JP2700123B2 - ＨｇＣｄＴｅの液相エピタキシヤル成長方法及びその装置 - Google Patents
ＨｇＣｄＴｅの液相エピタキシヤル成長方法及びその装置Info
- Publication number
- JP2700123B2 JP2700123B2 JP63096722A JP9672288A JP2700123B2 JP 2700123 B2 JP2700123 B2 JP 2700123B2 JP 63096722 A JP63096722 A JP 63096722A JP 9672288 A JP9672288 A JP 9672288A JP 2700123 B2 JP2700123 B2 JP 2700123B2
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- Japan
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- raw material
- liquid phase
- material melt
- hgcdte
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、HgCdTeの液相エピタキシャル成長方法及び
その装置に関する。
その装置に関する。
（従来の技術） 米国特許第4315477号明細書には第２図に示す縦型デ
ィッピング方法を用いてHgCdTeを液相エピタキシャル成
長させる装置が記載されている。この装置は、るつぼ１
に原料を収容してフランジ３で蓋をし、導入管11により
不活性ガスを導入した後、ヒータ４で加熱熔融し、上軸
８に固定した基板７を原料融液５に浸漬して基板７上に
HgCdTe単結晶を液相成長させるものである。その際、る
つぼ１上方の最低温部周囲に冷却管９を配置し、かつ、
るつぼ１内には多数のバッフル板10を取り付けることに
より、原料融液５から蒸発する水銀蒸気を、上記のバッ
フル板10で凝縮して原料融液５に還流するものである。
ィッピング方法を用いてHgCdTeを液相エピタキシャル成
長させる装置が記載されている。この装置は、るつぼ１
に原料を収容してフランジ３で蓋をし、導入管11により
不活性ガスを導入した後、ヒータ４で加熱熔融し、上軸
８に固定した基板７を原料融液５に浸漬して基板７上に
HgCdTe単結晶を液相成長させるものである。その際、る
つぼ１上方の最低温部周囲に冷却管９を配置し、かつ、
るつぼ１内には多数のバッフル板10を取り付けることに
より、原料融液５から蒸発する水銀蒸気を、上記のバッ
フル板10で凝縮して原料融液５に還流するものである。
（発明が解決しようとする課題） 上記の液相エピタキシャル成長装置でHgCdTe単結晶を
成長させるときには、水銀蒸気をバッフル板で凝縮して
原料融液に滴下還流させるために、原料融液の温度と組
成の変動を来し、基板上に均一なHgCdTe単結晶を成長さ
せることを困難にしている。また、バッフル板に付着す
る水銀は原料融液に還流しないこともあり、原料融液組
成を水銀不足にするという問題もあった。さらに、バッ
フル板で水銀蒸気をトラップするために、雰囲気ガス中
の水銀蒸気分圧が低下し、原料融液から引き上げたHgCd
Te単結晶表面から水銀が解離して水銀空孔を生ずる。そ
の結果、常にｐ型半導体を生成するという問題もある。
成長させるときには、水銀蒸気をバッフル板で凝縮して
原料融液に滴下還流させるために、原料融液の温度と組
成の変動を来し、基板上に均一なHgCdTe単結晶を成長さ
せることを困難にしている。また、バッフル板に付着す
る水銀は原料融液に還流しないこともあり、原料融液組
成を水銀不足にするという問題もあった。さらに、バッ
フル板で水銀蒸気をトラップするために、雰囲気ガス中
の水銀蒸気分圧が低下し、原料融液から引き上げたHgCd
Te単結晶表面から水銀が解離して水銀空孔を生ずる。そ
の結果、常にｐ型半導体を生成するという問題もある。
本発明は、上記の問題を解消するために、従来例とは
逆に水銀蒸気の凝縮を防止し、雰囲気ガス中の水銀蒸気
圧を原料融液と平衡状態に保つことにより、原料融液や
成長結晶からの水銀の解離を回避し、所定の組成比を有
する均一なHgCdTe単結晶の製造を可能とする液相エピタ
キシャル成長方法及びその装置を提供しようとするもの
である。
逆に水銀蒸気の凝縮を防止し、雰囲気ガス中の水銀蒸気
圧を原料融液と平衡状態に保つことにより、原料融液や
成長結晶からの水銀の解離を回避し、所定の組成比を有
する均一なHgCdTe単結晶の製造を可能とする液相エピタ
キシャル成長方法及びその装置を提供しようとするもの
である。
（課題を解決するための手段） 本発明は、（１）テルル溶媒中にカドミウム、水銀等
を溶解させた原料融液に基板を浸漬することにより、基
板上にHgCdTeを液相エピタキシャル成長させる方法にお
いて、原料融液の上方空間の最低温部の温度を220〜270
℃に保持することにより、上記空間の水銀蒸気圧を平衡
状態に保ち、カドミウム組成Ｘを0.2〜0.3とするHg1-xC
dxTe単結晶を成長させることを特徴とする液相エピタキ
シャル成長方法、及び（２）原料融液を収容する気密容
器と、基板を原料融液に浸漬するための昇降可能な上軸
と、原料融液を加熱するためのメインヒータとを有する
液相エピタキシャル成長装置において、上記気密容器の
上方最低温部に結晶成分の蒸気圧を制御するためのサブ
ヒータを設けたことを特徴とする液相エピタキシャル成
長装置である。
を溶解させた原料融液に基板を浸漬することにより、基
板上にHgCdTeを液相エピタキシャル成長させる方法にお
いて、原料融液の上方空間の最低温部の温度を220〜270
℃に保持することにより、上記空間の水銀蒸気圧を平衡
状態に保ち、カドミウム組成Ｘを0.2〜0.3とするHg1-xC
dxTe単結晶を成長させることを特徴とする液相エピタキ
シャル成長方法、及び（２）原料融液を収容する気密容
器と、基板を原料融液に浸漬するための昇降可能な上軸
と、原料融液を加熱するためのメインヒータとを有する
液相エピタキシャル成長装置において、上記気密容器の
上方最低温部に結晶成分の蒸気圧を制御するためのサブ
ヒータを設けたことを特徴とする液相エピタキシャル成
長装置である。
（作用） 第１図は、本発明の１具体例である液相エピタキシャ
ル成長装置の概念図である。
ル成長装置の概念図である。
以下、Hg0.8Cd0.2Te単結晶の液相エピタキシャル成長
を例にして説明する。あらかじめ、組成比をTe:Hg:Cd＝
0.8:0.18:0.01に調製した原料を石英るつぼ１に収容
し、十分真空排気した後、純化水素を充填し、るつぼ１
を包む石英管２の上端をフランジ３で密封する。次い
で、るつぼ１の周囲に配置したメインヒータ４で原料を
加熱して原料融液５を形成するとともに、石英管２の上
方の最低温部をサブヒータ６で加熱して水銀蒸気の凝縮
を防止する。
を例にして説明する。あらかじめ、組成比をTe:Hg:Cd＝
0.8:0.18:0.01に調製した原料を石英るつぼ１に収容
し、十分真空排気した後、純化水素を充填し、るつぼ１
を包む石英管２の上端をフランジ３で密封する。次い
で、るつぼ１の周囲に配置したメインヒータ４で原料を
加熱して原料融液５を形成するとともに、石英管２の上
方の最低温部をサブヒータ６で加熱して水銀蒸気の凝縮
を防止する。
上記組成比の原料を結晶成長温度の480℃に保つと水
銀の蒸気圧は98Torrとなる。原料融液から蒸発する水銀
は、温度勾配及び濃度勾配により、最低温部である石英
管の上方に輸送される。この最低温部で水銀蒸気の凝縮
を防止するために、水銀蒸気圧98Torrと平衡状態を保つ
261.1℃以上に加熱する。この状態では水銀蒸気の凝縮
も、凝縮水銀の原料融液への滴下も生じない。最低温部
の温度を±0.5℃の精度で制御するときには、平衡蒸気
圧は96〜100Torrに維持される。次いで、基板７を上軸
８により降下して原料融液に浸漬し、所定の液相エピタ
キシャル成長を行った後、基板７を引き上げて冷却し、
単結晶を回収する。上記の最低温部の温度制御、即ち、
水銀蒸気圧の制御により、Hg1-XCdXTe単結晶の組成はＸ
＝0.200±0.001のバラツキの範囲に抑えることができ
る。また、上記の制御内容を変更することによりカドミ
ウム組成Ｘを0.2〜0.3の範囲で選択することもできる。
銀の蒸気圧は98Torrとなる。原料融液から蒸発する水銀
は、温度勾配及び濃度勾配により、最低温部である石英
管の上方に輸送される。この最低温部で水銀蒸気の凝縮
を防止するために、水銀蒸気圧98Torrと平衡状態を保つ
261.1℃以上に加熱する。この状態では水銀蒸気の凝縮
も、凝縮水銀の原料融液への滴下も生じない。最低温部
の温度を±0.5℃の精度で制御するときには、平衡蒸気
圧は96〜100Torrに維持される。次いで、基板７を上軸
８により降下して原料融液に浸漬し、所定の液相エピタ
キシャル成長を行った後、基板７を引き上げて冷却し、
単結晶を回収する。上記の最低温部の温度制御、即ち、
水銀蒸気圧の制御により、Hg1-XCdXTe単結晶の組成はＸ
＝0.200±0.001のバラツキの範囲に抑えることができ
る。また、上記の制御内容を変更することによりカドミ
ウム組成Ｘを0.2〜0.3の範囲で選択することもできる。
（実施例） 第１図の装置を用いてCd0.96Zn0.04Te基板上にHg0.8C
d0.2Te単結晶を成長させた。
d0.2Te単結晶を成長させた。
まず、原料組成の調製のために石英アンプルにTe300
g,Hg106g及びCdTe7.05gを収容し、石英アンプルを封じ
切り、これを700℃で２時間加熱することにより、原料
インゴットを作製した。次に、内径60mm、長さ400mmの
石英管の底に、内径58mm、高さ80mmの石英るつぼを設置
し、この中に前記インゴットを入れた。また、上軸のホ
ルダーにCdZnTe基板をセットし、SUSフランジにより石
英管をシールした。石英管は10-5〜10-6Torrまで真空排
気してから純化水素を320Torrとなるように充填して密
封した。この状態でメインヒータを４℃／分、サブヒー
タを３℃／分で昇温して、それぞれ500℃及び260℃に保
持した。この時、フランジ底部の温度が先に設定温度に
なるために、原料融液から蒸発したHg蒸気はフランジ底
部に到達しても凝縮しないので、平衡状態になったのち
は原料融液からのHg抜けは防止された。その後、メイン
ヒータを482℃まで１℃／分で冷却して30分間保持した
後、0.1℃／分で再び冷却を開始して480℃に達した時
に、基板を原料融液中にディッピングし、478℃になる
まで結晶成長を継続した。そして、基板を原料融液から
引き上げた後、メインヒータを２℃／分で、サブヒータ
を１℃／分で100℃まで冷却してから、急冷した。
g,Hg106g及びCdTe7.05gを収容し、石英アンプルを封じ
切り、これを700℃で２時間加熱することにより、原料
インゴットを作製した。次に、内径60mm、長さ400mmの
石英管の底に、内径58mm、高さ80mmの石英るつぼを設置
し、この中に前記インゴットを入れた。また、上軸のホ
ルダーにCdZnTe基板をセットし、SUSフランジにより石
英管をシールした。石英管は10-5〜10-6Torrまで真空排
気してから純化水素を320Torrとなるように充填して密
封した。この状態でメインヒータを４℃／分、サブヒー
タを３℃／分で昇温して、それぞれ500℃及び260℃に保
持した。この時、フランジ底部の温度が先に設定温度に
なるために、原料融液から蒸発したHg蒸気はフランジ底
部に到達しても凝縮しないので、平衡状態になったのち
は原料融液からのHg抜けは防止された。その後、メイン
ヒータを482℃まで１℃／分で冷却して30分間保持した
後、0.1℃／分で再び冷却を開始して480℃に達した時
に、基板を原料融液中にディッピングし、478℃になる
まで結晶成長を継続した。そして、基板を原料融液から
引き上げた後、メインヒータを２℃／分で、サブヒータ
を１℃／分で100℃まで冷却してから、急冷した。
得られたHg1-XCdXTe単結晶のエピタキシャル層は鏡面
を有しており、Cd組成Ｘは0.200であった。また、成長
方向への組成分布に変動は見られず、結晶Ｘ線回折のロ
ッキング曲線において、FWHM（Full Width at Half Max
imum）が16秒と非常に結晶性に優れたエピタキシャル層
が得られた。
を有しており、Cd組成Ｘは0.200であった。また、成長
方向への組成分布に変動は見られず、結晶Ｘ線回折のロ
ッキング曲線において、FWHM（Full Width at Half Max
imum）が16秒と非常に結晶性に優れたエピタキシャル層
が得られた。
（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、原料融
液からのHg蒸気を最低温部に凝縮させることなく、平衡
状態を保持するので、還流方式の従来例における、凝縮
したHgの滴下で原料融液の温度や組成が変動するという
不都合はなく、安定した温度条件と原料組成の下でHg抜
けのない良質のHgCdTe単結晶をエピタキシャル成長させ
ることができるようになった。
液からのHg蒸気を最低温部に凝縮させることなく、平衡
状態を保持するので、還流方式の従来例における、凝縮
したHgの滴下で原料融液の温度や組成が変動するという
不都合はなく、安定した温度条件と原料組成の下でHg抜
けのない良質のHgCdTe単結晶をエピタキシャル成長させ
ることができるようになった。
第１図は本発明の１具体例である液相エピタキシャル装
置の概念図、第２図は従来装置の概念図である。
置の概念図、第２図は従来装置の概念図である。
Claims (1)
- 【請求項１】テルル溶媒中にカドミウム、水銀等を溶解
させた原料融液に基板を浸漬することにより、基板上に
HgCdTeを液相エピタキシャル成長させる方法において、
原料融液の上方空間の最低温部の温度を220〜270℃に保
持することにより、上記空間の水銀蒸気圧を平衡状態に
保ち、カドミウム組成Ｘを0.2〜0.3とするHg1-xCdxTe単
結晶を成長させることを特徴とする液相エピタキシャル
成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63096722A JP2700123B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ＨｇＣｄＴｅの液相エピタキシヤル成長方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63096722A JP2700123B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ＨｇＣｄＴｅの液相エピタキシヤル成長方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01270600A JPH01270600A (ja) | 1989-10-27 |
| JP2700123B2 true JP2700123B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=14172628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63096722A Expired - Lifetime JP2700123B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ＨｇＣｄＴｅの液相エピタキシヤル成長方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2700123B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112160024B (zh) * | 2020-09-02 | 2021-12-17 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 多片式薄膜垂直液相外延的石墨舟、生长装置及生长方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53907A (en) * | 1976-06-25 | 1978-01-07 | Nec Corp | Decentrallized exchange control system |
| JPS5431665A (en) * | 1977-08-15 | 1979-03-08 | Meikou Sangiyou Kk | Dryer for clothings |
-
1988
- 1988-04-21 JP JP63096722A patent/JP2700123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01270600A (ja) | 1989-10-27 |
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