JPH07300387A - 化合物半導体結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPH07300387A JPH07300387A JP11192094A JP11192094A JPH07300387A JP H07300387 A JPH07300387 A JP H07300387A JP 11192094 A JP11192094 A JP 11192094A JP 11192094 A JP11192094 A JP 11192094A JP H07300387 A JPH07300387 A JP H07300387A
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- JP
- Japan
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- crystal
- compound semiconductor
- producing
- orientation
- cdte
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Abstract
(57)【要約】
【目的】トラベリングヒータ法（ＴＨＭ法）などによ
り、ＣｄＴｅなどII−VI族化合物半導体の大粒径の単結
晶を高い確率で効率よく製造する方法を提供する。 【構成】種結晶を用いて閃亜鉛鉱型構造を有するII−VI
族化合物半導体からなる結晶を成長させる化合物半導体
結晶の製造方法において、前記結晶の成長方向が＜０１
２＞から＜１１２＞まで回転する範囲またはその近傍の
結晶方位となるように前記種結晶の結晶方位が設定され
ている。
り、ＣｄＴｅなどII−VI族化合物半導体の大粒径の単結
晶を高い確率で効率よく製造する方法を提供する。 【構成】種結晶を用いて閃亜鉛鉱型構造を有するII−VI
族化合物半導体からなる結晶を成長させる化合物半導体
結晶の製造方法において、前記結晶の成長方向が＜０１
２＞から＜１１２＞まで回転する範囲またはその近傍の
結晶方位となるように前記種結晶の結晶方位が設定され
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、II−VI族化合物半導体
結晶、特には半導体放射線検出素子に用いられる高抵抗
ＣｄＴｅ結晶を製造する方法に関するものである。
結晶、特には半導体放射線検出素子に用いられる高抵抗
ＣｄＴｅ結晶を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体放射線検出素子の作製には数ｍｍ
角以上の大きさの高抵抗の半導体結晶が必要となる。従
来、このような用途に用いられるＣｄＴｅなどのII−VI
族化合物半導体結晶は、ブリッジマン法、トラベリング
ヒータ法（ＴＨＭ法）などにより製造されている。
角以上の大きさの高抵抗の半導体結晶が必要となる。従
来、このような用途に用いられるＣｄＴｅなどのII−VI
族化合物半導体結晶は、ブリッジマン法、トラベリング
ヒータ法（ＴＨＭ法）などにより製造されている。
【０００３】ＴＨＭ法は、育成する化合物結晶と同一組
成の棒状の原料の一部分を加熱し、原料と異なる組成比
の融体からなる融解帯を形成し、この融解帯を棒状の原
料の長さ方向にゆっくりと移動させることにより結晶を
作製する方法である。ＴＨＭ法による結晶は、他の方法
による場合よりも高純度であり高抵抗で結晶性が良いた
め優れた半導体放射線検出素子を構成することができ
る。
成の棒状の原料の一部分を加熱し、原料と異なる組成比
の融体からなる融解帯を形成し、この融解帯を棒状の原
料の長さ方向にゆっくりと移動させることにより結晶を
作製する方法である。ＴＨＭ法による結晶は、他の方法
による場合よりも高純度であり高抵抗で結晶性が良いた
め優れた半導体放射線検出素子を構成することができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＴＨＭ
法では、大粒径の単結晶の得られる確率は低く、効率の
良い製造は困難であった。また、単結晶を得るために
（１００）、（１１１）などの低指数面を種結晶として
用いても結晶成長の途中において多結晶化していた。こ
のため、半導体装置の量産に適するような比較的大きな
半導体単結晶を得ることは困難であった。特に、半導体
放射線検出素子では、その大きさが直接検出感度を左右
するため、高純度で、大粒径の単結晶を得ることが不可
欠である。
法では、大粒径の単結晶の得られる確率は低く、効率の
良い製造は困難であった。また、単結晶を得るために
（１００）、（１１１）などの低指数面を種結晶として
用いても結晶成長の途中において多結晶化していた。こ
のため、半導体装置の量産に適するような比較的大きな
半導体単結晶を得ることは困難であった。特に、半導体
放射線検出素子では、その大きさが直接検出感度を左右
するため、高純度で、大粒径の単結晶を得ることが不可
欠である。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、ＣｄＴｅなどの閃亜鉛鉱型構造を有するII−VI族化
合物半導体からなる結晶を成長させる条件を種々検討し
た結果、特定の結晶方位に結晶を成長することにより、
大きな粒径の単結晶が高い確率で得られることを見い出
した。
は、ＣｄＴｅなどの閃亜鉛鉱型構造を有するII−VI族化
合物半導体からなる結晶を成長させる条件を種々検討し
た結果、特定の結晶方位に結晶を成長することにより、
大きな粒径の単結晶が高い確率で得られることを見い出
した。
【０００６】すなわち、本発明は、種結晶を用いて閃亜
鉛鉱型構造を有するII−VI族化合物半導体からなる結晶
を成長させる化合物半導体結晶の製造方法において、＜
０１２＞から＜１１２＞まで回転する範囲またはその近
傍の結晶方位に前記結晶が成長するように前記種結晶の
結晶方位が設定されているものである。結晶が成長する
方位は、＜０１２＞から＜１１２＞まで回転する範囲の
結晶方位から４ないし５度程度ずれていてもよい。この
範囲に含まれる結晶方位として＜１１２＞、＜１２４
＞、＜１３６＞などがある。このように結晶方位を特定
することにより、多結晶化や双晶の発生が少なく、大粒
径の単結晶を高い確率で得ることができる。
鉛鉱型構造を有するII−VI族化合物半導体からなる結晶
を成長させる化合物半導体結晶の製造方法において、＜
０１２＞から＜１１２＞まで回転する範囲またはその近
傍の結晶方位に前記結晶が成長するように前記種結晶の
結晶方位が設定されているものである。結晶が成長する
方位は、＜０１２＞から＜１１２＞まで回転する範囲の
結晶方位から４ないし５度程度ずれていてもよい。この
範囲に含まれる結晶方位として＜１１２＞、＜１２４
＞、＜１３６＞などがある。このように結晶方位を特定
することにより、多結晶化や双晶の発生が少なく、大粒
径の単結晶を高い確率で得ることができる。
【０００７】また、前記結晶を構成する元素を主成分と
する溶液から前記結晶を成長することにより、均質で、
高い純度の結晶を得ることができる。結晶がＣｄＴｅの
場合には、ＣｄとＴｅからなる溶液を用いることがで
き、特に高い純度で、結晶性の優れたＣｄＴｅ結晶が得
られる。
する溶液から前記結晶を成長することにより、均質で、
高い純度の結晶を得ることができる。結晶がＣｄＴｅの
場合には、ＣｄとＴｅからなる溶液を用いることがで
き、特に高い純度で、結晶性の優れたＣｄＴｅ結晶が得
られる。
【０００８】さらに、前記結晶の成長量に相当する原料
を前記溶液に連続的に供給することにより、溶液内の組
成を均一に保つことができるため、大型で、均一な組成
の結晶を作製することができる。また、鉛直方向の上方
向に前記結晶が成長することにより、溶液内の対流の影
響を大きく受けることなく結晶を成長することができる
ので、更に結晶の品質が向上する。
を前記溶液に連続的に供給することにより、溶液内の組
成を均一に保つことができるため、大型で、均一な組成
の結晶を作製することができる。また、鉛直方向の上方
向に前記結晶が成長することにより、溶液内の対流の影
響を大きく受けることなく結晶を成長することができる
ので、更に結晶の品質が向上する。
【０００９】
【実施例】以下、放射線検出素子用のＣｄＴｅ結晶のＴ
ＨＭ法による製造を実施例として本発明を詳細に説明す
る。
ＨＭ法による製造を実施例として本発明を詳細に説明す
る。
【００１０】ＴＨＭ法による結晶成長装置の要部を図１
に示す。垂直に保持された筒状のアンプル１に下から種
結晶２、成長開始時に融解帯部分を形成する溶剤部分３
および原料結晶４が収められ、封止されている。ＴＨＭ
法による結晶成長は、上下垂直方向に移動して融解帯部
分のみを加熱するヒータ５により、まず、種結晶２上の
溶剤部分３を溶解して融解帯部分を形成する。その後、
ヒータ５を上方向にゆっくりと移動させると、種結晶２
の上側に結晶が成長すると同時に、融解帯に接する原料
結晶４が融解帯に徐々に溶解され、成長が進行する。融
解帯が原料結晶４の上端に達した後、結晶成長を終了
し、アンプル１から成長した結晶を取り出す。
に示す。垂直に保持された筒状のアンプル１に下から種
結晶２、成長開始時に融解帯部分を形成する溶剤部分３
および原料結晶４が収められ、封止されている。ＴＨＭ
法による結晶成長は、上下垂直方向に移動して融解帯部
分のみを加熱するヒータ５により、まず、種結晶２上の
溶剤部分３を溶解して融解帯部分を形成する。その後、
ヒータ５を上方向にゆっくりと移動させると、種結晶２
の上側に結晶が成長すると同時に、融解帯に接する原料
結晶４が融解帯に徐々に溶解され、成長が進行する。融
解帯が原料結晶４の上端に達した後、結晶成長を終了
し、アンプル１から成長した結晶を取り出す。
【００１１】本実施例においては、アンプル１として内
面が黒鉛で被覆された底付き石英管（内径３０ｍｍ、長
さ２００ｍｍ）を用意し、その内径よりも少し小さい円
筒状のＣｄＴｅ単結晶（外径２９ｍｍ、長さ２０ｍｍ）
を種結晶２として底部にいれる。Ｔｅ−ＣｄＴｅ合金ま
たはＴｅ金属からなる溶剤部分３を入れ、その上に原料
結晶４となるＣｄＴｅ多結晶（外径２９ｍｍ、長さ１０
０ｍｍ）を入れて、減圧アルゴン雰囲気として石英管を
封止する。これは、ＣｄＴｅなどのII-VI族化合物半導
体は、溶解時の解離圧が高いため、融体の分解を防止す
るためである。なお、溶剤部分３は、融解帯が形成され
たときのその溶液の組成比（原子比）がＣｄ：Ｔｅ＝
１：９〜４：６の範囲となるようにその量を決める。
面が黒鉛で被覆された底付き石英管（内径３０ｍｍ、長
さ２００ｍｍ）を用意し、その内径よりも少し小さい円
筒状のＣｄＴｅ単結晶（外径２９ｍｍ、長さ２０ｍｍ）
を種結晶２として底部にいれる。Ｔｅ−ＣｄＴｅ合金ま
たはＴｅ金属からなる溶剤部分３を入れ、その上に原料
結晶４となるＣｄＴｅ多結晶（外径２９ｍｍ、長さ１０
０ｍｍ）を入れて、減圧アルゴン雰囲気として石英管を
封止する。これは、ＣｄＴｅなどのII-VI族化合物半導
体は、溶解時の解離圧が高いため、融体の分解を防止す
るためである。なお、溶剤部分３は、融解帯が形成され
たときのその溶液の組成比（原子比）がＣｄ：Ｔｅ＝
１：９〜４：６の範囲となるようにその量を決める。
【００１２】封止されたアンプル１を結晶成長装置に装
着し、ヒータ５により溶剤部分３を８５０℃（約７００
〜９００℃でもよい）に加熱して融解帯をその幅がアン
プル１の内径の５０〜７０％となるように形成し、ヒー
タ５を上方向に１日あたり３ｍｍ（約２〜１０ｍｍでも
よい）移動させる。（または、アンプル１を下方向に移
動してもよい。）
着し、ヒータ５により溶剤部分３を８５０℃（約７００
〜９００℃でもよい）に加熱して融解帯をその幅がアン
プル１の内径の５０〜７０％となるように形成し、ヒー
タ５を上方向に１日あたり３ｍｍ（約２〜１０ｍｍでも
よい）移動させる。（または、アンプル１を下方向に移
動してもよい。）
【００１３】結晶の成長方向は円筒状の種結晶２の溶剤
部分３に接する底面の結晶方位により近似的に決定で
き、この結晶方位はＸ線回折により測定した。種結晶２
の底面の結晶方位を＜０１２＞、＜１１２＞、＜１３６
＞などの付近に設定した場合に、５回実験を行い、３回
は完全な単結晶を得、２回は双晶を一つだけ含むもので
あった。そのほかの結晶方位において１０回行ったが全
ての場合に３つ以上の粒界を含む結晶しか成長できなか
った。種結晶の方位と育成された結晶の特性を図２にま
とめる。図中で、○は単結晶が育成できたもの、△は双
晶面を一つだけ含むもの、□は３つ以上の結晶粒を含む
場合を示している。＜０１２＞から＜１１２＞まで回転
した方位から７〜８度ずれた方位では、３つ以上の結晶
粒を含む結晶しか成長できなかった。この図から明らか
なように、＜０１２＞から＜１１２＞まで回転した範囲
およびそれから５度以内の範囲に結晶方位が設定されて
いる場合に（図中に斜線で示した範囲において）単結晶
または大きな結晶粒からなる多結晶を成長できることが
わかる。
部分３に接する底面の結晶方位により近似的に決定で
き、この結晶方位はＸ線回折により測定した。種結晶２
の底面の結晶方位を＜０１２＞、＜１１２＞、＜１３６
＞などの付近に設定した場合に、５回実験を行い、３回
は完全な単結晶を得、２回は双晶を一つだけ含むもので
あった。そのほかの結晶方位において１０回行ったが全
ての場合に３つ以上の粒界を含む結晶しか成長できなか
った。種結晶の方位と育成された結晶の特性を図２にま
とめる。図中で、○は単結晶が育成できたもの、△は双
晶面を一つだけ含むもの、□は３つ以上の結晶粒を含む
場合を示している。＜０１２＞から＜１１２＞まで回転
した方位から７〜８度ずれた方位では、３つ以上の結晶
粒を含む結晶しか成長できなかった。この図から明らか
なように、＜０１２＞から＜１１２＞まで回転した範囲
およびそれから５度以内の範囲に結晶方位が設定されて
いる場合に（図中に斜線で示した範囲において）単結晶
または大きな結晶粒からなる多結晶を成長できることが
わかる。
【００１４】以上、ＴＨＭ法によるＣｄＴｅ結晶の製造
工程を実施例として説明したが、他の閃亜鉛鉱型構造を
有するII−VI族化合物半導体、特に、溶液から種結晶上
に結晶成長を行う結晶育成法（液相エピタキシャル法な
ど）にも本発明を適用することができる。
工程を実施例として説明したが、他の閃亜鉛鉱型構造を
有するII−VI族化合物半導体、特に、溶液から種結晶上
に結晶成長を行う結晶育成法（液相エピタキシャル法な
ど）にも本発明を適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、種結晶
を用いて閃亜鉛鉱型構造を有するII−VI族化合物半導体
からなる結晶を成長させる化合物半導体結晶の製造方法
において、＜０１２＞から＜１１２＞まで回転する範囲
またはその近傍の結晶方位に前記結晶が成長するように
前記種結晶の結晶方位が設定されているものである。
を用いて閃亜鉛鉱型構造を有するII−VI族化合物半導体
からなる結晶を成長させる化合物半導体結晶の製造方法
において、＜０１２＞から＜１１２＞まで回転する範囲
またはその近傍の結晶方位に前記結晶が成長するように
前記種結晶の結晶方位が設定されているものである。
【００１６】本発明によれば、結晶方位を特定すること
により、多結晶化や双晶の発生が少なく、かつ半導体装
置の量産に適するような比較的大きな粒径の結晶を高い
確率で得ることができる。特に、半導体放射線検出素子
への利用に適する高抵抗で結晶性に優れたＣｄＴｅ結晶
を高い歩留まりで得ることができる。
により、多結晶化や双晶の発生が少なく、かつ半導体装
置の量産に適するような比較的大きな粒径の結晶を高い
確率で得ることができる。特に、半導体放射線検出素子
への利用に適する高抵抗で結晶性に優れたＣｄＴｅ結晶
を高い歩留まりで得ることができる。
【図１】本発明の実施例に用いる結晶成長装置を説明す
るための図である。
るための図である。
【図２】種結晶の方位と育成された結晶の特性を示す図
である。
である。
１ アンプル ２ 種結晶 ３ 溶剤部分 ４ 原料結晶 ５ ヒータ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 29/46 8216−4Ｇ
Claims (5)
- 【請求項１】 種結晶を用いて閃亜鉛鉱型構造を有する
II−VI族化合物半導体からなる結晶を成長させる化合物
半導体結晶の製造方法において、 前記結晶の成長方向が＜０１２＞から＜１１２＞まで回
転する範囲またはその近傍の結晶方位となるように前記
種結晶の結晶方位が設定されていることを特徴とする化
合物半導体結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記結晶を構成する元素を主成分とする
溶液から前記結晶を成長する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方法。 - 【請求項３】 前記結晶がＣｄＴｅであり、前記溶液が
ＣｄとＴｅからなることを特徴とする請求項２記載の化
合物半導体結晶の製造方法。 - 【請求項４】 前記結晶の成長量に相当する原料を前記
溶液に連続的に供給することを特徴とする請求項２記載
の化合物半導体結晶の製造方法。 - 【請求項５】 鉛直方向の上方向に前記結晶が成長する
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
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11192094A JPH07300387A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11192094A JPH07300387A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07300387A true JPH07300387A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=14573435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11192094A Pending JPH07300387A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07300387A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2336400A2 (en) | 2002-03-19 | 2011-06-22 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | CdTe single crystal and CdTe polycrystal, and method for producing the same |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP11192094A patent/JPH07300387A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2336400A2 (en) | 2002-03-19 | 2011-06-22 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | CdTe single crystal and CdTe polycrystal, and method for producing the same |
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