JP2543449B2 - 結晶成長方法および装置 - Google Patents
結晶成長方法および装置Info
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- JP2543449B2 JP2543449B2 JP3225277A JP22527791A JP2543449B2 JP 2543449 B2 JP2543449 B2 JP 2543449B2 JP 3225277 A JP3225277 A JP 3225277A JP 22527791 A JP22527791 A JP 22527791A JP 2543449 B2 JP2543449 B2 JP 2543449B2
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- Japan
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- crystal
- seed crystal
- temperature
- thermal conductivity
- crucible
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶成長方法および結
晶成長装置におけるるつぼの支持構造に関し、CdTe
のようなII-VI族化合物半導体結晶の成長に好適な技術
に関する。
晶成長装置におけるるつぼの支持構造に関し、CdTe
のようなII-VI族化合物半導体結晶の成長に好適な技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、化合物半導体単結晶のうちGaA
sやInP単結晶はLEC法(液体封止チョクラルスキ
ー法)によって製造されている。これに対し、CdTe
のようなII-VI族化合物半導体単結晶はLEC法による
育成が困難であるため、横型ボート法や垂直徐冷法によ
って育成されている。
sやInP単結晶はLEC法(液体封止チョクラルスキ
ー法)によって製造されている。これに対し、CdTe
のようなII-VI族化合物半導体単結晶はLEC法による
育成が困難であるため、横型ボート法や垂直徐冷法によ
って育成されている。
【0003】このうち、垂直徐冷法によるCdTe単結
晶の成長は、一般に、図2(a)に示すような装置によ
り行なわれていた。
晶の成長は、一般に、図2(a)に示すような装置によ
り行なわれていた。
【0004】すなわち、底部が漏斗状をなするつぼ1内
に種結晶2と原料(多結晶)を入れて、BN(窒化ボロ
ン)製のサセプタ3によって支持して石英アンプル4内
に封入する。そして、これを円筒状ヒーター5を有する
炉内に設置し、ヒーター5に給電して、種結晶2より上
の部分が融点以上になるような温度勾配(図2(b)参
照)を形成し、この勾配を保ったまま温度を徐々に下げ
て結晶を成長させるというものである。
に種結晶2と原料(多結晶)を入れて、BN(窒化ボロ
ン)製のサセプタ3によって支持して石英アンプル4内
に封入する。そして、これを円筒状ヒーター5を有する
炉内に設置し、ヒーター5に給電して、種結晶2より上
の部分が融点以上になるような温度勾配(図2(b)参
照)を形成し、この勾配を保ったまま温度を徐々に下げ
て結晶を成長させるというものである。
【0005】上記方法の種付けは、LEC法の種付けと
異なり、種付け時の状態を直接観察しながら行なうこと
が、構造上困難である上、BN製のサセプタ3は、熱伝
導率が高いので種結晶に温度勾配を付けにくく、種付け
位置を再現性よく実現するのは困難であるという欠点が
あった。
異なり、種付け時の状態を直接観察しながら行なうこと
が、構造上困難である上、BN製のサセプタ3は、熱伝
導率が高いので種結晶に温度勾配を付けにくく、種付け
位置を再現性よく実現するのは困難であるという欠点が
あった。
【0006】上記種付けを再現性良く行なう工夫とし
て、垂直ブリッジマン法において、育成炉下部にアンプ
ル先端を観察するための窓を設け、非接触温度計(赤外
線温度計)によりアンプル先端温度を測定し、アンプル
先端部での相変態の様子を観察し、種付けを再現性良く
行なうことを可能にした成長方法が開示されている(電
材研技報第4巻第2号(1986)14)。この方法
は、種結晶上部が融解するときの位置が赤外線温度計の
温度指示と対応するため、間接的に種付け位置を確認で
きるという利点がある反面、育成装置が大掛りになると
いう欠点があった。
て、垂直ブリッジマン法において、育成炉下部にアンプ
ル先端を観察するための窓を設け、非接触温度計(赤外
線温度計)によりアンプル先端温度を測定し、アンプル
先端部での相変態の様子を観察し、種付けを再現性良く
行なうことを可能にした成長方法が開示されている(電
材研技報第4巻第2号(1986)14)。この方法
は、種結晶上部が融解するときの位置が赤外線温度計の
温度指示と対応するため、間接的に種付け位置を確認で
きるという利点がある反面、育成装置が大掛りになると
いう欠点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
除去したもので、本発明の目的は、垂直徐冷法による結
晶成長において、るつぼ支持構造を改良することによ
り、種結晶融解位置を観察することなく、種付け位置を
再現性良く実現し、単結晶の製造歩留りを向上させるこ
とにある。
除去したもので、本発明の目的は、垂直徐冷法による結
晶成長において、るつぼ支持構造を改良することによ
り、種結晶融解位置を観察することなく、種付け位置を
再現性良く実現し、単結晶の製造歩留りを向上させるこ
とにある。
【0008】
【手段】本発明は、るつぼ内の原料を融解させてから徐
々に温度を下げることにより種結晶から単結晶を育成す
る方法において、種結晶下部の垂直方向の温度勾配を種
結晶上部の垂直方向の温度勾配より大きくすることを特
徴とする結晶成長方法を提供するものである。
々に温度を下げることにより種結晶から単結晶を育成す
る方法において、種結晶下部の垂直方向の温度勾配を種
結晶上部の垂直方向の温度勾配より大きくすることを特
徴とする結晶成長方法を提供するものである。
【0009】また、本発明は、円筒状の加熱体と、この
加熱体の内側に配置され、原料の入ったるつぼを支持す
る支持体とからなり、上記加熱体により所望の温度勾配
を形成して、るつぼ内の原料を融解させてから徐々に温
度を下げることにより種結晶から単結晶を育成する装置
において、上記支持体の種結晶周辺部分の材質を上下2
分割とし上半分を熱伝導率の高い材料、下半分を熱伝導
率の低い材料としたことを特徴とする結晶成長装置を提
供するものである。
加熱体の内側に配置され、原料の入ったるつぼを支持す
る支持体とからなり、上記加熱体により所望の温度勾配
を形成して、るつぼ内の原料を融解させてから徐々に温
度を下げることにより種結晶から単結晶を育成する装置
において、上記支持体の種結晶周辺部分の材質を上下2
分割とし上半分を熱伝導率の高い材料、下半分を熱伝導
率の低い材料としたことを特徴とする結晶成長装置を提
供するものである。
【0010】
【作用】上記手段によれば、種結晶の垂直方向の温度勾
配が下部支持体に囲まれた部分で大きくなるため、支持
体周辺部の温度分布が多少変動しても、従来の支持体を
使用していた時に比べ、種付けを行なう位置の変動が減
少し、種付け位置の再現性が向上する。
配が下部支持体に囲まれた部分で大きくなるため、支持
体周辺部の温度分布が多少変動しても、従来の支持体を
使用していた時に比べ、種付けを行なう位置の変動が減
少し、種付け位置の再現性が向上する。
【0011】
【実施例】図1には、本発明に係る結晶成長装置の要部
たるサセプターの一実施例が示されている。この実施例
では、種結晶部周囲の上部サセプター14は、例えば高
純度カーボンのような熱伝導率の高い材料からなり、下
部サセプター15は、例えば石英のような熱伝導率の低
い材料からなっている。
たるサセプターの一実施例が示されている。この実施例
では、種結晶部周囲の上部サセプター14は、例えば高
純度カーボンのような熱伝導率の高い材料からなり、下
部サセプター15は、例えば石英のような熱伝導率の低
い材料からなっている。
【0012】なお、図1において、13は加熱体として
のヒーター、16は石英アンプル12を載置する耐熱レ
ンガであり、加熱体13は図2に示されている従来の装
置と同様に、るつぼ11およびサセプタの外側を囲繞す
るように円筒状に形成され、かつ所定の温度勾配を形成
できるように構成されている。
のヒーター、16は石英アンプル12を載置する耐熱レ
ンガであり、加熱体13は図2に示されている従来の装
置と同様に、るつぼ11およびサセプタの外側を囲繞す
るように円筒状に形成され、かつ所定の温度勾配を形成
できるように構成されている。
【0013】上記実施例では、熱伝導率の高い材料とし
てカーボンが使用されているが、カーボン以外にも例え
ば窒化ボロン等を用いることができる。また、熱伝導率
の低い材料としては石英以外に例えばアルミナ等を用い
るようにしてもよい。
てカーボンが使用されているが、カーボン以外にも例え
ば窒化ボロン等を用いることができる。また、熱伝導率
の低い材料としては石英以外に例えばアルミナ等を用い
るようにしてもよい。
【0014】一例として図1の装置を用いてCdTe単
結晶の成長を行なうための予備実験を行なった。熱伝導
率の高い材料からなる上部サセプター14としては、外
径82mm、厚さ40mmの高純度カーボン製部材を用
い、熱伝導率の低い材料からなる下部サセプター15と
しては、同じく外径82mm、厚さ40mmの石英製部
材を用いた。るつぼ11としては底部の傾斜角が45度
とされたpBN製のものを使用した。種結晶を入れるる
つぼ11の小径部の温度分布を測定するため、るつぼ中
心軸と小径部外壁にそれぞれ石英保護管に入れられたP
R熱電対を上下にスライドできるように設置し、るつぼ
内には1500gのCdTe多結晶を原料として載せ
た。これらを石英アンプル12内に入れて、真空封入し
た後、ヒーター13の内側に設置した。そして、ヒータ
ー13に給電して、一度るつぼ内全体の温度が1092
℃以上になるよう温度制御をし、CdTe多結晶を全部
融解したのち、上部サセプター14と下部サセプター1
5との接触面付近が1092℃になるようヒーター13
を温度制御して、種結晶部分の温度分布を測定した。図
3に測定時の炉壁温度分布(b)と種結晶部の測温結果
(a)を示す。種結晶部下半分は、石英サセプターの影
響で温度勾配が急峻になっていることが確認できた。比
較のため、上部サセプター,下部サセプターともにカー
ボンにした場合と石英にした場合の測温結果を図4
(a),(b)に示す。従来は、図4(a)のような状
態で結晶成長を行なっていたが、この場合、セッティン
グが変わるたびに炉壁の温度分布が同一状態であっても
種結晶部分の温度が微妙に変わり、外側からは中がのぞ
けない構造になっているため、種付け位置が大きく変動
したり、極端な場合は種結晶が融けてしまうこともあっ
て、それが製造歩留りを低下させる要因の一つになって
いた。又、図4(b)のような場合、石英の熱伝導率が
低いので単結晶成長中の熱の逃げる速度が減少し、種付
けが再現性よく行なわれても、育成速度を遅くしなけれ
ばならず、製造効率の低下を招いた。
結晶の成長を行なうための予備実験を行なった。熱伝導
率の高い材料からなる上部サセプター14としては、外
径82mm、厚さ40mmの高純度カーボン製部材を用
い、熱伝導率の低い材料からなる下部サセプター15と
しては、同じく外径82mm、厚さ40mmの石英製部
材を用いた。るつぼ11としては底部の傾斜角が45度
とされたpBN製のものを使用した。種結晶を入れるる
つぼ11の小径部の温度分布を測定するため、るつぼ中
心軸と小径部外壁にそれぞれ石英保護管に入れられたP
R熱電対を上下にスライドできるように設置し、るつぼ
内には1500gのCdTe多結晶を原料として載せ
た。これらを石英アンプル12内に入れて、真空封入し
た後、ヒーター13の内側に設置した。そして、ヒータ
ー13に給電して、一度るつぼ内全体の温度が1092
℃以上になるよう温度制御をし、CdTe多結晶を全部
融解したのち、上部サセプター14と下部サセプター1
5との接触面付近が1092℃になるようヒーター13
を温度制御して、種結晶部分の温度分布を測定した。図
3に測定時の炉壁温度分布(b)と種結晶部の測温結果
(a)を示す。種結晶部下半分は、石英サセプターの影
響で温度勾配が急峻になっていることが確認できた。比
較のため、上部サセプター,下部サセプターともにカー
ボンにした場合と石英にした場合の測温結果を図4
(a),(b)に示す。従来は、図4(a)のような状
態で結晶成長を行なっていたが、この場合、セッティン
グが変わるたびに炉壁の温度分布が同一状態であっても
種結晶部分の温度が微妙に変わり、外側からは中がのぞ
けない構造になっているため、種付け位置が大きく変動
したり、極端な場合は種結晶が融けてしまうこともあっ
て、それが製造歩留りを低下させる要因の一つになって
いた。又、図4(b)のような場合、石英の熱伝導率が
低いので単結晶成長中の熱の逃げる速度が減少し、種付
けが再現性よく行なわれても、育成速度を遅くしなけれ
ばならず、製造効率の低下を招いた。
【0015】本発明により、種付けを行なった結果、種
付けの位置はほとんどずれることがなくなり、製造歩留
りも向上した。
付けの位置はほとんどずれることがなくなり、製造歩留
りも向上した。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、垂直徐冷
法により単結晶を育成する装置において、るつぼを支持
する支持体の種結晶周辺部を上下二分割し、上半分は熱
伝導率の高い材質、下半分は熱伝導率の低い材質で構成
することにより、種結晶下部の温度勾配を急峻にし、周
囲の温度環境が多少変化しても種付け位置がほとんど変
化しなくなり、種付けが再現性良く実現できるようにな
ったので、製造歩留りが向上するという利点がある。
法により単結晶を育成する装置において、るつぼを支持
する支持体の種結晶周辺部を上下二分割し、上半分は熱
伝導率の高い材質、下半分は熱伝導率の低い材質で構成
することにより、種結晶下部の温度勾配を急峻にし、周
囲の温度環境が多少変化しても種付け位置がほとんど変
化しなくなり、種付けが再現性良く実現できるようにな
ったので、製造歩留りが向上するという利点がある。
【図1】本発明に係る結晶成長装置の要部の一実施例を
示す断面正面図である。
示す断面正面図である。
【図2】(a)および(b)は、従来の垂直徐冷法によ
る単結晶成長装置の一例を示す断面図およびその温度分
布を示す説明図である。
る単結晶成長装置の一例を示す断面図およびその温度分
布を示す説明図である。
【図3】(a)および(b)は、本発明装置による種付
け時の種結晶温度分布、およびその炉壁温度分布を示す
説明図である。
け時の種結晶温度分布、およびその炉壁温度分布を示す
説明図である。
【図4】(a),(b)は図3(a)に対する比較例を
示す説明図である。
示す説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 るつぼ内の原料を融解させてから徐々に
温度を下げることにより種結晶から単結晶を育成する方
法において、種結晶下部の垂直方向の温度勾配を種結晶
上部の垂直方向の温度勾配より大きくすることを特徴と
する結晶成長方法。 - 【請求項2】 円筒状の加熱体と、この加熱体の内側に
配置され、原料の入ったるつぼを支持する支持体とから
なり、上記加熱体により所望の温度勾配を形成して、る
つぼ内の原料を融解させてから徐々に温度を下げること
により種結晶から単結晶を育成する装置において、上記
支持体の種結晶周辺部分の材質を上下2分割とし上半分
を熱伝導率の高い材料、下半分を熱伝導率の低い材料と
したことを特徴とする結晶成長装置。 - 【請求項3】 上記熱伝導率の高い材料がカーボンまた
は窒化ボロンであり、上記熱伝導率の低い材料が石英ま
たはアルミナであることを特徴とする結晶成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3225277A JP2543449B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 結晶成長方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3225277A JP2543449B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 結晶成長方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0543375A JPH0543375A (ja) | 1993-02-23 |
JP2543449B2 true JP2543449B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=16826811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3225277A Expired - Lifetime JP2543449B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 結晶成長方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2543449B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5685823A (en) * | 1994-03-30 | 1997-11-11 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | End structure of endoscope |
JP2005298301A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物単結晶の製造方法およびそれに用いられる保持具付き単結晶成長用容器 |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP3225277A patent/JP2543449B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0543375A (ja) | 1993-02-23 |
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