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結晶成長方法および装置 コモンズ

国内特許コード P010000628
整理番号 ShIP‐Y501
掲載日 2002年9月30日
出願番号 特願平10-071576
公開番号 特開平11-268988
登録番号 特許第2899692号
出願日 平成10年3月20日(1998.3.20)
公開日 平成11年10月5日(1999.10.5)
登録日 平成11年3月19日(1999.3.19)
発明者
  • 熊川 征司
  • 早川 泰弘
出願人
  • 学校法人静岡大学
発明の名称 結晶成長方法および装置 コモンズ
発明の概要 結晶を成長させる方法および装置の特に所望の組成または不純物濃度を有する結晶を成長させる方法および装置に関する発明である。結晶成長および測定を一度だけ行うだけで、容易に所望の組成または不純物濃度の結晶を得ることが可能となり、結晶の製造コストを減少させることができる。結晶を成長させる際に超音波振動を加えながら成分溶液を結晶溶液へ供給する。超音波振動の出力を変えることで、小孔の大きさを変えずに結晶溶液に供給される成分溶液の量を変えることができる。従って、結晶成長中に超音波出力を段階的に変化させれば、成長方向に沿って組成が段階的に変化している結晶を成長させることができる。それぞれの段階の組成を測定し、それぞれの段階での超音波出力と対応させれば、組成と超音波出力との間の対応関係を即座に求めることができる。この対応関係をもとに所望の組成を得るための最適な超音波出力の大きさを決め、この出力の超音波を最初から加えながら結晶を成長させれば、容易に所望の組成の結晶を得ることが可能となる。すなわち、あらかじめ行う結晶成長および測定は一度だけで良い。同様にして、超音波振動を加えながら不純物元素の溶液を結晶溶液へ供給する。超音波振動の出力を変えることで、不純物濃度が段階的に変化している結晶を成長させることができる。あらかじめ結晶成長および測定を一度だけ行うだけで、容易に所望の不純物濃度を有する結晶を得ることが可能となる。
従来技術、競合技術の概要 InGaAs、InGaSbなどのバルク混晶半導体は、基板材料として極めて重要である。それは、混晶半導体の組成を変えるとその格子定数が変化するため、結晶薄膜の格子定数と整合させることで、結晶欠陥が薄膜に導入されるのを抑えることができるからである。従来、バルク混晶半導体の組成を変える方法として、この半導体結晶を成長させるときに、混晶半導体の成分溶液を、小孔を通して混晶半導体の結晶溶液に供給することが行われており、組成の異なる混晶半導体結晶を成長させることができる。しかし、この方法では、所望の組成の混晶半導体結晶を得ることは容易ではない。所望の組成を得る最適な小孔の大きさを決めるために、あらかじめ小孔の大きさと結晶の組成との間の対応関係を求めておく必要があるが、この方法においてはこの対応関係を求める作業が煩雑である。異なる大きさの小孔を用いて何度も結晶成長させ、成長した結晶のそれぞれについて組成を測定して、対応関係を求めなければならないからである。一方、Siなどの半導体結晶にBなどのドーピング用不純物元素を導入する方法として、小孔を通して、不純物元素の溶液を半導体の結晶溶液に供給しながら、結晶溶液から半導体を結晶成長させることが試みられている。小孔の大きさを変えれば不純物濃度の異なる半導体結晶を成長させることができる。この方法においても、あらかじめ小孔の大きさを変えて何度も結晶成長させ、成長した結晶のそれぞれについて不純物濃度を測定しておかなければ、所望の不純物濃度を得る最適な小孔の大きさを決めることができないからである。
産業上の利用分野 超音波振動を加え所望の組成または不純物濃度を有する結晶を成長させる方法および装置
特許請求の範囲 【請求項1】 結晶の溶液より結晶を成長させる方法であって、
成長させる結晶の少なくとも1つの構成元素からなる成分溶液を超音波によって該結晶溶液へ供給しながら、該結晶溶液より結晶を成長させることを特徴とする方法。

【請求項2】 結晶の溶液より結晶を成長させる方法であって、
成長させる結晶へ導入するべき不純物元素からなる不純物溶液を超音波によって該結晶溶液へ供給しながら、該結晶溶液より結晶を成長させることを特徴とする方法。

【請求項3】 成長させる結晶へ導入するべき不純物元素からなる該不純物溶液とともに成長させる結晶の少なくとも1つの構成元素からなる成分溶液をさらに超音波によって該結晶溶液へ供給しながら、該結晶溶液より結晶を成長させることを特徴とする請求項2記載の方法。

【請求項4】 結晶の溶液から結晶を成長させるための第1の容器と、
第1の容器と連通し、成長させる結晶の少なくとも1つの構成元素からなる成分溶液を収容するための第2の容器と、
第2の容器から第1の容器へ成分溶液を送るように超音波を発生させるための超音波発生手段とを具備することを特徴とする結晶成長装置。

【請求項5】 結晶の溶液から結晶を成長させるための第1の容器と、
第1の容器と連通し、成長させる結晶へ導入するべき不純物元素からなる不純物溶液を収容するための第2の容器と、
第2の容器から第1の容器へ不純物溶液を送るように超音波を発生させるための第1の超音波発生手段とを具備することを特徴とする結晶成長装置。

【請求項6】 該第1の容器と連通し、成長させる結晶の少なくとも1つの構成元素からなる成分溶液を収容するための第3の容器と、
第3の容器から第1の容器へ成分溶液を送るように超音波を発生させるための第2の超音波発生手段とをさらに具備することを特徴とする請求項5記載の装置。
産業区分
  • 処理操作
  • 無機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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