JPH05190454A - 気相エピタキシャル成長装置 - Google Patents
気相エピタキシャル成長装置Info
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- JPH05190454A JPH05190454A JP4001193A JP119392A JPH05190454A JP H05190454 A JPH05190454 A JP H05190454A JP 4001193 A JP4001193 A JP 4001193A JP 119392 A JP119392 A JP 119392A JP H05190454 A JPH05190454 A JP H05190454A
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- Japan
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- gas
- reaction tube
- epitaxial growth
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 気相エピタキシャル成長装置に関し、均一な
厚さのエピタキシャル結晶が容易に確実に得られる装置
を目的とする。 【構成】 反応管１内に、エピタキシャル成長用の基板
６を載置した基板加熱台５を設置し、前記反応管１内に
エピタキシャル成長用ガスを供給し、該ガスの加熱分解
により基板６上にエピタキシャル結晶を成長する装置に
於いて、前記基板６のガス上流側端部6A近傍の位置に対
応する該反応管１の断面積を、前記基板６のガス下流側
端部6B近傍の位置に対応する反応管１の断面積より小さ
く保つことで構成する。
厚さのエピタキシャル結晶が容易に確実に得られる装置
を目的とする。 【構成】 反応管１内に、エピタキシャル成長用の基板
６を載置した基板加熱台５を設置し、前記反応管１内に
エピタキシャル成長用ガスを供給し、該ガスの加熱分解
により基板６上にエピタキシャル結晶を成長する装置に
於いて、前記基板６のガス上流側端部6A近傍の位置に対
応する該反応管１の断面積を、前記基板６のガス下流側
端部6B近傍の位置に対応する反応管１の断面積より小さ
く保つことで構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相エピタキシャル成長
装置に係り、特に基板表面の全領域面で均一な厚さのエ
ピタキシャル結晶が得られるようにした気相エピタキシ
ャル成長装置に関する。
装置に係り、特に基板表面の全領域面で均一な厚さのエ
ピタキシャル結晶が得られるようにした気相エピタキシ
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（Hg
1-x Cdx Te）の化合物半導体結晶が用いられており、こ
の結晶を大面積の基板上に薄層状態で、形成する方法と
してＭＯＣＶＤ法(Metal Organic Chemical Vapor Depo
sition :有機金属気相成長方法) が従来より用いられて
いる。
ーバンドギャップの狭い水銀・カドミウム・テルル（Hg
1-x Cdx Te）の化合物半導体結晶が用いられており、こ
の結晶を大面積の基板上に薄層状態で、形成する方法と
してＭＯＣＶＤ法(Metal Organic Chemical Vapor Depo
sition :有機金属気相成長方法) が従来より用いられて
いる。
【０００３】
【従来の技術】ＭＯＣＶＤ法に用いる従来の気相エピタ
キシャル成長装置を図３に示す。図３に於けるように、
エピタキシャル成長用ガスを導入するガス導入管２と、
エピタキシャル成長後の不要なガスを排気するガス排出
管４を備えたキャップ３を有し、石英製の横型水平管よ
り成る反応管１の内部には、カーボン製の基板加熱台５
が設置され、その上にガリウム砒素（GaAs）等のエピタ
キシャル成長用の基板６が載置されている。
キシャル成長装置を図３に示す。図３に於けるように、
エピタキシャル成長用ガスを導入するガス導入管２と、
エピタキシャル成長後の不要なガスを排気するガス排出
管４を備えたキャップ３を有し、石英製の横型水平管よ
り成る反応管１の内部には、カーボン製の基板加熱台５
が設置され、その上にガリウム砒素（GaAs）等のエピタ
キシャル成長用の基板６が載置されている。
【０００４】またこの反応管１の周囲には、基板加熱台
５を加熱するための高周波誘導コイル７が設置されてい
る。そしてこのガス導入管２には、水銀を収容した水銀
蒸発器８、ジメチルカドミウムを収容したジメチルCd蒸
発器９、ジイソプロピルテルルを収容したジイソプロピ
ルTe蒸発器11が接続され、これらの蒸発器8,9,11内に水
素ガスを導入して、水銀、ジメチルCd、ジイソプロピル
Teを担持した水素ガスが反応管１内に導入される。
５を加熱するための高周波誘導コイル７が設置されてい
る。そしてこのガス導入管２には、水銀を収容した水銀
蒸発器８、ジメチルカドミウムを収容したジメチルCd蒸
発器９、ジイソプロピルテルルを収容したジイソプロピ
ルTe蒸発器11が接続され、これらの蒸発器8,9,11内に水
素ガスを導入して、水銀、ジメチルCd、ジイソプロピル
Teを担持した水素ガスが反応管１内に導入される。
【０００５】このような気相エピタキシャル成長装置を
用いて基板上にエピタキシャル結晶を成長する方法に付
いて述べると、先ず反応管１内を所定の真空度に成る迄
排気する。
用いて基板上にエピタキシャル結晶を成長する方法に付
いて述べると、先ず反応管１内を所定の真空度に成る迄
排気する。
【０００６】そしてガス導入管２より水銀、ジメチルCd
およびジイソプロピルTeを担持した水素ガスより成るエ
ピタキシャル成長用ガスを、反応管１内に導入し、該反
応管１の周囲に設けた高周波誘導コイル７に通電するこ
とで基板加熱台５を加熱し、その上のエピタキシャル成
長用の基板６を加熱し、反応管１内に導入されたエピタ
キシャル成長用ガスを基板６上で加熱分解し、該基板６
上にHg1-x Cdx Teのエピタキシャル結晶を成長してい
る。
およびジイソプロピルTeを担持した水素ガスより成るエ
ピタキシャル成長用ガスを、反応管１内に導入し、該反
応管１の周囲に設けた高周波誘導コイル７に通電するこ
とで基板加熱台５を加熱し、その上のエピタキシャル成
長用の基板６を加熱し、反応管１内に導入されたエピタ
キシャル成長用ガスを基板６上で加熱分解し、該基板６
上にHg1-x Cdx Teのエピタキシャル結晶を成長してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記したエピ
タキシャル成長用の基板６は、一枚の基板より多数の検
知素子を得るために益々大面積のものが要求され、その
ため、エピタキシャル成長用ガスの移動方向より見て、
基板６のガス上流側端部6Aと、基板６のガス下流側端部
6B間の距離Ｌ( つまり基板６の直径に該当する寸法）が
益々大きくなる傾向にある。
タキシャル成長用の基板６は、一枚の基板より多数の検
知素子を得るために益々大面積のものが要求され、その
ため、エピタキシャル成長用ガスの移動方向より見て、
基板６のガス上流側端部6Aと、基板６のガス下流側端部
6B間の距離Ｌ( つまり基板６の直径に該当する寸法）が
益々大きくなる傾向にある。
【０００８】そしてエピタキシャル成長によって、反応
管１内に供給されるエピタキシャル成長用ガスが、反応
管１内で熱分解して消費されるので、基板のガス下流側
端部(6B)の近傍のエピタキシャル成長用ガスの濃度は、
基板のガス上流側端部(6A)の近傍のエピタキシャル成長
用ガスの濃度に比較して低下する傾向にある。
管１内に供給されるエピタキシャル成長用ガスが、反応
管１内で熱分解して消費されるので、基板のガス下流側
端部(6B)の近傍のエピタキシャル成長用ガスの濃度は、
基板のガス上流側端部(6A)の近傍のエピタキシャル成長
用ガスの濃度に比較して低下する傾向にある。
【０００９】そのため、基板６の表面上に形成されるエ
ピタキシャル結晶の厚さが、ガス上流側に比べてガス下
流側では薄くなる傾向を生じるので、基板表面の全体の
領域で均一な厚さのエピタキシャル結晶が得られなくな
ると言った問題がある。
ピタキシャル結晶の厚さが、ガス上流側に比べてガス下
流側では薄くなる傾向を生じるので、基板表面の全体の
領域で均一な厚さのエピタキシャル結晶が得られなくな
ると言った問題がある。
【００１０】このことは、エピタキシャル結晶の厚さの
みで無く、該エピタキシャル結晶の組成も均一で無い結
晶となる不都合がある。このようなエピタキシャル成長
用の基板上に、均一な厚さのエピタキシャル結晶が形成
されない問題を解消するために、特開昭64-54723号に於
いてテーパー形状の基板加熱台の傾斜面の角度を、基板
が載置される場所に於いて部分的に変化させて、エピタ
キシャル成長用の基板上を通過するエピタキシャル成長
用ガスの流速を基板面上で変化させる方法が有るが、基
板加熱台の形状を部分的に変えるのは、該加熱台の加工
が煩雑である。またこの方法は基板表面上のガス流が乱
れ易く、安定したエピタキシャル成長が出来ない欠点が
あり、好ましくない。
みで無く、該エピタキシャル結晶の組成も均一で無い結
晶となる不都合がある。このようなエピタキシャル成長
用の基板上に、均一な厚さのエピタキシャル結晶が形成
されない問題を解消するために、特開昭64-54723号に於
いてテーパー形状の基板加熱台の傾斜面の角度を、基板
が載置される場所に於いて部分的に変化させて、エピタ
キシャル成長用の基板上を通過するエピタキシャル成長
用ガスの流速を基板面上で変化させる方法が有るが、基
板加熱台の形状を部分的に変えるのは、該加熱台の加工
が煩雑である。またこの方法は基板表面上のガス流が乱
れ易く、安定したエピタキシャル成長が出来ない欠点が
あり、好ましくない。
【００１１】本発明は上記した従来の装置の欠点を除去
し、基板上で均一なエピタキシャル結晶が得られるよう
にした気相エピタキシャル成長装置の提供を目的とす
る。
し、基板上で均一なエピタキシャル結晶が得られるよう
にした気相エピタキシャル成長装置の提供を目的とす
る。
【００１２】
【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、請求項１に示すように、反応管内に、
エピタキシャル成長用の基板を載置した基板加熱台を設
置し、前記反応管内にエピタキシャル成長用ガスを供給
し、該ガスの加熱分解により基板上にエピタキシャル結
晶を成長する装置に於いて、前記基板のガス上流側端部
近傍の位置に対応する反応管の断面積を、前記基板のガ
ス下流側端部近傍の位置に対応する反応管の断面積より
小さく保つことを特徴とする。
ャル成長装置は、請求項１に示すように、反応管内に、
エピタキシャル成長用の基板を載置した基板加熱台を設
置し、前記反応管内にエピタキシャル成長用ガスを供給
し、該ガスの加熱分解により基板上にエピタキシャル結
晶を成長する装置に於いて、前記基板のガス上流側端部
近傍の位置に対応する反応管の断面積を、前記基板のガ
ス下流側端部近傍の位置に対応する反応管の断面積より
小さく保つことを特徴とする。
【００１３】また請求項２に示すように、前記反応管の
上部内壁面と、基板の表面との間の寸法を、基板のガス
上流側端部より基板のガス下流側端部に向かって漸次増
大し、該反応管の断面積を該反応管のガス流出側の終端
部で所定の断面積に保つことで、基板のガス上流側端部
近傍のガス流速を、基板のガス下流側端部近傍のガス流
速より大きく保つようにしたことを特徴とするものであ
る。
上部内壁面と、基板の表面との間の寸法を、基板のガス
上流側端部より基板のガス下流側端部に向かって漸次増
大し、該反応管の断面積を該反応管のガス流出側の終端
部で所定の断面積に保つことで、基板のガス上流側端部
近傍のガス流速を、基板のガス下流側端部近傍のガス流
速より大きく保つようにしたことを特徴とするものであ
る。
【００１４】
【作用】本発明の気相エピタキシャル成長装置は、図２
に示すように反応管１内に流入するエピタキシャル成長
用ガスが、基板６に接触し始める基板６のガス上流側端
部6Aの近傍の位置に対応する反応管１の断面積を、前記
エピタキシャル成長用ガスが基板６に接触し終わる基板
６のガス下流側端部6B近傍の反応管の断面積より小さく
する。そして反応管１のガス流出側の終端部では、所定
の断面積になるように保つ。
に示すように反応管１内に流入するエピタキシャル成長
用ガスが、基板６に接触し始める基板６のガス上流側端
部6Aの近傍の位置に対応する反応管１の断面積を、前記
エピタキシャル成長用ガスが基板６に接触し終わる基板
６のガス下流側端部6B近傍の反応管の断面積より小さく
する。そして反応管１のガス流出側の終端部では、所定
の断面積になるように保つ。
【００１５】このようにすると、基板６のガス上流側端
部6Aに到達したガスは矢印ａに示すように基板６上を流
れて消費されるが、ガス上流側端部6Aの近傍ではガス流
速が大であるので、エピタキシャル成長用ガスの熱分解
が基板６上のガス上流側端部6Aの近傍で充分に起こり難
くなる。そして基板のガス下流側端部6B近傍ではガス流
速が極めて遅いために、熱分解されなかった高濃度のエ
ピタキシャル成長ガスが、基板６のガス下流側端部6Bの
近傍に到達する。そしてガスの移動方向に沿って反応管
１の断面積を増大させ、該反応管１の上部の内壁面1Aよ
り基板６上迄の距離が増加しているので、ガス流速は低
下しており、矢印ｂに示すようにガスの成分が拡散によ
って補給されるので、濃度変動の少ないガスが基板６の
全面に供給されることになる。
部6Aに到達したガスは矢印ａに示すように基板６上を流
れて消費されるが、ガス上流側端部6Aの近傍ではガス流
速が大であるので、エピタキシャル成長用ガスの熱分解
が基板６上のガス上流側端部6Aの近傍で充分に起こり難
くなる。そして基板のガス下流側端部6B近傍ではガス流
速が極めて遅いために、熱分解されなかった高濃度のエ
ピタキシャル成長ガスが、基板６のガス下流側端部6Bの
近傍に到達する。そしてガスの移動方向に沿って反応管
１の断面積を増大させ、該反応管１の上部の内壁面1Aよ
り基板６上迄の距離が増加しているので、ガス流速は低
下しており、矢印ｂに示すようにガスの成分が拡散によ
って補給されるので、濃度変動の少ないガスが基板６の
全面に供給されることになる。
【００１６】そのため、基板６のガス上流側端部6A近傍
でエピタキシャル成長用ガスが殆ど消費されて、基板６
のガス下流側端部6B近傍に高濃度のエピタキシャル成長
用ガスが到達しないと言った従来の装置の欠点を解消す
ることができ、基板上に均一な厚さのエピタキシャル結
晶が成長することになる。
でエピタキシャル成長用ガスが殆ど消費されて、基板６
のガス下流側端部6B近傍に高濃度のエピタキシャル成長
用ガスが到達しないと言った従来の装置の欠点を解消す
ることができ、基板上に均一な厚さのエピタキシャル結
晶が成長することになる。
【００１７】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例に付き詳
細に説明する。図１に示すように、本発明の気相エピタ
キシャル成長装置は、反応管１の断面積が、基板６のガ
ス上流側端部6Aの近傍より基板６のガス下流側端部6Bの
近傍に向かって漸次増大するように保ち、反応管１のガ
ス流出側の終端部1Bの近傍では所定の断面積に成るよう
にする。
細に説明する。図１に示すように、本発明の気相エピタ
キシャル成長装置は、反応管１の断面積が、基板６のガ
ス上流側端部6Aの近傍より基板６のガス下流側端部6Bの
近傍に向かって漸次増大するように保ち、反応管１のガ
ス流出側の終端部1Bの近傍では所定の断面積に成るよう
にする。
【００１８】例えば、横方向の寸法が80mmで縦方向の寸
法が30mmで断面形状が長方形の石英製の反応管１を用
い、基板６のガス上流側端部6Aの近傍では、基板６の表
面と該反応管１の内壁との間の寸法Ｌ1 を５mmに保ち、
基板６のガス下流側端部6Bの近傍では、この寸法Ｌ2 15
〜20mmの寸法に保ち、該反応管１のガス下流側の終端部
1Bの近傍の断面積は一定の値を保つようにする。
法が30mmで断面形状が長方形の石英製の反応管１を用
い、基板６のガス上流側端部6Aの近傍では、基板６の表
面と該反応管１の内壁との間の寸法Ｌ1 を５mmに保ち、
基板６のガス下流側端部6Bの近傍では、この寸法Ｌ2 15
〜20mmの寸法に保ち、該反応管１のガス下流側の終端部
1Bの近傍の断面積は一定の値を保つようにする。
【００１９】このようにすると、基板６とエピタキシャ
ル成長用ガスが接触を開始する基板６のガス上流側端部
6Aの近傍のガス流速が、基板６とエピタキシャル成長用
ガスが接触をし終わるガス下流側端部6Bの近傍のガス流
速よりも大となり、エピタキシャル成長用ガスの熱分解
が基板６のガス上流側端部6Aの近傍で充分に起こり難く
なって、熱分解され無かった高濃度のエピタキシャル成
長ガスが基板６上の全面に到達する。
ル成長用ガスが接触を開始する基板６のガス上流側端部
6Aの近傍のガス流速が、基板６とエピタキシャル成長用
ガスが接触をし終わるガス下流側端部6Bの近傍のガス流
速よりも大となり、エピタキシャル成長用ガスの熱分解
が基板６のガス上流側端部6Aの近傍で充分に起こり難く
なって、熱分解され無かった高濃度のエピタキシャル成
長ガスが基板６上の全面に到達する。
【００２０】そして基板６のガス下流側端部6B近傍で
は、該反応管１の上部の内壁面1Aより基板６上迄の距離
が増加しているので、ガス流速は極めて低下しており、
殆ど滞留した状態に近くなり、ガス上流側端部6A近傍で
消費されなかった高濃度のガスの成分が拡散によって補
給されるので、濃度変動の少ないガスが基板６の全面に
供給されることになる。そのため、従来の装置に於ける
ように、基板６のガス上流側端部6Aの近傍でエピタキシ
ャル成長用ガスが消費されて、基板６のガス下流側端部
6Bの近傍には、濃度の高いエピタキシャル成長用ガスが
到達しないと言った不都合な現象が無くなり、基板６上
に均一な厚さのエピタキシャル結晶が成長する。
は、該反応管１の上部の内壁面1Aより基板６上迄の距離
が増加しているので、ガス流速は極めて低下しており、
殆ど滞留した状態に近くなり、ガス上流側端部6A近傍で
消費されなかった高濃度のガスの成分が拡散によって補
給されるので、濃度変動の少ないガスが基板６の全面に
供給されることになる。そのため、従来の装置に於ける
ように、基板６のガス上流側端部6Aの近傍でエピタキシ
ャル成長用ガスが消費されて、基板６のガス下流側端部
6Bの近傍には、濃度の高いエピタキシャル成長用ガスが
到達しないと言った不都合な現象が無くなり、基板６上
に均一な厚さのエピタキシャル結晶が成長する。
【００２１】本発明の装置を用いて、例えば、該反応管
１内にジイソプロピルTeとジメチルCdを担持した水素ガ
スを８リットル/minの流量で導入し、直径が３インチの
GaAsの基板６を450 ℃の温度に加熱し、該基板６上にCd
Teのエピタキシャル結晶を成長したところ、該基板６の
中央と該基板６の端部のエピタキシャル結晶の厚さの分
布は、従来の装置では15〜20％の間でばらついていた
が、本発明の装置を用いると、その厚さのばらつきは5
〜6 ％の範囲内に収まり、高品質のエピタキシャル結晶
が得られることが実験的に確認された。
１内にジイソプロピルTeとジメチルCdを担持した水素ガ
スを８リットル/minの流量で導入し、直径が３インチの
GaAsの基板６を450 ℃の温度に加熱し、該基板６上にCd
Teのエピタキシャル結晶を成長したところ、該基板６の
中央と該基板６の端部のエピタキシャル結晶の厚さの分
布は、従来の装置では15〜20％の間でばらついていた
が、本発明の装置を用いると、その厚さのばらつきは5
〜6 ％の範囲内に収まり、高品質のエピタキシャル結晶
が得られることが実験的に確認された。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、基
板のガス上流側端部の近傍のガス流速を、基板のガス下
流側端部の近傍のガス流速よりも大にすることで、基板
のガス上流側端部近傍で消費されなかった高濃度のエピ
タキシャル成長用ガスが、基板上に供給されるので、基
板上に均一な厚さのエピタキシャル結晶が成長できる効
果がある。
板のガス上流側端部の近傍のガス流速を、基板のガス下
流側端部の近傍のガス流速よりも大にすることで、基板
のガス上流側端部近傍で消費されなかった高濃度のエピ
タキシャル成長用ガスが、基板上に供給されるので、基
板上に均一な厚さのエピタキシャル結晶が成長できる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置の説明図である。
【図２】 本発明の原理の説明図である。
【図３】 従来の装置の説明図である。
1 反応管 1A 内壁面 1B 終端部 2 ガス導入管 3 キャップ 4 ガス排出管 5 基板加熱台 6 基板 6A ガス上流側端部 6B ガス下流側端部 7 高周波誘導コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 反応管(1) 内に、エピタキシャル成長用
の基板(6) を載置した基板加熱台(5) を設置し、前記反
応管(1) 内にエピタキシャル成長用ガスを供給し、該ガ
スの加熱分解により基板(6) 上にエピタキシャル結晶を
成長する装置に於いて、 前記基板(6) のガス上流側端部(6A)近傍の位置に対応す
る該反応管(1) の断面積を、前記基板(6) のガス下流側
端部(6B)近傍の位置に対応する反応管(1) の断面積より
小さく保つことを特徴とする気相エピタキシャル成長装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の反応管(1) の上部内壁面
(1A)と、基板(6) の表面との間の寸法を、基板(6) のガ
ス上流側端部(6A)より基板(6) のガス下流側端部(6B)に
向かって漸次増大し、該反応管(1) の断面積を該反応管
(1) のガス流出側の終端部(1B)で所定の断面積に保つこ
とで、基板のガス上流側端部(6A)近傍のガス流速を、基
板のガス下流側端部(6B)近傍のガス流速より大きく保つ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4001193A JPH05190454A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4001193A JPH05190454A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190454A true JPH05190454A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11494625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4001193A Withdrawn JPH05190454A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190454A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216597A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| CN113235067A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-10 | 嵊州市西格玛科技有限公司 | 一种碳复合材料生产用气相沉积系统及方法 |
-
1992
- 1992-01-08 JP JP4001193A patent/JPH05190454A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216597A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| CN113235067A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-10 | 嵊州市西格玛科技有限公司 | 一种碳复合材料生产用气相沉积系统及方法 |
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