JPH11228299A - Single crystal of compound semiconductor and its production - Google Patents

Single crystal of compound semiconductor and its production

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JPH11228299A
JPH11228299A JP2965498A JP2965498A JPH11228299A JP H11228299 A JPH11228299 A JP H11228299A JP 2965498 A JP2965498 A JP 2965498A JP 2965498 A JP2965498 A JP 2965498A JP H11228299 A JPH11228299 A JP H11228299A
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JP
Japan
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single crystal
crystal
compound semiconductor
concentration
less
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JP2965498A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Koyama
彰夫 小山
Ryuichi Hirano
立一 平野
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Original Assignee
Japan Energy Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a single crystal of a highly pure compound semiconductor of group II-IV compounds such as ZnSe and CdTe, having <=1×10<15> cm<-3> concentration of each of Na, Li and a carrier. SOLUTION: Crystal growth is stopped at a stage at a prescribed solidified proportion at which the each concentration of Na, K and a carrier is <=1×10<15> cm<-3> at the solid-liquid interface between a single crystal and a raw material molten liquid at which the crystal growth is carried out, and immediately the cooling of the crystal is started, in a liquid-encapsulated Czochralski method, a Bridgeman method or a temperature gradient slow cooling method.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体単結
晶およびその製造方法に関し、特に高純度のZnSe,
ZnTe,CdTeなどの周期表第12(2B)族元素
及び第16(6B)族元素からなる化合物半導体単結晶
(以下、「II−VI族化合物半導体単結晶」という。)と
その製造に適用して効果的な製造技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor single crystal and a method for producing the same, and particularly to a high purity ZnSe,
The present invention is applied to a compound semiconductor single crystal including a Group 12 (2B) element and a Group 16 (6B) element such as ZnTe and CdTe (hereinafter referred to as “II-VI compound semiconductor single crystal”) and its manufacture. And effective manufacturing techniques.

【0002】[0002]

【従来の技術】セレン化亜鉛(ZnSe),テルル化亜
鉛(ZnTe),テルル化カドミウム(CdTe)等に
代表されるII−VI族化合物半導体単結晶は、シリコン
(Si)に比べて、発光効率が高い,ヘテロ接合を適用
できるなどの利点があり、発光・受光素子,低雑音増幅
素子などへの応用が期待されている。
2. Description of the Related Art A group II-VI compound semiconductor single crystal typified by zinc selenide (ZnSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium telluride (CdTe), etc. has a higher luminous efficiency than silicon (Si). Therefore, it is expected to be applied to a light emitting / receiving element, a low noise amplifying element, and the like.

【0003】特にCdTeは、閃亜鉛鉱型構造で、エネ
ルギギャップ:1.4eVの特性を有し、p,n型伝導
が可能であり、赤外線検出素子のエピタキシャル成長用
基板,太陽電池,可視光,赤外線センサ、γ線,X線等
の放射線検出素子、非破壊検出素子などに用いられてい
る。
In particular, CdTe has a zinc-blende structure, an energy gap of 1.4 eV, can conduct p and n-type conduction, and has a substrate for epitaxial growth of an infrared detecting element, a solar cell, visible light, It is used for infrared sensors, radiation detecting elements for γ-rays, X-rays and the like, non-destructive detecting elements, and the like.

【0004】これらのデバイスの特性は、基板を形成す
る化合物半導体単結晶の純度に依存する面が多いため、
デバイスの性能を向上するために少しでも純度の高い化
合物半導体単結晶を得たいという要求がある。例えば、
CdTeでは、透過率を高めるために単結晶の低キャリ
ア濃度化が必要であった。
The characteristics of these devices often depend on the purity of the compound semiconductor single crystal forming the substrate.
There is a demand to obtain a compound semiconductor single crystal with a high purity in order to improve the performance of the device. For example,
In CdTe, it was necessary to lower the single crystal carrier concentration in order to increase the transmittance.

【0005】従来、これらのII−VI族化合物半導体単結
晶は、ブリッジマン法(BridgmanMethod),温度勾配徐
冷法(Gradient Freezing Method:GF法),垂直温度
勾配徐冷法(Vertical Gradient Freezing Method:V
GF法)等によって製造されることが多かった。
Conventionally, these II-VI group compound semiconductor single crystals have been prepared by a Bridgman method, a gradient freezing method (GF method), and a vertical temperature gradient cooling method (Vertical Gradient Freezing Method: V).
GF method) and the like.

【0006】ブリッジマン法においては、第12(2
B)族元素及び第16(6B)族元素からなる原料をル
ツボ中で溶解し、10〜50℃/cmの温度勾配中を低
温側に移動させることで化合物半導体単結晶を育成させ
ている。
In the Bridgman method, the twelfth (2)
A compound semiconductor single crystal is grown by dissolving a raw material composed of a Group B) element and a Group 16 (6B) element in a crucible and moving it in a temperature gradient of 10 to 50 ° C./cm to a lower temperature side.

【0007】また、温度勾配徐冷法では、第12(2
B)族元素及び第16(6B)族元素からなる原料を溶
融させたルツボ自体は移動させずに、温度プロファイル
を変化させることにより化合物半導体単結晶を育成させ
ている。
In the temperature gradient slow cooling method, the twelfth (2)
The compound semiconductor single crystal is grown by changing the temperature profile without moving the crucible itself in which the raw material comprising the group B) element and the group 16 (6B) element is melted.

【0008】そして、これらの結晶育成方法において
は、融液中の温度勾配を低減することや、融液中の温度
揺らぎを小さくするなどの育成条件を最適化することに
より、結晶中の欠陥密度の低減を図っていた。
In these crystal growth methods, the defect density in the crystal is reduced by optimizing the growth conditions such as reducing the temperature gradient in the melt and reducing the temperature fluctuation in the melt. Was reduced.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
化合物半導体単結晶の製造方法では、要求を満たし得る
ように不純物の濃度を低減した高純度な単結晶を得るこ
とはできなかった。
However, in the conventional method for producing a compound semiconductor single crystal, a high-purity single crystal having a reduced impurity concentration so as to satisfy the demands cannot be obtained.

【0010】例えば、従来のVGF法でCdTeの単結
晶を育成した場合には、十分な透過率等を実現するため
に必要とされるキャリア濃度が1×1015cm-3以下で
Na濃度,Li濃度も1×1015cm-3以下となる高純
度のP型結晶を得ることはできなかった。
For example, when a single crystal of CdTe is grown by the conventional VGF method, the carrier concentration required for realizing a sufficient transmittance and the like is 1 × 10 15 cm −3 or less, and the Na concentration and A high-purity P-type crystal having a Li concentration of 1 × 10 15 cm −3 or less could not be obtained.

【0011】また、従来の液体封止チョクラルスキー法
(Liquid Encapsulated Czochralski Method:LEC
法),垂直ブリッジマン法(VB法),垂直温度勾配徐
冷法(VGF法),水平ブリッジマン法(HB法)ある
いは水平温度勾配徐冷法(HGF法)を用いたCdTe
等の単結晶の育成は、ルツボあるいはボート内にチャー
ジされた原料を全て使い切る(即ち固化率g=1.0
(100%))まで結晶育成を継続するものであった。
A conventional liquid-encapsulated Czochralski method (LEC)
CdTe using the vertical Bridgman method (VB method), the vertical temperature gradient slow cooling method (VGF method), the horizontal Bridgman method (HB method) or the horizontal temperature gradient slow cooling method (HGF method)
Is grown by using up all the raw materials charged in the crucible or boat (that is, the solidification rate g = 1.0).
(100%)).

【0012】しかしながら、これら従来の方法では、単
結晶の高純度化を十分には行えないことが本発明者等の
研究により判明した。
However, studies by the present inventors have revealed that these conventional methods cannot sufficiently purify a single crystal.

【0013】即ち、例えばVGF法によってルツボ中の
原料を全て使い切るまで結晶育成を継続してP型CdT
eの単結晶を育成した場合には、図5に示すように、キ
ャリア濃度は1×1015cm-3以上となり、低キャリア
濃度化することができなかった。
That is, the crystal growth is continued until all the materials in the crucible are used up by the VGF method, for example, and the P-type CdT
When a single crystal of e was grown, the carrier concentration was 1 × 10 15 cm −3 or more, as shown in FIG. 5, and the carrier concentration could not be reduced.

【0014】また、CdTeの単結晶中の残留不純物に
着目すると、図6に示すように、CdTe中においてP
型キャリアとなるNa,Liの濃度が1×1015cm-3
以上となることがSIMS(Secondary Ion Mass Spect
rometer:2次イオン質量分析法)によってCdTe単
結晶を分析した結果判明した。
Focusing on the residual impurities in the CdTe single crystal, as shown in FIG.
The concentration of Na and Li as mold carriers is 1 × 10 15 cm −3
This is what SIMS (Secondary Ion Mass Spect
(rometer: secondary ion mass spectrometry), the result was analyzed by CdTe single crystal.

【0015】本発明は、上述のような事情に鑑みた研究
の結果案出されたものであり、残留不純物濃度を低減
し、低キャリア濃度化した化合物半導体単結晶およびそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。
The present invention has been devised as a result of research in view of the above circumstances, and provides a compound semiconductor single crystal having a reduced residual impurity concentration and a low carrier concentration, and a method for producing the same. It is intended for.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る化合物半導体単結晶では、Naの濃度
を1×1015cm-3以下とした。また、Naの濃度が1
×1015cm-3以下で、かつLiの濃度が1×1015
-3以下とし、また、Naの濃度が1×1015cm-3
下で、かつLiの濃度が1×1015cm-3以下で、さら
にキャリア濃度を1×1015cm-3以下とした。
In order to achieve the above object, in the compound semiconductor single crystal according to the present invention, the concentration of Na is set to 1 × 10 15 cm −3 or less. When the concentration of Na is 1
× 10 15 cm -3 or less and the concentration of Li is 1 × 10 15 c
m −3 or less, the concentration of Na is 1 × 10 15 cm −3 or less, the concentration of Li is 1 × 10 15 cm −3 or less, and the carrier concentration is 1 × 10 15 cm −3 or less. did.

【0017】なお、上記化合物半導体は、周期表第12
(2B)族元素及び第16(6B)族元素からなり、そ
の元素として、Cd,ZnあるいはTeの少なくとも一
つを含むようにできる。
Incidentally, the compound semiconductor is a compound of the twelfth of the periodic table.
It is made of a (2B) group element and a 16 (6B) group element, and can include at least one of Cd, Zn, and Te.

【0018】一方、本発明に係る化合物半導体単結晶の
製造方法は、結晶成長が行なわれている単結晶と原料融
液との固液界面において、単結晶中のNaの濃度が1×
1015cm-3以下である所定の固化率の段階で結晶成長
を中断して、直ちに結晶の冷却を開始することとした。
On the other hand, according to the method of manufacturing a compound semiconductor single crystal according to the present invention, the concentration of Na in the single crystal is 1 × at the solid-liquid interface between the single crystal on which the crystal is growing and the raw material melt.
Crystal growth was interrupted at the stage of a predetermined solidification rate of 10 15 cm -3 or less, and cooling of the crystal was started immediately.

【0019】また、結晶成長が行なわれている単結晶と
原料融液との固液界面において、単結晶中のNaおよび
Liの濃度がそれぞれ1×1015cm-3以下である所定
の固化率の段階で結晶成長を中断して、直ちに結晶の冷
却を開始するようにした。
At the solid-liquid interface between the single crystal on which the crystal is growing and the raw material melt, a predetermined solidification rate in which the concentration of Na and Li in the single crystal is 1 × 10 15 cm −3 or less, respectively. The crystal growth was interrupted at the stage of and the cooling of the crystal was started immediately.

【0020】また、結晶成長が行なわれている単結晶と
原料融液との固液界面において、単結晶中のNa,Li
およびキャリアの濃度がそれぞれ1×1015cm-3以下
である所定の固化率の段階で結晶成長を中断して、直ち
に結晶の冷却を開始することとした。
At the solid-liquid interface between the single crystal on which the crystal is growing and the raw material melt, the Na, Li
The crystal growth was interrupted at the stage of the predetermined solidification rate in which the carrier concentration was 1 × 10 15 cm −3 or less, and the cooling of the crystal was started immediately.

【0021】なお、上記単結晶の結晶成長方法が、液体
封止チョクラルスキー法(LEC法),垂直ブリッジマ
ン法(VB法),垂直温度勾配徐冷法(VGF法),水
平ブリッジマン法(HB法)あるいは水平温度勾配徐冷
法(HGF法)の何れかであるようにするとよい。
The single crystal is grown by a liquid-sealed Czochralski method (LEC method), a vertical Bridgman method (VB method), a vertical temperature gradient slow cooling method (VGF method), or a horizontal Bridgman method (HB method). Method or the horizontal temperature gradient slow cooling method (HGF method).

【0022】以下に、本発明者等が、本発明に到るまで
の考察内容及び研究経過について概説する。
The following is a brief description of the contents of studies and the progress of research by the present inventors before reaching the present invention.

【0023】本発明者等は、CdZnTe等の単結晶に
ついて研究を行った結果、ルツボあるいはボート内にチ
ャージされた原料を固化率g=1.0まで結晶育成を継
続するとキャリア濃度やNa,Liの濃度が1×1015
cm-3以上となってしまうことの要因は、ルツボあるい
はボート内の原料融液中に存在するNa,Li等の残留
不純物の偏析係数kはk<1と考えられ、拡散速度がC
d,Zn,Te等よりも速いため、育成途中のCdZn
Te等の単結晶の全域にNa,Li等が拡散してしまう
ことにあると推測した。
The present inventors have conducted research on single crystals such as CdZnTe. As a result, when the crystal growth of the raw material charged in the crucible or the boat is continued until the solidification rate g = 1.0, the carrier concentration, Na, Li Concentration of 1 × 10 15
It is considered that the segregation coefficient k of residual impurities such as Na and Li present in the raw material melt in the crucible or the boat is k <1 and the diffusion rate is C < -3.
Since it is faster than d, Zn, Te, etc., CdZn
It was presumed that Na, Li, etc. would be diffused over the entire region of a single crystal such as Te.

【0024】そして、VGF法などによってCdZnT
e等の単結晶を複数育成して、SIMSによって分析
し、残留不純物の濃度とキャリア濃度との関係や結晶品
質について考察した結果、結晶の低キャリア濃度化と結
晶品質の安定化には、残留不純物の内、Na,Liの濃
度を1×1015cm-3以下にすることが効果的であると
の確信を得た。
Then, CdZnT is formed by VGF method or the like.
A plurality of single crystals such as e were grown, analyzed by SIMS, and the relationship between the concentration of residual impurities and the carrier concentration and the crystal quality were considered. It was confirmed that it is effective to reduce the concentration of Na and Li among the impurities to 1 × 10 15 cm −3 or less.

【0025】さらに、Na,Liの濃度と、育成する結
晶の固化率との関係について研究を重ねた結果、ルツボ
あるいはボート内にチャージされた原料を全て使い切る
前、即ち固化率gが1.0(100%)未満の所定の固
化率の段階で結晶の育成を中断し、その結晶を即冷却す
ることによってNa,Liの結晶中への拡散を抑制し、
これによりNa,Liの濃度を1×1015cm-3以下に
抑え得るとの知見に基づいて本発明の完成に到ったもの
である。
Further, as a result of repeated studies on the relationship between the concentrations of Na and Li and the solidification rate of the crystal to be grown, the solidification rate g was set to 1.0 before all the raw materials charged in the crucible or boat were used up. (100%) The growth of the crystal is interrupted at a stage of a predetermined solidification rate of less than 100%, and the crystal is immediately cooled to suppress the diffusion of Na and Li into the crystal,
Thus, the present invention has been completed based on the finding that the concentrations of Na and Li can be suppressed to 1 × 10 15 cm −3 or less.

【0026】本発明によれば、II−VI族化合物半導体単
結晶全般を高純度化することができるため、これらの化
合物半導体単結晶を用いるならば、種々の半導体デバイ
スの特性を向上させることが期待できる。
According to the present invention, the entire II-VI compound semiconductor single crystal can be highly purified. Therefore, if these compound semiconductor single crystals are used, the characteristics of various semiconductor devices can be improved. Can be expected.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施形態の一例
として、本発明に係る製造方法を適用したVGF法によ
ってCdTeの単結晶を育成する場合について図1〜図
4を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an example of an embodiment of the present invention, a case where a CdTe single crystal is grown by the VGF method to which the manufacturing method according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. I do.

【0028】図1は、VGF法によるCdTe単結晶の
育成プロセスを示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a process of growing a CdTe single crystal by the VGF method.

【0029】まず、ルツボにCdTeの結晶を成長させ
るための所定の原料を充填して、ヒータを設けた高圧容
器中の所定位置に設置する。
First, a crucible is filled with a predetermined material for growing a CdTe crystal, and is placed at a predetermined position in a high-pressure vessel provided with a heater.

【0030】そして、ヒータを駆動させて原料が十分に
融解する温度である1100℃まで2時間かけて昇温
し、原料融液の均一化のため48時間その昇温状態で保
持する。
Then, the heater is driven to raise the temperature to 1100 ° C., which is the temperature at which the raw material is sufficiently melted, over 2 hours, and the temperature is maintained for 48 hours to homogenize the raw material melt.

【0031】その後、VGF法において必要とされる、
下部が低温となる温度プロファイルを設定して、結晶の
育成を開始し、0.1℃/hrの速度で200時間(2
00hrs)結晶成長を継続する。
Thereafter, required in the VGF method,
A temperature profile in which the lower portion has a low temperature is set, crystal growth is started, and the temperature is increased at a rate of 0.1 ° C./hr for 200 hours (2 hours).
00 hrs) Continue crystal growth.

【0032】そして、200時間経過後に結晶育成プロ
セスを中断して、冷却プロセスに移行し、8時間かけて
冷却して単結晶の育成を完了する。
After the elapse of 200 hours, the crystal growth process is interrupted, the process proceeds to a cooling process, and cooling is performed for 8 hours to complete the growth of the single crystal.

【0033】本実施形態によれば、ルツボにはNa,L
iなどの残留不純物を含んだ原料融液が残った状態とな
るが、この原料融液を最後まで使い切らない時点で結晶
育成を中断しているので、拡散速度の速いNa,Liな
どの不純物がCdTe単結晶に拡散することを有効に抑
制することができ、Na,Liの濃度およびキャリア濃
度を1×1015cm-3以下にすることができる。
According to this embodiment, the crucible contains Na, L
Although the raw material melt containing residual impurities such as i remains, the crystal growth is interrupted when the raw material melt is not completely used up. Diffusion into the CdTe single crystal can be effectively suppressed, and the concentrations of Na and Li and the carrier concentration can be reduced to 1 × 10 15 cm −3 or less.

【0034】ちなみに、従来は250時間かけてルツボ
中の原料融液の全てを結晶育成に用いていた。そのた
め、残留不純物としてのNa,Li等がCdTe単結晶
の全域に拡散してしまい高純度化することができなかっ
たのである。
Incidentally, conventionally, all of the raw material melt in the crucible was used for crystal growth over 250 hours. Therefore, Na, Li, and the like as residual impurities diffused throughout the CdTe single crystal and could not be highly purified.

【0035】そして、本発明におけるNa,Liの濃度
と結晶の固化率gとの関係は図2に示す通りである。
The relationship between the concentrations of Na and Li and the solidification rate g of the crystal in the present invention is as shown in FIG.

【0036】即ち、固化率1.0では、Na,Liの濃
度が非常に高くなってしまうので、本願発明では、N
a,Liの濃度が1×1015cm-3以下の時点で結晶成
長のプロセスを中断するという手法により、単結晶中へ
の不純物の拡散を抑制して高純度化を達成している。
That is, when the solidification rate is 1.0, the concentrations of Na and Li become extremely high.
The method of interrupting the crystal growth process when the a and Li concentrations are 1 × 10 15 cm −3 or less achieves high purity by suppressing the diffusion of impurities into the single crystal.

【0037】なお、結晶成長プロセスの中断時期は、育
成する化合物半導体の種類や、結晶育成方法や育成条件
等によって変わるものであり、また、余り早期に結晶育
成を中断すると単結晶の生産効率が悪くなってしまうた
め、実験を重ね、これらの条件を満たす適当な結晶育成
中断時期を定めることが望ましい。
The time at which the crystal growth process is interrupted depends on the type of compound semiconductor to be grown, the method of growing the crystal, the conditions for the growth, and the like. Therefore, it is desirable to repeat experiments and determine an appropriate crystal growth interruption time that satisfies these conditions.

【0038】ここで、上述の結晶成長プロセスによって
得られたCdTe単結晶の分析結果を図3,図4に示
す。
Here, FIGS. 3 and 4 show the analysis results of the CdTe single crystal obtained by the above-described crystal growth process.

【0039】図3は、CdTe単結晶の結晶位置に対応
したP型キャリア濃度を示したグラフであり、●が本発
明による単結晶を、○が従来技術による単結晶をそれぞ
れ示している。この図3を見れば明らかなように、本発
明によって育成した単結晶のキャリア濃度は結晶の全域
で1×1015cm-3以下に低減されおり、従来技術に比
しても1桁ほど低キャリア濃度化されていることが判
る。
FIG. 3 is a graph showing the P-type carrier concentration corresponding to the crystal position of the CdTe single crystal, where ● indicates a single crystal according to the present invention, and ○ indicates a single crystal according to the prior art. As is apparent from FIG. 3, the carrier concentration of the single crystal grown according to the present invention is reduced to 1 × 10 15 cm −3 or less over the entire region of the crystal, which is lower by one order of magnitude compared to the prior art. It can be seen that the carrier concentration is increased.

【0040】また、図4は、SIMS測定によるNa,
Liの濃度値とキャリア濃度の関係を示すグラフであ
り、サンプルとして本発明によって育成した二つの結晶
1,2と、従来技術によって育成した二つの結晶1,2
のそれぞれについてNa濃度とLi濃度を測定してプロ
ットしたものである。
FIG. 4 is a graph showing Na,
5 is a graph showing a relationship between a Li concentration value and a carrier concentration, wherein two crystals 1 and 2 grown according to the present invention as samples and two crystals 1 and 2 grown according to the prior art.
Are plotted by measuring the Na concentration and the Li concentration for each.

【0041】この図4から明らかなように、本発明によ
って育成したCdTe単結晶は、P型CdTeの主残留
不純物であるNa,Liの濃度が、従来技術による単結
晶に比べて大幅に低減していることが判る。
As is apparent from FIG. 4, the CdTe single crystal grown according to the present invention has a significantly lower concentration of Na and Li, which are the main residual impurities of P-type CdTe, than the single crystal according to the prior art. You can see that

【0042】このように本実施形態に係るCdTe単結
晶は、Na,Liの濃度およびキャリア濃度を1×10
15cm-3以下に低減して高純度化することができるの
で、このCdTe単結晶を用いて作製する種々のデバイ
スの特性を向上させることが期待できる。
As described above, the CdTe single crystal according to this embodiment has a Na and Li concentration of 1 × 10
Since the purity can be reduced to 15 cm -3 or less and high purity can be expected, the characteristics of various devices manufactured using the CdTe single crystal can be improved.

【0043】なお、上記実施形態では、CdTe単結晶
の育成について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、CdZnTe,CdZn等のII−VI族化
合物半導体単結晶全般に適用可能である。
In the above embodiment, the growth of CdTe single crystal has been described. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to general II-VI compound semiconductor single crystals such as CdZnTe and CdZn. is there.

【0044】また、上記実施態様では、結晶育成方法と
してVGF法を例示したが、これに限定されるものでは
なく、液体封止チョクラルスキー法(LEC法),垂直
ブリッジマン法(VB法),水平ブリッジマン法(HB
法)あるいは水平温度勾配徐冷法(HGF法)にも適用
できる。
In the above embodiment, the VGF method is exemplified as the crystal growing method. However, the crystal growth method is not limited to this, and the liquid sealing Czochralski method (LEC method), the vertical Bridgman method (VB method). , Horizontal Bridgman method (HB
Method) or a horizontal temperature gradient slow cooling method (HGF method).

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明は、結晶成長が行なわれている単
結晶と原料融液との固液界面において、単結晶中のNa
の濃度が1×1015cm-3以下である所定の固化率の段
階で結晶成長を中断して、直ちに結晶の冷却を開始する
こととしたので、II−VI族化合物半導体単結晶全般を高
純度化することができ、これらの化合物半導体単結晶を
用いるならば、種々の半導体デバイスの特性を向上させ
ることができるという優れた効果がある。
According to the present invention, the Na in the single crystal is formed at the solid-liquid interface between the single crystal on which the crystal is growing and the raw material melt.
The crystal growth was interrupted at the stage of the predetermined solidification rate of 1 × 10 15 cm −3 or less and the cooling of the crystal was started immediately. Purification can be achieved, and if these compound semiconductor single crystals are used, there is an excellent effect that characteristics of various semiconductor devices can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る化合物半導体単結晶の製造方法に
よる結晶育成プロセスを示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a crystal growing process by a method for producing a compound semiconductor single crystal according to the present invention.

【図2】本発明に係る化合物半導体単結晶の製造方法に
おけるNa,Li濃度と固化率の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between Na and Li concentrations and a solidification rate in the method for producing a compound semiconductor single crystal according to the present invention.

【図3】本発明に係る化合物半導体単結晶の製造方法に
よって成長させたCdTe単結晶と従来技術によるCd
Te単結晶のキャリア濃度の分析結果を示すグラフであ
る。
FIG. 3 shows a CdTe single crystal grown by the method of manufacturing a compound semiconductor single crystal according to the present invention and Cd according to the prior art.
4 is a graph showing an analysis result of a carrier concentration of a Te single crystal.

【図4】本発明に係る化合物半導体単結晶の製造方法に
よって成長させたCdTe単結晶と従来技術によるCd
Te単結晶のキャリア濃度とSIMSによって分析した
不純物濃度の分析結果を示すグラフである。
FIG. 4 shows a CdTe single crystal grown by the method of manufacturing a compound semiconductor single crystal according to the present invention and Cd according to the prior art.
4 is a graph showing analysis results of the carrier concentration of a Te single crystal and the impurity concentration analyzed by SIMS.

【図5】従来技術によって成長させたCdTe単結晶の
キャリア濃度の分析結果を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an analysis result of a carrier concentration of a CdTe single crystal grown by a conventional technique.

【図6】従来技術によって成長させたCdTe単結晶の
キャリア濃度とSIMSによって分析した不純物濃度の
分析結果を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the results of analyzing the carrier concentration of a CdTe single crystal grown by a conventional technique and the impurity concentration analyzed by SIMS.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Naの濃度が1×1015cm-3以下である
ことを特徴とする化合物半導体単結晶。
1. A compound semiconductor single crystal wherein the concentration of Na is 1 × 10 15 cm -3 or less.
【請求項2】Naの濃度が1×1015cm-3以下で、か
つLiの濃度が1×1015cm-3以下であることを特徴
とする化合物半導体単結晶。
2. A compound semiconductor single crystal wherein the concentration of Na is 1 × 10 15 cm -3 or less and the concentration of Li is 1 × 10 15 cm -3 or less.
【請求項3】Naの濃度が1×1015cm-3以下で、か
つLiの濃度が1×1015cm-3以下で、さらにキャリ
ア濃度が1×1015cm-3以下であることを特徴とする
化合物半導体単結晶。
3. The method according to claim 1, wherein the concentration of Na is 1 × 10 15 cm -3 or less, the concentration of Li is 1 × 10 15 cm -3 or less, and the carrier concentration is 1 × 10 15 cm -3 or less. Characteristic compound semiconductor single crystal.
【請求項4】上記化合物半導体が、周期表第12(2
B)族元素及び第16(6B)族元素からなることを特
徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の化合物
半導体単結晶。
4. The method according to claim 1, wherein the compound semiconductor is a compound of the periodic table 12 (2).
The compound semiconductor single crystal according to any one of claims 1 to 3, comprising a Group B) element and a Group 16 (6B) element.
【請求項5】上記化合物半導体を構成する周期表第12
(2B)族元素及び第16(6B)族元素として、C
d,ZnあるいはTeの少なくとも一つを含むことを特
徴とする請求項4記載の化合物半導体単結晶。
5. A twelfth aspect of the periodic table constituting the compound semiconductor.
As a group (2B) element and a group 16 (6B) element, C
The compound semiconductor single crystal according to claim 4, comprising at least one of d, Zn, and Te.
【請求項6】結晶成長が行なわれている単結晶と原料融
液との固液界面において、単結晶中のNaの濃度が1×
1015cm-3以下である所定の固化率の段階で結晶成長
を中断して、直ちに結晶の冷却を開始することを特徴と
する化合物半導体単結晶の製造方法。
6. At the solid-liquid interface between the single crystal on which the crystal is growing and the raw material melt, the concentration of Na in the single crystal is 1 ×.
A method for producing a compound semiconductor single crystal, wherein crystal growth is interrupted at a stage of a predetermined solidification rate of 10 15 cm -3 or less, and cooling of the crystal is started immediately.
【請求項7】結晶成長が行なわれている単結晶と原料融
液との固液界面において、単結晶中のNaおよびLiの
濃度がそれぞれ1×1015cm-3以下である所定の固化
率の段階で結晶成長を中断して、直ちに結晶の冷却を開
始することを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方
法。
7. At a solid-liquid interface between a single crystal on which crystal growth is taking place and a raw material melt, a predetermined solidification ratio in which the concentrations of Na and Li in the single crystal are each 1 × 10 15 cm −3 or less. Wherein the crystal growth is interrupted at the stage of and the cooling of the crystal is started immediately.
【請求項8】結晶成長が行なわれている単結晶と原料融
液との固液界面において、単結晶中のNa,Liおよび
キャリアの濃度がそれぞれ1×1015cm-3以下である
所定の固化率の段階で結晶成長を中断して、直ちに結晶
の冷却を開始することを特徴とする化合物半導体単結晶
の製造方法。
8. At a solid-liquid interface between a single crystal on which crystal growth is being performed and a raw material melt, a predetermined concentration of Na, Li and carrier in the single crystal is 1 × 10 15 cm −3 or less, respectively. A method for producing a compound semiconductor single crystal, characterized by interrupting crystal growth at the stage of solidification rate and immediately starting cooling of the crystal.
【請求項9】上記単結晶の結晶成長方法が、液体封止チ
ョクラルスキー法(LEC法),垂直ブリッジマン法
(VB法),垂直温度勾配徐冷法(VGF法),水平ブ
リッジマン法(HB法)あるいは水平温度勾配徐冷法
(HGF法)の何れかであることを特徴とする請求項6
から請求項8の何れかに記載の化合物半導体単結晶の製
造方法。
9. The method for growing a single crystal according to the present invention includes a liquid-sealed Czochralski method (LEC method), a vertical Bridgman method (VB method), a vertical temperature gradient cooling method (VGF method), and a horizontal Bridgman method (HB method). 7. The method according to claim 6, wherein the method is one of a horizontal temperature gradient slow cooling method (HGF method).
A method for producing a compound semiconductor single crystal according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】上記単結晶の結晶成長方法が、垂直ブリ
ッジマン法(VB法),垂直温度勾配徐冷法(VGF
法),水平ブリッジマン法(HB法)あるいは水平温度
勾配徐冷法(HGF法)の何れかであることを特徴とす
る請求項6から請求項8の何れかに記載の化合物半導体
単結晶の製造方法。
10. The method of growing a single crystal according to the vertical Bridgman method (VB method), the vertical temperature gradient slow cooling method (VGF method).
9. The method for producing a compound semiconductor single crystal according to claim 6, wherein the method is any one of a horizontal Bridgman method (HB method) and a horizontal temperature gradient slow cooling method (HGF method). .
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