JPS60122792A - 半導体結晶の製造方法および装置 - Google Patents
半導体結晶の製造方法および装置Info
- Publication number
- JPS60122792A JPS60122792A JP23180883A JP23180883A JPS60122792A JP S60122792 A JPS60122792 A JP S60122792A JP 23180883 A JP23180883 A JP 23180883A JP 23180883 A JP23180883 A JP 23180883A JP S60122792 A JPS60122792 A JP S60122792A
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- JP
- Japan
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- crystal
- semiconductor crystal
- solid
- heat
- top surface
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- Pending
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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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- 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】
（ａ）０発明の技術分野
本発明は半導体結晶、特に多元化合物半導体結晶の製造
方法および装置に関するものである。
方法および装置に関するものである。
（ｂ）、技術の背景
近年多元化合物半導体は半導体発光、受光素子として多
く用いられるようになった。
く用いられるようになった。
光通信においては、波長０．８μｍ帯でアルミニウム・
ガリウム・砒素（ＡＩＧａＡｓ）とガリウム・砒素（Ｇ
ａＡｓ）のダブルへテロ接合が用いられているが、さら
に長波長帯の素子も要望されている。
ガリウム・砒素（ＡＩＧａＡｓ）とガリウム・砒素（Ｇ
ａＡｓ）のダブルへテロ接合が用いられているが、さら
に長波長帯の素子も要望されている。
また赤外域３〜２０μｍの波長帯域は衛星通信、資源探
査、大気監視、医療等に用いられ、赤外素子として水銀
・カドミウム・テルル（ＩＩｇＣｄＴｅ）や鉛・錫・テ
ルル（ＰｂＳｎＴｅ）等の結晶が用いられている。
査、大気監視、医療等に用いられ、赤外素子として水銀
・カドミウム・テルル（ＩＩｇＣｄＴｅ）や鉛・錫・テ
ルル（ＰｂＳｎＴｅ）等の結晶が用いられている。
上記の種々の用途に対応する半導体発光、受光素子は、
種々の波長に対応する禁制帯幅をもつ半導体結晶を活性
層に選び、基板結晶上に格子常数の整合をよくとってペ
テロ接合を形成することにより得られる。
種々の波長に対応する禁制帯幅をもつ半導体結晶を活性
層に選び、基板結晶上に格子常数の整合をよくとってペ
テロ接合を形成することにより得られる。
特に赤外検知素子においては、上記へテロ接合の起電力
を利用したり、抵抗、容量の変化を利用している。
を利用したり、抵抗、容量の変化を利用している。
またカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）結晶は、上記１１
ｇｃｄＴｅの基板結晶として、光変調用結晶として、あ
るいは紫外域のセンサとして用いられている。
ｇｃｄＴｅの基板結晶として、光変調用結晶として、あ
るいは紫外域のセンサとして用いられている。
上述の多元化合物半導体結晶を得るには、ブリッジマン
法が多く用いられている。この方法は空間的に温度勾配
をもった炉中を、結晶溶液が徐々に通過して結晶成長を
行うもので、変形ゾーン・メルティング法とも呼ばれ、
本来はメルトの先端部に自然発生した結晶核より成長が
行われるが、最近は確実な単結晶を得るため種結晶が用
いられるようになった。
法が多く用いられている。この方法は空間的に温度勾配
をもった炉中を、結晶溶液が徐々に通過して結晶成長を
行うもので、変形ゾーン・メルティング法とも呼ばれ、
本来はメルトの先端部に自然発生した結晶核より成長が
行われるが、最近は確実な単結晶を得るため種結晶が用
いられるようになった。
このようにして得られた結晶は半導体素子の特性および
信頼性を支配するため、完全性、組成の安定化、欠陥の
低減が望まれる。
信頼性を支配するため、完全性、組成の安定化、欠陥の
低減が望まれる。
（Ｃ）、従来技術と問題点
第１図で多元化合物半導体混晶の製造装置の従来例を説
明する。図は石英アンプルの軸方向の断面を示す。図に
おいて、１は石英アンプル、２はＣｄＴｅ熔液、３はカ
ーボン放熱体、４はＣｄＴｅ種結晶、５ば等湯面を示す
。
明する。図は石英アンプルの軸方向の断面を示す。図に
おいて、１は石英アンプル、２はＣｄＴｅ熔液、３はカ
ーボン放熱体、４はＣｄＴｅ種結晶、５ば等湯面を示す
。
まづ多元半導体結晶原料Ｃｄ、 Ｔｅを入れた石英アン
プル（封管）■を炉に入れ所定の溶融温度に保ってＣｄ
Ｔｅ熔液２合液２゜つぎに所定の温度勾配を有する前記
炉中を所定の速度で降下させてＣｄＴｅ種結晶４からＣ
ｄＴｅ結晶を成長させる。このような構造では、アンプ
ル先端部において熱はカーボン放熱体３に逃げるため、
熱流に直交する等湯面５の固相面は凹状となり、固液界
面に発生ずる結晶核が結晶内部方向に発達することを防
ぐことができなかった。
プル（封管）■を炉に入れ所定の溶融温度に保ってＣｄ
Ｔｅ熔液２合液２゜つぎに所定の温度勾配を有する前記
炉中を所定の速度で降下させてＣｄＴｅ種結晶４からＣ
ｄＴｅ結晶を成長させる。このような構造では、アンプ
ル先端部において熱はカーボン放熱体３に逃げるため、
熱流に直交する等湯面５の固相面は凹状となり、固液界
面に発生ずる結晶核が結晶内部方向に発達することを防
ぐことができなかった。
このような装置では、結晶性のよい大きな単結晶を得る
ことは難しい。
ことは難しい。
（ｄ）１発明の目的
本発明の目的は従来技術の有する上記の欠点を除去し、
固液界面に発生ずる結晶核が結晶内部方向に発達するこ
とを防いで、結晶性のよい大きな単結晶を得ることがで
きる半導体結晶の製造方法および装置を提供することに
ある。
固液界面に発生ずる結晶核が結晶内部方向に発達するこ
とを防いで、結晶性のよい大きな単結晶を得ることがで
きる半導体結晶の製造方法および装置を提供することに
ある。
（ｅ）０発明の構成
上記の目的は本発明によれば、
１ 少なくとも結晶成長初期において、固液界面におけ
る固相面が凸面を有するようにしたことを特徴とする半
導体結晶の製造方法。
る固相面が凸面を有するようにしたことを特徴とする半
導体結晶の製造方法。
２ 石英管の下端に上面が凸状の放熱体を配置し、種結
晶を前記放熱体の上端中央部に埋め込み、さらに前記種
結晶の周辺に、下面は前記放熱体の上面に接し、上面は
上方に拡がったテーバ状の形状をもち、かつ製造しよう
とする結晶と略同等の熱伝導率を有するガイド管を配置
してなる半導体結晶の製造装置。
晶を前記放熱体の上端中央部に埋め込み、さらに前記種
結晶の周辺に、下面は前記放熱体の上面に接し、上面は
上方に拡がったテーバ状の形状をもち、かつ製造しよう
とする結晶と略同等の熱伝導率を有するガイド管を配置
してなる半導体結晶の製造装置。
３ 石英管の下端に上面が凸状の放熱体を配置し、さら
に下面は前記放熱体の上面に接し、上面は前記放熱体の
上端中央部より上方に拡がったテーパ状の形状をもち、
かつ製造しようとする結晶と略同等の熱伝導率を有する
ガイド管を配置してなる半導体結晶の製造装置。
に下面は前記放熱体の上面に接し、上面は前記放熱体の
上端中央部より上方に拡がったテーパ状の形状をもち、
かつ製造しようとする結晶と略同等の熱伝導率を有する
ガイド管を配置してなる半導体結晶の製造装置。
を提供することによって達成される。
本発明は結晶成長時の等湯面（固液界面）が熱流に垂直
にでき、しかも熱流は装置の放熱条件によりその方向を
変えることができることを利用して、固液界面における
固相面が凸状になるようにすれば、ここに発生する結晶
核が結晶内部方向に発達することを防ぐものである。
にでき、しかも熱流は装置の放熱条件によりその方向を
変えることができることを利用して、固液界面における
固相面が凸状になるようにすれば、ここに発生する結晶
核が結晶内部方向に発達することを防ぐものである。
（ｆ）０発明の実施例
第２図は本発明の一実施例を示す多元化合物半導体結晶
の製造装置で、石英アンプルの軸方向の断面を示す。図
において、１は石英アンプル、２はＣｄＴｅ熔液、３は
カーボン放熱体、４はＣｄＴｅ種結晶、５は等湯面、６
ば石英ガイド管、７ば熱伝導率がＣｄＴｅに近い固体（
例えばＣｄＴｅ多結晶）よりなるガイド管を示す。
の製造装置で、石英アンプルの軸方向の断面を示す。図
において、１は石英アンプル、２はＣｄＴｅ熔液、３は
カーボン放熱体、４はＣｄＴｅ種結晶、５は等湯面、６
ば石英ガイド管、７ば熱伝導率がＣｄＴｅに近い固体（
例えばＣｄＴｅ多結晶）よりなるガイド管を示す。
まづ多元半導体結晶原料Ｃｄ、 Ｔｅを入れた石英アン
プル（封管）ｌを炉に入れ所定の溶融温度１１５０℃に
保ってＣｄＴｅ熔液２合液２゜つぎに所定の温度勾配２
０〜４０℃／ｃｍを有する炉中を所定の速度０．０１ｃ
ｍ／分で降下さ−ヒてＣｄＴｅ種結晶４がら徐々にＣｄ
Ｔｅの大型結晶を成長させる。このような構造では、ガ
イド管７は溶液２と略同じ熱伝導率をもつため、アンプ
ル先端部において熱はカーボン放熱体３に逃げ、熱流に
直交する等湯面５の固相面は凸状となり、′固液界面に
発生する結晶核が結晶内部方向に発達することを防ぐこ
とができ、結晶性のよい大きな単結晶を得ることができ
る。
プル（封管）ｌを炉に入れ所定の溶融温度１１５０℃に
保ってＣｄＴｅ熔液２合液２゜つぎに所定の温度勾配２
０〜４０℃／ｃｍを有する炉中を所定の速度０．０１ｃ
ｍ／分で降下さ−ヒてＣｄＴｅ種結晶４がら徐々にＣｄ
Ｔｅの大型結晶を成長させる。このような構造では、ガ
イド管７は溶液２と略同じ熱伝導率をもつため、アンプ
ル先端部において熱はカーボン放熱体３に逃げ、熱流に
直交する等湯面５の固相面は凸状となり、′固液界面に
発生する結晶核が結晶内部方向に発達することを防ぐこ
とができ、結晶性のよい大きな単結晶を得ることができ
る。
石英ガイド管６は薄い石英よりなり、溶液２をガイド管
７より隔離する役目をする。
７より隔離する役目をする。
第３図は本発明の他の実施例を示す多元化合物半導体結
晶の製造装置で、石英アンプルの軸方向の断面を示す。
晶の製造装置で、石英アンプルの軸方向の断面を示す。
図において、第２図と同一番号は同一対象を示す。この
場合は種結晶がなく、溶液２の下端が炉の温度勾配部の
融点を通過するときに発生する結晶核より成長を始める
。この装置においても、等湯面５の固相面は凸状となり
、両液界面に発生する結晶核が結晶内部方向に発達する
ことを防ぐことができる。
場合は種結晶がなく、溶液２の下端が炉の温度勾配部の
融点を通過するときに発生する結晶核より成長を始める
。この装置においても、等湯面５の固相面は凸状となり
、両液界面に発生する結晶核が結晶内部方向に発達する
ことを防ぐことができる。
上述の実施例では、アンプルの移動は垂直方向に行った
が、これを水平方向に行ってもよく、また溶液を収容す
る容器に閉管（アンプル）を用いたが、これの代わりに
開管を用いても発明の要旨は変わらない。また適用でき
る結晶も実施例のＣｄＴｅの他にＰｂ５ｎＴｅ等でもよ
い。
が、これを水平方向に行ってもよく、また溶液を収容す
る容器に閉管（アンプル）を用いたが、これの代わりに
開管を用いても発明の要旨は変わらない。また適用でき
る結晶も実施例のＣｄＴｅの他にＰｂ５ｎＴｅ等でもよ
い。
（ｇ）０発明の効果
以上詳細に説明したように本発明によれば、固液界面に
発生ずる結晶核が結晶内部方向に発達することを防いで
、結晶性のよい大きな単結晶を得ることができる半導体
結晶の製造方法および装置を提供するｇとができる。
発生ずる結晶核が結晶内部方向に発達することを防いで
、結晶性のよい大きな単結晶を得ることができる半導体
結晶の製造方法および装置を提供するｇとができる。
第１図は多元化合物半導体混晶の製造装置の従来例で、
石英アンプルの軸方向の断面を、第２図、第３図はそれ
ぞれ本発明の実施例を示す。 図において、■は石英アンプル、２は１１ｇＣｄＴｅ溶
液、３はカーボン放熱体、４はＣｄＴｅ種結晶、５は等
湯面、６は石英ガイド管、７は熱伝導率がｌｌｇｃｄＴ
ｅに近い固体（例えばＣｄＴｅ多結晶）よりなるガイ１
１図 第２閘 寥３目
石英アンプルの軸方向の断面を、第２図、第３図はそれ
ぞれ本発明の実施例を示す。 図において、■は石英アンプル、２は１１ｇＣｄＴｅ溶
液、３はカーボン放熱体、４はＣｄＴｅ種結晶、５は等
湯面、６は石英ガイド管、７は熱伝導率がｌｌｇｃｄＴ
ｅに近い固体（例えばＣｄＴｅ多結晶）よりなるガイ１
１図 第２閘 寥３目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも結晶成長初期において、固液界面におけ
る固相面が凸面を有するようにしたことを特徴とする半
導体結晶の製造方法。 ２ 石英管の下端に上面が凸状の放熱体を配置し、種結
晶を前記放熱体の上端中央部に埋め込み、さらに前記種
結晶の周辺に、下面は前記放熱体の上面に接し、上面は
上方に拡がったテーバ状の形状をもう、かつ製造しよう
とする結晶と略同等の熱伝導率を有するガイド管を配置
してなる半導体結晶の製造装置。 ３ 石英管の下端に上面が凸状の放熱体を配置し、さら
に下面は前記放熱体の上面に接し、上面は前記放熱体の
上端中央部より上方に拡がったテーパ状の形状をもち、
かつ製造しようとする結晶と略同等の熱伝導率を有する
ガイド管を配置してなる半導体結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23180883A JPS60122792A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 半導体結晶の製造方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23180883A JPS60122792A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 半導体結晶の製造方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60122792A true JPS60122792A (ja) | 1985-07-01 |
Family
ID=16929337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23180883A Pending JPS60122792A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 半導体結晶の製造方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60122792A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62226885A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Yokogawa Electric Corp | ＣｄＴｅの結晶成長装置 |
| JPS6385082A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 単結晶の成長方法および成長装置 |
-
1983
- 1983-12-08 JP JP23180883A patent/JPS60122792A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62226885A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Yokogawa Electric Corp | ＣｄＴｅの結晶成長装置 |
| JPS6385082A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 単結晶の成長方法および成長装置 |
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