JPH02219246A - 気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〕 化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法に関し、 エピタキシャル成長ガスを安定した濃度で反応管内に導
入するのを目的とし、 キャリアガスと、エピタキシャル成長ガスとを反応管内
に導入し、該反応管内に収容されたサセプタ上の基板を
加熱し、前記エピタキシャル成長用ガスを分解して基板
上に化合物半導体のエピタキシャル結晶を製造する方法
に於いて、前記エピタキシャル成長用ガスの原料となる
液相を所定量の液滴とするとともに、前記キャリアガス
を気泡と成し、上記液滴と気泡を交互に加熱器内に導入
して気化し、該気化したガスを反応管内に導入するよう
にしたことで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気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の形成材料として
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（ｌＩｇ＋−ｘｃｄｘ　Ｔｅ）のような化合物半導
体結晶が用いられている。

このような化合物半導体結晶を素子形成に都合が良いよ
うに大面積で、かつ薄膜状態に形成するには、反応管内
に収容されたカドミウムテルル（ＣｄＴｅ）のような化
合物半導体基板上に、キャリアガスとしての水素ガスに
担持された水銀、およびキャリアガスにジメチルカドミ
ウム、ジエチルテルルのようなエピタキシャル成長用ガ
スを担持して導入し、基板を加熱して前記エピタキシャ
ル成長用ガスを分解し、この分解した成分を基板に被着
させるＭ　ＯＣＶ　Ｄ　（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ
　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
；有機金属化学気相成長）方法が用いられている。

〔従来の技術〕

従来のこのような気相エピタキシャル成長方法について
述べる。

第３図は従来の気相エピタキシャル成長方法に用いる装
置の模式図で、図示するように石英よりなる反応管１内
に、エピタキシャル成長用のＣｄＴｅの基板２を設置し
たカーボン類のサセプタ３が設置され、反応管１の周囲
にはサセプタ３を加熱するための高周波誘導コイル４が
設置されている。

更に反応管１に連なるガス導入管５は三方に分岐され、
分岐されたガス導入管５＾にジメチルカドミウムを収容
した蒸発器６が接続され、ガス導入管５Ｂにジエチルテ
ルルを収容した蒸発器７が接続され、ガス導入管５Ｃに
は水銀を収容した蒸発器８が接続されている。そして各
蒸発器６，７．８に連なるガス導入管５Ａ、５Ｂ、５Ｃ
のそれぞれより、ジメチルカドミウムを担持して水素ガ
ス、ジエチルテルルを担持した水素ガス、水銀を担持し
た水素ガスがそれぞれ反応管１内に導入される。

また反応管１のガス流出側にはキャップ９が設けられ、
キャップ９を通じてエピタキシャル成長後のガスが排出
される構造となっている。

このような装置を用いて基板上に水銀・カドミウム・テ
ルルの結晶を成長する場合、反応管１内を排気した後、
ガス導入管５Ａ、５Ｂ、５Ｃよりジメチルカドミウムを
担持した水素ガス、ジエチルテルルを担持した水素ガス
、水銀をガス状として担持した水素ガスをそれぞれ反応
管１内に導入し、高周波誘導コイル４に高周波電力を印
加してサセプタ３を加熱することで反応管１内に導入さ
れたガスを反応させて基板２上に水銀・カドミウム・テ
ルルのエピタキシャル層を形成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなガス状の水銀を担持した水素ガスを反応管内
に導入するには、第４図に示すように水銀を収容した蒸
発器内８に矢印六方向よりキャリアガスとしての水素ガ
スを導入し、該水素ガスを水銀中でバブルさせて、蒸発
器８内の空間部８Ａで水銀が飽和状態となった水素ガス
を形成し、この水銀が飽和状態に成っている水素ガスを
、矢印Ｂ方向に沿ってガス導入管５Ｃの方向に導くよう
にしている。

この水銀が水素ガス中に飽和する度合いは水銀の温度に
影響されるので、水銀の温度を一定に保つために蒸発器
８の周囲に加熱器等の温度制御装置１０を設置して水銀
の温度を一定に保つようにしている。

ところで上記水銀蒸発器８に導入するキャリアガスの流
量が１ｆｆｉ／ｍｉｎ程度以上の多量に成った場合や、
蒸発器８内にキャリアガスを導入し始めた時点では、蒸
発器８の空間部８へのキャリアガスが水銀によって充分
飽和されていないため、反応管内に導入されるエピタキ
シャル成長用ガスの濃度が安定して得られず、そのため
成長されるエピタキシャル層の膜厚や、組成が安定しな
い問題がある。

本発明は上記した問題点を解決し、蒸発器内に導、入さ
れるキャリアガスの流量の多少にかかわらず、エピタキ
シャル成長用ガスの濃度が安定した状態で反応管内に導
入されるようにした気相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気相エピタキシャル成長方
法は、第１図に示すように、エピタキシセル成長用ガス
の原料となる液相を粒子状の液滴１１とするとともに、
キャリアガスを気泡１２と成し、上記液滴１１と気泡１
２を交互に加熱器１３に導いて気化し、該気化されたエ
ピタキシャル成長ガスを反応管内に導入するようにする
。

〔作　用〕

第１図、および第２図（ａ）〜第２図（Ｃ）に示すよう
に、水銀を収容せる蒸発器１８内に水素ガスのようなキ
ャリアガスを導入し、水銀を粒子状の液滴１１とし、キ
ャリアガスを気泡１２とし、これら水銀液滴１１とキャ
リアガスの気泡１２とを交互に加熱器１３を通じて気化
し、この気化したガスをガス導入管内１５に導入するこ
とで、上記液滴と気泡は所定の個数ずつガス導入管１５
内へ移送できるので、キャリアガスの流量が変動しても
、或いはキャリアガスを水銀蒸発器に流し始めた時点で
も、或いはキャリアガスを水銀蒸発器に流し始めてから
所定時間経過した時でも、キャリアガスに於けるエピタ
キシャル成長用ガスの濃度の安定したエピタキシャル成
長用ガスを、ガス導入管内に導くことができ、これによ
って所望の組成および膜厚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実施例につき詳細に説明す
る。

第１図は本発明の方法を実施するための装置の説明図で
、第２図（ａ）より第２図（Ｃ）迄は上記装置の動作の
説明図である。

第１図および第２図（ａ）に示すように、本発明方法に
於ける水銀液滴を発生する水銀粒子発生器１４は、前記
ガス導入管１５に連なる細管１６と該細管１６より分岐
した分岐管１７と、水銀蒸発器１８で構成される。

この水銀蒸発器１８は図示しないが、ステップモータお
よびカム等を用いて前記細管１６に沿って上下駆動が可
能であり、該蒸発器１８内の水銀１８Ａをバブルさせる
ためのキャリアガスを導入するための蒸発器ガス導入管
１９を備えている。

そして前記細管１６の下部の開口端部１６＾を水銀蒸発
器１８内の水銀１８Ａ上に垂直方向に立てる。この状態
でガス導入管１５より分岐した細管１６のスライド式バ
ルブ２４と、水銀蒸発器１８に連なる蒸発器ガス導入管
１９のバルブ２３を閉じる。

次ぎに水銀蒸発器１８を尚さｈだけ矢印Ｃ方向に移動さ
せ、第２図（ｂ）に示すように水銀を水銀液滴１１とし
て細管１６の内部に入り込ませる。

この状態で細管１６より分岐した分岐管１７のバルブ２
２を開放にして、該分岐管１７に連なる排気ポンプ（図
示せず）を用いて細管１６の内部を減圧にすると、水銀
液滴１１は細管１６内部を上昇し、水銀１８＾の液面よ
り高くなる。

次いでバルブ２２を閉じ、バルブ２３．２４を開放にす
ると同時に、水銀蒸発器１８を矢印り方向に沿って、高
さ２ｈの寸法だけ下降させ、第２図（Ｃ）の状態に保つ
と、水銀液滴１１の下部にキャリアガスの気泡１２が入
り込む。この状態で蒸発器ガス導入管１９より入るガス
の圧力を増加させると水銀液滴１１は細管１６の上部へ
押し上げられる。

次いで水銀蒸発器１８を矢印Ｅ方向へ移動し、第２図（
ａ）の状態にする。そしてこれら第２図（ａ）より第２
図（Ｃ）迄の一連の動作を繰り返す。

そして水銀液滴１１が細管１６と分岐管１７との分岐位
置近傍に到達した時点でバルブ２２を閉じ、蒸発器ガス
導入管１９からのキャリアガス量を増大させ、水銀液滴
１１が下部に落下しないように蒸発器１８内の圧力を高
め、更にガス導入管１５内を流れるキャリアガスととも
に水銀液滴１１を加熱器１３内に搬送する。

そして水銀液滴１１の数を勘定しながら上記の操作を繰
り返す。

このような操作によって第１図に示すように水銀の液滴
１１とキャリアガスの気泡１２が１個づつ交互に形成さ
れ、これらの水銀の液滴１１とキャリアガスの気泡１２
が１個づつガス導入管１５のキャリアガスと共に加熱器
１３内に運ばれ、加熱器１３内で加熱されて気化されて
ガス導入管１５を通じて反応管内に搬送される。

このようにすれば、キャリアガスの気泡１２と水銀の微
粒子１１が１個づつその数量を制御して反応管内に導入
されるので反応管内に搬送されるエピタキシャル成長用
ガスのキャリアガスの濃度は、ガス導入管１５内に流れ
るキャリアガスの流量を一定に保つと、所定の値に制御
されて反応管内に搬送され、形成されるエピタキシャル
層の膜厚およびその組成の安定した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、本発明の気相エピタキ
シャル成長方法によれば、エピタキシャル成長ガスのキ
ャリアガス内に於ける濃度が安定したエピタキシャル成
長用ガスが得られるので組成および膜厚の安定したエピ
タキシャル高品質のエピタキシャル結晶が容易に得られ
る効果がある。

る蒸発器の動作説明図、 第３図は従来の気相成長装置の模式図、第４図は従来の
方法に於ける蒸発器の断面図である。

図において、 １１は水銀液滴、１２は気泡、１３は加熱器、１４は水
銀粒子発生器、１５はガス導入管、１６は細管、１７は
分岐管、１８は水銀蒸発器、１８Ａは水銀、１９は蒸発
器ガス導入管、２２．２３はバルブ、２４はスライド式
バルブを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の一実施例の説明図、第２図（ａ
）および第２図（Ｃ）は本発明の方法に於け田 鴫−−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 キャリアガスと、エピタキシャル成長ガスとを反応管（
   １）内に導入し、該反応管（１）内に収容されたサセプ
   タ（３）上のエピタキシャル成長用基板（２）を加熱し
   、前記エピタキシャル成長用ガスを分解して基板上に化
   合物半導体のエピタキシャル結晶を製造する方法に於い
   て、 前記エピタキシャル成長用ガスの原料となる液相（１８
   Ａ）を所定量の液滴（１１）とするとともに、前記キャ
   リアガスを気泡（１２）と成し、上記液滴と気泡を交互
   に加熱器（１３）内に導入して気化し、該気化したガス
   を反応管内に導入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方法。