JPH02221197A - 気相成長方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、気相成長方法および装置に関するものである
。詳しく述べると本発明は、有機金属気相成長法によっ
て、水銀を含む化合物の単結晶薄膜を形成する方法およ
び装置に関するものである。

（従来の技術） 何機金属熱分解気相成長法（Ｍｅｔａｌ　　Ｏｒｇａｎ
ｉｃＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ　：以下、ＭＯＣＶＤ法と称する。）は、量産性
と結晶成長層の膜厚、組成比制御性を兼ね備えているこ
とから、近年高性能半導体素子を作製するための重要な
技術となっている。

ＭＯＣＶＤ法によるテルル化水銀カドミウム（Ｃｄｘ　
Ｈｇ１−、Ｔｅ　：以下、ＣＭＴと称する。）薄膜成長
に関し、例えばジャーナル　オブ　クリスタル　グロウ
ス、第５５巻（１９８１年）、第１０７頁〜第１１５頁
（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＣｒｙｓｔａｉＧｒｏｗｔｈ
、　ｖｏｌ、５５　（１９８１）、　ｐ１０７−１１５
）に開示されている。この技術においては、第５図に示
すように、薄膜成長は石英製の水平反応管６０内で常圧
にて行なわれる。原料としては、ジメチルカドミウム（
Ｍｅ２Ｃｄ）、ジエチルテルル（Ｅｔ２Ｔｅ）および金
属水銀（Ｈｇ）が用いられている。

有機金属（ＭＯ）であるＭｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅは
、水素ガスをキャリアガスとして、反応管６０の一方の
側端部に設けられた原料ガス導入口６１より反応管６０
内に導入される。また、Ｈｇは、反応管６０の底部壁面
上に載置された水銀溜６２より供給される。反応管６０
のさらに他方の側端部寄りには、底部壁面上に流線形状
を有するカーボンサセプタ６３が配置してあり、このカ
ーボンサセプタ６３上にはＣｄＴｅ基板６４が載置しで
ある。反応管６０内に導入されたＭＯガスは高周波コイ
ル６５によって加熱されたカーボンサセプタ６４近傍で
熱分解し、一方、水銀溜６２よりはＨｇ蒸気が供給され
るため、サセプタ６３上に置かれたＣｄＴｅ基板６４面
上にＣＭＴ結晶が成長する。典型的な基板温度は４２０
℃付近である。薄膜の組成比（ｘ）は水銀溜６２の温度
により制御され、その温度範囲は２４０℃から３２０℃
である。また、このように水銀溜６２を加熱することに
より水銀蒸気を発生させるため、反応管６０の管壁の温
度が低いと、水銀蒸気が該管壁に凝結してしまう。この
ようなことのないように反応管６０の管壁は外部より抵
抗ヒータ６６で加熱される。

しかしながら、成長薄膜の水銀溜６２の温度による組成
比（ｘ）の制御は、水銀溜６２が、反応管６０の管壁と
合せて抵抗ヒータ６６によって加熱される（ないしは水
銀溜６２のみを加熱するために別途設けられた加熱装置
によって加熱される）ことにより温度制御されるもので
あるために、厳密なものとはならないものであった。ま
た、例えば組成比の異なるＣＭＴ薄膜を連続的に成長さ
せるために反応管６０内における水銀蒸気圧を変化させ
ようとする場合においても、水銀溜６２の温度を急峻に
変化させることができないために、反応系の迅速な切換
えが困難であった。

さらに、基板上で成長する薄膜面内の組成比の均一性な
ものとする場合、基板近傍でのＨｇ蒸気圧を所定の値に
保つことが必要である。このため、上記のごとき装置構
成においては、水銀溜６２の温度とともに基板６４近傍
における反応管６０の管壁の温度制御は極めて重要なも
のとなる。しかしながら、基板６４近傍においては、管
壁加熱用の抵抗ヒータ６６と基板加熱用の高周波コイル
６５とが干渉してしまうために、その温度制御がむずか
しいものであった。

さらに、このように反応管６０内における水銀蒸気圧を
水銀溜６２の温度によって制御する場合、原料ガズが基
板６４に到達する前にかかる高温部（水銀溜６１、反応
管６０の管壁）が存在することにより、熱分解温度が２
００℃以上と比較的低いＭｅ２Ｃｄが途中で熱分解し、
Ｈｇ蒸気と気相中で反応を起こしたり、管壁に付着した
りして歩留りが悪くなるという問題も生じていた。

ところで、本発明者らは先に、ＣＭＴ薄膜成長温度を低
温とし、高品質で組成比、膜厚が均一なＣＭＴ薄膜を得
るために、エキシマ−レーザーの照射によって原料ガス
を基板近傍で分解させる光励起気相成長法を提唱した（
特願昭６３−３０１２０号）。この方法によれば、Ｍｅ
２Ｃｄなどの原料ガスの歩留りの問題等は改善され、合
せて反応管内における水銀蒸気圧の制御も比較的容易と
なるものの、後者の面においては未だ改善の余地の残る
ものであった。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明は、改良された気相成長方法および装置
を提供することを目的とするものである。

本発明はまた、反応管内におけるＨｇ蒸気圧の増減が迅
速かつ正確に行なえる気相成長方法および装置を提供す
ることを目的とするものである。本発明はさらに、水銀
を含む混晶系単結晶薄膜を高い組成比制御性をもって形
成する気相成長方法および装置を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 上記諸目的は、反応管内に１ないしそれ以上の有機金属
をキャリアガスに伴送させて所定量づつ連続的に供給し
、また反応管内に設置された水銀溜から反応管内に水銀
蒸気を供給し、反応管内に設置され所定温度に加熱され
た基板近傍において前記有機金属を熱分解して、前記基
板上に水銀を含む化合物の単結晶薄膜成長させる方法に
おいて、前記水銀溜内に貯溜された液体水銀に、一定の
照射時間で可視ないし赤外領域に波長を有する光を照射
することにより水銀蒸気を発生させることを特徴とする
気相成長方法により達成される。

上記諸目的はまた、反応管内に１ないしそれ以上の有機
金属をキャリアガスに伴送させて所定量づつ連続的に供
給し、また反応管内に設置された水銀溜から反応管内に
水銀蒸気を供給し、反応管内に設置された基板ないしそ
の近傍に紫外領域に波長を有する光を照射して前記有機
金属を光分解して、前記基板」二に水銀を含む化合物の
単結晶薄膜成長させる方法において、前記水銀溜内に貯
溜された液体水銀に一定の照射時間で可視ないし赤外領
域に波長を有する光を照射することにより水銀蒸気を発
生させることを特徴とする気相成長方法により達成され
る。

上記諸目的はさらに、反応管内に水銀溜と基板設置用サ
セプタが設置され、かつこの反応管に該反応管内へ有機
金属を導入するための原料ガス導入系と該反応管内の排
気を行なう排気系が接続されており、前記サセプタ上に
保持される基板の温度を所定温度に制御する加熱装置を
有する気相成長装置において、前記反応管の管壁には光
導入部が設けられ、またこの光導入部を通して前記水銀
溜内に一定の照射時間で可視ないし赤外領域に波長を有
する光を照射する光学系を有することを特徴とする気相
成長装置によっても達成される。

」二記諸目的はまた、反応管内に水銀溜と基板設置用サ
セプタが設置され、かっこの反応管に該反応管内へ有機
金属を導入するための原料ガス導入系と該反応管内の排
気を行なう排気系が接続されており、さらにこの反応管
の管壁に先導入部を設け、この光導入部を通じて前記基
板設置用サセプタ１−に保持される基板ないしその近傍
に紫外領域に波長を何する光を照射する光学系を設けた
気相成長装置において、前記反応管の管壁にはさらに別
の光導入部が設けられており、またこの別の先導入部を
通じて前記水銀溜内に一定の照射時間で可視ないし赤外
領域に波長を有する光を照射する光学系とを有すること
を特徴とする気相成長装置によっても達成される。

（作用） しかして本発明の気相成長方法においては、反応管内に
配置される水銀溜からの水銀蒸気の発生を、水銀溜内に
貯溜された液体水銀に、一定の照射時間で連続あるいは
断続しかつ可視ないし赤外領域に波長を有する光を照射
することにより行なうものである。このように水銀の蒸
発を光の作用により行なわせた場合、一定の照射時間に
おける水銀蒸気発生量は該水銀温度に関係なく定まった
ものとなる。従って、照射される光を一定照射時間で断
続するものとすれば、単位時間当りの照射回数を変動さ
せることにより、単位時間当りの水銀蒸気発生量を正確
に制御できる。このため、反応管内の水銀蒸気圧を所望
の値において一定に保つことが容易に行なえ、基板上に
成長させた混晶系単結晶薄膜における組成比の均一性を
高めることができる。また水銀蒸気圧を所望の値まで変
動させることも迅速かつ容易に行なえるため、組成比の
異なる混晶系単結晶薄膜を連続的に成長させた場合にお
いては、各層間の界面における組成比の変化を急峻なも
のとすることができる。

さらに水銀蒸気の発生を光の照射によって行なうため、
水銀溜および反応管の管壁を高温に保つ必要がなく、常
温ないしそれ以下の温度にしておいてよく、反応管内に
おいて原料ガスが基板に到達する前に高温にさらされる
ことはない。これゆえ、例えば、Ｍｅ２Ｃｄのような比
較的分解温度の低い原料ガスが、反応管途中で分解した
り管壁に付着したりして、該成分の歩留りが低下すると
いうこともなくなる。

以下、本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。

第１図は本発明の気相成長装置の一実施態様であるＣＭ
Ｔ系結晶気相成長装置の構成を示す模式この気相成長装
置において、原料となるＭｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅは
それぞれステンレス製のバブラー１，２内にあり、それ
ぞれ恒温槽３，４に納められている。なお、Ｍｅ２Ｃｄ
に代えて、ジエチルカドミウム、ジプロピルカドミウム
、ジブチルカドミウム、ジイソブチルカドミウム、ジイ
ソアミルカドミウムなどの他のアルキル化カドミウム等
を、またＥｔ２Ｔｅに代えて、ジメチルテルル、ジイソ
プロピルテルル、ジターシャリブチルテルルなどの他の
アルキル化テルル、ジアリルテルル、ジメチルアリルテ
ルルなどのアルケニル化テルル、あるいは２，５−ジハ
イドロテルロフエン等をそれぞれ原料として用いること
も可能である。バブラー１，２内は適当な蒸気圧で飽和
状態にあり、その蒸気圧は恒温槽３，４の温度で決定す
る。第２図にＭｅ２ＣｄとＥｔ２Ｔｅの蒸気圧曲線を示
す。これにより例えば恒温槽３，４の温度をそれぞれ３
０℃、４０℃に設定すれば、蒸気圧はＭｅ２Ｃｄが２８
ｍｍＨｇＳＥｔ２　Ｔｅが１３ｍｍＨｇとなる。なお、
Ｍｅ２Ｃｄの恒温槽３の温度としては、０〜６０℃、よ
り好ましくは２５〜３５℃程度が、またＥｔ２Ｔｅの恒
温槽４の温度としては、０〜６０℃、より好ましくは２
５〜４０℃程度が適当である。

水・ト反応管８内に導入される原料ガス伍はバブラー１
，２へ送り込まれるＨ２ガス流量、すなわち、マスフロ
ーコントローラ（ＭＦＣ）５．６とこれらのＭＯガスを
希釈するＨ２ガス流量、ＭＦＣ７で決定する。例えばＭ
ＦＣ７を５１／分、恒温槽３．４の温度がそれぞれ３０
℃、４０℃、またＭＦＣ５，６をそれぞれ１０ｒｎｌ／
分、１００ｍ１／分と設定すると、水平反応管８内のＭ
　ｅ　２Ｃｄ、Ｅｔ２Ｔｅの濃度は、それぞれ４Ｘ１０
−８ｎｏ　１／ｉＪ　、　７Ｘ　１０−６ｎｏ　１／Ω
となる。なお、Ｍｅ２ｃｄバブラー１に送り込むＨ２ガ
ス流量としては１〜５００ｍ１／分、より好ましくは１
０〜１００ｍ１／分程度が、Ｅｔ２Ｔｅバブラー２に送
り込むＨ２ガス流量としては１〜５００ｍ１Ｚ分、より
好ましくは１０〜１００ｍ１／分程度が、また希釈Ｈ２
ガス流量としては０．１〜２０Ω／分、より好ましくは
０．５〜５１／分程度がそれぞれ適当である。上記した
恒温槽３，４の温度およびこれらのＨ２ガス流量が、示
された最適条件範囲より低いものであると、成長は可能
であるが成膜速度が遅く実用的ではなく、一方、最適条
件範囲より高いものであると原料歩留りが悪くなる上に
未反応の原料ガスが後述する排ガス処理系に多量に流れ
るためにメインテナンス上で問題となる。

これらの原料ガスが送り込まれる水平反応管８内には、
上端の開口された容器状の水銀溜９が設置されているが
、しかして、この水銀溜９の直上に位置する反応管８の
管壁には光導入のための窓１０が形成されている。この
窓１０は、例えば溶融石英ガラスなどのような適当な窓
材によって構成されている。この窓１０からは、パルス
光源１１より放たれた可視ないし赤外領域に波長を有す
る光ビームが光学系、例えばミラー１２で屈折され、レ
ンズ１３、例えば焦点距離１００ｍｍのレンズで集光さ
れて反応管８内の水銀溜９内に照射される。なお、この
実施態様においては、光ビー・ムが水銀溜８内部に対し
垂直な方向から照射される構成をとるが、水銀溜８内部
に対し斜め方向から入射するように照射される構成とし
てもよい。

水銀溜９に照射される可視ないし赤外領域に波長を有す
る光としては、水銀液面を加熱し水銀蒸気を発生させる
ことのできるものであれば、特に限定されるものではな
いが、例えば、断続光源として、１ｍＪ〜１０Ｊ１より
好ましくは１ｍＪ〜０、ＩＪ程度のパルスエネルギーを
有するものが望ましく、具体的にはＹＡＧレーザ−、ル
ビーレーザー、Ａｒレーザー、ｃｏ２　レーザー、また
高出力半導体レーザーなどが好ましいものとして例示さ
れる。また、これらの光は、一定の照射時間を有するも
のとされなければならないが、本実施態様におけるごと
く光源として瞬時励起あるいはＱスイッチングなどによ
りパルス光を発するものを用いる装置構成以外に、連続
光光源を用い、この光源から発せられた光を、一定時間
連続させるあるいは何らかの方法でチョッピングするこ
とにより一定の照射時間で断続させるような装置構成を
取ることも可能である。なお、１回の照射時間（パルス
幅）としては、ｌｎｓ〜ＩＳ％より好ましくはＩｏｎｓ
−０，ｉｓ程度のものが望ましい。

本発明において、反応管８内における水銀の蒸気圧は、
水銀溜９に照射される一定照射時間で断続する光の単位
時間当りの照射回数、すなわちパルス光における繰返し
周波数によって制御され、これによって得られるＣＭＴ
結晶の組成比（Ｘ）を所望のものとすることができる。

なお本発明において水銀を加熱する光として、可視ない
し赤外領域に波長を有する光を用いるのは、反応管８内
に導入されるＭｅ２　Ｃｄ、　Ｅ　ｔ２Ｔｅなどのよう
な原料ガスが紫外領域に吸収波長を有しているために、
このような紫外領域の光を照射してしまうと水銀溜近傍
において原料ガスが分解されてしまうためである。

また、この実施態様においては、水銀溜９の外周面は水
銀溜冷却用パイプ１４で覆われており、気相成長反応時
において反応管８内における温度上昇に起因して不必要
な水銀蒸気が発生することを防止している。

この水平反応管８内において、前記水銀溜９の設けられ
た部位より後方に位置する反応管８下部内壁には、流線
形状をなした基板設置用カーボンサセプタ１５が配置さ
れており、この上には基板１６が載置されている。基板
１６は、カーボンサセプタ１５下部に取り付けられた抵
抗加熱ヒータ］７で昇温され、基板１６の温度は、カー
ボンサセプタ１５内に埋め込んだ熱電対１８でモニター
し、基板温度が５０〜６００℃の範囲の所定の設定温度
値で一定となるように制御される。なお基板１６として
は、結晶方位（１１１）のＣｄＴｅ基板を好適なものの
１つとして挙げることができるが、他の面方位、例えば
（１００）面、さらに例えばＧａＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＳｂ
、Ａ１２０３などのその他の基板材料も用いられ得る。

さらに水平反応管８の内部において、１Ｏ−３ｔｏｒｒ
〜１０００ｔｏｒｒ、より好ましくは５ｔｏｒｒ〜７６
０ｔｏｒｒの範囲内の所定の圧力で結晶成長が行なえる
ように、水平反応管８には、例えばロータリーポンプと
この排気量を調整する自動コンダクタンスバルブよりな
る排気制御装置１９が接続されている。さらに、水平反
応管８には、水平反応管８内を高真空排気するための例
えばターボ式ポンプよりなる高真空排気装置２０と、反
応後の排ガスを処理するための排ガス装置２１とが接続
されている。

第３図は本発明の気相成長装置の別の実施態様であるＣ
ＭＴ系結晶先励起気相成長装置の構成を示す模式図であ
る。

この光励起気相成長装置において、原料ガスの供給系は
、第１図に示した実施態様におけるものと同様であり、
Ｍｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅはそれぞれバブラー３１．
３２内にあり、それぞれ恒温槽３３．３４に納められて
いる。また水平反応管３８内に導入される原料ガス量は
バブラー３１゜３２へ送り込まれるＨ２ガス流量を制御
するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３５．３６とこ
れらのＭＯガスを希釈するＨ２ガス流量を制御するＭＦ
Ｃ３７で決定する。

これらの原料ガスが送り込まれる水平反応管３８内には
、第１図に示した実施態様と同様に上端の開口された容
器状の水銀溜３９が設置されている。この実施態様にお
いて、水銀溜３９の斜め」三方に位置する反応管３８の
管壁には、第１の先導入用窓４０が形成されており、こ
の第１の光導入用窓４０からは、第１先源４１より放た
れた可視ないし赤外領域に波長を有する水銀加熱用の光
ビームが、例えばミラー４２およびレンズ４３からなる
第１の光学系によって屈折、集光されて反応管３８内の
水銀溜３９内に照射される。なお、この実施態様におけ
る第１の光導入用窓４０、第１光源４１、ミラー４２お
よびレンズ４３の具体的構成は、第１図に示した実施態
様における窓１０、光源１１、ミラー１２およびレンズ
１３とそれぞれほぼ同様のものである。また、この実施
態様においても、水銀溜３９の外周面は水銀溜冷却用パ
イプ４４で覆われている。

この第３図に示す実施態様において、基板設置用カーボ
ンサセプタ４５は、水平反応管３８内における前記水銀
溜３９の設けられた部位のほぼ直上に位置する反応管３
８上部内壁に下方を向けて取り付けられている。このカ
ーボンサセプタ４５は、中央部の円盤状の基板保持部４
５ａとこの基板保持部４５ａを取り囲みカーボンサセプ
タ４５全体を流線形状のものとする枠部４５ｂとからな
り、この基板保持部４５ａの外周面と枠部４５ｂの内面
との回転自在な当接部は、気密性が保たれていることが
望ましい。そして、この基板保持部４５ａは、回転軸５
２によって水平反応管３８外部に配置された回転モータ
５３に接続されている。

なお、この回転軸５２が水平反応管３８の管壁を貫通す
る部位において、メカニカルシール等の気密手段が施さ
れている。

従って、この基板保持部４５ａ上に保持される基板４６
は、回転モータ５３の駆動によって、例えば１００回／
分以下、望ましくは１〜６０回／分で面方向に回転させ
られる。

なお、このように基板４６を下方を向けて配置するのは
、水銀溜９から発生する水銀蒸気の基板４６表面への流
れを自然なものとし、より良好な結晶成長を行なわせる
ためであり、また基板４６を面方向に回転させるのは、
基板近傍におけるＭＯガスの濃度分布に位置的な不均一
が生じても、基板表面の各座標点を回転により変位させ
、面内における組成比のバラツキを低減させるためであ
る。

また、基板４６は、カーボンサセプタ４５の基板保持部
４５ａの下部に取り付けられた抵抗加熱ヒータ４７で必
要に応じて昇温され、基板４６の温度は、カーボンサセ
プタ４５の基板保持部４５ａ内に埋め込んだ熱電対４８
でモニターし、基板温度が５０〜６００℃の範囲の所定
の設定温度値で一定となるように制御される。

この実施態様の光励起気相反応装置においては、反応管
３８は、サセプタ４５側方に位置する管壁に第２の光導
入用窓５４を有する。この第２の光導入用窓５４は、第
１の先導入用窓４０と同様に、例えば溶融石英ガラスな
どのような適当な窓材によって構成されており、かつ窓
内側に反応ガスが付着しないよう第２の光導入用窓５４
に向かってＭＦＣ５５で流量決定されたＨ２ガスをブロ
ーできる構造となっている。この第２の導入用窓５４か
らは、第２光源５６より放たれた紫外域に波長を何する
光ビームが第２光学系、例えばミラー５７で屈折され、
レンズ５８、例えば焦点距離２００ｍｍのシリンドリカ
ルレンズで集光されて反応管３８内に導入される。なお
、この実施態様においては、基板４６に対し平行な方向
から基板４６の直下を通過するように照射される構成を
とるが、光ビームが基板４６に対し垂直な方向から照射
される構成としても、あるいは基板４６に対し斜め方向
から入射するように照射される構成としてもよい。

ＭＯガスは紫外域（１９０ｎｍ　〜４００ｎｍ）に特異
な吸収スペクトルを持ち、１９０ｎｍ〜４００ｎｍに波
長を有する光ビームの照射によって光分解するが、ＭＯ
ガスの光分解の容易さは、入射ビーム波長における吸収
断面積が目安となり、用いられるＭＯガスが高い吸収ピ
ークを示す波長の光を照射することにより効率のよい光
分解が可能となり、気相成長の低温化が図られる。従っ
て、ガスを分解するために用いられる紫外領域に波長を
ｈ゛する光ビームとしては、分解しようとする原料ガス
の組合せに応じて最適なものが選択されるが、Ｍｅ２Ｃ
ｄおよびＥｔ２Ｔｅの組合せにおいては、ＫｒＦエキシ
マ−レーザー（２４８ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマ−
レーザー（１９３ｎｍ）が最適である。なお、エキシマ
−レーザは高出力であり、かつレーザ媒質用ガスを交換
することにより１９０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲において
いくつかの所定の発振波長を出すことができるために、
原料ガス分解用の光ビームとして好ましいものとして挙
げることができる。

またこの第３図に示す実施態様の気相反応装置において
も、第１図に示す実施態様と同様に、水平反応管３８に
は、排気系として排気制御装置４つ、高真空排気装置５
０および排ガス装置５１とが接続されている。なお、こ
のような構成の装置を用いて光励起によりＣＭＴ薄膜の
気相成長を行なう場合、水平反応管８内の圧力は、ｌＱ
’ｔ。

ｒｒ〜１０００ｔｏｒｒ程度であり得るが、より好まし
くは１００ｔｏｒｒ以下の減圧状態において行なうこと
が、成長する薄膜の表面状態を改善する上で有利である
。

以上は、ＣＭＴ　（Ｃｄ　−Ｈｇ　１−Ｔ　ｅ　）の気
相成長を例にとり、本発明の気相成長方法および装置を
説明したが、本発明は、他の混晶系結晶、例えば、Ｚ　
ｎ、　Ｈｇ　ｌ−Ｘ　Ｔ　ｅｓ　Ｍｎｘ　Ｈｇｌ−１Ｔ
　ｅｓＭｇ、Ｈｇ１−、ＴｅＳ　ＣｃＬ　　Ｚｎ、Ｈｇ
ｔ−ｘ−ｙ　　Ｔｅなどのような水銀を含む混晶系結晶
の薄膜成長、あるいは、ＣｄＴｅ／ＨｇＴｅ、ＺｎＴｅ
／ＨｇＴｅのごとく、同様に水銀を含む化合物結晶と水
銀を含まない化合物結晶とを交互に積層成長させる場合
などにおいても同様に適用でき、高い組成比制御性をも
って薄膜結晶を得ることができ、かつ反応系の切換えも
迅速かつ確実に行なうことができる。

（実施例） 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

実施例 第３図に示すような装置を用い、ＣＭＴ結晶成長実験を
行なった。

すなわち、Ｈ２ガスをギヤリアーガスとして、水；［反
応管３８内に、Ｍｅ２ＣｄおよびＥｔ２”ｒｅをそれぞ
れＩ　Ｘ　１０’ｍｏ　１／Ｎ　、Ｉ　Ｘ　１０−５ｍ
ｏ　１／ρの流量で送り込んだ。一方、反応管３８内に
設置された水銀溜３９に第１の光導入用窓４０より、０
．１Ｊ／パルスの出力を何するＱスイッチＹＡＧレーザ
を照射して反応管内に水銀蒸気を発生させた。なお、各
実験におけるＹＡＧレーザのパルス繰返し周波数は、そ
れぞれＱＨｚ。

５Ｈｚ、１０Ｈｚ、１５Ｈｚ、２０Ｈｚと変動させた。

また、水銀溜３つの温度は水銀溜冷却パイプ４４に冷水
を流して１０℃に維持した。

そして、反応管３８の一ヒ部内壁に下方を向けて設置さ
れたカーボンサセプタ４５にＣｄＴｅ基板（結晶方位１
１１面）４６を保持し、該基板４６を５回／分の速度で
回転させた。サセプタ温度を１５０℃に設定し、反応管
内の圧力を１００ｔ。

ｒ「とし、第２の光導入用窓５４より基板直下にＫｒＦ
エキシマ−レーザ（１パルス　１５ｍＪ繰返し周波数２
５０Ｈｚ）を照射し、ＣｄＴｅ基板面上に薄膜成長を行
なった。

各実験において得られたＣＭＴ結晶薄膜の組成比をフー
リエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ分光光度計）を用い
てそれぞれ評価し、ＹＡＧレーザーのパルス繰返し周波
数と組成比（ｘ）との関係を調べた。

この結果、第４図に示すように、ＹＡＧレーザーのパル
ス繰返し周波数によって、ＣＭＴの組成比（ｘ）が正確
に制御できることが明らかとなった。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば反応管内における水
銀の蒸気圧を正確に制御でき、混晶系単結晶薄膜におけ
る組成比を所望のものとし、かつその均一性を高めるこ
とができる。また水銀蒸気圧を所望の値まで変動させる
ことも迅速かつ容易に行なえるため、組成比の異なる混
晶系単結晶薄膜を連続的に成長させた場合においては、
各層間の界面における組成比の変化を急峻なものとする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の気相成長装置の一実施態様の構成を
示す模式図、第２図はＭｅ２Ｃｄ、Ｅｔ２Ｔｅの蒸気圧
曲線を示すグラフ、第３図は本発明の気相成長装置の別
の実施態様の構成を示す模式図、第４図は本発明の実施
例において得られたＣＭＴ結晶の組成比とＹＡＧレーザ
ーの繰返し周波数の関係を示すグラフであり、また第５
図は従来の気相成長装置の一例の構成を示す模式図であ
る。 １．２・・・バブラー　　３．４・・・恒温槽、５．６
・・・原料供給量調整用マスフローコントローラ、 ７・・・希釈流量調整用マスフローコントローラ、８・
・・水平反応管、９・・・水銀溜、１０・・・光導入用
窓、１１・・・パルス光源、１２・・・ミラー　１３・
・・レンズ、１４・・・水銀溜冷却用パイプ、 １５・・・基板装着用カーボンサセプタ、１６・・・基
板、１７・・・基板加熱用ヒータ、 １８・・・基板温度モニタ用熱電対、 １９・・・排気装置、２０・・・高真空排気装置、２１
・・・排ガス処理装置、 ３１．３２・・・バブラー　３３．３４・・・恒温槽、
３５．３６・・・原料供給量調整用マスフローコントロ
ーラ ３７・・・希釈流量調整用マスフローコントローラ、３
８・・・水平反応管、３９・・・水銀溜、４０・・・第
１の光導入用窓、４１・・・第１光源、４２・・・ミラ
ー、４３・・・レンズ、４４・・・水銀溜冷却用パイプ
、 ４５・・・基板装着用カーボンサセプタ、４５ａ・・・
サセプタ基板保持部、 ４５ｂ・・・サセプタ枠部、４６・・・基板、４７・・
・基板加熱用ヒータ、 ４８・・・基板温度モニタ用熱電対、 ４つ・・・排気装置、５０・・・高真空排気装置、５１
・・・排ガス処理装置、５２・・・回転軸、５３・・・
回転モータ、５４・・・第２の先導入用窓、５５・・・
第２の光導入用窓ブローガス流量調整用マスフローコン
トローラ、 ５６・・・第２光源、５７・・・ミラー　５８・・・レ
ンズ、６０・・・水平反応管、　６１・・・ガス導入口
、６２・・・水銀溜、　６３・・・サセプタ、　６４・
・・基板、６５・・・高周波コイル、６６・・・抵抗加
熱ヒータ。 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応管内に１ないしそれ以上の有機金属をキャリ
   アガスに伴送させて所定量づつ連続的に供給し、また反
   応管内に設置された水銀溜から反応管内に水銀蒸気を供
   給し、反応管内に設置され所定温度に加熱された基板近
   傍において前記有機金属を熱分解して、前記基板上に水
   銀を含む化合物の単結晶薄膜成長させる方法において、
   前記水銀溜内に貯溜された液体水銀に、一定の照射時間
   で可視ないし赤外領域に波長を有する光を照射すること
   により水銀蒸気を発生させることを特徴とする気相成長
   方法。
2. （２）反応管内に１ないしそれ以上の有機金属をキャリ
   アガスに伴送させて所定量づつ連続的に供給し、また反
   応管内に設置された水銀溜から反応管内に水銀蒸気を供
   給し、反応管内に設置された基板ないしその近傍に紫外
   領域に波長を有する光を照射して前記有機金属を光分解
   して、前記基板上に水銀を含む化合物の単結晶薄膜成長
   させる方法において、前記水銀溜内に貯溜された液体水
   銀に一定の照射時間で可視ないし赤外領域に波長を有す
   る光を照射することにより水銀蒸気を発生させることを
   特徴とする気相成長方法。
3. （３）反応管内に水銀溜と基板設置用サセプタが設置さ
   れ、かつこの反応管に該反応管内へ有機金属を導入する
   ための原料ガス導入系と該反応管内の排気を行なう排気
   系が接続されており、前記サセプタ上に保持される基板
   の温度を所定温度に制御する加熱装置を有する気相成長
   装置において、前記反応管の管壁には光導入部が設けら
   れており、またこの光導入部を通して前記水銀溜内に一
   定の照射時間で可視ないし赤外領域に波長を有する光を
   照射する光学系を有することを特徴とする気相成長装置
   。
4. （４）反応管内に水銀溜と基板設置用サセプタが設置さ
   れ、かつこの反応管に該反応管内へ有機金属を導入する
   ための原料ガス導入系と該反応管内の排気を行なう排気
   系が接続されており、さらにこの反応管の管壁に光導入
   部を設け、この光導入部を通じて前記基板設置用サセプ
   タ上に保持される基板ないしその近傍に紫外領域に波長
   を有する光を照射する光学系を設けた気相成長装置にお
   いて、前記反応管の管壁にはさらに別の光導入部が設け
   られており、またこの別の光導入部を通じて前記水銀溜
   内に一定の照射時間で可視ないし赤外領域に波長を有す
   る光を照射する光学系とを有することを特徴とする気相
   成長装置。