JPH0733303B2 - 結晶成長装置 - Google Patents
結晶成長装置Info
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- JPH0733303B2 JPH0733303B2 JP31478390A JP31478390A JPH0733303B2 JP H0733303 B2 JPH0733303 B2 JP H0733303B2 JP 31478390 A JP31478390 A JP 31478390A JP 31478390 A JP31478390 A JP 31478390A JP H0733303 B2 JPH0733303 B2 JP H0733303B2
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- thermal conductivity
- crystal
- crystal growth
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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、結晶育成技術さらには垂直徐冷法による結晶
成長装置におけるるつぼの支持構造に適用して特に有効
な技術に関し、例えばCdTeのようなII−VI族化合物半導
体結晶の成長に利用して好適な技術に関する。
成長装置におけるるつぼの支持構造に適用して特に有効
な技術に関し、例えばCdTeのようなII−VI族化合物半導
体結晶の成長に利用して好適な技術に関する。
［従来の技術］ 従来、化合物半導体単結晶のうちGaAsやInP単結晶はLEC
法（液体封止チヨクラルスキー法）によって製造されて
いる。これに対し、CdTeのようなII−VI族化合物半導体
結晶はLEC法による育成が困難であるため、横型ボート
法や垂直徐冷法によって育成されている。
法（液体封止チヨクラルスキー法）によって製造されて
いる。これに対し、CdTeのようなII−VI族化合物半導体
結晶はLEC法による育成が困難であるため、横型ボート
法や垂直徐冷法によって育成されている。
このうち、垂直徐冷法によるCdTe結晶の成長は、一般
に、第３図（Ａ）に示すような装置により行なわれてい
た。
に、第３図（Ａ）に示すような装置により行なわれてい
た。
すなわち、底部が漏斗状をなするつぼ１内に種結晶２と
原料（多結晶）を入れて、BN（窒化ボロン）製のサセプ
タ３によって支持して石英アンプル４内に封入する。そ
して、これを円筒状ヒータ５を有する炉内に設置し、ヒ
ータ５に給電して種結晶２より上の部分が融点以上にな
るような温度勾配（第３図（Ｂ）参照）を形成し、この
勾配を保ったまま温度を徐々に下げて結晶を成長させる
というものである。
原料（多結晶）を入れて、BN（窒化ボロン）製のサセプ
タ３によって支持して石英アンプル４内に封入する。そ
して、これを円筒状ヒータ５を有する炉内に設置し、ヒ
ータ５に給電して種結晶２より上の部分が融点以上にな
るような温度勾配（第３図（Ｂ）参照）を形成し、この
勾配を保ったまま温度を徐々に下げて結晶を成長させる
というものである。
上記方法により結晶成長を行なうと、固化に伴って発生
した潜熱が、るつぼ底壁から熱伝導率の良いサセプタ３
に向かって逃げるため、成長初期における熱の流れは第
２図（Ａ）に矢印ａで示すように外側に向かうようにな
る。その結果、固液界面Ｂは固相側すなわち下方へ向か
って凸形状となり、るつぼ壁から受ける応力に起因して
結晶欠陥が入り易いとともに、るつぼ壁で核が発生し、
これが成長して多結晶となったり粒径の小さな単結晶が
数多く成長し易いという問題点があった。
した潜熱が、るつぼ底壁から熱伝導率の良いサセプタ３
に向かって逃げるため、成長初期における熱の流れは第
２図（Ａ）に矢印ａで示すように外側に向かうようにな
る。その結果、固液界面Ｂは固相側すなわち下方へ向か
って凸形状となり、るつぼ壁から受ける応力に起因して
結晶欠陥が入り易いとともに、るつぼ壁で核が発生し、
これが成長して多結晶となったり粒径の小さな単結晶が
数多く成長し易いという問題点があった。
一方、第４図に示すように、円錐部に同心円状の井戸3a
を有するサセプタ（支持具）３によってるつぼを支持す
ることによって、発生した潜熱が外側へ流れるのを阻止
して熱流が垂直方向になるようにした化合物半導体単結
晶の成長方法が開示されている（特許出願公表昭58−50
0020号）。
を有するサセプタ（支持具）３によってるつぼを支持す
ることによって、発生した潜熱が外側へ流れるのを阻止
して熱流が垂直方向になるようにした化合物半導体単結
晶の成長方法が開示されている（特許出願公表昭58−50
0020号）。
［発明が解決しようとする課題］ 上記先願発明の方法にあっては、熱流が垂直方向になる
ため、結晶欠陥が減少し単結晶率が高まるという利点が
ある。しかしながら、上記方法にあっては、熱流が垂直
方向になるため結晶成長中の固液界面Ｂは第２図（Ｂ）
のようにほぼ水平に近づくので、第３図（Ａ）の装置に
よる方法に較べて改善されるものの、固液界面Ｂが第２
図（Ｃ）のように液相側すなわち上方に向かって凸とな
る状態で結晶が成長する場合に比べてまだ不十分である
ことが分かった。
ため、結晶欠陥が減少し単結晶率が高まるという利点が
ある。しかしながら、上記方法にあっては、熱流が垂直
方向になるため結晶成長中の固液界面Ｂは第２図（Ｂ）
のようにほぼ水平に近づくので、第３図（Ａ）の装置に
よる方法に較べて改善されるものの、固液界面Ｂが第２
図（Ｃ）のように液相側すなわち上方に向かって凸とな
る状態で結晶が成長する場合に比べてまだ不十分である
ことが分かった。
本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、その
目的とするところは、垂直徐冷法による結晶成長におい
て、固液界面が液相側に向かって凸となるような温度制
御を可能とするるつぼ支持構造を提供し、これによって
単結晶の製造歩留りおよび品質を向上させることにあ
る。
目的とするところは、垂直徐冷法による結晶成長におい
て、固液界面が液相側に向かって凸となるような温度制
御を可能とするるつぼ支持構造を提供し、これによって
単結晶の製造歩留りおよび品質を向上させることにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は、垂直徐冷法により単
結晶を育成する装置において、るつぼを支持する支持体
を、熱伝導率の高い材料からなる薄板状部材と熱伝導率
の低い材料からなる薄板状部材とを交互に積層した積層
構造とするとともに、支持体の内側形状をるつぼ底壁に
対応した形状（逆円錐状）に成形するようにしたもので
ある。
結晶を育成する装置において、るつぼを支持する支持体
を、熱伝導率の高い材料からなる薄板状部材と熱伝導率
の低い材料からなる薄板状部材とを交互に積層した積層
構造とするとともに、支持体の内側形状をるつぼ底壁に
対応した形状（逆円錐状）に成形するようにしたもので
ある。
［作用］ 上記した手段によれば、外側の加熱体からの熱は熱伝導
率の高い材料からなる部材を通してるつぼへ流れるとと
もに、固化の際に生じた潜熱は熱伝導率の低い材料から
なる部材によって下方へ向かう流れが遮断されるため、
全体としての熱流は第２図（Ｃ）に矢印ａで示すよう
に、内側下方すなわち種結晶へ向かうようになり、これ
によって固液界面形状Ｂは融液側すなわち上方へ凸とな
る。
率の高い材料からなる部材を通してるつぼへ流れるとと
もに、固化の際に生じた潜熱は熱伝導率の低い材料から
なる部材によって下方へ向かう流れが遮断されるため、
全体としての熱流は第２図（Ｃ）に矢印ａで示すよう
に、内側下方すなわち種結晶へ向かうようになり、これ
によって固液界面形状Ｂは融液側すなわち上方へ凸とな
る。
［実施例］ 第１図には、本発明に係る結晶成長装置の要部たるサセ
プタの一実施例が示されている。この実施例では、支持
体としてのサセプタ３が、高純度カーボンのような熱伝
導率の良い材料からなる薄板状の部材31a,31b,31c,31d,
31eと、石英のような熱伝導率の低い材料からなる薄板
状の部材32a,32b,32c,32d,32eとが交互に積層されるこ
とにより構成されている。また、このサセプタ３の内側
は、るつぼ１の底壁の形状に対応して逆円錐状をなすよ
うに形成されている。
プタの一実施例が示されている。この実施例では、支持
体としてのサセプタ３が、高純度カーボンのような熱伝
導率の良い材料からなる薄板状の部材31a,31b,31c,31d,
31eと、石英のような熱伝導率の低い材料からなる薄板
状の部材32a,32b,32c,32d,32eとが交互に積層されるこ
とにより構成されている。また、このサセプタ３の内側
は、るつぼ１の底壁の形状に対応して逆円錐状をなすよ
うに形成されている。
また、特に限定されるものではないが、上記サセプタ３
は、小径部4aと大径部4bとからなるアンプル４の肩部内
面に突設された円筒状の支持片4c上に載置されている。
は、小径部4aと大径部4bとからなるアンプル４の肩部内
面に突設された円筒状の支持片4c上に載置されている。
なお、第１図において、５は加熱体としてのヒーター、
６はアンプル４を載置する耐熱レンガであり、加熱体５
は図３に示されている従来の装置と同様に、るつぼ１お
よびサセプタ３の外側を囲繞するように円筒状に形成さ
れ、かつ所定の温度勾配を形成できるように構成されて
いる。
６はアンプル４を載置する耐熱レンガであり、加熱体５
は図３に示されている従来の装置と同様に、るつぼ１お
よびサセプタ３の外側を囲繞するように円筒状に形成さ
れ、かつ所定の温度勾配を形成できるように構成されて
いる。
上記実施例では熱伝導率の良い材料としてカーボンが使
用されているが、カーボン以外にも例えば窒化ボロン等
を用いることができる。また、熱伝導率の低い材料とし
ては石英以外の例えばアルミナ等を用いるようにしても
よい。
用されているが、カーボン以外にも例えば窒化ボロン等
を用いることができる。また、熱伝導率の低い材料とし
ては石英以外の例えばアルミナ等を用いるようにしても
よい。
一例として第１図の装置を用いてCdTe単結晶の成長を行
なった。熱伝導率の良い材料からなる薄板状の部材31a,
31b,31c,31d,31eとしては厚さ3mm、外径82mmのカーボン
製部材を用い、熱伝導率の低い材料からなる薄板状の部
材32a,32b,32c,32d,32eとしては同じく厚さ3mm、外径82
mmの石英製部材を用いた。るつぼ１としては、底壁の傾
斜角αが45度とされたpBN製のものを使用した。種結晶
２は（111）面が上面となるようにしてるつぼ１の小径
部に入れ、その上に1500gのCdTe多結晶を原料として載
せた。これらを石英アンプル４内に入れて真空封入した
後、ヒーター５の内側に設置した。そして、ヒーター５
に給電して、種結晶２より上の部分が1092℃以上となり
かつ成長界面以下では10℃/cmの温度勾配となるように
制御して、るつぼ１内の原料を融解させてから上記温度
勾配を保ったまま全体を１℃/hrの速度で徐々に冷却
し、結晶を育成した。なお、原料中には、固液界面の形
状を間接的に検査できるようにするため、予め少量のZn
を添加しておいた。
なった。熱伝導率の良い材料からなる薄板状の部材31a,
31b,31c,31d,31eとしては厚さ3mm、外径82mmのカーボン
製部材を用い、熱伝導率の低い材料からなる薄板状の部
材32a,32b,32c,32d,32eとしては同じく厚さ3mm、外径82
mmの石英製部材を用いた。るつぼ１としては、底壁の傾
斜角αが45度とされたpBN製のものを使用した。種結晶
２は（111）面が上面となるようにしてるつぼ１の小径
部に入れ、その上に1500gのCdTe多結晶を原料として載
せた。これらを石英アンプル４内に入れて真空封入した
後、ヒーター５の内側に設置した。そして、ヒーター５
に給電して、種結晶２より上の部分が1092℃以上となり
かつ成長界面以下では10℃/cmの温度勾配となるように
制御して、るつぼ１内の原料を融解させてから上記温度
勾配を保ったまま全体を１℃/hrの速度で徐々に冷却
し、結晶を育成した。なお、原料中には、固液界面の形
状を間接的に検査できるようにするため、予め少量のZn
を添加しておいた。
上記方法により育成されたCdTe結晶を取り出して、結晶
各部のZn濃度を測定した。測定されたZn濃度の分布より
上記方法により育成された結晶は、その育成中における
固液界面は第２図（Ｃ）示すように融液側すなわち上方
に向かって凸となっていたことが分かった。また、第３
図（Ａ）の装置を用いた従来方法により育成された結晶
中には3,4個の粒塊が成長していたが、この実施例によ
り育成された結晶（直径80mm,直胴部長さ60mm）は全体
が単一の結晶となっていた。これより本発明を適用する
ことによって製造歩留まりが大幅に向上することが分か
る。また、育成された結晶中の欠陥を中川エッチャント
によるエッチピットの分布より評価したところ、従来方
法に比べてリニエージ等の結晶欠陥が減少し、結晶の品
質も向上することが明らかになった。
各部のZn濃度を測定した。測定されたZn濃度の分布より
上記方法により育成された結晶は、その育成中における
固液界面は第２図（Ｃ）示すように融液側すなわち上方
に向かって凸となっていたことが分かった。また、第３
図（Ａ）の装置を用いた従来方法により育成された結晶
中には3,4個の粒塊が成長していたが、この実施例によ
り育成された結晶（直径80mm,直胴部長さ60mm）は全体
が単一の結晶となっていた。これより本発明を適用する
ことによって製造歩留まりが大幅に向上することが分か
る。また、育成された結晶中の欠陥を中川エッチャント
によるエッチピットの分布より評価したところ、従来方
法に比べてリニエージ等の結晶欠陥が減少し、結晶の品
質も向上することが明らかになった。
なお、上記実施例ではサセプタを構成する部材31,32の
厚みをすべて3mmとしているが、各部材の厚みは使用す
る材料の熱伝導率やるつぼ底壁の傾斜角等に応じてそれ
ぞれ最適の値を実験によっても求めて決定してやるよう
にしてもよい。
厚みをすべて3mmとしているが、各部材の厚みは使用す
る材料の熱伝導率やるつぼ底壁の傾斜角等に応じてそれ
ぞれ最適の値を実験によっても求めて決定してやるよう
にしてもよい。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、垂直徐冷法により単結晶
を育成する装置において、るつぼを支持する支持体を、
熱伝導率の高い材料からなる薄板状部材と熱伝導率の低
い材料からなる薄板状部材とを交互に積層した積層構造
とするとともに、支持体の内側形状をるつぼ底壁に対応
した形状（逆円錐状）に成形するようにしたので、外側
に配置された加熱体からの熱は熱伝導率の高い材料から
なる部材を通してるつぼへ流れるとともに、固化の際に
生じた潜熱は熱伝導率の低い材料からなる部材によって
下方へ向かう流れが遮断されるため、全体としての熱流
は内側下方すなわち種結晶へ向かうようになり、これに
よって固液界面形状は融液側すなわち上方へ凸となる。
その結果、るつぼから受ける結晶内応力が小さくなって
結晶欠陥が減少し、単結晶の品質が向上されるととも
に、成長界面がるつぼ中心部から外向きになるため壁面
で発生する核が中心に向かって成長することができない
ので多結晶化することがなく結晶粒が大きく成長し、製
造歩留りが向上するという効果がある。
を育成する装置において、るつぼを支持する支持体を、
熱伝導率の高い材料からなる薄板状部材と熱伝導率の低
い材料からなる薄板状部材とを交互に積層した積層構造
とするとともに、支持体の内側形状をるつぼ底壁に対応
した形状（逆円錐状）に成形するようにしたので、外側
に配置された加熱体からの熱は熱伝導率の高い材料から
なる部材を通してるつぼへ流れるとともに、固化の際に
生じた潜熱は熱伝導率の低い材料からなる部材によって
下方へ向かう流れが遮断されるため、全体としての熱流
は内側下方すなわち種結晶へ向かうようになり、これに
よって固液界面形状は融液側すなわち上方へ凸となる。
その結果、るつぼから受ける結晶内応力が小さくなって
結晶欠陥が減少し、単結晶の品質が向上されるととも
に、成長界面がるつぼ中心部から外向きになるため壁面
で発生する核が中心に向かって成長することができない
ので多結晶化することがなく結晶粒が大きく成長し、製
造歩留りが向上するという効果がある。
第１図は、本発明に係る結晶成長装置の要部の一実施例
を示す断面正面図である。 第２図（Ａ），第２図（Ｂ）は従来装置による単結晶成
長中における固液界面形状を示す断面図である。 第２図（Ｃ）は本発明装置による単結晶成長中における
固液界面形状を示す断面図である。 第３図（Ａ）および第３図（Ｂ）は従来の垂直徐冷法に
よる単結晶成長装置の一例を示す断面図およびその温度
分布を示す説明図である。 第４図は、従来の垂直徐冷法による単結晶成長装置のる
つぼ支持具の一例を示す断面図である。 １……るつぼ ２……種結晶 ３……サセプタ（支持体） ４……アンプル ５……ヒーター（加熱体） 31a−31e……熱伝導率の高い部材 32a−32e……熱伝導率の低い部材
を示す断面正面図である。 第２図（Ａ），第２図（Ｂ）は従来装置による単結晶成
長中における固液界面形状を示す断面図である。 第２図（Ｃ）は本発明装置による単結晶成長中における
固液界面形状を示す断面図である。 第３図（Ａ）および第３図（Ｂ）は従来の垂直徐冷法に
よる単結晶成長装置の一例を示す断面図およびその温度
分布を示す説明図である。 第４図は、従来の垂直徐冷法による単結晶成長装置のる
つぼ支持具の一例を示す断面図である。 １……るつぼ ２……種結晶 ３……サセプタ（支持体） ４……アンプル ５……ヒーター（加熱体） 31a−31e……熱伝導率の高い部材 32a−32e……熱伝導率の低い部材
Claims (2)
- 【請求項１】円筒状の加熱体とこの加熱体の内側に配置
され、原料の入ったるつぼを支持する支持体とからな
り、上記加熱体により所望の温度勾配を形成してるつぼ
内の原料を融解させてから徐々に温度を下げることによ
り単結晶を育成する装置において、上記支持体を、熱伝
導率の高い材料からなる薄板状部材と熱伝導率の低い材
料からなる薄板状部材とを交互に積層した積層構造とす
るとともに、支持体の内側形状をるつぼ底壁に対応した
形状に形成するようにしたことを特徴とする結晶成長装
置。 - 【請求項２】上記熱伝導率の高い材料はカーボンまたは
窒化ボロンであり、上記熱伝導率の低い材料は石英また
はアルミナであることを特徴とする請求項１記載の結晶
成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31478390A JPH0733303B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31478390A JPH0733303B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187585A JPH04187585A (ja) | 1992-07-06 |
| JPH0733303B2 true JPH0733303B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=18057544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31478390A Expired - Lifetime JPH0733303B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733303B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3025171U (ja) * | 1995-11-24 | 1996-06-11 | 宇野 良治 | 内視鏡用ディスポーザブルマウスピース |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012240895A (ja) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Fuji Electric Co Ltd | 単結晶成長方法および装置 |
| CN113174626B (zh) * | 2021-04-25 | 2024-07-23 | 合肥天曜新材料科技有限公司 | 一种碲锌镉单晶体的生长方法及装置 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP31478390A patent/JPH0733303B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3025171U (ja) * | 1995-11-24 | 1996-06-11 | 宇野 良治 | 内視鏡用ディスポーザブルマウスピース |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04187585A (ja) | 1992-07-06 |
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