JPH02135726A - 液相エピタキシャル成長装置 - 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】 〔４Ｐ１　　要〕 液相エピタキシャル成長装置に関し、 基板上に形成するエピタキシャル結晶層の両側端部が中
央部より部分的に異常成長するのを防止するのを目的と
し、 アンプル内に封入された固定治具でエピタ：１−シ十ル
成長用基板を保持した基板ホルダを支持し、該基板の下
部に収容されて溶融したエピタキシャル成長用メルトに
アンプルを回転させて基板を接触させ、前記メルトの温
度を降下させながら基板上にエピタキシャル結晶を成長
させる装置に於いて、 前記基板の両側端部に接触するメルトの温度が、基板の
中央部に接触するメルトの温度より部分的に高温となる
ようなメルト温度制御手段を前記固定治具に設ける。更
に前記メルト温度制御手段に代えて、前記基板の両側端
部の温度が中央部の温度より部分的に高温となる基板温
度制御手段を前記基板ホルダに設ける。更に前記メルト
温度制御手段に代えて、前記基板とメルトの接触時に、
前記基板の表面全域で成長に寄与するメルト中の溶質の
にを均一にする溶質ＸＦＬ制御手段を前記固定治具に設
けて構成する。

〔産業１−５の利用分野〕 本発明は液相エピタキシャル成長装置に関する。

赤外線検知素子や、赤外線レーザ素子のような光電変換
素子には、エネルギーバンドギャップの狭い水銀・カド
ミウム・テルル（ｌ１ｇ＋−ｘ　Ｃｄｌ　ＴＱ）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ｌ１ｇ＋−＋＋　Ｃｄ、　Ｔｅの結晶を、カ
ドミウムテルル（ＣｄＴｅ）の基板上にエピタキシャル
成長する場合、水銀が易蒸発性の元素であるため、密閉
構造のアンプルを用いて水銀の蒸発を防ぎ、熔融したＩ
ＩＲ，−、Ｃｄ、　Ｔｅのメルトを基板に接触させてエ
ピタキシャル結晶を基板上に形成する傾斜型液相エビタ
４−シャル成艮装置が、装置の構造が筒車でかつ形成さ
れるエピタキシャル層の組成制御性が良い等の理由によ
り多用されている。

〔従来の技術〕

従来の液相エピタキシャル成長装置は、第８図に示すよ
うにエピタキシャル成長用基板ｌを保持する基板ホルダ
２を挟持する溝３を有し、エピタキシャル成長時の装置
の回転時に溶融したエピタキシャル成長用メルト４を収
容する空間部５を有した対向せる一対の円柱形状の石英
部材を底部で連結した形状を有する固定治具にと、該固
定治具６を１，１大するアンプル７とよりなる。

この上うな装置を用いて従来の方法でエピタキシャル層
を基板上に形成する場合に４１いて説明する。

第８図および第８図の■−■゛線に沿った断面図の第９
図（ａ）に示すように、基板ｌを基板ホルダ２に設置し
、ｉ）；基板ボルダ２を前記した固定治具６の満３内に
設置し、該基板ｌを設置した固定治具６を、該基板と対
向する反対側の位置に水銀、カドミウムおよびテルルよ
り成るエピタキシャル成長用のメルト形成材料４を充填
した状態でアンプル７内に吋入する。

次いでヒ記アンプル７を加熱炉内の炉芯管（図示せず）
内に挿入し、アンプル７を加熱してアンプル７内のメル
ト形成材料４を溶融する。

次いでアンプル７を矢印Ａ方向に沿って１８０度回軸回
転第９図（ｂ）に示すように、溶融したエピタキシャル
成長用メルト４に基板１を接触させ、加熱炉の温度を降
下させることで、メルト４の温度を時下させ、該降下温
度に対応する飽和蒸気圧を有する飽和メルトを基板上に
接触させることで、基板上にエピタキシャル層を析出形
成している。

次いで該アンプル７を矢印Ｂ方向に更に１８０度回軸回
転第９図（Ｃ）に示すように基板上に付着しているメル
トを下部に落下させるワイプオフの作業によってエピタ
キシャル成長を停止している。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、このような装置で基板１」−にエピタキシャル層
を形成すると、第１０図の基板１の両側端部ＩＡに於け
るエピタキシャル結晶の成長速度が、基板の中央部ＩＩ
′ｌに於ける成長速度より部分的に速くなり、基板の両
側端部１八でエピタキシャル結晶が異常成長する問題が
ある。

このように両側端部が異常成長した基板は、その後のマ
スク合ねせをして露光する工程で、支障をきたす恐れが
あるので、通常は基板の周縁部を切断して使用している
が、このようにすると検知素子の形成し得る面積が減少
し、−枚の基板より形成される検知素子の数が減少する
問題がある。

本発明は上記した問題点を解決し、基板１の両側端部に
於けるエピタキシャル結晶の成長速度と、基板の中央部
に於けるエピタキシャル結晶の成長速度が同じになるよ
うにして基板の両側端部でエピタキシャル結晶が異常成
長しないようにした液相エピタキシャル成長装置の提供
を目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する本発明の液相エピタキシャル成長装
置は、エピタキシャル成長用基板の両側端部に接触する
メルトの温度が、基板の中央部に接触するメルトの温度
より部分的に高温となるようなノルｌ−温度制御手段を
前記固定治具に設ける。

更に前記メルト温度制御手段に代えて、基板の両側端部
の温度が中央部の温度より部分的に高温となる２、を板
λ１度制御手段を前記基板ホルダに設ける。

更に前記メルト温度制御手段に代えて、前記基板とメル
１−の接触時に、前記基板の表面全域で成長に寄与する
メルト中の溶質の量を均一にする溶質ｈ」制御手段を前
記固定治具に設けて設ける。

〔作　用〕

基板の両側端部でエピタキシャル結晶が異常成長する理
由は、第１０図に示した如く基板ｌと溶融メルト４を接
触させると、？８融メル１−中の溶質は矢印Ｃに沿って
基板に拡散するようになり、基板の両側端部ＩＡでは、
矢印りに示すように基板の底面と側面より溶質が、基板
の中央部Ｉｎに比較して多Ｉ■に供給されるために起こ
ることを本発明者等は実験的に確かめている。

更に液相エピタキシャル成長に於いては、基板に溶融メ
ルトを接触させた後、メルトの温度を碑下さＵなからメ
ルト中の溶質を過飽和の状態にして基板上に溶質を析出
させるようにしており、基板の両側端部周辺は基板の中
央部に比較して石英製の固定治具の肉厚が薄いために熱
が逃げ易く、基板の両側端部の温度が基板の中央部に比
して低く、そのため基板の両側端部に対応するメルトの
過飽和度が基板の中央部に対応するメルトの過飽和度よ
り大きくなり、その部分に？８　’１２が多く析出し、
そのために基板の両側端部が中央部に１し校して異常成
長が起きることを本発明者等は実験的に確かめている。

そこで基板と溶融メルトを接触した際、基板の下部に基
板の両側端部に対応する溶融メルトの温度が、基板の中
央部に対応する溶融メルＩ・の温度より部分的に高くな
るような手段を、前記基板を支持する固定治具に設ける
ことで、基板の中央部より基板の両側端部に供給される
溶質の星が多くなるのを防止する。

また１５板ホルダの中央部を基板ホルダの両側端部より
熱の良導体で形成することで、或いは基板ホルダの両側
端部を中央部より熱の不良導体で形成することで基板の
中央部が両側端部より熱放散が良＜　’Ｉｃるようにし
て、基板の両側端部に溶質の供給計が多く成るのを防止
する。

更に基板と溶融メルトを接触した際、基板の下部に基板
の両側０１１１部に対応し°ζ壁面状の突出部を有する
メルトの溶質の移動抑制手段や、ダミー条片によるメル
トの溶質の吸収手段を固定治具に設け、これ等によって
メルト中の溶質が基板の両側端部に供給される量を抑制
して基板の両側端部にエビクー１−シャル結品の異常成
長が発生しないようにする。

〔実　施　例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例につき詳細に説明す
る。

第１図（ａ）は本発明の液相エピタキシャル成長装置の
第１実施例の側面図で、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の
１−１　’線に沿った断面図で、いずれも２Ｓ板をメル
トに接触した時の状態を示している。

第１図（ａ）才りよび第１図（ｂ）に示すように、本実
施例の装置は、基板ｌとメルト４を接触させた時、基板
１の両側端部１＾に対応した位置の固定治具６の部分に
円筒状の切り込み１１を設ける。この固定治具６は裁板
を設置した後、溶融する以前のメルトと共にアンプル７
内に設置した後、該アンプル７内を真空に排気してから
一端を封止しており、切り込み１１の内部は真空に成っ
ており熱の不良導体となる。そのためこの切り込みｌｌ
上に対向するメルト４の領域４八は熱が伝達しにくいの
で、その部分のメルトは熱が逃げにりく、従ってこのメ
ルト領域４Δに対向する基板１の両側端部ＩＡに対応す
るメルトの温度は、他のメルトの領域より高いので基板
の両側端部ＩＡに供給されるメルトの溶質の供給量が抑
えられるので、基板の両側端部の異常成長が避けられる
。

第２図（ａ）は本発明の液相エピタキシャル成長装置の
第２実施例の側面図で、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の
■−ＩＩ　′線に沿った断面図である。

図示するように本実施例では、基板ｌとメルト４を接触
させた時に、基板１の両側端部１＾に対応した位置の固
定治具〔；の部分に熱の不良導体層１２を該固定治具に
埋設する。ごの不良導体層１２は固定治具６の形成材料
の石英ガラスより比熱の大きい月料、例えば水晶、砂、
大理石等を埋設する。

このようにすると、この熱の不良導体層１２１−に対向
するメルト４の領域４Ａは熱が伝達しにくいので、その
部分のメルトは熱が逃げにくく、従ってこのメルト領域
４Ａに対向する基板ｌの両側端部ＩＡに対応するメルト
の温度は、他のメルトの領域より高いので、基板の両側
端部に供給されるメルトの溶質の供給量が抑えられるの
で、基板の両側端部の異常成長が避けられる。

第３図（ａ）は本発明の液相エピタキシャル成長装置の
第３実施例の側面図で、第３図（ｂ）は第３図（０）の
ＩＩＩ−ＩＩＩ　′線に沿った断面図である。

図示するように本実施例では、基板１とメル１−４を接
触させた時に、基板１の中央部ＩＢに対応した位置の固
定治具６の部分に熱の良導体層１３を該固定治具に埋設
する。この熱の良導体層１３は固定治具６の形成拐料の
石英ガラスより比熱の小さい材料、例えばステンレス、
或いは銅等の部材を埋設する。

このようにすると、この熱の良導体層１３上に対向する
メルト４の領域４Ｂは熱が伝達し易いので、その部分の
メルトは熱が逃げ易く、従ってこのメルト領域４１１に
対向する基板１の中央部ＩＢに対応するメルトの温度は
、他のメルトの領域より低いので、基板の両側端部１＾
に供給されるメルトの溶質の供給量は増えないので、基
板の両側端部の異常成長が避けられる。

第４図に本発明の第４実施例を示す。

本実施例では基板１を支持する基板ホルダ２の中央部を
、基板ボルダ２を形成する石英ガラスより比熱の小さい
、熱伝導率の良いステンレス等の金属より成る熱良導体
部材１４を埋設している。

このようにすると、この熱の良導体部材１４上に対向す
る基板１の基板中央部Ｉｎは熱が伝達し易いので、基板
中央部ＩＩ′ｌは基板の両側端部１八より温度が低くな
る傾向になるので、基板の両側端部に供給されるメルト
の溶質の供給■が抑制されるので、基板の両側Ｄ：ｊ部
の異常成長が避けられる。

第５図に本発明の第５実施例を示す。

本実施例では基板ｌを支持する基板ホルダ２の両側端部
に、Ｊ、ｔ：板ホルダ２を形成する石英ガラスより比熱
の大きい熱容量の大きい大理石、水晶等の熱の不良導体
部材１２Ａを埋設して形成する。このようにすると、こ
の熱の不良導体部材１２へ上に対向する基板ｌの基板の
両側端部１八は熱が伝達し難いので、基板中央部ＩＢは
基板の両側端部１八より温度が低くなる傾向になるので
、基板の両側り１１１部に供給されるメルトの溶質の供
給量が抑制されるので、基板の両側Ｏ：島部に於ける異
常成長が避けられる。

また−ｈ配子良導体部材１２への代わりに金属製のヒー
タを埋め込んで高周波加熱炉を用いてメル１−を加熱す
るようにしても良い。

第６図Ｃ４）は本発明の液相エピタキシャル成長装置の
第６実施例の側面図で、第６図（ｂ）は第６図（２１）
のＶｌ−Ｖｌ’線に沿った断面図である。

図示するように本実施例では、基板１とメルト４を接触
させた時に、基板１の両側端部ＩＡに対応した位置の固
定治具６の部分に石英ガラスよりなり、基板１の両側端
部１への方向に向かって壁面状の突出部１５を設ける。

このようにすると、この壁面状の突出部１５に対向する
基板の両側端部１八に移動するメルトの溶質の拡散量が
減少するために、基板の両側端部に供給されるメルトの
供給量が抑えられるので、基板の両側端部の異常成長が
避けられる。

この壁面状の突出部１５と基板１の両側端部１４間の距
離は、溶質が基板中央部に向かって拡散できるように１
　＋ｍｎ程度の寸法にする。

第７図（２１）は本発明の液相エピクー１−シャル成長
装置の第７実施例の側面図で、第７図（ｂ）は第７図（
ａ）のｖＩ−■′線に沿った断面図である。

図示するように本実施例では、基板ｌとメルト４を接触
させた時に、基板１の両側端部１八に対応した位置の固
定治具６の部分にメルト４と同じ組成のｌ１ｇ、□Ｃｄ
ｘ　Ｔｅよりなるダミー条片１６を設ける。

このようにすると、このダミー条片１６に対向するエピ
タキシャル成長用基板１の両側端部ＩＡに移動するメル
トの溶質が、該ダミー条片１６に吸収されるようになり
、基板１の両側端部ＩＡに向こうメルトのン容質の拡１
攻量が減少するために、エビタートシャル成長用基板１
０両側端部ＩＡに供給されるメルトの供給計が抑えられ
て、基板の両側端部の異常成長が避けられる。

また上記した実施例の他に第１実施例より第３実施例迄
に示した基板の中央部に接触するメルトの温度が基板の
側端部に接触するメルトの温度より高温になるような手
段と、第４実施例、および第５実施例に示した基板の中
央部の温度が基板の両側端部より低温になるようにした
手段と、第６おＪ、び第７実施例に示したメルトの移動
制？１１１手段−？ｉ：ｋＪｌみ合わせても良い。

〔発明の効果〕

以−ヒの説明から明らかなように本発明によれば、Ｊｌ
（板に形成されるエピタキシャル層の両側端部に異常成
長が発生しなく、表面の平１！１な高品質のエピタキシ
ャル層が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は本発明の装置の第１
実施例の側面図と断面図、 第２図（ａ）および第２図（ｂ）は本発明の装置の第２
実施例の側面図と断面図、 第３図（ａ）および第３図（ｂ）は本発明の装置の第３
実施例の側面図と断面図、 第４図は本発明の装置の第４実施例の断面図、第５図は
本発明の装置の第５実施例の断面図、第６図（ａ）およ
び第６図（ｂ）は本発明の装置の第６実施例の側面図と
断面図、 第７図（ａ）および第７図（ｂ）は本発明の装置の第７
実施例の側面図と断面図、 第８図は従来の装置の断面図、 第９図（ａ）より第９図（Ｃ）までは従来の装置の動作
の説明図、 第１Ｏ図は異常成長が発生する状態図を示す。 図において、 １はエピタキシャル成長用基板、２は基板ボルダ、３は
溝、４はエピタキシャル成長用メルト、６は固定治具、
７はアンプル、１１は切り込み、１２は熱の不良導体層
、１２Ａは熱の不良導体部材、１３は熱良導体層、１４
ば熱良導体部材、１５は突出部、ＩＣｉはダミー条片を
示す。 第 図 Ｑｌ （ｂ） 俸発Ｑ／ｌ（５才２に語例め便ｊ面圓ｔｔ面図第２図 し４ミノ≧硬トθし呵Ｃ勺１日コ！。ゴー−６夛（′た
ダ」ｔつイＰＪｄ甲５Ｃンフ、ａすｊｄ豐〕Ｃコゴ第６
図 ｉＱ） ＋ｂ＞ 子発明ハ公ｉ−オ７丸瞼例褐償ｉ面ｍｔ計命ｍ第７図 亭杯ＳＡｎ名’ｔ＝ｎ　２４文語ｇシ計面Ｗ第４図 滞発ｇ８−名シｊ５大施旬絹析面２ ７７ン７−ル 従課−菰１１防艷波明図 第９図 叉＄ｌＳ、唱Ｖ−嫡夕生ｔシイ丈゛貞！図第１０図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）アンプル（７）内に封入された固定治具（６）で
   エピタキシャル成長用基板（１）を保持した基板ホルダ
   （２）を支持し、該基板の下部に収容されて溶融したエ
   ピタキシャル成長用メルト（４）にアンプルを回転させ
   て基板を接触させ、前記メルトの温度を降下させながら
   基板上にエピタキシャル結晶を成長させる装置に於いて
   、 前記基板（１）の両側端部に接触するメルト（４）の温
   度が、基板の中央部に接触するメルトの温度より部分的
   に高温となるようなメルト温度制御手段（１１、１２、
   １３）を前記固定治具（６）に設けたことを特徴とする
   液相エピタキシャル成長装置。
2. （２）前記メルト温度制御手段（１１、１２、１３）に
   代えて、前記基板（１）の両側端部の温度が中央部の温
   度より部分的に高温となる基板温度制御手段（１２Ａ、
   １４）を前記基板ホルダ（２）に設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の液相エピタキシャル成長装置。
3. （３）前記メルト温度制御手段（１１、１２、１３）に
   代えて、前記基板（１）とメルト（４）の接触時に、前
   記基板の表面全域で成長に寄与するメルト中の溶質の量
   を均一にする溶質制御手段（１５、１６）を前記固定治
   具（６）に設けたことを特徴とする請求項１記載の液相
   エピタキシャル成長装置。
4. （４）前記溶質量制御手段が、前記固定治具（６）の基
   板と対向する両側端部に設けたメルトの溶質の移動抑制
   用の突出部（１５）であることを特徴とする請求項３記
   載の液相エピタキシャル成長装置。
5. （５）前記溶質量制御手段が、基板の下部に位置する前
   記固定治具（６）の基板と対向する両側端部に設けたメ
   ルトの溶質を集めるダミー条片（１６）であることを特
   徴とする請求項３記載の液相エピタキシャル成長装置。