JPS60239388A - Growth of low heat conductivity semiconductor - Google Patents

Growth of low heat conductivity semiconductor

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Publication number
JPS60239388A
JPS60239388A JP483085A JP483085A JPS60239388A JP S60239388 A JPS60239388 A JP S60239388A JP 483085 A JP483085 A JP 483085A JP 483085 A JP483085 A JP 483085A JP S60239388 A JPS60239388 A JP S60239388A
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JP
Japan
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melt
crystal
heat
interface
growth
Prior art date
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Application number
JP483085A
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Japanese (ja)
Inventor
ハドソン・マクドナルド・ホブグツド
リチヤード・ノエル・トーマス
ブルース・ウエイン・スワンソン
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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  • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、赤外線透過ウィンドすなわちレンズ等の光学
素子、ガンマ線およびX線スペクトルメータ、電子光学
的および音響光学的変調器、太陽電池および赤外線検出
アレイ用基体として使用されるテルル化カドミウムのよ
うな大径プールの半導体を成長させるための製造方法に
関する。テルル化水銀−カドミウム、エピレイアー技術
に基づく大面積赤外線検出器アレイを開発する上での主
要な障害は、充分な面積および結晶の質、そして特に将
来の防衛システムの要件を満たすよう計画された大量生
産式のシリコン等の処理方法に合致した大径の丸い横断
面を有するテルル化カドミウム基体が恒常的に不足して
いることである。一般的な市販テルル化カドミウム基体
は、垂直ブリッジマン成長法により製造される多結晶プ
ールのテルル化カドミウムから単一配向粒子(一般に最
大1〜3ciの寸法)を切出す方法により従来得られて
いる。この結果得られる基体は、結晶の質が悪く、シリ
コンおよび砒化ガリウムと対照的に小面積でかつ不規則
な形状をしている。このような従来法による基体製造法
では、常に基体の数が比較的少数に限定され、しかもそ
の製造コストは高く、材料がかなり無駄となった。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is useful as a substrate for optical elements such as infrared transparent windows or lenses, gamma-ray and x-ray spectrometers, electro-optic and acousto-optic modulators, solar cells and infrared detection arrays. A manufacturing method for growing large diameter pool semiconductors such as cadmium telluride. The major hurdles in developing large area infrared detector arrays based on mercury-cadmium telluride, epilayer technology are the need for sufficient area and crystal quality, and especially for the large quantities planned to meet the requirements of future defense systems. There is a constant shortage of cadmium telluride substrates with large diameter, round cross-sections compatible with production silicon and other processing methods. Typical commercially available cadmium telluride substrates are conventionally obtained by cutting monooriented grains (generally up to 1-3 ci in size) from polycrystalline pools of cadmium telluride produced by vertical Bridgman growth. . The resulting substrates have poor crystal quality, small area and irregular shape in contrast to silicon and gallium arsenide. Such conventional methods of manufacturing substrates have always limited the number of substrates to a relatively small number, have high manufacturing costs, and have resulted in considerable waste of material.

化合物半導体の結晶を製造する周知方法は、液体封入チ
ョクラルスキー(LEC)法であって、こノ方法はアー
ル・エヌ争トーマス、エイチ・エム・ホツブクード、ジ
ー・ダブりニー・エル1リツジ、ディー・エル・バレッ
トおよびティー・ティー・ブラソギン共著の論文[タイ
レフト・イオン・インブラントF E ’r 技術のた
めの大径非ドープ半絶縁GaAsの成長と特性」ソリ、
ソド・ステート・エレクトロニクス誌第シ4巻第687
ページ(1981年)所収により詳細に記載されている
ように砒化ガリウム等のlJI L v族材料の大結晶
の製造に用いられている。溶融体からテルル化カドミウ
ムの大結晶を成長させる場合、この半導体の持つ低熱伝
導率のためある特別な問題が生じる。すなわち熱伝導率
が極めて低い値であるため、固体テルル化カドミウム内
の半径方向および軸方向の熱伝達が、特に溶融体境界面
の近くで極めて悪い。第9図に示すようにテルル化カド
ミウムの境界面の熱流は、シリコンや砒化ガリウムと比
較して極めて大幅に低下しており、従来のLEC法の下
では溶融体よりこの半導体を成長させる上で深刻な障害
となっている。
A well-known method for producing crystals of compound semiconductors is the liquid encapsulation Czochralski (LEC) method, which has been described by R.N. Thomas, H.M.・Article co-authored by Elle Barreto and T.T. Blasogin [Growth and properties of large diameter undoped semi-insulating GaAs for tie-left ion implant FE'r technology" Soli,
Sodo State Electronics Magazine Vol. 4 No. 687
It has been used to produce large crystals of IJI Lv group materials such as gallium arsenide, as described in more detail in Page (1981). Growing large crystals of cadmium telluride from the melt presents certain special problems due to the low thermal conductivity of this semiconductor. That is, due to the extremely low value of the thermal conductivity, the radial and axial heat transfer within the solid cadmium telluride is extremely poor, especially near the melt interface. As shown in Figure 9, the heat flow at the interface of cadmium telluride is extremely significantly reduced compared to silicon or gallium arsenide, making it difficult to grow this semiconductor from the melt under the conventional LEC method. This has become a serious obstacle.

従って、本発明の主な目的は、テルル化カドミウムの低
熱伝導率により生じる問題を解消し、かつこの材料の大
結晶を成長できるIc法を提供するにある。。
Accordingly, a principal object of the present invention is to provide an Ic method which overcomes the problems caused by the low thermal conductivity of cadmium telluride and which allows the growth of large crystals of this material. .

この目的を達成するため、本発明は耐火性るつは内の半
導体の溶融体を液体封入層でカバーし、この液体封入層
上に高圧不活性ガスを維持した状態で溶融体より結晶を
引上ける液体封入チョクラルスキー法により大径プール
の低熱伝導率半導体を製造する方法において、成長境界
面に熱を印加すると共に結晶を通して熱を除去し、この
熱入力を境界面から結晶を通して除去される熱とをバラ
ンスさせるよう熱の印加を制御し、前記熱入力は結晶成
長中の封入層/溶融体境界面にわたる軸方向温間勾配を
太き(維持するのに充分であることを特徴とする方法に
ある。
To achieve this objective, the present invention covers the semiconductor melt in a refractory crucible with a liquid encapsulation layer, and draws crystals from the melt while maintaining a high pressure inert gas on the liquid encapsulation layer. In a method for manufacturing low thermal conductivity semiconductors in large diameter pools by the liquid-filled Czochralski method, heat is applied to the growth interface and removed through the crystal, and this heat input is transferred from the interface through the crystal. wherein the heat input is sufficient to maintain a thick axial warm gradient across the encapsulation layer/melt interface during crystal growth; There is a way to do it.

本発明の製造方法は、セレン化亜鉛のような他の低熱伝
導率半導体にも使用できる。
The manufacturing method of the present invention can also be used with other low thermal conductivity semiconductors such as zinc selenide.

次に、添附図面を参照して一実施態様を例に本発明を説
明する。
Next, the present invention will be described by way of example of one embodiment with reference to the accompanying drawings.

添附図面には、大径プールのテルル化カドミウムCdT
eを製造する改良方法が示されており、特に第1図はI
JCの成長形状をよく示している。
The attached drawing shows cadmium telluride CdT in a large diameter pool.
An improved method for producing I is shown, particularly in FIG.
It clearly shows the growth shape of JC.

第1図に示すように、シールされたるつは10は、その
底部にテルル化カドミウムの1キログラムの溶融体12
を有し、このテルル化カドミウムの上に酸化硼素からな
る比較的薄い層の液体封入層14があり、この酸化硼素
の液体封入層14の上に75気圧のヘリウム等の高熱伝
導率を有する高圧不活性ガスが維持されている。
As shown in FIG. 1, the sealed crucible 10 has a one kilogram melt of cadmium telluride 12 at its bottom.
On top of this cadmium telluride is a relatively thin layer of liquid encapsulation layer 14 made of boron oxide, and on top of this liquid encapsulation layer 14 of boron oxide is a high pressure material having high thermal conductivity such as helium at 75 atmospheres. Inert gas is maintained.

ルツホ10のベース近くには、加熱装置16か設けられ
、このヒータ16のまわりには熱シールド18が設けら
れている。るつほのベース10aには、結晶引上げ操作
中にるつぼを回転させるための管状駆動装置20が接続
されており、この管状駆動装置20によって、後述する
ようにるつぼのベース近くまでに冷却材を導入できる。
A heating device 16 is provided near the base of the Lutsuho 10, and a heat shield 18 is provided around the heater 16. A tubular drive device 20 for rotating the crucible during the crystal pulling operation is connected to the base 10a of the crucible, and this tubular drive device 20 supplies the coolant close to the base of the crucible, as will be described later. Can be introduced.

上方シール手段(図示せず)を通して種結晶駆動装置2
2が回転自在にシールされ、この駆動装置はるつぼとは
ゾ同期して回転されながら溶融体より引上げられる種結
晶は支持するようになっている。
Seed crystal drive device 2 through upper sealing means (not shown)
2 is rotatably sealed, and this driving device supports the seed crystal being pulled from the melt while being rotated synchronously with the crucible.

種結晶24は、結晶引上げ装置22の端部に位置し、溶
融体および液体封入体からテルル化カドミウムのブール
%が形成される。このテルル化カドミウムの溶融体は、
熱伝導率が極めて低い(融点で0.013 w/、、k
)。第2図は、数1の化合物半導体の熱伝導率を比較し
て示すが、線30上の四角のマークを付けたデータ点は
、300 okにあり、1 線ろ2上の丸のマークを付
けたデータ点は、これら材料の融点にある。
A seed crystal 24 is located at the end of the crystal puller 22 and a boule % of cadmium telluride is formed from the melt and liquid inclusions. This cadmium telluride melt is
Thermal conductivity is extremely low (0.013 w/k at melting point)
). Figure 2 shows a comparison of the thermal conductivities of compound semiconductors according to the formula 1, where the data point marked with a square on line 30 is at 300 ok, and the data point marked with a circle on line 1 and line 2 is at 300 ok. The data points are at the melting points of these materials.

本発明のLKC法を説明するためCdTeのIJC成長
中に境界面に入る熱の主要熱源および境界面より放出さ
れる伝導熱のモードを第6図に略示する。熱伝導および
溶融体からの潜熱により結晶に入力される熱は、当然な
がら熱入力の主要熱源であり、又溶融体境界面から発生
する結晶へ入力されるガスからの放射熱入力もある。
To explain the LKC method of the present invention, the main sources of heat entering the interface during IJC growth of CdTe and the modes of conduction heat released from the interface are schematically shown in FIG. Heat input into the crystal by conduction and latent heat from the melt is of course the main source of heat input, and there is also radiant heat input from the gases entering the crystal originating from the melt interface.

出力される熱源としては、主に酸化硼素の液体封入体へ
の伝導熱、液体封入体への放射熱および結晶からガスへ
の伝導熱および放射熱がある。
The output heat sources mainly include conduction heat from boron oxide to the liquid enclosure, radiant heat to the liquid enclosure, and conduction heat and radiant heat from the crystal to the gas.

テルル化カドミウムの場合、この材料の低熱伝導率のた
め、熱出力の約98%は、酸化硼素液体封入体からの熱
放射およ′びこの封入体への熱伝導によるもので、一方
熱出力のわずか約2%か周囲空気への熱伝導および熱放
射によるものであることが判っている。結晶の成長を維
持するには、成長境界面への熱入力と結晶を通って成長
境界面より放出される熱出力とをバランスさせなければ
ならない。テルル化カドミウムの熱伝導率は低いので酸
化硼素封入体への熱伝導および熱放射により溶融体境界
面における熱のほとんどすべてを放散させなければなら
ない。これと対照的に封入体と周辺ガスとの間で放散熱
をはゾ等しく分けることにより砒化ガリウムの成長に伴
なう熱放散が起る。
In the case of cadmium telluride, due to the low thermal conductivity of this material, approximately 98% of the heat output is due to heat radiation from and conduction from the boron oxide liquid inclusion, whereas the heat output It has been found that only about 2% of the amount of heat is due to conduction and radiation to the surrounding air. To maintain crystal growth, the heat input to the growth interface must be balanced with the heat output released from the growth interface through the crystal. Because of the low thermal conductivity of cadmium telluride, almost all of the heat at the melt interface must be dissipated by conduction to the boron oxide inclusions and radiation. In contrast, heat dissipation occurs as the gallium arsenide grows by splitting the dissipated heat equally between the inclusion and the surrounding gas.

第9図は、従来のLEC条件、例えばGaAS成長で用
いられる条件で成長される6つの異なる結晶材料につい
て境界面の熱流の計算値(ワット)と結晶長さく印)を
比較して示す。酸化硼素の封入体と5oopsiのアル
ゴンの不活性雰囲気との境界面を、2cmの結晶長さ又
は2Q rtr、rnの封入体層の厚さの所に点線で示
す。最上部の曲線はK = O−21W/cmkを有す
る高熱伝導率材料(シリコン)の場合で、中間の曲線は
K = 0.07 w/cmkの熱伝導率の多少低い材
料(砒化ガリウム)の場合、最下部の曲線はに−0,0
1W/(1)kの熱伝導率の極めて低い材料(テルル化
カドミウム)の場合である。この図は、従来のLEC法
では、境界面での熱の除去が不充分なためCdTeを成
長させることができないことを示す。
FIG. 9 shows a comparison of calculated interface heat flow (in watts) and crystal length marks for six different crystalline materials grown under conventional LEC conditions, such as those used in GaAS growth. The interface between the boron oxide inclusion and the inert atmosphere of argon at 5 psi is shown as a dotted line at a crystal length of 2 cm or an inclusion layer thickness of 2Q rtr, rn. The top curve is for a high thermal conductivity material (silicon) with K = O-21 W/cmk, and the middle curve is for a somewhat lower thermal conductivity material (gallium arsenide) with K = 0.07 w/cmk. If the bottom curve is −0,0
This is the case with a material (cadmium telluride) that has an extremely low thermal conductivity of 1W/(1)k. This figure shows that the conventional LEC method cannot grow CdTe due to insufficient heat removal at the interface.

第4図は、結晶長さの関数として表わされる成長中に結
晶より除去される熱流QIの変化の計算値と、溶融体か
ら境界面へ入力される熱流Qmの変化の計算値を示す。
FIG. 4 shows the calculated change in the heat flow QI removed from the crystal during growth and the change in the heat flow Qm input from the melt to the interface as a function of crystal length.

成長条件が注意深く制御されない場合、成長境界面で熱
のアンバランスが生じ、このアンバランスにより結晶は
溶融体よ−り分離された状態で引上けられてしまう。結
晶の成長を維持するには、QIの飽和レベルを最大にし
、熱入力Qmを最小にすることが望ましい。テルル化カ
ドミウムの熱伝導率が低いことに関連する問題を解決し
かつ成長中の結晶/溶融体境界面における熱流を連続し
てバランスさせるには、従来のIJC法を以下のように
改良することが有効であることが判った。
If growth conditions are not carefully controlled, thermal imbalances can occur at the growth interface that can pull the crystals apart from the melt. To maintain crystal growth, it is desirable to maximize the saturation level of QI and minimize the heat input Qm. To overcome the problems associated with the low thermal conductivity of cadmium telluride and continuously balance the heat flow at the growing crystal/melt interface, the conventional IJC method was modified as follows: was found to be effective.

酸化硼素と溶融体との境界面にわたって軸方向温度勾配
を大きく維持し、1cmあたり約450℃の軸方向勾配
にすると有効であることが判った。第1図に示すように
、るつほはグラファイトの耐熱ヒータの頂部縁部近くの
加熱ゾーン内の高所に配置し、ヒータの端部ははゾ溶融
体と封入体との境界面に位置させる。封入層の上には約
75気圧の高純度の高圧ヘリウムガスが維持されている
。この高圧ヘリウムガスを使用する理由は周辺ガスの熱
伝導率を最大にするためである。CdTe結晶成長のた
め維持しなければならない軸方向の高温度勾配を第5図
に示す。第5図のデータは、種結晶の駆動軸に沿って移
動した熱電対からの温度表示(セ氏)であり、横軸の表
示は酸化硼素とヘリウムの境界面からの熱電対の距離で
あり境界面をゼロ点にとっである。正の距離は、ヘリウ
ム雰囲気内の境界面から上方のミリメートル表示で、負
の距離は封入体とガス境界面から下方の距離で点線は封
入体と溶酸体との境界面を示す。データ線の軸方向勾配
すなわち傾きは1cmあたり約450℃で、より正確に
は1cmあたり446℃である。大径プールのテルル化
カドミウムの成長を促進するには、軸方向の勾配が大き
いことが必要であることが判っている。約50 m、y
n径で数インチ基のプールが成長した。軸方向の勾配が
大きいため、溶融体境界面から出る熱束は境界面へ入る
熱束よりも低(ならず、結晶の溶融体からの早期の分離
が防止される。これと対照的に砒化ガリウムを成長させ
る場合、一般に1Gあたり100〜2008Cの軸方向
勾配が使用される。
It has been found effective to maintain a large axial temperature gradient across the boron oxide/melt interface, with an axial gradient of approximately 450° C. per cm. As shown in Figure 1, the heat shield is placed high within the heating zone near the top edge of the graphite refractory heater, and the end of the heater is located at the interface between the melt and the inclusion body. let High pressure, high purity helium gas at approximately 75 atmospheres is maintained above the encapsulation layer. The reason for using this high pressure helium gas is to maximize the thermal conductivity of the surrounding gas. The high axial temperature gradient that must be maintained for CdTe crystal growth is shown in FIG. The data in Figure 5 is the temperature display (in degrees Celsius) from the thermocouple moved along the driving axis of the seed crystal, and the horizontal axis indicates the distance of the thermocouple from the interface between boron oxide and helium. Take the surface as the zero point. The positive distance is in millimeters above the interface in the helium atmosphere, the negative distance is the distance below the inclusion and gas interface, and the dotted line indicates the inclusion and molten acid interface. The axial slope or slope of the data line is approximately 450°C per cm, or more precisely 446°C per cm. It has been found that a large axial gradient is required to promote the growth of cadmium telluride in large diameter pools. Approximately 50 m, y
A pool of several inches in diameter grew. Due to the large axial gradient, the heat flux leaving the melt interface is lower than the heat flux entering the interface, preventing premature separation of the crystals from the melt. In contrast, in arsenic When growing gallium, axial gradients of 100 to 2008 C per G are commonly used.

酸化硼素の封入体は、結晶体から熱を放出する基本手段
であるので、成長結晶からの熱の除去を制御するには封
入体の層の厚さを最適化することが必要である。第6図
は結晶の長さの関数として示される封入体の厚さに対す
る境界面の熱流変化を示す二この図は、10〜20ミリ
メートルの間の酸化硼素封入体層の厚さは、QIの飽和
レベルの最大値に対応することを表わしている。第6図
の曲線は、75気圧の過圧ヘリウムの下で5fJJTL
Tn径のCdTeを成長させた状態をシミュレートする
。最上部の曲線は、酸化硼素層の厚さLを1αにした場
合得られ、第2曲線はL−2個の場合で、最終曲線はL
 = 5 cmの場合である。各曲線のピークにある垂
直の点線は、封入体からそれぞれの結晶が生じる点を示
す。これら計算値は、結晶成長を最適に維持するために
は、酸化硼素を10〜20W1mの間に維持すべきであ
ることを示しているが、一般に厚さは15m、yaとさ
れる。
Since the boron oxide inclusion is the primary means of removing heat from the crystal, it is necessary to optimize the thickness of the inclusion layer to control the removal of heat from the growing crystal. Figure 6 shows the interface heat flow variation with inclusion thickness as a function of crystal length. This figure shows that the thickness of the boron oxide inclusion layer between 10 and 20 mm is This indicates that it corresponds to the maximum value of the saturation level. The curve in Figure 6 is 5fJJTL under an overpressure helium of 75 atmospheres.
A state in which CdTe with a diameter of Tn is grown is simulated. The top curve is obtained when the thickness L of the boron oxide layer is 1α, the second curve is obtained when the thickness L of the boron oxide layer is L−2, and the final curve is obtained when the thickness L of the boron oxide layer is L−2.
= 5 cm. The vertical dotted line at the peak of each curve indicates the point at which each crystal arises from the inclusion bodies. These calculations indicate that to maintain optimal crystal growth, the boron oxide should be maintained between 10 and 20 W 1 m, but typically the thickness is 15 m, ya.

溶融体より結晶が引上けられる際、溶融体の減少に伴う
成長境界面へ注入される熱量の増加を相殺するようるつ
ぼの温度は下げられる。、第8図は、Qmを一定に維持
し、QIを越えないように時間に対する、るつぼ温度の
最適低下値に対応する溶融体深さLM(Cm)の関数と
して示されるQIおよびQmの変化を示す。本発明で実
施される結晶引上げ速度および結晶およびるつぼ回転速
度については1.毎時約−15℃が最適ハワー増加速度
であるこζが経験的に判っている。結晶成長法の間、種
結晶および成長した結晶は、るつぼと同じ回転方向に回
転されるが、これら相対的回転速度ははゾ同期しており
、この速度を操作すれば溶融体から成長境界面へ注入さ
れる熱量を制御できる。結晶およびるつぼの回転速度は
それぞれ毎分12および15回転にすると、本発明を実
施する上で最適となることが判っている。成長境界面に
おける潜熱の発生を制御しかつ成長境界面に注入される
熱成分を最小にするため、毎時1〜6 m7Mの結晶引
上げ速度が使用されている。
As the crystal is pulled from the melt, the temperature of the crucible is lowered to offset the increased amount of heat injected into the growth interface as the melt decreases. , FIG. 8 shows the variation of QI and Qm as a function of melt depth LM (Cm) corresponding to the optimal reduction in crucible temperature with respect to time, keeping Qm constant and not exceeding QI. show. Regarding the crystal pulling speed and the crystal and crucible rotation speed implemented in the present invention, 1. Experience has shown that approximately -15°C per hour is the optimum power increase rate. During the crystal growth process, the seed crystal and the grown crystal are rotated in the same rotational direction as the crucible, but their relative rotational speeds are synchronous and can be manipulated to direct the growth interface from the melt. It is possible to control the amount of heat injected into the Crystal and crucible rotational speeds of 12 and 15 revolutions per minute, respectively, have been found to be optimal for practicing the invention. In order to control the generation of latent heat at the growth interface and to minimize the heat component injected into the growth interface, crystal pulling rates of 1-6 m7M/hour have been used.

はゾ等方性の熱特性および、低熱伝導率を有するるつぼ
材料を用いることが好ましいことが判っているが、この
ような材料としては、溶融石英かあり、特に最高純度の
引上げ結晶を製造するには高純度の合成石英が好ましい
It has been found preferable to use crucible materials with isotropic thermal properties and low thermal conductivity, such as fused silica, especially for producing pulled crystals of the highest purity. High purity synthetic quartz is preferred.

また、るつほの局部冷却を行うことが好ましいか、これ
は管状るつは駆動装置を介して冷却材を導入することに
より実施できる。このるつはベースの局部冷却により、
封入体/テルル化カドミウム溶融体境界面の中心点温度
が下けられ、平担な又は溶融体に対してより凹状に近い
半径方向温度形状となるが、これは結晶の径を制御しか
つ結晶の構造高品質にする上で好ましい。
It is also preferable to carry out local cooling of the melt, which can be carried out by introducing coolant through the tubular melt drive. By local cooling of the base,
The center point temperature of the inclusion body/cadmium telluride melt interface is lowered, resulting in a radial temperature profile that is flat or more concave to the melt, which controls the crystal diameter and It is preferable for the structure to be of high quality.

第7閑は、半径方向に沿ったテルル化カドミウム溶融体
の半径方向温度勾配を示し、こNで曲線36は冷却材又
はコールドフィンガを介して導入される冷却材がない場
合の勾配を示し、一方曲線68は管状るつぼ駆動装置を
介してコールドフィンガ又は冷却材が導入される場合の
勾配を示す。この冷却材は、−るつぼの局部的中央領域
を冷却し、溶融体の中心点から半径の半分(R/2 )
までの溶融体のはゾ中央部にわたって溶融体の半径方向
の温度をはゾ平担、すなわち一定にする。
7th line shows the radial temperature gradient of the cadmium telluride melt along the radial direction, where curve 36 shows the slope in the absence of coolant or coolant introduced via the cold finger; Curve 68, on the other hand, shows the slope when the cold finger or coolant is introduced via the tubular crucible drive. This coolant - cools a local central region of the crucible, half a radius (R/2) from the center point of the melt;
The temperature in the radial direction of the melt is flattened, ie, constant, over the center of the melt.

本発明による改良された液状封入体チョクラルスキ法に
よって、5Qm、m径、数センチ基および重量約1々ま
での大径テルル化カドミウムブールが成長できた。
The improved liquid inclusion Czochralski method of the present invention has allowed the growth of large diameter cadmium telluride boules of up to 5 Qm, m diameter, several centimeter groups, and weights of about 1.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を実施するのに利用されるLEC成長
装置の略図、第2図は固体のデバイ温度の3乗に比例す
る縮尺パラメータの関数とし1 て示されるテルル化カ
ドミウ・を含む数種の化合物半導体の熱伝導率を比較し
て示すグラフ、第5図はテルル化カドミウムをLEC成
長する場合の熱入力および熱出力の熱源を示す略図、第
4図はテルル化カドミウムの結晶長さに対する結晶イン
ゴットの熱流QIおよび溶融体熱流・Qmの変化を示す
グラフ、第5図は本発明を実施するのに維持される軸方
向温度勾配を示すグラフ、第6図は酸化硼素の液体封入
体の厚さに対する界面の熱流の変化を示すグラフ、第7
図はテルル化カドミウム溶融体の半径方向勾配(曲線A
はコールドフィンガ冷却がない場合の半径方向勾配を示
し、曲線Bはコールドフィンガ冷却がるつぼに適用され
る場合の半径方向勾配を示す)のグラフ、第8図は溶融
体深さの関数として示される境界面溶融体の熱流Qmに
対する、るつは温度TOの効果を示すグラフ、第9図は
高熱伝導率溶融材料、中熱伝導率材料、例えばGaA3
および低熱伝導率材料すなわちテルル化カドミウムをそ
れぞれ使った場合の結晶長さく cm )の変化に対す
る境界面の熱流(ワット)を示すグラフである。 10・・るつぼ、10a・・・るつぼベース、12・・
・溶融体、14・・・液体封入層、16・・・加熱装置
、18・・・熱シールド、2o・・・駆動装置、22・
・種結晶駆動装置、24・・・種結晶。 判3を才勺鐘1 FIG、7 地縫か−) 一11翫i6八鮫オ、(ワラV) FIG、8 Ll(−
FIG. 1 is a schematic diagram of an LEC growth apparatus utilized in practicing the present invention; FIG. 2 includes cadmium telluride shown as 1 as a function of a scaling parameter proportional to the cube of the Debye temperature of the solid; A graph comparing the thermal conductivity of several types of compound semiconductors. Figure 5 is a schematic diagram showing the heat source of heat input and output when growing cadmium telluride by LEC. Figure 4 shows the crystal length of cadmium telluride. FIG. 5 is a graph showing the axial temperature gradient maintained in carrying out the present invention; FIG. Graph showing changes in interfacial heat flow with respect to body thickness, seventh
The figure shows the radial gradient of the cadmium telluride melt (curve A
curve B shows the radial slope in the absence of cold finger cooling and curve B shows the radial slope when cold finger cooling is applied to the crucible), Figure 8 is shown as a function of melt depth. A graph showing the effect of temperature TO on the heat flow Qm of an interface melt.
2 is a graph showing the heat flow (watts) at the interface with respect to the change in crystal length (cm) when using a material with low thermal conductivity, namely cadmium telluride, and a low thermal conductivity material, ie, cadmium telluride. 10... Crucible, 10a... Crucible base, 12...
- Melt, 14... Liquid sealing layer, 16... Heating device, 18... Heat shield, 2o... Drive device, 22...
- Seed crystal driving device, 24...seed crystal. 1 FIG, 7 Jitsui ka-) 111 翫 i6 Yasameo, (Wara V) FIG, 8 Ll(-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1) 耐火性るつぼ内の半導体の溶融体を液体封入層
でカバーし、この液体封入層上に高圧不活性ガスを維持
した状態で溶融体より結晶を引上げる液体封入チョクラ
ルスキー法により大径プールの低熱伝導率半導体を製造
する方法におし)で、 成長境界面に熱を印加すると共に結晶を通して熱を除去
し、この熱入力と境界面力)ら結晶を通して除去される
熱とをバランスさせるよう熱の印加を制御し、前記熱入
力は結晶成長中の封入層/溶融体境界面にわたる軸方向
温度勾配を大きく維持するのに充分であることを特徴と
する方法。 +21 半導体がテルル化カドミウムであることを特徴
とする特許請求の箔囲第1項記載の方法。 (311c++あたり約450℃の軸方向温度勾配を維
持することを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2
項記載の方法。 +41 10〜20間の厚さの液体封入層を設けること
を特徴とする特許請求の範囲第1,2又は6項記載の方
法。 (5) 結晶引上は中結晶の成長に対する溶融体の減少
量の関数となるよう、るつぼへの熱入力を減少させるこ
とにより溶融体から結晶成長境界面への熱入力を制御す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1〜4項のいずれ
かに記載の方法。 (6) 溶融体のはゾ中央部にわたる溶融体の半径方向
温度勾配かはシ一定となるように結晶成長中にるつほの
局部的中心領域を冷却することを特徴とする特許請求の
範囲第1〜5項のいずれかに記載の方法。 (力 結晶およびるつほをはゾ同期した速度で同一方向
に回転することにより溶融体から成長境界面への熱入力
を等しくすることを特徴とする特許請求の範囲第1〜6
項のいずれかに記載の方法。 (8)結晶の引上げ速度は毎時約6 nrnであること
を特徴とする特許請求の・范囲第1〜7項のいずれかに
記載の方法。
[Claims] (1) Liquid encapsulation in which a molten semiconductor in a refractory crucible is covered with a liquid encapsulation layer, and a crystal is pulled from the melt while a high pressure inert gas is maintained on the liquid encapsulation layer. In the Czochralski method (Czochralski method) for manufacturing large-diameter pool low thermal conductivity semiconductors, heat is applied to the growing interface and removed through the crystal, and this heat input and interface force The application of heat is controlled to balance the heat removed, and the heat input is sufficient to maintain a large axial temperature gradient across the encapsulation layer/melt interface during crystal growth. Method. +21. The method according to claim 1, characterized in that the semiconductor is cadmium telluride. (Maintaining an axial temperature gradient of about 450°C per 311c++)
The method described in section. 7. A method according to claim 1, 2 or 6, characterized in that a liquid confinement layer is provided with a thickness of between +41 and 10. (5) Crystal pulling is characterized by controlling the heat input from the melt to the crystal growth interface by reducing the heat input to the crucible so that it is a function of the amount of decrease in the melt with respect to the growth of the medium crystal. A method according to any one of claims 1 to 4. (6) A claim characterized in that the local central region of the melt is cooled during crystal growth so that the radial temperature gradient of the melt across the center of the melt remains constant. The method according to any one of items 1 to 5. (Claims 1 to 6) wherein the heat input from the melt to the growth interface is made equal by rotating the crystal and the melt in the same direction at synchronous speeds.
The method described in any of the paragraphs. (8) The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the crystal pulling rate is about 6 nrn per hour.
JP483085A 1984-05-14 1985-01-14 Growth of low heat conductivity semiconductor Pending JPS60239388A (en)

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AU54660/86A AU578519B2 (en) 1985-01-14 1986-03-12 Crank damper pulley structure

Applications Claiming Priority (2)

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US60993484A 1984-05-14 1984-05-14
US609934 1984-05-14

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62119197A (en) * 1985-11-15 1987-05-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Production of single crystal

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62119197A (en) * 1985-11-15 1987-05-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Production of single crystal

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