JPH0510315B2 - - Google Patents
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- JPH0510315B2 JPH0510315B2 JP17477386A JP17477386A JPH0510315B2 JP H0510315 B2 JPH0510315 B2 JP H0510315B2 JP 17477386 A JP17477386 A JP 17477386A JP 17477386 A JP17477386 A JP 17477386A JP H0510315 B2 JPH0510315 B2 JP H0510315B2
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、結晶の気相成長方法に関し、特に昇
華法あるいはハロゲン輸送法を用いた−族化
合物半導体（ZnS，ZnSe…等）のバルク単結晶
成長方法に関するものである。
華法あるいはハロゲン輸送法を用いた−族化
合物半導体（ZnS，ZnSe…等）のバルク単結晶
成長方法に関するものである。
〈従来技術とその問題点〉
昇華法，ハロゲン輸送法等の結晶成長法で従来
用いられてきた結晶成長装置は、例えば第２図に
縦型の配置で原料１３である結晶微粉末あるいは
多結晶粉末が成長容器１１の下部に、種結晶１４
が成長容器１１の上部に支持棒１２に連結されて
設置されており、下部の原料１３が高温T1に加
熱されて上部の低温T2領域である結晶成長部に
輸送される。このような配置では高温の成長容器
１１下部と低温の成長容器１１上部間の温度差
T1−T2あるいは温度勾配による蒸気の拡散と対
流により物質の輸送が生じ、低温部で結晶１５の
成長が進行する。ところが良質で均一な単結晶を
得ることを目的とする単結晶成長では物質輸送が
定常的であることは必要条件であり、そのために
は輸送の駆動力となる上述の拡散と対流は定常的
でなければならない。しかるに熱による対流その
ものは本来、容器の形状に依存して形を変えると
ともに容器内で漸次成長する結晶のような流れを
阻止ししかも時間的に流れに対す境界条件を変化
させる状態が進行する状況下では、同一形状の容
器を設定しても同一の対流を確実に再現すること
はできず、しかもその定常性に関して全く想定で
きない。このような状況を反映して第２図のよう
な結晶成長装置中での結晶成長は、しばしば再現
性が低く、しかも結晶の一部には形状の乱れが含
まれることが多い。さらに、対流の定常一様性を
仮定した場合においても成長結晶がその固有の結
晶面で覆われて（即ち、固有の結晶面が発達した
形状が保持されて）成長し続ける場合、一定一方
向の流れの場の中で個々の異なる面は異なる過飽
和度となり、同一結晶中でも部位により成長状態
の異なることが容易に予想される。従つて、対流
の存在する成長装置においては、時間的，空間的
に一定でない乱れた流れが存在すると考えるのが
妥当であり、これが現在でも完全に制御された単
結晶成長法の確立されていない大きな原因の１つ
である。
用いられてきた結晶成長装置は、例えば第２図に
縦型の配置で原料１３である結晶微粉末あるいは
多結晶粉末が成長容器１１の下部に、種結晶１４
が成長容器１１の上部に支持棒１２に連結されて
設置されており、下部の原料１３が高温T1に加
熱されて上部の低温T2領域である結晶成長部に
輸送される。このような配置では高温の成長容器
１１下部と低温の成長容器１１上部間の温度差
T1−T2あるいは温度勾配による蒸気の拡散と対
流により物質の輸送が生じ、低温部で結晶１５の
成長が進行する。ところが良質で均一な単結晶を
得ることを目的とする単結晶成長では物質輸送が
定常的であることは必要条件であり、そのために
は輸送の駆動力となる上述の拡散と対流は定常的
でなければならない。しかるに熱による対流その
ものは本来、容器の形状に依存して形を変えると
ともに容器内で漸次成長する結晶のような流れを
阻止ししかも時間的に流れに対す境界条件を変化
させる状態が進行する状況下では、同一形状の容
器を設定しても同一の対流を確実に再現すること
はできず、しかもその定常性に関して全く想定で
きない。このような状況を反映して第２図のよう
な結晶成長装置中での結晶成長は、しばしば再現
性が低く、しかも結晶の一部には形状の乱れが含
まれることが多い。さらに、対流の定常一様性を
仮定した場合においても成長結晶がその固有の結
晶面で覆われて（即ち、固有の結晶面が発達した
形状が保持されて）成長し続ける場合、一定一方
向の流れの場の中で個々の異なる面は異なる過飽
和度となり、同一結晶中でも部位により成長状態
の異なることが容易に予想される。従つて、対流
の存在する成長装置においては、時間的，空間的
に一定でない乱れた流れが存在すると考えるのが
妥当であり、これが現在でも完全に制御された単
結晶成長法の確立されていない大きな原因の１つ
である。
〈発明の目的〉
本発明は斯る点に鑑みてなされたものであり、
ZnS，ZnSe等の−族化合物半導体の気相輸
送に基づく単結晶成長に際して、対流を除外する
ことにより原料から蒸発した蒸気の輸送を特定の
輸送機構のみで進行させ、輸送から成長の過程に
おける流れの影響を排除した上で、一定の平坦な
温度に設定された原料領域と成長領域の間の温度
差を十分急峻に設定し、温度差のみにより輸送量
を厳密に制御することで成長する結晶の形態を完
全に保つ方法を提供することを目的とする。
ZnS，ZnSe等の−族化合物半導体の気相輸
送に基づく単結晶成長に際して、対流を除外する
ことにより原料から蒸発した蒸気の輸送を特定の
輸送機構のみで進行させ、輸送から成長の過程に
おける流れの影響を排除した上で、一定の平坦な
温度に設定された原料領域と成長領域の間の温度
差を十分急峻に設定し、温度差のみにより輸送量
を厳密に制御することで成長する結晶の形態を完
全に保つ方法を提供することを目的とする。
〈発明の概要〉
本発明の結晶成長方法の特徴は、結晶成長領域
（低温部）と原料領域（高温部）が一定の平坦な
温度に設定され、低温の結晶成長領域は成長装置
の下部に配置し、高温の原料領域を上部に配置し
て、しかもその間の温度差を急峻に設定すること
によつて原料温度に基づく蒸気圧力と結晶領域温
度に基づく蒸気圧力の差のみが結晶成長の駆動力
となるようにした点である。この方法において
は、成長容器中の蒸気の圧力は原料温度によつて
決定される圧力であり、成長領域全域で一定の過
飽和状態が達成されており、この領域中で容器内
壁上へは折出が生じない範囲の温度差（即ち過飽
和度）であることと、自然核発生を阻止するため
に容器内壁を十分に清浄化、安定化させることは
容易に実現される。このような方法によつて物質
の輸送は温度差のみによつて厳密に設定され、従
つて結晶成長が厳密に制御される。
（低温部）と原料領域（高温部）が一定の平坦な
温度に設定され、低温の結晶成長領域は成長装置
の下部に配置し、高温の原料領域を上部に配置し
て、しかもその間の温度差を急峻に設定すること
によつて原料温度に基づく蒸気圧力と結晶領域温
度に基づく蒸気圧力の差のみが結晶成長の駆動力
となるようにした点である。この方法において
は、成長容器中の蒸気の圧力は原料温度によつて
決定される圧力であり、成長領域全域で一定の過
飽和状態が達成されており、この領域中で容器内
壁上へは折出が生じない範囲の温度差（即ち過飽
和度）であることと、自然核発生を阻止するため
に容器内壁を十分に清浄化、安定化させることは
容易に実現される。このような方法によつて物質
の輸送は温度差のみによつて厳密に設定され、従
つて結晶成長が厳密に制御される。
〈実施例〉
−族化合物半導体であるZnS，ZnSeのハ
ロゲン輸送法による単結晶成長方法を用いて本発
明の１実施例を説明する。第１図は本発明例の説
明に供するハロゲン輸送法を用いる結晶成長装置
の構成図である。単結晶が成長される石英製成長
容器１は直径30mm、長さ数100mmの中空円筒状容
器であり内部上方に原料容器２下方に種結晶６が
設けられている。原料容器２の上方の成長容器１
にはZnS，ZnSe等の−族化合物から成る原
料５，種結晶６及び輸送媒体ハロゲンの充填口３
が配置されている。充填口３は原料等が充填され
た後密栓あるいは融着封止される。成長容器１は
上部中央に保持棒４があり、加熱炉中に保持され
る。成長に際して成長容器１上部（図中のＡ部
分）の原料５側は高温（温度T1）に、成長容器
１下部（図中のＢ部分）の種結晶６及び成長側は
低温（温度T2）に、それぞれ均一温度に加熱さ
れる。成長部分（Ｂ部分）において温度差ΔT
（＝T1−T2）に基づく蒸気圧差分の過飽和がいた
るところで一定に生じて保持されており、輸送及
び単結晶成長の駆動力となつている。十分に清浄
化、安定化処理を施した成長容器１内壁には核発
生は生じず、従つて単結晶７の成長は種結晶６上
のみに進行する。単結晶７付近で蒸気の流れは生
じないため単結晶７表面での蒸気圧力は一定であ
り、一定の成長速度で乱れることなく成長する。
結晶面による成長速度の異方性により例えばZnS
では（111）面、（100）面が広く発達した単結晶
となるが、結晶表面での蒸気圧力の一定性、定常
性により形状の乱れが含まれず、種結晶６に対応
した一定形状の高品質な単結晶７が得られる。
ロゲン輸送法による単結晶成長方法を用いて本発
明の１実施例を説明する。第１図は本発明例の説
明に供するハロゲン輸送法を用いる結晶成長装置
の構成図である。単結晶が成長される石英製成長
容器１は直径30mm、長さ数100mmの中空円筒状容
器であり内部上方に原料容器２下方に種結晶６が
設けられている。原料容器２の上方の成長容器１
にはZnS，ZnSe等の−族化合物から成る原
料５，種結晶６及び輸送媒体ハロゲンの充填口３
が配置されている。充填口３は原料等が充填され
た後密栓あるいは融着封止される。成長容器１は
上部中央に保持棒４があり、加熱炉中に保持され
る。成長に際して成長容器１上部（図中のＡ部
分）の原料５側は高温（温度T1）に、成長容器
１下部（図中のＢ部分）の種結晶６及び成長側は
低温（温度T2）に、それぞれ均一温度に加熱さ
れる。成長部分（Ｂ部分）において温度差ΔT
（＝T1−T2）に基づく蒸気圧差分の過飽和がいた
るところで一定に生じて保持されており、輸送及
び単結晶成長の駆動力となつている。十分に清浄
化、安定化処理を施した成長容器１内壁には核発
生は生じず、従つて単結晶７の成長は種結晶６上
のみに進行する。単結晶７付近で蒸気の流れは生
じないため単結晶７表面での蒸気圧力は一定であ
り、一定の成長速度で乱れることなく成長する。
結晶面による成長速度の異方性により例えばZnS
では（111）面、（100）面が広く発達した単結晶
となるが、結晶表面での蒸気圧力の一定性、定常
性により形状の乱れが含まれず、種結晶６に対応
した一定形状の高品質な単結晶７が得られる。
成長容器１の温度分布は、例えばＡ部分とＢ部
分に各々独立して高周波誘導加熱コイル或は抵抗
加熱炉を周設し、該コイル或は炉を利用して成長
容器を加熱することにより容易に達成される。原
料５の蒸発温度が低い場合には熱線照射法によつ
て加熱しても良い。温度差ΔTはＡ部分とＢ部分
の境界付近で急峻な勾配をもつて形成されるが、
Ｂ部分で成長容器内壁等種結晶６以外の面に折出
が生じないように温度T2及び温度差ΔTを設定す
る。
分に各々独立して高周波誘導加熱コイル或は抵抗
加熱炉を周設し、該コイル或は炉を利用して成長
容器を加熱することにより容易に達成される。原
料５の蒸発温度が低い場合には熱線照射法によつ
て加熱しても良い。温度差ΔTはＡ部分とＢ部分
の境界付近で急峻な勾配をもつて形成されるが、
Ｂ部分で成長容器内壁等種結晶６以外の面に折出
が生じないように温度T2及び温度差ΔTを設定す
る。
温度T1に加熱された原料５からの蒸気はハロ
ゲンガスを媒体として輸送されＡ部分からＢ部分
へ移行する際に温度差ΔTの領域を通過し、この
温度差ΔTに対応した折出駆動力が付与される。
従つてＢ部分で種結晶６を接触した原料５のガス
から種結晶６で折出が生じ、折出駆動力に基く単
結晶７が成長する。
ゲンガスを媒体として輸送されＡ部分からＢ部分
へ移行する際に温度差ΔTの領域を通過し、この
温度差ΔTに対応した折出駆動力が付与される。
従つてＢ部分で種結晶６を接触した原料５のガス
から種結晶６で折出が生じ、折出駆動力に基く単
結晶７が成長する。
尚、本発明は上記−族化合物半導体に限定
されるものではなく、種々の結晶を気相成長させ
る場合に有効となるものである。
されるものではなく、種々の結晶を気相成長させ
る場合に有効となるものである。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く、本発明によれば結晶成長の
ための物質輸送に伴う流れの効果（不整流）を除
いた上で厳密に急峻に設定された温度差により輸
送を制御することが可能になり、一定の過飽和の
雰囲気中で制御しつつ単結晶成長を行なうことが
できるため、結晶はその個々の面方位に固有の成
長速度で成長し形態の乱れは導入されない。この
ようにして高品質でしかも工業的に十分な寸法を
もつ整つた形状のバルク単結晶を得ることがで
き、化合物半導体デバイスおよび結晶成長基板等
の結晶材料の実現が可能となる。
ための物質輸送に伴う流れの効果（不整流）を除
いた上で厳密に急峻に設定された温度差により輸
送を制御することが可能になり、一定の過飽和の
雰囲気中で制御しつつ単結晶成長を行なうことが
できるため、結晶はその個々の面方位に固有の成
長速度で成長し形態の乱れは導入されない。この
ようにして高品質でしかも工業的に十分な寸法を
もつ整つた形状のバルク単結晶を得ることがで
き、化合物半導体デバイスおよび結晶成長基板等
の結晶材料の実現が可能となる。
第１図は本発明の１実施例の説明に供する成長
装置の概略構成図である。第２図は従来のハロゲ
ン輸送法に用いられている成長装置の概略構成図
である。 １……成長容器、２……原料容器、３……充填
口、４……保持棒、５……原料、６……種結晶、
７……単結晶。
装置の概略構成図である。第２図は従来のハロゲ
ン輸送法に用いられている成長装置の概略構成図
である。 １……成長容器、２……原料容器、３……充填
口、４……保持棒、５……原料、６……種結晶、
７……単結晶。
Claims (1)
- １ 結晶成長用原料を加熱してその蒸気を結晶成
長領域まで輸送し、該蒸気を過飽和状態にして結
晶を成長させる結晶成長方法において、前記原料
を上方の高温領域、前記結晶成長領域を下方の低
温領域にそれぞれ配置し、該高温領域と低温領域
の境界には急峻な温度差が形成されていることを
特徴とする結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17477386A JPS6330396A (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17477386A JPS6330396A (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6330396A JPS6330396A (ja) | 1988-02-09 |
| JPH0510315B2 true JPH0510315B2 (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=15984417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17477386A Granted JPS6330396A (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6330396A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0563675U (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-24 | 上原ネームプレート工業株式会社 | 蒸着処理標体 |
-
1986
- 1986-07-24 JP JP17477386A patent/JPS6330396A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6330396A (ja) | 1988-02-09 |
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