JPS6283396A - 化合物半導体結晶の成長方法 - Google Patents
化合物半導体結晶の成長方法Info
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- JPS6283396A JPS6283396A JP22030785A JP22030785A JPS6283396A JP S6283396 A JPS6283396 A JP S6283396A JP 22030785 A JP22030785 A JP 22030785A JP 22030785 A JP22030785 A JP 22030785A JP S6283396 A JPS6283396 A JP S6283396A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は■−■族あるいはＩＩ−ＶＩ族などの化合物半
導体をＬＰＥ （液相エピタキシー）法によって結晶成
長させる方法に関するものである。
導体をＬＰＥ （液相エピタキシー）法によって結晶成
長させる方法に関するものである。
化合物半導体をＬＰＥ法で成長させる場合、材料はあら
かじめ所定の組成で融解しておいた合金状のものをその
まま用いることは殆どなく、化合物半導体を構成するい
くつかの元素を各々別個に所定量だけその都度秤量する
か、あるいはせいぜい二種類の元素を化合物となし、さ
らに他の組合わせで二種の元素を化合物となしたものに
もう一種類の元素を加えて所定組成を構成するようその
都度秤量するのが普通である。これは次の様な理由によ
る。
かじめ所定の組成で融解しておいた合金状のものをその
まま用いることは殆どなく、化合物半導体を構成するい
くつかの元素を各々別個に所定量だけその都度秤量する
か、あるいはせいぜい二種類の元素を化合物となし、さ
らに他の組合わせで二種の元素を化合物となしたものに
もう一種類の元素を加えて所定組成を構成するようその
都度秤量するのが普通である。これは次の様な理由によ
る。
ＬＰＥ法で成長させる場合は、他の成長法例えば引上げ
法やブリッジマン法のような化学量論比的組成の材料か
らそれと同じ組成を持つ合金結晶を直接成長させるのと
は異なり、構成元素のうち最も蒸気圧の低いものを多量
に含有させこれをいわゆるソルベントとして材料全体の
融点を下げ、これによって他の蒸気圧の高い材料の蒸気
圧を低く抑えることによってその蒸発による組成変動を
抑えて基板上に所定の組成をもつ薄膜結晶を得ようとす
る場合である。この方法では一つの元素を多量に含有さ
せるので当然化学量論比的組成から大幅にずれる。従っ
て大きな容器中であらかじめ大量に材料を合成しようと
するとこの多量元素が遊離、析出してしまい１１合合金
体に一様に分布せず局在する。従って必要量である一部
を切りとると所定の組成とは異なる組成の材料となる。
法やブリッジマン法のような化学量論比的組成の材料か
らそれと同じ組成を持つ合金結晶を直接成長させるのと
は異なり、構成元素のうち最も蒸気圧の低いものを多量
に含有させこれをいわゆるソルベントとして材料全体の
融点を下げ、これによって他の蒸気圧の高い材料の蒸気
圧を低く抑えることによってその蒸発による組成変動を
抑えて基板上に所定の組成をもつ薄膜結晶を得ようとす
る場合である。この方法では一つの元素を多量に含有さ
せるので当然化学量論比的組成から大幅にずれる。従っ
て大きな容器中であらかじめ大量に材料を合成しようと
するとこの多量元素が遊離、析出してしまい１１合合金
体に一様に分布せず局在する。従って必要量である一部
を切りとると所定の組成とは異なる組成の材料となる。
このためＬＰＥ法では結晶成長に際し、その都度材料の
秤量をすることが必要となる。
秤量をすることが必要となる。
次に化合物半導体の例としてＨｇＴｅとＣｄＴｅの混晶
であるＨｇ Ｉ−、ｌＣｄ ）ｌ Ｔ ｅのｘ＝０．２
の場合を挙げてその問題点を指摘する。先に述べたよう
にＨｇｏ、ｅＣｄｏ、２Ｔｅと言う組成の薄膜結晶をＬ
ＰＥ法でＣｄＴｅ基板上に成長させるには材料組成は原
子比で示せばＨｇ ：０．２００． Ｃｄ ：０．００
９゜Ｔｅ：０．７９１ となる。因みにブリッジマン法
で成長させる時の組成比はＨｇ ：０．４ 、 Ｃｄ
：０．１ 。
であるＨｇ Ｉ−、ｌＣｄ ）ｌ Ｔ ｅのｘ＝０．２
の場合を挙げてその問題点を指摘する。先に述べたよう
にＨｇｏ、ｅＣｄｏ、２Ｔｅと言う組成の薄膜結晶をＬ
ＰＥ法でＣｄＴｅ基板上に成長させるには材料組成は原
子比で示せばＨｇ ：０．２００． Ｃｄ ：０．００
９゜Ｔｅ：０．７９１ となる。因みにブリッジマン法
で成長させる時の組成比はＨｇ ：０．４ 、 Ｃｄ
：０．１ 。
Ｔｅ：０．５となる。両者を比較するとＬＰＥ用の材料
組成においてＴｅの量がかなり多く、ＨｇやＣｄがかな
り少ないことがわかる。
組成においてＴｅの量がかなり多く、ＨｇやＣｄがかな
り少ないことがわかる。
ＬＰＥ用材料組成を準備する方法としてはＨｇ。
Ｃｄ、Ｔｅ各々を単元素金属として所定量を秤量する方
法と、ＨｇとＴｅの化合物であるＨｇＴｅとＣｄとＴｅ
の化合物であるＣｄＴｅ、それにソルベントとしてのＴ
ｅを各々所定量だけ秤量する方法がある。前者は蒸気圧
の高いＨｇを単体で加えているため、全体が融液となる
約５００℃に達するまでにＨｇは徐々に蒸発していき、
組成の無視出来ないずれを起こす。これに対して後者は
化合物としてＨｇＴｅ０形をとっているのでＨｇの蒸発
はかなり少ない。しかしＣｄＴｅの融点は約１０９０℃
であって、融点４５０℃のソルベントＴｅがＣｄＴｅを
融かしこむにはやや時間がかかる。
法と、ＨｇとＴｅの化合物であるＨｇＴｅとＣｄとＴｅ
の化合物であるＣｄＴｅ、それにソルベントとしてのＴ
ｅを各々所定量だけ秤量する方法がある。前者は蒸気圧
の高いＨｇを単体で加えているため、全体が融液となる
約５００℃に達するまでにＨｇは徐々に蒸発していき、
組成の無視出来ないずれを起こす。これに対して後者は
化合物としてＨｇＴｅ０形をとっているのでＨｇの蒸発
はかなり少ない。しかしＣｄＴｅの融点は約１０９０℃
であって、融点４５０℃のソルベントＴｅがＣｄＴｅを
融かしこむにはやや時間がかかる。
一方ＨｇＴｅは融点が６７０℃であるからＣｄＴｅより
先にＴｅに融けこむ。従ってやはりＣｄＴｅが融けこむ
のを持っている間にＨｇが蒸発し始めるので長時間かけ
て全体を融かすならばＨｇの不足による組成ずれは避け
られない。ＬＰＥ法は普通開管法と呼ばれる一気圧の水
素気流中で行なわれるのでこのＨｇ蒸発はやはり避けら
れず、従って出来るだけ短時間で全体を融液状態とし、
かつ全ての構成元素が均一に混合していなければならな
い。しかし現在のＬＰＥ装置ではそのための方法９手段
は講じられておらず、組成の均一性が不充分であるうら
みがある。
先にＴｅに融けこむ。従ってやはりＣｄＴｅが融けこむ
のを持っている間にＨｇが蒸発し始めるので長時間かけ
て全体を融かすならばＨｇの不足による組成ずれは避け
られない。ＬＰＥ法は普通開管法と呼ばれる一気圧の水
素気流中で行なわれるのでこのＨｇ蒸発はやはり避けら
れず、従って出来るだけ短時間で全体を融液状態とし、
かつ全ての構成元素が均一に混合していなければならな
い。しかし現在のＬＰＥ装置ではそのための方法９手段
は講じられておらず、組成の均一性が不充分であるうら
みがある。
ＨｇＴｅとｃｄＴｅそれにソルベントとしてのＴｅを加
えた材料組成を用いて結晶成長を行なった従来の具体的
欠点を列挙すると、２ｇの材料全体が融解するのに約２
時間を要し、この間のＨｇの蒸発によって材料組成に変
動を来たし、成長した結晶薄膜のＸ値は約０．３であっ
た。また１×１ｃｆｆｌの基板上での成長膜の厚さは場
所によって異なっていたが、これは融液組成の不均一に
よると思われる。Ｈｇの蒸発量を少なくするため融解時
間を１時間にした場合はＣｄＴｅおよびＨｇＴｅの一部
が融解せずに残っていることが融液の固化後の断面観察
で明らかになった。因みにブリッジマン法ではＬＰＥ法
と異なって石英アンプル等に真空封入し、なおかつ電気
炉中で融解したまま電気炉ごと上下反転を繰り返し行な
うようになっているので材料は強制的に混合され、融解
され短時間で均一な組成の融液とすることができる。
えた材料組成を用いて結晶成長を行なった従来の具体的
欠点を列挙すると、２ｇの材料全体が融解するのに約２
時間を要し、この間のＨｇの蒸発によって材料組成に変
動を来たし、成長した結晶薄膜のＸ値は約０．３であっ
た。また１×１ｃｆｆｌの基板上での成長膜の厚さは場
所によって異なっていたが、これは融液組成の不均一に
よると思われる。Ｈｇの蒸発量を少なくするため融解時
間を１時間にした場合はＣｄＴｅおよびＨｇＴｅの一部
が融解せずに残っていることが融液の固化後の断面観察
で明らかになった。因みにブリッジマン法ではＬＰＥ法
と異なって石英アンプル等に真空封入し、なおかつ電気
炉中で融解したまま電気炉ごと上下反転を繰り返し行な
うようになっているので材料は強制的に混合され、融解
され短時間で均一な組成の融液とすることができる。
本発明の目的は従来積極的な原材料の融解促進および混
合手段を持たなかったＬＰＥ法用装置にそれらの手段を
与え、Ｈｇの蒸発を少なく抑さえ、融解原料の組成の均
一性を良くして、厚さむらや組成むらの少ない化合物半
導体の結晶膜を成長させる方法を提供することにある。
合手段を持たなかったＬＰＥ法用装置にそれらの手段を
与え、Ｈｇの蒸発を少なく抑さえ、融解原料の組成の均
一性を良くして、厚さむらや組成むらの少ない化合物半
導体の結晶膜を成長させる方法を提供することにある。
本発明の化合物半導体結晶の成長方法は、ＬＰＥ法によ
って化合物半導体結晶を成長させるため材料を融解する
工程において、材料およびこれを収容している装置に超
音波振動を与えることを特徴としている。
って化合物半導体結晶を成長させるため材料を融解する
工程において、材料およびこれを収容している装置に超
音波振動を与えることを特徴としている。
第１図は本発明の作用、原理を説明するた約に、本発明
の成長方法を実施する装置を模式的に描いたものである
。ヒーター１を巻いた石英管２の中にＬＰＥ成長用装置
が納められており、この成長用装置は主としてカーボン
ボート３と台４からなり、カーボンボート３には成長用
材料５を収容するバレル６が設けられ、台には成長用基
板７を収容する凹み８が設けられている。さらに成長用
装置を石英管２内の正しい位置に固定するための固定棒
９，１０が○リングを介して固定され、固定棒１０の一
端にはこれに超音波振動を伝えるための超音波発振器１
１が接続されている。ヒーター１に電力を投入し、材料
５の一部の融点の低い材料が融解し始めると同時に超音
波発生器１１を動作させ、固定棒１０を介してカーボン
ボート３に矢印で示す方向に超音波振動を与える。する
と融解し始めた材料と未融解材料の間に存在する未融解
成分濃度の高い融液は速やかに融解材料中に拡散し、未
融解材料を取り巻いている融液は濃度を低め、その結果
、未融解材料の融解は早められ、促進される。
の成長方法を実施する装置を模式的に描いたものである
。ヒーター１を巻いた石英管２の中にＬＰＥ成長用装置
が納められており、この成長用装置は主としてカーボン
ボート３と台４からなり、カーボンボート３には成長用
材料５を収容するバレル６が設けられ、台には成長用基
板７を収容する凹み８が設けられている。さらに成長用
装置を石英管２内の正しい位置に固定するための固定棒
９，１０が○リングを介して固定され、固定棒１０の一
端にはこれに超音波振動を伝えるための超音波発振器１
１が接続されている。ヒーター１に電力を投入し、材料
５の一部の融点の低い材料が融解し始めると同時に超音
波発生器１１を動作させ、固定棒１０を介してカーボン
ボート３に矢印で示す方向に超音波振動を与える。する
と融解し始めた材料と未融解材料の間に存在する未融解
成分濃度の高い融液は速やかに融解材料中に拡散し、未
融解材料を取り巻いている融液は濃度を低め、その結果
、未融解材料の融解は早められ、促進される。
さらに振動によって混合の促進も行なわれる。
次に本発明を実施例によって詳述する。
第１図のバレル６の中に成長用材料５としてＨｇ ：Ｃ
ｄ ：Ｔｅの比が０．２００ ：０．００９ ：
０．７９１となるように化合物であるＨｇＴｅ、Ｃｄ
Ｔｅ、Ｔｅを全体で２ｇ収容した。このように化合物の
形をとったのは既に説明したようにＨｇを単体元素とし
て用いると加熱の初期段階ですでに蒸発が始まり、材料
組成に変動を来たすからである。基板７としてＣｄＴｅ
基板を凹み８に収容し、石英管２内に水素を流入させた
後、ヒーター１に通電して昇温を開始し、カーボンボー
ト３の温度がＨｇＴｅ、ＣｄＴｅ、Ｔｅのうち最も低い
Ｔｅの融点に達した時に超音波発生器１１（３ＭＨｚ）
を動作させ、カーボンボート３に超音波振動を与えた。
ｄ ：Ｔｅの比が０．２００ ：０．００９ ：
０．７９１となるように化合物であるＨｇＴｅ、Ｃｄ
Ｔｅ、Ｔｅを全体で２ｇ収容した。このように化合物の
形をとったのは既に説明したようにＨｇを単体元素とし
て用いると加熱の初期段階ですでに蒸発が始まり、材料
組成に変動を来たすからである。基板７としてＣｄＴｅ
基板を凹み８に収容し、石英管２内に水素を流入させた
後、ヒーター１に通電して昇温を開始し、カーボンボー
ト３の温度がＨｇＴｅ、ＣｄＴｅ、Ｔｅのうち最も低い
Ｔｅの融点に達した時に超音波発生器１１（３ＭＨｚ）
を動作させ、カーボンボート３に超音波振動を与えた。
振動は成長用材料５の融点４９０℃に達した後、この温
度でさらに１時間与え続けた。通常の成長工程を終えた
のち残りの成長用材料の断面を観察したところ融は残っ
ているＨｇＴｅやＣｄＴｅは存在せず、成長した結晶薄
膜（約１０μｍ厚）のＣａＯ値は０．２１であり、融解
時間が短かいにも拘らず超音波振動を与えない２時間融
解の場合よりもよい結果を得ることができた。
度でさらに１時間与え続けた。通常の成長工程を終えた
のち残りの成長用材料の断面を観察したところ融は残っ
ているＨｇＴｅやＣｄＴｅは存在せず、成長した結晶薄
膜（約１０μｍ厚）のＣａＯ値は０．２１であり、融解
時間が短かいにも拘らず超音波振動を与えない２時間融
解の場合よりもよい結果を得ることができた。
以上詳述したように本発明によれば、短時間で成長用材
料を完全に融解することが出来、その分だけ蒸気圧の高
い元素の蒸発を防ぐことが出来るので、所定の組成にか
なり近い組成の化合物半導体の結晶薄膜を得ることがで
きる。
料を完全に融解することが出来、その分だけ蒸気圧の高
い元素の蒸発を防ぐことが出来るので、所定の組成にか
なり近い組成の化合物半導体の結晶薄膜を得ることがで
きる。
第１図は本発明の方法を実施するための装置を模式的に
示しｆ９図である。 １ ・・・・・・・・・ ヒータ ２ ・・・・・・・・・ 石英管 ３ ・・・・・・・・・ カーボンボート５ ・・・・
・・・・・ 成長用材料 ６ ・・・・・・・・・ バレル ７ ・・・・・・・・・ 基板 ９．１０ ・・・ 固定棒
示しｆ９図である。 １ ・・・・・・・・・ ヒータ ２ ・・・・・・・・・ 石英管 ３ ・・・・・・・・・ カーボンボート５ ・・・・
・・・・・ 成長用材料 ６ ・・・・・・・・・ バレル ７ ・・・・・・・・・ 基板 ９．１０ ・・・ 固定棒
Claims (1)
- （１）液相エピタキシー法によって化合物半導体結晶を
成長させるため材料を融解する工程において、材料及び
これを収容している装置に超音波振動を与えることを特
徴とする化合物半導体結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22030785A JPS6283396A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22030785A JPS6283396A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6283396A true JPS6283396A (ja) | 1987-04-16 |
Family
ID=16749091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22030785A Pending JPS6283396A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6283396A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11330509A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-30 | Honda Motor Co Ltd | Ｃｂｄ成膜装置 |
| JP2008143778A (ja) * | 2007-12-26 | 2008-06-26 | Mitsubishi Chemicals Corp | 窒化物単結晶の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5888198A (ja) * | 1981-11-19 | 1983-05-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 液相成長方法 |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP22030785A patent/JPS6283396A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5888198A (ja) * | 1981-11-19 | 1983-05-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 液相成長方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11330509A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-30 | Honda Motor Co Ltd | Ｃｂｄ成膜装置 |
| JP2008143778A (ja) * | 2007-12-26 | 2008-06-26 | Mitsubishi Chemicals Corp | 窒化物単結晶の製造方法 |
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