JPH01264989A - 単結晶の育成装置 - Google Patents
単結晶の育成装置Info
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Landscapes
- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、単結晶の育成装置、特に、ブリッジマン法に
よりＧａＡｓ、 ｌｎＰ、等の■−■族化合物半導体又
はＣｄＴｅ等のＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体の単結晶を育
成する装置に関する。
よりＧａＡｓ、 ｌｎＰ、等の■−■族化合物半導体又
はＣｄＴｅ等のＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体の単結晶を育
成する装置に関する。
（従来の技術）
ブリッジマン法による単結晶育成装置には、横型ボート
を用いる横型ブリッジマン法（ＨＢ法）と縦型アンプル
を用いる縦型ブリッジマン法（ＶＢ法）がある。いずれ
も気密容器に原料を封入して構成元素の解離を防止し、
育成炉の温度勾配の中を移動させることにより、原料融
液の一端より凝固させて、単結晶を製造するものである
。ＨＢ法は特にＧａＡｓ単結晶の育成に広く用いられて
おり、ＶＢ法はＣｄＴｅ単結晶の育成に用いられている
。
を用いる横型ブリッジマン法（ＨＢ法）と縦型アンプル
を用いる縦型ブリッジマン法（ＶＢ法）がある。いずれ
も気密容器に原料を封入して構成元素の解離を防止し、
育成炉の温度勾配の中を移動させることにより、原料融
液の一端より凝固させて、単結晶を製造するものである
。ＨＢ法は特にＧａＡｓ単結晶の育成に広く用いられて
おり、ＶＢ法はＣｄＴｅ単結晶の育成に用いられている
。
（発明が解決しようとする課題）
一般に原料融液から単結晶を育成するときには、固液界
面を融液側に凸にすることが望ましい。逆に凹の固液界
面で単結晶を育成すると、外周部分に結晶核を発生し易
く、多結晶化の原因となる。
面を融液側に凸にすることが望ましい。逆に凹の固液界
面で単結晶を育成すると、外周部分に結晶核を発生し易
く、多結晶化の原因となる。
ブリッジマン法で多結晶化を育成するときには、固液界
面の形状制御が困難である。特に、熱伝導率の低いＣｄ
Ｔｅなどの単結晶の育成では、固液界面で発生する凝固
熱を熱伝導により有効に放散することが難しいために、
中央部の温度が上昇して固液界面が凹化し、多結晶化す
るという問題があった。
面の形状制御が困難である。特に、熱伝導率の低いＣｄ
Ｔｅなどの単結晶の育成では、固液界面で発生する凝固
熱を熱伝導により有効に放散することが難しいために、
中央部の温度が上昇して固液界面が凹化し、多結晶化す
るという問題があった。
本発明は、この問題を解消し、熱伝導率の低い物質につ
いても、固液界面を融液側に凸に維持して単結晶の育成
を容易にした単結晶育成装置を提供しようとするもので
ある。
いても、固液界面を融液側に凸に維持して単結晶の育成
を容易にした単結晶育成装置を提供しようとするもので
ある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、固液界面の周辺部への加熱を強くして、凸な
形状を維持しようとするものであり、詳しくは、育成炉
の中心に、半導体原料を封入する気密容器を配置した、
ブリッジマン法による単結晶の育成装置において、上記
容器と育成炉との間に２つの円筒状シールドを上下に設
け、該シールドの間隙に単結晶の固液界面を位置するよ
うに配置したことを特徴とする単結晶の育成装置である
。
形状を維持しようとするものであり、詳しくは、育成炉
の中心に、半導体原料を封入する気密容器を配置した、
ブリッジマン法による単結晶の育成装置において、上記
容器と育成炉との間に２つの円筒状シールドを上下に設
け、該シールドの間隙に単結晶の固液界面を位置するよ
うに配置したことを特徴とする単結晶の育成装置である
。
なお、育成炉の温度勾配は、２つ以上のヒータの組み合
わせで形成するか、２つの円筒状シールドの材質、厚さ
などを適宜選択することによっても形成可能である。シ
ールドにより温度勾配を形成するときには、シールドの
みを移動して、単結晶を育成することも可能である。ま
た、シールドの材質は輻射熱を遮ることができ、不透明
で高温まで安定な物質ならばよい。具体的には、カーボ
ン、ＢＮ、アルミナ、ジルコニア等のセラミックやタン
タル、モリブデン、白金等の高融点金属を用いることが
できる。
わせで形成するか、２つの円筒状シールドの材質、厚さ
などを適宜選択することによっても形成可能である。シ
ールドにより温度勾配を形成するときには、シールドの
みを移動して、単結晶を育成することも可能である。ま
た、シールドの材質は輻射熱を遮ることができ、不透明
で高温まで安定な物質ならばよい。具体的には、カーボ
ン、ＢＮ、アルミナ、ジルコニア等のセラミックやタン
タル、モリブデン、白金等の高融点金属を用いることが
できる。
（作用）
第１図は、本発明の１具体例である縦型ブリッジマン装
置の概念図である。この装置は、高温部ヒータ４と低温
部ヒータ５を有する育成炉の中心に、原料を収容する気
密容器１を上軸８により昇降可能に配置し、該気密容器
１と育成炉の間に２つの円筒状シールド６を上下に設け
たものである。
置の概念図である。この装置は、高温部ヒータ４と低温
部ヒータ５を有する育成炉の中心に、原料を収容する気
密容器１を上軸８により昇降可能に配置し、該気密容器
１と育成炉の間に２つの円筒状シールド６を上下に設け
たものである。
化合物半導体の多くは解離圧が高く、原料融液２の組成
がずれ易いので、気密容器Ｉを用いて真空封入する。該
気密容器Ｉを高温部ヒータ４で加熱して原料融液２を形
成する。その後、高温部ヒータ４を原料の融点か、それ
よりやや高温になるように設定し、低温部ヒータ５を原
料の融点よりやや低温に設定することにより、育成炉に
所定の温度勾配を設ける。次いで、気密容器１をゆっく
りと一定速度で下降させ、原料融液２の下端より結晶化
させる。その際、固液界面では凝固熱が発生し、結晶３
及び原料融液２から気密容器１を伝わって放散される。
がずれ易いので、気密容器Ｉを用いて真空封入する。該
気密容器Ｉを高温部ヒータ４で加熱して原料融液２を形
成する。その後、高温部ヒータ４を原料の融点か、それ
よりやや高温になるように設定し、低温部ヒータ５を原
料の融点よりやや低温に設定することにより、育成炉に
所定の温度勾配を設ける。次いで、気密容器１をゆっく
りと一定速度で下降させ、原料融液２の下端より結晶化
させる。その際、固液界面では凝固熱が発生し、結晶３
及び原料融液２から気密容器１を伝わって放散される。
従来の装置で熱伝導率の低い物質を結晶化するときには
、発生する凝固熱を十分に拡散することができないので
、固液界面の中心部の温度が周辺部より高くなり、固液
界面の形状は融液に向かって凹となる。
、発生する凝固熱を十分に拡散することができないので
、固液界面の中心部の温度が周辺部より高くなり、固液
界面の形状は融液に向かって凹となる。
第１図の装置では、上下の円筒状シールドによりヒータ
からの熱輻射が緩和される一方、シールドの間隙では結
晶の固液界面を中心に熱輻射を直接局所的に受けるため
、その部分の容器の外周部温度が上昇し、固液界面の形
状を融液に向かって凸を維持することができる。
からの熱輻射が緩和される一方、シールドの間隙では結
晶の固液界面を中心に熱輻射を直接局所的に受けるため
、その部分の容器の外周部温度が上昇し、固液界面の形
状を融液に向かって凸を維持することができる。
なお、縦型ブリッジマン装置について説明したが、横型
ブリッジマン装置についても同様にシールドを設けて多
結晶化を防止することができる。
ブリッジマン装置についても同様にシールドを設けて多
結晶化を防止することができる。
（実施例）
第１図の装置を用いてＣｄＴｅ単結晶を育成した。
アンプルは、石英製で内径２０ｍｍ、長さ１２０ｖｍの
円筒形、下端を頂角６０°の円錐形としたものを用いた
。シールドは、カーボン製で内径２６叩、厚さ３ｍの円
筒形であり、上下のシールドの間隙の幅を１０ｍｍに保
持した。まず、上記のアンプルには、ＣｄＴｅ多結晶４
００ｇを真空封入した。このアンプルを育成炉の高温部
にセ、トシ、高温部及び低温部のヒータをともに約１１
２０°Ｃに加熱して原料を融解した。（なお、ＣｄＴｅ
の融点はｌ０９２°Ｃである。）次いで、高温部ヒータ
を１１００°Ｃに、低湿部ヒータを１０８０℃に設定し
、石英アンプルを下降速度１ｍ／ｈｒで徐々に移動して
結晶成長を行った。全体を凝固させた後、冷却速度２°
Ｃ／ｌｆｆ１１１で常温まで冷却した。アンプルから取
り出した結晶は全量単結晶であった。
円筒形、下端を頂角６０°の円錐形としたものを用いた
。シールドは、カーボン製で内径２６叩、厚さ３ｍの円
筒形であり、上下のシールドの間隙の幅を１０ｍｍに保
持した。まず、上記のアンプルには、ＣｄＴｅ多結晶４
００ｇを真空封入した。このアンプルを育成炉の高温部
にセ、トシ、高温部及び低温部のヒータをともに約１１
２０°Ｃに加熱して原料を融解した。（なお、ＣｄＴｅ
の融点はｌ０９２°Ｃである。）次いで、高温部ヒータ
を１１００°Ｃに、低湿部ヒータを１０８０℃に設定し
、石英アンプルを下降速度１ｍ／ｈｒで徐々に移動して
結晶成長を行った。全体を凝固させた後、冷却速度２°
Ｃ／ｌｆｆ１１１で常温まで冷却した。アンプルから取
り出した結晶は全量単結晶であった。
上記の結晶成長における固液界面の形状を確認するため
に、Ｚｎを添加して同様の実験を行った。即ち、Ｚｎの
ＣｄＴｅ中への偏析係数が約１．３であるため、結晶成
長にともない融液中のＺｎ濃度は低下する。そこで、育
成した結晶の水平断面におけるＺｎａｎ分度を詳細に分
析することにより、結晶成長中の結晶成長面即ち固液界
面の形状を知ることができるからである。原料としてＣ
ｄＴｅ多結晶４００ｇにＺｎＴｅ１２ｇを添加して上記
と同一の条件で結晶成長を行った。得られた結晶の断面
におけるＺｎの濃度分布をＩ ＣＰ （ｌｎｄｕｃｔｉ
ｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）法により分
析した。その結果、固液界面の形状は結晶全長に渡って
約１〜３ＩＩＩＩ１１で融液側に凸になっていることが
確認された。
に、Ｚｎを添加して同様の実験を行った。即ち、Ｚｎの
ＣｄＴｅ中への偏析係数が約１．３であるため、結晶成
長にともない融液中のＺｎ濃度は低下する。そこで、育
成した結晶の水平断面におけるＺｎａｎ分度を詳細に分
析することにより、結晶成長中の結晶成長面即ち固液界
面の形状を知ることができるからである。原料としてＣ
ｄＴｅ多結晶４００ｇにＺｎＴｅ１２ｇを添加して上記
と同一の条件で結晶成長を行った。得られた結晶の断面
におけるＺｎの濃度分布をＩ ＣＰ （ｌｎｄｕｃｔｉ
ｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）法により分
析した。その結果、固液界面の形状は結晶全長に渡って
約１〜３ＩＩＩＩ１１で融液側に凸になっていることが
確認された。
（発明の効果）
本発明は、上記溝成を採用することにより、熱伝導率の
低いＣｄＴｅ等の化合物半導体についても、確実に単結
晶化することができ、結晶性の良好な単結晶を歩留まり
良く育成することを可能にした。
低いＣｄＴｅ等の化合物半導体についても、確実に単結
晶化することができ、結晶性の良好な単結晶を歩留まり
良く育成することを可能にした。
第１図は本発明の１具体例である縦型ブリ・ソジマン装
置の概念図である。 代理人（計理士） 平布１１ 子
置の概念図である。 代理人（計理士） 平布１１ 子
Claims (1)
- 育成炉の中心に、半導体原料を封入する気密容器を配
置した、ブリッジマン法による単結晶の育成装置におい
て、上記容器と育成炉との間に２つの円筒状シールドを
上下に設け、該シールドの間隙に単結晶の固液界面を位
置するように配置したことを特徴とする単結晶の育成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9335988A JP2612897B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 単結晶の育成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9335988A JP2612897B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 単結晶の育成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264989A true JPH01264989A (ja) | 1989-10-23 |
| JP2612897B2 JP2612897B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=14080088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9335988A Expired - Fee Related JP2612897B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 単結晶の育成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612897B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0524964A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-02-02 | Kobe Steel Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JP2007217199A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Daiichi Kiden:Kk | 単結晶の製造方法および単結晶製造装置 |
-
1988
- 1988-04-18 JP JP9335988A patent/JP2612897B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0524964A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-02-02 | Kobe Steel Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JP2007217199A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Daiichi Kiden:Kk | 単結晶の製造方法および単結晶製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2612897B2 (ja) | 1997-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |