JP3412853B2 - Semiconductor crystal manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor crystal manufacturing equipment

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JP3412853B2
JP3412853B2 JP05375893A JP5375893A JP3412853B2 JP 3412853 B2 JP3412853 B2 JP 3412853B2 JP 05375893 A JP05375893 A JP 05375893A JP 5375893 A JP5375893 A JP 5375893A JP 3412853 B2 JP3412853 B2 JP 3412853B2
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体結晶の製造装置
に係り、特に溶液成長法による半導体結晶の製造装置
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing semiconductor crystals, and more particularly to an apparatus for producing semiconductor crystals by a solution growth method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体のバルク結晶を成長させる方法と
して、溶媒に溶解した溶質を析出させ結晶成長を行なう
溶液成長法が知られている。この溶液成長法には、ヒー
タ移動法と溶媒移動法とがある。
2. Description of the Related Art As a method of growing a bulk crystal of a semiconductor, a solution growth method is known in which a solute dissolved in a solvent is deposited to grow a crystal. This solution growth method includes a heater transfer method and a solvent transfer method.

【0003】ヒータ移動法(THM:Travelli
ng Heater Method)は、結晶原料、こ
の結晶原料を溶解する溶媒、及び種結晶となる結晶を直
線状に配列し、溶媒を局所的に加熱する一方、この加熱
部分をゆっくりと結晶原料方向に移動させ、結晶原料を
順次溶媒に溶解させ、溶媒から種結晶上に順次結晶を析
出、成長させて行く結晶製造方法である。
Heater transfer method (THM: Travelli)
ng Heater Method) arranges the crystal raw material, the solvent that dissolves the crystal raw material, and the crystal that becomes the seed crystal in a straight line to locally heat the solvent, while slowly moving the heated portion toward the crystal raw material. In this method, the crystal raw material is sequentially dissolved in a solvent, and the crystal is sequentially deposited and grown on the seed crystal from the solvent.

【0004】溶媒移動法(TSM:Travellin
g Solvent Method)は、結晶原料、こ
の結晶原料を溶解する溶媒、及び種結晶となる結晶を直
線状に配列し、結晶原料側がより高温となり、種結晶側
がより低温となり、溶媒層部分で急峻な温度勾配になる
ような加熱を行なう一方、急峻な温度分布の位置をゆっ
くりと結晶原料方向に移動させ、結晶原料を順次溶媒に
溶解させ、溶媒から種結晶上に順次結晶を析出、成長さ
せて行く結晶製造方法である。
Solvent transfer method (TSM: Travellin)
g Solvent Method) is a crystal raw material, a solvent that dissolves the crystal raw material, and a crystal that becomes a seed crystal are linearly arranged, and the crystal raw material side has a higher temperature, the seed crystal side has a lower temperature, and the solvent layer portion is steep. While heating so as to obtain a temperature gradient, the position of the steep temperature distribution is slowly moved in the direction of the crystal raw material, the crystal raw material is sequentially dissolved in the solvent, and the crystal is sequentially deposited and grown on the seed crystal from the solvent. It is a method of producing crystals.

【0005】これらヒータ移動法及び溶媒移動法は、融
液成長法のように結晶原料を融点まで加熱し溶融させた
状態から固化させる過程を用いず、加熱温度は結晶原料
の融点以下とし、結晶原料の融点より低い融点を有する
物質を溶媒として用い、この溶媒の高温部の側に結晶原
料を溶解させ、溶媒の低温部の側から結晶を析出させ
る、溶解・析出過程によって結晶を育成する点で、融液
成長方とは基本的に異なる。
The heater transfer method and the solvent transfer method do not use the process of heating the crystal raw material to the melting point and solidifying it from the molten state unlike the melt growth method, and the heating temperature is set to the melting point of the crystal raw material or less. Using a substance having a melting point lower than the melting point of the raw material as a solvent, dissolving the crystal raw material on the high temperature side of this solvent, and precipitating the crystal from the low temperature side of the solvent, the point of growing the crystal by the dissolution / precipitation process Therefore, it is basically different from the melt growth method.

【0006】このような特徴により、ヒータ移動法及び
溶媒移動法は、融点が高く加熱が容易でない高融点材
料、加熱すると溶融せず昇華してしまう材料、及び平衡
蒸気圧が高く、揮発し易い元素を含む原料からでも、結
晶を容易に製造できるという利点を有する。
Due to such characteristics, the heater transfer method and the solvent transfer method have a high melting point material which has a high melting point and is not easily heated, a material which is not melted and sublimes when heated, and has a high equilibrium vapor pressure and easily volatilizes. It has an advantage that crystals can be easily produced even from a raw material containing an element.

【0007】多成分からなる結晶の成長は、殆どの場
合、熱力学的に平衡な液相と固相の組成が一致する、い
わゆる、コングルエントメルトが存在しない成長とな
る。このような非コングルエントメルトからの成長の場
合には、結晶が析出するとメルト組成が変化し、引き続
き成長する結晶の組成が変化するという問題が生じる。
ヒータ移動法及び溶媒移動法は、溶媒に溶解した溶質を
析出させ結晶成長を行なう溶液成長法の一つであり、非
コングルエントメルトから成長を行う方法であるにもか
かわらず、未溶解の固体原料が成長中に常に存在し、成
長が進むにつれ原料結晶の溶解が進む方式であるため、
成長の進行に合わせ成長条件を変化させなくても、原料
結晶の組成に一致する結晶が自動的に成長するという機
構を備えている。従って、ヒータ移動法及び溶媒移動法
は、多成分の結晶、例えば固溶体の結晶に特に適した成
長法であると言える。
In most cases, the growth of crystals composed of multiple components is so-called growth in which there is no so-called congruent melt in which the compositions of the liquid phase and the solid phase in thermodynamic equilibrium are the same. In the case of such growth from a non-congruent melt, the precipitation of crystals causes a problem that the melt composition changes and the composition of the subsequently growing crystals changes.
The heater transfer method and the solvent transfer method are one of the solution growth methods of precipitating a solute dissolved in a solvent to perform crystal growth, and although the method is a method of growing from a non-congruent melt, Since the solid raw material is always present during the growth and the raw material crystals are dissolved as the growth progresses,
It is equipped with a mechanism in which a crystal that matches the composition of the raw material crystal grows automatically without changing the growth conditions according to the progress of growth. Therefore, it can be said that the heater transfer method and the solvent transfer method are growth methods particularly suitable for multi-component crystals, for example, solid solution crystals.

【0008】二元系の化合物半導体結晶、すなわち、II
I −V族化合物半導体や、II−VI族化合物半導体では、
同族化合物の間で広い範囲で固溶体が形成されることが
知られている。この固溶体は一般に混晶と呼ばれてい
る。これら混晶結晶の格子定数や禁制帯幅は、それぞ
れ、元の二元系結晶の格子定数や禁制帯幅のおおよそ平
均したものになるという性質を備えており、この性質を
使って、適当な基板結晶上に格子定数がほぼ同じで、禁
制帯幅が異なるいくつかの混晶半導体薄膜結晶を積層し
てヘテロ接合が製作されている。
Binary compound semiconductor crystals, ie II
In the IV group compound semiconductor and the II-VI group compound semiconductor,
It is known that solid solutions are formed in a wide range between homologous compounds. This solid solution is generally called a mixed crystal. The lattice constants and forbidden band widths of these mixed crystal have properties that they are approximately averages of the lattice constants and forbidden band widths of the original binary crystal, respectively. A heterojunction is manufactured by laminating several mixed crystal semiconductor thin film crystals having substantially the same lattice constant and different forbidden band widths on a substrate crystal.

【0009】このヘテロ接合から得られる効果を利用し
て、半導体レーザや発光ダイオード、フォトダイオード
などの種々の光半導体装置や、超高速で動作するバイポ
ーラトランジスタや電界効果トランジスタなどの種々の
半導体装置、半導体センサなどが製作されてきた。しか
し、これらのヘテロ接合を形成する混晶半導体結晶は、
薄膜結晶としては成長させることが出来ても、基板結晶
として用いることが出来る程度に大口径で長尺なバルク
結晶は、成長することが出来なかった。
Utilizing the effect obtained from this heterojunction, various optical semiconductor devices such as semiconductor lasers, light emitting diodes, and photodiodes, various semiconductor devices such as bipolar transistors and field effect transistors operating at ultrahigh speed, Semiconductor sensors have been manufactured. However, the mixed crystal semiconductor crystals forming these heterojunctions are
Although a thin film crystal could be grown, a bulk crystal having a large diameter and long enough to be used as a substrate crystal could not be grown.

【0010】半導体装置製造のための基板結晶として用
いられ、工業的に生産されてきたバルク単結晶は、S
i,Geのような元素半導体と、GaAs,InAs,
GaP,InPなどの二元の化合物半導体である。これ
らは、いづれもチョクラルスキー法やブリッジマン法に
代表される融液成長法によって製造されてきた。いづれ
も結晶原料の溶融液に種結晶を浸し、結晶を育成する方
法である。しかしながら、これら確立された技術という
べき融液成長法では、元素半導体や、二元の化合物半導
体のバルク単結晶は製造できても、二元化合物の固溶体
である三元以上の化合物半導体のバルク単結晶は、これ
まで製造することが出来なかった。
A bulk single crystal that has been industrially produced and used as a substrate crystal for manufacturing a semiconductor device is S
i, Ge, elemental semiconductors, GaAs, InAs,
It is a binary compound semiconductor such as GaP or InP. Each of these has been manufactured by the melt growth method represented by the Czochralski method and the Bridgman method. In each case, a seed crystal is immersed in a melt of a crystal raw material to grow the crystal. However, these melt-growing methods, which should be called established techniques, can produce bulk single crystals of elemental semiconductors and binary compound semiconductors, but bulk bulk crystals of ternary or higher compound semiconductors that are solid solutions of binary compounds. Crystals have hitherto not been able to be produced.

【0011】このように融液成長法により三元以上の化
合物半導体のバルク単結晶が製造出来ないのは、コング
ルエントメルトからの成長で済んできた二元化合物半導
体成長技術を、そのまま非コングルエントメルトからの
成長状態しかとれない三元以上の化合物半導体の結晶成
長に適用しても、問題が生じるためである。これは、成
長による融液組成の変化と成長結晶の組成変化から生じ
る種々の問題に対し、有効な手段を講じることが出来な
いことが大きな理由と考えられる。
As described above, the reason why bulk single crystals of ternary or higher compound semiconductors cannot be produced by the melt growth method is that the binary compound semiconductor growth technique, which has been completed by the growth from the congruent melt, is used as it is for the non-congruent process. This is because even if it is applied to the crystal growth of a ternary or higher compound semiconductor that can only take the growth state from the luent melt, a problem occurs. This is considered to be largely because it is not possible to take effective measures against various problems caused by changes in melt composition due to growth and changes in composition of grown crystals.

【0012】これに対し、ヒータ移動法及び溶媒移動法
は、組成制御が自動的に実現される成長方法であり、三
元以上の化合物半導体の成長に適した成長法である。し
かし、それにもかかわらず、これまで、ヒータ移動法及
び溶媒移動法によっても、大きなバルク単結晶を成長さ
せることが出来なかった。
On the other hand, the heater transfer method and the solvent transfer method are growth methods in which composition control is automatically realized, and are growth methods suitable for growing ternary or higher compound semiconductors. However, nevertheless, it has been impossible to grow a large bulk single crystal by the heater transfer method and the solvent transfer method.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
までヒータ移動法及び溶媒移動法では混晶半導体のバル
ク単結晶の製造が出来なかった問題を解決し、ヒータ移
動法及び溶媒移動法による、混晶半導体のバルク単結晶
製造装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problem that a bulk single crystal of a mixed crystal semiconductor could not be manufactured by the heater transfer method and the solvent transfer method, and the heater transfer method and the solvent transfer method have been solved. To provide an apparatus for producing a bulk single crystal of a mixed crystal semiconductor.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の
造装置は、容器内に種結晶、溶媒層、及び結晶原料を直
線状に配置収容してなる成長用試料に対し、結晶原料が
高温側、種結晶が低温側、溶媒層が温度遷移領域に位置
するように加熱を行うか、又は溶媒層に対し局所的な加
熱を行なう手段、及び前記温度遷移領域又は局所加熱位
置を結晶原料側に順次移動させる手段を具備する半導体
装置の製造装置であって、前記容器は、前記種結晶を収
容する空間と、前記結晶原料を収容する空間とを連結す
る管路を備えることを特徴とする。
Manufacturing of the semiconductor device of the present invention, in order to solve the problems]
Forming apparatus, the seed crystal, the solvent layer in the container, and to growth sample crystalline material formed by arranging accommodated linearly crystal raw material is high-temperature side, the low-temperature side is the seed crystal, the solvent layer is temperature transition region or performing heating so as to be positioned, or means performing localized heating to the solvent layer, and semiconductors comprising means Ru is sequentially moved to the temperature transition region or localized heating position in the crystal raw material side
An apparatus manufacturing apparatus , wherein the container holds the seed crystal.
And the space for containing the crystal raw material is connected.
It is characterized by having a pipe line .

【0015】また、本発明の半導体装置の製造装置は、
容器内に種結晶、溶媒層、及び結晶原料を直線状に配置
収容してなる成長用試料に対し、結晶原料が高温側、種
結晶が低温側、溶媒層が温度遷移領域に位置するように
加熱を行うか、又は溶媒層に対し局所的な加熱を行なう
手段、及び前記温度遷移領域又は局所加熱位置を結晶原
料側に順次移動させる手段を具備する半導体装置の製造
装置であって、前記容器は、前記種結晶、溶媒層、及び
結晶原料を収容する内側容器と、この内側容器を囲む外
側容器とからなる二重構造を有し、前記内側容器と外側
容器との間の空間を通して、前記内側容器内の前記種結
晶を収容する空間と、前記結晶原料を収容する空間とが
連結されていることを特徴とする。
The semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention is
The seed crystal, the solvent layer, and the growth sample in which the crystal raw material is linearly arranged and housed in the container are arranged so that the crystal raw material is on the high temperature side, the seed crystal is on the low temperature side, and the solvent layer is on the temperature transition region. Manufacturing of semiconductor device provided with means for performing heating or for locally heating the solvent layer, and means for sequentially moving the temperature transition region or local heating position to the crystal raw material side
A device , wherein the container comprises the seed crystal, a solvent layer, and
An inner container that contains the crystal raw material, and an outer container that surrounds this inner container
Has a double structure consisting of a side container, the inner container and the outer
Through the space between the container and the seed in the inner container
The space for storing the crystal and the space for storing the crystal raw material
It is characterized by being connected .

【0016】本発明において、容器内空間を占めるガス
は、溶媒層に含まれる溶媒および溶質とは化合物を形成
しないものであることが好ましい。そのようなガスとし
て、He,Ne,Ar,Kr,Xe,水素ガス,窒素ガ
スのいずれか、もしくはこれらの混合ガスを用いること
が出来る。
In the present invention, the gas occupying the space inside the container is preferably one that does not form a compound with the solvent and solute contained in the solvent layer. As such a gas, any one of He, Ne, Ar, Kr, Xe, hydrogen gas, nitrogen gas, or a mixed gas thereof can be used.

【0017】本発明において、種結晶の周囲の容器内空
間および原料結晶の周囲の容器内空間を占めるガスの圧
力を実質的に等しくするための手段としては、以下の具
体的手段を挙げることが出来る。
In the present invention, as means for making the pressures of the gas occupying the space inside the container around the seed crystal and the space inside the container around the raw material crystals substantially equal, the following specific means are mentioned. I can.

【0018】(1)容器と溶媒層とが濡れない材料で容
器を製作するか、もしくは、容器と溶媒層とが濡れない
材料で容器内面を被覆するか、もしくは、容器内面を粗
面化することにより、溶媒層と容器内面間に形成される
わずかな空間を通して、種結晶を囲む容器内空間と結晶
原料を囲む容器内空間とを連通させること。 (2)種結晶を囲む容器内空間と結晶原料を囲む容器内
空間とが、互いに連結した容器構造とすること。
(1) The container is made of a material in which the container and the solvent layer are not wet, or the inner surface of the container is coated with a material in which the container and the solvent layer are not wet, or the inner surface of the container is roughened. Thus, the space inside the container surrounding the seed crystal and the space inside the container surrounding the crystal raw material are communicated with each other through a slight space formed between the solvent layer and the inner surface of the container. (2) The container structure surrounding the seed crystal and the container internal space surrounding the crystal raw material are connected to each other.

【0019】(3)容器を2重とし、外側容器内空間に
よって、種結晶と内側容器との隙間の空間と、結晶原料
と内側容器との隙間の空間とが、互いに連結するように
すること。
(3) The container is doubled, and the space between the seed crystal and the inner container and the space between the crystal raw material and the inner container are connected to each other by the space inside the outer container. .

【0020】(4)容器内の種結晶と容器との隙間の空
間、結晶原料と容器との隙間の空間の圧力をそれぞれ検
知し、二つの空間の圧力が実質的に等しくなるように調
節する手段を備えること。
(4) The pressure in the space between the seed crystal and the container in the container and the pressure in the space between the crystal raw material and the container are detected, and the pressures in the two spaces are adjusted to be substantially equal. To have means.

【0021】(5)容器内の種結晶と容器との隙間の空
間、結晶原料と容器との隙間の空間の容器保持部分の温
度を一定に保つ手段を具備し、二つの空間の温度を実質
的に等しくなるようにすること。
(5) Means for keeping the temperature of the space between the seed crystal in the container and the container and the container holding portion of the space between the crystal raw material and the container at a constant temperature are provided, and the temperatures of the two spaces are substantially maintained. Be equal to each other.

【0022】(6)容器と種結晶の隙間につながる温度
が一定とされた容器内空間の体積を、容器と種結晶の隙
間の体積に比べ大きくとり、容器と結晶原料の隙間につ
ながる温度が一定とされた容器内空間の体積を、容器と
結晶原料の隙間の体積に比べ大きくすること。
(6) The volume of the space inside the container where the temperature of the space between the container and the seed crystal is constant is set larger than that of the space between the container and the seed crystal, and The volume of the space inside the container, which is made constant, should be made larger than the volume of the gap between the container and the crystal raw material.

【0023】(7)容器と種結晶の隙間につながる容器
内空間、容器と結晶原料の隙間につながる容器内空間の
どちらか、もしくは両方の温度を独立に制御できる手段
と、成長中の溶媒層の気泡を監視する手段とを具備し、
検知された溶媒層の気泡の発生もしくは気泡の成長に従
い、前記容器内空間の温度を調整し気泡を制御するこ
と。
(7) Means for independently controlling the temperature of either or both of the space inside the container connected to the space between the container and the seed crystal, the space inside the container connected to the space between the container and the crystal raw material, and the solvent layer during growth. And means for monitoring bubbles in
According to the generation or growth of bubbles in the solvent layer detected, the temperature of the space inside the container is adjusted to control the bubbles.

【0024】(8)容器内の種結晶と容器との隙間の空
間、結晶原料と容器との隙間の空間のどちらか、もしく
は両方の圧力を制御できる手段と、成長中の溶媒層の気
泡を監視する手段とを具備し、検知された溶媒層の気泡
の発生もしくは気泡の成長状態に従い、前記容器内空間
の圧力を調整し気泡を制御すること。
(8) A means for controlling the pressure in the space between the seed crystal in the container and the container, the space between the crystal raw material and the container, or both, and the bubbles in the growing solvent layer. A means for monitoring, adjusting the pressure in the space in the container according to the detected bubble generation or bubble growth state of the solvent layer to control the bubbles.

【0025】[0025]

【作用】成長結晶には一般的に、不純物の結晶中への取
り込まれが時間的に変動することにより生じる成長縞が
存在する。従来のヒータ移動法及び溶媒移動法により成
長した結晶の断面を、蝕刻速度が不純物濃度に依存する
ような蝕刻液で蝕刻し、成長縞を観察すると、曲線が複
雑に絡み合った、また、縞の間隔が大きく変動している
模様を示していた。
In general, a grown crystal has growth fringes caused by temporal fluctuations of incorporation of impurities into the crystal. The cross section of the crystal grown by the conventional heater transfer method and solvent transfer method was etched with an etching solution such that the etching rate depends on the impurity concentration, and when the growth stripes were observed, the curves were intricately entangled and The interval was changing greatly.

【0026】この成長縞は、結晶の成長中において成長
界面が時々刻々どのように変化したかを示しているが、
ヒータ移動法及び溶媒移動法を用いた際に見出だされる
複雑な成長縞は、種結晶側の固液界面の形状が成長中に
複雑に変動していることを意味している。また、成長縞
の間隔が変動していることは、成長速度が大きく変動し
ていることを意味している。
The growth fringes show how the growth interface changed moment by moment during crystal growth.
The complicated growth fringes found when the heater transfer method and the solvent transfer method are used means that the shape of the solid-liquid interface on the seed crystal side changes intricately during the growth. Further, the fact that the intervals of the growth stripes fluctuate means that the growth rate fluctuates greatly.

【0027】このような固液界面の複雑な変動は、成長
結晶が下地結晶に正確に配向するのを妨げ、双晶などの
面状結晶欠陥を発生させる原因となる。これが、ヒータ
移動法及び溶媒移動法により成長した結晶が、これまで
単結晶にならなかった原因と推定される。成長中の種結
晶と溶媒層との固液界面の形状の複雑な変動は、充分に
加熱温度を制御した成長装置を用いても発生することか
ら、成長装置が原因とは考えられない。
Such a complicated variation of the solid-liquid interface prevents the grown crystal from being correctly oriented with respect to the underlying crystal, and causes a planar crystal defect such as a twin crystal. It is presumed that this is the reason why crystals grown by the heater transfer method and the solvent transfer method have not become single crystals until now. Since the complicated variation of the shape of the solid-liquid interface between the seed crystal and the solvent layer during growth occurs even when using a growth apparatus in which the heating temperature is sufficiently controlled, it cannot be considered that the growth apparatus is the cause.

【0028】一方、ヒータ移動法及び溶媒移動法により
成長させた試料を調べた結果、固化した溶媒層部分に気
泡が取り込まれていることが見出だされた。また、容器
を透明石英ガラスで製作し、容器内部の試料の表面状態
を観察できる状態で成長を行うと、溶融した溶媒層に気
泡が発生し、この気泡の状態が時々刻々変化し、時間の
経過と共に大きな気泡へと成長していることが見出ださ
れた。こうした観測事実から、溶媒層中には加熱時に気
泡が存在していることが確かめられた。
On the other hand, as a result of examining the sample grown by the heater transfer method and the solvent transfer method, it was found that air bubbles were taken into the solidified solvent layer portion. Also, if the container is made of transparent quartz glass and grown in a state where the surface condition of the sample inside the container can be observed, bubbles are generated in the molten solvent layer, and the state of the bubbles changes momentarily, It was found to grow into large bubbles over time. From these observations, it was confirmed that bubbles were present in the solvent layer during heating.

【0029】ヒータ移動法及び溶媒移動法は溶液成長法
であり、融液成長法の場合に比べ成長速度は遅い。溶液
成長法による結晶成長速度は溶質濃度に比例して大きく
なるが、溶媒中の溶質濃度を高めるには限度がある。こ
のため、溶液成長法では、結晶成長速度を上げるため
に、出来るだけ溶媒層の厚みを薄くするとともに、特に
溶媒移動法の場合には出来るだけ急俊な階段状温度分布
を実現するような加熱を行ない、一方ヒ−ト移動法の場
合には、出来るだけ急俊な温度分布を実現するために出
来るだけ幅の狭い局所加熱を実現するような加熱を行な
う。
The heater transfer method and the solvent transfer method are solution growth methods and have a slower growth rate than the melt growth method. Although the crystal growth rate by the solution growth method increases in proportion to the solute concentration, there is a limit to increase the solute concentration in the solvent. For this reason, in the solution growth method, in order to increase the crystal growth rate, the thickness of the solvent layer is made as thin as possible, and especially in the case of the solvent transfer method, heating that realizes a steep stepwise temperature distribution is realized. On the other hand, in the case of the heat transfer method, heating is carried out so as to realize local heating with a width as narrow as possible in order to realize a temperature distribution as steep as possible.

【0030】一方、厚みの薄い溶媒層で、できるだけ大
きな径の結晶を得ようとすると、径方向に一様な成長を
実現する必要があり、成長試料の軸が重力の方向と平行
となる配置で成長を行なうことが必要になる。
On the other hand, in order to obtain a crystal having a diameter as large as possible with a thin solvent layer, it is necessary to realize uniform growth in the radial direction, and the growth sample axis is arranged parallel to the direction of gravity. It is necessary to grow in.

【0031】以上のような成長試料形態と試料配置をと
るために、溶媒移動法及びヒータ移動法では、溶媒層の
上下方向に大きな温度分布が形成され、溶媒層中には顕
著な自然対流が発生する。この自然対流は、原料結晶側
で溶解した溶質、すなわち、結晶成分の種結晶側への輸
送に大きな影響を及ぼしている。
In order to achieve the above growth sample morphology and sample arrangement, in the solvent transfer method and the heater transfer method, a large temperature distribution is formed in the up and down direction of the solvent layer, and remarkable natural convection occurs in the solvent layer. Occur. This natural convection has a great influence on the transport of the solute dissolved on the raw material crystal side, that is, the crystal component to the seed crystal side.

【0032】溶媒層中に発生した気泡は容器壁に付着す
る。一旦発生し、容器壁に付着した気泡は、その除去が
極めて困難である。気泡が容器壁に付着すると溶媒層の
形状が変化し、溶媒層に新たな自由表面が形成されたこ
とになる。このような変化は、溶媒層と容器壁間の熱伝
導状態を変化させ、温度分布を変化させる。気泡の付着
による溶媒層の形状変化や温度分布の変化は、いづれも
自然対流パターンに不規則な変化を生じせしめるもので
あり、また、自由表面の形成は、マランゴニ対流と呼ば
れる別種の対流を引き起こす。
Bubbles generated in the solvent layer adhere to the container wall. The bubbles once generated and attached to the container wall are extremely difficult to remove. When the bubbles adhere to the container wall, the shape of the solvent layer changes, and a new free surface is formed on the solvent layer. Such a change changes the heat conduction state between the solvent layer and the container wall, and changes the temperature distribution. Changes in the shape of the solvent layer and changes in the temperature distribution due to the adhesion of bubbles cause irregular changes in the natural convection pattern, and the formation of the free surface causes another type of convection called Marangoni convection. .

【0033】このために、気泡が発生すると、温度分布
の不規則な変化や、自然対流による物質輸送過程の不規
則な変化が生じ、固液界面形状や結晶成長速度が不規則
に変化する。溶媒移動法やヒータ移動法で成長したこれ
までの結晶の複雑な成長縞は、このような気泡発生が原
因となり現れていると考えられる。従って、多結晶状態
での成長を防止するには、溶媒層中の気泡の発生を抑制
することが必要であることが分かった。
For this reason, when bubbles are generated, the temperature distribution is irregularly changed, and the material transport process due to natural convection is also irregularly changed, so that the solid-liquid interface shape and the crystal growth rate are irregularly changed. It is considered that the complicated growth fringes of the conventional crystal grown by the solvent transfer method or the heater transfer method are caused by such bubble generation. Therefore, it was found that it is necessary to suppress the generation of bubbles in the solvent layer in order to prevent the growth in the polycrystalline state.

【0034】溶媒移動法及びヒータ移動法による成長実
験を進めた結果、溶媒層に気泡を発生させる原因には種
々あることが見出だされた。一つは、試料を封入容器に
装填する際に用いた、グラファイトなどの試料保持部材
から加熱時に発生する水分などの吸着ガス成分に起因す
るものである。成長温度近くに加熱すると試料保持部材
から発生したガス成分が封入容器管壁と試料との隙間を
通して溶媒層中に侵入し、気泡を形成する。このように
発生した気泡を低減するには、試料保持部材を予め、結
晶育成温度より十分に高い温度で、高温真空熱処理する
ことが有効であると考えられるが、封入試料の製造過程
で、僅かな吸着ガス成分の発生を防止することは作業上
困難である。
As a result of advancing the growth experiments by the solvent transfer method and the heater transfer method, it was found that there are various causes for generating bubbles in the solvent layer. One is due to an adsorbed gas component such as moisture generated at the time of heating from a sample holding member such as graphite used when loading the sample into the sealed container. When heated to near the growth temperature, the gas component generated from the sample holding member penetrates into the solvent layer through the gap between the tube wall of the sealed container and the sample to form bubbles. In order to reduce the bubbles generated in this way, it is considered effective to subject the sample holding member to a high-temperature vacuum heat treatment at a temperature sufficiently higher than the crystal growth temperature in advance. It is difficult to prevent the generation of various adsorbed gas components in terms of work.

【0035】試料保持部材の高温真空熱処理に加え、試
料保持部材として緻密で、ガス放出の少ない材料を用い
ること、封入容器に試料および試料保持部材を装填後、
封止前に、試料部分は冷却する状態で試料保持部分を容
器外側から加熱し、試料の変化を防止しつつ、試料保持
部材からの脱ガスを行うことが、試料保持部材に起因す
る溶媒層中の気泡発生を抑制するのに効果がある。
In addition to the high temperature vacuum heat treatment of the sample holding member, use of a material that is dense and emits little gas as the sample holding member. After loading the sample and the sample holding member in the sealed container,
Before sealing, the sample portion is heated from the outside of the container while the sample portion is being cooled, and degassing from the sample holding member is performed while preventing the sample from changing. It is effective in suppressing the generation of bubbles inside.

【0036】また、多元系の半導体結晶の溶媒移動法や
ヒータ移動法による製造の場合、溶媒部材となるのは金
属材料である。金属材料も溶融し、成長温度まで加熱す
ると、何らかの気泡を発生することが分かった。この気
泡は、金属材料中の低沸点不純物や、金属材料の酸化物
と考えられる。この溶媒部材である金属材料からの気泡
発生の抑制には、封入金属材料を封入前に、事前に溶融
加熱し低沸点不純物や金属材料の酸化物の蒸発が認めら
れなくなるまで高温真空熱処理すること、高温真空熱処
理した金属材料を成長試料容器に装填することが有効で
ある。
In the case of manufacturing a multi-dimensional semiconductor crystal by a solvent transfer method or a heater transfer method, a solvent material is a metal material. It was found that the metallic material also melts and generates some bubbles when heated to the growth temperature. This bubble is considered to be a low boiling point impurity in the metal material or an oxide of the metal material. In order to suppress the generation of bubbles from the metallic material that is the solvent member, before encapsulating the encapsulated metallic material, it is necessary to melt and heat it in advance and perform high-temperature vacuum heat treatment until low boiling point impurities and evaporation of the metallic material oxide are not observed It is effective to load a high temperature vacuum heat-treated metallic material into a growth sample container.

【0037】多元系化合物半導体結晶の多くは、成長温
度で無視できない平衡蒸気圧をもち、溶媒層から蒸発す
る。特に、II族,V族,VI族元素を含む場合には、成分
の蒸発が顕著となる。ヒータ移動法や溶媒移動法では、
溶媒層部分が加熱されると、結晶成分が溶媒層に溶解
し、溶質濃度が増加する。溶媒層の温度が上昇するにつ
れ、溶媒層の平衡蒸気圧は上昇するが、溶質成分が揮発
性に富む材料の場合、溶媒層の温度上昇に伴う溶媒層部
分の平衡蒸気圧の増加は顕著となる。溶媒層の平衡蒸気
圧が、溶媒層を囲む空間の気相の全圧力より高くなる
と、溶媒層中で気泡が形成し、この気泡の中に溶質を含
む溶媒が盛んに蒸発する現象が起きる。これは一種の沸
騰現象である。
Many of the multi-component compound semiconductor crystals have a non-negligible equilibrium vapor pressure at the growth temperature and evaporate from the solvent layer. In particular, when the group II, V, or VI element is included, the evaporation of the components becomes remarkable. In the heater transfer method and solvent transfer method,
When the solvent layer portion is heated, the crystalline component is dissolved in the solvent layer and the solute concentration increases. As the temperature of the solvent layer rises, the equilibrium vapor pressure of the solvent layer rises.However, in the case of a material in which the solute component is highly volatile, the equilibrium vapor pressure of the solvent layer part increases significantly with the temperature rise of the solvent layer. Become. When the equilibrium vapor pressure of the solvent layer becomes higher than the total pressure of the gas phase in the space surrounding the solvent layer, bubbles are formed in the solvent layer, and a phenomenon in which the solvent containing a solute is vigorously evaporated occurs in the bubbles. This is a kind of boiling phenomenon.

【0038】種結晶、溶媒層、結晶原料からなる成長試
料が容器内にある場合には、溶媒層は容器壁に接した状
態となっている。このため、発生した気泡は単に気泡と
して止まらず、膨脹する結果として溶媒を種結晶と容器
との隙間、あるいは結晶原料と容器との隙間に押し出す
現象を引き起こす。最悪の場合には、溶媒層が本来存在
すべき空間から無くなり、種結晶と原料結晶とが分離さ
れてしまう現象さえ起きる。
When the growth sample consisting of the seed crystal, the solvent layer and the crystal raw material is in the container, the solvent layer is in contact with the container wall. For this reason, the generated bubbles do not simply stop as bubbles, but as a result of expansion, the solvent is extruded into the gap between the seed crystal and the container or the gap between the crystal raw material and the container. In the worst case, the solvent layer disappears from the space where it should originally exist, and even a phenomenon occurs in which the seed crystal and the raw material crystal are separated.

【0039】溶媒が、溶媒層部分から、種結晶と容器と
の隙間、あるいは結晶原料と容器との隙間に滲み出す現
象が、溶媒移動法及びヒータ移動法で起きるのは、ただ
単に、溶媒層に蒸発しやすい成分が含まれているためだ
けではない。融液成長の場合にも融液部分には蒸発しや
すい成分が含まれている場合がある。しかしながら、こ
の場合には、気泡の成長によって融液が滲み出そうとし
ても、滲み出した融液はすぐ先にある低温部で固化し、
それ以上の融液の滲みだしを押さえる効果が生じる。ヒ
ータ移動法や溶媒移動法では、滲み出す液体が溶媒であ
るために、滲み出した先が低温部でも、滲み出した溶媒
から固化するのは結晶成分だけであり、結晶成分より低
融点である溶媒は、液体状態を保つ。このために、ヒー
タ移動法や溶媒移動法では、顕著な溶媒の滲み出しが生
ずる。
The phenomenon that the solvent seeps out from the solvent layer portion into the gap between the seed crystal and the container or the gap between the crystal raw material and the container occurs only by the solvent transfer method and the heater transfer method. Not only because it contains components that easily evaporate. Even in the case of melt growth, the melt portion may contain a component that easily evaporates. However, in this case, even if the melt is about to ooze out due to the growth of bubbles, the oozeed melt solidifies in the low temperature part immediately ahead,
The effect of suppressing further bleeding of the melt is produced. In the heater transfer method and solvent transfer method, the liquid that exudes is a solvent, so even if the exuding point is a low temperature part, only the crystalline component solidifies from the exuding solvent, and the melting point is lower than the crystalline component. The solvent remains liquid. Therefore, in the heater transfer method or the solvent transfer method, remarkable oozing of the solvent occurs.

【0040】溶媒層からの溶質成分の蒸気圧上昇による
気泡発生は、容器内にガスを導入し、容器内の全圧力を
高くすることで防止できることが確かめられた。溶質成
分が蒸発し、溶媒層中に気泡が形成されるには、少なく
とも溶質を含む溶媒の平衡蒸気圧が溶媒層に加わる圧力
以上になる条件が満たされる必要がある。この条件が満
たされなければ、気泡は成長できない。この場合、平衡
蒸気圧は、溶質成分や成長温度に依存する。
It was confirmed that the generation of bubbles due to the increase in the vapor pressure of the solute component from the solvent layer can be prevented by introducing gas into the container and increasing the total pressure in the container. In order for the solute components to evaporate and bubbles to form in the solvent layer, it is necessary that at least the equilibrium vapor pressure of the solvent containing the solute be equal to or higher than the pressure applied to the solvent layer. If this condition is not met, bubbles cannot grow. In this case, the equilibrium vapor pressure depends on the solute component and the growth temperature.

【0041】溶質を含む溶媒の平衡蒸気圧を溶媒層に加
わる圧力以上にする方法としては、ガスを容器に封入す
ること、及び成長中にガスを容器内に導入することが挙
げられる。このように、ガスが容器に封入されていれ
ば、試料の加熱と共に温度が上昇し、封入ガスの圧力も
上昇する。成長中に導入されるガスの圧力は、成長温度
での溶質を含む溶媒の平衡蒸気圧と、容器内ガスの圧力
変化を考慮して決定することが出来る。
As a method of increasing the equilibrium vapor pressure of the solvent containing the solute to be equal to or higher than the pressure applied to the solvent layer, enclosing the gas in the container and introducing the gas into the container during the growth can be mentioned. Thus, if the gas is enclosed in the container, the temperature rises as the sample is heated, and the pressure of the enclosed gas also rises. The pressure of the gas introduced during the growth can be determined in consideration of the equilibrium vapor pressure of the solvent containing the solute at the growth temperature and the pressure change of the gas in the container.

【0042】このような容器内に導入するガスとして
は、試料や容器との反応性の低いものであることが必要
である。反応する場合には、成長結晶中に不純物として
取り込まれたりするだけでなく、封入ガス量が時間の経
過とともに減少し、ガス圧力が低下し、気泡発生抑制効
果が失われてしまう。多くの試料に対し、He,Ne,
Ar,Kr,Xeなどの希ガスや、水素ガス,窒素ガス
などが封入又は導入ガスとして適当である。
The gas introduced into such a container needs to have a low reactivity with the sample and the container. When reacting, not only is it taken in as an impurity in the grown crystal, but the amount of enclosed gas decreases with the passage of time, the gas pressure decreases, and the bubble generation suppressing effect is lost. For many samples, He, Ne,
A rare gas such as Ar, Kr, or Xe, hydrogen gas, nitrogen gas, or the like is suitable as the enclosed or introduced gas.

【0043】容器内にガスを封入すると、種結晶側ある
いは結晶原料側から気泡が溶媒層中に注入されるという
別種の気泡発生現象が出現した。これは、溶媒層を挟ん
だ二つの容器内の空間、すなわち、種結晶側空間と、結
晶原料側の二つの空間に封入されたガスが、加熱により
膨脹する際、二つの空間の平均的温度が異なると、どち
らかの圧力が高くなり、封入ガスが圧力が高くなった側
から溶媒層中に気泡として侵入することが生ずるためで
ある。
When gas was sealed in the container, another kind of bubble generation phenomenon was observed in which bubbles were injected into the solvent layer from the seed crystal side or the crystal raw material side. This is the average temperature of the two spaces when the gas enclosed in the space inside the two containers sandwiching the solvent layer, that is, the seed crystal side space and the two spaces on the crystal raw material side expands due to heating. This is because if either of them is different, the pressure of either one becomes higher, and the enclosed gas may enter the solvent layer as bubbles from the side where the pressure becomes higher.

【0044】この封入ガスの圧力非均衡によって生じる
気泡は、種結晶側空間と結晶原料側空間の二つの空間が
互いに連結するような容器構造とすることにより低減す
ることが可能である。種結晶側空間と結晶原料側空間の
二つの空間を互いに連結する容器構造の一つは、試料封
入容器を2重容器とし、内側容器に種結晶、溶媒層、原
料結晶を装填し、この内側容器を外側容器に挿入する構
造である。このような構造により、封入容器のガス圧不
均衡による気泡発生を防止することがか可能である。
The bubbles generated by the pressure imbalance of the enclosed gas can be reduced by using a container structure in which two spaces, the seed crystal side space and the crystal raw material side space, are connected to each other. One of the container structures that connects the two spaces of the seed crystal side space and the crystal raw material side space to each other is a double container for the sample enclosure, and the seed container, the solvent layer, and the raw material crystal are loaded in the inner container, This is a structure in which the container is inserted into the outer container. With such a structure, it is possible to prevent bubbles from being generated due to a gas pressure imbalance in the sealed container.

【0045】また、試料保持部分の温度を種結晶側と原
料結晶側とで同じになるように制御することにより、種
結晶側と原料結晶側の空間を占めるガス圧力が、試料保
持部分の温度によってほぼ決まるようになり、気泡発生
を低減出来る。また、種結晶側と原料結晶側の空間を大
きくとることにより、溶媒層近傍の温度が変わっても、
温度変化による圧力変化がその空間により吸収されるた
め、気泡発生を低減することができる。
Further, by controlling the temperature of the sample holding portion to be the same on the seed crystal side and the raw material crystal side, the gas pressure occupying the space on the seed crystal side and the raw material crystal side is set to the temperature of the sample holding portion. Is almost determined by the above, and the generation of bubbles can be reduced. Also, by taking a large space between the seed crystal side and the raw material crystal side, even if the temperature near the solvent layer changes,
Since the pressure change due to the temperature change is absorbed by the space, bubble generation can be reduced.

【0046】容器を溶媒層との濡れが悪い材料で製作す
るか、もしくは容器内面を溶媒層との濡れが悪い材料で
被覆するか、もしくは、容器内面を粗面とする方法も、
種結晶側空間や原料結晶側空間からの気泡の注入を防止
する上で効果がある。このように、溶媒層と接触する容
器内面と溶媒層との濡れが悪い状態を実現することによ
り、溶媒層表面の僅かな空間を通して種結晶側空間や原
料結晶側空間とが連結され、両空間の圧力が均衡された
結果、種結晶側空間や原料結晶側空間からの気泡の注入
が防止されるものと推定される。
A method of manufacturing the container with a material having poor wetting with the solvent layer, or coating the inner surface of the container with a material having poor wetting with the solvent layer, or making the inner surface of the container a rough surface,
This is effective in preventing bubbles from being injected from the seed crystal side space or the raw material crystal side space. In this way, by realizing a poor wetting condition between the inner surface of the container that contacts the solvent layer and the solvent layer, the seed crystal side space and the raw material crystal side space are connected through a slight space on the surface of the solvent layer, and both spaces are connected. It is presumed that the bubbles are prevented from being injected from the seed crystal side space and the raw material crystal side space as a result of the pressures of 2) being balanced.

【0047】以上挙げた以外にも、種結晶側と原料結晶
側の二つの空間の圧力を検知し、両空間の圧力が等しく
なるようにガスを注入もしくは吸引するという積極的制
御を行なう方法によっても、種結晶側空間もしくは原料
結晶側空間から溶媒層に気泡が注入される現象を防止で
きる。
In addition to the above-mentioned methods, the pressure in the two spaces on the seed crystal side and the raw material crystal side is detected, and a positive control is performed by injecting or sucking gas so that the pressures in both spaces are equal. Also, the phenomenon that bubbles are injected into the solvent layer from the seed crystal side space or the raw material crystal side space can be prevented.

【0048】なお、制御データとして、溶媒層中の気泡
発生状態を直接監視して得る映像データもまた気泡発生
の精密制御には有効である。容器が光学的透明な材料で
ある場合には、目視、あるいは通常のテレビカメラ撮影
像によって容易に気泡発生状態の直接監視が可能であ
り、また、容器が不透明である場合には加熱された容器
から放射される電磁波の波長を適切に選び、放射強度の
容器面上の分布像を求めることで、気泡発生と発生部位
を認識することができる。これらの気泡の直接監視デー
タをもとに、ガスが封入された試料容器の種結晶側空間
か原料結晶側空間のいずれか若しくは両方の温度を変化
させ、種結晶側空間と原料結晶側空間の圧力を均衡させ
る方法、又は容器内の種結晶側空間もしくは原料結晶側
空間のガス圧をガスの注入もしくは吸引によって直接変
えることによりガス圧力を均衡させる方法で、種結晶側
空間もしくは原料結晶側空間から溶媒中に気泡が注入さ
れるのを防止することができる。
As control data, image data obtained by directly monitoring the bubble generation state in the solvent layer is also effective for precise control of bubble generation. When the container is an optically transparent material, it is possible to easily monitor the bubble generation state directly by visual observation or by a normal image taken by a TV camera, and when the container is opaque, the heated container is used. By appropriately selecting the wavelength of the electromagnetic wave emitted from the container and obtaining the distribution image of the radiation intensity on the container surface, it is possible to recognize the bubble generation and the generation site. Based on the direct monitoring data of these bubbles, the temperature of either or both of the seed crystal side space and the raw material crystal side space of the sample container in which the gas is sealed is changed, and the seed crystal side space and the raw material crystal side space are changed. A method of balancing the pressure, or a method of balancing the gas pressure by directly changing the gas pressure of the seed crystal side space or the raw material crystal side space in the container by injecting or sucking the gas. It is possible to prevent air bubbles from being injected into the solvent.

【0049】[0049]

【実施例】以下、本発明をInGaP混晶半導体の単結
晶の製造に適用した実施例につき、図面を参照して説明
する。最初に、本発明を溶媒移動法による単結晶の製造
に適用した実施例について説明する。
EXAMPLES Examples in which the present invention is applied to the production of a single crystal of InGaP mixed crystal semiconductor will be described below with reference to the drawings. First, an example in which the present invention is applied to the production of a single crystal by the solvent transfer method will be described.

【0050】図1は、本発明の一実施例に基づくInG
aP混晶半導体の単結晶製造用試料である。<100>
方位のGaP種結晶11、平均的組成がIn0.1 Ga
0.9 Pの原料多結晶13、及びIn組成が85%のIn
Ga合金からなる溶媒層12が、石英ガラス製の内側筒
状容器14に収容され、この内側筒状容器14の両端は
グラファイト製試料保持部材15,16により閉塞され
ている。そして、内側筒状容器14は、石英ガラス製の
外側筒状容器17内に封入されている。
FIG. 1 shows InG according to one embodiment of the present invention.
It is a sample for manufacturing a single crystal of an aP mixed crystal semiconductor. <100>
Orientation GaP seed crystal 11, average composition is In 0.1 Ga
0.9 P raw material polycrystal 13 and In with 85% In composition
The solvent layer 12 made of Ga alloy is housed in an inner cylindrical container 14 made of quartz glass, and both ends of the inner cylindrical container 14 are closed by graphite sample holding members 15 and 16. The inner cylindrical container 14 is enclosed in an outer cylindrical container 17 made of quartz glass.

【0051】グラファイト製の試料保持部材15,16
は、内側筒状容器14を密封するものではなく、内側筒
状容器14とGaP種結晶11との間に存在する僅かな
隙間18と、内側筒状容器14とIn0.1 Ga0.9 Pの
原料多結晶13との間に存在する僅かな隙間19とは、
内側筒状容器14と試料保持部材15,16との間の僅
かな隙間、および試料保持部材15,16と外側筒状容
器17との間に存在する僅かな隙間を通して互いに連結
している。
Sample holding members 15 and 16 made of graphite
Does not seal the inner tubular container 14, but a small gap 18 existing between the inner tubular container 14 and the GaP seed crystal 11 and a large amount of raw material of the inner tubular container 14 and In 0.1 Ga 0.9 P. The slight gap 19 existing between the crystal 13 and
They are connected to each other through a slight gap between the inner cylindrical container 14 and the sample holding members 15 and 16 and a slight gap between the sample holding members 15 and 16 and the outer cylindrical container 17.

【0052】試料保持部材15,16は、かさ比重が
2.0以上の高密度グラファイトからなり、表面はパイ
ロリティックグラファイトがコーティングされたものを
用いている。図1に示す成長用試料の製造の際には、試
料保持部材15,16は事前に10-6Torr以上の真
空度、1200℃以上の高温で真空熱処理され、溶媒層
12を構成するInGa合金13も、石英ガラス容器中
で、真空度10-6Torr以上の高真空下、700℃以
上の高温で真空熱処理される。
The sample holding members 15 and 16 are made of high density graphite having a bulk specific gravity of 2.0 or more, and the surface thereof is coated with pyrolytic graphite. When the growth sample shown in FIG. 1 is manufactured, the sample holding members 15 and 16 are vacuum heat-treated in advance at a vacuum degree of 10 −6 Torr or higher and a high temperature of 1200 ° C. or higher to form the InGa alloy forming the solvent layer 12. No. 13 is also vacuum heat-treated at a high temperature of 700 ° C. or higher under a high vacuum of 10 −6 Torr or higher in a quartz glass container.

【0053】一方、GaP種結晶11、In0.1 Ga
0.9 Pの原料多結晶13、InGa合金の溶媒層12を
収容する内側筒状容器14を、封止前の外側筒状容器1
7内に不活性雰囲気下で装填し、装填した外側筒状容器
17を真空封止装置に取り付ける。即ち、外側筒状容器
17内を真空吸引後、Arガスを注入し、封じ切る。外
側筒状容器17に注入するArガスの圧力は、1気圧と
した。
On the other hand, GaP seed crystal 11, In 0.1 Ga
The inner cylindrical container 14 containing the 0.9 P raw material polycrystal 13 and the InGa alloy solvent layer 12 is replaced with the outer cylindrical container 1 before sealing.
7 is loaded in an inert atmosphere, and the loaded outer cylindrical container 17 is attached to a vacuum sealing device. That is, after the inside of the outer cylindrical container 17 is vacuum-sucked, Ar gas is injected and sealed. The pressure of Ar gas injected into the outer cylindrical container 17 was 1 atm.

【0054】図2は、図1に示す内側及び外側の石英ガ
ラス製容器に封入した成長用試料を2温度炉20を用い
て加熱し、溶媒移動法による結晶成長を行なった状態を
示したものである。試料は、溶媒部分が温度遷移領域に
位置し、種結晶が下方に位置するよう、試料軸を重力に
平行に取り付けた。
FIG. 2 shows a state in which the growth sample enclosed in the inner and outer quartz glass containers shown in FIG. 1 is heated using a two-temperature furnace 20 and crystal growth is performed by the solvent transfer method. Is. The sample was mounted with the sample axis parallel to gravity so that the solvent portion was located in the temperature transition region and the seed crystal was located below.

【0055】試料の設置後、種結晶側が970℃、結晶
原料側が1020℃となるよう1時間かけて昇温し、こ
の状態で1時間保持した後、炉を結晶原料側に0.5m
m/hrの速度で100時間移動し、急冷した。温度遷
移領域の温度勾配は30℃/cmとした。
After the sample was set, the temperature was raised to 970 ° C. on the seed crystal side and 1020 ° C. on the crystal raw material side over 1 hour, and this state was maintained for 1 hour.
It was moved at a speed of m / hr for 100 hours and quenched. The temperature gradient in the temperature transition region was 30 ° C./cm.

【0056】結晶育成中の試料状態は、2温度炉20に
取り付けた試料観察窓を通してテレビカメラ21により
監視したが、石英ガラス容器を通して見た溶媒層には、
何等の気泡発生も見出だされなかった。以上の工程で成
長した結晶長さは約50mmであり、結晶の混晶組成
は、種結晶境界から成長尾部までおおよそ一定で、In
0.1 Ga0.9 Pであった。また、成長した結晶全体は単
結晶であった。
The state of the sample during crystal growth was monitored by the television camera 21 through the sample observation window attached to the two-temperature furnace 20, and the solvent layer seen through the quartz glass container showed
No air bubbles were found. The length of the crystal grown in the above process is about 50 mm, and the mixed crystal composition of the crystal is approximately constant from the seed crystal boundary to the growth tail.
It was 0.1 Ga 0.9 P. In addition, the entire grown crystal was a single crystal.

【0057】図3は、本発明の他の実施例に用いる成長
用試料である。この試料は、二重の容器の代わりに、内
面にボロン窒化物膜40が被覆されている石英ガラス製
の筒状容器37を用い、容器中にKrガスを封入したこ
とを除いて、図1に示す試料と同様である。即ち、<1
00>方位のGaP種結晶31、平均的組成がIn0.1
Ga0.9 Pの原料多結晶33、In組成が85%のIn
Ga合金からなる溶媒層32、及び種結晶31及び溶媒
層32を支持するグラファイト製試料保持部材35,3
6が、筒状容器37内に収容されている。
FIG. 3 shows a growth sample used in another embodiment of the present invention. In this sample, a quartz glass cylindrical container 37 having an inner surface coated with a boron nitride film 40 was used in place of the double container, and a Kr gas was sealed in the container. It is similar to the sample shown in. That is, <1
00> orientation GaP seed crystal 31, average composition is In 0.1
Ga 0.9 P raw material polycrystal 33, In composition 85% In
Solvent layer 32 made of Ga alloy, and graphite sample holding members 35, 3 supporting the seed crystal 31 and the solvent layer 32.
6 is accommodated in the cylindrical container 37.

【0058】図3に示す試料を用いて、第1の実施例と
同様な条件で溶媒移動法による結晶育成を行ったとこ
ろ、やはり、成長中に観察した溶媒層には気泡の発生は
見られなかった。この実施例の場合にも、第一の実施例
と同様なIn0.1 Ga0.9 P単結晶が得られた。これ
は、ボロン窒化物膜40と、In,Ga,Pからなる溶
媒層32との間の濡れが良くないため、両者の間に狭い
ギャップが生じ、種結晶側空間と原料結晶側空間とが連
通し、ガス圧力が実質的に等しくなっているためであ
る。
When crystals were grown by the solvent transfer method using the sample shown in FIG. 3 under the same conditions as in the first embodiment, bubbles were still observed in the solvent layer observed during the growth. There wasn't. Also in the case of this example, an In 0.1 Ga 0.9 P single crystal similar to that of the first example was obtained. This is because the boron nitride film 40 and the solvent layer 32 composed of In, Ga and P do not have good wetting, so that a narrow gap is created between the two and the seed crystal side space and the source crystal side space are separated from each other. This is because they are communicated with each other and the gas pressures are substantially equal.

【0059】図4は、本発明の他の実施例に使用する成
長用試料を示す図である。この場合の試料容器は、筒状
容器47の内面にボロン窒化物膜が被覆されている代わ
りに、種結晶側空間48と原料結晶側空間49とが、容
器外部の連結管50により連結されていることを除い
て、図3に示す試料と同様である。
FIG. 4 is a diagram showing a growth sample used in another embodiment of the present invention. In the sample container in this case, the inner surface of the cylindrical container 47 is covered with a boron nitride film, but the seed crystal side space 48 and the raw material crystal side space 49 are connected by a connecting pipe 50 outside the container. The sample is the same as the sample shown in FIG.

【0060】図4に示す試料では、連結管50により、
種結晶側空間48と原料結晶側空間49のガス圧力が実
質的に等しくなっている。この実施例の場合も第一の実
施例と同様な結晶成長条件により、In0.1 Ga0.9
単結晶を成長することが出来た。
In the sample shown in FIG. 4, the connecting pipe 50
The gas pressures of the seed crystal side space 48 and the raw material crystal side space 49 are substantially equal to each other. In the case of this embodiment as well, under the same crystal growth conditions as in the first embodiment, In 0.1 Ga 0.9 P
We were able to grow a single crystal.

【0061】図5は、本発明の他の実施例に使用するI
0.1 Ga0.9 P混晶単結晶製造装置を示す図である。
この装置では、石英ガラス製の試料筒状容器51の種結
晶側空間58と原料結晶側空間59とにガス導入口6
0,61が設けられており、2温度加熱炉70の側壁の
テレビカメラ71とテレビモニタ72により溶媒層状態
を監視し、気泡発生状態に応じて、ガス導入制御弁7
3,74とガス吸引制御弁75,76を操作し、溶媒層
62に発生する気泡を制御している。即ち、テレビカメ
ラ71の監視像72により、結晶原料63側から気泡が
溶媒層62に注入されつつある場合には、ガス導入制御
弁73、もしくはガス吸引制御弁76を開き、結晶原料
63側から気泡が溶媒層62に注入されつつある場合に
は、ガス導入制御弁74、もしくはガス吸引制御弁75
を開き、気泡を消失させる。
FIG. 5 shows I used in another embodiment of the present invention.
n is a diagram showing a 0.1 Ga 0.9 P mixed single crystal manufacturing apparatus.
In this apparatus, the gas introduction port 6 is provided in the seed crystal side space 58 and the raw material crystal side space 59 of the quartz glass sample cylindrical container 51.
0 and 61 are provided, the state of the solvent layer is monitored by the television camera 71 and the television monitor 72 on the side wall of the two-temperature heating furnace 70, and the gas introduction control valve 7 is operated according to the bubble generation state.
By operating 3, 74 and the gas suction control valves 75, 76, the bubbles generated in the solvent layer 62 are controlled. That is, according to the monitoring image 72 of the television camera 71, when bubbles are being injected into the solvent layer 62 from the crystal raw material 63 side, the gas introduction control valve 73 or the gas suction control valve 76 is opened and the crystal raw material 63 side is opened. When bubbles are being injected into the solvent layer 62, the gas introduction control valve 74 or the gas suction control valve 75.
Open and let the air bubbles disappear.

【0062】また、ガス導入制御弁73,74とガス吸
引制御弁75,76を操作し、種結晶側空間78と原料
結晶側空間79のガス圧力が、成長中に常に1気圧を保
つような制御を行なった。試料加熱条件は第1の実施例
の場合と同一で、これにより、50mmの長さのIn
0.1 Ga0.9 Pの混晶単結晶が得られた。以下の実施例
は、本発明をヒ−ト移動法による単結晶の製造に適用し
た実施例である。
Further, the gas introduction control valves 73 and 74 and the gas suction control valves 75 and 76 are operated so that the gas pressures in the seed crystal side space 78 and the raw material crystal side space 79 are kept at 1 atm during the growth. Control was performed. The sample heating conditions are the same as those in the first embodiment, and as a result, In having a length of 50 mm can be obtained.
A mixed crystal single crystal of 0.1 Ga 0.9 P was obtained. The following examples are examples in which the present invention was applied to the production of single crystals by the heat transfer method.

【0063】図6は本発明に基づき、石英ガラス製容器
に封入した成長用試料とハロゲンランプを光源とする焦
点加熱炉23を用いて、ヒータ移動法により結晶育成し
た実施例を示したものである。試料として上述した図1
に示すものを用い、種結晶が試料の下方に位置するよう
垂直に取り付けた。初期加熱位置を溶媒層12の位置に
設定し、成長時の溶媒層の厚みが加熱前溶媒層の厚みの
1.4倍になるランプ電力値まで、1時間かけて増加さ
せ、ランプ電力値を一定に保ち、3時間の保持時間後、
0.5mm/hrの速度で加熱位置を原料結晶側13側
に移動し、100時間の炉の移動後、2時間かけランプ
電力を減少させて徐冷することで結晶育成を行った。こ
のランプ電力設定条件での溶媒層の推定される平均温度
は1000℃である。
FIG. 6 shows an example in which crystals are grown by a heater moving method using a growth sample enclosed in a quartz glass container and a focus heating furnace 23 having a halogen lamp as a light source according to the present invention. is there. FIG. 1 described above as a sample
Was used and the seed crystal was mounted vertically so that it was located below the sample. The initial heating position is set to the position of the solvent layer 12, and the lamp power value is increased over 1 hour to a lamp power value at which the thickness of the solvent layer during growth becomes 1.4 times the thickness of the solvent layer before heating, and the lamp power value is increased. Keep constant and after 3 hours holding time,
The heating position was moved to the raw material crystal side 13 side at a rate of 0.5 mm / hr, and after the furnace was moved for 100 hours, the lamp power was reduced over 2 hours to gradually cool the crystals to grow crystals. The estimated average temperature of the solvent layer at this lamp power setting condition is 1000 ° C.

【0064】上記結晶育成中の試料状態は、焦点加熱炉
23に取り付けた試料観察窓を通してテレビカメラ21
による撮影像によって監視したが、石英ガラスを通して
見た溶媒層には、何らの気泡発生も見出だされなかっ
た。上記工程によって、育成された結晶長さは約50m
mであった。結晶の混晶組成は種結晶境界から、成長尾
部までおおよそ一定で、In0.1 Ga0.9 Pであった。
また、成長結晶全体は単結晶であった。
The state of the sample during the crystal growth described above is observed through the sample observation window attached to the focus heating furnace 23 through the television camera 21.
No air bubbles were found in the solvent layer as seen through the quartz glass. The crystal length grown by the above process is about 50m.
It was m. The mixed crystal composition of the crystal was approximately constant from the seed crystal boundary to the growth tail and was In 0.1 Ga 0.9 P.
Moreover, the entire grown crystal was a single crystal.

【0065】成長用試料として、上述した図3に示すも
のを用い、図6に示す実施例と同様な条件でヒータ移動
法による結晶育成を行ったところ、やはり、成長中に観
察した溶媒層には気泡の発生は見られなかった。この実
施例の場合にも、図6に示す実施例の場合と同様なIn
0.1 Ga0.9 P単結晶が得られた。これは、ボロン窒化
物40とIn,Ga,Pからなる溶媒層32との濡れが
良くないため、両者の間に狭いギャップが生じ、種結晶
側空間と原料結晶側空間とが連通し、ガス圧力が実質的
に等しくなっているためである。
When the crystal shown in FIG. 3 described above was used as a growth sample and crystal growth was carried out by the heater moving method under the same conditions as in the embodiment shown in FIG. 6, the solvent layer observed during the growth was also observed. No air bubbles were observed. Also in the case of this embodiment, In similar to the case of the embodiment shown in FIG.
A 0.1 Ga 0.9 P single crystal was obtained. This is because the boron nitride 40 and the solvent layer 32 made of In, Ga, P do not wet well, so that a narrow gap is created between the two, and the seed crystal side space and the source crystal side space communicate with each other, and This is because the pressures are substantially equal.

【0066】図7は、本発明の他の実施例による、ヒー
タ移動法による結晶育成状態を示すものである。この場
合も試料容器は一重であるが、筒状容器87の種結晶側
88と原料結晶側89を温度が一定に制御された支持部
材90,91で保持し、ヒータ移動法により成長を行な
った。本実施例の場合も、図1試料を用いて行なった場
合と同様に、In0.1 Ga0.9 P単結晶が成長した。
FIG. 7 shows a crystal growth state by a heater moving method according to another embodiment of the present invention. In this case as well, although the sample container is single, the seed crystal side 88 and the raw material crystal side 89 of the cylindrical container 87 are held by the supporting members 90 and 91 whose temperature is controlled to be constant, and growth is performed by the heater moving method. . Also in the case of this example, an In 0.1 Ga 0.9 P single crystal was grown as in the case of using the sample of FIG.

【0067】上述した図4に示す試料を用いて、図6に
示す実施例と同様の成長条件により、ヒータ移動法によ
る結晶育成を行なったところ、In0.1 Ga0.9 P単結
晶が得られた。
Using the sample shown in FIG. 4 described above, crystal growth was carried out by the heater transfer method under the same growth conditions as in the embodiment shown in FIG. 6, and an In 0.1 Ga 0.9 P single crystal was obtained.

【0068】図8は、In0.1 Ga0.9 P混晶単結晶製
造に関する本発明の他の実施例である。この場合には、
石英ガラス製の試料筒状容器51の種結晶側空間58と
原料結晶側空間59とにガス導入口60,61が設けら
れており、焦点加熱炉70の側壁のテレビカメラ71と
テレビモニタ72により溶媒層状態を監視し、気泡発生
状態に応じて、ガス導入制御弁73,74とガス吸引制
御弁75,76を操作し、溶媒層52に発生する気泡を
制御する。すなわち、テレビカメラ71の監視像72に
より、結晶原料53側から気泡が溶媒層52に注入され
つつある場合には、ガス導入制御弁73、もしくはガス
吸引制御弁76を開き、結晶原料53側から気泡が溶媒
層52に注入されつつある場合には、ガス導入制御弁7
4、もしくはガス吸引制御弁75を開き、気泡を消失さ
せる。また、ガス導入制御弁73,74とガス吸引制御
弁75,76を操作し、種結晶側空間58と原料結晶側
空間59のガス圧力が、成長中に常に1気圧を保つよう
な制御を行なった。試料加熱条件は図6に示す実施例の
場合と同一で、これにより、50mmの長さのIn0.1
Ga0.9 Pの混晶単結晶が得られた。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention relating to the production of In 0.1 Ga 0.9 P mixed crystal single crystal. In this case,
Gas inlets 60 and 61 are provided in a seed crystal side space 58 and a raw material crystal side space 59 of a quartz glass sample container 51, and a TV camera 71 and a TV monitor 72 on a side wall of a focus heating furnace 70 are provided. The solvent layer state is monitored, and the gas introduction control valves 73 and 74 and the gas suction control valves 75 and 76 are operated according to the bubble generation state to control the bubbles generated in the solvent layer 52. That is, when air bubbles are being injected into the solvent layer 52 from the crystal raw material 53 side by the monitoring image 72 of the television camera 71, the gas introduction control valve 73 or the gas suction control valve 76 is opened and the crystal raw material 53 side is opened. When bubbles are being injected into the solvent layer 52, the gas introduction control valve 7
4, or the gas suction control valve 75 is opened to eliminate the bubbles. Further, the gas introduction control valves 73 and 74 and the gas suction control valves 75 and 76 are operated to perform control such that the gas pressures of the seed crystal side space 58 and the raw material crystal side space 59 always maintain 1 atm during growth. It was The sample heating conditions are the same as in the case of the embodiment shown in FIG. 6, whereby the In 0.1
A mixed crystal single crystal of Ga 0.9 P was obtained.

【0069】以上の実施例はいずれもIn0.1 Ga0.9
P混晶の製造に本発明を適用した場合であるが、混晶結
晶でなくても、また、混晶組成の値が異なっていても、
あるいはInx Ga1-x Asのように半導体材料が異な
っても、本発明が適用できることは明らかである。本発
明は、蒸発しやすい元素を構成元素として含む半導体結
晶、例えば、ZnやCdのII族元素やS,Se,Teな
どのVI族元素、N,P,AsなどのV族元素を含む化合
物半導体など種々適用しても効果が得られる。また、試
料容器中に封入するガスは、ArやKrガスだけでな
く、He,Ne,Xeなどの希ガスや、水素ガス、窒素
ガスも効果があった。容器材料は石英ガラスだけでな
く、アルミナ、グラファイト、ボロン窒化物など種々の
材料を用いることができる。また、容器被覆材料として
も、ボロン窒化物だけでなく、カーボンなど、その他成
長材料に合わせ、本発明の趣旨の範囲で種々変更可能で
ある。
In each of the above examples, In 0.1 Ga 0.9
This is a case where the present invention is applied to the production of a P mixed crystal, even if it is not a mixed crystal and the values of the mixed crystal composition are different.
Alternatively, it is obvious that the present invention can be applied even if the semiconductor material is different, such as In x Ga 1 -x As. The present invention relates to a semiconductor crystal containing an element that easily evaporates as a constituent element, for example, a compound containing a group II element such as Zn or Cd, a group VI element such as S, Se or Te, or a group V element such as N, P or As. The effect can be obtained even when various kinds of semiconductors are applied. As the gas to be sealed in the sample container, not only Ar and Kr gases but also rare gases such as He, Ne and Xe, hydrogen gas and nitrogen gas were effective. Not only quartz glass but also various materials such as alumina, graphite and boron nitride can be used as the container material. Also, the container coating material can be variously modified within the scope of the present invention in accordance with not only boron nitride but also other growth materials such as carbon.

【0070】溶媒移動法を用いる場合、成長に用いる炉
も必ずしも2温度炉である必要はなく、多温度炉であっ
ても良い。また、炉全体に温度勾配を持たせた炉で、炉
を徐冷し、溶媒層を移動させる方法でも良い。成長炉も
本発明の趣旨の範囲で種々変更可能である。
When the solvent transfer method is used, the furnace used for growth does not necessarily have to be a two-temperature furnace, and may be a multi-temperature furnace. Further, a method of gradually cooling the furnace and moving the solvent layer in a furnace having a temperature gradient throughout the furnace may be used. The growth furnace can be variously modified within the scope of the present invention.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
これまで溶媒移動法やヒータ輸送法では製造が困難であ
った化合物半導体の単結晶を成長させることが可能とな
った。また、これまで単結晶成長が困難であった化合物
半導体の混晶のバルク単結晶が、溶媒移動法及びヒータ
輸送法により成長できるようになった。これにより、こ
れまで特定な禁制帯と特定な格子定数を持つ半導体結晶
を基板としてしか利用できなかったために製造できなか
った波長領域にある、発光ダイオード、半導体レーザ、
光増幅器、光検知器などが製造できるようになった。こ
の点で、本発明の工業的価値は大きい。
As described above, according to the present invention,
It has become possible to grow a single crystal of a compound semiconductor, which has been difficult to manufacture by the solvent transfer method or the heater transfer method. In addition, bulk single crystals of mixed crystals of compound semiconductors, which have been difficult to grow by single crystals, can now be grown by the solvent transfer method and the heater transfer method. As a result, a semiconductor diode having a specific forbidden band and a specific lattice constant could not be manufactured because it could only be used as a substrate.
Optical amplifiers and photodetectors can now be manufactured. In this respect, the industrial value of the present invention is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の1実施例に使用される成長用試料を
示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a growth sample used in one embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の1実施例に使用される結晶成長装置
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a crystal growth apparatus used in one embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の他の実施例に使用される成長用試料
を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a growth sample used in another embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の他の実施例に使用される成長用試料
を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a growth sample used in another embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の他の実施例に使用される結晶成長装
置を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a crystal growth apparatus used in another embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の他の実施例に使用される結晶成長装
置を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a crystal growth apparatus used in another embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の他の実施例に使用される結晶成長装
置を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a crystal growth apparatus used in another embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の他の実施例に使用される結晶成長装
置を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a crystal growth apparatus used in another embodiment of the present invention.

【符号の説明】 11,31,41,51…種結晶 12,32,42,52…In0.1 Ga0.9 P合金溶媒
層 13,33,43,53…InGa原料多結晶 14…石英ガラス製内側筒状容器 15,16,35,36,45,46,55,56…グ
ラファイト製試料保持部材 17,37,47,57…石英ガラス製筒状容器 18,38,48,58…容器とGaP種結晶間の隙間 19,39,49,59…容器とIn0.1 Ga0.9 Pの
原料多結晶間の隙間 20,70…2温度炉 21,71…テレビカメラ 22,72…テレビモニタ 40…ボロン窒化物膜 50…連結管 60,61…ガス導入口 73,74…ガス導入制御弁 75,76…ガス排気制御弁 77…Arガス供給装置 78…真空排気装置
[Description of Reference Signs] 11, 31, 41, 51 ... Seed crystal 12, 32, 42, 52 ... In 0.1 Ga 0.9 P alloy solvent layer 13, 33, 43, 53 ... InGa raw material polycrystal 14 ... Quartz glass inner cylinder Vessels 15, 16, 35, 36, 45, 46, 55, 56 ... Graphite sample holding members 17, 37, 47, 57 ... Quartz glass tubular vessels 18, 38, 48, 58 ... Vessels and GaP seed crystals Gap 19,39,49,59 ... Gap between container and In 0.1 Ga 0.9 P raw material polycrystal 20, 70 ... 2 Temperature furnace 21, 71 ... TV camera 22, 72 ... TV monitor 40 ... Boron nitride film 50 ... Connection pipes 60, 61 ... Gas introduction ports 73, 74 ... Gas introduction control valves 75, 76 ... Gas exhaust control valve 77 ... Ar gas supply device 78 ... Vacuum exhaust device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−37489(JP,A) 特開 平4−97993(JP,A) 特開 平5−139884(JP,A) 特開 平2−85500(JP,A) 特開 平4−224188(JP,A) 特開 平5−17280(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A 64-37489 (JP, A) JP-A 4-97993 (JP, A) JP-A 5-139884 (JP, A) JP-A 2- 85500 (JP, A) JP-A-4-224188 (JP, A) JP-A-5-17280 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35 / 00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 容器内に種結晶、溶媒層、及び結晶原料
を直線状に配置収容してなる成長用試料に対し、結晶原
料が高温側、種結晶が低温側、溶媒層が温度遷移領域に
位置するように加熱を行うか、又は溶媒層に対し局所的
な加熱を行なう手段、及び前記温度遷移領域又は局所加
熱位置を結晶原料側に順次移動させる手段を具備する半
導体装置の製造装置において、前記容器は、前記種結晶
を収容する空間と、前記結晶原料を収容する空間とを連
結する管路を備えることを特徴とする半導体結晶の製造
装置。
1. A growth sample in which a seed crystal, a solvent layer, and a crystal raw material are linearly arranged and housed in a container, the crystal raw material is at a high temperature side, the seed crystal is at a low temperature side, and the solvent layer is at a temperature transition region. In the apparatus for manufacturing a semiconductor device, which is provided with a means for performing heating so that the solvent layer is locally located, or a means for locally heating the solvent layer, and a means for sequentially moving the temperature transition region or the local heating position toward the crystal raw material side. The apparatus for producing a semiconductor crystal is characterized in that the container comprises a conduit for connecting a space for accommodating the seed crystal and a space for accommodating the crystal raw material.
【請求項2】 容器内に種結晶、溶媒層、及び結晶原料
を直線状に配置収容してなる成長用試料に対し、結晶原
料が高温側、種結晶が低温側、溶媒層が温度遷移領域に
位置するように加熱を行うか、又は溶媒層に対し局所的
な加熱を行なう手段、及び前記温度遷移領域又は局所加
熱位置を結晶原料側に順次移動させる手段を具備する半
導体装置の製造装置において、前記容器は、前記種結
晶、溶媒層、及び結晶原料を収容する内側容器と、この
内側容器を囲む外側容器とからなる二重構造を有し、前
記内側容器と外側容器との間の空間を通して、前記内側
容器内の前記種結晶を収容する空間と、前記結晶原料を
収容する空間とが連結されていることを特徴とする半導
体結晶の製造装置。
2. A growth sample, in which a seed crystal, a solvent layer, and a crystal raw material are linearly arranged and housed in a container, the crystal raw material is on the high temperature side, the seed crystal is on the low temperature side, and the solvent layer is on the temperature transition region. In the apparatus for manufacturing a semiconductor device, which is provided with a means for performing heating so that the solvent layer is locally located, or a means for locally heating the solvent layer, and a means for sequentially moving the temperature transition region or the local heating position toward the crystal raw material side. The container has a double structure consisting of an inner container for accommodating the seed crystal, the solvent layer, and a crystal raw material, and an outer container surrounding the inner container, and a space between the inner container and the outer container. A space for accommodating the seed crystal in the inner container and a space for accommodating the crystal raw material are connected to each other through the through hole.
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