JPH07335566A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPH07335566A JPH07335566A JP6131710A JP13171094A JPH07335566A JP H07335566 A JPH07335566 A JP H07335566A JP 6131710 A JP6131710 A JP 6131710A JP 13171094 A JP13171094 A JP 13171094A JP H07335566 A JPH07335566 A JP H07335566A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応管内の付着物の除去を完全に行い，不純
物混入の少ない高純度の化合物半導体結晶を成長する。 【構成】 １）III-V 族化合物半導体結晶基板上に水銀
を含むII-VI 族化合物半導体結晶を成長する際，成長後
に反応系に水素と炭化水素ガスあるいは有機金属を含む
ガスを流して該反応系を加熱する過程を有する気相成長
方法， ２）前記加熱時に前記ガスに水銀を添加した混合ガスを
用いる， ３）前記加熱に引き続いて，反応系に水素あるいは窒素
のみを流して加熱を続け，その後に反応系を冷却する。
物混入の少ない高純度の化合物半導体結晶を成長する。 【構成】 １）III-V 族化合物半導体結晶基板上に水銀
を含むII-VI 族化合物半導体結晶を成長する際，成長後
に反応系に水素と炭化水素ガスあるいは有機金属を含む
ガスを流して該反応系を加熱する過程を有する気相成長
方法， ２）前記加熱時に前記ガスに水銀を添加した混合ガスを
用いる， ３）前記加熱に引き続いて，反応系に水素あるいは窒素
のみを流して加熱を続け，その後に反応系を冷却する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長方法に係り, 特
にIII-V 族化合物半導体結晶基板上に水銀を含むII-VI
族化合物半導体結晶を成長させる場合の成長室 (反応
管) 内の清浄化に関する。
にIII-V 族化合物半導体結晶基板上に水銀を含むII-VI
族化合物半導体結晶を成長させる場合の成長室 (反応
管) 内の清浄化に関する。
【０００２】化合物半導体結晶は様々な分野で応用され
ているが，特にHgを含むII-VI 族化合物半導体結晶(HgC
dTe)は赤外線検知素子として用いられている。赤外線検
知素子の大規模化にはHgCdTe結晶の大面積化が必要であ
り, このため大基板が容易に得られる異種基板上への気
相成長が試みられている。
ているが，特にHgを含むII-VI 族化合物半導体結晶(HgC
dTe)は赤外線検知素子として用いられている。赤外線検
知素子の大規模化にはHgCdTe結晶の大面積化が必要であ
り, このため大基板が容易に得られる異種基板上への気
相成長が試みられている。
【０００３】
【従来の技術】従来の気相成長では，結晶成長後に反応
管や基板を載せるサセプタに付着した堆積物を除去する
ために, ガスを流しながら反応管を加熱し付着物を蒸発
除去する方法がとられていた。この際に, 反応管に流す
ガスは通常水素が用いられている。
管や基板を載せるサセプタに付着した堆積物を除去する
ために, ガスを流しながら反応管を加熱し付着物を蒸発
除去する方法がとられていた。この際に, 反応管に流す
ガスは通常水素が用いられている。
【０００４】図３は付着物除去の従来例の説明図であ
る。図において， 1は反応管, 2はガス導入口, 3は排
気口, 4は加熱用ヒータ,5はサセプタである。
る。図において， 1は反応管, 2はガス導入口, 3は排
気口, 4は加熱用ヒータ,5はサセプタである。
【０００５】成長終了後, 被成長基板を反応管より取り
出し, ガス導入口 2より反応管 1内に水素または窒素を
流しながら加熱用ヒータ 4により反応管 1及びサセプタ
5に付着した反応生成物を除去する。反応管 1内に流入
するガスは排気口 3から排出される。
出し, ガス導入口 2より反応管 1内に水素または窒素を
流しながら加熱用ヒータ 4により反応管 1及びサセプタ
5に付着した反応生成物を除去する。反応管 1内に流入
するガスは排気口 3から排出される。
【０００６】この際, 管壁等に付着した反応生成物のう
ち, Hg, Cd, Teは加熱により蒸発除去されるが，蒸気圧
の低いAs, Gaは除去されないで残る。
ち, Hg, Cd, Teは加熱により蒸発除去されるが，蒸気圧
の低いAs, Gaは除去されないで残る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】GaAs等のIII-V 族化合
物半導体結晶基板上にHgCdTe等のII-VI 族化合物半導体
結晶を成長させる場合には，反応管やサセプタに残る付
着物の中にはIII 族元素(Ga)やV 族元素(As)が含まれ
る。これらの元素はII族元素やVI族元素やそれらの化合
物に比べて蒸気圧が低いため，成長終了後に反応系を加
熱して付着物を蒸発除去しても, GaやAsは完全に除去で
きず, 反応系内に残留する場合がある。
物半導体結晶基板上にHgCdTe等のII-VI 族化合物半導体
結晶を成長させる場合には，反応管やサセプタに残る付
着物の中にはIII 族元素(Ga)やV 族元素(As)が含まれ
る。これらの元素はII族元素やVI族元素やそれらの化合
物に比べて蒸気圧が低いため，成長終了後に反応系を加
熱して付着物を蒸発除去しても, GaやAsは完全に除去で
きず, 反応系内に残留する場合がある。
【０００８】このような場合は，Ga, AsはHgCdTe結晶内
でそれぞれドナーあるいはアクセプタとしてはたらくの
で，GaやAsが反応系内に残留したまま結晶成長を行うと
HgCdTe結晶内にこれらの元素が混入するので，高純度の
結晶が得られず，キャリア濃度の制御が困難になる。
でそれぞれドナーあるいはアクセプタとしてはたらくの
で，GaやAsが反応系内に残留したまま結晶成長を行うと
HgCdTe結晶内にこれらの元素が混入するので，高純度の
結晶が得られず，キャリア濃度の制御が困難になる。
【０００９】本発明は，反応管内の付着物の除去を完全
に行い，不純物混入の少ない高純度の化合物半導体結晶
を成長することを目的とする。
に行い，不純物混入の少ない高純度の化合物半導体結晶
を成長することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １）III-V 族化合物半導体結晶基板上に水銀を含むII-V
I 族化合物半導体結晶を成長する際，成長後に反応系に
水素と炭化水素ガスあるいは有機金属を含むガスを流し
て該反応系を加熱する過程を有する気相成長方法，ある
いは ２）前記II-VI 族化合物半導体結晶が水銀を含む前記１
記載の気相成長方法，あるいは ３）前記加熱時に前記水素と炭化水素ガスあるいは水素
と有機金属を含むガスに水銀を添加した混合ガスを用い
る前記１記載の気相成長方法，あるいは ４）前記１記載の加熱に引き続いて，反応系に水素ある
いは窒素のみを流して加熱をする気相成長方法により達
成される。
I 族化合物半導体結晶を成長する際，成長後に反応系に
水素と炭化水素ガスあるいは有機金属を含むガスを流し
て該反応系を加熱する過程を有する気相成長方法，ある
いは ２）前記II-VI 族化合物半導体結晶が水銀を含む前記１
記載の気相成長方法，あるいは ３）前記加熱時に前記水素と炭化水素ガスあるいは水素
と有機金属を含むガスに水銀を添加した混合ガスを用い
る前記１記載の気相成長方法，あるいは ４）前記１記載の加熱に引き続いて，反応系に水素ある
いは窒素のみを流して加熱をする気相成長方法により達
成される。
【００１１】
【作用】本発明の気相成長では，成長後の反応系への付
着物を加熱除去する際に, 従来の水素ガスに加えて，炭
化水素(CH4) あるいは有機金属[DMCd(ジメチルカドミウ
ム), DMHg(ジメチル水銀)] 及び水銀を流すようにして
いる。
着物を加熱除去する際に, 従来の水素ガスに加えて，炭
化水素(CH4) あるいは有機金属[DMCd(ジメチルカドミウ
ム), DMHg(ジメチル水銀)] 及び水銀を流すようにして
いる。
【００１２】このような構成の反応系に, 水素に加えて
(1) 炭化水素(CH4) あるいは有機金属(DMCd, DMHg)を混
合したガス,または,(2) 炭化水素(CH4) と水銀の混合ガ
スあるいは有機金属(DMCd, DMHg)と水銀の混合ガスを流
す。
(1) 炭化水素(CH4) あるいは有機金属(DMCd, DMHg)を混
合したガス,または,(2) 炭化水素(CH4) と水銀の混合ガ
スあるいは有機金属(DMCd, DMHg)と水銀の混合ガスを流
す。
【００１３】このようにすると，炭化水素(CH4) あるい
は有機金属(DMCd, DMHg)とGa, Asとは高温で反応し有機
化する。次にその反応式を示す。 2Ga ＋6CH4 → 2Ga(CH3)3 ＋ 3H2 2As ＋6CH4 → 2As(CH3)3 ＋ 3H2 2Ga ＋ 3Cd(CH3)2 → 2Ga(CH3)3 ＋ 3Cd 2As ＋ 3Cd(CH3)2 → 2As(CH3)3 ＋ 3Cd 2Ga ＋ 3Hg(CH3)2 → 2Ga(CH3)3 ＋ 3Hg 2As ＋ 3Hg(CH3)2 → 2As(CH3)3 ＋ 3Hg この反応の中で，が最も起こりやすい。
は有機金属(DMCd, DMHg)とGa, Asとは高温で反応し有機
化する。次にその反応式を示す。 2Ga ＋6CH4 → 2Ga(CH3)3 ＋ 3H2 2As ＋6CH4 → 2As(CH3)3 ＋ 3H2 2Ga ＋ 3Cd(CH3)2 → 2Ga(CH3)3 ＋ 3Cd 2As ＋ 3Cd(CH3)2 → 2As(CH3)3 ＋ 3Cd 2Ga ＋ 3Hg(CH3)2 → 2Ga(CH3)3 ＋ 3Hg 2As ＋ 3Hg(CH3)2 → 2As(CH3)3 ＋ 3Hg この反応の中で，が最も起こりやすい。
【００１４】蒸気反応により生成した有機金属 TMGa [G
a(CH3)3]やTMAs [As(CH3)3] はGa,As単体よりも容易に
蒸発するので, 付着物の加熱除去時に水素のみを流す場
合よりも反応系にGaやAsが残留することは少ない さらに，蒸気反応式及びにおいて，水銀を炭化水素
(CH4) あるいは有機金属(DMCd)に加えると，つぎのよう
な置換反応が起こり触媒作用がはたらいてGa,Asの有機
化が促進される。
a(CH3)3]やTMAs [As(CH3)3] はGa,As単体よりも容易に
蒸発するので, 付着物の加熱除去時に水素のみを流す場
合よりも反応系にGaやAsが残留することは少ない さらに，蒸気反応式及びにおいて，水銀を炭化水素
(CH4) あるいは有機金属(DMCd)に加えると，つぎのよう
な置換反応が起こり触媒作用がはたらいてGa,Asの有機
化が促進される。
【００１５】6CH4 ＋ 3Hg → 2Hg(CH3)2 ＋ 3H2 Cd(CH3)2 ＋ Hg → Hg(CH3)2 ＋ Cd この後, 反応式によりGa, Asが有機化される。
【００１６】なお, 本発明に類似の発明として, 特開平
4-167420 号公報で反応管の堆積物除去に水銀蒸気を加
えて加熱する方法が開示されている。この方法では，堆
積物(特にCdTe) を水銀化合物に変化させて除去してい
る。
4-167420 号公報で反応管の堆積物除去に水銀蒸気を加
えて加熱する方法が開示されている。この方法では，堆
積物(特にCdTe) を水銀化合物に変化させて除去してい
る。
【００１７】しかし，この方法ではCdTeをHgCdTeに変え
て蒸発しやすくしているが, Ga, Asは水銀と化合しにく
く, 且つ Ga, As の水銀化合物は有機化合物のように蒸
発しやすくならないため，導電性不純物であるGa, Asの
除去には有効ではない。
て蒸発しやすくしているが, Ga, Asは水銀と化合しにく
く, 且つ Ga, As の水銀化合物は有機化合物のように蒸
発しやすくならないため，導電性不純物であるGa, Asの
除去には有効ではない。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の実施例の説明図である。図に
おいて， 1は反応管, 2はガス導入口, 3は排気口, 4
は加熱用ヒータ,5はサセプタである。
おいて， 1は反応管, 2はガス導入口, 3は排気口, 4
は加熱用ヒータ,5はサセプタである。
【００１９】成長終了後, 被成長基板を反応管より取り
出し, ガス導入口 2より反応管 1内に水素とDMCd (とH
g) または，水素とCH4(とHg) を流しながら加熱用ヒ
ータ 4により反応管 1及びサセプタ 5に付着した反応生
成物を除去する。反応管 1内に流入するガスは排気口 3
から排出される。
出し, ガス導入口 2より反応管 1内に水素とDMCd (とH
g) または，水素とCH4(とHg) を流しながら加熱用ヒ
ータ 4により反応管 1及びサセプタ 5に付着した反応生
成物を除去する。反応管 1内に流入するガスは排気口 3
から排出される。
【００２０】この際, 管壁等に付着した反応生成物のう
ち, Hg, Cd, Teは加熱により蒸発除去され, またAs, Ga
も蒸発しやすいTMAsまたはTMGaとなって除去される。実
施例として, Hg, DMCd, DIPTe （ジイソプロピルテル
ル）を原料としてGaAs(100) 基板 (または，Si基板上に
GaAs層を成長した基板) 上にHgCdTe(100) 結晶層を成長
する場合について説明する。
ち, Hg, Cd, Teは加熱により蒸発除去され, またAs, Ga
も蒸発しやすいTMAsまたはTMGaとなって除去される。実
施例として, Hg, DMCd, DIPTe （ジイソプロピルテル
ル）を原料としてGaAs(100) 基板 (または，Si基板上に
GaAs層を成長した基板) 上にHgCdTe(100) 結晶層を成長
する場合について説明する。
【００２１】成長終了後に, 基板を取り出し, 反応管お
よびサセプタを 750℃に昇温する。この際，水素を常圧
で5000sccm流し, DMCd及びHgをそれぞれ 1×10-4atm,5
×10-3atm の濃度で加えて 1時間加熱し，さらに反応管
下流で凝結するCd, Hgを除去するためにDMCd及びHgの供
給を止めて水素 (または窒素) のみを流して30分間加熱
する。
よびサセプタを 750℃に昇温する。この際，水素を常圧
で5000sccm流し, DMCd及びHgをそれぞれ 1×10-4atm,5
×10-3atm の濃度で加えて 1時間加熱し，さらに反応管
下流で凝結するCd, Hgを除去するためにDMCd及びHgの供
給を止めて水素 (または窒素) のみを流して30分間加熱
する。
【００２２】この後, 反応系の温度を室温まで戻して,
Ga(100) 基板をサセプタに載せ厚さ6μｍのCdTe(100)
中間層を, 厚さ15μｍのHgCdTe(100) 層を成長した。実
施例の効果を見るために, 従来技術による場合と比較し
て成長した結晶のキャリア濃度を測定した。その結果,
キャリア濃度は従来技術の 3×1015cm-3に対し実施例で
は 5×1014cm-3と低減され，高純度のHgCdTe結晶を成長
できた。
Ga(100) 基板をサセプタに載せ厚さ6μｍのCdTe(100)
中間層を, 厚さ15μｍのHgCdTe(100) 層を成長した。実
施例の効果を見るために, 従来技術による場合と比較し
て成長した結晶のキャリア濃度を測定した。その結果,
キャリア濃度は従来技術の 3×1015cm-3に対し実施例で
は 5×1014cm-3と低減され，高純度のHgCdTe結晶を成長
できた。
【００２３】実施例では, 反応管の加熱時にDMCd及びHg
を流したが，DMCdの代わりにCH4 を用いてもよく, ま
た，Hgを加えなくても効果があることは前記反応式より
明らかである。
を流したが，DMCdの代わりにCH4 を用いてもよく, ま
た，Hgを加えなくても効果があることは前記反応式より
明らかである。
【００２４】また，反応管の加熱温度は実施例では 750
℃としたが，実験の結果600 ℃以上であれば効果があ
る。また，反応管を２個設けて, １つの反応管をII-VI
族化合物半導体結晶の成長に用い，この成長と同時に別
の反応管を 600℃以上に加熱処理することにより，交互
に繰り返して連続して成長することができる。
℃としたが，実験の結果600 ℃以上であれば効果があ
る。また，反応管を２個設けて, １つの反応管をII-VI
族化合物半導体結晶の成長に用い，この成長と同時に別
の反応管を 600℃以上に加熱処理することにより，交互
に繰り返して連続して成長することができる。
【００２５】実施例では水銀を含むII-VI 族化合物半導
体結晶としてHgCdTe結晶を例示したがこれの代わりにHg
ZnTe, HgMnTe, HgTeSe等であっても, また, III-V 族化
合物半導体結晶としてGaAs基板を例示したがこれの代わ
りにGaSb, GaP, InAs, InSb,InP 等であっても, 本発明
は効果がある。
体結晶としてHgCdTe結晶を例示したがこれの代わりにHg
ZnTe, HgMnTe, HgTeSe等であっても, また, III-V 族化
合物半導体結晶としてGaAs基板を例示したがこれの代わ
りにGaSb, GaP, InAs, InSb,InP 等であっても, 本発明
は効果がある。
【００２６】また，実施例では炭化水素ガスとしてCH4
を用いたがこれの代わりに C2H4,C3H8, C2H2等であって
もよく, また有機金属を含むガスとして Cd(CH3)2 を用
いたがこれの代わりに Cd(C2H5)2, Zn(CH3)2, Zn(C2H5)
2, Te(C2H5)2, Te(C3H7)2,Hg(CH3)2, Hg(C2H5)2 等であ
っても, 本発明は効果がある。
を用いたがこれの代わりに C2H4,C3H8, C2H2等であって
もよく, また有機金属を含むガスとして Cd(CH3)2 を用
いたがこれの代わりに Cd(C2H5)2, Zn(CH3)2, Zn(C2H5)
2, Te(C2H5)2, Te(C3H7)2,Hg(CH3)2, Hg(C2H5)2 等であ
っても, 本発明は効果がある。
【００２７】図２(A),(B) は実施例のガス系統図であ
る。図２(A) では, DMCd (またはDMHg) を水素でバブリ
ングして, 水素の導入口に接続し, 水素とDMCd (または
DMHg) の混合ガスを反応管 1内に導入している。
る。図２(A) では, DMCd (またはDMHg) を水素でバブリ
ングして, 水素の導入口に接続し, 水素とDMCd (または
DMHg) の混合ガスを反応管 1内に導入している。
【００２８】DMCd及びDMHgの両方を使用する場合は，図
示の混合系統を２系統設けて，両方のガスを水素の導入
口に接続し, 水素とDMCdとDMHgの混合ガスを反応管 1内
に導入する。
示の混合系統を２系統設けて，両方のガスを水素の導入
口に接続し, 水素とDMCdとDMHgの混合ガスを反応管 1内
に導入する。
【００２９】図２(B) ではCH4 ガスを水素の導入口 2に
接続し, 水素とCH4 の混合ガスを反応管 1内に導入して
いる。
接続し, 水素とCH4 の混合ガスを反応管 1内に導入して
いる。
【００３０】
【発明の効果】本発明により，反応管内の付着物の除去
が完全に行え，不純物混入の少ない高純度の化合物半導
体結晶を成長できる。この結果, 電子デバイスの性能向
上に寄与することができる。
が完全に行え，不純物混入の少ない高純度の化合物半導
体結晶を成長できる。この結果, 電子デバイスの性能向
上に寄与することができる。
【図１】 本発明の実施例の説明図
【図２】 実施例のガス系統図
【図３】 従来例の説明図
1 反応管 2 ガス導入口 3 排気口 4 加熱用ヒータ 5 サセプタ
Claims (4)
- 【請求項１】 III-V 族化合物半導体結晶基板上にII-V
I 族化合物半導体結晶を成長する際，成長後に反応系に
水素と炭化水素ガスあるいは水素と有機金属を含むガス
を流して該反応系を加熱する過程を有することを特徴と
する気相成長方法。 - 【請求項２】 前記II-VI 族化合物半導体結晶が水銀を
含むことを特徴とする請求項１記載の気相成長方法。 - 【請求項３】 前記加熱時に前記水素と炭化水素ガスあ
るいは水素と有機金属を含むガスに水銀を添加した混合
ガスを用いることを特徴とする請求項１記載の気相成長
方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の加熱に引き続いて，反応
系に水素あるいは窒素のみを流して加熱を続け，その後
に反応系を冷却することを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6131710A JPH07335566A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6131710A JPH07335566A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335566A true JPH07335566A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=15064393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6131710A Withdrawn JPH07335566A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07335566A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007214160A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Ｍｏｃｖｄ装置のベーキング方法 |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP6131710A patent/JPH07335566A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007214160A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Ｍｏｃｖｄ装置のベーキング方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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