JPH03247582A - 化合物半導体結晶の製造装置 - Google Patents

化合物半導体結晶の製造装置

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JPH03247582A
JPH03247582A JP4445290A JP4445290A JPH03247582A JP H03247582 A JPH03247582 A JP H03247582A JP 4445290 A JP4445290 A JP 4445290A JP 4445290 A JP4445290 A JP 4445290A JP H03247582 A JPH03247582 A JP H03247582A
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Takashi Araki
高志 荒木
Masami Tatsumi
雅美 龍見
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、縦型′温度勾配炉の中に原料融液を収容する
るつぼを配置し、下方より徐冷固化して単結晶を成長さ
せる化合物半導体単結晶の製造装置に関する。
(従来の技術) 従来、縦型温度勾配炉の中に原料融液を収容するるつぼ
を配置し、下方より徐冷固化して単結晶を成長させる化
合物半導体単結晶の製造装置としては、 ■石英アンプル内にるつぼを収容して、これを密閉封止
するもの(特開昭63−310787号公報)、■成長
容器内にるつぼを収容して、開口に栓をして密閉するも
の(J、Crystal Growth 74(198
6)491〜506)、 などが知られている。
製造装置■は、蒸気圧の高い物質を含む化合物半導体単
結晶を成長させるときに、石英アンプルが破壊される虞
れがある。また、石英アンプルの封止や成長結晶の取り
出しのための石英アンプルの破壊という煩雑な作業を必
要とし、かつ、成長毎に石英アンプルを更新する費用負
担もあって、生産コストが高いものになる。
また、製造装置■は、成長容器を栓により完全に密閉す
ることは不可能であり、容器内の蒸気が栓の隙間から逃
げるため、組成をコントo−ルスることが難しく、スト
イキオメトリツクな結晶を歩留まり良く製造することは
困難であった。
これらの問題を解決するために、本発明者らは、先に特
願平1−25990号出願の中で、密閉性に優れ、繰り
返し使用可能な成長容器を備えた製造装置を提案した。
第4図はこの装置の断面図である。るっぽ1を内蔵する
サセプタ2を下軸3の上端に取り付け、該サセプタ2の
上端の周囲に液体封止剤4を収容する受け皿5を設け、
該サセプタ2の上部を覆うキャップ6の下端を該液体封
止剤4に浸漬させて密閉型の成長室を形成し、るつぼl
の周囲に配置したヒータ7で原料融液8を加熱して上下
方向に温度勾配を設け、るつぼ1の底部の種結晶9から
単結晶10を成長させるものである。
(発明が解決しようとする課題) 上記の液体封止剤を使用する製造装置は、上記の利点を
有するものの、るつぼを内蔵するサセプタ上端の広い開
口部分に液体封止側受け皿を設けるため、その直径が大
きくなり、必然的に温度勾配炉の直径も大きくせざるを
得ない。このように、大きな直径の温度勾配炉は、温度
の制御性が悪くなり、良質の単結晶を得ることが困難に
る。また、受け皿がるつぼ上方の高温部にあるため、液
体封止剤の蒸気圧も高くなり、例えば、液体封止剤とし
て酸化硼素を用いてII−Vl族化合物半導体単結晶を
成長させるときには、硼素が蒸発して汚染の原因となっ
た。
他方、高解離圧成分を含有する単結晶を成長させるとき
に、成長室内に該成分の蒸気を満たし、その蒸気圧によ
り該成分の抜けを防止して完全なストイキオメトリツク
な結晶を製造することは、上記の特開昭63−3107
87号公報に記載されているが、この装置は上記の密封
石英アンプルの欠点を有している。
そこで、本発明は、上記の問題を解消し、密閉性に優れ
、繰り返し使用可能な成長室を用い、かつ、縦型温度勾
配炉の制御性を高め、液体封止剤蒸気による汚染を防止
し、必要に応じて、成長室内に高蒸気圧成分の蒸気を満
たして該成分の抜けを防止することのできる化合物半導
体結晶の製造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、(I)縦型温度勾配炉の中に原料融液を収容
するるつぼを配置し、下方より徐冷固化して単結晶を成
長させる化合物半導体単結晶の製造装置において、上記
るつぼを支持するサセプタを下軸の上端に取り付け、該
サセプタの下部周囲に液体封止剤を収容する受け皿を設
け、上記るつぼを覆うキャップの下端を該液体封止剤に
浸漬させて密閉型の成長室を形成したことを特徴とする
化合物半導体結晶の製造装置、(2)上記サセプタの下
方に高解離圧物質を置く空間を確保し、該空間の温度を
検出する手段を付設し、かつ、該検出温度に応じて該空
間温度を制御する手段を設けることにより、密閉型成長
室内を該高解離圧物質の蒸気で所定圧力に保持すること
を可能にしたことを特徴とする上記(1)記載の化合物
半導体結晶の製造装置、及び、(3)縦型温度勾配炉の
中に原料融液を収容するるつぼを配置し、下方より徐冷
固化して単結晶を成長させる化合物半導体単結晶の製造
装置において、上記るつぼを内蔵するサセプタを下軸の
上端に取り付け、該サセプタの上端の周囲に液体封止剤
を収容する受け皿を設け、該サセプタの上部を覆うキャ
ップの下端を該液体封止剤に浸漬させて密閉型の成長室
を形成し、該サセプタの下方に高解離圧物質を置く空間
を確保し、該空間の温度を検出する手段を付設し、かつ
、該検出温度に応じて該空間温度を制御する手段を設け
ることにより、密閉型成長室内を該高解離圧物質の蒸気
で所定圧力に保持することを可能にしたことを特徴とす
る化合物半導体結晶の製造装置である。
なお、サセプタは、pBNコートカーボン、モリブデン
等により作成することができ、キャップは、pBNコー
トカーボン、pBN等により作成することができる。ま
た、液体封止剤としては、酸化硼素や原料融液自体を用
いることも可能である。
(作用) 第1図〜第3図は、本発明の具体例を示した断面図であ
る。第1図及び第2図の装置は、成長室のシール部をる
つぼの下方に設けたものであり、第2図及び第3図の装
置は、高解離圧物質を収容する空間を成長室の下部に設
けたものである。
第1図の装置は、るつぼ1を支持するサセプタ2を下軸
3の上端に取り付け、該サセプタ2の下部周囲に液体封
止剤4を収容する受け皿5を設け、るっぽ1を覆うキャ
ップ6の下端を該液体封止剤4に浸漬させて密閉型の成
長室を形成するもので、るっぽ1の周囲に配置したヒー
タ7で縦方向に温度勾配を設け、るつぼ1内の原料融液
8に所定の温度分布を形成し、るつぼ1底部に置いた種
結晶9から単結晶10を成長させる。成長後、上軸】1
を上昇させることにより、キヤ・ツブ6の下端を液体封
止剤4から引き上げて成長室の密閉を解き、単結晶10
を取り出す。
このように、成長室を形成する液体封止剤の受け皿をる
つぼ下方に設けたので、縦型温度勾配炉の直径を小さく
することができ、該温度勾配炉の制御性を高めることが
できた。また、比較的低温部に受け皿を設けたので、液
体封止剤の蒸気圧を低く抑えることができ、該蒸気に起
因する汚染を防止することができるようになった。
第2図は、第1図の装置を改良したものであり、改良点
のみ説明すると、サセプタ2下部に高解離圧物質12を
収容するための空間を設け、下軸3の先端近くに熱電対
13を配置して該空間の温度を測定し、測定信号をヒー
タ制御回路14及び成長室内圧力制御回路15に送り、
ヒータ7の温度を制御して成長室内の高解離圧成分の蒸
気圧を調節するものである。
このように、成長室の低温部に高解離圧物質を置いて該
物質の加熱温度を制御することができるので、成長室内
の高解離圧成分蒸気の圧力を確実に制御することができ
、該成分の抜けを防止することができ、ストイキオメト
リツクの単結晶を得ることができるようになった。
第3図は、第2図の装置の変形であり、るつぼ1を内蔵
するサセプタ2を下軸3の上端に取り付け、該サセプタ
2の上端の周囲に液体封止剤4を収容する受け皿5を設
け、該サセプタ2の上部を覆うキャップ6の下端を該液
体封止剤4に浸漬させて密閉型の成長室を形成し、該サ
セプタ2の下方に高解離圧物質12を置く空間を確保し
、該空間の温度を検出するための熱電対13を下軸3の
先端近くに配置して該空間の温度を測定し、測定信号を
ヒータ制御回路14及び成長室内圧力制御回路15に送
り、ヒータ7の温度を制御して成長室内の高解離圧成分
の蒸気圧を調節するものである。
この装置は、液体封止剤4をるっぽ1の上方に設ける欠
点を有するものの、密閉成長室内の高解離圧成分蒸気の
圧力制御については、第2図の装置と同様の作用効果が
あり、高解離圧成分の抜けのないストイキオメトリツク
の単結晶を得ることができる。
(実施例1) 第1図の装置を用いてCdTe単結晶の成長を行った。
直径36n+mのpBN製るつぼに400gのCdTe
多結晶を入れ、pBNコートカーボンのサセプタとキャ
ップを用い、受け皿にはB、03を収容して密閉成長室
を形成し、口径60mmの温度勾配炉を用いて結晶成長
させた。得られたCdTe単結晶は、石英アンプルを用
いる従来装置で成長させたものと同様に優れた結晶性を
有していた。
第4図の装置で、上記の装置と同様に直径36m+mの
るつぼを使用するためには、口径84111の炉が必要
になり、ヒータの出力も大幅に高める必要があり、かつ
、ヒータとるつぼとの間隔が広がるので、るつぼ内の温
度制御の精度も低下することを避けることはできない。
(実施例2) 第3図の装置を用いてCdTe単結晶を成長させた。
直径36mmのpBN製るつぼにCdTe多結晶原料4
00gを入れ、サセプタ下部の空間にCdを10gを置
き、受け皿にB、03を入れて、まず、炉内及び成長室
内を真空排気し、ヒータでB、03を溶融してキャップ
の下端を溶融B、0.に浸漬させて成長室を密閉した。
次に、るつぼ底部の種結晶を溶融しないように低温に保
持し、かつ、サセプタ下部のCdの加熱温度を調節して
、成長室内のCd蒸気圧を一定に保持するようにフィー
ドバックをかけ、原料を溶融してるつぼ内に温度勾配を
形成して、下軸を徐々に降ろして結晶成長を行った。
このような実験を繰り返したが、得られたCdTe単結
晶の電気特性は再現性が良く、キャワア濃度が< 10
1sct*−’で、比抵抗が>10’Qctxのp型半
導体を得ることができた。また、これらの特性は、半径
方向及び成長軸方向に均一であった。
(発明の効果) 本発明は、上記の構成を採用することによって、密閉性
に優れ、繰り返し使用可能な成長室を用いることができ
、かつ、口径の比較的小さな縦型温度勾配炉を使用する
ことができるので制御性を高めることができ、装置のコ
ストを大幅に低下させるとともに、高解離圧成分の抜け
もなく、液体封止剤蒸気による汚染もない、高品質の化
合物半導体結晶の製造を可能にした。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は、本発明の具体例である化合物半導体
結晶製造装置の断面図であり、第4図は本発明者らが先
に提案した装置の断面図である。 第2図 !3彊電対

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)縦型温度勾配炉の中に原料融液を収容するるつぼ
    を配置し、下方より徐冷固化して単結晶を成長させる化
    合物半導体単結晶の製造装置において、上記るつぼを支
    持するサセプタを下軸の上端に取り付け、該サセプタの
    下部周囲に液体封止剤を収容する受け皿を設け、上記る
    つぼを覆うキャップの下端を該液体封止剤に浸漬させて
    密閉型の成長室を形成したことを特徴とする化合物半導
    体結晶の製造装置。
  2. (2)上記サセプタの下方に高解離正物質を置く空間を
    確保し、該空間の温度を検出する手段を付設し、かつ、
    該検出温度に応じて該空間温度を制御する手段を設ける
    ことにより、密閉型成長室内を該揮発性物質の蒸気で所
    定圧力に保持することを可能にしたことを特徴とする請
    求項(1)記載の化合物半導体結晶の製造装置。
  3. (3)縦型温度勾配炉の中に原料融液を収容するるつぼ
    を配置し、下方より徐冷固化して単結晶を成長させる化
    合物半導体単結晶の製造装置において、上記るつぼを内
    蔵するサセプタを下軸の上端に取り付け、該サセプタの
    上端の周囲に液体封止剤を収容する受け皿を設け、該サ
    セプタの上部を覆うキャップの下端を該液体封止剤に浸
    漬させて密閉型の成長室を形成し、該サセプタの下方に
    高解離圧物質を置く空間を確保し、該空間の温度を検出
    する手段を付設し、かつ、該検出温度に応じて該空間温
    度を制御する手段を設けることにより、密閉型成長室内
    を該高解離圧物質の蒸気で所定圧力に保持することを可
    能にしたことを特徴とする化合物半導体結晶の製造装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995033873A1 (fr) * 1994-06-02 1995-12-14 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Procede et dispositif de production d'un monocristal macle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995033873A1 (fr) * 1994-06-02 1995-12-14 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Procede et dispositif de production d'un monocristal macle
DE19580737C2 (de) * 1994-06-02 2002-02-21 Kobe Steel Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungs-Einkristallen

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