JPS58140388A - 半導体結晶の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）　　発明の技術分野 本発明は化合物半導体結晶の製造装置の改良に―するも
のである。

（ｂ）　　技術の背景 赤外線レーザのような光電変換素子の材料としては一般
にエネルギーギャップの狭い化合物半導体結晶、例えば
鉛、テルル（Ｐ’ｂＴ・）の結晶が用いられている。と
ζろでこれらｐｂ丁・の単結晶を形成する際、該結晶の
成分のテルル（Ｔ・）か易蒸発性元素であるので−Ｗｋ
Ｋブリッジマン方法が用いられている。

（（１）　　従来技術と間勤点 この方法に用いる従来の装置は第１図に示すように一端
ムの−尖った石英製のアンプルｌ中［Ｐｔ＋Ｔｏの材料
が充填され、該アンプルの内部が真空に排気されなから
他端が溶接して封止されている。

そして仁のアンプルは石英管２中に挿入され。

該石英管が加熱炉３にて加熱されてアンプル内の材料が
溶融されている。アンプル内の材料が溶融され良時点で
伊＋ｊＬはモーター噂を用いて該アンプルを除々に矢印
Ｂ方向に下降させる。一方加熱炉にＦｉ４に示すような
温度分布を付与しておく。図の温度分布でＴａｔｉＤｐ
ｂＴ・の融点を示している。

このようＫしてアンプルの尖端部より溶融材料を（２）
化せしめて溶融材料に結晶の執を発生させ順次アンプル
を下降することで前記結晶の枳を成長させて所望のＰｂ
Ｔ・の結晶を育成していた。

し゛かしこのような従来のｇｋｌｉｌｌを用いたのでは
、先一部の融液界面形状か上に凹であるため、同時に多
数の結晶の執が発生して、多結晶となる友め所望の径を
有する単結晶か歩餉り良く形成されない不ｓ８を生じて
いた。そこでこれらの結晶と結晶の境界である粒界を防
ぐ装置として例えば実公昭５５−１８３７９＠にて提案
され、！Ｐ、２図に具体例を示すようＫｆｆＩ部が平面
状塾を呈したアンプル］１を用意し該アンプルの底部に
上方に向かって凸形形状のカーポジよりなる治Ｊ４１２
を該アンプルに内接すゐようＫして股諏する。そして該
アンフル内へＰｂ　Ｔｅの結晶形成用材料としてＰｂ　
Ｔｏのそれぞれを所定１１ＩＡ淘定してから充填したの
ち、該アンプル内を真空に排気する。そして前述した第
１図に示すような反応管２中へ、神入し加熱炉にて加熱
して前記材ａｔ溶鹸してからモーター等を用いて除々に
アンプルを）降させ前述し次温度分布４を加熱炉に付与
することでアンプルの底部のカーボン治具上より順次融
液を固化させて単結晶を形成するよう圧していた。

このようにするとカーホンは熱伝導度が良好でこのカー
ボンの凸部の曲線に沿うように融液内に等温線が１２Ａ
、１２Ｂ・・・・・・のように順次形成されるようＫな
り、この４１ｍ１Ｋ沿って１ｌｌｌ液が自他されて結晶
が形成される。そして例えと多結晶か発生しても、すな
わち粒界か発生しても成長していく聞にアンプルの内争
面の力へ該粒界が順次押しやられる形となってやがて単
結晶となるため、径の大きい単結晶か歩餉良く得られる
ようＫなる。

しかし上述した従来の装置を用いたのでは、前述のカー
ボン部材１２とアンプル１１の内壁向との筒の１ｌＩＷ
ｋＵに結晶の形成材料が入り込んで該材料を溶融する過
程で入り込んだ材料が融液となってこの融＃によりカー
ボン部材１２が浮き上がる不都合を生じる。また、カー
ボン部材中に含まれている不純物が融液中に射けこみ、
形成される半導体結晶中にトカーホン材の不純物か入り
込むような不Ｓ台を生じる。またカーボン部材中に１Ｉ
ｌｌ液が瞳化するＩＩＩＫ融液が結晶となって付着しこ
の付着した半導体材料が容易に除去できなくなり一度使
用したカーボン部材は再使用できなくなり半導体結晶の
製造コストか大となる欠点を生じている。

（ｄ）　　発明の目的 本発明は上述した欠点を除去し、カーボン部材かアンプ
ル内の半導体結晶材料の融液によって浮び上るようなこ
とがなく、該カーオン材中の不純物か半導体材料の融液
内へ侵入するようなことがなく、またカーボン材のＭＩ
ＩＫ半導体材料の融液の固化した亀のが付着せず多数回
の結晶ｒｉＬ長にＮ−のカーボン部材が使用できるよう
な半導体結晶の製造装置の提供を目的とするものである
。

（ｅ）　　発明の構成 かかる目的を達成するための本発明の半導体結晶の製造
装置ＩＦｉ底鄭に上方に向かって凸型形状のカーボン部
材をＩＩＩＩした有底の外管と、該外愉内に設置され前
記カーボン部材の凸型形状に沿うような底面を有し、内
部に半導体結晶を封入したアンプルと、麩外管を加熱す
る加熱炉と、前記外管を下降する手段を備えてなり、前
記アンプル内に封入された半導体結晶を溶融後、前記外
管を下降して、前記アンプルの底部よ、す、溶融材料ｔ
ｊＩｌｉ１次向化せしめて単結晶とすることを特徴とす
るものであ、る。

（ｆ）　　発明の実施例 以下図面を用いながら零鐸明の一実施例につき詳細に説
明する。第３図および第４図は本発明の半導体結晶の製
造装置の組立図で、第５図は本発明の半導体結晶の灸造
装請を示す徊である。

まず第３図に示すように本発明の半導体結晶の製造装置
ｋＦｉ薄い白金（ｐｔ）の箔２１に包まれ上部に凸型の
形状を呈したカーボン部材２２かｒ＆、都に収容されて
いる有底の石英製の外管２３を用いている。そして第４
図に示すように該カーボン部材２２１に該カーホン部材
の凸！！Ｊ形状の形状に沿うような底部を有する石英製
のアンフル２４か設けられ、その中に形成すべきＰｂ　
Ｔｏの結晶の組ＵＫ該当するＰｂ　Ｔｅの材料２５か所
定１１ｆ１４Ｊ定されて充填されている。そして該アン
プルの内Ｓａ排気されてアンプルの一端が封止されてい
る。そしてとのように材料を充填したアンプルか矢印に
示すようにカーボン部材２２上に設餉され、第５図に示
すように外管２３の外方に曲けられたフックにステンレ
ス製の針金２６　％１に用いてろ英資２７中に挿入され
て支スられている。そして該石英管２７は加熱炉２８に
よって１１８１図に示した温良分布とＮ−の温度分１ｈ
４となるように加熱されてこの加熱によってアンプル内
のＰｂ　Ｔｅの材料か溶融するようになる。とのＰｂ　
Ｔｏの材料か溶融した時点でアンプルが挿入されている
外管２３を除々に矢印Ｃの方向に下隆させてアシフル２
４の底部より溶融材料を固化させる。２ｓｒｊこのよう
Ｋして杉威された固化したＰｂ　Ｔｏの結晶である。こ
のアシフルの底部は白金の箔２１で包１れた凸型形状の
カーホン部材２２の形状に沿うような形で形成さねてい
るので熱伝導の良いカーボン部材の凸型形状に沿うよう
な形で４Ｉ温線かＨ液の中に形成され、この等温ＩＩＡ
Ｋ沿って融液か融液の方向に向かって凸型形状に固化す
る。このように慣れｄｖＬ長初期に発生した粒界もアン
プルの外側の方向に向かって消失するので単結晶が高集
積で得られるようになる。またカーホン部材は融液と隔
絶されているのでカーボン部材か融液を汚染するよう々
ことかなくなり、またカーボン部材に融液が付着してそ
れか固化してカーホン部材の再使用か不可能となるとい
−た欠点も除去される。

（ｇ）　　発明の効果 以上述べたように本発明の半導体結晶製造装置を用いて
化合物の半導体結晶を形成すれｄ粒界か発生し難く、単
結晶となる歩佃も向上し、またカーボン部材が融液と隔
絶されているので融液がカーボン部材によちて汚染され
ず負負の単結晶か得られ、ｔた融液の付着によってカー
ホン部材が再使用できなくなるよう不Ｓ合も消滅し、半
導体結晶の形成歩餡も向上する利点を生じる。

また本発明の半導体結晶製造装置にはＰｂ　Ｔｅの結等
の結晶を形成する場合も適用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体結晶のＩｋ！造装蒙図、第２図は
従来の半導体結晶の製造装置を用いて結晶を製造する場
合の状物を示す図、第３−および第４図は本発明の半導
体［ｋの組み立て図、第６図は本発明の半導体結晶の製
造Ｓ＊を示す図である。 図において１．１１．２４ｆｌアシフル、２．２’ｌＦ
ｉ石英簀、３Ｆｉ加熱炉、４はＩａ度分布を示す図、１
２．２２はカーボン部材％　１２Ａ、１２．Ｂ＃′ｉ等
温紛、２１は白金箔、２３け外管、２５ｉｊＰｂＴｅ材
料、２６は針金、２８はＰｔ）　Ｔ・の結晶を示１゜第
１図 第　２　図゛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 底部に上方に向かって凸！！！形状のカーボン部材を設
   置し次有底の外管と、該外管内ＫＲ置され前記カーボン
   部材の画集形状に沿うような底面を有し、内部に半導体
   結晶を封入し次アンプルと、該外管を加熱する加熱炉上
   、前記外管を下降する手段を備えてなり、前記アンプル
   内に封入された半導体結晶を溶融後、前記外管を下降し
   て、前記アングルの底部より溶融材料を順次−化せしめ
   て単結晶とすることを特徴とする半導体結晶の製造装置
   。