JPH042138A - 気相エピタキシャル成長装置 - 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】 〔概　要〕 気相エピタキシャル成長装置に関し、 エピタキシャル成長用基板上に原料ガスが層流の状態で
流れるような装置を目的とし、反応管内に原料ガスを導
入し、前記反応管内のサセプタ上に載置されたエピタキ
シャル成長用基板を加熱して前記原料ガスを熱分解し、
基板上にエピタキシャル結晶を成長する装置に於いて、
前記反応管の管軸に対応する位置が極大となるような略
放物面を有するガス流制御板を、該反応管のガス導入側
の内壁に対して所定の間隔を有するように設けてガス通
路の断面積を徐々に大きくし、 前記反応管内に導入される原料ガスを前記反応管の内壁
とガス流制御板との間に通過させながら、該反応管のガ
ス出口側に導くようにして構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相エピタキシャル成長装置に関する。

赤外線検知素子の形成材料として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（ＨｇＩ−ｘ　Ｃ
ｄＸＴｅ）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ＨｇＩ−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ結晶を素子形成材
料として都合が良いように大面積で、かつ薄層状態に形
成する場合、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）基板上にＨ
ｇ１−ＸＣｄＸＴｅ結晶を気相成長方法等を用いて形成
している。

〔従来の技術〕

このような気相成長方法を用いてＨｇＩ−ｘ　ＣｄＸＴ
ｅ結晶をＣｄＴｅ基板上にエピタキシャル成長する場合
、キャリアガスとしての水素ガスを、ジメチルカドミウ
ム、ジエチルテルル、水銀等の原料液体を収容した蒸発
器内に導入し、該原料液体の成分を□担持した水素ガス
を反応管内に導入して、反応管内のサセプタ上のＣｄＴ
ｅ基板を加熱し、前記原料ガスを熱分解してＣｄＴｅ基
板上にＨｇＩ−ｘ　ＣｄＸＴｅ結晶を気相エピタキシャ
ル成長している。

ところでこれらの原料液体の成分を担持したキャリアガ
スは、基板上に乱流のように渦を巻いた流れの状態で供
給せずに、層流の状態で供給しないと、均一な厚さ、均
一な組成のエピタキシャル結晶が得られないとされてい
る。

この原料ガスの流れが層流になるか、乱流になるかは、
原料ガスが通過する反応管の断面積が急激に変化する箇
所があると、その部分でガスの流れが渦を生じるので、
このような箇所を設けないことが必要とされている。

上記した観点より、従来、このような原料ガスの流れを
層流状態にしてエピタキシャル成長用基板に供給する装
置として、第４図に示すように、エピタキシャル成長用
の反応管１の断面積をガス導入管２より、サセプタ４上
に設置されているエピタキシャル成長用基板３に到達す
る迄、順次拡大する構造を採って基板上で原料ガスが層
流状態で供給されるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、上記した従来構造では、反応管の断面積が変化す
る箇所のテーパー角度θを適当な値に制御しないと、こ
の反応管の断面積が変化する箇所でガスの流れが渦を巻
いて乱流になり、このガスが基板上に供給されるので、
基板上に形成されるエピタキシャル結晶が所定の組成、
或いは所定の厚さに形成されない問題がある。

また上記構造で前記θを小さくして、ガスの流れが急激
に変化しないようにすると、反応管全体の長さが長くな
り、そのためＨｇＩ−ｘ　Ｃｄｙ　Ｔｅ結晶の組成を変
動させて多層構造に積層形成する場合、反応管内の原料
ガスの切り換えが素早〈実施できず、このような多層構
造の結晶が形成されない問題がある。

本発明は上記した問題点を除去し、反応管の長さを増大
させずに基板上にエピタキシャル成長用の原料ガスが層
流状態で供給されるようにした装置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気相エピタキシャル成長装
置は、第１図に示すように反応管１内に原料ガスを導入
し、前記反応管内のサセプタ４上に載置されたエピタキ
シャル成長用基板３を加熱して前記原料ガスを熱分解し
、基板上にエピタキシャル結晶を成長する装置に於いて
、 前記反応管１の管軸１１に対応する位置が極大となるよ
うな略放物面を有するガス流制御板１２を、該反応管の
ガス導入側の内壁１Ａに対して所定の間隔を有するよう
に設けてガス通路の断面積を徐々に太き（し、前記反応
管ｌ内に導入される原料ガスを前記反応管の内壁１＾と
ガス流制御板１２との間に通過させながら、該反応管の
ガス出口側に導入するようにしたことを特徴としている
。

また上記した反応管は横型、或いは縦型構造いずれでも
良い。

〔作　用〕

本発明の装置は、第１図に示すように反応管１の管軸１
１に対応する位置が極大となるような放物面を有するガ
ス流制御板１２を、該反応管のガス導入側の内壁１八に
対して所定の間隔を有するように設け、前記反応管内に
導入される原料ガスを前記反応管の内壁１八とガス流制
御板１２との間に通過させながら、該反応管内のガス出
口側に導入するようにする。

このようにすると、ガス導入管１３より反応管１に導入
された原料ガスが、反応管の内壁１Ａとガス流制御板１
２との間を通過すると、このガスの通路の断面積が徐々
に順次大きくなるので、ガスの流れが層流状態に成って
基板上に供給される。

またこのようにすると反応管ｌのガス導入管１３よりエ
ピタキシャル成長用基板に到達する迄の長さが短くて済
み、Ｈｇｔ−ｘ　ＣｄＸＴｅ結晶を組成を変えて多層構
造に形成する場合、反応管内に於ける原料ガスの切り換
えを確実に行い得る。

〔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図は本発明の装置の第１実施例の側面図、第２図は
第１図の要部の平面図である。

第１図、および第２図に図示するように、本発明の装置
は反応管１の管軸１１に対応する位置が極大となるよう
な放物面を有する石英ガラス製のガス流制御板１２を、
該反応管１のガス導入側の内壁１Ａに対して所定の間隔
を有するように設ける。

そして前記反応管１内に原料ガスを導入するガス導入管
１３を前記ガス流制御板１２を貫通した後、再び貫通す
るように折り曲げて形成し、前記ガス導入管１３より反
応管に導入される原料ガスを、前記反応管の内壁１Ａと
ガス流制御板１２の間にｉｌ遇させながら、該反応管１
のガス出口側に導く。

このガス流制御板１２と反応管１との内壁の間の間隔は
、管軸１１に対応する箇所で最小となり、反応管の側面
方向に到る程、大となり、前記ガス流制御板が曲面構造
を呈しているために、ガス導入管より導入された原料ガ
スの通路の断面積は急激に拡がらず、徐々に拡がるため
に流れの渦が発生する箇所が無（なり、原料ガスが層流
状態に基板上に供給される。

このような本発明の装置を用いてＣｄＴｅ基板上にＨｇ
ｔ−ｘ　ＣｄＸＴｅ結晶を気相エピタキシャル成長する
場合について説明する。

第１図に示すようにサセプタ４上にＣｄＴｅのエピタキ
シャル成長用基板３を設置し、反応管１内を排気管１４
に連なる排気ポンプにて１０−　’　ｔｏｒｒ程度の真
空度に成る迄排気した後、ガス導入管１３よりジメチル
カドミウムを担持した水素ガスを５．０　Ｘｌ０−’気
圧の分圧、ジエチルテルルを担持した水素ガスを２．４
　Ｘｌ０−’気圧の分圧、水銀を担持した水素ガスの分
圧を６．０　Ｘｌ０−’気圧の分圧とし、水素ガスの総
流量を５４！／ｍｉｎとした流量で反応管１内に導入す
る。

するとこのガス導入管１３より反応管１内に導入された
原料ガスは、反応管の内壁１＾に衝突して均一に混合さ
れ、ガス流制御板１２と反応管の内壁１Ａとの間を通過
する。そしてこのガス流制御板１２と反応管の内壁１八
との間隔は徐々に大きくなっているので、ガス通路の急
激な断面積の変動がないために層流となって反応管１の
ガス排気管側に導かれる。

この状態で高周波誘導コイル１５に通電し、サセプタ４
を加熱して原料ガスを熱分解してエピタキシャル成長用
基板上にＨｇ１−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ結晶をエピタキシャ
ル成長する。

するとエピタキシャル成長用基板上に原料ガスが層流状
態で安定して供給されるので、組成、および厚さに変動
を住じない高品質のＨｇｔ　−Ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅのエピ
タキシャル結晶が得られる。

また本実施例によれば、反応管の長さを増大させないで
層流状態の原料ガスをエピタキシャル成長用基板上に供
給できるので、Ｈｇｔ−ＸＣｄＸＴｅ結晶を、組成を変
化させて多層構造に積層する場合に於いても、反応管内
の原料ガスの切り換えが素早く行えるので、高品質の多
層構造のｌＩｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ結晶が得られる。

また本実施例の他の実施例として第３図に示すように反
応管１を縦型構造として、管軸１１に対応する箇所が極
大となるような放物曲面を有するガス流制御板１２を設
けても第１実施例と同様な効果がある。

制御板、１３はガス導入管、 波誘導コイルを示す。

１４は排気管、 １５は高岡 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように本発明によれば、エピタ
キシャル成長用基板上に原料ガスが層流状態で供給され
るため、組成、および厚さの変動しない高品質のエピタ
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図は本発明の装置の第１実施例の側面図、第２図は
第１図の要部を示す平面図、 第３図は本発明の第２実施例の説明図、第４図は従来の
装置の説明図である。 図において、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　反応管（１）内に原料ガスを導入し、前記反応管（１
   ）内のサセプタ（４）上に載置されたエピタキシャル成
   長用基板（３）を加熱して前記原料ガスを熱分解し、該
   エピタキシャル成長用基板上にエピタキシャル結晶を成
   長する装置に於いて、 前記反応管（１）の管軸（１１）に対応する位置が極大
   となるような略放物面を有するガス流制御板（１２を、
   該反応管のガス導入側の内壁（１Ａ）に対して所定の間
   隔を有するように設けてガス通路の断面積を徐々に大き
   くし、 前記反応管（１）内に導入される原料ガスを前記反応管
   の内壁（１Ａ）とガス流制御板（１２）との間に通過さ
   せながら、該反応管のガス出口側に導くようにしたこと
   を特徴とする気相エピタキシャル成長装置。