JPH09124398A - 化合物半導体の結晶成長方法および結晶成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクルージュンの混入がなく、結晶性のよ
いＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶の成長が可能な溶液結
晶成長技術を提供する。 【解決手段】 成長すべきＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結
晶の一つの構成元素を含む下地部材とシード結晶を、ヒ
ートシンクの上面に、前記下地部材がヒートシンク側に
なるように載置する工程と、前記シード結晶の最上面よ
りも下方において前記シード結晶に外的作用を及ぼし、
前記シード結晶の位置を前記ヒートシンクの上面上に拘
束する工程と、前記シード結晶の上面に、前記成長すべ
きＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶を構成する元素のう
ち、前記一つの構成元素とは異なる構成元素を含む溶媒
を接触させ、溶媒の上下に温度差を形成し、高温部にソ
ース結晶を配置して前記シード結晶上に結晶を成長させ
る工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶液結晶成長に関す
る。蒸気圧の高い化合物半導体、特にＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体のバルク結晶成長技術として、成長温度を低下
できる溶液結晶成長が期待されている。

【０００２】

【従来の技術】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は高い融点を
有し、さらに構成元素の蒸気圧が高い。従って融液成長
では結晶成長容器に高い耐圧性が必要となるばかりでな
く、成長した結晶に高密度の結晶欠陥が生じ易い。

【０００３】溶液成長を利用すると、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体の結晶成長温度を低下させることが可能とな
り、良質の結晶を得られる可能性がある。溶媒としては
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の構成元素であるＩＩ族元素
やＶＩ族元素を用いる方法が提案されている。

【０００４】図７に、特開平７−１８７８７５号に開示
されたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の溶液成長による結晶
成長装置の構成例を示す。図中左側に結晶成長装置を断
面で示し、右側に結晶成長装置内に設定される温度分布
をグラフで示す。以下、この結晶成長装置を用いてＺｎ
Ｓｅを成長させる場合を説明する。

【０００５】２種類の適当な径を有する石英管を接続し
て結晶成長容器５１が形成されている。なお、初めは上
端を開放しておく。結晶成長容器５１内の下部にはカー
ボン等の熱伝導率のよい材料で構成したヒートシンク５
６が配置されている。ヒートシンク５６は、結晶成長容
器５１に固定されている。

【０００６】図８は、ヒートシンク５６の上面近傍の拡
大断面図を示す。ヒートシンク５６の上面に形成された
凹部６０の底面上にＺｎ板５９が載置され、その上にシ
ード結晶５５が載置されている。その上から適当な長さ
のヒートシンクと同じ外径を有した円筒状のシード止め
５４が挿入され、結晶成長容器５１に固定されている。
シード止め５４の下端に内部に張り出した突出部が形成
されており、この突出部によってシード結晶５５がヒー
トシンク５６の上面に押しつけられて固定される。

【０００７】図７に戻って、結晶成長容器５１に溶媒５
３としてＳｅ−Ｔｅ（所定混合比のＳｅとＴｅ）、ソー
ス結晶５２としてＺｎＳｅ多結晶を挿入する。なお、Ｚ
ｎＳｅ結晶成長の溶媒としてＳｅのみを用いるとＺｎＳ
ｅの溶解度が低い。Ｓｅ−Ｔｅを用いるのは、Ｔｅを添
加して溶解度を増大させるためである。ソース結晶５
２、溶媒５３を投入した後、結晶成長容器５１内を真空
排気し、開放部を封止する。

【０００８】このように準備した結晶成長アンプルを、
倒立または斜めに倒して加熱し、まず溶媒を溶融させ、
次にソース結晶を溶媒中に飽和溶解度まで溶解させる。
次に、図７右側に示すような温度勾配を設定した外熱型
の電気炉中に配置する。外熱型電気炉は炉心管５７の周
囲にヒータ線５８を巻いて構成され、炉心管５７の内部
に結晶成長容器５１を収容するための縦型空間が形成さ
れている。

【０００９】炉心管５７の内部には、図中右側に示すよ
うに、上部で高く、下部で低くなる縦方向の温度分布が
設定される。ソース結晶５２が配置される位置の温度を
Ｔｓ、結晶成長が生じるシード結晶５５表面の位置の温
度がＴｇで示されている。Ｔｓ＞Ｔｇである。

【００１０】このような温度分布内に結晶成長容器５１
が配置されると、高温部のソース結晶５２は、高温部で
の飽和溶解度まで溶媒５３に溶解する。なお、高温での
飽和溶解度は低温での飽和溶解度よりも高い。溶媒５３
中に溶解したソース結晶成分は、拡散によって低温部に
も移動し、低温部の溶液を過飽和状態にする。

【００１１】シード結晶５５が低温部に配置され、過飽
和溶液と接触することにより、シード結晶５５上に結晶
成長が生じる。このようにして、シード結晶５５上にバ
ルク状の単結晶を成長させる。

【００１２】シード結晶５５の下に回り込んだ溶媒は、
Ｚｎ板５９と反応する。このため、シード結晶５５が、
その下方に回り込んだ溶媒中に溶解しにくくなり、シー
ド結晶の下面からのインクルージュンの混入を防止する
ことができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図８に示す従来例にお
いては、Ｚｎの熱膨張係数が石英のそれよりも大きいた
め、Ｚｎ板５９の熱膨張によってシード結晶５５に欠陥
が発生する。この欠陥が結晶成長に影響を及ぼし、結晶
性の良い成長結晶を得ることが困難になる。シード結晶
５５の厚さを厚くすれば、Ｚｎ板５９の熱膨張による影
響を低減することができるが、このためには凹部６０の
深さを深くする必要がある。凹部６０を深くすると横方
向の温度勾配が形成されるため、シード結晶５５の側面
からインクルージョンが混入し易くなる。

【００１４】本発明の目的は、インクルージュンの混入
がなく、結晶性のよいＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶の
成長が可能な溶液結晶成長技術を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、成長すべきＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶の一つの
構成元素を含む下地部材とシード結晶を、ヒートシンク
の上面に、前記下地部材がヒートシンク側になるように
載置する工程と、前記シード結晶の最上面よりも下方に
おいて前記シード結晶に外的作用を及ぼし、前記シード
結晶の位置を前記ヒートシンクの上面上に拘束する工程
と、前記シード結晶の上面に、前記成長すべきＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体結晶を構成する元素のうち、前記一つ
の構成元素とは異なる構成元素を含む溶媒を接触させ、
溶媒の上下に温度差を形成し、高温部にソース結晶を配
置して前記シード結晶上に結晶を成長させる工程とを含
む溶液結晶成長方法が提供される。

【００１６】溶媒がシード結晶の下面に回り込んだ場
合、この溶媒が下地基板と反応する。このため、回り込
んだ溶媒中へのシード結晶の溶解を抑制できる。シード
結晶の位置を拘束するために、シード結晶の最上面より
も下方においてシード結晶に外的作用を及ぼしている。
このため、シード結晶中の作用部位近傍に欠陥が発生し
ても、この欠陥がシード結晶の上面へ波及しにくい。シ
ード結晶上面に欠陥が生じにくいため、良質の結晶を成
長させることができる。

【００１７】本発明の他の観点によると、前記シード結
晶が、その側面に形成された段差を有し、前記シード結
晶の位置を拘束する工程が、前記段差にシード止め部材
の一部を係合させ、前記シード結晶の位置を拘束する工
程を含む溶液結晶成長方法が提供される。

【００１８】シード結晶の側面に形成された段差にシー
ド止めを係合させることにより、シード結晶の位置を拘
束することができる。本発明の他の観点によると、前記
シード結晶が、円柱状形状の結晶の上面から下方に中心
軸に平行に一部の厚さ部分を切り欠いた切り欠き部を有
する形状を有し、前記シード止め部材が、前記切り欠き
部により形成された段差に係合する溶液結晶成長方法が
提供される。

【００１９】本発明の他の観点によると、前記シード結
晶の位置を拘束する工程が、前記シード止め部材の下面
の一部を前記段差面に係合させ、該下面の他の部分を前
記段差面とほぼ同じ高さの上面を有する他の部材の該上
面に接触させる溶液結晶成長方法が提供される。

【００２０】シード止め部材の下面が、シード結晶と他
の部材の双方に作用するため、シード結晶に加わる力を
緩和することができる。シード止め部材によってシード
結晶に加わる応力が低減するため、より良好な結晶を成
長させることが可能になる。

【００２１】本発明の他の観点によると、前記載置する
工程が、前記下地部材を前記ヒートシンクの上面に載置
する工程と、前記シード結晶を、前記下地部材の上に載
置する工程とを含む溶液結晶成長方法が提供される。

【００２２】本発明の他の観点によると、前記下地部材
が、前記シード結晶の下面に形成された薄膜である溶液
結晶成長方法が提供される。本発明の他の観点による
と、前記結晶を成長させる工程が、前記溶媒と前記シー
ド結晶とが接触しない状態で、前記溶媒中に成長すべき
結晶の原料を溶解させて飽和させる工程と、前記飽和し
た溶媒を前記シード結晶に接触させるとともに、溶媒の
上下に第１の温度勾配を有する温度差を形成する工程
と、前記溶媒の上下に前記第１の温度勾配よりも大きな
第２の温度勾配を有する温度差を形成し、結晶成長を行
う工程とを含む溶液結晶成長方法が提供される。

【００２３】結晶成長を行う前に、比較的小さな第１の
温度勾配を有する温度差を形成する工程を実施すること
により、シード結晶側面に空洞がある場合には、この空
洞を成長結晶で埋めることができる。その後、結晶成長
を行うことにより、シード結晶の上面に良質な結晶を成
長させることができる。

【００２４】前記第１の温度勾配を、５〜１５℃／ｃｍ
とすることが好ましい。また、前記シード結晶の厚さを
３ｍｍ以上とすることが好ましい。

【００２５】本発明の他の観点によると、少なくとも成
長すべき化合物半導体結晶の一つの構成元素を含む溶媒
の上下に温度差を形成し、溶媒の高温部にソース結晶を
配置し、溶媒の低温部で結晶成長を行う溶液結晶成長装
置において、溶媒下部に配置され、上面を有するヒート
シンクと、成長すべき結晶の前記一つの構成元素とは異
なる他の構成元素を含んで構成され、上面にシード結晶
をほぼ密着して載置するための、前記ヒートシンクの上
面に載置された下地部材と、前記シード結晶の最上面よ
り下方において前記シード結晶に外的作用を及ぼし、前
記シード結晶の位置を拘束するためのシード止め部材と
を有する溶液結晶成長装置が提供される。

【００２６】シード結晶の下面に下地部材を配置してい
るため、シード結晶の下面に回り込んだ溶媒中へのシー
ド結晶の溶解を抑制できる。シード結晶の最上面よりも
下方においてシード結晶に外的作用を及ぼし、シード結
晶の位置を拘束することができる。このため、シード結
晶中の作用部位近傍に欠陥が発生しても、この欠陥がシ
ード結晶の上面へ波及しにくい。シード結晶上面に欠陥
が生じにくいため、良質の結晶を成長させることができ
る。

【００２７】本発明の他の観点によると、前記ヒートシ
ンクが、その上面に形成された凹部を有し、前記下地部
材が、前記凹部の底面上に載置されている溶液結晶成長
装置が提供される。

【００２８】本発明の他の観点によると、さらに、前記
ヒートシンクの上面に載置された環状部材を有し、前記
下地部材が、前記環状部材に囲まれた前記ヒートシンク
の上面に載置されている溶液結晶成長装置が提供され
る。

【００２９】シード結晶の側面の凹部開口面と同じ高さ
もしくは環状部材の上面と同じ高さに段差を形成してお
く。この段差を凹部周囲のヒートシンク上面もしくは環
状部材の上面と共にヒートシンク上面側に押しつける
と、力が凹部周囲のヒートシンクもしくは環状部材に分
散される。このため、シード結晶に加わる応力を低減す
ることができる。

【００３０】本発明の他の観点によると、前記シード止
め部材の下面の形状が、円周の一部が該円周の内部に張
り出した形状の内周を画定し、該張り出し部分が前記シ
ード結晶の側面の段差に係合して前記シード結晶の位置
を拘束する溶液結晶成長装置が提供される。

【００３１】シード止め部材の張出部を、シード結晶の
段差に係合させることにより、シード結晶の位置を拘束
することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
のＺｎＳｅをＳｅ−Ｔｅ溶媒を用いて成長する場合を例
にとって説明する。ＺｎＳｅは、青色発光半導体素子と
して期待される材料である。

【００３３】次に、図１〜図３を参照して、本発明の実
施例について説明する。図１は、本発明の実施例による
結晶成長装置を示す。図中左側に結晶成長装置の断面図
を示し、図中右側に炉内に設定される温度分布を示す。

【００３４】適当な径を有する小口径の石英管１ａと大
口径の石英管１ｂとを接続し、結晶成長容器１を準備す
る。なお、この段階では大口径の石英管１ｂ上部は開放
された状態である。

【００３５】この結晶成長容器１の内面を弗酸でエッチ
ングして表面を清浄化する。表面を清浄化した結晶成長
容器１の底部にカーボン等の熱伝導率のよい材料で形成
したヒートシンク８を収納し、真空ベーキングを施す。

【００３６】ヒートシンク８の一部に予め刻みを入れて
おき、真空ベーキング後、成長容器１をそれに応じて変
形させることによってヒートシンク８を結晶成長容器１
に固定する。ヒートシンク８の上面には鏡面処理が施さ
れている。ヒートシンク８の材料は、シード結晶と同程
度の熱膨張係数を有するものが好ましい。

【００３７】図２（Ａ）は、ヒートシンク８の上面近傍
を拡大した断面図を示す。ヒートシンク８の上面に、ヒ
ートシンク８と同じ外径を有し、厚さ約１．５ｍｍの環
状部材６を載置する。環状部材６はヒートシンク８と同
じ材料で形成され、上面、下面及び内周面には鏡面処理
が施されている。環状部材６もヒートシンク８と同様に
真空ベーキングを施す。

【００３８】直径８ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのＺｎ板７
を環状部材６に囲まれたヒートシンク８の上面に載置す
る。環状部材６の内径は、Ｚｎ板７の径８ｍｍよりも数
百μｍ程度大きくなるように形成されている。Ｚｎ板７
の上にＺｎＳｅの単結晶からなるシード結晶５を載置す
る。

【００３９】図２（Ｂ）は、シード結晶５の平面図を示
す。シード結晶５は、直径８ｍｍ、厚さ５ｍｍの円柱状
結晶の上面の縁の一部を切り欠いた形状を有する。この
切り欠きにより、側面の厚さ方向の中間部に上面と平行
な弓形の段差面５ａが形成されている。シード結晶５の
下面から段差面５ａまでの高さ（切り残し部の厚さ）は
約１ｍｍ、段差面５ａの弓形形状の中央部分の幅Ｗは約
０．７ｍｍである。実施例では、上面に（１１１）面が
現れたシード結晶を用いたが、その他の面方位を有する
面が現れた結晶を使用してもよい。

【００４０】図２（Ａ）に戻って、環状部材６の厚さ
が、Ｚｎ板７とシード結晶５の切り残し部の合計の厚さ
に等しくなるように構成されているため、環状部材６の
上面が、Ｚｎ板７の上に載置したシード結晶５の段差面
５ａとほぼ同じ高さになる。

【００４１】次に、ヒートシンク６と同じ外径、かつシ
ード結晶５の径とほぼ同じ内径を有する石英製の円筒状
のシード止め４を、石英管１ａ内に挿入する。図２
（Ｃ）は、シード止め４の底面図を示す。シード止め４
の下面には、円環の一部が内部に向かって張り出した張
出部４ａが形成されている。シード止め４を石英管１ａ
内に挿入するとき、張出部４ａをシード結晶５の段差面
５ａに係合させる。

【００４２】図２（Ａ）に戻って、シード止め４を石英
管１ａに融着して固定する。環状部材６は、ヒートシン
ク８の上面とシード止め４の下面に挟まれてほぼ固定さ
れる。Ｚｎ板７とシード結晶５は、ヒートシンク８の上
面と張出部４ａに挟まれてほぼ固定される。

【００４３】図１に戻って、溶媒３として所定組成のＳ
ｅ−Ｔｅ混合物、ソース結晶２としてＺｎＳｅの多結晶
を結晶成長容器１内に投入する。ソース結晶２、溶媒３
を充填した結晶成長容器１を真空排気装置に接続し、そ
の内部を２×１０^-6Ｔｏｒｒよりも高い真空度に真空排
気し、開放端を封止する。

【００４４】このように準備した結晶成長容器を斜めに
傾け、シード結晶と溶媒を分離して一定時間、一定温度
に保持することにより溶媒３中にＺｎＳｅを飽和溶解さ
せる。その後、この結晶成長容器１を縦にすることによ
り、飽和溶液をシード結晶に接触させる。このとき、溶
解しないで残ったソース結晶２は、結晶成長容器１の段
差により保持される。

【００４５】次に、結晶成長容器１を、図１右側に示す
ような温度分布を形成した電気炉内に配置する。電気炉
は内部に結晶成長容器１を収容することのできる縦型空
間を形成する炉心管２０の周囲にヒータ線２１が巻かれ
た構成を有する。なお、ソース結晶２の配置される位置
の温度をＴｓ、シード結晶５表面の結晶成長が生じる部
分の温度をＴｇで表す。

【００４６】図３（Ａ）は、温度ＴｓとＴｇの時間変化
を示す。横軸は経過時間、縦軸は温度を共に任意目盛り
で表す。時刻ｔ₀ まで石英管１を転倒させて飽和溶液を
作製する。

【００４７】時刻ｔ₀ において、シード結晶の位置の温
度を９５０℃とし、５〜１５℃／ｃｍの温度勾配を形成
する。図３（Ｂ）は、時刻ｔ₁ におけるシード結晶５の
断面図を結晶成長装置と共に示す。図中の破線は、温度
勾配形成前のシード結晶５の断面を示す。なお、結晶成
長装置の各構成部分には、図２（Ａ）と同様の符号を付
して示している。シード結晶５の上面部分が溶解し、切
り欠き部に結晶が析出してこの部分の空洞を埋めている
ことがわかる。これは、温度勾配が比較的小さいため、
高温部からの原料原子の拡散による結晶成長がほとんど
起こらず、シード結晶５近傍の局所的な温度勾配による
結晶の溶解と析出が支配的であるためと考えられる。

【００４８】時刻ｔ₀ から約５０時間経過後、時刻ｔ₁
において、温度勾配を１０〜５０℃／ｃｍとし、結晶成
長を行う。このように、結晶成長を行う前に比較的緩や
かな温度勾配を形成することにより、シード結晶５近傍
の空洞を成長結晶で埋めることができる。その後結晶成
長を行うため、シード結晶５の上面にシード止め４の内
周面に沿った円柱状の結晶を成長させることができる。

【００４９】これに対し、飽和溶液を作製した後、直ち
に時刻ｔ₁ 以降の比較的大きな温度勾配を形成して結晶
成長を行うと、良質の成長結晶を得ることができなかっ
た。図３（Ｃ）は、飽和溶液作製後、直ちに比較的大き
な温度勾配を形成して結晶成長を行う場合の温度履歴を
示す。飽和溶液が作製されると、時刻ｔ₂ においてソー
ス結晶部分の温度を上昇させ、比較的大きな温度勾配を
形成する。

【００５０】図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）の温度履歴によ
り形成された成長結晶の断面図を結晶成長装置と共に示
す。段差面５ａ上に結晶が成長し、その上方の側面に凹
部５ｂが形成されている。段差面５ａ上に成長する結晶
の原料はソース結晶からの拡散により供給されるのでは
なく、シード結晶５の段差面５ａの上方部分から溶解し
た結晶構成元素が拡散して供給されると考えられる。こ
のため、段差面５ａの上方に凹部５ｂが形成されると考
えられる。凹部５ｂは結晶の成長と共に上方に移動す
る。

【００５１】また、飽和溶液を作製したのち、急激に大
きな温度勾配を形成すると、固液界面における過飽和度
が大きくなり、成長核が発生し易くなる。例えば、シー
ド止め４の下端の張出部４ａの先端等に成長核が発生し
やすくなる。この成長核から成長する結晶はシード結晶
５の結晶構造を引き継いでいないため、高品質の単結晶
を得ることができなくなる。さらに、シード結晶５から
成長した結晶と成長核から成長した結晶との界面に溶媒
を含んでしまう場合もある。

【００５２】図３（Ａ）に示すように、飽和溶液作製
後、結晶成長前に、比較的温度勾配の緩やかな期間を設
けておくと、固液界面における過飽和度が小さくなるな
るため、成長核の発生を抑制できる。時刻ｔ₁ において
温度勾配を大きくするときには、段差面５ａの上方の空
洞が成長結晶により埋められているため、シード止め４
の下端張出部に成長核が発生することはないであろう。

【００５３】図２（Ａ）に示すように、本実施例による
と、シード結晶５が環状部材６と共にシード止め４で下
方に押さえつけられて固定される。シード止め４による
下方へ押さえつける力がシード結晶５と環状部材６に分
散されるため、シード結晶５のみを押さえつける場合に
比べてシード結晶５に加わる応力を低減させることがで
きる。

【００５４】また、カーボン製の環状部材６の熱膨張係
数は７．９×１０^-6／Ｋであり、ＺｎＳｅの熱膨張係数
は７．５５×１０^-6／Ｋである。このように、環状部材
６とシード結晶５がほぼ同程度の熱膨張係数を有するた
め、高温の結晶成長時においてもシード止め４による下
方へ押さえつける力を有効に分散させることができる。
成長温度において環状部材６の上面がシード結晶５の段
差面５ａよりもやや高くなるように環状部材６の厚さを
調整しておくことにより、シード結晶５へ加わる応力を
より緩和することができる。

【００５５】Ｚｎ板７の熱膨張等により、シード止め４
の張出部４ａとＺｎ板７とに挟まれた切り残し部に発生
した応力により欠陥が発生する場合がある。しかし、シ
ード結晶５の全厚さを５ｍｍとし、切り残し部の厚さを
１ｍｍとしているため、切り残し部に発生した欠陥がシ
ード結晶の上面まで波及しにくい。このため、シード結
晶５の上面に良質の結晶を成長させることができる。な
お、シード結晶５の下面の欠陥による影響を防止するた
めには、シード結晶５の厚さを３ｍｍ以上とすることが
好ましい。

【００５６】次に、図４〜図６を参照して上記実施例の
変形例を説明する 図４は、第１の変形例による結晶成長装置のシード結晶
部の断面図を示す。ヒートシンク８の上面に凹部１０が
形成されている。凹部１０の底面には鏡面処理が施され
ている。凹部１０が、図２（Ａ）に示す環状部材６の内
周面とヒートシンク８の上面とによって画定される円形
の凹部に対応する。その他の構成は図１及び図２（Ａ）
に示す結晶成長装置と同様である。

【００５７】図５（Ａ）は、第２の変形例による結晶成
長装置のシード結晶部の断面図を示す。図２（Ａ）で
は、シード結晶５の段差面５ａにシード止め４の張出部
４ａを係合させてシード結晶５の位置を拘束したが、図
５（Ａ）では、シード止めリング１１を用いてシード結
晶５の位置を拘束する。このため、シード止め４の下端
に張出部は形成されていない。その他の構成は図１及び
図２（Ａ）に示す結晶成長装置と同様である。

【００５８】図５（Ｂ）は、シード止めリング１１の平
面図を示す。シード止めリング１１の外周はヒートシン
ク８の外径とほぼ等しい径の円形形状である。その内周
は、環状部材６の内径とほぼ同径の円周のうち一部に円
周の内側に向かって張り出した張出部１１ａを形成した
形状とされている。シード止めリング１１がシード止め
４により下方に押さえつけられて固定され、張出部１１
ａがシード結晶５の段差面５ａに係合してシード結晶５
の位置を拘束する。

【００５９】図６は、第３の変形例による結晶成長装置
のシード結晶部の断面図を示す。図５（Ａ）に示す環状
部材６の代わりにヒートシンク８の上面に図４の第１の
変形例と同様の凹部１０を形成し、シード結晶５の横方
向の位置を拘束している。その他の構成は図５（Ａ）に
示す結晶成長装置と同様である。

【００６０】上記第１〜第３の変形例においても、シー
ド結晶５の上面よりも下方においてシード結晶に外的作
用を及ぼし、シード結晶の位置を拘束している。従っ
て、上記実施例と同様の効果が得られるであろう。

【００６１】上記実施例及び変形例では、シード結晶５
の裏側にＺｎ板７を密着させる場合について説明した
が、シード結晶の裏側にスパッタ法等により予め厚さ１
０μｍ〜１００μｍのＺｎ膜を形成しておいてもよい。
スパッタ法等によってシード結晶裏側にＺｎ膜を形成す
ることにより、シード結晶の裏側のわずかな隙間の発生
をも防止することが可能になる。

【００６２】また、Ｓｅ−Ｔｅ溶媒を用い、ＺｎＳｅ結
晶を成長させる場合を例にとって説明したが、上記実施
例は他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の溶液結晶成長に適
用することも可能である。この場合、シード結晶の下面
に密着して配置されたＺｎ板の代わりに、溶媒中に含ま
れるシード結晶の一つの構成元素とは異なる他の構成元
素からなる部材を配置する。

【００６３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シード結晶の最上面より下方においてシード結晶に外的
作用を施して位置を拘束するため、シード結晶の上面に
応力が加わらない。このため、シード結晶の上面に良好
な結晶を成長させることができる。

【００６５】また、結晶を成長させる前に、溶媒中に緩
やかな温度勾配を形成することにより、成長核の発生を
抑制することができる。また、シード結晶側面に空洞が
形成されている場合には、この空洞をシード結晶からの
成長結晶で埋めることができる。このため、シード結晶
の上面に良質の結晶を成長させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による溶液結晶成長を説明する
ための結晶成長装置の断面図および温度分布のグラフで
ある。

【図２】図１の結晶成長装置の結晶成長部の断面図、シ
ード結晶の平面図、及びシード止めの底面図である。

【図３】実施例による溶液結晶成長及び比較例による溶
液結晶成長の溶媒温度の時間変化を示すグラフ、及びシ
ード結晶の断面図である。

【図４】第１の変形例による溶液結晶成長で使用する結
晶成長装置の結晶成長部の断面図である。

【図５】第２の変形例による溶液結晶成長で使用する結
晶成長装置の結晶成長部の断面図及びシード止めリング
の平面図である。

【図６】第３の変形例による溶液結晶成長で使用する結
晶成長装置の結晶成長部の断面図である。

【図７】従来の技術による溶液結晶成長を説明するため
の溶液結晶成長装置の断面図および温度分布のグラフで
ある。

【図８】図７の結晶成長装置の結晶成長部の断面図であ
る。

【符号の説明】

１、５１ 結晶成長容器 ２、５２ ソース結晶 ３、５３ 溶媒 ４、５４ シード止め ５、５５ シード結晶 ６ 環状部材 ７、５９ Ｚｎ板 ８、５６ ヒートシンク １０、６０ 凹部 １１ シード止めリング ２０、５７ 炉心管 ２１、５８ ヒータ線

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成長すべきＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結
   晶の一つの構成元素を含む下地部材とシード結晶を、ヒ
   ートシンクの上面に、前記下地部材がヒートシンク側に
   なるように載置する工程と、 前記シード結晶の最上面よりも下方において前記シード
   結晶に外的作用を及ぼし、前記シード結晶の位置を前記
   ヒートシンクの上面上に拘束する工程と、 前記シード結晶の上面に、前記成長すべきＩＩ−ＶＩ族
   化合物半導体結晶を構成する元素のうち、前記一つの構
   成元素とは異なる構成元素を含む溶媒を接触させ、溶媒
   の上下に温度差を形成し、高温部にソース結晶を配置し
   て前記シード結晶上に結晶を成長させる工程とを含む溶
   液結晶成長方法。
2. 【請求項２】 前記シード結晶が、その側面に形成され
   た段差を有し、 前記シード結晶の位置を拘束する工程が、前記段差にシ
   ード止め部材の一部を係合させ、前記シード結晶の位置
   を拘束する工程を含む請求項１に記載の溶液結晶成長方
   法。
3. 【請求項３】 前記シード結晶が、円柱状形状の結晶の
   上面から下方に中心軸に平行に一部の厚さ部分を切り欠
   いた切り欠き部を有する形状を有し、 前記シード止め部材を、前記切り欠き部により形成され
   た段差面に係合させる請求項２に記載の溶液結晶成長方
   法。
4. 【請求項４】 前記シード結晶の位置を拘束する工程
   が、前記シード止め部材の下面の一部を前記段差面に係
   合させ、該下面の他の部分を前記段差面とほぼ同じ高さ
   の上面を有する他の部材の該上面に接触させる請求項３
   に記載の溶液結晶成長方法。
5. 【請求項５】 前記載置する工程が、 前記下地部材を前記ヒートシンクの上面に載置する工程
   と、 前記シード結晶を、前記下地部材の上に載置する工程と
   を含む請求項１〜４のいずれかに記載の溶液結晶成長方
   法。
6. 【請求項６】 前記下地部材が、前記シード結晶の下面
   に形成された薄膜である請求項１〜４のいずれかに記載
   の溶液結晶成長方法。
7. 【請求項７】 前記結晶を成長させる工程が、 前記溶媒と前記シード結晶とが接触しない状態で、前記
   溶媒中に成長すべき結晶の原料を溶解させて飽和させる
   工程と、 前記飽和した溶媒を前記シード結晶に接触させるととも
   に、溶媒の上下に第１の温度勾配を有する温度差を形成
   する工程と、 前記溶媒の上下に前記第１の温度勾配よりも大きな第２
   の温度勾配を有する温度差を形成し、結晶成長を行う工
   程とを含む請求項１〜６のいずれかに記載の溶液結晶成
   長方法。
8. 【請求項８】 前記第１の温度勾配が、５〜１５℃／ｃ
   ｍである請求項７に記載の溶液結晶成長方法。
9. 【請求項９】 前記シード結晶の厚さが３ｍｍ以上であ
   る請求項１〜８のいずれかに記載の溶液結晶成長方法。
10. 【請求項１０】 少なくとも成長すべき化合物半導体結
    晶の一つの構成元素を含む溶媒の上下に温度差を形成
    し、溶媒の高温部にソース結晶を配置し、溶媒の低温部
    で結晶成長を行う溶液結晶成長装置において、 溶媒下部に配置され、上面を有するヒートシンクと、 成長すべき結晶の前記一つの構成元素とは異なる他の構
    成元素を含んで構成され、上面にシード結晶をほぼ密着
    して載置するための、前記ヒートシンクの上面に載置さ
    れた下地部材と、 前記シード結晶の最上面より下方において前記シード結
    晶に外的作用を及ぼし、前記シード結晶の位置を拘束す
    るためのシード止め部材とを有する溶液結晶成長装置。
11. 【請求項１１】 前記ヒートシンクが、その上面に形成
    された凹部を有し、 前記下地部材が、前記凹部の底面上に載置されている請
    求項１０に記載の溶液結晶成長装置。
12. 【請求項１２】 さらに、前記ヒートシンクの上面に載
    置された環状部材を有し、 前記下地部材が、前記環状部材に囲まれた前記ヒートシ
    ンクの上面に載置されている請求項１０に記載の溶液結
    晶成長装置。
13. 【請求項１３】 前記シード止め部材の下面の形状が、
    円周の一部が該円周の内部に張り出した形状の内周を画
    定し、該張り出し部分が前記シード結晶の側面の段差に
    係合して前記シード結晶の位置を拘束する請求項１０〜
    １２のいずれかに記載の溶液結晶成長装置。