JPH0341740A - 液相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
液相エピタキシャル成長方法Info
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- JPH0341740A JPH0341740A JP17680289A JP17680289A JPH0341740A JP H0341740 A JPH0341740 A JP H0341740A JP 17680289 A JP17680289 A JP 17680289A JP 17680289 A JP17680289 A JP 17680289A JP H0341740 A JPH0341740 A JP H0341740A
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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】
〔概 要〕
液相エピタキシャル成長方法に関し、
エピタキシャル成長用基板上に形成したエピタキシャル
結晶層が、エピタキシャル成長方向に沿って均一な組成
分布が得られるようにした液相エピタキシャル成長方法
を目的とし、 エピタキシャル成長容器内に収容された固定冶具にエピ
タキシャル成長用基板を保持し、前記基板にエピタキシ
ャル成長用メルトを接触させて該基板上にエピタキシャ
ル結晶を成長する方法に於いて、 前記基板にエピタキシャル成長用メルトを接触する際、
前記エピタキシャル成長用メルトの下部側にエピタキシ
ャル成長用基板が位置するように該基板を配置するとと
もに、前記エピタキシャル成長用メルトの上部側に溶質
供給用基板を配置し、該溶質供給用基板より溶解した溶
質と前記エピタキシャル成長用メルトの溶媒との比重差
と重力により、前記エピタキシャル成長時に消費される
エピタキシャル成長用メルトの内の溶質を補給するよう
にして構成する。
結晶層が、エピタキシャル成長方向に沿って均一な組成
分布が得られるようにした液相エピタキシャル成長方法
を目的とし、 エピタキシャル成長容器内に収容された固定冶具にエピ
タキシャル成長用基板を保持し、前記基板にエピタキシ
ャル成長用メルトを接触させて該基板上にエピタキシャ
ル結晶を成長する方法に於いて、 前記基板にエピタキシャル成長用メルトを接触する際、
前記エピタキシャル成長用メルトの下部側にエピタキシ
ャル成長用基板が位置するように該基板を配置するとと
もに、前記エピタキシャル成長用メルトの上部側に溶質
供給用基板を配置し、該溶質供給用基板より溶解した溶
質と前記エピタキシャル成長用メルトの溶媒との比重差
と重力により、前記エピタキシャル成長時に消費される
エピタキシャル成長用メルトの内の溶質を補給するよう
にして構成する。
本発明は赤外線センサ用材料として使用される水銀カド
ミウム、テルル系の多元化合物半導体結晶の液相エピタ
キシャル成長方法に係り、特に成長層の厚さ方向に均一
な組成分布を有するエピタキシャル結晶層を得るための
方法に関する。
ミウム、テルル系の多元化合物半導体結晶の液相エピタ
キシャル成長方法に係り、特に成長層の厚さ方向に均一
な組成分布を有するエピタキシャル結晶層を得るための
方法に関する。
近年、赤外線センサの高度化、多画素化の要望が大とな
り、ホトダイオードを光検知素子とする赤外電荷結合デ
バイス等の多画素赤外センサの開発が要望されており、
特に画素間の特性の均一化が要求されている。
り、ホトダイオードを光検知素子とする赤外電荷結合デ
バイス等の多画素赤外センサの開発が要望されており、
特に画素間の特性の均一化が要求されている。
このため、上記赤外線センサに用いるウェハ面方向に組
成の均一なエピタキシャル結晶層が得られる液相エピタ
キシャル成長法による結晶製造方法が提供されているが
、fJlIFcがエピタキシャル結晶層の厚さ方向に変
化していると、エピタキシャル結晶層の厚さの僅かな差
により画素間で分光感度特性がばらつくので、厚さ方向
の組成についても均一な成長層が得られることが必要で
ある。
成の均一なエピタキシャル結晶層が得られる液相エピタ
キシャル成長法による結晶製造方法が提供されているが
、fJlIFcがエピタキシャル結晶層の厚さ方向に変
化していると、エピタキシャル結晶層の厚さの僅かな差
により画素間で分光感度特性がばらつくので、厚さ方向
の組成についても均一な成長層が得られることが必要で
ある。
従来の液相エピタキシャル成長方法に用いる装置として
は、第4図に示すようにエピタキシャル成長用基板1を
保持する板状の基板ホルダ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よりなる固定治具6と、該固定治
具6を封入するアンプル7とよりなる。
は、第4図に示すようにエピタキシャル成長用基板1を
保持する板状の基板ホルダ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よりなる固定治具6と、該固定治
具6を封入するアンプル7とよりなる。
このような装置を用い、従来の方法でエピタキシャル結
晶を基板上に形成する場合に付いて説明する。
晶を基板上に形成する場合に付いて説明する。
第4図および第4図のv−v”線に沿った断面図の第5
図(alに示すように、基板1を板状の基板ホルダ2に
設装置し、該基板ホルダ2を前記した固定治具6の溝3
内に設置し、該基板1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
ルを溶融後、固化したエピタキシャル成長用メルト4の
形成材料を、充填した状態でアンプル7内に封入する。
図(alに示すように、基板1を板状の基板ホルダ2に
設装置し、該基板ホルダ2を前記した固定治具6の溝3
内に設置し、該基板1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
ルを溶融後、固化したエピタキシャル成長用メルト4の
形成材料を、充填した状態でアンプル7内に封入する。
次いで上記アンプル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内の固化
したエピタキシャル成長用材料を溶融してエピタキシャ
ル成長用メルト(溶液)とする。
内に挿入し、アンプル7を加熱してアンプル7内の固化
したエピタキシャル成長用材料を溶融してエピタキシャ
ル成長用メルト(溶液)とする。
次いでアンプル7を矢印A方向に沿って180 度回転
し、第5図(ロ)に示すように、エピタキシャル成長用
メルト4に基板1を接触させ、上記メルトの温度を所定
の温度勾配で下降させながら所定時間保って、基板上に
’g+−x Cdx Teのエピタキシャル結晶を成長
している。
し、第5図(ロ)に示すように、エピタキシャル成長用
メルト4に基板1を接触させ、上記メルトの温度を所定
の温度勾配で下降させながら所定時間保って、基板上に
’g+−x Cdx Teのエピタキシャル結晶を成長
している。
次いで該アンプル7を矢印B方向に更に180度回転し
、第5図(C)に示すように基板上に付着しているエピ
タキシャル成長用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。
、第5図(C)に示すように基板上に付着しているエピ
タキシャル成長用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。
このような従来の方法でエピタキシャル成長する際、水
銀、カドミウムおよびテルルの合金の溶液のエピタキシ
ャル成長用メルト中のCd原子は、該メルトの他の構成
原子に比して偏析係数が大きいため、エピタキシャル層
の成長に伴って消費され易く、該メルト中のCd原子の
濃度が低下する。
銀、カドミウムおよびテルルの合金の溶液のエピタキシ
ャル成長用メルト中のCd原子は、該メルトの他の構成
原子に比して偏析係数が大きいため、エピタキシャル層
の成長に伴って消費され易く、該メルト中のCd原子の
濃度が低下する。
そのため、従来はエピタキシャル成長用メルトの量を多
くして該メルト中のCd原子の濃度の低下を防ぎ、これ
によってエピタキシャル層の厚さ方向の組成勾配の変動
を防止するようにしていた。
くして該メルト中のCd原子の濃度の低下を防ぎ、これ
によってエピタキシャル層の厚さ方向の組成勾配の変動
を防止するようにしていた。
然し、上記した従来の方法では、エピタキシャル成長用
メルト中に於けるCd原子の拡散速度は小さいため、該
メルトの量を増加してメルト中のCd原子の総量を増加
させても、該メルト全体のCd原子を利用するには、エ
ピタキシャル成長面に拡散して来る迄の時間が必要であ
り、M1或勾配の小さい所定の厚さのエピタキシャル層
が成長出来るのは、エピタキシャル成長を開始してから
長時間を経過した後に成る問題がある。
メルト中に於けるCd原子の拡散速度は小さいため、該
メルトの量を増加してメルト中のCd原子の総量を増加
させても、該メルト全体のCd原子を利用するには、エ
ピタキシャル成長面に拡散して来る迄の時間が必要であ
り、M1或勾配の小さい所定の厚さのエピタキシャル層
が成長出来るのは、エピタキシャル成長を開始してから
長時間を経過した後に成る問題がある。
つまり従来の方法では、エピタキシャル成長用メルトの
温度を下降させて、エピタキシャル成長用基板表面に、
例えばHgo、 s Cdo、 zTeの組成を有する
エピタキシャル結晶を成長させるに伴って、該メルト中
のCd/ HgJM度比が、成長するエピタキシャル結
晶のCd/ HgtM度比に比較して小さいため、該メ
ルト中のCd濃度が相対的に大きく低下し、メルトより
析出するエピタキシャル結晶のX値が、x =0.2よ
り小さく戒り、エピタキシャル成長方向に沿ってエピタ
キシャル結晶のX値は小さくなり、成長方向に組成勾配
を持つことになる。
温度を下降させて、エピタキシャル成長用基板表面に、
例えばHgo、 s Cdo、 zTeの組成を有する
エピタキシャル結晶を成長させるに伴って、該メルト中
のCd/ HgJM度比が、成長するエピタキシャル結
晶のCd/ HgtM度比に比較して小さいため、該メ
ルト中のCd濃度が相対的に大きく低下し、メルトより
析出するエピタキシャル結晶のX値が、x =0.2よ
り小さく戒り、エピタキシャル成長方向に沿ってエピタ
キシャル結晶のX値は小さくなり、成長方向に組成勾配
を持つことになる。
従って、エピタキシャル成長用メルトの量をj告別した
場合でも、U或の均一なエピタキシャル層を得るには長
時間を必要とし、エピタキシャル成長中にエピタキシャ
ル成長用基板とエピタキシャル結晶層との間で相互拡散
が発生し、基板とエピタキシャル結晶層との間のへテロ
界面近傍の組成勾配が大きくなるという問題を生じる。
場合でも、U或の均一なエピタキシャル層を得るには長
時間を必要とし、エピタキシャル成長中にエピタキシャ
ル成長用基板とエピタキシャル結晶層との間で相互拡散
が発生し、基板とエピタキシャル結晶層との間のへテロ
界面近傍の組成勾配が大きくなるという問題を生じる。
更にエピタキシャル成長用メルトの量を増加させると、
成長装置も大型に威るため、アンプル等のエピタキシャ
ル成長系内を均一な温度に保つことが困難となり、主成
分の11g原子が成長系内の低温部分に偏在して組成制
御精度が低下する問題がある。
成長装置も大型に威るため、アンプル等のエピタキシャ
ル成長系内を均一な温度に保つことが困難となり、主成
分の11g原子が成長系内の低温部分に偏在して組成制
御精度が低下する問題がある。
またエピタキシャル成長用メルトはHgを主成分として
いるので、高い組成制御精度を得るためには、成長系を
閉管に近い系ですることが必要であるので、成長中にエ
ピタキシャル成長用メルI・を撹拌したり、咳メルト中
にCd金属を追加供給することも困難である。
いるので、高い組成制御精度を得るためには、成長系を
閉管に近い系ですることが必要であるので、成長中にエ
ピタキシャル成長用メルI・を撹拌したり、咳メルト中
にCd金属を追加供給することも困難である。
本発明は上記した問題点を解決し、エピタキシャル成長
用メルトの量を増加させることなく、エピタキシャル成
長中のメルト中のCd原子の濃度の低下を防止し、かつ
メルト中のCd原子がエピタキシャル成長面に迅速に供
給でき、更に厚さ方向の!lJl或勾配が小さいエピタ
キシャル結晶が製造できる方法の提供を目的とする。
用メルトの量を増加させることなく、エピタキシャル成
長中のメルト中のCd原子の濃度の低下を防止し、かつ
メルト中のCd原子がエピタキシャル成長面に迅速に供
給でき、更に厚さ方向の!lJl或勾配が小さいエピタ
キシャル結晶が製造できる方法の提供を目的とする。
上記目的を達成する本発明の液相エピタキシャル成長方
法は、第1図の原理図に示すように、エピタキシャル成
長容器7内に収容された固定治具6にエピタキシャル成
長用基板1を保持し、該基板1にエピタキシャル成長用
メルト4を接触させて該基板上にエピタキシャル結晶を
成長する方法に於いて、 前記基板1に溶融したエピタキシャル成長用メルト4を
接触する際、前記エピタキシャル成長用メルトの下部側
にエピタキシャル成長用基板lが位置するように該基板
を配置するとともに、前記エピタキシャル成長用メルト
の上部側に溶質供給用基板11を配置し、該溶質供給用
基板で前記エピタキシャル成長時に消費されたエピタキ
シャル成長用メルトの内の溶質を補給するようにして構
成する。
法は、第1図の原理図に示すように、エピタキシャル成
長容器7内に収容された固定治具6にエピタキシャル成
長用基板1を保持し、該基板1にエピタキシャル成長用
メルト4を接触させて該基板上にエピタキシャル結晶を
成長する方法に於いて、 前記基板1に溶融したエピタキシャル成長用メルト4を
接触する際、前記エピタキシャル成長用メルトの下部側
にエピタキシャル成長用基板lが位置するように該基板
を配置するとともに、前記エピタキシャル成長用メルト
の上部側に溶質供給用基板11を配置し、該溶質供給用
基板で前記エピタキシャル成長時に消費されたエピタキ
シャル成長用メルトの内の溶質を補給するようにして構
成する。
本発明の方法は、第1図の原理図に示すようにエピタキ
シャル成長用基板1を、エピタキシャル成長用メルト4
に接触してエピタキシャル成長する場合、該メルトの深
さ方向に沿って下部側にエピタキシャル成長用基板1を
配置し、該基板に対向して上記メルトの深さ方向に沿っ
た上部側に溶質供給用基板11を配置する。このエピタ
キシャル成長メルト4の溶媒となるTe原子の比重が6
.24であるのに対し、該メルトの?8tとなるCd原
子の比重は8,65であるので、メルトの深さ方向に沿
った下部の部分の溶質の濃度が、メルトの深さ方向の上
部の部分の溶質の濃度に比して大になる。
シャル成長用基板1を、エピタキシャル成長用メルト4
に接触してエピタキシャル成長する場合、該メルトの深
さ方向に沿って下部側にエピタキシャル成長用基板1を
配置し、該基板に対向して上記メルトの深さ方向に沿っ
た上部側に溶質供給用基板11を配置する。このエピタ
キシャル成長メルト4の溶媒となるTe原子の比重が6
.24であるのに対し、該メルトの?8tとなるCd原
子の比重は8,65であるので、メルトの深さ方向に沿
った下部の部分の溶質の濃度が、メルトの深さ方向の上
部の部分の溶質の濃度に比して大になる。
そのため、第2図に示す水SBJUg)−カド藁ウム(
Cd)−テルル(Te)系の状態図より、横軸のCdの
モル濃度が大になる程、つまり溶質の濃度が大になる程
、図のエピタキシャル成長用メルトの液相化温度を示す
等液相化温度線21.22.23.24・・・で示され
るように、液相化温度は高く成る傾向に有り、該メルト
の下部側程、メルト内に於ける溶質が飽和の状態になり
、メルトの上部に成る程メルト内の溶質が未飽和の状態
になる。
Cd)−テルル(Te)系の状態図より、横軸のCdの
モル濃度が大になる程、つまり溶質の濃度が大になる程
、図のエピタキシャル成長用メルトの液相化温度を示す
等液相化温度線21.22.23.24・・・で示され
るように、液相化温度は高く成る傾向に有り、該メルト
の下部側程、メルト内に於ける溶質が飽和の状態になり
、メルトの上部に成る程メルト内の溶質が未飽和の状態
になる。
そのため、エピタキシャル成長はエピタキシャル成長用
メルトの下部側のエピタキシャル成長用基板表面で選択
的に行われ、成長用基板の近傍の該メルト中の溶質濃度
がエピタキシャル成長に伴い減少し始めると、その部分
に於けるエピタキシャル成長用メルトの比重も減少する
ので、該メルト内で比重が反転した分布を示さないよう
にメルトの上部側より成長基板表面近傍に溶質濃度の高
いメルトが重力により供給される。
メルトの下部側のエピタキシャル成長用基板表面で選択
的に行われ、成長用基板の近傍の該メルト中の溶質濃度
がエピタキシャル成長に伴い減少し始めると、その部分
に於けるエピタキシャル成長用メルトの比重も減少する
ので、該メルト内で比重が反転した分布を示さないよう
にメルトの上部側より成長基板表面近傍に溶質濃度の高
いメルトが重力により供給される。
この溶質の供給により溶質濃度が低下し、未飽和度が大
きく或った上部側のエピタキシャル成長用メルトは、溶
質供給用基板11に接しているため、溶質供給用基板を
溶解する。このためメルトの上部側の溶質濃度の低下を
防ぐことができる。
きく或った上部側のエピタキシャル成長用メルトは、溶
質供給用基板11に接しているため、溶質供給用基板を
溶解する。このためメルトの上部側の溶質濃度の低下を
防ぐことができる。
このようにして溶質供給用基板よりエピタキシャル成長
用基板に拡散速度の小さい溶質も短時間に供給されるよ
うになるため、成長に伴うエピタキシャル成長用メルト
中のCd原子の濃度の低下を防ぐことができる。
用基板に拡散速度の小さい溶質も短時間に供給されるよ
うになるため、成長に伴うエピタキシャル成長用メルト
中のCd原子の濃度の低下を防ぐことができる。
なお、エピタキシャル成長用メルト中のCd原子以外の
溶質であるHg (比重=13.5)は、CdやTe原
子より比重が大きいが、該メルト中のHg’tljt度
は、Hgが易蒸発性元素であり、該メルトの水根分圧が
高いので、該メルト内で水銀分圧が一定に成る条件を満
たすように分布し、重力によりメルトの下部に過剰に偏
在することは無い。
溶質であるHg (比重=13.5)は、CdやTe原
子より比重が大きいが、該メルト中のHg’tljt度
は、Hgが易蒸発性元素であり、該メルトの水根分圧が
高いので、該メルト内で水銀分圧が一定に成る条件を満
たすように分布し、重力によりメルトの下部に過剰に偏
在することは無い。
従って、本発明に於けるようにエピタキシャル成長用基
板の上部方向にエピタキシャル成長用メルトを挟んで対
向した位置に溶質供給用基板を配置した場合、溶媒に対
する溶質の比重差により、溶質供給用基板からノル5ト
を経て成長用基板に拡散速度の遅い溶質が短時間で供給
されるため、短時間で成長方向にMi戒勾配の少ないエ
ピタキシャル結晶が成長可能となる。
板の上部方向にエピタキシャル成長用メルトを挟んで対
向した位置に溶質供給用基板を配置した場合、溶媒に対
する溶質の比重差により、溶質供給用基板からノル5ト
を経て成長用基板に拡散速度の遅い溶質が短時間で供給
されるため、短時間で成長方向にMi戒勾配の少ないエ
ピタキシャル結晶が成長可能となる。
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。
する。
第3図(a)および第3図(b)は、本発明のエピタキ
シャル成長方法の説明図であり、第3図(a)はエピタ
キシャル成長の開始前の状態を示し、第3図(b)はエ
ピタキシャル成長の開始後の状態を示し、Hg。1Cd
o、zTeの結晶を成長方法を示す図である。
シャル成長方法の説明図であり、第3図(a)はエピタ
キシャル成長の開始前の状態を示し、第3図(b)はエ
ピタキシャル成長の開始後の状態を示し、Hg。1Cd
o、zTeの結晶を成長方法を示す図である。
第3図(a)に示すように、一対の円柱状部材が一部連
結した石英製の固定治具6の上部の溝3Aに、成長すべ
きHgo、 * Cdo、 zTeエピタキシャル結晶
と格子整合するCdo、 +raZn6.。aTe基板
よりなるエピタキシャル成長用基板1を設置し、該固定
治具6の下部の溝3Bに成長ずべきエピタキシャル結晶
層と同一の結晶組成を有するHge、 a Cdo、
zTe基板より成る溶質供給用基板11を設置し、該溶
質供給用基板11の下部にllgo、 zcdo、 0
09T’eO,ff’l+の成分組成を持つ固相のエピ
タキシャル成長用メルト4の形成材料を設置した状態で
アンプル7に封入する。
結した石英製の固定治具6の上部の溝3Aに、成長すべ
きHgo、 * Cdo、 zTeエピタキシャル結晶
と格子整合するCdo、 +raZn6.。aTe基板
よりなるエピタキシャル成長用基板1を設置し、該固定
治具6の下部の溝3Bに成長ずべきエピタキシャル結晶
層と同一の結晶組成を有するHge、 a Cdo、
zTe基板より成る溶質供給用基板11を設置し、該溶
質供給用基板11の下部にllgo、 zcdo、 0
09T’eO,ff’l+の成分組成を持つ固相のエピ
タキシャル成長用メルト4の形成材料を設置した状態で
アンプル7に封入する。
次いでエピタキシャル成長用メルト4の形成材料を50
0″Cの温度で溶解した後、該アンプル7を180度回
転してして3図(b)に示すような状態とし、前記形成
材料が溶融して形成されたエピタキシャル成長用メルト
4にエピタキシャル成長用基板1と溶質供給用基板11
とを接触させた状態でエピタキシャル成長を開始する。
0″Cの温度で溶解した後、該アンプル7を180度回
転してして3図(b)に示すような状態とし、前記形成
材料が溶融して形成されたエピタキシャル成長用メルト
4にエピタキシャル成長用基板1と溶質供給用基板11
とを接触させた状態でエピタキシャル成長を開始する。
本発明のエピタキシャル成長の実施例について第2−1
図、第2−2図および第2−3図を用いて更に詳述する
。
図、第2−2図および第2−3図を用いて更に詳述する
。
第2−1図はエピタキシャル成長用メルト4のTeを溶
媒とした状態図で、図で縦軸は該メルト中に於けるtt
gのモル濃度、横軸は該メルト中に於けるCdのモル濃
度を示す。図の実線の曲線の等液相化温度線21,22
,23.24は該メルトの一部が、液相より固相に移行
する温度、或いはメルトが完全に液相に成る温度を示し
、図の点線の曲線の等固相値線31,32,33,34
.35.36は該メルトより析出するHg1−xCdイ
Teの結晶のX値を示す。
媒とした状態図で、図で縦軸は該メルト中に於けるtt
gのモル濃度、横軸は該メルト中に於けるCdのモル濃
度を示す。図の実線の曲線の等液相化温度線21,22
,23.24は該メルトの一部が、液相より固相に移行
する温度、或いはメルトが完全に液相に成る温度を示し
、図の点線の曲線の等固相値線31,32,33,34
.35.36は該メルトより析出するHg1−xCdイ
Teの結晶のX値を示す。
エピタキシャル成長用メルト4は、第2−1図の状態図
に於いてA点で示すようにHgo、 zC(L、 +1
09Tea、y*+の成分組成を持ち、咳メルトより析
出するHg1−x CdつTeのエピタキシャル結晶の
X値は、0.2となり、その液相化温度は約500℃で
ある。
に於いてA点で示すようにHgo、 zC(L、 +1
09Tea、y*+の成分組成を持ち、咳メルトより析
出するHg1−x CdつTeのエピタキシャル結晶の
X値は、0.2となり、その液相化温度は約500℃で
ある。
第2−2図はメルトと平衡状態にあるltg、−XCd
XTe結晶の水銀分圧と、X値が0.20の)Igl−
x CdxTe結晶を析出するメルトの水銀分圧を表す
関係図で、縦軸は水銀分圧(気圧)で横軸は温度(°C
)を示す。
XTe結晶の水銀分圧と、X値が0.20の)Igl−
x CdxTe結晶を析出するメルトの水銀分圧を表す
関係図で、縦軸は水銀分圧(気圧)で横軸は温度(°C
)を示す。
図の曲線41はメルトと平衡状態に有るX値が0゜19
のHg、、CdNTe結晶の水銀分圧を表す曲線であり
、X値が0.19のl’1g+−X Cdx Teの結
晶が析出するメルトの液相化温度に於ける水銀分圧に等
しい。
のHg、、CdNTe結晶の水銀分圧を表す曲線であり
、X値が0.19のl’1g+−X Cdx Teの結
晶が析出するメルトの液相化温度に於ける水銀分圧に等
しい。
図の曲線42はメルトと平衡状態にあるX値が0゜20
の11g1−、xCd、 Teの結晶の水銀分圧を表す
曲線であり、X値が0.20のHgI−ウCdXTeの
結晶が析出するタルトの液相化温度に於ける水銀1分圧
に等しい。
の11g1−、xCd、 Teの結晶の水銀分圧を表す
曲線であり、X値が0.20のHgI−ウCdXTeの
結晶が析出するタルトの液相化温度に於ける水銀1分圧
に等しい。
図の曲線43,44.45はメルトの液相化温度がt1
12、 13と異なった場合の固相値x =0.2のメ
ルトの液相化温度より高い温度に於ける水銀分圧曲線で
ある。図示するように、メルトの水銀分圧は固相値が小
さい程高く、またメルトの温度が高く成る程大になる。
12、 13と異なった場合の固相値x =0.2のメ
ルトの液相化温度より高い温度に於ける水銀分圧曲線で
ある。図示するように、メルトの水銀分圧は固相値が小
さい程高く、またメルトの温度が高く成る程大になる。
第2−3図はメルトと平衡状態にあるHg、−XCd、
Te結晶の水根分圧と、X値の異なるt1g+□Cd
。
Te結晶の水根分圧と、X値の異なるt1g+□Cd
。
Teの結晶を析出するメルトの水銀分圧を表す図で、縦
軸は水銀分圧(気圧)で横軸は温度(’C)を示す。図
の曲線41はメルトと平衡状態にあるX値が0.19の
HgI−x ca、 Te結晶の水銀分圧を表す曲線で
あり、メルトの液相化温度に於ける水銀分圧に等しい。
軸は水銀分圧(気圧)で横軸は温度(’C)を示す。図
の曲線41はメルトと平衡状態にあるX値が0.19の
HgI−x ca、 Te結晶の水銀分圧を表す曲線で
あり、メルトの液相化温度に於ける水銀分圧に等しい。
曲線42はメルトと平衡状態にあるX値が0゜20のH
gI−x Cd)(Te結晶の水銀分圧を表す曲線であ
り、X値が0.20のHgI−x Cd)I Teの結
晶が析出するメルトの液相化温度に於ける水銀分圧に等
しい。
gI−x Cd)(Te結晶の水銀分圧を表す曲線であ
り、X値が0.20のHgI−x Cd)I Teの結
晶が析出するメルトの液相化温度に於ける水銀分圧に等
しい。
図の曲線5]、、52は固相値が異なり、異なる液相化
温度り、 tsを有し、液相化温度12以上で水銀分圧
が一致するメルトの水銀分圧曲線を示している。
温度り、 tsを有し、液相化温度12以上で水銀分圧
が一致するメルトの水銀分圧曲線を示している。
第2−3図に示すように液相化温度1..1.、より高
い成る温度で水銀分圧が一致すると、液相化温度t4.
.tsより高い他の温度でも一致する性質が有る。その
ため、メルトの温度が均一な場合、水銀分圧が均一とな
るためには、図より固相値Xの大きい部分の液相化温度
は高くなり、固相値にの小さい部分の液相化温度は低く
成ることが必要である。
い成る温度で水銀分圧が一致すると、液相化温度t4.
.tsより高い他の温度でも一致する性質が有る。その
ため、メルトの温度が均一な場合、水銀分圧が均一とな
るためには、図より固相値Xの大きい部分の液相化温度
は高くなり、固相値にの小さい部分の液相化温度は低く
成ることが必要である。
従って第2−1図の状態図に於いて、平均メルト組成を
A点とし、該メルト内が同一温度であり、水銀分圧が各
部で一致する条件を満たすためには該メルトの各部の組
成は、斜線部Bの領域の組成を持つメルト部分と、斜線
部Cの領域の組成を持つメルト部分にしか分離しないこ
とに成る。 Cdが重力により該メルトの下部に偏在す
れば、メルトの下部の組成は斜線部Cの領域、メルトの
上部の組成は斜線部Bの領域に該当することになる。そ
の結果としてメルトの下部程液相化温度が高くて溶媒で
あるTeに対するCdおよびl1gで構成される溶質の
飽和度が高くなるが、メルトの下部にHgが過剰に偏在
してメルトの下部の固相値が小さく成ることは無い。他
方、メルトの上部側では、メルトの液相化温度が低くて
未飽和の状態となる。
A点とし、該メルト内が同一温度であり、水銀分圧が各
部で一致する条件を満たすためには該メルトの各部の組
成は、斜線部Bの領域の組成を持つメルト部分と、斜線
部Cの領域の組成を持つメルト部分にしか分離しないこ
とに成る。 Cdが重力により該メルトの下部に偏在す
れば、メルトの下部の組成は斜線部Cの領域、メルトの
上部の組成は斜線部Bの領域に該当することになる。そ
の結果としてメルトの下部程液相化温度が高くて溶媒で
あるTeに対するCdおよびl1gで構成される溶質の
飽和度が高くなるが、メルトの下部にHgが過剰に偏在
してメルトの下部の固相値が小さく成ることは無い。他
方、メルトの上部側では、メルトの液相化温度が低くて
未飽和の状態となる。
エピタキシャル成長用基板1はエピタキシャル成長用メ
ルト4の下部側に位置するので、エピタキシャル成長用
基板1表面でエピタキシャル成長が選択的に行われ、成
長用基板近傍のエピタキシャル成長用メルト4中の溶質
、特にcd濃度がエピタキシャル成長に伴い減少し始め
ると、その部分のメルトの比重も減少するので、メルト
内で比重が反転した分布を示さないように該メルトの上
部側より、エピタキシャル成長用基板表面近傍に溶’i
’hM度の高いメルトが重力により供給される。
ルト4の下部側に位置するので、エピタキシャル成長用
基板1表面でエピタキシャル成長が選択的に行われ、成
長用基板近傍のエピタキシャル成長用メルト4中の溶質
、特にcd濃度がエピタキシャル成長に伴い減少し始め
ると、その部分のメルトの比重も減少するので、メルト
内で比重が反転した分布を示さないように該メルトの上
部側より、エピタキシャル成長用基板表面近傍に溶’i
’hM度の高いメルトが重力により供給される。
この溶質の供給により溶質濃度が低下し、未飽和度が大
きく或った上部側のエピタキシャル成長用メルトは、溶
質供給用基板11に接しているために、溶質供給用基板
を溶解して該メルトの上部側の溶質濃度の低下が防止さ
れる。即ち、このように、溶質供給用基板Hよりエピタ
キシャル成長用基板1に拡散速度の小さいCd原子の溶
質も短時間に供給されるように成るため、エピタキシャ
ル或長に伴うメルト中のCd濃度の低下、言い換えれぼ
メルトよりエピタキシャル成長するHg1−x cdX
TeのX値の変化を防ぐことができ、エピタキシャル成
長層の成長方向に沿った組成勾配を小さくすることかで
きる。
きく或った上部側のエピタキシャル成長用メルトは、溶
質供給用基板11に接しているために、溶質供給用基板
を溶解して該メルトの上部側の溶質濃度の低下が防止さ
れる。即ち、このように、溶質供給用基板Hよりエピタ
キシャル成長用基板1に拡散速度の小さいCd原子の溶
質も短時間に供給されるように成るため、エピタキシャ
ル或長に伴うメルト中のCd濃度の低下、言い換えれぼ
メルトよりエピタキシャル成長するHg1−x cdX
TeのX値の変化を防ぐことができ、エピタキシャル成
長層の成長方向に沿った組成勾配を小さくすることかで
きる。
また短時間で所定の厚さのエピタキシャル結晶が形成さ
れ、基板とエピタキシャル層との間の相互拡散も少なく
することができ高品質のエピタキシャル結晶が得られる
。
れ、基板とエピタキシャル層との間の相互拡散も少なく
することができ高品質のエピタキシャル結晶が得られる
。
なお、本実施例ではエピタキシャル結晶を、Hg1−x
Cd、 Teとしたが、FlgZnCdTe等のHg
CdTe系化合物半導体であっても良い。またエピタキ
シャル成長用基板はCdZnTeとしたが、結晶構造の
類似したCdTeやCdTeSe等であっても良い。
Cd、 Teとしたが、FlgZnCdTe等のHg
CdTe系化合物半導体であっても良い。またエピタキ
シャル成長用基板はCdZnTeとしたが、結晶構造の
類似したCdTeやCdTeSe等であっても良い。
また本実施例では、溶質供給用基板は成長ずべきエピタ
キシャル結晶と同一の結晶組成を持つようにしたが、偏
析係数の大きいCdを供給することを第一目的としてい
るので、必ずしも同−U或で有る必要は無(、CdTe
を主成分として含む結晶であれば、他の結晶を用いても
良い。
キシャル結晶と同一の結晶組成を持つようにしたが、偏
析係数の大きいCdを供給することを第一目的としてい
るので、必ずしも同−U或で有る必要は無(、CdTe
を主成分として含む結晶であれば、他の結晶を用いても
良い。
また本実施例では、エピタキシャル成長用メルトからの
水銀の蒸発を防ぐために、エピタキシャル成長系は閉管
系としたが、密閉構造のアンプルを用いずに蓋付きのエ
ピタキシャル成長容器を用いた擬似的な閉管系であって
も良い。
水銀の蒸発を防ぐために、エピタキシャル成長系は閉管
系としたが、密閉構造のアンプルを用いずに蓋付きのエ
ピタキシャル成長容器を用いた擬似的な閉管系であって
も良い。
またエピタキシャル成長用メルトの温度は成長期間中一
定の温度に保つようにしても、或いはエピタキシャル成
長を開始してから、成長速度を増加させるために成長期
間中に所定の温度勾配で冷却させるようにしても良い。
定の温度に保つようにしても、或いはエピタキシャル成
長を開始してから、成長速度を増加させるために成長期
間中に所定の温度勾配で冷却させるようにしても良い。
また加熱炉の下部に開口部を設け、該開口部より例えば
冷却用の窒素ガス等が炉芯管に吹きつけられるようにし
1.エピタキシャル成長時にエピタキシャル成長用メル
トの下部側に位置するエピタキシャル成長用基板の温度
が、該メルトの上部側に位置する溶質供給用基板の温度
より低くなるようにしてエピタキシャル成長速度を高め
る方法を採っても良い。
冷却用の窒素ガス等が炉芯管に吹きつけられるようにし
1.エピタキシャル成長時にエピタキシャル成長用メル
トの下部側に位置するエピタキシャル成長用基板の温度
が、該メルトの上部側に位置する溶質供給用基板の温度
より低くなるようにしてエピタキシャル成長速度を高め
る方法を採っても良い。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、エピタ
キシャル成長に伴うエピタキシャル成長用基板近傍のメ
ルト中のCd濃度の低下が防止され、短時間にエピタキ
シャル成長方向で組成勾配の小さいエピタキシャル結晶
が得られ、基板とエピタキシャル層間に於けるヘテロ界
面近傍の組成勾配の原因となる基板との相互拡散も小さ
くでき、本発明の方法で形成したエピタキシャル結晶を
用いると特性の良好な赤外線センサを得る効果がある。
キシャル成長に伴うエピタキシャル成長用基板近傍のメ
ルト中のCd濃度の低下が防止され、短時間にエピタキ
シャル成長方向で組成勾配の小さいエピタキシャル結晶
が得られ、基板とエピタキシャル層間に於けるヘテロ界
面近傍の組成勾配の原因となる基板との相互拡散も小さ
くでき、本発明の方法で形成したエピタキシャル結晶を
用いると特性の良好な赤外線センサを得る効果がある。
第1図は本発明の方法の原理図、
第2−1図はHg−Cd−TeのTeを溶媒としたエピ
タキシャル成長用メルトの状態図、 第2−2図はHgt−x CdXTe結晶およびメルト
の水銀分圧と温度との関係図、 第2−3図はHgt−、Cdx Te結晶および固相値
の異なるメルトの水銀分圧と温度との関係図、第3図(
alより第3図!bl迄は本発明の方法の一実施例を示
す断面図、 第4図は従来のエピタキシャル成長装置の断面図、 第5図(a)より第5図(C)迄は従来の方法のエピタ
キシャル成長の工程図である。 図に於いて、 1はエピタキシャル成長用基板、3Aは上部の溝、3B
は下部の溝、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(エピタキシャル成長容器)、1
1は溶質供給用基板、21 、22.23 、24はエ
ピタキシャル成長用メルトの等液相化温度線、31.3
2,33.34,35.36はエピタキシャル成長用メ
ルトより析出するエピタキシャル結晶の等固相値線、4
1.42はHgt−x Cdx Te結晶およびメルト
の水銀分圧と温度との関係曲線、43,44.45はメ
ルトの液相化温度が異なった場合の水銀分圧曲線、51
.52は水銀分圧が一致するメルトの水銀分圧曲線を示
す。 第 】 図 m−やcdそルンi度 t4y−cd−Te*Tet、JXtXxしrtr?タ
キつ−−LAil¥4Xルトsu’RflJ第 図 (C1 蒸米−f3王の工と・ハシ〒1しへ壜」τtfm第5図
タキシャル成長用メルトの状態図、 第2−2図はHgt−x CdXTe結晶およびメルト
の水銀分圧と温度との関係図、 第2−3図はHgt−、Cdx Te結晶および固相値
の異なるメルトの水銀分圧と温度との関係図、第3図(
alより第3図!bl迄は本発明の方法の一実施例を示
す断面図、 第4図は従来のエピタキシャル成長装置の断面図、 第5図(a)より第5図(C)迄は従来の方法のエピタ
キシャル成長の工程図である。 図に於いて、 1はエピタキシャル成長用基板、3Aは上部の溝、3B
は下部の溝、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(エピタキシャル成長容器)、1
1は溶質供給用基板、21 、22.23 、24はエ
ピタキシャル成長用メルトの等液相化温度線、31.3
2,33.34,35.36はエピタキシャル成長用メ
ルトより析出するエピタキシャル結晶の等固相値線、4
1.42はHgt−x Cdx Te結晶およびメルト
の水銀分圧と温度との関係曲線、43,44.45はメ
ルトの液相化温度が異なった場合の水銀分圧曲線、51
.52は水銀分圧が一致するメルトの水銀分圧曲線を示
す。 第 】 図 m−やcdそルンi度 t4y−cd−Te*Tet、JXtXxしrtr?タ
キつ−−LAil¥4Xルトsu’RflJ第 図 (C1 蒸米−f3王の工と・ハシ〒1しへ壜」τtfm第5図
Claims (3)
- (1)エピタキシャル成長容器(7)内に収容された固
定治具(6)にエピタキシャル成長用基板(1)を保持
し、該基板(1)にエピタキシャル成長用メルト(4)
を接触させて該基板上にエピタキシャル結晶を成長する
方法に於いて、 前記基板(1)にエピタキシャル成長用メルト(4)を
接触する際、前記エピタキシャル成長用メルトの下部側
にエピタキシャル成長用基板が位置するように該基板を
配置するとともに、前記エピタキシャル成長用メルトの
上部側に溶質供給用基板(11)を配置し、該溶質供給
用基板より溶解した溶質と前記エピタキシャル成長用メ
ルトの溶媒との比重差と重力により、前記エピタキシャ
ル成長時に消費されるエピタキシャル成長用メルトの内
の溶質を補給するようにしたことを特徴とする液相エピ
タキシャル成長方法。 - (2)前記溶質供給用基板(11)の構成元素が、前記
エピタキシャル成長用メルトの構成元素のうちで偏析係
数の大きい元素を含んで形成されていることを特徴とす
る請求項(1)記載の液相エピタキシャル成長方法。 - (3)前記エピタキシャル成長用基板(1)の温度を前
記溶質供給用基板(11)の温度より低温に保つように
したことを特徴とする請求項(1)記載の液相エピタキ
シャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17680289A JPH0341740A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17680289A JPH0341740A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0341740A true JPH0341740A (ja) | 1991-02-22 |
Family
ID=16020098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17680289A Pending JPH0341740A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0341740A (ja) |
-
1989
- 1989-07-07 JP JP17680289A patent/JPH0341740A/ja active Pending
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