JPH02130839A - 液相エピタキシャル成長方法 - 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】 〔概　要〕 液相エピタキシャル成長方法に関し、 エピタキシャル成長用の溶融メルトの構成成分が短時間
で均一に混合されるのを目的とし、アンプル内に封入さ
れた固定治具でエピタキシャル成長用基板を設置した基
板ホルダを支持し、該基板の下部に収容されて溶融した
エピタキシャル成長用メルトにアンプルを回転させて基
板を接触させ、前記メルトの温度を降下させながら基板
上にエピタキシャル結晶を成長させる方法に於いて、 前記メルトを溶融後、基板に該メルトを接触させる以前
に、前記アンプルを振動させて溶融メルトを撹拌するこ
とで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液相エピタキシャル成長方法に関する。

赤外線検知素子のような光電変換素子には、エネルギー
バンドギャップの狭い水銀・カドミウム・テルル（Ｈｇ
＋−ｘ　Ｃｄｚ　Ｔｅ）のような化合物半導体結晶が用
いられている。

このようなＨｇ＋−、Ｃｄ、ｌＴｅの結晶を、カドミウ
ムテルル（ＣｄＴｅ　）の基板上にエピタキシャル成長
する場合、水銀が易蒸発性の元素であるため、密閉構造
のアンプルを用いて水銀の蒸発を防ぎ、溶融したＨｇ、
−ＸＣｄ、　Ｔｅのメルトを基板に接触させてエピタキ
シャル結晶を基板上に形成する液相エピタキシャル成長
装置が、装置の構造が簡単でかつ形成されるエピタキシ
ャル層の組成制御性が良い等の理由により多用されてい
る。

［従来の技術］ 従来の液相エピタキシャル成長装置は、第７図に示すよ
うにエピタキシャル成長用基板１を保持する基板ホルダ
２を挟持する溝３を有し、エピタキシャル成長時の装置
の回転時に溶融したエピタキシャル成長用メルト４を収
容する空間部５を有した対向せる一対の円柱形状の石英
より成る固定治具６と、該固定治具６を封入するアンプ
ル７とよりなる。

このような装置を用いて従来の方法でエピタキシャル層
を基板上に形成する場合に付いて説明する。

第７図および第７図の■＝■′線に沿った断面図の第８
図（ａ）　＜示すように、基板１を基板ホルダ２に設置
し、該基板ホルダ２を前記した固定治具６の溝３内に設
置し、酸基板１を設置した固定治具６を、該基板と対向
する反対側の位故に水銀、カドミウムおよびテルルより
成るエピタキシャル成長用のメルト形成材料４を充填し
た状態でアンプル７内に封入する。

次いで上記アンプル７を加熱炉内の炉芯管（図示せず）
内に挿入し、アンプル７を加熱してアンプル７内のメル
ト形成材料４を溶融する。

次いでアンプル７を矢印六方向に沿って１８０度回転し
、第８図（ｂ）に示すように、溶融したエピタキシャル
成長用メルト４に基板１を接触させ、加熱炉の温度を降
下させることで、メルト４の温度を降下させ、該降下温
度に対応する飽和蒸気圧を有する飽和メルトを基板上に
接触させることで、基板上にエピタキシャル層を析出形
成している。

次いで該アンプル７を矢印Ｂ方向に更に１８０度回転し
、第８図（Ｃ）に示すように基板上に付着しているメル
トを下部に落下させるワイプオフの作業によってエピタ
キシャル成長を停止している。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、このようなエピタキシャル成長用メルトは、メル
ト形成用材料の水銀、カドミウムおよびテルルを所定重
量秤量した後、上記アンプルとは別個のアンプル内に封
入し溶融後、固化して形成しており、固化する際に偏析
等の現象により成分が偏ったものが形成されやすく、メ
ルト形成材料の成分が均一に混合されていない場合が多
い。

そのため第９図に示すように、固化したメルトをメルト
の溶融温度の５５０℃で一旦溶融した後、該溶融温度よ
り高温の状態でメルトを成る一定の時間（１＋）、例え
ば１時間程度保持し、メルト形成材料の成分が均一に混
合するようにしている。そして基板とメルトを接触させ
る段階でメルトの温度を下降させている。

然し、このような溶融したメルト上にエピタキシャル成
長用基板を長時間曝すと、溶融メルト内の水銀が易蒸発
性の元素であるため、水銀が基板内に気相拡散し、その
ためＣｄＴｅの基板とその上に形成すれるＨｇＩ−ｘ　
Ｃｄｇ　Ｔｅのエピタキシャル層の境界位置が判然とし
ない、即ち水銀の濃度が境界位置で急、峻に変化しない
エピタキシャル層が得られ、このようなエピタキシャル
層を用いて赤外線検知素子を形成すると電気的特性の良
好な検知素子が得られない問題点がある。

本発明は上記した問題点を解決し、溶融したエピタキシ
ャル層成長用メルトの成分が、短時間で均一に混合され
るようにしたエピタキシャル成長方法の提供を目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の液相エピタキシャル成長方
法は、アンプル内に封入された固定治具でエピタキシャ
ル成長用基板を設置した基板ホルダを支持し、該基板の
下部に収容されて溶融したエピタキシャル成長用メルト
にアンプルを回転させて基板を接触さす、前記メルトの
温度を降下させながら基板上にエピタキシャル結晶を成
長させる方法に於いて、 前記メルトを溶融後、基板に該メルトを接触させる以前
に、前記アンプルを振動させて溶融メルトを撹拌するこ
とを特徴とする。

〔作　用〕

例えば基板を保持する板状の基板ホルダの側端部にメル
ト側の方向に向かって垂直に延びる板状部材、或いは基
板を挟持する固定治具より横方向に突出する板状部材を
設けて、これを溶融メルトの撹拌手段に適用する。

メルトを溶融した後、アンプルを往復回動すると、この
撹拌手段で溶融メルトを撹拌するようになり、従来より
短時間でメルトの形成成分が均一に混合されるため、メ
ルトを溶融後、基板を溶融メルトに接触する迄の時間が
短縮できるので、基板に溶融メルト中の水銀が拡散する
のを、従来より少なくでき、基板とエピタキシャル層の
境界面で水銀の濃度が急峻に変化する高品質のエピタキ
シャル層が得られる。

〔実　施　例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。

第１図は本発明の方法に用いる液相エピタキシャル成長
装置の斜視図で、第２図は第１図の■−■′線に沿った
断面図である。

第３図は本発明の方法に用いる液相エピタキシャル成長
装置の他の実施例の側面図で、第４図は第３図のｍ−ｍ
　’線に沿った断面図である。

また第５図は溶融メルトの温度と保持時間の関係図で、
第６図はアンプルの回転角度と時間との関係図である。

第１図および第２図に示すように、本発明の方法に用い
る装置は、エピタキシャル成長用基板１を支持する基板
ホルダ２の側端部に、メルトの方向に向かって延びる石
英板１１を設け、この石英板１１の先端部が溶融したエ
ピタキシャル成長用メルト４に漬かるようにする。

更に他の実施例として第３図および第４図に示すように
、エピタキシャル成長用基板ｌを挟持する固定治具６よ
り横方向に延び、かつ各々が対向するようにして溶融し
たエピタキシャル成長用メルト４に漬かる石英板１１Ａ
を設ける。

そして第５図に示すように、エピタキシャル成長用メル
ト４を所定温度で、溶融したｔ、時点の後、これらメル
トや基板を収容するアンプル７を第２図および第４図に
示すように矢印ＣおよびＤ方向に沿ってメルト４が基板
に触れない範囲のθ度、或いは一θ度反復回転させるこ
とで、前記した石英板１１．　ＩＩＡでメルトを撹拌す
る。この反復回転はアンプルの封止部に軸方向の操作棒
を連結して炉外から手動、または継手を介しての駆動源
で行うようにする。回転周期は例えば１時間当たり１０
回程度が適当である。

するとメルトの成分は従来より短時間で均一に撹拌され
るので、第５図に示すように、メルトを溶融後、該溶融
温度より高温でメルトを保持する時間（ｔ２）が従来の
時間に比べて約１／２で済むようになり、基板にメルト
中の水銀が拡散されるのが少なくなる。

このように溶融メルトを予め撹拌した後、第５図に示す
ように溶融メルトの温度を低下させたし。

時点で、第６図および前記した第８図（ロ）に示すよう
に、アンプルを１８０度回転させて基板に溶融メルトを
接触させ、メルトの温度を降下させながら基板上にエピ
タキシャル層を形成後、成長が終了した段階で再びアン
プルを第４図および前記した第６図（Ｃ）に示すように
１８０度回転させて基板上に付着している残余のメルト
をワイプオフしてエピタキシャル層を形成する。

このようにすれば、基板に溶融メルトを接触させる以前
に、メルトの溶融温度より高温で溶融したメルトを保持
する時間が少なくなるので、該基板に溶融メルト中の水
銀が気相拡散されるのが少なくり、基板とエピタキシャ
ル層の境界面で水銀の濃度が急峻に変化する高品質のエ
ピタキシャル層が得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、基板と
その上に形成されるエピタキシャル層の境界面で水銀の
濃度が急峻に変化する高品質のエピタキシャル結晶が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いる装置の断面図、第２図は
第１図のＩ−１”線に沿った断面図、第３図は本発明の
方法に用いる装置の他の実施例の側面図、 第４図は第３図のｍ−ｍ　’線に沿った断面図、第５図
は本発明の方法に於ける溶融メルトの温度と保持時間の
関係図、 第６図は本発明の方法に於けるアンプルの回転角度と時
間との関係図、 第７図は従来の方法に用いる装置の断面図、第８図（ａ
）より第８図（Ｃ）までは、従来の方法の工程を示す断
面図、 第９図は従来の方法に於ける溶融メルトの温度と保持時
間の関係図である。 図において、゛ １はエピタキシャル成長用基板、２は基板ホルダ、３は
溝、４はエピタキシャル成長用メルト、６は固定治具、
７はアンプル、１１．１１Ａは石英板を示す。 第１図 一一◆４ｒｔＩ 精日日−角かｈ方？弔了〉フリ１＾（■摩２ｊ勺ａｔ　
仔手％ｎ綿う壕Ｇ凸第６図 オＴＥｒ　Ｌ−Ｉ’、！Ｌ：３ｉ’５ｙｆ”；　新曲ｍ
第２図 イか＾万曵と、＝ｌい）鳴ぐ１ｒつＩケ面１ｚ第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アンプル（７）内に封入された固定治具（６）でエピタ
   キシャル成長用基板（１）を保持した基板ホルダ（２）
   を支持し、該基板の下部に収容されて溶融したエピタキ
   シャル成長用メルト（４）にアンプルを回転させて基板
   を接触させ、前記メルトの温度を降下させながら基板上
   にエピタキシャル結晶を成長させる方法に於いて、 前記メルト（４）を溶融後、基板（１）に該メルトを接
   触させる以前に、前記アンプル（７）を振動させて溶融
   メルト（４）を撹拌することを特徴とする液晶エピタキ
   シャル成長方法。