JPH02239187A - 気相成長方法および装置 - 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、水銀を含む化合物薄膜の気相成長方法および
装置に関するものである。詳しく述べると本発明は、有
機金属気相成長法によって、大面積の水銀を含む化合物
単結晶薄膜を形成する方法および装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 何機金属熱分解気相成長法（Ｍｅｔａｌ　　Ｏｒｇａｎ
ｉｃＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ　：以下、ＭＯＣＶＤ法と称する。）は、量産性
と結晶成長層の膜厚、組成比制御性を兼ね備えているこ
とから、近年高性能半導体素子を作製するための重要な
技術となっている。

ＭＯＣＶＤ法によるテルル化水銀カドミウム（　Ｃ　ｄ
　Ｘ　Ｈ　ｇ　１−ｘ　Ｔ　ｅ　：以下、ＣＭＴと称す
る。）薄膜成長に関し、例えばジャーナル　オブ　クリ
スタル　グロウス、第５５巻（１９８１年）、第１０７
頁〜第１１５頁（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｒｙｓｔａ
ｌＧｒｏｗｔｈ，　ｖｏｌ．５５　（１９８１），．　
ｐＬＯ７−１１５）に開示されている。この技術におい
ては、第５図に示すように、薄膜成長は石英製の水平反
応管３０内で常圧にて行なわれる。原料としては、ジメ
チルカドミウム（Ｍｅ２Ｃｄ）、ジエチルテルル（Ｅｔ
２Ｔｅ）および金属水銀（Ｈｇ）が用いられている。

有機金属（ＭＯ）であるＭｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅは
、水素ガスをギヤリアガスとして、反応管３０の一方の
側端部に設けられた原料ガス導入口３１より反応管３０
内に導入される。また、Ｈｇは、反応管３０の底部壁面
上に載置された水銀溜３２より供給される。反応管３０
のさらに他方の側端部寄りには、底部壁面上に流線形状
を有するカーボンサセプタ３３が配置してあり、このカ
ーボンサセプタ３３上にはＣｄＴｅ基板３４が載置して
ある。反応管３０内に導入されたＭＯガスは高周波コイ
ル３５によって加熱されたカーボンサセプタ３４近傍で
熱分解し、一方、水銀溜３２よりはＨｇ蒸気が供給され
るため、サセプタ３３上に置かれたＣｄＴｅ基板３４面
上にＣＭＴ結晶が成長する。典型的な基板温度は４２０
℃付近である。薄膜の組成比（ｘ）は水銀溜３２の温度
により制御され、その温度範囲は２４０°Ｃから３２０
℃である。反応管３０は、水銀蒸気が反応管３０の管壁
に凝結しないように外部より抵抗ヒータ３６で加熱され
る。

このようにして得られたテルル化水銀カドミウムは、赤
外線に対する感度・応答性に優れるものであるため、赤
外線検知素子材料として有望なものであるが、２次元ア
レイ型赤外線検知素子としては、大面積化と同時多数枚
成長が望まれている。

しかしながら、上記したような装置構成においては、反
応管として水平反応管３０を用いるために、基板３４面
が原料ガスの流れ方向に配置されることとなり、面積が
大きくなると成長薄膜の面内における組成比のバラツキ
および膜厚の不均一さが増すものとなった。また１イン
チ以上の大面積基板を利用する場合、同時処理可能な枚
数は１枚であった。

ところで、テルル化水銀カドミウムの構成物中、水銀の
蒸気圧は極めて高く、このため成長温度が高くなれば、
結晶中に多世の水銀空孔が発生し、目的とした組成比（
Ｘ）からズレを生じるという問題点がある。サーフエス
　サイエンス、第１０４巻（１９８１年）、第３６５頁
〜第３８３頁（Ｓｕｒｆ’ａｃｅ　　Ｓｃｉｅｎｃｅ　
ｖｏｌ．　１０４　（１９８１），ｐ３６５−３８３）
によれば、組成比０．２、すなわち、Ｃ　ｄ　ｏ２Ｈｇ
．，．Ｔｅを１５０℃以上で加熱した場合、ＣＭＴ結晶
中からの水銀の蒸発が見られることが報告されている。

また、ＭＯＣＶＤ法においては、結晶成長速度は主に原
料ガスの熱分解温度による。Ｅｔ２ＴｅとＭｅ２Ｃｄの
熱分解温度はそれぞれ４００〜５００℃および２００〜
３００℃である。このためＣＭＴ結晶の成長温度は、Ｅ
ｔ２Ｔｅの熱分解温度である４００℃以上が必要となる
。

このようにＣＭＴ薄膜成長温度は４００℃以上であり、
かつ組成比Ｘが０．２〜０．３の場合のようにＨｇ組成
が大きい場合、成長膜からのＨｇ蒸発を抑えるために、
基板３４近傍の水銀蒸気圧を高く保つ必要があり、実際
に水銀溜３１の温度は、３００℃以上となる。さらに、
水銀溜３１から基板３４近傍までの反応管３０の管壁に
おいても、金属Ｈｇ凝結防止のため３００℃以上に加熱
する必要がある。原料ガスが基板３４に到達する前にか
かる高温部（３００℃以上の水銀溜３１、反応管３０の
管壁）が存在することにより次のような問題が生じる。

すなわち、Ｍｅ２Ｃｄの熱分解温度は２００℃以上であ
ることから途中で熱分解し、Ｈｇ蒸気と気相中で反応を
起す。このため気相中で反応により生じたＨｇ−Ｃｃ；
ｌの核が基板３４上に落下して付着し、成長表面が悪く
なるというものであった。

さらに、第５図に示すような構成においては、反応管３
０の原料ガス導入口３１とサセプタ３３上に載置された
基板３４との間には、水銀溜３２が存在し、原料ガス導
入口３１より供給されたＭＯガスの反応管３０内におけ
る流れを、該水銀溜３２が妨げるため、基板３４上にお
いて成長するＣＭＴ結晶の組成が不均一となる問題も生
じるものであった。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明は、改良された気相成長方法および装置
を提供することを目的とするものである。

本発明はまた大面積の単結晶薄膜の多数枚作成に適する
気相成長方法および装置を提供することを目的とするも
のである。本発明はさらに、大面積の水銀を含む化合物
単結晶薄膜を高い組成比制御性および良好な表面状態を
もって形成する気相成長方法および装置を提供すること
を目的とするものである。本発明はさらに、大面積のＣ
ｄ−Ｈｇ−Ｔｅ系単結晶薄膜を高い組成比制御性および
良好な表面状態をもって形成する気相成長方法および装
置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 」二記諸目的は、有機金属気相成長法により、Ｈｇを含
む化合物単結晶薄膜を成長させる方法において、 反応管として縦型反応管を用い、 この反応管の下部壁面より直立させた軸体に保持され反
応管内部空間に配置された水銀溜を所定の温度に加熱し
て反応管内に水銀蒸気を発生させ、一方、原料ガス導入
系からキャリヤガスに伴送させて反応管内に導入される
１ないしそれ以上の金属有機化合物のうち、少なくとも
低温分解性の金属有機化合物は、前記水銀溜の配置位置
よりも上方において開口するノズルより供給し、これら
の水銀溜およびノズル開口より上方位置に、縦型反応管
の下方を向けた表面を有しかつ所定温度に温度制御され
た基板を配置し、さらにこの基板を縦型反応管の中心軸
に対し回転させることを特徴とする水銀を含む化合物単
結晶薄膜の気相成長方法により達成される。

本発明はまた、有機気相成長法により、Ｃｄ−Ｈｇ−Ｔ
ｅ系単結晶薄膜を成長させる方法において、 反応管として縦型反応管を用い、 この反応管の下部壁面より直立させた軸体に保持され反
応管内部空間に配置された水銀溜を所定の温度に加熱し
て反応管内に水銀蒸気を発生させ、一方、反応管の下部
壁面より挿通されて反応管内に開口するテルルの有機化
合物供給用ノズルと、反応管の下部壁面より挿通されて
反応管内の前記水銀溜の上端開口より上方位置において
開［｝するカドミウムの有機化合物供給用ノズルより、
所定量のテルルの有機化合物およびカドミニウムの有機
化合物をそれぞれキャリヤガスに伴送させて反応管内に
導入し、 これらの水銀溜およびノズル開口より上方位置に、縦型
反応管の下方を向けた表面を有しかつ所定温度に温度制
御された基板を配置し、さらにこの基板を縦型反応管の
中心軸に対し回転させることを特徴とするＣｄ−Ｈｇ−
Ｔｅ系単結晶薄膜の気相成長方法を示すものである。本
発明はさらに、テルル化水銀カドミウム（Ｃ　ｄ　−　
Ｈ　ｇ　１−Ｔｅ）単結晶薄膜を成長させる気相成長方
法を示すものである。本発明はさらに、水銀溜の温度お
よび原料ガス供給系を制御して、水銀を含まない化合物
半導体、例えばテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）単結晶
薄膜と水銀を含む化合物半導体、例えばテルル化水銀（
ＨｇＴｅ）単結晶薄膜を交互に成長させる気相成長方法
を示すものである。

上記諸目的はまた、水銀を含む化合物単結晶薄膜を成長
させる気相成長装置であって、縦型反応管内にこの縦型
反応管の下部壁面より直立させた輔体により保持して水
銀溜を配置し、この縦型反応管の下部壁面より１ないし
それ以上の金属有機化合物供給用ノズルを挿通し、少な
くとも低温分解性金属有機化合物供給用ノズルは前記水
銀溜の上端開口より上方となるようにして、縦型反応管
内においてそれぞれ開口させ、また縦型反応管内のこれ
らの水銀溜およびノズル開口より上方位置に、縦型反応
管の下方を向けた基板設置面を有しかつ縦型反応管の中
心軸に対し回転する回転機構を備えた基板設置用サセプ
タを縦型反応管の上部側から支持して配置し、さらにこ
の縦型反応管内の排気を行なう排気系を縦型反応管の上
部側に接続した ことを特徴とする水銀を含む化合物単結晶薄膜の気相成
長装置によっても達成される。

本発明はまた、低温分解性金属有機化合物供給用ノズル
が水銀溜保持用軸体を兼ねるものである気相成長装置を
示すものである。本発明はさらに、Ｃｄ−Ｈｇ−Ｔｅ系
単結晶薄膜を成長させる気相成長装置であって、縦型反
応管内にこの縦型反応管の下部壁面より直立させた軸体
により保持して水銀溜を配置し、この縦型反応管の下部
壁面よりテルルの有機化合物供給用ノズルおよびカドミ
ウムの有機化合物供給用ノズルを挿通し、少なくともカ
ドミウムの有機化合物供給用ノズルの方は前記水銀溜よ
り上方となるようにして縦型反応管内においてそれぞれ
開口させ、また縦型反応管内のこれらの水銀溜およびノ
ズル開口より上方位置に、縦型反応管の下方を向けた基
板設置面を有しかつ縦型反応管の中心軸に対し回転する
回転機構を備えた基板設置用サセプタを縦型反応管の上
部側から支持して配置し、さらにこの縦型反応管内の排
気を行なう排気系を縦型反応管の上部側に接続したこと
を特徴とするＣｄ−Ｈｇ７Ｔｅ系単結晶薄膜の気相成長
装置を示すものである。本発明はさらに、カドミウムの
有機化合物供給用ノズルが水銀溜保持用軸体を兼ねるも
のである気相成長装置を示すものである。

（作用） ＣＭＴなどのような水銀を含む化合物単結晶薄膜を作製
するに際して、単結晶薄膜の大面積化を図る場合、反応
管を縦型のものとして、基板をこの管体の半径方向に基
板を配置することが考えられる。縦型反応管を用いたＭ
ＯＣＶＤ法は、例えばＧａＡｓ系の化合物単結晶作製な
どにおいてはすでに行なわれており、またＧａＡｓ系に
おいては、基板に対して下方から原料ガスを供給するタ
イプの縦型反応管、いわゆるチムニー型反応管もすでに
報告されている（例えば、“チムニー型ＭＯＣＶＤ成長
ＧａｒｎＰ／Ｇａ．Ａｓへテロ構造”栗木博司ら、１９
８７年秋季　第４８回応用物理学会学術講演会　講演予
稿集　第１分冊　第１３５頁）。しかしながら、このよ
うな縦型反応管をＣＭＴなどのような水銀を含む化合物
単結晶薄膜の作製において適用しようとする場合、水銀
溜を如何にして反応管内に配置するかが問題となる。

また水銀溜が、縦型反応管内の原料ガスの導入部から基
板へ至る途中に配される場合には、上記［，７たごとき
水平反応管を用いた従来技術におけると同様に、低温分
解性原料ガスと水銀との気相中における反応および水銀
溜による原料ガスの流れの乱れなどが起るものとなる。

しかして、本発明においては水銀溜を縦型反応管の下部
壁面より直立させた軸体によって保持し、反応管の中央
部に配置するものであるために、これより上方に位置す
る基板全面に対し均一な水銀蒸気を供給することができ
るものである。

また、本発明においては、基板に対して原料ガスおよび
水銀蒸気を下方から供給するので、縦型反応管内に熱に
よる上昇流が生じても、これらのガスないし水銀ガスの
基板に対する流れはスムーズなものとすることができる
。

また、本発明の反応装置においては、縦型反応管の下部
壁面より反応管内に挿通された１ないしそれ以上の金属
有機化合物供給用ノズルのうち、少なくとも低温分解性
金属有機化合物供給用ノズル（例えばＣｄ−Ｈｇ−Ｔｅ
系単結晶薄膜の気相成長装置においては、テルルの有機
化合物供給用ノズルおよびカドミウムの有機化合物供給
用ノズルのうち、少なくともカドミウムの有機化合物供
給用ノズルの方）は、前記水銀溜の上端開口よりも上方
において開口している。このため、基板面に至るまでに
存在する高温域（水銀溜および反応管管壁）に低温分解
性金属有機化合物（カドミウムのａ機化合物など）等の
原料ガスが曝されることがなくなる。したがって、カド
ミウムの有機化合物などの低温分解性金属有機化合物が
途中で熱分解し、気相中で水銀蒸気と反応して核形成を
起したり、あるいは原料ガスの歩留りが悪くなるといっ
た問題も生じなくなる。

さらに本発明の反応装置においては、これらの水銀溜お
よびノズル開口よりも上方位置に、縦型反応管の下方を
向けた基板設置面を有しかつ縦型反応管の中心軸に対し
回転する回転機構を備えた基板設置用サセプタを縦型反
応管の上部側から支持して配置していることから、この
サセプタの基板設置面上に保持される基板を、成長反応
時に面方向に回転させることができる。このため水平反
応管内に導入されたＭＯガス（テルルの有機化合物およ
びカドミウムの有機化合物のガス）が、水銀溜の存在あ
るいは各ノズルの開口位置の偏りなどを原因として、基
板近傍において濃度分布に位置的な不均一が生じても、
基板表面の各座標点が回転により変位するために面内に
おける組成比のバラツキが少なくなり、成長結晶の面内
における組成比の均一性が良好なものとなる。また前記
サセプタとして円錐状のサセプタを用い、基板設置面と
なる側面部に基板を設置することにより同時多数枚成長
も可能となる。

以下、本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。

第１図は本発明の気相成長装置の一実施態様であるＣｄ
−Ｈｇ−Ｔｅ系単結晶薄膜気相成長装置の構成を示す模
式図である。

すなわち、第１図に示す実施態様においては、原料とな
るカドミウムの有機化合物としてのＭｅ２Ｃｄおよびテ
ルルの有機化合物としてのＥｔ２Ｔｅはそれぞれステン
レス製のバブラー１，２内にあり、それぞれ恒温槽３．
４に納められている。

なお、カドミウムの有機化合物としては、Ｍ　ｅ　２Ｃ
ｄに代えて、ジエチルカドミウム、ジプロピルカドミウ
ム、ジブチルカドミウム、ジイソブチルカドミウム、ジ
イソアミルカドミウムなどの他のアルキル化カドミウム
等を、またテルルの有機化合物としてはＥｔ２Ｔｅに代
えて、ジメチルテルル、ジイソプ口ビルテルル、ジター
シャリブチルテルルなどの他のアルキル化テルル、ジア
リルテルル、ジメチルアリルテルルなどのアルケニル化
テルル、あるいは２．５−ジハイ。ドロテルロフエン等
をそれぞれ用いることも可能である。バブラー１，２内
は適当な蒸気圧で飽和状態にあり、その蒸気圧は恒温槽
３，４の温度で決定する。第２図にＭｅ２ＣｄとＥｔ２
Ｔｅの蒸気圧曲線を示す。

これにより例えば恒温槽３．４の温度をそれぞれ３０゜
Ｃ１４０℃に設定すれば、蒸気圧はＭｅ２Ｃｄが２８ｍ
ｍＨｇ，Ｅｔ２　Ｔｅが１８ｍｍ．Ｈｇとなる。なお、
Ｍｅ２Ｃｄの恒温槽３の温度としては、０〜６０゜Ｃ，
より好ましくは２５〜３５゜Ｃ程度が、またＥｔ２Ｔｅ
の恒温槽４の温度としては、１０〜６０℃、より好まし
くは２５〜４０℃程度が適当である。

反応管１１内に導入される原料ガス量はバブラー１．２
へ送り込まれるＨ２ガス流量、すなわち、マスフローコ
ントローラ（ＭＦＣ）５．６とこれらのＭＯガスをそれ
ぞれ希釈するＨ２ガス流量、ＭＦＣ７、８で決定する。

これらのＭｅ２Ｃｄガス供給ラインおよびＥｔ２Ｔｅガ
ス供給ラインの先端は、それぞれノズル９．１０となり
、それぞれ縦型反応管１１の下部壁面を挿通して縦型反
応管１．１内へ伸ばされている。このうち、Ｅｔ２Ｔｅ
ガス供給用ノズル１０は、Ｉ，１通された下部壁面の近
傍において開口するが、一方、Ｍｅ２Ｃｄガス供給用ノ
ズル９は、縦型反応管１１内のかなり上方まで伸ばされ
ており、後述する基板設置用カーボンサセプタ１７上に
保持される基板１６表面の上部近傍、具体的には例えば
５〜１００ｍｍ程度、より好ましくは１０〜３０ｍｍ程
度下方において開口している。なお、Ｍｅ２Ｃｄガス供
給用ノズル９の先端開口部が、５ｍｍより基板１６表面
に近いものであると、Ｍｅ２Ｃｄガスの基板１６に対す
る供給が不均一となる虞れが高く、一方、１００ｍｍよ
り基板］，６表面より遠いものであると、熱分解によっ
て生じたＣｄが気相中でＨｇと反応してしまう虞れが高
くなる。

しかして、この実施態様においては、このＭｅ２Ｃｄガ
ス供給用ノズル９が水銀溜１２の支持軸体を兼ねるもの
とされている。すなわち、上端部の開口された円筒容器
状の水銀溜１２は、該水銀溜１２の底面中央部に設けら
れた挿通孔１３に、Ｍｅ２Ｃｄガス供給用ノズル９を挿
通し、ノズル９外周面と挿通孔１３内周面を接合するこ
とによって、ノズル９に固定されている。ここで、この
水銀溜１２の上端開口、すなわち水銀蒸気の発生面は、
後述する基板設置用カーボンサセプタ１７上に保持され
る基板１６表面の下部近傍でかつノズル９の先端開口よ
り下方に位置するものとされ、具体的には、前記ノズル
９の先端開口位置にも左右されるが、例えば、基板１６
表面より１０〜１２０ｍｍ程度、より好ましくは３０〜
５０ｍｍ程度離れ、かつノズル９の先端開口より２０ｍ
ｍ以上下方に位置するものとされる。すなわち、水銀溜
１２の上端開口が、基板１６に対して１０ｍｍより近い
ものであると、Ｈｇ蒸気あるいはＥｔ２Ｔｅガスなどの
原料供給が不均一となる虞れが高く、一方、基板１６に
対して１２０ｍｍより遠いものであると、基板１６近傍
において十分な蒸気圧が得られない虞れが高くなる。さ
らに、この水銀溜１２の上端開口が、ノズル９の先端開
口に２０ｍｍより近いものとなると、気相中におけるｃ
ｄとＨｇの反応を制御できないものとなる。

なお、Ｍｅ２Ｃｄガス供給用ノズル９は、その先端開口
部近傍がこのように水銀溜１２内を通るように配置され
るでいるために、少なくともこの先端開口部近傍が断熱
のために２重管構造とされている。

この水銀溜１２の外周面には、水銀溜加熱用コイルヒー
タｌ４が巻かれており、また水銀溜１２内には、水銀溜
１２の温度をモニターする熱電対１５が設けられている
。

一方、この水銀溜１２の直上には、水銀溜１２の底面な
いしＭｅ２Ｃｄノズル９先端開口から前記したような所
定の距離だけ離間して基板１６を配することができるよ
うに、縦型反応管１１の半径方向に下方を向けた基板設
置面を有する円盤状の基板設置用カーボンサセプタｌ７
が配置されている。この基板設置用カーボンサセプタ１
７は、縦型反応管１１の外部より反応管１１の上部壁面
を貫通して反応管１１内に延長された回転モータ１９の
回転軸１８により、上部側から支持されている。

なお、この回転軸１８が縦型反応管１１の管壁を貫通す
る部位においては、メ、カニカルシール等の気密手段が
施されている。

従って、このカーボンサセプタ１７上に保持される基板
１６は、回転モータ１９の駆動によって、例えば６０回
／分以下、好ましくは５〜６０回／分で面方向に回転さ
せられる。この回転が、例えば０．　　２回／分である
ように極端に遅いものであると、基板１６表面に成長す
るＣＭＴ系結晶の組成比の均一性が向上せず、一方、例
えば１００回／分であるように回転が極端に速いもので
あると、装置機横上で種々の問題が生じる虞れが大きく
なるのでいずれも好ましくない。なお、本発明の気相成
長方法において、このような基板１６の回転は、必ずし
も一定方向に回転させる必要はなく、所定間隔毎もしく
は所定の回転角度毎に逆転させるようなものとしても構
わない。また、サセプタ１７の駆動系としても回転モー
タによるものに限定されるものではない。

基板１６としては、結晶方位（１　１　１）面のＣｄＴ
ｅ基板を好適なものの１つとして挙げることができるが
、他の面方位、例えば（１００）面、さらに、例えばＧ
ａＡｓ，ＳｉＳ　ＩｎＳｂ，Ａ１２　０３などのその他
の基板材料も用いられ得る。

なお、縦型反応管１１の外周面には、上記カーボンサセ
プタ１７の配置された高さ位置付近において、基板加熱
用ＲＦコイル２０が巻かれており、カーボンサセプタ１
７には、基板１６の温度をモニターするための熱電対２
１が埋めこまれている。

なお、基板加熱機構としては抵抗ヒータ加熱、ランプ加
熱なども利用できる。

また、縦型反応管１１の外周面は、少なくともカーボン
サセプタ１７の配置された高さよりも下部域において、
管壁加熱用ヒータ２２で覆われている。従って、水銀７
ｆｆＩ１２を加熱して水銀蒸気を発生させた際、この管
壁加熱用ヒータ２２を作動させ管壁を所定の設定値まで
加熱することで、反応管１１の内壁面へのＨｇの凝結を
防止できる。

？らに、縦型反応管１１の内部において所定の圧力で結
晶成長が行なえるように、縦型反応管１１には、例えば
ロータリーポンプとこの排気量を調整する自動コンダク
タンスバルブよりなる排気制御装置２３が、縦型反応管
１１の上部域（少なくともサセプタ１７存在位置より高
い領域）において、接続されている。さらに、縦型反応
管１１には、縦型反応管１１内を高真空排気するための
例えばターボ式ポンプよりなる高真空排気装置２４と、
反応後の排ガスを処理するための排ガス処理装置２５と
が、同様の上部域において接続されている。

第１図に示すような構成を有する気相成長装置を用いて
、基板１６上にＣＭＴ（ＣｄヨＨ　ｇ　１■Ｔｅ）単結
晶薄膜を成長させるには、例えば以下のようにして行な
う。

まず、バブラー１，２から送出された原料ガスであるＭ
ｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅを、適当な濃度までＨ２ガス
で希釈してノズル９，１０より縦型反応管１１内へ送り
込む。例えばＭＦＣ７、８をそれぞれ２．５Ω／分、２
．５Ω／分、恒温槽３，４の温度がそれぞれ３０℃、４
０°Ｃ１またＭＦＣ５，６をそれぞれ１０ｍｌ／分、１
００ｍｌＺ分と設定すると、縦型反応管１１内のＭｅ２
ＣｄＳＥｔ２　Ｔｅの濃度は、それぞれ４Ｘ１０−６ｍ
ｏ　１／４２　，７Ｘ１０−６ｍｏ　１／Ωとなる。な
お、Ｍｅ２Ｃｄバブラー１に送り込むＨ２ガス流量とし
ては１〜５００ｍｌ／分、より好ましくは１０〜１００
ｍｌ／分程度が、Ｅｔ２Ｔｅバブラー２に送り込むＨ２
ガス流量としては１〜５００ｍｌ／分、より好ましくは
１０〜１００ｍｌ／分程度が、またそれぞれの原料ガス
に対する希釈Ｈ２ガス流量としては０．１〜２０Ω／分
、より好ましくは１〜１０Ω／分程度がそれぞれ適当で
ある。

一方、これらのＭＯガスが送り込まれる縦型反応管１１
内は、排気制御装置２３を作動させることにより１０−
３ｔｏｒｒ　〜１０００ｔｏｒｒ，より好ましくは５ｔ
ｏｒｒ　〜７６０ｔｏｒｒの範囲の所定の圧力に保たれ
ており、また反応管１１の管壁は、管壁加熱用ヒータ２
２に通電することで、５０〜６００℃、より好まし《は
２００〜４００℃の範囲の所定の設定温度に保持される
。さらに、水銀溜１２を、熱電対１５によってモニター
しながら、水銀溜加熱用コイルヒータ１４で加熱し、５
０〜５００℃、より好ましくは２００〜４００゜Ｃの範
囲の所定の設定温度で一定となるようにして、反応管１
１内に所定の蒸気圧の水銀蒸気を供給する。

そして、上記したような回転速度で回転するザセブタ１
７上に下方を向けて保持した基仮１６を、熱電対２１で
モニターしながら、ＲＦコイル２０によって加熱して、
５０〜６００゜Ｃ、より好ましくは２５０〜４５０℃の
範囲の所定の設定温度に保持し、加熱された基板１６近
傍でＭｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅを熱分解させ、基板１
６面上に所定の組成比のＣＭＴ結晶を成長させる。

第３図は本発明の気相成長装置の別の実施態様の構成を
示す概略図である。

この気相成長装置において、原料ガスの供給系は、第１
図に示した実施態様におけるものと同様であり、Ｍｅ２
ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅはそれぞれバブラー１、２内にあ
り、それぞれ恒温槽３，４に納められている。また縦型
反応管１１内に導入される原料ガス量はバブラー１．２
へ送り込まれるＨ２ガス流量を制御するマスフローコン
トローラ（ＭＦＣ）５．６とこれらのＭＯガスを希釈す
るＨ２ガス流量を制御するＭＦＣ７．８で決定する。

これらのＭｅ２Ｃｄガス供給ラインおよびＥｔ２Ｔｅガ
ス供給ラインの先端は、それぞれノズル９”，ＩＣＩと
なり、それぞれ縦型反応管１１の下部壁面を挿通して縦
型反応管１１内へ伸ばされている。この実施態様におい
ては、いずれのノズル９−．１０−も、縦型反応管１１
内のかなり上方まで伸ばされており、後述する基板設置
用カーボンサセプタ１７上に下方を向けて保持される基
板１６表面の下部側面近傍、具体的には例えば基板１６
側端より０〜１００ｍｍ程度、より好ましくは０〜５０
ｍｍ程度外方でかつ、基板１６表面の０〜１００ｍｍ程
度、より好ましくは０〜５０ｍｍ程度下方において開口
｛７ている。なお、これらのノズル９−，１０−の先端
開口部が、−Ｌ記範囲より基板１６に近いものであると
、Ｍｅ２ＣｄガスおよびＥｔ２Ｔｅガスの基板１６に対
する供給が不均一となる虞れが高く、一方、上記範囲よ
りＭｅ２Ｃｄガスノズル９′が基板１６より遠いもので
あると、熱分解によって生じたＣｄが気相中でＨｇと反
応してしまう虞れが高くなる。

この実施態様においては、縦型反応管１１の下部壁面よ
り、反応管１１の中心軸上を通って、支持軸体２６が上
方へ垂直に伸ばされており、上端部が開口された円筒容
器状の水銀溜１２は、この支持軸体２６によって反応管
１１内の所定位置に配されている。なお、この水銀溜１
２の底面とこの直−ヒに配置される基板設置用カーボン
サセプタ１７上に保持される基板１６表面との離間距離
は、第１図に示す実施態様において述べたものと同様の
条件とされる。

また、この第３図に示す実施態様の気相成長装置のその
他の構成に関しては、第１図に示す実施態様において述
べたものと同様であるので、説明を省略する。なお、第
３図において符号の付された各部品ないし部位は、第１
図において同一符号を付された各部分ないし部位とそれ
ぞれ同じものを表わすものである。

さらに、第４図には本発明の気相成長装置の別の実施態
様が示されている。この実施態様と第１図に示された実
施態様とは、水銀溜１２の外周面に設置された水銀溜加
熱用コイルヒータ１４に代えて、水銀溜加熱・冷却用熱
電変換素子２７を水銀溜１２の外周面に配置し、また縦
型反応管１１の外周面に設置された管壁加熱用ヒータ２
２に代えて、管壁加熱用コイルヒータ２８と管壁冷却用
バイプ２９を一対として縦型反応管１１の外周面に配置
し、さらに、基板設置用カーボンサセプタ１７として円
錐状のものを用い、その側面に基板１６を配置した以外
は、同様の装置構成を有する。

なお、第４図において符号の付された各部品ないし部位
は、第１図において同一符号を付された各部分ないし部
位とそれぞれ同じものを表わすものである。

このように、第４図に示す実施態様においては、水銀溜
１２および反応管１１の管壁の温度を加熱方向のみなら
ず冷却方向にも強制的に変化させることのできる手段を
備えているために、例えばＨｇ　Ｔ　ｅ　／　Ｃ　ｄ　
Ｔ　ｅ超格子の作製におけるように水銀を含む化合物単
結晶薄膜と水銀を含まない化合物単結晶薄膜とを交互に
成長積層する場合などにおける反応系の切り換えに際し
て、Ｈｇ蒸気の発生の度合を大きく左右する水銀溜１２
および反応管１１管壁の温度を急激に変化させることが
可能であり、反応系の切換えが迅速になされるものとな
る。なお、この実施態様においては、水銀溜１２の壁面
を加熱・冷却する装置として熱電変換素子を、また反応
管１１管壁を加熱・冷却する装置としてヒータと流体管
路の組合せを用いたが、これらと同様に機能して水銀溜
１２および反応管１１管壁を加熱・冷却するものであれ
ば、任意の手段が用いられ得、例えば、水銀溜１２の加
熱・冷却手段としてもヒータと流体管路の組合せを用い
ることか可能である。

第４図に示すような横成を有する気相成長装置を用いて
、基板１６上にＣｄＴｅ薄膜とＨｇＴｅ薄膜とを交互に
成長積層するには、例えば以下のようにして行なわれる
。

まずＣｄＴｅ薄膜の成長系においては、バブラー１，２
から送出されたＭｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅを、適当な
濃度までＨ２ガスで希釈し、てノズル９，１０より縦型
反応管１１，内へ送り込む。例えばＭＦＣ７、８をそれ
ぞれ２．５１／分、２．５Ω／分、恒温槽３，４の温度
がそれぞれ３０℃、４０゜Ｃ、またＭＦＣ５．６をそれ
ぞれ１０ｍｌ／分、１００ｍｌ／分と設定すると、縦型
反応管１１内のＭｅ２　Ｃｄ，Ｅｔ２　Ｔｅの濃度は、
それぞれ４Ｘ１０−６ｍｏ１／Ω、７Ｘ１０−６ｍｏｌ
／Ωとなる。なお、Ｍｅ２Ｃｄバブラー１に送り込むＨ
２ガス流量としては１〜５００ｍｌ／分、より好ましく
は１．　０　〜１　０　０　ｒｎ　１　／分程度が、Ｅ
ｔ２Ｔｅバブラー２に送り込むＨ２ガス流量としては１
〜５００ｍｌ／分、より好ましくは１０〜１００ｍ１／
分程度が、またそれぞれの原料ガスに対する希釈Ｈ２ガ
ス流金としては０．１〜２０Ω／分、より好ましくは１
〜１０１／分程度がそれぞれ適当である。

一方、これらのＭＯガスが送り込まれる縦型反応管１１
の管壁は、管壁冷却用バイプ２９に水等の冷却用媒体を
流すことで、０〜８０℃、より好ましくは２０〜４０゜
Ｃの範囲の所定の設定温度に保持され、さらに、水銀溜
１２は、熱電変換素子２７に冷却方向に電流を流すこと
によって：−１００〜５０゜Ｃ１より好ましくは−２０
〜２０℃の範囲の所定の設定温度に保持されている。従
って、反応管１１内への水銀蒸気の供給は起らない。ま
た、反応管１１内は排気制御装置２３を作動させること
により１０”３ｔｏｒｒ　〜１０００ｔｏｒｒ、より好
ましくは５ｔｏｒｒ〜７６０ｔｏｒｒの範囲の所定の圧
力に保たれている。

そして、上記したような回転速度で回転するサセプタ１
７上に下方を向けて保持した基板１６を、熱電対２１で
モニターしながら、ＲＦコイル２ｏによって加熱して、
５０〜６００℃、より好ましくは２５０〜４５０℃の範
囲の所定の設定温度に保持し、加熱された基板１６近傍
でＭｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅを熱分解させ、基板１６
面上にＣｄＴｅ結晶を成長させる。

所定の膜厚のＣｄＴｅ薄膜の形成が終了したら、反応装
置をＨｇＴｅ薄膜の成長系に切り換える。

すなわち、まずＭＦＣ５．６の流量を０として反応管内
へのＭｅ２　Ｃ　ｄ，　Ｅ　ｔ２　Ｔ　ｅの供給を止め
、基板１６面上への結晶の成長を停止させる。

そして、管壁冷却用パイプ２９への冷却媒体の流通を止
めると同時に、管壁加熱用コイルヒータ２８へ通電して
反応管１１の管壁を加熱し、５０〜６００°Ｃ１より好
ましくは２００〜４００℃の範囲の所定の設定温変に保
持する。さらに、熱電変換素子２７への電流の流れを逆
転させ、熱電対１５によってモニターしながら、水銀溜
１２を加熱し、５０〜５００℃、より好ましくは２００
〜４００℃の範囲の所定の設定温度で一定となるように
して、反応管１１内に所定の蒸気圧の水銀蒸気を供給す
る。反応管１１内のＨｇ蒸気圧が所定の値で一定となっ
たところで、原料ガスとして、バブラー２よりＥｔ２Ｔ
ｅのみをノズル１０より縦型反応管１１内へ送り込む。

例えばＭＦＣ７、ＭＦＣ８をそれぞれ２．５Ω／分、恒
温槽４の温度が４０℃、またＭＦＣ６を１００ｍｌ／分
と設定すると、縦型反応管１１内のＥｔ２Ｔｅの濃度は
、７Ｘ１０−８ｍｏｌ／４７となる。なお、Ｅｊ２Ｔｅ
バブラー２に送り込むＨ２ガス流量としては１〜５００
ｍｌ／分、より好ましくは１０〜１００ｍ１／分程度が
、また希釈Ｈ２ガス流量としては０．１〜２０ρ／分、
より好ましくは１〜１０ρ／分程度がそれぞれ適当であ
る。すでに基板１６は、加熱・回転状態にあり、Ｅｔ２
Ｔｅの供給開始と同時に基板１６面上にＨ　ｇ　Ｔ　ｅ
結晶を成長が始まる。

さらに、所定の膜厚のＨｇＴｅ＠膜の形成が終了した後
、反応装置を前記したＣｄＴｅ薄膜の成長系に切り換え
、再びＣｄＴｅ薄膜の形成を行なつ０ すなわち、まずＥｔ２Ｔｅの供給を停止させる。

そして、管壁加熱用コイルヒータ２８への通電を停止す
ると同時に、管壁冷却用バイプ２９への冷却媒体の流通
を再開し、管壁が前記した２０〜４０℃の範囲の所定の
設定温度となるまで急速に冷却し、さらに熱電変換素子
２７への電流の流れを再び冷却方向に切換え、水銀溜１
２を前記したー２０〜２０℃の範囲の所定の設定温度と
なるまで急速に冷却し、反応管１１内への水銀蒸気の供
給を停止する。反応管１１内の水銀蒸気圧が０となった
ところで、原料ガスの供給を開始する。すなわち、バブ
ラー１，２よりＭｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅを送出し、
前記したような所定の設定濃度までＨ２ガスで希釈して
ノズル９．１０より縦型反応管１１内へ送り込む。この
ようにして、すでに加熱され回転状態にある基板面上に
ＣｄＴｅ結晶を成長させる。

その後は、上記のごとく反応装置をＣｄＴｅ薄膜の成長
系とＨｇＴｅ薄膜の成長系とに交互に切換え、所定の積
層数となるまで操作を繰返すものである。

以上は、ＣＭＴ　（Ｃ　ｄ　．　Ｈ　ｇ　Ｉ−ｘ　Ｔ　
ｅ）およびＣ　ｄ　Ｔ　ｅ　／　Ｈ　ｇ　Ｔ　ｅのごと
きＣｄ−Ｈｇ−Ｔｅ系単結晶薄膜の気相成長を例にとり
、本発明の気相成長方法および気相成長装置を説明した
が、本発明は他の化合物半導体、例えばＣｄアＺｎ，Ｈ
ｇ１−＊−ｙ　Ｔ　ｅおよびＣ　ｄ　Ｔ　ｅ　／　Ｚ　
ｎ　Ｔ　ｅ　／　Ｈ　ｇ　Ｔ　ｅのごときＣｄ−Ｚｎ−
Ｈｇ−Ｔｅ系などの水銀を含む化合物単結晶薄膜成長に
おいても同様に適応でき、高い組成比制御性および良好
な表面状態をもって大面積の薄膜結晶を得ることができ
るものとなる。

（実施例） 以下本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

実施例１ 第１図に示すような装置を用い、ＣＭＴ結晶成長実験を
行なった。

すなわち、Ｈ２ガスをキャリアーガスとして、縦型反応
管１１内に、Ｍｅ２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅをそれぞれノ
ズル９，１０よりＩＸＩＯ−’ｍｏ］／Ｎ、ＩＸ１０−
５ｍｏ　１／，Ｃの流ｉで送り込ンだ。なお、Ｍｅ２Ｃ
ｄガス供給用ノズル９の開口は、後述する基板１６表面
の直下２０ｍｍのところにあった。またこのノズル９に
支持されて反応管１１内の基板１６の直下に配置された
水銀溜１２を水銀溜加熱用ヒータ１４により加熱して、
水銀溜１２の温度を３２０゜Ｃに設定し水銀蒸気を発生
させた。なお、水銀溜１２の上端開口は、基板１６表面
より４０ｍｍ下部に位置していた。そして、カーボンサ
セプタ１７上に直径２インチのＣｄＴｅ基板（結晶方位
（１　１　１）面）１６を下方を向けて保持し、該基板
１６を５回／分の速度で回転させた。サセプタ温度を４
００℃に設定し、反応管内の圧力を１５０ｔｏｒｒとし
て、ＣｄＴｅ基板面上に厚さ５μｍのＣＭＴ結晶薄膜の
成長を行なった。なお、反応管の管壁は、３５０℃に設
定された管壁加熱用ヒータ２２で加熱されていた。

得られた成長薄膜の組成比をフーリエ変換赤外分光光度
計（ＦＴ．ＩＲ分光光度計）を用いて評価したところ、
直径２インチの面内における組成比のバラツキは１％以
下であった。

実施例２ 第３図に示すような装置を用い、実施例１と同様の原料
ガス供給流世、水銀溜温度、管壁温度、基板回転速度、
成長温度および成長圧力条件において、ＣｄＴｅ基板（
結晶方位（１　１　１）面）上にＣＭＴ結晶を成長させ
た。

なお、用いられた装置において、Ｍｅ２Ｃｄガス供給用
ノズル９′およびＥｔ２Ｔｅガス供給用ノズル１０′の
開口は、直径２インチの基板１６の端部より１０ｍｍ程
度外方でかつ基板１６表面より２　０　ｒｎ　ｍ程度下
部のところに設置されていた。

また支持軸体２６に支持されて基板１６の直下に配置さ
れた水銀溜１２の上端開口は、基板１６表面より４０ｍ
ｍ下部に位置していた。

傳られた成長薄膜の組成比を実施例１と同様にＦＴＩＲ
分先光度計を用いて評価したところ、直径２インチの面
内における組成比のバラッキは１％以下であった。

比較例１ 比較のために、第５図に示すような構成を有する水平反
応管を用いて、カーボンサセプタ３３上に直径１インチ
のＣｄＴｅ基板（結晶方位（１１１）面）を配置し、実
施例１と同様の原料ガス供給流量、水銀溜温度、管壁温
度、成長温度および成長圧力条件において、ＣＭＴ結晶
を成長させた。

得られた成長薄膜の糺成比を実施例１と同様にＦＴＩＲ
分光光度計を用いて評価したところ、直径　インチの面
内における組成比のバラッキは最大３０％にも達した。

さらに、同様の成長条件で、直径２インチのＣｄＴｅ基
板にもＣＭＴ結晶を成長させようとしたが、基板上にお
ける結晶成長部位に偏りが生じ、実質的に直径２インチ
の単結晶薄膜の成長は不可能であった。

実施例３ 第４図に示すような装置を用い、ＣｄＴｅ基板上にＣｄ
Ｔｅ薄膜、ＨｇＴｅ薄膜、ＣｄＴｅ薄膜の順に連続的に
成長させた。用いられた装置において、Ｍｅ２Ｃｄガス
供給用ノズル９の開口は、後述する基板１６表面の直下
２０ｍｍのところにあった。またこのノズル９に支持さ
れて反応管１１内の基板１６の直下に配置された水銀溜
１２の上端開口は、基板１６表面より４０ｍｍ下部に位
置していた。基板設置用カーボンサセプタ１７としては
頂角６０″の円錐状のものを用い、先端部分を反応管下
方に向け、側面に２インチＣｄＴｅ基板を３枚取付けた
。

まず第１層としてのＣｄＴｅ薄膜を成長させるために、
熱電変換素子２７に冷却方向の電流を流して水銀溜１２
を０℃に冷却し、また縦型反応管１１の管壁を管壁冷却
用パイプ２８に水を流して０℃に冷却した。この縦型反
応管１１内に、Ｈ２ガスをキャリアーガスとして、Ｍｅ
２ＣｄおよびＥｔ２Ｔｅをそれぞれノズル９．１０より
１×１０”６ｍＯ　１／’Ｊ２、ＩＸ１０−５ｒｎｏ　
１／ρの流ｆｆｉテ送り込んだ。そして、円錐カーボン
サセプタ１７」二に直径２インチのＣｄＴｅ基板（結晶
方位（１１１）面）１６を３枚下方を向けて保持し、該
基板１６を５回／分の速度で回転させた。サセプタ温度
を３６０℃に設定し、反応管内の圧力を１００ｔｏｒｒ
として、ＣｄＴｅ基板面上に厚さ１μｍのＣｄＴｅ薄膜
を成長を行なった。

次いで、第２層としてのＨｇＴｅ薄膜を成長させるため
に、熱電変換素子２７に流れる電流の方向を切替えて水
銀溜１２を３２０℃に加熱し、また管壁冷却用パイプ２
８系による冷却を停止し、管壁加熱用コイルヒータ２９
に通電して反応管１］管壁を３８０℃まで加熱して、反
応管１１内に水銀蒸気を供給した。この水平反応管１１
内に、Ｈ２ガスをキャリアーガスとして、Ｅｔ２Ｔｅを
ノズル１０より１、Ｘ　１　０’　ｍｏ　１　／（ｌの
流量で送り込んだ。そして、反応管内圧力ＩＱＱｔｏｒ
ｒで、すでに５回／分の速度で回転し、基板温度３６０
゜Ｃである基板１６面上に連続して厚さ１μｍのＨｇＴ
ｅ薄膜の成長を行なった。

さらに、第３層としてのＣｄＴｅ薄膜を成長させるため
に、熱電変換素子２７に流れる電流の方向を再度冷却方
向に切替えて水銀溜１２を０゜Ｃに冷却し、また管壁加
熱用コイルヒータ２８を切り、管壁冷却用パイプ２９に
再度水を流して反応管１１管壁を０°Ｃに冷却し、Ｈ２
ガスをキャリアーガスとして、Ｍｅ２ＣｄおよびＥｔ２
Ｔｅをそれぞれノズル９，１０よりＩＸＩＯ−’ｍｏｌ
／，＆、ＩＸＩＯ−５ｍｏｌ／Ωの流量で送り込んだ。

そして、反応管内圧力ＩＱＱｔｏｒｒで、すでに５回／
分の速度で回転し、基板温度を３６０゜Ｃである基板１
６面上に連続して膜厚１μｍのＣｄＴｅ薄膜を成長を行
なった。

得られた積層体の各層における膜厚を各基板ごとにその
断面の走査電子ｆＩＲ微＠（ＳＥＭ）観察から評価した
ところ、いずれも直径２インチの面内における各層膜厚
のバラツキは１％以下であった。

さらに得られた積層体をＸＭＡ　（Ｘ−ｒａｙ　　Ｍｉ
ｃｒｏ　　Ａｎａｌｉｚｅｒ　）により分析したところ
、第１層および第３層は完全なＣｄＴｅであり、Ｈｇの
混入は認められなかった。加えて、この反応装置におけ
る反応系の切換えは非常に迅速に行なうことができ、第
２層のＨｇＴｅの反応系から第３層のＣｄＴｅの反応系
の切換えは、反応管の冷却を行なうにもかかわらず、わ
ずか３分程度であった。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば縦型反応管用いて基
板上に結晶成長を行なうために成長する水銀を含む化合
物単結晶の大型化および多数枚同時処理が可能であり、
また基板に対して原料ガスおよび水銀蒸気を下方から供
給するので反応管内に熱による上昇流が生じてもこれら
のガスの流れはス，ムーズなものとすることができ、ま
た少なくとも低温分解性原料ガスは水銀溜よりも基板に
近い位置から供給するため反応管内における気相中での
低温分解性原料ガスと水銀蒸気との反応を防止すること
ができ、さらに基板を回転させて原料ガスの流れの不均
衡性に影響を受けないように基板を配置することができ
るために、極めて高い組成比均一性、制御性および良好
な表面状態をもって水銀を含む化合物単結晶薄膜を形成
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の気相成長装置の一実施態様の構成を
示す模式図、第２図はＭｅ２　Ｃ　ｄ，　Ｅ　ｔ２Ｔｅ
の蒸気圧曲線を示すグラフ、第３図は本発明の気相成長
装置の別の実施態様の構成を示す模式図、第４図は本発
明のさらに別の実施態様の構成を示す模式図であり、ま
た第５図は従来の気相成長装置の一例の構成を示す模式
図である。 ］，２・・・バブラー　　３，４・・・恒温槽、５．６
・・・原料｛ｊｔ　給ｆｉ　ＦＪ整用マスフローコン１
・ローフ、 ７．８・・・希釈流量調整用マスフローコントローラ、
９．９″・・・Ｍｅ２Ｃｄガス｛共給用ノズル、１０．
１０−”Ｅ　ｔ２　Ｔｅガス供給用ノズル、１１・・・
縦型反応管、　１２・・・水銀溜、］３・・・挿通孔、
　１４・・・水銀溜加熱用ヒータ、１５・・・水銀溜温
度モニタ用熱電対、１６・・・基板、１７・・・基板装
着用カーボンサセプタ、１８・・・回転軸、１９・・・
回転モータ、２０・・・基板加熱用ＲＦコイル、 ２１・・・基板温度モニタ用熱電対、 ２２・・・管壁加熱用ヒータ、　２３・・・排気装置、
２４・・・高真空排気装置、　２５・・・排ガス処理装
置、２６・・・水銀溜支持軸体、 ２７・・・水銀溜加熱・冷却用熱電変換素子、２８・・
・管壁加熱用コイルヒー夕、 ２つ・・・管壁冷却用パイプ、 ３０・・・水平反応管、　３１・・・ガス導入口１、３
２・・・水銀溜、　３３・・・カーボンサセプタ、３４
・・・基板、　３５・・・基板加熱用高周波コイル、３
６・・・管壁加熱用抵抗加熱ヒータ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機金属気相成長法により、Ｈｇを含む化合物単
   結晶薄膜を成長させる方法において、反応管として縦型
   反応管を用い、 この反応管の下部壁面より直立された軸体に支持され反
   応管内部空間に配置された水銀溜を所定の温度に加熱し
   て反応管内に水銀蒸気を発生させ、一方、原料ガス導入
   系からキャリヤガスに伴送されて反応管内に導入される
   １ないしそれ以上の金属有機化合物のうち、少なくとも
   低温分解性の金属有機化合物は、前記水銀溜の上端開口
   よりも上方において開口するノズルより供給し、 これらの水銀溜およびノズル開口より上方位置に、縦型
   反応管の下方を向けた表面を有しかつ所定温度に温度制
   御された基板を配置し、さらにこの基板を縦型反応管の
   中心軸に対し回転させることを特徴とする水銀を含む化
   合物単結晶薄膜の気相成長方法。
2. （２）有機気相成長法により、Ｃｄ−Ｈｇ−Ｔｅ系単結
   晶薄膜を成長させる方法において、 反応管として縦型反応管を用い、 この反応管の下部壁面より直立された軸体に保持され反
   応管内部空間に配置された水銀溜を所定の温度に加熱し
   て反応管内に水銀蒸気を発生させ、一方、反応管の下部
   壁面より挿通されて反応管内に開口するテルルの有機化
   合物供給用ノズルと、反応管の下部壁面より挿通されて
   反応管内の前記水銀溜の上端開口より上方において開口
   するカドミウムの有機化合物供給用ノズルより、所定量
   のテルルの有機化合物およびカドミニウムの有機化合物
   をそれぞれキャリヤガスに伴送させて反応管内に導入し
   、 これらの水銀溜およびノズル開口より上方位置に、縦型
   反応管の下方を向けた表面を有しかつ所定温度に温度制
   御された基板を配置し、さらにこの基板を縦型反応管の
   中心軸に対し回転させることを特徴とするＣｄ−Ｈｇ−
   Ｔｅ系単結晶薄膜の気相成長方法。
3. （３）テルル化水銀カドミウム（Ｃｄ＿ｘＨｇ＿１＿−
   ＿ｘＴｅ）単結晶薄膜を成長させる請求項１または２に
   記載の気相成長方法。
4. （４）水銀溜の温度および原料ガス供給系を制御して、
   テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）単結晶薄膜とテルル化
   水銀（ＨｇＴｅ）単結晶薄膜を交互に成長させる請求項
   １または２に記載の気相成長方法。
5. （５）水銀を含む化合物単結晶薄膜を成長させる気相成
   長装置であって、 縦型反応管内にこの縦型反応管の下部壁面より直立され
   た軸体により保持して水銀溜を配置し、この縦型反応管
   の下部壁面より１ないしそれ以上の金属有機化合物供給
   用ノズルを挿通し、少なくとも低温分解性金属有機化合
   物供給用ノズルは前記水銀溜の上端開口より上方となる
   ようにして、縦型反応管内においてそれぞれ開口させ、 また縦型反応管内のこれらの水銀溜およびノズル開口よ
   り上方位置に、縦型反応管の下方を向けた基板設置面を
   有しかつ縦型反応管の中心軸に対し、回転する回転機構
   を備えた基板設置用サセプタを縦型反応管の上部側から
   支持して配置し、さらにこの縦型反応管内の排気を行な
   う排気系を縦型反応管の上部側に接続した ことを特徴とする水銀を含む化合物単結晶薄膜の気相成
   長装置。
6. （６）低温分解性金属有機化合物供給用ノズルが水銀溜
   保持用軸体を兼ねるものである請求項５に記載の気相成
   長装置。
7. （７）Ｃｄ−Ｈｇ−Ｔｅ系単結晶薄膜を成長させる気相
   成長装置であって、縦型反応管内にこの縦型反応管の下
   部壁面より直立させた軸体により保持して水銀溜を配置
   し、この縦型反応管の下部壁面よりテルルの有機化合物
   供給用ノズルおよびカドミウムの有機化合物供給用ノズ
   ルを挿通し、少なくともカドミウムの有機化合物供給用
   ノズルの方は前記水銀溜の上端開口より上方となるよう
   にして縦型反応管内においてそれぞれ開口させ、また縦
   型反応管内のこれらの水銀溜およびノズル開口より上方
   位置に、縦型反応管の半径方向に下方を向けた基板設置
   面を有しかつこの面方向に回転する回転機構を備えた基
   板設置用サセプタを縦型反応管の上部側から支持して配
   置し、さらにこの縦型反応管内の排気を行なう排気系を
   縦型反応管の上部側に接続したことを特徴とするＣｄ−
   Ｈｇ−Ｔｅ系単結晶薄膜の気相成長装置。