JPS6258641A - 気相エピタキシヤル成長装置 - 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】 ［概要］ 本発明は、気相エピタキシャル成長装置であって、易蒸
発性元素の蒸気圧を正確に制御するために、易蒸発性元
素が充填されたリザーバ内に、温度が制御された気体を
流通する複数の毛細管を形成し、その毛細管中に所定の
温度の気体を通すことにより、リザーバ内で毛細管と接
合している易蒸発性元素の温度及び流量を制御して、適
切な温度調節することにより、リザーバの易蒸発性元素
の温度を制御して、適格な蒸発を行うよ・うにしたもの
である。

［産業上の利用分野］ 本発明は、気相エピタキシャル成長に係り、特に易蒸発
性元素の温度調節方法に関するものである。

気相エピタキシャル成長方法は、結晶成長をさせる成分
を含む素材を気化し、その雰囲気中で成長基板を加熱し
て、成長基板表面に膜を形成するものであって、化合物
半導体の成膜をはじめ多くの膜成長に広く利用されてい
る。

例えば、赤外線レーザ等の材料に使用される水銀カドミ
ウム、テルル（ＨｇＣｄＴｅ）等を気相成長をする際に
は、水銀は極めて５茎発性の元素であるので、従来は易
蒸発性元素をリザーバに収納、これを成長アンプル内に
挿入し、リザーバを抵抗加熱によって水銀を蒸発をさせ
ている。

しかしながら、このリザーバは、リザーバに近い位置に
配置され、高温になっているサセプタからの照り返しに
より、リザーバの温度が影口を受けるという不都合があ
り、その改善が要望されている。

［従来の技術］ 第４図は、従来の気相エピタキシャル成長装置の要部断
面図である。

気相エピクキシャル成長の一例として、カドミウムテル
ル（ＣｄＴｅ）基板上にＨｇ　Ｃｄ　Ｔ　ｅ層を成長す
る場合について説明する。

石英で形成された成長アンプル１の内部に、カーボン製
のサセプタ２があり、サセプタ２上にＣｄ　Ｔ　ｅの基
板３が載置されている。

成長アンプル内には、さらに水銀（Ｈｇ）を充填した石
英製のリザーバ５があり、Ｈｇの温度を上昇するために
、ヒータ６が設けられ、ヒータ電源７によって、熱電対
１０の信号により温度制御がなされている。

成長アンプルの外部には、基板加熱用の高周波誘導加熱
装置８があり、基板を所定の温度に加熱するようになっ
ている。

Ｈｇ　Ｃｄ　Ｔ　ｅ結晶を成長するには、反応ガスとし
て、ジメチルカドミウム（（ＣＨ３）　２　Ｃｄ）を約
２０Ｔｏｒｒ、ジエチルチルライド（（Ｃ２Ｈ５）　２
　Ｔｅ）を約１０Ｔｏｒｒ、及びキャリヤガスとして水
素ガスをほぼ大気圧程度の圧力で供給する。

Ｈｇ蒸気は、リザーバをヒータ７によって加熱されるが
、約３００℃の温度にすることにより、約７０Ｔｏｒｒ
の圧力になる。

このようにして、基板３の温度を高周波誘導加熱装置８
で基板温度を５００℃に加熱することにより、１０μｒ
ａ　／　ｈ　ｒの成長速度で成膜がなされる。

このような従来方法では、特に水銀の蒸気圧の制御が必
要であるが、リザーバがサセプタの温度の影響を受けて
、一定温度に保持することが困難であり、そのためにＨ
ｇの蒸気圧が成長中に変動して、均一なＨｇ　Ｃｄ　Ｔ
　ｅの成長が不可能であるという欠点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の従来の気相エピタキシャル成長方法では、成長ア
ンプル内の水銀を充填したリザーバの温度が変動すると
いうことが問題点である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決した気相エピタキシャル成
長装置を提供するもので、その解決の手段は、石英製の
気相成長アンプル内に、結晶成長を行う基板と、例えば
水銀のような易蒸発性材料を充填した石英製のリザーバ
と、反応ガスの供給孔を備え、易蒸発性元素を成長すべ
き化合物半導体の構成元素とした気相エピタキシャル成
長装置で、易蒸発性元素を充填したリザーバ内に、複数
本の気体流路用毛細管を配列して、その複数の気体流路
用毛細管内に温度が完全に制御されたガスを通過させ、
その流量を制御することにより、気体流路用毛細管の表
面温度を一定に維持し、その気体流路用毛細管の表面に
接する易蒸発性材料の温度を制御して、その蒸発量を制
御するようにしたものである。

［作用］ 本発明は、易蒸発性元素を成長すべき化合物半導体の構
成元素とした気相エピタキシャル成長で、易蒸発性元素
を充填したリザーバが、直接加熱と、サセプタ等の近辺
の高温物体からの輻射熱との双方から加熱されるために
、正確な温度が保持されないのであるので、易蒸発性元
素を収納するリザーバ内に直接加熱または冷却体となる
、複数本の気体流路用毛細管を配列して、その複数の気
体流路用毛細管内に温度が完全に制御されたガスを通過
させ、そのｉｆを制御することにより、易蒸発性材料は
、気体流路用毛細管との接触面積が大きくなるために、
易蒸発性材料の高感度の温度制御ができるようにして、
易蒸発性材料の蒸気圧を制御するものである。

［実施例］ 第１図は、本発明の気相エピタキシャル成長装置の断面
図である。

成長アンプル１１の内部に、カーボン製のサセプタ１２
があり、サセプタ１２上にＣｄＴｅの基板１３が載置さ
れ、さらに水銀Ｈｇを充填した石英製のりザーバ１４が
ある。

リザーバ１４の内部には、温度調整用ガスパイプ１５と
接続されて複数の細管に分岐された気体流路用毛細管１
６が形成され、リザーバ１４の出口ではこれらの分岐さ
れた気体流路用毛細管Ｉ６が、再び温度調整用ガスパイ
プ１７で一本化される。

リザーバに充填されたＨｇの温度を制御する方法は、ガ
スの種類として窒素等のガスを送る高圧ボンベ１８があ
り、これらのガスは流量制御装置１９で適量の流量に制
御されるが、その制御とＨｇの温度を検出した熱電対２
０によってフィードバックされる。

即ちガスの流量を最適に調整することにより、水銀とガ
スの熱交換によって、リザーバに充填されたＨｇの温度
は極めて正確に制御できることになる。

第２図は、リザーバの側断面図であり、第３図は、その
正面断面図である。

水銀２１を貫通して気体流路用毛細管１６が形成されて
いることを示している。

［発明の効果コ 以上、詳細に述べたように、本発明の気相エピタキシャ
ル成長装置を採用することにより、易蒸発性元素の蒸気
圧を正確に制御するこたとができ、高精度のエピタキシ
ャル成長が可能になるという効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の気相エピタキシャル成長装置の実施
例を示す断面図、 第２図は、本発明のリザーバの側断面図、第３図は、本
発明のリザーバの正面断面図、第４図は、従来の気相エ
ピタキシャル成長装置の要部断面図、 図において、 １１は成長アンプル、　　１２はサセプタ、１３は基板
、　　　　　　１４はリザーバ、１５．１７は温度調整
用ガスパイプ、 １６は気体流路用毛細管、１８は高圧ボンベ、１９は流
量制御装置、　　２０は熱電対、２１は水銀、 す発ｅ万４五メ召Ｉと！りへ１シＹル戒＋ｋ）ｆ−遮ケ
１カ閲ｓｌ　　＠ 子発Ｅすｑｒ　＋）７”バーｎ　ＬｒＨＪ　ｍｔｌｉＩ
ＰＡ第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 成長アンプル（１１）内に、成長基板（１３）と、易蒸
   発性材料（２１）を充填したリザーバ（１４）と、反応
   ガスの供給孔を具備し、該易蒸発性元素を化合物半導体
   の構成元素とする気相エピタキシャル成長装置において
   、 該易蒸発性元素を充填した該リザーバ（１４）内に、複
   数本の気体流路用毛細管（１６）を配置し、該複数の気
   体流路用毛細管（１６）内を通過する気体の温度及び流
   量を制御することにより、上記易蒸発性材料の蒸発量を
   制御す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。