JPH082995A - 単結晶の成長方法 - Google Patents
単結晶の成長方法Info
- Publication number
- JPH082995A JPH082995A JP13305694A JP13305694A JPH082995A JP H082995 A JPH082995 A JP H082995A JP 13305694 A JP13305694 A JP 13305694A JP 13305694 A JP13305694 A JP 13305694A JP H082995 A JPH082995 A JP H082995A
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- crystal
- seed crystal
- seed
- reaction tube
- single crystal
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 種結晶表面上の酸化膜を予め完全に除去して
結晶性に優れた単結晶を昇華法で成長する方法を提供し
ようとするものである。 【構成】 垂直反応管を使用して昇華法で種結晶上に単
結晶を成長させる方法において、種結晶の周囲を上下に
挟む保持治具を用いて反応管の一端に種結晶を保持し、
種結晶を挟む前記保持治具の隙間を種結晶の厚さより広
く設定し、結晶成長に先立って、反応管の下部に種結晶
を配置し、種結晶の表面全域を前記保持治具から離した
状態で、種結晶表面の酸化膜を除去した後、反応管を上
下逆転し、単結晶を成長する方法である。
結晶性に優れた単結晶を昇華法で成長する方法を提供し
ようとするものである。 【構成】 垂直反応管を使用して昇華法で種結晶上に単
結晶を成長させる方法において、種結晶の周囲を上下に
挟む保持治具を用いて反応管の一端に種結晶を保持し、
種結晶を挟む前記保持治具の隙間を種結晶の厚さより広
く設定し、結晶成長に先立って、反応管の下部に種結晶
を配置し、種結晶の表面全域を前記保持治具から離した
状態で、種結晶表面の酸化膜を除去した後、反応管を上
下逆転し、単結晶を成長する方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、垂直反応管を用いて昇
華法で種結晶上に単結晶を成長する方法に関し、特に、
ＺｎＳｅなどのII−VI族化合物半導体の単結晶の成長に
適した方法である。
華法で種結晶上に単結晶を成長する方法に関し、特に、
ＺｎＳｅなどのII−VI族化合物半導体の単結晶の成長に
適した方法である。
【０００２】
【従来の技術】垂直反応管を用いて昇華法で単結晶を成
長する方法には、種結晶を反応管の底部に置く方法と上
方に置く方法がある。図４は、反応管の底部に設けた凹
部に種結晶を保持し、結晶原料を反応管の上方に保持し
て昇華させ、種結晶上に単結晶を成長するものである。
図５は、支持台に種結晶を載せて、反応管の上部に保持
し、反応管の底部に置いた結晶原料を昇華させて種結晶
上に単結晶を成長するものである。また、図６は、図５
の変形であり、反応管の上端に設けた凹部に種結晶を置
き、固定治具で保持するものである。一般的には、図
５、６の装置のように、種結晶が上部にある方が成長速
度が速い。
長する方法には、種結晶を反応管の底部に置く方法と上
方に置く方法がある。図４は、反応管の底部に設けた凹
部に種結晶を保持し、結晶原料を反応管の上方に保持し
て昇華させ、種結晶上に単結晶を成長するものである。
図５は、支持台に種結晶を載せて、反応管の上部に保持
し、反応管の底部に置いた結晶原料を昇華させて種結晶
上に単結晶を成長するものである。また、図６は、図５
の変形であり、反応管の上端に設けた凹部に種結晶を置
き、固定治具で保持するものである。一般的には、図
５、６の装置のように、種結晶が上部にある方が成長速
度が速い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、種結晶上に単結
晶を成長させる方法において、種結晶表面に酸化膜が付
着していると、成長する結晶は多結晶化しやすい。その
ため、結晶成長に先立って、種結晶を結晶原料の昇華温
度より高温に加熱し、種結晶表面の薄い層を昇華して酸
化膜を除去した後、結晶原料を昇華温度に、種結晶を結
晶成長温度に加熱して種結晶上に単結晶を成長させてい
る。
晶を成長させる方法において、種結晶表面に酸化膜が付
着していると、成長する結晶は多結晶化しやすい。その
ため、結晶成長に先立って、種結晶を結晶原料の昇華温
度より高温に加熱し、種結晶表面の薄い層を昇華して酸
化膜を除去した後、結晶原料を昇華温度に、種結晶を結
晶成長温度に加熱して種結晶上に単結晶を成長させてい
る。
【０００４】しかし、図５や図６の装置で、種結晶を結
晶原料の昇華温度より高温に加熱すると、支持台や固定
治具と接触していない種結晶表面は、酸化膜が除去され
て浄化されるが、これらと接触している部分は十分に酸
化膜を除去することができない。このような状態で結晶
成長を行うと、支持台や固定治具との接触部付近から多
結晶化が発生し、成長結晶全体を多結晶化する恐れがあ
る。
晶原料の昇華温度より高温に加熱すると、支持台や固定
治具と接触していない種結晶表面は、酸化膜が除去され
て浄化されるが、これらと接触している部分は十分に酸
化膜を除去することができない。このような状態で結晶
成長を行うと、支持台や固定治具との接触部付近から多
結晶化が発生し、成長結晶全体を多結晶化する恐れがあ
る。
【０００５】そこで、本発明は、上記の欠点を解消し、
結晶成長時に支持台や固定治具と接触する部分を含めて
種結晶表面上の酸化膜を予め完全に除去して結晶性に優
れた単結晶を昇華法で成長する方法を提供しようとする
ものである。
結晶成長時に支持台や固定治具と接触する部分を含めて
種結晶表面上の酸化膜を予め完全に除去して結晶性に優
れた単結晶を昇華法で成長する方法を提供しようとする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、垂直反応管の
上部に種結晶を、下部に結晶原料を保持して昇華法で、
種結晶上に単結晶を成長させる方法において、種結晶の
周囲を上下に挟む保持治具を用いて反応管の一端に種結
晶を保持し、種結晶を挟む前記保持治具の隙間を種結晶
の厚さより広く設定し、結晶成長に先立って、種結晶を
反応管の下部に配置し、種結晶の表面全域を前記保持治
具から離した状態で、種結晶表面の酸化膜を除去する温
度に加熱した後、反応管を上下逆転して結晶成長を行う
ことを特徴とする単結晶の成長方法である。
上部に種結晶を、下部に結晶原料を保持して昇華法で、
種結晶上に単結晶を成長させる方法において、種結晶の
周囲を上下に挟む保持治具を用いて反応管の一端に種結
晶を保持し、種結晶を挟む前記保持治具の隙間を種結晶
の厚さより広く設定し、結晶成長に先立って、種結晶を
反応管の下部に配置し、種結晶の表面全域を前記保持治
具から離した状態で、種結晶表面の酸化膜を除去する温
度に加熱した後、反応管を上下逆転して結晶成長を行う
ことを特徴とする単結晶の成長方法である。
【０００７】
【作用】本発明者は、結晶成長に先立って、種結晶を加
熱して表面の酸化膜を除去する工程において、種結晶を
保持する部材との接触部についても酸化膜を除去する方
法を検討した結果、本発明を完成するに至った。以下、
図面により説明する。図１は、種結晶表面の酸化膜を除
去する工程を説明するための図であり、図２は、結晶成
長工程を説明するための図である。まず、種結晶を２枚
の保持治具の凹部で挟んで保持するが、図１のように、
保持治具の隙間は種結晶の厚さより広くされており、種
結晶を上下に移動可能な状態で保持している。
熱して表面の酸化膜を除去する工程において、種結晶を
保持する部材との接触部についても酸化膜を除去する方
法を検討した結果、本発明を完成するに至った。以下、
図面により説明する。図１は、種結晶表面の酸化膜を除
去する工程を説明するための図であり、図２は、結晶成
長工程を説明するための図である。まず、種結晶を２枚
の保持治具の凹部で挟んで保持するが、図１のように、
保持治具の隙間は種結晶の厚さより広くされており、種
結晶を上下に移動可能な状態で保持している。
【０００８】酸化膜の除去工程では、図１のように、種
結晶は反応容器の下部に配置され、結晶原料の昇華温度
より高温に加熱されて、表面の酸化膜が除去される。そ
の際に、種結晶表面は保持治具と接触していないので、
表面全体を完全に浄化することができる。次いで、図２
のように、反応管を上下逆転して種結晶を上部に配置
し、下方に配置された結晶原料を加熱・昇華して種結晶
上に単結晶を成長する。その際に、保持治具と接触して
いる種結晶の表面は、先に浄化されているので、種結晶
の成長面の周囲から多結晶化することを防ぐことがで
き、単結晶の成長する確率を大幅に向上させることがで
きる。
結晶は反応容器の下部に配置され、結晶原料の昇華温度
より高温に加熱されて、表面の酸化膜が除去される。そ
の際に、種結晶表面は保持治具と接触していないので、
表面全体を完全に浄化することができる。次いで、図２
のように、反応管を上下逆転して種結晶を上部に配置
し、下方に配置された結晶原料を加熱・昇華して種結晶
上に単結晶を成長する。その際に、保持治具と接触して
いる種結晶の表面は、先に浄化されているので、種結晶
の成長面の周囲から多結晶化することを防ぐことがで
き、単結晶の成長する確率を大幅に向上させることがで
きる。
【０００９】なお、上記の酸化膜の除去工程において、
保持治具と種結晶との隙間が狭すぎると、保持治具に対
向する部分が、それ以外の中央部分に比べて除去速度が
極端に遅くなる。そこで、保持治具に対向する部分の酸
化膜を完全に除去しようとすると、それ以外の部分のエ
ッチングが進行して種結晶基板表面に凹凸が増大し、平
坦性の低下をもたらす。このような種結晶を用いると、
成長結晶の品質を低下させる原因となる。このような現
象は、上記隙間が０．５ｍｍを下回ると顕著になる。そ
れ故、種結晶表面全域にわたって一様な表面酸化膜除去
を行うには、上記隙間を０．５ｍｍ以上にする必要があ
る。
保持治具と種結晶との隙間が狭すぎると、保持治具に対
向する部分が、それ以外の中央部分に比べて除去速度が
極端に遅くなる。そこで、保持治具に対向する部分の酸
化膜を完全に除去しようとすると、それ以外の部分のエ
ッチングが進行して種結晶基板表面に凹凸が増大し、平
坦性の低下をもたらす。このような種結晶を用いると、
成長結晶の品質を低下させる原因となる。このような現
象は、上記隙間が０．５ｍｍを下回ると顕著になる。そ
れ故、種結晶表面全域にわたって一様な表面酸化膜除去
を行うには、上記隙間を０．５ｍｍ以上にする必要があ
る。
【００１０】反応管を上下逆転するときに、加熱炉を静
止して高温の反応管の各部の温度を保持したまま反応管
だけを回転することは難しく、また、反応管の長さは反
応管の直径よりも十分長い場合が多く、加熱炉内に回転
に必要なスペースを確保することが困難である。そこ
で、反応管を加熱炉に挿入した状態で一体として回転さ
せるのが簡便である。また、加熱炉の加熱制御は、従
来、図７のように、発熱体近傍に熱電対を配置して温度
を制御していたが、反応管を逆転することにより、内部
の温度は変化する。そこで、図３のように、反応管の上
下端部に熱電対を配置して加熱電力にフィードバックを
かけることにより、反応管を加熱炉とともに回転しても
反応管の温度の変動を抑制することができる。
止して高温の反応管の各部の温度を保持したまま反応管
だけを回転することは難しく、また、反応管の長さは反
応管の直径よりも十分長い場合が多く、加熱炉内に回転
に必要なスペースを確保することが困難である。そこ
で、反応管を加熱炉に挿入した状態で一体として回転さ
せるのが簡便である。また、加熱炉の加熱制御は、従
来、図７のように、発熱体近傍に熱電対を配置して温度
を制御していたが、反応管を逆転することにより、内部
の温度は変化する。そこで、図３のように、反応管の上
下端部に熱電対を配置して加熱電力にフィードバックを
かけることにより、反応管を加熱炉とともに回転しても
反応管の温度の変動を抑制することができる。
【００１１】
（比較例１）種結晶として直径６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ
に加工し、表面の（１００）面を鏡面に研磨したＺｎＳ
ｅウエハを用いた。ウエハ表面を清浄化処理した後、図
５のように内径１２ｍｍの石英反応管内に設置した。ま
た、この反応管には予め下方に結晶原料として多結晶Ｚ
ｎＳｅをチャージした。反応管内を真空状態で封じた
後、加熱を開始した。
に加工し、表面の（１００）面を鏡面に研磨したＺｎＳ
ｅウエハを用いた。ウエハ表面を清浄化処理した後、図
５のように内径１２ｍｍの石英反応管内に設置した。ま
た、この反応管には予め下方に結晶原料として多結晶Ｚ
ｎＳｅをチャージした。反応管内を真空状態で封じた
後、加熱を開始した。
【００１２】種結晶部分と結晶原料部分を同一温度に制
御しながら５時間で１０８０℃まで昇温した。その後、
種結晶部を１０９０℃に昇温し、１０分間保持し、表面
の酸化膜を除去した後、種結晶温度を１０７２℃にまで
下げた。結晶原料部は１０８０℃に保持した。この状態
で５０時間保持して結晶を成長させた。その後、室温ま
で冷却して結晶を取り出した。同条件で５回の成長を行
ったところ、得られた結晶全てに、種結晶支持台との接
触部付近から多結晶の発生が認められた。
御しながら５時間で１０８０℃まで昇温した。その後、
種結晶部を１０９０℃に昇温し、１０分間保持し、表面
の酸化膜を除去した後、種結晶温度を１０７２℃にまで
下げた。結晶原料部は１０８０℃に保持した。この状態
で５０時間保持して結晶を成長させた。その後、室温ま
で冷却して結晶を取り出した。同条件で５回の成長を行
ったところ、得られた結晶全てに、種結晶支持台との接
触部付近から多結晶の発生が認められた。
【００１３】（実施例１）種結晶として直径６ｍｍ、厚
さ０．８ｍｍに加工し表面の（１００）面を鏡面に研磨
したＺｎＳｅウエハを用いた。表面を清浄化処理した
後、図１のように内径１２ｍｍの石英反応管内に設置し
た。種結晶保持部での種結晶と保持治具との隙間は１ｍ
ｍに保持した。また、この反応管には予め上方に結晶原
料として多結晶ＺｎＳｅをチャージした。反応管内を真
空状態で封じた後、加熱を開始した。
さ０．８ｍｍに加工し表面の（１００）面を鏡面に研磨
したＺｎＳｅウエハを用いた。表面を清浄化処理した
後、図１のように内径１２ｍｍの石英反応管内に設置し
た。種結晶保持部での種結晶と保持治具との隙間は１ｍ
ｍに保持した。また、この反応管には予め上方に結晶原
料として多結晶ＺｎＳｅをチャージした。反応管内を真
空状態で封じた後、加熱を開始した。
【００１４】種結晶部分と結晶原料部分を同一温度に制
御しながら５時間で１０８０℃まで昇温した。その後、
種結晶部を１０９０℃に昇温し、１０分間保持し、表面
の酸化膜を除去した後、種結晶温度を１０８０℃にまで
下げ、種結晶から結晶原料までを均一温度に保ったま
ま、石英反応管を挿入したまま、加熱炉をゆっくりと１
８０度回転させ、図２のように種結晶を上方に、結晶原
料を下方に位置させた。その後、原料多結晶温度は１０
８０℃のまま、種結晶温度を１０７２℃まで下げ、５０
時間保持して結晶成長を行った。成長終了後、室温まで
冷却し、結晶を取り出した。この方法で５回成長を行っ
たところ、その内の４回は単結晶の成長を確認すること
ができた。
御しながら５時間で１０８０℃まで昇温した。その後、
種結晶部を１０９０℃に昇温し、１０分間保持し、表面
の酸化膜を除去した後、種結晶温度を１０８０℃にまで
下げ、種結晶から結晶原料までを均一温度に保ったま
ま、石英反応管を挿入したまま、加熱炉をゆっくりと１
８０度回転させ、図２のように種結晶を上方に、結晶原
料を下方に位置させた。その後、原料多結晶温度は１０
８０℃のまま、種結晶温度を１０７２℃まで下げ、５０
時間保持して結晶成長を行った。成長終了後、室温まで
冷却し、結晶を取り出した。この方法で５回成長を行っ
たところ、その内の４回は単結晶の成長を確認すること
ができた。
【００１５】（比較例２）実施例１において、種結晶保
持部での種結晶と保持治具との間隙を０．２ｍｍに変更
した以外、実施例１と同様にして結晶成長を行ったとこ
ろ、保持治具と接触する種結晶の周辺において多結晶の
発生が観察された。
持部での種結晶と保持治具との間隙を０．２ｍｍに変更
した以外、実施例１と同様にして結晶成長を行ったとこ
ろ、保持治具と接触する種結晶の周辺において多結晶の
発生が観察された。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、多結晶の発生を抑制することができ、単結晶の成
長の確率を飛躍的に向上させることができた。特に、II
−VI族化合物半導体単結晶の成長を容易にした。
より、多結晶の発生を抑制することができ、単結晶の成
長の確率を飛躍的に向上させることができた。特に、II
−VI族化合物半導体単結晶の成長を容易にした。
【図１】本発明において種結晶表面の酸化膜を除去する
工程の説明図である。
工程の説明図である。
【図２】本発明において種結晶上に単結晶を成長する工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図３】本発明を実施するための単結晶成長装置の説明
図である。
図である。
【図４】従来の昇華法により単結晶を成長する装置の説
明図である。
明図である。
【図５】従来の昇華法により単結晶を成長する他の装置
の説明図である。
の説明図である。
【図６】従来の昇華法により単結晶を成長する他の装置
の説明図である。
の説明図である。
【図７】従来の昇華法に用いた加熱手段の説明図であ
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 垂直反応管の上部に種結晶を、下部に結
晶原料を保持して昇華法で、種結晶上に単結晶を成長さ
せる方法において、種結晶の周囲を上下に挟む保持治具
を用いて反応管の一端に種結晶を保持し、種結晶を挟む
前記保持治具の隙間を種結晶の厚さより広く設定し、結
晶成長に先立って、種結晶を反応管の下部に配置し、種
結晶の表面全域を前記保持治具から離した状態で、種結
晶表面の酸化膜を除去する温度に加熱した後、反応管を
上下逆転して結晶成長を行うことを特徴とする単結晶の
成長方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の単結晶の成長方法で、II
−VI族化合物半導体単結晶を成長する方法。 - 【請求項３】 保持治具の隙間が種結晶の厚さより０．
５ｍｍ以上広いことを特徴とする請求項２記載の単結晶
の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13305694A JPH082995A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13305694A JPH082995A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 単結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH082995A true JPH082995A (ja) | 1996-01-09 |
Family
ID=15095798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13305694A Pending JPH082995A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH082995A (ja) |
-
1994
- 1994-06-15 JP JP13305694A patent/JPH082995A/ja active Pending
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