JPH07193003A - 気相成長装置および気相成長方法 - Google Patents
気相成長装置および気相成長方法Info
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- JPH07193003A JPH07193003A JP21988092A JP21988092A JPH07193003A JP H07193003 A JPH07193003 A JP H07193003A JP 21988092 A JP21988092 A JP 21988092A JP 21988092 A JP21988092 A JP 21988092A JP H07193003 A JPH07193003 A JP H07193003A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 原料ガスの消費が少なくて済み、組成が均一
な化合物半導体結晶が得られるような気相成長装置とそ
の方法を提供する。 【構成】 加熱ヒータ４を周囲に備え、底部に気相成長
用の原料液体１１を収容した反応容器１と、この上に設
置され、その側面に対して排気管１７となる空間部を隔
てて設置された容器蓋１８と、これに支持され、下方に
向かって基板２を保持し、回転可能な基板加熱台３と、
容器１の底部より上に向かって気相成長用原料ガスを供
給するガス供給ノズル５と、これと別個に液体１１にキ
ャリアガスを供給する管１４とを備え、加熱台３とノズ
ル５の間の空間部に多数の細孔２２を有し、ノズル５よ
り流出するガスと、原料液体１１を含む原料ガスとを、
供給するガス拡散部材２３から構成する。
な化合物半導体結晶が得られるような気相成長装置とそ
の方法を提供する。 【構成】 加熱ヒータ４を周囲に備え、底部に気相成長
用の原料液体１１を収容した反応容器１と、この上に設
置され、その側面に対して排気管１７となる空間部を隔
てて設置された容器蓋１８と、これに支持され、下方に
向かって基板２を保持し、回転可能な基板加熱台３と、
容器１の底部より上に向かって気相成長用原料ガスを供
給するガス供給ノズル５と、これと別個に液体１１にキ
ャリアガスを供給する管１４とを備え、加熱台３とノズ
ル５の間の空間部に多数の細孔２２を有し、ノズル５よ
り流出するガスと、原料液体１１を含む原料ガスとを、
供給するガス拡散部材２３から構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体結晶、特に
水銀・カドミウム・テルル（Hg1-x Cdx Te）の化合物半
導体結晶の気相成長装置および気相成長方法に係り、特
に結晶成長用の原料ガスの消費量の低減を図り、組成の
均一な化合物半導体結晶が得られるようにした気相成長
装置、および気相成長方法に関する。
水銀・カドミウム・テルル（Hg1-x Cdx Te）の化合物半
導体結晶の気相成長装置および気相成長方法に係り、特
に結晶成長用の原料ガスの消費量の低減を図り、組成の
均一な化合物半導体結晶が得られるようにした気相成長
装置、および気相成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の気相成長装置は、図2(a)に示すよ
うに横型の反応容器１内に気相成長用の基板２を基板加
熱台３上に設置して、前記反応容器１内に挿入し、該反
応容器１内を排気した後、該反応容器１内にHg1-x Cdx
Te結晶成長用のジメチルカドミウム、ジイソプロピルテ
ルルおよび水銀ガスを担持した水素ガスよりなる気相成
長用原料ガスを導入し、前記基板加熱台３を加熱ヒータ
４等を用いて基板２を加熱し、該基板２上に導入された
原料ガスを加熱分解する水平型反応容器を用いた気相成
長方法がある。
うに横型の反応容器１内に気相成長用の基板２を基板加
熱台３上に設置して、前記反応容器１内に挿入し、該反
応容器１内を排気した後、該反応容器１内にHg1-x Cdx
Te結晶成長用のジメチルカドミウム、ジイソプロピルテ
ルルおよび水銀ガスを担持した水素ガスよりなる気相成
長用原料ガスを導入し、前記基板加熱台３を加熱ヒータ
４等を用いて基板２を加熱し、該基板２上に導入された
原料ガスを加熱分解する水平型反応容器を用いた気相成
長方法がある。
【０００３】或いは、この方法とは別個に図2(b)に示す
ように、縦型の反応容器１内に基板２を載置した基板加
熱台３を設置し、該反応容器１内を排気した後、基板２
の上部より垂直方向に前記した原料ガスを供給し、基板
２上に供給された原料ガスを加熱分解する垂直型反応容
器を用いた気相成長方法がある。
ように、縦型の反応容器１内に基板２を載置した基板加
熱台３を設置し、該反応容器１内を排気した後、基板２
の上部より垂直方向に前記した原料ガスを供給し、基板
２上に供給された原料ガスを加熱分解する垂直型反応容
器を用いた気相成長方法がある。
【０００４】上記した何れの従来の方法でも、基板２の
全領域でガスの速度が変化しないように、つまりガスの
流れを乱さないようにするため、反応容器１内に流入す
るガス流量を多くした状態で基板２に供給し、該基板２
上でガスの乱れがない状態で均一に原料ガスが供給され
るようにしている。
全領域でガスの速度が変化しないように、つまりガスの
流れを乱さないようにするため、反応容器１内に流入す
るガス流量を多くした状態で基板２に供給し、該基板２
上でガスの乱れがない状態で均一に原料ガスが供給され
るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然し、原料ガスを大流
量の状態で基板２上に供給すると、基板２上を原料ガス
が高速で通過するために、原料ガスが基板２上で熱分解
して気相成長結晶として成長する割合、つまり、ガスの
供給量に対する結晶層の成長の割合が低下する問題があ
る。つまり供給した原料ガスのモル数と、気相成長した
結晶層のモル数の比で示される結晶収率は、１％の低い
値にしか成らない欠点がある。
量の状態で基板２上に供給すると、基板２上を原料ガス
が高速で通過するために、原料ガスが基板２上で熱分解
して気相成長結晶として成長する割合、つまり、ガスの
供給量に対する結晶層の成長の割合が低下する問題があ
る。つまり供給した原料ガスのモル数と、気相成長した
結晶層のモル数の比で示される結晶収率は、１％の低い
値にしか成らない欠点がある。
【０００６】またHg1-x Cdx Te結晶のような三元化合物
半導体結晶は、HgTe結晶とCdTe結晶の混晶であるとされ
ており、上記したHgTe結晶とCdTe結晶の生成エネルギー
は、HgTe結晶の方が大で、同一の温度ではHgTe結晶がCd
Te結晶より成長し難い問題がある。
半導体結晶は、HgTe結晶とCdTe結晶の混晶であるとされ
ており、上記したHgTe結晶とCdTe結晶の生成エネルギー
は、HgTe結晶の方が大で、同一の温度ではHgTe結晶がCd
Te結晶より成長し難い問題がある。
【０００７】そのため、図2(a)の場合は、基板２上のガ
ス流入側に、生成され易いCdTeの成分を多く含む、つま
りｘ値の高いHg1-x Cdx Te結晶が形成され、基板２のガ
ス流出側に、生成され難いHgTeの成分を多く含む、つま
りｘ値の小さいHg1-x Cdx Te結晶が形成される傾向があ
り、基板の全領域の範囲で均一な組成、つまりｘ値が均
一なHg1-x Cdx Te結晶が形成されない難点がある。
ス流入側に、生成され易いCdTeの成分を多く含む、つま
りｘ値の高いHg1-x Cdx Te結晶が形成され、基板２のガ
ス流出側に、生成され難いHgTeの成分を多く含む、つま
りｘ値の小さいHg1-x Cdx Te結晶が形成される傾向があ
り、基板の全領域の範囲で均一な組成、つまりｘ値が均
一なHg1-x Cdx Te結晶が形成されない難点がある。
【０００８】また図2(b)に示すように、縦型の反応容器
１を用いて成長する場合、ガス供給ノズル５が１本であ
ると、基板２の中央が周辺に比べて多少温度が高いの
で、生成されやすいCdTe成分の多いHg1-x Cdx Te結晶が
成長し、基板２の周辺部ではHgTe成分の多いHg1-x Cdx
Te結晶が成長するので、原料ガスのガス供給ノズル５を
多数本配設する必要がある。
１を用いて成長する場合、ガス供給ノズル５が１本であ
ると、基板２の中央が周辺に比べて多少温度が高いの
で、生成されやすいCdTe成分の多いHg1-x Cdx Te結晶が
成長し、基板２の周辺部ではHgTe成分の多いHg1-x Cdx
Te結晶が成長するので、原料ガスのガス供給ノズル５を
多数本配設する必要がある。
【０００９】またHgTe結晶とCdTe結晶を交互に成長し
て、このHgTe結晶とCdTe結晶同士を両者の結晶の気相成
長温度で相互拡散する方法もあるが、このような方法を
用いても、前記した結晶収率は、１％の低い値にしか成
らない欠点がある。
て、このHgTe結晶とCdTe結晶同士を両者の結晶の気相成
長温度で相互拡散する方法もあるが、このような方法を
用いても、前記した結晶収率は、１％の低い値にしか成
らない欠点がある。
【００１０】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するもので、原料ガスの供給量が少なくて済み、結晶収
率が高く、かつ基板上に組成が均一な、つまりｘ値が基
板の全領域の範囲で均一なHg1-x Cdx Te結晶が得られる
ようにした気相成長装置および気相成長方法の提供を目
的とする。
するもので、原料ガスの供給量が少なくて済み、結晶収
率が高く、かつ基板上に組成が均一な、つまりｘ値が基
板の全領域の範囲で均一なHg1-x Cdx Te結晶が得られる
ようにした気相成長装置および気相成長方法の提供を目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の気相成長装置は
請求項１に示すように、加熱手段を周囲に備え、底部に
気相成長用の原料液体を収容した反応容器と、該反応容
器の上部に設置され、前記反応容器の上部側面に対して
排気管となる空間部を隔てて設置され、加熱手段を備え
た反応容器の容器蓋と、前記反応容器の容器蓋に支持さ
れ、下方に向かって基板を保持し、回転可能な基板加熱
台と、前記反応容器の底部より上部の基板の方向に向か
って対向して気相成長用原料ガスを流出するガス供給ノ
ズルと、該ガス供給ノズルと別個に前記気相成長用の原
料液体にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管と
を備え、前記基板加熱台とガス供給ノズルの空間に多数
の細孔を有し、前記ガス供給ノズルより流出するガス
と、前記原料液体のガスを担持したキャリアガスとより
成る原料ガスを、基板側に拡散移動させて供給するガス
拡散部材を、多層構造に配設したことを特徴とするもの
である。
請求項１に示すように、加熱手段を周囲に備え、底部に
気相成長用の原料液体を収容した反応容器と、該反応容
器の上部に設置され、前記反応容器の上部側面に対して
排気管となる空間部を隔てて設置され、加熱手段を備え
た反応容器の容器蓋と、前記反応容器の容器蓋に支持さ
れ、下方に向かって基板を保持し、回転可能な基板加熱
台と、前記反応容器の底部より上部の基板の方向に向か
って対向して気相成長用原料ガスを流出するガス供給ノ
ズルと、該ガス供給ノズルと別個に前記気相成長用の原
料液体にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管と
を備え、前記基板加熱台とガス供給ノズルの空間に多数
の細孔を有し、前記ガス供給ノズルより流出するガス
と、前記原料液体のガスを担持したキャリアガスとより
成る原料ガスを、基板側に拡散移動させて供給するガス
拡散部材を、多層構造に配設したことを特徴とするもの
である。
【００１２】また請求項２に示すように前記ガス拡散部
材に、該ガス拡散部材の温度制御を可能とする手段を設
けたことを特徴とする。また請求項３に示すように、前
記基板がカドミウムテルル、カドミウム・亜鉛・テル
ル、ガリウム砒素、サファイア、シリコンの何れかであ
り、原料液体が水銀であり、基板上に気相成長する結晶
が３元以上の混晶で水銀を含む２−６族化合物半導体で
あることを特徴とする。
材に、該ガス拡散部材の温度制御を可能とする手段を設
けたことを特徴とする。また請求項３に示すように、前
記基板がカドミウムテルル、カドミウム・亜鉛・テル
ル、ガリウム砒素、サファイア、シリコンの何れかであ
り、原料液体が水銀であり、基板上に気相成長する結晶
が３元以上の混晶で水銀を含む２−６族化合物半導体で
あることを特徴とする。
【００１３】また請求項４に示すように、前記原料液体
の水銀が、反応容器の底部に設けた水銀溜に収容され、
該水銀溜の上部に細孔を有する蓋を載置し、該水銀の表
面に、キャリアガス配管より流出するキャリアガスを吹
きつける構造と成っていることを特徴とする。
の水銀が、反応容器の底部に設けた水銀溜に収容され、
該水銀溜の上部に細孔を有する蓋を載置し、該水銀の表
面に、キャリアガス配管より流出するキャリアガスを吹
きつける構造と成っていることを特徴とする。
【００１４】また請求項５に示すように、前記基板加熱
台と反応容器の内壁の間の排気用空間部の断面積を、基
板加熱台の面積の1/5 以下に保ち、上記反応容器内に導
入するキャリアガスと原料ガスの流量を１リットル／分
以下に保つことを特徴とするものである。
台と反応容器の内壁の間の排気用空間部の断面積を、基
板加熱台の面積の1/5 以下に保ち、上記反応容器内に導
入するキャリアガスと原料ガスの流量を１リットル／分
以下に保つことを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】本発明の気相成長装置、および気相成長方法で
は、基板加熱台と反応容器の内壁の間の排気用空間部の
断面積を、基板加熱台の面積の1/5 以下に小さく保ち、
上記反応容器内に導入するキャリアガスと原料ガスの流
量を１リットル／分以下の少ない流量に保つ。
は、基板加熱台と反応容器の内壁の間の排気用空間部の
断面積を、基板加熱台の面積の1/5 以下に小さく保ち、
上記反応容器内に導入するキャリアガスと原料ガスの流
量を１リットル／分以下の少ない流量に保つ。
【００１６】また基板と原料ガスのガス供給ノズルの間
に細孔を多数備え、流体、或いは加熱ヒータによって温
度制御が可能なガス拡散部材を多数構造に積層して設け
る。このように原料ガスの供給流量を充分小さくして、
且つ基板とガス供給ノズルの間に細孔を設けたガス拡散
部材を多層構造に積層して配置することで、基板上に原
料ガスが、ガス分子の拡散移動程度の極めて緩やかな速
度で供給されるようにすることで、ガス流の乱れのない
状態で基板上に供給されるので、結晶成長の結晶収率が
向上する。
に細孔を多数備え、流体、或いは加熱ヒータによって温
度制御が可能なガス拡散部材を多数構造に積層して設け
る。このように原料ガスの供給流量を充分小さくして、
且つ基板とガス供給ノズルの間に細孔を設けたガス拡散
部材を多層構造に積層して配置することで、基板上に原
料ガスが、ガス分子の拡散移動程度の極めて緩やかな速
度で供給されるようにすることで、ガス流の乱れのない
状態で基板上に供給されるので、結晶成長の結晶収率が
向上する。
【００１７】また基板の全領域でHgTe結晶成長原料ガス
（水銀ガスとジイソプロピルTeガス）と、CdTe結晶成長
原料ガス（ジメチルCdガスとジイソプロピルTeガス）と
が、時間的なずれの無い状態で同時に供給されるので、
生成エネルギーの異なるHgTe結晶とCdTe結晶が同様に成
長し、組成変動の無い、ｘ値が均一なHg1-x Cdx Te結晶
が成長できる。
（水銀ガスとジイソプロピルTeガス）と、CdTe結晶成長
原料ガス（ジメチルCdガスとジイソプロピルTeガス）と
が、時間的なずれの無い状態で同時に供給されるので、
生成エネルギーの異なるHgTe結晶とCdTe結晶が同様に成
長し、組成変動の無い、ｘ値が均一なHg1-x Cdx Te結晶
が成長できる。
【００１８】また上記多数の細孔を有する拡散部材を多
層構造に配置することで、少ないガス供給ノズル数で、
基板の全領域に均一に原料ガスを供給でき、かつガス拡
散板とガス供給ノズルとの間隔を30mm以下に保つこと
で、基板とガス供給ノズル間で原料ガスの供給が不安定
になる原料ガスの対流の発生を防止することもできる。
層構造に配置することで、少ないガス供給ノズル数で、
基板の全領域に均一に原料ガスを供給でき、かつガス拡
散板とガス供給ノズルとの間隔を30mm以下に保つこと
で、基板とガス供給ノズル間で原料ガスの供給が不安定
になる原料ガスの対流の発生を防止することもできる。
【００１９】また従来の縦型の気相成長装置に於ける基
板とガス供給ノズルの配置関係が逆方向に成るように、
前記基板を上部に、ガス供給ノズルを下部に設けること
で、従来の装置では原料ガスが基板上に対流の状態で供
給されていたのが、原料ガスが拡散の状態で供給される
ようになり、原料ガスの基板への供給状態が安定するの
で、形成される結晶の組成が安定する。
板とガス供給ノズルの配置関係が逆方向に成るように、
前記基板を上部に、ガス供給ノズルを下部に設けること
で、従来の装置では原料ガスが基板上に対流の状態で供
給されていたのが、原料ガスが拡散の状態で供給される
ようになり、原料ガスの基板への供給状態が安定するの
で、形成される結晶の組成が安定する。
【００２０】また基板加熱台と反応容器の内壁の間の排
気用空間部の断面積を、基板加熱台の面積の1/5 以下に
小さく保つことで、供給ガス量が少なくなるので、供給
ガス量の増大によって形成される結晶の組成が不安定に
なる現象が防止できる。
気用空間部の断面積を、基板加熱台の面積の1/5 以下に
小さく保つことで、供給ガス量が少なくなるので、供給
ガス量の増大によって形成される結晶の組成が不安定に
なる現象が防止できる。
【００２１】上記した拡散板を備えた気相成長装置の構
造は特開昭62-92311号に開示されているが、この拡散板
は気相成長用ウエハの表面に塵埃が降りかかるのを防止
するのを目的としており、細孔は設けていない。
造は特開昭62-92311号に開示されているが、この拡散板
は気相成長用ウエハの表面に塵埃が降りかかるのを防止
するのを目的としており、細孔は設けていない。
【００２２】また特開昭63-119229 号にも、拡散板を備
えた気相成長装置の構造が開示されているが、この構造
は対向した基板設置台の間に内部が中空で、前記基板設
置台に設置された基板に対向するように開口部を設けた
拡散板を配置し、この中空の拡散板の内部に高速で混合
ガスを流して、該拡散板の内部でガスの混合が充分でき
るようにしたもので、図2(a)の構造の装置の基板２の上
に、更に拡散板を挟んで、基板２を設置した構造に該当
し、本願のような拡散板の機能は無い。
えた気相成長装置の構造が開示されているが、この構造
は対向した基板設置台の間に内部が中空で、前記基板設
置台に設置された基板に対向するように開口部を設けた
拡散板を配置し、この中空の拡散板の内部に高速で混合
ガスを流して、該拡散板の内部でガスの混合が充分でき
るようにしたもので、図2(a)の構造の装置の基板２の上
に、更に拡散板を挟んで、基板２を設置した構造に該当
し、本願のような拡散板の機能は無い。
【００２３】
【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)に示すように加熱ヒータ４を周囲
に備え、底部を絞った内径が100mm の円筒形の石英より
なる反応容器１の底部に、気相成長用の原料液体の水銀
11を収容する水銀溜12を設け、該水銀溜12の上部に細孔
を有する石英蓋13を設ける。
細に説明する。図1(a)に示すように加熱ヒータ４を周囲
に備え、底部を絞った内径が100mm の円筒形の石英より
なる反応容器１の底部に、気相成長用の原料液体の水銀
11を収容する水銀溜12を設け、該水銀溜12の上部に細孔
を有する石英蓋13を設ける。
【００２４】上記水銀溜12に収容された水銀11上にキャ
リアガスの水素ガスを吹きつけるためキリアガス供給管
14が反応容器１の底部を貫通して、該反応容器１と溶接
して気密構造を保って水銀11上に供給口を向けるように
配置されている。
リアガスの水素ガスを吹きつけるためキリアガス供給管
14が反応容器１の底部を貫通して、該反応容器１と溶接
して気密構造を保って水銀11上に供給口を向けるように
配置されている。
【００２５】またキャリアガス供給管14と別個に並列し
て水素ガスに担持されたジメチルカドミウムガスとジイ
ソプロピルテルルガスよりなる原料ガスを供給する原料
ガス供給管15が、前記反応容器１の底部を貫通して反応
容器１内へ導入され、その先端部は、複数本分岐して、
ガス供給ノズル５と成って反応容器１の上部側に向かっ
て配置されている。
て水素ガスに担持されたジメチルカドミウムガスとジイ
ソプロピルテルルガスよりなる原料ガスを供給する原料
ガス供給管15が、前記反応容器１の底部を貫通して反応
容器１内へ導入され、その先端部は、複数本分岐して、
ガス供給ノズル５と成って反応容器１の上部側に向かっ
て配置されている。
【００２６】また上記反応容器１の上部に、側面側に向
かって気相成長後のガスを排気する排気管17が形成可能
な空間を隔てて、加熱ヒータ４を備えた反応容器の容器
蓋18が配置され、該容器蓋18には回転するシャフト19が
設置され、該シャフト19には回転可能なカーボン製で直
径が90mmの基板加熱台３が設置されている。
かって気相成長後のガスを排気する排気管17が形成可能
な空間を隔てて、加熱ヒータ４を備えた反応容器の容器
蓋18が配置され、該容器蓋18には回転するシャフト19が
設置され、該シャフト19には回転可能なカーボン製で直
径が90mmの基板加熱台３が設置されている。
【００２７】この基板加熱台３上には下側の方向に向か
って気相成長用のガリウム砒素等の基板２が埋設するよ
うにして設置されている。そして上記基板加熱台３と反
応容器１の内壁の間の距離ｄは5mm 以下に保つことで、
基板加熱台３の上部表面の円形の面積に対し、反応容器
１の内壁と基板加熱台３の間の排気用空間部の断面積の
比が1/5 以下の範囲に収まるようにしている。このよう
にすることで、ガス供給ノズル５より供給される原料ガ
スや、キャリアガス供給管14内のガスで水銀を担持した
ガスが緩やかな速度で基板加熱台３の方向へ移動する。
って気相成長用のガリウム砒素等の基板２が埋設するよ
うにして設置されている。そして上記基板加熱台３と反
応容器１の内壁の間の距離ｄは5mm 以下に保つことで、
基板加熱台３の上部表面の円形の面積に対し、反応容器
１の内壁と基板加熱台３の間の排気用空間部の断面積の
比が1/5 以下の範囲に収まるようにしている。このよう
にすることで、ガス供給ノズル５より供給される原料ガ
スや、キャリアガス供給管14内のガスで水銀を担持した
ガスが緩やかな速度で基板加熱台３の方向へ移動する。
【００２８】また基板加熱台３と、複数のガス供給ノズ
ル５の間の空間部に、多数の細孔22を有し、前記ガス供
給ノズル５より流出するジメチルCdとジイソプロピルTe
の原料ガス、前記原料液体の水銀ガスを担持したキャリ
アガスを基板２側に拡散供給するガス拡散部材23を多層
構造に設ける。
ル５の間の空間部に、多数の細孔22を有し、前記ガス供
給ノズル５より流出するジメチルCdとジイソプロピルTe
の原料ガス、前記原料液体の水銀ガスを担持したキャリ
アガスを基板２側に拡散供給するガス拡散部材23を多層
構造に設ける。
【００２９】上記ガス拡散部材23の構造は、図1(b)に示
すように、石英製で内部に温度制御が可能な加熱された
窒素ガス、或いは冷却用の液体窒素ガスが流入できるガ
ス配管24を多数本備え、このガス配管24の周囲を細孔22
を有する石英板25で囲った構造を採っている。この細孔
22は直径が5mm 以下とし、該細孔22の間隔は10mm以下の
寸法で設ける。
すように、石英製で内部に温度制御が可能な加熱された
窒素ガス、或いは冷却用の液体窒素ガスが流入できるガ
ス配管24を多数本備え、このガス配管24の周囲を細孔22
を有する石英板25で囲った構造を採っている。この細孔
22は直径が5mm 以下とし、該細孔22の間隔は10mm以下の
寸法で設ける。
【００３０】また基板２と最上部のガス拡散部材23との
間の距離は10mmとし、石英板25同士の距離も10mmとす
る。このような本発明の気相成長装置によると、ガス供
給ノズル５とキャリアガス供給管14より総流量ガスが１
リットル／分以下の微小な流量で反応容器１内に導入
し、上記基板加熱台３と反応容器１の内壁の間の距離ｄ
は5mm 以下に保つことで、基板加熱台３の上部表面の円
形の面積に対し、反応容器１の内壁と基板加熱台３の間
の排気用空間部の断面積の比が1/5 以下の範囲に収まる
ようにしているので緩やかな速度で反応容器内に導入さ
れた原料ガスが基板２に到達する。
間の距離は10mmとし、石英板25同士の距離も10mmとす
る。このような本発明の気相成長装置によると、ガス供
給ノズル５とキャリアガス供給管14より総流量ガスが１
リットル／分以下の微小な流量で反応容器１内に導入
し、上記基板加熱台３と反応容器１の内壁の間の距離ｄ
は5mm 以下に保つことで、基板加熱台３の上部表面の円
形の面積に対し、反応容器１の内壁と基板加熱台３の間
の排気用空間部の断面積の比が1/5 以下の範囲に収まる
ようにしているので緩やかな速度で反応容器内に導入さ
れた原料ガスが基板２に到達する。
【００３１】また基板２とガス供給ノズル５の間に、細
孔22を備えたガス拡散部材23が多層構造に配置され、か
つこのガス拡散部材23はガスの拡散速度を所定の速度に
保つように制御可能であるので、反応容器１内に導入さ
れた原料ガスが基板２上に緩やかな速度で流れ、ガス流
よりもガスの拡散が支配的な状態で基板２上に到達す
る。
孔22を備えたガス拡散部材23が多層構造に配置され、か
つこのガス拡散部材23はガスの拡散速度を所定の速度に
保つように制御可能であるので、反応容器１内に導入さ
れた原料ガスが基板２上に緩やかな速度で流れ、ガス流
よりもガスの拡散が支配的な状態で基板２上に到達す
る。
【００３２】このような本発明の気相成長装置を用いて
GaAs基板上にHg1-x Cdx Te結晶を気相成長する方法につ
いて述べる。基板加熱台３上に直径が３インチのGaAsの
基板２を設置し、反応容器１内を水素ガスで充分置換し
た後、水素ガスにジメチルCdガスとジイソプロピルTeガ
スの分圧が各々10-4気圧となるように担持した原料ガス
を、原料ガス供給管15より反応容器１内に0.5 リットル
/ 分のガス流量で流す。
GaAs基板上にHg1-x Cdx Te結晶を気相成長する方法につ
いて述べる。基板加熱台３上に直径が３インチのGaAsの
基板２を設置し、反応容器１内を水素ガスで充分置換し
た後、水素ガスにジメチルCdガスとジイソプロピルTeガ
スの分圧が各々10-4気圧となるように担持した原料ガス
を、原料ガス供給管15より反応容器１内に0.5 リットル
/ 分のガス流量で流す。
【００３３】そして、GaAsの基板２を410 ℃の温度に加
熱して、該基板２を6 回転/ 分の割合で回転させ、該基
板２上にCdTe層を3 μm の厚さにバッファ層として成膜
する。
熱して、該基板２を6 回転/ 分の割合で回転させ、該基
板２上にCdTe層を3 μm の厚さにバッファ層として成膜
する。
【００３４】次いでGaAsの基板２を360 ℃の温度に降下
し、該基板２を6 回転/ 分の割合で回転させ、原料ガス
供給管15より水素ガスにジメチルCdガスとジイソプロピ
ルTeガスの分圧が各々10-4気圧となるように担持した原
料ガスと、水銀11上にキャリアガス供給管14より水銀分
圧が1 ×10-2気圧の分圧となるように吹きつけた水素ガ
スとの総流量が0.5 リットル/ 分のガス流量となるよう
に反応容器１内に導入する。
し、該基板２を6 回転/ 分の割合で回転させ、原料ガス
供給管15より水素ガスにジメチルCdガスとジイソプロピ
ルTeガスの分圧が各々10-4気圧となるように担持した原
料ガスと、水銀11上にキャリアガス供給管14より水銀分
圧が1 ×10-2気圧の分圧となるように吹きつけた水素ガ
スとの総流量が0.5 リットル/ 分のガス流量となるよう
に反応容器１内に導入する。
【００３５】そして反応容器１と容器蓋18に設けた加熱
ヒータ４は220 ℃の温度に加熱し、ガス拡散部材23の温
度も220 ℃に保つ。このようにしてGaAsの基板２上に形
成したHg1-x Cdx Te結晶の結晶層をモル数に換算した値
と、使用したジメチルCdガス、ジイソプロピルTeガスお
よび水銀を混合した原料ガスの総モル数の平均値の比を
算出して、Hg1-x Cdx Te結晶の消費原料ガスに対する収
率を調べた処、約30％の値が得られ、従来の装置に比較
して大幅に収率が向上した。
ヒータ４は220 ℃の温度に加熱し、ガス拡散部材23の温
度も220 ℃に保つ。このようにしてGaAsの基板２上に形
成したHg1-x Cdx Te結晶の結晶層をモル数に換算した値
と、使用したジメチルCdガス、ジイソプロピルTeガスお
よび水銀を混合した原料ガスの総モル数の平均値の比を
算出して、Hg1-x Cdx Te結晶の消費原料ガスに対する収
率を調べた処、約30％の値が得られ、従来の装置に比較
して大幅に収率が向上した。
【００３６】またGaAs基板に形成したHg1-x Cdx Te結晶
のx 値のばらつきは、Δｘ＜0.005となり、従来の装置
に於けるx 値のばらつきのΔx ＝0.02の値に比較して大
幅にx 値が均一になることが判明した。
のx 値のばらつきは、Δｘ＜0.005となり、従来の装置
に於けるx 値のばらつきのΔx ＝0.02の値に比較して大
幅にx 値が均一になることが判明した。
【００３７】以上述べた実施例では、基板にGaAs基板を
用いたが、GaAs基板以外にSiのような半導体基板、CdT
e、CdZnTe基板のような化合物半導体基板、或いはサフ
ァイアのような絶縁性基板を用いても良い。
用いたが、GaAs基板以外にSiのような半導体基板、CdT
e、CdZnTe基板のような化合物半導体基板、或いはサフ
ァイアのような絶縁性基板を用いても良い。
【００３８】また気相成長する化合物半導体結晶は、Hg
1-x Cdx Te結晶の他にCdZnTe結晶のような三元以上の化
合物半導体結晶であっても良い。
1-x Cdx Te結晶の他にCdZnTe結晶のような三元以上の化
合物半導体結晶であっても良い。
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の気相成長装
置および気相成長方法によると、互いに異なる値の生成
エネルギーを有する混晶の化合物半導体結晶でも、組成
が均一で大面積の半導体結晶を得ることができ、また原
料ガスの消費量も低減する効果がある。
置および気相成長方法によると、互いに異なる値の生成
エネルギーを有する混晶の化合物半導体結晶でも、組成
が均一で大面積の半導体結晶を得ることができ、また原
料ガスの消費量も低減する効果がある。
【図１】 本発明の気相成長装置の一実施例の断面図と
該装置の要部断面図である。
該装置の要部断面図である。
【図２】 従来の気相成長装置の説明図である。
【符号の説明】 1 反応容器 2 基板 3 基板加熱台 4 加熱ヒータ 5 ガス供給ノズル 11 原料液体（水銀） 12 水銀溜 13 石英蓋 14 キァリアガス供給管 15 原料ガス供給管 17 排気管 18 容器蓋 19 シャフト 22 細孔 23 ガス拡散部材 24 ガス配管 25 石英板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 徹 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 加熱手段(4) を周囲に備え、底部に気相
成長用の原料液体(11)を収容した反応容器(1) と、該反
応容器(1) の上部に設置され、前記反応容器(1) の上部
側面に対して排気管(17)となる空間部を隔てて設置さ
れ、加熱手段(4) を備えた反応容器(1) の容器蓋(18)
と、 前記容器蓋(18)に支持され、下方に向かって基板(2) を
保持し、回転可能な基板加熱台(3) と、 前記反応容器(1) の底部より上部の基板(2) の方向に向
かって対向して気相成長用原料ガスを供給するガス供給
ノズル(5) と、該ガス供給ノズル(5) と別個に前記気相
成長用の原料液体にキャリアガスを供給するキャリアガ
ス供給管(14)とを備え、 前記基板加熱台(3) とガス供給ノズル(5) の間の空間部
に多数の細孔(22)を有し、前記ガス供給ノズル(5) より
流出するガスと、原料液体(11)を担持したキャリアガス
よりなる原料ガスとを、基板(2) 側に拡散移動させて供
給するガス拡散部材(23)を多層構造に配設したことを特
徴とする気相成長装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のガス拡散部材(23)に、該
ガス拡散部材(23)の温度制御を可能とする温度制御手段
(24)を設けたことを特徴とする気相成長装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の基板(2) がカドミウムテ
ルル、カドミウム・亜鉛・テルル、ガリウム砒素、サフ
ァイア、シリコンの何れかであり、原料液体が水銀であ
り、基板(2) 上に気相成長する結晶が３元以上の混晶で
水銀を含む２−６族化合物半導体であることを特徴とす
る気相成長装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の原料液体(11)が水銀であ
り、反応容器(1) の底部、或いは底部に設けた水銀溜(1
2)に収容され、該水銀溜(12)の上部に細孔を有する蓋(1
3)を配置し、該原料液体(11)の表面に、キャリアガス供
給管(14)より流出するキャリアガスを吹きつける構造と
成っていることを特徴とする気相成長装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の基板加熱台(3) と反応容
器(1) の内壁の間の排気用空間部の断面積を、基板加熱
台(3) の面積の1/5 以下に保ち、上記反応容器(1) 内に
導入する原料ガスの流量を１リットル／分以下に保つこ
とを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21988092A JPH07193003A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 気相成長装置および気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21988092A JPH07193003A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 気相成長装置および気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193003A true JPH07193003A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=16742506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21988092A Withdrawn JPH07193003A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 気相成長装置および気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07193003A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010028056A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Nuflare Technology Inc | 成膜装置および成膜方法 |
| JP2010283345A (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-16 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | ２−６族半導体材料をアニールするためのチャンバー、装置、及び、方法 |
| WO2020004249A1 (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | 株式会社Flosfia | 成膜方法および結晶性積層構造体 |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP21988092A patent/JPH07193003A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010028056A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Nuflare Technology Inc | 成膜装置および成膜方法 |
| US8632634B2 (en) | 2008-07-24 | 2014-01-21 | Nuflare Technology, Inc. | Coating apparatus and coating method |
| JP2010283345A (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-16 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | ２−６族半導体材料をアニールするためのチャンバー、装置、及び、方法 |
| WO2020004249A1 (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | 株式会社Flosfia | 成膜方法および結晶性積層構造体 |
| US11488821B2 (en) | 2018-06-26 | 2022-11-01 | Flosfia Inc. | Film forming method and crystalline multilayer structure |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |