JPS6046075B2 - 半導体化合物単結晶の成長法 - Google Patents
半導体化合物単結晶の成長法Info
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- JPS6046075B2 JPS6046075B2 JP51129558A JP12955876A JPS6046075B2 JP S6046075 B2 JPS6046075 B2 JP S6046075B2 JP 51129558 A JP51129558 A JP 51129558A JP 12955876 A JP12955876 A JP 12955876A JP S6046075 B2 JPS6046075 B2 JP S6046075B2
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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
- C30B11/14—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
-
- 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
- C30B11/04—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
- C30B11/06—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt at least one but not all components of the crystal composition being added
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体化合物の単結晶成長法に係るものである
。
。
発光ダイオード、トランジスタ、ダイオード等の基板と
して使用される単結晶半導体化合物を製造する方法につ
いては多くの試みがなされている。
して使用される単結晶半導体化合物を製造する方法につ
いては多くの試みがなされている。
これらの化合物は周期律表の■族又は■族元素とそれぞ
れ■族又はV族元素との組合せから成る。これらの元素
は一定の温度においても著しく異なる蒸気圧を有するた
め、化合物の単結晶の形成には非常に多くの困難があつ
た。特に半導体素子の基板として使用するのに十分な大
きさのものを形成することには困難な点が多かつた。更
に、従来の技術の工程における再現性はかなり悪かつた
。米国特許第3、615、203号の明細書は■−V族
化合物の単結晶形成及び成長法を明らかにしている。
れ■族又はV族元素との組合せから成る。これらの元素
は一定の温度においても著しく異なる蒸気圧を有するた
め、化合物の単結晶の形成には非常に多くの困難があつ
た。特に半導体素子の基板として使用するのに十分な大
きさのものを形成することには困難な点が多かつた。更
に、従来の技術の工程における再現性はかなり悪かつた
。米国特許第3、615、203号の明細書は■−V族
化合物の単結晶形成及び成長法を明らかにしている。
しかし、■−V族化合物の単結晶種材料は使用されてお
らず、この方法を用いて得られる単結・晶の方位は予測
できない。従つて、著しい分解がなく、元素から所望の
化合物を形成し、種結晶から方向の予測できる単結晶の
成長法が望ましい。本発明は■一■族または■−V族化
合物から成る半導体化合物の単結晶成長法において、(
1)容器中に半導体化合物の単結晶シートを、第■族ま
たは第■族から成る第1の反応物に接触させて置くこと
、(2)第1の反応物を溶融させること、(3)第■族
または第V族より成る第2の反応物を、気体上で1個又
は複数個の開口又は孔を通して前記容器中に導入し、そ
こに半導体化合物を生成させ単結晶シート上に単結晶を
成長させること、を含み、第2反応物の導入は単結晶シ
ートと第1反応物の界面又はその付近に、第2反応物に
ついて不飽和てある第1反応物の溶融物を単結晶シート
から分離するための保護層を生成させるように行なうこ
とを特徴とする単結晶成長法に関する。
らず、この方法を用いて得られる単結・晶の方位は予測
できない。従つて、著しい分解がなく、元素から所望の
化合物を形成し、種結晶から方向の予測できる単結晶の
成長法が望ましい。本発明は■一■族または■−V族化
合物から成る半導体化合物の単結晶成長法において、(
1)容器中に半導体化合物の単結晶シートを、第■族ま
たは第■族から成る第1の反応物に接触させて置くこと
、(2)第1の反応物を溶融させること、(3)第■族
または第V族より成る第2の反応物を、気体上で1個又
は複数個の開口又は孔を通して前記容器中に導入し、そ
こに半導体化合物を生成させ単結晶シート上に単結晶を
成長させること、を含み、第2反応物の導入は単結晶シ
ートと第1反応物の界面又はその付近に、第2反応物に
ついて不飽和てある第1反応物の溶融物を単結晶シート
から分離するための保護層を生成させるように行なうこ
とを特徴とする単結晶成長法に関する。
本発明の実施例について、GaPの成長を例にして詳細
に述べる。
に述べる。
しかし、他のそのような材料も使用でき、本方法は周期
律表の■族元素と■族元素、又は■族元素とV属元素か
ら成る他の化合物にも等しく適用できることは理解され
よう。ここでいう周期律表とはケミカルラバカンパニに
より出版されている゛ハンドブック・オブ・ケミストリ
・アンド●フィジックス′3の45版中のB2頁に表さ
れているメンデレーフ周期律表をいう。第1図を参照す
ると、適当な高圧がま52を含む装置51が示されてい
る。高圧がま52は非磁性ステンレススチールライナ5
4を有する高強度鉄壁53をもち、これは反応容器56
及び第1及ひ第2の放射又は伝導加熱源(それぞれ57
及び58)の一方又は両方を含む。加熱源57は典型的
にばピケ囲い゛型の抵抗加熱要素55から成り、これは
たとえば縦方向のスロット溝を有するグラファイトシリ
ンダで、第2の各スロットはシリンダの底部に終端して
いる。電力リード60は要素55を電力源(図示せれて
いない)に接続している。加熱源58は典型的にはうす
巻状の抵抗.加熱源59を有する抵抗加熱ヒータから成
り、たとえば80重量パーセントのNil2O重量パー
セントのCr合金線であつて、非磁性シェル61内に入
つている。シェル61は抵抗加熱線59を囲む電気絶縁
体62を含む。加熱源58に付随してヒーターライナー
63があり、これはたとえば加熱源58と反応容器56
との間の放射エネルギーの伝達を均一にするよう設計さ
れたグラフアイトライナである。もちろん所望の温度プ
ロフィルを得るために、ヒーターを追加したりそれを固
定するものを用いても良いことが理解できる。誘導ヒー
ターを用いても良いこともまた理解されよう。反応装置
51は更に加圧された不活性気体源64及びチエンバ排
気装置66を含み、両方とも高圧がま52の内側に通じ
ており、通常の設計である。反応室56はたとえばカリ
ウム及びリンといつた反応物及びたとえばGaP,Zn
S,InP等の作成1された化合物に対し、■−■族又
は■−V族化合物の合成及び単結晶成長に用いるよう設
計された温度及び圧力において不活性である材料から成
る。
律表の■族元素と■族元素、又は■族元素とV属元素か
ら成る他の化合物にも等しく適用できることは理解され
よう。ここでいう周期律表とはケミカルラバカンパニに
より出版されている゛ハンドブック・オブ・ケミストリ
・アンド●フィジックス′3の45版中のB2頁に表さ
れているメンデレーフ周期律表をいう。第1図を参照す
ると、適当な高圧がま52を含む装置51が示されてい
る。高圧がま52は非磁性ステンレススチールライナ5
4を有する高強度鉄壁53をもち、これは反応容器56
及び第1及ひ第2の放射又は伝導加熱源(それぞれ57
及び58)の一方又は両方を含む。加熱源57は典型的
にばピケ囲い゛型の抵抗加熱要素55から成り、これは
たとえば縦方向のスロット溝を有するグラファイトシリ
ンダで、第2の各スロットはシリンダの底部に終端して
いる。電力リード60は要素55を電力源(図示せれて
いない)に接続している。加熱源58は典型的にはうす
巻状の抵抗.加熱源59を有する抵抗加熱ヒータから成
り、たとえば80重量パーセントのNil2O重量パー
セントのCr合金線であつて、非磁性シェル61内に入
つている。シェル61は抵抗加熱線59を囲む電気絶縁
体62を含む。加熱源58に付随してヒーターライナー
63があり、これはたとえば加熱源58と反応容器56
との間の放射エネルギーの伝達を均一にするよう設計さ
れたグラフアイトライナである。もちろん所望の温度プ
ロフィルを得るために、ヒーターを追加したりそれを固
定するものを用いても良いことが理解できる。誘導ヒー
ターを用いても良いこともまた理解されよう。反応装置
51は更に加圧された不活性気体源64及びチエンバ排
気装置66を含み、両方とも高圧がま52の内側に通じ
ており、通常の設計である。反応室56はたとえばカリ
ウム及びリンといつた反応物及びたとえばGaP,Zn
S,InP等の作成1された化合物に対し、■−■族又
は■−V族化合物の合成及び単結晶成長に用いるよう設
計された温度及び圧力において不活性である材料から成
る。
好ましい材料は高温合成の窒化ホウ素又は石英である。
反応室56は次のものを含む。(1)特別に設計された
容器67、たとえば高温合成りN容器、これは第1の反
応物68、すなわち■族又は■族元素及びそれに隣接し
て所望の半導体化合物(■−■族、■−■族)単結晶シ
ート材69を収容する。(2)第2の反応物71、すな
わち■族又はV族元素。(3)不活性なスペーサ要素7
2、典型的にはアルミナ又はBNから成り、容器67を
支持し、反応物68及び71の間に放熱射熱防止具73
を有し、加熱中前者からの放射エネルギーの放射によつ
て生ずる後者中の温度勾配を最小にする。第1及び第2
の反応物68,71は、第1の反応物68は成長すべき
化合物の融点において蒸気圧が比較的低く、第2の反応
物71は該融点において比較的蒸気圧が高いものを選ぶ
。次に第2図を参照すると、容器67は反応物68と単
結晶シート材69を反応物71(第1図)から分離する
働きをする。
反応室56は次のものを含む。(1)特別に設計された
容器67、たとえば高温合成りN容器、これは第1の反
応物68、すなわち■族又は■族元素及びそれに隣接し
て所望の半導体化合物(■−■族、■−■族)単結晶シ
ート材69を収容する。(2)第2の反応物71、すな
わち■族又はV族元素。(3)不活性なスペーサ要素7
2、典型的にはアルミナ又はBNから成り、容器67を
支持し、反応物68及び71の間に放熱射熱防止具73
を有し、加熱中前者からの放射エネルギーの放射によつ
て生ずる後者中の温度勾配を最小にする。第1及び第2
の反応物68,71は、第1の反応物68は成長すべき
化合物の融点において蒸気圧が比較的低く、第2の反応
物71は該融点において比較的蒸気圧が高いものを選ぶ
。次に第2図を参照すると、容器67は反応物68と単
結晶シート材69を反応物71(第1図)から分離する
働きをする。
容器67には少くとも1個の穴74が形成され、単結晶
シート材69と反応容器56(第1図)の内側に含まれ
た雰囲気とが接触できるように設計される。穴74はシ
ート材69の上面75又はその近くの領域の容器67中
にあけられるのが典型的である。この領域は第1の反応
物68及び単結晶シート材69間の境界として働く領域
内の点に対応する。もちろん、そのような領域は単結晶
シート材69及び反応物68間の境界を含んでも良い。
穴74はたとえばリンのような反応物71(第1図)か
ら成る蒸気又は気体状雰囲気が容器56(第1図)の内
側から通りぬけ、同時にたとえばガリウム、GaPのよ
うな形成すべきものの融体が通りぬけられないような大
きさを有する。言いかえれば、穴74は本質的に気体又
は蒸発物のみを通し、融体又は液体は通さない。融体又
は液体の表面張力はそこを通過できないほど大きいため
、融体又は液体は穴74を通らない。もちろん穴74の
大きさは融体の温度及び表面張力を決定する組成に依存
する。GaPの合成の場合、1気圧ないし(4)気圧、
典型的には30ないし(イ)気圧のリン圧力、約110
0℃ないしそれ以上の温度で行うが、穴74は直径約0
.102順(4).004インチ)以下で典型的な場合
十分である。もちろん融体の各種表面張力及び必要な穴
の寸法は、当業者には実験によつて容易に確認できる。
容器67は複数の穴74を有するように示してきたがこ
れは説明のためだけであり、容器67の穴は1個のみて
も良い。
シート材69と反応容器56(第1図)の内側に含まれ
た雰囲気とが接触できるように設計される。穴74はシ
ート材69の上面75又はその近くの領域の容器67中
にあけられるのが典型的である。この領域は第1の反応
物68及び単結晶シート材69間の境界として働く領域
内の点に対応する。もちろん、そのような領域は単結晶
シート材69及び反応物68間の境界を含んでも良い。
穴74はたとえばリンのような反応物71(第1図)か
ら成る蒸気又は気体状雰囲気が容器56(第1図)の内
側から通りぬけ、同時にたとえばガリウム、GaPのよ
うな形成すべきものの融体が通りぬけられないような大
きさを有する。言いかえれば、穴74は本質的に気体又
は蒸発物のみを通し、融体又は液体は通さない。融体又
は液体の表面張力はそこを通過できないほど大きいため
、融体又は液体は穴74を通らない。もちろん穴74の
大きさは融体の温度及び表面張力を決定する組成に依存
する。GaPの合成の場合、1気圧ないし(4)気圧、
典型的には30ないし(イ)気圧のリン圧力、約110
0℃ないしそれ以上の温度で行うが、穴74は直径約0
.102順(4).004インチ)以下で典型的な場合
十分である。もちろん融体の各種表面張力及び必要な穴
の寸法は、当業者には実験によつて容易に確認できる。
容器67は複数の穴74を有するように示してきたがこ
れは説明のためだけであり、容器67の穴は1個のみて
も良い。
この点で容器67は気体状雰囲気を通過させるため全体
が多孔質でも良く、それによつて穴又は開口はシート材
69の上面の上及び下にあることになる。容器67は下
が細くなつており、その部分67aに単結晶シート材6
9が入れられる。
が多孔質でも良く、それによつて穴又は開口はシート材
69の上面の上及び下にあることになる。容器67は下
が細くなつており、その部分67aに単結晶シート材6
9が入れられる。
ここは容器67の上方部分67bより断面積が小さい。
材料69をそのようにセットするにはいくつかの理由が
ある。単結晶シート材69の第1反応物68への露出断
面積を少くすることにより、目的の化合物の合成中に、
シート材69の溶解の防止をよりよく制御てき、同時に
最終的に得られる単結晶材料中の転位の量を減少させる
ことができる。又小さい部分67aは熱ジンク(Hea
tsink)として作用し、それによつて単結晶成長が
容器67の底部て起ることが確実になる。戻つて第1図
を参照すると、容器56は穴76を通して高圧がま52
の内部に通じている。
材料69をそのようにセットするにはいくつかの理由が
ある。単結晶シート材69の第1反応物68への露出断
面積を少くすることにより、目的の化合物の合成中に、
シート材69の溶解の防止をよりよく制御てき、同時に
最終的に得られる単結晶材料中の転位の量を減少させる
ことができる。又小さい部分67aは熱ジンク(Hea
tsink)として作用し、それによつて単結晶成長が
容器67の底部て起ることが確実になる。戻つて第1図
を参照すると、容器56は穴76を通して高圧がま52
の内部に通じている。
穴76はジャーナル・オブ●エレクトロケミカル・ソサ
イアテイニレビユー●アンド・ニュース、1970年2
月46C頁の41Cないし47Cに明らかにされている
ように、毛細管(図示されていない)の一端にあつても
よい。容器56は台座77、たとえはグラファイト基盤
を有するステンレススチール台座上に設置され、たとえ
ばモーター駆動、ウォ−ムーギア装置により、通常の手
段78によつて上下することができる。第1図を参照す
ると、装置運転においてたとえばGaのような反応物6
8とたとえばリンのような反応物71は高圧がま52中
に入れられるが、反応物68はたとえばGaPであるシ
ート材69とともに容器67中に置かれ、反応物71は
反応容器56の底に置かれる。
イアテイニレビユー●アンド・ニュース、1970年2
月46C頁の41Cないし47Cに明らかにされている
ように、毛細管(図示されていない)の一端にあつても
よい。容器56は台座77、たとえはグラファイト基盤
を有するステンレススチール台座上に設置され、たとえ
ばモーター駆動、ウォ−ムーギア装置により、通常の手
段78によつて上下することができる。第1図を参照す
ると、装置運転においてたとえばGaのような反応物6
8とたとえばリンのような反応物71は高圧がま52中
に入れられるが、反応物68はたとえばGaPであるシ
ート材69とともに容器67中に置かれ、反応物71は
反応容器56の底に置かれる。
次に高圧がま52は源64からたとえばアルゴン窒素と
いつた不活性の高圧ガスを導入することにより、化学量
論的なGaPを合成する場合には、典型的な20ないし
56気圧といつた1気圧以上の所定の圧力まで加圧され
る。加熱源57及び58に工゛ネルギーが供給され、そ
れによつて領域79の上部から領域79の底部まて温度
が降下するような温度勾配を有する温度領域79ができ
る。たとえばGaのような溶けた第1の反応物68に沿
つて温度差は20℃ないし300℃である。領域79中
の加熱源58によつて反応物71(■族又はV族元素)
は、第1の温度又はそれ以上に加熱される。この第1の
温度とは反応容器56中に反応物71から成る蒸発物又
は気体雰囲気を発生させる温度である。典型的には、リ
ンの場合この温度範囲は546℃から632℃で、(化
学量論的なGaPの合成の場合)約17気圧から約84
気圧の範囲に全リン圧はなる。この時点て、用いられる
温度及ひ圧力は用いる■族又は■族元素の型に依存する
ことに注意すべきである。
いつた不活性の高圧ガスを導入することにより、化学量
論的なGaPを合成する場合には、典型的な20ないし
56気圧といつた1気圧以上の所定の圧力まで加圧され
る。加熱源57及び58に工゛ネルギーが供給され、そ
れによつて領域79の上部から領域79の底部まて温度
が降下するような温度勾配を有する温度領域79ができ
る。たとえばGaのような溶けた第1の反応物68に沿
つて温度差は20℃ないし300℃である。領域79中
の加熱源58によつて反応物71(■族又はV族元素)
は、第1の温度又はそれ以上に加熱される。この第1の
温度とは反応容器56中に反応物71から成る蒸発物又
は気体雰囲気を発生させる温度である。典型的には、リ
ンの場合この温度範囲は546℃から632℃で、(化
学量論的なGaPの合成の場合)約17気圧から約84
気圧の範囲に全リン圧はなる。この時点て、用いられる
温度及ひ圧力は用いる■族又は■族元素の型に依存する
ことに注意すべきである。
リンを用いる場合、赤リンには少くとも6種の結晶形が
ある。この点に関して、ジエイ・アール・ファン・ワザ
ー、リン及びその化合物、第1巻、インターサイエンス
パプリケーシヨンズ、インコーポレーテツド.ニューヨ
ーク、196岬114〜119頁を参照した。圧カー温
度関係は・具体的なリンの変態及び厳密な扱い方法に依
存する。赤リンVは540℃以上て安定な形て、GaP
.InP等の高圧合成に用いられる典型的な材料である
。反応物71の加熱と同時に、容器67中に含まれる反
応物68も加熱源57により、第2の温度又はそれ以上
に制御可能な温度領域79内て加熱される。
ある。この点に関して、ジエイ・アール・ファン・ワザ
ー、リン及びその化合物、第1巻、インターサイエンス
パプリケーシヨンズ、インコーポレーテツド.ニューヨ
ーク、196岬114〜119頁を参照した。圧カー温
度関係は・具体的なリンの変態及び厳密な扱い方法に依
存する。赤リンVは540℃以上て安定な形て、GaP
.InP等の高圧合成に用いられる典型的な材料である
。反応物71の加熱と同時に、容器67中に含まれる反
応物68も加熱源57により、第2の温度又はそれ以上
に制御可能な温度領域79内て加熱される。
この第2の温度とはたとえばリン化ガリウム(1465
±30′C)のような所望の■−■族又は■−■族化合
物の融点である。これによつて容器167中のたとえば
ガリウムのような元素反応物は液化しそその融体を形成
する。温度領域79内には温度勾配があるのて、大部分
の反応物68例えばガリウムが溶解したときにも単結晶
シート材69及びそのそはにあるガリウムは上記よりも
低い温度にある。第1図及び第2図を参照すると、反応
物71を加熱することにより形成された反応物71から
成る蒸気又は気体雰囲気は容器67の穴74を通過し、
それによつてシート材69の少くとも上面上に保護層を
形成する。
±30′C)のような所望の■−■族又は■−■族化合
物の融点である。これによつて容器167中のたとえば
ガリウムのような元素反応物は液化しそその融体を形成
する。温度領域79内には温度勾配があるのて、大部分
の反応物68例えばガリウムが溶解したときにも単結晶
シート材69及びそのそはにあるガリウムは上記よりも
低い温度にある。第1図及び第2図を参照すると、反応
物71を加熱することにより形成された反応物71から
成る蒸気又は気体雰囲気は容器67の穴74を通過し、
それによつてシート材69の少くとも上面上に保護層を
形成する。
この保護層(PrOtectiveblanket)は
シート材69が反応物68から成る融体により溶解する
のを防止する。言いかえれば、防止壁がシート材69と
反応物68から成る融体との間に形成される。保護層は
反応物71から成る気体雰囲気が穴74を通過し、領域
79中で反応物68から成る融体と所望の化合物の融点
以下(第2の温度以下)て結合又は反応した時に形成さ
れる。生成する保護層即ち障壁は少くとも反応物71、
及び/又は目的の化合物(■−■族又は■−■族)の多
結晶或いは反応物71で飽和した融体のいずれか、から
成る。反応物68,71の各温度は領域79内で、容器
67中に含まれた反応物68の融体と反応容器56中の
蒸気又は気体雰囲気から成る反応物71との間で、完全
な反応が起るのに十分な時間維持される。結晶の成長よ
りもはやくこの反応は完了する。戻つて第1図を参照す
ると、反応が完了してそれによつて所望の化合物が得ら
れたら、台座77及ひ反応容器56は手段78により持
ち上けられる。
シート材69が反応物68から成る融体により溶解する
のを防止する。言いかえれば、防止壁がシート材69と
反応物68から成る融体との間に形成される。保護層は
反応物71から成る気体雰囲気が穴74を通過し、領域
79中で反応物68から成る融体と所望の化合物の融点
以下(第2の温度以下)て結合又は反応した時に形成さ
れる。生成する保護層即ち障壁は少くとも反応物71、
及び/又は目的の化合物(■−■族又は■−■族)の多
結晶或いは反応物71で飽和した融体のいずれか、から
成る。反応物68,71の各温度は領域79内で、容器
67中に含まれた反応物68の融体と反応容器56中の
蒸気又は気体雰囲気から成る反応物71との間で、完全
な反応が起るのに十分な時間維持される。結晶の成長よ
りもはやくこの反応は完了する。戻つて第1図を参照す
ると、反応が完了してそれによつて所望の化合物が得ら
れたら、台座77及ひ反応容器56は手段78により持
ち上けられる。
それによつて、容器67の穴104(第2図)は第2の
温度(化合物の融点以上)になる。すると、シート材6
9上の保護層中などに形成されたであろう多結晶材料は
溶ける。このようにし一て、もしすでに存在しなかつた
ときても容器67中のシート材69より上に融体又は液
体の連続体が形成される。同時に、シート材69の一部
は次に新しい表面から単結晶成長が確実に進むように溶
融される。シート材69の全部がこの時点で溶解してし
まうことはない。その理由は最初の融体(第1の反応物
融体、たとえば液体ガリウム)はすでに第2の反応物、
たとえばリンで飽和されており、所望の化合物、たとえ
ばGaPに変つたのである。これはたとえば単結晶Ga
Pのようなシート材69化合物と平衡状態にある。シー
ト69より上に融体の連続体が形成されると、反応容器
56と台座77を適当な速度、典型゛的には約6.3な
いし38.1順/時間(イ).25ないし1.5インチ
/時間)て手段78によつて下に動かし、シート材69
を領域79中の適当な温度にする。
温度(化合物の融点以上)になる。すると、シート材6
9上の保護層中などに形成されたであろう多結晶材料は
溶ける。このようにし一て、もしすでに存在しなかつた
ときても容器67中のシート材69より上に融体又は液
体の連続体が形成される。同時に、シート材69の一部
は次に新しい表面から単結晶成長が確実に進むように溶
融される。シート材69の全部がこの時点で溶解してし
まうことはない。その理由は最初の融体(第1の反応物
融体、たとえば液体ガリウム)はすでに第2の反応物、
たとえばリンで飽和されており、所望の化合物、たとえ
ばGaPに変つたのである。これはたとえば単結晶Ga
Pのようなシート材69化合物と平衡状態にある。シー
ト69より上に融体の連続体が形成されると、反応容器
56と台座77を適当な速度、典型゛的には約6.3な
いし38.1順/時間(イ).25ないし1.5インチ
/時間)て手段78によつて下に動かし、シート材69
を領域79中の適当な温度にする。
それによつて融体からの結晶化が起りうる。適当な温度
とは所定の化合物の融点又はそれ以下で、たとえばGa
Pの場合約1465℃以下である。シート材69が結晶
化温度に保たれている時、化合物融体の連続体から単結
晶の成長がシート材69の上面75(第2図)上に始る
。反応容器56の下降を続けると、結晶化温度は移動し
、従つて材料69(第2図)の表面75からの単結晶成
長はシート材69上の化合物の融体の連続体に対応した
全領域から起る。
とは所定の化合物の融点又はそれ以下で、たとえばGa
Pの場合約1465℃以下である。シート材69が結晶
化温度に保たれている時、化合物融体の連続体から単結
晶の成長がシート材69の上面75(第2図)上に始る
。反応容器56の下降を続けると、結晶化温度は移動し
、従つて材料69(第2図)の表面75からの単結晶成
長はシート材69上の化合物の融体の連続体に対応した
全領域から起る。
第1図は半導体化合物を成長するための装置の一部を等
角法て表した図、第2図は半導体化合物の少くとも1個
のシート結晶材を入れるための第1図の装置の容器の一
部と等角法て表した図てある。 69・・・・・・シート、単結晶シート材(又は)シー
ト材(又は)材料、68・・・・・・第1の反応物、(
又は)反応物、71・・・・・・第2の反応物、(又は
)反応物、79・・・・・温度領域、(又は)領域、5
6・・・・・・反応容器、(又は)反応室(又は)容器
。
角法て表した図、第2図は半導体化合物の少くとも1個
のシート結晶材を入れるための第1図の装置の容器の一
部と等角法て表した図てある。 69・・・・・・シート、単結晶シート材(又は)シー
ト材(又は)材料、68・・・・・・第1の反応物、(
又は)反応物、71・・・・・・第2の反応物、(又は
)反応物、79・・・・・温度領域、(又は)領域、5
6・・・・・・反応容器、(又は)反応室(又は)容器
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 II−VI族又はIII−V族化合物から成る半導体化合
物の単結晶成長法において、容器中に半導体化合物の単
結晶シードを、第II族又は第III族から成る第1の反応
物に接触させて置くこと、第1の反応物を溶融させるこ
と、 第VI族又は第V族より成る第2の反応物を、気体状で1
個又は複数個の開口又は孔を通して前記容器中に導入し
、そこに半導体化合物を生成させ単結晶シード上に単結
晶を成長させること、を含み、第2反応物の導入は単結
晶シードと第1反応物の界面又はその付近に、第2反応
物について不飽和である第1反応物の溶融物を単結晶シ
ードから分離するための保護層を生成させるように行な
うことを特徴とする単結晶成長法。 2 単結晶シードが容器の他の部分に比べて水平方向の
寸法が縮小されている容器の底部分に置かれ、第1の反
応物が単結晶シードの上方に置かれ、1個又は複数個の
開口が前記底部分の上端にあることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の単結晶成長法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US627319 | 1975-10-30 | ||
US05/627,319 US4083748A (en) | 1975-10-30 | 1975-10-30 | Method of forming and growing a single crystal of a semiconductor compound |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS54163672A JPS54163672A (en) | 1979-12-26 |
JPS6046075B2 true JPS6046075B2 (ja) | 1985-10-14 |
Family
ID=24514176
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51129258A Pending JPS5268297A (en) | 1975-10-30 | 1976-10-27 | Process for growing single crystal of semiconductive compound |
JP51129558A Expired JPS6046075B2 (ja) | 1975-10-30 | 1976-10-29 | 半導体化合物単結晶の成長法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51129258A Pending JPS5268297A (en) | 1975-10-30 | 1976-10-27 | Process for growing single crystal of semiconductive compound |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4083748A (ja) |
JP (2) | JPS5268297A (ja) |
CA (1) | CA1080588A (ja) |
DE (1) | DE2648275A1 (ja) |
FR (1) | FR2329344A1 (ja) |
GB (1) | GB1557287A (ja) |
IT (1) | IT1075860B (ja) |
NL (1) | NL7612006A (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5418816A (en) * | 1977-07-14 | 1979-02-13 | Tokyo Shibaura Electric Co | Sintered members having good corrosionn resistance to gallium phosphide and gallium arsenide |
FR2416729A1 (fr) * | 1978-02-09 | 1979-09-07 | Radiotechnique Compelec | Perfectionnement au procede de fabrication d'un monocristal de compose iii-v'' |
US4289571A (en) * | 1979-06-25 | 1981-09-15 | Energy Materials Corporation | Method and apparatus for producing crystalline ribbons |
US4299650A (en) * | 1979-10-12 | 1981-11-10 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Minimization of strain in single crystals |
US4404172A (en) * | 1981-01-05 | 1983-09-13 | Western Electric Company, Inc. | Method and apparatus for forming and growing a single crystal of a semiconductor compound |
DE3129449A1 (de) * | 1981-07-25 | 1983-02-10 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | "verfahren zur regelung des partialdruckes mindestens eines stoffes oder stoffgemisches" |
US4652332A (en) * | 1984-11-29 | 1987-03-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of synthesizing and growing copper-indium-diselenide (CuInSe2) crystals |
US5312506A (en) * | 1987-06-15 | 1994-05-17 | Mitsui Mining Company, Limited | Method for growing single crystals from melt |
US5116456A (en) * | 1988-04-18 | 1992-05-26 | Solon Technologies, Inc. | Apparatus and method for growth of large single crystals in plate/slab form |
US5007980A (en) * | 1988-11-01 | 1991-04-16 | Sfa, Inc. | Liquid encapsulated zone melting crystal growth method and apparatus |
US5057287A (en) * | 1988-11-01 | 1991-10-15 | Sfa, Inc. | Liquid encapsulated zone melting crystal growth method and apparatus |
JPH02160687A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-20 | Mitsui Mining Co Ltd | 単結晶製造方法 |
US4999082A (en) * | 1989-09-14 | 1991-03-12 | Akzo America Inc. | Process for producing monocrystalline group II-IV or group III-V compounds and products thereof |
US5169486A (en) * | 1991-03-06 | 1992-12-08 | Bestal Corporation | Crystal growth apparatus and process |
JPH05139886A (ja) * | 1991-11-21 | 1993-06-08 | Toshiba Corp | 砒素化合物単結晶の製造方法 |
KR100246712B1 (ko) * | 1994-06-02 | 2000-03-15 | 구마모토 마사히로 | 화합물 단결정의 제조방법 및 제조장치 |
JP3201305B2 (ja) | 1996-04-26 | 2001-08-20 | 住友電気工業株式会社 | Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法 |
JP3596337B2 (ja) | 1998-03-25 | 2004-12-02 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3305313A (en) * | 1963-12-18 | 1967-02-21 | Philco Ford Corp | Method of producing gallium phosphide in crystalline form |
CH532959A (de) * | 1967-10-20 | 1973-01-31 | Philips Nv | Verfahren zum Kristallisieren einer binären Halbleiterverbindung |
US3520810A (en) * | 1968-01-15 | 1970-07-21 | Ibm | Manufacture of single crystal semiconductors |
FR1568042A (ja) * | 1968-01-18 | 1969-05-23 | ||
JPS4820106B1 (ja) * | 1968-03-08 | 1973-06-19 | ||
FR1569785A (ja) * | 1968-03-22 | 1969-06-06 | ||
GB1352449A (en) * | 1970-07-28 | 1974-05-08 | Sumitomo Electric Industries | Semiconductor production |
CA956867A (en) * | 1970-12-04 | 1974-10-29 | Albert G. Fischer | Method and apparatus for forming crystalline bodies of a semiconductor material |
FR2175595B1 (ja) * | 1972-03-15 | 1974-09-13 | Radiotechnique Compelec | |
JPS5148152B2 (ja) * | 1972-05-11 | 1976-12-18 | ||
US3944393A (en) * | 1973-11-21 | 1976-03-16 | Monsanto Company | Apparatus for horizontal production of single crystal structure |
-
1975
- 1975-10-30 US US05/627,319 patent/US4083748A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-10-21 CA CA263,857A patent/CA1080588A/en not_active Expired
- 1976-10-25 DE DE19762648275 patent/DE2648275A1/de not_active Withdrawn
- 1976-10-27 JP JP51129258A patent/JPS5268297A/ja active Pending
- 1976-10-28 IT IT28818/76A patent/IT1075860B/it active
- 1976-10-29 JP JP51129558A patent/JPS6046075B2/ja not_active Expired
- 1976-10-29 NL NL7612006A patent/NL7612006A/xx not_active Application Discontinuation
- 1976-10-29 GB GB45039/76A patent/GB1557287A/en not_active Expired
- 1976-10-29 FR FR7632927A patent/FR2329344A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1075860B (it) | 1985-04-22 |
US4083748A (en) | 1978-04-11 |
FR2329344B1 (ja) | 1981-10-02 |
NL7612006A (nl) | 1977-05-03 |
FR2329344A1 (fr) | 1977-05-27 |
DE2648275A1 (de) | 1977-05-05 |
GB1557287A (en) | 1979-12-05 |
JPS5268297A (en) | 1977-06-06 |
JPS54163672A (en) | 1979-12-26 |
CA1080588A (en) | 1980-07-01 |
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