JPS6121993A - 表面張力を利用した融液からの結晶薄膜育成法 - Google Patents
表面張力を利用した融液からの結晶薄膜育成法Info
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- JPS6121993A JPS6121993A JP14167084A JP14167084A JPS6121993A JP S6121993 A JPS6121993 A JP S6121993A JP 14167084 A JP14167084 A JP 14167084A JP 14167084 A JP14167084 A JP 14167084A JP S6121993 A JPS6121993 A JP S6121993A
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- Japan
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- melt
- quartz
- thin film
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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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
- C30B15/24—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using mechanical means, e.g. shaping guides
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
本発明は、融液からの良質な単結晶薄膜の育成法に関す
るものである。従来のイオン結晶や半導体等の厚さ１μ
ｍ（１ミクロン＝１／１０００ｍｍ）以下の結晶薄膜の
育成法は殆どが真空蒸着法を基礎としており、この方法
の改良が今日のＬＳＩをはじめとする半導体加工技術の
発展を可能にして来た。しかし、この従来の方法では得
られる薄膜は、多結晶つまり微結晶の集まりである場合
が多く、巨視的な大きさ、例えば数ｍｍ３の単結晶と同
じ電気的、光学的物性を示すとは限らない。
るものである。従来のイオン結晶や半導体等の厚さ１μ
ｍ（１ミクロン＝１／１０００ｍｍ）以下の結晶薄膜の
育成法は殆どが真空蒸着法を基礎としており、この方法
の改良が今日のＬＳＩをはじめとする半導体加工技術の
発展を可能にして来た。しかし、この従来の方法では得
られる薄膜は、多結晶つまり微結晶の集まりである場合
が多く、巨視的な大きさ、例えば数ｍｍ３の単結晶と同
じ電気的、光学的物性を示すとは限らない。
今回の発明は、ガス化した試料から蒸着法によつて薄膜
を製作するのではなく、石英板等の密着した隙間に融液
から単結晶薄膜を育成するために考案されたものである
。本案は、融液の表面張力を利用するところにその特長
があるが、その実施方法にはセル法とサンドイツチ法の
２種類がある。セル法は、２枚の石英板を溶接して狭い
隙間を持つセルを作成し、その中に融液状態の試料を表
面張力により浸透させ結晶化する。他方、サンドイツチ
法では、２枚の石英板にはさまれた粉末試料を融解後、
石英板に圧力を加えて融液状態の試料を表面張力により
薄膜化する。これらの方法により、膜厚０．０５μｍか
ら数１０μｍまでの高品位なイオン結晶や半導体等の単
結晶薄膜を製作することができる。以下順次、２つの製
作方法及び装置について説明する。
を製作するのではなく、石英板等の密着した隙間に融液
から単結晶薄膜を育成するために考案されたものである
。本案は、融液の表面張力を利用するところにその特長
があるが、その実施方法にはセル法とサンドイツチ法の
２種類がある。セル法は、２枚の石英板を溶接して狭い
隙間を持つセルを作成し、その中に融液状態の試料を表
面張力により浸透させ結晶化する。他方、サンドイツチ
法では、２枚の石英板にはさまれた粉末試料を融解後、
石英板に圧力を加えて融液状態の試料を表面張力により
薄膜化する。これらの方法により、膜厚０．０５μｍか
ら数１０μｍまでの高品位なイオン結晶や半導体等の単
結晶薄膜を製作することができる。以下順次、２つの製
作方法及び装置について説明する。
（１） セル方法
良く研磨された厚さ約１ｍｍの石英板を希釈した王水で
処理した後、蒸留水で十分に洗浄する。以上の処理をし
た２枚の石英板を量ね合せ密着固定し、両端を水素・酸
素混合ガスの炎で溶接し、セルを作る。この様にして作
られたセルの隙間は、可視光の干渉縞の様るから、０．
０５μｍから数μｍであることが確かめられる。また、
金箔もしくは白金箔をスペーサーとして入れることによ
り数１０μｍの間隔を持つセルを作ることも可能である
。
処理した後、蒸留水で十分に洗浄する。以上の処理をし
た２枚の石英板を量ね合せ密着固定し、両端を水素・酸
素混合ガスの炎で溶接し、セルを作る。この様にして作
られたセルの隙間は、可視光の干渉縞の様るから、０．
０５μｍから数μｍであることが確かめられる。また、
金箔もしくは白金箔をスペーサーとして入れることによ
り数１０μｍの間隔を持つセルを作ることも可能である
。
このセルと原料粉末とを石英管に充填し、高真空中で融
点より５０〜１００℃低い温度で数時間真空乾燥させる
。この操作により試料中に含まれている水分、炭酸イオ
ン、硝酸イオン等、蒸発しやすかつたり分解しやすい不
純物は気化して除去される。
点より５０〜１００℃低い温度で数時間真空乾燥させる
。この操作により試料中に含まれている水分、炭酸イオ
ン、硝酸イオン等、蒸発しやすかつたり分解しやすい不
純物は気化して除去される。
真空乾燥処理の後、電気炉の温度を融点まで上げ、高真
空のまま原料粉末を融解する。そして、融液化した試料
は表面張力によりセルの隙間に浸透する。この浸透過程
は、同時に、一種の融解濾過の機能を持つており、真空
乾燥で除去されなかつた金属の水酸化物、金属酸化物等
の原料粉末に微量に含まれている不純物の除去に有效で
ある。図面１に電気炉及び石英管からなる装置の概念図
を示す。
空のまま原料粉末を融解する。そして、融液化した試料
は表面張力によりセルの隙間に浸透する。この浸透過程
は、同時に、一種の融解濾過の機能を持つており、真空
乾燥で除去されなかつた金属の水酸化物、金属酸化物等
の原料粉末に微量に含まれている不純物の除去に有效で
ある。図面１に電気炉及び石英管からなる装置の概念図
を示す。
セル中に浸透した融液を結晶化するため、石英管を融点
より低温にセツトされている電気炉上部に移動させる。
より低温にセツトされている電気炉上部に移動させる。
その後、気密を保つたまま半日程の時間をかけて室温ま
で徐冷する。
で徐冷する。
最後に、石英管よりセルを取り出して、セル表面につい
た残留試料を削り取る。
た残留試料を削り取る。
（２） サンドイツチ法
この方法では、図面２に示すように、原料粉末を洗浄処
理した２枚の石英板の間にはさみ込む。また、この場合
には、石英基板のかわりに、ＬｉＦ等のアルカリハライ
ド単結晶を劈開し、その劈開面を利面して試料をはさみ
込むこともできる。従つて、原料粉末と結晶基板を適当
に組合せることにより両者の熱膨張率の違いを小さくす
ることが可能となり、そのため薄膜内のひずみの影響を
極力抑えることができる点で、このことは有效である。
理した２枚の石英板の間にはさみ込む。また、この場合
には、石英基板のかわりに、ＬｉＦ等のアルカリハライ
ド単結晶を劈開し、その劈開面を利面して試料をはさみ
込むこともできる。従つて、原料粉末と結晶基板を適当
に組合せることにより両者の熱膨張率の違いを小さくす
ることが可能となり、そのため薄膜内のひずみの影響を
極力抑えることができる点で、このことは有效である。
セル法の場合と同じように、不純物を除去するため高真
空中で融点より５０〜１００℃低い温度で数時間真空乾
燥する。以上の処理後、石英管内に乾燥した不活性ガス
（Ａｒガス）を封入する。
空中で融点より５０〜１００℃低い温度で数時間真空乾
燥する。以上の処理後、石英管内に乾燥した不活性ガス
（Ａｒガス）を封入する。
気密状態のまま電気炉の温度を融点まで上げ、原料粉末
を融解する。それと同時に、油圧プレス等で石英製の加
圧棒を押し、融液化した試料を表面張力により薄膜化す
る。加える圧力をコントロールすることにより、薄膜の
厚さを０．１μｍから数１０μｍの範囲内で変えること
ができる。
を融解する。それと同時に、油圧プレス等で石英製の加
圧棒を押し、融液化した試料を表面張力により薄膜化す
る。加える圧力をコントロールすることにより、薄膜の
厚さを０．１μｍから数１０μｍの範囲内で変えること
ができる。
石英管を融点より低温にセツトされている電気炉上部に
移動させて結晶化後、加圧棒に加えられていた圧力を取
り去る。そして、気密を保つたまま、半日程の時間をか
けて室温まで徐冷し、単結晶薄膜を取り出す。
移動させて結晶化後、加圧棒に加えられていた圧力を取
り去る。そして、気密を保つたまま、半日程の時間をか
けて室温まで徐冷し、単結晶薄膜を取り出す。
以上、本案の利点のひとつは、セル法・サンドイツチ法
ともに、高品位の薄膜を得るため原料粉末を一度石英管
内に充填したら結晶状態にするまで空気にふれることな
く、連続的に純化手続と薄膜化手続を行なうことにある
。また、表面張力を利用することにより試料を融液状態
から直接に結晶化する点にもその特長がある。今回考案
された方法及び装置は、イオン結晶だけでなく半導体等
の単結晶薄膜の育成にも広く応用すすることが可能であ
る。
ともに、高品位の薄膜を得るため原料粉末を一度石英管
内に充填したら結晶状態にするまで空気にふれることな
く、連続的に純化手続と薄膜化手続を行なうことにある
。また、表面張力を利用することにより試料を融液状態
から直接に結晶化する点にもその特長がある。今回考案
された方法及び装置は、イオン結晶だけでなく半導体等
の単結晶薄膜の育成にも広く応用すすることが可能であ
る。
第１図は、セル法により、石英管内の原料粉末が融液化
し、表面張力によりセル中に浸透する段階での電気炉及
び石英管の配置の概念図。 第２図は、サンドイツチ法による単結晶薄膜育成のため
の装置図。真空排気系及び加圧装置は図には示されてい
ない。
し、表面張力によりセル中に浸透する段階での電気炉及
び石英管の配置の概念図。 第２図は、サンドイツチ法による単結晶薄膜育成のため
の装置図。真空排気系及び加圧装置は図には示されてい
ない。
Claims (2)
- （１）研磨された２枚の石英板（もしくは、ＬｉＦ等の
アルカリハライド結晶板）の密着した隙間に融液の表面
張力を利用して高品位な単結晶薄膜（膜厚：約０．０５
μｍ〜数１０μｍ）を育成する方法。 - （２）前項２−（１）に記載されている方法を実施する
ための装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14167084A JPS6121993A (ja) | 1984-07-07 | 1984-07-07 | 表面張力を利用した融液からの結晶薄膜育成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14167084A JPS6121993A (ja) | 1984-07-07 | 1984-07-07 | 表面張力を利用した融液からの結晶薄膜育成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6121993A true JPS6121993A (ja) | 1986-01-30 |
Family
ID=15297457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14167084A Pending JPS6121993A (ja) | 1984-07-07 | 1984-07-07 | 表面張力を利用した融液からの結晶薄膜育成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6121993A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104032104A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 上海大学 | 一种常规条件下真空热处理实验方法 |
-
1984
- 1984-07-07 JP JP14167084A patent/JPS6121993A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104032104A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 上海大学 | 一种常规条件下真空热处理实验方法 |
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