JPH02271991A - 液相エピタキシャル成長装置およびその成長方法 - 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装置およびその成長方法に関し
、 基板上に組成の均一なエピタキシャル結晶を成長するの
を目的とし、 エピタキシャル成長用基板とエピタキシャル成長用メル
トを封入する有底の管状のアンプルの底部近傍に、前記
アンプルの管軸方向に対して所定の角度を有するように
エピタキシャル成長用基板を設置する手段と、前記アン
プルを該アンプルの管軸に対して平行に成るように設置
するアンプル設置台と、前記アンプル設置台を同一平面
内で回転させるアンプル設置台回転手段と、前記アンプ
ルを加熱する手段とを含むことで構成する。

更に有底の管状のアンプルの底部近傍に、前記アンプル
の管軸方向に対して所定の角度を有するようにエピタキ
シャル成長用基板を設置するとともに、該アンプルの内
部側壁に沿ってエピタキシャル成長用メルトを挿入した
状態でアンプルの開放端部を封止し、次いで前記アンプ
ルをアンプル設置台上に設置した後、前記エピタキシャ
ル成長用メルトを溶融し、前記アンプル設置台を回転さ
せることによる遠心力で溶融したエピタキシャル成長用
メルトをアンプル底部に移動させて前記エピタキシャル
成長用基板にメルトを接触させて基板上にエピタキシャ
ル結晶を成長後、前記アンプルの回転を中止することで
、基板表面よりエピタキシャル成長用メルトをアンプル
内部側壁に移動させ、エピタキシャル成長を停止するこ
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装置およびその成長方
法に関する。

赤外線検知素子の形成材料として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（ｊｉｇ　１、
−　Ｘ　Ｃｄｘ　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、大面積でかつ薄層状態に形成するために装置が簡
単で形成される結晶の組成が均一となるような液相エピ
タキシャル成長方法が用いられている。

〔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、傾斜型加熱炉１内に挿入した炉芯管２内にエピタキ
シャル成長用基板３とエピタキシャル成長用メルト（合
金）４とをそれぞれ両端部に配置して封止したアンプル
５を設置し、前記エピタキシャル成長用メルト４が溶融
した時点で、加熱炉１を矢印Ａの方向に傾ける。

そして基板３に溶融したエピタキシャル成長用メルト４
を接触させ、該メルト４の温度を所定の温度勾配で降下
させて基板上にエピタキシャル結晶を形成後、基板上に
エピタキシャル結晶が成長した時点で前記加熱炉１を矢
印Ｂ方向に移動させて基板上よりメルトを除去し、基板
上にエピタキシャル結晶を所定の厚さに形成する傾斜型
エピタキシャル成長方法が採られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで従来の装置では、第８図に示すように溶融した
エピタキシャル成長用メルト６中のＨｇ原子の原子量は
、他のＣｄやＴｅの原子の原子量よりも大で有り、溶融
したエピタキシャル成長メルト６中の底部近傍にはメル
ト中に含有するｐｇ原子の割合が、メルト中の上部に於
けるよりも多くなる。

このような従来の装置では水銀原子は基板表面に拡散に
依って供給されており、この水銀原子が拡散する速度は
水銀原子がエピタキシャル結晶成長に供給される量より
も不足勝ちになる傾向にある。

そのため、エピタキシャル成長用基板とエピタキシャル
結晶との境界近傍でのエピタキシャル結晶中には水銀原
子の占める割合が多いが、エピタキシャル結晶が基板と
の境界位置より表面に到る程、水銀の含有する割合の低
下した組成の変動したエピタキシャル結晶が得られる不
都合がある。

このような従来の装置に於ける溶融したエピタキシャル
成長用メルト中の水銀原子の含有される割合の状態図を
第９図に示し、図示するように基板表面近傍では水銀原
子のメルト中に占める濃度が低下している。またこの装
置を用いてエビタキシャル結晶の厚さ方向の水銀原子の
濃度の分布図を第１０図に示す。図示するようにエピタ
キシャル結晶の表面に成る捏水銀原子の濃度が低下して
いることが判る。

本発明は上記した問題点を除去し、エピタキシャル結晶
の厚さ方向に沿って組成変動が生じないエピタキシャル
結晶が得られるような液相エピタキシャル成長装置およ
びその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装
置は、有底の管状のアンプルの底部近傍に、前記アンプ
ルの管軸方向に対して所定の角度を有するようにエピタ
キシャル成長用基板を設置する手段と、 前記アンプルを該アンプルの管軸に対して平行に成るよ
うに設置するアンプル設置台と、前記アンプル設置台を
同一平面内で回転させるアンプル設置台回転手段と前記
アンプルを加熱する手段とを含むことで構成する。

更に上記目的を達成する本発明の方法は、有底の管状の
アンプルの底部近傍に、前記アンプルの管軸方向に対し
て所定の角度を有するようにエピタキシャル成長用基板
を設置するとともに、該アンプルの内部側壁に沿ってエ
ピタキシャル成長用メルトを挿入した状態でアンプルの
開放端部を封止し、次いで前記アンプルをアンプル設置
台上に設置した後、前記エピタキシャル成長用メルトを
溶融し、前記アンプル設置台を回転させることによる遠
心力で溶融メルトをアンプル底部に移動させ、前記エピ
タキシャル成長用基板に溶融メルトを接触させて基板上
にエピタキシャル結晶を成長後、前記アンプルの回転を
中止することで、基板表面より溶融メルトをアンプル内
部側壁に移動させ、エピタキシャル成長を停止する。

〔作　用〕

本発明の装置および方法では、アンプルを同一面内で回
転させることで、アンプルの底部方向に向かう遠心力を
働かせ、強制的に原子量のの大きい水銀原子をアンプル
の底側、即ち溶融したエピタキシャル成長用メルトの底
側に集め、それによって従来の装置に於けるように溶融
メルト中の水銀が拡散だけで基板表面に供給されるより
も更に拡散＋遠心力で水銀原子がエピタキシャル結晶が
成長している基板表面に供給されるようにして水銀の供
給の低下を補うことができる。更に回転速度を調整する
ことにより水銀の供給量を制御でき、組成変動の少ない
エピタキシャル結晶が得られる。

〔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図は本発明の液相エピタキシャル成長装置の平面図
、第２図は第１図の１−１　′線に沿った断面図である
。

第１図および第２図に図示するように、有底の管状の石
英製のアンプル１１の底部近傍に、前記アンプル１１の
管軸１２方向に対して所定の角度θ（θ＝９０度）を有
するようにＣｄＴｅより成るエピタキシャル成長用基板
１３を設置する突起１４が設けられ、この突起１４に前
記エピタキシャル成長用基板１３が該アンプルの管軸１
２に対して所定の角度θを有するようにはめこむ。

一方、該アンプル１１の内部側壁１１Ａに沿って水銀、
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
メルト（合金）１５を配置した状態でアンプル１１の開
放端部を溶融して封止した後、アンプル１１を該アンプ
ルの管軸に平行に成るように円板状のアンプル設置台１
６に設置する。

そしてアンプル設置台１６を囲むようにして設けた加熱
炉（図示せず）の温度を５２０　’Ｃ程度の温度に成る
迄、昇温させてメルトを溶融させた後、該アンプル設置
台１６を図示しないが、モータ等の回転手段によって３
０００〜５０００回転７１分の回転数で回転させる。

そして第３図に示すように、この回転に依る遠心力によ
って溶融したエピタキシャル成長用メル目５をアンプル
１１の底部１１Ｂに集め、エピタキシヤシ成長用基板１
３を溶融したエピタキシャル成長用メルトに浸漬させ、
加熱炉の温度を１℃／１分の割合で降下させることで基
板上にＨｇ＋−ｘ　ｃａＸＴｅのエピタキシャル層を形
成する。

エピタキシャル成長後、所定時間を経過した後、溶融メ
ルトの温度を約４５０　’Ｃの温度に保ち、アンプル設
置台１６の回転を停止することで、第２図に示すように
基板上より溶融メルトをアンプルの内部側壁に移動させ
て除去することでエピタキシャル成長を停止する。

次いでアンプルを放冷した後、該アンプルを開封してエ
ピタキシャル成長した基板を取り出す。

このようにすると、第４図に示すように基板上に溶融し
たエピタキシャル成長用メルト１５中の水銀原子７が拡
散とともに遠心力に依って強制的に基板表面に向かって
供給されるため、基板上には常に水銀原子が所定の量供
給されることになり、組成の安定した均一なエピタキシ
ャル結晶が得られる効果がある。

このような装置に於けるエピタキシャル成長用メルト中
の基板に対する水銀原子の濃度の分布状態を第５図に示
す。またこのようにして形成したエピタキシャル層の厚
さ方向に対するＨｇ＋□ＣｄＸＴｅのエピタキシャル層
のＸ値の関係を第６図に示す。第６図に示すように本発
明の方法によりエピタキシャル層の厚さ方向に沿ってＸ
値の変動のない高品質のエピタキシャル結晶が得られた
。

また本発明の方法によれば、アンプルを傾けるような煩
雑な方法を採らずに、アンプル設置台の回転を停止する
のみで、従来の方法に比較して容易にエピタキシャル成
長を停止させることも出来る。

〔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溶融メル
ト中の水銀原子が拡散のみで無く、アンプルの回転によ
る遠心力によってエピタキシャル成長が行われている基
板表面に常に定常状態で安定して供給される。更に回転
速度を変えることにより水銀の供給量を制御できるので
、エピタキシャル層の厚さ方向に沿って組成変動を生じ
ない組成の均一なエピタキシャル結晶が得られる効果が
あり、このようなエピタキシャル結晶を用いて赤外線検
知素子を形成すれば、素子特性の安定した検知素子が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液相エピタキシャル成長装置の平面図
、 第２図は第１図のＩ−Ｉ’線に沿った断面図、第３図は
本発明の方法の手順を示す断面図、第４図は本発明に於
ける水銀原子の状態図、第５図はメルト中の基板からの
距離に対する水銀の濃度分布図、 第６図は本発明に於けるエピタキシャル結晶の厚さとＸ
値の関係図、 第７図は従来の傾斜型エピタキシャル成長装置の模式図
、 第８図は従来の装置に於ける不都合な状態図、第９図は
従来の装置に於ける基板からの距離と水銀原子の濃度の
関係図、 第１０図はエピタキシャル結晶の厚さ方向の水銀原子の
濃度分布図を示す。 図に於いて、 １１はアンジル、１２は管軸、′１３はエピタキシャル
成長用基板、１４は突起、１５はエピタキシャル成長用
メルト、１６はアンプル設置台を示す。 ？トｊざ巨し＋ソに不ｇエヒ０タキシｆル八１ａ浅イ【
め平面心σ第１図 θ ４さｇハγン訃刊や９木Ｔ村面の 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エピタキシャル成長用基板（１３）とエピタキシ
   ャル成長用メルト（１５）を封入する有底の管状のアン
   プル（１１）の底部近傍に、前記アンプルの管軸（１２
   ）方向に対して所定の角度を有するようにエピタキシャ
   ル成長用基板（１３）を設置する手段（１４）と、前記
   アンプルを該アンプルの管軸に対して平行に成るように
   設置するアンプル設置台（１６）と、前記アンプル設置
   台を同一平面内で回転させるアンプル設置台回転手段と
   、 前記アンプルを加熱する手段とを含むことを特徴とする
   液相エピタキシャル成長装置。
2. （２）有底の管状のアンプル（１１）の底部近傍に、前
   記アンプルの管軸（１２）方向に対して所定の角度を有
   するようにエピタキシャル成長用基板（１３）を設置す
   るとともに、該アンプルの内部側壁に沿ってエピタキシ
   ャル成長用メルト（１５）を挿入した状態でアンプルの
   開放端部を封止し、 次いで前記アンプルを、該アンプルの管軸に平行になる
   ようにアンプル設置台（１６）上に設置した後、前記エ
   ピタキシャル成長用メルトを溶融し、前記アンプル設置
   台を回転させることによる遠心力で溶融したエピタキシ
   ャル成長用メルトをアンプル底部に移動させて前記エピ
   タキシャル成長用基板にエピタキシャル成長用メルトを
   接触させて基板上にエピタキシャル結晶を成長後、前記
   アンプルの回転を中止することで、基板表面より溶融メ
   ルトをアンプル内部側壁に移動させ、エピタキシャル成
   長を停止することを特徴とする液相エピタキシャル成長
   方法。