JPH0341440B2 - - Google Patents
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- JPH0341440B2 JPH0341440B2 JP29740585A JP29740585A JPH0341440B2 JP H0341440 B2 JPH0341440 B2 JP H0341440B2 JP 29740585 A JP29740585 A JP 29740585A JP 29740585 A JP29740585 A JP 29740585A JP H0341440 B2 JPH0341440 B2 JP H0341440B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は、昇華法（昇華再結晶法）またはハロ
ゲン輸送法を用いた−族化合物（ZnS，
ZnSe，ZnTe，CdS，…）のバルク単結晶成長方
法に関するものである。
ゲン輸送法を用いた−族化合物（ZnS，
ZnSe，ZnTe，CdS，…）のバルク単結晶成長方
法に関するものである。
＜従来技術とその問題点＞
ZnS，ZnSe等のバルク単結晶は、従来より、
高圧溶融法、昇華法、ハロゲン輸送法の１つであ
る沃素輸送法等を用いることにより結晶成長され
ている。高圧溶融法で得られたZnS結晶は、成長
温度（約1800℃）よりも低い温度（約1040℃）の
結晶構造の相転位点があるため、積層欠陥を高濃
度に含み、半導体デバイス製作用あるいは半導体
結晶成長基板用の結晶材料として使用する上で大
きな難点を有していた。一方昇華法や沃素輸送法
は相転位点以下の温度で成長を行なうため高濃度
の積層欠陥は避けられるが、第３図に示すような
従来用いられてきた製造装置においては、例えば
石英製結晶成長容器（アンプル）１内の底に貯留
されているZnS原料２が種結晶保持管５内の種結
晶押棒６の先端に位置するZnS種結晶３を核とし
て結晶成長し、ZnSバルク成長結晶４となる。し
かしながら、このような方法では自然傾斜による
温度匂配（図中に直線７で示す）中に載置された
アンプル１の器壁上あるいは種結晶３上にそのま
ま成長させるため、成長後のバルク結晶４は、成
長初期に存在する乱れた（結晶性の低い）状態を
そのまま引き継いだ形態となり、多くの場合双晶
やボイド等を含んでおり、さらに上記温度分布の
ため、成長につれて成長条件が徐々に変化するの
で均質な十分に径大の単結晶を得ることはできな
かつた。即ち、成長に従つて結晶成長部と原料部
の温度が夫々変化しながら、双方の温度差も漸減
することにより成長が自然に停止してしまい、得
られるバルク結晶４としては形状、寸法ともに限
界があつた。そのため、実用上最低限必要とされ
る１cm3以上の単結晶を再現性良く得ることさえ困
難であり、しかも、均質な高品質結晶は到底得ら
れなかつた。これらの問題点は材料が上記ZnSの
場合に限らず、多くの−族化合物の場合に現
出する。
高圧溶融法、昇華法、ハロゲン輸送法の１つであ
る沃素輸送法等を用いることにより結晶成長され
ている。高圧溶融法で得られたZnS結晶は、成長
温度（約1800℃）よりも低い温度（約1040℃）の
結晶構造の相転位点があるため、積層欠陥を高濃
度に含み、半導体デバイス製作用あるいは半導体
結晶成長基板用の結晶材料として使用する上で大
きな難点を有していた。一方昇華法や沃素輸送法
は相転位点以下の温度で成長を行なうため高濃度
の積層欠陥は避けられるが、第３図に示すような
従来用いられてきた製造装置においては、例えば
石英製結晶成長容器（アンプル）１内の底に貯留
されているZnS原料２が種結晶保持管５内の種結
晶押棒６の先端に位置するZnS種結晶３を核とし
て結晶成長し、ZnSバルク成長結晶４となる。し
かしながら、このような方法では自然傾斜による
温度匂配（図中に直線７で示す）中に載置された
アンプル１の器壁上あるいは種結晶３上にそのま
ま成長させるため、成長後のバルク結晶４は、成
長初期に存在する乱れた（結晶性の低い）状態を
そのまま引き継いだ形態となり、多くの場合双晶
やボイド等を含んでおり、さらに上記温度分布の
ため、成長につれて成長条件が徐々に変化するの
で均質な十分に径大の単結晶を得ることはできな
かつた。即ち、成長に従つて結晶成長部と原料部
の温度が夫々変化しながら、双方の温度差も漸減
することにより成長が自然に停止してしまい、得
られるバルク結晶４としては形状、寸法ともに限
界があつた。そのため、実用上最低限必要とされ
る１cm3以上の単結晶を再現性良く得ることさえ困
難であり、しかも、均質な高品質結晶は到底得ら
れなかつた。これらの問題点は材料が上記ZnSの
場合に限らず、多くの−族化合物の場合に現
出する。
＜発明の目的＞
本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、アン
プル中のZnS，ZnSe等−族化合物半導体の
昇華法およびハロゲン輸送法による成長に際して
一定温度領域中で定常的に結晶成長させることに
より均質な高品質単結晶を得ることのできるバル
ク結晶成長方法を提供することを目的とするもの
である。
プル中のZnS，ZnSe等−族化合物半導体の
昇華法およびハロゲン輸送法による成長に際して
一定温度領域中で定常的に結晶成長させることに
より均質な高品質単結晶を得ることのできるバル
ク結晶成長方法を提供することを目的とするもの
である。
＜発明の概要＞
本発明の結晶成長方法は、種結晶（自然核発生
による種結晶を含む）から伸長する結晶がバルク
として太る以前にネツクを形成することにより結
晶粒の選択が行なわれる種空間（若しくは自然核
発生の場合ヒートシンク空間）、選択された結晶
粒が一定の条件（温度、過飽和度）下で定常に成
長する成長空間及び成長中に一定の原料蒸気を供
給し得る原料空間を３ゾーンの温度分布により
夫々独立に制御することによつて高品質かつ高生
産性を付加したもので、更に具体的には種結晶
（若しくは種結晶発生用ヒートシンク）での局所
的熱吸収を可能とするアンプル構造を用いて種結
晶部で成長空間と原料空間の両部を独立して加熱
（冷却）することにより、先細りするネツキング
成長を生ぜしめ、その先端（終端）結晶から一定
条件下で定常的に結晶成長が可能となるように温
度分布を設定している。本発明はアンプル状の閉
管構造の系のみでなく、開閉可能な開管系での成
長にも同一原理で適用される。
による種結晶を含む）から伸長する結晶がバルク
として太る以前にネツクを形成することにより結
晶粒の選択が行なわれる種空間（若しくは自然核
発生の場合ヒートシンク空間）、選択された結晶
粒が一定の条件（温度、過飽和度）下で定常に成
長する成長空間及び成長中に一定の原料蒸気を供
給し得る原料空間を３ゾーンの温度分布により
夫々独立に制御することによつて高品質かつ高生
産性を付加したもので、更に具体的には種結晶
（若しくは種結晶発生用ヒートシンク）での局所
的熱吸収を可能とするアンプル構造を用いて種結
晶部で成長空間と原料空間の両部を独立して加熱
（冷却）することにより、先細りするネツキング
成長を生ぜしめ、その先端（終端）結晶から一定
条件下で定常的に結晶成長が可能となるように温
度分布を設定している。本発明はアンプル状の閉
管構造の系のみでなく、開閉可能な開管系での成
長にも同一原理で適用される。
＜実施例＞
ZnSの沃素輸送法による単結晶成長を例にとつ
て本発明の実施例を説明する。
て本発明の実施例を説明する。
実施例(1) 種結晶を用いない（ヒートシンクによ
る自然核発生結晶を利用する）場合 第１図は本発明の１実施例の説明に供する沃素
輸送法を用いた結晶成長装置の構成図である。石
英アンプル８は直径30mmで長さ100mmの中空胴部
とこれより細いネツキング長10mmの中空ネツク部
９より成り、ネツク部９内には上方より石英ヒー
トシンク１０が垂説されている。ヒートシンク１
０は種結晶自然核発生用として用いられ、その先
端には自然核発生により得られる種結晶１１が形
成されている。この種結晶１１はネツク部９の下
方に移行するに従つて漸次径小となり、先端で最
小径となる。この先端に続いて成長結晶１２が得
られる。石英アンプル８の底部には原料１３とし
てZnS材が載置されている。また、石英アンプル
８には上下方向に曲線１４で示す温度分布が付与
されている。図中の温度はT1′＜T2′＜T3′に設定
されており、また種結晶１１に相当する領域の第
１ゾーンZ1と成長結晶１２に相当する領域の第２
ゾーンZ2と原料１３に相当する領域の第３ゾーン
Z3でそれぞれ独立して個別に温度制御が行なわれ
る。第１ゾーンZ1はT1′乃至T2′の温度、第２ゾー
ンZ2はT2′の温度、第３ゾーンZ3はT3′の温度に自
動制御されている。ZnSを原料１３として結晶成
長させる場合、T1′，T2′，T3′の各温度は600〜
1000℃の範囲で適宜選定される。
る自然核発生結晶を利用する）場合 第１図は本発明の１実施例の説明に供する沃素
輸送法を用いた結晶成長装置の構成図である。石
英アンプル８は直径30mmで長さ100mmの中空胴部
とこれより細いネツキング長10mmの中空ネツク部
９より成り、ネツク部９内には上方より石英ヒー
トシンク１０が垂説されている。ヒートシンク１
０は種結晶自然核発生用として用いられ、その先
端には自然核発生により得られる種結晶１１が形
成されている。この種結晶１１はネツク部９の下
方に移行するに従つて漸次径小となり、先端で最
小径となる。この先端に続いて成長結晶１２が得
られる。石英アンプル８の底部には原料１３とし
てZnS材が載置されている。また、石英アンプル
８には上下方向に曲線１４で示す温度分布が付与
されている。図中の温度はT1′＜T2′＜T3′に設定
されており、また種結晶１１に相当する領域の第
１ゾーンZ1と成長結晶１２に相当する領域の第２
ゾーンZ2と原料１３に相当する領域の第３ゾーン
Z3でそれぞれ独立して個別に温度制御が行なわれ
る。第１ゾーンZ1はT1′乃至T2′の温度、第２ゾー
ンZ2はT2′の温度、第３ゾーンZ3はT3′の温度に自
動制御されている。ZnSを原料１３として結晶成
長させる場合、T1′，T2′，T3′の各温度は600〜
1000℃の範囲で適宜選定される。
第３ゾーンZ3で温度T3′により加熱された原料
１３のZnSはハロゲンと反応し分子状になつて上
昇し、石英ヒートシンク１０で冷却され種結晶核
がヒートシンク１０の先端面に発生する。この核
を中心として種結晶１１が成長するが、種結晶１
１の成長部は温度匂配を有し、下方へ移行するに
従つて漸次温度が高くなつている。従つて温度が
高くなる領域ほど自然核発生の確率も小さくな
り、ヒートシンク１０の下端面に得られる種結晶
１１は下方に漸次径小となる先鋭化されたものと
なる。この尖端面よりZnSのバルク結晶１３が沃
素輸送法により成長することとなる。形成される
バルク結晶１３は極めて微小な面積の種結晶１１
面より一定温度T2′のもとで成長するため種結晶
１１の有する格子欠陥や結晶歪等を引き継ぐこと
がなく良好な結晶性を有する結晶となる。また結
晶サイズも大きくすることができ、１cm3以上の結
晶を容易に得ることが可能である。
１３のZnSはハロゲンと反応し分子状になつて上
昇し、石英ヒートシンク１０で冷却され種結晶核
がヒートシンク１０の先端面に発生する。この核
を中心として種結晶１１が成長するが、種結晶１
１の成長部は温度匂配を有し、下方へ移行するに
従つて漸次温度が高くなつている。従つて温度が
高くなる領域ほど自然核発生の確率も小さくな
り、ヒートシンク１０の下端面に得られる種結晶
１１は下方に漸次径小となる先鋭化されたものと
なる。この尖端面よりZnSのバルク結晶１３が沃
素輸送法により成長することとなる。形成される
バルク結晶１３は極めて微小な面積の種結晶１１
面より一定温度T2′のもとで成長するため種結晶
１１の有する格子欠陥や結晶歪等を引き継ぐこと
がなく良好な結晶性を有する結晶となる。また結
晶サイズも大きくすることができ、１cm3以上の結
晶を容易に得ることが可能である。
実施例(2) 種結晶を用いる場合
第２図は本実施例の説明に供する沃素輸送法を
用いた結晶成長装置の構成図である。本実施例に
おいては石英ヒートシンク１０の下端面に予め種
結晶１１を装着し、この種結晶１１を核として種
結晶１１の成長を行なう。種結晶１１を予め装着
する以外は実施例(1)と同じ条件とする。種結晶１
１は実施例(1)と同じ第１ゾーンの温度領域で順次
径小となるように下方へ結晶成長され、下端面は
尖鋭化された微小面積となる。この下端面に上記
実施例(1)と同様に第２ゾーンの温度領域（温度
T2′）でバルク結晶１２を成長させる。結晶成長
用ZnS原料１３はアンプル８の底部で第３ゾーン
の温度領域（温度T3′）に設定されている。
用いた結晶成長装置の構成図である。本実施例に
おいては石英ヒートシンク１０の下端面に予め種
結晶１１を装着し、この種結晶１１を核として種
結晶１１の成長を行なう。種結晶１１を予め装着
する以外は実施例(1)と同じ条件とする。種結晶１
１は実施例(1)と同じ第１ゾーンの温度領域で順次
径小となるように下方へ結晶成長され、下端面は
尖鋭化された微小面積となる。この下端面に上記
実施例(1)と同様に第２ゾーンの温度領域（温度
T2′）でバルク結晶１２を成長させる。結晶成長
用ZnS原料１３はアンプル８の底部で第３ゾーン
の温度領域（温度T3′）に設定されている。
本実施例においても実施例(1)と同様に結晶性の
良好なバルク結晶が得られる。尚、上記各実施例
は、縦型炉を用いた場合のアンプル配置として記
載したが、水平型炉を用いた場合あるいは回転可
能な炉を用いた場合、種結晶と原料の上下（天
地）の関係は任意に選ぶことができる。
良好なバルク結晶が得られる。尚、上記各実施例
は、縦型炉を用いた場合のアンプル配置として記
載したが、水平型炉を用いた場合あるいは回転可
能な炉を用いた場合、種結晶と原料の上下（天
地）の関係は任意に選ぶことができる。
＜発明の効果＞
以上説明したように本発明によれば、種結晶の
有無にかかわらず種結晶伸長時のネツキングと結
晶成長を独立に、しかも一定の定常条件下で制御
しつつ行なうことが可能であり、その結果、高品
質でしかも十分な寸法を有するバルク単結晶を得
ることができ、化合物半導体デバイス用及び結晶
成長基板用の結晶材料として産業上実用的な単結
晶を提供することが可能となる。
有無にかかわらず種結晶伸長時のネツキングと結
晶成長を独立に、しかも一定の定常条件下で制御
しつつ行なうことが可能であり、その結果、高品
質でしかも十分な寸法を有するバルク単結晶を得
ることができ、化合物半導体デバイス用及び結晶
成長基板用の結晶材料として産業上実用的な単結
晶を提供することが可能となる。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例の
説明に供する成長装置の構成図である。第３図は
従来の沃素輸送法に用いられている結晶成長石英
アンプルと成長時の温度分布を示す構成図であ
る。 １……石英製結晶成長容器（アンプル）、２…
…原料ZnS、３……種結晶ZnS、５……種結晶保
持管、６……種結晶押棒、８……石英製結晶成長
容器（アンプル）、９……ネツク部、１０……石
英ヒートシンク、１１……種結晶ZnS、１２……
成長結晶ZnS、１３……原料ZnS。
説明に供する成長装置の構成図である。第３図は
従来の沃素輸送法に用いられている結晶成長石英
アンプルと成長時の温度分布を示す構成図であ
る。 １……石英製結晶成長容器（アンプル）、２…
…原料ZnS、３……種結晶ZnS、５……種結晶保
持管、６……種結晶押棒、８……石英製結晶成長
容器（アンプル）、９……ネツク部、１０……石
英ヒートシンク、１１……種結晶ZnS、１２……
成長結晶ZnS、１３……原料ZnS。
Claims (1)
- １ 昇華法またはハロゲン輸送法を用いた−
族化合物半導体の結晶成長方法において、種結晶
成長部、バルク結晶成長部及び成長原料部の各温
度を独立に制御設定し、種結晶を先端が尖鋭化す
るように成長させ該種結晶の先端よりバルク結晶
を成長させることを特徴とする化合物半導体の結
晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29740585A JPS62153192A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29740585A JPS62153192A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62153192A JPS62153192A (ja) | 1987-07-08 |
| JPH0341440B2 true JPH0341440B2 (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=17846074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29740585A Granted JPS62153192A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62153192A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2670219B1 (fr) * | 1990-12-07 | 1993-03-19 | Europ Propulsion | Appareil et creuset pour depot en phase vapeur. |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP29740585A patent/JPS62153192A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62153192A (ja) | 1987-07-08 |
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