JPH0322913Y2 - - Google Patents
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- JPH0322913Y2 JPH0322913Y2 JP1983135015U JP13501583U JPH0322913Y2 JP H0322913 Y2 JPH0322913 Y2 JP H0322913Y2 JP 1983135015 U JP1983135015 U JP 1983135015U JP 13501583 U JP13501583 U JP 13501583U JP H0322913 Y2 JPH0322913 Y2 JP H0322913Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- growth solution
- mercury
- liquid phase
- substrate
- epitaxial growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
(a) 考案の技術分野
本考案は液相エピタキシヤル成長装置、特に易
蒸発性の水銀を含む化合物半導体のエピタキシヤ
ル成長装置の改良に関する。
蒸発性の水銀を含む化合物半導体のエピタキシヤ
ル成長装置の改良に関する。
(b) 技術の背景
赤外線領域の光半導体装置に適する材料として
テルル化水銀カドミウム（Hgl−xCdxTe）が知
られている。この３元化合物において水銀および
カドミウムはテルルと化合してあたかも１元素の
ように作用して擬似２元素特性を示す。すなわち
大きいエネルギギヤツプ幅（Eg≒1.6eV）を有す
る半導体であるCdTeと、負のエネルギギヤツプ
幅（Eg≒−0.3eV）を有する半金属であるHgTe
とからなるHgl−xCdxTeはCdTeのモル分率ｘ
にほぼ比例するエネルギギヤツプ幅を有する。こ
の特性によつて、前記モル分率ｘを選択して波長
約１乃至30〔μｍ〕の範囲において任意の波長帯
域の赤外線を対象とする光半導体材料とすること
ができる。
テルル化水銀カドミウム（Hgl−xCdxTe）が知
られている。この３元化合物において水銀および
カドミウムはテルルと化合してあたかも１元素の
ように作用して擬似２元素特性を示す。すなわち
大きいエネルギギヤツプ幅（Eg≒1.6eV）を有す
る半導体であるCdTeと、負のエネルギギヤツプ
幅（Eg≒−0.3eV）を有する半金属であるHgTe
とからなるHgl−xCdxTeはCdTeのモル分率ｘ
にほぼ比例するエネルギギヤツプ幅を有する。こ
の特性によつて、前記モル分率ｘを選択して波長
約１乃至30〔μｍ〕の範囲において任意の波長帯
域の赤外線を対象とする光半導体材料とすること
ができる。
(c) 従来技術と問題点
テルル化水銀カドミウム（Hgl−xCdxTe）の
単結晶層をテルル化カドミウム（CdTe）単結晶
基板上に形成するエピタキシヤル成長に際して
は、成長溶液に含む水銀（Hg）が易蒸発成分で
あるために従来例えば第１図に示す如き密閉構造
の液相エピタキシヤル成長装置が用いられてい
る。
単結晶層をテルル化カドミウム（CdTe）単結晶
基板上に形成するエピタキシヤル成長に際して
は、成長溶液に含む水銀（Hg）が易蒸発成分で
あるために従来例えば第１図に示す如き密閉構造
の液相エピタキシヤル成長装置が用いられてい
る。
第１図は液相エピタキシヤル成長装置の要部概
略図で、両端が密閉された石英製の内管１と外管
２よりなり、前記内管１は有底状となつており、
この底部に基板上にエピタキシヤル成長をさせる
べきHgl−xCdxTeの成長溶液３を収容してい
る。外管２の底部はステンレスよりなる底蓋４で
密閉されており、内管１はカーボンよりなる支持
台５により外管２内で内管底部を載置支持してい
る。内管１、外管２の上部はステンレス製の上蓋
６で密閉されており、該上蓋を貫通してガス導入
管７および基板ホルダーの軸８が管内に挿入され
ている。このガス導入管７にはガス導入用バルブ
９および内管内を真空に排気する排気バルブ１０
が付設されており、前記内管内を排気バルブ１０
で真空に排気したのちアルゴン（Ar）等の不活
性ガスをガス導入用バルブ９を用いて導入し、
Hgl−xCdxTeの成長溶液３の酸化を防止するよ
うになつている。また基板ホルダーの軸８の下端
には、種結晶となるCdTeの基板１１が保持され
ており、また前記軸８の上部は上蓋６を貫通して
外部に突出し、かつ上蓋に貫通している部分は気
密シールとなつていて、また矢印Ａのように軸８
の上下動ができるようになつている。１２は成長
溶液３およびその直上部の空間を液相エピタキシ
ヤル成長に適する温度に保つための加熱炉であ
る。このような液相エピタキシヤル成長装置を用
いてCdTeの基板上にはHgl−xCdxTeの結晶を
エピタキシヤル成長する場合、Hgl−xCdxTeの
材料を充填した内管１内にCdTeの基板１１を保
持した基板ホルダーの軸８を挿入したのち排気バ
ルブ１０を開いて内管内を真空に排気する。その
後排気バルブ１０を閉じたのち、ガス導入バルブ
９を開いてArガスを導入する。その後加熱炉１
２の温度を500℃に昇温し、基板ホルダーの軸８
を下方に押して基板１１をHgl−xCdxTeの成長
溶液３中に浸漬し、この状態で炉温を除々に低下
させて基板１１の表面にHgl−xCdxTeのエピタ
キシヤル層を形成している。
略図で、両端が密閉された石英製の内管１と外管
２よりなり、前記内管１は有底状となつており、
この底部に基板上にエピタキシヤル成長をさせる
べきHgl−xCdxTeの成長溶液３を収容してい
る。外管２の底部はステンレスよりなる底蓋４で
密閉されており、内管１はカーボンよりなる支持
台５により外管２内で内管底部を載置支持してい
る。内管１、外管２の上部はステンレス製の上蓋
６で密閉されており、該上蓋を貫通してガス導入
管７および基板ホルダーの軸８が管内に挿入され
ている。このガス導入管７にはガス導入用バルブ
９および内管内を真空に排気する排気バルブ１０
が付設されており、前記内管内を排気バルブ１０
で真空に排気したのちアルゴン（Ar）等の不活
性ガスをガス導入用バルブ９を用いて導入し、
Hgl−xCdxTeの成長溶液３の酸化を防止するよ
うになつている。また基板ホルダーの軸８の下端
には、種結晶となるCdTeの基板１１が保持され
ており、また前記軸８の上部は上蓋６を貫通して
外部に突出し、かつ上蓋に貫通している部分は気
密シールとなつていて、また矢印Ａのように軸８
の上下動ができるようになつている。１２は成長
溶液３およびその直上部の空間を液相エピタキシ
ヤル成長に適する温度に保つための加熱炉であ
る。このような液相エピタキシヤル成長装置を用
いてCdTeの基板上にはHgl−xCdxTeの結晶を
エピタキシヤル成長する場合、Hgl−xCdxTeの
材料を充填した内管１内にCdTeの基板１１を保
持した基板ホルダーの軸８を挿入したのち排気バ
ルブ１０を開いて内管内を真空に排気する。その
後排気バルブ１０を閉じたのち、ガス導入バルブ
９を開いてArガスを導入する。その後加熱炉１
２の温度を500℃に昇温し、基板ホルダーの軸８
を下方に押して基板１１をHgl−xCdxTeの成長
溶液３中に浸漬し、この状態で炉温を除々に低下
させて基板１１の表面にHgl−xCdxTeのエピタ
キシヤル層を形成している。
ところが前記した従来の液相エピタキシヤル成
長装置においては、内管の上部、特にホルダーの
軸８が気密封止される上蓋６の近傍の部分では、
成長溶液３の温度よりもかなり低温度の箇所がで
きるため、成長溶液３中から蒸発した易蒸発性の
Hgが前記低温度の箇所で凝結して液状となり、
内管１の内壁面上に付着するため、その分量だけ
成長溶液３の組成が変動するという不都合を生ず
る。この問題点に対処するために本件出願人は先
に実願昭55−167146号によつて、反応容器内に成
長溶液内の易蒸発成分を凝縮させて該成長溶液内
に還流させる凝縮部材を設けたことを特徴とする
液相エピタキシヤル成長装置を提供し、更に具体
的には、前記凝縮部材が反応管内壁に内接し、中
央に基板ホルダーの軸が通過する孔を有し、凝縮
した成長溶液の易蒸発性成分を該成長溶液に還流
するための複数個の滴下口に連なるテーパー状の
円板状部材と、前記基板ホルダーの軸と連動して
移動し底面を除去した円錐形状の部材とから構成
されてなることを特徴とする液相エピタキシヤル
成長装置を提供している。
長装置においては、内管の上部、特にホルダーの
軸８が気密封止される上蓋６の近傍の部分では、
成長溶液３の温度よりもかなり低温度の箇所がで
きるため、成長溶液３中から蒸発した易蒸発性の
Hgが前記低温度の箇所で凝結して液状となり、
内管１の内壁面上に付着するため、その分量だけ
成長溶液３の組成が変動するという不都合を生ず
る。この問題点に対処するために本件出願人は先
に実願昭55−167146号によつて、反応容器内に成
長溶液内の易蒸発成分を凝縮させて該成長溶液内
に還流させる凝縮部材を設けたことを特徴とする
液相エピタキシヤル成長装置を提供し、更に具体
的には、前記凝縮部材が反応管内壁に内接し、中
央に基板ホルダーの軸が通過する孔を有し、凝縮
した成長溶液の易蒸発性成分を該成長溶液に還流
するための複数個の滴下口に連なるテーパー状の
円板状部材と、前記基板ホルダーの軸と連動して
移動し底面を除去した円錐形状の部材とから構成
されてなることを特徴とする液相エピタキシヤル
成長装置を提供している。
第２図は該考案による液相エピタキシヤル成長
装置の概略図である。該考案の液相エピタキシヤ
ル成長装置は、上蓋６とHgl−xCdxTeの成長溶
液３との間の内管１の内壁に内接し、中央に基板
ホルダーの軸８が通過する孔２１を有し、凝縮し
た成長溶液の易蒸発性成分のHgを成長溶液３の
液相内に還流するための複数個の滴下口２２に連
なるようなテーパーを有する円板状の石英よりな
る凝縮部材２３と前記基板ホルダーの軸８と連動
して移動し、底面を除去した円錐形状の石英の凝
縮部材２４とからなる一組の凝縮部材を設けたも
のである。この構造によつて孔２１を通過した
Hg蒸気が凝縮部材２４の内面に当つて凝縮した
のち液化して内管より距離を距てて設けた滴下口
２２より成長溶液３中へ滴下して還流する。
装置の概略図である。該考案の液相エピタキシヤ
ル成長装置は、上蓋６とHgl−xCdxTeの成長溶
液３との間の内管１の内壁に内接し、中央に基板
ホルダーの軸８が通過する孔２１を有し、凝縮し
た成長溶液の易蒸発性成分のHgを成長溶液３の
液相内に還流するための複数個の滴下口２２に連
なるようなテーパーを有する円板状の石英よりな
る凝縮部材２３と前記基板ホルダーの軸８と連動
して移動し、底面を除去した円錐形状の石英の凝
縮部材２４とからなる一組の凝縮部材を設けたも
のである。この構造によつて孔２１を通過した
Hg蒸気が凝縮部材２４の内面に当つて凝縮した
のち液化して内管より距離を距てて設けた滴下口
２２より成長溶液３中へ滴下して還流する。
なお２６乃至２８は加熱炉のヒータを示し、そ
の他の前記従来例と同等部分は第１図と同一符号
で示す。
の他の前記従来例と同等部分は第１図と同一符号
で示す。
前記考案による液相エピタキシヤル成長装置を
用いてHgl−xCdxTeの良好な成長層が得られて
はいるが、該装置のHg蒸気凝縮還流機構はその
構造が複雑であつてこれより簡単な構造が要望さ
れている。
用いてHgl−xCdxTeの良好な成長層が得られて
はいるが、該装置のHg蒸気凝縮還流機構はその
構造が複雑であつてこれより簡単な構造が要望さ
れている。
(d) 考案の目的
本考案は、水銀を含む化合物半導体の成長溶液
から水銀が蒸発することによる該成長溶液の組成
の変動が防止される、従来より簡単な構造の液相
エピタキシヤル成長装置を提供することを目的と
する。
から水銀が蒸発することによる該成長溶液の組成
の変動が防止される、従来より簡単な構造の液相
エピタキシヤル成長装置を提供することを目的と
する。
(e) 考案の構成
本考案の前記目的は、水銀を含む化合物半導体
の成長溶液を収容する反応容器と、該反応容器の
内壁面に近接する外周面を有し、かつ該外周面と
前記内壁面との間の間隙を封止する液相水銀を保
持する手段を備えたピストン状ブロツクと、前記
化合物半導体を成長せしめる基板を前記成長溶液
内外に移動させるための軸を備えた基板ホルダー
と、前記成長溶液及び前記ピストン状ブロツクの
温度を制御する手段とを備えてなる液相エピタキ
シヤル成長装置により達成される。
の成長溶液を収容する反応容器と、該反応容器の
内壁面に近接する外周面を有し、かつ該外周面と
前記内壁面との間の間隙を封止する液相水銀を保
持する手段を備えたピストン状ブロツクと、前記
化合物半導体を成長せしめる基板を前記成長溶液
内外に移動させるための軸を備えた基板ホルダー
と、前記成長溶液及び前記ピストン状ブロツクの
温度を制御する手段とを備えてなる液相エピタキ
シヤル成長装置により達成される。
(f) 考案の実施例
以下本考案を実施例により図面を参照して具体
的に説明する。
的に説明する。
第３図は本考案による液相エピタキシヤル成長
装置の実施例の要部概略図であり、第１図と同等
である部分は同一符号で示す。すなわち、１は例
えば石英製の反応容器内管、２は外管、３はHgl
−xCdxTeの成長溶液、４は底蓋、５は支持台、
６は上蓋、７はガス導入管、８は基板ホルダーの
軸、９はガス導入用バルブ、１０は排気バルブ、
１１はCdTe等の基板である。
装置の実施例の要部概略図であり、第１図と同等
である部分は同一符号で示す。すなわち、１は例
えば石英製の反応容器内管、２は外管、３はHgl
−xCdxTeの成長溶液、４は底蓋、５は支持台、
６は上蓋、７はガス導入管、８は基板ホルダーの
軸、９はガス導入用バルブ、１０は排気バルブ、
１１はCdTe等の基板である。
本実施例においては基板ホルダーの軸８に密着
して固定されたピストン状ブロツク３１を備えて
おり、該ピストン状ブロツク３１の外周面は内管
１の内壁面に近接している。更にピストン状ブロ
ツク３１は液相の水銀３３を保持する手段、例え
ば該ブロツク３１内に形成された空隙を備えてい
る。水銀３３はピストン状ブロツク３１の外周面
の全周にわたつて表出し、かつピストン状ブロツ
ク３１の外周面と内管１の内壁面との間の間隙が
少なくとも前記水銀表出部分の近傍においては
0.2〔mm〕程度以下とされていて、水銀は内管１の
内壁面に接して表面張力によつて保持される。
して固定されたピストン状ブロツク３１を備えて
おり、該ピストン状ブロツク３１の外周面は内管
１の内壁面に近接している。更にピストン状ブロ
ツク３１は液相の水銀３３を保持する手段、例え
ば該ブロツク３１内に形成された空隙を備えてい
る。水銀３３はピストン状ブロツク３１の外周面
の全周にわたつて表出し、かつピストン状ブロツ
ク３１の外周面と内管１の内壁面との間の間隙が
少なくとも前記水銀表出部分の近傍においては
0.2〔mm〕程度以下とされていて、水銀は内管１の
内壁面に接して表面張力によつて保持される。
３４は成長溶液３を融解させ、かつエピタキシ
ヤル成長を実施する際に成長溶液３を所要の速度
で冷却させる温度制御を行なうためのヒータであ
るが、３５は例えば冷却水を巡環する冷却管であ
つて、ピストン状ブロツク３１に保持される水銀
を液相に保つために、ブロツク３１等を例えば温
度100〔℃〕以下に保持する。
ヤル成長を実施する際に成長溶液３を所要の速度
で冷却させる温度制御を行なうためのヒータであ
るが、３５は例えば冷却水を巡環する冷却管であ
つて、ピストン状ブロツク３１に保持される水銀
を液相に保つために、ブロツク３１等を例えば温
度100〔℃〕以下に保持する。
本実施例による液相エピタキシヤル成長装置を
用いる成長の実施方法は先に説明した従来装置を
用いる方法と同様であるが、本実施例の装置にお
いては先に説明した如くピストン状ブロツク３１
に保持される液相水銀によつて成長溶液３上の蒸
気が封止され、この液相水銀と平衡する水銀蒸気
圧は例えば温度100〔℃〕において約４×10-4気圧
であつて、成長溶液が例えば温度500〔℃〕である
ときの水銀蒸気圧約0.1気圧に比較して極めて低
圧であるために、成長溶液３からの水銀の蒸発が
抑制される。
用いる成長の実施方法は先に説明した従来装置を
用いる方法と同様であるが、本実施例の装置にお
いては先に説明した如くピストン状ブロツク３１
に保持される液相水銀によつて成長溶液３上の蒸
気が封止され、この液相水銀と平衡する水銀蒸気
圧は例えば温度100〔℃〕において約４×10-4気圧
であつて、成長溶液が例えば温度500〔℃〕である
ときの水銀蒸気圧約0.1気圧に比較して極めて低
圧であるために、成長溶液３からの水銀の蒸発が
抑制される。
例えば成長溶液３をHg17.0〔mol％〕、Cd1.4
〔mol％〕、Te81.6〔mol％〕の組成とし、その温
度を500〔℃〕として、ピストン状ブロツク３１及
び液相水銀３３の温度を約80〔℃〕に保つて
CdTe基板上にHgl−xCdxTeを成長させて成長
層の厚さを約20〔μｍ〕とした場合に、ｘ＝0.3±
0.008の良好な均一性が得られている。
〔mol％〕、Te81.6〔mol％〕の組成とし、その温
度を500〔℃〕として、ピストン状ブロツク３１及
び液相水銀３３の温度を約80〔℃〕に保つて
CdTe基板上にHgl−xCdxTeを成長させて成長
層の厚さを約20〔μｍ〕とした場合に、ｘ＝0.3±
0.008の良好な均一性が得られている。
(g) 考案の効果
以上説明した如く本考案の液相エピタキシヤル
成長装置によつて、水銀を含む化合物半導体の液
相エピタキシヤル成長を良好な結晶性と組成制御
で実施することが可能となり、かつ装置の構造が
簡単であつてその製造及び保守も容易であり、安
定した工業的使用に適する。
成長装置によつて、水銀を含む化合物半導体の液
相エピタキシヤル成長を良好な結晶性と組成制御
で実施することが可能となり、かつ装置の構造が
簡単であつてその製造及び保守も容易であり、安
定した工業的使用に適する。
第１図及び第２図は従来例を示す要部概略図、
第３図は本考案の実施例の要部概略図である。 図において、１は反応容器内管、２は外管、３
は成長溶液、４は底蓋、５は支持台、６は上蓋、
７はガス導入管、８は基板ホルダーの軸、９及び
１０はバルブ、１１は基板、３１はピストン状ブ
ロツク、３３は水銀、３４はヒータ、３５は冷却
管を示す。
第３図は本考案の実施例の要部概略図である。 図において、１は反応容器内管、２は外管、３
は成長溶液、４は底蓋、５は支持台、６は上蓋、
７はガス導入管、８は基板ホルダーの軸、９及び
１０はバルブ、１１は基板、３１はピストン状ブ
ロツク、３３は水銀、３４はヒータ、３５は冷却
管を示す。
Claims (1)
- 水銀を含む化合物半導体の成長溶液を収容する
反応容器と、該反応容器の内壁面に近接する外周
面を有し、かつ該外周面と前記内壁面との間の間
隙を封止する液相水銀を保持する手段を備えたピ
ストン状ブロツクと、前記化合物半導体を成長せ
しめる基板を前記成長溶液内外に移動させるため
の軸を備えた基板ホルダーと、前記成長溶液及び
前記ピストン状ブロツクの温度を制御する手段と
を備えてなることを特徴とする液相エピタキシヤ
ル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13501583U JPS6042734U (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 液相エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13501583U JPS6042734U (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 液相エピタキシャル成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042734U JPS6042734U (ja) | 1985-03-26 |
| JPH0322913Y2 true JPH0322913Y2 (ja) | 1991-05-20 |
Family
ID=30304031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13501583U Granted JPS6042734U (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 液相エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042734U (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4937880A (ja) * | 1972-08-11 | 1974-04-08 | ||
| JPS617253Y2 (ja) * | 1980-11-20 | 1986-03-05 |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP13501583U patent/JPS6042734U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6042734U (ja) | 1985-03-26 |
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