JPH1179886A - 結晶成長方法および装置 - Google Patents

結晶成長方法および装置

Info

Publication number
JPH1179886A
JPH1179886A JP9241348A JP24134897A JPH1179886A JP H1179886 A JPH1179886 A JP H1179886A JP 9241348 A JP9241348 A JP 9241348A JP 24134897 A JP24134897 A JP 24134897A JP H1179886 A JPH1179886 A JP H1179886A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
growth
temperature
seed crystal
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9241348A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3109659B2 (ja
Inventor
Hiroyuki Kato
裕幸 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP09241348A priority Critical patent/JP3109659B2/ja
Priority to US09/133,084 priority patent/US6139631A/en
Priority to DE19840836A priority patent/DE19840836A1/de
Publication of JPH1179886A publication Critical patent/JPH1179886A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3109659B2 publication Critical patent/JP3109659B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/46Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C30B29/48AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/064Gp II-VI compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10Apparatus

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化合物半導体等のように融点近傍で高い蒸気
圧を有する物質の結晶成長に適した結晶成長方法および
結晶成長装置に関し、シード結晶よりも口径の大きな結
晶を容易に作成することのできる結晶成長方法または結
晶成長装置を提供する。 【解決手段】 ソース結晶を配置した蒸気発生室、シー
ド結晶を配置した成長室、前記蒸気発生室と前記成長室
を両室の断面積より狭い断面積で接続する連結部とを有
する成長容器を準備する準備工程と、前記成長容器内に
温度勾配を形成し、前記成長室のシード結晶を成長温度
に、前記蒸気供給室のソース結晶を成長温度より高い蒸
気供給温度に保ち、前記シード結晶上に単結晶を成長さ
せる成長工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶成長方法およ
び結晶成長装置に関し、特に化合物半導体等のように融
点近傍で高い蒸気圧を有する物質の結晶成長に適した結
晶成長方法および結晶成長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】結晶成長方法として、融液成長方法、溶
液成長方法、気相成長方法等が知られている。融液成長
方法は結晶成長させる物質自体を融点以上の温度に加熱
して融液とし、シード結晶を融液に接触させるか融点以
下の温度の領域を形成して結晶を成長させる。
【0003】溶液成長方法は、結晶成長させる物質を溶
媒中に溶解して溶液とし、溶媒の蒸発、温度降下等によ
り溶解度を低下させて過飽和の領域を形成し、シード結
晶上等に結晶を成長させる。
【0004】気相成長方法は気相で結晶成長させる物質
またはその原料を搬送し、シード結晶上等に結晶を成長
させる。各結晶成長方法は、それぞれの特徴を有する。
以下、化合物半導体の結晶成長を例にとって説明する。
【0005】III−V族、II−VI族等の化合物半
導体は、一般に融点近傍および融点以上の温度において
高い蒸気圧を示す。融液成長では、融液上の蒸気圧が高
くなり、高耐圧の成長容器を必要とする。
【0006】溶液成長は、融点以上の加熱を必要とせ
ず、溶液が形成できれば結晶成長が可能である。たとえ
ば、成長容器として縦型容器を用い、上下に温度勾配を
形成し、溶液中上方にソース結晶、下方にシード結晶を
配置してシード結晶上に単結晶を成長させる。
【0007】図3を参照して、本出願人の出願である特
開平8−208365号公報に開示された溶液結晶成長
装置および方法を説明する。小口径のシード結晶を用い
て大口径のバルク単結晶を成長させる溶液成長である。
【0008】II−VI族化合物半導体のZnSeをS
e−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。
【0009】図3(A)に、結晶成長装置を示す。図中
右側に結晶成長装置の断面図を示し、左側に炉内に設定
される温度分布を示す。適当な径を有する石英管で作製
した結晶成長容器1を準備する。この結晶成長容器1を
弗酸でエッチングして表面を清浄化する。
【0010】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作成したヒートシン
ク7を収納し、真空ベーキングを施した後、結晶成長容
器1の内径を縮小させること等により、ヒートシンク7
を固定する。
【0011】シード結晶2として、面方位(111)面
を有するZnSe単結晶を準備する。なお、(111)
面以外のZnSe単結晶を用いることも可能である。シ
ード結晶2を鏡面研磨した後、洗浄し、鏡面エッチング
を施す。このように準備したシード結晶2をヒートシン
ク7の上面中央部に載置する。
【0012】ヒートシンク7上面にシード結晶2受入れ
用の凹部を形成しておくことが好ましい。この場合、シ
ード結晶上面は、ヒートシンク上面より上に出るように
するのが好ましい。
【0013】シード結晶2を固定するため、石英製のリ
ング状のシード結晶抑え3をシード結晶2の上に載せ、
結晶成長容器1に一部固着する。リング状シード結晶抑
え3は、テーパ状の内面を有し、その小径端の内径はシ
ード結晶2の径よりも小さく、大径端の内径は、結晶成
長容器1の内径とほぼ等しい。
【0014】このシード結晶抑え3を図示のように底面
が平面、上面がすり鉢状テーパ面のリング状部材で形成
すると、中央部は薄く、周辺部は厚くなる。底面とテー
パ面とのなす角は、60°以上90°未満であり、70
°以上80°未満に設定することが好ましい。
【0015】また、シード結晶側下面はほぼ平面状であ
り、シード結晶2の固定を確実にするために中央部に円
形の段差を設けてある。この直径は、シード結晶2の径
とほぼ等しく、高さはシード結晶2のヒートシンク上の
厚さよりも低い。
【0016】結晶成長容器1の内面のヒートシンク7の
上面から適当な位置に、ソース結晶4の落下防止用の突
起5を設ける。
【0017】その後、溶媒6として所定組成のSe−T
e混合物、ソース結晶4としてZnSeの多結晶を結晶
成長容器1内に投入する。溶媒6の量は、シード結晶2
とソース結晶4を完全に覆うだけの量とする。
【0018】ソース結晶4は、ソース結晶固定治具5に
より保持される。シード結晶2とソース結晶4との距離
は、20mm〜80mmが好ましく、40mm〜60m
mが最適である。ソース結晶4は、シード結晶と対向す
る位置に配置し、保持の容易性のため円板状にすること
が好ましい。
【0019】図3(A)では、ソース結晶落下防止用の
突起を設けた場合について説明したが、その他の方法に
より、落下を防止することも可能である。たとえば、溶
媒が収容されている部分の直径よりも大きな直径を有す
る石英管を接続し、この石英管と同程度の直径を有する
円板状のソース結晶を配置すれば、石英管の段差によ
り、ソース結晶の落下を防止することができる。
【0020】このように、ソース結晶4、溶媒6、シー
ド結晶2を配置した結晶成長容器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。
【0021】結晶成長容器を横転または倒立の状態に
し、溶媒を溶解させる。ここで、シード結晶は溶媒に接
触せず、ソース結晶のみが溶媒に接触するようにして溶
媒を溶質で飽和させる。溶媒をその後の成長温度近くに
保持することにより、その温度での飽和溶液を準備す
る。その後、結晶成長容器を正立状態に戻す。溶媒が飽
和溶液となっているので、シード結晶の溶解は極めて低
いレベルに抑えられる。
【0022】このように準備した結晶成長容器1を、図
3(A)左側に示すような所定の温度分布を形成した電
気炉内に配置する。
【0023】高温部のソース結晶4は、高温部での飽和
溶解度まで溶媒6に溶解する。溶媒6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。
【0024】シード結晶2が過飽和溶液に接触すること
により、シード結晶2上にバルク状の単結晶が成長す
る。この際に、シード結晶抑え3のテーパ面および結晶
成長容器1の内面に沿って結晶が成長するため、成長結
晶の径は次第に大きくなり、シード結晶2の径よりも大
口径の成長結晶を得ることができる。
【0025】図3(B)に、他の例による結晶成長容器
1aの断面図を示す。適当な径を有する小口径の石英管
1cと大口径の石英管1eとが、一方の切り口の径が石
英管1cの径と等しく、他方の切り口の径が石英管1e
の径と等しいホーン型の石英管部分1dによって接続さ
れている。ホーン型の石英管部分1dの中心軸に垂直な
平面と斜面とのなす角αは、60°以上90°未満の範
囲が好ましく、70°以上80°未満が最適である。
【0026】石英管1cと石英管部分1dの小口径側切
り口、および石英管部分1dの大口径側切り口と石英管
1eとを滑らかに接続し、結晶成長容器1aを作製す
る。石英管1eの内面には、適当な位置にソース結晶落
下防止用の突起5を設けておく。
【0027】この結晶成長容器1aの小口径部にヒート
シンク7を収納し、ヒートシンク7上面にシード結晶2
を載置する。シード結晶2は、図3(A)で使用したも
のと同じZnSe単結晶であり、直径は石英管1cの内
径とほぼ等しいものである。
【0028】次に、石英管1dの内面に沿うような外面
を有するホーン型のシード結晶抑え3aを石英管1dに
沿うように挿入し、石英管1dに固着させることによっ
てシード結晶2を固定する。このシード結晶抑え3aの
内面は、石英管部分1d内面と同様、軸と垂直な面に対
して60°〜90°、好ましくは70°〜80°の傾斜
を有している。
【0029】その後、図3(A)を参照して説明した例
と同様に、溶媒6、ソース結晶4を投入して真空封止
し、結晶成長を行なう。この際に、シード結晶抑え3
a、石英管部分1dおよび石英管1eの内面に沿って結
晶が成長するため、シード結晶2の径よりも大口径の成
長結晶を得ることができる。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】溶液成長は、成長温度
を低下させることができるが、溶媒の蒸気圧が高い場
合、高温成長が困難となる。成長温度を低下させると、
成長速度が遅くなる。
【0031】成長終了後、溶液の温度を低下させ、成長
容器を破壊して成長結晶を取り出す。使用した溶液は廃
棄せざるを得ない場合が多く、材料コストが高価なもの
になってしまう。
【0032】成長方向に沿ってテーパを有する結晶を成
長させることにより、口径を拡大することができるが、
テーパ部で核発生が生じやすく、再現性のある単結晶成
長を得ることが容易でない。
【0033】本発明の目的は、シード結晶よりも口径の
大きな結晶を容易に作成することのできる結晶成長方法
または結晶成長装置を提供することである。
【0034】本発明の他の目的は、結晶成長の材料コス
トを低減することの可能な結晶成長方法または装置を提
供することである。
【0035】本発明のさらに他の目的は、成長速度が速
い結晶成長方法または結晶成長装置を提供することであ
る。
【0036】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、ソース結晶を配置した蒸気発生室、シード結晶を配
置した成長室、前記蒸気発生室と前記成長室を両室の断
面積より狭い断面積で接続する連結部とを有する成長容
器を準備する準備工程と、前記成長容器内に温度勾配を
形成し、前記成長室のシード結晶を成長温度に、前記蒸
気供給室のソース結晶を成長温度より高い蒸気供給温度
に保ち、前記シード結晶上に単結晶を成長させる成長工
程とを含む結晶成長方法が提供される。
【0037】本発明の他の観点によれば、ソース結晶を
配置した蒸気発生室、シード結晶を配置した成長室、前
記蒸気発生室と前記成長室を両室の断面積より狭い断面
積で接続する連結部とを有する成長容器と、前記成長容
器内に温度勾配を形成する加熱炉とを有する結晶成長装
置が提供される。
【0038】シード結晶の上面上に結晶成長させるのみ
でなく、シード結晶の側面上にも結晶成長を生じさせる
ことにより、シード結晶よりも大きな口径の結晶を成長
させることができる。
【0039】溶媒を用いないことにより、溶媒の蒸気圧
に制限されず、結晶成長温度を選択することができる。
結晶成長温度を高くすることにより、成長速度を高める
ことができる。
【0040】成長室の底面を平坦な鏡面とし、その上に
円筒状の側面を形成することにより、テーパ部を介する
ことなく、シード結晶上にシード結晶よりも大口径の結
晶を成長させることができる。
【0041】溶媒を用いないことにより、材料コストを
低減することができる。
【0042】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。制限的な意味なく、II−VI族化合
物半導体であるZnSeを成長させる場合を例にとって
説明する。
【0043】図1は、本発明の実施例による結晶成長装
置を示す断面図および結晶成長装置内の温度分布図を示
す。図中左側に示す結晶成長装置において、炉体10の
内側に形成された空間内に、成長容器である石英アンプ
ル11が配されている。石英アンプル11下方には、石
英アンプル11と一体化された石英ヒートシンク17が
配置されている。石英ヒートシンク17の上面は、平坦
な鏡面に研磨されており、その上にZnSe単結晶のシ
ード結晶12が載置されている。
【0044】シード結晶12上の空間が成長室GCを形
成する。成長室GCの上方に、石英スペーサ18が配置
されている。石英スペーサ18の外径は、石英アンプル
11の内径よりもわずかに小さく、石英アンプル11と
石英スペーサ18との間に気体が通過することのできる
細隙を形成する。
【0045】たとえば、細隙の断面積は石英アンプル1
1の内側断面積の1/10以下である。石英スペーサ1
8は、石英アンプル11内壁に設けた突起上に支持され
るか、その一部を石英アンプル11と溶着することによ
り、石英アンプル11に支持される。
【0046】石英スペーサ18上には、CVDにより形
成した多結晶ZnSeであるソース結晶14が載置され
ている。石英スペーサ18上のソース結晶14と石英ア
ンプル11に囲まれた空間が蒸気発生室VCを構成す
る。石英アンプル11内には、室温で4.7〜15.7
Torr(0.006〜0.03atm)のArガスを
封入する。結晶成長時には、石英アンプル内の温度が昇
温されるので、Ar圧力も上昇する。
【0047】このような成長容器を準備し、炉体10内
に配置し、炉体10を加熱することにより、図中右側に
示すような温度勾配を形成する。たとえば、ソース結晶
14下面でのソース温度Tsは1100℃〜1200℃
内の温度である。シード結晶12が配置されている位置
の成長温度Tgは、1050℃〜1180℃の温度であ
る。ソース温度と成長温度との温度差ΔTは、20℃〜
50℃である。
【0048】但し、今回実験に用いた装置では、ソース
温度と成長温度との温度差ΔTを20℃に精密に制限す
ることが難しく、温度分布が乱れてしまったと考えられ
る。実験的に確認された成長温度Tgは、1050℃〜
1170℃であり、温度差ΔTは30℃〜50℃であ
る。
【0049】このような温度勾配を形成すると、ソース
結晶14からソース結晶の蒸気が発生し、石英スペーサ
18と石英アンプル11との間の細隙を通り、成長室G
Cにソース結晶の蒸気が供給される。ソース結晶の蒸気
は、シード結晶12上で固化し、結晶成長を生じさせ
る。結晶成長は、シード結晶12の露出表面上において
生じる。
【0050】シード結晶の12の上面上のみでなく、シ
ード結晶12の側面上にも結晶成長が生じる。石英ヒー
トシンク17上面は平坦な鏡面にされているため、石英
ヒートシンク17表面上には結晶成長を生じない。結晶
成長が進行すると、シード結晶12上に成長した結晶
は、やがて石英アンプル11内の全内径を占めるように
なり、円柱状の成長結晶が得られる。
【0051】以下、図1に示すような成長容器を製造す
る工程を説明する。たとえば、8mm〜50mmの径を
有する石英管を準備する。この石英管の底部に石英ヒー
トシンク17を接続する。なお、石英ヒートシンク17
の上面は平坦かつ鏡面に処理を施しておく。このように
して、上端が開放された成長容器を準備する。この成長
容器を弗酸でエッチングし、酸で洗浄し、表面を清浄化
する。
【0052】シード結晶12として、成長容器の内径よ
りも小さな外径を有するZnSe単結晶を準備する。た
とえば、円板状の単結晶を準備する。シード結晶12の
上面は、(111)の面方位を有することが望ましい。
シード結晶12の表面を鏡面研磨し、その後有機洗浄お
よび鏡面エッチングを施す。
【0053】成長容器とは別に、成長容器の内径よりも
0.5mm〜1mm程度小さな外径を有し、長さ20m
m程度の石英棒を準備する。この石英棒に対し、成長容
器と同様の前処理を施すことにより、石英スペーサ18
を準備する。
【0054】成長容器の底面、すなわち石英ヒートシン
ク17の上面中央にシード結晶12を配置する。次に、
成長容器上方から石英スペーサ18を挿入し、成長容器
上部に固定する。
【0055】上方の開放端から成長容器内部を1×10
-6Torr以下の真空度まで排気し、その後アルゴンガ
スを所定の圧力まで注入し、石英容器上端を加熱して封
止する。注入するアルゴンガスの圧力は、たとえば室温
で4.7Torr〜15.7Torrになるように調整
する。
【0056】図1左側の炉体10を加熱し、図1右側に
示すような温度勾配を形成する。このような縦型温度分
布を形成した炉体中に、上述のように作成した成長アン
プルを挿入し、結晶成長を行う。
【0057】実験の結果、ソース結晶とシード結晶との
間の温度差ΔTおよび封入するアルゴン圧力PArを選択
することにより、シード結晶12上に単結晶成長が行え
ることが判明した。
【0058】図2は、シード結晶とソース結晶間の温度
差ΔTおよびアルゴン圧力PArに対する成長速度の関係
を示すグラフである。成長時におけるアルゴン圧力PAr
は、0気圧(アルゴン圧力なし)から1気圧まで種々に
変化させた。
【0059】成長速度が20mg/h・cm2 〜60m
g/h・cm2 の範囲g1で、好適に単結晶成長を得る
ことができた。温度差ΔT=20℃のグループg4は、
成長が若干不安定で双晶や多結晶が生じることがあっ
た。但し、このΔT=20℃の成長は装置依存性が大き
いと考えられる。Ar圧力0.03atm、0.05a
tmの曲線がΔT=20℃〜60℃でリニアになるよう
な装置を作ればΔT=20℃でも良好な単結晶を得るこ
とができよう。
【0060】成長速度を60mg/h・cm2 よりも速
くすると、粒界が発生することがあり、多結晶化し易く
なる傾向が見られる。より具体的には範囲g2で双晶の
ある単結晶が得られ、範囲g3で多結晶が得られた。成
長速度を20mg/h・cm 2 よりも遅くすると、グル
ープg5ではインクルージョンのみのある単結晶が得ら
れたが、成長速度が遅いため実用的でない。成長速度を
非常に遅くしたグループg6の場合にはブロック状の成
長が生じやすかった。
【0061】アルゴン圧力PAr=0.03atm〜0.
1atm、シード結晶とソース結晶の間の温度差ΔT=
30℃〜50℃の条件において、特にシード結晶の結晶
方位を引き継いだ単結晶成長が容易に得られた。
【0062】なお、この時の成長温度Tgは、1050
℃〜1170℃であり、溶媒を用いた溶液成長の場合よ
りも高い。溶媒を用いないことにより、溶媒の蒸気圧を
考慮する必要がなく、成長容器の耐圧強度を増加させる
ことなく、成長温度の上昇が可能であった。上述の好適
な条件における成長速度は、溶液成長における成長速度
の3〜7倍程度の値である。
【0063】シード結晶12は、石英アンプル11の内
径の1/2以上の外径を有することが望ましい。シード
結晶12の外径が小さすぎると、粒界の発生が生じやす
く、多結晶成長となりやすい。したがって、アンプル内
径に対するシード結晶の外径の比RD は、0.5〜1が
好ましい。シード結晶の外径が石英アンプルの内径の1
/2の場合、シード結晶の2倍の径の成長結晶が得られ
る。
【0064】さらに、成長結晶は石英アンプル11の内
壁に沿って生じるため、円柱形状を有する。テーパ部を
有しないため、無駄なく、円板状の結晶ウエハを成長結
晶から切り出すことが可能である。
【0065】上述の方法によれば、溶媒を用いることな
く、かつ成長容器が縦型であるため、シード結晶12は
ヒートシンク上に載置するだけで済む。ヒートシンク上
面を平坦面とすることができるため、鏡面加工が容易で
ある。また、シード結晶12はヒートシンク17の平坦
な上面上に載置されているため、熱膨張が生じても、熱
膨張係数の差による熱応力が加わらない。このため、温
度上昇によりシード結晶に歪を与えることがない。
【0066】結晶成長後、成長結晶を取り出すために温
度を降下させても、固化する溶媒がなく、ソース結晶が
残っていても簡単に取り出せる。このため、材料の無駄
が低減される。従って、材料コストが低減される。
【0067】以上、ZnSeを結晶成長させる場合を例
にとって説明したが、高温、特に融点近傍で高い蒸気圧
を有する物質の結晶成長に同様の方法を適用できること
は当業者に自明であろう。たとえば、III−V族化合
物半導体、II−VI族化合物半導体の結晶成長を行う
ことができるであろう。特に、II−VI族化合物半導
体の結晶成長に適している。
【0068】成長容器内にArガスを封入する場合を説
明したが、他の不活性ガスを封入してもよい。また、不
活性ガスを封入せず、同様の気相成長を行うことも可能
であろう。
【0069】アンプル、ヒートシンク、スペーサをそれ
ぞれ石英で形成する場合を説明したが、結晶成長させる
物質と反応せず、成長温度に耐える材料であれば他の材
料を用いることも可能であろう。
【0070】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。たとえば、
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。
【0071】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シード結晶よりも大口径の成長結晶を得ることができ
る。溶媒を用いないため、材料コストを低減することが
できる。溶媒を用いないため、溶媒の蒸気圧を考慮する
必要がなく、結晶成長させる物質の蒸気圧のみを考慮す
ればよい。II−VI族化合物半導体の場合、溶液成長
に較べ、高温の成長温度を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による結晶成長装置および結晶
成長方法を説明するための断面図およびグラフである。
【図2】実験結果を示すグラフである。
【図3】従来技術による結晶成長装置および結晶成長方
法を説明するための断面図およびグラフである。
【符号の説明】
10 炉体 11 石英アンプル 12 シード結晶 14 ソース結晶 17 ヒートシンク 18 スペーサ GC 成長室 VC 蒸気発生室

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース結晶を配置した蒸気発生室、シー
    ド結晶を配置した成長室、前記蒸気発生室と前記成長室
    を両室の断面積より狭い断面積で接続する連結部とを有
    する成長容器を準備する準備工程と、 前記成長容器内に温度勾配を形成し、前記成長室のシー
    ド結晶を成長温度に、前記蒸気供給室のソース結晶を成
    長温度より高い蒸気供給温度に保ち、前記シード結晶上
    に単結晶を成長させる成長工程とを含む結晶成長方法。
  2. 【請求項2】 前記成長室のシード結晶を載置した底面
    が平坦な鏡面であり、シード結晶の底面より広い面積を
    有する請求項1記載の結晶成長方法。
  3. 【請求項3】 前記成長容器内に不活性ガスが封入され
    ている請求項1または2記載の結晶成長方法。
  4. 【請求項4】 前記不活性ガスの圧力が成長温度で0.
    03〜0.1気圧である請求項3記載の結晶成長方法。
  5. 【請求項5】 前記シード結晶、前記ソース結晶がII
    −VI族化合物半導体であり、前記成長工程において、
    前記ソース結晶の温度が1100℃以上、前記シード結
    晶の温度が前記ソース結晶の温度より20℃〜50℃低
    い請求項1〜4のいずれかに記載の結晶成長方法。
  6. 【請求項6】 前記シード結晶の温度が前記ソース結晶
    の温度より30℃〜50℃低い請求項5記載の結晶成長
    方法。
  7. 【請求項7】 前記シード結晶が、面方位(111)の
    上面を有し、前記成長室の内径の0.5以上の径を有す
    る請求項1〜6のいずれかに記載の結晶成長方法。
  8. 【請求項8】 前記成長工程において、前記成長容器は
    前記蒸気発生室を上に前記成長室を下にして配置され、
    縦方向に前記温度勾配が形成される請求項1〜7のいず
    れかに記載の結晶成長方法。
  9. 【請求項9】 ソース結晶を配置した蒸気発生室、シー
    ド結晶を配置した成長室、前記蒸気発生室と前記成長室
    を両室の断面積より狭い断面積で接続する連結部とを有
    する成長容器と、 前記成長容器内に温度勾配を形成する加熱炉とを有する
    結晶成長装置。
  10. 【請求項10】 前記成長室のシード結晶を載置した底
    面が平坦な鏡面であり、シード結晶の底面より広い面積
    を有する請求項9記載の結晶成長装置。
  11. 【請求項11】 前記成長容器内に成長温度で0.03
    〜0.1気圧の不活性ガスが封入されている請求項9ま
    たは10記載の結晶成長装置。
JP09241348A 1997-09-05 1997-09-05 結晶成長方法および装置 Expired - Fee Related JP3109659B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09241348A JP3109659B2 (ja) 1997-09-05 1997-09-05 結晶成長方法および装置
US09/133,084 US6139631A (en) 1997-09-05 1998-08-12 Crystal growth method and apparatus
DE19840836A DE19840836A1 (de) 1997-09-05 1998-09-07 Verfahren und Vorrichtung zur Kristallzüchtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09241348A JP3109659B2 (ja) 1997-09-05 1997-09-05 結晶成長方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1179886A true JPH1179886A (ja) 1999-03-23
JP3109659B2 JP3109659B2 (ja) 2000-11-20

Family

ID=17072969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09241348A Expired - Fee Related JP3109659B2 (ja) 1997-09-05 1997-09-05 結晶成長方法および装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6139631A (ja)
JP (1) JP3109659B2 (ja)
DE (1) DE19840836A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3119306B1 (ja) * 1999-08-02 2000-12-18 住友電気工業株式会社 結晶成長容器および結晶成長方法
WO2002080225A2 (en) * 2001-03-30 2002-10-10 Technologies And Devices International Inc. Method and apparatus for growing submicron group iii nitride structures utilizing hvpe techniques
US6936357B2 (en) * 2001-07-06 2005-08-30 Technologies And Devices International, Inc. Bulk GaN and ALGaN single crystals
US7501023B2 (en) * 2001-07-06 2009-03-10 Technologies And Devices, International, Inc. Method and apparatus for fabricating crack-free Group III nitride semiconductor materials
US6613143B1 (en) 2001-07-06 2003-09-02 Technologies And Devices International, Inc. Method for fabricating bulk GaN single crystals
US20030205193A1 (en) * 2001-07-06 2003-11-06 Melnik Yuri V. Method for achieving low defect density aigan single crystal boules
US20070032046A1 (en) * 2001-07-06 2007-02-08 Dmitriev Vladimir A Method for simultaneously producing multiple wafers during a single epitaxial growth run and semiconductor structure grown thereby
US20060011135A1 (en) * 2001-07-06 2006-01-19 Dmitriev Vladimir A HVPE apparatus for simultaneously producing multiple wafers during a single epitaxial growth run
US6616757B1 (en) 2001-07-06 2003-09-09 Technologies And Devices International, Inc. Method for achieving low defect density GaN single crystal boules
GB2423307A (en) * 2005-02-22 2006-08-23 Univ Durham Apparatus and process for crystal growth
US9416464B1 (en) 2006-10-11 2016-08-16 Ostendo Technologies, Inc. Apparatus and methods for controlling gas flows in a HVPE reactor
EP2411569B1 (en) 2009-03-26 2021-09-22 II-VI Incorporated Sic single crystal sublimation growth method and apparatus
KR102395043B1 (ko) 2020-04-27 2022-05-09 주식회사 쏘포유 스트레칭 안마소파
CN115261968B (zh) * 2022-07-20 2023-08-04 江西新余新材料科技研究院 晶体生长装置及方法、kdp类晶体

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4155784A (en) * 1977-04-08 1979-05-22 Trw Inc. Process for epitaxially growing a gallium arsenide layer having reduced silicon contaminants on a gallium arsenide substrate
JPS59156996A (ja) * 1983-02-23 1984-09-06 Koito Mfg Co Ltd 化合物結晶膜の製造方法とその装置
US4869776A (en) * 1986-07-29 1989-09-26 Sharp Kabushiki Kaisha Method for the growth of a compound semiconductor crystal
DE4310744A1 (de) * 1993-04-01 1994-10-06 Siemens Ag Vorrichtung zum Herstellen von SiC-Einkristallen
JPH08208365A (ja) * 1993-04-14 1996-08-13 Kanagawa Kagaku Gijutsu Akad 溶液結晶成長装置および方法
US5858086A (en) * 1996-10-17 1999-01-12 Hunter; Charles Eric Growth of bulk single crystals of aluminum nitride

Also Published As

Publication number Publication date
US6139631A (en) 2000-10-31
DE19840836A1 (de) 1999-03-18
JP3109659B2 (ja) 2000-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3109659B2 (ja) 結晶成長方法および装置
JP4108782B2 (ja) 核上に単結晶シリコンカーバイドを形成するための装置および方法
JP2004534710A (ja) 炭素ドーピング、抵抗率制御、温度勾配制御を伴う、剛性サポートを備える半導体結晶を成長させるための方法および装置
EP2045372A2 (en) Method for growing silicon ingot
JP3343615B2 (ja) バルク結晶の成長方法
JP2009149452A (ja) 半導体結晶成長方法
US4923561A (en) Crystal growth method
JP2706210B2 (ja) 液相結晶成長方法および液相結晶成長装置
JPH08208365A (ja) 溶液結晶成長装置および方法
JP2009190914A (ja) 半導体結晶製造方法
JP2644424B2 (ja) 液相結晶成長方法および液相結晶成長装置
JP2844430B2 (ja) 単結晶の成長方法
JPH10297997A (ja) 炭化珪素単結晶の製造方法
JPH1129398A (ja) 化合物半導体単結晶の製造装置
JP2641387B2 (ja) 化合物半導体の結晶成長方法及び結晶成長装置
JP2003238299A (ja) Ii−vi族化合物半導体結晶の成長方法
JPH1160391A (ja) 炭化珪素単結晶の製造方法
JP2706218B2 (ja) 溶液結晶成長方法及び溶液結晶成長装置
JP2574122B2 (ja) 化合物半導体の結晶成長方法および結晶成長装置
JP2575948B2 (ja) ZnSe結晶の成長方法
JPH06279178A (ja) 半導体装置の製造方法およびその装置
JPH10212194A (ja) 結晶成長方法及び結晶成長装置
JPH07291779A (ja) 溶液結晶成長方法及び溶液結晶成長装置
JP2000290095A (ja) 化合物半導体の結晶成長方法
JPH07291775A (ja) 溶液結晶成長装置と溶液結晶成長方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000829

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees