JPS63225595A - 半導体結晶成長用アンプル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ブリッジマン法を用いてカドミウム・亜鉛・テルル（Ｃ
ｄ＋−Ｊｎｇ　Ｔｅ）のような化合物半導体の単結晶を
製造する際に用いるアンプルであって、このアンプルを
外管と該外管内に挿入される内管の二重構造とし、単結
晶形成材料が充填される内管の内壁面はサンドブラスト
を用いて凹凸状に加工した後、その表面にカーボン膜を
塗布し、この内管の内部に半導体結晶を充填した後、外
管と内管内を排気後、外管の他端部を封止し、内管内部
の結晶形成材料を溶融後、単結晶に成長させた時、内管
内部に塗布したカーボン膜が剥がれず、しかも結晶の溶
融時にアンプルの内圧が高くなった場合でも、破損しな
いようにした半導体結晶製造用アンプル。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体結晶製造用アンプルに係り、特に溶融し
た半導体結晶形成材料が付着しないようにアンプル内に
塗布したカーボン膜が剥がれず、かつ強度を高めた半導
体結晶製造用アンプルに関する。

赤外線検知素子の形成材料としてはエネルギーバンドギ
ャップの狭い、光電変換効率の良い水銀・カドミウム・
テルル（Ｈｇ＋−＊Ｃｄｘ　Ｔｅ）のような化合物半導
体結晶が用いられている。

このような化合物半導体結晶は素子形成上、都合が良い
ように薄層で大面積の結晶が必要で、そのためこのＨｇ
＋−＊　Ｃｄ、ｌＴｅと格子整合が得やすいＣｄ１−ｇ
　Ｚｎ＠　Ｔｅの単結晶を基板結晶として用い、そのの
上にＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの結晶をエピタキシャル
成長している。このような基板として用いるＣｄ、、　
Ｚｎ。

Ｔｅの単結晶は転位密度が低く、かつ小傾角粒界の少な
い単結晶が望まれている。

〔従来の技術〕

従来、このようなＣｄ１−１１　Ｚｎｍ　Ｔｅの単結晶
を形成するには、第２図に示すように先端部Ａが有底で
尖った構造の石英製−のアンプルｌ内の内壁面にプロパ
ンガス等を反応ガスとして用いた化学的蒸着法（ＣＶＤ
）によりカーボンの被膜２を塗布する。

次いで単結晶形成材料としてのカドミウム（Ｃｄ）、亜
鉛（Ｚｎ）、テルル（Ｔｅ）のそれぞれを所定の重量で
秤量した後、該形成材料３を先端あ尖ったアンプル１中
に充填し、このアンプル内を排気した後、他端部Ｂを封
止する。

次いでこのアンプル１を、図示しないが加熱炉内に挿入
し、該形成材料３を溶融後、アンプル１を加熱炉３内で
矢印Ｃ方向に沿って降下させながら単結晶、形成材料３
の融液を先端部Ａより固化させてＣｄ＋−＊　Ｚｎ＝　
Ｔｅの単結晶を得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然し、上記した石英アンプル１の内壁面にカーボン被膜
２を塗布形成した従来の半導体結晶製造用アンプルは、
アンプルの内壁面が平滑であるため、カーボン被膜２と
石英アンプル１との熱膨張率の相違によってアンプル内
壁面に付着していカーボン被膜２が石英アンプル１から
剥離し易い問題点を生じる。

このカーボン被膜２を石英アンプル１の内壁面に塗布す
るのは、石英アンプル１とＣｄ１−ｓ　Ｚｎ、　Ｔｅの
単結晶の形成材料３、特にＣｄとＺｎの酸化物とが反応
し、単結晶成長時に結晶に歪が導入されるのを防ぐため
の保護膜として必要である。

またこのようなカーボン被膜２をアンプルの内面に形成
せずに、アンプルの内壁面をサンドブラスト法を用いて
凹凸状に加工し、それによってアンプルの内壁面と半導
体結晶形成材料との接着を防止する半導体結晶製造用ア
ンプルの構造もあるが、この構造ではアンプル自体の肉
厚が薄くなってアンプルの機械的強度が劣下し、結晶形
成材料の溶融時にアンプル内の内圧が上昇し、この圧力
によって容易にアンプルが破損し易くなる問題がある。

本発明は上記した問題点を解決し、カーボン被膜が剥離
せず、また機械的強度の大きい半導体結晶製造用アンプ
ルの提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の半導体結晶製造用アンプル
は、一端が有底の外管と、該外管に挿入され内壁面が凹
凸状に加工されてその表面にカーボン膜が塗布され、そ
の内部に半導体結晶形成材、料が充填される一端が有底
の内管とよりなる。

〔作用〕

本発明の半導体結晶製造用アンプルは、半導体結晶形成
用材料が充填され、カーボン被膜が塗布される内管の内
壁面が凹凸状に加工されている。

そのため、半導体結晶形成材料が溶融した時の熱が内管
を形成する石英、および内管の内壁面に塗布されたカー
ボン被膜に伝達し、両者の熱膨張係数の違いによりカー
ボン被膜が内管の内壁面より剥離する力が、前記凹凸部
で分散されるため、カーボン被膜の剥離が防止される。

更にアンプルを内管と外管の二重構造で形成しているた
め、半導体結晶材料の溶融時のアンプル内の内圧が上昇
した場合でも破損しない機械的強度の大きいアンプルが
得られる。

〔実施例〕

第１図は本発明の半導体結晶製造用アンプルの断面図で
、図示するように先端りが尖った構造の有底の石英製の
外管１１と、その内部に挿入される有底の石英製の内管
１２との二重管構造よりなる。

内管１２の内面はサンドブラスト法で微小な凹凸部１３
が形成されるように加工され、その加工された表面にＣ
ＶＤ法を用いてカーボン被膜１４が塗布形成されている
。

この内管１２内には前記したＣｄ５ＺｎＳＴｅの半導体
結晶形成材料１５が充填され、この外管１１内と、内管
１２内が排気された後、外管１１の他端部Ｅが溶接封止
されている。

このような本発明の半導体結晶製造用アンプルを形成す
るには、まず内管１２の内壁面を粒径が約５０μ鋼のア
ルミナの研磨粉でサンドブラストし、微小な凹凸部１３
を形成する０次いで内管１２を洗浄した後、外管１１内
に挿入し、外管１１の上部を封止し易いように内径が１
０ｍｍ程度に細く絞る。更に外管１１と内管１２とを洗
浄後、内管１２が挿入された外管１１をカーボン被膜形
成用ＣＶＤ装置に設置し、内管１２の内壁面と、外管１
１の内壁面とにカーボン被膜１４を塗布する。更に不要
なカー余ン被膜を除去した後、１１００℃の温度で３０
分間程度外管を真空ベーキングする。

このようにして本発明の半導体結晶製造用アンプルが形
成され、この内管１２内に前記した半導体結晶形成材料
１５を充填した後、前記した外管１１の他端部Ｅを封止
する。

更にこのアンプルを加熱炉内に設置して、半導体結晶形
成材料１５を溶融した後、内管１２内の先端部Ｆより固
化させてこの固化した結晶核より単結晶を形成する。

このようにすれば、内管１２の内壁面に形成した微小な
凹凸によって、内管１２を形成する石英とその上に塗布
されるカーボン被膜との熱膨張率の相違で、内管１２の
内壁面からカーボン被膜が剥離しようとする力が分散さ
れ、カーボン被膜の＠離が防止される。

そのため、カーボン被膜の剥離によって半導体結晶材料
と、アンプルの石英が反応して単結晶成長時に結晶に導
入される歪が入らなくなり、低転位密度で小傾角粒界の
発生しない高品位の単結晶が得られる効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の半導体結晶製造用アンプル
によれば、内管内に形成したカーボン被膜が剥離せず、
従って形成された半導体結晶がアンプルに接着せず、ま
たカーボン被膜の剥がれた箇所より形成される半導体結
晶内部に転位が発生するのが防止され、低転位の高品位
な半導体結晶が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体結晶製造用アンプルの断面図、 第２図は従来の半導体結晶製造用アンプルの断面図であ
る。 図に於いて、 １１は外管、１２は内管、１３は凹凸部、１４はカーボ
ン被膜、１５は半導体結晶形成材料、口はアンプルの先
端部、Ｅはアンプルの他端部、Ｆは内管の先手＝％ａ月
ｓ　７＞ｙルｓ　ｔ’ｒ　ｔｆｉｒ　ｒ第１図 堤緬７＞アル／１副′面図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端が有底の外管（１１）と、該外管（１１）内に挿入
   され、一端が有底で内壁面が凹凸状に加工され、該凹凸
   部（１３）にカーボン被膜（１４）が塗布され、内部に
   半導体結晶形成材料（１５）が充填される内管（１２）
   とよりなることを特徴とする半導体結晶成長用アンプル
   。