JPH03126693A - 2―6族化合物半導体結晶の製造方法 - Google Patents
2―6族化合物半導体結晶の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
導体結晶の育成技術に関し、特に蒸気圧制御機構を有す
る結晶成長装置によりCdTe系単結晶を製造する場合
に利用して効果のある技術に関する。
の製造方法の一つに横型ボート法がある。
ッジマン法を適用した結晶成長装置の構成例を示す。
気圧制御用の元素3および対流防止板4が真空封入され
た石英反応管5が挿入され、炉芯管lの外側には分割ヒ
ータ6が配置され、このヒータ6によって炉芯管1内に
軸方向に沿って3つの均熱帯T、、T、、T、が形成さ
れるように構成されている。石英反応管5は当初原料を
装填したボート2が高温度均熱帯T、に位置し、蒸気圧
制御用の元素3が低温度均熱帯T3に位置するように配
置される。さらに上記2つの温度均熱帯TとT3との間
に、これらの温度の中間の温度に維持される中間温度均
熱帯T2が設けられている。
も少し高い温度に、また低温度均熱帯T3は反応管5内
が元素3の蒸気圧によって所望の圧力となるように温度
が制御される。この状態で、先ずボート2内の原料を溶
融させてから、ボート2が高温度均熱帯T、から中間温
度均熱帯T、に向かうようにヒータ6を左方へ移動もし
くは石英反応管5を右方へ移動させることにより、ボー
ト2内の原料の固液界面を相対的に移動させ、右端から
左端に向かって結晶を成長させるものである。
装置において、例えばCdTe結晶を製造する場合、蒸
気圧制御用のCdが位置する低温度均熱帯T3の温度は
、結晶成長終了まで同一の温度になるように制御する。
御されたCd蒸気圧と平衡に達するのに十分な時間、融
液を保持し融液組成を定め、結晶成長を開始する。
結晶の成長に従ってボートを低温側へ移動するため、C
dTe結晶と平衡するCd蒸気圧は温度の降下とともに
減少するが、Cd蒸気圧は結晶成長終了まで同一に保た
れるので結晶の組成が変化してしまう。
伝導型の制御が組成比あるいは不純物の添加により可能
な物質である。また、組成が化学量論的な組成から太き
くずれると析出物が形成され易いという性質を有する。
晶インゴット内で混在したり、析出物が多いという問題
点があった。
等で知られる従来の一般的な熱処理方法は、結晶を一旦
室温まで冷却し、容器から取り出した後、ウェーハに加
工したり、熱処理用の容器に詰め替える等の工程が必要
となる。さらに、析出物の低減に着目すると、大型の析
出物が生成された状態で結晶を室温まで冷却した場合、
この結晶から切り出したウェーハのエッチビットを観察
すると、大型の析出物を核として、エッチビットが集ま
ったクラスターが認められる。この結晶のウェーハ及び
結晶自身を熱処理しても、析出物の大きさは低減できる
が、エッチビットのクラスターを消失させることはでき
ないことが分かった。
もので、その目的とするところは、■−■族化合物半導
体結晶を育成する際に、伝導型の均一性を向上させると
ともに、結晶中に発生する析出物を低減させることがで
きるような結晶育成技術を提供することにある。
、結晶の伝導型は、CdあるいはZnの蒸気圧を制御す
ることにより制御し得る。例えばCdTeの場合、de
Nobel (Philips Res、Rep
ts、14 (1959)472)によるCdTeの温
度とCd蒸気圧(Pcd)の関係図(第1図)を参考に
すると、化学量論的な組成のCdTeと平衡に達するC
d蒸気圧(Pcd’)は、温度によって一義的に定まり
、この圧力より高いCd蒸気圧(Pad’)で平衡に達
するように熱処理するとN型に、逆に低いCd蒸気圧(
Pcdp)で同様に行なえばP型と成り得る(Pcd’
>Pcd”>Pcd’)、ただし、この場合、Cd蒸気
圧を一定としても結晶内の温度均一性が問題となる。よ
って、伝導型を均一にするためには、反応容器内Cd蒸
気圧は結晶内の温度のばらつきを考慮した上で、Pcd
’より十分偏差を持った圧力でなければならない。
d’からの偏差には上限がある。K、 Zanio (
SEMICONDUCTOR3AND SEMIME
TALS 13 (1978)6)の状態図(第2図
)を参考にすると、Te過剰側におけるCdTe固相は
、1O92〜900℃の範囲で2 X 10”cm ’
、450℃(Teの融点)では2×10″’cm”の濃
度のTeを溶解できる。
から求まるTeの溶解濃度より過剰なTeを有するCd
Te組成になる場合には、Teの析出物を形成する。高
温の場合、溶解濃度は低温の場合に比べて多くなるが、
冷却過程において低温の場合の、溶解濃度より多くなっ
た時点から析出が始まる。このことは、高温での状態を
維持するように冷却すれば防げるが、CdTe結晶の熱
容量は大きく、急冷ができないこと、また少量のCdT
e結晶の場合、急冷できても生産能力が乏しいあるいは
結晶性が悪くなることから実現できない。よってP型結
晶を得る場合の原料融液組成のTe過剰量は、2 X
10 ’cm−’以下、望ましくはlXl0’“c+N
”以下にする。n型結晶を得る場合も同様の考え方から
Cd過剰量は5 X 101cm−’以下、望ましくは
10″cm”台にする。
なファクタになるのは、固相中への原子の拡散速度であ
る。拡散は、時間の1/2乗に比例し、熱処理温度には
指数関数的に比例する。よって、高温で熱処理する方が
生産性を考慮した上で望ましい。ただし、あまり高温に
すると熱的に不経済であり、かつCd蒸気圧を高くしな
ければならないという不具合がある。
50℃の温度範囲である。950℃の場合、Cd蒸気圧
は、P型の場合0.3〜0.5atm、N型の場合0.
6+−1atmの範囲を用い、1050℃の場合には、
P型で2〜2.5at+n、N型で約3 atmを目安
とする。950℃以下の温度であっても、長時間かけれ
ば同様の効果が得られる。
導体単結晶を育成するにあたり、結晶育成終7 子役に、そのまま結晶成長装置内にて育成結晶を、その
結晶の構成元素の蒸気圧を印加しつつ融点よりも低い温
度で熱処理した後、室温まで徐冷することを提案するも
のである。
前に過剰量に相当するCd蒸気圧で熱処理するので、C
dTe結晶の組成を制御でき、その結果、伝導型が均一
でかつ゛析出物のない、あるいは析出物の少ない結晶を
得ることができる。
用い、CdTe多結晶1940gに対してZnTeを5
2g添加した原料をボート2に入れて石英反応管5内に
設置し、石英反応管5の他端に180gのCdを入れて
ヒータ6の高温度均熱帯を1105℃、中間均熱帯を9
90℃、低温度均熱帯を756℃の温度に制御して石英
反応管5内のCd蒸気圧を0,8atmとして結晶を成
長させた。結晶成長速度は、1〜3則/時とし、成8 長終子役6mm/時の速度で中間温度帯内に移動させ、
Cd圧0.8atmとし、60時間熱処理した後、2℃
/minの速度で炉冷した。その結果、結晶全域でP型
となりかつ析出物の大きさが1μm以下のCdTe結晶
が得られた。
てZnTeを47g添加し、高温度均熱帯1105℃、
中間温度均熱帯990℃、低温度均熱帯756℃の温度
条件のもとで、結晶を成長させ、熱処理せずに炉冷した
。この場合、10μm程度の析出物が多数発生した。ま
た結晶中にはP型とN型が混在していた。
の存在するCdZnTeウェーハを温度1000℃、C
d蒸気圧1,4atmの雰囲気下で20時間熱処理した
。その結果、析出物は5μm程度のものが消失し、15
μmのものは、7〜8μm程度に大きさが半減した。し
かしながら、Na k a g a w aエッチャン
トでエッチビットを観察したところ、エッチビットのク
ラスターは、熱処理前と同様に存在した。また、結晶中
にはP型とN型が混在していた。
晶育成に限定されず、徐冷法や温度勾配法はもちろんL
EC法により結晶を育成する場合にも適用できる。また
、結晶はCdTe系に限定されずn−vt族化合物半導
体結晶の製造に広く利用できる。
体結晶を育成するにあたり、融点近傍における結晶育成
終了後に、そのまま結晶成長装置内にて育成結晶を、そ
の結晶の構成元素の蒸気圧を印加しつつ融点よりも低い
温度で熱処理した後、室温まで徐冷するようにしたので
、過剰量に相当するCd蒸気圧で熱処理するためCdT
e結晶の組成を制御でき、その結果、伝導型が均一でか
つ析出物のない、あるいは析出物の少ない結晶を得るこ
とができるという効果がある。
示す状態図、 第2図は、CdTeに関する温度と組成との関係を示す
状態図、 第3図は本発明方法が適用される結晶成長装置の一例と
しての三温度帯水平ブリッジマン法を用いる結晶成長装
置を示す断面正面図である。 ■・・・・炉芯管、2・・・・ボート、4・・・・対流
防止板、5・・・・石英反応管、6・・・・ヒータ。 (LLIbO)ρコd cつ。) 寥唯り 手続補正書 (自発) 1゜ 事件の表示 平成1年特許願第263646号 2゜ 発明の名称 II−VI族化合物半導体結晶の製造方法3゜ 補正をする者 事件との関係
Claims (3)
- (1)II−VI族化合物半導体単結晶を育成するにあたり
、結晶育成終了後に、そのまま結晶成長装置内にて育成
結晶を、その結晶の構成元素の蒸気圧を印加しつつ融点
よりも低い温度で熱処理した後、室温まで徐冷するよう
にしたことを特徴とするII−VI族化合物半導体結晶の製
造方法。 - (2)上記結晶がCdTe系結晶である場合において、
上記熱処理温度を950℃〜1050℃としたことを特
徴とする請求項1記載のII−VI族化合物半導体結晶の製
造方法。 - (3)上記結晶成長装置として三温度帯水平ブリッジマ
ン法を適用した装置を用いた低温度均熱帯の温度調整で
構成元素の蒸気圧を制御するとともに、結晶成長終了後
、育成結晶を温度均熱帯にて熱処理するようにしたこと
を特徴とする請求項1または2記載のII−VI族化合物半
導体結晶の製造方法。
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JP1263646A JP2832241B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ▲ii▼―▲vi▼族化合物半導体結晶の製造方法 |
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-
1989
- 1989-10-09 JP JP1263646A patent/JP2832241B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US10557215B2 (en) | 2015-07-03 | 2020-02-11 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | CdTe-based compound single crystal and method for producing the same |
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JP2832241B2 (ja) | 1998-12-09 |
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