JPH01313945A - 化合物半導体の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水銀を含んだ化合物半導体、例えばＣａｘＨ
ａ　（＋　−ｘ）Ｔｅ　（以下、ＣＭＴと云う）、Ｚｎ
ｘＨａ　（＋　−ｘ）Ｔｅ　（以下、ＺＭＴと云う）等
の気相成長方法に関する（なお、ここでｃｄはカドミウ
ム、ＨＱは水銀、Ｔｅはテルル、２ｎは亜鉛、ＸはＯ＜
ｘ＜１を満たす数字を示す）。

〔従来の技術〕

近時、前記ＣＭＴ等を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）により製造する研究がなされている。

以下に第３図に示す従来のＣＭＴ製造用ＭＯＣＶＤ装置
の断面図により従来技術を説明すると、気相成長を実施
する反応管１は、一端にガス導入部１ａを、他端にガス
排出部１ｂを有し、該ガス導入部１ａにはマスフローコ
ントローラ２を介して管３が連設されている。反応管１
内には基板４の保持と加熱に用いるカーボン類のサセプ
タ５が、この上流側には液体水銀を収納する水銀溜６が
各々配置されている。また、反応管１の外側には該反応
管１を囲んでヒータ７、ＲＦコイル８が設けられている
。

次に操作方法をＧＭＴの製造の場合で説明する。

ＧＭＴの製造では、水銀のはかＣａ用としてジメチルカ
ドミウム（ＤＭＣａ）、Ｔｅ用としてジエチルテルル（
ＤＥＴｅ）を用いる。これらＤＭＣａ、ＤＥＴｅは液状
の有機金属で、例えば水素をキャリアガスとしてバブリ
ングにより各々同伴され、その後合流されて気相成長ガ
スとしてマス７０−コントローラ２で所定流量に精密に
制御され、管３を介して反応管１内に導入される。

反応管１の液体水銀は前記ヒータ７により１８０℃〜２
５０℃の所定温度に保持され水銀蒸気が発生しており、
また、サセプタ５はＲＦコイル８で高周波加熱され、該
サセプタ５上の基板４を４００″Ｃ程度に保持している
。

このような状態下で、気相成長ガス導入部１ａから反応
管１内に導入された前記気相成長ガスは、水銀溜６上で
水銀蒸気を同伴して基板４上に到達し、ＤＭＣａ、ＤＥ
Ｔｅは加熱分解作用を受けて反応生成物が基板上に、ま
た、水銀蒸気は気相成長ガス中の分圧に応じて基板上に
各々堆積し、薄膜が形成されて水銀を含む化合物半導体
が製造される。

また、伯の従来技術として、前記管３内に水素等のキャ
リアガスを流し、該キャリアガスで反応管１内の水銀蒸
気を同伴すると共に、別途有機金属の気相成長ガスを反
応管１内に導入し、これらを基板４の上流側で混合して
該基板４に供給し、前記同様に化合物半導体を製造する
方法もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来技術では、ｉｌ膜中の水銀の組成割合
を変えたい場合に不都合がある。例えば、水銀蒸気を気
相成長ガスで同伴する場合、水銀の組成割合を変えるに
は基板４に供給する気相成長ガス中の水銀蒸気の分圧を
変化させれば良いが、これを気相成長ガスの流聞、ひい
ては流速で調節すると迅速に変化できるが、流速が変化
することによって薄膜の均一な成長が阻害される。この
ため、薄膜の均一性を考慮し、気相成長ガスの流速を一
定に保持したまま水銀蒸気の分圧を制御するには、水銀
溜６内の液体水銀の加熱層を増減しなければならないが
、加熱量の調節による方法では迅速、精密なｔＩｌｌｔ
Ｉができない不都合がある。これは基板に供給される水
銀蒸気の分圧を測定し、該分圧を一定にするために水銀
蒸気量を増減する場合にも生ずる不都合である。

そこで、水銀溜を反応管の外部に配置して管により水銀
蒸気を反応管内に供給する方法も考えられるが、この方
法では水銀蒸気が管内面に凝着するのを防止するため、
該管を水銀溜と同等以上の温度に加温保持しなければな
らず、装置製作費。

加熱コストが上昇して経済的でない。一方、水銀溜を反
応管内に配置すると前記経済的不都合がないだけでなく
、気相成長中の反応管内は常温より轟くなっているので
、水銀蒸気を発生させるための加熱ｍも少なくて済む。

このような点で、水銀溜を反応管の外部に設けることは
好ましくない。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、反応管内に水
銀蒸気発生部を設け、該水銀蒸気発生部で発生して基板
に供給される水銀蒸気の分圧を制御して基板上に均一な
薄膜を迅速に形成する化合物半導体の製造方法を提供す
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の請求項１に記載の方法は、反応管内で発生させ
た水銀蒸気を有機金属の気相成長ガスに同伴させて基板
上に供給し、熱分解反応を利用して該水銀蒸気と共に有
機金属の反応生成物を基板上に堆積させて薄膜を形成す
る化合物半導体の製造方法において、前記水銀蒸気発生
部近傍の反応管内をガス流れ方向に沿って区画して少な
くとも２つの流路を形成し、該区画された流路の内、少
なくとも１つの流路で水銀蒸気を発生させると共に、各
流路に各々気相成長ガスを導入し、該水銀蒸気を発生さ
せる流路のガス流量の増減に応じて残りの流路のガス流
量を調整し、反応管内に導入する気相成長ガスの総量を
一定にしたままで基板に供給する水銀蒸気の分圧を１Ｉ
ＩＩｔＩ！ｌすることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の方法は、反応管内で発生させた
水銀蒸気をキャリアガスに同伴させた後、有機金属の気
相成長ガスに混合して基板上に供給し、熱分解反応を利
用して該水銀蒸気と共に有機金属の反応生成物を基板上
に堆積させて薄膜を形成する化合物半導体の製造方法に
おいて、前記水銀蒸気発生部近傍の反応管内をガス流れ
方向に沿って区画して少なくとも２つの流路を形成し、
該区画された流路の内、少なくとも１つの流路で水銀蒸
気を発生されると共に、各流路に各々キャリアガスを導
入し、該水銀蒸気を発生させる流路のガス流量の増減に
応じて残りの流路のガス流山を調整し、反応管内に導入
するキャリアガスの総量を一定にしたままで基板に供給
する水銀蒸気の分圧を制御することを特徴とするもので
ある。

〔実施例〕

先ず、第１図により本発明の請求項１に記載の方法の一
実施例を説明する。第１図は本方法を実施する装置の断
面図で、図中前記第３図と同一構成部分には同一符号を
付しである。

図において、反応管１内の水銀蒸気発生部である水銀溜
６近傍はガス流れ方向に沿って仕切板１０により上下に
区画されて平行な流路１１ａ、１１ｂが形成され、下方
の流路１１ｂ内に、ヒータ７で所定温度に加熱される水
銀溜６が配置されている。管３はマスフローコントロー
ラ２の下流側で分岐し、各々流ｆｆｉ講節弁１２ａ、１
２ｂを介して前記流路１１ａ、１１ｂに各々連通する。

なお、流路１１ａ、ｌｌｂは気密に区画される必要はな
く、各々に気相成長ガスが流れる程度に区画されていれ
ば良い。

上記構成において、気相成長ガスはマス７０−コントロ
ーラ２で所定流量に設定された模、前記流量調節弁１２
ａ、１２ｂを介して平行な流路１１ａ、１１ｂに各々導
入され、下方の流路１１ｂを流れる気相成長ガスは水銀
蒸気を同伴し、他はそのまま上方の流路１１ａを流れ、
仕切板１０の端部で混合され、ＲＦコイル８で高周波加
熱されているサセプタ５上の基板４に供給されて、前記
従来例同様に水銀を含む化合物半導体が製造される。な
お、前記仕切板１０の端部と基板４との距離が短いとき
等は、該端部にガス混合手段を設けるのが望ましい。

本実施例において、例えば薄膜中の水銀の組成割合を増
加するには、マス７０−コントローラ２での流量を一定
にしたまま流ｆｆｌｌｌ節弁１２ａ、１２ｂを制御して
流路１１ｂ側の流量を増加させる。

これによって該流路１１ｂ側の流速が上昇して水銀発生
量が増加し、基板４に供給される水銀の蒸気量が増加す
る。一方、マスフローコントローラ２で気相成長ガスの
総量は一定になっているので、該流路１１ｂ側での流量
増加に応じて他の流路１１ａの流量は減少する。従って
反応管１内に導入する気相成長ガスの総量を一定にした
ままで７、基板４に供給する水銀蒸気量を増大でき、こ
れによって水銀蒸気の分圧を大きくすることが【きる。

また、反応管１内に導入される気相成長ガスの流量は一
定なので流速も一定になり、成長条件の均一さを保持で
きる。更に前記水銀蒸気量の変更は気相成長ガスの流量
υＪｔｌｌにより行なうので迅速に実施できる。

次に第２図により請求項２に記載の方法の一実施例を説
明する。第２図は本方法を実施する装置の断面図で、図
中前記第１図と同一構成部分には同一符号を付しである
。

第２図が第１図と異なるのは、管３内を流れるガスがキ
ャリアガスであることと、反応管１内に別途マスフロー
コントローラ２０．管２１を介して有機金属の気相成長
ガスが導入され、該気相成長ガスが基板４の上流側で、
水銀蒸気を同伴したキャリアガスと混合される点である
。

第２図において、管２１を介して反応管１内に導入され
る気相成長ガスの総量、及び管３を介して反応管１内に
導入されるキャリアガスの総量は各々マスフローコント
ローラ２０，２によって一定に保持される。そしてキャ
リアガスに同伴される水銀蒸気量は、平行な流路１１ａ
、１１ｂを流れるキャリアガスの流量調節によってｔＩ
ＩＪｌｍされ、反応管１内に導入する全ガス量を一定に
したままで水銀蒸気の分圧を制御することができる。

なお、以上の説明では、基板面に水平に気相成長ガスを
流す横型の気相成長の場合で説明したが、基板面に垂直
に気相成長ガスを流す縦型の場合にも応用でき、縦型の
場合は水銀蒸気発生部近傍の反応管内を左右縦方向に区
画して前記両実施例に準じて構成すれば良い。さらに、
反応管内を３流路以上に区画形成し、その内の少なくと
も１流路に水銀蒸気の発生部を設けても同様に実施する
ことができ、また各流路も平行に形成する必要はなく、
適宜の形状で実施することができる。

（発明の効果〕 前記の如く、本発明は、反応管内に水銀蒸気発生部を設
けたまま、基板に供給する水銀蒸気の分圧を制御するも
のであって、反応管内の水銀蒸気発生部近傍をガス流れ
方向に沿って区画して少なくとも２つの流路を形成し、
その内の少なくとも１つの流路で水銀蒸気を発生させる
と共に、各流路に各々気相成長ガスあるいはキャリアガ
スを導入し、反応管内に導入する気相成長ガスあるいは
キャリアガスの総量を一定としたままで各流路に流すガ
スの流量を制御して水銀蒸気の分圧を制御するものであ
るから、これにより、基板に供給するガスの流速を一定
にし、均一な気相成長条件を維持したまま、該ガス中の
水銀蒸気の分圧を制御でき、薄膜中の水銀の組成割合を
容易に調節することができる。

また、本発明によれば、流路に各々導入する気相成長ガ
スあるいはキャリアガスの流量の調節により水銀蒸気の
分圧を調節するので、水銀溜の加熱層を調節するものよ
りも迅速に行なえ、かつ精密な制御が可能であり、極め
て実施効果が大きい・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明する装置の断面図
、第２図は同じく他の実施例を説明する装置の断面図、
第３図は従来の気相成長法を説明する装置の断面図であ
る。 １・・・反応管　　１ａ・・・ガス導入部　　１ｂ・・
・ガス排出部　　２．２０・・・マスフローコントロー
ラ３．２１・・・管　　４・・・基板　　５・・・サセ
プタ６・・・水銀溜　　７・・・ヒータ　　８・・・Ｒ
Ｆコイルｉ　ｏ−・・仕切板　　１１ａ、Ｉｌｂ・・・
流路　　１２ａ、１２ｂ・・・流量調節弁 第１因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応管内で発生させた水銀蒸気を有機金属の気相成
   長ガスに同伴させて基板上に供給し、熱分解反応を利用
   して該水銀蒸気と共に有機金属の反応生成物を基板上に
   堆積させて薄膜を形成する化合物半導体の製造方法にお
   いて、前記水銀蒸気発生部近傍の反応管内をガス流れ方
   向に沿つて区画して少なくとも２つの流路を形成し、該
   区画された流路の内、少なくとも１つの流路で水銀蒸気
   を発生させると共に、各流路に各々気相成長ガスを導入
   し、該水銀蒸気を発生させる流路のガス流量の増減に応
   じて残りの流路のガス流量を調整し、反応管内に導入す
   る気相成長ガスの総量を一定にしたままで基板に供給す
   る水銀蒸気の分圧を制御することを特徴とする化合物半
   導体の製造方法。 ２、反応管内で発生させた水銀蒸気をキャリアガスに同
   伴させた後、有機金属の気相成長ガスに混合して基板上
   に供給し、熱分解反応を利用して該水銀蒸気と共に有機
   金属の反応生成物を基板上に堆積させて薄膜を形成する
   化合物半導体の製造方法において、前記水銀蒸気発生部
   近傍の反応管内をガス流れ方向に沿つて区画して少なく
   とも２つの流路を形成し、該区画された流路の内、少な
   くとも１つの流路で水銀蒸気を発生されると共に、各流
   路に各々キャリアガスを導入し、該水銀蒸気を発生させ
   る流路のガス流量の増減に応じて残りの流路のガス流量
   を調整し、反応管内に導入するキャリアガスの総量を一
   定にしたままで基板に供給する水銀蒸気の分圧を制御す
   ることを特徴とする化合物半導体の製造方法。