JPH04187589A - 液相エピタキシャル結晶成長用治具及び該治具を用いた多元半導体結晶の製造方法 - 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結晶成長用治具及び該治具を用いた
多元半導体結晶の製造方法に関し、均一な厚みの結晶成
長層が得られるようにすることを目的とし、 治具にあっては、角柱の底面に該底面から上面に至る方
向に切欠き凹部を有し、該切欠き凹部内に結晶成長用基
板を保持する基板ホルダと、該基板ホルダがメルト材料
と共に封入される概略角柱状外形の石英アンプルとを備
えて構成する。

産業上の利用分野 本発明は液相エピタキシャル結晶成長用治具及び該治具
を用いた多元半導体結晶の製造方法に関する。

複数の組成元素からなる多元半導体結晶、例えばガリウ
ム・砒素、ガリウム・アルミニウム・砒素等の化合物半
導体結晶を結晶基板上に成長させる方法の一つに、これ
らの半導体を溶質とした溶液を高温で結晶基板に接触さ
せた後、次第に温度を下げ半導体結晶を基板上に析出成
長させるようにした方法がある。この方法は一般に液相
エピタキシャル結晶成長法と称され、高純度で結晶性の
良好な単結晶を成長させる方法として、特に半導体工業
の分野で広く採用されている。また、近年におし）では
、鉛・錫・テルルや易蒸発性の成分元素を含む水銀・カ
ドミウム・テルル等の化合物半導体結晶を構成材料とし
て、赤外線検知素子や赤外線単導体レーザ素子等の光電
変換素子を４退するのに上記方法は用いろれている。特
に易蒸発性の成分元素を含む化合物半導体結晶を液相ニ
ピクキンヤル成長により形成する場合には、蒸発により
溶液濃度が変化することを防圧するために、例えば真空
に吸引された石英アンプル等の密閉容器内で結晶成長さ
せる必要があり、その方法の最適化が模索されている。

従来の技術 従来の密閉回転式の液相エピタキシャル結晶成長法に用
いられている治具及びその使用方法を第３区により説明
する。２は基板ホルダであり、このホルダは、石英アン
プル４内に内接する外径と所定長さの例えば石英ガラス
或５）はカーボン材かみなる円柱の外周部中央の一部を
切り欠′、）だ切欠き凹部５を有し、この切欠き四部５
内の対向壁面に結晶成長用基板６を横架する形に水平に
保持する構成からなっている。

そして液相エピタキンヤル結晶成長に際しては、切欠き
凹部５内にＣｃｌＴｅからなる結晶成長用基板６を水平
に掛は渡した形に保持し、この基板ホルダ２と、予め所
定組成比に秤量されたＨｇ、Ｃｄ、Ｔｅからなる結晶成
長用のメルト材料８とを図示のように石英アンプル４内
に配設し、アンプル内部を排気した後この石英アンプル
４を気密に封止する。

しかる後、石英アンプル４を図示しない液相エピタキシ
ャル結晶成長炉内に配置し、結晶成長温度よりも高い所
定温度に加熱して石英アンプル４内のメルト材料８を溶
融し、石英アンプル４を１８０’回転して、結晶成長用
基板６面に溶融したメルト材料８を接触させると共に、
加熱温度を所定結晶成長温度に低下させて基板上にＨｇ
、−ＭＣｄＸ　Ｔｅからなる結晶層を成長させる。

次に、所定厚みの結晶層が形成された時点で石英アンプ
ル４を再び１８０°反転することにより、結晶成長用基
板６上のメルト材料を除去して結晶成長を停止させ、そ
の後成長炉内より石英アンプル４を除冷しながら引き出
し、石英アンプル４を開封し、結晶層が形成された基板
６を取り出している。

発明が解決しようとする課題 上述した従来方法による場合、基板ホルダ２が石英アン
プル４に完全に固定されていないので、溶融したメルト
材料を結晶成長用基板に接触させるに際して治具を回転
させたときに、基板ホルダが石英アンプルに対してスリ
７プして結晶成長用基板を正確に水平に配置することが
困難になることがある。結晶成長用基板が水平面に対し
て傾斜していると、第４図に示すように、成長した結晶
層１０の形状が、重力偏析の影響によって、下方に相当
する部分が厚くなるような形状になる。その結果、結晶
成長を停止させたときに、得られる結晶層の厚みが不均
一になり、品質上問題が生じる。また、このような問題
は、結晶成長用基板の面積が大きくなるにつれて顕著と
なる。

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたも■で、均
一な厚みの結晶成長層が得られるようにすることを目的
としている。

課題を解決するための手段 本発明の液相エピタキンヤル結晶成長用治具は、角柱の
底面に該底面から上面に至る方向に切欠き凹部を有し、
該切欠き凹部内に結晶成長用基板を保持する基板ホルダ
と、該基板ホルダがメルト材料と共に封入される概略角
柱状外形の石英アンプルとを備えて構成される。

二〇液相エピタキンヤル結晶成長用治具を用いた本発明
の多元半導体結晶の製造方法は、上記基板ホルダの底面
を水平面上に位置させ、上記治具を加熱して上記メルト
材料を溶融させるステップと、上記基板ホルダの底面が
上側になるように上記治具を１８０°回転さぜ、溶融し
たメルト材料を上記結晶成長用基板に接触させて結晶成
長を行うステップと、上記治具を再び回転させて溶融し
たメルト材料が上記結晶成長用基板に接触しないように
するステップとを含んでなる。

作　　　用 本発明の液相エピタキンヤル結晶成長用治具にあっては
、角柱の基板ホルダと概略角柱状外形０石英アンプルと
を備え、基板ホルダが石英アンプル内に収容されるよう
にしているので、液相エピタキシャル結晶成長に際して
基板を回転させたときに、基板ホルダが石英アンプルに
対してスリフプすることがない。このため、結晶成長用
基板を正確に水平面上に位置させた状、暫で溶融したメ
ルト材料を基板に接触させることができ、均一な厚みの
結晶成長層を得ることができるようにプ；る。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づ−て説明する。

第１図は本発明の実施例を示す液相エビタ出／丁ル結晶
成長用治具の斜視図であり、石英アンプルについては輪
郭線で図示している。１２は石英、カーボン等の加熱に
より変質しない材質がろデ；る角柱形状の基板ホルダ、
１４は基板ホルダ］２の底面から上面に至る方向に形成
された切欠き凹部、６は切欠き四部１４内に横架する形
で保持されたＣｃｌＴｅからなる結晶成長用基板、８は
Ｈｇ、Ｃｄ、Ｔｅを成分元素とするメルト材料、１６は
結晶成長用基板６が保持された基板ホルダ１２及びメル
ト材料８を封入して内部を真空に排気した石英アンプル
、１８は石英アンプル１６の側方に該アンプルと一体に
設けられた支持棒である。結晶成長用基板６の切欠き凹
部１４内への保持は、切欠き凹部１４の壁面に形成され
た溝に結晶成長用基板６を嵌合させる二とにより行われ
る。石英アンプル１６は概略角柱外形を有しており、そ
の内部には基板ホルダ１２がほぼ隙間なく収容される。

次に、この治具を用いた多元半導体結晶の製造方法の例
を第２図により説明する。まず、第１図に示したように
構成された治具を結晶成長炉内で結晶成長温度よりも高
い所定の温度に加熱して、第２図（ａ）に示すように、
石英アンプル１６内のメルト材料８を溶融させ、溶融メ
ルト材料８′とする。このとき、基板ホルダエ２の底面
が水平面上に位置するように、支持棒１８の回転角度を
調整しておく。そして、基板ホルダフ２の底面が上側に
なるように治具を１８０°回転させ、溶融メルト材料８
′を結晶成長用基板６に接触させる。この状態で炉内温
度を所定の結晶成長温度に低下させると、第２図ら）に
示すように、結晶成長用基板８の表面に’　ｇ　＋　−
ｘ　Ｃｄ　ｙ　Ｔ　ｅかろなる結晶層２０が成長する。

次に、所定厚みの結晶層２Ｑが形成された時点で、第３
図（Ｃ）に示すように、治具を再び１８０°反転させる
ことにより、溶融メルト材料８′が結晶成長用基板６に
接触しないようにして、結晶成長を停止させる。しかる
後、図示はしないが、炉内から治具を除冷しながら引き
出し、石英アンプル１６を開封し、結晶層２０が形成さ
れた結晶成長用基板６を基板ホルダ１２がろ取り外す。

ＣｄＴｅからなる結晶成長用基板上！＝Ｈｇ　＋−Ｃｄ
Ｘ　７ｅからなる結晶層を液相エビクキンマル結晶成長
法により成長させる場合、基板が水平面に対して傾斜し
ていると結晶層の厚みが不均一になることは前述した通
りである。二の実施例におし）では、治具を回転させる
に際して、基板ホルダ１２が石英アンプル１６とスリッ
プすることがないので、石英アンプル１６の初期状態の
位置と回転角度とを正確に規制しておけば、第２図ら）
の状態において結晶成長用基板６は正確に水平面上に位
置し、従って、結晶成長層２０の厚みが重力偏析等の影
響によって不均一になることがない。その結果、大型な
結晶を得ることができる。

また、石英アンプル内に複数の基板ホルダを封入し、−
回の液相エピタキシャル結晶成長により複数の結晶成長
用基板に結晶成長させる場合、各結晶成長用基板が異な
る角度関係になることが防止され、容易に多元半導体結
晶の量産が可能にな以上説明したように、本発明による
と、液相エピタキンアル結晶成長法を実施するに際して
均一ブ；厚みの結晶成長層を得ることができるようにな
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す液相二ヒリキシャル結晶
成長用治具の斜視図、 第２図は本発明の実施例における多元半導体結晶の製造
手順を説明するための図、 第３図は従来技術の説明図、 第４図は従来技術の問題点の説明図である。 ６・・・結晶成長用基板、 ８・・メルト材料、 ８′・・・溶融メルト材料、 １２・・・基板ホルダ、 １４・・・切欠き凹部、 １Ｇ・・・石英アンプル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、角柱の底面に該底面から上面に至る方向に切欠き凹
   部（１４）を有し、該切欠き凹部（１４）内に結晶成長
   用基板（６）を保持する基板ホルダ（１２）と、該基板
   ホルダ（１２）がメルト材料（８）と共に封入される概
   略角柱状外形の石英アンプル（１６）とを備えたことを
   特徴とする液相エピタキシャル結晶成長用治具。 ２、請求項１に記載の治具を用いた多元半導体結晶の製
   造方法であって、 上記基板ホルダ（１２）の底面を水平面上に位置させ、
   上記治具を加熱して上記メルト材料（８）を溶融させる
   ステップと、 上記基板ホルダ（１２）の底面が上側になるように上記
   治具を１８０゜回転させ、溶融したメルト材料を上記結
   晶成長用基板（６）に接触させて結晶成長を行うステッ
   プと、 上記治具を再び回転させて溶融したメルト材料が上記結
   晶成長用基板（６）に接触しないようにするステップと
   を含むことを特徴とする多元半導体結晶の製造方法。 ３、上記結晶成長用基板（６）はＣｄＴｅからなり、上
   記メルト材料（８）の成分元素はＨｇ、Ｃｄ、Ｔｅであ
   ることを特徴とする請求項２に記載の多元半導体結晶の
   製造方法。