977491 A JP32977491 A JP 32977491A JP 2582318 B2 JP2582318 B2 JP 2582318B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- orientation
- crystal
- compound semiconductor
- growth
- single crystal
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は垂直ブリッジマン法ある
いは垂直グラジエントフリーズ法により化合物半導体単
結晶を成長する方法に関し、特にＣｄＴｅなどの２−６
族化合物半導体単結晶を成長する方法に関するものであ
る。
いは垂直グラジエントフリーズ法により化合物半導体単
結晶を成長する方法に関し、特にＣｄＴｅなどの２−６
族化合物半導体単結晶を成長する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】垂直ブリッジマン法あるいは垂直グラジ
エントフリーズ法で種結晶を使用して化合物半導体単結
晶を成長する方法がある。この方法はＧａＡｓなどの３
−５族化合物半導体の場合にはあまり問題はないが、Ｃ
ｄＴｅのような２−６族化合物半導体ではＧａＡｓなど
と比べて積層欠陥エネルギーが低く、単結晶成長中に双
晶などの欠陥が入りやすいという欠点がある。特に種結
晶を用いた場合、成長初期に双晶などが発生しやすく、
発生した双晶によって成長方位が変わってしまうことが
多かった。成長方位は単結晶を歩留まり良く得るための
重要な条件であり、結晶の方位が変わってしまうことは
問題であった。さらに、成長方位が変わってしまうこと
によって単結晶化そのものが難しくなるという問題点も
あった。
エントフリーズ法で種結晶を使用して化合物半導体単結
晶を成長する方法がある。この方法はＧａＡｓなどの３
−５族化合物半導体の場合にはあまり問題はないが、Ｃ
ｄＴｅのような２−６族化合物半導体ではＧａＡｓなど
と比べて積層欠陥エネルギーが低く、単結晶成長中に双
晶などの欠陥が入りやすいという欠点がある。特に種結
晶を用いた場合、成長初期に双晶などが発生しやすく、
発生した双晶によって成長方位が変わってしまうことが
多かった。成長方位は単結晶を歩留まり良く得るための
重要な条件であり、結晶の方位が変わってしまうことは
問題であった。さらに、成長方位が変わってしまうこと
によって単結晶化そのものが難しくなるという問題点も
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決したもので、成長方位が安定した化合物半導体単
結晶の製造方法を提供するものである。
を解決したもので、成長方位が安定した化合物半導体単
結晶の製造方法を提供するものである。
【０００４】［問題点を解決するための手段及び方法］ すなわち、本発明は、垂直ブリッジマン法あるいは垂直
グラジエントフリーズ法により、種結晶を用いて、Ｃｄ
ＴｅおよびＣｄＴｅを含む３元あるいは４元混晶のいず
れか１種の化合物半導体単結晶を成長する方法におい
て、種結晶を入れる小径部分と径が徐々に広がる部分と
直胴部分とからなるるつぼを使用し、種付け後の上記小
径部分内での初期の成長速度を直胴部分の成長速度より
速い１ｍｍ／ｈ以上として、該化合物半導体の最も成長
速度の速い結晶方位である＜１１１＞方位を優先的に成
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
法を提供するものである。ＣｄＴｅは閃亜鉛鉱型の結晶
構造をもち、結合手が＜１１１＞軸と平行にあり＜１１
１＞軸を中心として６０°回転したような回転双晶が入
りやすい。＜１１１＞方位と等価な方位は表裏の関係を
除けば他に３つあるので、双晶は４つの面方位に入るこ
とができ、それぞれが１０９．５°で交わっている。例
えば＜１１１＞方位で結晶を育成する場合、成長方位に
対して垂直な（１１１）面に入った双晶では成長方位に
は影響がないが、他の等価な双晶面に双晶が入ると成長
方位は双晶面を境にまったく異なった成長方位となる。
このように双晶が一度入ると成長方位が変わってしまう
わけではあるが、この変わってしまった成長方位のとこ
ろに初めに入った双晶と同じ面方位の双晶が入ると成長
方位はもとの＜１１１＞方位に戻ってしまう。つまり双
晶が入ったとしてももう一度同じ面方位の双晶が入れば
元の面に戻ることになり、偶数回の双晶では双晶の部分
は欠陥となるとしても成長方位は変わらないことにな
る。本発明者は、この点に着目し、双晶が一度入ったと
しても再び双晶を入れることによって元の成長方位に戻
す方法を考えた。＜１１１＞方位は、成長速度が最も速
い。遅い成長速度で結晶を成長すれば、どの結晶方位に
も安定して結晶が成長できるが、成長速度を速くするこ
とにより、成長速度の最も速い＜１１１＞方位を優先的
に成長させれば、たとえ双晶によって成長方位が変わっ
たとしてもその方位は安定して成長できないため、再び
双晶が入りやすく最終的にはもとの＜１１１＞方位に戻
ることになる。本発明は、以上の着眼をもとに実験・研
究の結果得られたものである。
グラジエントフリーズ法により、種結晶を用いて、Ｃｄ
ＴｅおよびＣｄＴｅを含む３元あるいは４元混晶のいず
れか１種の化合物半導体単結晶を成長する方法におい
て、種結晶を入れる小径部分と径が徐々に広がる部分と
直胴部分とからなるるつぼを使用し、種付け後の上記小
径部分内での初期の成長速度を直胴部分の成長速度より
速い１ｍｍ／ｈ以上として、該化合物半導体の最も成長
速度の速い結晶方位である＜１１１＞方位を優先的に成
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
法を提供するものである。ＣｄＴｅは閃亜鉛鉱型の結晶
構造をもち、結合手が＜１１１＞軸と平行にあり＜１１
１＞軸を中心として６０°回転したような回転双晶が入
りやすい。＜１１１＞方位と等価な方位は表裏の関係を
除けば他に３つあるので、双晶は４つの面方位に入るこ
とができ、それぞれが１０９．５°で交わっている。例
えば＜１１１＞方位で結晶を育成する場合、成長方位に
対して垂直な（１１１）面に入った双晶では成長方位に
は影響がないが、他の等価な双晶面に双晶が入ると成長
方位は双晶面を境にまったく異なった成長方位となる。
このように双晶が一度入ると成長方位が変わってしまう
わけではあるが、この変わってしまった成長方位のとこ
ろに初めに入った双晶と同じ面方位の双晶が入ると成長
方位はもとの＜１１１＞方位に戻ってしまう。つまり双
晶が入ったとしてももう一度同じ面方位の双晶が入れば
元の面に戻ることになり、偶数回の双晶では双晶の部分
は欠陥となるとしても成長方位は変わらないことにな
る。本発明者は、この点に着目し、双晶が一度入ったと
しても再び双晶を入れることによって元の成長方位に戻
す方法を考えた。＜１１１＞方位は、成長速度が最も速
い。遅い成長速度で結晶を成長すれば、どの結晶方位に
も安定して結晶が成長できるが、成長速度を速くするこ
とにより、成長速度の最も速い＜１１１＞方位を優先的
に成長させれば、たとえ双晶によって成長方位が変わっ
たとしてもその方位は安定して成長できないため、再び
双晶が入りやすく最終的にはもとの＜１１１＞方位に戻
ることになる。本発明は、以上の着眼をもとに実験・研
究の結果得られたものである。
【０００５】
【実施例】図１に示すように内径８ｍｍのるつぼ小径部
に長手方向が＜１１１＞方位の円柱型のＣｄＴｅ種結晶
をエッチング洗浄した後入れ、内径８０ｍｍのるつぼ直
胴部にＣｄＴｅ多結晶原料を入れ、このるつぼを石英ア
ンプルにいれて真空度１０-6torrにて封じた。この石英
アンプルを図２に示す結晶成長炉に装填し、ＣｄＴｅの
融点直下まで昇温しアンプル縦方向に２〜１０℃／ｃｍ
の温度勾配を付け、温度を徐々に上げながら種結晶の途
中までをメルトバックし、その後３０時間の均一化を行
った。種付け後のるつぼ小径部での初期の成長速度を
０．３ｍｍ／ｈ，０．６ｍｍ／ｈ，１ｍｍ／ｈ，１．５
ｍｍ／ｈの４条件で、成長開始位置から１ｍｍまでと２
０ｍｍまでとを上記速度で成長した後、０．５ｍｍ／ｈ
の成長速度にして直胴部分まで成長させた。
に長手方向が＜１１１＞方位の円柱型のＣｄＴｅ種結晶
をエッチング洗浄した後入れ、内径８０ｍｍのるつぼ直
胴部にＣｄＴｅ多結晶原料を入れ、このるつぼを石英ア
ンプルにいれて真空度１０-6torrにて封じた。この石英
アンプルを図２に示す結晶成長炉に装填し、ＣｄＴｅの
融点直下まで昇温しアンプル縦方向に２〜１０℃／ｃｍ
の温度勾配を付け、温度を徐々に上げながら種結晶の途
中までをメルトバックし、その後３０時間の均一化を行
った。種付け後のるつぼ小径部での初期の成長速度を
０．３ｍｍ／ｈ，０．６ｍｍ／ｈ，１ｍｍ／ｈ，１．５
ｍｍ／ｈの４条件で、成長開始位置から１ｍｍまでと２
０ｍｍまでとを上記速度で成長した後、０．５ｍｍ／ｈ
の成長速度にして直胴部分まで成長させた。
【０００６】その結果、０．３ｍｍ／ｈ及び０．６ｍｍ
／ｈで育成した結晶はいずれも成長初期に入った双晶に
よって成長方位が変わったままであった。一方、１ｍｍ
／ｈ及び１．５ｍｍ／ｈで成長した結晶には複数回の双
晶の発生がみられたが、最終的な成長方位は種結晶と同
じ＜１１１＞方位となった。また、１ｍｍ／ｈ及び１．
５ｍｍ／ｈで成長した場合でも、成長開始位置から１ｍ
ｍまで成長した後成長速度を０．５ｍｍ／ｈにしたもの
は、多結晶化することがなかったのに対し、成長開始位
置から２０ｍｍまで成長した後に成長速度を０．５ｍｍ
／ｈとして成長したものは、成長方位はもとに戻ってい
たもののるつぼ壁から結晶粒が発生し多結晶化している
ものもあった。以上の結果から、種付け後のるつぼ小径
部分内での初期の成長速度を１ｍｍ／ｈ以上とすること
で、化合物半導体の最も成長速度の速い結晶方位を優先
的に成長させることができた。なお、１ｍｍ／ｈ以上で
成長させる範囲はそこで入る双晶の影響がるつぼ小径部
分内に収まる範囲内とする必要があり、るつぼ小径部の
大きさにもよるが、成長開始位置から１５ｍｍ以内の範
囲が望ましい。
／ｈで育成した結晶はいずれも成長初期に入った双晶に
よって成長方位が変わったままであった。一方、１ｍｍ
／ｈ及び１．５ｍｍ／ｈで成長した結晶には複数回の双
晶の発生がみられたが、最終的な成長方位は種結晶と同
じ＜１１１＞方位となった。また、１ｍｍ／ｈ及び１．
５ｍｍ／ｈで成長した場合でも、成長開始位置から１ｍ
ｍまで成長した後成長速度を０．５ｍｍ／ｈにしたもの
は、多結晶化することがなかったのに対し、成長開始位
置から２０ｍｍまで成長した後に成長速度を０．５ｍｍ
／ｈとして成長したものは、成長方位はもとに戻ってい
たもののるつぼ壁から結晶粒が発生し多結晶化している
ものもあった。以上の結果から、種付け後のるつぼ小径
部分内での初期の成長速度を１ｍｍ／ｈ以上とすること
で、化合物半導体の最も成長速度の速い結晶方位を優先
的に成長させることができた。なお、１ｍｍ／ｈ以上で
成長させる範囲はそこで入る双晶の影響がるつぼ小径部
分内に収まる範囲内とする必要があり、るつぼ小径部の
大きさにもよるが、成長開始位置から１５ｍｍ以内の範
囲が望ましい。
【０００７】
【発明の効果】本発明により、その化合物半導体の最も
成長速度の速い結晶方位に単結晶を安定して成長するこ
とができ、単結晶の歩留まりを向上させることができ
た。
成長速度の速い結晶方位に単結晶を安定して成長するこ
とができ、単結晶の歩留まりを向上させることができ
た。
図１はるつぼの構造を示す図である。図２は結晶成長炉
を示す図である。
を示す図である。
１ ｐＢＮるつぼ ２ ＣｄＴｅ多結晶原料 ３ ＣｄＴｅ種結晶 ４ 結晶成長炉 ５ 石英アンプル ６ 石英キャップ ７ るつぼ支持台
Claims (1)
- 【請求項１】 垂直ブリッジマン法あるいは垂直グラジ
エントフリーズ法により、種結晶を用いて、ＣｄＴｅお
よびＣｄＴｅを含む３元あるいは４元混晶のいずれか１
種の化合物半導体単結晶を成長する方法において、種結
晶を入れる小径部分と径が徐々に広がる部分と直胴部分
とからなるるつぼを使用し、種付け後の上記小径部分内
での初期の成長速度を直胴部分の成長速度より速い１ｍ
ｍ／ｈ以上として、該化合物半導体の最も成長速度の速
い結晶方位である＜１１１＞方位を優先的に成長させる
ことを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329774A JP2582318B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP3329774A JP2582318B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05139877A JPH05139877A (ja) | 1993-06-08 |
| JP2582318B2 true JP2582318B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=18225116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3329774A Expired - Lifetime JP2582318B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582318B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2649052B2 (ja) * | 1988-02-17 | 1997-09-03 | 日本電信電話株式会社 | 結晶育成方法および育成装置 |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP3329774A patent/JP2582318B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05139877A (ja) | 1993-06-08 |
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