JPH0732130B2 - 気相エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
気相エピタキシヤル成長方法Info
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- JPH0732130B2 JPH0732130B2 JP61125251A JP12525186A JPH0732130B2 JP H0732130 B2 JPH0732130 B2 JP H0732130B2 JP 61125251 A JP61125251 A JP 61125251A JP 12525186 A JP12525186 A JP 12525186A JP H0732130 B2 JPH0732130 B2 JP H0732130B2
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- specific gravity
- carrier gas
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 Metal−Organic−Chemical−Vapor−Deposition（以
下、MOCVD法と称する。）による気相エピタキシャル成
長方法であって、複数の有機金属化合物よりなる原料ガ
スとキャリアガス、或いは複数の有機金属化合物と単体
金属元素より成る原料ガスとキャリアガスとを反応管内
に導入し、該反応管を加熱して複数の有機金属化合物よ
りなる原料ガスが分解した金属原子、或いは複数の有機
金属化合物と単体金属元素よりなる原料ガスが分解した
金属原子を基板上に付着させて基板上に化合物半導体結
晶を形成する場合、キャリアガスに比重の大きい不活性
ガスを用いて、反応管に導入される原料ガス間どうしの
比重差を少なくし、反応管内で原料ガスがどうしが均一
に混合するようにして均一な組成の化合物半導体結晶が
形成されるようにしたもの。
下、MOCVD法と称する。）による気相エピタキシャル成
長方法であって、複数の有機金属化合物よりなる原料ガ
スとキャリアガス、或いは複数の有機金属化合物と単体
金属元素より成る原料ガスとキャリアガスとを反応管内
に導入し、該反応管を加熱して複数の有機金属化合物よ
りなる原料ガスが分解した金属原子、或いは複数の有機
金属化合物と単体金属元素よりなる原料ガスが分解した
金属原子を基板上に付着させて基板上に化合物半導体結
晶を形成する場合、キャリアガスに比重の大きい不活性
ガスを用いて、反応管に導入される原料ガス間どうしの
比重差を少なくし、反応管内で原料ガスがどうしが均一
に混合するようにして均一な組成の化合物半導体結晶が
形成されるようにしたもの。
本発明は化合物半導体結晶を構成する金属原子を含む有
機化合物を分解して基板上にエピタキシャル層を形成す
るMOCVD法に係り、特に化合物半導体結晶を構成する金
属原子の組成比が安定して得られるような気相エピタキ
シャル成長方法に関する。
機化合物を分解して基板上にエピタキシャル層を形成す
るMOCVD法に係り、特に化合物半導体結晶を構成する金
属原子の組成比が安定して得られるような気相エピタキ
シャル成長方法に関する。
反応容器内に例えばテルル化カドミウム（CdTe）よりな
る基板と、化合物半導体結晶の構成原子であるカドミウ
ム（Cd）原子を含むアルキル化合物のジメチルカドミウ
ム、〔(CH3)2Cd〕と、テルル（Te）原子を含むアルキル
化合物のジエチルテルル〔(C2H5)2Te）と、水銀（Hg）
と、キャリアガスとしての水素ガスを導入し、この反応
容器内を加熱することで、前記ジメチルカドミウムとジ
エチルテルルを分解し、これ等のアルキル化合物より分
解されたCd原子とTe原子と、更にHg原子より構成される
Hg1-XCdXTeの化合物半導体を基板上に気相成長するMOCV
D法は周知である。
る基板と、化合物半導体結晶の構成原子であるカドミウ
ム（Cd）原子を含むアルキル化合物のジメチルカドミウ
ム、〔(CH3)2Cd〕と、テルル（Te）原子を含むアルキル
化合物のジエチルテルル〔(C2H5)2Te）と、水銀（Hg）
と、キャリアガスとしての水素ガスを導入し、この反応
容器内を加熱することで、前記ジメチルカドミウムとジ
エチルテルルを分解し、これ等のアルキル化合物より分
解されたCd原子とTe原子と、更にHg原子より構成される
Hg1-XCdXTeの化合物半導体を基板上に気相成長するMOCV
D法は周知である。
このようなアルキル化合物を分解して基板上にCd原子
と、Te原子と、更にHg原子をHg1-XCdXTeの結晶層として
形成する際、Cd原子とTe原子とHg原子の組成比を安定し
てHg1-XCdXTeの結晶層を形成することが望まれている。
と、Te原子と、更にHg原子をHg1-XCdXTeの結晶層として
形成する際、Cd原子とTe原子とHg原子の組成比を安定し
てHg1-XCdXTeの結晶層を形成することが望まれている。
第１図はHg1-XCdXTeの気相成長方法の説明図で、図示す
るように石英ガラスよりなる反応管１内にグラファイト
よりなる基板設置台２に設置されたCdTeよりなる基板３
を設置し、この反応管１内にバルブ４を開いてキャリア
ガスとしての水素ガスを導入する。
るように石英ガラスよりなる反応管１内にグラファイト
よりなる基板設置台２に設置されたCdTeよりなる基板３
を設置し、この反応管１内にバルブ４を開いてキャリア
ガスとしての水素ガスを導入する。
次いでバルブ5,6,7を開いてジメチルカドミウムの収容
容器８とジエチルテルルの収容容器９と水銀の収容容器
10に水素ガスを導入し、前記ジメチルカドミウム、ジエ
チルテルル、水銀をそれぞれ担持した水素ガスを反応管
１内に導入する。
容器８とジエチルテルルの収容容器９と水銀の収容容器
10に水素ガスを導入し、前記ジメチルカドミウム、ジエ
チルテルル、水銀をそれぞれ担持した水素ガスを反応管
１内に導入する。
その後、反応管１の周囲に設けた高周波コイル11に通電
することで、設置台２を加熱し、水素ガスによって担持
され、反応管１内に導入された有機金属化合物を分解し
てCdTeの結晶層を基板３上に形成している。
することで、設置台２を加熱し、水素ガスによって担持
され、反応管１内に導入された有機金属化合物を分解し
てCdTeの結晶層を基板３上に形成している。
ところで、従来、このような気相成長方法に於けるキャ
リアガスとしては、還元性の強い水素ガスや、高純度の
状態でガスが得られ、かつ有機化合物を分解する際、付
加反応のような複雑な反応を生じないヘリウム（He）ガ
ス等をキャリアガスとして用いており、これ等水素ガス
の比重は0.069で、ヘリウムガスの比重は0.14でいずれ
も比重の小さいキャリアガスを用いている。
リアガスとしては、還元性の強い水素ガスや、高純度の
状態でガスが得られ、かつ有機化合物を分解する際、付
加反応のような複雑な反応を生じないヘリウム（He）ガ
ス等をキャリアガスとして用いており、これ等水素ガス
の比重は0.069で、ヘリウムガスの比重は0.14でいずれ
も比重の小さいキャリアガスを用いている。
このような比重の小さいガスをキャリアガスとして用い
ると、原料ガスの内、比重の大きい水銀を担持した水素
ガスは反応管の底部に滞留し、比重の軽いジメチルカド
ミウム、或いはジエチルテルルを担持した水素ガスは反
応管１の上部に位置するようになってこれらの原料ガス
間の混合が充分行われず、従って基板上に均一な組成の
化合物半導体結晶が得られない問題点を生じる。
ると、原料ガスの内、比重の大きい水銀を担持した水素
ガスは反応管の底部に滞留し、比重の軽いジメチルカド
ミウム、或いはジエチルテルルを担持した水素ガスは反
応管１の上部に位置するようになってこれらの原料ガス
間の混合が充分行われず、従って基板上に均一な組成の
化合物半導体結晶が得られない問題点を生じる。
本発明は上記した問題点を解決し、キャリアガスに比重
の大きい不活性ガスを用いることで、原料ガスのうちで
比重の小さい原料ガスの比重を見掛け上大きくして原料
ガス相互間で比重の差を小さくして原料ガスどうしが均
一に混合するようにした化合物半導体結晶の製造方法の
提供を目的とする。
の大きい不活性ガスを用いることで、原料ガスのうちで
比重の小さい原料ガスの比重を見掛け上大きくして原料
ガス相互間で比重の差を小さくして原料ガスどうしが均
一に混合するようにした化合物半導体結晶の製造方法の
提供を目的とする。
本発明の気相エピタキシャル成長方法は、反応管内に基
板を設置し、該反応管内に比重の大きい水銀ガスと、II
b族元素の有機化合物ガスと、VIb族元素の有機化合物ガ
スと、キャリアガスとを導入し、前記反応管内を加熱
し、前記IIb族とVIb族の有機化合物ガスを加熱分解して
水銀ガスと反応させて基板上に水銀を含む化合物半導体
結晶を成長させる場合において、前記キャリアガスに比
重の大きい不活性ガスを用いることを特徴とする。ま
た、前記キャリアガスとしてネオン（Ne）、アルゴン
（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン（Xe）、ラドン
（Rn）のうちの少なくとも一種類のガスを用いることを
特徴とする。
板を設置し、該反応管内に比重の大きい水銀ガスと、II
b族元素の有機化合物ガスと、VIb族元素の有機化合物ガ
スと、キャリアガスとを導入し、前記反応管内を加熱
し、前記IIb族とVIb族の有機化合物ガスを加熱分解して
水銀ガスと反応させて基板上に水銀を含む化合物半導体
結晶を成長させる場合において、前記キャリアガスに比
重の大きい不活性ガスを用いることを特徴とする。ま
た、前記キャリアガスとしてネオン（Ne）、アルゴン
（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン（Xe）、ラドン
（Rn）のうちの少なくとも一種類のガスを用いることを
特徴とする。
本発明の気相エピタキシャル成長方法は、水銀のような
比重が特別に大きい原料ガスと、IIb族元素の有機化合
物ガスの原料ガスと、VIb族元素の有機化合物ガスの原
料ガスと、キャリアガスとを用いて基板上に水銀を含む
Hg1-XCdXTeの化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成
長する場合、キャリアガスに比重の大きい不活性ガスを
用いる。
比重が特別に大きい原料ガスと、IIb族元素の有機化合
物ガスの原料ガスと、VIb族元素の有機化合物ガスの原
料ガスと、キャリアガスとを用いて基板上に水銀を含む
Hg1-XCdXTeの化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成
長する場合、キャリアガスに比重の大きい不活性ガスを
用いる。
このようにすると、キャリアガスに混合される原料ガス
の各々の見掛け上の比重が大きくなり、原料ガス相互間
の見掛け上の比重の差が小さくなり、原料ガス同士が反
応管内で均一に混合されるようになり、基板上に均一に
混合された原料ガスが供給されるので、組成（ｘ）値の
安定したHg1-XCdXTeの化合物半導体結晶が得られるよう
になる。
の各々の見掛け上の比重が大きくなり、原料ガス相互間
の見掛け上の比重の差が小さくなり、原料ガス同士が反
応管内で均一に混合されるようになり、基板上に均一に
混合された原料ガスが供給されるので、組成（ｘ）値の
安定したHg1-XCdXTeの化合物半導体結晶が得られるよう
になる。
本発明の実施例として、原料ガスにジメチルカドミウ
ム、ジエチルテルル、水銀を用いた場合について例を用
いて述べる。
ム、ジエチルテルル、水銀を用いた場合について例を用
いて述べる。
第１表、及び第２表ににジメチルカドミウム、ジエチル
テルル、水銀の各々に付いての物理的特性に付いて述べ
る。
テルル、水銀の各々に付いての物理的特性に付いて述べ
る。
ここでDMcdはジメチルカドミウムを示し、DETeはジエチ
ルテルルを示す。
ルテルルを示す。
更に本発明の方法で用いるキャリアガスとしての不活性
ガスの物理的性質について第３表に示す。
ガスの物理的性質について第３表に示す。
この表で各種キャリアガスの比重は空気を１と して算出した。
尚、従来の方法で用いていた水素ガスの分子量は2.02
で、空気を１とした場合の水素ガスの比重は0.069とな
る。
で、空気を１とした場合の水素ガスの比重は0.069とな
る。
ここで本発明の実施例として前記した第１図に示す気相
成長装置を用いて、例えばキャリアガスにArガスを用
い、先記したジメチルカドミウム、ジエチルテルルより
なる有機金属化合物と水銀よりなる単体金属元素を用い
てMOCVD法を用いてCdTeの基板上にHg1-XCdXTeの結晶層
を形 成する場合に付いて述べる。
成長装置を用いて、例えばキャリアガスにArガスを用
い、先記したジメチルカドミウム、ジエチルテルルより
なる有機金属化合物と水銀よりなる単体金属元素を用い
てMOCVD法を用いてCdTeの基板上にHg1-XCdXTeの結晶層
を形 成する場合に付いて述べる。
この場合、気相成長に用いる反応管は一端が開放されて
おり、大気中で行われているので反応系の全圧＝1atmで
表される。
おり、大気中で行われているので反応系の全圧＝1atmで
表される。
ここで原料ガスの比重をρｇとし、原料ガスの分圧をPg
とし、キャリアガスの比重をρｃとすると、キャリアガ
スの分圧は（１−Pg）で与えられ、反応系内に於ける原
料ガスとキャリアガスとの混合ガスとの比重ρｋは第
（１）式に示されるようになる。
とし、キャリアガスの比重をρｃとすると、キャリアガ
スの分圧は（１−Pg）で与えられ、反応系内に於ける原
料ガスとキャリアガスとの混合ガスとの比重ρｋは第
（１）式に示されるようになる。
ρｋ＝ρｇ×Pg＋ρｃ×（１−Pg）………（１） ここで第１表、第２表、第３表、第（１）式を用いてAr
ガスをキャリアガスとした時のジメチルカドミウムより
成る原料ガスとの混合ガスの比重は、 0.01576×（１×10-4）＋1.38×（１−１×10-4）＝1.3
799……（２） またArガスをキャリアガスとした時のジエチルテルルよ
り成る原料ガスとの混合ガスの比重は、 0.01704×（１×10-4）＋1.38×（１−１×10-4）＝1.3
799……（３） またArガスをキャリアガスとした時の水銀蒸気よりなる
原料ガスとの混合ガスの比重は、第（４）式のようにな
る。
ガスをキャリアガスとした時のジメチルカドミウムより
成る原料ガスとの混合ガスの比重は、 0.01576×（１×10-4）＋1.38×（１−１×10-4）＝1.3
799……（２） またArガスをキャリアガスとした時のジエチルテルルよ
り成る原料ガスとの混合ガスの比重は、 0.01704×（１×10-4）＋1.38×（１−１×10-4）＝1.3
799……（３） またArガスをキャリアガスとした時の水銀蒸気よりなる
原料ガスとの混合ガスの比重は、第（４）式のようにな
る。
12.14×0.0605＋1.38×（１−0.0605）＝1.581……
（４） 従って最も比重の大きい水銀の蒸気よりなる原料ガス
と、キャリアガスのArガスとの混合ガスに於ける比重
と、比重の小さいジメチルカドミウムや、ジエチルテル
ルよりなる原料ガスと、キャリアガスのArガスの混合ガ
スに於ける比重の比は、第（５）式のようになる。
（４） 従って最も比重の大きい水銀の蒸気よりなる原料ガス
と、キャリアガスのArガスとの混合ガスに於ける比重
と、比重の小さいジメチルカドミウムや、ジエチルテル
ルよりなる原料ガスと、キャリアガスのArガスの混合ガ
スに於ける比重の比は、第（５）式のようになる。
1.581/1.3799＝1.145……（５） ちなみに、従来の方法に於けるキャリアガスとして水素
ガスを用い、原料ガスにジメチルカドミウムを用いた時
の混合ガスの比重は第（６）式のようになる。
ガスを用い、原料ガスにジメチルカドミウムを用いた時
の混合ガスの比重は第（６）式のようになる。
0.01576×（１×10-4）＋0.069（１−１×10-4）＝0.06
899……（６） 更に従来の方法に於けるキャリアガスとして水素ガスを
用い、原料ガスに水銀の蒸気を用いた時の混合ガスの比
重は第（７）式のようになる。
899……（６） 更に従来の方法に於けるキャリアガスとして水素ガスを
用い、原料ガスに水銀の蒸気を用いた時の混合ガスの比
重は第（７）式のようになる。
12.14×0.0605＋0.069（１−0.0605）＝0.7993………
（７） 従って最も比重の大きい水銀の蒸気よりなる原料ガス
と、キャリアガスとしての水素ガスを用いた場合の混合
ガスに於ける比重と、比重の小さいジメチルカドミウム
よりなる原料ガスと水素ガスとの混合ガスに於ける比重
の比は第（８）式のようになる。
（７） 従って最も比重の大きい水銀の蒸気よりなる原料ガス
と、キャリアガスとしての水素ガスを用いた場合の混合
ガスに於ける比重と、比重の小さいジメチルカドミウム
よりなる原料ガスと水素ガスとの混合ガスに於ける比重
の比は第（８）式のようになる。
0.7993/0.06899＝11.6……（８） 即ち、キャリアガスを水素ガスとした従来の方法に比し
て、キャリアガスをArガスとした本発明の実施例に於け
る場合は、原料ガスどうしの比重の比が約1/10に減少
し、原料ガスどうしが反応系内で充分均一に混合される
ことが判る。
て、キャリアガスをArガスとした本発明の実施例に於け
る場合は、原料ガスどうしの比重の比が約1/10に減少
し、原料ガスどうしが反応系内で充分均一に混合される
ことが判る。
このような上記した本発明の事項をまとめて第４表に示
す。ここで、ラドン（Rn）ガスをキャリアガスとして用
いた場合についても述べる。
す。ここで、ラドン（Rn）ガスをキャリアガスとして用
いた場合についても述べる。
また比較のために、従来の方法に於ける水素ガスをキャ
リアガスとして用いた場合も示し、前記した原料ガスが
最も比重の大きい水銀とキャリアガスとの混合ガスとの
比重と、原料ガスのうちで比重の小さいジメチルカドミ
ウム、ジエチルテルルとキャリアガスとの混合ガスの比
を併せて示した。
リアガスとして用いた場合も示し、前記した原料ガスが
最も比重の大きい水銀とキャリアガスとの混合ガスとの
比重と、原料ガスのうちで比重の小さいジメチルカドミ
ウム、ジエチルテルルとキャリアガスとの混合ガスの比
を併せて示した。
第４表より判るように、不活性ガスの比重が大きいRnの
ようなキャリアガスを用いるにつれて、原料ガスどうし
の比重の比が少なくなり、原料ガスどうしが尚一層均一
に混合されることが判る。
ようなキャリアガスを用いるにつれて、原料ガスどうし
の比重の比が少なくなり、原料ガスどうしが尚一層均一
に混合されることが判る。
以上述べたように、本発明の方法によれば、原料ガスど
うしが均一に混合されるので、組成が均一な化合物半導
体のエピタキシャル結晶層が得られ、このような方法で
形成した化合物半導体結晶を用いて赤外線検知素子のよ
うな半導体装置を形成すれば、高性能な装置が得られる
効果がある。
うしが均一に混合されるので、組成が均一な化合物半導
体のエピタキシャル結晶層が得られ、このような方法で
形成した化合物半導体結晶を用いて赤外線検知素子のよ
うな半導体装置を形成すれば、高性能な装置が得られる
効果がある。
第１図は本発明の方法の説明図である。 図に於いて、 １は反応管、２は基板設置台、３は基板、4,5,6,7はバ
ルブ、８はジメチルカドミウム収容容器、９はジエチル
テルル収容容器、10は水銀収容容器、11はコイルを示
す。
ルブ、８はジメチルカドミウム収容容器、９はジエチル
テルル収容容器、10は水銀収容容器、11はコイルを示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−213021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−121478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−128142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−95550（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−87818（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−99725（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】反応管内に基板を設置し、該反応管内に比
重の大きい水銀ガスと、IIb族元素の有機化合物ガス
と、VIb族元素の有機化合物ガスと、キャリアガスとを
導入し、前記反応管内を加熱し、前記IIb族とVIb族の有
機化合物ガスを加熱分解して水銀ガスと反応させて基板
上に水銀を含む化合物半導体結晶を成長させる場合にお
いて、前記キャリアガスに比重の大きい不活性ガスを用
いることを特徴とする気相エピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】前記キャリアガスとしてネオン（Ne）、ア
ルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン（Xe）、ラ
ドン（Rn）のうちの少なくとも一種類のガスを用いるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の気相エピ
タキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61125251A JPH0732130B2 (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61125251A JPH0732130B2 (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62281338A JPS62281338A (ja) | 1987-12-07 |
| JPH0732130B2 true JPH0732130B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=14905494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61125251A Expired - Lifetime JPH0732130B2 (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732130B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5422276B2 (ja) * | 1973-03-19 | 1979-08-06 | ||
| JPS5799725A (en) * | 1980-12-12 | 1982-06-21 | Seiko Epson Corp | Manufacture of amorphous semiconductor film |
| JPS5887818A (ja) * | 1981-11-19 | 1983-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜形成法 |
| JPS58128142A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-07-30 | Hitachi Ltd | 反応炉の駆動部のシ−ル方法 |
| JPS5895550A (ja) * | 1982-11-01 | 1983-06-07 | Shunpei Yamazaki | 非単結晶半導体層形成用装置 |
| JPS60213021A (ja) * | 1984-04-07 | 1985-10-25 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | アモルフアス膜の形成方法 |
-
1986
- 1986-05-29 JP JP61125251A patent/JPH0732130B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62281338A (ja) | 1987-12-07 |
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