JPH04369213A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気相エピタキシャル成長
装置に関し、水銀・カドミウム・テルル（ＨｇＣｄＴｅ
）のような化合物半導体結晶の気相エピタキシャル成長
装置に関する。

【０００２】赤外線検知素子の形成用材料として良く知
られている水銀・カドミウム・テルル（Ｈｇ１−ｘ　Ｃ
ｄｘ　Ｔｅ）のような化合物半導体結晶を形成する場合
、該結晶を素子形成に都合が良いように大面積で、かつ
薄層状態で得るようにするために、カドミウムテルル（
ＣｄＴｅ）のような化合物半導体基板を、エピタキシャ
ル成長用基板として用い、その上に気相エピタキシャル
成長方法で検知素子形成材料のＨｇ１−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔ
ｅ結晶を形成している。

【０００３】

【従来の技術】従来、このようなＨｇ１−ｘ　Ｃｄｘ　
Ｔｅ結晶をエピタキシャル成長する装置として、図４に
示すように、水銀を収容せる水銀蒸発器１に水素ガスを
導入して水銀（Ｈｇ）ガスを担持せる水素ガス、ジメチ
ルカドミウム［Ｃｄ（ＣＨ３）２］を収容せるジメチル
カドミウム［Ｃｄ（ＣＨ３）２］蒸発器２に水素ガスを
導入してジメチルカドミウムを担持した水素ガス、ジエ
チルテルル［Ｔｅ（Ｃ２Ｈ５）２］　を収容せるジエチ
ルテルル蒸発器３に水素ガスを導入してジエチルテルル
を担持した水素ガスより成る複数種類のエピタキシャル
成長用の原料ガスを、複数のガス導入管４より反応管５
内に流入している。

【０００４】そして該反応管５内に設置したカーボン製
の基板加熱台６を加熱し、その上に載置されたＣｄＴｅ
のエピタキシャル成長用基板７を加熱し、該基板７上に
流入されてきたエピタキシャル成長用の原料ガスを加熱
分解して基板上にＨｇ１−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの結晶を気
相エピタキシャル成長している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し、上記したＨｇガ
スを担持せる水素ガスの温度は、水銀が凝固してガス導
入管に付着するのを防止するために、２００　℃程度の
温度に加熱されている。一方、ジメチルカドミウムガス
、或いはジエチルテルルガスを担持した水素ガスは室温
であるので、これらの温度の異なるエピタキシャル成長
用の原料ガスが、反応管５に流入される以前にガス導入
管８内で混合すると、互いに反応して分解する場合があ
る。

【０００６】そのため、エピタキシャル成長用基板７上
にこれらの原料ガスが到達した時点では、これらの複数
の原料ガスの水素ガス中に担持される割合は、前記した
各蒸発器１，２，３よりガス導入管４内に導入された直
後の原料ガスの組成と異なっている場合があり、所望の
組成のＨｇ１−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅのエピタキシャル結晶
が得られない問題がある。

【０００７】またエピタキシャル成長のために基板加熱
台６を加熱しており、そのため、反応管内の全体は加熱
されており、従って反応管５内に導入されたエピタキシ
ャル成長用の原料ガスが、エピタキシャル成長用基板７
　に到達する以前に、反応管５内で相互に反応して分解
するおそれがあり、所望の組成の原料ガスが該基板７の
表面に到達しない。

【０００８】そのため、所定の厚さ、および組成を有す
るエピタキシャル結晶が再現性良く形成されない問題が
ある。本発明は上記した欠点を除去し、原料ガスがエピ
タキシャル成長用基板に到達するまで、相互に混合しな
いようにし、該基板の極く近傍で混合するようにした装
置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の気相エピタキシ
ャル成長装置は、互いに成分が異なる複数種類のエピタ
キシャル成長用の原料ガスを反応管内に導入し、該反応
管内に設置されたエピタキシャル成長用基板上で上記複
数の原料ガスを加熱分解し、該基板上に化合物半導体結
晶をエピタキシャル成長する装置に於いて、前記複数の
原料ガスが該基板の近傍まで互いに混合せずに分離して
流れ、かつ前記原料ガスの流出するガス出口端部が、前
記基板表面に近接するようなガス通路を、前記反応管内
に設け、該ガス通路のガスが流出するガス出口端部に前
記原料ガスのガス流の方向を変動させる複数のガス流制
御板を設け、該ガス流制御板の間を通じて前記原料ガス
が流れるようにしたことを特徴とするものである。

【００１０】また前記ガス流制御板が、ガスが流出する
ガス出口端部に設置された支持軸で貫通され、該ガス流
制御板の表面の支持軸に対する角度が調整可能と成るよ
うにしたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の装置は、複数種類のエピタキシャル成
長用の原料ガスが、それぞれ相互に混合しないように区
別した原料ガス通路を、各々エピタキシャル成長用原料
ガスの種類に対応した数だけ設け、このガス通路のガス
出口端部がエピタキシャル成長用基板表面に近接した位
置に成るようにする。このようにすると温度、或いは成
分の異なるエピタキシャル成長用の原料ガスが相互に反
応することなく、該基板の極く近傍にまで導入され、そ
のため、所望の組成のエピタキシャル結晶が該基板上に
再現性良く成長できるようになる。

【００１２】そしてこのガス出口端部に支持軸を設け、
この支持軸で貫通され、該支持軸に対して垂直方向の平
面、或いは該支持軸の垂直方向に対して斜め方向の平面
に沿うようにして、石英板より成るガス流制御板を所定
の間隔を隔てて該支持軸に固定して、或いは該支持軸に
対して可動可能と成るようにして取付ける。

【００１３】そしてこのガス流制御板の表面が、支持軸
と成す角度を調節することで、エピタキシャル成長用基
板上で最も結晶の成長速度が遅い領域に、最も多量の原
料ガスを供給することが可能となるので、エピタキシャ
ル成長用基板上の全領域に均一な厚さのエピタキシャル
結晶が成長できる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例につき詳
細に説明する。図１（ａ）、および図１（ｂ）は本発明
の第１実施例の説明図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ
−Ａ´線断面図である。

【００１５】図１（ａ）、および図１（ｂ）に示すよう
に、本発明の気相エピタキシャル成長装置は、水銀、ジ
メチルカドミウム、ジエチルテルルガス等の複数種類の
エピタキシャル成長用原料ガスの種類に対応した数に該
当するガス通路１１を反応管５内に設けた仕切り板１５
で形成する。 そしてこの反応管５は、反応管本体５Ａと、該反応管本
体５Ａと擦り合わせ可能に密着して設置、或いは取外し
可能な構造を有するチップ状の成長部反応管１２とで構
成する。

【００１６】そしてこのチップ状の成長部反応管１２内
に、前記反応管５　の反応管本体５Ａのガス通路１１を
通過する原料ガスが、エピタキシャル成長用基板７に最
も効率良く当たるようにするために折り曲げ加工した石
英板１３を設ける。そしてこの成長部反応管１２内に於
いて、折り曲げ加工した石英板１３で構成された原料ガ
スのガス通路１１のガス出口端部１４が、エピタキシャ
ル成長用基板７の極く近傍に位置するようにして、該原
料ガスが基板７の表面に到達する迄に相互に混合しない
ようにすることで化学反応を生じないようにする。

【００１７】そしてこのガス通路１１のガス出口端部１
４に対向する位置に回転可能で、カーボン製の基板加熱
台６　を設置し、この基板加熱台６　上にＣｄＴｅのエ
ピタキシャル成長用基板７　を載置する。

【００１８】また図１（ａ）と図１（ｃ）に示すように
、チップ状の成長部反応管１２内に曲げ加工して形成し
た石英板１３と、反応管本体５Ａに設けた仕切り板１５
との間のガス出口端部１４に、石英製の支持軸１６を設
け、この支持軸１６に所定のピッチで石英板よりなるガ
ス流制御板１７を複数枚設け、このガス流制御板１７の
間を通じて原料ガスが流れるようにする。このガス流制
御板１７の各々と支持軸１６との成す角度θを、種々異
ならせて組み合わせたガス流制御機構１８を形成する。 そしてこのガス流制御機構１８を多数用意する。

【００１９】そしてこのエピタキシャル成長用基板７　
が設置されている成長部反応管１２の領域は、チップ状
として反応管本体５Ａと擦り合わせ可能で、かつ交換可
能とすることで、形成されたエピタキシャル結晶の成長
層の厚さのガス流の移動方向よりみた変動状態を観察し
て、その観察した値に応じて支持軸１６と成す角度θが
所定の値を有するガス流制御板１７を有するガス流制御
機構１８を適宜選択し、該機構の支持軸１６を上記ガス
通路のガス出口端部１４に設置することでエピタキシャ
ル成長用基板のエピタキシャル層の成長速度の最も遅い
領域に原料ガスを集中して流すことができる。

【００２０】また、他の実施例として図２　に示すよう
に前記したガス通路の代わりに、成長部反応管１２に設
けた基板加熱台６　上のエピタキシャル成長用基板７　
に対向するようなガス出口端部１４を有する原料ガス導
入管２２を複数本設けた構造を採っても良い。

【００２１】また、他の実施例として図３に示すように
、原料ガス導入管２２のガス出口端部１４が集まってい
る成長部反応管１２の外部より、該成長部反応管１２内
に伸びるステンレス線２１を、支持軸１６に対して回転
可動なガス流制御板１７に取付け、このステンレス線２
１を成長部反応管１２の外部にガスが漏れないように気
密構造にシールした状態で引出し、このステンレス線２
１を斜め方向に引っ張るようにしてガス流制御板１７の
支持軸１６に対する角度を調節する構造をとってもよい
。この場合は、前記した図１（ｃ）に示すように、エピ
タキシャル成長の作業中に於いて、ガス流制御板１７の
支持軸１６に対する角度θを変化させることができ、エ
ピタキシャル成長用の原料ガス流を均一な状態でエピタ
キシャル成長用の基板表面に当てることが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の気相エピタ
キシャル成長装置によれば、エピタキシャル成長用基板
の直上まで、温度の異なる複数種類のエピタキシャル成
長用の原料ガスが混合することなく供給されるので組成
の安定したエピタキシャル結晶が得られる効果がある。

【００２３】またガス流制御板を設けることで、基板上
に均一な厚さが得られるようなガス流が供給されるので
、基板上に均一な厚さで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】

【図１】　　本発明の装置の第１実施例の説明図である
。

【図２】　　本発明の装置の第２実施例の説明図である
。

【図３】　　本発明の装置の第３実施例の説明図である
。

【図４】　　従来の装置の説明図である。

【符号の説明】

５　　反応管 ５Ａ　反応管本体 ６　　基板加熱台 ７　　エピタキシャル成長用基板 １１　　ガス通路 １２　　成長部反応管 １３　　石英板 １４　　ガス出口端部 １５　　仕切り板 １６　　支持軸 １７　　ガス流制御板 １８　　ガス流制御機構 ２１　　ステンレス線 ２２　　原料ガス導入管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　互いに成分が異なる複数種類のエピタ
   キシャル成長用の原料ガスを反応管（５）　内に導入し
   、該反応管（５）　内に設けた基板加熱台（６）　に載
   置したエピタキシャル成長用基板（７）　上で上記複数
   の原料ガスを加熱分解し、該基板（７）　上に化合物半
   導体結晶をエピタキシャル成長する装置に於いて、前記
   複数の原料ガスが該基板（７）　の近傍まで互いに混合
   せずに分離して流れ、かつ前記原料ガスの流出するガス
   出口端部（１４）が、前記基板（７）　表面に近接する
   ようなガス通路（１１）を、前記反応管（５）　内に設
   け、該ガス通路（１１）のガス出口端部（１４）に前記
   原料ガスのガス流の方向を変動させる複数のガス流制御
   板（１７）を設け、該ガス流制御板（１７）の間を通じ
   て前記原料ガスが流れる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。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のガス流制御板（１７）
   が、ガス出口端部（１４）に設置された支持軸（１６）
   で貫通され、該ガス流制御板（１７）の表面の前記支持
   軸（１６）に対する角度が調整可能と成るようにしたこ
   とを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の基板加熱台（６）　が
   設置される領域の反応管（５）　を、該反応管本体（５
   Ａ）と擦り合わせ可能とし、着脱自在に設けたことを特
   徴とする気相エピタキシャル成長装置。