JPS58181787A - 半導体結晶の製造装置 - Google Patents
半導体結晶の製造装置Info
- Publication number
- JPS58181787A JPS58181787A JP6355082A JP6355082A JPS58181787A JP S58181787 A JPS58181787 A JP S58181787A JP 6355082 A JP6355082 A JP 6355082A JP 6355082 A JP6355082 A JP 6355082A JP S58181787 A JPS58181787 A JP S58181787A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interface
- ampul
- crystal
- semiconductor crystal
- melt
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
■ 発明の技術分野
本足明はテルル化カドミウム（Ｃα′ｒθ）のような化
む物半４体結晶の製塩装置の改良に関するも力である。
む物半４体結晶の製塩装置の改良に関するも力である。
ｍ 技術の背景
７に銀’ ｈ Ｆミ’７ ム・テＡ／ ／ｌ／ （Ｈｇ
１−ｚｃｄ）（Ｔｔｌ ）よりなる化合物半導体結晶は
、エネルギーギャップ゛が狭く赤外線検知素子の材料と
して広く出いられている。このＨｇ１−ｚＣｄ）（Ｔｅ
の結晶作製法は素子形成に都合の良いように大面積でか
つ４層の伏鵬で得るために、比較的大面積のＩＩｔｉ面
を有する結晶が優られやすいｃｔｉ’ｒｅの単結晶を基
板として用いその上にＨｇ １−ｘυαＸＴｅの結晶層
を形成する液相エピタキシャル成長方法を用いている。
１−ｚｃｄ）（Ｔｔｌ ）よりなる化合物半導体結晶は
、エネルギーギャップ゛が狭く赤外線検知素子の材料と
して広く出いられている。このＨｇ１−ｚＣｄ）（Ｔｅ
の結晶作製法は素子形成に都合の良いように大面積でか
つ４層の伏鵬で得るために、比較的大面積のＩＩｔｉ面
を有する結晶が優られやすいｃｔｉ’ｒｅの単結晶を基
板として用いその上にＨｇ １−ｘυαＸＴｅの結晶層
を形成する液相エピタキシャル成長方法を用いている。
ここでＣｄＴｅの基板は、一般にブリッジマン法を用い
て形成している。
て形成している。
ｆ（３１従来技術と問題点
この工うなブリッジマン法を用いた従来の半導体結晶の
製造装置を第１図に示す。
製造装置を第１図に示す。
図示するようにｕｄＴθの＠ｊｉＩを形成する素材のカ
ドミウム（Ｃｄ）およびデルル（Ｔｅ）１それぞれ所定
電麓杆意してから先端部Ａが尖ったアノフ゛ル１中に充
填してから該アン７”ル内を典望に排気してから也端部
をｆ＃融して封止する。
ドミウム（Ｃｄ）およびデルル（Ｔｅ）１それぞれ所定
電麓杆意してから先端部Ａが尖ったアノフ゛ル１中に充
填してから該アン７”ル内を典望に排気してから也端部
をｆ＃融して封止する。
次いで該アンプルを反応管２中に挿入してから該反応管
を加熱炉８にて加熱してアングル内の材料をｆ＃融する
。その後該アンプルをモーター等を用いて徐々に降下さ
せる。＝Ｖ記加勢炉には４０−図に示すような温度分布
を付与しておき、アングルがＣＣＬＴｅの融点Ｔとなる
加熱炉の位置を通過した時点で溶融材料が固化し始めて
結晶核が発生し、この結晶核を核にしてＣｄＴｅの単結
晶が形成されるようになる。
を加熱炉８にて加熱してアングル内の材料をｆ＃融する
。その後該アンプルをモーター等を用いて徐々に降下さ
せる。＝Ｖ記加勢炉には４０−図に示すような温度分布
を付与しておき、アングルがＣＣＬＴｅの融点Ｔとなる
加熱炉の位置を通過した時点で溶融材料が固化し始めて
結晶核が発生し、この結晶核を核にしてＣｄＴｅの単結
晶が形成されるようになる。
しかしこのような従来の半導体結晶製造装置においては
アンブル内の融液とそれが固化した結晶の界面において
アングルの内壁に接する箇所より固化した結晶の内部へ
結晶が融液より形成される際の歪みによって結晶粒界が
発生する。この結晶粒界を境にして結晶の成長面が貧化
するのでできるだけ結晶粒界の少ない方が良好な単結晶
となる。
アンブル内の融液とそれが固化した結晶の界面において
アングルの内壁に接する箇所より固化した結晶の内部へ
結晶が融液より形成される際の歪みによって結晶粒界が
発生する。この結晶粒界を境にして結晶の成長面が貧化
するのでできるだけ結晶粒界の少ない方が良好な単結晶
となる。
ところで第２図に示すようｖＣＣσｒｅの融液を固化し
て単結晶を形成する際アンプル 一度が＝ｔ’するので一般にｅｕ’Ｉ’ｅの融液１１と
それが固化したＣｄＴｅの結晶１２との固液境界面１８
かユ・】１′・；の−は１１に対し′Ｃ１１旧ＫｒＷｋ
呈するようになる。
て単結晶を形成する際アンプル 一度が＝ｔ’するので一般にｅｕ’Ｉ’ｅの融液１１と
それが固化したＣｄＴｅの結晶１２との固液境界面１８
かユ・】１′・；の−は１１に対し′Ｃ１１旧ＫｒＷｋ
呈するようになる。
しかしこのような融液に対して固相が凹状龜を呈すると
、例えば固相と液相との界面でアンプルの内壁面に振触
して発生した議細な結晶核１４は成長して単結晶の内部
へ入りこむようになり良質な単結晶が得られない欠点を
生じる。したがって結晶粒界の生じない良好な単結晶を
得るためには、同相と液相との界面を平坦な状自にする
かめるいは同相と液相との界面で固相が液相に対して凸
状−を呈するような条件で単結晶を形成することが肝要
である。このように同相と液相との界面が平坦な状頗に
するには、前述した加熱炉のｍ１１分布の機図４でＣσ
’ｈｅの融点Ｔの近傍の温度勾配を急峻にすればよいこ
とを本発明者等は実験的に確かめた。そしてこのように
すれば固相と液相界面でＣＣＬとＴｅの素材中に含まれ
る不純物原子が陽樹して組成的過冷却を生ずる現象も除
去され、−また目ＩＪ述の結晶粒界で国定される像側な
結晶の七ル構辿が多数形成されるのが防止される。
、例えば固相と液相との界面でアンプルの内壁面に振触
して発生した議細な結晶核１４は成長して単結晶の内部
へ入りこむようになり良質な単結晶が得られない欠点を
生じる。したがって結晶粒界の生じない良好な単結晶を
得るためには、同相と液相との界面を平坦な状自にする
かめるいは同相と液相との界面で固相が液相に対して凸
状−を呈するような条件で単結晶を形成することが肝要
である。このように同相と液相との界面が平坦な状頗に
するには、前述した加熱炉のｍ１１分布の機図４でＣσ
’ｈｅの融点Ｔの近傍の温度勾配を急峻にすればよいこ
とを本発明者等は実験的に確かめた。そしてこのように
すれば固相と液相界面でＣＣＬとＴｅの素材中に含まれ
る不純物原子が陽樹して組成的過冷却を生ずる現象も除
去され、−また目ＩＪ述の結晶粒界で国定される像側な
結晶の七ル構辿が多数形成されるのが防止される。
ところでｌｌ！＋１相と市川との界面の／Ｍ反勾配−ｋ
Ｊ呟に床つのを，卯Ｓ炉の温度分布を父化δすたげで実
現しようとしても限界があり田無である。
Ｊ呟に床つのを，卯Ｓ炉の温度分布を父化δすたげで実
現しようとしても限界があり田無である。
ｔＣＵ 発明の目的
本発明はと述した事項に鑑みてなされたもので、前述し
た固相と液相との界面の温度勾配を急峻に（−で前述し
た固液と固相との界面を平坦にし、もって結晶粒界が形
成される単結晶に入り込まないようにした半導体結晶の
製造装置の提供金目的とするものである。
た固相と液相との界面の温度勾配を急峻に（−で前述し
た固液と固相との界面を平坦にし、もって結晶粒界が形
成される単結晶に入り込まないようにした半導体結晶の
製造装置の提供金目的とするものである。
（θ）発明の構成
かかる目的を達成するための＋開明の半導体結晶の製造
装置は，半４体結晶材料を充填するアンプルルと該アン
プＩｖを下降させる手段と、前記アンプルを挿入する反
応管と、該反応管を加熱する加ｆＩｐ！炉とよりなり前
記アンプル内に半導体結晶材料を充填してから加熱ｆ４
融後、該アンプルを４Ｆさせて該アンプルＤ先端部より
順欠溶融材料を固化せしめて単結晶となす構成に２いて
、前記アンプルの先端部に連って放勢部材を設は該放熱
部打金Ｐ６却するようにしたこと金待徽とするものでの
る。
装置は，半４体結晶材料を充填するアンプルルと該アン
プＩｖを下降させる手段と、前記アンプルを挿入する反
応管と、該反応管を加熱する加ｆＩｐ！炉とよりなり前
記アンプル内に半導体結晶材料を充填してから加熱ｆ４
融後、該アンプルを４Ｆさせて該アンプルＤ先端部より
順欠溶融材料を固化せしめて単結晶となす構成に２いて
、前記アンプルの先端部に連って放勢部材を設は該放熱
部打金Ｐ６却するようにしたこと金待徽とするものでの
る。
（ｆ）発明の実施例
以丁図面を用いて本発明の一東２１ｉｉ例につき詳細に
説明する。
説明する。
第８図は本発明の半導体結晶の製造装置を示すもので、
第４図は本発明の半導体結晶の製造装置のうちのアンプ
〜の変形例を示す図である。
第４図は本発明の半導体結晶の製造装置のうちのアンプ
〜の変形例を示す図である。
第８図に示すように本発明の半導体結晶の！１１！造装
置のアングル２１Ｆｉ直径８０鱈で長さ１５０＋ｗ程度
の石英で形成され、この石英のアンプ”／Ｌ’の端部Ｂ
より直径１６ｍ程度の石英ロッド２２を下方の方へその
まま延長している．そしてこの石英ロッドの長さは該ア
ンプルルを下方へ降下させたときＦ方に設置している液
だめ２８の底部まで到達しない程度にしておく。前記液
だめには水冷管２４を接続して設けておき該水冷管には
冷却水を流しておくようにする。
置のアングル２１Ｆｉ直径８０鱈で長さ１５０＋ｗ程度
の石英で形成され、この石英のアンプ”／Ｌ’の端部Ｂ
より直径１６ｍ程度の石英ロッド２２を下方の方へその
まま延長している．そしてこの石英ロッドの長さは該ア
ンプルルを下方へ降下させたときＦ方に設置している液
だめ２８の底部まで到達しない程度にしておく。前記液
だめには水冷管２４を接続して設けておき該水冷管には
冷却水を流しておくようにする。
このようなアンプ”ル２１中５ ＣｄＴθＤ単結晶形成
材料のＣｄとＴｅの素材を夫々所定の１１測定したのち
充填し、該アンプルの内部１に真空に排気してから端部
Ｃを溶融して封止する。
材料のＣｄとＴｅの素材を夫々所定の１１測定したのち
充填し、該アンプルの内部１に真空に排気してから端部
Ｃを溶融して封止する。
その債該アンプルを反応管２５中に４人しモーター等を
用いて徐々に降下させる。！！ｄ記反応管の胸囲には娠
図２６に示すような温度分布を付与した加熱炉２７ｔ−
設けておく。図でＴはＣｄＴｅの融、係を示している。
用いて徐々に降下させる。！！ｄ記反応管の胸囲には娠
図２６に示すような温度分布を付与した加熱炉２７ｔ−
設けておく。図でＴはＣｄＴｅの融、係を示している。
このようにすればアンプルの先端部Ｂより延びる石英製
のロッドは水冷管によって冷却されることになり、した
がってＣｄＴｅの、融液２８が固化したＣｄＴｅの単結
晶２９の部分の温度も当然従来の装置で形成される単結
晶の温度より低くなり、したがって−液２８と単結晶２
９との固相と液相との界面８０の温（分布が当然従来の
装置で形成する場合より急峻となり、したがって固液界
面より結晶粒界の発生するのが少なくなり、またｌＩ！
ｌｉＩ液界面で不純物の偏析するのも少なくなり良好な
Ｃ（ＩＴθの単結晶が優られる。
のロッドは水冷管によって冷却されることになり、した
がってＣｄＴｅの、融液２８が固化したＣｄＴｅの単結
晶２９の部分の温度も当然従来の装置で形成される単結
晶の温度より低くなり、したがって−液２８と単結晶２
９との固相と液相との界面８０の温（分布が当然従来の
装置で形成する場合より急峻となり、したがって固液界
面より結晶粒界の発生するのが少なくなり、またｌＩ！
ｌｉＩ液界面で不純物の偏析するのも少なくなり良好な
Ｃ（ＩＴθの単結晶が優られる。
また第４図に示すようにアン７°ルθ先端部Ｖ設ｖｊｆ
ｃ石英ロッドの代わりに熱伝導の艮い刀−ボン鯛０ロッ
ド８１を設置すると麩に固相と液相との界面が急峻とな
り固液界面で結晶粒界の発生の少ない撓好な車軸孔が侮
られる。
ｃ石英ロッドの代わりに熱伝導の艮い刀−ボン鯛０ロッ
ド８１を設置すると麩に固相と液相との界面が急峻とな
り固液界面で結晶粒界の発生の少ない撓好な車軸孔が侮
られる。
以上述べたような本発明の半導体結晶製造装置を用いれ
ば固相と液相との界面で結晶粒界の発生するりか少ない
良好な単結晶が得られ単ＭＪ＆製造の歩留が向上する利
点を生じる。また不発明の半導体結晶の製造装置はＣｄ
Ｔθθ堆結晶のみならずそＶ池化合物半導体結晶の製造
にも適用できることは勿論である。
ば固相と液相との界面で結晶粒界の発生するりか少ない
良好な単結晶が得られ単ＭＪ＆製造の歩留が向上する利
点を生じる。また不発明の半導体結晶の製造装置はＣｄ
Ｔθθ堆結晶のみならずそＶ池化合物半導体結晶の製造
にも適用できることは勿論である。
第り図は従来り半導体結晶Ｏ製造装置をボす図、第２図
は従来０装瀘を用いた場合０不都合な伏Ｉを示す図、第
８図は本発明の半導体結晶０製造装置を示す図、第４図
は本発明の製−ａ装置に用いるアングルの髪形例を示す
図である。 図において１，２１はアンプル、２゜２６は反応管、８
．２７は加熱炉、４．２６は湿度分布締固、Ｌ Ｌ、２
８ｒｌ；ｄＴｅｏ融漱、１２．２９はＣｄ’ｒｅ 〕結
晶、１８．８０は固＋１と＃＆相の界面、１４は粒界、
２２は石英ロッド、２８は液てめ、２４は水冷管、８１
はカーボン製ロツ１ｙ、Ａ、 Ｂ、 Ｃは端部、Ｔは
融点を示す。 第１図 帽練 第２図 第３閏 ！４図 ←呼凝 ４８２−
は従来０装瀘を用いた場合０不都合な伏Ｉを示す図、第
８図は本発明の半導体結晶０製造装置を示す図、第４図
は本発明の製−ａ装置に用いるアングルの髪形例を示す
図である。 図において１，２１はアンプル、２゜２６は反応管、８
．２７は加熱炉、４．２６は湿度分布締固、Ｌ Ｌ、２
８ｒｌ；ｄＴｅｏ融漱、１２．２９はＣｄ’ｒｅ 〕結
晶、１８．８０は固＋１と＃＆相の界面、１４は粒界、
２２は石英ロッド、２８は液てめ、２４は水冷管、８１
はカーボン製ロツ１ｙ、Ａ、 Ｂ、 Ｃは端部、Ｔは
融点を示す。 第１図 帽練 第２図 第３閏 ！４図 ←呼凝 ４８２−
Claims (1)
- 半導体結晶材料を充填するアン７゛〜と、該アンブルを
下降させる手段と、前記アンフ゛ルを挿入する反応管と
、該反応ｆを７Ｊｌ１Ｍする加熱炉とより゛なり、前記
アン１／し内に半導体結晶材Ｏｔ−に：填してからＪＪ
ｌ熱溶融債、該アン７”ルを吟下させて該ｊンフ”ルの
先端部より順次溶融材料を固化せしめて単結晶となす構
成において、目υ記アンブルの先端部に連なって放熱部
材を設け、該放熱部材を冷却するようにしたことを特徴
とする半導体結晶の製造線ｔｉｉｔ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6355082A JPS58181787A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 半導体結晶の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6355082A JPS58181787A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 半導体結晶の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58181787A true JPS58181787A (ja) | 1983-10-24 |
Family
ID=13232443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6355082A Pending JPS58181787A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 半導体結晶の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58181787A (ja) |
-
1982
- 1982-04-15 JP JP6355082A patent/JPS58181787A/ja active Pending
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