JPH039536A - 液相エピタキシャル成長方法 - 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】 〔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の固定治具等にエピタキシャ
ル成長時に異常成長の要因となる結晶核が発生せず、か
つ成長されたエピタキシャル結晶の厚さ方向に沿って組
成の均一なエピタキシャル結晶が得られるような液相エ
ピタキシャル成長方法を目的とし、 エピタキシャル成長用メルトを所定時間溶融した後、該
メルトの温度を急速に降下させるとともに、該メルトに
エピタキシャル成長用基板を接触させ、その後、該基板
上に成長させるエビタ；１−シャル結晶の液相化温度（
Ｔ１）より低い一定の成長温度（Ｔ２）で所定時間保つ
ことにより、前記基板上にメル１−より析出したエピタ
キシャル結晶を成長させる方法に於いて、 前記メルトの冷却過程であって、かつ溶融したメルトが
、前記液相化温度（Ｔ２）より高い所定の温度（Ｔ３）
に成った時点で前記基板をメルトに接触させるようにし
て構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は液相エピタキシャル成長方法に関する。

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（Ｈｇ＋□Ｃｄ、　Ｔｅ）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Ｉ１ｇ＋−ｘ　ＣｄｘＴｅ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医発を防ぎ、溶融した水銀・
カドミウムテルルルのメルト（合金）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液相エピタキ
シャル成長方法が、装置の構造が簡単でかつ形成される
エピタキシャル結晶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〕

液相エピタキシャル成長方法に用いる装置としては、第
３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。

第３図および第３図のｍ−ｍ　’線に沿った断面図の第
４図（ａ）に示すように、基板１を板状の基板ホルダ２
に設置し、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メルｌ−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内の前記
メルト形成材料を溶融する。

この場合のメルト形成材料の溶融温度（Ｔ３）は、第５
図の従来の方法に於けるメルト温度と成長時間の関係図
に示すように約５００°Ｃとする。

以下、従来のエピタキシャル成長方法に付いて、第４図
（ｂ）、第４図（Ｃ）および第５図を用いて説明する。

前記５００″Ｃの溶融温度（Ｔ１）でメルト形成材料を
溶融した後、この溶融温度（Ｔ３）で所定時間保った後
、該溶融したエピタキシャル成長用メルトの温度を、該
基板上に形成するＨｇｒ−ｘ　Ｃｄ３　Ｔｅのエピタキ
シャル結晶の液相化温度（Ｔ　ｆ　）より低い温度のエ
ピタキシャル成長温度（Ｔ２）まで降下させる。

次いでアンプル７を矢印へ方向に沿って１８０度回転し
、第４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、上記溶融メルトの
温度をＴ２の温度に保った状態で、時間１＋より時間ｔ
ｚ迄経過させ、基板上に熔融した１１ｇ１□ＣｄつＴｅ
のメルトを析出させて基板上に１１ｇ１□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４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。

このような従来の方法で形成した試料について成長条件
と成長結晶厚さを第１表に記載する。

第　　　１　　　表 なお、上記第１表で過冷却度は、第５図のグラフに於い
て液相化温度（Ｔ　ｌ　）−成長温度（Ｔ２）の値を示
し、成長時間は成長終了時点（ｔ２）〜成長開始時点（
１＋　）の値を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、上記した従来の方法では、溶融したエピタキシャ
ル成長用メルトを一旦、エピタキシャル結晶の液相化温
度より低い温度迄冷却しており、この温度に於ける溶融
したエピタキシャル成長用メルトは、固相と液相が共存
した過冷却状態を呈しており、僅かの衝撃等がアンプル
の外部より加わることによって結晶が容易に成長し易い
状態にある。

そのため、従来の方法でエピタキシャル成長を開始する
と、エピタキシャル成長用メルトが接触している固定治
具の側壁や、基板ホルダの側壁に結晶の析出核が発生し
、その析出核を基にしてエピタキシャル成長用基板以外
の箇所で結晶が析出し易く成り、そのため、溶融メルト
が成長用基板以外の成長に消費されて基板上のエピタキ
シャル結晶成長速度が遅くなる問題がある。

また従来の方法では、上記した基板以外の部分の結晶の
析出核の発生によって、基板に接触しているエピタキシ
ャル成長用メルトの組成に変動を来し、それが原因とな
って基板上に形成されるエピタキシャル結晶の厚さ方向
に組成変動が生しやすい問題がある。

本発明は上記した問題点を解決し、エピタキシャル成長
用基板以外の箇所に結晶核が発生し難く、且つエピタキ
シャル層の成長速度の低下を招かず、更にエピタキシャ
ル層の厚さ方向に沿って均一な組成が得られるような液
相エピタキシャル成長方法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方
法は、エピタキシャル成長用メルトを所定時間溶融した
後、該メルトの温度を急速に降下させるとともに、該メ
ルトにエピタキシャル成長用基板を接触させ、その後、
該基板上に成長させるエピタキシャル結晶の液相化温度
（Ｔりより低い一定の成長温度（Ｔ２）で所定時間保つ
ことにより、前記基板上にメルトより析出したエピタキ
シャル結晶を成長させる方法に於いて、 前記メルトの冷却過程であって、かつ溶融したメルトが
、前記液相化温度（Ｔ　ｆｆｉ　）　　より高い所定の
温度（Ｔ３）に成った時点で前記基板をメルトに接触さ
せるようにしたことを特徴とする。

〔作　用］ 本発明の方法は、第１図に示すようにエピタキシャル成
長用メルトを例えば５０（１″Ｃ程度の溶融温度（Ｔ３
）で溶融した後、該溶融メルトの温度を降下させ、基板
上に形成するエピタキシャル結晶の液相化温度（Ｔ　ｆ
ｆｉ　）より高い温度（Ｔ３）に成った時に、基板を溶
融メルトに接触させてエピタキシャル成長を開始する。

次いで溶融メルトの温度を０．５°Ｃ／分以上の大きい
温度勾配で降下させ、溶融メルトの温度を液相化温度以
下の温度（Ｔ２）に所定時間保った状態で、エピタキシ
ャル成長する。

このようにするとエピタキシャル成長を開始する初期の
段階で溶融メルトの温度が、過冷却温度以上の温度に保
たれているため、基板以外の箇所に結晶核の発生するの
が防止され、基板上でのエピタキシャル層の成長速度も
従来より大となり、また基板以外でのメルトの消耗が無
いので、溶融メルトの組成変動も生じ難くなり、エピタ
キシャル結晶の厚さ方向に沿っての組成変動も発生し難
く成る。

〔実　施　例〕

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。

第１図は本発明の方法に於ける溶融したエピタキシャル
成長用メルトのエピタキシャル成長時間に対する温度勾
配図である。

上記温度勾配図と、０５１記した第４図（ａ）より第４
図（Ｃ）迄のエピタキシャル成長工程図を用いて本発明
の詳細な説明すると、第４図（ａ）に示すようにアンプ
ル７内にエピタキシャル成長用基板１と、水銀、カドミ
ウムおよびテルルを所定量秤量して混合溶融して所定形
状に固化したエピタキシャル成長用メルト４とを封入し
た後、第１図に示ず約５００°Ｃのメルト熔融温度（Ｔ
３）にて溶融する。

次いで第１図に示すように、溶融メルトの液相化温度（
Ｔ２）より約２°Ｃ程度高温の温度（Ｔ３）迄降下させ
る。そしてこの溶融メルトの温度をＴ３の温度とした状
態で、第４図（ｂ）に示すようにエビタキシセル成長用
基板ｌを溶融メルト４に接触させてエピタキシャル成長
を開始する。このエピタキシャル成長を開始した時点が
り、である。

次いで第１図に示すように、溶融メルトの温度を０．５
°Ｃ／分の温度勾配で降下させ、液相化温度（Ｔ／）の
４７９°Ｃより１０°Ｃ程度降下させた温度（Ｔ２）迄
到達させ、この温度（Ｔ２）で所定時間保って基板上に
溶融メルトよりエピタキシャル結晶を析出させる。そし
てＬ２時間に成った時点で、第４図（Ｃ）に示すように
アンプルを更に１８０度回軸回転て、エピタキシャル結
晶が成長した基板上より不要な溶融メルトをワイプオフ
してエピタキシャル結晶を形成する。

このような本発明の方法で形成されたエピタキシャル結
晶の試料に付いて第２表に示す。

第　　　２　　　表 ル成長を開始するし、の時点が、溶融したエピタキシャ
ル成長用メルトの温度がエピタキシャル結晶の液相化温
度（Ｔ　Ｉ！３）より高い（Ｔ３）の温度に設定されて
おり、該メル］−が固相と液相の共存する過冷却状態で
ないために、エピタキシャル成長用基板以外の箇所より
結晶核が発生してそれが異常成長するような現象が無く
なる。

そのため、本発明の方法によれば溶融メルトが異常成長
によって消耗されることが無いため、エピタキシャル結
晶の成長速度が従来の方法に比して約４倍程度上昇する
。

またこのようにして形成されたエピタキシャル結晶は、
エピタキシャル成長用基板以外に異常成長が発生しない
ので熔融メルトの組成に変動を生しないため、第２図に
示すように基板表面近傍を除いて、基板表面よりエピタ
キシャル結晶の表面迄、殆どＸ値が変動しないＩ１８＋
−ｘ　ＣｄＸＴｅのエピタキシャル結晶が得られる。

このような本発明の方法によれば、エビタキシャ［発明
の効果］ 以Ｆの説明から明らかなように本発明によれば、基板に
溶融メルトを接触させてエピタキシャル成長を開始する
初期の時点で、基板以外に結晶の異常成長が無いので、
組成の安定した高品質なエピタキシャル結晶が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に於けるメルト温度と成長時間の
関係図、 第２図は本発明の方法で形成したエピタキシャル結晶の
組成図、 第３図はエピタキシャル成長に用いる装置の断面図、 第４図（ａ）より第４図（Ｃ）まではエピタキシャル成
長の工程を示す断面図、 第５図は従来の方法に於けるメルト温度と成長時間の関
係図である。 ダ、３は溝、４はエピタキシャル成長用メルト、５は空
間部、６は固定治具、７はアンプル、Ｔ＋はメルトの溶
融温度、Ｔ３はエピタキシャル成長σｔ１始時のメルト
温度、［２は液相化温度、Ｔ２はエピタキシャル成長継
続時のメルト温度、ｔｌはエピタキシャル成長開始時点
、１，２はエビタ・１−シャル成長終了時点を示す。 図に於いて、 １はエピタキシャル成長用基板、２は基板ホル第 一→　ｒ５′ｎ５ヱル八長チ千β１ 図 （（）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エピタキシャル成長用メルト（４）を所定時間溶融した
   後、該メルトの温度を急速に降下させるとともに、該メ
   ルトにエピタキシャル成長用基板（１）を接触させ、そ
   の後、該基板上に成長させるエピタキシャル結晶の液相
   化温度（Ｔｌ）より低い一定の成長温度（Ｔ＿２）で所
   定時間保つことにより、前記基板（１）上にメルトより
   析出したエピタキシャル結晶を成長させる方法に於いて
   、 前記メルト（４）の冷却過程であって、かつ溶融したメ
   ルトが、前記液相化温度（Ｔｌ）より高い所定の温度（
   Ｔ＿３）に成った時点で前記基板（１）をメルト（４）
   に接触させ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。