JPH02102192A - 液相エピタキシャル成長装置 - Google Patents
液相エピタキシャル成長装置Info
- Publication number
- JPH02102192A JPH02102192A JP25342788A JP25342788A JPH02102192A JP H02102192 A JPH02102192 A JP H02102192A JP 25342788 A JP25342788 A JP 25342788A JP 25342788 A JP25342788 A JP 25342788A JP H02102192 A JPH02102192 A JP H02102192A
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- JP
- Japan
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- raw material
- material melt
- substrate
- shielding member
- epitaxial growth
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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】
［産業上の利用分野］
この発明は、縦型ディッピング方式による液相エピタキ
シャル成長装置に関するものであり、特にＨｇＣｄＴｅ
等のＨｇを含む化合物半導体のエピタキシャル成長装置
に関するものである。
シャル成長装置に関するものであり、特にＨｇＣｄＴｅ
等のＨｇを含む化合物半導体のエピタキシャル成長装置
に関するものである。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題］縦型
ディッピング方式によるＨｇＣｄＴｅ結晶の従来の液相
エピタキシャル成長装置としては、たとえば米国特許第
４３１５４７７号に開示されているような、Ｈｇを還流
するタイプの成長装置が知られている。このようなタイ
プの成長装置では、原料融液からのＨｇの蒸気圧が約１
００Ｔ。
ディッピング方式によるＨｇＣｄＴｅ結晶の従来の液相
エピタキシャル成長装置としては、たとえば米国特許第
４３１５４７７号に開示されているような、Ｈｇを還流
するタイプの成長装置が知られている。このようなタイ
プの成長装置では、原料融液からのＨｇの蒸気圧が約１
００Ｔ。
ｒｒ程度と大きいため、蒸発したＨｇを成長容器の上部
に設けた低温部で凝縮液化し、Ｈｇの液滴を再び原料融
液中に滴下して戻している。
に設けた低温部で凝縮液化し、Ｈｇの液滴を再び原料融
液中に滴下して戻している。
しかしながら、この液化したＨｇの液滴は、原料融液の
温度よりも低い温度であるため、原料融液中にこのＨｇ
液滴が滴下されると、原料融液の温度に変動を生じる。
温度よりも低い温度であるため、原料融液中にこのＨｇ
液滴が滴下されると、原料融液の温度に変動を生じる。
また、Ｈｇ液滴が原料融液中に滴下されると、その部分
のＨｇの濃度が増加し、原料融液の組成の分布に変動を
生じる。従来の装置では、このような原料融液の組成や
温度等の変動により、原料融液が不均一となり、成長し
たエピタキシャル相に、膜厚や組成等の不均一を生じさ
せるという問題があった。
のＨｇの濃度が増加し、原料融液の組成の分布に変動を
生じる。従来の装置では、このような原料融液の組成や
温度等の変動により、原料融液が不均一となり、成長し
たエピタキシャル相に、膜厚や組成等の不均一を生じさ
せるという問題があった。
この発明の目的は、このようなＨｇの還流による原料融
液の不均一化の問題を解消し、膜厚や組成の均一なエピ
タキシャル相を成長させることのできる液相エピタキシ
ャル成長装置を提供することにある。
液の不均一化の問題を解消し、膜厚や組成の均一なエピ
タキシャル相を成長させることのできる液相エピタキシ
ャル成長装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
この発明の液相エピタキシャル成長装置では、原料を入
れるるつぼと、るつぼを収容するサセプタと、原料融液
とほぼ同一組成のシール剤を入れるため、るつほまたは
サセプタの上部に設けられる溝と、原料融液に基板をデ
ィッピングするため基板を上下方向に移動させるように
支持する基板支持軸と、上方端は基板支持軸に取付けら
れ下方端は基板支持軸が下方に移動したとき基板が原料
）ｉ！Ｉ！液中にディッピングする前にサセプタまたは
るつぼの溝内のシール剤中に浸漬してその内部を外部か
ら遮蔽するように設けられている遮蔽部材と、原料融液
から蒸発する元素のうち高い蒸気圧を有する元素につい
て遮蔽部材の内部と外部とで蒸気圧バランスをとるため
遮蔽部材の外部に設けられる該元素の溜め部とを備えて
いる。
れるるつぼと、るつぼを収容するサセプタと、原料融液
とほぼ同一組成のシール剤を入れるため、るつほまたは
サセプタの上部に設けられる溝と、原料融液に基板をデ
ィッピングするため基板を上下方向に移動させるように
支持する基板支持軸と、上方端は基板支持軸に取付けら
れ下方端は基板支持軸が下方に移動したとき基板が原料
）ｉ！Ｉ！液中にディッピングする前にサセプタまたは
るつぼの溝内のシール剤中に浸漬してその内部を外部か
ら遮蔽するように設けられている遮蔽部材と、原料融液
から蒸発する元素のうち高い蒸気圧を有する元素につい
て遮蔽部材の内部と外部とで蒸気圧バランスをとるため
遮蔽部材の外部に設けられる該元素の溜め部とを備えて
いる。
［作用］
この発明の液相エピタキシャル成長装置では、原料融液
から蒸発する元素のうち高い蒸気圧を有する元素の蒸気
圧が、成長温度において平衡状態となるように構成され
ている。すなわち、まず結晶成長を開始する前に、サセ
プタまたはるつほの溝に入れられたシール剤を溶解し、
この溝内のシール剤中に遮蔽部材の下方端を浸漬する。
から蒸発する元素のうち高い蒸気圧を有する元素の蒸気
圧が、成長温度において平衡状態となるように構成され
ている。すなわち、まず結晶成長を開始する前に、サセ
プタまたはるつほの溝に入れられたシール剤を溶解し、
この溝内のシール剤中に遮蔽部材の下方端を浸漬する。
これにより、遮蔽部材の内部と外部とが遮蔽状態となる
。
。
次に、遮蔽部材の内部のるつぼ内の原料融液を溶解し、
遮蔽部材内部が高蒸気圧元素の平衡蒸気圧となるように
する。さらに、遮蔽部材の内部と外部とで、高蒸気圧元
素の蒸気圧に差ができないように、溜め部の温度を制御
して、遮蔽部材の外部にこの溜め部から高蒸気圧元素を
蒸発させて、遮蔽部材の内部と外部とで蒸気圧バランス
をとる。
遮蔽部材内部が高蒸気圧元素の平衡蒸気圧となるように
する。さらに、遮蔽部材の内部と外部とで、高蒸気圧元
素の蒸気圧に差ができないように、溜め部の温度を制御
して、遮蔽部材の外部にこの溜め部から高蒸気圧元素を
蒸発させて、遮蔽部材の内部と外部とで蒸気圧バランス
をとる。
このようにして、遮蔽部材内部の高蒸気圧元素の蒸気圧
を・１シ衡蒸気圧に維持した状態で、結晶をエピタキシ
ャル成長させることができるので、エピタキシャル成長
相の膜厚および組成を均一にすることができる。
を・１シ衡蒸気圧に維持した状態で、結晶をエピタキシ
ャル成長させることができるので、エピタキシャル成長
相の膜厚および組成を均一にすることができる。
上述のように、この発明の液相エピタキシャル成長装置
においては、るつぼ内を加熱し原料融液の状態にする前
に、サセプタまたはるつぼの溝中のシール剤を溶解する
必要があるので、このシール剤を優先的に加熱するため
の局部加熱用ヒータを設けることが望ましい。さらに、
溜め部内の高蒸気圧元素を融解し蒸発させるための局部
加熱用ヒータも設けられていることが望ましい。
においては、るつぼ内を加熱し原料融液の状態にする前
に、サセプタまたはるつぼの溝中のシール剤を溶解する
必要があるので、このシール剤を優先的に加熱するため
の局部加熱用ヒータを設けることが望ましい。さらに、
溜め部内の高蒸気圧元素を融解し蒸発させるための局部
加熱用ヒータも設けられていることが望ましい。
［実施例］
第１図は、この発明の一実施例を示す概略断面図である
。ｍ１図において、石英製反応管１２の底部には、カー
ボン製のサセプタ８が設けられている。このサセプタ８
の周壁の上部には、溝８ａが形成されている。この溝８
８内には、シール剤１０が入れられている。サセプタ８
の内部には、石英製のるつぼ９が収容されている。るつ
ぼ９内には、原料融液１１が入れられている。
。ｍ１図において、石英製反応管１２の底部には、カー
ボン製のサセプタ８が設けられている。このサセプタ８
の周壁の上部には、溝８ａが形成されている。この溝８
８内には、シール剤１０が入れられている。サセプタ８
の内部には、石英製のるつぼ９が収容されている。るつ
ぼ９内には、原料融液１１が入れられている。
石英製反応管１２の上部には、ステンレスＳＵＳ製のフ
ランジ１が嵌められ、石英製反応管１２内を密閉してい
る。フランジ１の中央部には、下方に向かって延びる基
板支持軸１３が通されている。この基板支持軸１３の先
端には基板７（寸法二１５ｒｏｍ角）が取付けられ支持
されている。基板支持軸１３には、遮蔽部材４の上方端
が取付けられており、遮蔽部材４の下方端は、基板支持
軸１３が下方に移動したとき基板７が原料融液１１中に
ディッピングする前に、サセプタ８の溝８ａ内のシール
剤１０中に浸漬するように設けられている。このように
遮蔽部材４の下方端がシール剤１０中に浸漬することに
より、遮蔽部材４の内部と外部とを遮蔽することができ
る。
ランジ１が嵌められ、石英製反応管１２内を密閉してい
る。フランジ１の中央部には、下方に向かって延びる基
板支持軸１３が通されている。この基板支持軸１３の先
端には基板７（寸法二１５ｒｏｍ角）が取付けられ支持
されている。基板支持軸１３には、遮蔽部材４の上方端
が取付けられており、遮蔽部材４の下方端は、基板支持
軸１３が下方に移動したとき基板７が原料融液１１中に
ディッピングする前に、サセプタ８の溝８ａ内のシール
剤１０中に浸漬するように設けられている。このように
遮蔽部材４の下方端がシール剤１０中に浸漬することに
より、遮蔽部材４の内部と外部とを遮蔽することができ
る。
フランジ１の下部には、溜め部２が設けられている。こ
の溜め部２には、原料融液から蒸発する元素のうち高い
蒸気圧を有する元素が入れられ、この元素を遮蔽部材４
の外部で蒸発させることにより、遮蔽部材４の内部と外
部とでのこの元素の蒸気圧バランスをとる。
の溜め部２には、原料融液から蒸発する元素のうち高い
蒸気圧を有する元素が入れられ、この元素を遮蔽部材４
の外部で蒸発させることにより、遮蔽部材４の内部と外
部とでのこの元素の蒸気圧バランスをとる。
シール剤１０の位置の石英製反応管１２のまわりには、
シール剤１０を優先的に加熱するためシール剤加熱用ヒ
ータ６が設けられている。さらに、このシール剤加熱用
ヒータ６のまわりには、原料融液１１・を加熱するため
のメインヒータ５が設けられている。また、石英製反応
管１２の上方には、溜め部２内の元素を加熱するための
溜め部加熱用ヒータ３が設けられている。
シール剤１０を優先的に加熱するためシール剤加熱用ヒ
ータ６が設けられている。さらに、このシール剤加熱用
ヒータ６のまわりには、原料融液１１・を加熱するため
のメインヒータ５が設けられている。また、石英製反応
管１２の上方には、溜め部２内の元素を加熱するための
溜め部加熱用ヒータ３が設けられている。
以上のようにして構成された第１図に示す装置を用いて
、ＨｇＣｄＴｅの化合物半導体をエピタキシャル成長さ
せる例について以下説明する。成長結晶の原料として、
Ｔｅ３００ｇＳＨＴｅ３０ＯおよびＣｄＴｅ７．０５ｇ
を、７００℃２時間石英アンプル中で加熱溶融し急冷し
たものを調製した。この原料を、内径５０ｍｍのるりは
９に入れ、このるつぼ９を第１図に示すようにサセプタ
８内に収容した。サセプタ８の溝８ａは深さ２５ｍｍで
あり、この溝８ａにも、シール剤１０としてるつぼ９内
に入れた原料と同じものを１５０ｇ入れた。基板支持軸
１３の先端には、ｃａｏ、９ｓＺｎ□、。、Ｔｅの基板
７を取付けた。溜め部２には、水銀を３０ｇ入れた。
、ＨｇＣｄＴｅの化合物半導体をエピタキシャル成長さ
せる例について以下説明する。成長結晶の原料として、
Ｔｅ３００ｇＳＨＴｅ３０ＯおよびＣｄＴｅ７．０５ｇ
を、７００℃２時間石英アンプル中で加熱溶融し急冷し
たものを調製した。この原料を、内径５０ｍｍのるりは
９に入れ、このるつぼ９を第１図に示すようにサセプタ
８内に収容した。サセプタ８の溝８ａは深さ２５ｍｍで
あり、この溝８ａにも、シール剤１０としてるつぼ９内
に入れた原料と同じものを１５０ｇ入れた。基板支持軸
１３の先端には、ｃａｏ、９ｓＺｎ□、。、Ｔｅの基板
７を取付けた。溜め部２には、水銀を３０ｇ入れた。
このような状態で、石英製反応管１２内を真空排気し、
１０−’〜１０−’ Ｔｏｒｒ程度にした後、水素ガス
を３００Ｔｏ ｒ ｒとなるように導入した。シール剤
加熱用ヒータ６で局部加熱を行ない、サセプタ８の溝８
ａ内のシール剤１０を加熱して、溶融した。この状態で
、基板支持軸１３を下方に移動させ、遮蔽部材４の下方
端を、溝８ａ内のシール剤１０に浸漬し、遮蔽部材４に
より遮蔽した。次に、溜め部用加熱ヒータ３により、溜
め部２内の水銀を加熱し、２５０℃まで温度を上昇させ
た。この状態では、基ｔｌｉ２７はまだ原料融液１１内
にディッピングしていない。次に、メインヒータ５に通
電を開始し、原料融液１１の温度が４９０℃になるまで
加熱し、この温度を１時間保持して原料融液１１を均一
化させた。次に、原料融液１１の温度を、０．０５℃／
分の速度で冷却し始めた。原料融液１１の温度が４８０
℃となったところで、基板支持軸１３をさらに下方に移
動させて、基板７を原料融液１１内にディッピングし、
エピタキシャル成長を開始させた。原料融液１１の温度
が４７５℃となったところで、基板７を引き上げ、エピ
タキシャル成長を終了した。成長終了後、メインヒータ
５を切り、原料融液１１が固化した後、基板支持軸１３
を引き上げて、遮蔽部材４の下方端をシール剤１０から
引き抜き、次いでシール剤加熱用ヒータ６および溜め部
加熱用ヒータ３を切り、エピタキシャル成長の１サイク
ルを終了させた。
１０−’〜１０−’ Ｔｏｒｒ程度にした後、水素ガス
を３００Ｔｏ ｒ ｒとなるように導入した。シール剤
加熱用ヒータ６で局部加熱を行ない、サセプタ８の溝８
ａ内のシール剤１０を加熱して、溶融した。この状態で
、基板支持軸１３を下方に移動させ、遮蔽部材４の下方
端を、溝８ａ内のシール剤１０に浸漬し、遮蔽部材４に
より遮蔽した。次に、溜め部用加熱ヒータ３により、溜
め部２内の水銀を加熱し、２５０℃まで温度を上昇させ
た。この状態では、基ｔｌｉ２７はまだ原料融液１１内
にディッピングしていない。次に、メインヒータ５に通
電を開始し、原料融液１１の温度が４９０℃になるまで
加熱し、この温度を１時間保持して原料融液１１を均一
化させた。次に、原料融液１１の温度を、０．０５℃／
分の速度で冷却し始めた。原料融液１１の温度が４８０
℃となったところで、基板支持軸１３をさらに下方に移
動させて、基板７を原料融液１１内にディッピングし、
エピタキシャル成長を開始させた。原料融液１１の温度
が４７５℃となったところで、基板７を引き上げ、エピ
タキシャル成長を終了した。成長終了後、メインヒータ
５を切り、原料融液１１が固化した後、基板支持軸１３
を引き上げて、遮蔽部材４の下方端をシール剤１０から
引き抜き、次いでシール剤加熱用ヒータ６および溜め部
加熱用ヒータ３を切り、エピタキシャル成長の１サイク
ルを終了させた。
以上のようにして得られたＨｇ＋−ｘ ｃａｘＴｅエピ
タキシャル成長層は、膜厚が１２±０．５μｍであり、
組成はｘ−０，１９±０．００５であり、基板上全面に
わたり均一な成長膜であった。
タキシャル成長層は、膜厚が１２±０．５μｍであり、
組成はｘ−０，１９±０．００５であり、基板上全面に
わたり均一な成長膜であった。
比較のため、上記の実施例と同様の基板および原料を用
いて、従来のＨｇ還流方式によるエピタキシャル成長装
置で結晶成長させた。得られたエピタキシャル成長層は
、膜厚が１５±２μ【ｎてあり、組成はｘ−０，１９±
０．０１であった。このことからも、この発明に従う液
相エピタキシャル成長装置によれば、エピタキシャル層
の膜厚および組成を均一にすることができることがわか
る。
いて、従来のＨｇ還流方式によるエピタキシャル成長装
置で結晶成長させた。得られたエピタキシャル成長層は
、膜厚が１５±２μ【ｎてあり、組成はｘ−０，１９±
０．０１であった。このことからも、この発明に従う液
相エピタキシャル成長装置によれば、エピタキシャル層
の膜厚および組成を均一にすることができることがわか
る。
第１図に示す実施例では、シール剤を入れるための溝を
サセプタに設けているが、第２図に示すように、るつぼ
１９に溝１９ａを設け、これにシール剤を入れてもよい
。このようにるつぼと同じ材質で溝を設ければ、原料融
液とほぼ同一組成であるシール剤と溝との間の反応の心
配がなくなる。
サセプタに設けているが、第２図に示すように、るつぼ
１９に溝１９ａを設け、これにシール剤を入れてもよい
。このようにるつぼと同じ材質で溝を設ければ、原料融
液とほぼ同一組成であるシール剤と溝との間の反応の心
配がなくなる。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明の液）１１エピタキシャ
ル成長装置によれば、高い蒸気圧を有する元素の蒸気圧
を成長雰囲気内で熱平衡状態にすることができ、また従
来の還流方式のように原料融液の温度および組成に変動
を生じないため、エピタキシャル成長層の膜厚および組
成を、基板面の方向および膜厚の方向のいずれにわたっ
ても均一にすることができる。
ル成長装置によれば、高い蒸気圧を有する元素の蒸気圧
を成長雰囲気内で熱平衡状態にすることができ、また従
来の還流方式のように原料融液の温度および組成に変動
を生じないため、エピタキシャル成長層の膜厚および組
成を、基板面の方向および膜厚の方向のいずれにわたっ
ても均一にすることができる。
この発明の成長装置により成長させることのできる結晶
は、特に限定されるものではないが、Ｈｇ Ｃｄ Ｔ
ｅ等の化合物半導体のように、成分元素として蒸気圧の
高い元素を含む化合物半導体の液相成長に特に効果的で
ある。
は、特に限定されるものではないが、Ｈｇ Ｃｄ Ｔ
ｅ等の化合物半導体のように、成分元素として蒸気圧の
高い元素を含む化合物半導体の液相成長に特に効果的で
ある。
第１図は、この発明の一実施例を示す概略断面図である
。第２図は、この発明の他の実施例を示す概略断面図で
ある。 図において、１はフランジ、２は溜め部、３は溜め部加
熱用ヒータ、４は遮蔽部材、５はメインヒータ、６はシ
ール剤加熱用ヒータ、７は基板、８はサセプタ、８ａは
溝、９はるつぼ、１０はシール剤、１１は原料融液、１
２は石英製反応管、１３は基板支持軸、１９はるつぼ、
１９ａは溝を示す。
。第２図は、この発明の他の実施例を示す概略断面図で
ある。 図において、１はフランジ、２は溜め部、３は溜め部加
熱用ヒータ、４は遮蔽部材、５はメインヒータ、６はシ
ール剤加熱用ヒータ、７は基板、８はサセプタ、８ａは
溝、９はるつぼ、１０はシール剤、１１は原料融液、１
２は石英製反応管、１３は基板支持軸、１９はるつぼ、
１９ａは溝を示す。
Claims (1)
- （１）原料融液に基板をディッピングし該基板上に結晶
をエピタキシャル成長させる液相エピタキシャル成長装
置であって、 前記原料融液を入れるるつぼと、 前記るつぼを収容するサセプタと、 前記原料融液とほぼ同一組成のシール剤を入れるため、
前記るつぼまたは前記サセプタの上部に設けられる溝と
、 前記原料融液に前記基板をディッピングするため前記基
板を上下方向に移動させるように支持する基板支持軸と
、 上方端は前記基板支持軸に取付けられ、下方端は前記基
板支持軸が下方に移動したとき前記基板が前記原料融液
中にディッピングする前に前記溝内のシール剤中に浸漬
してその内部を外部から遮蔽するように設けられている
遮蔽部材と 前記原料融液から蒸発する元素のうち高い蒸気圧を有す
る元素について前記遮蔽部材の内部と外部とで蒸気圧バ
ランスをとるため前記遮蔽部材の外部に設けられる該元
素の溜め部とを備える、液相エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25342788A JPH02102192A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 液相エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25342788A JPH02102192A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 液相エピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102192A true JPH02102192A (ja) | 1990-04-13 |
Family
ID=17251245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25342788A Pending JPH02102192A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 液相エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02102192A (ja) |
-
1988
- 1988-10-06 JP JP25342788A patent/JPH02102192A/ja active Pending
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